时间：2023-03-21 17:12:45
序论：在您撰写生物学机制论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
尽管肌体对应外部的感受系统繁多、各部分组织及器官复杂多样,但这些神经系统进入脑内后布局合理、活动有序.如脑干中来自不同部位的7种神经系统,因运动和感受功能不同进一步细分为19个脑神经核,并分别对应于肌体各运动和感知组织及器官[4].这些神经核团或许运用振荡频率的差异进行功能分类或区域划分.上述5部分假设模型基于以下的理由提出:首先,早在20多年前,德国的有关研究人员首先在猫的视皮层观察到振荡现象[8-9].之后,其他研究人员在猫、免、猴的视、听、海马等不同部位都发现了振荡现象.实验发现,神经元发出的脉冲并不随机出现,而是和皮层局域的振荡“同步”发放.这些振荡波并不很规则,而更像一个随手画出的粗糙的波.当使用2个电极作记录时,场电位还存在同位相振荡现象[10-11].也有实验表明,同步振荡可以出现在大脑两半球皮质之间[12].对于振荡现象,许多人认为感觉通道中对同一物体的不同特征敏感的神经元,可能通过40Hz的同步振荡把它们整合(捆绑)起来,形成一个完整的物体概念[13-20].Crick与科赫合作研究视觉意识时还将这一观点进一步推广,认为这些与γ振荡(35~75Hz)同步发放,可能与视觉觉知的神经相关联[21].近年来,运用功能磁共振成像(fMRI)等技术,神经同步振荡现象在认知以及记忆等方面也有着广泛的研究[22-24].其次,脑干中的复杂结构是神经解剖学一直未找到合理解释的一个谜.位于脑干的网状结构在神经系统中发挥的功能和作用,早在10多年前就已引起许多研究者的关注,他们中的大部分人认为:所有的感觉神经都有分支通向网状结构,网状结构对于“唤醒”大脑皮层的功能起重要的作用,所以网状结构对意识起重要作用[25].现有的医学教课书都将脑干称之为神经中枢区域,分布于肌体全身的12对神经,包括视神经进入大脑后几乎无一例外地终止于各自的一个神经核团,对于这些神经核团均称其为特异结构或称“疑核”.第三,长期以来,在医疗实践中被习以为常的脑电图测定中的某些怪现象,也可在本假设模型中获得解释.视网膜获取的电信号经外侧膝状核振荡后,形成的电波向外发送:眼睛一睁,15~25Hz的β脑电波立即出现;眼睛闭合,视网膜信号消失,神经核的振荡也就停止,电波频率重又回到8~12Hz的α波.而困倦或睡眠状态,电波频率就落在1~4Hz的δ频率段[1],这是肌体对外的神经感受器停止工作后,其所对应的所有神经核团不再需要发送电波的显著迹象.1~4Hz是肌体自身活动所形成的神经核发放的电波频率段.电荷振荡产生电磁波是物理学的基本特性之一,通过同步振荡形成电波符合生物进化规律.人体从外部采集的大量信息,进入大脑后不再存在任何介质可用于电信号传导.覆盖在顶部的端脑与脊髓延伸的脑干之间,所有神经系统均不具备足以传导大量信息的连接介质.信号的形成、传递和加工必须在生物学的范畴内考虑.而许多研究者在实验和理论上提出的脑内信息多次传递折返形成意识的理论模型,明显地违背生物学中细胞保持稳定这一法则,将意识研究引到不可知论之中.需要特别说明的是:视网膜就是一个接收电波(人类可接收的波长为380~780nm[6])信号的神经组织.本模型提出的脑干中“特性不明”的网状结构接收电波信息只是换了个位置,仅是一个“同位等效”的逻辑推理,最终当然需要实验加以证明.
2意识功能区感知神经活动原理及其物理学依据
从临床实践中已知,脑干网状结构受到损伤会导致不同程度的意识障碍,甚至深度昏迷,一些镇静药物就是通过阻滞该系统传入通路而达到镇静[4].某些患者因肿瘤治疗,为了处理肿瘤的恶性扩散,作为最后一种方案切除肿瘤所在的整个左半球大脑,没有遗留下任何大脑皮层.手术导致了最严重的全面失语症.但病人的核心意识未受损伤,不只是清醒和有注意力,有时还能使用手势表达问题,主导情绪与当时的情景非常协调[26].
2.1网状结构具有意识感知功能的拟合特性
脑干中的网状神经结构不仅在解剖学上符合意识功能区的最佳位置布局选择,而且其结构特点也非常有规律性:(1)神经元胞体形状和大小各异,小的只有12~14μm,大的可达90μm,这些细胞被纤维分隔成许多小群,核团不易辨认.(2)纤维来源和走向纵横交错.(3)纤维联系广泛,平均每个神经元表面有7000~8000个突触[4].网状结构中的每个尺寸的神经细胞分别对应一个固定的电波频率范围起作用,正像视网膜中每个神经元可捕获一种固定波长的光波一样.网状结构的布局形式非常拟合于同时接收不同频率组合的电波信号.
2.2从视网膜接收到意识感知的信号转换
为了证明意识和记忆是2个独立的功能区,现以视觉系统的意识形成为例进行分析.视网膜上约有60种不同类型细胞,1亿个左右视杆细胞和500万个视锥细胞[1],眼睛一睁开,视网膜通过3条通路约150万根神经节细胞的轴突每秒大约输出1000万bit以上的视觉信息[1],大量信息传输的下一站是外侧膝状核,之后没有下一站,通过神经纤维介质传导的电信号就此终断.神经解剖中还有小部分纤维走向由视网膜出发后不经过外侧膝状核而与脑内上丘和顶盖前区等组织相连,称为视第2通路[6].这种信息通路很容易被理解为脑内各神经组织活动时起同步触发器作用.大脑该如何处理视网膜源源不断的信号,并最终形成视图意识？外侧膝状核通过有节律(如25Hz)的振荡活动将电信号进行整合,以特定频率向外发送电波信号.电波进入意识感知区后,脑干部位的网状神经结构中广泛分布的大量12~90μm大小不同的神经元正好对应这一由视图转换后的电波信号,众多获得对应波长感知的神经元组合形成的综合感受就是眼前的一幅图景.这种视图感知意识也可以看成从视网膜到脑干网状结构的信号转换和神经元功能转换,相当于一种映射.外侧膝状核振荡频率25Hz是一个待定值,笔者采用电影发展史上的经验数据,即电影放映速度从每秒16祯到24祯改进后,画面的轴动(俗称卓别琳动作)现象消失,动作变得流畅.外侧膝状核每隔40ms(1000ms/25)发送1次电波恰似一个速度开关,将自然界3×105km•s-1的光速(电磁波)转换成生物学意义上的神经元的机械运动速度.外侧膝状核振荡电波除了被网状结构感知,同时也被大脑皮层记忆神经元接收.如果大脑皮层记忆神经元中已储存了相同的视图信息,则电波信号与记忆神经元之间因同频谐振的特性使得记忆神经元被激活,即同频谐振波幅叠加的物理学特性确保了发送信号与储存类同信息的神经元达到了准确无误对接.被激活的记忆神经元转而又向外发送电波,皮层记忆神经元发送的电波信息让意识区网状结构神经元感知到曾经有过的体验—–熟悉.如果电波信息完全是新的,即视觉画面从未见过,则电波所含的内容成为新的一个记忆事件储存.
3大脑皮层记忆神经元的信息储存原理及其生物学依据
3.1基于模型假设的记忆信息储存原理
生命诞生初期,记忆神经元的原始状态可形象地认为“空白”.当意识感知到的电波同样作用于“空白”神经元时,脑内的神经化学递质与电波共同作用改变了神经元的结构,比如增加了许多树突和树棘,这就形成了神经元记忆储存的最初架构.神经元的结构改变并不符合“生命活动的最高目标是保持结构稳定”这一铁的规则,在电子显微镜下可以发现,一个单细胞的生命体也以最大的努力保持内部平衡以达到生命的延续.稳定和平衡是神经元的最大目标,也是生命活动的最大任务[26].被增生树突树棘的神经元处于不稳定状态,恢复原状的活动使神经元产生了与记忆储存时类同的电波信号.初始阶段,神经元活动强度较大,其产生的信号强度也大,所以刚形成的记忆很容易得到恢复,且回忆的准确度也高.随着时间推移,神经元慢慢降低活动强度,产生的信号变弱,部分增生的树突或树棘丢失了,但电波的总体架构没有变,能模糊记得某件事,而不那么准确.时间无限延长后,神经元恢复原状的成功率增加,直至基本复原,我们小时候的大量记忆事件就是这样被遗忘了.心理学上的记忆曲线变化规律符合神经元树突树棘增生和丢失的生物学机制过程,人类在实践中归纳出的经验是可以用科学的内在规律进行解释的.被改变结构的神经元若再次受到同样的意识电波作用,神经元的结构改变将被强化,多次被改变被强化就成了新的稳定结构.树突棘具有可塑性,在学习过程中可能发生新的树突棘[7].比如你新认识的朋友,再次相遇,二三次及以后的意识电波作用在同一神经元上,神经元会增加许多新的树棘和分叉的树突,甚至还发现与别的神经元新增加“突触”,即一个神经元的轴突或树突与后一个神经元的树突形成突触相连,因为新的记忆事件慢慢成为老的记忆事件后,信息的容量扩大了,记忆的细节丰富了,内容拓展了.大脑回忆的事件总是相关联的内容一起出现,这是记忆神经元发放时,通过同步振荡确保了以“突触”相关联的神经元在时间次序上起到先后排队作用.此外,与原有事件相关的内容总是容易记住.心理学实验中强调有意义的事件或关联性的事件一起记忆效率更高就是这种生物学机制的作用.时间推移造成记忆模糊总是发生在细节内容方面,即树突树棘的丢失.记忆的初始架构非常重要,如大家知道一个人成长初期的启蒙教育很重要,一个好的行为习惯也是从入门教育开始.这些被人们普遍认可的规律背后就是记忆神经元初始架构形成的不可改变性的生物学机制.
3.2记忆储存的生物学依据
为了进一步解释笔者的假设模型,从神经解剖学的角度比对神经元结构的许多固有特性,可进一步说明记忆储存的生物学特性.一个胞体直径5~150μm的神经元,平均表面约有6000~10000个棘[7],不同种类的神经元的树突形态和大小各不相同、一般树突从胞体的发起部较宽,其后分支和变细,长度不等,一般较短.树突上最突出的特征是带有大小不同的伸出物,称为树突棘,可呈细长形体、蘑菇形、粗短形等不同形状.树突棘极大地扩展了树突与其他神经元形成接触的机会,且在学习记忆过程中树突树棘会有数量和形状上的变化[6].另外,20世纪70年代,纽约A1bertEinstein医学院的Purpura等发现了树突结构的重要的线索.他们用高尔基染色法研究智障儿童的脑,发现其神经元的树突结构发生了明显的改变.智障儿童的树突上少了很多树突棘,而仅有的少量树突棘又异常细长.进一步观察发现,树突棘改变的程度与智力迟钝的程度成正相关.Purpura指出智障儿童的树突棘与正常胎儿的树突触棘非常相似[27].
3.3记忆信息处在不断变化中
意识形成的电波结构组合每一单位时间都在变化,因此记忆神经元的结构也随之变化.如果按照现代信息储存概念,一个人一生中形成的天量数据几乎很难用任何人造的设备可以完整储存.自然进化恰恰在关键的时候出乎预料.记忆神经元的储存方式与意识当下形成的电波,在电波的框架结构(电波频率组合及次序)相似性上解决了难题.当后一个意识电波形成的框架结构与记忆神经元中已储存电波的框架结构相似度比较高时,新的电波就在原有记忆神经元或神经元组合上找到了“归宿”.新电波与原储存电波之间的差异部分,通过树突树棘的增生就轻易地解决了记忆储存的扩容.
3.4记忆信息的恢复原理
意识电波与记忆神经元之间运用物理学中的谐振原理很容易地解决了现代信息技术中很难解决的寻址速度难题.人们用无线收音机很容易在浩翰无边的空间找到自己需要的广播电台,相同的原理,一个储存了信息的神经元就是一台固定频率组合的收发机,下一次只要大脑中出现同样的电波,对应的神经元就会立即动作—–接收,接收到的电波信息与储存的信息不完全相同,故树突树棘又有新的变化;变化又产生了新的不稳定,之后神经元就转为反对变形活动—–发送.用传统的概念表述就是神经元被激活,被激活(被变形)的神经元一定会比其他神经元发放更高电位的信号.大脑的这种机制确保了意识的高效率工作,在茫茫人海中,无论你走到哪里,当你偶遇老同学时会不假思索地叫出对方的称呼,并感知到老同学与你相处时的几乎所有的经历,此时意识概念和意识闪念都在起作用,如果相遇者是曾经恋爱过的男女朋友,此时或许你的心跳会突然加快,脸色跟着变化,肌体内形成的是一种意识体验.就在见到老同学的当下,你的记忆神经元的储存信息也在变化,比如老同学头发白了,人老了.所以意识当下的电波结构在化学神经递质的共同作用下,又一次对同一个单位的记忆神经元进行新的结构改变,如树突或树棘又在增加.而这次新增的记忆信息容易保存,原因就在储存老同学的神经元早已成为一种新的稳定结构,不再向“空白”复原,这就成了永久记忆.
3.5记忆储存与“小人图”的关系
记忆神经元不仅储存下大脑活动时的显性意识,如你的所有生活经历,它还储存了肌体活动形成的固有的动作习惯信息(传统上称为无意识活动),应该称为隐性意识.Penfield绘制的“小人图”就是肌体各部位动作信息储存的对应位置.“小人图”中手和头部,尤其嘴唇所占空间面积特别大[28],就是因为肌体在长期的生活经历中过多地活动了这2个部位保留下来的记忆储存.可以预言,一个因意外事故造成上肢被截,日后学会用脚干活,尤其学会用脚做针线活、弹钢琴者,其“小人图”中脚对应的皮层空间位置一定很大,而手则很小.个体成长期间学会走路、学会用筷子、用手与脚干各种高难度的事,均是经过长期反复练习后,动作对应的电信号被储存到皮层记忆神经元,之后在日常生活中方可运用自如.跳水、体操等各种技巧性动作的运动员在极短的时间内将一个非常复杂的动作做得完美无缺,正是通过长期的训练,这一连串动作电波组合被记忆神经元稳定地储存下来,之后才能够达到各关节协调自如.临床实践中,医学专家已把意识与记忆的工作原理很好地运用在患者身上了.央视《走近科学》(2013-11-11)曾介绍北京武警总医院神经科医生运用大脑干细胞移植技术成功将一些下肢无法站立的脑瘫患者治愈,并让其学会走路.大脑干细胞移植并获得增生确保了下肢运动神经形成的电信号有了储存的位置.而帕金森疾病则是患者对应的记忆神经元功能降低,致使以往储存的信息不能获得稳定的发放.目前医学上采用一种电子信号发生器—–电子药,通过导线将一定的频率信号送至大脑皮层相应位置,剌激记忆神经元,这种强制神经元工作的治疗方法,在初期阶段已显示出非常好的效果.
4意识与记忆之间的互动关系
1通过“饥饿教学”提高教学难度
“饥饿教学”的知识应有一定的难度，学生必须付出一定的努力才能完成，否则不能激起学生的求知欲。例如，在学完“伴性遗传”后，出示例题(2010年江苏省高考题第29题)，鼓励有兴趣的学生课后完成:遗传工作者在进行遗传病调查时发现了一个甲、乙两种单基因遗传病的家系，系谱如图所示，请回答:(所有概率用分数表示)(1)甲病的遗传方式是。(2)乙病的遗传方式不可能是。(3)如果II4、II6不携带致病基因，按照甲、乙两种遗传病最可能的遗传方式，请计算:①双胞胎(IV1与IV2)同时患有甲种遗传病的概率是。
②双胞胎中男孩(IV1)同时患有甲、乙两种遗传病的概率是。女孩(IV2)同时患有甲、乙两种遗传病的慨率是。此题完全没有超出教材知识范围，掌握了课堂所学解遗传概率问题的方法，完全能够做出来;此题为高考题，且具有一定的难度，对学生来说是一个挑战，能引起学生征服此题的“饥饿”，学生都想通过做出此题来证明自己的解题水平;此题具有相当的综合性，将各种遗传概率问题集中到一起，能起到很好的训练作用。
2通过“饥饿教学”提高学生的灵活性
摘 要：随着素质教育的不断深入，新的课程标准也得了全面贯彻实施。高中生物教师面对新课程的目标要求，应当改变传统的教学方法，优化教学内容，注重教学的实际性。本文具体阐述了新课程背景下高中生物的教学方法，以提高课堂教学的效率。
关键词：新课程;高中生物;教学方法;探讨
新课程背景下高中生物教学区别于传统的生物教学，它既要满足传授学生学生基本的生物学知识和研究方法，还要通过新的课程标准的基本观点，培养学生正确的“三观“，从而达到提高学生生物学科知识水平和正确情感态度的教学目标。针对这些教学目标传统的教学方法已经不能满足要求，必须探索新的教学方法以适应新课程的教学标准。笔者结合丰富的实际教学经验，从现阶段高中生物教学存在的问题入手，对新课程背景下高中生物教学方法进行简单的探讨。
1 新课程背景下高中生物教学存在的问题
1.1 忽视对学生现代意识的培养，只注重知识技能的传授
由于受到应试教育的影响，高中教师在实际授课中偏重生物基本知识与基本技能的传授，往往不重视甚至忽视提高学生的生物科学素养，忽视培养学生的现代意识。新课程背景下高中生物一个重要的教学目标就是培养学生的现代意识，随着新课程教学的不断推进，对综合素质的人才要求越来越高。所以，高中生物教师要认识到培养学生现代意识的重要性，这也是培养合格人才的关键。
1.2 现有生物教学方法过于单一
目前，许多生物教师仍沿用传统的教学方法，即“教师讲、学生听的”授课方法，很少运用有效的教学方法教导学生。教学中还经常有教师“满堂灌”，缺少师生之间的互动，也没有给学生理解吸收知识的时间，更无法形成活跃的课堂氛围。有些教师虽然领悟到新课程生物教学的内涵，也根据学生的实际情况及教学内容开展探索式教学，但由于种种原因导致新的教学方法流于形式化、表面化。因此，要达到新课程的教学标准，就需要教师不断探索新的教学方法，充分理解高中生物新课改的内涵，发挥学生学习的主动性与创新性。
1.3 高中生物教学中课程资源匮乏
现阶段，高中生物教学没有充分体现出新课程的内涵，忽视对学生的科学素养和学习能力的培养。教师在多媒体辅助教学时，所用的课件大多都是考试的知识点，没能按照新课程的标准要求来制作课件，更没有给学生提供生物科技比较前沿的相关资料。有些教师不按教学目标要求，不能充分引导学生利用网络搜集相关资料。导致学生学习生物的兴趣与积极性得不到激发，教学效果与教学目标得不到。
2 新课程背景下高中生物教学方法的探讨
2.1 采取兴趣教学法
新课程标准背景下，兴趣教学的理念被提出，并很快被学生接受，取得了一定的效果。俗话说兴趣是最好的老师，学生会积极主动的学习自己感兴趣的学科，而且比较容易接受该科的知识。在课间我们经常会听到学生议论说他们喜欢某位教师，听课兴趣高;不喜欢某位教师，听课时老是昏昏欲睡，其实这就是兴趣教学的一个方面，而这一教学方式也类似于情感教学法。
新课程背景下的生物是以实验为基础的学科，能很大程度上培养和和发挥学生的智力因素。而传统的教学方法追求向学生不断灌输知识，极大降低了学生的学习兴趣。在打造兴趣教学理念时，要根据学生实际的认识水平和心理因素，科学合理的设问，以此激发学生的发展思维，增强课堂活跃程度，提高学生分析问题和解决问题的能力。比如提问“为什么班上有些人的大拇指弯曲度很大，有的就很小?”让同学们试着弯曲大拇指，发现许多学生的弯曲度都很小。在课堂上可以提出很多这样的问题，利用学生感兴趣的话题带动学生学习，激发他们的学习动机，培养他们的问题意识。
2.2 大力开展探究式教学法
在新课程背景下的高中生物教学，大力开展探究式教学是必不可少的。在新课程标准下，提倡探究式学习，学生可通过自主、合作、探究的方式，主动参与到活动中，增强获取知识的能力。高中生物教师在实行探究式教学时，要根据学生兴趣选择一些探究式问题，引导学生以自主讨论为主要的学习方式。通过这些方法让学生在教师的指导下，发现问题进而探索问题，提高学生的探究能力。与此同时还可以根据教学内容创设问题，让学生独自思考，然后根据搜集的资料进行分析，得出解决的方法。
2.3 板书教学与多媒体技术相结合的教学法
多媒体技术的运用是新课程背景下的必然趋势，也是衡量一个教师现代化程度的标尺。新课程背景下如果仅仅靠传统的板书教学，高中生物教师不但任务重，而且教学效果也不理想，有些教学内容是板书无法书写的，没有多媒体技术的介入学生掌握起来很困难。多媒体技术可以把一些比较抽象的生物知识直观的放映出来，学生可以和荧幕形成一种直接的对流，不仅增加了教和学的信息量，还培养出学生观察事物的能力。例如，在讲动植物细胞结构时，可以通过多媒体技术把完成的细胞剖面图展示给学生，这样教师在讲解相关知识点时更加容易，学生更加直观的观察到动植物细胞内部的结构。
2.4 以发展性评价促进学生发展的教学法
建立有效的评价体系促进学生发展，提高教学质量，促进学校发展，也是新课程的重要内容之一。教学评价在新课程中有质量监控和导向作用。通过建立评价体系，可以有效的提高教师的教学水平和学生的综合素质，这样的体系能为素质教育的的实施提供保障，充分发挥评价体系促进发展的功能，让评价的过程成为促进教学发展的鱼提高的过程。评价体系的建立并不是舍弃考试制度，而是要端正目的，要学生明白学习最终是成为一个适应时代要求的高素质的公民， 而不是为了应付考试。通过建立这样的评价体系，让学生明白自己学什么，学习的目的是什么，以此提高教学的效率。
3 结语
综上所述，新课程背景下高中生物的教学是一项长期的系统工程，高中生物教师要充分认识到这个工程的艰巨性，做好相应的准备。不断提高自身素质，以培养学生的现代意识为目标，采取兴趣教学法、大力开展探究式教学法等，只有这样才能提高高中生物教学的教学水平，实现高中生物课程教学目标。
参考文献
[1]郭小平.高中生物新课程理念下的教学现状与建议[J].考试周刊.2011(52)
[2]罗香云.新课程下提高高中生物教学有效性的探究[J].生命世界.2010(08)
1.实验内容开放园艺植物生物技术实验教学本着丰富实验教学内容、革新实验教学方式的核心原则，以培养学生创新能力为最基本的目标，提出以下园艺植物生物技术开放式实验教学模式。实验性质由验证性实验过度为综合性、设计性实验。传统教学中验证性实验占总实验学时的80%以上，采用开放性实验教学，验证性实验压缩到20%以内，增加了综合性、设计性实验内容。
2.实验场地开放实验场地是制约学生开展创新性实验的主要原因。以国家级植物生产类实验教学中心为平台，采用开放式实验室运行机制，结合学科点开放实验室，为学生自主选择和设计实验提供了良好的条件。实验室配2～3名研究生协助管理，仪器设备采用预约登记制度，使用前须经专人培训合格后才能使用。实验耗材按实验计划，由实验室统一提供。
3.实验时间开放以3～4人为一个实验小组，以小组为单位安排实验时间，实验室一次可以同时安排6个小组开展实验。实验时间由以前固定时间，改为课程理论授课3周开始至学期末前1周结束。学生可以根据自己的课程安排，合理选择实验时间。实验室时间采用预约制，由实验室管理人员统一安排。上班时间由实验室管理人员负责实验室，节假日和晚上由研究生协助管理实验室，为学生开展开放实验提供充足的时间。
二、开放式实验教学取得的效果
1.实验教学方式开放，激发学生兴趣在大多数同学印象中园艺植物生物技术实验教学以实验方法、手段、技术为主要内容，这些内容过于抽象，通过授课形式讲授或单独的验证性实验，学生理解效果很差，很难达到掌握实验内容的目的。任何研究都是从好奇和怀疑开始的，通过典型的生物技术实例，如柑橘细胞融合获得原生质体杂种、植物遗传转化获得转基因植株，人类基因组测序及园艺植物基因组测序的不断完成，生物信息学预测基因的功能分析等，这些实例在网络上的介绍与视频非常多，通过网站浏览和视频观看，让同学们真正了解生物技术的神秘与贴近生活的两个方面，将抽象的概念转化为切实可行的操作行动。
2.实验时间及空间开放，提高动手能力实验室的开放，即仪器设备和时间概念上的开放，在一定程度上可以解决实验人数多、实验室及仪器设备严重不足的问题。例如，生物分子实验室的定量PCR仪、PCR仪、离心机、核酸仪、电泳仪、紫外投射仪等，实验时间一旦开放，学生可以用充裕的时间来把实验独立完成，不会被课程所限制。通过开放实验室，本科生可以在课余时间多次进入实验室。同时，研究生可以一对一或一对三的带领本科生进行实验，开展相关的扩展实验内容，开阔视野，提高动手能力，还可以更好地参与教师的科研项目，增加教师和学生的交流机会。
3.实验内容开放，自主设计试验在教学内容上打破原有的实验课程结构体系，优化实验内容组合与创新，注重设计性、综合性实验，充分利用网络资源、视频资源及生物公司的广告资源，提高学生的技术应用能力和创新能力的培养，促进学生在学习能力、创新能力和社交能力等综合能力的培养。根据专业培养目标和实验条件，突出实用性，根据学校实验条件提出以下实验内容进行选择与优化。通过开放实验教学内容，学生打破传统的拟定学时的验证实验内容，充分利用学生的自主性进行大量的设计性、综合性实验教学。学生在学校提供的实验条件的前提下，自选实验内容，自定实验步骤，自选仪器设备，自己处理和分析实验结果、实验数据，给学生提供了创新思维的自由空间。这将有利于激发学生的自觉性和主动性，有利于培养学生的创新能力。自觉接受现代教育技术新的成果，把信息技术与学科有机的融合在一起，为学生创设良好的学习情景，突出双向性、参与性、互动性。在实验操作环节，鼓励学生独立完成操作，独立分析结果，发现问题。
4.实验结果灵活，革新考核与评价体系通过综合性、设计性实验，学生将与老师的课堂交流转变为通过面对面、QQ、微信等其他平台，对实验进展随时进行分析、讨论及总结，并且学生通过查阅相应的资料，最后得出科学合理的实验结果。开放式综合性、设计性实验，实验结果的不确定性也避免了同学之间相互抄袭、模仿。因此，既增加了学生动手操作的机会，又有利于学生系统的掌握园艺植物生物技术的实验方法和技能及分析与解决问题的能力。开放式实验教学除在以上方面进行开放外，同时也革新了实验教学的考核与评价体系，与以往实验成绩包括实验课堂成绩与实验报告成绩之外，在实验教学方面补充了实验设计、实验准备工作、结果分析与讨论的考核内容，形成了实验方案撰写(20%)+实验前的准备(20%)+实验过程(30%)+实验结果分析(30%)的实验教学考核体系，评价方式分为优、良好、中等、合格，不及格五种不同的方式。
【关键词】泡桐属;化学成分;生物活性
玄参科泡桐属Paulownia植物,全属共有7种,分别是白花泡桐[P.fortunei(Seem.)Hemsl.],毛泡桐[P.tomentosa(Thunb.)Steud.],兰考泡桐(P.elongataS.Y.Hu),椒叶泡桐(P.catalpifoliaGongTong),台湾泡桐(P.kawakamiiIto),川泡桐(P.fargesiiFranch.)和南方泡桐(P.australisGongTong),光泡桐[P.tomentosavar.tsinlingensis(Pai)GongTong]是毛泡桐的变种。除东北北部、内蒙古、新疆北部、等地区外全国均有分布,栽培或野生。白花泡桐在越南、老挝也有分布,有些种类已在世界许多国家引种栽培。作为一种优质木材,它不仅在工农业方面有广泛用途,同时它还是一种常用的中草药,其花、叶、皮、根、果古时就有其药用记载。如《本草纲目》记述:“桐叶……主恶蚀疮着阴,皮主五痔,杀三虫。花主傅猪疮,消肿生发[1]。”《药性论》也言:“治五淋,沐发去头风,生发滋润。”近年来医学研究发现其主要作用有:抗菌消炎,止咳利尿,降压止血,同时还具有杀虫作用。
1化学成分
泡桐属植物的化学成分研究始于20世纪30年代初。日本学者最先对泡桐属植物的化学成分进行了研究,1931年MascoKazi等从泡桐叶的树皮和树叶中分离得到糖苷类化合物[2,3]。1959年,KazutoruYoneichi研究了桐木中的木脂素成分,分离得到了丁香苷。随着科学技术的发展,各种色谱分离方法和现代波谱技术应用于天然产物的研究,从泡桐属植物中不断发现新化合物。该属植物中所含化学成分类型主要有环烯醚萜苷、苯丙素、木脂素苷、黄酮、倍半萜、三萜等。其中许多化合物被证明具有一定的生物活性。
1.1苯丙素类化合物苯丙素类化合物在泡桐属植物中分布较为广泛。主要有:(1)木脂素(四氢呋喃骈四氢呋喃类):细辛素(d-Asarinin)[4],芝麻素(d-Sesamin)[5],泡桐素(Paulownin)[6],异泡桐素(Isopaulownin)、(+)-Piperitol[7]等。(2)苯丙素酚类:Verbascoside[8],Isoverbascoside[9]。
1.2环烯醚萜类富含环烯醚萜类成分是泡桐属植物的一大特征,在该属植物中多以成苷的形式出现,广泛分布于桐木、桐皮、桐叶中,花中还未见文献报道。泡桐属中的环烯醚萜成分具有九碳骨架(即C-4去甲基)的环戊烷型、环戊烯型和7,8环氧戊烷型,显示了其在植物分类学上的意义。其取代基位置比较固定,一般1位羟基与1分子葡萄糖成苷,8位为甲基或羟甲基。另外,Soern等从成年毛泡桐的叶部获得两个5,6位为双键的环烯醚萜苷,同时,他还发现成年和幼年的毛泡桐中环烯醚萜苷成分有所不同[10~14]。
1.3倍半萜类李志刚等[15]从毛泡桐的花中分到7个落叶酸型的倍半萜,为首次从该属植物中分到倍半萜类化合物,可能与该类激素促进开花,抑制种子发芽有关,其他部分未发现。
1.4甘油酯类杜欣等[16]从毛泡桐的花中还分到了甘油酯类的化合物及其苷。
1.5其他成分从该属植物中还分离出黄酮类、二氢黄酮类、三萜(主要为熊果酸及其苷[17])、生物碱、多酚、单糖、鞣酸、脂肪酸等多种成分。另外,栗原滕三郎和宋永芳等[18]对泡桐花的精油成分作了色谱、质谱分析,研究了其中的蛋白质、氨基酸、微量元素等营养成分,利用GC/MS技术鉴定出许多长链及芳香族化合物。
1.6植物激素王文芝等[19]对河南兰考泡桐的根、茎、叶中的植物激素进行了研究,利用HPLC技术分离鉴定出了激动素、反式玉米素、激动素核酸等8种激素。
2生物活性
2.1抗菌作用芝麻素对结核杆菌有抑制作用[20],而泡桐花及其果实的注射液(醇提取后用醋酸铅沉淀去杂质制成),体外实验时对金黄色葡萄球菌及伤寒杆菌、痢疾杆菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、布氏杆菌、革兰菌、酵母菌等均有一定的抑制作用[4]。从泡桐属植物中分到的紫葳新苷Ⅰ对金黄色葡萄球菌和乳链球菌均有抑制作用,最小浓度为150μg/ml,并认为其角甲基是抗菌必要基团[21]。魏希颖等将泡桐花的黄酮提取物作了体外抑菌实验,发现其对金黄色葡萄球菌作用最强,而对黑曲霉、啤酒酵母、产黄青霉无明显的抑制作用[22]。
2.2治疗气管炎泡桐果及花治疗慢性气管炎有一定疗效,临床治疗1341例,有效率为81%,其中临床控制率7%,显效25%[23]。
2.3消炎作用泡桐花可用于治疗炎症感染,临床报道用其治疗16种疾病计244例,均有一定疗效,其中对上感、支气管肺炎、急性扁桃体炎、菌痢、急性肠炎、急性结膜炎的疗效较好,治疗中未发现不良反应和副作用[4]。实验中通过观察泡桐花浸膏对哮喘豚鼠肺病理组织学的影响发现泡桐花浸膏能明显延长豚鼠诱喘潜伏期,优于地塞米松(P<0.001);对肺组织炎性细胞浸润有明显的抑制作用。能减轻炎症反应对哮喘豚鼠肺组织结构的破坏[24]。李寅超等通过实验发现泡桐果总黄酮及挥发油可通过抑制支气管肺泡灌洗液(BALF)中的血嗜酸粒细胞(EOS)聚集而具有一定的抗哮喘气道变应性炎症的作用[25]。
2.4止血作用泡桐属植物中所含丁香苷有明显止血作用。本品注射液用于手术70例,良效(明显止血)30例,占42.9%,有效(出血减少)26例,占37.1%,无效14例[26]。
2.5毒性研究小鼠口服泡桐果乙醇提取物半数致死量为21.4g生药/kg。大鼠口服2g/(kg·d),共21天,一般情况及体重均无异常,内脏病理检查未见中毒性病理形态改变。家兔急性、亚急性毒理实验中,泡桐果煎剂对心、肝、肾、脾、胃均无毒性病理改变。家兔灌服泡桐花浸膏或静脉注射,一般情况及食欲、体重、白细胞等均无明显变化,成人口服上述浸膏或肌肉注射,自觉症状、体温、脉搏及白细胞数等均无明显改变,但有轻度血压下降[4]。已有报道苯丙素苷具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、清除自由基、延缓骨骼肌疲劳、DNA碱基修复、抗凝血、抗血小板凝聚等多种生理活性。从泡桐属植物的树皮和茎部分离得到一个新的呋喃醌酮(methyl-5-hydroxy-dinaphtho[1,2-2′,3′]furan-7,12-dione-6-carboxylate),对hela癌细胞有抑制作用,对polio病毒的brunhildeⅠ型EC50为0.1μg/ml对leonⅢ型EC50为0.1μg/ml[27]。另外,咖啡酸的糖酯类化合物被认为与该植物的颜色改变有关[28]。
2.6杀虫作用泡桐素、芝麻素可增强杀虫剂除虫菊酯的杀虫作用,可有效杀灭蚊蝇及其幼体[29]。
2.7其他作用泡桐属植物还具有止咳、平喘、祛痰、治手足癣与烧伤、消肿、生发等功效[4]。
从以上可知,泡桐属植物化学成分疗效显着且具多样化,但对该属植物的成分研究多集中于毛泡桐种,其他种涉及较少,而对部位的研究则多为桐叶,皮、根,茎次之,花研究的最少。对生物活性的研究则不够深入,其有效部位及有效成分有待进一步确定。
【参考文献】
1中国科学院.中国植物志.北京:科学出版社,1979,67(2):28.
2MasaoKazi,TokitiSimabayasi.AglucosidefromPaulownia.Japan,1931,93;735;27.
3KoitiIwadare.Lignin.Ⅱ.LiginofPaulowniaimperialis.JChemSocJapan,1941,62:186-189.
4江苏新医学院编.中药大词典.上海:上海科学技术出版社,1977.
5KijjoaA,KitirattrakarnT,AnantachokeC.PreliminarystudyofchemicalconstituentsofPaulowniaTaiwaniana.KasetsartJ,1991,25(4):430-433.
6KotaroTakagawa.ConstituentsofmedicalplantsⅣstructureofpaulownin,acomponentofwoodofPaulowniatomentosa.YakugakuZasshi,1963,83:1101-1105.
7Hiroji,MayumiO,YutakaS,etal.(+)-PiperitolfromPaulowniatomentosa.PlantaMedica,1987,53(5):504.
8SchillingG,HugelM,MayerW.VerbascosideandisoverbascosidefromPaulowniatomentosaSteud.Z.,Naturforsch,B:AnorgChemOrg.Chem,1982,37B(12):1633-1635.
9SticherI,LahloubMF.PhenolicglycosidesofPaulowniatomentosabark.PlantaMedica,1987,46(3):145-148.
10DamtoftSoren.Biosynthesesofcatalpol.Phytochemistry,1994,35(5):1187-1189.
11HegnauerR,KooimanP.Thetaxonomicsignificanceofiridoidsoftubifloraesensuwettstein.PlantaMedica,1978,33(1):1-33.
12AdrianiC,BoniniC,IavaroneC,etal.Isolationandcharacterizationofpaulownioside,anewhighlyoxygenatediridoidglucosidefromPaulowniatomentosa.JNatProd,1981,44(6):739-744.
13SorenD,SorenRJ.Tomentosideand7-hydroxytomentoside,twoiridoidglucosidesfromPaulowniatomentosa.Phytochemistry,1993,34(6):1636-1638.
14SoerenD.Biosynthesisofcatalpol.Phytochemistry,1994,35(5):1187-1189.
15李志刚.毛泡桐花化学成分.兰州大学硕士学位论文.2001.
16杜欣.毛泡桐花的化学成分研究.兰州大学硕士学位论文,2003.
17YoshihisaT,SadaoK,KotaroT,etal.ConstituentsofmedicalplantsⅢConstituentsofleavesofPaulowniatomentosaandRhododendronkaempferi.KauazwaDaigakuYakugakubuKeukguNempo,1962,12:7-14.
18宋永芳,罗嘉梁,倪善庆,等.泡桐花的化学成分研究.林产化学与工业,1990,10(4):269.
19王文芝.反向高效液相色谱分离泡桐中的植物激素.分析化学,1984,12(6):531.
20国家医药管理局中草药情报中心.植物药有效成分分离手册.北京:人民卫生出版社,1980.
21WhitePJ.SeparationofK+-andCl--selectiveionchannelsfromryerootsonacontinuoussucrosedensitygradient.JExpBot,1995,46(285):361-376.
22魏希颖,何悦,蒋立锋,等.泡桐花体外抑菌作用及黄酮含量的测定.天然产物研究与开发,2006,18:401-404.
23河南医学院,等.泡桐果及花治疗慢性气管炎的临床疗效和实验研究.河南医学院学报,1975,1:26-28.
24张永辉,刘宗花,杜红丽,等.中药泡桐花浸膏对哮喘豚鼠肺组织作用的病理学研究.新乡医学院学报,2002,19(6):473-475.
25李寅超,赵宜红,李寅丽,等.泡桐花总黄酮抗BALB/c小鼠哮喘气道炎症的实验研究.中原医刊,2006,33(19):16-17.
26谢培山,杨赞熹.救必应化学成分的研究—止血成分救必应乙素的分离、鉴定.药学学报,1980,15(5):3-7.
27KangKH,HuhHK,BakK.AnantiviralfuranoquininefromPaulowniatomentosaSteud.Phytother,1999,13(7):624-646.
让学生获得思维的动力，占有充足而必要的具体材料，这仅是为了开展思维活动的条件，而要使学生的思维活动能积极开展，还有赖于教师的正确引导。这就要求教师要善于依据教材的内在联系和因果关系，科学地设置问题情境，有计划地提出问题，引导学生按一定的思路去分析、判断和推理，且及时地回收学生的反馈信息，了解学生学习困难的关键，立即反思，对症下药，改进教学。
如何才能科学地设置问题情境，正确地运用问题材料，以利于学生思维活动的积极开展呢？这应考虑到设置问题的“四性”和“四度”。
设置问题的“四性”
下面以“鲫鱼”一节课为例谈谈设置问题的“四性”。
1．准确性
教师提出的问题要用词准确，语言清楚，切忌颠三倒四，含糊不清，不合逻辑，使学生无法领会教师给出的学习信息，给学生的思维设置不必要的障碍。例如，在讲述“鲫鱼”一节时，我先指导学生复习已学过的七门动物，然后提问：它们有哪些共同的特征？在提问后，根据学生的回答总结出：这七门动物身体里都没有由脊椎骨组成的脊柱，因此都属于无脊椎动物。有些动物的身体里有由脊椎骨组成的脊柱，这类动物就是脊椎动物。鱼类是脊椎动物中最低等的动物，于是就顺理成章引入“鱼纲”这一课题。
2．具体性
教师提出的问题要具体，不可模棱两可，容纳的概念太多。例如，“鲫鱼的身体怎样？”这类的提问，使学生不知从何着手。应将问题具体化，可提问“鲫鱼的身体呈什么颜色？分为几部分？体表有什么覆盖着？”等。
3．启发性
教师提出的问题应是要求学生运用已学过的知识分析、判断和推理才能回答的问题。通过对鲫鱼的外部形态的学习，可提出“鲫鱼在外部形态上有哪些与水中生活相适应的特点？”这样设问符合学生从具体到抽象的认识规律，不仅能使学生认识教材内容组成间的联系，并且通过分析和综合有助于培养学生的思维能力。
4．趣味性
教师提出的问题最好有趣、有味。有趣，才能使学生对教师提出的问题产生兴致；有味，才能使学生觉得教师提出的问题内容精湛，值得品味。如按照课文中〔小实验〕的方法步骤做实验，可提问学生“剪掉每一种鳍的鲫鱼，它们在游泳姿态和速度上有什么变化？”这样寓意深刻、富有情趣、耐人寻味的提问，最易激发学生对知识的探求欲，促进学生思维活动的积极开展。
设置问题的“四度”
1．难度
教师设置的问题应具有一定的难度，即需要学生深思熟虑，而又是力所能及的问题。这样才有利于学生自发地产生探索问题、寻求答案的内心需要。“难而偏”或“浅而易”的提问都会挫伤学生思维的积极性。
2．跨度
教师设置的问题要集中，能抓住关键，扣准重点。问题之间应有内在联系和因果关系，使之环环相扣，学生的思维才能通畅如流。如在讲述“呼吸作用”一节时，我先通过提问，复习光合作用的实质和意义。在提问后，根据学生的回答总结出：光合作用的实质是把无机物合成有机物，并把光能转化为化学能，贮藏在有机物中。这些能量是生命活动所必需的，那么这些能量是怎样释放出来而用于生命活动的呢？于是顺理成章引入“呼吸作用”这一课题。
3．梯度
教师设置的问题要由小到大，由简到繁，由易而难，层层递进，步步深入。这样才能使学生进入角色，去寻求知识真谛。如在讲述单子叶植物纲和双子叶植物纲的主要区别时，我先采用复习提问的方法，让学生对种子、根、茎、叶、花各章里已学过的相关知识进行回忆，这就是把大问题分解为小问题；然后通过对这些知识的重新综合，就能使学生更好地理解单子叶植物纲和双子叶植物纲的主要区别。这样层层设问，环环相扣，极大地调动了学生的学习积极性，进而培养了学生的思维能力。
4．密度
［关键词］毕业设计；存在问题；创新培养；改进措施
前言
毕业设计是大学生在大学阶段全部学习成果的总结，是学生为完成学业必修的科目之一。其写作涉及一个学生的专业、社会科学、人文科学等各个方面的知识，同时也是研究能力、信息采集能力、调查研究能力、分析和解决问题的能力、表达能力的体现。所以对毕业设计进行总结、研究，对提高教学质量、提高学生素质、加强教学管理、搞好课程评估都具有重大意义。
1学校机务类学生毕业设计（论文）中存在的问题及原因
中国民用航空飞行学院对毕业设计（论文）历来都很重视，为了加强毕业设计工作，提高毕业设计的质量，学院于2007年特制定机务专业的毕业设计管理细则。但是，毕业设计（论文）的质量仍不理想，主要表现在以下几个方面。
1．1毕业设计（论文）选题缺乏理论意义、实践意义，创新性不高
该校的毕业设计管理规定指出：毕业设计（论文）的选题范围和深度应符合学生理论知识和实践技能的实际情况；鼓励在实习单位符合条件的工程技术人员承担学生的毕业论文指导工作，研究、解决工程实践中遇到的问题。而现在的即将毕业的学生忙于找工作、进行毕业实习、考研究生等，往往不能把精力集中于写作方面。学生在选题上的考虑时间就不足，没有充分的时间准备，没有好的开始，就会造成对毕业论文质量的影响。论文选题视野不开阔，学生做相同题目的太多，原创性不够，以至于很多文章都是东拼西凑，资料陈旧，缺乏理论意义和实践意义，创新性不够。
1．2毕业设计（论文）抄袭问题严重
由于部分的学生选题相同或相近，导致学生独立完成毕业论文的能力不够，相互影响，给学生参照别人成果的机会，有些同学还会抄袭已经毕业的学生论文，只需要改动里面的一些数据即可。而且学生很多选偏理论性题目，不愿意去做调查性的课题，由于缺乏数据支撑，没有定量分析，没有体现用数据来说话的科学精神，所以往往只有定性分析。同时，大多数学生的理论功底不足，无法正确理解理论要点，更不用说创新了。长此以往，学生就很容易陷入全盘照抄各种文献资料、胡乱拼凑了。
1．3毕业设计（论文）指导教师把关不严
该校的毕业设计管理规定指出：指导教师一般应选择有丰富教学经验、具备一定科研能力的讲师以上职称的教师或工程技术人员担任，不具备以上条件但在相关岗位上连续工作时间超过三年，经学院教学委员会审查批准后也可指导毕业设计（论文）。当指导教师为院外人员时，实行双导师管理，分别负责在院外和院内时的指导工作。然而，现在由于毕业学生人数急剧增加，教师人数不足，平均每人指导学生人数不低于6人，教师的精力有限，导致了对学生管理放松，对毕业论文的质量把关不严格，大大降低了毕业论文质量。
2提高毕业设计（论文）质量的措施
2．1增加激励机制，提升学生创新积极性
该校对指导具有创新意义的毕业设计的教师应给予奖励，以让更多的指导教师都参与到毕业论文创新的指导中来。随着大学生创新创业项目的增加，让项目带动论文，达到提高毕业设计质量的目的。近两年来，该校大力加强校企联合培养指导，这种模式指导毕业设计不仅使学生得到了针对性的实践教育，这样的毕业设计贴近公司的生产实习和需要。同时这种模式由单一的校内导师制转变为校企双师制，既提升了毕业设计的质量，又增强了企业人才的竞争优势，实现校企双赢。同时论文答辩是否通过与学生自己的工作签约挂钩，也让学生更加认真的对待毕业设计，增强了学生完成毕业设计的动力。
2．2加强教育，构建良好的毕业论文撰写的校园环境
加强对学生的诚信教育，在毕业论文撰写过程中，要树立诚信的思想，提醒学生尊重他人的劳动成果，培养学术道德和科研道德，并让学生了解毕业论文抄袭后果的严重性。并且在论文格式（在毕业设计管理规定中）、字数要求、参考文献不低于15篇中文、5篇英文等表层检查的基础上，继续加强毕业设计的过程和质量监控。学校每年将以毕业学生人数的10％评选出优秀的毕业设计（论文），得到相应的证书与奖励，增强学生的积极性，构建良好的毕业论文撰写的校园环境。
2．3精心组织，对毕业设计质量严格把关
为了避免指导教师工作过于集中和毕业生就业的冲击，弥补学生时间的不充足，学校进行开放式选题，学生可与老师自行商量拟定题目，并将开题的时间提前到四年级的上半学期，并且规定学生与指导老师见面指导次数不少于12次，这样学生有更充裕的时间撰写论文，指导老师也不会因为指导的学生人数过多而放松对学生的管理以及论文质量的把控。学校将部分到各分院机务岗位实习的学生，毕业设计就分配给机务骨干人员指导，不仅提高了毕业论文的效率，而且学生还可带着问题参加生产实习，并在具体的实践活动中进行调查研究，或者结合实践立题，增强立题的现实意义。
3总结
毕业设计（论文）的主要目的在于培养学生的科研实践能力和动手能力，运用所学专业理论知识和技能，提升对本专业领域问题的观察能力、思维能力、分析能力、判断能力、创新能力、文字表达能力和解决实际问题的能力，因此，在指导方法上应该注重采取循序渐进的引导方式，让学生通过自己独立思考，养成勇于探索、严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风，自行查找资料，找出问题的答案，为学生今后从事机务专业领域的相关工作和撰写学术论文奠定良好的基础。
主要参考文献
［1］高等学校学风建设指导办公室．高等学校教风学风建设指导手册［M］．北京：华夏教育出版社，2007．
［2］曾小彬．教学管理与教学改革探索［M］．大连：东北财经大学出版社，2007．
［3］时伟，吴立保．现代大学教学管理制度研究［M］．合肥：安徽大学出版社，2006．
