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篇1

關鍵詞：甘薯（Ipomoea batatas）；現代生物技術；育種；誘變育種；細胞工程；分子標記；基因工程

中圖分類號：S531；Q789 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）11-2721-06

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.11.001

Application of Modern Biotechnology in Ipomoea batatas Breeding

YANG Han1，CHAI Sha-sha2，SU Wen-jin2，LEI Jian2，WANG Lian-jun2，SONG Zheng2，LIU Yi3，YANG Xin-sun2

（1.College of Plant Science and Technology， Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， China；2. Institute of Food Corps， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China；3. Agronomy College， Yangtze University， Jingzhou 434023， Hubei， China）

Abstract：The modern biotechnology has overcome the difficulties which could not be solved in the past in Ipomoea batatas breeding.Mutation breeding， cell engineering， molecular markers，genetic engineering etc.， are playing very important roles in Ipomoea batatas breeding for high yield， good quality，resistance to diseases and pests and other characteristics.The research and utilization of mutation breeding， cell engineering，molecular markers and genetic engineering in Ipomoea batatas breeding are reviewed in this paper.

Key words：Ipomoea batatas； modern biotechnology； breeding； mutation breeding； cell engineering； molecular marker； genetic engineering

甘薯（Ipomoea batatas）屬旋花科甘薯屬，為一年生或多年生蔓生草本，是中國的重要糧食作物、飼料作物和新型生物能源作物，具有極高的經濟價值。甘薯含有60%～80%的水分，10%～30%的淀粉（支鏈淀粉含量高，易被人體消化吸收），5%左右的糖分，還富含人體必需的多種維生素（VA、VE、VB1、VB2、VC等）、氨基酸（賴氨酸含量較高）、蛋白質、脂肪、膳食纖維以及鈣和鐵等多種礦物質。甘薯中的活性化學物質（脫氫表雄酮）可以抑制癌癥和預防癌細胞增殖[1]。因此，培育出高產、穩(wěn)產、優(yōu)質的品種及各類不同用途和種類的品種如食用、加工用、飼料用、莖尖菜用等[2]具有非常重要的現實意義。但是由于甘薯的高度雜合性、雜交不親和性、遺傳資源匱乏、遺傳基礎狹窄、優(yōu)異近緣野生種利用困難和病蟲害、病毒病危害嚴重[3]，極大地制約了甘薯的生產和發(fā)展。但傳統育種模式周期長，品種改良進度緩慢，難以滿足發(fā)展需求。生物育種是目前應用推廣最為迅速的技術，它突破了傳統育種的局限性，有利于加速培育高產、優(yōu)質、抗逆、廣適的新品種。本文重點介紹近年來幾種主要生物技術，包括誘變育種、細胞工程、分子標記輔助選擇育種和基因工程在甘薯育種中的發(fā)展與應用。

1 誘變育種

甘薯是一種無性繁殖作物，其自然變異和人工誘變產生的變異，是甘薯育種重要的變異來源，因此誘變育種一直是甘薯育種的一條重要途徑，也是發(fā)展比較早的一種技術。

在自然條件下，由于外界環(huán)境的變化和遺傳結構的不穩(wěn)定性，植物本身會發(fā)生自發(fā)突變，但是這類突變發(fā)生的頻率較低。自然變異突變體的選擇、鑒定是甘薯種質創(chuàng)新的主要途徑。張連順等[4]從抗薯瘟病的閩抗329中選育出了兼抗蔓割病、藤蔓旺盛的閩抗330，張永濤等[5]、李培習等[6]分別從高抗根腐病的徐薯18芽變體中選育出了兼抗莖線蟲病的臨選1號和富貴1號。

輻射誘變的方式包括χ射線、60Co處理、80 Gy γ射線處理、搭載返回式衛(wèi)星進行空間誘變處理等。但誘發(fā)突變的方向難以控制，有利突變頻率不夠高。通過輻射誘變育種加以多年篩選獲得了比較好的品種如較徐薯18高抗黑斑病的品系農大601[7]和抗線蟲擴展、薯皮色同質、干物率高、食味優(yōu)、高胡蘿卜素突變體及淀粉類型和紫色素類型育種材料[8]。

化學誘變具有專一性強、突變頻率高，突變范圍大的特點，為多基因點突變，誘變后代的穩(wěn)定過程較短，可以縮短育種年限。Luan等[9]用EMS處理魯薯8號愈傷組織，并通過離體篩選，獲得3個耐鹽突變體株系（ML1，ML2，ML3）。王鳳保等[10]用0.05%秋水仙素和2%二甲基亞砜混合水溶液處理秦薯1號甘薯種子，選育出高產、高淀粉、低β-淀粉酶活性、高蛋白質、高鐵、早熟的短蔓型甘薯新品種短蔓3號。王芳等[11]用0.5% NaN3處理澳大利亞Au1990sp紫甘薯的胚性細胞團，選育出品種適應性廣、產量高、品質佳、抗性強的甬紫薯1號。

2 細胞工程

甘薯細胞工程主要有體細胞胚發(fā)生、原生質培養(yǎng)、細胞懸浮培養(yǎng)、莖尖分生組織培養(yǎng)等，在種質資源創(chuàng)新、新品種選育和脫毒苗工廠化生產等方面具有廣闊的應用前景。目前主要通過莖尖誘導體細胞胚胎的植株再生。利用甘薯莖尖培養(yǎng)誘導得到胚性愈傷后，通過液體振蕩懸浮培養(yǎng)可以迅速增殖，利用農桿菌介導、基因槍、電激等方法研究甘薯的遺傳轉化。在此過程中，常常會出現自發(fā)變異，通過對這些突變體進行篩選，也可以用于甘薯新品種選育[12]。

甘薯容易侵染的病毒和類病毒種類較多，加上甘薯屬于無性繁殖作物，病毒能夠在植株體內不斷增殖積累，使甘薯病毒病的危害逐年加重，造成了大幅度的減產。利用甘薯莖尖病毒含量低或不帶病毒的特點，通過莖尖分生組織培養(yǎng)可以生產甘薯無毒苗。脫毒甘薯增產效果顯著，根莖葉生長旺盛，光合效率高，抗逆能力強[13]。經檢測確定為不帶病毒的組培苗可以進行快繁和原種生產。

3 分子標記輔助選擇育種

分子標記在甘薯遺傳育種中的應用是利用標記將不同甘薯品種DNA序列上的多態(tài)性體現出來，可利用其進行種質鑒定、基因定位、遺傳圖譜構建和輔助育種等并最終應用到生產實踐中。在作物遺傳改良過程中，形態(tài)標記、細胞學標記和同工酶標記等已很難滿足對它們的基因組進行更詳細研究的需要。隨著分子生物學的發(fā)展，產生了多種基于DNA多態(tài)性的分子標記技術，在甘薯育種中應用較多的是RAPD、AFLP、ISSR、SCAR和SNP等。

3.1 構建甘薯分子遺傳圖譜

由于甘薯的遺傳背景較復雜，對甘薯基因組的研究較滯后，分子標記的數量和種類相對匱乏，分子遺傳圖譜的構建要落后于水稻、玉米等作物。Kriegner等[14]在2003年用AFLP技術構建了首張甘薯遺傳連鎖圖，632個母本標記和435個父本標記分別排列在Tanzania的90個連鎖群和Bikilamaliya的80個連鎖群上，共定位了1 100個AFLP標記，平均遺傳距離為5.9 cM。隨著甘薯栽培種轉錄組測序的完成和分子標記技術的發(fā)展，李愛賢等[15]在2010年利用SRAP標記構建了漯徐薯8號和鄭薯20連鎖圖譜，漯徐薯8號的81個連鎖群由473個SRAP標記組成，總圖距為5 802.46 cM，標記間距為10.16 cM，鄭薯20的66個連鎖群由328個SRAP標記組成，總圖距為3 967.90 cM， 標記間距為12.02 cM。Zhao等[16]在2013年利用AFLP和SSR標記構建了徐781（高抗莖線蟲?。┖托焓?8（高抗莖線蟲病）的連鎖圖，徐薯18的90個連鎖群含有1 936個AFLP和141個SSR標記，總圖距為8 184.5 cM，標記間距為3.9 cM；徐781的90個連鎖群含有1 824個AFLP和130個SSR標記，總圖距8 151.7 cM，標記間距為4.2 cM。這也是到目前為止標記密度最高、基因組覆蓋率最廣的甘薯栽培品種分子標記遺傳圖譜。

3.2 繪制指紋圖譜，鑒定甘薯品種

甘薯是一種無性繁殖作物，其品種數量多、同種異名、同名異種的情況比較普遍，在甘薯的生產過程中容易出現品種間混淆的情況，使得品種鑒定困難，影響品種的改良和育種。隨著分子生物學的快速發(fā)展，DNA分子標記技術已成為指紋圖譜構建和品種鑒定的主要方法。指紋圖譜能夠在分子水平上鑒別生物個體之間的差異，可以有效克服形態(tài)和生化上的局限性，是甘薯品種鑒別的重要工具，在生產實踐上具有重要意義。

目前用來作DNA指紋圖譜的標記主要有RAPD、SSR、ISSR、AFLP、SRAP等。Arthur等[17]應用RAPD標記分析在美國8個州種植的甘薯品種“Jewel”的無性系，發(fā)現其中5個的多態(tài)性譜帶在7.1%～35.7%之間，表明RAPD標記可以檢測無性系中的變異。王紅意等[18]研究表明通過RAPD標記產生的指紋圖譜可以將30個中國甘薯主栽品種分為3類。羅忠霞等[19]采用EST-SSR標記，利用2對引物將52份甘薯品種區(qū)分開，建立了52份甘薯品種的指紋圖譜。季志仙等[20]利用ISSR技術對不同引物獲得的指紋圖譜進行了分析，發(fā)現利用2對引物即可將供試的17份甘薯品種區(qū)分為4類。蒲志剛等[21]利用AFLP技術通過五對引物構建出47個品種南瑞苕的指紋圖譜，將其分為5類。張安世等[22]利用SRAP技術通過2對引物構建出22種甘薯品種的DNA指紋圖譜，將其分為7類，隨后又利用ISSR技術通過3對引物將22種甘薯品種分為4類[23]。

3.3 甘薯基因定位和DNA分子標記輔助選擇育種

甘薯許多重要的農藝性狀如塊根產量、品質（淀粉含量、胡蘿卜素含量）、抗病性（莖線蟲病、根腐病和黑斑病）等都屬于多基因控制的數量性狀，在甘薯分子連鎖圖譜的基礎上，對重要農藝性狀進行QTL定位，進而克隆相關性狀的主效基因，是甘薯育種研究的重要方向。DNA分子標記輔助選擇育種具有方便、快捷、準確等特點，且較少受季節(jié)、發(fā)病條件、發(fā)育條件、鑒定方法等因素的限制，可以在低世代進行早期選擇，更適合目前育種的需要。目前該技術已廣泛應用于甘薯的育種研究中。

Ukoskit等[24]利用甘薯易感根線蟲病品種與抗根線蟲病品種雜交，用760個RAPD引物對2親本和F1分離群體進行分析，篩選出1個抗根線蟲病的基因。柳哲勝[25]用RAPG法和改進的SSAP技術對農大603和徐薯18的基因組進行抗莖線蟲病相關基因的分析，結果顯示由片段54設計的引物在抗病和感病品種之間擴增出多態(tài)性帶，推測片段54是與甘薯抗莖線蟲病有關的RGA（Resistance gene analog），并得出甘薯MIPS基因可能與甘薯抗莖線蟲病有關。周忠等[26]對高抗莖線蟲病的徐781和高感莖線蟲病的徐薯18的后代進行抗病性鑒定和RAPD分析，得到與抗莖線蟲病基因相連鎖的RAPD標記OPD0l-700，經證明，該標記可作為甘薯抗莖線蟲病輔助育種的分子標記，并在甘薯育種尤其是抗病品種選育中發(fā)揮較大的作用。王欣等[27]利用對高抗親本徐781和高感親本徐薯18的F1分離群體的161個品系進行OPD01-700的克隆和測序，成功地將OPD689標記轉化為SCAR標記，初步驗證結果與田間鑒定結果基本一致，初步建立了甘薯抗莖線蟲病育種分子標記輔助選擇技術。袁照年等[28]以金山57×金山630的雜交F1分離群體為材料，按F1單株抗性分群，建立薯瘟病抗病池和易感池，分別以其為模板進行RAPD分析，結果顯示其中S213-500在抗感池和易感池間顯示多態(tài)性，可以作為抗Ⅰ型薯瘟基因的連鎖標記，在鑒定甘薯抗I型薯瘟病方面具有應用價值。蘇文瑾等[29]在已有的高抗根腐病品種徐薯18與高感品種勝利百號F1分離群體抗性鑒定的基礎上，采用分離群體混合分析法（BSA）與AFLP技術相結合，發(fā)現顯性標記Eco（45）-Mse（45）與感病基因連鎖，對甘薯抗根腐病的遺傳改良具有指導意義。蒲志剛等[30]以南薯88等12個抗感黑斑病品種為材料，建立了甘薯黑斑病的AFLP分子標記體系，并用該體系找到了與甘薯抗黑斑病緊密相關的特異性DN段，為甘薯抗黑斑病分子標記輔助育種奠定了基礎。

吳潔等[31]利用甘薯高淀粉品種綿粉1號和甘薯低淀粉品種紅旗4號雜交F1代分離群體采用SRAP分子標記，將1個與淀粉含量相關的QTL定位到綿粉1號遺傳圖的第三連鎖群上。蒲志剛等[32]利用甘薯高淀粉品種綿粉1號與甘薯低淀粉品種紅旗4號雜交F1代分離群體，在綿粉1號遺傳圖的第二連鎖群上檢測到E1M7-2可作為淀粉的臨近QTL。李愛賢等[33，34]以高淀粉、低胡蘿卜素含量的甘薯品種漯徐薯8號和低淀粉、高胡蘿卜素含量的甘薯品種鄭薯20雜交得到的F1分離群體，采用SRAP分子標記的方法在父本鄭薯20的Z31連鎖群上檢測到1個與淀粉含量相關的QTL，并檢測到17個與甘薯β-胡蘿卜素含量相關的QTLs，其中10個定位在鄭薯20圖譜上，7個定位在漯徐薯8號圖譜上。

3.4 甘薯轉錄組測序和分子標記的開發(fā)

轉錄組測序（RNA-seq）操作簡單，不局限于已知的基因組序列信息，可獲得低豐度表達基因，具有通量高、靈敏度高、成本低及應用領域廣等優(yōu)點。轉錄組研究是基因功能與結構研究的基礎和出發(fā)點，利用新一代高通量測序，能夠快速全面地獲得某一物種目標細胞在某一特定狀態(tài)下的全部RNA序列的信息，例如發(fā)現新轉錄本、了解基因的表達量、挖掘單核苷酸多態(tài)性（SNP）、結構性變異等[35]。目前，測序技術已成為分子生物學研究中最常用的技術。相比于其他作物，甘薯的基因數據資源極少，這給甘薯的分子生物學研究帶來極大的不便。Gu等[36]應用Illumina的RNA-Seq技術對不同的甘薯組織與發(fā)育階段進行高通量的轉錄組測序，通過對甘薯的轉錄組從頭組裝、基因注釋和代謝通路分析，得到了大量重要的轉錄本信息，如淀粉合成、抗鹽、抗旱、轉座子和病毒等相關基因。Tao等[37]利用Illumina數字基因表達（DGE）標簽分析甘薯的7個組織的轉錄組的差異，鑒定出大量的差異和特異表達的轉錄本，主要涉及病毒基因組的基因表達方式、淀粉代謝、潛在耐逆性和抗蟲性等方面。

轉錄組測序的高通量特點使分子標記的大規(guī)模發(fā)掘得以實現?；谵D錄組測序開發(fā)的分子標記主要為SSR和SNP。Wang等[38]采用同樣的方法獲得56 516個unigenes，基于與已知的蛋白序列的相似性搜索，總共鑒定發(fā)掘出114個cDNA的潛在的SSRs。Xie等[39]通過對紫薯轉錄組的高通量測序，獲得58 800個unigenes，發(fā)掘出851個潛在的SSRs。SNP是基因組中最普遍的遺傳變異，有著分布廣、數量多、遺傳穩(wěn)定性高、密度高、易于實現分析自動化等諸多優(yōu)點，是構建遺傳圖譜、完成分子標記輔助育種的一種非常重要的遺傳標記，新一代的高通量測序平臺為SNP位點的檢測提供了強有力的技術支持。許家磊[35]在淀粉含量、薯干產量和莖線蟲病抗性差異明顯的徐781和徐薯18的Illumina RNA-seq測序結果中已獲得1 386個SNP候選位點的基礎上，發(fā)現Tetra-primer ARMS-PCR可以檢測出SNP分子標記，可以用于甘薯SNP分子標記的開發(fā)。蘇文瑾等[40]利用簡化基因組測序技術（SLAF-seq）對300份甘薯種質資源的大群體測序，通過生物信息學分析進行系統設計，篩選特異長度的DN斷，構建SLAF-seq文庫后高通量測序，通過軟件分析比對，獲得260 000個多態(tài)性SLAF標簽，在多態(tài)性SLAF標簽上共開發(fā)得到795 794個群體SNP位點。

4 甘薯基因工程

1983年世界首例轉基因植物培育成功，標志著人類用轉基因技術改良植物的開始，至今已有120多種植物轉基因獲得成功。近年來基因工程技術在農業(yè)作物育種領域已經取得成功并逐步推廣，基因工程技術已成為普及應用最快的先進農作物改良技術之一?；蚬こ碳夹g是提高作物產量和改良作物品質的有效途徑，給人類帶來巨大的社會和經濟效益。相對于其他作物，甘薯基因工程的研究起步較晚。自1987年以來，許多學者陸續(xù)報道把抗性基因nptII和標記基因Gus轉入甘薯，成功地獲得了轉基因的愈傷組織、芽或再生植株，為進一步轉化目的基因改良甘薯積累了經驗[41]。近年來，在應用基因工程提高甘薯蛋白質或淀粉含量、改善蛋白質氨基酸組成或淀粉組成、提高甘薯抗蟲及抗逆性等方面取得了較大進展。

4.1 甘薯品質改良的基因工程

甘薯品質改良主要集中在淀粉、蛋白質和胡蘿卜素方面。Shimada等[42]構建了編碼甘薯淀粉分支酶的IbSBEII基因的dsRNA干擾載體并通過農桿菌轉化進入甘薯基因組，轉基因植株的淀粉具有較高的直鏈淀粉含量。Otani等[43]通過RNA干擾技術抑制甘薯淀粉粒附著性淀粉合成酶I（GBSSI）基因的表達，培育出不含直鏈淀粉的轉基因甘薯植株。Takahata等[44]通過抑制淀粉合成酶Ⅱ（SS Ⅱ）的表達改變支鏈淀粉的結構降低甘薯淀粉的糊化溫度。Santa-Maria等[45]從海棲熱袍菌中克隆了一個編碼極端嗜熱α-淀粉酶的基因，通過根癌農桿菌介導的轉化獲得的轉基因植株在80 ℃具有自發(fā)處理淀粉為可發(fā)酵糖的能力。

羅紅蓉等[46]用根癌農桿菌介導獲得了含人乳鐵蛋白基因（hLFc）的甘薯抗性愈傷組織，為獲得具有轉人乳鐵蛋白基因的甘薯材料奠定了基礎。高峰等[47]獲得了轉玉米醇溶蛋白的轉基因甘薯植株。脂聯素（Adiponectin）具有抗炎、增加機體對胰島素敏感性和降糖、抗動脈粥樣硬化的作用。Berberich等[48]利用根癌農桿菌介導的轉化獲得表達Adiponectin cDNA的轉基因甘薯植株。Kim等[49]利用RNAi沉默CHY-β基因，可以增加甘薯中的β-胡蘿卜素的含量和類胡蘿卜素含量。

4.2 甘薯抗病蟲的基因工程

甘薯病毒、病蟲害嚴重影響產量。Kreuze等[50]研究利用靶向編碼SPCSV（甘薯褪綠矮化病毒）和SPFM（甘薯羽狀斑駁病毒）序列復制酶的內含子剪接的發(fā)夾結構的RNAi策略通過根癌農桿菌轉化甘薯，轉基因植株對SPCSV和SPFMV的抗性顯著增強。Muramoto等[51]的研究表明，轉大麥αHT基因的甘薯植株的葉片和塊根表現出對黑斑病菌的抗性。蔣盛軍等[52]用根癌農桿菌介導法將OCI（水稻巰基蛋白酶抑制劑基因）導入甘薯品種栗子香中獲得了轉基因植株，對轉基因甘薯植株對甘薯線蟲病的抗性進行了初步研究。

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篇2

一、創(chuàng)設愉快的課堂氣氛，激發(fā)學生學習興趣

“興趣是最好的老師”。由于初中學生大多活潑好動，注意力集中時間比較短，思想容易開小差兒，教學效果往往不理想。所以，在初中生物學教學中，需要設置一定的生物學情境，使學生身臨其境，適時地利用現代教育技術呈現出適當的內容，調動學生的多種感官，以不同的表現手段，呈現給學生生動有趣的生活現象，為學生創(chuàng)造符合自身特點的教學情境。例如，在《生物與環(huán)境組成生態(tài)系統》中，可用錄像或幻燈片等形式，表現動、植物形態(tài)的千奇百怪及各自獨特的生活習性和生活環(huán)境，以體現動、植物對環(huán)境的適應。這不僅激發(fā)了學生的學習興趣，使他們產生強烈的學習欲望，主動地全身心主動地投入到學習之中，并且使學生獲得豐富生動的認知，為學生的自主學習提供信息資料，引導學生探索生物與環(huán)境的關系，收到良好的效果。

二、高密度，大信息量，擴展學生想象空間

在生物課堂教學中，要使每個學生都最大限度地發(fā)揮自己的潛能，單憑教師的板書、講解、操作等方式是很難做到的。相對于傳統模式教學，以語言文字形態(tài)為主來說，應用現代教育技術進行初中生物的教學，有著明顯的提高和傳遞教學信息速度及效率的優(yōu)勢。一方面增加課堂知識密度和信息密度；另一方面，也擴大了學生想象思維的時間和空間。

三、有助于將抽象的知識形象化

應用現代教育技術，可以給學生提供動、植物的圖片、運動過程，利用重放、慢放、定格等技術手段來使初中生物教學內容直觀化、形象化，從而創(chuàng)設一種生動活潑的教學氛圍，一定程度上消除了學習對學生造成的緊張和疲勞。雖然初中生物的大部分知識與生活實際聯系很密切，學生對這部分知識也能夠很好的理解，但還有一些很抽象的內容，光憑教師的講解，很難讓學生理解。如，《開花和結果》一課，日常生活中學生很少有機會看到從開花到結果的全過程，而且受精的過程也是微觀的、變化緩慢、肉眼看不到、很抽象的。這時現代教育技術就是一種很有效的教學手段：首先播放被子植物從開花到結果的全過程視頻，使抽象的知識形象化，讓學生充分地感知從開花到結果這一連續(xù)的過程，然后分步驟播放傳粉和受精的過程，突出教學難點，加深學生對教學內容的理解。

四、搭建教學平臺，開放學習環(huán)境

信息時代，生命科學的更新周期及生物技術的應用等都發(fā)生了巨大的變化，新技術、新成果層出不窮。傳統媒體存在著傳播渠道狹窄、傳播效率低、媒體形式單一等弊端，嚴重影響了學生的學習積極性，達不到素質教育的目的。學生僅憑上課聽講，不僅學習起來很被動，而且知識儲備也會不足。應用現代教育技術輔助教學，構成了有利于觀察、思考的開放性系統，增大了學生一節(jié)課的知識容量。學生可以在課前搜集本節(jié)課相關素材，如圖像和視頻文件等，拓寬對生物學的理解和認知。還可以課后多看與本節(jié)課相關的生物學知識，做好課后鞏固復習。

五、設置疑問、啟發(fā)學生思維，培養(yǎng)學生能力

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關鍵詞：現代教育技術 高中生物教學 多媒體

新課程改革下的高中生物教學強調情境與協作，重視探究性學習，提倡學習主動性。要進行探究性學習，更好地完成新課程標準下的教學任務，僅僅依靠單一的傳統教學方法不能完全勝任?，F代教育技術集文字、圖像和動畫等為一體，化抽象為直觀，極大地調動了學生的積極性和主動性，激發(fā)了學生的學習興趣，從而提高教學效率，促進生物教學健康發(fā)展。

一、現代教育技術在高中生物教學中的作用

現代教育技術將多種信息有效整合在一起，創(chuàng)設引人入勝的教學情境，使學生從不同角度和感官接受信息的輸入，從而產生濃厚的興趣并留下深刻印象。目前在高中生物教學中應用最廣泛的現代教育技術是多媒體課件，常用的課件制作軟件有Microsoft Office、PowerPoint、Authorware和方正奧思等。此外，還有一些圖片處理和動畫制作的軟件，如Photoshop、MP3壓縮軟件、Flash和3Dmax等。

1、現代教育技術充實課堂教學內容

現代教育技術通過不同途徑獲取大量資料，豐富了教學內容，拓展了學生視野，增強了學生思維能力?，F代教育技術將資料以文字、圖片、動畫、聲音和影像等形式呈現出來，使教學方法更加靈活多樣，這是通過書本、掛圖和模型等有限手段的傳統教學無法比擬的。

2、現代教育技術調動學生積極性

現代教育技術圖文并茂地將教材中枯燥的內容及抽象的概念，以形象、生動的形式呈現出來，激發(fā)學生強烈的求知欲，從而取得最佳教學效果。

3、現代教育技術提高學生認知能力

由于學生知識儲備和認知能力的限制，學生對高中生物學中某些抽象的概念難以形成正確的認知，無法理解透徹?，F代教育技術的合理運用能將抽象的概念具體化，有助于培養(yǎng)學生的抽象思維和邏輯思維，從而降低學習難度，使教學難點得以順利突破。例如有絲分裂和減數分裂的教學內容，既是教學重點，又因其抽象的細胞分裂過程往往成為學生的難點。傳統的教學方式常常利用掛圖作為這一內容的輔助教學手段，但掛圖只能呈現細胞分裂的靜態(tài)過程，無法表現出細胞分裂連續(xù)的動態(tài)變化，而借助現代教育技術的Flash動畫則可以生動直觀地展現細胞分裂的動態(tài)變化，有助于學生加深對細胞分裂的認知和理解。

4、現代教育技術促進探究性學習

高中生物新課程標準倡導學生進行探究性學習，旨在培養(yǎng)學生的生物科學素養(yǎng)。但由于一些條件的限制，有些探究實驗并不能在課堂上完成，而這些實驗對教學重點和難點的突破又是不可缺少的，而這一矛盾可以通過現代教育技術得以解決。利用現代教育技術(如視頻、實驗錄像等)示范實驗探究的基因原理和操作過程等，可得到較好的實驗教學效果。例如標志重捕法的講解，可觀看野外科學工作者利用該方法進行大型動物的數量調查的視頻，從而使這一方法更直觀、科學地展現在學生面前。

二、現代教育技術在高中生物教學中的應用原則

1、現代教育技術與學生學情相統一

在高中生物教學中利用現代教育技術要注重結合學生的生理特點和心理特點。雖然現代教育技術可以利用生動形象的素材吸引學生注意力，但過多的素材和情境帶來的長時間刺激，會使得課堂教學目標變得不明確，使學生身心疲倦。因此，在教學過程中使用現代教育技術要適度，否則將事與愿違。

2、現代教育技術與教學內容相統一

現代教育技術作為教學的重要手段之一，歸根到底是為課堂教學服務，從而促進三維目標的實現。因此，現代教育技術手段和素材的選取要注重與教學內容相結合，與教學目標相適應。例如《種群的特征》一節(jié)中講授標志重捕法的應用時，可以選取江西省婺源縣荷包紅鯉種群密度的估算作為素材，既能結合江西省本土資源充分利用和開發(fā)生物課程資源，又能緊密切合教學內容，引領教學環(huán)節(jié)，落實教學目標。

3、現代教育技術與教學方法相統一

在教學過程中，根據教學的具體內容在各個環(huán)節(jié)上要靈活運用現代教育技術。在導入新課時一定要新奇，例如在講《群落的演替》時，結合課本中的問題探討利用多媒體展示喀拉喀托火山大爆發(fā)時的視頻影像資料，吸引學生注意，從而引出本節(jié)課題。在知識點講授過程中，可利用多媒體將知識以圖片、動畫和表格等形式呈現。例如在講《基因的表達》時可以用多媒體課件分別展示轉錄和翻譯的動態(tài)過程，并利用表格比較二者異同，從而加深學生對知識的理解和掌握，有助于課堂教學的實施。

三、在高中生物教學中常出現的問題

1、現代教育技術不能代替板書

有些教師在利用多媒體課件進行教學時，忽視了板書的書寫，甚至沒有板書，這樣雖然節(jié)省了時間，但不利于學生形成知識框架。板書是教師以精練的文字和圖表等傳遞信息的教學行為，教師正確運用板書能充分協調師生活動，使學生的思維與教師的傳授保持高度一致，進一步深化教學內容，從而有效地完成教學任務。

2、現代教育技術不能取代實驗探究過程

生物學與其他自然科學一樣，重視實驗探究?，F代教育技術的運用，使一些原本無法在課堂上進行的實驗探究，可通過多媒體視頻和實驗錄像等方式展示，從而在一定程度上彌補實驗探究教學上的缺陷。然而盡管現代教育技術在實驗教學過程中有一定的輔助作用，但不等同于學生的自主探究過程，不利于增強學生的探究能力和實踐能力。

3、現代教育技術不能一味追求大容量

在生物教學中利用現代教育技術不能一味追求大容量、快節(jié)奏，否則將導致課堂知識點過多，學生難以消化。因此，在利用現代教育技術時要充分考慮學生的認知水平和接受能力，對多媒體素材嚴格挑選，適度控制課堂容量和教學節(jié)奏，保障課堂教學的有序實施。此外，利用現代教育技術進行課堂教學時，不能一味地追求新奇、刺激，加入大量聲音、圖像等信息，看似使學生拓展了視野，實則分散了學生注意力，抑制了學生的思維活動，從而給課堂教學帶來不利影響。

現代教育技術的實踐表明，在高中生物教學中只要合理運用現代教育技術，就能優(yōu)化課堂教學，增強教師教和學生學的教學過程，調動學生的積極性和主動性，提高學生的生物科學素養(yǎng)，促進生物教學健康發(fā)展。

參考文獻：

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[4]李麗.淺談現代化技術在高中生物教學中的應用[J].讀寫算(教育教學研究)，2012(58).

[5]武煥弟.如何運用多媒體課件激發(fā)和保持學生學習科學的興趣[J].都市家教(上半月)，2013(3).

[6]張麗君.現代教育技術在高中生物中的應用[D].沈陽師范大學，2009.

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一、轉變了教師的角色，使教師成為學生的指導者

在傳統教學中，強調教師的“主導作用”，“師者、傳道、授業(yè)、解惑也”，教師扮演的是家長式的講解者，相對于學生是知識的擁有者和傳道者，是權威的象征，以教師以中心，忽視了學生學習主體作用的發(fā)揮，使學生成為消極地被動地接受知識者?，F代教育技術進入課堂教學后，教師的角色從其特征、職能等方面發(fā)生了變化，教師不再是學生獲得知識的唯一信息源，教師的權威意識逐漸失落。教師的角色從單純的講授知識轉變教學的設計者、學生活動的導演者、學生獲得知識的引導者。學生在一定的社會文化背景下，一定的情景里，在教師的指導下，利用必要的學習資源，通過意義建構的方式獲得知識、學會學習，主動地探索知識。當然，教師作為知識的傳授者、教學過程的組織者和管理者，以及言傳身教作為學生的榜樣的角色得到了更好地發(fā)揮。同時，教師作為學生學習的指導者，應加強對學生學習方法的指導，使學生由消極的知識接受者逐漸轉變?yōu)榉e極的知識探索者和能力的進取者。教師應根據課程計劃和學生的需求設計制作供學生學習用的教學軟件（課件）。在傳統的教學模式中，教師任何形象生動的語言和豐富的形體動作及簡單的掛圖、模型或標本都難以將各種生物的鮮活形象和復雜的生態(tài)展現給學生，因此也就難以激發(fā)起學生的學習興趣。而生物學是一門自然科學，它生動地反映了自然界千姿萬態(tài)、變化莫測的生物世界。運用電教媒體虛擬現實技術，結合錄像等影視技術可以生動地向學生展現一個真實美妙的生物界。通過課件可以很好地培養(yǎng)學生的分析、歸納和整理問題的能力。此外，教師必須研究在現代教育技術影響下學生學習的特點和規(guī)律，構建新型的教學模式。

二、轉變了學生的地位，促進了學生主體性的發(fā)揮

在傳統教學中，學生依靠教師組織、安排和要求進行學習，學生消極被動地聽取教師的知識傳授，始終處于接受灌輸的被動地位，學生只有依靠教師的講解才能掌握知識，依靠教師的考核才能知道自己的進步。現在教育技術進入課堂教學后，改變了學生對教師的依附，錄音帶、錄像帶、計算機軟件、光盤、多媒體技術等現代教學媒體以各自特有的優(yōu)勢，為學生提供了多樣化的外部刺激和豐富的學習資源，也為學生提供了多種參與機會，充分發(fā)揮了學生的主體作用，使學生有機會主動地參與、發(fā)現、探究知識。知識來源渠道多了，學習的時間、內容、進度可以自行掌握，使學生從被動的學習轉變?yōu)樽灾鞯膶W習，提高了學生的注意力和學習興趣，培養(yǎng)了學生的多方面能力，提高了學習的效果。當然，學生的自我學習和自我教育，必須在教師的指導下進行?，F代教育技術進入課堂教學，教學系統由傳統的“人―人”系統變?yōu)椤叭栓D機”或“人―機―人”系統，這種系統是師生雙向參與、雙向溝通、平等互助、共同受益的教學相長關系，但教師對學生在人格精神方面的影響減少了，對學生的個性、情感、合作等品質的發(fā)展不利，因此在教育教學實踐中必須加強心理健康教育和人文素質的教育。

三、轉變了教學媒體的作用，使教學媒體成為學生認識的工具

在傳統教學中，教學媒體是教師完成教學任務、傳授知識的工具，現代教育技術進入課堂教學后，以計算機為核心的信息技術、通信技術、網絡技術給課堂教學提供了新的手段，注入了新的活力，改變了傳統的教學方法和教學模式。多媒體課件、電子出版物、超媒體技術、網上學校等現代教學媒體，能根據教學內容、教學目標和學生認識水平情況的需要，直接介入教學活動過程，以豐富多彩的表現手段，具體形象再現各種事物、現象、情景、過程，不受時間、空間、運動狀態(tài)的限制，幫助學生充分感知知識，理解知識。同時，學生可以利用現代教育技術的高度交互性進行自主學習，挑選教師進行指導。但必須指出，任何一種教學媒體都有其優(yōu)勢和局限性，在不同的場合下各有自己存在的價值，在教學中各種媒體應該是相輔相成、互為補充的。

四、能化難為易、化繁為簡、化抽象為具體

生物學的特點是細微、動態(tài)、抽象。如人體的細胞、血液的流動和尿的生成等。這些均是教學中的難點、重點，但又看不見、摸不著，理解起來有一定的困難。比如，講血液循環(huán)時，過去我用“講述+版畫”的形式講授，以語言講述為主，板畫為輔，雖然也能強調重點，但缺點是既不真實，也缺乏動感。如果應用計算機軟件來顯示這一生理過程，既能真實、藝術地再現心臟的結構和血液流動的動態(tài)過程，化靜為動，化抽象為形象，增強了學生的感性認識，使枯燥乏味的生命運動現象變得新穎有趣，在顯示之前可設思考題，讓同學帶著問題去看。這樣學生在形象化、趣味化的接受知識過程中，又得到教師適時、適度的強化，使這一難于理解的知識變得易于接受。提高教學效率。

綜上所述，我們認為計算機多媒體網絡輔助手段在當今教育中已經發(fā)揮了特殊作用，現代教學媒體在生物教學中所起的重要作用更是傳統教學媒體所無法比擬的。它能增大教學容量，開闊學生視野，誘發(fā)學生思維；它使生物課堂更精彩、更生動、更能為學生所接受。在今后的生物教學中，教師要引進先進的教學手段，并對網上資源進行開發(fā)、利用，重視網絡對教學的影響。

參考文獻

[1]潘凌云.生物學教學中媒體的合理應用研究.生物學教學，2002（2）

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關鍵詞：現代教育技術 農村初中 生物教師 現代化

當代中國，隨著經濟、社會、科技以及信息技術的高速發(fā)展，各行各業(yè)都迎來改革和發(fā)展的的春風，教育的改革和發(fā)展也勢在必行，勢不可擋。從教多年的山區(qū)農村學校在教育改革和發(fā)展的春風中也裝備了“班班通”、“校園網”、“校園電視臺”等現代教育技術設備和手段，使得多年在“一張嘴，一只粉筆；一本書，一面黑板”的教育模式下工作的教師們有的欣喜若狂，有的茫然不知所措。有人認為有了這些現代先進教育技術設備，教育就現代化了；也有人認為教師的作用就可以淡化，教師的工作變得很輕松，教師可以不用黑板、不用粉筆、不需要備課；還有人認為只需從各種途徑引入“名教師的課件”在多媒體上點點按按就能完成教學任務，就能使學生在現代教育技術環(huán)境下，和城市學生一樣接受最好的教育，達到最好的發(fā)展。從一年多實踐來看，效果不盡人意，多數教師反饋的信息是：課堂豐富多彩，完成教的“任務”容易，實現學的“目標”困難，優(yōu)秀課件很多但不適宜我的學生，裝備先進但達不到教和學的“目標”。導致好些教師干脆放棄先進設備，重走“一張嘴，一只粉筆；一本書，一面黑板”的老路。出現這種現狀，原因何在？不是現代教育技術裝備、手段有問題，而是我們的農村初中多數教師缺乏現代教育的理念，缺少現代教育的素養(yǎng)，對現代教育技術的認識和理解不夠所致。

其實不管多么“現代”的教育技術也只能是為教和學服務的方法、手段或者工具，不可能代替或淡化教師作用，相反越先進的教育技術對教師要求越高，教師工作越顯重要，先進的現代教育技術只有在現代化的教師手中才能得心應手，應用自如。作為一名農村初中生物教師怎樣才能使自己“現代化”呢？從以下幾個方面談談自己粗淺認識。

一、轉變教育思想和觀念，是農村初中教師的當務之急

教育理念具有先導作用，理念不更新，觀念不改變，抱著“師道尊嚴”、“滿堂灌”、“死記硬背”、“拿分數說話”的理念，再先進的設備，再現代的技術手段，也只是華而不實的裝飾品或者將“人灌”變?yōu)椤皺C灌”。不但不能發(fā)揮現代教育技術應有的作用，還加重學生負擔，培養(yǎng)出來的也只能是“考試機器”，不能滿足現代社會發(fā)展需求。《基礎教育課程改革綱要》中指出：“教師在教學過程中應與學生積極互動、共謀發(fā)展，要處理好傳授知識與培養(yǎng)能力的關系，注重培養(yǎng)學生的獨立性和自主性，引導學生質疑、調查、探究，在實踐中學習，促進學生在教師指導下主動地、富有個性的學習，教師應尊重學生人格，關注個體差異，滿足不同學生的學習需要，創(chuàng)設能引導學生主動參與的教學環(huán)境，激發(fā)學生學習積極性，培養(yǎng)學生掌握和運用知識的態(tài)度和能力，使每個學生都能達到充分的發(fā)展?！边@段論述闡明了現代教育思想的主體是學生，教師的一切教育教學行為都是為學生學習和發(fā)展服務。這就要求教師必須與時俱進，徹底改變傳統教育觀念，大膽改革，不斷探索，努力創(chuàng)新，樹立“以人為本”、 “以學為本”，“學會學習”、“全面發(fā)展”、“個性發(fā)展”的現代教育理念。

二、準確定位教師角色，不斷提升角色素養(yǎng)，是教師現代化的關鍵

教師的角色定位隨著時代的變遷，社會對人才的需求不同，教師的角色也會適應時代的需求而發(fā)生變化。在古代有：“天、地、君、親、師”，“一日為師，終身為父”的定位；韓愈也曾將教師的地位和作用歸納為“師者，傳道，授業(yè)，解惑也”。隨著時代的發(fā)展，人類對世界的認知水平不斷提高，科技文化的高速發(fā)展，特別是信息時代的到來，需要更多更好的開放性、自主性、學習型、創(chuàng)新型的人才。傳統教師的角色培養(yǎng)出的人才，已不能滿足高速發(fā)展的信息時代的需求。教師角色必須順應時代要求，緊緊圍繞“以學生為主”、“以發(fā)展為主”、“以創(chuàng)新為主”的理念定位教師角色。教師的職能也不再是“傳道授業(yè)解惑”，而是學習活動的設計師，探究學習的合作者和參與者，協調發(fā)展和個性發(fā)展的引路人和促進者。

三、將現代教育技術與生物學科教學進行整合，是現代生物教師的基本技能。

生物科學是研究生命現象和生命活動規(guī)律的科學。生命現象紛繁復雜，與人類的生活、生產關系密切， 21世紀是生命科學高速發(fā)展的時代，使生物知識和信息層出不窮。面對爆炸性的生物知識和生命現象，教師應如何“導航”，帶領學生找到捷徑，快速安全的達到目標，這是擺在初中生物教師面前的一大難題。另外，初中生物課標和教材中，也有許多微觀、抽象的知識和信息，如何才能讓初中學生快速理解和運用，這是擺在我們面前的第二大難題。其三，初中生物按計劃每周只有2課時，在這有限的時間如何“促進”學生高效學習，實現課標要求，這是擺在我們面前的第三大難題。僅憑教師的“一張嘴，一只粉筆，一本書，一面黑板” 要解決這三大難題，實現新課標要求的三維目標只能是癡人說夢?，F代教育媒體技術不僅具有直觀、形象、生動的特點，而且能實現大與小、遠與近、快與慢、虛與實之間的轉換，還具有信息量大，傳遞速度快，呈現方式多，交互性并可及時反饋等特點和優(yōu)勢。若能將現代教育技術與生物教學有機合理的整合起來，在現代教育思想和理念的指導下，依據學生年齡特征和認知水平以及生物學科的特點，圍繞新課標，將各種教育技術設備、手段、方法和各種信息資源進行甄別、評估，恰當的選擇和運用現代教育技術手段設計各種教學信息的呈現方式，優(yōu)化教學資源和教學過程，提高教與學效率，不但能解決生物教學中存在的三大問題，還能得到事半功倍的效果。

1.樹立課堂開放性理念，解決初中生物教學時間和空間不足的問題。

農村初中學生，每天都在親近大自然，每天都在與生物打交道，對好些生命現象已有了初步的了解和認識。農村家庭具有豐富的觀察、實踐、探究的資源和材料?，F代家庭電腦已基本普及，有利于學生查找資料，自主學習。只要教師熟悉當地自然特點和農、畜、牧業(yè)的生產情況，了解學生的認知基礎和特點，緊扣課標要求，以教材為線索，充分利用好“課前預習”、“資料收集”、“課外實踐”、“自主探究”等板塊，因時因地制宜，做好頂層設計，有計劃、有步驟的給以引導幫助，實時參與，共同探討和研究，給以充分的肯定和激勵。就會使學習活動沒有課內課外之分，沒有時間和空間的限制，既能激發(fā)學生學習生物的積極性和求知欲，又能培養(yǎng)鍛煉學生自主學習，合作學習的能力，還能孕育學生親近大自然，熱愛大自然，保護大自然的情懷。

2.利用現代教育的媒體手段，將微觀、抽象內容具體化、形象化，有利于突破學習的重點和難點。

在初中生物教材中不乏微觀、抽象的內容存在，如細胞結構、細胞的分裂分化、病毒、細菌，受精作用、光合作用、呼吸作用、遺傳變異、特異性免疫等等內容。受初中學生年齡特征和認知水平制約，難以分析和理解，若教師能充分利用現代教育媒體技術將這些內容宏觀花、具體化、形象化，有利于師生共同分析和理解和探究，既能突出重點，突破難點，又能激發(fā)和調動學生的學習積極性。

3.充分利用現代教育技術的信息加工和知識構建功能，構建知識體系，提高課堂容量

初中學生因年齡特征和認知水平有限，自主分析、整理、加工信息的能力不強，很難將學習信息系統化、條理化。我們在課后小結、單元復習、總復習等學習活動中，利用現代媒體技術的加工和構建功能，在師生的共同討論中，逐步整理加工知識信息，構建知識體系，不但能提高信息的課堂容量，便于學生內化，易于記憶，還有利于提高學生處理、加工信息能力和分析問題解決問題能力。

4.充分認識現代教育技術在學科教育中地位和作用，把握好 “度”

現代媒體技術是生物學科教學的重要的方法、手段和載體之一，但不是生物教學的全部方法、手段和載體。不能將生物課變成了現代媒體技術的展示課，應該把握好“度”，該用的地方一定要設計好、管控好。不該用的地方，堅決不用，不能為了好看好聽而勉強使用，否則就會分散學生注意力，浪費時間，不能完成教學目標。

總之，現代教育技術平臺在農村中學生物教學中是否能發(fā)揮最大效益，關鍵是生物教師的現代化。只有現代化的教師隊伍，才能助推農村教育緊跟時代步伐加速實現教育現代化。

篇6

《病毒》一節(jié)是初中生物七年級上冊的教學內容，在教學內容安排上是需要提前學習細胞及其構成之后的，教學主要目的是要突出病毒的特殊結構，在本節(jié)內容中需要重點掌握病毒的結構及其生活，在教學過程中以發(fā)現病毒為主線，幫助學生逐漸掌握病毒特點，并以換位思考的教學方法，讓學生立足于病毒、科學家的角度考慮問題，獲得對相關問題的深層理解。其中，在實際生活中，病毒對于學生而言，并不陌生而又很遠，如禽流感、SARS等，然而學生對病毒特征及其作用過程是懵懂的，所以筆者建議教師在授課前，可以安排學生利用相關平臺查詢病毒知識，對病毒形成初步認知，引起學生對病毒知識學習欲望。

二、教學目標及重難點分析

《病毒》一節(jié)教學目標主要包括知識目標、能力目標、價值觀目標，其中知識目標是指學生能夠區(qū)別各類病毒，準確描述病毒的結構和特點，知道病毒就是一種生物;能力目標是指通過利用互聯網、書籍等平臺查詢相關病毒資料信息，利用現有資源平臺查詢所需資料;在辯證看待問題基礎上，正確認識人類和病毒的關系;通過科學技術加強對人類和自然之間關系的認識，培養(yǎng)學生邏輯思維和發(fā)散性思維能力;價值觀目標是指利用病毒和生物圈的關系，利用病毒為人類謀福利?！恫《尽芬还?jié)教學重難點為:理解病毒特點，掌握病毒的結構，了解病毒生活和作用。

三、教學過程設計

第一，在教學內容導入環(huán)節(jié)，教師可以充分利用學生所熟知的社會熱點問題———病毒事件進行闡述，如教師以教學課件的形式向學生回顧非典事件，并向學生提出問題:非典事件的元兇是什么?由此，將學生引入本節(jié)的教學主題，什么是病毒?結合課件內容，向學生演示現實生活中，很多疾病都是由于病毒所致，并設問:除去非典事件中的SARS病毒，大家還知道什么病毒嗎?引起了什么疾病呢?學生在教師的引導下，激發(fā)學習興趣，積極主動思考，并就教師的提問給出相應的例子。這一環(huán)節(jié)，可以激發(fā)學生對生物《病毒》內容的興趣。

第二，介紹學生作品環(huán)節(jié)，教師邀請制作課件的學生上臺進行演示，學生也可以在講臺將自己所搜集到的資料向大家演示，這一環(huán)節(jié)利于培養(yǎng)學生搜集、處理信息能力，拓展學生知識面。

第三，病毒發(fā)現環(huán)節(jié)，教師可以按照人類對病毒認知的規(guī)律向學生展示病毒的發(fā)現史;并利用電子顯微鏡等現代技術教具幫助學生觀察細菌和病毒，區(qū)分二者的不同，在對病毒進行介紹的同時，也可以達到衛(wèi)生教育目的;最后教師可以設問學生，如果將來可以繼續(xù)研究病毒，想要研究的領域和方向是什么?學生在教師的講解下，積極思考教學問題，掌握病毒的不同形態(tài)，展開問題討論，回答問題。這一環(huán)節(jié)中，可以幫助學生對病毒的發(fā)現史有初步認知，培養(yǎng)學生對科學的正確態(tài)度。

第四，病毒的結構環(huán)節(jié)，教師可以先以動植物細胞結構的復習為內容，然后再引出病毒是否有細胞的思考問題;然后向學生展示三種病毒不同的結構圖，激勵學生自主構建學習病毒的結構特點，找出病毒結構圖的共同點;最后，教師向學生提問:病毒沒有細胞結構，怎么還是生物呢?學生在回憶動植物細胞結構的基礎上，仔細觀察病毒結構圖，發(fā)現病毒只有蛋白質外殼以及遺傳物質，并沒有細胞結構;隨后聯想病毒之所以是生物原因在于可以繁殖和生活。這一環(huán)節(jié)中，學生通過對病毒圖片的觀察學習，對病毒有直觀認識，利于培養(yǎng)學生圖形分析能力和歸納總結能力。

第五，在病毒繁殖和生活環(huán)節(jié)，教師假設提問，如果大家是病毒，在面臨簡單身體結構的問題下，怎樣來維持生命?然后，在以動畫課件形式，向學生演示病毒繁殖和生活的過程。學生可以聯想生活中病毒以寄生的方式生存，并在觀看動畫課件時，了解病毒繁殖生活的過程。這一環(huán)節(jié)中，進一步強化了學生的圖文分析能力，利于培養(yǎng)學生語言描述能力和發(fā)散性思維能力。

第六，病毒種類環(huán)節(jié)，教師向學生提出問題:如何給病毒進行分類?病毒生活方式是怎樣的?然后，向學生介紹動物病毒、植物病毒、細菌病毒等知識。學生可以結合教師的設問，對病毒的種類進行觀察討論，加強對病毒種類的認識。這一環(huán)節(jié)中，學生掌握了分類的科學方法。

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【論文摘要】現代教育技術作為現代化的教學手段，在臨床微生物學實習教學中被廣泛應用;對于引導學生結合臨床病例進一步鞏固所學知識，促進理論和實踐相結合，提高教學質量和教學效果起到了重要的作用。

臨床微生物學是檢驗醫(yī)學專業(yè)一門重要的專業(yè)課，它綜合了臨床醫(yī)學、病原生物學、免疫學、感染流行病學等學科的內容，是一門學科內容豐富且實踐性較強的課程。近年來，伴隨著與微生物相關的SARS、禽流感、豬流感等感染性疾病的大范圍流行，臨床微生物學已成為對人類的經濟和社會發(fā)展具有重大影響的學科。在本課程的臨床實習教學工作中，如何激發(fā)學生的學習興趣，引導學生應用課堂所學的理論結合臨床實際病例，對感染性疾病進行快速準確的診斷，一直是本課程臨床實習教學中的重點和難點。現代教育技術(包括多媒體課件、視頻課件等)應用于本課程實習教學后，以其多種媒體的綜合優(yōu)勢(包括生動的圖像、直觀的立體模型、逼真的動畫模擬等)解決了傳統教學的問題，使本課程實習教學效果和教學效率得到了明顯提高。

1現代教育技術概述

1.1現代教育技術的概念

現代教育技術就是以現代教育思想、理論和方法為基礎，以系統論的觀點為指導，以現代信息技術為手段的現代教育手段和方法的體系，包括計算機技術、數字音像技術、電子通訊技術、網絡技術、衛(wèi)星廣播技術、遠程通訊技術、人工智能技術、虛擬現實仿真技術及多媒體技術和信息高速公路。它是現代教學設計、現代教學媒體和現代媒體教學法的綜合體現。是以實現教學過程、教學資源、教學效果、教學效益最優(yōu)化為目的，通過對教與學過程和教學資源的設計、開發(fā)、利用、評價和管理，以實現教學優(yōu)化的理論和實踐。

1.2現代教育技術教學體系的特點

從教學規(guī)律看，具有信息呈現多形式、非線性網絡結構的特點，克服了傳統教學知識結構線性的缺陷，符合現代教育認知規(guī)律。可以把感知、理解、鞏固與運用融合為一體，使學生在較短時間內記憶得到強化，有效地促進學生主動參與認知結構不斷重組的遞進式學習過程。

從教學模式看，這個教學體系既是可以進行個別化自主學習的教學環(huán)境與系統，又是能夠形成相互協作的教學環(huán)境與系統。多種學習形式交替使用，可最大限度地發(fā)揮學生學習的主動性，與網絡技術相結合的多媒體教學系統還可以使學生之間、師生之間跨越時空的限制進行互相交流，實現自由討論式的協同學習。

從教學內容看，其知識信息來源豐富、容量大、內容充實、形象生動且具吸引力。為學生創(chuàng)造了寬闊的時域空間，既可超越現實時間，生動地展示歷史或未來的認知對象，又能將巨大空間與微觀世界的事物展示在學生面前加以認知。

從教學手段看，系統強調以計算機為中心的多媒體群的作用，從根本上改變了傳統教學中的教師、教材、學生不點一線的格局。學生面對的不再是單一枯燥無味的文字教材和一成不變的粉筆加黑板的課堂，呈現在學生面前的是圖文并茂的音像教材、視聽組合的多媒體教學環(huán)境與手段和在網絡、遠距離雙向傳輸的教學系統。所有這一切使得傳統教法中抽象的書本知識轉化為學生易于接受的立體多元組合形式，使得教學過程與教學效果達到最優(yōu)化狀態(tài)。學生在整個學習過程中，充分利用學生的視覺與聽覺功能，對大腦產生多重刺激作用，從而使得學習效果顯著提高。

2應用現代教育技術教學所取得的效果

2.1教學信息量大，內容形象直觀，便于學生記憶和掌握

醫(yī)學中的微生物是細菌、病毒、真菌等肉眼看不見，必須借助于光學顯微鏡或電子顯微鏡放大上千倍甚至上萬倍才能看見的微小生物岡。學生到臨床實習時對原來課堂上學習的各種微生物在顯微鏡下的形態(tài)、特征、臨床致病診斷標準等內容，早已模糊了。要他們在實習時結合各種臨床病例重新對大量各類的細菌、病毒真菌等進行鑒別性學習、記憶和掌握，難度較大，常常會混淆不清。

授課教師在教學中利用現代教育技術將各種微生物的形態(tài)、特征用圖像、動畫、視頻和聲音等各種媒體進行綜合處理，就可以將原本抽象的教學內容形象化，使原先不容易理解的內容通過多媒體形式生動、形象地表現出來，并且可以反復播放，形成視覺、聽覺反復刺激，調動學生多種感覺器官參與學習過程，學生反映記憶深刻，易于掌握。

2.2有利于結合臨床實際不斷更新學科知識和在教學中隨時拓展、增補學術前沿的內容

近年來，細菌和病毒的變異非常快，新的細菌和病毒不斷涌現(如SARS病毒、H1N1流感病毒等)，要求臨床相應的診斷應快速、準確，以保護患者的健康和生命，同時臨床上常用的檢測技術，也在不斷更新、改善，特別是隨著微生物基因組的深人研究和進展，促進了臨床微生物實驗室診斷新技術發(fā)展。包括核酸雜交、核酸體外擴增和基因芯片等臨床診斷新技術給臨床實驗室感染性疾病的診斷帶來一片光明。在臨床微生物學的實習教學中，授課教師緊跟科技發(fā)展前沿，及時更新多媒體輔助教學課件，為學生提供最新的學科研究進展，因而受到學生歡迎。

2.3有利于學生主動學習、互動學習和減輕教師的負擔，緩解臨床醫(yī)療和教學工作的矛盾

臨床微生物實習教學通常是在臨床工作實踐的同時進行，但是由于醫(yī)院的臨床醫(yī)療任務很重，而且不能出任何醫(yī)療事故，同時學生的實習課業(yè)也不能耽誤，因此實習教學顯得較為枯燥和相對簡單。實施多媒體技術輔助教學后，可使枯燥的理論知識變得生動有趣，可充分發(fā)揮學生學習的主動性、求知欲和獨立思考的習慣。教師可利用臨床實踐中遇到的具體病例對照多媒體課件，針對學生在臨床中遇到的困惑進行有的放矢輔導答疑，有助于教師指導學生課外主動學習，做到臨床和教學兩邊兼顧。

在臨床微生物學的實習教學中，由于授課教師使用經過精心研制的視聽教材、多媒體課件，采用互動式、臨床病例結合式教學方法教學，引導學生主動性、探究性學習，師生教與學達到了互動，提高了教與學的效率，強化了學生學習和掌握本課程臨床知識的能力。學生反映多種媒體教學形象、生動，自己記得牢、分得清相關知識點。學生實習出科考核時成績普遍優(yōu)良，對教師的教學評價也都是優(yōu)秀。

3思考與拓展

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關鍵詞：動物育種方法；現代生物技術；研究進展

隨著遺傳學理論的不斷發(fā)展，動物遺傳育種技術經歷了表型和表型值選種技術育種、DNA重組技術育種、分子技術育種3個階段。其中，在20世紀80年代國際上動物育種已進入分子水平，朝著快速改變動物基因型的方向發(fā)展，即開始分子育種技術階段。國內也緊跟國際步伐，主要研究畜禽遺傳育種的分子生物學基礎，為我國21世紀畜牧業(yè)的發(fā)展提供理論基礎和先進技術。現在，動物分子育種仍占據著動物育種大部分的領地，并將主導21世紀動物遺傳育種的發(fā)展趨勢。

一、數量遺傳學與動物育種

數量遺傳學是遺傳學原理與統計學方法相結合，研究群體數量性狀的一門科學，在動物育種實踐中起著主導作用。數量遺傳學原理應用于育種實踐，是在選擇時通過提高群體中有利基因的頻率，降低不利或有害基因的頻率，進而使群體的生產性能得到大幅度提高。它通過提高在遺傳參數和育種值估計準確性上來提高畜禽整體生產性能。重復率、遺傳力和遺傳相關構成了數量遺傳學的三個基本參數，是數量遺傳學的核心。三個遺傳參數對于實際育種工作的重要性在于借助遺傳參數可以從表型值估計推斷育種值，從而定量化地作出育種決。因此，估計遺傳參數便成了動物育種中最基本的一項工作。

二、現代生物技術與動物育種

現代分子生物技術的發(fā)展，給動物育種帶來了新的活力。通過各種現代生物技術的綜合應用，結合傳統的育種方法，可大大加快育種進展。

（一）基因芯片技術與動物育種

基因芯片技術是2O世紀90年代初發(fā)展起來的一門新興技術，已被美國科學促進會列1998年自然科學領域十大進展之一。目前基因芯片技術在動植物的遺傳育種中發(fā)揮著重大的作用。

1、基因的表達水平的檢測。由于基因芯片可以固定成千上萬個探針，使眾多基因同時檢測成為可能，不僅可以比較一個基因組在不同條件下的轉錄水平差異，也可以比較不同基因組中對應的基因的轉錄水平差異。如果將基因芯片技術應用于畜禽基因組研究，將大大加快其研究進程，為畜禽經濟性狀基因定位提供一個基礎技術平臺，為新品種的育成提供基因水平的依據。如它可識別動物的脂肪基因，通過人為引人突變使之發(fā)生變異，來減少肌肉中脂肪的含量。

2、基因多態(tài)性的檢測?；蛐酒糜诨蛟贉y序將加快DNA多態(tài)性鑒定，促進新品種的產生。雖然PCR技術進展使得有用的目標序列加速簡單的擴增成為可能，但用全手工操作的凝膠方法來分析PCR結果就限制了多態(tài)性分析；而基因芯片能平行分析數百個或數千個多態(tài)性問題，可用于快速、定量、非放射性獲得所期望的基因信息。這對于通過各種技術選出優(yōu)質、高產、抗病、抗不利環(huán)境的畜禽得到了有效而不可缺少的信息支持。這將轉而促進動物育種和高產種群的選育、剖析和保持。

（二）遺傳標記輔助選擇與動物育種

遺傳評定的準確性直接影響選種的準確性和育種效率。表型選擇和指數選擇都只是利用表型和系譜信息來推斷個體育種價值，對控制該性狀基因的作用效應和傳遞行為，以及在染色體上的位置都不了解。分子生物學技術的發(fā)展，使控制數量性狀基因的結構、作用效應、傳遞行為以及在染色體上的位置的研究成為可能。人們可以同時利用表型信息、系譜信息和分子標記信息來進行更為準確的遺傳評定，實施標記輔助選擇，加快動物育種進程。

（三）轉基因技術與動物育種

轉基因技術就是將外源基因轉移到動物受精卵內組成一個新的融合基因，使其在動物體內融合和表達，產生具有新的遺傳特性的動物。

1、抗病育種。用DNA重組技術，在體外構建編碼期望的有疾病抗性的嵌合基因，導入受精卵，使之在染色體上正確整合，在組織細胞中適當表達，培養(yǎng)出具有期望性狀表型的轉基因動物新品系。2、生產性能的改良我們可以通過轉基因給畜禽引入新的生產途徑或通過轉基因的產物調整動物的生長發(fā)育，以改良動物的生產性能。對于奶牛產奶來說，目前轉基因的主要途徑是改變乳的主要成分、提高產乳量和生長速度。

（四）生物信息學與遺傳育種

1、建立與動物良種繁育相關的基因組數據庫。可根據不同物質間的進化距離和功能基因的同源性，比較容易地找到與畜禽經濟性狀相關的基因，在此基礎上利用相關的DNA標記，開展分子育種，從而加快育種的進程和速度，按照人們的愿望加以改造。由于畜禽的經濟性狀大多都是由微效多基因控制的，在此基礎上又存在著主效基因，所以，我們可以利用序列的對比和同源分析，在已有的生物數據庫中尋找與畜禽經濟性狀相關的主效基因的同源序列區(qū)和同源基因，并對其進行定位，從而建立起與動物良種繁育相關的基因組數據庫，并以此來改良畜禽品種。

2、比較基因組學的應用。因為DNA序列上的差異反映了物種親緣關系的遠近程度，所以完整基因組間的比較研究可在動物性狀的選擇、篩選雜交組合以及預測雜種優(yōu)勢等方面得到應用。另外，通過比較不同物種基因中DNA或氨基酸序列的異同可以研究生物的分子進化，同時也可對處于不同進化階段動物物種的基因組結構和功能進行比較分析，從而弄清動物基因的起源和進化、結構和功能的演變，發(fā)現其間的親緣關系，為動物育種提供科學的參考依據。

三、結語

在未來的動物育種中，不同學科技術間的交叉和聯系將更加緊密，動物育種將是遺傳學理論、生物理論、計算機技術和育種學家實踐經驗的集合。利用分子生物技術，依據分子數量遺傳學理論來改良畜禽品種，這樣就產生了動物分子育種。它是傳統的動物育種理論和方法的新發(fā)展，動物分子育種將是未來動物育種的一重要方法。

參考文獻：

[1]王東勁，侯冠.動物育種方法的研究進展[J].安徽農學通報，2006，12（8）：123―124.

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【關鍵詞】數量遺傳學；分子遺傳學；動物育種；研究進展

自20世紀80年代以來，隨著現代分子生物技術和信息技術的迅速發(fā)展，動物育種計劃和動物分子遺傳學研究取得了大量的突破性成果，國際上的動物育種已逐漸進入分子水平，從傳統的育種方法朝著快速改變動物基因型甚至是單倍體型的方向發(fā)展。

1．數量遺傳學與動物育種

數量遺傳學選擇原理充分考慮了環(huán)境因素對微效多基因控制的數量性狀的影響力，從表型方差中剖分出基因型方差，通過運用資料設計和統計模型估計有關的遺傳參數，最后達到選種的目的。數量遺傳學主要應用于估計遺傳參數、通徑分析和動物育種估計的模型方法等幾個方面。

1.1遺傳參數估計

從統計學上講，遺傳參數的估計可歸結為方差或協方差組分估計。從親子回歸、同胞分析到方差分析法；到了20世紀50年代，C R Henderson提出了針對非均衡資料的Henderson方法Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ；之后出現了極大似然法約束極大似然法、最小范數二次無偏估計法和最小方差二次無偏估計法以及貝葉斯估計等方法。目前，約束最大似然法是世界各國育種學家采用的主要方法。

1.2育種值估計

畜禽遺傳評定即評估畜禽種用價值的高低，是畜禽育種工作的中心任務。畜禽種用價值的高低是用育種值來衡量的，影響數量性狀表型值的是微效多基因的加性效應值(A)、等位基因之間的顯性效應值(D)和非等位基因間的上位效應值(I)。其中，只有基因的加性效應值即育種值能夠穩(wěn)定的遺傳給后代，但是育種值不能直接測量，只能使用一定的統計學方法通過表型值對其間接加以估計，所以遺傳評定的主要工作就是對育種值的估計。畜禽的估計育種值是選擇種畜的主要依據，育種值估計的準確性在很大程度上影響著畜禽育種效果的好壞。用于育種值估計的方法概括起來主要有選擇指數法、群體比較法和混合線性模型法。

2.分子數量遺傳學與動物育種

分子數量遺傳學是分子生物技術與數量遺傳學相結合的一門發(fā)展中的新的交叉學科，目前仍屬于數量遺傳學范疇。現代分子生物技術的發(fā)展，使得從分子水平上研究數量性狀的基因成為可能。

2.1對QTL作出遺傳標記

目前對決定數量性狀的多基因還不能準確定位，但如果能找到一個可以識別的基因或基因組的DNA多態(tài)，或是一個染色體片段與這一目標性狀有密切的關聯，就可作為對目標性狀選擇的遺傳標記。遺傳標記還可應用于基因轉移、基因定位和基因作圖等研究。

2.2 QTL的分離和克隆

分子數量遺傳學的目標是要分離和克隆決定數量性狀的基因，研究其結構和功能，最終達到從分子水平上改良數量性狀的目的。雖然在理論上可以將分子生物學領域發(fā)展的各種基因克隆技術用于QTL，但是數量性狀的遺傳表達一般涉及多個基因座位。例如，奶牛的產奶量既受繁殖和泌乳的內分泌系統基因的控制，又受消化酶系統基因的控制，情況相當復雜，很難把這些基因一一分離和克隆。但也可以根據已有的知識，通過對候選基因的篩選找出一個或幾個對某個數量性狀有較大效應的QTL，就可以對這個QTL用一般的基因克隆方法進行克隆，作為數量性狀的一個重要基因來研究。例如，有資料報道豬的雌激素受體基因可影響產仔數。

3.動物育種方法前景

動物分子育種是依據分子數量遺傳學理論，利用分子生物學技術來改良畜禽品種的一門新型學科，是傳統的動物育種理論和方法的新發(fā)展。從目前發(fā)展狀況來看，它應包含兩方面內容:以基因組分析為基礎的標記輔助選擇和以轉基因技術為基礎的轉基因育種。由于動物分子育種是直接在水平上對性狀DNA的基因型進行選擇，因此其選種的準確性會大大提高;同時轉基因技術的應用還能根據人們的需求創(chuàng)造出一些非常規(guī)性的畜牧產品[7-8]?？梢哉f，動物分子育種是動物遺傳育種學科發(fā)展的必然，它將是21世紀動物育種的一種重要方法，對21世紀世界畜牧業(yè)產生巨大的影響。

【參考文獻】

［1］俞英，張沅.畜禽遺傳評定方法的研究進展[J].遺傳.

［2］李善如.遺傳標記及其在動物育種中的應用[J].國外畜牧科技.

［3］吳常信.分子數量遺傳學與動物育種[J].遺傳.

［4］李寧，吳常信.動物分子育種:一門發(fā)展中的新型學科[J].農業(yè)生物技術學報.

［5］陳宏.現代生物技術與動物育種[J].黃牛雜志.

［6］盛志廉，陳瑤生.數量遺傳學[M].北京:科學出版社.

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據國際農業(yè)生物技術應用服務組織全球協調人RandyA，Hautea先生介紹，未來40年，必須要滿足500億人的糧食需求，如果繼續(xù)采用現有的農業(yè)技術，必須要有兩個地球才能夠產出這么多的糧食。

另外，他告訴記者，據有關部門預測，2012年全球糧食的價格將會比以前高出很多倍，很多人可能將沒有能力購買他們需要的糧食。

在這樣的背景下，生物農業(yè)的發(fā)展已經迫在眉睫。

隨著中國農業(yè)逐漸融入國際市場，我國也已經積極布局生物農業(yè)在“十二五”期間的發(fā)展，不僅將其列入戰(zhàn)略性新興產業(yè)，還為其設計了詳細的發(fā)展藍圖。

據權威人士透露，在《生物產業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中(以下簡稱《規(guī)劃》)，對生物農業(yè)提出的要求是，圍繞保障糧食安全和促進現代農業(yè)發(fā)展，加強生物育種技術研發(fā)和產業(yè)化，加快高產、優(yōu)質、多抗、高效動植物新品種培育及應用，推動育、繁、推一體化的現代育種企業(yè)發(fā)展，著力提升種業(yè)競爭力。推進生物獸藥及疫苗、生物農藥、生物肥料、生物飼料等綠色農用產品研發(fā)及產業(yè)化，為我國農業(yè)發(fā)展提供支撐。

據國家發(fā)改委產業(yè)經濟與技術經濟研究所的相關負責人透露，生物農業(yè)發(fā)展的目標已經很清晰：到2015年，培育動植物新品種300個，在生產優(yōu)勢區(qū)域形成一批標準化、規(guī)?；?、機械化的種子生產基地，形成一批具有國際競爭力，育、繁、推一體化的龍頭企業(yè)。

據隆平高科總裁劉石表示，生物農業(yè)在中國的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮模宜谖磥韺τ谵r業(yè)可持續(xù)發(fā)展、效率提升方面將會發(fā)揮很大作用。他認為生物農業(yè)是21世紀農業(yè)發(fā)展的主流。

此外獲悉，《規(guī)劃》將生物育種提高至重要位置?！稗D基因生物新品種培育將是重點扶持方向?！敝槿耸棵鞔_表示。這意味著《規(guī)劃》出臺后，生物領域轉基因研究將進入快速發(fā)展期?！皣覍ι镛r業(yè)的資金投入和政策支持，要比十一五大很多?！庇嘘P人士稱。而早在去年8月份，國家農業(yè)部首次頒發(fā)兩種轉基因水稻、一種轉基因玉米的安全證書，邁出了轉基因主糧商業(yè)化的最關鍵一步。

專家認為，轉基因作物育種帶來的經濟、社會效益和生態(tài)效益已充分顯現，其推廣應用速度之快也創(chuàng)造了近代農業(yè)科技發(fā)展的奇跡。伴隨著生物安全管理的日趨規(guī)范和科學實踐的不斷積累，轉基因作物的安全性進一步得到保障，公眾的認識也逐步走向科學和理性。

同時，據了解，在生物農業(yè)中育種龍頭企業(yè)的發(fā)展將獲得重點“關照”?！笆濉逼陂g，在生物農業(yè)方面，將加快培育龍頭企業(yè)。根據《規(guī)劃》，到2020年，我國將形成具有國際競爭力的生物育種龍頭企業(yè)2―3家。