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0.引言
在新课标改革过程中,高中物理教学也得到适当的改进,同时,逐渐将教学过程与方法作为课程的目标,从而使得人们对科学方法教育的关注越来越多。在高中物理教学中应用科学方法教育,可以有效地提高教学质量,还可以更好地顺应当前教学改革的需求。物理科学方法教学主要指的是在物理教学过程中,对传授的物理知识进行有目的的、有意识的、有步骤的渗透,让学生感受到科学方法的熏陶,并逐渐掌握其学习方法与技能,对物理知识进行熟练的运用,从而达到培养学生物理综合运用能力与提高综合素质的目的。
1.科学方法教育的原则
1.1坚持适时性原则
当教学内容能够渗透科学方法的时候,才能够将科学方法渗透到物理教学中来。反对一味地脱离教学内容来空谈科学方法教育。例如,在原子相关知识的教学过程中,通过对观察到的实物现象,可以推测、假设以及演绎出原子模型的相关内容,这种教学内容符合科学方法教育的渗透。因此,在高中物理教学中,需要对教学内容进行细致的分析,在采用科学方法教育中,需要坚持适时性原则,以便更好地促进教学效率的提高[1]。
1.2坚持适度性原则
在高中物理教学中,需要根据教学需求以及学生的特点进行分析,对科学方法教育进行适当的渗透。在渗透的过程中,不宜过难与过高。同时,根据学生的特点,对重点知识进行重点讲解,根据学生的学习情况适当地调整教学难度与进度。在渗透科学方法教育的时候,需要坚持好适度性原则。
1.3坚持融合性原则
在学生学习过程中,知识、方法以及能力是相互联系的,在物理教学中渗透科学方法教育,需要与物理知识与能力培养结合起来,以便培养学生掌握知识的能力。例如,在牛顿第二定律的学习过程中,需要使用到控制变量法、正交分解法以及隔离法等,在能力的培养方面可以通过适当的实践活动来达到培养的目的。因此,在物理教学的时候,还需要适当地坚持融合性原则[2]。
1.4坚持隐含性原则
在物理教学中开展科学方法教育,需要对其潜移默化的进行,以便让学生对知识进行掌握,并潜移默化地让学生接受物理方法的熏陶。例如,在电力相关内容的教学中,需要采用类比法对电势、电势能、电势差在做功与重力场中的高度差、重力势能等进行有效地类比,让学生在学习的时候自然而然地接受类比法。因此,在科学方法教育渗透的时候,需要坚持隐含性原则。
2.高中物理教学中采用科学方法教育的措施
2.1在物理概念、规律知识讲解中渗透科学方法教育
高中物理教学中,物理概念与规律知识较多,针对这些理论性知识,需要采用适当的科学方法进行讲解,以便让学生更加容易掌握。例如,在概念知识教学中,可以引导学生对概念内容进行分析,对不同的物体运动速度进行比较,从而适当地引出速度的概念,让学生对不同物体的运动速度进行分析,并认识到位移与时间之间的关系,可以适当地引导学生采用比值法对速度进行定义。同时,在讲解平均速度与瞬时速度概念的时候,可以采用近似法与微元法来讲解。另外,在讲解牛顿定律、万有引力定律的时候,可以采用实验法、分析与归纳法或者推理法等进行教学。这样一来可以让学生更加容易理解概念性的内容,并及时掌握[3]。
2.2在物理理论建立教学中渗透科学方法教育
高中物理教学中,理论知识占有重要的比例。例如,分子动理论、机械波理论、电磁理论等,其主要是在实验基础上建立起来的。其中科学假设在物理理论建立的过程中起着重要的作用[4]。例如,在玻尔理论中,就充分运用了科学假设方法,并根据科学方法教育步骤对其进行讲解。通过玻尔当时已有的实验与相关理论知识进行分析,可以发现无法使用经典的电磁学理论来解释原子结构稳定与原子光谱不连接等方面的事实,从而对经典的电磁理论进行放弃,适当地将普朗克量子说、卢瑟福原子核式结构学说以及爱因斯坦的思想相互结合起来,并将光量子理论融合在原子结构理论中,通过适当的推理、假设与演绎,可以将假设形象化,介绍玻尔理论的由来与背景,并将玻尔理论运用在氢原子光谱知识中,让学生更好地掌握这些理论知识,并对其进行深入的理解。
2.3在物理实验教学中渗透科学方法教育
由于高中物理教学中,实验教学比例较大,让学生潜移默化地接受科学方法教育时,还需要在实践过程中对其加以应用。在实验教学中,需要让学生对实验对象进行细致的观察,并及时记录相关数据,对次要的因素进行排除,分析重点因素,并通过分析、运算、归纳、总结等方式得出物理结论,从而让学生在实践过程中亲自掌握科学方法的运用技能。
3.总结
在高中物理教学中,根据教学材料以及学生学习特点等来适当地渗透科学方法教育,可以让学生更加容易地掌握与理解物理知识,培养物理知识的综合运用能力,并且能够显著提高物理教学质量。在高中物理教学中应用科学方法教育,还需要坚持相关的原则,潜移默化地让学生接受科学方法教育的渗透,并引导学生主动获取知识,提高物理学习技能。
【参考文献】
[1]王逢彬.对物理教学中渗透科学方法教育的探索[J].中国教育技术装备,2014,31(12):893-894.
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目的:建立一种简便快速的重叠延伸PCR基因定点突变方法。方法:采用重叠延伸PCR的方法将人TGF-β2基因启动子区(-270bp~+280bp)-114bp的5'CGTG3'序列定点突变为5'TTTG3',前两次PCR反应产物经琼脂糖凝胶电泳鉴定后无需纯化,直接将胶条切下置于EP管中,-80℃冷冻10min,然后将胶条离心后分别取上清液作为模板进行第三次PCR,以获得全长的突变目的基因,最后将此突变基因插入报告载体pGL3-Basic进行基因测序。结果:人TGF-β2基因启动子区突变序列的测序结果与预期完全一致。结论:此方法简便经济、突变准确,是一种非常实用的基因定点突变方法。
【关键词】 重叠延伸PCR;基因突变;基因测序
Overlap-extension PCR was used to mutagenate human TGF-β2 gene promoter (-270bp~+280bp)-114bp region from 5'CGTG3' to 5' TTTG3'. The first two PCR products were electrophoresised on agarose-gel, instead of purification, theaimed segments gel were cut down and put into EP at -80℃ for 10-20min cool, then the gel were centrifuged and thesupernatants were used as template for the third PCR. The final PCR segment was cloned into pGL3-basic forsequencing. Results: huaman TGF-β2 gene promoter mutant had been successfully constructed. Conclusion: The methodwas effective and simple for site-directed mutagenesis construction.
Key wordsOverlap-extention PCR; Mutagenesis; Gene sequencing
随着分子生物学研究的突飞猛进,基因定点突变技术成为一项重要的分子生物学实验技术手段,在基因表达及蛋白质的结构与功能之间关系等方面的研究中得到广泛的应用。常用的定点突变方法主要有寡核苷酸引物介导的定点突变、PCR介导的定点突变及盒式突变。目前,PCR介导的定点突变技术是使用最普遍的定点突变方法,以PCR为基础的突变方法一般有大引物突变、重叠延伸突变及一步快速突变。重叠延伸突变PCR可以在DNA区段的任何位置突变,且可以在侧引物的两端设计酶切位点,方便进一步的连接克隆[1-2]。本研究对传统重叠延伸PCR法进行定点突变的实验方法进行了改进,进一步节约了实验成本,缩短了实验周期,是一种简便、经济、快速、准确的基因定点突变方法。
1 材料与方法
1.1 材料Pyrobest TaqDNA Polymerase、dNTP、T4 DNA连接酶、限制性内切酶MluⅠ和BglⅡ及琼脂糖购自大连宝生物工程有限公司,凝胶回收和质粒提取试剂盒购自北京鼎国生物技术有限责任公司,报告载体pGL3-Basic购自Promega公司。引物(引物1:5'GTATCAACGCGTAAAACGGGAGACTTGATTGT3',引物2:5' GATCTAAGATCTATTGCTCGCTTAGGGTAGG3',引物3:5'ACCAAAAGCTCTCCCCGAAC3',引物4:5' GGGAGAGCTTTTGGTCTAAGTA3' )由上海生物工程有限责任公司合成,其他试剂均为进口分装。
1.2 方法
1.2.1 正常人TGF-β2基因-270bp~+280bp启动子区报告基因的构建 首先利用引物1、引物2从人血DNA中扩增人TGF-β2基因启动子区-270bp~+280bp的基因区段,然后将此PCR产物进行凝胶回收,回收片段与载体pGL3-Basic分别经MluⅠ和BglⅡ双酶切后进行连接,连接产物转化大肠杆菌DH5α,经克隆培养后挑取阳性菌落进行培养,提取质粒后送公司测序。
1.2.2 人TGF-β2基因启动子区突变体基因的构建
根据人TGF-β2基因启动子区-114位的待突变序列5'CGTG3'设计合成相应的带有突变位点序列的正向和反向特异性引物3和4,两个带有突变位点的引物的5' 端重叠约30个碱基,且突变点位于重叠碱基的中央。然后根据定点突变的方法[3-4],分别利用引物1和4以及2和3扩增突变位点两侧的DNA序列。PCR反应总体积20.0μL:10×Buffer 2.0μL, TaqDNA polymerase 0.2μL, dNTP(25mmol/L) 1.6μL,引物 (10μmol/L)各1.0μL,模板1.0μL,蒸馏水13.2μL。PCR循环条件为94℃预变性3min;94℃变性45s,55℃退火45s,72℃延伸45s,共35个循环;末次循环后,72℃再延伸10min。PCR产物经琼脂糖凝胶电泳分离后,将两个目的片段分别用刀片在紫外灯下切下,装入EP管,置-80℃低温冰箱冷冻10~20min后取出,用高速离心机以10 000rpm/min离心5min,将包含目的片段的上清液吸出备用。最后配置反应管,向其中加入引物1和2、TaqE、dNTP以及上述上清液各2.0μL,进行第三次PCR。反应结束后,将PCR产物进行回收,经酶切、连接、转化等步骤后克隆到pGL3-Basic报告基因载体中,送上海生物工程公司测序。
2 结果
2.1 重叠延伸PCR扩增人TGF-β2基因启动子区-114bp区突变基因 Ⅰ和Ⅱ分别为5' 端带有突变位点的短片段PCR产物,Ⅲ是以Ⅰ和Ⅱ为模板进行延伸并扩增得到的带有突变位点的564bpPCR产物,见图1。
2.2 突变基因的测序质粒测序结果显示,人TGF-β2基因启动子区-114位的5'CGTG3'序列成功突变为5'TTTG3',见图2。
3 讨论
经典重叠延伸PCR技术必需在特定的待突变位点和上下游分别设计引物,1 、3 为上下游引物,2 、4为突变引物(且2 、4的5'端部分互补),先以引物1 、3 在一定条件下进行PCR ,得产物Ⅰ,再以引物2 、4进行PCR 得产物Ⅱ,将产物Ⅰ 和Ⅱ分别纯化回收后,将Ⅰ 和Ⅱ混合作为模板,以1 、4为引物进行PCR,即可得到带突变位点的DNA 片段。将其装入特定的载体中,转化入相应的宿主菌,扩增后经鉴定得到了带有突变位点的目的DNA[3-4]。本实验对经典的重叠延伸PCR技术进行了改进,采用琼脂糖凝胶条冻融的方法取代了对产物Ⅰ 和Ⅱ的纯化回收,用含有目的片段的凝胶条冻出液作为第三次PCR的模板进行突变片段的扩增,不仅节约了实验成本,缩短了实验周期,而且取得了很好的实验效果,是一种非常简便、快速、实用的实验方法。
参考文献
[1] Urban A, Neukirchen S, Jaeger KE. A rapid and efficient method for site-directed mutagenesis using one-
step overlap extension PCR[J]. Nucleic Acids Res,1997, 25(11):2227-2228.
[2] 孙梦宁,薛小平,尹文,等. 运用重叠PCR技术构建HCV全长cDNA细胞培养适应性突变体[J]. 生物技术通讯,2006,17(1):27-30.
中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1674-120X(2016)29-0113-02收稿日期:2016-08-04
基金项目:本文系2014年湖南省普通高校教学改革研究项目“岗位素质本位与终身发展相结合的高职高专学分制课程体系建构研究”阶段性研究成果(2014664)。
一、分析学分制课程实施的国际实践与国内现状1国际实践
学分制起源于选课制,选课制 18 世纪末首创于德国,真正现代意义上的学分制于1872 年产生于美国哈佛大学,之后逐步推广完善。美国大学实行的是“完全学分制”,学生可自主选择学科、专业及课程,每修完一门课程,便可得到相应学分。学生当考取到毕业所规定的最低学分便可毕业。学生可根据自身情况,合理安排学习进度,提前或延后毕业。德国实行“双元制”,每一类职业学校都并非一种学制,同一专业学制有两年、三年、三年半的,学生学习时间的长短通常按实际情况和需要而定。新西兰的职业学校学制也是长短不一,教学安排有全日制、半日制、部分时间制。英国、澳大利亚、加拿大等国也存在类似情况,职业院校的学生学习一般没有年龄和时间限制[1]。
从国际职业教育学分制课程实施来看,其课程重视学生发展和自主学习,重视学生综合能力培养,加强对学生创新意识、自学能力、独立工作能力的培养,同时注重培养学生的团队合作精神等,课程建构既注重职业技能训练,也注重职业综合能力培养及职业综合素质养成。
2国内现状
我国20世纪80年代开始在部分高校试行学分制,之后逐步推行,但由于我国实际情况,真正意义上的“完全学分制”在我国高校中并没有完全铺开,基本上是“学年学分制”。我国职业教育发展较晚,但发展较快,21世纪开始国家把发展职业教育上升为国家战略,制订了系列大力发展职业教育的政策。但由于我国职业教育发展时间短,学科比较单一,师资、办学条件等资源比较缺乏,管理机制还不是很完善等因素的制约,真正意义上的完全学分制并没有施行到位,个别职业院校有过尝试,但多是浅尝辄止。有的是在人才培养方案上按学分制要求设置课程,但作为学分制核心制度的选课制没有真正实施,或是由于形式,走个过场。
从我国国情及高职高专院校的现状来看,实行学分制有其必要性。它既有利于校内专业、系部之间的教学资源共享,也有利于调动教师的积极性、责任感,促进学生的个性发展,推动学生创新创业。
二、树立现代学分制课程建构理念1知识本位
它重视知识的基础性和普适性,突出间接经验在课程中的基础地位,以学生掌握知识的数量、准确度和完整性来评价学生学习的效果。在这种理念下,人们习惯按照自己的价值取向或有所侧重地把自己认为有价值的内容选入课程之中或加强其学分值。它过于重视理论知识的传授,轻视知识的实践应用,也容易导致自然、社会和人文科学知识之间的割裂。
2能力本位
其核心是从职业岗位需要出发,确定能力目标。产业的发展对从业人员的岗位能力要求越来越高,能力本位的课程越发受到青睐,致使在学分制课程体系的构建中,针对岗位需求的专业实践课程学分比例偏高,一些人文、社会科学类的文化基础课学分被大大压缩,有的课程甚至停开。但从长远来看,随着社会的多元化发展,能力本位的课程将会难以适应经济社会发展对高素质综合型人才的需要。
3人格本位
“人格本位”的课程建构理念认为教育应该培养人的“完美人格”,教育的目的在于发展人的一切天赋和能力,使人的各种能力得到和谐发展[2]。它强调人的性情、气质和品行等方面的培养,其核心就是“完美”人格的塑造。在学分制课程建构中体现为加大人文、社会科学课程的学分比重。人格可以体现人的素质,但不能取代知识,也不能取代职业岗位技能和职业综合能力,它只是人持续终身发展的一个组成部分。
基于对以上课程建构理念的优缺点分析,作者提出了岗位素质本位与终身发展相结合的学分制课程建构理念。
岗位素质本位与终身发展相结合的职业教育不仅应具有把学生培养成能工巧匠的能力,更应把握“以人为本”的核心内涵,着眼于人的全面、健康和可持续发展。课程体系的建构要有利于学生全面提高自身的素质,既能满足职业岗位当前需求,又能有利于学生的终身发展。岗位素质本位与终身发展相结合的学分制课程建构理念突出行业企业对人才适应岗位的要求,突出“实践为重”,重视企业文化的引领与校企合作课程的开发,注重培养学生的岗位适应力,同时也兼顾学生职业素养的培养,关注学生的终身发展与个性、特长的发挥,这种课程体系的构建既能满足学生短期就业的需要,也能让学生终身受益。
三、建立学分制课程实施的保障制度1导师制