發(fā)布時間:2023-12-14 14:49:57
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L格的5篇生物科學發(fā)展史,期待它們能激發(fā)您的靈感。
事實上,邏輯思維是所有學科的基礎,是每個學生必須具備的基本能力。無論你想要學習哪一個學科,要學得好、學得快,都要求你具有較強的邏輯思維能力。邏輯思維具有條理性、連貫性的特點,在生物學習過程中更需要靠邏輯思維、推斷演繹去分析問題、解決問題。作為教師,在教學中培養(yǎng)學生的邏輯思維能力應注重對學生思維過程的組織和引導。要提高學生的邏輯思維能力,就必須把學生組織到對所學內(nèi)容的分析與綜合、抽象與概括的思維過程中來。
一、分析與綜合
1.分析
分析就是把一個復雜的事物分解為各個部分、各個要素,然后分別加以考察的一種思維方法。
分析方法在科學認識中具有重要作用:第一,把復雜事物簡單化,為下一步研究提供便利條件;第二,使人們對事物的認識易于深化、易于揭示事物的本質和規(guī)律。分析方法的應用,曾經(jīng)是近代自然科學獲得巨大進展的基本條件。近代遺傳學的奠基人孟德爾認識到,從整體上觀察植物雜交后眾多性狀的遺傳行為,推導出它們的遺傳規(guī)律是困難的。因此,他只選擇了其中7對穩(wěn)定而易于區(qū)別的相對性狀(種子的圓滑和皺縮、子葉的黃色和綠色、植株的高與矮等)分組研究。把分析方法成功地運用于雜交實驗,把豌豆眾多的性狀分解為簡單的要素,撇開其它各種復雜因素,將被考察的因素暫時從整體中抽取出來,允許其單獨起作用,從而進行精細、周密的考察,研究每一因素世代傳遞的行為。以此科學事實為依據(jù),孟德爾才能通過推理和想象提出科學的假說。可見,分析方法對于孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳定律具有決定性的意義。
在組織學生進行生物科學探究過程中,要指導學生把復雜的感觀材料分解為簡單的要素,把統(tǒng)一的整體分解為各個組成部分,然后逐一進行研究。
分析方法的局限在于:一方面,由于它割裂事物的聯(lián)系,著眼于局部的研究,這就容易使人的思維限制在狹小的范圍內(nèi),養(yǎng)成一種孤立、靜止、片面地看問題的習慣;另一方面,分析的結果,只能得到關于事物各個部分或因素的局部知識,這就容易使人“只見樹木不見森林”,缺乏對事物的整體認識。因此,我們的認識不能停留在分析階段,不能孤立使用它,必須由分析發(fā)展到綜合階段。
2.綜合
綜合就是把分析中得到關于客觀對象各個部分的認識按照其內(nèi)在聯(lián)系在思維中聯(lián)結起來,形成對客觀對象的整體認識的思維方法。綜合方法在于從整體上把握事物,注意事物各個部分和因素是如何相互聯(lián)系而表現(xiàn)出整體特征的。
1953年,沃森和克里克提出的DNA分子雙螺旋結構模型,就是對DNA分子各部分認識的一次綜合。他們一方面綜合了當時生物學家所揭示的DNA作為生物的主要遺傳物質的信息傳遞功能,另一方面又綜合了生物化學家分析DNA各種成分的大量材料,特別是綜合了威爾金斯等人的DNA晶體X射線衍射圖樣和實驗數(shù)據(jù),把DNA的整體結構完整地再現(xiàn)出來。通過這一綜合,使人們對DNA的各個片斷認識達到從整體上把握了它的結構與功能。由此從分子水平上闡明了生物遺傳和變異的機制就是DNA分子的自我復制和改制。
必須指出的是,在指導學生進行綜合的過程中,要強調不能主觀地把事物的各個部分和因素進行簡單地相加或隨意湊合,而必須按其內(nèi)在的聯(lián)系將它們重新結合起來,使事物作為一個整體在思維中再現(xiàn)出來。
人們在科學研究的不同階段,在科學發(fā)展的不同時期以及在對自然界的不同的物質層次的認識,總是自覺或不自覺地交替使用這分析和綜合的方法。要善于把分析和綜合的思維結合起來,既要善于分析事物的各種因素和各個部分,又要看到各因素、部分之間的內(nèi)在聯(lián)系,從部分和整體的角度來把握事物,才能更全面、更深刻地認識事物的本質和規(guī)律。在此基礎上,還要進一步的進行抽象與概括。
二、抽象與概括
1.抽象
抽象就是在思想上把一事物的本質屬性或特征和非本質屬性或特征區(qū)分開來,從而舍棄非本質屬性或特征,并抽取出本質屬性或特征。經(jīng)過抽象過程,事物的本質屬性和非本質屬性的界限清楚了,這樣,認識便上升到了理性階段。
孟德爾在進行兩對相對性狀的雜交實驗時發(fā)現(xiàn)F2的表現(xiàn)型出現(xiàn)了9∶3∶3∶1的比例,這與一對相對性狀雜交實驗中的3∶1有什么關系?從數(shù)學的角度來分析9∶3∶3∶1是(3∶1)2的展開式,由此孟德爾把兩對相對性狀的遺傳結果抽象為兩對相對性狀獨立遺傳結果3∶1的乘積――(3∶1)2。進而通過分析,提出假設:F1在產(chǎn)生配子時,每對遺傳因子彼此分離,不同對的遺傳因子自由組合。F1能夠產(chǎn)生4種數(shù)量相等的雌雄配子。
其實早在孟德爾之前就有許多人做了大量類似的雜交實驗,先驅們已經(jīng)清楚地證實了遺傳定律中的許多事實,但卻沒能發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律。孟德爾正是在前人的指引下,總結自己實驗的結果,運用概括的方法,第一個提出了遺傳定律。
抽象的關鍵是抓住事物的本質屬性和本質規(guī)律。學生通常在觀察過程中無法準確的區(qū)分本質與非本質或者不能果斷的舍棄非本質屬性,就無法進行科學的抽象。這是邏輯思維訓練的一個重點。當然,這也和個體的活動積極性、已有的知識經(jīng)驗有關。
2.概括
概括是在思想上將許多具有某些共同特征的事物,或將某種事物已分出來的一般的、共同的屬性、特征結合起來。概括的過程,就是把抽象出來的個別事物的本質屬性,上升到同類事物的本質屬性,這也是思維由個別通向一般的過程。
孟德爾提出的假說對性狀分離現(xiàn)象和不同性狀自由組合現(xiàn)象作出嘗試性解釋,然后巧妙的設計了測交實驗用以檢驗假說演繹出的推論,證明假說是正確的。當然,對假說的實踐檢驗過程是很復雜的,不能單靠一兩個實驗來說明問題。事實上,孟德爾做的很多實驗都得到了相似的結果,后來又有數(shù)位科學家做了許多與孟德爾實驗相似的觀察,大量實驗都驗證了孟德爾假說的正確性之后,孟德爾假說最終發(fā)展為遺傳學的經(jīng)典理論。
高中生物新課程教材中有相當多生物科學史的教學內(nèi)容,如“細胞學說建立的過程”、 “對生物膜結構的探索歷程” 、“光合作用的探究過程”、“人類對遺傳物質探索過程”、 “孟德爾遺傳實驗的科學方法”、“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”等。在以往的教學實踐中,注重的是學生對事實性知識的掌握情況。因此,在處理生物科學史這部分教學內(nèi)容時,常常是由教師簡單介紹這些生物科學史,然后給出結論,重在讓學生理解結論并能加以應用。不少學生覺得這些科學史學習起來枯燥,往往采取機械記憶的方式記住相關結論,在涉及相關知識應用時常常出現(xiàn)知識結構模糊不清的現(xiàn)象。難道沒有什么辦法讓這些經(jīng)典的科學史不那么枯燥嗎?這恐怕是每一個生物老師都曾想過并想解決的問題。高中生物新課程教材中教學內(nèi)容的安排在這方面也下了很多功夫,有了不少變動。
二、案例描述
新課程體系下的人教版必修第一冊第四章第二節(jié)《生物膜的流動鑲嵌模型》,內(nèi)容編排上有很大變化。舊人教版教材采取直接展示細胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質,磷脂的雙分子層排布,以及直接表達細胞膜具有選擇透過性的功能特點,學生也沒有去細想為什么磷脂要排成雙分子層?單分子層不行嗎?更沒有人深刻的體會到細胞膜的這種結構特點決定的功能特點。然而新教材并沒有直接展示這些知識點,而是通過一段生物史的介紹━━對生物膜的探索歷程,讓學生重走了一遍科學家的探索之路,在考慮當時現(xiàn)有的技術水平和已有的知識背景下,逐步自己總結出生物膜的結構并完善,并在此基礎上理解生物膜的結構特點和功能特點。
本節(jié)內(nèi)容授課要想達到好的效果,僅有新課程教學內(nèi)容的精心編排還不行,還依賴于教師的精心組織。教師必須多花心思組織課堂,利用生物發(fā)展史中的實驗對象、實施方案、觀察統(tǒng)計對象、結論設定相關節(jié)點設置問題串實施探究性教學。讓學生的自主探究和合作探究過程中有章法、有目標、有適切性評價,而不是機械的記憶,從被動接受到主動探究,這樣才能從中找到樂趣和成就感,也就不會覺得枯燥。
首先,融合生活情境元素,激發(fā)學生主動構建知識的熱情
貼近生活引入問題:若給三種材料:普通布、塑料袋、彈力布,你會用哪種材料做細胞膜的模型?為什么?體現(xiàn)了什么觀點?學生大都都會選擇彈力布,認為彈力布有彈力可以讓一部分物質通過,體現(xiàn)了細胞膜的選擇透過性,也能答出體現(xiàn)了結構與功能相適應的觀點。這時我借勢追問:那么生物膜究竟是怎樣的結構才使它具有選擇透過性的功能呢?將學生引入到本節(jié)課探究重點。然后師生互動,從歐文頓試驗中,學生都能捕獲“膜是由脂質組成的”這一結論,還有很多問題并沒有理解,我在此有幾個設問:①對“歐文頓實驗”,最初實驗得到生物膜是由脂質組成的,是通過對現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定?②在推理分析得到結論之后還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎?③為什么一開始不對生物膜直接進行提取、分離和鑒定呢?④思考技術對科學發(fā)展起什么作用?學生將這幾個問題思考清楚后,會理解當時只能得到這一推測的結論,因為還沒辦法提取到細胞膜直接分離鑒定。
其次,思維節(jié)點設疑引入 鞏固發(fā)展學生生成資源
根據(jù)歐文頓的推論,細胞膜除了脂質外,還有沒有其他成分呢?過渡到脂質和蛋白質怎樣形成細胞膜呢? 學生閱讀課本,從這一實驗:從紅細胞膜中提取脂質,鋪成單層分子,發(fā)現(xiàn)面積是紅細胞膜的2倍,可以得出細胞中脂質分子排列成連續(xù)的兩層。但學生并不知道如何排布以及為什么排成兩層?這時我只提供磷脂結構示意圖,簡單介紹磷脂是一種由甘油,脂肪酸和磷酸所組成的分子,磷酸“頭”部是親水的,脂肪酸“尾”部是疏水的。請學生自己展開大膽想象,推測以下問題:運用相關的化學知識解釋為什么磷脂在空氣――水界面上鋪展成單分子層?并畫出如何分布的示意圖。通過這一問題,學生理解了磷脂的特點。接著解決下一問題:生物的結構和功能是相適應的,在細胞膜內(nèi)外都是水環(huán)境條件下,細胞膜的磷脂分子排成一層行不行?細胞膜的兩層磷脂分子可能怎樣排布呢?形成什么樣的結構呢?
學生對這三種模式選擇不一,最后意識到細胞膜內(nèi)外都有水這一特點,而磷脂的頭部是親水的這一特性,學生能自己理解并記住應該選第一種模式圖,整個排布可以用右圖表示,這樣也就理解了磷脂雙分子層。
再次,問題串層遞演進 豐富延展學生思維視野
我接著帶領學生思考:磷脂排布方式清楚了,那蛋白質如何排布呢?學生閱讀課本能找到羅伯特森提出的“生物膜是由“蛋白質—脂質—蛋白質”的三層結構構成的靜態(tài)統(tǒng)一結構”的觀點。很多學生也許也接受了這個觀點,這時我反問學生:能否用剛才的觀點解釋以下現(xiàn)象呢?例如細胞分裂、草履蟲的運動和分裂、成熟植物細胞的質壁分裂與復原現(xiàn)象。最后師生一起解決,學生也能理解若把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結構,這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。隨著新的技術手段不斷運用于生物膜的研究,科學家對蛋白質的位置也提出了準確的說法,指出蛋白質不是全部平鋪在脂質的表面,有的鑲嵌在脂質雙分子層中。
緊接著問題遞進:有什么證據(jù)證明細胞膜中的物質不是靜態(tài)的嗎?假如做實驗應該采用什么實驗方法來判斷?如果是同學們自己做這個實驗,大家又會從中得到什么結論呢?同學們經(jīng)過仔細分析加上閱讀課本,很自然就過渡到了下面這個實驗。實驗:將人和鼠的細胞膜用不同的熒光抗體標記后,讓兩種細胞融合,雜交細胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光,放置一段時間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。從實驗結果表明細胞膜具有流動性。學生根據(jù)我設計的問題串自然領悟了這個實驗的實驗方法:用不同熒光染料標記不同膜蛋白,并且找到觀測指標分析得出結論:通過觀察不同熒光的分布情況得出細胞膜上的蛋白質是可以運動的。最后引申出細胞膜具有流動性。
最后,知識信息轉換實踐 厚實學生主動構建知識內(nèi)化評價
學生經(jīng)過對這一段科學史的自我探究,自己也能畫出細胞膜的分子結構示意圖了,并且還能描述出成分主要包括磷脂和蛋白質以及它們各自的排布方式,這樣排布的原因也能理解。因為理解了,后面關于生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容就可以理解記憶和靈活運用而且不容易遺忘。更重要的是,對學生而言對這些知識點不是靠死記硬背而得來,都是通過自己重走科學家道路分析而來的,學生在這個過程中投入了極大的熱情和興趣,獲得了很高的成就感。學完這節(jié)內(nèi)容后,我還布置了一個課外活動:讓學生自己選擇生活中的素材自己制作一個生物膜的流動鑲嵌模型,課后學生分組采用泡沫盒,牙簽,橡皮泥,蘿卜等自己身邊的材料,形象準確的制作出了符合生物膜結構特點和功能特點的物理模型。
三、案例反思
生物學是一門以實驗為基礎的科學,有關生物學的重大科學發(fā)現(xiàn)也都是經(jīng)過大量的探究實驗而獲得的。新課程教學中更注重探究、操作及自我發(fā)展等實踐能力的培養(yǎng),倡導探究性學習。因此,如何發(fā)展學生的實驗探究能力也是新課程教學的一項重要任務。當然,學生的實驗探究能力不可能通過短時間的強化訓練就能達到課程要求,而應該是在日常的學習過程中逐步得到發(fā)展和提高的。這就要求高中生物教師要注重日常教學中有關實驗探究內(nèi)容的教學,抓住每次機會,重視實驗探究過程和方法的指導,培養(yǎng)學生的探究興趣,循序漸進地的提高學生的實驗探究能力。而課本中的生物科學史為我們培養(yǎng)學生的的探究能力提供了很好的素材,教師應該學會利用課堂教學中的科學探究史,激發(fā)學生的探究興趣,培養(yǎng)學生的科學探究精神。“興趣是最好的老師”。要提高學生的實驗探究能力,首先要給學生樂于探究的動力,而動力來源于興趣。因此,激發(fā)學生的實驗探究興趣是培養(yǎng)學生實驗探究能力的重要前提。因此我們作為教師,自己對待課本中有關生物科學史的內(nèi)容時,不能簡單對待,引入時應該融合生活情境元素,激發(fā)學生主動構建知識的熱情。
對待生物科學史中的探究思想和探究歷程也要深一層次的進行挖掘,多維視角展示生物科學史 豐富學生主動構建知識載體,教學生將這些看似枯燥的內(nèi)容通過探究內(nèi)化成自己生成的知識。生物學上每一次科學發(fā)現(xiàn)都離不開實驗探究的過程,因此,課本中每個科學研究史都是學生探究興趣和科學探究精神的培養(yǎng)機會。在處理這些內(nèi)容的時候,教師如果能把傳統(tǒng)教學方式中枯燥的科學史的講解變成教師引導下的學生自我探究,會更有利于學生探究興趣的激發(fā)和探究能力的提高。教師可以引導學生重走科學家的探究之路,鼓勵學生再現(xiàn)科學家的探究思想和探究過程,對科學家的實驗進行評價、改進或重新設計,讓學生會更有興趣主動參與并在不知不覺中提高了探究的意識和能力。教師再對學生的設計進行評價,讓學生對實驗設計思想有清楚的認識,同時糾正學生在實驗設計中的遺漏和錯誤。在這樣的學習過程中學生會更多的獲得成就感而提高生物學實驗探究的興趣和能力。
1.1實驗動物科學的概念
實驗動物科學(Laboratory Animal Sciences)是以實驗動物資源研究、質量控制和利用實驗動物進行科學實驗的一門綜合性學科。在《學科分類與代碼標準》(GB/T13745-1992)中,與實驗動物科學有關的學科分別是“實驗動物學”、“醫(yī)學實驗動物學”、“比較病理學”等,分別歸屬于動物學和基礎醫(yī)學等。實驗動物科學誕生于20世紀50年代初期,現(xiàn)在已發(fā)展成為一門獨立的、綜合性的基礎科學,它是融合生物學、動物學、獸醫(yī)學和醫(yī)學等科學,并引用了其它自然科學的成就發(fā)展起來的。因此這門科學是綜合性的,它所涉及到的知識面很廣泛,不僅要以生物學、醫(yī)學、藥學、獸醫(yī)學、畜牧學等為對象,以遺傳學、育種學、病理學、生理學、營養(yǎng)學、微生物學等為基礎,還要引用機械工程學、環(huán)境衛(wèi)生學、建筑學等科學,對實驗動物和動物實驗方法進行開發(fā)和研究。簡言之,實驗動物科學是以生物特性、飼養(yǎng)繁殖、遺傳育種、質量控制、疾病防治和開發(fā)應用的科學。
1.2實驗動物科學的研究內(nèi)容
實驗動物學(laboratory animal science)是以實驗動物為主要研究對象,并將培育的實驗動物應用于生命科學等研究領域的一門綜合性基礎學科。概括地講,實驗動物學包括了實驗動物繁育和實驗動物應用兩部分內(nèi)容。前者主要圍繞實驗動物種質培育和保存、生物學特性、生活環(huán)境、飼養(yǎng)繁殖與管理、質量控制、野生動物及家畜禽的實驗動物化等開展有關研究,使實驗動物品種、品系不斷增加,質量不斷提高,最終達到規(guī)范化和標準化的要求。后者主要以各學科的研究目的為目標,研究實驗動物的選擇、動物實驗的設計、試驗方法與技術、動物模型的制造、影響動物實驗結果各因素的控制以及在試驗中實驗動物反應的觀察和結果外延分析等,以保證科研教學活動中動物實驗的質量。實驗動物學研究范疇包括實驗動物生物學、實驗動物環(huán)境生態(tài)學、實驗動物遺傳學、實驗動物營養(yǎng)學、實驗動物微生物學和寄生蟲學、實驗動物醫(yī)學、比較醫(yī)學、動物實驗技術、實驗動物福利、動物實驗倫理學、動物實驗替代方法學等內(nèi)容。隨著實驗動物科學的發(fā)展,實驗動物科學與生命科學、醫(yī)學、藥學、制藥工業(yè)、化學工業(yè)、航空航天、環(huán)境保護、生物安全、生態(tài)保護等許多學科和行業(yè)結合越來越密切,已經(jīng)起到舉足輕重的支撐作用。
1.3實驗動物科學的地位與作用
實驗動物是“活的精密儀器和試劑”,是生命科學、醫(yī)學和藥學等諸多領域的科技支撐條件,是四大科技支撐條件中最不可控的條件。隨著我國改革開放和世界經(jīng)濟科技一體化進程的推進,設備、試劑、信息已不是科學研究的制約因素,而實驗動物已成為生命科學、醫(yī)學、藥學等領域影響研究課題的確立和研究成果水平高低的最重要因素。實驗動物科學的發(fā)展直接將許多領域的研究引入新的境地。近交系動物的培育為遺傳學研究、育種學研究和免疫學等研究開辟了新的研究思路和研究手段。免疫缺陷動物的成功培育對于器官移植、組織細胞移植、腫瘤學研究、免疫學研究起到了巨大的推動作用。基因工程動物使功能基因組學研究迅速發(fā)展,生物反應器和人工改造動物成為可能,為比較醫(yī)學提供了研究基礎,也成為揭示生命科學本質和了解病理機制的重要途徑。
1.3.1實驗動物科學是生命科學進步的基石
實驗動物科學是現(xiàn)代科學技術的重要組成部分,不僅是生命科學研究的支撐,也是生命科學研究的前沿,生命科學的進步離不開實驗動物科學的發(fā)展。實驗動物科學已經(jīng)融入到許多前沿科學中,例如,利用基因工程動物進行功能基因組研究;研究新藥的靶基因、靶器官、作用機理和毒性作用,通過轉基因技術研制現(xiàn)代醫(yī)藥工業(yè)的生物反應器等,通過病原微生物的感染動物模型,研究傳播途徑、傳播規(guī)律,研究發(fā)病機制,研究預防、治療措施,藥物疫苗的創(chuàng)制與開發(fā)等。
1.3.2實驗動物科學對于人類健康和醫(yī)藥學的進步起著關鍵性作用
隨著社會的進步和生活水平的提高,作為醫(yī)藥學研究不可替代的重要支撐,尤其是與醫(yī)學的進一步融合,比較醫(yī)學和轉化醫(yī)學的發(fā)展和崛起,實驗動物科學對于生命基本規(guī)律和機理的闡明,對于人類疾病的發(fā)病機理、治療、藥物研發(fā)所起的作用越來越不可或缺。
1.3.3普及實驗動物科學知識
實驗動物科技已成為保障現(xiàn)代科學實驗研究的重要支撐條件。所以,普及實驗動物科學知識,宣傳我國實驗動物科技成就,管理法制化、質量標準化、技術規(guī)范化行業(yè)特色,以及實驗動物倫理、福利和替代研究進展,引導公眾科學認識實驗動物和動物實驗,感受先進科學技術帶給人類的福祉。支持和促進實驗動物學發(fā)展,營造和諧、創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展的社會環(huán)境。
總之,實驗動物科學作為現(xiàn)代科學技術的重要組成部分,是衡量一個國家、地區(qū)或單位科學研究水平的重要標志,也與人們的生活和健康息息相關、緊密相連。實驗動物科學的發(fā)展不僅僅是科學家的責任與義務,也是政府和全社會的責任與義務。
2 實驗動物學科特點、發(fā)展動態(tài)、發(fā)展模式
2.1實驗動物學科特點
實驗動物是一種遺傳限定動物,是根據(jù)科學研究需要在實驗室條件下有目的、有計劃地進行人工馴養(yǎng)、繁殖和科學培育獲得的動物。實驗動物來源于野生動物、經(jīng)濟動物、觀賞動物,又不同于野生動物、經(jīng)濟動物、觀賞動物等“實驗用動物”,它既具有野生動物的共性,同時又有生物學特性明確、遺傳背景清楚、表型均一、對刺激敏感性和反應性一致的特點。這些自身特點有利于僅用于少量動物就能獲得精確、可靠的動物實驗結果,并具有良好的可重復性,因而廣泛用于生物學、醫(yī)學及藥學科研與教學。
實驗動物能復制多種疾病的模型。由于人類各種疾病的發(fā)生、發(fā)展十分復雜。要揭示疾病發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律,不可能完全在人身上進行,以人為實驗對象在道義上和法學上往往受到種種限制。人類的疾病均可利用現(xiàn)代醫(yī)學實驗技術通過實驗動物復制和模擬出相應的人類疾病的動物模型,用實驗動物模擬人類疾病過程,觀察藥物及其他各種因素對生物體機能、形態(tài)及遺傳學的影響,既方便、有效、可比性高,又易于管理和操作。
實驗動物作為生命科學研究的基礎和重要支撐條件,它的重要性隨著生命科學的飛速發(fā)展愈來愈得到充分的體現(xiàn)。可以說實驗動物科技發(fā)展水平在某些領域的研究中,已經(jīng)成為關鍵性的制約因素。實驗動物科學的發(fā)展和水平的提高不斷地將生命科學研究推向更高的層次,同時,生命科學的發(fā)展也給實驗動物科學的發(fā)展提出了新的更高的要求,為實驗動物科學的發(fā)展創(chuàng)造出更為廣泛的發(fā)展空間。在一定意義上,實驗動物科學的發(fā)展水平,代表著一個國家或地區(qū)生命科學的發(fā)展水平。
2.2國內(nèi)外實驗動物學科發(fā)展動態(tài)
2.2.1發(fā)達國家實驗動物學科發(fā)展動態(tài)
世界上一些發(fā)達國家,如美、英、德、法、澳、日等國,對實物動物高度重視,均已實現(xiàn)實驗動物生產(chǎn)的標準化、社會化和商品化。他們有完整的組織管理機構,其管理已納入法制化管理軌道。目前,國際實驗動物界共同關心的問題是圍繞對動物福利的關注和滿足科學研究對高質量的實驗動物的需求兩個方面。各國也相繼制定了各種有關的法律法規(guī)。對實驗動物的飼養(yǎng)管理與使用提出一系列規(guī)范化要求。
發(fā)達國家以美、歐、日本為代表,實驗動物科學的發(fā)展經(jīng)歷了幾十年的積累,已經(jīng)形成了相對完善的學科體系,在科學研究、資源建設、技術平臺建設、科學管理等方面都得到了全面發(fā)展。基本現(xiàn)狀是:常用實驗動物及相關產(chǎn)品的生產(chǎn)供應商品化、社會化,標準化質量管理行業(yè)化,實驗動物保種和新資源開發(fā)政府資助的公益化,科學研究資助力度加大化,動物實驗技術規(guī)范化。尤其在科學研究、保種育種和新資源開發(fā)方面,政府投入力度非常大,有利地促進了生命科學研究的發(fā)展,取得了豐碩成果。
2.2.2國內(nèi)實驗動物學科發(fā)展動態(tài)
為加快我國實驗動物學科的發(fā)展,1988年,我國頒布《實驗動物管理條例》,在此之后陸續(xù)頒布了10條配套法規(guī),規(guī)范了實驗動物管理、許可證制度、種質中心、質量檢測網(wǎng)絡和動物福利等方面。各省、市、自治區(qū)也結合各自實際情況制定了相應的管理法規(guī)和規(guī)章制度。已經(jīng)形成了具有我國特色的實驗動物法制化、規(guī)范化管理體制。
為保障實驗動物質量,國家資助基本建成了包括啃齒類、實驗犬、兔、禽類、小型豬和實驗靈長類的國家動物種子中心和種植資源基地網(wǎng)絡。成立了國家省市兩級實驗動物質量檢測體系。已經(jīng)形成低等級小動物使用量不斷減少,SPF級、基因工程動物和疾病動物模型使用量不斷增加的局面。調查發(fā)現(xiàn),我國實驗動物生產(chǎn)量已達到1900萬只的規(guī)模,使用量也高達1600萬只,高于歐盟25國的總和――1210萬只,成為實驗動物生產(chǎn)和使用大國。國內(nèi)機構從原來單一的生產(chǎn)逐步向多元化發(fā)展,最直接地參與動物實驗服務和拓展業(yè)務轉向其他相關產(chǎn)品和業(yè)務。
2.2.3福建省實驗動物學科發(fā)展動態(tài)
我省實驗動物科技工作起步較早,在1993年就提出并實施省實驗動物公共實驗室建設計劃。近年來,福建省科技廳先后資助建立了4個實驗動物科技平臺。動物實驗服務體系基本建立。我省在實驗動物工作在法制化管理、質量控制、資源建設和人才教育與培訓等諸多方面開展了卓有成效的工作,實驗動物科學學科體系基本建立。
(1)實驗動物管理體系現(xiàn)狀。1988年頒布的《實驗動物管理條例》明確規(guī)定,國家科委主管全國實驗動物工作,省、自治區(qū)、直轄市科技管理部門主管本地區(qū)的實驗動物工作,國務院各有關部門負責管理本部門的實驗動物工作。按照職能分工,福建省科技廳主管全省實驗動物工作,負責制定實驗動物科技發(fā)展規(guī)劃,印制、發(fā)放和管理實驗動物許可證,以科技項目經(jīng)費支持實驗動物科學研究。1991年成立的福建省實驗動物管理委員會(以下簡稱“省動管會”)由省科技廳等有關政府職能部門領導及專家組成,省動管會主要是宏觀上對實驗動物科技領域依法實施科學管理的執(zhí)行機構。近年來,我省強化了實驗動物法制化管理,調整了省實驗動物管理委員會成員,頒發(fā)了《福建省實驗動物許可證驗收細則(修訂)》、印發(fā)《福建省實驗動物許可證管理辦法》等文件,已經(jīng)建立了較為完善的組織機構管理體系、政策法規(guī)體系和質量保障體系。
(2)構建了實驗動物技術服務平臺。近5年來,省科技廳采取“科學規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調、激勵共享、分期實施、滾動支持”的方式,累計資助1 500萬元,先后建立了福建醫(yī)科大學鼠類動物實驗技術服務平臺、福建中醫(yī)藥大學兔類動物實驗技術服務平臺、福建省人口與計劃生育科研所非人靈長類實驗動物技術服務平臺和廈門大學轉基因與基因敲除小鼠培育與研究共用技術服務平臺。
(3)實行實驗動物許可證制度及從業(yè)人員崗位資格認可證制度。實驗動物許可證經(jīng)審核合格由省科技廳發(fā)放認定,從業(yè)人員崗位資格認可證經(jīng)培訓考核合格由省實驗動物管理委員會辦公室發(fā)放認定,“十一五”期間,累計培訓學員1 000余人次,有效提升從業(yè)人員素質。實驗動物設施內(nèi)環(huán)境指標檢測報告由省實驗動物質量檢測中心出具(該中心于1996年通過福建省技術監(jiān)督局計量認證,2001年被國家科技部認證為省級實驗動物環(huán)境檢測機構)。
(4)實驗動物設施建設和資源發(fā)展迅速。截至2012年6月,全省飼育、使用實驗動物的單位近50家,其中有34家取得實驗動物許可證,生產(chǎn)使用實驗動物達10余個品種品系,2011年動物的使用量約12萬只,生產(chǎn)量約4萬只,其中實驗大小鼠用量占85%。全省共有實驗動物設施12000m2,通過許可證評審并能正常開展工作的屏障系統(tǒng)以上級別實驗動物設施6000m2。其中,福建中醫(yī)藥大學清潔級及SPF級動物實驗設施達2100m2;福建醫(yī)科大學已建成并通過驗收的實驗動物設施3000多m2,特別是正在施工的1200m2的GLP實驗大樓,將為我省新藥臨床前安全性評價創(chuàng)造了條件;福州總醫(yī)院1800m2和廈門大學6000m2的實驗動物中心大樓已經(jīng)建成。近期擬提交驗收。這些都將為我省實驗動物的科研及實驗工作打下堅實的基礎。
(5)建立福建實驗動物信息網(wǎng)。經(jīng)過多年的努力,建立了福建實驗動物信息網(wǎng),實現(xiàn)全省實驗動物信息資源的整合;并通過與中國實驗動物信息網(wǎng)、福建科技信息網(wǎng)和實驗動物許可證管理系統(tǒng)的鏈接,實現(xiàn)信息共享。目前,實驗動物信息網(wǎng)調研收集整理了大量第一手寶貴的資料,可為用戶提供信息瀏覽、產(chǎn)品搜索和信息等服務,信息量包括政策法規(guī)、國家標準、許可證專欄、學習園地、知識之窗等12個欄目,現(xiàn)有信息已達20000余條。
(6)充分發(fā)揮實驗動物學會的作用。我省于1993年成立省級實驗動物學會,業(yè)務主管部門為福建省科協(xié)。實驗動物學會作為一個群眾性的團體組織,充分發(fā)揮學會的專家團隊作用,解決了我省專門從事實驗動物科學高級專業(yè)技術人員不足的問題,極大地發(fā)揮學會在學術交流、科學普及、科技咨詢等方面的作用。
(7)實驗動物科學研究取得重要進展。據(jù)不完全統(tǒng)計,近5年我省實驗動物科學獲國家、省級科研項目(課題)12項,科研經(jīng)費700萬元,發(fā)表SCI論文10篇,核心期刊論文30余篇;其中,福建省科學技術廳和廈門大學聯(lián)合創(chuàng)立的“福建省轉基因與基因敲除小鼠培育與研究共用技術服務平臺”繼之前在省內(nèi)率先成功完成了多個轉基因小鼠品系的創(chuàng)建之后,最近又成功構建了福建省首例基因敲除小鼠,該項目得到了國內(nèi)外同行的廣泛關注與認可。
2.3國內(nèi)外實驗動物學科發(fā)展模式
2.3.1發(fā)達國家實驗動物學科發(fā)展模式
發(fā)達國家的實驗動物在市場經(jīng)濟制約下,已經(jīng)成為專業(yè)化商品,并形成了實驗動物產(chǎn)業(yè),這一產(chǎn)業(yè)以實驗動物的生產(chǎn)供應為主體,同時也包括相關產(chǎn)品如飼料、墊料、籠具、儀器設備及工程設施的商品化、社會化和產(chǎn)業(yè)化。這種在市場競爭下所形成的商品化生產(chǎn)供應和社會化服務的發(fā)展模式適應市場經(jīng)濟發(fā)展,也是我們發(fā)展實驗動物科技可以借鑒的模式之一。
在美國,生物科學課題投資的40%涉及實驗動物,而60%的生物學科研課題需要實驗動物,國家衛(wèi)生署每年用于實驗動物的經(jīng)費是4億美元,全美有1300個有關實驗動物科技工作的生產(chǎn)與研究單位。美國NIH實驗動物資源中心和杰克遜實驗室,是世界上最大的遺傳保種和遺傳研究中心,僅NIH實驗動物資源中心就維持著250種近交系大小鼠。創(chuàng)立于40年代的美國查理士河公司的產(chǎn)品約占美國實驗動物市場60%的份額,歐洲市場80%的份額。該公司在市場經(jīng)濟的競爭中,從一間車庫開始,發(fā)展成為目前世界上最大規(guī)模的實驗動物供應商,在18個國家和地區(qū)擁有獨資和合資的分公司。
歐洲國家已建立全國性的、現(xiàn)代化的實驗動物中心、研究中心及輔助用品的生產(chǎn)公司。而在上世紀50年代建立的英國實驗動物中心和法國實驗動物中心在70年代相繼關閉,德國實驗動物中心在經(jīng)過嚴格審查后才得以保留。在歐洲產(chǎn)生這種局面的原因主要是由于這些機構的發(fā)展方向沒能針對實驗動物自身學科發(fā)展要求運轉,偏離了對實驗動物學科自身的研究,同時也偏離了市場經(jīng)濟的軌道,已經(jīng)不再從事實驗動物的研究。
日本于上世紀70年代起開始有計劃地在各個國立研究機構和大學建立現(xiàn)代化的動物實驗設施,并且很快實現(xiàn)實驗動物的商品化、標準化。2000年5月建成的日本熊本大學動物資源開發(fā)研究中心保存有已育成的與人類疾病相近似的病理動物模型417種。在實驗動物的生產(chǎn)、培育方面,日本在國際上占有明顯優(yōu)勢。全國專門生產(chǎn)實驗動物的公司有50多個,大小鼠每年使用數(shù)為1560萬只,但40%的實驗動物仍需要從美國進口。
2.3.2國內(nèi)實驗動物學科發(fā)展模式
經(jīng)過20多年的努力,我國的實驗動物科技工作取得長足的進步。目前我國大約有300多家有一定規(guī)模的實驗動物生產(chǎn)單位,每年生產(chǎn)實驗動物達1900萬只,大小鼠品系50多個,其中SPF級動物產(chǎn)量占年產(chǎn)量的5%~8%,并逐年增加,在數(shù)量上基本滿足科研需要。已經(jīng)建立了國家嚙齒類實驗動物種子中心、國家實驗動物質量檢測中心和國家實驗動物質量檢測網(wǎng)絡。各省市根據(jù)當?shù)氐木唧w情況,提出并建立適合實際的發(fā)展模式,已形成了地區(qū)性生產(chǎn)基地,開始向生產(chǎn)規(guī)模化、供應社會化方向發(fā)展。
(1)實驗動物技術服務平臺建設。近年來,國家和地方實驗動物科技平臺建設速度很快,已逐步形成一個有機整體。國家層面為加快實驗動物標準化、規(guī)范化,全面提升我國實驗動物整體水平,建立實驗動物平臺為全社會提供資源和技術服務支撐,初步建成的實驗動物平臺包括實驗動物信息平臺、實驗動物遺傳資源共享平臺、實驗動物種質資源的保存與共享平臺、實驗動物公共服務平臺、靈長類GLP動物實驗平臺和比較醫(yī)學技術共享平臺。按照國家建立技術服務平臺的要求,全國已有17個省(市、區(qū))從本地實際需求出發(fā)立項建設實驗動物平臺,突出為本地產(chǎn)業(yè)和企業(yè)發(fā)展提供服務,突出為本地科技活動的中下游提供支撐,突出區(qū)域特色和優(yōu)勢。
(2)中外合資模式。上海西普爾一必凱實驗動物有限公司成立于1989年10月,系上海市計劃生育科學研究所與英國B&K環(huán)球有限公司合資的國內(nèi)首家生產(chǎn)高質量實驗動物的企業(yè)。主要從事大小鼠、犬、兔、獼猴等實驗動物的繁育生產(chǎn)及全價顆粒飼料的生產(chǎn),并向社會提供技術咨詢服務。該公司每年向社會提供大小鼠達30萬只和部分兔、犬、猴等標準化實驗動物,并向國外出口,為探索中外合資模式發(fā)展我國實驗動物產(chǎn)業(yè)積累了經(jīng)驗。
2.3.3福建省實驗動物學科發(fā)展模式
《實驗動物管理條例》頒布后,福建省科技廳于1 990年提出并實施實驗動物重點實驗室建設計劃,通過重點實驗室建設承擔全省實驗動物生產(chǎn)供應、檢測和培訓的發(fā)展模式,以期實現(xiàn)到2000年四大實驗動物重點實驗室聯(lián)手建成能承擔風險,有一定社會和經(jīng)濟效益、自負盈虧、全方位開放,全省性實驗動物生產(chǎn)、供應、科研一體化的企業(yè)集團。該發(fā)展模式預期目標未能實現(xiàn),但仍為我省實驗動物事業(yè)的發(fā)展起到一定的作用。
為落實福建省“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃綱要,規(guī)范科技創(chuàng)新平臺建設與管理,促進科技資源的合理配置與共享,為科技創(chuàng)新活動提供良好條件,福建省科技廳采用“科學規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調、激勵共享、分期實施、滾動支持”的管理方式,先后扶持建立了鼠類、兔類、非人靈長類和轉基因與基因敲除小鼠培育與研究共用四個技術服務平臺。通過法律地位確立、政策法規(guī)確定和管理辦法制定三個要素的有機組合,推動資源整合,促進實驗動物生產(chǎn)、使用和研究、開發(fā)的有機結合。實踐證明,實驗動物科學的發(fā)展離不開法規(guī)制定、政策引導、監(jiān)督管理和財政的資金扶持和培育。
3 福建省實驗動物學科發(fā)展趨勢預測
3.1實驗動物的管理走向法制化
實驗動物管理的法制化是推進依法行政的需要。按照《許可法》的要求,完善實驗動物的法制化才能為在我省范圍內(nèi)實施實驗動物管理行政許可提供法律支撐,這是加強生物安全和社會安全的需要,也是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的需要。通過實驗動物的法制化可以有效促進實驗動物產(chǎn)業(yè)化和生物技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
3.2實驗動物種質資源擴大和質量提高
我國自1997年開始,在實驗動物種子資源的保存和利用方面投入大量的資金,設立了國家嚙齒類實驗動物種子中心和分中心,已經(jīng)初步建立了種子網(wǎng)絡體系。用于科研的實驗動物種類,從嚙齒類、兔、犬到實驗非人靈長類動物不斷擴大。實驗動物使用總量下降,高質量實驗動物使用量增加,實驗動物品種、品系增加,用于科研方面的嚙齒類普及清潔級,部分實驗室將使用悉生動物和無菌動物。
3.3實驗動物福利
動物實驗替代方法的3R理論已被愈來愈多的科學家所接受,并在實際研究工作中得到了廣泛的應用,對推動生命科學以及相關學科研究的發(fā)展起到了重要作用。探索能夠達到相同目的或獲得相同結果的動物實驗替代方法是今后我省實驗動物工作的發(fā)展趨勢。
3.4實驗動物標準化建設
實驗動物標準化建設是實驗動物科學發(fā)展的重點,質量管理是實驗動物管理的核心。我國通過立法,實施實驗動物的許可證制度和統(tǒng)一的國家技術標準,提高了實驗動物的質量,保證了人員安全,也保護了動物福利,推動了實驗動物學科的快速發(fā)展,但是,伴隨著生命科學發(fā)展,實驗動物標準化管理體系不健全等深層次的問題仍然存在,迫切需要加以系統(tǒng)研究和完善。
4 福建省實驗動物學科面臨的挑戰(zhàn)
21世紀,科學技術的持續(xù)發(fā)展和世界經(jīng)濟一體化,對生命科學、醫(yī)藥研究提出了新的要求,為實驗動物學的發(fā)展提出了挑戰(zhàn),當前我省實驗動物體系存在品種資源短缺、創(chuàng)新能力不足、政策法規(guī)和質量標準體系不健全、保障體系薄弱、共享機制不完善等諸多問題。
4.1實驗動物資源不能完全滿足科學研究的需要
我省常用實驗動物品種品系單一,規(guī)模偏小,有時需要從外省引進,實驗動物資源不能完全滿足科學研究的需要。
4.2實驗動物標準化管理存在漏洞
實驗動物法律法規(guī)體系不健全,個別單位存在有法不依、有標準不遵守現(xiàn)象。實驗動物福利倫理認識程度低,缺乏實驗動物福利倫理審查規(guī)范和機制。
4.3實驗動物及其相關產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化、商品化、市場化程度低
符合質量要求的常用實驗動物及相關產(chǎn)品的生產(chǎn)供應不足,缺少政府的扶持和資助,難以保持,更不能形成產(chǎn)業(yè)化局面。
4.4從業(yè)人員素質有待提高,高水平創(chuàng)新型人才匱乏
具有一定實驗動物專業(yè)知識的技術人員,是保證實驗動物科技工作質量的先決條件和基本保證。雖我省實驗動物從業(yè)人員逐年增加,由于從業(yè)人員素質參差不齊和缺乏專業(yè)系統(tǒng)教育,省內(nèi)符合第一任職要求的實驗動物科技工作者少,高層次創(chuàng)新型人才匱乏,有必要集中省內(nèi)優(yōu)勢技術力量和資源,建立健全系統(tǒng)而科學的教學體系和教學內(nèi)容,從而提高實驗動物從業(yè)人員的整體素質。
5 福建省實驗動物科技面臨的機遇
5.1時代機遇
隨著比較醫(yī)學和轉化醫(yī)學的發(fā)展和崛起,作為生命科學、醫(yī)學研究不可替代的重要支撐的實驗動物科學,對于人類疾病的發(fā)病機理、治療、藥物研發(fā)所起的作用越來越不可或缺。發(fā)達國家大型實驗動物資源匱乏、動物實驗成本高、動物保護主義運動影響以及動物福利和倫理學的要求,動物實驗特別是大型實驗動物臨床前研究呈現(xiàn)出向中國、印度等發(fā)展中國家轉移的顯著趨勢,為我國承接國際醫(yī)藥動物實驗業(yè)務帶來了機遇。
5.2政策機遇
目前,科技部正在努力打造科研基礎平臺,加強科研基礎條件建設,以滿足科技創(chuàng)新和社會經(jīng)濟發(fā)展的需要為宗旨,加強我國實驗材料資源的收集、搶救、整理、整合、保存,根據(jù)實驗材料的描述標準和規(guī)范,實現(xiàn)實驗材料的數(shù)據(jù)化,建立E平臺,實現(xiàn)實驗材料資源的信息共享和實物共享。我國科技規(guī)劃中提出:在“十一五”期間,建立以國家實驗動物種質資源中心為核心、20~30個功能獨特的實驗動物種源單位共同形成的結構完整、功能齊全、技術先進并與國際接軌的中國實驗動物種質資源網(wǎng)絡平臺。在保證實驗動物質量和實驗動物品種(系)與類型多樣性的基礎上,實現(xiàn)實驗動物種質資源共享。這無疑是實驗動物科學發(fā)展的強大推動力。
5.3產(chǎn)業(yè)機遇
醫(yī)藥生物技術產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,為實驗動物科學發(fā)展提供了機遇。在發(fā)達國家,人口、健康和醫(yī)藥衛(wèi)生高新技術發(fā)展迅速,其產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)值迅猛增長。我國生物技術的應用和發(fā)展取得顯著成績,國家“863”計劃、科技“攻關”計劃都將生物技術列入重點支持領域。而醫(yī)藥、生物技術日新月異,對實驗動物科學發(fā)展提出了更高的要求。
6 福建省實驗動物科學發(fā)展思路和目標
6.1發(fā)展思路
以提高我省生命科學研究和生物醫(yī)藥技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展為目標,以實驗動物技術服務平臺建設為重點,大力推進實驗動物資源整合和優(yōu)化配置,加大實驗動物科研及質量監(jiān)控力度,完善法制建設,努力培育我省實驗動物產(chǎn)業(yè),走出既符合國情,又有福建特色的實驗動物科技發(fā)展道路,為我省生命科學發(fā)展提供保障。
6.2發(fā)展目標
(1)到2015年,建立能生產(chǎn)并滿足全省大動物和常用清潔級以上實驗大小鼠需求量的供應體系。合格實驗動物生產(chǎn)量達10萬只,其中清潔級以上實驗大小鼠8萬只,普通級實驗兔1萬只,實驗用猴和實驗比格犬3000只。建成能滿足我省生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的動物實驗技術服務和信息服務平臺,基本實現(xiàn)實驗動物保種、繁殖、生產(chǎn)、供應與使用的標準化和社會化,為我省生命科學和生物醫(yī)藥發(fā)展提供有力的基礎條件保障。
(2)實驗動物質量保障體系基本建立。實驗動物質量檢測體系進一步完善,實驗動物質量檢測的快速診斷技術及其應急系統(tǒng)基本建立;基本形成實驗動物檢測、自檢和抽檢相結合的質量檢測體系。
(3)實驗動物科研水平顯著提高。閩臺實驗動物科技創(chuàng)新暨轉基因培育與研究技術服務合作基地的建立,轉基因培育與研究共用技術、保種與生產(chǎn)能力進一步提升。到2015年底,基因工程小鼠達300種,開展轉基因大鼠或轉基因豬等轉基因大動物的創(chuàng)建與研發(fā);福建黃兔人工種群的生物凈化暨實驗動物化研究及應用取得實質性進展。
7 福建省實驗動物科學發(fā)展的戰(zhàn)略任務
7.1實驗動物法制化管理體系的完善
法規(guī)制度體系建設。爭取在2013年將《福建省實驗動物管理辦法》列入省政府立法計劃項目,“十二五”期間完成省政府立法并實施;同時完善和修訂相關管理制度并實施。
法制化管理體系的建設。充實和調整福建省實驗動物專家組,真正發(fā)揮專家組在我省開展實驗動物發(fā)展研究、為我省實驗動物法制化管理和相關政策法規(guī)的制定等方面的指導和咨詢作用。
建立管理信息系統(tǒng)。在現(xiàn)有的福建實驗動物信息網(wǎng)頁上增加實驗動物學會活動窗口,加強實驗動物信息網(wǎng)后臺管理建立實驗動物信息網(wǎng)的專業(yè)信息平臺,加大實驗動物科技宣傳力度,使社會各方全面、準確地理解和執(zhí)行國家實驗動物管理條例。
實施應急反應體系。為控制實驗動物疫病的發(fā)生和傳播,保證實驗動物質量及其動物實驗結果的準確可靠,建立和完善與相關部門聯(lián)動機制,制定和重大實驗動物疫病控制應急預案,形成全省性的重大動物疫病控制應急體系,保證和促進實驗動物持續(xù)健康發(fā)展。
7.2加強行政執(zhí)法管理力度
在科技計劃立項、成果管理活動中加強有關實驗動物質量和動物實驗條件的審核,強化監(jiān)督管理,切實有效地發(fā)揮其職能。應用不合格實驗動物或未取得實驗動物使用許可證進行的科學實驗、檢定,其實驗、檢定結果無效,科研項目不予以立項。
加大實驗動物質量管理力度,優(yōu)化資源配置,完善省實驗動物質量監(jiān)督檢測體系,建立實驗動物質量抽查和報告制度。全面推行實驗動物許可證制度,嚴禁未取得生產(chǎn)許可證或不合格的動物進入流通渠道。
加強本省行政區(qū)域內(nèi)實驗動物行政執(zhí)法工作力度,建議設立實驗動物質量監(jiān)督員、實驗動物信用管理、實驗動物質量通報和信息公開制度,接受社會監(jiān)督。
7.3健全實驗動物質量保障體系
7.3.1規(guī)范實驗動物質量檢測管理。省實驗動物質量檢測中心必須進一步規(guī)范質檢工作,加強實驗動物監(jiān)測與管理,嚴格執(zhí)行許可證制度,開展實驗動物質量檢測新項目、新方法、新技術的研究。
7.3.2全面實施實驗動物國家新標準。為保證對新版標準的貫徹實施,應開展實驗動物國家新標準宣貫會,全新解讀新版國家標準內(nèi)容和標準編制中規(guī)范性技術要素的確定,推動實驗動物質量的提高及動物實驗技術的創(chuàng)新和發(fā)展,以滿足實驗與科研工作的需要。
7.3.3加強從業(yè)人員隊伍建設。我省缺乏掌握實驗動物科技管理技術的高端人才和復合型人才;從業(yè)人員的學歷層次、專業(yè)化水平和整體素質有待提高。必須進一步加強從業(yè)人員隊伍建設,努力提高從業(yè)人員的政治思想素質、職業(yè)道德水準和業(yè)務技能,建立技術力量雄厚、人才結構合理的創(chuàng)新團隊,為我省實驗動物科技發(fā)展提供強有力的人才支撐和智力支持。
7.4實驗動物技術服務平臺建設
7.4.1建立閩臺實驗動物科技創(chuàng)新暨轉基因培育與研究技術服務合作基地。隨著海峽兩岸整體經(jīng)濟水平和科技能力的提升,生物技術領域和產(chǎn)業(yè)領域等也將逐步提出對轉基因/基因剔除小鼠模型動物的需求。所以,開展轉基因培育與研究共用技術、保種與生產(chǎn),供應生命科學研究所需要的特種實驗動物、以滿足實驗動物科技日新月異的發(fā)展需要。
7.4.2建立開放系統(tǒng)動物實驗技術服務基地。隨著經(jīng)濟發(fā)展和科技進步,省內(nèi)對大動物實驗的需求將逐年增加,所以,開展大動物(犬、豬、羊)動物實驗技術服務、動物實驗技術培訓、實驗動物共享數(shù)據(jù)庫、實驗動物設備設施共享、大動物調劑供應,以滿足省內(nèi)動物實驗所需的大動物(犬、豬、羊)逐年上升的需求。
7.4.3建立福建實驗動物科普、倫理和遠程教育基地。通過該基地建設,提高實驗動物管理工作質量和水平,維護動物福利,促進人與自然和諧發(fā)展,適應科學研究、經(jīng)濟建設和對外開放的需要。同時向公眾開放陳列室和其他場地、設施,舉辦講座和提供咨詢。
7.4.4建立實驗兔繁育及福建黃兔實驗動物化研究技術服務基地。在省內(nèi)使用量較大的單位建立生產(chǎn)常用實驗兔基地,承擔我省實驗兔的生產(chǎn)、供應和滿足福州市區(qū)實驗兔調劑服務及周邊實驗兔的需求,以解決目前全省所使用的實驗兔不達標的問題。同時,開展福建黃兔人工種群的生物凈化暨實驗動物化研究及應用,提升福建實驗動物科技水平。
7.4.5加強常用動物和飼料的生產(chǎn)供應。充分利用鼠類技術服務平臺現(xiàn)有條件和人才優(yōu)勢,在其生產(chǎn)清潔級實驗大小鼠的基礎上,通過加大扶持力度,形成年產(chǎn)超5萬只清潔級以上實驗大小鼠的生產(chǎn)能力。支持有條件的企業(yè)建立5萬只以上規(guī)模的實驗兔繁殖基地。依托有條件的單位建立標準化實驗動物飼料的生產(chǎn)車間,年產(chǎn)各類實驗動物飼料500噸,以滿足科研、生產(chǎn)及部分教學工作的需要。
7.5實驗動物信息服務平臺建設
7.5.1數(shù)據(jù)信息服務平臺建設。以國家科技基礎數(shù)據(jù)平臺為基礎,開發(fā)福建實驗動物專家數(shù)據(jù)庫、相關聯(lián)企事業(yè)單位數(shù)據(jù)庫、實驗動物品種品系資源數(shù)據(jù)庫,整合信息資源;建立實驗動物管理、科研、生產(chǎn)、使用或經(jīng)營管理集成性網(wǎng)絡服務平臺,提供遠程、互動、及時、高效的網(wǎng)絡服務;根據(jù)服務對象的具體需求,開展查新、咨詢、策劃、信息、實驗動物及其相關產(chǎn)品推介、交流合作等多方面的個性化信息服務。
7.5.2實驗動物、飼料供需信息服務平臺建設。建立市場調研系統(tǒng),對實驗動物進行分類市場調查,定期向相關服務群體提供行情報告;建立網(wǎng)絡性的共性市場開發(fā)平臺,接受供需雙方的委托,對服務群體及服務需求進行市場調查分析,組織實驗動物及其相關產(chǎn)品的供需信息。通過信息平臺,協(xié)調解決實驗動物來源和供應問題,合理引導和培育實驗動物市場。
7.5.3實驗動物從業(yè)人員遠程培訓和上崗考試平臺。通過該平臺的建設,將提供最優(yōu)秀的實驗動物科技培訓資源,該平臺只要有因特網(wǎng)的地方就可以接受培訓和考試,不受時間、地點限制,同時結合從業(yè)人員水平層次的不同,提供個性化學習和課程答疑服務。該平臺根據(jù)福建實驗動物科學管理的工作要求,結合實驗動物從業(yè)人員上崗管理實際,主要用于實驗動物從業(yè)人員培訓和上崗資格認證考試,到2015年底,使我省實驗動物從業(yè)人員的持證上崗率達到95%以上。
8 福建省實驗動物學科發(fā)展的戰(zhàn)略對策
8.1加強法制化管理
貫徹國家有關實驗動物法律、法規(guī),建立和完善福建省實驗動物科技管理的法規(guī)性文件,加大執(zhí)法力度。加強各部門之間的協(xié)調,在省科技、教育、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)堅決按實驗動物許可證制度的要求,在科研立項、成果評價、、新藥研究、行業(yè)驗收與認證工作及安全性評價等工作中逐步實行實驗動物一票否決制。
8.2加強實驗動物從業(yè)人員培訓
要采取切實有效的措施,穩(wěn)定現(xiàn)有的實驗動物從業(yè)人員隊伍。采取多種形式,加強和規(guī)范實驗動物技術人員的培訓和考核,提高實驗動物技術隊伍的整體水平。為從事實驗動物的管理人員提供學習機會,尤其是對單位法人或主管領導進行必要的實驗動物法規(guī)和基本知識培訓,促進科學管理。
8.3加大投資力度,統(tǒng)籌規(guī)劃,合理布局
我省每年用于實驗動物生產(chǎn)、新品種的培育及動物模型的研究經(jīng)費十分有限,制約了實驗動物學科的發(fā)展。應開辟資金渠道,通過地方匹配投資、爭取國家財政經(jīng)費和吸收社會資金等多種方式,加大實驗動物的投入強度,逐步形成實驗動物多元化投入格局。建議設立實驗動物專項發(fā)展基金,納入省級科技計劃,以不斷加大財政投入,為實驗動物科研和實驗動物學科發(fā)展中出現(xiàn)的問題提供堅實的資金支持。
8.4在省科技計劃項目中報指南中增加實驗動物科學研究內(nèi)容
為進一步提升實驗動物研究水平,加強和完善實驗動物技術服務平臺的功能,推進我省生命科學研究和生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展,建議將實驗動物科學研究內(nèi)容列入省社會發(fā)展科技項目支持重點、軟科學研究項目和省基金項目資助范圍。
8.5建立確保平臺良性運行的管理制度和運行機制
平臺必須制定科學的管理制度,明確平臺建設單位的權利和義務,制定相應的績效考核和評價制度,采取優(yōu)勝劣汰的動態(tài)管理方法。日常運行經(jīng)費應通過開展各類創(chuàng)新服務和承擔企業(yè)、政府委托的科技項目,以及當?shù)卣С趾推髽I(yè)資助等途獲得,通過平臺良好的服務和管理,來獲得平臺自我發(fā)展的資金保障。
8.6重視學會的工作,支持學會開展工作
省實驗動物學會是實驗動物與動物實驗人才集中的地方,學會要積極努力,將省內(nèi)從事生命科學研究的專家組織起來,開展多學科的學術交流與培訓活動,取長補短,共同促進實驗動物隊伍整體素質的提高;同時,還應加強彼此之間聯(lián)系與協(xié)作,使實驗動物事業(yè)更好地為生命科學研究服務。
8.7加強閩臺間的學術交流,追蹤國際發(fā)展趨勢
通過近年的努力,我省的實驗動物工作已取得長足的進步,從而為我省開展閩臺間實驗動物科技的交流創(chuàng)造了條件。我省應加大宣傳力度,利用現(xiàn)有資源的優(yōu)勢,吸引更多的項目,包括高科技項目到我省進行實施,以利于追蹤國際生命科學的發(fā)展趨勢。
[關鍵詞]中學生物 教學研究 科學意識
一、培養(yǎng)學生良好的科學品質和探究精神。
教師在教學中要充分調動學生學習的積極性和主動性,利用掛圖、實物、模型等直觀教具提高學生學習生物學的興趣,并緊密地和日常生活相結合。如在講皮膚結構時,引出如何才能使皮膚進行正常地生理功能,有效防止疾病的發(fā)生。通過學習使學生明確認識皮膚衛(wèi)生的重要性,養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習慣。學生只有掌握了必要的生物學知識,對提高自身的科學素質就會奠定良好的基礎。良好科學素質的形成,還要注意培養(yǎng)學生良好的科學品質、科學態(tài)度和科學精神。在教學中教師可以引入一些對人類有卓越貢獻的偉大科學家勤奮求實的故事,使學生懂得要想做到事業(yè)有成就,必須有頑強刻苦的精神和驚人的毅力。教師應在教學中使學生成為教學的主體,多給學生提供參與的機會和實踐的機會,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和獨立解決問題的能力。生物學本身就是一門實驗學科,各種生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律,主要是通過觀察、實驗來獲得的。如,葉的結構,通過學生動手、觀察、分析得出只有氣孔能向外散失水分,靠近葉上表皮的柵欄組織含葉綠體數(shù)目多,排列整齊,因此綠色要深一些。使學生明確,必須用科學的方法、實事求是的作風去認真對詩學習,對待每一件事。
二、培養(yǎng)和發(fā)展學生的科學思維和實踐能力。
良好素質的形成,還需要形成正確的科學觀。科學觀的核心是辯證唯物主義世界觀。世界是物質的,自然界的一切事物和現(xiàn)象之間都是互相聯(lián)系、互相制約的,它們都在不斷地、有規(guī)律地運動、發(fā)展和變化。生物學科中處處都充滿著這些辯證觀點,教師在講述中可以通過實例加以說明。如,介紹我國用人工方法合成的具有生物活性的結晶牛胰島素與酵母菌丙氨酸轉運核糖核酸,說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一的一面;生物的進化歷程與生活過程反映出了辯證唯物主義的一切都在運動、發(fā)展和變化的普遍真理,有利于學生形成正確的世界觀。在良好科學素質的形成過程中,還要培養(yǎng)和發(fā)展學生的科學能力。中學教學大綱別提出“有條件的學校應適當增加探索性實驗的數(shù)目,要讓學生手腦并用地做實驗”。因此教師在教學中盡可能將教材中的驗證性實驗改為探索性實驗,使學生主動獲得新知識。如,有絲分裂實驗,可讓學生用不同的材料、不同的處理方法、不同的染色液和染色時間、不同的壓片方法來設計試驗;在“葉綠體中色素的提取和分離”的實驗中,盡可能讓學生選取不同植物的葉片進行實驗。這樣既可使學生養(yǎng)成勤于思考、勤于猜測、大膽探索的習慣,又有助于培養(yǎng)學生觀察、分析實驗和獨立進行操作的能力。并在實驗中可以有效地調動學生較高層次的心理活動,開發(fā)學生的智力,不斷培養(yǎng)學生探索、分析、歸納、綜合的自學能力,有效地提高學生的科學素質,獲得求知本領,迎接新世紀的到來。
三、培養(yǎng)學生可持續(xù)發(fā)展的科學認知觀點。
關鍵詞:新課程;生物教師;專業(yè)發(fā)展
中圖分類號:G451 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2012)18-0028-02
教師工作是一門專業(yè),是一種服務公眾的形態(tài),它需要教師擁有專門知識和特殊才能,這些都要經(jīng)過長期的持續(xù)努力與研究,方能獲得與維持。知識經(jīng)濟時代的到來,教育面臨著深刻的變革,更直接地顯示出教育對維系人類生存的本質意義。為此,教師要探討育人規(guī)律,反思自身的教育實踐并不斷改進完善自己的教育行為。這樣,教師的專業(yè)性才能凸現(xiàn)出來,教師成為專業(yè)人員就成為教師職業(yè)發(fā)展進程中的必由之路。
一、生物教師要有課程意識
生物教師要具有課程意識,是生物學新課程對教師提出的必然要求,也是轉變生物教學方式的重要前提。只有確立了課程意識,教師才能從整體上把握生物學新課程“全人”的培養(yǎng)目標;才能樹立“以學生發(fā)展為本”的價值取向、全面發(fā)展的質量觀、民主平等的師生觀、發(fā)展性課程評價觀以及新的生物學課程資源觀;才能幫助生物教師擺脫“知識中心”、“課堂中心”、“學科中心”等偏向,關注生物學新課程結構的綜合性、均衡性與選擇性,以優(yōu)質的課程結構促進全面育人目標的落實;才能使生物學教師在獲得一定課程權力的同時也意識到更大的責任,并在國家、地方課程實施的創(chuàng)新中和校本課程的開發(fā)中提高研究水平,在生物學教學的實踐中促進自身專業(yè)發(fā)展與生命價值的提升。
在教學過程中,教師應以生物學教材內(nèi)容為“基點”,以開放式的思考路徑,不僅關注學生生物知識的學習,而且要結合學生的經(jīng)驗同時關注過程與方法、情感態(tài)度和價值觀目標的實現(xiàn)。此外,還要關注生物知識與其他學科之間、學習領域之間的聯(lián)系,進行知識的整合,實現(xiàn)課程的綜合化,使學生掌握由“點”到“面”再到“類”的知識與學習方法。
這必然會對生物學教師的知識結構、思維方式和教學能力、學習方式與發(fā)展途徑等方面提出多樣化的要求,也有助于提升生物學教師專業(yè)發(fā)展的水平,從而促進其全面發(fā)展。
二、生物教師要具備學科專業(yè)知識
教師要高質量地完成教學任務,必須具備廣博的知識。在教師的專業(yè)知識結構中,除具備必要的學科專業(yè)知識外,一方面要具備教育專業(yè)理論知識,了解教育的目的、功能、教育對象的身心特點,掌握課程的設置及知識安排體系,熟悉常用的教學方法等;另一方面要具備普通科學文化知識,即社會、歷史、人文等方面的常識,以幫助學生了解豐富多彩的世界,滿足學生多方面的發(fā)展需要。
面對新課程改革,教師應不斷獲取新知識、新信息,提高自身的專業(yè)知識素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。知識更新的速度與科技信息的爆炸性發(fā)展已成為當今世界發(fā)展的重要標志,生命科學是當前發(fā)展最快的學科之一,教育科學如今也在課程改革中迅速前進。
作為生物教師,更要具備生物學科的相關專業(yè)知識,精通生物學科本身的一些概念、原理、事實,能把握學科知識的體系和概念的結構,具有縝密的思考問題的方法。此外,教師還需要在實踐中不斷調整、改善自己的知識結構,學習生物學科的前沿知識,了解生物知識的進展和最新動態(tài),做到與時俱進。生物教師只有不斷擴充生物專業(yè)知識信息,才能適應當今課程改革與時展的需要;只有不斷接受新知識,才能促進師生創(chuàng)造性思維的共同發(fā)展。教師在長期的生活工作中,容易形成一種思維定勢,必然妨礙創(chuàng)造性思維的產(chǎn)生,而新知識、新信息的出現(xiàn)不僅給生物教師們以新的創(chuàng)造基礎,而且能引發(fā)教師的好奇心,引發(fā)新的聯(lián)系乃至幻想,從而增加點燃創(chuàng)造性思維火花的機會。
三、生物教師要提升教學語言修養(yǎng)
教學語言是完成教學任務的主要手段,它不僅要符合語言學的一般規(guī)律,而且要具備教育教學和科學上的獨特性。生物學也有自己的教學語言,生物教學中的語言有兩種,主要是文學語言和生物學語言。
生物學語言是生物學教學語言的核心部分,是生物學科教學內(nèi)容的主要載體,體現(xiàn)了教學的知識性和科學性。文學語言是不同學科教學中所共有的,主要用以組織教學活動,有轉承、提問、指令、強化、心理調節(jié)等作用,它服務于生物學語言,體現(xiàn)了生物教學的教育性和藝術性。
生物學教學語言是以生物學語言為主體的兩類語言的有機結合體。沒有生物學語言的教學就不成為生物學教學,沒有文學語言的生物學教學又無異于拿一本生物學專著照本宣科。生物學語言對學生的認知活動有重要影響,生物學知識和方法主要積淀于生物學語言之中。正是有了生物學語言,才使得進一步認識紛繁復雜的生物界成為可能。
例如,在復習神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)容時,可以這樣提問。
師:前面幾節(jié)課,我們以人體為例,系統(tǒng)地學習了神經(jīng)系統(tǒng)的調節(jié)。現(xiàn)在提出幾個問題: ①反射弧由哪幾部分組成? ②興奮在神經(jīng)纖維上是如何傳導的? ③興奮在神經(jīng)元間的傳導為什么是單向的?
生:反射弧由感受器、傳入神經(jīng)纖維、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)纖維、效應器五部分組成;興奮在神經(jīng)纖維上是通過膜電位的變化來傳導的;興奮在神元間單向傳導的原因是神經(jīng)遞質只能由突觸前膜釋放,通過突觸間隙,然后作用于突觸后膜。
這里,“前面幾節(jié)課”、“以……為例”、“系統(tǒng)地學習了……”、“現(xiàn)在提出幾個問題”等都是文學語言,而學生的回答則是典型的生物學語言。此外,在講述生物的應激性時,可以引用葉紹翁的“春色滿園關不住,一枝紅杏出墻來”這樣的文學語言加以形象的說明。
相比文學語言,生物學語言具有科學性和概括性。科學性要求在運用概念、闡述現(xiàn)象、引用材料和邏輯表達上準確無誤,不能犯目的論、特創(chuàng)論等錯誤,也不能將生物學術語與日常生活俗語相混淆。生物學教師必須提升語言修養(yǎng),注意在教學實踐中研究生物學語言現(xiàn)象,包括教材的、學生的和自己的,在提高自己的同時示范學生。這樣,才能使中學生物學教學形成良性循環(huán),才有利于學生生物學語言表達能力的培養(yǎng)與提高。
四、生物教師要終身學習
教師專業(yè)發(fā)展是一個持續(xù)不斷的過程,學習則是教師專業(yè)成長的保鮮劑。生物教師只有不斷地“充電”、“吸氧”、“補鈣”、“添加維生素”才能源源不斷地吸取源頭活水,加強自己的專業(yè)發(fā)展。
新世紀的生物教師作為教育者同時又應是需要持續(xù)不斷學習的終身學習者,一方面要培養(yǎng)隨時學習的習慣,做終身學習的實踐者和行動者;另一方面面對日新月異變化的知識,需要采用基于信息技術的知識管理來提升學習的能力,從有效信息和知識的獲取辨別,到知識吸納內(nèi)化與分享學習,再到知識的應用與創(chuàng)新,這是一個持續(xù)不斷的知識管理的循環(huán)過程。在此基礎上,還要積極運用學習的社會性特征,特別是基于教師專業(yè)發(fā)展這一共同領域主題,群集一批教師進行幫帶互助學習,形成進行社群學習的實踐社團,對教師專業(yè)發(fā)展領域主題的共同探討,積極展開各種學習交流的實踐活動。
人們曾經(jīng)把教師比作蠟燭,燃燒了自己,照亮了他人;現(xiàn)在則有人說,教師要有一桶水,才可以給學生一碗水。新的課程改革要求教師是不滅的火種,引燃學生求知的熱情;成為涓涓的溪流,引領學生融入知識的海洋。新課程給教師提供了挑戰(zhàn),要求教師的思維更為活躍,視野更為寬闊,要求教師與學生一起,共同學習,并且終身學習。
從某種意義上說,教師的整個教學過程就是學習和發(fā)展過程,教師職業(yè)生涯實質就是教師專業(yè)發(fā)展過程。發(fā)展是其核心要義,終身學習則是教師專業(yè)發(fā)展的必要途徑和方法。
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