医学生物化学论文

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第一篇：医学生物化学论文

面向生物医学工程专业的生物医学传感技术教材改革浅析

摘要：作为本学科本科教育必修课程之一，生物医学传感技术这门课程对学生日后使用、改进及设计适用于生物医学问题的传感器及相关系统奠定了基础。但由于该学科本身的特点和发展现状，目前适用于生物医学工程学科的生物医学传感技术教材不但数量较少，且均存在一定的局限性。本文基于目前生物医学传感技术发展的现状和生物医学工程本科生培养的需求，初步探讨了关于面对生物医学工程学科的生物医学传感技术教材改革的思路。

关键词：生物医学工程；生物医学传感技术；教材改革

一、前言

传感器及相关技术在生物医学工程领域有着广泛的应用，与医疗相关的检测分析（生理状态常规检测、心电图及脑电图等）、成像造影（显微CT、核磁共振及红外成像等）及慢性病监控和辅助治疗（糖尿病、高血压）中，生物医学传感技术都起到了至关重要的作用。随着科学技术水平的飞速发展，不断有新的高性能传感器及技术被开发出来，这些器件和方法将为医疗事业提供突破性的机遇。因此掌握生物医学传感技术的相关知识对与生物医学工程专业的本科生的就业和科研发展均有着积极的现实意义。由于该课程对于生物医学工程学科的重要性，目前大部分院校的生物医学工程专业都开设了相应的课程，但是目前出版的适用于生物医学工程专业的生物医学传感技术教材种类较少，很多院校仍然选用了适合工科电类专业的一般性传感器及技术教材进行教学。基于工科类专业的应用核心指导思想和生物医学工程的学科特殊性，本文浅析了目前生物医学传感技术教材的优点和局限性，初步探讨了关于面前生物医学工程学科的生物医学传感技术教材改革的思路。

二、目前生物医学传感技术教材的优点和局限性

（一）目前生物医学传感技术教材的优点

由于经典传感原件和技术大部分为电学原件或围绕电学原件开发，其后续信号处理也依赖由电学原件构成的处理系统，目前生物医学传感技术所用教材的编纂者通常在电路设计，数字电路和模拟电路方面有较高的学术造诣，对于不同类型的电学传感器（差动、电容及电感传感器等）及其相关电路（直流/交流电桥等）的设计从原理到适用性及误差分析均有完整的分析和论述，本科生掌握基本知识点后，结合模拟电路所学知识和实验课的内容能有效将这些经典电学敏感元件运用到系统设计中。

（二）目前生物医学传感技术教材的局限性

生物医学工程学是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的交叉学科，其基本任务是运用工程技术手段，研究和解决生物学和医学中的有关问题。基于工科应用导向的特殊性和生物医学工程作为交叉学科的特质，面向生物医学工程专业的教材应在一般工科教材的基础上与生物医学问题进一步结合，但是目前生物医学传感技术课程相关的教材均存在一定的局限性。

1.课程内容与生物医学工程学科特色结合较少。在生物医学领域应用的器件或技术，往往需要针对相关的研究对象（人体或是细胞）进行设计，同时在实际应用中，生物信号由于其特殊性（信号强度微弱、干扰源多等）对于传感器的要求也与一般信号具有明显的区别。如果不能对这些信号的产生机制、作用方式和基本特性有一定深度的理解，学生无法将所学的传感器知识运用以解决实际的生物或临床问题。目前常用的教材通常还是采取一般传感技术教材的编写思路，根据不同类型的传感器进行章节分类，笔者认为这样的结构编排不适合生物医学传感技术课程的教学。过于偏重器件的原理和设计而忽略对被测信号进行系统分析不利于培养学生解决实际问题的思考能力。

2.课程内容缺乏与生物医学传感器件和技术相关的非电学內容。由于经典的传感器件和技术大部分与电子器件或仪器相关，因此目前一般传感器教材的编撰通常以此为主要内容。但是由于工科面向应用的本质要求，传感器及技术应用于生物医学工程领域时，面临了一些特别的问题。例如，针对脑电信号检测通常要求对采集的信号进行统计和数据处理分析；针对肿瘤细胞的筛查需要超小型高灵敏的传感器探针；针对长时间测量的可穿戴式装置要求信号检测部分能尽可能与机体紧密结合等。这些必须依赖改进材料或者升级软件算法等手段解决，而这些内容在解决实际问题中起到至关重要的作用。目前常用的生物医学传感技术教材中缺乏这些与生物医学工程实际问题密切相关的非电学知识，影响了学生对生物医学传感技术的系统性认识。

三、生物医学传感技术教材编写新思路

在目前常用的生物医学传感技术教材的基础上，笔者结合自己的授课心得，初步提出了一些面向应用的生物医学传感技术教材的改革思路。基于这些新的思路，在授课过程中启发学生申请传感器相关发明专利若干项。

（一）增强教材的应用导向性

改变围绕传感器件和技术的编写思路，以生物医学应用为导向，根据目前生物医学领域常见的检测信号（如脑电信号、心电信号、脉搏及血压测量等）和检测用技术（显微CT、核磁共振等）划分章节，每一章的知识点包括这些被测信号的产生机制、特点（如强度、静态量或动态量、常见误差干扰等）、目前实际应用中常用的检测方式（接触式或非接触式）、模块（如敏感原件及相关电路）、信号处理方法（如脑电的分析算法等）、检测目的，及发展趋势。通过这种层层递进的逻辑关系促进学生对知识点的理解和记忆。

（二）补充与生物医学传感技术相关的非电学内容

随着科学技术的不断发展，传感器件和技术的外延在不断扩大，很多基于非电元件的高灵敏度的传感方法目前已经由实验室研究转向实际应用。这些传感器件和技术作为基于经典电学敏感元件设计的传感器的补充，有利于学生理解传感器及技术的核心思想，对于学生参加后续的课程设计和创新竞赛中所用传感器件提供更多的选择点。

目前有部分生物医学传感技术教材已经添加了少量相关的非电学内容，但是仍然以介绍性质为主。笔者认为应该对这些目前已经投入实际使用的非电学传感器件和技术针对相关的生物医学问题按照上一节的编写思路展开，把其中知识要点（如检测的基本原理等）也提高到应知应会的要求。同时考虑到各个院校生物医学工程学科发展差异性的影响，为偏重分子生物学和生物材料的生物医学工程学科所编写的教材可以进一步增加这些非电学内容的广度和深度。

四、展望

随着科学技术的快速发展，更多高灵敏度的传感器件和技术将不断被应用于生物医学工程领域，面向生物医学工程的生物医学工程专业的生物医学传感技术教材也要与时俱进，不断推陈出新，力求在本科教学中既能给学生奠定良好的基础，又能引领学生了解该领域的发展趋势，并能更好地结合实际生物医学问题运用所学的知识，为创新创业提供更多的可能。

参考文献：

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[4]洪锋，褚红伟，金宗科，等.无线传感器网络应用系统最新进展综述[J].计算机研究与发展，2010，47（s2）：81-87.

[5]彭承琳.生物医学传感器原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2000.

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[7]霍群.电化学免疫传感器[J].临床检验杂志，2003，21（3）：181-182.

[8]马莉萍，毛斌，刘斌，等.生物传感器的应用现状与发展趋势[J].传感器与微系统，2009，28（4）：1-4.

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犤10]李天钢，马春排.生物医学测量与仪器犤M].西安：西安交通大学出版社，2009.

作者：胡克　王伟　朱松盛　竺明月　段磊　吴小玲

第二篇：新医学模式下医学生物化学教学改革的探索和实践

摘要：在新医学模式下，对人才的培养的素质都提出了新的要求。在生物化学教学中对教学方式、目标和教学内容都进行了更深入的探索，对学生的素质和创新意识进行提高，让学生得到真正的全面发展。

关键词：医学生物化学;教学改革;素质教育

在基础医学中生物化学的发展是最为快速的且最有活力的。根据医学生物化学在教学发展中和新医学模式存在的不符合问题，我们必须对生物化学的一些教学进行改革。保证学生在学习的过程中可以更有主动性，并对学生的人文素质和创新能力进行培养，对学生的科研能力进行提高，让学生可以真正的实现全面发展。

一、调整教学目标，培养人文素质

医学和医学教育中间有着密切的联系，他关系着人民的生命安全。新医学模式认为需要从三个方面对社会的需求进行深入的研究，即生物、心理、社会医学。对生命的价值进行深刻的探索，正确掌握和了解个人心理，处理好医生和患者、家属人员之间的关系。但是我国医学系统中写作精神比较差，团体意识不足，并心理承受能力、社会适应能力和道德观念都存在着严重的问题。那么，对教学目标和内容进行改革，还需要在医学专业教学中融入人文素质教育和人文关怀意识，才能真正对学生的人文素质进行提高。通过对生物化学教学的不断实践，给人文素质教育提供了更多的机遇。

二、完善教学内容，夯实医学基础

1、抓好教学环节，注重三基培养。所谓的医学三基包括理论基本、知识基本、技能基本。医生的业务素质和操作技能水平可以通过三基的高低来进行展现。医学生物化学是医学院中最重要的基础课程，所以，这么学科的学习情况会直接影响后期其它学科的学习。在教学过程中，教师可以通过教育手段，对学生的基本理论知识、基本技能和素质进行培养，实现学生的全面发展，并培养有效的复合型人才，保证学生有较强的能力、较高的素质和扎实的基础。在生物化学实践课中，需要对教学的各个环节进行掌控，教师可以选择集体备课，对学生的疑问进行辅导，加强学生考试纪律。此外，还可以建立相关的校园网、QQ群、微信群、邮箱等方式，积极开展师生之间的交流，对教学信息和新的知识进行及时的发布和提醒，同时对学生的课后习题情况进行及时的批阅和理解，并对教学的节奏和重点进行掌握，保证学生对专业知识中遗漏的问题进行及时的补充。

2、搞好课堂设计。生物化学作为生命学科中的领先科目，因此生物化学具有三个特点：理论性、实验性和交叉性。并且在教学过程中，由于其涉及的内容和信息较多，教师所面临的教学难点就比较大。想要在固定的课时和时间内让学生接受最多的内容，就需要教师对教学内容进行细化和设计，保证课堂时间可以得到充分的利用，并在实践的过程中对教学方式进行不断的改善。例如，对典型的案例进行研究，通过案例引用，让学生的理解能力和记忆能力得到提高;此外，还可以根据学生的基础和能力对学科的内容和深度进行调整，并展开有针对性的教学，保证课堂学习气氛，有效提高教学质量。对课程之间的链接进行加强，由于生命学科的各个学科都和生物化学有着重要的联系，而且生物化学本身就比较复杂。所以，课程之间的链接和学生学习生物化学课程的顺利性，有着重要的关系。这就要求教师加强对教学内容重点的明确，保证学习的鲜明性。学生在后期学习和实践中才能真正的对内容进行掌握和了解。

3、开展第二课堂。开展第二课堂的最终目的是为了对教学效果进行检测，并对教学信息进行及时的反馈，保证对学科的最新进展进行及时的掌握。(1)教師可以在轻松的范围内对教学情况进行检查和补充;(2)利用新媒体技术对課件进行反复的观看和学习;(3)增加师生之间的互动，结合学生的实际情况，对学生进行有针对性的教学辅导和分析;(4)改变传统的教学模式，提高学生在教堂中的主动性，对学生的知识面进行扩宽，提高学生对知识掌握的能力，完善知识结构;(5)学生通过第二课堂参与到感兴趣的活动小组和课题研究中，并查阅相关的文献和资料，增加学生的动手能力，让学生通过自主学习获得全方位的提升，并对其解决问题的能力进行提高。

三、改进教学方法，培养创新能力

1、开展双语教学。我国社会和科技的共同进步，让生物化学领域对新知识和技术有了更及时的掌握和学习。其中，语言是作为最主要的交流工具，是对新知识掌握的前提。因此熟练掌握英语就变得更为重要，只有提高自身的交流能力才能更好的与国际同行进行交际，也可以更好的适应经济全球化所带来的机遇和挑战，这也是新时期学生需要掌握的技能和必备的竞争能力。只有对语言困难进行克服，才能真正的对医学生化专业中的新理论和技术进行及时的了解。生物化学学科本身发展的速度就比较快，面对其高速发展，学生想要更快的进行接受，教师就需要在教学中注重双语教学，学生更需要主动的对自己的英语能力进行提高。保证自身在学习的过程中可以及时的对生物化学核心内容进行掌握，同时更客观的对知识和信息进行了解。

2、运用多媒体教学。随着多媒体技术的不断发展，教师在教学过程中对其进行了更充分的利用，并用多媒体对教学内容进行丰富的展现，改善教学模式的单一性。并在有限的课堂时间内让学生可以获得更多的学习内容，并对知识进行掌握，对学生的学习兴趣进行激发。多媒体技术不仅可以对学生的知识面进行扩充，还可以对学生学习的积极性进行调动;此外，多媒体技术还真正实现了教学共享、资源共享，让学生和教师都可以得到更多的知识，实现教师能力的提高，保证学生的全面发展。

新医学模式要求医学生物化学的教学内容和目标需要进行改革和优化，并对教学方法进行不断的实践，才能有效保证人才的培养和人文素质的提高。让医学生在知识、能力、素质得到统一协调的发展。通过不断实践发现，学生对教学的改革是支持的。随着我国现代科技的不断发展，以及时代的进步，人们需要对思想进行解放，务必实事求是，并在教学改革中进行深入的探索，为医学生物化学教学的发展提供有效的保证。

参考文献

[1] 黄柏青.新医学模式下医学生物化学教学改革的探索与实践[J].西北医学教育，2011，01：100-103.

[2] 林心宇.生物—心理—社会医学模式下医学院校学生国际化培养的研究[D].南方医科大学，2015.

[3] 汤颖.新医学模式下医学生物化学教学改革的探索与实践[J].生物技术世界，2015，09：198.

作者：梁璇

第三篇：临床医学专业生物化学与分子生物学实验课和转化医学理念的创新结合

摘要：目的：转化医学的迅猛发展加速临床医学和基础医学之间紧密沟通，这给临床医学专业学生的生物化学与分子生物学教学带来了问题与挑战，也提供了新的发展空间。方法：结合临床医学专业学生专业特点，在生物化学与分子生物学实验课中创新地融入转化医学理念和内容。结果：使生物化学与分子生物学实验课更贴近临床医学应用的同时，促进了他们的操作能力和科研思维能力。结论：开辟基础医学实验课与转化医学理念结合的新途径。

关键词：临床医学专业学生;生物化学与分子生物学实验课;转化医学

随着医学的发展，基础医学与临床医学之间的关注焦点与研究方法差距越来越大，沟通和交流却逐渐减少，最终产生了二者之间的鸿沟，被称之为“基础医学与临床医学之间的死亡谷”[1]。转化医学(translational medicine)又称为转化研究(translational research)。1992年，Choi[2]在《Science》上发表的论文中首次提出了“bench to bedside”的概念;1996年，Geraghty[3]在《Lancet》上发表文章首次应用“translational medicine”一词;2003年，Zerhouni[4]在《Science》上发表的文章“Medicine. The NIH Roadmap”中提出了转化医学的概念，其核心内容是将医学生物学基础研究成果迅速、有效地转化为可在临床实际中应用的理论、技术、方法和药物，在实验室与病房(bench to bedside)之间架起相互沟通的桥梁。不论是基础医学还是临床医学课程，实验教学都是临床医学专业学生教学中的重要环节，只有通过实际的操作和操作中获得的对理论知识的二次习得，才能使临床医学专业学生对复杂抽象的理论知识理解得更加透彻，在实验课中学生的基础医学技能操作也得到很好的锻炼。生物化学与分子生物学是临床医学专业学生所学习的一门重要的基础医学课程，它连接着基础医学和临床医学。在生物化学与分子生物学实验教学中创新性地结合转化医学理念和内容，使学生在掌握生物化学与分子生物学基础知识，培养科学思维能力的同时，兼具有转化医学理念和思维模式的复合型人才的培养，这是生物化学与分子生物学实验教学的一项创新，并影响了实验课内容、方式和教学方法的选择。

一、生物化学与分子生物学的学科特点

生物化学与分子生物学是生命科学的基础，是在分子水平探讨生命的本质，主要包括研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节，以基因信息传递为中心的现代分子生物学知识。生物化学与分子生物学的主要内容决定了其知识点纷繁复杂，使得学生学习起来枯燥吃力，因此在理论或实验教学过程中，应建立“病例引导型教学”[5](Case Based Study，CBS)，从具体临床疾病现象做引入使学生先有具体模像，然后对疾病相关的生化和分子生物学机理进行分析和讲解，这样“由表及里”地引导教学过程能让学生有层次地学习和理解生化与分子生物学知识，课堂中营造出的“病例-机理”氛围也能使医学生感受到生物化学与分子生物学在临床中的重要性。生物化学与分子生物学又是生命科学领域的前沿学科，新理论、技术层出不穷，具有很强的更新及前瞻性。与日新月异的发展前沿不同，教学所采用的教科书的更新和修订速度较慢，因此不论在理论或实验教学中，教师都应主动在教学过程中添加前沿新发现和技术，这样不仅能引起学生学习的积极性，更能拓宽学生的知识面和对基础知识的理解和掌握。生物化学与分子生物学已渗透到基础医学和临床医学的各个领域，对于医学生来说学好生物化学与分子生物学十分必要，可为后续基础与专业课程的学习奠定基础。

二、生物化学与分子生物学与转化医学的联系

医学生物化学与分子生物学是基础医学与临床医学的桥梁。作为基因组学与蛋白质组学时代发展产物的转化医学，其研究内容的中心环节之一是生物标志物的研究，涉及到分子标志物的鉴定和作用;基于分子分型的个体化用药治疗，疾病治疗反应和预后的评估与预测[6]。转化医学的主要任务是架起基础科研工作者跟临床医师的桥梁。它的出现使得基础科学重视临床医学中遇到的现象和问题，并根据现象追根溯源寻找机理原因，并能将研究出的机理成果运用到临床问题中，解决临床医学现实中遇到的困难。并在“现象-机理-运用”这一过程中形成及时反馈，使临床研究者修改观察指标或侧重点，同时也相应地使基础研究者修改研究方向，为临床服务，最终使患者受益。其两者都是桥梁学科，与多学科密切联系，特别是与临床知识密切相关。这就要求医学生物化学与分子生物学工作者教学与研究必须以转化医学的理念为指导，从而适应转化型医学人才培养的要求。

三、生物化学与分子生物学实验课与转化医学理念的创新结合

1.引入病例引导型实验内容。在实验教学中，建立“病例引导型教学”(CBS)内容。用具体临床疾病做实验背景，并阐述疾病相关的生化和分子生物学原理，然后对验证此原理所采用的实验技术进行讲解和操作示范，学生即可开始实验操作并完成报告和教师布置的相应思考题。例如，我们使用医院生化化验单的幻灯片来引入血糖这一生化指标，讲述血糖的生化和临床诊断意义，并以糖尿病为病例讲解血糖超标后对身体的影响，在进行背景铺垫后开始讲解葡萄糖氧化酶测定血糖的原理及方法，最后让学生对事先准备好的不同血糖浓度的血浆样本进行检测，获得结果后进行分析：所测样本血糖是否在正常;如果不在正常值范围内，是偏低还是偏高，分别可能的原因是什么。经过这次实验，学生不仅学习了检测血糖原理的实验技术，并对血糖的生化知识和临床运用有了很好的结合学习。

2.引入个性化用药治疗的系统实验内容。转化医学将分子标志物、分子分型的个体化用药治疗及疾病治疗与预后的评估与预测作为最主要的研究内容。在实验中充分融入转化医学科研成果，开展一系列以科研成果如个体化用药治疗为主的内容新颖、应用性强的专业前沿研究性实验，能够极大地调动和培养学生的专业学习兴趣，使学生对目前科学研究领域的热点与关键问题有初步的了解，较好地实现科研与教学的相互转换，相互促进。我们在实验课中创新设置了“限制性片段长度多态性检测人乙醛脱氢酶2(ALDH2)基因多态性”实验。首先为学生讲解整个实验背景：硝酸甘油作为治疗心绞痛的基本药物之一广泛用于临床。研究发现硝酸甘油的舒血管作用通过释放一氧化氮(NO)所介导[7]。乙醛脱氢酶2(ALDH2)具有硝酸酯酶活性，对硝酸甘油转化产生NO起了关键作用[8]，而ALDH2基因中Glu504Lys位点的多态性会影响ALDH2硝酸酯酶活性，用药指导建议，ALDH2 504Lys等位基因携带患者慎用硝酸甘油[9]，所以这一基因多态性位点具有指导临床硝酸甘油的合理用药的重要意义。然后为学生讲解人脱氧核糖核酸(DNA)的提取、聚合酶链式反应(PCR)、限制性内切酶酶切反应和琼脂糖凝胶电泳检测这些关键技术的原理和方法。使得学生对实验背景、目的和所采用技术的原理及操作都能有统一清晰的认识。具体实验流程为指导学生从自己的口腔黏膜细胞中提取自己的DNA，经过PCR特异性地扩增ALDH2基因中含Glu504Lys片段，再经过酶切反应和电泳检测即可获得自己的Glu504Lys位点基因型。通过这一系列综合开放性的实验，以学生自身遗传多态性为背景，将临床个性化用药检测与经典的分子生物学实验结合，不仅极大地激发了学生对实验的关注和投入，训练了实验操作能力，还加强了他们转化医学思维的培养，

3.实验教材的采编。实验教材是实验课程的重点。本教研室认真研究国内外优秀教材，借鉴其经验，同时结合本学院学生的临床需求，精心编写自己的教材，建设与生物化学与分子生物学基础课程配套的实验系列教材。同时也精心挑选合适的转化医学内容穿插入实验教学过程中。

随着日新月异的生化和分子生物学进展，我们也对前沿进展和发现保持持续关注，将更新的内容及时修改、添加到实验教材中。

以上仅是我们作为生物化学与分子生物学教师在转化医学大背景下，在教学改革方面的一些探索的心得及体会，随着转化医学的发展，其内容必将会更新和扩大，作为基础医学教师要敏锐地跟上发展脚步，积极寻找转化医学与生化、分子生物学的结合点，才能为国家培养出基础扎实、科研思维清晰的有用医学之才。

参考文献：

[1]赵玉沛.转化医学本土路线图[J].中国医院院长，2011，(11)：92.

[2]Choi DW. Bench to bedside：the glutamate connection[J].Science，1992，258(5080)：241-243

[3]Geraghty J. Adenomatous polyposis coli and translational medicine[J].Lancet，1996，348(9025)：422.

[4]Zerhouni E. Medicine. The NIH Roadmap[J].Science，2003，302(5642)：63-72.

[5]贾舒婷，张继虹.针对临床医学专业的病例引导型生物化学教学方法实践体会[J].教育教学论坛，2014，(1)：67，8.

[6]闫华.医学科教新任务——促进转化医学[J].中华医学科研管理杂志，2010，(23)：225-228.

[7] Marsh N，Marsh A.A short history of nitroglycerin and nitric oxide in pharmacology and physiology[J].Clin Exp Pharmacol Physiol，2000，(27)：313-319.

[8]Chen Z，Zhang J.Identification of the enzymatic mechanism of nitroglycerin bioactivation[J].Proc Natl Acad Sci USA，2002，(99)：8306-8311.

[9]Li Y，Zhang D，Jin W.Mitochondrial aldehyde dehydrogenase-2( ALDH2) Glu504Lys polymorphism contributes to the variation in efficacy of sublingual nitroglycerin[J].J Clin Ivest，2006，116(2)：506-510.

作者：周若宇 贾舒婷 吴晓明 盛苗苗 唐文如