“生物物理学”教学内容与过程的改革与实践探索

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1、“生物物理学”教学内容与过程的改革与实践探索　　摘要：学科交叉是科学发展的大趋势，物理学与生物学的交叉日益密切，一些高校在相关专业已经开设了生物物理课程。生物物理课程具有必要性、创新性、前瞻性且受众面广的特点，为了激发学生的学习积极性，课堂设计应具有一定的趣味性和应用性，进而促进学生综合素质与教师业务水平的提高。本文在传统教学的基础上，从课程内容和授课方式上提出教学内容和过程的改革方向，并将其应用到教学实践中，取得了良好的教学效果。　　关键词：生物物理;交叉学科;教学改革　　中图分类号：G642

2、.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）43-0120-02　　6随着教学科研的深入，学科间的交叉已经成为科学发展的必然趋势[1]，成为探寻科研前沿创新方向的重要途径。生物物理学是物理学与生物学相互结合产生的一门交叉学科，它是研究生命物质的物理性质、生命过程的物理学与物理化学规律以及物理因素对生命系统作用机制的一门新兴学科。目前生物物理学引起了一些高校物理和生物专业人员的普遍重视，并且许多已经引入生物物理学课程[2]。笔者在生物物理教学实践过程中发现用传统的教学方法讲解课本上的

3、内容和知识对于单一学科（生物专业或物理专业）的大学生来说，由于在某一方面有所欠缺，所以接受课堂知识有些困难，这就需要教师在课堂上注意授课内容的传授方式和课堂气氛的调节，从而激发学生兴趣，只有这样学生才能在兴趣的引导下，下功夫学习相关知识。课程教学实践过程中主要通过教学内容多样化和应用趣味化、多媒体教学等方面进行了探索，学生反应较好并取得了一定的进展。具体实施内容如下。　　一、教学内容构建与拓展　　本文按照生物物理课程不同章节进行阐释和拓展，以期达到激发学生兴趣、培养学生自主意识和创新能力的目的。

4、　　1.生物物理绪论章节讲授生物物理学科建立的背景、意义、发展，使学生具有拓展科学知识视野的认识，了解生物学与物理学交叉产生生物物理学的过程，详细介绍生物物理包含的分支，学科的交叉将给整个自然科学的发展带来崭新的局面。同时可以拓展介绍我国生物物理学科发展的现状，生物物理学科奠基人贝时璋院士创办中科院生物物理所以及其他高校生物物理的开设情况，让学生有个总括的认识和了解。　　2.分子生物物理主要是运用物理学理论和技术研究生物大分子的结构及其构象变化、分子内部以及大小分子之间的相互作用、生物体系中能量

5、的状态等。主要内容包括：蛋白质的结构测定、核酸的结构变化以及维持DNA双螺旋的力（氢键、疏水作用力、范德华力等）、维持生物分子构型和构象的热力学基础等问题，通过基本知识的讲解可以拓展讨论转基因食品的安全以及危害，通过调研相关文献让学生对此进行深入了解，从而加深知识的灵活性。6　　3.膜与细胞生物物理主要包括生物膜的组成成分（脂、蛋白、胆固醇等）、分类（甘油磷脂、鞘磷脂、糖脂等）、膜的特性（不对称性、流动性、选择通透性等）及膜上的分子特征，重点介绍生物膜模型的认识演化过程（三明治模型、板块模型、流

6、体镶嵌模型、脂筏微区模型等）和生物膜分子结构与生命疾病过程的关系（膜脂筏微区结构变化与老年痴呆症、糖尿病等的关系），从理论到现实生活相结合达到全面了解和掌握。　　4.神经生物物理主要包括神经生物物理的发展简史、研究目标和发展方向、神经元电生理模型和动力学模型及神经元间的通讯方式，了解神经元、静息电位、动作电位的产生机理和特性，学习噪声作用下两个FitzHugh-Nagumo神经元的同步活动，得到频率同步活动和噪声强度、耦合强度的三维关系图。引申介绍神经系统在人生命活动及感官功能方面的作用，达到综

7、合理解神经系统生理过程。　　5.自由基生物物理介绍自由基基本概念、自由基产生、性质、反应、自由基的研究方法（电子顺磁共振、超微弱化学发光、超氧阴离子和过氧化氢的测定及相关酶活力的测定等）、体内活性氧的产生及自由基对人体的危害等方面。通过学习自由基生物物理让学生了解人类衰老与自由基的关系、自由基与健康的关系、自由基与人类疾病的关系，如何降低自由基对人体的伤害，指导合理的饮食及生活习惯配合，并摄取相应的食物来降低自由基和抗氧化，从生活角度启发学生思考，激发学生兴趣等。6　　6.感官生物物理主要包括耳

8、朵的结构（耳廓、外耳道、鼓膜、听骨链、咽鼓管、耳蜗、前庭器官）、听觉的过程、声压声阻抗的定义;视觉产生的原因与物理凸透镜成像关系、眼睛的结构（角膜、房水、晶状体、巩膜、脉络膜、视网膜、玻璃体、视神经）、近视眼和远视眼的原因及防治等;嗅觉味觉产生的机理等知识。可以引申介绍助听器的应用、最先进的视觉生成器治疗技术及味觉和嗅觉的阻遏和拓宽应用，使学生在该领域有个全面的了解，为物理原理在生理过程中的应用奠定基础。　　7.血液流变生物物理学内容包括血液的成分组成（血浆、红细胞、血小板、白细胞）、血液的理化