遗传学方向范文1
关键词：医学遗传学；遗传咨询；情景模拟
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）46-0225-03
医学遗传学是医学与遗传学相结合、并互相渗透的一门综合性学科。医学遗传学理论学习中主要针对人类遗传性疾病的发生机制、传递规律、诊断方法以及治疗和预后进行系统学习。在此基础上开设实验课，将理论应用于实践，通过遗传咨询估算再发风险和制定应对对策和措施，有效预防遗传病的发生，从而达到降低遗传病发病率的目的[1]。根据现代医学的发展，我国将面临极具缺乏医学遗传学医师这一职业。目前，大多数医院无专门的遗传咨询门诊，使医学生没有机会接触到遗传病病例，学生对遗传性疾病的掌握只限于书本而无临床实践机会，这将会导致临床医生缺乏对遗传病的认知能力。因此，我校从2007年开始对五年制临床医学、检验等本科专业开展医学遗传学实验教学，其中开设了遗传咨询教学内容。通过多年教学实践探索和改进，发现利用情景模拟教学法进行遗传咨询知识点的传授可以更好地调动学生学习的积极性，更好地理解遗传咨询的理论基础及临床意义，培养学生综合运用知识的能力。
一、教学设计
1.明确教学目的。遗传咨询情景模拟教学法是模拟临床遗传咨询的情景进行教学的方法。它是针对临床医学、检验等专业本科医学生在学习过染色体标本的制备与人类非显带染色体核型分析两次实验课的基础上来开展的。通过此次课的学习，使医学生能够充分掌握系谱及系谱分析的理论知识，掌握系谱分析的过程及系谱的绘制方法，熟悉遗传咨询的一般步骤和原则，并能推测系谱中各成员的基因型，计算再发风险，了解系谱分析和遗传咨询的临床意义。在此过程中，培养学生独立思考分析问题解决问题的能力，表达能力，促进高素质医学生的培养。
2.教学内容。情景模拟教学法的主要内容是模拟遗传咨询过程、讲授和熟悉遗传咨询的概念、对象、时机、步骤等。作为医学生首先要让他们明确知道什么是遗传咨询。遗传咨询是由医学遗传学专业人员或遗传咨询医师（或称咨询医师、医学遗传学医师），应用医学和遗传学基本原理，对咨询者提出的家庭中遗传病的发病原因、遗传方式、诊断、治疗和预后、一级患者同胞和子女再患此病风险等问题进行交谈和讨论，并就咨询者提出的婚育等问题提出可供咨询者选择的建议或具体指导措施的过程[2]。遗传咨询的时机和对象是一个人在婚姻或生育方面遇到问题，意识到可能面临患遗传病的风险，或者本人或子女已患有遗传病等情况下的人群。其次，传授和强调进行遗传咨询的一般步骤包括遗传病的明确诊断、绘制系谱并确定遗传方式、估计再发风险、提出对策和措施。遗传病的诊断是一个复杂的过程，包括临床层次、细胞水平、蛋白质水平、基因水平（基因诊断）等四个水平层次的诊断；绘制系谱并确定遗传方式以及估计再发风险需要遗传学理论知识做基础，要求学生在本科医学遗传学中作为掌握的内容加以理解和熟悉后计算再发风险；提出的对策和措施更进一步要求在学生掌握各层次的分子生物学和分子遗传学的系统的理论知识后，给咨询者提出合适的意见和措施。最后，重点强调医生给咨询者提出意见和措施时，要遵循非指令性遗传咨询的原则。作为医生只提出可供咨询者选择的若干方案，并陈述各种方案的利弊提供咨询者选择，咨询医师不应代替咨询者做决定。
3.教学案例的准备。教学案例的好坏直接影响教学效果。任课教师需要注意从多渠道深入开展病案搜寻工作，从病案中挑选诊断明确、典型的遗传病案例，除了教材中给出的常见多发遗传病病例外，也需经常浏览OMIM（OnLine Mendelian Inheritence）及等互联网址，了解重要的有关临床遗传学最新诊断技术及进展情况。案例挑选出来后，需要进行加工提炼、细心分析、集体讨论，按临床思维进行教学方案的设计。案例设计原则既要传授理论知识，又与临床需要结合，既有利于学生分析，于利于学生演练。
对于案例的教学准备，不但要求任课教师要熟悉案例遗传病的临床表现、发病机理，特别要熟悉遗传病的传递规律、传递方式、诊断方法、治疗方法和预后等方面的相关进展资料，还要要求教师对这些资料的深刻理解和透彻分析，以便针对学生演练过程中出现的各种不准确的表达或者错误的理解进行有效的指导。根据遗传咨询的复杂性，则需要教师具有深厚的理论知识基础，才能提高在模拟遗传咨询教学中的指导能力。因此，在案例准备时，要求任课教师要做好充足的教学准备，以应变课堂中随时出现的问题。
4.教学组织。做好充分的准备后，就进入了模拟遗传咨询情景课阶段，即开始遗传咨询情景模拟教学。由于课堂教学组织难度较大，需要教师在做好充分的案例准备基础上随机应变、深入浅出、因材施教。
教师组织教学的基本过程包括：第一步，教师详细讲解遗传咨询的定义、步骤、方法、意义；第二步，学生选择教师准备好的案例分组讨论，编写案例遗传咨询的对话，并要求学生在课结束后将所编写的对话上交作为课堂作业；第三步，学生两人一组，在45分钟左右的时间内讨论并编写对话，根据临床可能的情景，模拟演练遗传咨询的过程；第四步，当学生模拟演练完成遗传咨询的整个过程后，教师针对学生存在的问题一一进行分析和讲解。在肯定学生正确的理解和表达的基础上指出不当的或者不准确的或者错误的表达。
随着学生不同组别的模拟演练的进行，教师要注意始终引导学生围绕遗传咨询进行交谈，其询问和交谈的内容包括对遗传病的临床表现、发病原因、遗传方式、诊断等情况的了解，询问内容还包括病史、发育史、婚姻史和生育史、家族史，查阅和比对资料进行系谱分析，对咨询者提出的治疗和预后等问题一一作答，并且对患者同胞、子女再患此病的风险提出参考意见。教师始终在一旁提醒、引导和辅佐，并注意把控住整个课堂纪律，使每位学生积极参与到课堂中来，制造出学生在临床实践的气氛，提高学生课堂活跃度。
5.课堂总结。教师根据学生在课堂中的讨论、模拟遗传咨询的情况进行小结，联系理论知识肯定学生在讨论过程中表现好的地方，指出错误或忽视的地方，加深对理论知识的理解和记忆，加深学生对遗传咨询在临床工作的重要性和必要性的理解。最后根据学生在课堂中的表现进行评价，包括学生对案例的分析能力、理论知识的掌握、表达能力、临床综合分析能力、团队合作能力、创新能力等等方面。
二、教学思考与讨论
1.遗传咨询情景模拟教学法的优点和意义。经过多年的教学发现，大多数学生对于应用情景模拟方法进行遗传咨询都非常感兴趣，整个课堂气氛活跃，学生参与度高。整个教学活动中，一直围绕只有真实生活中才存在的病例来进行，组织学生分组开展讨论，教师从旁指导，真正做到以学生为中心，最大限度的激发学生的学习兴趣，取得了较好的教学效果。此教学法解决了以往医学遗传学理论教学与临床脱节，理论教学内容的枯燥难懂，教学手段落后等问题，有效地提高了学生对医学遗传学的学习效果及兴趣，是一种积极有效的教学方法。学生普遍认为通过情景模拟教学，对遗传性疾病的认识更加深刻和形象，他们所学习的内容不再是枯燥乏味的知识，而是在实际临床工作中切切实实需要解决的问题，极大的激发了学生对于学习《医学遗传学》的兴趣。
传统的遗传咨询教学主要以灌输式为主，要求学生大量记忆枯燥无味的基础知识，在这种模式下的教学不利于学生综合能力的提高。相反，经过实践证明，利用情景模拟教学进行遗传咨询，将所学理论知识与实际运用紧密结合，将理论课知识运用于实际临床当中，极大的激发了学生对于学习医学遗传学的兴趣，使学生整堂课都能够融入到课堂教学过程中，使学生将讲台变为他们自由发挥的舞台，而教师课堂中仅仅起到引导作用。在此过程中，学生从被动的接受知识向主动学习转变，既加深了对理论知识的记忆，又培养了学生独立思考分析问题的能力，训练了学生独立思考分析问题的能力。
近年来医患关系逐渐紧张，患者的维权意识也越来越强，如何缓解医患关系也是医学院校在培养学生时需要解决的一大难题。通过临床情景模拟教学的方法，让学生扮演患者有助于建立和谐的医患关系。学生通过扮演患者，能够充分的体会患者的心理和情绪上的变化，站在患者的角度看待就医过程，起到了换位思考的作用。另一方面，学生站在医生的角度学会处理医生和患者之间的矛盾，可以缩短学校与社会实践的差距，帮助学生建立医生角色，为学生将来走向社会处理医患关系奠定基础。
值得一提的是，遗传咨询师在我国医学领域缺乏大量的人才，是一个有待新增的职业。而在美国，绝大多数的医疗用人单位都要求他们的医生通过全美医学遗传学会的考试和资格认证[3]。所以，教师可借此课程向学生宣讲国际国内外医学遗传学理论、临床遗传学的发展的趋势和中国医学发展的所面临机遇和挑战。向学生说明遗传咨询是一项极具挑战的医疗活动，希望有更多的医学志愿者加入这项医疗事业中来。
2.遗传咨询情景模拟教学法的欠缺之处。首先，情景模拟与实际临床有一定的差别，学生由于缺少临床经验，在进行扮演患者的过程中，很容易用到所学的专业术语，与真正临床中所遇到的实际病例有较大的差别，没有达到角色交换的目的。其次，在提出对策和措施时，由于缺乏各层次的分子细胞生物学和分子遗传学的系统的理论知识，并且对所学医学遗传学知识不能灵活运用，只能提出供咨询者选择一到两种方案，没有真正提供可供咨询者选择的若干方案，且无法做到非指令性原则。最后，在教学实施的过程中，由于每位学生学习水平参差不齐，不愿意作为学习的主体，导致过分依赖老师，影响教学效果。目前看来，要使学生都能积极参与到教学活动中，最好的方法是让学生参与真正的临床实践，使学生体会到遗传咨询过程的复杂性。
通过7年的教学效果来看，情景模拟教学极大地调动了学生学习的积极性，真正实现了对医学生综合素质能力的培养，是一个值得推荐的好方法。
参考文献：
[1]蔡绍京，李学英.医学遗传学[M].北京：人民卫生出版社，2009.
[2]章远志，Nanbert ZHONG.中国目前的遗传咨询（英文）[J].北京大学学报（医学版），2006，（01）.
[3]赵会全.美国临床医学进展[J].国外遗传学杂志，2007，30（2）.
基金项目：遵义医学院教学改革计划项目2013（j-2-7）。
遗传学方向范文2
1 细胞分裂方式检索表(以二倍体为例)
①分裂过程中无纺锤体、染色体出现……………………………………………无丝分裂
①分裂过程中有纺锤体、染色体出现……②
②细胞中无同源染色体……………………③
②细胞中有同源染色体……………………④
③染色体着丝点排列于赤道板上…减Ⅱ中期
③染色体着丝点分裂，细胞质均等分配或不均等分配……………………………………减Ⅱ后期
(次级精母细胞、第一极体或次级卵母细胞)
④无同源染色体的变化……………………⑤
④有同源染色体的变化……………………⑥
⑤染色体着丝点排列于赤道板上………………………………………有丝分裂中期
⑤染色体着丝点分裂，子染色体分向两极………………………………………有丝分裂后期
⑥同源染色体联会、形成四分体或对称排列于赤道板两侧………………………减I前期或中期
⑥同源染色体分离并移向两极……………⑦
⑦细胞质均等分配…减I后期(初级精母细胞)
⑦细胞质不均等分配……………………………减I后期(初级卵母细胞)
此检索表还可进一步细化和扩充。查用检索表时，根据图像的特征与检索表上所记载的特征进行比较，逐级递进，便可检索出该图像的归属。
[例1]图1为三个处于分裂期细胞的示意图，下列叙述中正确的是( )
A.甲可能是丙的子细胞
B.乙、丙细胞不可能来自同一个体
C.甲、乙、丙三个细胞均含有二个染色体组
D.甲、乙、丙三个细胞均含有同源染色体
解析：解答此题的关键是结合相关的原理准确地判断出相关图像的归属(分裂类型及时期)。据图1中显示的特征并结合检索表可知：三个细胞均无细胞壁但有中心体，故全为动物细胞。甲中有四条染色体，但无同源染色体，姐妹染色单体分开后形成的子染色体正在分离且细胞质均等分配，说明甲为处于减数第二次分裂后期的动物细胞，即甲可能是第一极体或次级精母细胞，此时细胞内有2个染色体组。乙中染色体着丝点分裂导致染色体暂时加倍，移向每一极的染色体中均有同源染色体，共含4个染色体组且细胞质均等分配，说明乙是处于有丝分裂后期的动物细胞。丙中有2个染色体组，同源染色体正在分离，且细胞质均等分配，应为处于减数第一次分裂后期的初级精母细胞。结合减数分裂过程，从非同源染色体的组合来看，甲可能是丙的两个子细胞(次级精母细胞)之一；从染色体组成来看，乙、丙染色体组成相同，可能来自同一雄性动物个体，只是两者所属分裂方式不同。
参考答案：A。
2 遗传病类型检索表
①患者表现为母系遗传(母病则子女均病，父病子女均无病)…………………………细胞质遗传病
①患者不表现为母系遗传…②细胞核遗传病
②患者表现为家族聚集倾向且发病受环境影………………………………………多基因遗传病
②患者无家族聚集倾向且发病不受环境影响……………………………………③单基因遗传病
③患者只在男性中出现…伴Y染色体遗传病
③患者在男女中都会出现…………………④
④患病夫妇不会有正常孩子………………⑤
④患病夫妇有正常孩子……………………⑥
⑤患者男多女少，正常夫妇无病女；母病子必病……………………………伴X染色体隐性遗传病
⑤患者男女均等，正常夫妇可能有病女；母病子未必病………………………常染色体隐性遗传病
⑥患者男少女多，患病夫妇无常女；父病女必病……………………………伴X染色体显性遗传病
⑥患者男女均等，患病夫妇有常女；父病女未必病……………………………常染色体显性遗传病
[例2]图2为某家系遗传病的遗传图解，该病不可能是( )
A.常染色体显性遗传病
B.常染色体隐性遗传病
C.X染色体隐性遗传病
D.细胞质遗传病
解析：遗传系谱分析是常见的遗传学题型之一，因其蕴涵着多种变化而常作为考查综合能力的难题。本题只为遗传病的分析提供了一个遗传系谱，因此不能从男女发病率(从自然人群调查中得到)角度分析，只能利用家系遗传图解提供的信息分析。利用检索表结合遗传系谱中相关患者的发病情况可知：“母病则子女均患病”，该病具有母系遗传的特点，说明该病可能是细胞质遗传；而从“母病、女病而父正”现象，不能排除该病为伴X染色体显性遗传病以及常染色体显性或隐陛遗传病的可能性，但可断定该病不会是伴X染色体隐陛遗传病。因为若为伴X染色体隐性遗传病，则“女病父必病”，与系谱中“女病而父正”现象相矛盾，所以只能选C项。
参考答案：C。
3 基因位置(遗传方式)的推断检索表
①正、反交的结果相同……………………细胞核遗传中的常染色体遗传
①正、反交的结果不同……………………②
②正、反交后代性状均同母本(即母系遗传)…………………………………………细胞质遗传
②正、反交后代性状与性别相关联且分离比在两性间不同………………………………………③
③表现为交叉遗传，患者男性多于女性…………………………………X染色体隐性遗传
③表现为交叉遗传，患者女性多于男性…………………………………X染色体显性遗传
[例3]某果蝇品系有三组性状：I和I’、Ⅱ和Ⅱ’、Ⅲ和Ⅲ’(I、Ⅱ、Ⅲ表示显性性状，I’、Ⅱ’、Ⅲ’表示隐性性状)，请根据以下几组实验结果，分析上述三组性状的控制基因的位置和遗传方式，并简要说明理由。
①早I×I’F1表现I性状；I’×IF1表现I性状，说明：_________。
②Ⅱ×Ⅱ’F1表现Ⅱ性状；Ⅱ’×ⅡF1表现Ⅱ性状()和Ⅱ’性状()，说明：___________。
③早Ⅲ×6Ⅲ’F1表现Ⅲ性状；Ⅲ’×6ⅢF1表现Ⅲ’性状，说明：__________。
解析：遗传方式的推断基于遗传学的相关原理(遗传的基本定律、伴性遗传等)，是教学的重点与难点之一。正交与反交的结果常用于细胞质遗传与细胞核遗传的鉴别，而其在细胞核遗传的伴性遗传中存在的差异却常被忽视。据检索表可知：实验①中正反交结果相同，说明I性状为显性性状且与性别无关，控制I和I’的基因在常染色体上，属于细胞核遗传中的常染色体遗传；实验②中正、反交所得后代表现型不同且与性别相关联，说明控制Ⅱ和Ⅱ’的基因在X染色体上，属于细胞核遗传中的伴性遗传；实验③中正、反交所得后代性状均与母本相同，具有典型的母系遗传特征，说明相关基因位于细胞质中，属于细胞质遗传。
参考答案：①控制I和I’的基因在常染色体上，属于细胞核遗传中的常染色体遗传。因为正交、反交的结果相同，F1总是表现显性性状
②控制Ⅱ和Ⅱ’的基因在性染色体上，属于细胞核遗传中的伴性遗传。因为F1在不同性别中出现了不同的性状分离比
遗传学方向范文3
本文针对学生本身的感兴趣的学科，遗传学进行深入剖析，通过追溯学习模式研究对于学生的整体学习兴趣的提高及主动性与积极性提升的协作效果，也进一步研究这样的学习模式在学生中受欢迎的程度。
1遗传学教育的现状分析
所谓的医学遗传学就是将遗传学与医学相结合，再结合当下的各类学科，将其浓缩至生物科学与医学的相关核心内容，这是现代医学趋向着基础医学、分子医学向临床医学过渡的桥梁。
医学遗传学课程内容相对比较抽象，理论知识比较零散，记忆由困难。运用病例分析教学可以加强学生对理论的掌握。高职院校临床医学专业的学生很大一部分是文科生，高中生物知识薄弱，接受理解遗传学的分子基础和细胞学基础部分有困难。高中“填鸭式”的教学让学生失去了主动追求知识的兴趣和方向，加上学生本身学习能力的限制，导致学生对于医学遗传学的学习兴趣低迷。
医学遗传学是高职学校临床医学专业的必要课程之一，充分利用学生对于遗传学的兴趣来调动学生的积极性，改变教学方法与模式，将枯燥乏味的遗传学内容通过生动形式进行合理表现，也是医学遗传学重要的研究课题。追溯学习方法指的是研究事件发生的结果通过逻辑主线将事件的发展过程及原因，根据事件发展情况进行贯穿式的研究学习。经过整个学习过程，可以充满挑战性、趣味性等，很容易增强学生的主动性和通过学习而获得的成就感。
2调查研究
医学遗传学主要包括基础知识和临床病例两大块，第一部分的基础理论知识由任课老师讲述，先介绍医学遗传学发展简史，然后介绍现代医学遗传学的发展现状和各个相关分支学科，梳理遗传学发展历程具有里程碑意义的知识亮点，如孟德尔的豌豆杂交实验、格里菲斯的肺炎链球菌实验、沃森和克里克对DNA双螺旋结构的探索过程、人体染色体数目与疾病的发生、基因诊断、治疗和基因编辑技术等等，帮助学生建立基本的理论知识框架。在讲授人类遗传病的特点，诊断、治疗和防治部分，采用追溯学习法进行学习引导，帮助学生自主进行资料的查询，融合，主动搭建网络知识结构体系。
对高职院校的临床医学专业新生进行随机取组抽样，主要是对4个班级的学生进行研究，其中设置两个实验班、两个对照班，平均每个班级有将近50人。将实验班分为四组，主要选择临床较为常见的遗传病，例如白化病、红绿色盲症、抗维生素D性佝偻病、并指症等，这样的每个组就可以主要负责一种典型的遗传病。各组的主要分工必须要进行以下工作：
第一阶段：任务，资料查阅。包括疾病的症状、发病原因、疾病的遗传特点、病理诊断、病理治疗、病理预防及最新的研究进展，对国内外的疾病研究文献进行深入调查。小组的所有成员上交一份完整的学习文案，再通过小组进行讨论，全员进行制作PPT。
第二阶段：任课教师将课程分为4个板块，利用抽签方式将这4个板块进行4个小组的分配，每个组的成员把第一阶段进行资料上的搜集，调查遗传病的发病机理以及该遗传病的遗传特点。在每个板块结束的时候，选择两个小组代表要将PPT内容进行汇报。对方小组成员可以在汇报结束后进行提问，由汇报小组成员进行解释回答。交替完成后，任课教师进行点评，由班级其他同学进行打分，分数较高的小组成员予以加分的奖励。
第三阶段：进行个人知识竞赛，由任课教师在课堂上利用“智慧职教云”进行知识竞答题目的，用时最短，回答最准确的同学予以加分奖励。
经过以上的3个阶段的知识统筹，任课教师对于每个小组进行学习评价。对照组根据遗传学的教育方式举办知识性问答。在相关课程结束后，可以对试验组和对照组进行遗传学课程学习情况，其中包括课程的受欢迎程度、课堂气氛的程度、学习积极性、文献查阅、学习成绩、学生的综合素质等等。
3数据统计
使用EXCEL2003进行数据及图表标准化处理，采用SPSS19.0（IBM，2010）进行统计分析，多重比较基于最小
显著差数法（leastsignificantdifference，LSD）。显著水平P<0.05。
4结果分析
对于四个学期的实践与调查，经过研究结果进行分析，实验组的学生对于遗传学的课程学习人数较对照组要多（P<0.05）。试验组与对照组相比较，课堂上的学习气氛较为活跃、学生对于学习的积极性有所提高、文献查阅能力逐渐加强、参加知识竞赛人数逐渐增多、综合素质也逐渐增高（P<0.05），并且考试成绩也较高（P<0.05）。
5讨论
遗传学方向范文4
【关键词】分子遗传学；教学；方法
分子遗传学是在分子水平研究生命现象的学科，已经成为21世纪生命科学前沿学科，它的基础理论已经渗透到生命科学几乎所有的领域，是涵盖面非常广的一门学科，同时也是现代生物科学发展最快的学科之一。从分子遗传学发展以来逐渐从重视形态、代谢功能方面的演变延伸到研究基因和基因的结构和功能等的演变。
分子遗传学目前已成为综合性大学、理工科大学、农林院校等生命科学类各专业研究生的专业学位课，是继本科阶段课程如生物化学、分子生物学、遗传学等课程后的进一步学习，对提高研究生的基本科学素质、提升专业素养和增强科研创新等有着十分密切的联系和重要的影响。以分子遗传学为基础的遗传工程则正在发展成为一个新兴的工业生产领域，许多国家已经把分子遗传学及技术列为优先发展的高科技项目。在这样的发展潮流中，如何使学生能够及时了解快速发展的分子遗传学理论和技术的相关知识，为我国生命科学培养富有开拓精神、创新精神，具有国际竞争力的高层次、高质量的人才，研究生分子遗传学课程的改革必将成为我们探索的一个重要课题。
一、学院特色
生物化学与分子生物学学科是生命科学领域发展最为迅速的前沿学科之一，也是中国计量学院近年来重点建设的学科，2004年入选浙江省重点扶植学科，2005年获硕士学位点授予权。该学科的主要特色包括分子检测和检验技术、重大生物安全和生物入侵问题、植物天然活性产物的提取与利用、环境分子生物学与农产品安全等方面的研究，均从基因或蛋白质等方面来阐明具体的机理，这与分子遗传学存在着密切联系。随着分子遗传学概念的深入人心，为了适应培养基础厚、知识宽、素质高、能力强、面向21世纪开拓创新的生命科学优秀基础性人才的需要，结合我院专业特色和人才培养计划，2011年新增《分子遗传学》课程为本学院生物化学与分子生物学硕士研究生的专业学位课，并于2011-2012年第二学期正式实施教学工作。
二、教材的选择和教学内容的整合优化
本课程选用了以高等教育出版社出版的由路铁刚、丁毅主编的《分子遗传学》为教材。以南京大学出版社出版的由孙乃恩，孙东旭，煦编著的《分子遗传学》和高等教育出版社出版的由朱玉贤等编著的《现代分子生物学》等为参考教材，同时也选择了一些相关的动画网络电子教材。在教材上突出基础性、综合性、前沿性、时代性、创新性和引导性，并且符合相应的课时数，同时避免与其它课程的重复，能够适合应用型人才的教材。
同时，从分子遗传学的特色出发，优化教学内容，注重知识的横向和纵向衔接，删改与生物化学、分子生物学等相关课程间重复交叉内容，同时补充本教材内容的不足，使教学内容体现课程的特色性。课堂教学主要是讲授基因组学与后基因组学、基因组结构与功能、基因表达调控、基因突变与DNA损伤修复、遗传重组与转座、杂交育种与诱变育种、突变体的创制与应用、分子遗传学研究的常用技术介绍等。同时在讲授基础知识的同时也结合相关前沿热点领域的知识和进展，如适当引入学科前沿内容以激发学生的学生兴趣，并将最新的知识理论和科学热点通过文献介绍给学生。不仅达到授课内容国际化、教学理念前瞻化，而且可以培养研究生学习外文文献的能力和思考科学问题的方法和习惯。教学过程全部采用多媒体与动画网络资源的教学方法相结合。在讲授部分内容时，注重启发研究生寻找自己相关课题进一步研究的新切入点，引导其通过科研和实验过程去解决问题。实现在有限的课时中讲授分子遗传学的新发展、新观念，为学生的思维打开一扇通向未来之门。
三、采用启发式、引导式、讨论式的教学方法
研究生教育是我国教育结构中最高层次的教育，培养的研究生不仅要有坚实的理论基础，还要有鲜明的创新性，所以对于这种层次的教学，需要采用多种教学方式如启发式、引导式、讨论式。首先，在授课中进行启发式教学，引导学生积极思考，按照提出问题、分析问题、解决问题的思路进行讲解，而不是简单的背记已有的结论，并在教学过程中增加专业英语词汇，通过课堂上的反复讲授，既能增加学生的专业英语词汇量，帮助学生更好地理解教材内容，又提高了阅读外文文献的能力，为将来的专业及科研工作打下良好的基础。其次，为了进一步巩固理论课堂所学知识，并将理论与将来的研究课题联系起来，设立相关的讨论课，每个学生以分子遗传学技术结合自己的研究方向，写出课题设计思路，可以是目前正在研究的课题，也可以是假想的课题。让学生在课余时间通过文献查找和整理，准备讨论提纲，并分组讨论。鼓励学生积极发言，阐明自己的科研思路，同时教师通过积极正确的引导，使课题设计更加合理，并赋予创新性。最后，进行课堂学术报告竞赛活动，通过设计一些学科发展前沿与动态相关的讨论议题，如突变体创制的应用前景、转基因作物的安全性等。
四、采用综合测评的方式评定成绩
本课程成绩的评定采用综合测评的方式，进行基础理论闭卷考试、综述撰写和课堂讨论表现相结合的方法，让研究生通过查阅文献，撰写综述，课堂讨论等，锻炼研究生的归纳总结，推陈出新，开拓创新的综合能力。也有利于提高研究生的学习热情，并充分调动研究生主动探究的积极性和主动性。这种考试方法的建立，也增加了对学生的学习情况评价的客观性，对创新能力培养和教学评价方式作有益的探索。
综上所述，本次教学改革将全面推进研究生的教学工作，并且使教学内容体现基础性、综合性、前沿性、时代性、创新性和引导性。不仅可以有效地提高分子遗传学的教学效果和处理与其它相关课程的衔接问题，而且还可以增强研究生的自主学习、科研创新等能力，让他们实现科学知识向技术的转化，为研究生独立开展项目研究和申报课题奠定基础，最终产出一定的科研成果，甚至实际的生产力。
参考文献
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遗传学方向范文5
关键词:智能天线; 波束形成; 方向图; 遗传算法; 人类繁殖现象
beam-forming of smart antenna based on genetic algorithm
wu lin-jing, li jing-hua, wang jing, ni ning
(department of electronic engineering, northwestern polytechnical university, xi’an 710072, china)
abstract: in order to reduce the side-lobe level and deep the null of smart antenna patterns, an improved real-coded genetic algorithm is proposed. the algorithm improves the crossover operator of standard genetic algorithm based on human reproduction phenomenon (hrga). so, the slow convergence and local optimum of standard genetic algorithm are resolved and the convergence speed is enhanced. taking an example of uniform linear array in simulation experiment, amplitude of the element excited current is optimized through improved ga, the pattern is better.
keywords: smart antenna; beam-forming; pattern; genetic algorithm; human reproduction phenomenon
0 引 言
智能天线波束形成是通过优化阵元的电流幅度或相位或阵元间距,使天线主波束对准期望信号,旁瓣和零陷对准干扰信号,从而接收有用信号,抑制干扰信号。由于天线优化问题中的目标函数或约束条件呈多参数、非线性、不可微甚至不连续,因而基于梯度寻优技术的传统数值优化方法无法有效求得工程上满意的结果。而遗传算法是模仿自然界生物进化机制发展起来的随机全局搜索和优化方法,是一种高效、并行、全局搜索的方法,能自适应地控制搜索过程以求得最优解[1]。
但是在智能天线应用领域中,标准遗传算法存在早熟,后期收敛速度慢、计算复杂等问题,于是提出了一些改进的遗传算法。文献[2]提出了一种基于排序的实数编码遗传算法,并应用于唯幅度控制等间距天线阵方向图综合。文献[3]提出交替使用两种遗传繁殖操作产生后代群体,以摆脱收敛对初始群体选择的依赖,应用于超低副瓣线阵天线的方向图综合;文献[4]采用复数编码,并用三个父代染色体线性交叉产生子代个体,将适应度高的个体选择到下一代。针对在标准遗传算法中,由于近亲繁殖,导致很多交叉操作无效的问题,对遗传算法的交叉算子进行了改进,并对阵元激励的幅度进行了优化。实验结果表明,提出的改进方法是有效的。
1 基于遗传算法的波束形成
1.1 遗传算法基本步骤
遗传算法的设计过程中包含了参数编码方式的选用、初始群体的建立、适应度函数的构造、遗传操作的设计、控制参数的设定。算法的收敛性取决于这五个方面的设计及数值精度和收敛速度的一些折衷。
(1) 编码
采用实数编码,直接将阵元的激励电流幅值依次排列构成一个染色体,如:i=[i1,i2,…,in],n为阵元数目。
(2) 选择
采用最佳保留选择,即首先通过赌方式选择染色体,然后选择当前种群中最高适应度值的染色体,作为父代染色体,直接保留到下一代,保证算法终止时最后结果为出现适应度最高的个体。
(3) 交叉
采用线性交叉产生新个体,设两个父代个体分别为p1,p2:
c1=(2p1+p2)/3
c2=(p1+2p2)/3
c3=(p1+p2)/2
(1)
从c1,c2,c3中选出适应度较高的两个作为后代个体。
(4) 变异
采用非均匀变异,对原有的个体做一随机扰动,以扰动后的结果作为变异后的新值。设要变异的个体为p,变异后为p′。
p′=αp
(2)
式中:α为[0,1]之间的随机数。
1.2 改进的遗传算法
在遗传算法中,交叉操作是最重要的,是决定算法收敛性能的关键。但是标准遗传算法中,由于近亲繁殖,导致很多交叉操作无效,大大影响算法的收敛速度,甚至不能收敛到全局最优解。出现这一现象的根本原因是:当种群进化到一定阶段时,种群中会出现许多相同或相近的个体,很难产生出新的优良个体,而且两个父代个体中相同的基因越多,交叉操作产生出新个体的概率就越小,操作无效的概率就越大。
针对以上问题,根据人类的繁殖方式,个体必须进行严格的远缘繁殖,对父代个体在交叉之前进行亲缘关系的检测,检测为近亲的父代个体不能直接交叉,要对其进行修正。文献[5]中对相关性进行了定义,并去掉所有与该个体不相关指数为0或1的个体,从而避免出现无效的交叉操作;文献[6]中把适应度小的个体表现型编码的高位修改为与适应度大的个体表现型编码的高位不同的值。
亲缘关系检测及修正方法改进为:通过比较两个个体每个变量的相似度来检测亲缘关系,d=p1(i)-p2(i),其中,p1(i)和p2(i)分别为个体p1,p2的第i个变量,如果d小于或等于一个较小的正数,例如d=0.001,则两变量相似,若两个个体中相似的变量个数超过个体长度的50%,则两个个体视为近亲,不能直接交叉,对其中适应度小的个体进行随机扰动。这样增加了群体中个体的多样性,有助于跳出局部最优,达到全局最优。
1.3 线阵模型
考虑由2n个各向同性辐射单元组成的均匀直线阵天线,则天线波束(方向图)为:
f(θ)=∑2ni=1iiejβiejk(i-1)dcos θ
(3)
式中:ii和βi分别是第i个阵元激励的幅度和相位;k=2π/λ为波数;λ为波长;d为阵元间距;θ为信号方向入射角。
利用方向图的对称性,可以减少待优化变量的数目,加快收敛[7]。若阵元激励幅度关于阵中心对称,相位相等且均为0,则线阵天线的归一化方向图为:
f(θ)=20log[∑ni=1iicoski-12dcos θ/∑ni=1ii]
(4)
2 实验结果与分析
天线方向图由阵元数目、分布形式、阵元间距、阵元的激励决定,控制这几个因素可以改变波束特征,如主瓣形状、副瓣电平、形成零陷等。其中,最大相对旁瓣电平和零点深度是评价天线性能的重要参数,在阵元数目、阵元间距一定的情况下,用改进的遗传算法对阵元激励的幅度进行优化,以降低最大相对旁瓣电平,以及加深干扰方向零点的深度。
2.1 目标函数
目标函数可定义为:
f=msll
(5)
式中:msll为最大相对旁瓣电平,计算公式为msll=maxθ∈s{f(θ)},max为求最大值函数;s为方向图的旁瓣区域,如果主瓣的零功率宽度为2θ0,则:
s={θ|0≤θ≤90°-θ0或90°+θ0≤θ≤180°}
一般情况下,希望msll满足期望值外,还应使在给定nn个方向θi(i=1,2,…,nn)形成一定深度的零点,因此,目标函数还可定义为:
f=αmsll-slvl+βmaxi=1~nn{f(θi)}-nlvl
(6)
式中:slvl为msll期望值;nlvl为零点深度期望值;α和β为权系数,本文令α=1,β=0.1。
2.2 遗传参数的设定
(1) 群体规模m
群体规模的大小直接影响到遗传算法的收敛性或计算效率。规模过小,容易收敛到局部最优解;规模过大,会造成计算速度降低。群体规模一般取20～200。
(2) 交叉概率pc
遗传算法的参数中,交叉概率的选择是影响遗传算法行为和性能的关键,直接影响算法的收敛性。交叉概率越大,新个体产生的速度就越快,然而,交叉概率过大,遗传模式被破坏的可能性也越大,这将使具有高适应度的个体结构很快就会被破坏;但是如果交叉概率过小,会使搜索过程缓慢,以致停滞不前。通常交叉概率pc取0.6～0.9。
(3) 变异概率pm
变异在遗传算法中属于辅助性的搜索操作,它的主要目的是保持群体的多样性。如果变异概率取值过小,就不易产生新的个体;如果变异概率取值过大,遗传算法就成了纯粹的随机搜索算法。通常变异概率pm取0.001～0.1。
(4) 遗传算法的终止进化代数t
遗传运算的终止进化代数作为一种模拟终止条件,一般视具体问题而定,t取值在100~500之间。
2.3 实验结果
实验1:令n=16, d=λ/2,主瓣的零功率宽度为20°,主波束指向为90°,阵元激励电流的幅度ii∈(0,1),以降低最大相对旁瓣电平为目标,目标函数选取式(5),图1中实线是本文改进遗传算法形成的方向图,点虚线是标准遗传算法(直接采用算术交叉)形成的方向图,前者的最大相对旁瓣电平比后者低4135 6 db。
图1 降低最大相对旁瓣电平的方向图
实验2:要求在67°方向形成零点,目标函数选取式(6),旁瓣电平期望值slvl=-30 db,零点深度期望值nlvl=-60 db,图2中实线是本文改进遗传算法形成的方向图,点虚线是标准遗传算法(直接采用算术交叉)形成的方向图。前者的最大相对旁瓣电平比后者低3.111 2 db,零点深度低22.234 7 db。
图2 在67°方向形成一个零点的方向图
实验3:要求在40°,50°和60°三个方向形成零点,目标函数、slvl及nlvl与例2相同,图3中实线是本文改进遗传算法形成的方向图,点虚线是标准遗传算法(直接采用算术交叉)形成的方向图,前者的最大相对旁瓣电平比后者低1231 2 db,在60°方向零点深度低20.105 2 db。
图3 在40°,50°和60°三个方向形成零点的方向图
3 结 论
将改进的遗传算法用于智能天线波束形成,仿真结果表明,形成的方向图与标准遗传算法相比,得到了较好的结果。说明对遗传算法所作的改进,在智能天线中降低旁瓣电平以及一定深度零点的形成方面,有很好的应用前景。但是,本文仅对阵元激励的幅度进行了优化,还可以通过同时优化幅度和相位或阵元间距来满足天线的设计要求。
参考文献
[1]雷英杰,张善.matlab遗传算法工具箱及应用[m].西安:西安电子科技大学出版社,2002.
[2]马云辉.阵列天线的遗传算法综合[j].电波科学学报,2001,16(2):172-175.
[3]李东风,龚中麟.遗传算法应用于超低副瓣线阵天线阵方向图综合[j].电子学报,2003,31(1):82-83.
[4]fan yu, jin rong-hong. synthesis of antenna using a modified complex number coded genetic algorithm [j]. ieee, 2004, 8(4): 2667-2669.
[5]蔡良伟,李霞.遗传算法交叉操作的改进[j].系统工程与电子技术,2006,28(6): 925-927.
遗传学方向范文6
一、工艺美术职业教育非物质文化遗产传承所取得的成绩
在职业院校落地扎根的这些非物质文化遗产项目大都是传统手工技艺类。这些非物质文化遗产项目作为职业院校的专业时间并不是太久，各种非物质文化遗产项目大师工作室在职业院校的设立同样也是最近几年的事情，专业设立或大师工作室设立时间虽晚，但非物质文化遗产项目保护成效已然显现出来：建立起了非物质文化遗产课程体系；培养了一批立足非物质文化遗产项目教学、研究的教师和管理干部；承担了省市级的非物质文化遗产项目相关课题等等。年轻的一代学子运用在职业院校学习到的传统手工技艺较好地完成了具有观赏性或实用性的作品，并被所在院校面向社会广泛宣传、展示。比如北京市工艺美术高级技工学校的传统手工技艺类专业的学生作品于2015年、2016年连续两年受邀在国家博物馆、首都博物馆展示；成立于2011年的上海工艺美术职业学院手工艺艺术研究院在抢救、挖掘、保护、开发、创新民族民间传统工艺美术，弘扬中华民族优秀传统文化方面做出了有目共睹的成绩；苏州工艺美术职业技术学院将非物质文化遗产苏州桃花坞木刻年画的传承与发展工作推进到了一个全新的阶段。
二、工艺美术职业教育非物质文化遗产传承存在的不足与面临的问题
我们在肯定工艺美术职业教育非物质文化遗产传承所取得的成绩的同时，更要清楚地看到职业教育教学实践中，非物质文化遗产项目专业并未受到应有的重视，甚至在有些院校只是被当做一个点缀的专业、出彩的专业。在管理层面上，还没有树立起对非物质文化遗产项目相关专业科学保护、科学传承、科学发展的管理理念与管理意识；在教学实践中，注重的是对某一非物质文化遗产项目传统手工技艺的传授，追求的是能看到实物的教学成果，这种“传承”对非物质文化遗产的保护与传承只停留在浅显的层次上；在师资队伍培养上，还是以聘请行业专家、非物质文化遗产传承人担任教学骨干为主，学校缺乏自己的师资力量。这与非物质文化遗产概念在中国的确立时间短，人们的认知不深有关，也与这些非物质文化遗产项目相关专业没有前车可鉴，多数职业院校是在摸着石头过河有关。
三、职业院校对非物质文化遗产项目进行科学保护与深入传承的三大关键点
