发布时间:2023-10-12 17:42:54
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【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009—8097(2012)08—0055—04
引言
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》中强调要更新人才培养观念、创新人才培养模式,倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学。基于问题的学习重在培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,促进学生高级思维能力的发展,与《纲要》提出的理念相一致。随着移动通信技术的发展及其在教学中的广泛应用,探讨移动通信技术支持下的基于问题的学习具有积极的理论价值与实践意义。
一 移动技术支持下的基于问题的学习
1 基于问题的学习
基于问题的学习(Problem-Based Learning,简称PBL),或译为“基于问题式学习”、“问题本位学习”,是由美国神经病学教授Howard Barrows于1969年在加拿大的麦克马斯特大学(McMaster)首先创立的一种教学模式,目前在西方教育界非常盛行,它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中,通过让学习者合作解决真实性,(authentic)问题,来学习隐含于问题背后的科学知识,形成解决问题的技能,并形成自主学习(self-directed learning)的能力。它能激发学生的学习兴趣,增强学生的学习动机,提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。因此,基于问题的学习自20世纪50年代应用于医学教育以来,就受到了来自世界范围内的广泛关注,取得了显著的效果,并被誉为当前国外教学改革浪潮中“多年来专业教育领域最引人注目的革新”,同时,它还被越来越多的其他学科领域所采用,从医学扩展到建筑学、教育学、法学、管理学、经济学等其他学科。
2 基于问题的学习的具体环节
基于问题的学习中设置和安排的教学活动都有一个共同的目标,那就是让学习者通过提出和解决问题来实现知识经验的建构,提高解决问题的能力,其实施的环节主要包括:
(1)创设问题情境:教师选择源自真实世界的、结构不良的(ill-structured)、开放的(open-ended)、复杂的问题来创设逼真的问题情境,并赋予学生问题解决者的角色如医生、律师、顾问等,从而提高学生解决问题的积极性和责任感,增强学生解决问题的动机。
(2)学生进入问题情境,分析具体问题;学生需对呈现的问题情境有一个清楚而彻底的理解,确定自己所要研究的具体问题,思考解决该问题他们已经具备哪些知识和信息、还需要具备哪些知识和信息。以5-7个人组成一个小组并进行任务分工,收集解决问题所需要的资料,并初步提出一些解决问题的方案,再通过小组成员的讨论、分析,确定一个最佳的解决方案。此环节花费的时间相对较多,而且对教师的指导技巧和提问技巧要求都比较高。
(3)解决问题:根据确定的解决问题的方案,对收集到的学习资料进行分析、加工、整理、评价,并应用这些新学到的知识来解决问题,若问题仍得不到解决,就重新分析问题、提出新的假设,然后再收集资料,学习新的知识,直到问题得到解决。
(4)成果展示与评价:各小组可利用海报、口头报告、图表、PPT等形式来展示自己的结论及得出结论的过程。在成果展示过程中,相关专家、教师对学习者最终选择的解决方案及解决问题的过程进行评价,其他学习者也可以对问题解决过程提出一些建议。这一过程,不仅使学生的沟通交流能力得到了提高,而且也使学生思考问题越来越周密,使他们领悟到了问题背后的关系和机制。
(5)反思:学习者在解决问题之后,反思在解决该问题的过程中哪些地方做得好、哪些地方做得不够好,帮助他们理解新知识的应用情境,以后再遇到类似的问题时应该怎样扬长避短,这样的总结反思能帮助学习者把他们所学到的知识与具体的应用情境联系起来,而不仅仅是模模糊糊地感觉到自己学到了很多知识。同时,这一反思过程对促进他们高级思维技能的发展也有很重要的作用。
学生在PBL的各个环节中始终围绕要解决的问题进行学习、实验、思考,因此,在实施过程中,关键是设计问题情境,强调问题情境的真实性,而且后续各环节的教与学活动都是围绕创设的问题情境来进行的。
Supported by Information Technology
――A Case Study of Primary School attached to Lanzhou Jiaotong University
TIAN Yanqin
(Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou, Gansu 730070)
Abstract With the rapid development of information technology, an efficient platform for collaborative teaching is built, and a channel for the implementation of the teaching mode is established. This paper focuses on the teaching practice, and discusses the mode in the form of collaborative teaching, cooperation of home and school, and the society and the school supported by information technology. The paper puts forward the exploratory?collaborative mode, its key points and advantages. With the support of information technology, the paper provides the theory and practice for the promotion of collaborative teaching mode.
Key words information technology; project website; study space; collaborative teaching mode
0 引言
?f同教学(Team Teaching)是指教师以小组的形式,相互合作而开展的一种不同于传统的单一学科教师指导形式的教学形式。①兰州交通大学附属小学(交大附小)在2009年到2013年开展了信息技术支持下的小学语文习作教学和阅读教学研究活动。开展研究活动所需的教学网站、学习空间等学习资源由学校教师、学生家长、社会力量共同构建,为协同教学搭建了平台,教师、家长共享网络资源,共同参与教学活动,开展了协同教学的改革。
1 信息技术支持下协同教学平台的搭建
信息技术支持下协同教学活动的开展主要是在网络环境下进行的。在研究活动的开展中,课题组教师共同构建习作教学“专题网站”、习作教学“学习空间”,阅读教学“学习空间”,将相关的学习资源上传到相应的网站,学生、教师、家长共享学习资源。依托该平台,教师共同备课、学生在线学习、网上提交作业,开展了一系列的教学活动。
“专题网站”和“学习空间”支持教师依据特定的教学目标、教学对象以及教学内容自主设计、建设多种信息化教学模式支持下的教与学。空间可以实现多种常用信息化教学模式套用的快速建站方式以及教师自定义教学模式的建站方式。可以将与教学内容相关的文本、图形、图像、动画等资源进行结构化重。为学生提供所需的学习资源,开展信息技术支持下的习作和阅读教学活动。教师和学生在网站平台注册并通过审核后,可以通过论坛将自己搜集到的资源上传到“专题网站”和“学习空间”,这样网站的学习资源就会越来越丰富。在教学活动的开展中,辅以QQ、E-mail等现代信息技术,实现文件的实时和非实时传输,文件共享,在线答疑和讨论。学习者在学习过程中可以与其他成员利用QQ互相交流,也可以向老师请教,教师也能及时对学生提出的问题进行回答和交流,为协同教学的开展提供了可能。现代信息技术支持下“专题网站”和“学习空间”的构建,为协同教学活动的开展搭建了平台。
2 校内协同教学活动的开展
2.1 教师与教师之间
2.1.1 教师合作构建网站
研究活动是在中高年级开展的,实验班四个老师共同完成了网站的设计和资源的开发。不同年级不同班级的教师在学习资源的开发过程中沟通交流,携手共进,相互影响、相互促进,通过网络分享学习资源,开展教学活动,形成了一种协作的工作形式。在工作中集思广益,发挥团队精神,为协同教学活动的开展奠定了基础。
2.1.2 教师合作备课
协同教学涉及到两个或多个教师之间的协调,需要比单一的教学做更多的准备工作。教学活动开展前团队成员一起进行教学目标设计、教学内容选择、教学方法设计等常规工作。
由于在网络环境的支持下开展教学活动没有成熟的资源和模式,研究之初,各年级的任课教师都要共同备课,进行资源的构建和教学活动的设计。课题小组综合了大家的想法,先针对其中一个年级的单元习作或单元课文进行设计。教师共同分析教学目标、教学内容、教学的重难点、学生的需求等,完成资源的设计,在立足传统教学的基础上对课堂教学进行创新。经过一段时期的教学活动后,课题小组分析教学效果,认为这样有准备的教学,发挥了网络的优势,取得了预期的教学效果,再将这种教学模式应用到别的年级。经过教学实践,逐渐形成了相对成熟的网络环境支持下习作教学和阅读教学的模式。习作教学中教师首先在作文教学网站上上传和单元作文相关的学习资源,然后学生在网站上进行预习,接下来教师在课堂上指导学生构思,学生在论坛里完成习作并上传。阅读教学中课前设计本单元的学习资源,然后学生在“学习空间”完成预习,接着进行课堂讲授,最后是借助丰富的网络资源进行课外拓展。习作教学和阅读教学模式的探讨就是教师合作备课的成果,既发挥了团队的优势,也保证了课堂教学的有效和研究结论的科学、严谨,也促进了教师之间的学习。
2.2 教师与学生的互动
2.2.1 师生共同构建网站
开展本研究所需的作文教学和阅读教学的“专题网站”和“学习空间”是协同教学的核心平台。在教学活动开展之前,学生也参与了网站资源的构建,学生和教师共同收集材料,下载后选择合适的学习资源,上传到网站,并通过QQ和教师交流网站构建中的问题。在习作教学过程中,教师将学生的优秀习作上传到网站上,成为新的学习资源。研究工作进行一年后,学生已经熟练地掌握下载资源、上传资源等网站构建的技术,教师邀请部分学生协助教师管理网站。学生经常能上传更活泼、更吸引大家的学习资源。每一位学生既付出劳动,又享受成果,激发了学生的学习兴趣和求知欲。
2.2.2 师生互动评价
在网络环境支持下,实现了教师和学生共同修改作文,共享学习过程。传统的作文教学,学生的作文都是有任课教师自己批阅的,学生也只能看到教师一个人对自己作文的修改和评价。专题网站支持下,学生将作文传到论坛,其他同学也能阅读、修改、发表自己的见解,被批阅的同学也能获得更多人的帮助和肯定。这种互动评价方式提高了学生的学习兴趣,激发了学习动机,提高了学生的作文能力。
本研究在校内协同教学活动这个过程中,教学互动的方式得以优化,对师生关系进行了调节,师生互动、生生互动、学习个体与教学中介互动,提高了教学效率。
3 家校合作的实现
3.1 家长参与教学网站的构建
教学网站的构建,除了教师、学生,家长也积极地参与,协助教师开展工作。学生家长来自不同的行业,知识面比较广,有一些家长从事计算机行业,也有部分家长是中小学教师,能为学习网站提供更为丰富的设计思路和学习资源。结合自己孩子的兴趣和需求,考虑相关学习任务,家长协助教师收集素材,下载资源,课题组还邀请了部分家长同老师共同管理网站,加强了教师与家长之间的交流,家长能更多地体会教师教学的辛苦,教师也能更好对家庭教育给予关注和帮助。
3.2教师和家长共同开展教学和教育工作
在信息技术支持下,家长能在教学网站的论坛里看到自己孩子和班级同学提交的作文,也能参与孩子作文的评议,能全面了解自己孩子的学习状况。在传统的教学中,家长很少有机会参与学校教学,因此家长虽然非常关注孩子的学习,但不容易发现孩子学习中存在的问题。专题网站的教师论坛和家长论坛为家长和教师的沟通提供了方便,家长可以就教师的课堂教学进行交流,实现课堂教学的协作,也能对孩子的辅导和要求做到有的放矢,加强了家校互动。
在信息技术支持下,家长和教师、学生共同开展教学活动,是一种成功的尝试。在学习空间支持下,学习了《我国的世界遗产》这一单元的课文后,该实验班开展了《我是小导游》的亲子活动,家长和孩子共同做主持,小导游和家长共同准备资料,模拟导游们解说我国的世界遗产,比如“九寨沟”“桂林山水”等等,并将这些导游资料和活动实录上传到《我国的世界遗产》学习空间,既丰富了课堂教学,又开拓了课外生活,开展了家长和学校的协同学习。
4 社会与学校教学的协同
信息技术支持下的教学活动,得到了家庭、社会的认可,也得到了各方面的的协助。教学网站的部分学习资源是下载、上传网络上原有的资源,一些优秀的教学视频、学生习作、图片资料等被本研究开发的专题网站应用,支持教学活动和研究活动,为信息技术环境下的教学活动提供了支持和帮助。这种社会资源的共享,拓宽了学生校内学习的内容、形式与渠道,也是社会和学校教育的协同。在信息技术环境支持下,更多的教育工作者支持学校教学,以专题网站的教师论坛为平台共同交流教学中的问题。
同时,网络是一个开放的平台,除了实验班的学生外,广大的本校师生也将专题网站运用到自己的教学和学习中。在本研究实施的过程中,构建了系列作文教学网站和阅读教学空间。这些网站受到越来越多的师生喜欢并使用。在专题网站的支持下,社会、家庭、学校共同支持和协助教育教学活动,提高了课堂教学效率。
5 结束语
信息技术环境下的教学活动开展以来,笔者及课题小?M在协同教学方面进行了有效尝试,在社会、家庭的帮助下开展学校教学活动,促进了学校教育的发展。同时,本文对协同教学的模式进行了有效的探索,对家庭教育给予了一定帮助,并为社会广大的学习者提供了学习资源。
当前高校图书馆普遍都实现了图书馆的自动化管理,建立了自己的书目数据库、读者数据库和流通历史数据库。如何在现有的图书馆自动化管理系统基础上,综合考虑影响采购决策的多种因素,建立采购决策的定性分析与定量计算相结合的数学模型,开发出一套图书采访决策支持系统,从而使图书馆各学科、各层次的图书收藏既能最大限度地满足教学和科研需要,又能按比例、合理地发展,已成为大学图书馆工作中的重中之重[2]。
关于图书采访的定量研究方法有多种,主要包括层次分析法[3]、数学规划法[3]、模糊数学方法[4]、线性加权法[5-8]、边际分析法[9]、灰色系统方法[10]和“席位分配”法[11]等;定量研究路线主要有三类:①书刊本身价值的评价建模;②按学科专业分配采购经费建模;③综合考虑图书价值和学科专业的采购经费分配建模。朱世平[3]较早地对图书采访辅助决策系统进行过总结,给出了系统框架结构,但未给出系统的具体设计和实现。游丽华[4]运用模糊数学的理论给出高校图书馆藏书特征模糊集和图书隶属函数,建立了中文图书采访模型,但未注意学科之间的经费分配比例。靖培栋等[5,7,11]对外文期刊的采购决策进行了深入研究,提出了按学科分配经费的定量数学模型,并从尽量保证学科经费分配公平的角度采用了席位分配模型,但未给出书刊本身价值评价的数学模型。郑全太[6]提出一种图书价值的评委评分计算方法,详细讨论了其合理性,但未考虑各种层次读者对图书价值的不同评价。莫宵[8]给出了按专业分配图书采购资金的数学模型,但未讨论图书本身价值的评价。向桂林[12]等详细讨论了影响图书价值评价的多个因素,建立了计算图书价值的数学模型,并通过计算已有馆藏书刊每个大类的评分总值来分配购书经费,但未考虑如何从待选书刊中进行采购决策。李武[2]等在给出计算书刊本身价值的定量模型的基础上,给出了按学科专业分配采购经费的概念性步骤。笔者在以上研究的基础上,综合考虑图书价值、读者需求和学科专业,给出定性分析和定量计算相结合的采购决策的数学模型,设计了一种基于已有图书馆自动化系统的采访决策支持系统。
2图书评价模型
在进行图书采购决策前,首先要对图书本身的价值进行评价,这需要考虑影响图书价值的多个因素以及多层次读者的需求。具体可按如下思路进行:不同层次读者对影响图书价值的多个因素进行分别评价,将各因素评价值加权求和,先求出单个读者对某图书的评价值,再求出各层次读者对图书的评价值均值,最后再将各层次读者对图书的评价均值加权求和,得出图书的最终评价值。由此可建立图书评价的数学模型:
为便于理解,列举算例及其计算步骤如下:
假设影响书刊价值的因素为学术水平、针对性和价格,权重依次为0.4、0.4、0.2。评分采用5分制,如“5、5、5”表示“学术水平最高、针对性最强、价格最便宜”。如某书上述三个因素被某读者评分为“4、5、4”,则该读者给该书的评分值为4×0.4+5×0.4+4×0.2=4.4。
把读者分为副教授(博士)以上、讲师(硕士)、助教和本科生4个层次,分别求每个层次对书刊的评分均值。如有5个副教授以上读者同时选中某期刊,且对其评分值分别为4.5、4.0、3.8、4.0和4.8,则认为副教授以上层次读者对该书的评分均值为(4.5+4.0+3.8+4.0+4.8)/ 5=4.22。
对书刊评分均值按副教授(博士)以上、讲师(硕士)、助教和本科生4个读者层次加权求和,权重依次为0.4、0.3、0.2、0.1。如4个层次读者对某书评分均值依次为4.5、4.0、3.8、4.0,则认为该书评分总值为4.5×0.4+4.0×0.3+3.8×0.2+4.0×0.1=4.16。
求每种书刊的需求强度,即每种书刊的选中次数与该书刊所属学科范围内的参与选书的读者人数的商。如某书被其所属学科的200个参与选书的读者中的150个选中,则其需求强度为150/200=0.75。
3经费分配模型
高校一般具有多个院系和多个学科专业,在分配图书购置经费时首先应该考虑学校的院系和学科专业的设置情况以及读者的分布情况,按照一定比例进行分配。可按如下思路进行:先确定影响各学科经费分配的因素及其下层因素,并设定各因素权重;从最下层因素开始计算各学科的相应因素值,若同一层各因素值意义及量纲不统一,则将各学科该层的各因素值除以所有学科该层相应因素值的总和,得到各学科该层各因素值的计算值;从最下层因素开始,将各学科各因素值的计算值按照相应层的权重加权求和,最终便得到各学科的经费分配比率。其数学模型描述如下:
为便于理解,列举算例及其计算步骤如下:
假设影响各学科书刊采购经费比率的因素为重要学科数、读者层次及人数、核心期刊数[7](意义及量纲不统一),权重依次为0.5、0.3、0.2。而其中因素“重要学科数”的下层影响因素又分为重点学科数、博士点数、硕士点数(意义及量纲统一),权重依次为0.4、0.4、0.2;“读者层次及人数”的下层影响因素分为副教授(博士)以上人数、讲师(硕士)人数、助教人数、本科生人数(意义及量纲统一),权重依次为0.4、0.3、0.2、0.1;“核心期刊数”取权威机构数据。如某一级学科上述4个层次的人数依次为80、150、15、500,则因
素“读者层次及人数”的计算值为80×0.4+150×0.3+15×0.2+500×0.1=130。
计算影响各学科书刊采购的每个因素值在所有学科该因素值之和的比,这是由于不同的因素值代表的实际意义不同,为了应用各因素的权系数,必须统一量纲。如共有3个一级学科参与购书,其“读者层次及人数”计算值依次为130、200、323,则第1学科的“读者层次及人数”计算值占3个学科该因素计算值的总和的比率为130/(130+200+323)=0.1991。
将影响各学科书刊采购的各因素值加权求和,求得各学科书刊采购经费占所有考虑的学科书刊采购总经费的比率。如某一级学科的重要学科数、读者层次及人数、核心期刊数比率值依次为0.085 0、0.121 5、0.199 1,则该一级学科书刊采购经费占书刊采购总经费的比率为0.085 0×0.5+0.121 5×0.3+0.199 1×0.2=0.118 8,即占总经费的11.88%。
4采购决策模型
在得出图书评价结果及各学科经费分配比率后,需要在各学科内对待选图书进行选购决策。可按以下步骤进行:①将待选图书按学科分类,各学科待选图书按需求强度从大到小排序,需求强度相同时,再按图书评价值从大到小排序;②根据经费情况,设置选购图书的需求强度及评价值下限值;③根据需求强度,设置复本量配置规则:如需求强度在0.7以上则复本量为8,需求强度为0.5-0.7之间复本量为5,需求强度为0.3-0.5之间复本量为3,等等;④各学科待选图书中需求强度或评价值不小于相应下限值的图书为应采购图书,先将全部应采购图书的复本量配置为1;⑤ 先按需求强度从大到小,再按评价值从大到小,依次配置到步骤③中设置的相应目标复本量。
5采访决策支持系统
以上模型为图书采访提供了定量支持,但是,若对每本书刊做手工计算则太繁琐。当前高校图书馆大都采用了图书馆自动化系统,将上述模型与已有的图书馆自动化系统资源结合起来,设计开发文献采访决策支持系统,就显得很有必要而且可能。
采访决策支持系统能够根据最新的可供采购的图书信息、现有馆藏及其利用情况、学校学科和读者分布情况、图书购置经费数额和馆藏特色要求等信息,对图书馆的图书采购工作进行决策支持,即辅助采访人员决定哪些图书必须采购、哪些图书在经费允许时也应该采购、哪些图书不必应采购,并决定若需采购时要采购多少复本。
根据相对独立的图书采购功能划分及图书采购决策的一般流程,设计图书采购决策支持系统的模块结构及功能。首先,采访人员收集最新的可供采购的图书信息并进行;其次,从文献价值和读者需求两方面对可供采购图书进行定性与定量相结合的评价(如上述图书评价模型);最后,根据一定的决策模型(如上述经费分配模型和采购决策模型)进行采购决策,决定采购哪些图书、多少复本。据此,图书采购决策支持系统结构如图1所示。
图书信息采集子系统是整个系统运行的前提和基础,其功能是采集可供选择的图书的基本数据。从采集书目上看,主要包括新书征订目录、读者推荐书目、教学参考书目、科研参考书目及馆藏特色与补充书目等[13] ;从采集内容上看,主要包括待购图书的题名、内容简介、学科分类、作者和出版信息等。这些数据被录入数据库中,作为后续工作的基础,供采访人员和读者评价、使用。
各个不同层次的读者通过图书评价子系统对收集在数据库里的待购图书进行综合评价,系统从而自动计算出各种图书的评分值(按照上述图书评价模型),并存储在数据库中,为制定采购决策提供依据。
图书馆的采访人员根据数据库中的图书评价结果,通过采购决策子系统进行采购决策(按照上述经费分配模型和采购决策模型),将图书选择结果存储在数据库中。
系统管理子系统主要供系统管理员对数据库及模型库进行管理,如进行图书评价模型和采购决策模型相应参数的增加、删除、修改等。
数据库方面,在已有的图书馆自动化管理系统数据库(存储着读者数据、馆藏数据、流通数据等)基础上增加了学校的学科数据、待购图书原始数据(包括最新征订书目、教学参考书目、科研参考书目及馆藏特色与补充书目等)、待购图书的评价数据、待购图书的选择结果。
打破传统的线性和链式模式,建立以油公司技术支持机构跨部门多专业之间、技术支持机构与外部特色技术机构之间的多元主体协同互动为基础,以非线性、多角色、网络化、开放性为特性的协同创新体系,全面推进原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新,不断推动协同创新,拓宽发展空间,增强创新能力。
1.技术研讨机制。技术支持机构定期组织勘探开发动态分析会、工作推进会、技术瓶颈分析与对策研讨会等,促进同一专业的相互借鉴、不同专业之间的相互融合,为协同创新创造条件;组织技术支持机构与高校及特色公司技术交流,邀请四维地震技术、盐下成像等特色技术专家进行技术交流,加强技术培训,强化创新基础;组织读书报告会,提供技术交流平台,针对技术支持中的难点、热点问题,组织相关专业读书报告会,开展针对性的技术研讨,开拓思路、启发灵感,提高整体学术氛围,实现成果与资源的共享,推进原始创新。
2.联合支持机制。深入开展技术支持机构内部多专业、跨部门联合支持,以具体课题研究为结合点,加强专业间的融合,推动协同集成创新。
3.协调例会机制。技术支持机构定期召开科研生产支持运行例会、跨部门联合支持协调例会,听取课题研究进展和阶段成果交流,协调解决联合支持中的问题,为协同创新创造有力条件。
二、搭建国际交流平台
紧密围绕海外油气资源勘探开发项目中亟待解决的难题,结合我国开拓海外及新区的战略目标,多渠道搭建国际交流平台,做好技术准备和技术支持,积极引进国外成熟技术为我所用,实现引进消化吸收再创新。
1.组织科研部门申报参加国际会议计划。有目的、有计划、分层次选派团组,参加相关的国际会议,推动特色―前瞻技术研发,提高技术水平。
2.分批次组织“国际交流成果报告会”。邀请参加国际学术交流的团组回国后进行交流成果报告,进一步扩大参加国际会议和国际交流活动的受益面。
3.优选国际特色技术公司,进行技术引进和技术合作。与CCOP、美国科罗拉多矿业学院等国际学术机构开展油藏、地球物理、提高采收率、流体与烃类检测、盖层及保存条件评价等多个专业和方向的国际合作。
4.加强与海外项目公司的视频交流。尤其是作业者项目的视频交流,促进后方支持与现场生产的结合,增强研究成果的转化效果。
5.加强与海外项目公司的互动。创造条件,推动技术支持机构与海外项目尤其是非作业者项目合作伙伴之间的联合研究,以生产难题为切入点,相互促进,共同提高。
三、建立以适应国际化技术支持为核心的激励机制
海外技术支持对技术人员的外语能力、专业技术水平、突发及复杂问题的应变能力、国际化交流与沟通的适应能力都提出了很高的要求,也为协同创新带来了新的挑战。为此,建立以适应国际化技术支持为核心的激励机制,调动支持团队和个体积极性,从个体和团队两个层面提高协同创新的积极性。
1.给条件、给荣誉、给位子,调动个体积极性。从专业、语言、国际适应性三个方面帮助海外技术人员增强国际化支持能力,为提高个体创新能力打好基础。专业技能方面,制定员工职业发展规划,推行“导师带徒”制,加强中青年人才的培养,增强专业技术能力。外语能力方面,引进外籍员工,创造国际化工作环境,提高外语应用能力。国际适应性方面,选派技术人员担任协调员,派驻海外公司;创造机会让员工参加国际会议;积极组织与外方的联合攻关和视频交流,为员工适应国际化工作环境创造条件。设立院长奖励基金,增设生产支持科技奖,对在海外技术支持工作中表现突出、取得较好创新效果的员工给予奖励。实行竞聘上岗,对有较强创新能力的人员提供平台,拓宽个人发展空间。
[中图分类号] R332 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210(2012)10(a)-0030-03
阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种神经系统退行性疾病,老年人多发,丧失生活能力,主要是在大脑海马区域出现淀粉样物质,即淀粉样β蛋白(amyloid β protein,Aβ),Aβ可以使组织产生大量自由基,干扰钙离子代谢,影响炎症反应,从而引起脑神经元发生改变,神经元功能也会发生改变,引起AD发生[1-2],症状上表现学习和记忆障碍是最早出现的,目前国内外尚无特效药物进行治疗。石菖蒲挥发油是对机体中枢神经系统有保护作用有效成分, 其中β-细辛醚是石菖蒲挥发油的主要成分,β-细辛醚对机体自由基的产生有重要作用,是治疗神经系统的一种药物。β-细辛醚可促进氧自由基代谢,影响大脑学习和记忆能力。本文笔者通过将饲养动物分组后给予β-细辛醚探讨AD发病原因,且观察对老年痴呆小鼠PKA/CREB信号通路的影响作用和快速老化小鼠学习记忆能力影响,分析β-细辛醚药物作用机制。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试剂与仪器 β-细辛醚购于武汉博士德生物工程有限公司,制成0.1 mg/mL混浊液,每天小鼠灌胃量是2 mL;PKA、CREB一抗、SP试剂盒购于武汉博士德生物工程有限公司;DydatechMR4000型酶标仪购自SantaCruz公司,MPIAS-500病理图像分析系统由中国医学科学院药物研究所提供,其他均为国产分析醇试剂。
1.1.2 动物分组 选取健康昆明小鼠10只和快速老化小鼠30只,均为10个月大小、雄性、体重20~25 g,由哈尔滨医科大学实验动物中心提供。健康昆明小鼠10只作为对照组,30只快速老化小鼠物随机分为模型组(10只)、实验组(10只)、治疗组(10只)。对照组采用生理盐水灌胃,2 mL/次;实验组采用β-细辛醚混浊液灌胃,2 mL/次;治疗组采用脑复康水溶液5 mg/mL灌胃,2 mL/次;模型组采用生理盐水灌胃,2 mL/次。所有小鼠均每天灌胃1次,持续3周。
1.2 方法
1.2.1 Morris水迷宫定位航行实验 实验小鼠灌胃3周后进行行为学测试,连续5 d,实验前1 d适应性训练,平台放在第一象限,其他3个象限将其放入水中,每天各测1次,在2 min内尚未找到平台,则将其放平台10 s;若120 s之内找到平台,则其在平台10 s,实验进行5 d。利用上台潜伏期代表实验小鼠的空间学习能力,采用Morrismicrosoft基础类应用程序纪录逃避潜伏期和游泳距离,两次潜伏期算术均值作为这一天成绩进行统计学分析,处理结果。
1.2.2 Morris水迷宫空间探索实验 实验小鼠进行空间探索试验是任选一个入水点将小鼠放入水池中进行试验,记录各组实验小鼠在规定的时间内游泳轨迹,考察各组实验小鼠对原平台记忆,选择任选一相同入水点将各组实验小鼠放入水池中,记录各组实验小鼠在实验进行2 min之内游泳路线,同时记录停留时间,并对其进行实验统计分析,处理结果。
1.2.3 PKA、CREB的测定 实验小鼠乙醚麻醉,断头取出含有海马组织的脑组织,福尔马林固定24 h,PBS洗涤,4℃保存12 h,梯度乙醇脱水,透明,浸蜡,石蜡包埋,切片组织厚度6 μm,采用海马组织分别测定PKA、CREB,37℃温箱孵育10 min,PBS洗涤,抗原修复10 min,正常羊血清37℃温箱孵育10 min,一抗(PKA、CREB为1 100)37℃温箱孵育1 h,PBS洗涤,二抗IgG-HRP加入后,37℃温箱孵育30 min,PBS洗涤,DAB显色液显色,PBS洗涤,苏木精染色,脱水,透明,封片,测定部位在海马区,使用病理图像分析系统测定吸光度值,计算阳性细胞数。
1.2.4 小鼠海马神经元形态学光镜观察 实验小鼠乙醚麻醉,断头处死,取出脑组织,沿冠状切面切下前囟尾侧2.2~4.3 mm的海马组织,福尔马林固定,PBS洗涤,4℃保存12 h,梯度乙醇脱水,透明,浸蜡,石蜡包埋,连续切片,切片厚7 μm,HE染色,光镜下观察拍照。
1.2.5 小鼠海马神经元形态学电镜观察 实验小鼠乙醚麻醉,打胸后心脏灌注固定液,快速取脑,分离海马,2.5%戊二醛预固定2 h、四氧化锇固定,梯度乙醇脱水,透明,浸蜡,石蜡包埋,连续切片,醋酸铀及枸橼酸铅双染色,电镜下观察拍照。
1.3 统计学方法
用SPSS 12.0统计软件处理分析,计量资料数据以均数±标准差(x±s)表示,多组间比较采用方差分析,两两比较采用LSD-t检验。P < 0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 Morris水迷宫定位航行实验和空间探索实验结果
Morris水迷宫实验中,模型组与对照组比较,平台潜伏期缩短,原平台停留时间缩短,差异有统计学意义(P < 0.05),说明模型稳定,可以用于实验研究。实验组、治疗组与模型组比较,潜伏期明显缩短,差异有统计学意义(P < 0.05),实验组、治疗组与模型组比较,原平台停留时间延长,差异有统计学意义(P < 0.05),提示β-细辛醚能改善快速老化小鼠的学习记忆能力、空间探索能力,增强小鼠的记忆力(表1)。
2.2 小鼠海马神经元PKA、CREB测定
小鼠海马神经元模型组与对照组比较,PKA、CREB 吸光度(A)数值明显降低,蛋白数量较少,差异有统计学意义(P < 0.05),表明模型组PKA表达减少, CREB信号表达减少。动物给药后实验组与模型组比较,PKA 表达增多,CREB信号表达增多,差异有统计学意义(P < 0.05),说明β-细辛醚对快速老化小鼠治疗有效(表2)。
2.3 光学显微镜观察小鼠海马神经元
倒置相差显微镜下观察,对照组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞清晰可见,细胞形状锥体形,细胞核清晰,细胞器丰富,可见明显的尼氏体,显示蛋白石合成旺盛(图1a);模型组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞形态不规则,呈现多边形,细胞核较小,核仁不清晰,细胞整体损伤严重,细胞质中细胞器较少(图1b);治疗组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞形状锥体形或、长梭形,细胞器部分可以看到(图1c);实验组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞少量损伤,细胞边界较清晰,细胞形态较完整(图1d)。
2.4 电子显微镜观察小鼠海马神经元
对照组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞形状是锥体形,细胞器丰富,可见大量的粗面内质网,神经原纤维丰富、排列规则有序(图2a)。模型组则小鼠海马神经元脑组织锥体细胞损伤严重,细胞体积缩小,细胞核周边结构混乱,脂滴较多,细胞器较少(图2b)。治疗组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞结构清晰,细胞器清晰可见,线粒体丰富,异物颗粒较少(图2c)。实验组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞损伤较少,细胞结构较完整,神经原纤维较丰富,突触小泡较多(图2d)。
3 讨论
AD是一种临床常见的老年性记忆障碍疾病,由多种原因造成,国内外对于AD病因并不很清楚,AD的产生与大脑海马神经细胞淀粉样蛋白沉积、胆碱能神经纤维损伤、老年斑沉积形成、神经胶质细胞增生、化学性突触结构改变、突触密度丧失、神经递质和神经调质的生成减少等[3]有关。祖国传统医学认为AD的发生是脾肾亏虚,痰湿阻滞,痰浊淤血所致,治疗上以调节脾肾亏虚为主,痰浊淤血为辅。
AD动物模型首推SAM-P/8小鼠,该模型是日本京都大学竹田俊男教授开发的一种较理想的快速老化小鼠模型,SAM-P/8小鼠模型寿命较短、老化较快、海马神经元变性坏死、小鼠脑皮质萎缩等病理改变典型,老年性痴呆是小鼠的主要症状特征。本文应用β-细辛醚观察对快速老化SAM-P/8小鼠PKA、CREB蛋白表达影响,快速老化小鼠Morris水迷宫实验表明,β-细辛醚可明显改善SAM-P/8小鼠学习和记忆能力,模型组与正常组比较,寻找平台潜伏期长,差异有统计学意义(P < 0.05)。实验组能缩短寻找平台潜伏期,与模型组相比,差异有统计学意义(P < 0.05),说明β-细辛醚对SAM-P/8小鼠学习和记忆能力有所改善。
β-细辛醚还可以影响细胞Ca2+的代谢,通过刺激大脑海马神经元,细胞质内Ca2+浓度增加,导致第二信使cAMP浓度增加,激活蛋白质依赖的PKA磷酸化,磷酸化有活性的PKA能改善化学性突触结构功能改变[4-6]。活化的PKA可以磷酸化CREB 转录因子的转录,调节蛋白质表达,使各种信息可以长期保存,就会记住事件的发生过程。动物给药后实验组与模型组比较,PKA 表达增多,CREB信号表达增多,差异有统计学意义(P < 0.05),说明β-细辛醚对快速老化小鼠治疗有效果。β-细辛醚可增强PKA蛋白的表达量,来维持大脑海马神经元PKA/CREB这种特殊的信号通路传导。
光镜下对照组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞清晰可见,细胞形状锥体形,细胞核清晰,细胞器丰富,可见明显的尼氏体,显示蛋白石合成旺盛;模型组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞形态不规则,呈现多边形,细胞核较小,核仁不清晰,细胞整体损伤严重,细胞质中细胞器较少;治疗组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞形状呈锥体形或长梭形,细胞器部分可以看到;实验组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞少量损伤,细胞边界较清晰,细胞形态较完整,这些显示β-细辛醚可改善老年性痴呆痴呆模型中大脑海马神经元的病理特点,增强海马神经元的学习记忆能力,减弱老年性痴呆的症状。电镜下模型组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞损伤严重,细胞体积缩小,细胞核周边结构混乱,脂滴较多,细胞器较少。治疗组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞结构清晰,细胞器清晰可见,线粒体丰富,异物颗粒较少。实验组小鼠海马神经元脑组织锥体细胞损伤较少,细胞结构较完整,神经原纤维较丰富,突触小泡较多,电镜照片显示β-细辛醚能减轻痴呆小鼠大脑海马神经元的损伤。
综上所述,β-细辛醚对老年痴呆的PKA/CREB信号通路有明显的改善作用,β-细辛醚能增强该信号通路的传导,达到治疗老年性痴呆的目的。
[参考文献]
[1] Weiner MW,Aisen PS,Jack CR Jr,et al. The Alzheimer's disease neuroimaging initiative: progress report and future plans [J]. Alzheimers Dement,2010,6(3):202-211.
[2] Latha Devi,Hindupur K. Mitochondrial trafficking of APP and alpha synuclein:relevance to mitochondrial dysfunction in Alzheimer's and Parkinson's diseases [J]. Biochim Biophys Acta,2010,1802(1):11-19.
[3] Reddy PH. Amyloid beta, mitochondrial structural and functional dynamics in Alzheimer′s disease[J]. Exp Neurol,2009,218(2):286-292.
[4] Fang YQ,Shi C,Liu L,et al. Pharmacokinetics of beta-asarone in rabbit blood,hippocampus,cortex,brain stem,thalamus and cerebellum [J]. Pharmazie,2012,67(2):120-123.