CN101025866A - 一种医学教学用演示模型及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种医学教学用演示模型及其使用方法。采用PVC板作为教学演示模型基材，按照“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”的教学内容制作出演示片，每一片演示片的表面为“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”教学内容中的各技术单元为内容，中间为PVC板制作的演示片基体，在演示片基体的后面装有薄片状的永久磁铁，用于在演示时粘贴在金属的黑板上，演示模型是通过一片以上的演示片组合形成的，根据“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”的教学内容，实行分步骤演示片组合演示。

Description

一种医学教学用演示模型及其使用方法
技术领域
本发明属于一种教学用演示模型，尤其是一种应用于医学教学用的演示模型，及其使用方法。涉及到DNA复制、RNA的转录、蛋白质的生物合成及基因工程基本操作步骤等四个教学模型，应用到各专业的生物化学课堂上，使课堂气氛活跃，解析教学难点有方，明显地提高了有关内容的课堂吸收率。
背景技术
在教学中应用教学模型作为教学的演示课件是一种十分普遍的现象，但是对于不同的教学内容所需要演示的内容是不同的，而且对于同一种教学内容用不同的教学模型进行演示，所达到的效果是不一样的。目前，人类基因组计划的研究已经进入后基因组时代，研究的焦点已经从测序转向功能研究。目前基因理论与相对论、量子论和信息理论等已经成为现代科学的四大基础理论，基因理论所涉及的“中心法则”动态演示模型系列的开发和应用前景十分广宽。然而目前有关生物遗传中心法则的教学课件，既零散又不成系统，课堂上一晃而过，学生弄不明白，教师缺乏教学激情，学生缺乏主观能动性。虽然随着计算机应用水平的提高，模拟演示这一复杂的理论过程不会很困难，但需要的设备多，成本高，无论是维护或保养均感困难。因此，提供一套直观轻巧，可随授课的进程方便操作的动态示教模型，轻松自如地完成DNA复制、乳糖操纵子及RNA的转录、蛋白质合成和基因工程的基本步骤等这些生物化学教学中既是重点又是难点内容的授课任务，已是教和学两方面都期望的一件事，对教学任务较为繁重的中医院校的师生更是如此。无论是中西医基础理论教学还是优生优育等科普宣传，疾病发生机理的“中心法则”直观演示模型均有极其广泛的用途。尤其是中医院校学生除需要学习祖国医学基础知识外，尚需掌握部分西医基础理论，这使得他们学习时间非常有限。有关生物遗传学“中心法则”的教学内容里，有一些既是重点又是难点的内容，一时半刻难以让学生理解。且学科进展快，理论经常更新，教学内容不断变更，让中医院校学生或进修者学习起来有不少困难。社会在发展，人们正在不断追求生活的质量，对遗传性疾病的防范，对人类生殖健康，对优生优育，对婚前检查宣传的渴求正日益增加。从这些方面来讲，研制一套通俗易懂的有关人类生殖健康，避免遗传性疾病发生的核心基础理论内容“中心法则”的直观演示模型，已是迫在眉睫的事情。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有教学演示模型的不足，开发一套适应于“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”等新的技术内容教学的演示模型。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：采用PVC板作为教学演示模型的基本材料，按照“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”的教学内容制作出基本演示片，每一片演示片的表面为“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”教学内容中的各技术单元为内容，中间为PVC板制作的演示片基体，在演示片基体的后面装有薄片状的永久磁铁，用于在演示时粘贴在金属的黑板上，演示模型是通过一片以上的演示片组合形成的，由演示片根据“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”的教学内容，实行分步骤演示片组合演示，从而达到演示教学的目的。
本发明的基本制作及演示方法是：根据理论内容需要在亮膜上喷绘相应理论内容之文本或图形。再将喷绘有文本或图形的亮膜粘贴在PVC板上，并根据需要切割PVC板为各种形状，形成单块教学演示模型演示片。演示片分为表面层和基材层两层，表面层为根据理论内容需要在亮膜上喷绘相应理论内容之文本或图形，基材层为约5mm厚的PVC板材；在PVC板材的基材层背面开有一个以上的盲孔，在盲孔内固粘有永久磁铁块，永久磁铁块的外表面与PVC板基本平齐。在教学中使用时再根据教学内容进行各种演示片组合形成“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”的教学演示模型。
本发明的优点在于：通过教学实践证明，在电脑课件日益普及的今天，简易动态的直观演示模型，在生物化学、生物遗传学及其他一些学科的教学中，仍有它的不可替代性。特别是在条件较差的基层，这些简易的直观演示模型却能在演讲者手中游刃有余地发挥，得心应手地应用，以期达到精品课程建设的需求。我们将本发明应用到各专业的生物化学课堂上，发现使课堂气氛明显变得活跃，由于解析教学难点形式新颖，生动直观，因而明显地提高了DNA复制和蛋白质生物合成授课内容的课堂吸收率。
我们分别用普通教学法、课件教学法和直观演示模型教学法等三种方法实施教学，用三种教学方法授课后课堂吸收率进行了比较。将四个教学班分为三组，教学内容为DNA的复制和蛋白质的生物合成，按照三年制全日制护理专业生物化学教学大纲课时要求实施授课。授课后由教研室立即组织对学生进行测试，简答的5道题中答对3道以上者视为合格。测试结果如表1所示。
表1三种授课方法讲授DNA复制的课堂吸收率比较
    授课方法     测试合格     测试不合格     合计
    普通教学法     40     21     61
    课件教学法     43     19     62
    模型教学法     99     21     120
    合计     182     61     243
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为DNA复制叉教学演示模型应用实施例示意图；
图3为DNA半不连续复制教学演示模型应用实施例示意图；
图4为乳糖操纵子的调节教学演示模型应用实施例示意图；
图5为RNA的转录教学演示模型应用实施例示意图；
图6为蛋白质合成进位与脱落教学演示模型应用实施例示意图；
图7为合成终止及核蛋白体循环教学演示模型应用实施例示意图。
具体实施方式
附图给出了本发明的实施例，下面将结合实施例对本发明作进一步的描述。
从附图1可以看出，本发明为一种由一个以上演示片组合的“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”教学演示模型。所有教学演示模型均采用PVC板作为教学演示模型的基本材料，按照“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”的教学内容制作出基本教学演示模型演示片4，每一片演示片4的表面为“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”教学内容中的各技术单元为内容1，中间为PVC板制作的演示片基体3，在演示片基体3的后面装有薄片状的永久磁铁2，用于在演示时粘贴在金属的黑板上，教学演示模型是通过一片以上的演示片1组合形成的，由演示片1根据“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”的教学内容，实行分步骤演示片组合演示，从而达到演示教学的目的。
本发明的基本制作及演示方法是：根据理论内容需要在亮膜上喷绘相应理论内容之文本或图形。再将喷绘有文本或图形的亮膜粘贴在PVC板上，并根据需要切割PVC板为各种形状，形成单块教学演示模型演示片。演示片分为表面层和基材层两层，表面层为根据理论内容需要在亮膜上喷绘相应理论内容之文本或图形，基材层为约5mm厚的PVC板材；在PVC板材的基材层背面开有一个以上的盲孔，在盲孔内固粘有永久磁铁块，永久磁铁块的外表面与PVC板基本平齐。在教学中使用时再根据教学内容进行各种演示片组合形成“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”的教学演示模型。
实施例一
图2和图3是一种DNA复制动态教学演示模型，从图中可以看出，DNA复制动态示教仪是采用PVC材料作为基材，在基材背面嵌入磁铁，外粘喷塑彩色亮膜组合成一套能够说明复制叉动态复制过程的DNA复制模型。
图2将DNA分子的两条母链用红色彩纸标记，显示平行并方向相反，由拓朴酶和解链酶解螺旋。图3说明半不连续复制过程。领头链开始从5/至3/方向合成子链(蓝色亮膜表示)，而随从链则需引物酶作用先合成引物(紫色亮膜表示)。在引物的基础上按5/至3/方向合成冈崎片段(绿色亮膜表示)，由于母链双螺旋结构用6块长30cm宽4cmPVC板制作。可随讲课进度动态地表达随着复制叉的前移，领头链由5/至3/方向继续向前推进，而随从链则在新引物的基础上合成新的冈崎片段；尔后引物水解，其空间由新合成的DNA链补充，接着由连接酶将3/-OH与5/P连接起来等整个复制过程。
实施例二
图5和图6为一种RNA的转录及乳糖操纵子的调节机制教学演示模型。它是用一根长150cm，宽10cm的亮膜按图5安排图形。两边用PVC板材料作为基材，在基材背面嵌以磁铁粘合亮膜以固定于黑板。其上面的“CAP”、“cAMP”、“阻遏蛋白”、“别乳糖”、“mRNA”、“核心酶”、“σ因子”、“ρ因子”等配件，均使用PVC材料嵌磁铁制作，可灵活地在黑板上移动。图6示有意义链与反意义链用拉链将其分开，并设法让其下坠如原核生物的转录空泡[14]250状。为了显示核心酶在有意义链上滑动，及随滑动新合成的RNA链不断延长，使用了类似皮卷尺的结构，它使酶每移动一段距离，即可下垂一段显示RNA链的布条，直至出现终止因子，一条新合成的RNA初级转录产物即形成。
实施例三
图7和图8为一种蛋白质的生物合成教学演示模型。蛋白质的生物合成是著名的生物化学授课的重点和难点。国内一些单位也曾试制过这类模型，但随着科学的进展，一些内容急待修改，现将修改过后的动态演示仪展示如下：
图7说明从5′至3′方向的白色mRNA长链(用白色广告布喷绘密码)上，将小亚基嵌用红色亮膜贴于PVC板材料上，以此作为基材，在基材背面嵌磁铁制成，有近三组密码，在启动密码子“AUG”的下方，携带蛋氨酸(所有氨基酸和tRNA均用黄色亮膜)的tRNA以其反密码子与密码子配对，完成启动过程后，这一模型能动态地完成进位、成肽、转位等过程，形象地说明每一次循环即增加一个氨基酸残基。
图7还清楚地显示了随着大小亚基在mRNA链上的转位，转位时卸载的tRNA进入E位，可诱导核蛋白体构象改变，有利于下一新的氨基酰-tRNA的进入A位。而新的进位又诱导核蛋白体变构促使卸载tRNA从E位上排出。
图8表示mRNA链上出现终止密码“UGA”时，“RF”终止因子即可结合在“受位”上，演示时说明此时的转肽酶起水解作用，新合成的多肽链即可从mRNA链上水解下来。此图还表示多核蛋白体循环过程。新的大小亚基重新聚合，又开始一分子多肽链的合成过程。
此示教仪的特点是在黑板上，通过大小亚基在铁质黑板上的推动，原受位(A位)变成给位(P位)，新出现的受位又可以接受新的氨基酰-tRNA。较比以前的示教仪，这里体现了“E位”的作用。
实施例四
为一种基因工程的基本操作步骤教学演示模型。有关基因工程的基本操作步骤动态演示模型均以PVC板嵌磁铁并粘合亮膜制成。与一般模型不同的地方是：显示限制性内切酶切开基因载体后，一段目的基因正好相嵌在基因载体的切口缺损处，此处用工程塑料插件制作，表示形成的重组DNA分子。制作者以不同的颜色，不同的式样的PVC材料表示不同的目的基因和基因载体，同样也表示含有或不含重组DNA的细菌菌落的模拟图形。生动地说明以质粒为载体的DNA克隆过程。

Claims (3)

1、一种医学教学用演示模型，由一个以上演示片组合的“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”教学演示模型，其特征在于：所有教学演示模型均采用PVC板作为教学演示模型的基本材料，按照“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”的教学内容制作出基本教学演示模型演示片，每一片演示片的表面为“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”教学内容中的各技术单元为内容，中间为PVC板制作的演示片基体，在演示片基体的后面装有薄片状的永久磁铁，用于在演示时粘贴在金属的黑板上。
2、如权利要求1所述的演示模型，其特征在于：所述的演示片是根据理论内容需要在亮膜上喷绘相应理论内容之文本或图形；再将喷绘有文本或图形的亮膜粘贴在PVC板上，并根据需要切割PVC板为各种形状，形成单块教学演示模型演示片；演示片分为表面层和基材层两层，表面层为根据理论内容需要在亮膜上喷绘相应理论内容之文本或图形，基材层为约5mm厚的PVC板材；在PVC板材的基材层背面开有一个以上的盲孔，在盲孔内固粘有永久磁铁块，永久磁铁块的外表面与PVC板基本平齐。
3、如权利要求1所述的演示模型的演示方法，其特征在于：教学演示模型是通过一片以上的演示片组合形成的，由演示片根据“DNA的复制”、“乳糖操纵子及RNA的转录”、“蛋白质的生物合成”及“基因工程的基本操作步骤”的教学内容，实行分步骤演示片组合演示，从而达到演示教学的目的。
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