專利名稱：一種醫(yī)學教學用演示模型及其使用方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種教學用演示模型，尤其是一種應用于醫(yī)學教學用的演示模型，及其使用方法。涉及到DNA復制、RNA的轉錄、蛋白質的生物合成及基因工程基本操作步驟等四個教學模型，應用到各專業(yè)的生物化學課堂上，使課堂氣氛活躍，解析教學難點有方，明顯地提高了有關內容的課堂吸收率。
背景技術：
在教學中應用教學模型作為教學的演示課件是一種十分普遍的現(xiàn)象，但是對于不同的教學內容所需要演示的內容是不同的，而且對于同一種教學內容用不同的教學模型進行演示，所達到的效果是不一樣的。目前，人類基因組計劃的研究已經進入后基因組時代，研究的焦點已經從測序轉向功能研究。目前基因理論與相對論、量子論和信息理論等已經成為現(xiàn)代科學的四大基礎理論，基因理論所涉及的“中心法則”動態(tài)演示模型系列的開發(fā)和應用前景十分廣寬。然而目前有關生物遺傳中心法則的教學課件，既零散又不成系統(tǒng)，課堂上一晃而過，學生弄不明白，教師缺乏教學激情，學生缺乏主觀能動性。雖然隨著計算機應用水平的提高，模擬演示這一復雜的理論過程不會很困難，但需要的設備多，成本高，無論是維護或保養(yǎng)均感困難。因此，提供一套直觀輕巧，可隨授課的進程方便操作的動態(tài)示教模型，輕松自如地完成DNA復制、乳糖操縱子及RNA的轉錄、蛋白質合成和基因工程的基本步驟等這些生物化學教學中既是重點又是難點內容的授課任務，已是教和學兩方面都期望的一件事，對教學任務較為繁重的中醫(yī)院校的師生更是如此。無論是中西醫(yī)基礎理論教學還是優(yōu)生優(yōu)育等科普宣傳，疾病發(fā)生機理的“中心法則”直觀演示模型均有極其廣泛的用途。尤其是中醫(yī)院校學生除需要學習祖國醫(yī)學基礎知識外，尚需掌握部分西醫(yī)基礎理論，這使得他們學習時間非常有限。有關生物遺傳學“中心法則”的教學內容里，有一些既是重點又是難點的內容，一時半刻難以讓學生理解。且學科進展快，理論經常更新，教學內容不斷變更，讓中醫(yī)院校學生或進修者學習起來有不少困難。社會在發(fā)展，人們正在不斷追求生活的質量，對遺傳性疾病的防范，對人類生殖健康，對優(yōu)生優(yōu)育，對婚前檢查宣傳的渴求正日益增加。從這些方面來講，研制一套通俗易懂的有關人類生殖健康，避免遺傳性疾病發(fā)生的核心基礎理論內容“中心法則”的直觀演示模型，已是迫在眉睫的事情。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有教學演示模型的不足，開發(fā)一套適應于“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”等新的技術內容教學的演示模型。
本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的采用PVC板作為教學演示模型的基本材料，按照“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”的教學內容制作出基本演示片，每一片演示片的表面為“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”教學內容中的各技術單元為內容，中間為PVC板制作的演示片基體，在演示片基體的后面裝有薄片狀的永久磁鐵，用于在演示時粘貼在金屬的黑板上，演示模型是通過一片以上的演示片組合形成的，由演示片根據“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”的教學內容，實行分步驟演示片組合演示，從而達到演示教學的目的。
本發(fā)明的基本制作及演示方法是根據理論內容需要在亮膜上噴繪相應理論內容之文本或圖形。再將噴繪有文本或圖形的亮膜粘貼在PVC板上，并根據需要切割PVC板為各種形狀，形成單塊教學演示模型演示片。演示片分為表面層和基材層兩層，表面層為根據理論內容需要在亮膜上噴繪相應理論內容之文本或圖形，基材層為約5mm厚的PVC板材；在PVC板材的基材層背面開有一個以上的盲孔，在盲孔內固粘有永久磁鐵塊，永久磁鐵塊的外表面與PVC板基本平齊。在教學中使用時再根據教學內容進行各種演示片組合形成“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”的教學演示模型。
本發(fā)明的優(yōu)點在于通過教學實踐證明，在電腦課件日益普及的今天，簡易動態(tài)的直觀演示模型，在生物化學、生物遺傳學及其他一些學科的教學中，仍有它的不可替代性。特別是在條件較差的基層，這些簡易的直觀演示模型卻能在演講者手中游刃有余地發(fā)揮，得心應手地應用，以期達到精品課程建設的需求。我們將本發(fā)明應用到各專業(yè)的生物化學課堂上，發(fā)現(xiàn)使課堂氣氛明顯變得活躍，由于解析教學難點形式新穎，生動直觀，因而明顯地提高了DNA復制和蛋白質生物合成授課內容的課堂吸收率。
我們分別用普通教學法、課件教學法和直觀演示模型教學法等三種方法實施教學，用三種教學方法授課后課堂吸收率進行了比較。將四個教學班分為三組，教學內容為DNA的復制和蛋白質的生物合成，按照三年制全日制護理專業(yè)生物化學教學大綱課時要求實施授課。授課后由教研室立即組織對學生進行測試，簡答的5道題中答對3道以上者視為合格。測試結果如表1所示。
表1三種授課方法講授DNA復制的課堂吸收率比較



圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為DNA復制叉教學演示模型應用實施例示意圖；圖3為DNA半不連續(xù)復制教學演示模型應用實施例示意圖；圖4為乳糖操縱子的調節(jié)教學演示模型應用實施例示意圖；圖5為RNA的轉錄教學演示模型應用實施例示意圖；圖6為蛋白質合成進位與脫落教學演示模型應用實施例示意圖；圖7為合成終止及核蛋白體循環(huán)教學演示模型應用實施例示意圖。
具體實施例方式
附圖給出了本發(fā)明的實施例，下面將結合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
從附圖1可以看出，本發(fā)明為一種由一個以上演示片組合的“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”教學演示模型。所有教學演示模型均采用PVC板作為教學演示模型的基本材料，按照“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”的教學內容制作出基本教學演示模型演示片4，每一片演示片4的表面為“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”教學內容中的各技術單元為內容1，中間為PVC板制作的演示片基體3，在演示片基體3的后面裝有薄片狀的永久磁鐵2，用于在演示時粘貼在金屬的黑板上，教學演示模型是通過一片以上的演示片1組合形成的，由演示片1根據“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”的教學內容，實行分步驟演示片組合演示，從而達到演示教學的目的。
本發(fā)明的基本制作及演示方法是根據理論內容需要在亮膜上噴繪相應理論內容之文本或圖形。再將噴繪有文本或圖形的亮膜粘貼在PVC板上，并根據需要切割PVC板為各種形狀，形成單塊教學演示模型演示片。演示片分為表面層和基材層兩層，表面層為根據理論內容需要在亮膜上噴繪相應理論內容之文本或圖形，基材層為約5mm厚的PVC板材；在PVC板材的基材層背面開有一個以上的盲孔，在盲孔內固粘有永久磁鐵塊，永久磁鐵塊的外表面與PVC板基本平齊。在教學中使用時再根據教學內容進行各種演示片組合形成“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”的教學演示模型。
實施例一圖2和圖3是一種DNA復制動態(tài)教學演示模型，從圖中可以看出，DNA復制動態(tài)示教儀是采用PVC材料作為基材，在基材背面嵌入磁鐵，外粘噴塑彩色亮膜組合成一套能夠說明復制叉動態(tài)復制過程的DNA復制模型。
圖2將DNA分子的兩條母鏈用紅色彩紙標記，顯示平行并方向相反，由拓樸酶和解鏈酶解螺旋。圖3說明半不連續(xù)復制過程。領頭鏈開始從5/至3/方向合成子鏈(藍色亮膜表示)，而隨從鏈則需引物酶作用先合成引物(紫色亮膜表示)。在引物的基礎上按5/至3/方向合成岡崎片段(綠色亮膜表示)，由于母鏈雙螺旋結構用6塊長30cm寬4cmPVC板制作?？呻S講課進度動態(tài)地表達隨著復制叉的前移，領頭鏈由5/至3/方向繼續(xù)向前推進，而隨從鏈則在新引物的基礎上合成新的岡崎片段；爾后引物水解，其空間由新合成的DNA鏈補充，接著由連接酶將3/-OH與5/P連接起來等整個復制過程。
實施例二圖5和圖6為一種RNA的轉錄及乳糖操縱子的調節(jié)機制教學演示模型。它是用一根長150cm，寬10cm的亮膜按圖5安排圖形。兩邊用PVC板材料作為基材，在基材背面嵌以磁鐵粘合亮膜以固定于黑板。其上面的“CAP”、“cAMP”、“阻遏蛋白”、“別乳糖”、“mRNA”、“核心酶”、“σ因子”、“ρ因子”等配件，均使用PVC材料嵌磁鐵制作，可靈活地在黑板上移動。圖6示有意義鏈與反意義鏈用拉鏈將其分開，并設法讓其下墜如原核生物的轉錄空泡[14]250狀。為了顯示核心酶在有意義鏈上滑動，及隨滑動新合成的RNA鏈不斷延長，使用了類似皮卷尺的結構，它使酶每移動一段距離，即可下垂一段顯示RNA鏈的布條，直至出現(xiàn)終止因子，一條新合成的RNA初級轉錄產物即形成。
實施例三圖7和圖8為一種蛋白質的生物合成教學演示模型。蛋白質的生物合成是著名的生物化學授課的重點和難點。國內一些單位也曾試制過這類模型，但隨著科學的進展，一些內容急待修改，現(xiàn)將修改過后的動態(tài)演示儀展示如下圖7說明從5′至3′方向的白色mRNA長鏈(用白色廣告布噴繪密碼)上，將小亞基嵌用紅色亮膜貼于PVC板材料上，以此作為基材，在基材背面嵌磁鐵制成，有近三組密碼，在啟動密碼子“AUG”的下方，攜帶蛋氨酸(所有氨基酸和tRNA均用黃色亮膜)的tRNA以其反密碼子與密碼子配對，完成啟動過程后，這一模型能動態(tài)地完成進位、成肽、轉位等過程，形象地說明每一次循環(huán)即增加一個氨基酸殘基。
圖7還清楚地顯示了隨著大小亞基在mRNA鏈上的轉位，轉位時卸載的tRNA進入E位，可誘導核蛋白體構象改變，有利于下一新的氨基酰-tRNA的進入A位。而新的進位又誘導核蛋白體變構促使卸載tRNA從E位上排出。
圖8表示mRNA鏈上出現(xiàn)終止密碼“UGA”時，“RF”終止因子即可結合在“受位”上，演示時說明此時的轉肽酶起水解作用，新合成的多肽鏈即可從mRNA鏈上水解下來。此圖還表示多核蛋白體循環(huán)過程。新的大小亞基重新聚合，又開始一分子多肽鏈的合成過程。
此示教儀的特點是在黑板上，通過大小亞基在鐵質黑板上的推動，原受位(A位)變成給位(P位)，新出現(xiàn)的受位又可以接受新的氨基酰-tRNA。較比以前的示教儀，這里體現(xiàn)了“E位”的作用。
實施例四為一種基因工程的基本操作步驟教學演示模型。有關基因工程的基本操作步驟動態(tài)演示模型均以PVC板嵌磁鐵并粘合亮膜制成。與一般模型不同的地方是顯示限制性內切酶切開基因載體后，一段目的基因正好相嵌在基因載體的切口缺損處，此處用工程塑料插件制作，表示形成的重組DNA分子。制作者以不同的顏色，不同的式樣的PVC材料表示不同的目的基因和基因載體，同樣也表示含有或不含重組DNA的細菌菌落的模擬圖形。生動地說明以質粒為載體的DNA克隆過程。
權利要求
1.一種醫(yī)學教學用演示模型，由一個以上演示片組合的“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”教學演示模型，其特征在于所有教學演示模型均采用PVC板作為教學演示模型的基本材料，按照“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”的教學內容制作出基本教學演示模型演示片，每一片演示片的表面為“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”教學內容中的各技術單元為內容，中間為PVC板制作的演示片基體，在演示片基體的后面裝有薄片狀的永久磁鐵，用于在演示時粘貼在金屬的黑板上。
2.如權利要求1所述的演示模型，其特征在于所述的演示片是根據理論內容需要在亮膜上噴繪相應理論內容之文本或圖形；再將噴繪有文本或圖形的亮膜粘貼在PVC板上，并根據需要切割PVC板為各種形狀，形成單塊教學演示模型演示片；演示片分為表面層和基材層兩層，表面層為根據理論內容需要在亮膜上噴繪相應理論內容之文本或圖形，基材層為約5mm厚的PVC板材；在PVC板材的基材層背面開有一個以上的盲孔，在盲孔內固粘有永久磁鐵塊，永久磁鐵塊的外表面與PVC板基本平齊。
3.如權利要求1所述的演示模型的演示方法，其特征在于教學演示模型是通過一片以上的演示片組合形成的，由演示片根據“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”的教學內容，實行分步驟演示片組合演示，從而達到演示教學的目的。
全文摘要
一種醫(yī)學教學用演示模型及其使用方法。采用PVC板作為教學演示模型基材，按照“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”的教學內容制作出演示片，每一片演示片的表面為“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”教學內容中的各技術單元為內容，中間為PVC板制作的演示片基體，在演示片基體的后面裝有薄片狀的永久磁鐵，用于在演示時粘貼在金屬的黑板上，演示模型是通過一片以上的演示片組合形成的，根據“DNA的復制”、“乳糖操縱子及RNA的轉錄”、“蛋白質的生物合成”及“基因工程的基本操作步驟”的教學內容，實行分步驟演示片組合演示。
文檔編號G09B23/26GK101025866SQ200610031
公開日2007年8月29日 申請日期2006年5月16日 優(yōu)先權日2006年5月16日
發(fā)明者夏曉凱, 魏高文, 譚李紅, 羅美莊 申請人:夏曉凱