[摘要]生物医学是一门新兴的学科，它是应用了生物学、医学和生命科学的理论和方法而发展起来。随着信息技术的高速发展，计算机科学已经深度参与和渗入到生物技术的研究之中了。生物医学应用多属于大规模计算密集型应用，而生物医学研究中也越来越频繁地涉及到大数据存储和高性能集群运算需求技术，所以需要采用大规模的计算环境支持。
[关键词]生物医学；计算平台；管理模式；运行与维护
近几年，随着生物医学应用的飞速发展，大规模生物医学应用计算平台正从传统的以计算集群为基础的网格环境向高性能计算环境快速发展，以承载和支撑大规模生物与医学为中心任务，充分利用其并行运算和大数据处理的能力，为大数据提供高效的处理和分析机制。
一、生物医学计算平台的有效管理
（一）生物计算平台发挥的作用以及工作宗旨
其作为相对独立的辅助部门存在，为教学科研提供保障，最大限度地发挥资源的利用率，提供一流的生物医学计算和存储等服务工作。因此，计算平台是否能够按需求服务，科研和教学用户对平台服务是否满意，如何通过创建和创新服务而为生物医学研究创造更多的价值等一系列问题，依然是需要关注的重点问题。
（二）生物计算平台所面临的建设、运营等主要问题
一方面，各实验室和院所的发展对生物计算平台的建设提出许多新的挑战，需要长远目光和快速响应，比如每年的项目申报。另一方面，因频繁变化的业务使计算平台日常管理遭遇很多突发状况，如临时停电、软硬件技术故障、突击检查等，要求提前做好充分的准备工作。
（三）生物计算平台服务管理的广度和深度
生物计算机平台对人、基础设施、信息资产、其他资产的管理，范围广，涉及到的面多，只有抓住信息这个要素以信息管理为重点，以流程为指标，建立标准服务级别，并进行模块化管理。
（四）定制的服务体系构架
1）服务级别管理：计算机平台的核心使命是为各类用户提供满意的存储及计算服务，因此立足于平台的实际，针对不同用户的特点，制定和实施相匹配的用户服务协议，是衡量平台工作的核心标准之一。
2）财务管理：计算机平台逐年累月积累下来的教学和科研经验，必须考虑投入和产出效益。因此，需要设计预算和计费管理、运维的管理、对外服务的管理等，费用约定应明确体现在服务协定上，这对改善计算平台的运维和服务质量，提升平台的使用平率都十分必要。
3）持续可用性管理：作为一个重点建设，任务繁重的计算平台，必须在人员、技术、资产等方面进行持续管理。并必须明确计算平台服务需求，这样平台的工作目标才是明确的，这样优化和基础构架才有实用性。
4）事故能力的管理：为避免用户违规、例外操作等造成的事故，计算机平台需要制定严格的服务质量标准，并在此基础上规范操作、记录操作事故现象、分析并给出报告，以达到与用户沟通、减少事故次数、提高服务质量的目的。计算平台需要通过合理的岗位设置，来实现各类服务，并通过对人员的培训，以及对资源的优化合理配置，来发挥计算平台投资的最大效能。
5）问题配置管理：为兑现服务协议，降低事故损失，有必要开展事前分析，找出潜在因素，减少服务成本和对用户的影响。而合理地配置是计算机平台软件协同、高效工作的基石，对系统的配置项需要定期确认，以确保变更管理和日志。
6）变更发布管理：科学试验的流程变更需要合理管理，因计算平台面向的用户众多，拥有的信息资源有限，而在实际过程中，用户的使用权限或端口会经常进行变更，所以用户出于自身需要对软硬件的变更也是变更管理工作的重点。为使IT技术信息透明化，应定期发布有关产品的配置项信息，而计算机平台通常使用可信第三方提供的软件产品。
二、生物医学计算平台的合理化运维
（一）生物医学计算平台下的用户维度
在传统模式下，业务系统与物理服务器明确对应，而采用计算平台后，是利用虚拟服务器进行服务的，其数量会动态增减。如要查看客户满意度、群集开机率、任务按时完成率以及平均等待时间，都可以在计算平台中操作实施。因计算平台面向的用户面广，所以用户维度是关键。在为各类用户提供满意的计算平台服务，并达到与客户之间的良好沟通，才能对计算平台的使用率以及良好的信誉有很大的提升。
（二）生物医学计算平台下科研项目与业绩的维度
1生产实习现状及存在的问题
在当前的大学教育中，实践教学原本就是一个薄弱环节，加上学生对实习的目的和重要性普遍认识不足，导致生产实习大多停留在参观认识实习的阶段。作为交叉学科的生物医学工程，涉及的知识面非常广，既有生物材料知识的学习，又涉及医疗电子、医疗器械等知识，在实习时很难找到既包括生物材料又涉及生产医疗器械如此对口的实习单位。因此，一个生产实习往往需要在多个实习单位开展。每个实习单位的实习时间都非常有限，学生走马观花地参观了解，很难深入进行，因此学生的积极性普遍不高。
2加强生产实习建设的探讨
实习模式的改革
现在的生产实习大多是直接将学生送到实习单位，由实习单位安排相关技术人员讲解产品知识并带领参观生产过程。在此过程中，学生仅仅通过教师编制的实习指导书对实习单位及其产品有所了解，而对自己所学知识在这些产品中的应用认识不够充分。针对这些情况，首先根据专业培养目标和实习基地的实际情况，联合实习单位编写实习指导书，并在实习指导书中，给出相应的思考题，引导学生思考，引导学生将所学理论知识运用到实践。其次在实习模式中，可考虑采取“校内-企业”相结合的实习模式。[9]例如在生物医学工程专业的生产实习中，涉及生物材料聚乳酸合成的生产。可考虑先在实验室开展聚乳酸合成实验，使学生对聚乳酸的性能及合成原理有进一步的了解；通过实验学生对聚乳酸合成的工艺流程有更清晰的认识。完成校内实验后，再去企业实习，就能够更熟悉该产品的合成生产流程，可以有针对性地比较企业规模化生产与实验室合成的异同，这样学生对实习更加熟悉，更能调动其积极性，同时又使得实习更有针对性。
实习基地的建设
在实习基地的建设方面，应当发挥学院的主导作用，以科研服务为切入点，帮助实习单位解决技术问题，从而建立良好的合作关系，深化实习基地建设。除了与企业有科研项目的合作之外，还应考虑充分利用高校的人才优势，为企业单位提供有关人员的进修培训；另外还可聘请实习单位的技术人员作为学校的兼职讲师，邀请实习单位的高级工程师到学校做专业讲座，加强双方的交流合作，激发学生实习的积极性以及动手实践操作的兴趣。通过学院层面与实习单位签订实习协议，协商好实习时间、实习内容以及其他实习相关事宜，避免实习时间不确定，实习内容临时改变或减少等情况的出现。同时可避免几个实习单位出现时间冲突，便于按原定计划进行。另一方面，除了实习还可推荐安排学生去实习单位完成相关课程设计或毕业设计。实习单位通过毕业设计了解学生的专业技能和性格特点，学生通过毕业设计熟悉企业单位的相关工作，对自己工作的定位能够更加准确，同时也拓宽了自己的就业渠道，达到实习毕业生就业及企业用人双赢的效果。除了校外实习基地的建设，在条件成熟的情况下，学校可考虑建立校内实习基地。一方面，校内实习基地可更有针对性，与所学专业知识更加对口，学生在实习基地有更多的机会参与动手实践。另一方面，在实习时间的安排上，更便于协调分配，实习时间也能得到充分保障。同时专业的实习基地，还可为周围甚至全国其他拥有同类专业的院校开放，在提高了实习基地的利用率的同时，为院校之间的交流提供了机会和平台。同时，实习基地还可考虑结合学校开设的大学生科研训练计划(SRTP)、个性化实验以及工程实践等项目开展进行，为更多的学生服务。
实习成绩的考核
在成绩考核方面，实习开始前、实习过程中以及实习结束后，对学生的成绩考核也是提高生产实习质量的重要环节。加强实习质量监控，前期主要是检查学生对实习的预习情况，可通过简单提问及检查预习报告进行；中期进行检查督促，检查实习日志的填写及督促实习笔记的完成；后期检查所撰写的实习报告及收获体会。在实习过程中，除了带队教师根据学生在实习过程中的表现给予评定外，还可以考虑邀请实习单位的指导教师参与到实习成绩的考评，严格把关，进而提高实习质量。
实习带队教师的培养
实习带队教师是学生与实习单位的纽带，稳定、高素质的实习带队教师是提高生产实习质量的关键。在生产实习开始前，带队教师应先到实习单位，与实习单商定实习时间、实习内容等具体事宜；在校内，带队教师召开实习动员大会，并对实习中可能遇到的相关知识进行强化讲解；在实习过程中，实习带队教师主要是及时了解学生在实习过程中遇到的困难和问题，协助实习基地指导教师解答学生在实习过程中遇到的疑问，合理安排实习进度，保证实习顺利完成。实习结束后，需要审阅实习报告，提交学生成绩并对实习过程中存在及出现的问题归纳总结，提出合理建议为下一届实习积累经验。因此在整个过程中，带队实习教师是学生与实习单位之间的关键纽带，起着非常重要的作用。而每一次的实习都因人、因时、因地而不同，存在很多不确定因素，特别需要经验积累。因此，培养阵容稳定、经验丰富的实习带队教师，对提高实习质量有着至关重要的作用。
3结束语
生产实习是一个涉及面广、环节众多的复杂过程，要提高生产实习的质量，除了要让学生和教师都充分意识到生产实习的必要性和重要性，还应在校内外实习基地建设及高素质带队教师的培养方面多做工作。同时学校也应考虑在生产实习中投入更多的人力、物力和财力，保证生产实习的顺利开展，取得更好的实习效果。随着科学技术的发展，根据学科门类及专业的不同，生产实习的模式也有待发展和完善，与时俱进，不断提高生产实习的质量，为社会培养更多具备高素质的全面综合型人才。
【摘要】 针对培养具有全面实验科研技能医学人才的要求，改革传统实验教学理念，通过在医学八年制学生中开展生化综合实验，使学生系统地应用和掌握了生物化学技术，提高了教学质量和培养了学生的科研创新能力，为进一步全面实施生化实验教学改革打下了基础。
【关键词】 八年制; 生化综合实验; 教学改革
生物化学是一门联系基础医学和临床医学的“桥梁”学科，具有很强的实践性。生化实验课是整体生化教学的重要组成部分，它不仅是培养、训练学生的基本实验操作能力和分析解决问题能力的重要环节，更是培养学生创新能力的重要途径。为了深入实验教学改革，适应培养现代医学人才的需要，我们将生物化学的各大基础实验技术结合在一起，通过首先在医学八年制学生中开设生物化学综合性实验，使学生系统地应用和掌握生物化学技术，激发学生的积极性和主动性，提升了教学效果和培养了学生的科研创新能力，并为进一步全面实施生化实验改革打下了基础。
1 改革生化实验教学理念
生物化学与分子生物学实验技术以其显著的实践性和实用性成为生命科学尤其医学研究中最基本的工具和手段，已广泛渗透到基础和临床医学各学科领域[1]。传统的生物化学实验教学完全依附于理论教学，实验教学强调对理论知识的补充、验证和说明，以加强对理论知识理解;其内容多验证，少创新，实验结果早成定式。学生对做实验的兴趣仅在最初的动手操作上，由于每次按照实验指导“照方抓药”，实验过程中很少主动思考，不仅兴趣逐渐淡化，甚至学完了也不知道如何结合实践进行应用，产生学无致用，只为考试的想法，这样严重影响了学生实验技能的提高和创新能力的培养，成为生物化学课程改革的“瓶颈”和高等学校人才培养的薄弱环节[2]。因此，实验教学改革势在必行。我们认为生化实验教学改革不仅是内容、方法上的改革，更应重视教学理念的改革，要加强学生的自学能力、逻辑思维能力、科学实验能力、独立工作能力和开拓创新能力诸方面的培养，可以通过加强整体设计性实验，进行综合性实验教学达到目的。
医学生化综合实验就是以某一生物医学相关的物质为研究对象，为阐明该物质的各种性质，将多个相对独立的实验内容进行有机整合，形成一个连续性、整体化的实验课题。与传统的实验教学理念和模式有根本区别，这是为研究目的而选择、设计实验技术内容，而不是为讲解技术而组合实验，目的性明确，促使学生动手之前主动思考，学习相关知识以解决实际问题并开发创造性思维，团结协作能力等[3]。在实验过程中能让学生循序渐进地、系统地掌握知识，充分调动学生的主动性和积极性;能让学生不是在被动地学习某个技术，而是为了达到某个研究目的，主动地设计实验内容，学会如何采用不同的技术手段来解决问题。
目前，八年制医学生的培养目标十分明确，即要培养具有对科学具有探索精神和创新能力的人才，其中科研创新能力是其基本素质和发展潜力培养的一个关键环节，但现有的培养模式仍处于探索阶段，尚未建立全面的、系统的科研创新培养方案。同时八年制学生进入后期的临床课程学习后，面临繁重的见习、实习，很难再深入接触科研环境[4]。因此，八年制学生的科研创新能力很大程度上依赖于前期基础学习阶段来培养。生物化学实验作为一门实践和应用性很强的课程，对于全面系统地提升学生科研创新能力有很大帮助。
2 开设综合生化实验的实践
以提升学生的创新素质为指导思想，我校现将医学生物化学实验单独开设为一门必修课程，而八年制学生在该课程上的课时数更是达到54节，为生化综合实验的开设提供了充足的课时量。另外八年制学生人数每届均在40人左右，我院的生化与分子生物学平台能为他们的综合实验设置提供良好的实验条件。
我们在全面尝试综合性实验前，先开展了课前调查，得到学生的积极响应，向学生介绍了医学领域常用的生化技术和研究目的、研究对象之间的关系，以基础性实验让学生预先了解生化技术的基本原理和应用特点，学会分光光度计、微量移液器、电泳装置、高速离心机、摇床、超净工作台等常规仪器的使用;接着，针对主要研究对象--蛋白质提出两个研究课题：人血清球蛋白的分离和鉴定和工程菌诱导表达的外源GST蛋白的纯化及鉴定。我们将实验的课题内容和时间安排课提前发给学生，要求学生以4人为一个小组，提前查找相关实验资料，根据目标自行初步设计实验路线。
正式开始综合实验时，老师先用理论概述生化实验技术中生物大分子的研究技术(以蛋白质为主要对象介绍光谱、电泳、层析三大技术在蛋白质分离纯化、鉴定分析中的应用)，介绍蛋白质的.分离、纯化的原则及方法，这样使学生在学习和动手操作实验时对各大技术的应用有系统的认识。接着，学生可以根据实验目的，在已有的实验条件下自由选择实验方法，完善设计的实验路线，然后在每次实验课时分别进行实验。这些都要求学生必须掌握一定的专业知识，了解所研究的蛋白质各种性质，促使学生主动去查资料找参考书，对整个实验过程有了整体构思，然后才能制定详尽的实验方案。
人血清IgG分离纯化鉴定实验的设计宗旨是以一系列实验对血清中的蛋白质进行比较完整的研究，包括对蛋白质的定性定量分析，蛋白质分离纯化粗分级分离和细分级分离法以及纯度鉴定。我们选用了盐析法首先分离血清中的白蛋白和球蛋白，之后用凝胶过滤法对IgG脱盐，DEAE蚕宋素离子交换层析法纯化IgG，同时免疫扩散鉴定IgG活性或SDS睵AGE电泳鉴定蛋白质纯度等实验内容。实验贯穿分光光度法、离心、盐析、凝胶过滤和离子交换层析、SDS睵AGE技术，这样有利于初步建立学生连贯、系统的科学研究、综合分析能力和思维。工程菌表达的外源GST蛋白的纯化及鉴定综合实验则以目前研究前沿的基因工程技术为背景，从含重组pGEX载体的细菌培养开始，诱导外源GST蛋白的表达及Western Blotting实验鉴定，以免疫沉淀法/亲和层析法高效特异地分离GST蛋白，SDS睵AGE分离鉴定纯化的蛋白质，该实验综合应用了一些细胞生物学与免疫学技术，包括细菌培养、免疫沉淀、免疫印迹等技术，这些技术和生化基础技术交叉结合在一起使用，有利于进一步提高学生的科研素质和实验应用能力。
3 开设综合生化实验的体会
改变教学理念，优化实验教学模式，提高了学生的实践应用能力
围绕学有所用，学将如何用，开展生化综合实验教学改革，大大提高学生的学习热情，课前他们能积极根据实验对象查找相关资料。课堂上老师先对实验思路进行综合讲解和指导，然后学生几人为一组独立自主的合作完成实验的全过程。这样就要求他们合理安排时间和协调好每个人的分工，解决好实验过程中遇到的种种问题，提高了他们参与实验的积极性和主动性，同时也使他们能更好地掌握实验原理、操作方法、步骤，全面了解仪器设备的性质并正确地使用仪器，提高了学生的实际动手能力和团结协作能力。另一方面，老师上课时会针对每个实验环节所涉及到的技术应用进行展开讨论，利用实验间隙讲解实验技巧，与学生探讨实验设计，为学生今后自己设计某些实验路线选择提供有利参考，提高他们知识运用和创新能力。
改革实验内容，更新教学方式，提高实验教学效果
大胆改革教学计划内的实验教学内容，综合实验中包含基础性实验，使实验内容更加具有连贯性和全面系统性。综合实验的实验内容前后衔接，彼此相关，前一个实验的结果是后一项实验的起始材料，整个实验构成了一个连续的有机整体。生化实验的基本操作、常规仪器的原理和使用、基础验证性实验都包含在综合实验中，学生通过实践建立了如何对生物大分子(如蛋白质)进行提取、分离、纯化、鉴定和测定的系统性连贯的科学思维，有利于学生建立科学研究的完整体系的概念。通过增加一些具有应用性、综合性强的、体现现代先进实验技术的实验项目如Western Blotting技术，免疫层析技术等有利于提高学生在今后科研方面的实验技术水平。学生课后普遍反映通过综合实验的学习，自己对生化技术的了解和应用更加熟练，不会出现学完了就不用了甚至印象全无的现象，能更好对知识进行系统性全面性应用。以学生为主体，围绕学生的需求设计和改进实验内容和教学方式，能大大提高实验教学的效果。
重视课后实验总结，加强师生交流，促进综合实验教学改革
实验完成后学生系统总结了实验思路，分析实验结果及在实验过程中遇到的各种问题，按照论文格式撰写实验报告，并对该课程进行评价和建议。学生的实验报告不再是照抄实验指导书的实验原理和操作步骤，而是用自己的语言描述实验现象与结果，并且对之进行分析和讨论。课后学生更愿意与老师进行交流，增进了师生间的关系，老师可以根据自己的研究特长为学生自由选择研究课题进行创新实验设计提供有利指导。学生还能针对综合实验的内容和安排提出自己的意见和建议，促进我们提高综合实验教学的质量，为进一步改革生化实验打下良好基础。
经过连续3年在八年制学生中进行生化实验的教学探索，通过教学反馈调查，学生们的评价良好，认为综合实验的开设的确有利于他们充分掌握生化实验技术，培养他们系统性的科研思维和创新能力，以及加强对所学技术的实际运用能力。当然，由于综合实验组成环节较多，耗时较长，耗费较大，因此对老师指导实验的能力要求较高，需要较好完善实验条件和设施。这些都要求我们积极努力创造实验教学条件，争取更多教学经费支持，引进和培养更多教学和科研能力较强的老师。在八年制医学生中开设生化综合性实验所积累的经验，也为进一步能在五年制医学生中开展综合实验打下了基础。实验教学改革是高校培养知识面广、综合能力强的复合型人才的一个重要方面，我们将不断加强探索，为培养更多的高素质的医学创新人才而不断努力。
【参考文献】
1 _，苏金，刘新平，药立波. 生物化学实验教学的几点体会.山西医科大学学报(基础医学教育版)，20xx，8(5)：531～532.
2 肖维威，马文丽，朱利娜，肖应庆. 生物化学综合性、设计性实验教学改革探讨.中国现代医生，20xx，45(17)：114～115.
3 吕静竹，钱中清. 开设医学本科生综合性生物化学实验初探. 山西医科大学学报(基础医学教育版)，20xx，8(5)：529～531.
4 郝静文，张大伟，金龙玉，肖献忠. 医学八年制学生科研创新能力的培养.中外医疗，20xx，7：94～95.
当代，论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章，简称之为论文。它既是探讨问题进行学术研究的一种手段，又是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。生物化学学校课堂教学论文，我们来看看。
摘要：为了加强学生对《生物化学》课程中糖类一章的学习效果，在课堂中恰当的引入演示实验，同时教师加以引导学生进行试验设计，不但可直观的展现糖类基本的化学性质，还可启发学生思考，进而加深学生对糖类大分子的学习兴趣，使枯燥乏味的生物化学学习变得形象生动，提高教学效果。
关键词：生物化学；糖类；实验教学
一构建糖类的知识结构体系
学习生物化学之前，学生已经学习过《有机化学》课程中关于糖类的章节，对重要的单糖、二糖及多糖并不陌生。但《有机化学》和《生物化学》中的糖类讲授侧重点并不完全相同，后者的讲述要为糖代谢的章节做好铺垫，而糖代谢则是糖的化学的延伸。虽然课程设计上是先讲完糖类、蛋白质、脂类、核酸、酶等物质的结构和理化性质后，再讲述糖代谢、脂代谢、蛋白质代谢。但教师不能按照教材孤立糖的化学和糖代谢的关系。因此，围绕糖类一章要为糖代谢章节服务的思路，重新构建《生物化学》中糖类的知识体系，做到重点突出、逻辑清晰。在讲完糖的概念和分类后，由“最简单的糖是什么”的问题导入，通过介绍甘油醛过渡到同分异构的讲解，重点介绍D/L构型。在此基础上，让学生思考，如果每延长一个碳，会增加多少同分异构体的同时，引出重要的.单糖，如葡萄糖、核糖等。针对性的介绍单糖的化学性质，为糖代谢做铺垫。如葡萄糖半缩醛羟基上可发生酯化反应，形成葡萄糖的磷酸酯，而葡萄糖的磷酸酯是生物体内糖代谢的重要中间产物。在从α-D-葡萄糖如何形成糖苷键转变为学生所熟知的麦芽糖开始，讲述二糖及多糖，最后介绍多糖的化学性质。
二课堂教学中加入演示实验
生物化学实验教学和理论教学相结合可加深理解专业知识，通过课堂演示实验可将抽象的生物化学理论以可视化的方式展现出来，使学生产生兴趣，引发学生思考这些化学现象背后的本质，从而产生认知冲突，增强学生的主观能动性，有助于学生对理论知识的掌握和理解。而在常规的教学过程中，往往理论和实验分离，教师普遍认为演示实验简单，培养不了学生动手操作的能力，从而忽视演示实验在教学过程中的作用。然而，演示实验在课堂教学中的实际效果在提高学生兴趣方面起到了至关重要的作用。以在课堂教学中引入糖的演示实验为例，课堂气氛明显活跃，学生对糖的一些化学性质比传统的讲授记忆更为深刻。如在讲糖类的还原作用方面，教师在上课前可提前准备好斐林试剂和本尼迪特试剂、葡萄糖溶液、果糖溶液、蔗糖溶液、麦芽糖溶液和淀粉溶液、试管、加热设备等。通过实验，向5支试管中加入菲林试剂，再分别加入上述五种糖溶液（10g/L），置沸水中加热数分钟，取出冷却后观察颜色变化[8]。这样可直观的观察不同的糖类颜色有何不同，让学生思考造成这种颜色差异的原因。引出还原糖和非还原糖的概念。即加深了概念的理解，又对糖官能团进行了直观的讲解。学生课堂反馈积极，可明显感觉到老师与学生间的沟通和互动是有效的。
三启发学生设计综合性试验
化学实验通常分为演示性实验、验证性实验和综合性实验。然而本科生教学过程中，很少涉及到综合性实验，由于教师培养学生创造精神方面缺乏主动性，加上学生自身知识水平所限，综合性实验在实施方面存在诸多困难。综合性实验带有一定的综合应用性质或部分设计性任务。它要求学生在充分理解生物化学基本原理的基础上，综合运用所掌握的基础理论、实验技能以及各种检测手和实验方法，自行设计实验方案、确定实验方法、选用配套仪器设备、独立进行实验、记录实验数据并进行数据的整理和分析、最后写出比较完整的实验报告或学术论文[9]。为了进一步使学生熟悉和掌握糖的化学，在演示实验的基础上，详细讲解糖的化学性质及这些化学性质和什么官能团相关后，尝试让学生自己设计实验并加以完成。如还原糖因含有自由的醛基或酮基，在碱性条件下，还原糖可与黄色的3,5-二硝基水杨酸（DNS）共热，被氧化成糖酸和其他物质，3,5-二硝基水杨酸则被还原成棕红色的3-氨基-5-硝基水杨酸。棕红色的深浅和糖的含量成正比，用分光光度计在540nm波长下测定溶液的吸光度并查标准曲线，可求出样品中还原糖的含量。由此，让学生自己查找资料，结合糖类的化学性质，思考并设计其它的测定还原糖的实验方案，并在实验室中完成。不管实验方案是否可行，实验是否进行顺利，鼓励学生大胆尝试，这样的引导和启发不但培养了学生独立思考和设计实验的能力，也使学生对糖的化学有了更深刻的理解和认识。
四总结
以实验为导向，结合课堂教学的教学方法，不但使抽象的生物化学学习变得具象化，也容易引发学生兴趣，通过自己设计实验，增强学生成就感的同时，也锻炼培养了学生一定的独立学习和思考的能力。
〔摘要〕随着医学技术不断发展，生物医学信号逐渐成为医学方面的一项重要的诊断技术。由于生物体的复杂性，生物信号还具有随机性强、信号弱、噪声强、频率范围低、周期性等特点，这导致在相似性分析时面临很多困难。该文提出了窗口斜率特征提取法，通过确定参数窗口阈值和网格高度，利用相关公式进行计算，用斜率变化规律对比相似波形。
〔关键词〕生物医学信号;相似性;度量方法;窗口斜率法
生物医学信号是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号，可以反映出生物体所处的状态及生命情况等，生物医学信号不同于其他信号，具有本身的特征和测试方法。通常生物信号包括心电、呼吸、脉搏等，这些信号是生物生命活动的基本属性［1］。采集生物体内的信号后，可以根据信号的特征对生物体所处状态进行分析和研究，为诊断生物体器官功能并确定治疗方法提供可靠的依据。
1生物体医学信号
生物体不同信号的波形图。几种常见的心电波形图如图2所示，可以看出不同形态的生物体反映出不同的信号特征，进而反映在波形图上。医师可以根据波形图的特征对生物体的病情加以判断，从而进行针对性治疗。计算机和智能化技术的不断发展为生物信号诊断技术提供可靠的保证。正确地划分生物信号类别是医学内的重要保证。一般来说，对波形间的相似性程度进行划分类别，再对不同类别信号加以分析，可以缩短工作量，提高工作效率和分析的准确性，这是目前生物信号研究的发展方向。
2相似性分析法
指采用某种方法来描述和分析两者之间的相似度。相似性分析通常分为两个步骤:特征提取和表示以及相似性度量。由于生物体发出的生物自然信号能够随时间的推移而发生变化，因此可以把生物信号作为时序信号中的一种。对时序数据的分析目前已广泛应用，例如气象变化情况、石油勘探情况、股票走势数据等。可以看出时序数据具有很大的复杂性和计算量，其相似性度量会很大程度影响着分析的结果。生物信号同样具有上述特性，复杂多变是生物信号波形曲线形态的主要特征，因此其相似性分析要包括以下两个方面:一是从原始生物信号中提取特征信息，进行优化组合，作为表示特征向量;二是对特征向量进行相似性度量或分类。原始数列的特征提取对降低计算量有很好的帮助，通过只保留数列的主要形态，去除次要形态和细枝末节，提高数据分析的准确性。目前，特征提取的方法有很多，研究思路也各不相同。Keogh等［2］以时间序列为基础，输出的结果形式为线性分段，这种成为线性分段算法。主要方法是将数列表示为多段线性的直线，从而减少实验数据。这种线性分段算法的优点直观明了，可进行多解析多运算，支持各类测量方法，应用广泛。生物信号作为时间序列的一种，也存在复杂表现形式，因此在分析中会面临很多困难。基线漂移和时间轴的伸缩是生物信号最主要面临的问题［3－4］，选择合适的距离度量方法，能够提高相似性分析的准确性。动态时间弯曲(dynamictimewarp，DTW)可以作为一种有效的解决方法，但它的缺点是时间复杂，应用并不广泛.
3生物医学信号相似性分析的关键问题
生物信号作为时序信号的一种，具有维数高、数据量巨大、噪声干扰严重的特点。但由于人体是一个复杂的自然系统，人体信号具有时序信号所没有的一些特点。
随机性强
由于人体的个体差异性很大，所表现出的生理信号也会随之产生差异，比如年龄的差异、性别的差异等。人体健康与生病的生理信号，其差异性会更大。生物医学信号具有随机性，它的特征并不平稳，随着时间发生变化，这种变化为医学中的信号处理带来较大困难。
信号弱，噪声强
一般直接从人体中检测到的电信号幅值比较小。因此，在处理各种生理信号之前要应用放大器。噪声是指其他信号对所研究对象信号的干扰，研究时需要对信号去除噪声再进行研究。
频率范围低
经频谱分析可知，除声音信号(如心音)频谱成分较高外，其他电生理信号的频谱一般较低。
周期性
生物信号的幅值会随着时间而产生周期性的变化，如图3所示的心电波形。首先，将连续信号分为单个波形，即找到电波的最高点为分割点;然后，将连续波形分为多个单段连续的波形。若分割点选取不准确，将会对信号的判断产生影响.生物信号具有维度高、数据多等特征，在相似性分析方面存在一定的难度。由于人们大都注意特征数据的提取方法，因此希望距离度量采用更简单的方法。生物信号经过复杂的特征数据提取后，距离度量通常采用简单方法降低运算复杂程度，提高准确率。生物信号具有信号弱、噪声强、频率范围低等特点，需要采用相应方法达到降维、去噪的功能。通常提取初次特征后，剩余的信息量仍然会很大，因此需要对特征数据进行再优化，采用该方法虽然能保证较高的准确率，但优化过程复杂度过高。
4窗口斜率的特征表示方法
特征提取方法是相似性分析的重要内容，是影响分析的效率和精确性的重要保证。由于生物信号波形的相似性，我们需要关注波形中特征点的微小差异，重视波形中的细节走势变化，对波形进行分类研究。上文提到，特征提取优化过程复杂度很高，难以同时兼顾提取的效率和准确性，但因为生物信号波形具有周期性，可以将波形按照周期进行划分，波形的变化走势可以用不同阶段内的斜率表示，因此本研究提出了采用窗口斜率的特征表示方法。
窗口斜率表示法
基于X、Y轴的波形图表示方法。首先将该坐标内的区域进行网格划分，网格的大小可由两个参数:阈值t和网格高度h决定。对横坐标的划分网格大小由阈值t确定，对纵坐标的划分网格大小由网格高度h确定。两个参数t和h的大小对窗口效率法分析结果影响较大，对于不同的生物信号波形应选取合适的参数进行划分。在网格划分中，首先设定两个参数，窗口阈值为t，网格高度为h。则波形的任意一个窗口的幅值可表示为(at(i－1)+1，…，ati+1)。任意一个窗口内的纵向幅值差可以通过公式(3－1)来表示。(3－1)从公式可以看出，当阈值t固定后，公式所计算的值实际就是窗口内的斜率，因此这种方法称作窗口斜率表示法。
参数确定
从上述公式的计算方法我们可以看出，窗口斜率特征法的参数t对于窗口内斜率的计算有着重要的影响，参数选择过大，则无法起到精细分析的效果;参数选择过小，会导致任务量增加，网格高度一般选择且不变动。图5显示了心电波形和锋电位波形的形状，进行两种心电波形分析时，采用窗口斜率法首先确定阈值和高度。通常，窗口阈值在关键波峰的1/10～1/5内选择，经过大量实验数据表明，心电波形窗口阈值为4时效果最佳，锋电位波形窗口阈值为2时效果最佳.
窗口斜率法特征提取结果
窗口斜率法的实质就是将坐标内的波形图进行网格划分，对网格内的数据进行斜率计算，计算结果表现在坐标内，从而对相似的波形区分开来。生物信号具有复杂性、纬度高等特征，非常适合采用窗口斜率法进行特征提取。在特征提取过程中主要关注窗口内斜率的变化规律，即使几个波形走势非常相似，但反映在斜率变化上会有很大的不同。图6显示了3种相似的波形经过窗口斜率法计算后，结果对比差异很明显。计算前可以看到3种原始波形很难区分，但通过窗口斜率计算后，特征体现在斜率上会有很大的变化，通过这些变化可以准确判断波形类别，再进行下一步研究分析。
窗口斜率法特点
窗口斜率特征提取法是基于生物信号复杂性与相似性的难点而定。对3种相似的波形采用窗口斜率法计算后，其斜率波形表现出明显的差异，因此，窗口斜率法对于生物信号波形的特征提取非常有用，其原理较为简单，计算方法方便。经窗口斜率法对序列降维计算，能够节约计算量。此外，窗口斜率法能够维持灵敏度和特异度的平衡，使其均保持在较高水平，即在避免异常波形漏检的情况下，提高了波形识别的准确率。因此，窗口斜率法可作为生物信号相似波形处理的重要手段。然而，窗口斜率法的关键点在于选择合适的阈值参数，它很大程度影响计算的准确性。寻找最优阈值是一个烦琐的工作，需要不断地迭代计算。窗口斜率法的关键点在于窗口阈值的选取，该参数对斜率计算结果影响很大，而且对不同波形时要求不尽相同。通过手动选取分类阈值，计算结果会有误差，选不到最优阈值，分类结果也得不到最优。如果阈值范围很大，会造成任务量增大，如何选择确定合适的阈值参数，对于窗口斜率法的应用具有重要影响，这也是下一步工作的主要方向。此外，未来的工作还需要一些实验结果来论证此方法的效果，通过对不同信号波的研究，确定选择最佳阈值参数的方法与理论。
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