第1篇：基于遗传学的产品开发与基因研究论文
基于遗传学的产品开发与基因研究论文
0引言
基因的遗传和变异使生物的子代具有与亲代相似但不完全相同的遗传特征。通过基因工程的研究，人类可按照自己的意愿把不同生物的基因重新加工组合，定向改变生物遗传特性，创造出新的生物类型。产品开发过程中对于原有产品开发信息的继承和重组很重要，具有类似生物基因遗传和变异的特性。从产品开发过程中提取产品开发基因，利用基因工程方法修改和重组产品开发基因，形成新的产品开发过程，既继承了原过程的特性，又根据新的产品开发要求和约束条件进行改善，可以实现产品开发过程的优化和重用。
为了更有效地解决产品族设计的继承与创新问题，近年来已有一些学者研究将基因工程的相关原理应用于工程设计中。香港大学的陈克彰教授等认为产品拥有遗传信息，提出了制造产品虚拟基因的概念、特征和组成结构。乔治.梅森大学Krasnow研究院的Jone.S.Gero[3?5]教授及其团队将生物遗传原理引入工程设计领域，提出了设计基因的概念及其在产品设计中的作用和意义。德国马德格堡大学的Vajna[6,7]提出了自生设计理论（AutogeneticDesignTheory)，将产品在设计过程中的产生类比于有机体的进化过程，研究了自生设计理论的特点。这些研究的共同点是通过对产品基因特征与类型的研究，提取出同类产品的遗传基因，通过对产品基因的继承和重构，设计出高质量的产品。
本文将产品开发过程本身看作一种特殊的产品，将指导产品开发过程进行的信息作为产品开发基因，借鉴生物基因遗传变异的特性，研究产品开发基因的模型和表示，为实现产品开发过程的优化和重用提供支持。
1产品开发基因的概念
生物基因是DNA分子上具有遗传效应的一段核苷酸序列，基因含有特定的遗传信息，是遗传物质的最小功能单位[8]。类比生物基因，并结合产品开发过程的特性，提出产品开发基因的定义。产品开发基因（ProductDevelopmentGene，PDG)是指导产品开发过程进行的有遗传价值信息的集合。产品开发基因可以看作某类产品开发过程的“蓝图”或“食谱”，规定了产品开发过程的基本特征及自动生成机制，在新产品开发的外界约束条件下，自动生成新的产品开发过程。其具有以下几个方面的特性：
1)产品开发基因是控制产品开发活动性状的基本功能单位，其功能是通过指导产品开发活动的进行实现产品开发基因的表达，从而控制产品开发活动性状和功能。
2)产品开发基因本质上是一种与产品开发过程有关的特殊指令，是一种信息。产品开发过程的进行需要产品开发目标、设计策略、人员组织方式和资源调配模式等与产品开发过程相关的信息来指导。
3)产品开发基因具有遗传和变异的特性，新产品开发经常重用已有相似产品的开发过程，即原有的产品开发过程信息传递给新的产品开发过程，类似于生物基因的遗传特性，同时新产品开发又要按照新的要求对产品开发过程进行修改和创新，类似于生物基因的变异特性。
4)类似于生物基因以A,T,C,G四个碱基符号来表示一样，产品开发基因也可以通过一定形式或符号来表示。通过形式化表示，为产品开发基因的存储、检索和重用创造条件。
2产品开发基因的获取
生物学的发展，经历了从生物体、器官、细胞、蛋白质、DNA，最后获得基因，这样一个从宏观到微观，不断分解、深入细化的过程。类似地，产品开发基因的获取，可以通过对已有产品开发过程进行分析，将产品开发过程逐步分解为产品开发活动单元（类似于生物细胞），提取驱动产品开发活动单元进行的遗传信息，集合成产品开发基因。如图1所示，首先将产品开发过程分解为产品规划、概念设计、结构设计、详细设计、工艺设计、试制、测试和改进以及产品推出等阶段；其次以概念设计为例，将其分解为营销部门、设计部门、制造部门和法律部门等各部门的任务；接着以营销部门收集客户需求的任务为例，将其分解为收集原始数据、恰当表述需求、组织需求等级和建立需求重要度等活动单元；最后以收集顾客原始数据这一活动单元为例，提取出驱动其进行的约束条件、施行对象、受动对象、动作和结果等遗传信息，这些信息集合在一起组成指导收集顾客原始数据这一活动单元进行的产品开发基因。
3产品开发基因的模型
产品开发活动单元可以描述为“在一定的约束条件下，施动对象对受动对象实施一系列的动作，获得一定的结果。”对应地，其中包含的遗传信息有：约束条件信息、施动对象信息、动作信息、受动对象信息、结果信息，这些信息构成产品开发基因。本文以动作信息为核心，构建产品开发基因模型，如图2所示。产品开发基因可以用一个六元组来概括：PDG={C,A,M,R,S}。其中，约束条件信息C(Constraint)描述动作发生的条件；施动对象信息A(Actor)描述动作的发出者；动作信息M(Motion)描述产品开发活动单元进行的方式；受动对象信息R(Recipient)描述动作的承受者；结果信息S(Solution)描述动作发生的结果。
4产品开发基因的表示
在建立产品开发基因模型基础上，对产品开发基因进行表示，为建立产品开发基因库，实现产品开发过程的重用奠定基础。产品开发基因表示是产品开发基因形式化和符号化的过程，主要是选择适当的`形式来表示产品开发基因。产品开发基因所包含的信息形式较多，既有结构性信息，又有过程性信息。框架表示法适合表示结构性信息，而产生式表示法适合表示过程性信息因此本文将框架表示法和产生式表示法结合起来进行产品开发基因表示。如图3所示，在进行产品开发基因表示时以框架表示为主体，把产生式规则嵌入到框架表示中，在约束条件槽、受动对象槽和结果槽的过程侧面，采用产生式表示法表示过程性信息。
5产品开发过程重用中的PDG操作流程
参照生物遗传学的规律，产品开发过程实际上是产品开发基因复制、变异、表达的过程。在课题组前期工作?的基础上，构建如图4所示的PDG操作流程框架。首先从产品开发过程基因库中检索出相似产品A，B和C的开发过程基因组，新产品的开发过程选择性继承这些相似产品的产品开发基因Aa，Bb和C。，并根据新产品的开发要求增加基因库中没有的新基因。、，重组形成新的产品开发过程基因组；其次按照新产品开发目标和约束条件进行变异进化，基因从状态1进化到状态n，得到最终的产品开发过程基因组；最后将产品开发基因表达为一系列产品开发活动，组成完整的产品开发过程，实现产品开发过程的重用。
为了阐明如何从活动单元中提取出遗传信息，进而集合成产品开发基因，本文以开发一款无绳螺丝刀为例(案例来源于文献[11])，对其“收集客户原始数据”这一活动单元进行分析。该活动单元包含选择客户、选择收集数据的方式和整理收集的原始数据三个过程，提取其中包含的遗传信息如表1所示。
将这些遗传信息以动作信息为核心，构建客户选择基因、收集方式选择基因和数据整理基因，如图5所示。
最后按照上文提出的产品开发基因表示方法，对其中的客户选择基因实例进行表示，如图6所示。在客户
选择基因中，首先为了揭示大部分客户的需求，需要确定应该与多少个客户访谈，判断的标准是：当增加的访谈对象不能揭示出新的需求时，则停止该流程。对于本例来说，访谈人数约30人，访谈总时长约25小时，地点可以通过产生式规则来选择，最后通过客户选择矩阵和产生式规则，来定位领先客户和一般客户。
7结论
基于生物遗传理论与方法，从产品开发过程中提取产品开发基因，利用基因工程原理修改和重组产品开发基因，形成新的产品开发过程，可以实现产品开发过程的重用和优化。文中提出的产品开发基因模型、表示方法和操作流程是实现产品开发基因遗传变异和重用产品开发过程的基础。文章的研究成果还处于初步阶段，产品开发基因在重用过程中，如何实现进化变异和表达等问题，仍需进一步深入研究。
第2篇：动物遗传学教学质量研究论文
摘要:动物遗传学是动物科学专业的一门专业基础课，除了一些比较简单的遗传学基本定律及染色体理论外，还涉及核酸的结构与功能、基因表达调控、非孟德尔遗传、动物基因组学与生物信息学、动物的遗传操作等。课程理论性较强，难以理解，还有一些涉及遗传操作的知识，若没有完整的同步实验讲解，学生靠想象来理解就更难了。在教学中，针对学生们提出的知识难点，动物遗传学教研小组根据学生们的需求，因才施教，研究出一套多种教学形式相结合的教学方法应用到课堂教学之后，取得了很好的效果，不仅提高了学生们的学习兴趣，同时为学校科研型人才培养打下了基础。讲授好一门专业基础理论课，除了具有广博和扎实的专业基础知识外，授课形式的多样化也是必不可少的。在遗传学的教学中，华南农业大学动物遗传学教研组也在不断地与时俱进，尝试各种形式的教学方法，专题讨论、微课制作、小电影、翻转课堂甚至申请了“MOOC”平台的建设。生动的教学形式往往更能吸引学生的注意力，使学生对相关教学内容产生更浓厚的兴趣和更深层的求知欲望，从而可以做到自觉自愿地探索求知，结合学生们的需求和学习特点，最终摸索出一套行之有效的方法，学生们在切实掌握基础知识的同时，拓展了视野，激发了求知欲和探索欲。
关键词:动物遗传学;教学形式多样化;教学质量;翻转课堂;因材施教;创新人才;自主学习
1兴趣是最好的老师，第一节课以讨论课的形式
开篇在过去，按照传统的教学思路，课程第一章都是绪论，主要介绍一门课的学习内容、学习目的、章节及参考书目等。为了首先引起学生们对动物遗传学这门课程的学习兴趣，教研组将动物遗传学第一节课改为讨论课，设置了两个问题:第一，先有鸡还是先有蛋?第二，人类的进化史你了解多少?对课程作了简单介绍之后，先给学生们播放了一段传记片电影《造物弄人》，这是一个特别的关于达尔文和他如何撰写伟大巨著《物种起源》的故事。通过这样一个故事，学生们了解了达尔文顶着种种压力，冒险撰写了《物种起源》的前因后果。活生生的人物故事胜过千百次说教。学生们被达尔文的科研精神吸引的同时接收到的信息是:达尔文为进化的信念提供了理论基础，指出进化的动力在于生存竞争产生的自然选择。辩论总是正反两面的，为此课程又给出另外两个网上争论热点:第一，“进化论遭质疑史前文明有证据”。新西兰遗传学家MichaelDenton在《出现危机的理论:进化论》一书中一针见血地说“达尔文的进化论是20世纪最大的谎言”。很多专家认为“进化论”不仅误导了整个生物学，而且误导了心理学、伦理学和哲学等许多领域，误导了人类文明的发展。第二，介绍了遗传学家、进化理论学家尤金麦卡锡提出的“人类是黑猩猩与猪杂交结果的假说”。给出论题后，学生纷纷提出自己的观点，归纳后大致分四类:第一类观点是支持达尔文的进化论，认为先有鸡后有蛋，认为鸡是别的鸟类进化来的，所以先有了鸡才有蛋;而人也是由高等动物进化来的。第二类观点是认为先有蛋后有鸡。学生们说:“种瓜得瓜，种豆得豆”。就算鸡是别的鸟进化来的，那也必须先有一个蛋的变异形成鸡的遗传物质后才能变成鸡。学生们同时认为人是地球上最早的生命，因为人类最聪明，是人类在主宰和改变其他生物。第三类观点认为一切生物都是基因重组的结果，基因才是进化的根本。第四类观点认为什么鸡啊，蛋啊，人类啊，都是宇宙运行规律改变的结果，地球生物是由宇宙中其他星球的高等生物送来的，比如人类离开地球，到太空中就会发生分子重组，到达另外的星球后，若想生存，必须分子重组后适应新的星球环境。学生们的观点新奇而独特，说明他(她)们在认真地思考这些问题，也充满了好奇心，课程开篇深深地吸引了学生们，激发了学生们的学习兴趣。在学生们学习热情高涨时，及时鼓励他们课下认真找资料，看相关书籍，找到理论支持，在课程学习到一半后，会开设一次大型辩论课，好的开端已是成功的一半。
2变高深的概念术语为通俗易懂的民间俗语，加深学生们对概念的理解
把复杂的问题简单化，更加符合学生们的认知。教研组在讲授什么是“遗传”时，先给出课本的概念:遗传(heredity)指子代与亲代相同或相似的地方，即生物亲代与子代之间在形态结构、生理功能、行为本能方面的相似性。字面意思虽然很好理解，但却抓不住学生的注意力，缺少生动性，但如果在这里结合学生们熟悉的俗语来帮助理解:遗传便是“龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞”“种瓜得瓜、种豆得豆”。这些通俗易懂的俗语，不仅生动，而且加深学生们对概念的理解。在讲解“变异”的概念时，引入”一娘生九子，连娘十个样”的俗语。学生们很快明白，原来“变异”是指生物在亲代与子代之间，以及在子代与子代之间表现出一定差异的现象。诸如此类的概念或术语，都尽量用通俗易懂的俗语来解释，学生们能轻松理解并掌握这些概念，且继续保持学习的热情。
3借助视频资料和Flash动画讲解知识难点，使晦涩难懂的理论变得生动有趣
纯理论的讲解，学生难有直观感受。为了使学生能认真、主动地参与到学习中来，使我们的课堂更有趣，也更有价值，教研组一改过去照本宣科的做法，把索然无味的理论变成生动活泼的视频。心理学研究表明，人类视觉和听觉器官在获取信息过程中所起的作用最大［1］。因此在教学过程中恰当地运用多媒体课件的同时配以视频资料，更加有助于学生们获取信息，并将知识深深印在脑海中。通过视频，学生独立地思考和分析知识难点，有不明白的地方当场找老师或同学讨论。这种教学方式深受学生们喜爱。比如:老师在讲解“遗传的物质基础”一章时，其中一个经典实验便是“T2噬菌体的侵染实验”证实遗传物质是DNA，学生们不懂得什么是噬菌体，对侵染过程没有感官认识，此时我们便引入一个视频。部分视频截图见298页彩图1。通过视频讲解，学生们不仅对噬菌体有了全面的了解，而且明白了噬菌体侵染细菌的整个过程，对证实遗传物质是DNA的经典实验“T2噬菌体的侵染实验”有了直观的认识，深刻理解也就是自然而然的事情了。动物遗传学教研组不仅仅是针对个别知识点制作Flash动画，还针对历届学生提出的难点都制作了视频资料，比如有丝分裂、双交换、同源染色体的联会和分离、染色体缺失、重复环的形成、基因重组、基因复制转录翻译、ＲNA剪接等。在“动物的遗传操作”一章，教研组也更多地应用了视频资料，学生们通过视频，对“体外克隆DNA序列”和“细胞的转染及筛选”知识有了直观的了解，鉴于本科阶段的试验经费有限，教研组不能给每个生物学操作都配以实验讲解，视频资料大大弥补了这一缺陷。通过视频学习，学生们对所有生物学实验操作不再陌生。这触发了学生们的科研兴趣和探索欲，他(她)们更是在课下主动搜索这类学习资料，并在自我展示课上拿来同老师和同学交流。
4“翻转”课堂的应用“翻转”
课堂是让学生按照自己的学习进度在家中听课，在课堂上与老师和同学一起解决疑问［2］。“翻转”课堂创立的初衷是提高学生们的自学能力，变被动学习为主动学习，老师将课程视频资料发给学生，学生在家里听课学习，完成作业，疑难部分再到课上去找老师和同学讨论，这样，老师在课堂上便不用再讲授新课，而是解决学生们的问题。这个教改思路是好的，但目前的高校很多都无法完全实现这样的教学模式。“翻转”课堂改革还未大面积推广，或许只是因为学生们还不习惯这样的学习模式。任何改革都需要时间，教改也一样，目前的教育体制下，也许暂时还不能实现完全的课堂“翻转”，但“翻转”课堂确实是可以提高学生们的自学能力。实践是检验真理的唯一标准，因此动物遗传学教研组又在教学中针对个别章节和专题讨论课，尝试应用了课堂“翻转”方式。比如在讨论课上，老师先将一个专题的研究进展制作成视频，里面包含如何查找资料、如何制作PPT、如何立论、如何找资料来支持自己的论断，然后学生们根据“翻转”视频资料要求自行分组，各组再立论，并找到支持自己理论的资料。回到课堂上后，学生们便就各自观点，派代表通过多媒体展示自己观点，然后组间展开辩论，这种“翻转”与讨论结合的教学模式应用，确实提高了学生们的自主学习能力、思辨能力。大多教育工作者通常认为，缺乏监督的情况下，人都有自然的惰性，没有学校和老师在课堂上给予的压力，大多学生对自主学习不热情，但事实是，在动物遗传学的章节“翻转”和几次专题讨论课上，学生们都充分展示了自己的自学能力和学习热情，有些优秀的学生还在自学过程中发现了教材的小错误，事实证明他(她)们的学习能力不是不行，只是需要老师的正确引导。有了方向，有了任务，大多数学生都会积极又主动地完成自学任务，结果比预期理想，无休止的观望不如一次勇敢的尝试。
5老师不拘泥于三尺讲台，走下讲台可以加强课堂纪律
老师讲课除了要有丰富的课堂言语、表情和教学手段外，不拘泥于三尺讲台也是一种很好的教学方式。目前，由于网络和通讯设备手机的应用，已经使很多学生出现手机依赖症，学生们上课时，几乎人手一部手机放在课桌上，有些学生自控力差，时不时想打开手机浏览一下，精神无法集中，连环效应，也会影响周围的学生听课。若老师整节课都站在讲台上从头讲到尾，不提问，不关注学生们学习动态的话，课堂效果将大打折扣。若老师能走下讲台，时不时与学生进行眼神交流，走到瞌睡的或看手机的学生身边轻轻提醒，整个课堂纪律都会大大改观，这样的移动授课方式大大提高了课堂效率。
6留给学生更多的想象空间，激发学生们深入学习的热情
从上面几点可以看出，动物遗传学教研组对每个教学环节都进行了改进，无论是教学内容还是教学组织，都实现了以人为本、以生为主的教学理念，但老师教学的目标不仅仅局限于对现有知识的传播和掌握，更希望学生们通过一门课程的学习激发出进一步深入钻研课外知识的热情，进而通过自主学习获得更多的知识，与时俱进，做创新性人才。因此，在动物遗传学最后一课，老师给学生们播放了一个场面堪比“星球大战”的人体细胞与病毒之间战争的短片。部分截图见298彩图2。这个科探短片制作的非常精彩，学生们个个看得目瞪口呆，看似与课程无关的内容，却完整体现了遗传物质的结构和功能，同时在学生们的心里播下了科研兴趣的种子。有限的知识讲授结束了，而学生们对知识的探究实则才刚刚开始，学生们兴奋地表示，以后一定要致力于相关领域的研究，为人类揭开一个个不解之谜。这也是笔者在讲授动物遗传学课程时获得的一些经验和方法，希望能为其他课程的教学提供一点参考，让学生们爱上学习，成为学习的主体，从而进一步推动我国教育事业的发展。
参考文献:
［1］陈波．多媒体课件在数理教学中出现的问题分析及对策［J］．中国电力教育，2011(15):40－42．
［2］刘健智，王丹．国内外关于翻转课堂的研究与实践评述［J］．当代教育理论与实践，2014，6(2):68－71．(004)
第3篇：动物遗传学教学质量研究论文
动物遗传学教学质量研究论文
摘要: 动物遗传学是动物科学专业的一门专业基础课，除了一些比较简单的遗传学基本定律及染色体理论外，还涉及核酸的结构与功能、基因表达调控、非孟德尔遗传、动物基因组学与生物信息学、动物的遗传操作等。课程理论性较强，难以理解，还有一些涉及遗传操作的知识，若没有完整的同步实验讲解，学生靠想象来理解就更难了。在教学中，针对学生们提出的知识难点，动物遗传学教研小组根据学生们的需求，因才施教，研究出一套多种教学形式相结合的教学方法应用到课堂教学之后，取得了很好的效果，不仅提高了学生们的学习兴趣，同时为学校科研型人才培养打下了基础。讲授好一门专业基础理论课，除了具有广博和扎实的专业基础知识外，授课形式的多样化也是必不可少的。在遗传学的教学中，华南农业大学动物遗传学教研组也在不断地与时俱
