2024年基因組學概述(七篇)

2024年基因組學概述精品（七篇）

基因組學概述精品（七篇）

時間：2024-03-2814:44:53

基因組學概述篇（1）

一、“淺出"掩蓋了什么?

1.出示由12個相同的小正方形拼成的各種長方形，引出乘法算式3x4=12,2x6=12,

1x12=12.教師以2x6=12為例，示范引述三個數(shù)之間因數(shù)、倍數(shù)關系，組織學生通過集體說、

同桌說、指名反饋說等形式重復模仿口述。

2.揭題板書”因數(shù)與倍數(shù)"，指出研究范疇"只研究整數(shù),不包括0"。

3.學生模仿口述余下的兩道乘法算式3x4=12、1x12=12中因數(shù)、倍數(shù)關系。

4.出示3,5,9,10,18等數(shù)，組織學生找兩個數(shù)之間的因數(shù)、倍數(shù)關系，借助9是3的

倍數(shù)，卻是18的因數(shù),強調因數(shù)和倍數(shù)是兩個數(shù)之間的關系。

5.提問：18的因數(shù)除了3和9還有哪些？進入找因數(shù)教學板塊（略）。

在設計一中，教師提供了兩組材料進行教學：先提供一組乘法算式，通過教師的一題范述

——學生重復跟述——兩題仿述的程序完成"范說"、"仿說"層面的概念認識；再提供一組

有聯(lián)系的非零自然數(shù)，組織學生尋找兩個數(shù)之間的因數(shù)、倍數(shù)關系，體會相互依存關系，完成"變

說”層面的概念認識。整個概念建構過程看似明快、流暢，但無法掩蓋以下幾個問題：1.教師的

"范說"直接告知，教學方式本身牽制痕跡較濃；教師只安排了三道乘法算式供學生重復跟述、

仿述，沒有安排學生自主地"例說"，感知量偏少、不充分；沒能經(jīng)歷"從例到類”的概念抽象

概括過程，是否落入了倉促單薄的程式化教學？2.提供的素材回避了原來乘除法學習中的因數(shù)、

倍數(shù)和本節(jié)課因數(shù)與倍數(shù)概念的區(qū)分，對研究范疇僅一句話帶過，對學生概念構建有無影響？有

的教師認為，研究范疇是一種人為規(guī)定，只需加以說明無需強調，否則成了“搞腦子"現(xiàn)象。筆

者以為，判斷一個教學設計的有效性關鍵在于是否基于學生的視角有序開展教學，是否促進學生

的學習和發(fā)展。因此，我們必須直面學生的數(shù)學現(xiàn)實，充分了解學生的學習困難和學習需求，這

是有效教學設計的出發(fā)點。

那么，關于因數(shù)、倍數(shù)概念，學生有怎樣的前認知呢？著名特級教師吳正憲研究團隊對此作

了學習前測，發(fā)現(xiàn)學生對因數(shù)與倍數(shù)的概念并不陌生，把因數(shù)、倍數(shù)割裂成孤立的運算得出結論

（如因數(shù)存在于整數(shù)、小數(shù)乘法運算中；倍數(shù)存在于整數(shù)、小數(shù)除法中，商相當于因數(shù)），學生

對于因數(shù)、倍數(shù)概念是模糊的，甚至是混亂的。學習后測效果又如何呢？結合畢業(yè)試題中的一道

判斷題進行抽樣分析（樣本數(shù)為270份），題為：”因為0.8x3=24，所以2.4是0.8的倍數(shù)"，

抽樣得分率僅為52.8%,反映出多數(shù)學生在小學學習結束之際仍未能很好地建構因數(shù)與倍數(shù)的

概念，把“倍數(shù)"和"倍"混為一談。學習前測、后測都顯示，學生對因數(shù)、倍數(shù)概念的學習遇

到了來自先前學習認識的干擾，對"因數(shù)、倍數(shù)意義和兩者相互依存關系的認識與理解"是本課

的一個教學重難點。

基于上述分析，本課教學主要解決兩個核心疑難問題：一是如何強化樹立"非零自然數(shù)”的

研究范疇意識二是如何加深"因數(shù)、倍數(shù)是一種關系而不是孤立運算中的某個數(shù)"的本質認識。

設計一給予了第二個疑難問題較充分的關注，但對第一個問題僅一句說明帶過，顯然學生感悟不

深刻，因數(shù)、倍數(shù)概念構建處于一種淺化的學習狀態(tài)。

二"深入"如何"淺出"？

1.根據(jù)師生關系談話切入"在數(shù)學上數(shù)與數(shù)之間也有相互依存關系"，揭題板書"因數(shù)與倍

數(shù)"。思考：你認為今天的學習可能與哪些知識有關？

2.根據(jù)學生對乘法、除法相關聯(lián)系的思考，組織學生列舉乘除法算式2x5=10,10+2=5,

教師補充15x3=4.5,3x0=0.

3.組織學生試說什么是因數(shù)、倍數(shù)，學生認為乘法里存在因數(shù)，除法算式里存在倍數(shù)。

4.出示由12個相同的小正方形拼成的各種長方形，引出乘法算式3x4=12,2x6=12、

1x12=12,教師以2x6=12為例，引述三個數(shù)之間因數(shù)、倍數(shù)關系，學生模仿口述完成余下兩

個算式中因數(shù)、倍數(shù)關系。

5.質疑：兩個數(shù)相乘得12的算式還有嗎？結合學生列舉的算式10x1.2=12組織討論。

6切換到先前的乘除法算式2x5=10、10?2=5，說說誰是誰的因數(shù)，誰是誰的倍數(shù)。質疑：

1.5X3=4.5,3x0=0可否說出因數(shù)、倍數(shù)關系。

7.組織學生口頭舉例乘法算式,介紹因數(shù)、倍數(shù)關系，教師補充出示axb=c,組織學生口

述因數(shù)、倍數(shù)關系。質疑：a、b、c是否可以是彳土可數(shù)？補充出示，a、b、c均為整數(shù)，且不等

于0。

8.教學找一個數(shù)的因數(shù)（略）。

應該說，設計二較好地落實了"關注學情，以例規(guī)例”的概念構建思路：先讓學生試說什么

是因數(shù)、彳髏，進行學情探底，再通過直觀材料進行概念范示、判斷區(qū)分澄清原有認識，以求清

晰概念。同時，通過仿說、例說、變說,讓學生經(jīng)歷概念抽象概括過程。

當然這一教學設計的不足之處也很明顯就是過于"深入"卻不能"淺出"主要體現(xiàn)在：

1.在以例規(guī)例過程中新舊認知沖突交互切換過密概念構建顯得有些"繞"流程生澀不順暢。

如在"舊知經(jīng)驗激發(fā)一直觀材料概念范例引出——辨析區(qū)分反例一舉正例概括”流程中，

學生概念感知一直處于"反例"、"正例"交替跳躍狀態(tài)，不利于描述性概念的感知穩(wěn)固。

"1.5x3=45'、"3x0=0"的補充和概念抽象概括"axb二c"都是由教師全盤托出，沒有經(jīng)

歷學生的自主思考，銜接略顯突兀生硬。2.集中強化了研究范疇的非零自然數(shù)感知，對"因數(shù)、

倍數(shù)是一種關系而不是孤立運算中的某個數(shù)"沒有進行有力澄清。在舊知探究中，學生認為"乘

法中存在因數(shù)，除法中存在倍數(shù)”，這是新舊概念區(qū)分的重要認知點，而跟進的后續(xù)教學設計只

注重了"非零自然數(shù)"的澄清，對第二個核心疑難問題（新概念的"依存關系"與原認知的"某

個數(shù)”）沒有充分展開，因數(shù)、倍數(shù)概念構建顯得厚此薄彼、虎頭蛇尾。

1.出示小男孩圖像信息，組織學生猜測老師與小男孩是什么關系，在得出“母子關系”結論

后，組織學生討論自己和男孩之間的“姐弟關系"、"哥弟關系"。小結：當其中一個對象發(fā)生

變化，兩個人之間的關系也隨之發(fā)生變化。

2.借助小男孩用12個相同的小長方形拼長方形的情境過渡，組織學生拼擺長方形，引出乘

法算式3x4=12、2x6=12、1x12=12。

3.談話切入：在這些匿形和式子中蘊含著我們今天要研究的數(shù)學問題。

揭題板書：因數(shù)與倍數(shù)。指出研究范疇"只研究整數(shù)，不包括0"。

討論：看得懂嗎？也就是不研究什么？

4.出示乘法算式：2x6=12。

討論：誰可能是誰的因數(shù)、倍數(shù)？集體口述該算式因數(shù)、倍數(shù)關系后，組織學生完成余下兩

道乘法算式的口述。

5.組織學生自己寫乘法算式，向同桌舉例說明因數(shù)、倍數(shù)關系。

反饋討論：這樣的乘法算式說得完嗎？引導學生用字母axb=c來概括。

討論ab、c可以是任意數(shù)嗎？當它們都是非零自然數(shù)時，誰是誰的因數(shù)，誰是誰的倍數(shù)？

6判斷練習。

(1)12是24的因數(shù).

判斷后思考：這句話讓你想到了哪個式子？根據(jù)12x2=24，你還能想到哪兩個數(shù)之間的因

數(shù)、倍數(shù)關系？

(2)因為0.9x2=L8,所以1.8是0.9的倍數(shù)。

在學生得出"因為乘法算式中出現(xiàn)的是小數(shù)"基礎上，回望點擊"只研究整數(shù)，不包括零"

的板書，追問：為什么有同學認為是對的？結合學生回答點擊：這里的倍數(shù)指的是兩個數(shù)之間的

關系和以前所學的"幾倍"有所不同。

(3)18是倍數(shù)。

在學生得出“沒有講清楚18是誰的倍數(shù)"的基礎上，指出：因數(shù)、倍數(shù)關系是相互依存的

關系。追問：18是誰的倍數(shù)呢？結合學生回答：18是3、6的倍數(shù)，提問：你想到了哪道乘法

算式？弓I述：根據(jù)3x6=18找出18的兩個因數(shù)，進一步提問：你能找出18的所有因數(shù)嗎？(切

入找因數(shù)教學環(huán)節(jié))

基因組學概述篇(2)

〔關鍵詞〕MeSH領域本體推理

〔分類號〕G250.76RL

BuildingandReasoningofDigitalLibrary'sDomainOntology:TakingMedicine

DomainOntologyasanExample

MuDongmeiFanYi

PublicHealthSchoolofJilinUniversity,Changchunl30021

(Abstract)Thispapermakesastudyontheconstructionandapplicationofdigital

librarydomainontologyundersemanticgridenvironmentbytakingpreventive

medicinedomainasanexample;discussestheimportanceofreusingMeSH,introduces

theprocessofbuildingapreventivemedicinedomainontologybasedonMeSH,and

thenstudiesontheconversionfrommedicineThesauristodomainontology(includes

toolandway)andma<esareasoningapplicationontheontologybyusingRacer

reasoner.

(Keywords]MeSHontologyreasoning

1引言

領域本體在數(shù)字圖書館對其知識進行語義層面的組織口扮演著至關重要的角色，因此，領域

本體的構建是語義網(wǎng)格環(huán)境下數(shù)字圖書館知識組織不可或缺的關鍵步驟。領域本體構建成功與否，

取決于是否有領域專家的參與以及對領域知識描述的準確性和一致性程度?；陬I域本體的這種

特性,業(yè)界提出了多種構建途徑和方法，其中之一就是基于敘詞表構建本體。因為，敘詞表是以

學科領域知識為基礎的領域概念說明，是學科領域知識比較完善的知識組織體系，隨著領域知識

本身的變化，敘詞表不斷地增刪主題詞，完善其語義關系，從它收詞的變化上，可以發(fā)現(xiàn)該領域

的發(fā)展方向和領域熱點，為復用現(xiàn)有領域知識、快速構建領域本體奠定基礎。

在語義網(wǎng)格環(huán)境下，數(shù)字圖書館知識組織體系，應采用敘詞表來表達術語，用語義類型表達

術語間的關系,用本體的6要素來組織關系模式。既發(fā)揮敘詞表在術語、主題和概念描述的精

準特點，同時擴展敘詞表單一的線性樹狀結構為網(wǎng)狀構架，增加對術語屬性、術語和概念之間關

系的描述，將科學的概念表達融入到本體模式的知識組織體系中,本文以醫(yī)學領域本體為例，基

于MeSH構建預防醫(yī)學領域本體并針對該本體進行應用研究，從而對數(shù)字圖書館領域本體的構

建與推理應用進行研究。

2MeSH一構建醫(yī)學領域本體的基礎

在醫(yī)學領域方面，《醫(yī)學主題詞表》(MedicalSubjectHeadings,簡稱MeSH)是美國

國立醫(yī)學圖書館編撰的一部大型醫(yī)學專業(yè)敘詞表。它通過注釋、參照系統(tǒng)與樹型編碼表達詞匯概

念的歷史變遷、主題詞的族性類別、屬分關系，揭示主題詞之間語義關系，是手工檢索和計算機

檢索的標準詞表，也是醫(yī)學領域使用最廣泛最具權威的詞表。作為當今醫(yī)學領域最權威的敘詞表，

MeSH對醫(yī)學領域本體構建的支持作用無疑是巨大的。

2.1本體與MeSH的關系

MeSH的基本要素是敘詞（亦稱主題詞），它是建立在敘詞性質基礎上的，在編制上吸取

了多種情報檢索語言的原理和方法，保留了單元詞組配的基本原理；采用組配分類法的概念組配

來替代單元詞法的字面組配；采用標題法的預先組配方法（即采用詞組）對詞進行了嚴格規(guī)范化

處理，以保證詞與概念的一一對應；有完善的參照系統(tǒng)和獨特的范疇索引與輪排索引。MeSH

的主題字順表和樹狀結構表是兩個互相補充的部分，是以事物聚類和以學科聚類的完美結合口］。

主題字順表是將所有的主題詞、副主題詞、非主題詞全部按字順排列，每個主題詞下設該主題詞

建立的年代、樹狀結構編碼、歷史注釋及各種參照系統(tǒng)。MeSH的樹狀結構表把所有的主題詞

按詞的范疇和學科屬性分為15大類，有的大類再依次劃分為一級類、二級類，最多分至9級。

樹狀結構的每個類目中，主題詞按等級從上位詞到下位詞逐級編排，表達彼此之間邏輯上的隸屬

關系。

本體是一個關于一些主題清晰規(guī)范的說明［2］,是得到公認的規(guī)范描述，包含術語表。術語

表中的術語是與某一學科令史域相關的，其邏輯聲明全部是用來描述術語的含義和術語間關系。領

域本體是用于描述或表達某一領域知識的一組概念或術語,用以來組織知識庫較高層次的知識，

也可以用來描述特定領域的知識。在最簡單的情況下，只描述概念的分類層次結構；在復雜的情

況下，在概念分類層次的基礎上，加入一組合適的屬性、關系來表示概念之間的其他關系，約束

概念的內涵解釋。領域本體中的術語、主題、概念可以是自然語言和半自然語言，相對于MeSH

來說，其中的知識點分布是網(wǎng)狀的，可以減少概念和術語上的歧義，為某一組織或某工作小組提

供了一個統(tǒng)一框架或規(guī)范模型，使來自不同背景、不同觀點、不同目的人員之間的理解和交流成

為可能，并保持語義上的一致性⑶。在復用現(xiàn)有領域本體和擴展這些本體的工作中，對術語進

行規(guī)范地分析是極有價值的，并且避免了領域知識的重復分析［4］。

基于MeSH表的組成和本體的結構,我們不難看出其中的相似性。①MeSH表與本體都是

以概念、類和詞語作為基礎進行支撐，它們都充分反映了概念或詞語之間的相互關系，并且都對

其關系做了必要的說明;②兩者都具有等級關系,在上位類(上位詞)、下位類(下位詞)的定

義上十分明確;③本體對知識的網(wǎng)狀可視化表示得益于MeSH的樹狀結構，是對樹狀結構的擴展

和再利用。綜上所述，Me5H詞表作為構建本體的基礎和工具是可行的，并且因為本體對概念

的規(guī)范化的解釋能力是相當強大的,所以在本體構建中，MeSH詞表對概念表達方面缺陷也是

可以避免。這樣可以達到兩者各取其長，獲得功能上的優(yōu)化。

2.2本體構建語言—OWL

OWL(WebOntologyLanguage:Web本體語言)能夠清晰地表達詞條的含義以及這些

詞條之間的關系。而這種對詞條和它們之間的關系的表達就稱作本體。OWL相對XML、RDF

和RDFSchema擁有更多的機制來表達語義，超越了它［旅僅能夠表達網(wǎng)上機器可讀文檔內容

的能力。

具體而言，OWL標準包括三類語言：OWLLite、OWLDL和OWLFull。OWLLite是

OWLDL的子集，這兩者都使用框架式抽象句法，進而可映射為RDF三元組；同時，其言語

的構成以及形式語義則基于描述邏輯的定義，使得本體間弼隹理問題能夠歸納為描述邏輯知識庫

的可滿足性問題；不過，對于RDF(S)語義則有所限制，以避免出現(xiàn)悖論和模型不兼容等問題。

而OWLFull對此別無要求，且仍采用RDF三元組句法形式，借助非經(jīng)典模型論進行語義解釋。

事實上，OWLFull是基于RDF(S)句法而進行語義擴展的，新增OWL的詞匯和語義條件。除

此之外，與RDF(S)相差無幾。與RDF(S)相似，OWL可以聲明類和屬性，分別以類包含和屬性

包含劃分各自的等級層次；OWL的類可以通過邏輯組合算子(合取、析取、補)在其他類的基礎

上得以描述，也可以視為多個對象的枚舉類；同時，OWL還可以聲明某個屬性具有傳遞性、對

稱性、函數(shù)性，或是某個屬性的逆屬性。這些都超越了RDF(S)的能力；更為重要的是，OWL可

以通過屬性限定詞自定義類。

因此，OWLLite,OWLDL以及OWLFull作為OWL提出的三種子語言，表達能力依

次增強，推理能力逐個向下兼容。不過，前兩者基于比較抽象的框架句法，采用經(jīng)典邏輯學中的

解釋，即:①要求個體、類、屬性是三個不相交的集合;②所有的個體視為資源，并直接將類和屬

性分別視為資源的集合和資源一資源對的集合;③禁止遞歸的出現(xiàn)，從而避免上述RDF(S)中的問

題。OWLFull可視為不受限制的RDF(S)的擴展，句法仍使用RDF三元組，并基于非經(jīng)典的模

型論對RDF-語義做OWL的語義擴展。

3基于MeSH構建預防醫(yī)學領域本體

3.1選擇本體構建工具

目前在本體研究領域中，已有很多研究機構和學者研制出了一些本體的編輯器，這些編輯器

可以兼容多種描述語言，并且具備了OWL語言的大部分功能，提供友好的界面供人機交流，促

使對于本體的標注更加清晰易懂。常用的工具有德國卡爾斯魯厄大學的KAON、英國曼徹斯特

大學和阿姆斯特丹公立大學的OILED.美國斯坦福大學的Protege等。通過比較，筆者發(fā)現(xiàn)：

美國斯坦福大學的Protege軟件更加易用，界面友好，性能齊全，具有多種插件，提供多種本

體的表現(xiàn)形式，尤其擁有三種不同形式的圖示，可以充分地表現(xiàn)出MeSH表的樹狀結構.因此，

筆者選擇Protege軟件，完成了本體的構建。

3.2構建預防醫(yī)學領域本體

目前常見的本體構建方法有JDEF5法、KACTUS工程法、基于SENSUS的方法、Enterprise

方法以及Methontology方法，等等。由于是嘗試性的構建，筆者在參考這幾種方法上，提出

一套基于MeSH表的本體溝建方法。具體方法如下：

對預防醫(yī)學類進行分析，預防醫(yī)學包括4個下位類：航天醫(yī)學、職業(yè)醫(yī)學、環(huán)境醫(yī)學、公

共衛(wèi)生。其中前三類沒有下位類，而第4類公共衛(wèi)生有22個直接下位類，這22個下位類又有

子類326個。由于是嘗試性的研究，所以筆者只選取到第4級概念加以構建。

利用本體構建工具構建預防醫(yī)學領域本體。在本文中，筆者采用Protege工具來構建本體。

圖1顯示了利用Protege構建的、用OWL語言描述的、基于MeSH的預防醫(yī)學領域本體片斷。

首先，構建本體的類class。類表示對象的集合，是本體構建中的最基本的元素。在MeSH

表中，有時一個主題詞并不是僅僅屬于一個上位詞，而是分別屬于不同的上位詞。此時，可以使

用兩種方法進行處理:①直接使用工具進行關聯(lián);②使用一階邏輯推理進行類的推理。構建完成的

類目體系，以直觀圖的形式顯示類目等級關系（見圖2）。

然后，構建本體屬性Property,Property可以被用來說明class的共同特征以及某些

individual的專有特征。一個屬性是一個二元關系。OWL語言中有兩類屬性："datatype

property"屬性表示class元素和XMLdatatype之間的關系；"objectproperty"屬性表示

兩個類元素之間的關系。每類屬性都可以用domain（定義域）和rang（值域）來約束它的適

用范圍。在Protmg自軟件中又添加了一^annotationproperty（注釋屬性），通過添加此屬

性，以此對本體中的類、子類等概念加以注釋，將MeSH在本體中完整地體現(xiàn)出來。

MeSH有不同于其他敘詞表的獨特編排，增加了副主題詞，通過主題詞和副主題詞的組配

來進一步限制與修飾主題詞.在本體構建中，將這種組配關系構建在Individual下，便于清晰

地表示和快速檢索，同時，添加各類之間的邏輯推理關系?；贛eSH的預防醫(yī)學領域本體的

一個結構片段（見圖3）。

構建完成的本體，可以清晰地顯示MeSH表中各個概念之間的相互關系。筆者節(jié)選了以

"PublicHealth”為中心的核心概念，并以射線的方式直觀顯示其上位類、同位類及下位類（見

圖4）。

4預防醫(yī)學領域本體推理應用研究

推理機是專家系統(tǒng)中實現(xiàn)基于知識推理的部件，是基于知識的推理在計算機中的實現(xiàn)，主要

包括推理和控制兩個方面，是知識系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分[5]。目前，針對本體的推理，

越來越多地集中在幾種標準的本體語言上，如OWL、DAML、RDFS/RDF等，一些組織針對這

些本體語言，開發(fā)了比較著名的推理機，如RACER、FaCT、Pellet等。在Prot6g6中，提供了

基于Racer推理機的推理功能fProtege-OWL和推理機RACER通過DIG（DescriptionLogic

ImplementersGroup）接互。

在MeSH表中,許多概念具有交叉相關性。因此，在構建本體過程中,需要定義概念之間

邏輯關系，并使用推理機完成概念相互關系的說明。例如，在MeSH表中「BiologicalSciences

[G01],r概念樹和"EnvironmentandPublicHealth[G03]"概念樹都包含內涵完全相同的概

念''EnvironmentalMicrobiology",只是用不同的樹形編碼加以表示，在"Biological

Sciences[G01]w概念樹編碼為[G0L273.540.274],在"EnvironmentandPublicHealth

[G03]”概念樹下為[G03.850.425]⑹（見圖5）.

在構建MeSH本體的過程中，筆者考慮到這種共有的概念，一方面為了避免概念的重復構

建；另一方面為了保持MeSH原有的概念之間的關系,因此使用推理機對這種共有概念的邏輯

關系加以保持。例如，對于"EnvironmentalMicrobiology"這個概念，筆者將其以子類的方

式構建在"EnvironmentandPublicHealth""PublicHealth"概念下，并為其構建一階邏

輯關系（見圖6）。

并在"BiologicalSciences""Biology""Microbiology"概念下定義充分必要條件（見

圖7）。

在一階邏輯關系構建完成后，就可以對相關概念進行推理。在此，筆者對"Environmental

Microbiology"這個概念進行上位概念推理，根據(jù)所定義的邏輯關系，可以推理得到其上位類

為"Microbiology"和"PublicHealth0(見圖8)。

在推理完成后，概念之間的相關聯(lián)系在本體結構圖中就可以明確地顯示出來了。在本例中，

^EnvironmentalMicrobiology"與"Microbiology"和"PublicHealth"的關系在本體結

構(見圖9)。

5結語與展望

本文以醫(yī)學領域的預防醫(yī)學領域為例，研究語義網(wǎng)格環(huán)境下數(shù)字圖書館領域本體的構建與應

用，并以MeSH是基礎進行本體的轉換研究,對其進行初步的推理應用。筆者認為，MeSH為

代表的領域敘詞表是基礎構建本體的模型，可以遵循這些敘詞表原有的語義基礎，參考其所包含

的語義關系、組配關系和入口詞與主題詞關系、主題詞與副主題詞關系，構筑領域本體的詞義；

發(fā)揮本體表達復雜關系的優(yōu)勢，建立一個網(wǎng)狀的領域知識主題圖。基于這種方法構建的本體，便

于挖掘本體概念間的語義關系從而進行應用層面的邏輯胞里?；旧峡梢詽M足清晰性、一致性、

完善性和可擴展性的要求。

未來的工作重點是基于本體的應用擴展。在語義基礎之上，通過領域本體，并充分發(fā)揮領域

本體的作用才能夠實現(xiàn)本體的應用擴展。領域本體在知識組織中起到至關重要的樞紐和橋梁作用，

通過與利用本體，使得MeSH表中的數(shù)據(jù)及信息發(fā)揮作用，并且由于本體的作用，頂層本體才

有了可供識別的共通語言。領域本體的成功構建和效能高低不僅取決于對本體構建本身邏輯結構

的掌握，而且還在很大程度上取決于對該領域知識的了解與把握,在實踐中，領域本體的使用效

果需要用戶進一步檢驗及逐步完善。

參考文獻：

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基因組學概述篇(3)

關鍵詞生物概念概念教學類比法

中圖分類號G633.91文獻標志碼B

生物學概念是生物學課程內容的基本組成，因此概念教學是初中生物學教學的一項重要任務。

義務教育生物學課程標準對課標實施提出建議針對學生的不同年齡特點和認知能力以描述概念

內涵的方式來傳遞概念。教學中教師因本身對概念內涵的理解不同決定了開展概念教學的方法、

方式與結果差異較大。有的教師強調死記硬背術語、定義這種做法抑制了學生學習的興趣在主動

性概念的學習中產(chǎn)生畏難情緒。

1概念教學與類比法

概念是共同具有某些特性或屬性的事件、物體或現(xiàn)象的抽象概括，是一種由相近、相似的事

件、想法、物體或人所組成的集合.反映事物的本質屬性,具有抽象性和概括性，生物學概念也

不例外。但生物學概念不同于生物學術語，術語僅是詞匯，標記概念的符號，掌握了術語絕不意

味著理解掌握了概念。生物學概念也不同于定義，"定義”是對術語十分肯定的表述；"概念"

通過內涵及外延，描述一類事物的本質，且隨時展描述會不斷修正完善。生物學概念也不完全等

于生物學知識點，知識點有側重事實和側重概念之分；概念具抽象性和概括性，比事實更需要理

解與活用。據(jù)此，概念教學不能只局限在幫助學生識記某些專業(yè)詞匯或術語的定義，應著眼在學

生深層次的理解。特別是生物學概念都是一些鮮活的生命現(xiàn)象中攜載的規(guī)律性的內容，課堂教學

中教師應加強學法指導，幫助學生建立、理解和應用生物學概念。

根據(jù)一類事物已知屬性推測到與其類似事物也應有此屬性的推理方法稱類比法。其特點是

"先比后推"，通過"比"出類同地方和不同地方，并在此基礎上進行合理推理。這種方法運用

于教學，即類比教學法。教學時教師幫助學生建立、理解生物學概念可聯(lián)系學生熟悉的事物、經(jīng)

歷或經(jīng)驗采用類比推理的方法將新概念與已形成相似的概念聯(lián)系起來讓學生較短時間內感知、

理解并形成新概念，幫助教師優(yōu)化教學過程。類比方法根據(jù)類比對象的特征類型類比方法可分為

結構類比、功能比、生理類比、形態(tài)類比和生活習性類比等；根據(jù)類比源類比方法可分為生活化

類比、自然現(xiàn)象類比、新舊概念類比等；根據(jù)思維方法類比方法可分為聯(lián)想法、論理法和異類類

比法等；根據(jù)思維方向類比方法可分為正向類匕匕和逆向類比等。

2結構類比優(yōu)化生物結構教學

結構類比是一種常見的類比推理方法，學習生物學知識離不開生物的各層次的結構，有些結

構的表述形成了相對穩(wěn)定的生物學概念。在概念形成中借助已有概念進行類比有助于新概念理解

掌握；運用實物或模型等進行類比，可將抽象內容直觀化、概括內容具體化、微觀內容宏觀化,

有助于科學概念的理解和構建。

2.1生物體有相同的基本結構

通過顯微鏡觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞、人口腔上皮細胞等細胞結構，可發(fā)現(xiàn)細胞由細胞膜、

細胞質和細胞核構成，由此類比推理到與洋蔥鱗片葉表皮、人口腔上皮細胞類似的其他植物動物

細胞有相似的結構。從而歸納出細胞的基本結構有細胞膜、細胞質和細胞核三部分。通過觀察與

分析發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)生物體都由細胞構成，引出概念：細胞是生物體結構和功能的基本單位。

2.2生物體有相似的結構層次

通過觀察一株完整的植物體如桃的構成，類比到與桃相（以的高等植物有相似的四個主要結構

層次：細胞、組織（分生組織、保護組織、薄壁組織等）、器官（根、莖、葉、花、果實和種子）

和植物體。由于動物與植物都是由細胞構成的，因此，可推理到動物體有相似的結構層次。這種

類比是"以類推類”式的普通性類比。

2.3生物體結構多次涉及“結構和功能的基本單位"

學習生物結構最基本的概念為：細胞是生物體結構和功能的基本單位。在以后的學習中，涉

及到其他"結構和功能的基本單位"有：神經(jīng)元、肺泡、小腸絨毛和腎單位等。神經(jīng)元又名神經(jīng)

細胞所以由細胞概念類比出"神經(jīng)元是構成神經(jīng)系統(tǒng)的結構和功能的基本單位"這一概念不難，

這是演繹推理。"結構和功能的基本單位”的闡述較抽象概括，由細胞概念來類比可縮短學習時

間，同時能鞏固細胞概念。

2.4實物模型法類比法直觀明了

實物或模型是生物結構教學中常用的直觀教具，運用模型進行結構類比教學最典型的例子是

人體心臟的結構，心臟結構看似簡單一左右心房和左右心室四個腔，但必須同時掌握與他們相連

的血管，這是學習"人體血液循環(huán)"的基礎。運用心臟模型具有直觀、簡明、扼要的特點，通過

結構類比幫助學生建立人體心臟結構空間概念，防止混淆。

3功能類比優(yōu)化生理教學

生命體都在進行著復雜的生理活動這些生理活動與機制常常很難用一些直觀的教具展示出

來，因而是學生學習的難點，教學中可借助類比法化解教學難點，優(yōu)化生理教學過程.

3.1聯(lián)想法將光合作用與呼吸作用類比

一般教材將光合作用安排在前，呼吸作用安排在后。學習呼吸作用概念時可采用聯(lián)想類比的

方法，將光合作用的產(chǎn)物：有機物和氧氣，聯(lián)想為原料；將光合作用的原料：二氧化碳和水，聯(lián)

想為產(chǎn)物力隆光合作用的"光能轉變成化學能儲藏在合成的有機物內"聯(lián)想為"有機物內的化學

能釋放出來"，引出呼吸作用，再通過"能量的釋放與呼吸"學習呼吸作用。這樣，比學生孤立

學習更易接受并掌握，有利于形成完整的概念體系。

基因組學概述篇(4)

TopicMaps相關

TopicMaps最初的思想是希望建立起智能化電子索引，并能支持這些索引間的相互融合。

近年來，TopicMaps已經(jīng)不再局限于索引領域，而成為一套用來組織信息的方法，使用這套方

法可以描述知識結構和關聯(lián)，及其相關的信息資源。TopicMaps于2003年成為ISO標準，并

了其基于的描述方式目前最新的版本于年。中的基本概

XMLXTMOXTM2007TopicMaps

念包括：

1)主題(Topic):廣義上講,任何事物都可以是一個主題。嚴格地講，"主題"表示TopicMaps

中指代事物的對象或節(jié)點。在一個TopicMap中，主題可以是零或多個主題類型的實例。主題

通常具有顯式的名稱，但沒有也可以。一個主題可以在不同的上下文中具有不同的名稱。

2)關聯(lián)(Association):一個主題關聯(lián)用于指定2個或多個主題之間的關系。關聯(lián)類型可自定

義。參與關聯(lián)的每個主題在該關聯(lián)中發(fā)揮不同的作用，稱為關聯(lián)角色。

3)資源(Occurrence):一個主題可以用某種方式去鏈接一至多個信息資源。這些資源稱為該

主題的Occurrence.資源可以分類。主題可以在特定的上下文中關聯(lián)特定的資源。TopicMaps

將知識劃分為2層:上層是概念層才苗述各種概念及關系;下層是資源層，描述概念層中各個Topic

所關聯(lián)的具體資源.

軟件工程課程體系模型

通過TopicMaps對課程體系進行建模，可以有效地實現(xiàn)學科知識管理和分析工作。在此,

建立一個簡化的課程體系模型,用以說明TopicMaps建立模型的方法。

1基本概念

為了不產(chǎn)生混淆，本文給出如下定義。定義1"教學實體"：指教學中涉及的各種對象類型

和具體對象所對應的概念，不涉及具體內容。例如，"必修課”是一種課程類型，"C語言"是

一門必修課。兩者在模型中都是一個教學實體。課程體系模型中涉及的基本教學實體包括:①抽

象類實體:Teacher徽師）、Course（課程）、Resource（資源，如書籍、音頻和視頻等教學輔助資

源）和Group（課程組）等，用于表示實體的類型。需要特另?脫明的是，在教學體系中，經(jīng)常會劃

分課程組，課程組包含一系列相關課程，這樣有助于教學質量的提高和教師隊伍的發(fā)展。②具體

實體:表示一個具體的實體對象，一般是某個抽象類實體的實例。例如，表示各個具體課程的實

體。定義2"教學資源"：指教學實體對應的具體信息和關聯(lián)的各種資源。例如，"C語言"課程

關聯(lián)的“教學大綱”文件和課程網(wǎng)站等都屬于具體的教學資源。

2模型結構

課程體系中涉及的教學實體非常多，實體除了有自己的基本描述外，實體間還會存在各種關

聯(lián)關系，并且每個實體還可能會有一系列的相關參考資源。理清和描述各種教學實體之間的關聯(lián)，

是高效地分析專業(yè)方向和教學規(guī)劃、相關課程依賴關系，合理配置教學資源和優(yōu)化課程體系的基

礎。因此，如何將各種教學實體和資源做有效的描述和關聯(lián)，是建模的重點。

TopicMaps在建模時，采用分層的形式將資源層和概念層分離。分層的結構有助于清晰地

描述教學體系。

1）概念層:在概念層中，主要描述概念及概念之間的關系。在課程體系中，即各種教學實體

和實體間的關系.這是模型中相對穩(wěn)定的部分.2）資源層:在資源層中，描述各種教學資源，是

各個教學實體的具體信息描述。例如，教師的個人主頁、教學大綱文檔、具體的視頻、音頻對象

等。由于教學內容需要緊跟科技的發(fā)展，因此教學資源需要及時更新和補充。這部分在模型中的

動態(tài)變化性較高。由于TopicMaps模型中的概念之間可以存在很多的關系類型，所以概念和關

系會構成一個復雜的圖結構。為了簡要說明模型的結構，給出了一個簡化的課程體系模型的雙層

結構示意圖，如圖1所示,其中省略了很多主題、關系和資源。在課程體系模型中，需要定義

一些主題用于描述類別，屬于抽象概念，如Course(課程)、TeacheK教師)、Video(視頻)等。

在此基礎上，定義各個表示具體教學實體的主題，如概念層中表示具體課程的主題"C++”、

“軟件工程”等，表示具體教師的主題"T1"和"TN"等。在課程體系模型中必備的關聯(lián)類型

包括:1)"Class-Instance"關系。用于描述一個具體的概念是另一個概念的實例。定義RC-I(a,

b)。對任意主題a和b，如果RC-I(a⑼成立，則表示a和b之間是"Class-Instance”關系。

在該關系中a扮演"Class"的角色，b是實例"Instance"的角色。圖1中用帶箭頭的實線表

示RC-I(a,b),起點為a,終點為b。每個具體的課程都是"Course"的一個實例，如

RC-I(Course,C++)。

2)MTeach-TaughtB/關系。用于描述具體的教師與其所授課程之間的關系。定義RT-

TB(ab)又寸任意例a和b女口果RT-TB(ab)成立貝U表示a和b之間是"Teach-TaughtBy"

關系,即教師a教授課程b,而課程b由教師a教授。圖1中用帶箭頭的虛線表示RT-TB(a,

b),起點為a,終點為b,如RT-TB(TN,C++)。利用主題圖中概念和資源分層的機制，在對

課程體系進行建模時，將相對穩(wěn)定的課程體系信息置于模型的概念層，將各種教學資源置于模型

的資源層，可使經(jīng)常動態(tài)變化的教學資源不會對課程體系的穩(wěn)定性產(chǎn)生過多的影響，能滿足對專

業(yè)課程體系研究、分析和動態(tài)調整的需求。2.3以實踐課程為主體的課程體系在SE-CDIO培養(yǎng)

方案中，特別重視和強化工程實踐能力。其課程體系中以實踐教學為主線，將各種專業(yè)核心課程

緊密結合在一起.課程體系中設置了項目實踐、綜合項目實踐和企業(yè)社會實踐、畢業(yè)設計等不同

層次的實踐類課程，以此來強化學生的動手能力、工程能力、協(xié)同能力和職業(yè)素質的培養(yǎng)。

為了清晰地說明如何利用TopicMaps來描述軟件工程專業(yè)的工程化教育理念，圖2僅給出

課程體系模型概念層的一部分，其中重點描述了專業(yè)實踐體系的主體結構。想要突出這種以實踐

課程為主線的工程化教育理念，還需要定義更多的主題類型和關系類型。在TopicMaps模型中

定義的部分主要概念如下：

1)抽象概念Group(課程組)和Project(項目)。

2)具體課程組的主題為每個具體的課程組建立一個主題,在圖2中用虛線橢圓節(jié)點表示。

某個具體的課程組g是Group的實例即滿足3)課程主題為每門專業(yè)核心課程建立一個主題，

在圖2中用實線橢圓節(jié)點表示。每個具體的課程a是Course的實例，即滿足4)實踐類課程主

題為每門實踐性課程建立一個主題，在圖2中用實線矩形節(jié)點表示。某個項目課程b是Project

的實例，該關系描述在圖2中省略即滿足在模型中還需要至少定義如下關聯(lián)類型:1)"Pre-Next"

關系。用于描述課程之間的先后關系。定義RP-N(a,b)表示主題a和b之間是"Pre-Next"

關系，即表示a是b的前驅課程，而b是a的后繼課程。圖2中用帶箭頭的實線表示RP-N(a,

b),起點為a,終點為bo2)"Whole-Part"關系。用于描述整體和部分之間的關系。例如，

一個課程組由若干具體課程組成。

定義RW-P(a,b)表示主題a和b之間是"Whole-Part”關系,即表示a包含b,而b

是a的一部分。圖2中用圖形的"包含"表示整體和部分。例如，課程組"GroupA"中包含課

程"Al"、"A2"、"A3"和實踐性課程"PA",即滿足在一個合理的培養(yǎng)方案中，各種知

識的教授是存在前后順序和關聯(lián)的。因此，"Pre-Next”關系在課程體系建模中是必需的一種

關聯(lián)。圖2所示的模型可以說明每個實踐類課程需要一系列制區(qū)課程為其進行知識儲備，而該

實踐類課程的設置目的則是其所屬課程組中前驅課程知識的綜合培養(yǎng)和訓練。例如，為了培養(yǎng)學

生設計和實現(xiàn)信息系統(tǒng)的能力，學生首先需要學習編程語言、數(shù)據(jù)庫和軟件建模知識.

這樣，"信息系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)”是一門實踐類課程而其他相關課程是該課程的前驅課程。

圖2還描述了不同實踐類課程之間也存在"Pre-Next"關系，這樣可以體現(xiàn)實踐類課程的不同

層次。即每個項目實踐類課程是重點對某幾門課程知識綜管能力的培養(yǎng)和訓練，綜合項目實踐和

企業(yè)社會實踐是培養(yǎng)和訓練學生在工程中運用所學專業(yè)知識的能力以及協(xié)同能力和職業(yè)素質，而

畢業(yè)設計是用于檢查學生最終對本專業(yè)知識綜合運用的能力。

培養(yǎng)方案中各種基礎課程和核心專業(yè)課程的設置都是為了實現(xiàn)最終的培養(yǎng)目標。為了清晰地

刻畫各個核心專業(yè)課程對專業(yè)能力培養(yǎng)目標所做的貢獻，便于分析各個專業(yè)課對學生某種實踐能

力培養(yǎng)（體現(xiàn)在實踐類課程中）所做的貢獻模型中定義了Group（課程組）的概念和"Whole-Part"

關系。每個課程組中的課程都是為了重點教授、培養(yǎng)和訓練學生的某種實踐能力。每門實踐性課

程與其前驅課程即為一個課程組。需要說明的是，每門實踐性課程是為了重點培養(yǎng)和訓練學生在

該實踐課的前驅課程中所學知識，但仍然可能會運用到其他知識。例如，在GroupA中學生學

習了某種編程語言，而在GroupB中的實踐性課程PB中仍然可能會用到。

課程體系模型的應用

TopicMaps技術便于知識的導航和檢索，基于TopicMaps創(chuàng)建課程體系模型可以為培養(yǎng)

方案的設置和分析、教學資源的配置等工作提供一種便捷的分析手段。下面以查找課程組

GroupA中所有課程的任課教師為例，說明如何基于TopicMaps模型方便地進行信息檢索。查

找過程如下:最終得到的集合T即GroupA中所有課程的任課教師。TopicMaps的概念層是一

個圖結構，在進行信息檢索時可利用各種圖的算法以提高搜索速度。因此，信息檢索效率的實用

性可以保證。

結束語

基因組學概述篇（5）

關鍵詞生物課程標準知識目標行為動詞運用

中圖分類號G633.91文獻標識碼B

課堂是課程改革最終的落腳點，《普通高中生物課程標準》是教師備好課、上好課的出發(fā)點

和評價指南，因此如何運用好《標準》中給出的“內容標準行為動詞"去理解、組織教材內容成

為教師成長的關鍵，也是新課程改革成敗的關鍵。

新課標對具體內容標定的表述所用的動詞分別指向知識性學習目標、技能性學習目標和情感

性學習目標，并且分為不同的層次，見表1。

對于技能操作性目標表述比較具體實用，情感目標應該融匯到知識和技能目標之中達成，這

里不再研究,只研究知識性目標動詞的運用技巧。

1了解水平的行為動詞

關于了解水平的涵義，課程標準的解釋為"再認或回憶知識；識SI」、辨認事實或證據(jù)；舉出

例子；描述對象的基本特征等"。相關行為動詞有"描述，簡述，溺I」，列出,列舉，說出，舉

例說出,指出,辨別，寫出，排列”。

《新華字典》中對于"描"和"描述"的解釋為：描，形聲。本義：依樣摹寫或繪畫，《現(xiàn)

代漢語詞典》解釋為"描述指形象地敘述，描寫敘述。（以下詞語解釋均來自于《新華字典》和

《現(xiàn)代漢語詞典》）"簡述"指用簡要的話陳述或總結。“識別、辨別"意思為辨認、辨另J、區(qū)

分、分辨，例如“識別真假"，從中可以看出辨別具有分析理解事物特征的基礎上，再加以區(qū)分

之意，所以辨別應該不僅僅是了解水平，應歸為理解水平行為動詞更好?！绷谐觥⒘信e、排列、

說出、舉例說出"同意為一個一個地舉出來，"指出"是"指明、說出"之意。"寫出"的理解

有兩種，"一種為機械的抄寫、另一種為寫作之意"，如果為前一種可以歸為"了解"水平，而

后一種則為"理解并掌握"水平。了解水平的詞運用時為了便于理解可以都加一個"出"字（不

帶有出的詞后面），例如"描述、簡述、識別、列舉、辨別、排列"可以改為"描述出、簡述出、

識別出、列舉出，辨別出、排列出“.

總之，了解水平的要求可以總結為"對事物的表面認識"。教學和備課過程中常用的是"簡

述、舉例說出"。例如"簡述種群的特征、簡述染色體結構變異和數(shù)目變異的種類、簡述生物圈

的組成；舉例說出單基因遺傳病和多基因遺傳病、舉例說出現(xiàn)彳弋農(nóng)業(yè)生物技術的重要性、舉例說

出人類對環(huán)境的影響……"

2理解水平的行為動詞

理解水平的行為動詞有"說明，舉例說明，概述，評述，區(qū)別，解釋，選出，收集，處理,

闡明，示范，比較，描繪，查找"。與了解水平的動詞相對應，說出一說明；舉例說出一

舉例說明；描述、簡述一描繪、概述、評述；寫出、列出、排列一選出、收集、處理。

《現(xiàn)代漢語詞典》對于“說明"解釋為"解釋明白；解釋意義的話；證明"，例如說明書、

說明原因?！案攀?為"把事物共同的特點歸結在一起；簡單扼要"，例如當事人概述了事態(tài)的

發(fā)展過程，可以理解為"概括并描述"。"評述"為"評論和敘述"。《新華字典》中"選"為

"按條件進行挑選"，因此，"選出"可以理解為挑選、選擇并找出。"收集"《現(xiàn)代漢語詞典》

結實為“使聚集在一起“。因此新課標對理解水平的具體要求為“把握內在邏輯聯(lián)系；與已有知

識建立聯(lián)系；進行解釋、推斷、區(qū)分、擴展；提供證據(jù)；收集、整理信息等"。為了與了解水平

的詞運用加以區(qū)別，可以在理解水平的行為動詞上加"明確"(說明，舉例說明，闡明除外)，

于是原來的"概述，評述，區(qū)別，解釋，選出，收集，處理，示范，匕瞅，描繪，查找”可以理

解為"明確概述，評述明確，區(qū)別明確，解釋明確，明確選出，明確收集，處理明確，示范明確，

匕啜B月確，描繪明確，查明"，這樣便于教師再備課時不易與了解水平的詞混用。

對于理解水平的要求總結為“對現(xiàn)象內田的認識"。為了學習目標便于表述，常用詞為

"闡明、概述"。例如"闡明細胞減數(shù)分裂過程、闡明基因的分離定律、闡明基因和遺傳信息的

關系；概述遺傳信息的轉錄和翻譯過程、概述糖類的種類和功能、概述細胞學說的內容、概述人

腦的高級功能保護生物多樣性的意義和措施……”

3應用水平使用的行為動詞

基因組學概述篇(6)

圖書情報界組織文獻資源的歷史已有兩千多年，對信息資源的組織也有20多載，面對知

識資源的數(shù)字化，我們所面臨的前所未有的挑戰(zhàn)是對知識的組織。什么是知識組織？對知識組織

的詮釋需與信息組織加以比較才能準確界定。簡單地說，信息組織是對無序的信息進行系統(tǒng)化和

有序化的過程，對信息的描述、揭示以及序化是信息組織的中心內容。知識組織則是對知識的本

質以及知識間的關聯(lián)進行揭示和控制的過程及方法，對信息的優(yōu)化和重組，對知識的結構、關系

和語義的描述與揭示，對知識的提取、挖掘和智能化表示是知識組織的中心內容。

當前數(shù)字圖書館的資源組織正由信息組織向知識組織邁進，在對數(shù)字資源的知識組織中，

知識本體無疑是最本質、最重要的技術和方法。知識本體可以看作是對知識規(guī)范的抽象和描述,

是共享、重用知識的方法，目前已經(jīng)成為一種提取、理解和處理領域知識的工具。如果把某一學

科領域知識抽象成一套概念體系并使其明確、形式化和共享，就構成了這一學科的領域本體。領

域本體的特征是針對特定的學科領域，描述了某一學科中的概念、概念的屬性、概念間的關系以

及屬性和關系的約束。通過某領域的知識本體可將該領域的知識組織起來，使數(shù)字圖書館對知識

的表示從信息的集合到知識網(wǎng)絡和知識地圖。

構建領域本體的方法已經(jīng)成為一個新的研究熱點，在實踐中也產(chǎn)生了一些面向不同應用需

求的本體方法，如IDEF-5法、骨架法、企業(yè)建模法、METHONTOLOGY法、循環(huán)獲取法、七

步法等。雖然領域本體的開發(fā)與建設面向不同的、特定的學科領域，但其過程則具有一定的規(guī)律

性，需要以一定的科學方法為指導，需要遵循一些通用的技術路線。作者曾在另文中提出本體構

建的原型進化方法，本文以此為基礎，聚焦于一個本體進化的周期過程，對其中的基本流程和方

法作一概要的梳理和分析。

一個學科領域知識本體原型的建設，一般包括本體需求分析、本體構建規(guī)劃、獲取本體信

息、確定本體概念及關系、本體形式化編碼、本體的評價、本體的進化、本體的表示等過程。