口腔医学中生物学的运用研究:生物信息学在口腔医学中的价值体现 1在牙齿生长发育研究中的应用 牙齿的生长发育是一个持续而复杂的过程,一些关键基因和调控因子在牙齿发育中起着重要作用。赫尔辛基大学创建了牙齿发育数据库,收录了牙组织发育中的基因特征、结构及表达情况等。Hubbard等运用蛋白质组学技术、结合Edman测序及质谱分析方法,对釉质的发育进行了大量的研究,初步构建了口腔牙组织的蛋白数据库,为口腔内组织蛋白的鉴定提供了重要的研究范本。聂敏等运用二维凝胶电泳和生物信息学方法研究维生素D对牙髓细胞分化的影响,结果表明:维生素D可促进牙髓细胞的分化,并在牙齿发育和矿化过程中起了重要的调节作用。Jevnaker等利用基因芯片技术以整个牙胚作为研究对象,首次构建了小鼠牙胚在不同时期的微小RNA表达谱,从基因调控机制上研究了牙齿的生长发育。 2在口腔肿瘤研究中的应用 目前的研究多利用生物信息学方法比较基因组学和蛋白质组学,能够高效率、高通量地筛选口腔肿瘤的相关基因和蛋白,寻找肿瘤的诊断标记和治疗靶点。 2.1口腔鳞状细胞癌(oralsquamouscellcarcino-ma,OSCC) OSCC是口腔常见的恶性肿瘤之一。美国国立癌症研究所用抗体芯片的高通量蛋白组分析方法推测认为,上皮和间充质间涉及的多重细胞信号的分子信息在口腔癌的发生中起了关键作用。2004年,香港大学利用蛋白质组分析方法检测了OSCC细胞,获得了丰富的蛋白质信息,鉴定了与肿瘤相关的生物标记物或分子靶点。2005年日本千叶大学通过使用生物信息学的方法,鉴定了OSCC与正常组织中22种蛋白的表达存在差异。Wang等研究表明,活化激酶C受体1蛋白在OSCC中存在差异性表达,可作为OSCC的临床诊断分子标记物、临床预后指标及候选药物靶标等。张永强等使用生物信息学技术构建人舌鳞癌细胞cDNA库,并预测了Doc-1基因编码的P12蛋白的某些结构和功能基序。另有研究采用甲基化DNA免疫沉淀结合芯片技术分析研究了口腔疣状癌中基因组DNA甲基化的情况,为进一步探讨口腔疣状癌的发生分子机制和治疗靶基因奠定了基础。 2.2涎腺腺样囊性癌(salivaryadenoidcysticcar-cinoma,SACC) SACC是涎腺常见的上皮源性恶性肿瘤之一。卢友光等采用第二代差异显示技术构建了SACC高低转移细胞株的基因表达谱,通过生物信息学分析发现,Notch基因家族中的4个成员在ACC-2、ACC-M这2个细胞株中存在表达差异。另一研究运用生物信息学初步筛选出Notch信号通路在SACC中所涉及的基因,并采用实时荧光定量聚合酶链式反应和免疫组学方法进行了验证,结果显示:Notch信号通路中有46个基因与SACC相关,并检测出其中的8个基因在SACC高低转移细胞株中存在表达差异。 3在口腔黏膜疾病研究中的应用 3.1口腔扁平苔癣(orallichenplanus,OLP) OLP是一种口腔黏膜癌前状态,其病因不明。王文梅等建立了OLP与口腔正常黏膜蛋白表达谱,对OLP在双向电泳图谱中高表达差异的10个蛋白质进行质谱和生物信息学分析,鉴定发现了差异表达的蛋白。Tao等利用DNA芯片的特点筛选并建立了OLP的病变基因表达谱,研究共发现了985个差异表达基因,其中629个上调,356个下调,这为研究OLP的发病机制打下了基础。 3.2口腔白斑(oralleukoplakia,OLK) OLK指仅仅发生在口腔黏膜上的白色或灰白色角化性病变的斑块状损害。王文梅等通过蛋白质差异组学研究和生物信息学分析,鉴定出膜联蛋白A2、角蛋白8以及角蛋白Ⅰ和Ⅱ型角蛋白亚基、免疫球蛋白J型轻链的C区片段等在OLK的发生发展过程中发生了改变。Odani等采用寡核苷酸芯片技术发现:兜甲蛋白和角蛋白在OLK的发生发展过程中的表达差异较大,且多个基因在癌变过程中显著下调。周晌辉等利用cDNA芯片成功检测出OLK和OSCC组织中30个基因的表达差异,其中17个为已知功能基因,这些功能基团与细胞分裂、信号传导、免疫防御、细胞代谢及细胞成分等密切相关。 4在牙周疾病研究中的应用 牙周炎是导致成年人牙齿丧失的主要原因,严重影响了人类的身体健康。Steinberg等使用具有上皮细胞特异性的DNA芯片研究了白细胞介素对口腔角质形成细胞1β的作用,确定了与牙周炎相关的几个基因。Vardar-Sengul等通过DNA芯片在1次实验中同时分析出了超过40000个基因,得到了类似的结果。Beikler等构建了重度慢性牙周炎患者的牙周组织中的一些免疫和炎症基因的表达谱。Covani等利用生物学实验及生物信息学算法,鉴定出参与或可能参与牙周炎的61个基因,其中5个是主导基因,并完全建立起2个主导基因的牙周炎模型。 5在其他口腔研究中的应用 5.1口腔微生物 口腔微生物在维持口腔正常生理体系和诱导口腔疾病发生中具有重要作用。Chen等构建了口腔病原体的生物信息学资源。2008年,人体口腔微生物组数据库启动,方便了研究者查看和检索口腔微生物信息。在对口腔致病菌的研究中,郭丽宏等利用生物信息学相关软件及数据库进行C血清型变异链球菌高毒力株特异DN段的基因分析、识别和功能预测,发现了5个新的基因片段以及高毒力株特异的DN段的主要功能。刘筱娣等采用生物信息学结合Southern印迹杂交法,构建了变异链球菌的苏氨酰-tRNA合成酶基因敲除的重组质粒。另有研究者应用鸟枪法、蛋白质组学分析、美国国家生物技术信息中心检索等,建立了变异链球菌耐氟菌株和亲代菌株的蛋白质组表达谱。 5.2口腔唾液 人类唾液中的唾液蛋白同唾液生理功能密切相关,研究发现,口腔唾液蛋白成分含量的变化同龋病、牙周病等有密切关系。目前,通过大通量的生物技术和生物信息学方法,可以建立唾液蛋白成分的全功能图谱,揭示唾液与口腔内环境及菌群分布的关系,鉴定唾液蛋白中肿瘤的生物学标记,区分不同唾液腺分泌蛋白,研究口腔炎症及其他疾病的生物学标记。 作者:冉金梅 张凌琳李伟单位:口腔疾病研究国家重点实验室华西口腔医院 口腔医学中生物学的运用研究:生物医学材料在口腔临床中的应用 摘 要:口腔生物医学材料近年来已由传统的单一型材料逐渐过渡到新的复合型、智能型和功能型材料,本文针对口腔临床中高分子类、金属类及非金属生物复合三种口腔生物医学材料的应用进行了分析研究,在不远的将来,这种材料在组织工程学及口腔临床应用中将具有良好的发展前景。 关键词:生物医学材料;口腔临床;临床应用 1. 前言 口腔生物医学材料具有比较广泛的应用范围,不只是在因先天或后天原因导致牙体组织和颌面器官缺损的修复方面进行应用,还可能在鉴别诊断口腔疾病方面具有辅助作用。生物医学材料可实现对缺损组织与器官的修复和置换,恢复组织或器官的正常功能。随着迅猛发展的科技水平,口腔生物医学材料的制作方法也具有明显的改进,日益推出复合型与功能型形式各样的生物医学材料,并日益优化其性能。 2. 资料与方法 通过对生物医学和生命科学有关文献的数据库的检索,并进行较深入地分析。结合临床口腔生物医学材料应用的特点,比较分析有关数据。口腔生物医学材料基础性研究、临床应用的生物医学材料等相关文献都是重要依据,并将与目的无关的研究结果予以排除。 3. 结果 按照材质类别可将口腔生物医学材料分为金属、高分子及非金属生物复合材料三类。金属类材料在临床口腔生物材料中是最早应用的一类材料,这类材料优点是具有较高强度、较强韧性、获取容易等,在临床中应用广泛。还可结合其成分将金属类材料分为纯金属、合金及特种金属三种,在临床中纯金属类材料应用不多,应用较多的主要是合金和特种金属。合金类金属材料由不少于两种金属元素组成,尽管其延展与抗压等物理性能低于纯金属材料,但在应用中生物安全性较高,所以在临床中具有比较广泛的应用。钴基合金材料目前广泛应用的合金类材料,主要有钴铬钨镍和钴铬钼合金两类,具有抗腐蚀性较强的性能,高于单一金属材料40倍。但在加工制作过程中比较烦琐,所以相对具有比较昂贵的价格。此外,机械性能也比纯金属类材料高,通常在替换颞下颌关节与颌面部内固定大面积骨折中应用较多。钛合金与上述金属合金材料相比较,具有较高的机械性能和相容性,在人体植入后不会产生排斥反应和毒副作用,生物相容性较好。通常在种植牙基桩制作、固定骨折及骨缺损替代植入性材料中比较常用。但在使用中金属材料也具有不足之处,诸如在使用中因人体具有比较复杂的内部环境,因人体内长期存在金属材料部会造成离子向体内微渗入,进而产生较大的副作用和毒性。 在现代口腔生物医学材料中非金属生物复合材料也是其中的重要组成部分,主要有以下三种。一是生物活性陶瓷,该材料是表面具有生物活性和吸附性的一N陶瓷,通常具有羟基,为多孔形,具有较高的孔隙率。在体内生物活性陶瓷能够降解吸收,通常在生物体内用于骨诱导材料对新生骨生长具有一定的诱导作用。在实际应用中骨传导性与诱导性良好,所以通常该材料可用于修复骨缺损的一种支架材料,在支架的周围利用填充材料的良好生物学活性充填覆盖,以实现对缺损的修复作用,并使材料增加生物相容性。二是惰性生物陶瓷材料,其主要成分是氧化铝和氧化锆,硬度高,生物相容性好,所以通常在内固定骨折中应用较多,在制作口腔全瓷牙内冠中也比较常用。三是复合树脂,主要混合有机树脂基质和无机填料形成,在特定条件下是能够引发化学性反应的一种修复材料,在修复小面积牙体缺损时比较适合。在临床中目前主要应用的有光固化、化学固化及复合固化等树脂类材料,该材料具有较强的可塑性、良好的仿真性、较高的生物相容性、比较耐磨等优势。 在临床中高分子类材料是一种比较广泛应用的材料,稳定性强,聚乙烯和聚丙烯是其主要成分。与其它材料相比较,该材料在人体中不能降解产生离子,因此不具有毒性。抗冲击性和抗摩擦性也较强,所以在替换人工关节中应用比较广泛。高分子类材料中的硅橡胶材料耐高温、腐蚀及透气性较高,所以在制作颌面部复体及口腔印模精确制取材料中应用较广。另外,该材料可降解,经一段时间后可形成小分子化合物而随人体基础代谢排出患者体外。 4. 讨论 通过研究分析生物材料有关文献资料,在口腔临床生物医学材料中选取金属材料、高分子、生物复合材料三大类分别进行研究。大部分高分子材料与生物复合材料都是由不少于两种材料构成,对这类材料进行制作时,可利用相关技术对材料微观构造进行改变,使材料特性和优点得到充分发挥,对不足之处进行有效弥补,对生物材料赋予新的生物特性。材料的生物相容性和机械强度较高,具有较强的耐腐蚀性,在特定环境下能够降解吸收,在临床应用中完全满足。在高分子材料与生物复合材料中,我国开展相关的研究相对较晚,并在研究初期发展相对较为缓慢,但经过近年来的不断发展,已由最初的盲目效仿逐渐发展到自主研发,由质变迅速发展发展到量变。口腔医用生物医学材料目前在我国已逐渐由传统的单一功能、非专一化、低效逐步发展为功能完善、复合化、专业化及高效,发表的生物医学材料的相关文献也跃居世界第二。 随着医学技术及材料技术的快速发展,口腔生物医学材料也得到了前所未有的发展机遇。目前在临床研究中已逐渐由常用的无机材料转变为有机材料,有机类生物材料在开展较多研究的就是多糖类物质。天然多糖类物质中壳聚糖属于其中一种,其生物相容性良好,抗菌性能优异。通常该类材料被用于对各种材料进行塑造以便于长入细胞和将应力传递至骨与骨之间。壳聚糖类物质因其生物相容性和细胞黏附性较好,而被广泛用于各种细胞因子和药物载体,实现对遗传信息进行传递以及相关疾病的临床治疗。 5. 结语 综上所述,口腔生物医学材料近年来已由传统的单一型材料逐渐过渡到新的复合型、智能型和功能型材料,生物医学材料可实现对缺损组织与器官的修复和置换,恢复组织或器官的正常功能。随着迅猛发展的科技水平,口腔生物医学材料的制作方法也具有明显的改进,日益推出复合型与功能型形式各样的生物医学材料,并日益优化其性能。相信在不远的将来,这种材料在组织工程学及口腔临床应用中将得到迅速发展。 口腔医学中生物学的运用研究:分析口腔正畸微植体支抗技术的生物力学 摘要:目的分析口腔正畸微植体支抗技术的生物力学。方法收集2012 年12 月~2013 年12月本科收治的76例双颌前突病例临床资料,根据不同的治疗方法,将患者分为对照组与研究组,每组例数均为38例。对照组采取传统口外弓加强支抗进行治疗,研究组实施微植体支抗技术进行治疗,最后分析两组患者的临床治疗效果。结果研究组患者上中切牙倾角差、上中切牙凸距差及磨牙位移等指标明显优于对照组,差异显著,具有统计学意义(P 关键词:口腔正畸;微植体支抗技术;生物力学 牙颔面畸形作为牙科临床治疗中的一种常见口腔疾病,此疾病发病率高达70%[1],而双颌前突对患者日常生活更是形成非常严重的影响。随着医疗技术的发展,口腔正畸方法在牙颔面畸形疾病临床治疗中得到广泛的应用,此治疗方法可通过各种矫治器形成的矫治力,对患者颔骨及牙周组织产生相应的作用,同时产生一系列生物力学及生物反应[2],在最大程度上改善患者组织及器官,重新改建患者牙齿移动及颔骨定向动态,美观性比较良好,确保高效的治疗效果,改善患者预后情况。为了分析口腔正畸微植体支抗技术的生物力学,在2012 年12 月~2013 年12月,本科对收治的双颌前突患者分为两组,分别采取传统治疗方法与微植体支抗技术进行治疗,效果显著,现报道如下。 1资料与方法 1.1一般资料收集2012 年12 月~2013 年12月本科收治的76例双颌前突患者临床资料,根据不同的治疗方法,将患者分为对照组与研究组,每组例数均为38例。研究组中男性患者21例,女患者17例,年龄在16~38岁,平均年龄为(30.34±3.09)岁。对照组中男性患者20例,女患者18例,年龄在19~35岁,平均年龄为(31.33±2.37)岁。 1.2方法对照组采取传统口外弓加强支抗联合横腭杆进行治疗,每侧口外弓牵引力为200g,每日指导患者确保佩戴12h。研究组采取微植体支抗技术进行治疗,在进行微植体种植前,用铜丝将患者需种植微植体牙齿分开,之后对进行种植微植体部位做一标记,并充分检查患者牙根形态、位置及相临牙齿的组织状况;对于需植入种植体且被牙槽黏膜覆盖的部位,做一3~5mm的纵切口同时,在患者膜龈结合部位方向实施微植体植入,使种植角度与骨面保持垂直水平,略微倾斜。在患者手术结束后,服用适量抗生素抗感染。患者采取微植体的长度为9mm、外径为2mm、内径为1.6mm。刃状螺纹圆柱性纯钛螺钉的螺纹顶角为60°、螺距为0.3mm、深度为0.2mm。将微植体植入患者牙槽骨后,保持骨外留有3mm的空隙。医护工作人员可通过种植体尺寸对其建模,合理网格划分模型实施,精度为6。在单元格处理过程中,可采取三椎体十节点建模方法,以确保良好的精度。 1.3观察指标[3]分析记录两组患者治疗后上中切牙倾角差、上中切牙凸距差及磨牙位移情况等,并分析研究组患者生物力学。 1.4统计学处理方法本次研究资料均采用SPSS18.0统计学软件处理,计量资料采用t检验,差异显著性为P<0.05。 2结果 2.1对比两组患者治疗效果研究组患者上中切牙倾角差、上中切牙凸距差及磨牙位移等指标明显优于对照组,差异显著,具有统计学意义(P 2.2研究组生物力学分析研究组患者微植体的水平载荷力为200g,在90°倾斜角下实施应力及位移。界面颈部作为种植体应力集中的主要位置,可能会在皮质层内出现不同程度的衰减情况。随着不断增加倾斜角,种植体峰值将会逐渐减小,同时,植入角度的变化不会对种植体位移造成影响,位移非常小。在患者颈部和根尖区出现较大的位移,其中颈部位移变化较根尖区大,并且颈部同根尖区之间的位移呈现相反的方向,呈现出明显的规律性。 3讨论 随着人们对食物精细度的要求提高,口腔疾病保持逐年增长的趋势,对患者的美观性造成严重的影响,在最大程度上降低患者的生活质量。相关文献表明[4],牙周病、龋齿及牙颔面畸形等疾病发病率高达50%,口腔正畸疾病是指外界理化因子损害患者口腔,随着侵入病原的日趋严重,造成牙颌面发育异常,最终引发全身性疾病。错颌畸形、龋齿、牙周病是口腔三大常见病,错颌畸形疾病严重干扰患者日常生活,主要是患者在儿童生长发育期间,受先天因素或者是后天因素等,导致牙齿、颌骨及颅面出现畸形现象。针对口腔畸形疾病的病理特点,应该为患者提供个体化、针对性的治疗方法,以改善患者临床症状。 传统治疗口腔正畸疾病的支抗预备方法为采用横腭杆、口内组牙、口外弓及舌弓等,这些治疗方法对畸形疾病没有显著效果,不能很好的对患者出现的颔面畸形进行较好的治疗。口腔正畸的治疗在于依据指定的距离及方向进行移动患者错位的牙齿,保持患者支抗牙不动。微植体强支抗的根本前提是保持稳定,其治疗稳定性得到医学界的广泛关注,但是此方法在临床治疗的失败情况仍然存在,因此,为了确保微植体支抗的成功治疗,必须合理选择微植体型号,根据患者实际病情,进行个体化的手术设计,结合三维有限元法进行分析相应的生物力学[5]。在本研究中,微植体的种植角度及正畸力加载作为微植体稳定性主要的影响因素,患者种植体向骨界面传导应力时,患者骨皮质需要承受比较大的应力,骨皮质与种植体之间的接触面积会随着植入角度的减小而不断增大,有利于提高种植体的稳定性。但是,种植体的水平力矩会随着种植体角度的减小而增大,从而增大种植体同骨面之间的承受应力,对种植体的稳定性造成不同程度的影响。 随着医疗技术的不断创新发展,微植体支抗技术的应用越来越广泛,此治疗方法具有明显的简单性、方便性,稳定性等,可有效纠正患者口腔畸形,提高治疗有效率,提高患者生活质量。微植体支抗可在最大程度上使用拔牙间隙内收前牙,从而改善患者面型,可防止患者牙齿移动方向出现相反情况,不断增加支抗,提高治疗效果。通过以上研究表明,给予研究组实施微植体支抗技术进行治疗,患者上中切牙倾角差、上中切牙凸距差及磨牙位移等指标明显优于对照组,差异显著,具有统计学意义。 综上所述,微植体支抗技术应用于口腔正畸,利于改善患者口腔疾病临床症状,缓解患者痛苦程度,提高治疗效果,改善预后情况,提高患者生命质量等。 口腔医学中生物学的运用研究:生物学在口腔医学研究中的运用 1在牙齿生长发育研究中的应用 牙齿的生长发育是一个持续而复杂的过程,一些关键基因和调控因子在牙齿发育中起着重要作用。赫尔辛基大学创建了牙齿发育数据库,收录了牙组织发育中的基因特征、结构及表达情况等。Hubbard等[4]运用蛋白质组学技术、结合Edman测序及质谱分析方法,对釉质的发育进行了大量的研究,初步构建了口腔牙组织的蛋白数据库,为口腔内组织蛋白的鉴定提供了重要的研究范本。聂敏等[5]运用二维凝胶电泳和生物信息学方法研究维生素D对牙髓细胞分化的影响,结果表明:维生素D可促进牙髓细胞的分化,并在牙齿发育和矿化过程中起了重要的调节作用。Jevnaker等[6]利用基因芯片技术以整个牙胚作为研究对象,首次构建了小鼠牙胚在不同时期的微小RNA表达谱,从基因调控机制上研究了牙齿的生长发育。 2在口腔肿瘤研究中的应用 目前的研究多利用生物信息学方法比较基因组学和蛋白质组学,能够高效率、高通量地筛选口腔肿瘤的相关基因和蛋白,寻找肿瘤的诊断标记和治疗靶点。 2.1口腔鳞状细胞癌(oralsquamouscellcarcino-ma,OSCC) OSCC是口腔常见的恶性肿瘤之一。美国国立癌症研究所用抗体芯片的高通量蛋白组分析方法推测认为,上皮和间充质间涉及的多重细胞信号的分子信息在口腔癌的发生中起了关键作用。2004年,香港大学利用蛋白质组分析方法检测了OSCC细胞,获得了丰富的蛋白质信息,鉴定了与肿瘤相关的生物标记物或分子靶点。2005年日本千叶大学通过使用生物信息学的方法,鉴定了OSCC与正常组织中22种蛋白的表达存在差异。Wang等[7]研究表明,活化激酶C受体1蛋白在OSCC中存在差异性表达,可作为OSCC的临床诊断分子标记物、临床预后指标及候选药物靶标等。张永强等[8]使用生物信息学技术构建人舌鳞癌细胞cDNA库,并预测了Doc-1基因编码的P12蛋白的某些结构和功能基序。另有研究采用甲基化DNA免疫沉淀结合芯片技术分析研究了口腔疣状癌中基因组DNA甲基化的情况,为进一步探讨口腔疣状癌的发生分子机制和治疗靶基因奠定了基础。 2.2涎腺腺样囊性癌(salivaryadenoidcysticcar-cinoma,SACC) SACC是涎腺常见的上皮源性恶性肿瘤之一。卢友光等[9]采用第二代差异显示技术构建了SACC高低转移细胞株的基因表达谱,通过生物信息学分析发现,Notch基因家族中的4个成员在ACC-2、ACC-M这2个细胞株中存在表达差异。另一研究运用生物信息学初步筛选出Notch信号通路在SACC中所涉及的基因,并采用实时荧光定量聚合酶链式反应和免疫组学方法进行了验证,结果显示:Notch信号通路中有46个基因与SACC相关,并检测出其中的8个基因在SACC高低转移细胞株中存在表达差异。 3在口腔黏膜疾病研究中的应用 3.1口腔扁平苔癣(orallichenplanus,OLP) 鉴定发现了差异表达的蛋白。Tao等[11]利用DNA芯片的特点筛选并建立了OLP的病变基因表达谱,研究共发现了985个差异表达基因,其中629个上调,356个下调,这为研究OLP的发病机制打下了基础。 3.2口腔白斑(oralleukoplakia,OLK) OLK指仅仅发生在口腔黏膜上的白色或灰白色角化性病变的斑块状损害。王文梅等[12]通过蛋白质差异组学研究和生物信息学分析,鉴定出膜联蛋白A2、角蛋白8以及角蛋白Ⅰ和Ⅱ型角蛋白亚基、免疫球蛋白J型轻链的C区片段等在OLK的发生发展过程中发生了改变。Odani等[13]采用寡核苷酸芯片技术发现:兜甲蛋白和角蛋白在OLK的发生发展过程中的表达差异较大,且多个基因在癌变过程中显著下调。周晌辉等[14]利用cDNA芯片成功检测出OLK和OSCC组织中30个基因的表达差异,其中17个为已知功能基因,这些功能基团与细胞分裂、信号传导、免疫防御、细胞代谢及细胞成分等密切相关。 4在牙周疾病研究中的应用 牙周炎是导致成年人牙齿丧失的主要原因,严重影响了人类的身体健康。Steinberg等[15]使用具有上皮细胞特异性的DNA芯片研究了白细胞介素对口腔角质形成细胞1β的作用,确定了与牙周炎相关的几个基因。Vardar-Sengul等[16]通过DNA芯片在1次实验中同时分析出了超过40000个基因,得到了类似的结果。Beikler等[17]构建了重度慢性牙周炎患者的牙周组织中的一些免疫和炎症基因的表达谱。Covani等[18]利用生物学实验及生物信息学算法,鉴定出参与或可能参与牙周炎的61个基因,其中5个是主导基因,并完全建立起2个主导基因的牙周炎模型。 5在其他口腔研究中的应用 5.1口腔微生物 口腔微生物在维持口腔正常生理体系和诱导口腔疾病发生中具有重要作用。Chen等[19]构建了口腔病原体的生物信息学资源。2008年,人体口腔微生物组数据库启动,方便了研究者查看和检索口腔微生物信息。在对口腔致病菌的研究中,郭丽宏等[20]利用生物信息学相关软件及数据库进行C血清型变异链球菌高毒力株特异DN段的基因分析、识别和功能预测,发现了5个新的基因片段以及高毒力株特异的DN段的主要功能。刘筱娣等[21]采用生物信息学结合Southern印迹杂交法,构建了变异链球菌的苏氨酰-tRNA合成酶基因敲除的重组质粒。另有研究者应用鸟枪法、蛋白质组学分析、美国国家生物技术信息中心检索等,建立了变异链球菌耐氟菌株和亲代菌株的蛋白质组表达谱。 5.2口腔唾液 人类唾液中的唾液蛋白同唾液生理功能密切相关,研究发现,口腔唾液蛋白成分含量的变化同龋病、牙周病等有密切关系。目前,通过大通量的生物技术和生物信息学方法,可以建立唾液蛋白成分的全功能图谱,揭示唾液与口腔内环境及菌群分布的关系,鉴定唾液蛋白中肿瘤的生物学标记,区分不同唾液腺分泌蛋白,研究口腔炎症及其他疾病的生物学标记。 作者:冉金梅张凌琳李伟单位:口腔疾病研究国家重点实验室华西口腔医院(四川大学)
化工生产中纳米材料的应用:纳米材料在化工生产中的应用 摘要:充满生机的二十一世纪,以知识经济为主旋律和推动力正引发一场新的工业革命,节省资源、合理利用能源、净化生存环境是这场工业革命的核心,纳米技术在生产方式和工作方式的变革中正发挥重要作用,它对化工行业产生的影响是无法估量的。这里主要介绍纳米材料在化工领域中的几种应用。 关键词:纳米材料;化工领域;应用 1纳米材料的特殊性质 1.1 力学性质高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生,这就是纳米晶强化效应。 1.2 磁学性质当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55Gb/cm2,在这情况下,感应法读出磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%,已不能满足需要,而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%,可以用于信息存储的磁电阻读出磁头,具有相当高的灵敏度和低噪音。 1.3 电学性质由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,甚至发生尺寸诱导金属――绝缘体转变(SIMIT)。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。 1.4 热学性质纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。 2纳米材料在化工行业中的应用 2.1 在催化方面的应用催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。 纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子――空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。 2.2 在涂料方面的应用纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等,在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料,所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子,在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用,而且氧化物纳米微粒的颜色不同,这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色,克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变,还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。 2.3 在精细化工方面的应用精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。 纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代,为此,国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生,将对人类社会产生深远的影响,并有可能从根本上解决人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。 化工生产中纳米材料的应用:纳米材料在化工生产中的应用论文 纳米材料(又称超细微粒、超细粉未)是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统,其结构既不同于体块材料,也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等,拥有一系列新颖的物理和化学特性,在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。 纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征,引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后,世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质,使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来,它在化工生产领域也得到了一定的应用,并显示出它的独特魅力。 1.在催化方面的应用 催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。 纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。 光催化反应涉及到许多反应类型,如醇与烃的氧化,无机离子氧化还原,有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成,固氮反应,水净化处理,水煤气变换等,其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2,既有较高的光催化活性,又能耐酸碱,对光稳定,无毒,便宜易得,是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道,选用硅胶为基质,制得了催化活性较高的TiO/SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒,对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂,可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究,是未来催化科学不可忽视的重要研究课题,很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。 2.在涂料方面的应用 纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层,抗氧化、耐热、阻燃涂层,耐腐蚀、装饰涂层等;功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层,导电、绝缘、半导体特性的电学涂层,氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等,在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料,所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子,在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用,而且氧化物纳米微粒的颜色不同,这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色,克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变,还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。 3.在其它精细化工方面的应用 精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2,作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中,使其密封性和粘合性都大为提高。此外,纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2,可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的;而加入A12O3,不仅不影响玻璃的透明度,而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能,而且质地细腻,无毒无臭,添加在化妆品中,可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2,能够强烈吸收太阳光中的紫外线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解工业废水中的有机污染物,具有除净度高,无二次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域,除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外,还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能对这些制剂进行过滤,从而消除污染。 4.在医药方面的应用 21世纪的健康科学,将以出入意料的速度向前发展,人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗,已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织;使用纳米技术的新型诊断仪器,只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病,美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物,称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输送到病变部位,然后释放药物。纳米粒子的尺寸小,可以在血管中自由流动,因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道,我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒,然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用,通过纳米技术处理后的银表面急剧增大,表面结构发生变化,杀菌能力提高200倍左右,对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。 微粒和纳粒作为给药系统,其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。 纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程,从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5~20nm的聚合物后,可以固定大量蛋白质特别是酶,从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合,研究分子生物器件,利用纳米传感器,可以获取细胞内的生物信息,从而了解机体状态,深化人们对生理及病理的解释。 5.结语 纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代,为此,国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生,将对人类社会产生深远的影响,并有可能从根本上解决人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性,设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性,增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品,目前已出现可喜的苗头,具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域,发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展,纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。 化工生产中纳米材料的应用:纳米材料在化工生产中使用 纳米材料(又称超细微粒、超细粉未)是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统,其结构既不同于体块材料,也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等,拥有一系列新颖的物理和化学特性,在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。 纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征,引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后,世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质,使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。 纳米材料的应用前景十分广阔。近年来,它在化工生产领域也得到了一定的应用,并显示出它的独特魅力。 1.在催化方面的应用 催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。 纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。 光催化反应涉及到许多反应类型,如醇与烃的氧化,无机离子氧化还原,有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成,固氮反应,水净化处理,水煤气变换等,其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2,既有较高的光催化活性,又能耐酸碱,对光稳定,无毒,便宜易得,是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道,选用硅胶为基质,制得了催化活性较高的TiO/SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒,对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂,可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究,是未来催化科学不可忽视的重要研究课题,很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。 2.在涂料方面的应用 纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层,抗氧化、耐热、阻燃涂层,耐腐蚀、装饰涂层等;功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层,导电、绝缘、半导体特性的电学涂层,氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等,在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料,所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子,在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用,而且氧化物纳米微粒的颜色不同,这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色,克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变,还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。 3.在其它精细化工方面的应用 精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2,作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中,使其密封性和粘合性都大为提高。此外,纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2,可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的;而加入A12O3,不仅不影响玻璃的透明度,而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能,而且质地细腻,无毒无臭,添加在化妆品中,可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2,能够强烈吸收太阳光中的紫外线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解工业废水中的有机污染物,具有除净度高,无二次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域,除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外,还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能对这些制剂进行过滤,从而消除污染。 4.在医药方面的应用 21世纪的健康科学,将以出入意料的速度向前发展,人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗,已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织;使用纳米技术的新型诊断仪器,只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病,美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物,称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输送到病变部位,然后释放药物。纳米粒子的尺寸小,可以在血管中自由流动,因此可以用来 检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道,我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒,然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用,通过纳米技术处理后的银表面急剧增大,表面结构发生变化,杀菌能力提高200倍左右,对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。新晨 微粒和纳粒作为给药系统,其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。 纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程,从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5~20nm的聚合物后,可以固定大量蛋白质特别是酶,从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合,研究分子生物器件,利用纳米传感器,可以获取细胞内的生物信息,从而了解机体状态,深化人们对生理及病理的解释。 5.结语 纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代,为此,国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生,将对人类社会产生深远的影响,并有可能从根本上解决人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性,设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性,增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品,目前已出现可喜的苗头,具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域,发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展,纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。
生物医学工程应用特色分析:应用型生物医学工程人才培养模式 摘要: 科研与教学的互动是高校的重要特征,是提高人才培养质量的重要手段。针对当前高校科教融合中所存在的问题以及生物医学工程学科背景与特色,桂林电子科技大学依托生物医学工程领域的优势科研资源,凝聚老师与学生的科教相融的共识,将老师的科学研究与本科教学过程、学生第二课堂紧密结合,培养学生的专业实践能力,探索并实施科教融合的应用型生物医学工程人才培养模式,取得了良好的成效。 关键词: 生物医学工程;科教融合;人才培养模式 全面提高教育教学质量,必须不断拓展人才培养资源与渠道,将多方面的办学优势转化为人才培养的优势。人才培养与科学研究是高校的主要职能,实现两者的有机融合,对于提高人才培养质量具有重要的意义[1,2]。科教融合是指科学研究与教书育人有机地结合,充分发挥高校科学研究的优势培育高素质专业人才。生物医学工程是一门理、工、医高度融合与交叉的学科,应用型生物医学工程专业主要培养具有扎实的生物医学、电子技术理论基础以及医学与电子信息相结合的工程技术能力,能在医疗器械、医疗卫生等相关行业从事工程技术开发、服务、管理和教育等工作的应用型人才[3]。全面推进科教融合,可以有效地培养生物医学工程本科生的创新能力和动手实践能力,进而提高其专业基本能力与素质。但在高校人才培养过程中,科学研究与人才培养往往没有得到很好地结合,主要表现在三个方面。一是学校重视科研而轻视教学,提升高校科学研究能力与水平,学校可以获得更多地经费、吸引大量地生源、获得更高的声誉。同时,在教师职称评定、岗位聘任、年终考核,甚至资源分配的过程中,以承担科研项目的数量、的情况等作为考察重点,而授课内容、课时量甚至教学方式和效果仅仅作为参考方面不起决定性作用。二是老师往往重视科研、忽视教学工作。部分老师教学热情不够,为教学而教学,没有站在人才培养的高度去教学,由于科研任务繁重,占据了大师的工作时间,在教学上面所花的时间与精力相对较少。三是本科生参与科研项目的机会相对较少[4]。一方面大学期间学生的课程学习压力比较大,很难有地时间参与专业方面的科学研究;另一方面本科期间在专业知识的掌握程度还不高,基础还不扎实,在老师的科研项目中所起到的作用甚少,老师更希望研究生来参与科研项目。针对当前高校科教融合所存在的普遍的问题以及生物医学工程学科背景与特色,我校生命与环境科学学院利用广西生物医学工程重点学科、八桂学者岗位、广西工程技术研究中心等生物医学工程专业相关的优势学科研究平台,以及以国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目等主要的重大科研项目和以广西八桂学者为带头人的高端师资队伍为主的科学研究资源,积极制订相关措施与政策,将学科平台和科研资源带入到人才培养过程中去,切实提高人才培养质量。 一、定期举办以科教融合为主题的讨论活动,凝聚专业老师与学生的共识 科教融合,思想先行。不仅要让专业老师认识到科教融合的重要性,更要让学生在思想上认识到科教融合是提升学生专业实践能力,提高人才培养质量的重要途径。因为学生是科教融合的主体,只有学生愿意参与,老师愿意参与指导,才可能实质性地提高人才培养质量。学院定期举办学院层面的专题讨论,围绕科研服务本科教学的模式与途径这一主题展开讨论,甚至将一些典型案例在会上进行分享。在讨论会上,除了专业老师参与外,学生代表也应出席,通过老师与学生面对面的交流,可以逐步凝聚大家对科教融合模式的共识,还可以让老师与学生进行相互地了解,为更好地贯彻科教融合专业实践活动奠定基础。科教融合对于老师与学生双方面都是受益的。一方面,科教融合可以让学生接受到最新的前沿专业知识,既可以培养学生创新能力和专业实践能力,还可以培养学生的社会适应能力,可以成为课堂教学的有效或者不可或缺的补充。另一方面,学生的思维方式比较活跃,跳跃性较强,老师可以在与学生的交流过程中获得新的科研思路。科教融合的实施不仅是提高人才培养质量的有效途径,更是推动“大众创业、万众创新”的重要举措和动力源泉。 二、将老师科研成果引入理论与实践教学,实现科学研究与教学过程的有机融合 课堂教学是实施专业教育的主要阵地,是教师给学生传授知识和技能的全过程。要求任课老师在课程教学内容上进行改革,结合自身的科学研究实施课堂教学和专业教育,既可以提高学生的学习兴趣,同时增强的课堂教学效果[5]。我校生物医学工程专业定位于培养生物医学电子仪器行业的工程应用型人才,在课程教学内容上要求老师围绕这一核心安排教学内容。在教学计划的制定和实施中,结合老师的科学研究,充分体现解决医疗器械产业关键工程技术问题能力的培养要求,在课程体系设计、教学活动组织、教学方式的探索、学生成绩的考核等方面,增加科教融合方面的内容。比如在有限的课时内,改革了生物医学工程专业基础课《算法与数据结构》的授课内容,增加与生物医学仪器研制直接相关的算法方面的知识点,如插值、拟合等,在课程教学过程中结合老师在生物医学信息检测方面的科学研究组织教学内容。又比如在《传感器原理》、《医学仪器原理》等专业课程的教学中,要求老师有一定的科学研究的经历,并在医学仪器的研究中取得了一定的科学研究成果。改革实验课堂教学和课程设计的组织形式,要求教师在教材的编写与选择、教学内容与方法、作业布置与评改等环节与领域贯彻工程实践能力培养要求,注重理论与实际的紧密结合,特别鼓励专业老师结合科学研究中的关键技术问题设计实验项目,在实践教学环节培养学生的科学素养。 三、让学生参与科研项目研究,实现科学研究与学生第二课堂的有效融合 第二课堂的作用是培养学生专业兴趣,拓宽专业知识面,培养专业思维能力、动手能力和创新能力。第二课堂的开展必须遵循适应性、创新性和主体性原则,即第二课堂应当与大学生的专业培养目标相适应,要以提高人才培养质量为目标,同时应注重培养学生的创新性,过程应有一定的挑战性。老师的科学研究与学生的第二课堂活动有效融合,对于提升学生专业工程实践能力具有重要的意义[6]。它既体现了“教师主导,学生主体”的指导思想,也由于科研项目本身具有一定的创新性,学生实质性地参与老师科研项目的过程具有一定的挑战性,对于培养学生创新能力和专业素养具有重大地促进作用。我校生物医学工程专业的第二课堂活动的开展主要是围绕学生参与生物医学传感与仪器、生物医学信息处理等方面科研项目的研究。第一,定期向学生公开教师科研课题,让学生选择参加老师科研项目。要求老师认真指导学生专业科技活动,让学生实质参与。要求大学一、二年级的学生以阅读文献、参与学术讨论等方式参与课题,大三和大四学生可以参与科学实验、数据分析等项目研究过程。第二,鼓励老师从科研项目中凝练大学生创新项目由学生承担,除了承担国家级和广西自治区级大学生创新项目外,学院还设立专项经费,定期支持一批院级大学生创新项目,并明确鼓励学生结合指导老师承担的科研课题的研究内容组织申报。第三,鼓励老师从科研项目中根据毕业设计的要求,拟定毕业设计题目,供学生承担。在2015届本科毕业设计题目中,有超过50%的题目与老师的科研项目有关,还有20%左右的题目与学生承担的大学生创新项目有关。第四,积极组织学生参加学校组织的科协协同育人计划项目。依据我校《科教协同育人计划项目管理办法》的规定,学生参与老师主持的科研项目,完成一定的科研工作,通过学校的考核后可以替代部分课程设计、实习甚至毕业设计的学分。一方面大大地激发了学生参与科研项目的兴趣,另一方面由于需要完成一定的科研任务才能获得相应的学分,这给了学生一定的责任与任务,同时也可以协助老师完成科研项目的研究。第五,依托生物医学电子领域的企业和大型医院建立完善的专业实习实践基地,为学生提供更多地来自于生产实际的科研资源,依托合作企业或医院的专业技术人才,建立指导学生科学研究的专业师资队伍。加强校企医合作,充分利用企业和医院的资源培养学生的专业工程实践能力,派出学生到企业或者医院通过实习、做毕业设计等方式实质性参与专业领域的科学研究。 四、扩大学科科研平台的开放,实现科学研究与人才培养过程的无缝对接 对于生物医学工程这一工科专业来说,实验室既是实验教学的重要阵地,也是培养工程实践创新人才的基础平台。学科科研平台面向本科生开放,建立健全实验室开放机制,切实增加学生专业工程实践的机会,是实施科教融合过程,保障科教融合效果的重要手段[7]。学院立足专业办学实际情况,加强实验平台硬件保障,构建实践教学共享平台,出台了《实验室开放的管理办法》,完善了学院的实验室管理制度,规范了本科生进入实验室的管理,既为学生进入实验室从事专业实践活动提供了方便,也加强了学生的安全责任意识以及实验室的有序管理。经过近几年的实践,已经构建并形成了符合学院学科专业特点的学生进实验室模式与制度。在周末、在晚上都会有学生在实验室进行实验。专业老师经常在实验里直接指导学生参与专业实践活动。总之,通过近几年鼓励生物医学工程专业学生融入老师的科研项目研究活动中,取得得了良好的成效,提升了学生的专业实践能力。学生参与科研项目研究的积极性得到了大大地提高,直接参与老师科研项目的比例达到了30%以上,还有大约40%的学生通过大学生创新项目、毕业设计的形式参与了科学研究。学生在科学研究的过程中取得了良好的研究成果,近3年,本科生发表科研论文30余篇,申请各类专利15件,获得各类科技竞赛奖励20余人次,而且这些本科生研究成果在逐年提高。 作者:陈洪波 单位:桂林电子科技大学生命与环境科学学院 生物医学工程应用特色分析:浅探问题驱动法在生物医学工程专业电子技术课程中的应用 摘 要:针对生物医学工程专业电子技术课程偏重于理论教学,无法与专业特色相关联的问题,本文提出将问题驱动的教学模式应用于生物医学工程专业的电子技术课程,探讨了在实施过程中教师需要考虑的问题。 关键词:电子技术;生物医学工程;问题驱动 1 引言 生物医学工程是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的新兴学科,其主要研究方向是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关技术问题保障人类健康为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务[1]。多学科的交叉使得生物医学工程不同于那些经典的学科,也有别于生物医学和纯粹的工程学。我校生物医学工程专业是工程技术为主,医学知识相结合的专业,以培养能在医疗仪器、医学信息处理等领域从事研发、教学、管理等工作的人才为目标。电子技术在生物医学工程研究和医疗仪器开发中有着重要作用,任何一台现代医学仪器或设备中都需要电子技术完成信息检测与处理、系统控制等核心功能[2]。 “电子技术”包括模拟电子技术和数字电子技术两门主要课程,课程的技术性和实践性较强。通过理论知识的学习要求学生掌握电子技术的基本概念,基本电路和基本技能,同时相关的实验培养学生的工程素质、动手能力、创新能力以及自主设计的基本能力[3]。目前,国内很多高校生物医学工程专业开设的电子技术理论和实验课程都普遍存在着一些问题: (1)理论知识和实验内容与生物医学工程专业的关联性不突出; (2)偏重于理论教学为主,实验为辅,学生被动的接受知识,学习兴趣不高; (3)实验内容固定,验证性实验过多,缺乏学生自主创新的设计性实验。因此,探索切实可行的适合于生物医学工程专业的电子技术课程的教学模式与教学方法已成为提高电子技术课程教学质量的必然要求。 2 问题驱动法 问题驱动式教学方法近年来得到了很多教学人员的关注,在众多的课程中得到了应用[4-5]。百度百科中定义:问题驱动教学法即基于问题的教学方法(Problem-Based Learning,PBL),区别于传统的LBL(Lecture-Based learning,LBL)[6],PBL教学模式是一种以学生为主体、以专业领域内的各种问题为学习起点,以问题为核心规划学习内容,让学生围绕问题寻求解决方案的学习方法。 问题驱动教学法要求学生与教师转变在传统LBL教学中的固有地位,学生由被动的知识接受者转变为主动的信息加工者和知识构建者,教师从知识的灌输者转变成为学生主动加工信息、构建知识的引导者。问题驱动教学法大概分为四个步骤:(1)提出问题;(2)分析问题;(3)解决问题;(4)结果评价[7]。教师在教学前期,要明确教学目标,设计执行方案,提出问题。在教学过程中,教师安排学生活动,引导学生自主分析,相互讨论和交流。然后在分析的基础上,让学生们提出解决问题的方法,进行实践。最后,对过程和结果进行评价。可以看出,问题驱动法能够提高学生学习的主动性以及在教学过程中的参与程度,激起学生的求知欲。但是并不意味着教师的参与程度减少了,这种教学方法对教师的要求更高,教师必须具备较强的课堂掌控能力和引导能力。 《电子技术》课程作为是工科专业的基础必修课,具有理论性和实践性并重的特点。其课程内容、基本概念、技术术语、电路种类多,学生学习起来比较困难。为了提高电子技术课程的教学质量,很多学校都开展了电子技术课程的教学改革,其中问题驱动法就是选择的新教学模式之一。但是,由于各种原因,如教学目标的定位、问题驱动法的理解、具体实施过程中的执行力等,基于问题驱动法的教学改革并不是一帆风顺的。作为生物医学工程专业的基础必修课,《电子技术》又有其特殊性,其课程的教学目标侧重于让学生掌握面向生物医学及医学仪器的电子技术,如果理论知识和实验内容与生物医学工程专业的关联性不突出,学生对于课程内容在专业上的应用不甚了解,就会影响到对后续专业课程的学习,甚至影响到将来从事生物医学工程专业相关工作的能力。因此,有必要研究具有生物医学工程专业特色的电子技术课程的问题驱动法。 3 问题驱动法的实施 进行问题驱动的教学模式,需要教师有效掌控和恰当引导。下面,主要从教师的角度来阐释需要注意的问题,对问题驱动法的四个步骤进行分析。 (1)提出问题;在课程开始之前,教师要制定问题,需要其具有全局的概念,考虑各方面因素,包括:教学大纲、培养方案、授课教材等。在问题的选择上应该考虑以下几个方面[8]: 1)问题是否和某个单元的教学内容相关; 2)问题是否对学生具有吸引力; 3)问题实施的时间和硬件条件是否能够保证; 4)问题是否联系实际,是否与生物医学工程专业的应用相关; 5)问题之间是否具有连续性,是否具有系统性; 为了突出生物医学工程专业特点,问题设计必须贴近专业应用。问题之间最好具有关联性,由小的模块小的问题,最终组合而成大的模块大的系统,解决与专业相关的问题。 举例说明:在模拟电子技术中,所选用的教材为高等教育出版社出版,童诗白、华成英主编的《模拟电子技术基础第四版》[9]。根据教材中的内容,结合生医专业应用,可以围绕心电信号检测仪的各个模块展开,设计以下问题:微弱生理信号放大、信号滤波、非矩形波整形为矩形波、直流电源设计。下表1中显示设计问题与教材章节的知识点对应。从表中可以看出,除了第九章的内容没有体现,其他章节的知识在问题中均有涉及。由于学时的限制,教材第九章的功率放大电路目前并不在本校生物医学工程的模拟电子技术教学大纲中。 在布置问题的时候,加入情景带入,首先向学生讲解人体心电信号的特点,心电监测的临床意义,再提出心电监测仪的采集、放大、滤波、整形、供电问题。其中在信号放大部分,涉及的知识点较多,要对前级放大和后级主放大进行分开设计和说明。随着课程内容不断深入,问题不断得到解决之后,可以将各个模块组合,并加入右腿驱动电路或50Hz陷波电路,实现简易的心电信号检测电路。最后的整体电路进行实际人体测试,用示波器观察信号,这样学生在学习模拟 电子技术知识的同时,锻炼了实践动手能力,还能与专业应用结合起来,了解电子技术知识在生医专业中的用武之地,一举三得。 (2)分析问题;在课程教学中,教师按照进度向学生一一展示问题,引导学生根据所学知识,对问题进行分析。在这个阶段,教师需要做到以下几点: 1)引导学生进行分组,任务分配; 2)引导学生对问题内容进行分析; 3)引导学生将问题与所学知识相关联; 4)引导学生文献查阅资料; 由于学生的基础有限,在这个阶段,可能会遇到以下情况:对问题的分析存在偏差,无法与知识点相结合、查阅获取文献的能力不足,教师要及时的提供帮助,在学生为主导的前提下,掌控整体过程。 (3)解决问题。在问题分析完成的前提下,学生提出解决问题的方案,并具体实施。教师需要考虑的是: 1)方案是否具有可行性;学生所提出的方法是否合理正确。对于存在问题的方案,是放手让学生尝试,还是进行适当的干预提示其改正,需要教师结合具体情况进行操作。 2)方案实施是否顺利;方案的实施需要时间与精力的付出,《电子技术》中的问题解决往往需要实际的电路焊接和调试环节,课程的学时如何安排,硬件实验环境如何保证是教师需要考虑和协调的。此外,对于初次进行电路制作的学生,教师运用经验为学生提供元器件选择和购买、电路焊接及调试训练等实践方面的帮助,也是必不可少的。 解决问题的整个过程由学生完成,教师不可代办,但是在适当的时候提供帮助,能够提高完成效率,保证进度。 (4)结果评价。对于整个过程中学生的表现,需要比较客观的评价。常用的方法将自我评价、小组互评、教师评价三个方面相结合。 自我评价是学生回顾和反思过程中的得失,对自我形成清楚客观的认识。小组互评是组间成员根据参与度、贡献度、工作表现、沟通能力等对组员同学进行分析点评。 虽然在问题驱动的教学模式中,教师的身份发生了转变,但是并不意味教师的地位和重要性降低了。教师要密切关注学生的状态和表现,最终对其进行评价。为了激励学生,帮助学生正确认识自我,树立学习后续课程的兴趣和信心,教师在对学生进行评价的时候要注意以下几点: 1)评价公正,也不忘因人而异;对待学生的评价要做到客观中肯,但是也需要考虑学生的差异性。成绩优异的学生与基础较差的学生在小组中的分工不同,贡献度有区别。为了激发学生的积极性,教师的评价不能采用单一标准,而是应该多元化,从合作精神、交流能力、文献收集、电路制作、文字编写等各个方面入手,照顾到各个层面的学生。 2)评价能力,也不忘评价态度;对待学生的评价不光要考虑其知识与技能,还要注重他们在情感、态度方面的表现。课程内容的学习只是一个方面,关注学生知识技能之外的情意发展,有助于其更长远的进步和成长。 3)评价结果,也不忘评价过程;教师的评价不应该过分关注最终解决问题的结果是否正确,而是要侧重于学生在分析问题、解决问题的过程中所表现出来的能力、态度和情感。学生在过程中的提升和收获,才是教育的主要目的。 4)评价个人,也不忘评价团队;教师的评价除了针对学生个人,还要涉及到团队。强调团队的分工合作,有利于培养学生交流沟通,与人协作的能力。 4 结论 问题驱动法能够提高学生学习的主动性,激起学生的求知欲,其教学模式十分适合《电子技术》此类工程性和实践性较强的课程,在许多高校教学改革项目中得到应用。生物医学工程专业的电子技术课程要与学科特点相结合起来,因此问题驱动法的实施既有与其他课程的共性,也有其自身特点。教师在问题的设计环节,要结合生物医学工程专业的电子技术应用,让学生在学习电子技术知识和技能的同时,对专业发展及就业方向有一定的认识,同时也为后续的专业基础课打下基础。 生物医学工程应用特色分析:生物医学工程学在医院的应用 1医学工程学发展历史 从17世纪列文虎克(Leewenhock)用自己研制的光学显微镜发现微生物开始,医学的每一次重大进展都留下了工程技术的痕迹。200多年前Galvani和Volta两位科学家在电生理方面的先驱性研究,常为追溯生物医学工程的发展时提起。现代生物医学工程孕育于19世纪,其作为一门独立学科的发展历史还不过数十年时间。1985年X射线发现后,X光机很快进入医学临床,开创了医学图像学。以后航天技术、微电子技术、计算机等高技术的飞速发展,为人类研究和改善生命运动过程开辟了新的前景,工程技术与医学更加广泛深入地渗透结合,于是逐步形成了多学科与生物医学交叉融合的生物医学工程学科。生物医学工程在20世纪50年代形成学科领域,60年代崛起发展。1953年,德国在ILMENAU大学建立了第一个生物医学工程系。1964年,世界性的生物医学工程联合会(theInternationalFederalofMedicalandBiologicalengineering,IFMBE)成立,到1991年已举办九届世界生物医学工程大会。1979年,美国物理学家科马克(A.M.Cormack)和英国的电气工程师亨斯菲尔德(G.N.Hounsfield)发明了用电子计算机将X射线穿透人体形成重叠影像展开技术,无创伤地取得人体横断面图像,创造了X射线CT,因而获得诺贝尔生理学与医学奖,更成为工程技术与医学交叉融合而对医学进步产生巨大推动作用的标志。自20世纪60年代以来,美国许多著名大学都开始了生物医学工程高层次人才的培养,代表了全世界生物医学教学和研究的前沿。美国生物医学工程从基础教育到研究生培养,从理论教学到行业训练乃至职业培训,都有一套较为完善的制度,从而在生物医学工程领域长盛不衰。我国的生物医学工程学科是1978年由国家科委正式确立的,1980年成立了中国生物医学工程学会,1986年正式加入世界生物医学工程联合会IFMBE。截止2003年,我国已有48所综合或理工科大学、18所独立医科大学设立了生物医学工程专业,培养从本科到博士各层次专业人才,另有9所专科院校开设了医疗器械专科教育。 2国外医学工程学科的发展方向 在国外,医学工程专业已经深入到医学的各个领域,发挥着重要的作用。主要体现在医疗设备研发、医疗设备管理、医疗设备维护以及医疗设备的质量控制方面。 2.1医疗设备研发 各种医疗设备的研发均源于医学临床实践,国外的医学生经过4年的理工科大学学习,其医生均为生物医学工程和临床医学的双学士。因此,国外医疗设备的研发速度和思路远大于国内,许多最新的医疗设备发明均源于国外临床实践[2]。 2.2医疗设备管理 医疗设备管理主要是通过科学化管理更大效能地发挥医疗设备的作用,为医疗机构创造更大的效益。其中包括医疗设备的采购、医疗设备的监控及医疗设备的效率评价等。 2.3医疗设备维护 医疗设备使用过程当中维护、保养异常重要,因此医疗设备的维护是医学工程专业在国外医疗机构的主要职能之一。 2.4医疗设备的质量控制 医疗设备若保证其诊断治疗质量则必须进行定期的质量控制,包括计量检测、周期检验、强制检验和维修后计量修正等,确保医疗设备的性能和准确性[3]。 3国内医学工程发展情况 国内医学工程专业起始于20世纪80年代,军队主要有第一军医大学生物医学工程系(现更名为南方医科大学生物工程学院),每年全国招生40人左右,主要方向是:放射医学专业和医学影像专业,突出的成就是研制出了我国第一台X刀放射治疗系统。第四军医大学生物医学工程系每年全国招生20余人,主要方向是:电子工程与计算机智能化,突出成就是全国第一次研制人体阻抗断层成像。地方大学开设生物医学工程专业的主要有浙江大学、清华大学、四川大学、天津大学及成都电子科技大学等[4]。地方大学培养生物医学工程专业与部队有差别,军队主要是以医科大学为基础,毕业生的医学理论基础较好,但是理工科稍微欠缺;地方大学主要是理工科为基础,基础医学有所欠缺。因此,之后北京大学、四川大学开设生物医学工程专业时则结合了双方的优势,取得了很好的效果。医学工程专业的人员不深入临床是无法获得创新灵感的[5]。就生物医学工程专业人才分布流向而言,主要是去往大型国外医疗设备公司做销售、售后服务;去往国内医疗设备公司做研发、销售;去往各类医院的设备科、信息科、网络中心等。 4医学工程专业在医院的发展 医学工程专业是医院发展的主流方向,医学工程在医院虽然属于辅助科室,但对于医院的发展实属不可或缺,其主要工作是设备管理、设备维护、质量保证和设备计量。 4.1医疗设备管理 医院的医疗设备管理工作非常重要,医院的核心竞争力是医院的先进的医疗设备。如何最大限度地发挥医疗设备的作用和医疗设备的全生命周期管理是医疗设备管理的主要目标[6]。(1)设备的购置论证。以购置何种医疗设备最有利于医院的学科建设和发展为目的,每采购一种医疗设备均需进行严格的购置论证。(2)设备的购置管理。设备的购置需要调研、论证及招标等多个环节,购置管理需要采用科学化的方法优化流程、提高效率及避免商业腐败。(3)设备的档案管理。医疗设备使用和后期的管理必须进行科学化的医疗设备档案管理,目前网络化、电子化档案管理是发展的趋势[7]。(4)设备的发放储存。设备和耗材的发放和储存是物流管理的范畴之一,如何降低库存减少资金积压、提高储存的质量等需要进行科学、精心的研究[8]。(5)设备的使用监督。医疗设备能否有效使用需要监督和管理,提高设备的使用效率,加强设备的使用监督是医疗设备管理中的重要环节。(6)设备的报废回收。设备使用一定的时间需要报废,何种设备符合报废的标准、报废的设备如何处置等是医学工程人员的重要研究范畴。(7)设备的效益评估。何种医疗设备可以继续购置、何种医疗设备购置后会亏损等是对医疗设备的效益评估,同时也是医院领导对医疗设备采购决策的主要依据。(8)设备的租赁管理。有些医疗设备没有必要每个临床科室都去购买,设备租赁是提高设备的利用率的好办法。做好医院内设备的租赁管理,合理高效地调整设备是医学工程科室的重要管理范畴。4.1.1医疗设备管理目标和原则(1)医疗设备管理目标:设备检查收益是医院最大的利润增长点,应围绕新技术、新设备开展医院的新业务,设备管理的目标就是使得设备在医院收益中发挥最大的作用。(2)医疗设备管理原则:科学化管理,科学化决策,以经济效益为中心对设备进行科学化评估和决策,避免设备的闲置、浪费、重复性购置,把设备的效益发挥最大化。4.1.2医疗设备管理中存在的问题及对策(1)现阶段医院在设备管理方面存在以下主要问题:①设备采购盲目,事先的评估不足或者评估误差大;②采购的设备其发挥效能低下,无预先的盈亏控制体系,无法发挥设备的效能;③设备管理混乱,使用率、开机率不足,无法有效调动临床使用科室的积极性;④设备的监控体系缺乏,无法对具体设备的效益做出定量评估,致使再次采购缺乏依据。(2)针对以上存在的问题可以采取以下的一些对策:①医学工程科应该承担起自己的职能,配合院领导做好设备购置的科学决策;②设备管理是科学,决策的原则是效益,围绕效益做好医院的设备统筹;③设备管理包括设备的购置、监督、报废、评估,是医疗设备“全生命周期”的科学管理,是医学工程学科研究的主要方向;④因地制宜发挥医疗设备的最大效能。 4.2医疗设备维护 设备维护是延长设备使用寿命、提高设备使用率和效率的关键[9]。现在的设备维护不同于过去,设备维护主要应做好以下工作:①设备维护从过去的简单修补到设备的效益保证转变,能发挥设备的最大效益是核心;②设备维护从简单的元件维护,到整机的保障,着重强调时间和经济效益的比例;③设备维护从简单设备的维修到复杂大型设备的工作保障;④设备安全维护的出发点和立足点是医院的经济效益和社会效益;⑤医疗设备维护应该从以往的集中统一维护逐步过渡到专人保养维护,提高设备的使用率,将设备的故障隐患消灭在萌芽状态之中;⑥医疗设备维护应该从以往的等待设备随机故障发生后的紧急随机维修逐步发展到对设备预防性维护保养,充分发挥设备的效能。 4.3医疗设备质量保证 医疗设备的质量保证是发挥医疗设备作用的前提,医疗设备的精度和准确度直接关系到诊断和治疗的结果。因此,对医疗设备的质量控制是医疗设备管理的重中之重。国外的大型医疗设备有严格的治疗控制流程和管理人员。医疗设备的保证已经逐步成为医学工程学科的一个重要分支。医院的大型医疗设备必须进行定期的周期检验和质量监控。为此,医疗设备质量控制工程师应运而生,成为医疗设备发挥作用的“保护神”[10]。 4.4医疗设备计量 医疗设备计量是保证医疗设备诊断治疗准确的前提。设备计量包括:设备使用前的计量检定;设备维修后的计量检定[3]。设备的检定类型:国家强制计量检定(强检);周期性计量检定(周检)。《计量法》是医疗设备计量工作的依据。军队计量体系规定军区总医院建立三级计量站,为医院医疗设备进行计量的强检和周检。医疗设备计量是医学工程科的重要职责。 5结语 每一次的医学进步都与工程学息息相关,因此作为医学工程师应该要深入临床一线,发现问题解决问题,成为真正的临床工程师。只有理解了临床的问题才能有新的思路和新的科研方向。科研创新应该从基础做起,把握科研发展的方向。应用于临床诊断数据的获取、分析的单片机技术以及在医学中应用的计算机技术是医学工程飞速发展的基础;设备管理的自动化和科学化、检测设备的无创化、小型化及家庭化是科研发展的重要方向。 作者:张虎军 张超群 张楠楠 蔡峰 顾建文 工作单位:成都军区总医院医务部 生物医学工程应用特色分析:3D打印技术在生物医学工程中的研究及应用 摘 要:3D打印正在引发全球制造业革命性变革,它与生物技术结合,可以仿生与个性化地制造、特别是有生命的人体组织与器官,成为支撑第三次产业革命中生物材料科学与产业颠覆性变革的关键技术。文章综述了3D打印技术的分类,三维仿生重构建模技术的发展,以及3D打印技术生物医学工程中的应用情况。 关键词:3D打印;生物医学工程;发展现状 前言 三维打印(Three Dimension Printing,简称3DP)属于一种快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术,它由计算机辅助设计(CAD)数据通过成型设备以材料逐层堆积的方式实现实体成型。“三维打印”在技术界也叫“增材制造”、“自由成形”、“快速成形”或“分层制造”等[1]。三维打印起源可追溯于上世纪八十年代,1984年查尔斯・赫尔发明了将数字资源打印成三维立体模型的技术,并于1986年成立了3D Systems公司,开发了第一台商用立体光敏3D打印机,1988年,斯科特・克伦普发明了熔融沉积成型技术(FDM)并于1989年成立了Stratasys公司,随后在2012年合并以色列3D打印公司Objet。3D Systems和Objet是目前世界上最大、最先进的两家3D打印公司。我国清华大学颜永年教授于1988开始研究3D打印成型技术,华中科技大学王运赣教授以及西安交通大学卢秉恒院士等,纷纷于上世纪90年代起就开始涉足3D打印成型技术的研究。 1998年,清华大学的颜永年教授又将3D打印成型技术引入生命科学领域,提出生物制造工程学科概念和框架,并于2001年研制出用于生物材料快速成型的3D打印设备,为制造科学提出了一个新的发展方向--生物制造。生物制造的一个重要手段即是生物3D打印。生物三维打印是以活细胞(living cells)、生物活性因子(proteins and bio-molecules)及生物材料 (biomaterials)为基本成形单元,设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构,是制造科学与生物医学交叉融合的新兴学科,它是目前3D打印技术研究的最前沿领域,也是3D打印技术中最具活力和发展前景的方向[2,3]。 1 3D打印技术的分类 目前比较典型的3D打印快速成形技术主要分为三种[4]: 1.1 粉末粘结3D打印光固化材料3D打印与熔融材料3D打印 粉末粘结3D打印是目前应用最为广泛的3D打印技术,其工艺过程如下:首先,在工作平台上均匀铺洒单位厚度的粉末材料;其次,依据实体模型离散层面的数字信息将粘结剂喷射到粉末材料上,使粉末材料粘结,形成单位实体截面层;再次,将工作台下降一个单位层厚;最后,重复第一步至第三步,逐层堆砌,形成三维打印产品。其存在缺点是,通过粉末粘连成形的零件精度和强度偏低,一般需要后续工艺提高其强度,但后续处理工艺会导致零件体积收缩,变形严重。 1.2 光固化3D打印(光敏三维打印) 该技术使用液态光敏树脂作为原料制作零件模型,光敏材料三维打印成形基于喷射成形技术和光固化成形技术,喷头沿X方向往复运动,根据零件的截面形状,选择性喷射光固化实体材料和光固化支撑材料形成截面轮廓,在紫外光照射下光固化材料边打印边固化,层层堆积至制件成形完毕。但其应用于骨骼类产品打印的主要缺点是,当前具有生物活性的骨骼类材料如羟基磷灰石,生物玻璃等材料自身不是光敏性材料,需与光敏材料混合使用,因此影响产品的生物活性在打印后将受到很大影响。 1.3 熔融材料3D打印成形 熔融材料三维打印成形基于熔融涂覆成形(FDM)专利技术,分别加热两种丝状热塑性材料至熔融态,根据零件截面形状,选择性涂覆实体材料和支撑材料形成截面轮廓,并迅速冷却固化,层层堆积至制件成形完毕,其原理与光敏材料3D打印成形类似 [16]。目前熔融材料三维打印成形,可采用由磷灰石和骨骼所需的有机盐配置而成的骨水泥,不需要额外添加紫外光照射固化所需的光敏介质,有利于保证材料后续的生物相容性和生物活性。但由于挤压式喷头的喷嘴处压力大,容易造成阻塞现象,因此对喷嘴和材料浆料的粒径要求较高。 除三维打印外,应用比较广泛的商业化快速成形工艺还包括立体光刻成形(SLA)、选择性激光烧结成形(SLS)堆叠、实体制造(LOM)、熔融堆积成形(FDM)等,但这些工艺大多需要配备价格昂贵的激光辅助系统,且成型工艺实质上还是类似于上述三种材料叠加-固化技术。因此,三维打印技术被认为是最具生命力的快速成形技术,发展潜力巨大,在医学中的应用前景广阔,其推广应用将对传统的医疗产品生产模式带来颠覆性的影响。 2 三维仿生重构建模技术的发展 基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要研究内容之一。3D打印生物构件的实现首先需要在计算机环境下有效重构和建模,生成可用于驱动打印喷头的指令数据进而操控成型设备实现产品成型。随着医学影像技术的发展,人体组织的二维断层图像数据可以方便地获取以进行医学诊断和治疗。但是,二维断层图像只是表达了某一截面的解剖信息,医生可以凭经验由多幅二维图像去估计病灶的大小及形状,“构思”病灶与其周围组织的三维几何关系,可三维打印设备却无法根据这些断点数据进行立体三维成型,因此,基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要前驱步骤。 由于CT或MRI等检测设备扫描得到的二维图像信息不能直接用于快速成型,只有通过专用软件将二维断层图像序列重建为三维虚拟模型,并生成为快速成型机可以接受的STL(Stereo Lithography)格式图形文件,才能最终制造出生物产品三维实体模型。近十多年来,欧美等发达国家的科研机构对于医学图像三维重建的研究十分活跃,其技术水平正从后处理向实时跟踪和交互处理发展,并且已经将超级计算机、光纤高速网、高性能工作站和虚拟现实结合起来,代表着这一技术领域未来的发展方向。 在市场应用领域,国外已经研制了三维医学影像处理的商品化系统,其中,比较典型的有比利时Materialise公司的Mimics、美国Able Software公司的3D.Doctor和VGstudio MAX。在国内,中国科学院自动化研究所医学影像研究室自主开发的3D Med是基于普通微机的三维医学影像处理与分析系统,系统能够接收CT、MRI等主要医疗影像设备的图像数据,具有数据获取、数据管理、二维读片、距离测量、图像分割以及三维重建等功能。清华大学计算机系研发的人体断面解剖图像三维重构系统能给外科手术中的影像诊断提供一定的参考。中国科技大学在应用Delphi开发三维重构软件的研究上取得了很好的成果。国内企业也研发了一些三维医学影像处理系统。如西安盈谷科技有限公司“AccuRad TM pro 3D高级图像处理软件”于2005年4月投入市场。它能对二维医学图像进行快速的三维重建,并能对临床影像的数据进行科学有效的可视化和智能化挖掘和处理,为临床提供更多有价值的信息。但目前国外优秀软件如Mimics、3D Doctor、VGStudio MaX等的价格非常昂贵,且其技术严格保密。国内的产品大多没有自主知识产权和成熟的商业应用模式。 3 3D打印技术在生物医学工程中的应用 3D打印技术在生物医学工程中应用广泛,其应用领域大致包括:体外器官模型、仿生模型制造;手术导板、假肢设计;个性化植入体制造;组织工程支架制造;生物活体器件构建以及器官打印;药物筛选生物模型等。如图1所示为3D打印在生物医学工程中的各种应用情况[5-7]。 3.1 体外器官模型、仿生模型制造。该类应用主要用于医疗诊断和外科手术策划,它能有效地提高诊断和手术水平,缩短时间、节省费用。便于医生、患者之间的沟通,为诊断和治疗提供了直观、能触摸的信息,从而使手术者之间、医生和病人之间的交流更加方便。 3.2 手术导板、假肢设计。该类应用便于订制精确的个性化假体,实现个性化医疗需求。根据患者缺损组织数据量身订制的假肢,可提高假肢设计的精确性,提高手术精确度,确保患者的功能恢复,减少患者的痛苦。 3.3 个性化植入体制造。人体许多部位的受损组织,需要个性化定制。如人类面部颌骨(包括上下颌骨) 形态复杂, 极富个性特征, 形成了个体间千差万别的面貌特点。人类的头颅骨,需要准确与颅内大脑等软组织精确匹配扣合,人体的下肢骨、脊柱骨等会严重影响患者今后的步态及功能恢复。因此这类修复体可通过3D打印技术实现个性化订制和精确 “克隆”受损组织部位和形状。 3.4 组织工程支架制造。如通过3D打印技术设计和制备具有与天然骨类似的材料组分和三维贯通微孔结构,使之高度仿生天然骨组织结构和形态学特征,赋予组织工程支架高度的生物活性和骨修复能力。 3.5 生物活体器件构建以及器官打印。此方面的应用大多涉及活体细胞的生物3D打印技术。细胞三维结构体的3D构建可以通过活细胞及其外基质材料的打印构建活体生物器件。如英国赫瑞瓦特大学和一家干细胞技术公司合作,首次将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能。美国康奈尔大学研究人员最近在其发表的研究论文中称,他们利用牛耳细胞在3D打印机中打印出人造耳朵,可以用于先天畸形儿童的器官移植。 3.6 药物筛选生物模型。药物筛选指的是采用适当的方法,对可能作为药物使用的物质(采样)进行生物活性、药理作用及药用价值的评估过程。作为筛选,需要对不同化合物的生理活性做大规模横向比较,因此有研究人员指出通过3D打印技术,精确设计仿生组织药物病理作用模型,可以使人们开在短时间内大规模高通量筛选新型高效药物。最近,四川大学联合加州大学圣地亚哥分校等科研机构,通过3D打印技术设计了一款肝组织仿生结构药物解毒模型(如图1-c),该研究成果发表在最近一期的Nature Communications上,受到3D打印研究领域的广泛关注。 3D打印在生物医学工程中应用:(a)3D打印磷酸钙骨组织工程支架; (b)3D打印细胞、活体器官构件;(c)3D打印肝组织仿生结构药物解毒模型。 4 结束语 三维打印技术正处在蓬勃兴起的阶段,3D打印技术在生物医学工程中得到了广泛的应用,其应用以及发展现状表明:3D打印在体外器官模型、组织工程与再生医学、个性化医疗以及新药研发等方面展现出广阔的应用前景。抓住生物材料及植入器械的三维打印技术新一轮发展浪潮,发展我国生物三维打印技术,对发展我国生物材料医疗器械产业步入国际先进水平具有十分重要的意义。
我国教育部2022年4月颁布的《义务教育生物学课程标准(2022年版)》(以下简称“课程标准”)以7个学习主题来系统构建生物学课程结构,每个主题包含若干生物学重要概念,其中内容要求部分以大概念、重要概念和次位概念的形式来呈现相应的概念体系。教师应依据课程标准的要求,充分发挥课堂教学改革主体作用,切合初中学生的认知特点,围绕大概念和重要概念精选恰当的教学内容和活动方式,让学生能够主动建构、深入理解和迁移应用重要的生物学概念,进而能用科学的思维方式和探究方法,在新情境下探讨和解决相关生物学问题,在此过程中,发展学生的核心素养[1]。现以“选择健康的生活方式”一课为例,例谈基于生物学核心素养发展的概念教学实践。 1聚焦核心素养,明确概念教学目标 生物学课程要培养的核心素养是生物学课程育人价值的集中体现,包括生命观念、科学思维、探究实践和态度责任四个维度,而教学目标是课程总体目标在具体教学内容中的具体呈现,课程标准在“教学建议”中也强调,教学目标的确立应当反映发展核心素养的要求。在实际的课堂教学中,教学目标应将核心素养的目标进行分解,使其具体可操作,同时体现核心素养的综合性、发展性和实践性等特点,具体可以从“学习内容”“学习过程”“评价标准”等三方面来表述,这样叙写的教学目标,可以更直观地了解教师要组织的教学内容和材料、学生完成学习活动和任务的途径或方式以及具体要发展的核心素养目标[2]。以“选择健康的生活方式”一节的教学为例,可以设置如下教学目标:①通过分析心血管疾病、癌症等相关资料,初步理解生活方式对健康的影响;发展分析资料、数据推理等科学思维能力;②通过吸烟对生物危害的模拟实验,训练观察能力、分析能力和模型建构能力;③通过问题驱动,激发科学思维,围绕要探究的课题,正确地提出问题、作出假设、制定与实施计划、得出结论;在探究实践中发展一定的合作能力、实践能力和创新能力;同时,通过酒精对生物影响的实验分析,科学地了解过量饮酒对生物体造成的影响,初步形成适应与平衡观;④通过分析讨论,利用生物学知识和方法参与社会议题的讨论与解释,养成科学的实验态度和热爱科学的精神,珍爱生命,关注自己和他人的健康。认同选择健康的生活方式的重要性,进而增强态度责任意识。 2厘清层级关系,细化概念教学路径 生物学作为一门自然科学学科,每一个概念并非孤立存在的,而是按照一定的层次顺序和内在联系形成的有组织的概念体系。厘清概念之间的层级关系是学生理解各种知识间的联系、在实际生产生活中能够融会贯通、进而形成结构化知识脉络的重要基础;同时,教师也能以此选择切合的教学活动组织形式,帮助学生主动建构、深入理解重要的生物学概念,以“选择健康的生活方式”一节的教学为例,概念间的层级关系及教学实践设计思路如图1所示。 3践行概念教学,发展生物学核心素养 健康生活是态度责任的一项重要内容,形成健康的生活态度和行为习惯也是学生应达成的重要核心素养。为什么要健康生活人人都提倡这样去做,但这样做的科学依据是什么随着社会发展和生活方式的变化,目前我国在不同年龄发展阶段出现的健康问题大大增加,而学生对健康的认识只停留于表面,要想让学生践行健康生活,并能够主动宣传健康的生活方式,在日常教学过程中,就需要让学生自主内化健康素养,建立态度责任意识。而态度责任意识的建立不能空口泛谈,教师应依据科学知识和科学思维,通过生物学探究实践方法,促使学生形成深刻的认知,这样的态度责任才会深入人心,进而外化于行,成为学科育人价值的重要体现。 3.1创设情境,感知概念 “选择健康的生活方式”一节与学生的生活实际密切相关,教师在课前可以组织学生收集心血管疾病、癌症等相关资料,在课堂上进行数据展示和讨论分析,让学生意识到虽然现代科技的发展让传染病得到了控制,然而不健康的生活方式导致的疾病却日益凸显。从而引出课题,生活方式会影响健康。同时,通过对课前收集的“关于吸烟饮酒问题的调查问卷”数据解析,引导学生提出问题:吸烟酗酒到底有什么危害呢设计意图:贴合学生生活实际,让学生在真实情境中提出问题,通过对资料和数据的分析,初步培养学生分析推理等逻辑思维能力,发展学生科学思维核心素养。 3.2探究分析,建构概念 学生虽然知道吸烟酗酒有害健康,但也仅存在于长辈们告诫中的浅层认识,对于其中的原理认知并不清晰,在概念建构环节,笔者利用模型演示和实验探究,让学生亲身实证探究吸烟酗酒的危害,自主内化概念体系的建构。 3.2.1吸烟对生物危害的实验 装置(图2)基于肺的模型上做了改进,为了实验装置方便简洁、效果直观,弱化了对毛细血管的处理。让学生观察并对比吸烟前后高锰酸钾溶液、棉絮以及鸡血的颜色,引发学生思考:导致这些颜色变化的物质分别是哪些呢从而引出尼古丁、焦油、一氧化碳这几种香烟中主要的致病物质,同时告诉学生香烟燃烧时可以产生4000多种化合物,其中绝大部分是有害的;结合展示吸烟前后身体的直观变化,进一步加深学生对于吸烟对人体危害的认识。设计意图:装置模型有效地模仿了人体肺部的工作原理,有助于知识系统化建构,通过烟草对人体危害的模拟观察实验,能同时观察到一氧化碳、焦油、尼古丁等物质所产生的危害性,观察的成分更加全面。通过直观的现象,可以给予学生警示,使得学生可以全面了解吸烟会产生哪些对人体有害的物质。学生基于证据和科学合理的逻辑推理可以得出结论“吸烟有害健康”,进一步提高了学生逻辑思维这一科学思维素养,同时也自觉完善了“生活习惯与行为选择能够影响人体健康”这一重要概念。 3.2.2酒精对生物影响的实验 教材原实验使用的生物材料是水蚤。但在开展中存在的困难主要有:水蚤体型小,需在显微镜下观察,操作难度大,心脏很小、不易找到,同时水蚤观察效果受其他因素干扰情况较多等。所以改为用腹部透明肉眼即可见其心脏的清道夫(图3)作为实验材料[3]。改进意图:①以清道夫为实验材料,学生较为熟悉,材料易得,同时体型较大,腹部扁平,肉眼即可观察到心脏的跳动,饥饿或饱食情况、温度以及氧气含量的变化对清道夫心率无明显影响;②不需要制作临时装片,操作简单易观察,在实验过程中用浸湿的棉花覆盖在清道夫的背部,可以保持清道夫体表湿润,使清道夫处于有氧环境中,能够保持正常呼吸,不受伤害。在以往的实验教学过程中,部分学生存在实验设计能力不足的问题,因此在课堂上可以设置如下关键问题:①你认为酒精对清道夫的心率有什么影响②该实验的变量是什么怎样控制变量③如何设置实验组和对照组应该选择什么样的酒精浓度④在一组对照实验中,对照组和实验组能不能用不同的清道夫来做实验⑤心率怎样计算要增加实验结果准确性,最好还需要做什么引导帮助学生突破实验设计的难点,激发学生的科学思维,让学生围绕要探究的课题,正确地提出问题、作出假设、并制定出合理的计划。改进实验材料后的实验操作简单,效果也较为明显,学生能够清晰地观察到清道夫的心跳。同时在课堂上教师可以利用希沃白板组织学生收集全班数据,取平均值,利用Excel软件快速生成折线图直观反映数据结果。通过数据分析,学生很容易得出结论:一定浓度范围内,酒精会抑制清道夫的心率。接着询问学生,为什么酒精浓度越高、清道夫心率反而越低呢学生思考讨论得出酒精会麻痹生物的神经系统,结合展示酗酒后可能产生的严重后果,学生进一步明白酗酒的危害。设计意图:通过问题串的形式层层设问,引导学生科学设计实验流程;并充分利用希沃白板快速且直观反映实验结果,训练学生归纳与概括的科学思维能力,增强学生体验感和成就感,实现了现代信息技术与教学的深度融合。学生通过探究“酒精对清道夫心率的影响”这个实验,体验了问题的生成、提出到解决的完整学习过程,并通过观察和推理、数据分析和得出结论,自主内化概念体系的建构。 3.3表达交流,深化概念 为了强化重要生物学概念,可以在课堂上展开小组讨论交流活动,通过对“在实际生活中,你会怎么劝说亲友戒烟,不要过量饮酒”的交流讨论,进一步加深学生对“吸烟、酗酒是不良的生活方式,对人体健康有消极影响”的认识。同时,除了吸烟、酗酒之外,毒品给人带来的危害更是巨大的,利用活动课带学生参观校园毒品预防长廊展览,并组织学生参加全国青少年禁毒知识竞赛,进一步加深对毒品危害的认识。了解了吸烟酗酒毒品对人体的危害后,你还知道哪些不健康的生活方式引发学生讨论思考,熬夜、不运动、饮食不规律、长期使用电子产品等等都是生活中不健康的生活方式,让学生意识到,虽然许多慢性疾病都是在成年时期发生的,但是与之有关的不良生活方式却是在青少年时期形成的。因此,应当选择健康的生活方式,通过交流讨论,师生共同总结出具体的健康生活方式。设计意图:通过分析讨论,引导学生利用生物学知识和方法参与社会议题的讨论与解释,养成科学的实验态度和热爱科学的精神,珍爱生命,关注自己和他人的健康。认同选择健康的生活方式的重要性,进而增强学生的态度责任意识。 3.4践行体验,应用概念 收集学生健康生活的一些视频或资料在课堂上展示交流,如参加健康的集体活动、积极锻炼等,让学生明白良好的生活方式对人体的健康有积极的影响。最重要的是要将健康的生活坚持下去,让学生设计健康的一周生活,录制小视频上传微信小程序“小打卡”,分享记录健康生活,并制作设计宣传海报,向同龄人、亲戚朋友等传播健康的生活观念和生活方式,鼓励学生持之以恒地践行健康的生活方式。设计意图:通过社会活动,让学生深入理解和迁移应用重要的生物学概念,进而能用科学的思维方式和方法,践行健康生活,同时,线上和线下结合宣传健康的生活方式,进一步增强学生的态度责任意识。 4小结 本课例通过紧扣学生生活实际,创设问题情境,激发学生探究兴趣。在教学过程中利用问题驱动,引导学生深度思考,并通过数据分析、观察推理等,发展了学生的科学思维能力,另外,对两个重要实验进行了优化改进,改进实验装置和实验材料后,学生观察得更清晰全面,同时在实验探究过程中,不仅提高了学生的探究实践能力,自主内化了概念,也渗透了生命观念和态度责任教育,最终实现指向生物学核心素养的概念学习。 主要参考文献 [1]中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准(2022年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2022. [2]郑达钊.基于学科核心素养发展的教学目标叙写[J].生物学教学,2020,45(11):2426. [3]肖琪.刘春燕.蔡金红,等.探究酒精对水蚤心率影响实验改·3·进[J].课程教学,2017,32(11):111114. 作者:占迪专 单位:广东省佛山市南海区桂城街道文翰中学
清洁的电力能源是我国经济运行的基础,生态环保要求也逐渐提升,我国生物质发电随着我国生态环保要求的提升,对电力系统改造速度加快,生物质发电成为电力行业未来可持续发展的关键。生物质发电以秸秆、农林废弃物为燃料,其供应链健康程度关系着生物发电原材料供应情况,同时也关系着电厂成本控制水平,企业经济效益的提升。 1电厂发电燃料管理与成本控制面临现状 生物质发电随着近年来生态环保及经济的需求逐渐发展,电厂生产运行及经济效益要求提升,燃料收购管理及成本控制面临着更多的问题,收购、存储、运输过程涉及时间及范围人员较广,成本控制难度加大。 1.1燃料收购管理存在问题 生物质发电原料以秸秆为主,但地区农民对出售秸秆的意识不强,一方面秸秆收购价格不高或波动较大,一方面收购时期与夏收夏种、秋收秋种时间重合,劳动力不足,此外其他生活燃料价格偏高,农民自用情况较多,造成农民焚烧或倾倒秸秆,而电厂燃料收购困难,秸秆收购组织模式较为单一。 1.2燃料存储及运输管理困难 农作物秸秆在收购后,存储及运输也是燃料管理的重要环节。生物质发电企业燃料需求量大,而秸秆体积大而比重轻,需要较大场地进行存储,且存储过程中防雨、防潮、防火措施必须得当,场地建设投入及维护管理费用较高;运输占用资源较大,装卸费、运输费等费用较高,且效率较低,造成燃料成本费用居高不下。 1.3发电效率对燃料及成本影响 燃料管理及成本控制与发电效率具有直接关系,发电效率低,燃料消耗量较高,燃料成本也随之上升。生物质直燃发电对燃料质量及需求量较大,燃料使用量与成本成正比,在实际运行过程中,发电过程管理亟待优化。 2电厂发电燃料管理与成本控制对策措施 采用多元化收购方式,激发农民及中间商积极性,在燃料价格、质量及数量做好控制;做好重视存储及运输管理,严格按规程及流程进行管控,降低存储及运输成本,保证电厂发电燃料管理与成本控制。 2.1多元化收购方式 (1)重视农民秸秆收购方式及时间。对农民从思想上贯彻生物发电对国家、社会及个人的巨大作用,与传统竞争商品从根本意义上就存在不同,是生态环保及经济发展的需要,也是建设社会主义新农村的需要,积极引导农民参与到生物质发电这项利国利民项目中去,激发农民主动性。在收购过程中,要将收购时间及方式进行调整,提前进行收购准备,避免农忙时或农民将秸秆整理回收后的采购,保证采购工作效率,降低收购成本。 (2)重视中间商及电厂收购管理提升。重视发展和培植中间商队伍,满足电厂燃料收购需求,对采购价格及质量全方位掌控,对秸秆回收较为分散地区采取适当的职责划分范围及驻点跟踪,对原材料收购信息及时掌握,有效控制市场价格,满足燃料消耗量需求的同时控制燃料价格,保证燃料成本的可控性。 2.2重视存储与运输 存储及运输方面是发电燃料成本的重要环节之一,秸秆的运输条件及环境对成本影响较大。科学化对燃料的存储,对场地及材料实施监控,保证燃料的质量及数量需求。对秸秆运输成本进行管控,降低运输各环节费用,合理控制燃料成本,保障发电企业经济效益。 2.2.1科学化存储管理 秸秆存储必须防潮、防火,在存储设施建设过程中必须预先考虑防雨、防雷等设施的建设,加大对存储环节的管理。重视存储的管理,对堆放场地与布局合理设计,距离生产区及生活区50米或100米以上,并对消防水源及消防车道合理安排,对燃料的含水量、温度进行记严肃记录、测量、调整,对现场的用电设备及防雷设备管理要落实到岗位,做好防护措施,保证燃料存储的质量。在存储过程中合理控制维护费用,对堆垛、拆剁等费用进行控制,降低装卸、人工等费用,控制存储成本,为电厂燃料提供可靠保障。 2.2.2合理降低运输成本 重视暂储站的秸秆数量及类型管理,重视黄杆和灰杆比例确保燃料结构性,且在数量上进行管控满足电厂生产需求。对多采用打包机、装载机等机械设备提升运输效率,降低因秸秆体积大、质量轻造成的大量运输人工、材料费用,减低秸秆机械运输的空载现象,提升运输效率。对运输过程中车辆燃油费、维护费、折旧费以及管理费等费用细化管理,对费用管控实施到位,实现成本的可控性。合理运用国家相关政策及补贴,将秸秆这一特殊能源商品管理细化,实现生物质发电厂供应链的健康稳定。 2.3重视燃料全过程管控 根据环境、规模、人文等灵活并丰富对发电企业制度及机制,满足发电燃料管理全过程控制,对燃料供货商的生产能力、到货保证、质量保证及技术能力等多方进行掌控,保证燃料收购质量、数量及价格等多方面的要求。控制存储及运输的细致化管控,保证燃料的成本控制,重视锅炉备料的管理及运用,保证使用全过程的管控。 2.4优化发电过程管理 重视生物质发电过程的优化,提升电厂发电效率,推动燃料的利用率及可靠性,不断推进发电技术及设备能力,重视机组各参数的匹配管理,合理配置资源,重视各环节的衔接,严格按照锅炉备料管理对燃料进行控制,保证燃料的最大利用程度。 3结语 清洁电力能源是我国经济发展的重要支撑,优化发电厂热动系统管理,提升电力系统运行效率,与生态环保相结合,满足经济发展需求。通过提升热点系统管理,促进企业内部管理水平提升,满实现我国电力能源改革升级,为经济发展增速提供可靠基础,推动中华民族的伟大复兴梦的早日实现。
伴随着生活水平与人类素质的不断提高,对于口腔保健的认识也不断提升。传统的口腔修复技术如固定义齿修复和可摘义齿修复均对余留牙及周围软组织产生一定的影响,且出现发音异常与美观舒适问题。种植作为一种新兴的技术得到了广泛的关注并且随着临床应用的不断增加,其成功率也在不断提升。种植成功的决定性因素之一就是种植体材料的性能。 1钛及其合金 作为种植体材料首要因素就是对人体无毒无害。现阶段钛及其合金成为口腔临床上较为常用的种植材料。初期人们将其作为一种植入材料出现在临床上。而随着学者们的不断研究,钛及其合金进入口腔领域成为种植体材料的一种。钛及其合金具有良好的生物性能且对人体的危害较小,并且其成分与人骨相符合故而在临床上备受认可,近年来在口腔医学上的应用也不断提升。其作为种植体材料具有很多优势如不易腐蚀溶解、对牙髓无刺激和化学性能稳定不易变色等。从患者方面考虑,钛及其合金作为种植体植入体内既能填补缺失牙位又不影响食物本身味道,并且其耐腐蚀性与抗疲劳性也为后期口腔修复提供良好的保障,提高患者的舒适度。虽然钛及钛合金作为种植材料有巨大的优势但其也存在一些不足。如制作工艺复杂故而价格偏高、弹性较高与骨组织之间存在问题、表面活性较低、同时也会出现牙龈萎缩等问题影响美观。 2陶瓷种植体 在如今口腔临床上除去钛及其合金为主要材料的种植体,以氧化锆为主要材料种植体也备受关注。早期临床上出现过以氧化铝为材料的陶瓷种植体,由于其本身性质较脆且易折故而被淘汰。在不断研发的过程中,国外学者们发现氧化锆具有较强的韧性、机械强度较高且化学性能稳定,因此将其应用于口腔种植材料中。氧化锆作为一种新型种植体材料,其具有很大的潜力与研究价值,如由于其表面特性细菌不易沉积形成大量菌斑且具有较好的美学效果以满足患者的需求。近年来,在国外陶瓷种植技术已经走进口腔临床中,但由于表面处理等技术导致其可能发生老化等一系列问题,故而需要进一步研究深入。 3聚醚醚酮复合材料 聚醚醚酮简称PEEK,是由人工合成的一种高聚物,由于其优良的性能,故而被引进口腔医学领域成为一种具有研究价值的种植体材料。其力学性能良好且表面颜色与大多患者口内天然牙色相符合,并且其优良的机械性能、弹力性能与骨组织较为相配,故而可以减少许多术后不良反应。同时PEEK也具有抗氧化、抗疲劳、耐高温等优势。但是,由于PEEK本身性质的局限,其生物活性较差,所以需要对其进行更加具体细致的研究。 4高分子材料 高分子材料具有很多优良的性能并且制作工艺较为便捷。但其机械强度与生物性能稳定性较差,长时间使用易发生降解、老化故而存在许多争议。PMMA是目前在临床上较为常见的一种材料,有研究结果表明其该材料各项性能良好且价格合理。但由于缺乏临床实验,并未在口腔种植领域大范围推广。 5纳米材料 纳米材料是近年来新研发的一种材料,其独特的结构使其在不同领域都占据重要位置,同时也是科学领域的一个重要发现。如今,纳米材料走入医学,其众多优良的性能有待探究与实验,因此,纳米材料在口腔医学中拥有巨大的发展空间。并且有研究表明,纳米材料也将在口腔种植领域中崭露头脚。近年来,随着时代的不断进步,口腔也备受关注,人们对于口腔修复的认识也在不断提高。所以修复技术与口腔组织之间如何协调,并且术后发应是否良好都需要进一步研究。1965年Branemark(瑞典科学家)首次发表种植体与骨结合的演说,种植就成为一个炙手可热的名词。经过多年的研究与探讨,种植技术不断提升,种植材料也随着技术提升而不断完善。在种植过程中,如何选择种植体十分重要,其影响种植手术的成功。虽然金属合金材料与复合材料存在差异,但其最终目的都是让种植技术因种植体材料的完善而得到进一步的发展。故而在选择种植体材料时,要根据种植系统的不同与口腔个体差异选择合适的材料以缩短治疗进程、降低术后不良反应且未来预期良好。综上所述,在口腔医学领域中,材料是口腔修复与治疗主要手段,所以材料性能影响着口腔修复的效果。通过对不同种植体材料的应用分析,应该意识到国内种植体材料还存在许多不足。因此,应加强对种植材料的研究使更多的患者受益。
浅谈生物医学工程的发展现状:浅谈现代生物医学工程的发展现状 摘要:现代医学本质上是生物医学。工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合,认识生命运动的规律,并用以维持、促进人的健康。生物医学工程已经深入于医学,从临床医学到医学基础,并深刻地改变了医学本身,而且预示着医学变革的方向。本文通过对于现代生物医学工程的现状进行了分析,然后将现代生物医学工程的发展做了介绍。 关键词:生物医学生物医学工程发展现状 1生物医学工程简述 1.1生物医学工程。生物医学工程是一门新兴的边缘学科,它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,并运用工程技术手段去控制这类变化。其目的是解决医学中的有关问题。 生物医学工程兴起于20世纪中叶,生物医学工程学与其他学科一样,其发展也是由科技、社会、经济诸多因素所决定的。生物医学工程与医学工程和生物技术有着十分密切的关系,成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程是因医学进步的需要而兴起的一个学科,其内涵是将工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合,认识生命运动的规律,以维持和提高人类的健康水平。 1.2生物医学工程的贡献。在过去的五十年中,生物医学工程为医学的发展与进步做出了很大的贡献,可概括为以下两点:第一、发展了一系列以疾病的诊断和治疗为目标的医学仪器和装备;第二、从技术科学角度出发,追求技术的先进性,但总体来说忽略了疗效价格比。 2生物医学工程研究领域简述 2.1生物医学工程研究领域。当前生物医学工程研究的重要领域包括结合生物学、医学和生理学来研究生物体,特别是人体的生长、运动及消亡规律。第一、人工器官,主要研究模拟人体器官的结构和功能;第二、生物系统建模与仿真,并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态;第三、生物医学信号检测与传感技术,对生物体中含有的生命现象等信息的信号进行检测和量化,从中获取各种生物信息;第四、生物医学信息处理技术,研究如何从被湮没在干扰和噪声背景里的生物医学信号中提取有用信息的方法;第五、医学成像与图像处理技术,研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式。 2.2领域拓展。医学的变革必然导致生物医学工程发展方向的重大转变,并大大拓展学科的领域范围。据相关研究显示,对人类健康、生命威胁最大的那些疾病的致病因素中,生物学因素并不占主导地位。即使是癌症,包括基因组在内的全部生物学因素亦仅占29%;而生活方式和行为却占主导地位;环境因素亦起重要作用。通过研究,进而使得生物医学工程形成一个以提高人的健康和功能水平,增进人际和谐,强化群体效能为目标的多个学科领域――人类健康工程。这需要全新的理念、方法、技术和技术装备。 3我国生物医学工程存在的问题与不足 生物医学工程是当代最受重视、最具吸引力的高科技领域之一。我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比尚存在着很大差距,我国生物医学工程与其他国家相比还存在以下几点问题与不足之处。 3.1我国生物医学工程国内市场处于被西方发达国家垄断的状态,我国生物医学工程在发达国家跨国公司的强力冲击下,生物医学工程产品贸易逆差巨大。 3.2当前,我国国内在生物医学工程技术标准、进口税收等方面的滞后政策,很大程度上制约了我国生物医学产业的发展进程。 3.3我国生物医学技术及产业是知识密集、多学科交叉、竞争挑战激烈的高科技领域,在当今国际经济竞争严重激烈的大背景下生物医学工程也不例外。 3.4我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比存在着非常大的差距,主要产品的技术水平与世界先进水平相差近20年。在中国,生物医学产品总产值仅占世界总销售额的2%左右。 3.5我国国内生物医学领域缺乏自主创新,存在着对引进国外产品全力仿制的行为。我国大多生物医学工程是因循已有知识和技术,技术储备匮乏;我国大多生物医学工程往往寄希望于以市场换技术,结果丢了市场而未换到技术。 3.6我国国内生物医学生产企业的数量虽多,但规模小、协作性差。加上市场信息滞后,出现了严重的低水平重复现象。 4解决我国生物医学工程存在问题的对策建议 4.1调整进口税收方面政策。调整进口税收方面的工作,适当进口元部件研发的国产CT机制造成本。使本应以低成本为竞争优势的国产医疗设备的优势几近丧失,而成了高价货。因此,一定要加快调整生物医学产品进口关税结构,促进民族医疗设备产业的发展。 4.2提高生物医学产品技术标准。由于技术标准落后,就技术贸易壁垒而言,在生物医学产品领域我国几乎处于不设防状态。因而,要提高生物医学产品技术标准,减缓并制约国外产品甚至二手设备的长驱直入。 4.3加紧实施生物医学产品技术质量标准化战略。在积极采用国际标准的同时,建立以行业管理为基础的进口产品监管体系。进一步加快建立我国生物医学产品技术质量标准体系。 4.4加大财政投入,优化科研成果转化体系。一方面,在国家“973计划”、“863计划”、国家自然科学基金中增加生物医学技术及产业立项和投入;另一方面,可以将生物医学技术及产业列入国家高新技术产业管理范畴并放在突出地位,享受国家高新科技产业政策;此外,可以建立国家生物医学技术及产业发展基金。 5对于生物医学工程未来发展的预测 (1)生物医学工程介入性微创,将来激光技术,纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。 (2)各种生物医学工程诊疗仪器、实验装置趋向智能化,远程医疗信息网络化。 (3)生物医学工程解决了不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应用,形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将被应用。 (4)生物医学工程材料和药物相结合的新发展,植入型药物长效缓释材料,可逆抗生育绝育材料、组织生长可降解材料、生物止血材料将有新突破。 (5)生物材料和组织工程将有较大发展,生物医学工程中的生物机械结合型、人工器官将在临床医疗中广泛应用。 浅谈生物医学工程的发展现状:生物医学工程发展现状与未来发展方向 [摘要]随着越来越多的科学技术应用到疾病的诊治中,现代医学的发展正经历着颠覆性的变革,人们对疾病的诊治技术也提出了越来越高的要求,也愈发的苛求完美的治疗效果,正是基于这样的背景生物医学工程被更多的临床医师和研究者们所重视,而在生物学、工程学及医学的完美结合下诞生的介入超声学技术则近乎完美的实现了人们对微创的追求,这些高端的微创诊疗设备是结合物理、工程、技术的综合发展。本文首先简要介绍生物医学工程在医学中的运用情况,然后结合我们的实际工作回顾生物医学工程在临床及介入超声医学中的研究进展和医学生物工程在临床工作中未来的发展前景。 [关键词]生物医学工程;介入超声学;微创技术 生物医学工程学是生物学、自然科学与工程学、医学等多专业结合的典型的交叉性学科,研究内容涉及:探索人类生命的奥秘、研究组织器官病变机理,并通过相关技术手段对疾病提供诊断、治疗、预防的有效方法。不久的将来,各种技术相互融合、现有技术的不断演变、改进,新技术的发明、医疗整合及精准医疗的出现会更好的为人民的健康事业服务。未来医学对于操作的微创性、精准性的要求会越来越高,生物医学工程在医学中的应用也越来越广、越来越精,生物医学的发展无疑会对医学的发展展现其巨大的创造力和推动力。 1生物医学工程在临床中的应用及发展 1.1微创技术 “微创技术”始终贯穿于整个医学发展,是医学技术未来发展的方向。1985年由英国Payne和Wickham等最早提出了“微创操作”的概念[1]。而“微创外科”的概念是在微创概念的基础上出现的,其本质是腔镜技术。相对于传统开放手术,实则就是对患者采用最小创伤达到最佳治疗效果的方法都归“微创技术”,如介入超声、介入放射、内镜、腔镜及微创化手术等。而这些微创技术创造、发明,都是在生物学、工程学及医学等多学科的融合下完成的。 1.2内镜技术 我国内镜技术起步较晚,但发展较快,目前国内临床工作中常用的是纤维内镜。伴随科学技术及医学技术的不断发展,内镜和腔镜技术都不同程度的得到进一步发展及完善,诊疗过程也越来简便、微创化,是微创技术发展中最为全面和成熟的,如目前有更轻便的胶囊内镜等,无处不体现生物医学工程的重要性。 1.3腔镜技术 腔镜技术的发展在过去的20世纪80年代后期才有了质的飞跃,其中最为突出的是腹腔镜技术的发展,自1992年我国荀祖武首次开展腹腔镜下胆囊切除术之后,腔镜技术在国内发展迅猛,直到今天腔镜技术广泛应用于各个外科领域[2],目前国际及国内更流行的有3D腹腔镜及达芬奇机器人手术系统。 2生物医学工程在影像及介入医学的应用 2.1影像介入技术 随着医学技术的进步,影像学科也在不断发展,尤其是透视引导下的微创技术更是发展迅猛。根据透视设备的不同,透视微创技术主要包括在X光/CT引导、超声引导和MRI引导下开展的透视微创治疗技术。而介入超声因其设备轻便、操作简便、无辐射等优点深受广大医务人员及患者的青睐。 2.2介入放射学 介入放射学技术是在1895年由Haschek和Lindenthal两位教授在行血管造影后首次提出并应用的,此技术出现后就引起了世界医学界的广泛关注,从此,世界范围内掀起了研究和应用的热潮。其应用范围也在不断扩展。介入放射学因其创伤小、效果好等特点,世界范围内绝大部分医疗机构都成立有不同规模的、单独的介入科,介入治疗在国内外已成为部分疾病的常规诊治措施,甚至取代了外科手术。 2.3CT引导下的微创-数字技术与医学的融合 生物医学不仅在诊疗设备、三围图像重建及数字医学等方面取得跨越式的进步,而且在诊疗模式也发生了根本性的改变,这些成果的取得恰恰是在计算机辅助下完成的[3]。主要体现为CT辅助的立体定位技术,例如CT定位引导下组织穿刺活检、脑血肿清除及腰间盘突出的定位。 2.4超声引导微创技术 我国在半个多世纪前超声学已应用于医学临床诊断,相对于其他医学影像学,超声有其诸多优势(如无放射性、无创伤、费用低廉、设备简单、报告迅速、便于多次随访等),而且还可以动态观察机体或脏器情况,对体内病理改变比较直观,故在超声引导下对甲状腺、乳腺、肝脏及肾脏等疾病进行微创治疗也得到良好效果。目前介入超声治疗在临床越来越被受到重视,尤其在小肿瘤的治疗优势更明显,其不仅代表了21世纪现代医学发展的方向,而且还展现了其定位精准、疗效显著、微创安全的医学发展模式。介入超声学在临床的应用使其成为最具发展潜力和学术活力的医学科学体系。近10余年,由超声科、医学工程学科专家创立和发展起来的这门新型学科技术,正在被泌尿外科、肝胆外科、血管外科、麻醉科及骨科等更多的临床医师所应用,这不仅使得介入超声学得到更迅速的传播和承认、在肿瘤及多种技术的综合应用等方面取得重要进展,同时也体现了生物医学工程在临床中的重要地位。超声引导下肿瘤的射频消融术对探针的要求比较高,而目前对金纳米材料的研究成了科学研究领域的一大热点,并取得了很大进展。大量的研究结果表明,金纳米材料具有独特的光学、电学、热学、化学等性质,在疾病的诊断、食品检测、肿瘤的显像与放射治疗、靶向载药、药物控释、以及对有机物的选择性催化反应等领域有着巨大的优势和广阔的应用前景[4~7]。面对学科发展之迅速。要求我们必须努力发展新技术、开展新业务,同时也要求我们技术操作更科学、合理、规范、个体化[8],而这些恰恰需要有生物医学工程的参与,才能创造出更多、更精、更无创的医疗设备。 3生物医学工程展望 3.1生物医学工程学与其他学科的多学科合作 微创技术需要永无止境的追求。个人觉得相比于“能治病”,“会治病”更重要,这就要求我们必要要培养一种临床思维模式,这正如我们需要通过“微创”在客观上建立另一种临床思维模式,即微创技术的创新-微创医学的长远发展[9];在微观上,借国家医改大好政策,展望未来5~10年微创技术将会进一步发展及普及,如现有各种微创技术的全面、系统提升,以及不同技术间的融合及新技术的创新发展。但是,微创医学发展到今天仍挑战巨大,特别是学科之间竞争激烈,这些可以在医疗资源及专业主导地位的分配反映出来,故使我们不仅要更进一步加快学科建设、人才培养,而且要促使基础、临床及预防医学和其他多个学科之间的合作,更进一步加快生物医学工程在医学中创造新方法、制造新设备的步伐,最终使各个学科受益,各个患者、医生受益。 3.2医疗整合 近些年临床各亚专科、亚专业的进一步细化,国内医学的发展模式也是以“能分则分、能细则细”为主,这虽然在一定程度上提高了诊疗水平,同时伴随的是医学知识及诊疗实践出现碎片化、机械化的问题。那么如何可以改变‘头痛医头,脚痛医脚’的状况以及未来医学到底该如何发展?樊代明、郎景和等多名院士及著名医学专家在2016年中国整合医学大会的发言称:实现医学模式转变不仅要进行医学整合,而且未来医学发展的方向,更需要我们为保障人类健康而具备新的临床思维模式和新的医学观念,而不是像目前仅具备的单纯“能看病”。所谓整合医学,前提必须是以人的整体为基础,根据生物、心理、社会、环境的现实将各医学专业目前国际最先进的知识和各专科最有效的治疗加以有机整合,使其对人体健康和疾病诊疗更符合、更适合的新的医学体系,医疗服务不仅使得心身并举、防治结合,而且要达到医养共进、人病同治的目的。国民全面健康,医学发展必须要靠基础医学、临床医学、生物工程学及预防医学等多学科整合,医学又是自然科学、社会科学和人文科学等多学科之间的交叉与融合。所以凡是涉及和人或人类健康有关的学科或科学都应该用来更好的为医学服务,为人类健康服务。而生物医学工程正是这样一门学科。同时把各种先进知识、有效实践经验进行合理、不同程度的整合,使其更好的为人类健康服务,形成生命医学高度融合的乘法效应。 3.3精准医疗 美国总统奥巴马于2015年1月30日在国情咨文演讲,宣布美国正式启动“精准医学”研究计划[10]。早在2011年,由美国科学院、工程院、国立卫生研究院及美国科学委员会就共同发出了“精准医学”的倡议[11~13]。其最高规模4大研究机构的联手倡议,为未来的医学指明方向,代表精准医学就是未来的医学发展方向。医学发展史上发展的3个里程碑分别是经验医学、实验医学和循证医学。而过去的研究模式以试验为主导的[14,15],这不仅和临床距离大,而且根本无法达到临床需求。而以临床为主导的新研究模式恰恰是目前所提出的精准医学,精准医疗的发展必然要应用更精准的医疗仪器及设备,而精准设备及仪器的研发恰恰需要生物医学工程与其他学科的融合[16]。展望未来,所有疾病的治疗最终都将走向精准医学,医学的发展一定和生物医学工程的“同呼吸、共命运”。 作者:张瑞敏 单位:包头市第四医院 浅谈生物医学工程的发展现状:关于对生物医学工程发展现状与未来发展趋势分析 论文关键词:生物工程 生物医学工程 发展 趋势 论文摘要:生物医学工程(biomedical engineering,bme)是一门生物、医学和工程多学科交叉的边缘科学,它是用现代科学技术的理论和方法,研究新材料、新技术、新仪器设备 ,用于防病、治病、保护人民健康,提高医学水平的一门新兴学科。 本文就其目前发展情况进行分析讨论。 生物医学工程在国际上做为一个学科出现,始于20世纪50年代,特别是随着宇航技术的进步、人类实现了登月计划以来,生物医学工程有了快速的发展。在我国,生物医学工程做为一个专门学科起步于20世纪70年代,中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、我国著名的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中国生物医学工程学会的成立,有力地推进了我国生物医学工程的发展。目前,我国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构,从事着生物医学的科研 教学工作,在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。 一、显微镜的发明 “解剖”一词由希腊语“anatomia”转译而来,其意思是用刀剖割,肉眼观察研究人体结构。17世纪lee wenhock发明了光学显微镜,推动了解剖学向微观层次发展,使人们不但可以了解人体大体解剖的变化,而且可以进一步观察研究其细胞 形态结构的变化。随着光学显微镜的出现,医学领域相继诞生了细胞学、组织学、细胞病理 学,从而将医学研究提高到细胞形态学水平。 普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平,难以分辨病毒及细胞的超微细结构、核结构、dna等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜,使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体,研究细胞的超微结构。光学显微镜和电子显微镜的发明都是医学工程研究的成果,它们对推动医学的发展起了重要作用。 二、影像学诊断飞跃进步 影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域之一。 50年代x光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法,而今天由于x线ct技术的出现和应用,使影像学诊断水平发生了飞跃,从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层 摄影(computed tomography ct),即是利用计算机技术处理人体组织器官的切面显像。x线ct片提供给医生的信息量,远远大于普通x线照片观察所得的信息。目前,螺旋ct(spiral ct 或helicalet ct)已经问世,能快速扫描和重建图像,在临床应用中取代了多数传统的ct,提高了诊断准确率。 医学工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(mri),它不仅 可分辨病理解剖结构形态的变化,还能做到早期识别组织生化功能变化的信息,显示某些疾病在早期价段的改变,有利于临床早期诊断。可以认为mri工程的进步,促进了医学诊断学向功能与形态相结合的方向发展,向超快速成像、准实时动态mri、mra、fmri、mrs发展。根据核医学示踪,利用正电子发射核素(18f,11c,13n)的原理,创造 的正电子发射体层摄影(pet),是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体把pet列为十大医学生物技术的榜首。pet问世不过30年历史,但它已显示出对肿瘤学、心脏病学、神经病学、器官移植,新药开发等研究领域的重要价值。影像学诊断水平的不断提高,与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。 三、介入医学问世 介入医学是一种微创伤的诊疗技术。dotter和judkin(1964 年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人,他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩张治疗取得成功。1967年margulis首先使用过介入放射学,这是医学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年 gruenzing成功地进行了首例冠状动脉球囊扩张术获得成功以后,介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少,安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发展,高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(dsa)、射频消融技术以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相继问世,使介入性诊疗技术发生了飞速进步,临床应用范围不断扩大,从心血管、脑血管、非血管管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证,并使诊疗效果明显提高,患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视为与药物诊疗、手术诊疗并列的临床三大诊疗技术之一,也有人把介入诊疗技术称之为20世纪发展起来的临床医学新领域--介入医学。 四、人工器官的应用 当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时,现代临床医疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能,人们称这种装置为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前,风湿性心脏瓣膜病的治疗,除了应用抗风湿药物、强心药物对症治疗外,对病损的瓣膜很难修复改善,不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技术,在心脏停跳状态下切开心脏,进行更换人工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修补,使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科之所以能达到今天这样的水平,主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工血管等新材料、新技术的结果。 肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良,而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病晚期患者的生命,肾病治疗学也因此有了很大进步。 现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速,除上述人工器官外,人工关节、人工心脏起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用,使千千万万的患者恢复了健康。可以说,人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外,其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。 此外,放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程医疗技术等先进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果,综上可见,20世纪生物医学工程的发展,显著提高了医学诊断和治疗水平,有力地推动着医学科学的进步。 五、生物医学工程展望 纵观医学新技术诞生和发展的 历史,从伦琴发现x线到今天x射线诊疗技术的发展,从朗兹万发现超声波到今天b超诊断的广泛应用,从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天mri的问世,从赫斯费尔德发明ct到今天ct成像系统的应用,都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术。 (一)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化,远程医疗信息网络化,诊疗用机器人将被广泛应用。 (二)介入性微创,无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技术,纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。 (三)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着pet的问世和应用,形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将在21世纪问世。 (四)生物材料和组织工程将有较大发展,生物机械结合型、生物型人工器官将有新突破,人工器官将在临床医疗中广泛应用。 (五)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展,植入型药物长效缓释材料,药物贴覆透入材料,促上皮、组织生长可降解材料,可逆抗生育绝育材料、生物止血材料将有新突破。 (六)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此,用于社区、家庭、个人医疗保健诊疗仪器,康复保健装置,以及微型健康自我监测医疗器械和用品将有广泛需求和应用。 20世纪人类与疾病做斗争,在医学诊疗技术上取得了重大成就;但面向21世纪的巨大挑战,我们要动员起来,调整政策,制定规划,改革医学研究教学的旧模式,发挥现代科学多学科交叉合作的优势,创建全新的生物医学,为人民造福。 浅谈生物医学工程的发展现状:浅谈现代生物医学工程的发展现状 【摘要】现代生物医学工程是一门多学科的交叉学科,它作为一门独立学科发展的历史尚不足50年,但由于它在保障人类健康和为疾病的预防、诊断、治疗、康复服务等方面所起的巨大作用。现代生物医学工程已经成为当前医疗保健性产业的重要基础和支柱。本文主要介绍了国内现代生物医学工程的发展现状。 【关键词】现代生物医学工程;发展现状 0.前言 一旦提及医学,让人第一时间想到的就是疾病,医院,健康,病人等等。现代生物医学工程也不例外,作为一个多学科交叉的综合性学科,现代生物医学工程也在为人类的健康事业默默地奉献着。 随着社会水平的极大提高,人们把视角从生存转移到生活上来,进而就是思考如何更好的生活。不言而喻,一个健康的身体是一切生活活动的前提和保证。如何健康的生活,如何准确及时地检查出病人的疾病,如何将现有的医疗设备改进,如何开发出更具使用价值的医疗器械等等,都成为生物医学工程所要考虑的问题。 生物医学工程学是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的边缘性学科,其基本任务是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题。生物医学工程学的研究是以应用基础性研究为主,其领域十分广泛,并在不断扩展之中。就现阶段而言,生物医学工程学的研究主要涉及生物力学、生物材料学、人工器官、生物系统的建模与控制、物理因子的生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信号的检测与传感器原理、生物医学信号处理方法、医学成像和图像处理方法、治疗与康复的工程方法等。 1.国内发展现状 1.1发展还不完善 中国的现代生物医学工程学科发展较晚,相对于国外一些发展较早的国家来说,我们对它的认识还很浅显,跟国外一些技术先进国家的距离还很远,很多人包括一些从事其研究的人对它都有或多或少负面的评价,他们普遍认为现代生物医学工程是一个生物、医学、工程学的交叉学科,但实际的培养计划中生物、医学学的很少,电子学得多些,学科广而不专,就业不好。它尚未形成自己的独立基础理论与知识体系,以融合各交叉学科知识为自己的基础 ,缺乏永恒的研究主题与固有的中心目标,随交叉学科的发展和应用对象的需求而变化。很多学习现代生物医学工程的人对自己的专业抱有消极的态度,对自己的前途感到渺茫,就业形势不是很乐观,这也反映了现代生物医学工程发展不完善,没有形成很好的体系,没有在国内高校中产生普遍影响力。 1.2发展方向不够全面 现代生物医学工程就目前的情况来看,还主要将目光着眼于医疗器械的研发和使用,发展方向比较单一。仅仅着眼于医疗器械而不是全面的发展,就会产生很大的局限性。这也深深影响着在这一领域学习的学生,不能使他们从一开始就形成一种将自己的研究全面化的思想,使学生的学习变得保守,进而失去学习的动力,这样就不利于生物医学工程更好的发展。 1.3包含的学科多杂 我们知道,现代生物医学工程是综合了生命科学和工程技术,理、工、医相结合的新兴交叉学科,是一门多学科交融的边缘学科,其中工程学又包括电子学,计算机科学,力学,材料科学,机械制造学等。生物医学包括生物学,神经科学,内科学,外科学,矫形科学等。现代生物医学工程学习的重点是生物医学,但是在解决一些生物医学问题的时候往往要借助于工程学的知识,掌握工程学的知识对于更好的掌握生物医学又起着至关重要的指导意义。 1.4发展前景广阔 正因为现代生物医学工程在我国起步较晚,发展还不完善,他本身就有很多空白领域可以开拓。 21世纪是生命科学大发展的时代,工程技术与生命科学进一步地互相渗透结合,必将推动医学跨入一个崭新的时代。大家都知道看病治病离不开医疗器械,现在是,将来也是,但如何将未来的诊疗仪器实现智能化,检查结果,治疗程序均可实行人机对话都是我们所要研究的问题。另外中国目前大部分医院设备陈旧,而且高端医疗设备更是几乎全部进口,所以说市场是庞大的。更好地提高国内在生物医学工程方面的研究水平和深度,增强人们尤其是大学生对生物医学工程的了解程度,培养出一批在这方面的专业人才,具体来说就是能够研发制造出属于我们自己的高科技医疗器械也是有待发展的。 由于现代生物医学工程是一门多学科交叉的学科,我们就很容易理解,各个学科的发展都将影响到生物医学工程的发展。因此生物医学工程并不是一个学科在发展,其他学科,其他领域的发展,产生得一些成果都可以为生物医学工程服务。这就好比各个学科,各个分支都在无形中为生物医学工程的发展默默贡献力量。由此可见,生物医学工程汇集了各个领域的尖端技术,这也就为生物医学工程更好更快的发展奠定了良好的基础。 现代生物医学工程在生物医学研究、知识产生、转化研究和卫生保健中扮演了许多重要角色,对提高医学水平,促进医学科学的现代化发挥着关键性的作用我们期待着我国能够培养出一批生物医学工程方面的人才,为我国的生物医学工程事业贡献力量,也期待着我国生物医学工程的快速发展,在不久的将来展现出崭新的面貌。
“探究影响酶活性的因素”是人教版高中生物学教材必修1《分子与细胞》第5章“细胞的能量供应和利用”第2节的内容。教材中通过引导学生设计并实施实验来探究影响酶活性两个最主要的外界因素———温度和pH。但是,没有将温度和pH影响酶活性的本质与细胞代谢过程结合在一起分析与讨论。在学习完本节课后,学生较容易将酶促反应当成一个简单的化学反应来理解。温度对酶活性的影响不是影响酶促反应速率那么简单,而是外界温度影响了生物整个生命周期变化。在不同的温度条件下,生物适应环境,会从酶的数量和活性上调整细胞的代谢强度。生物体内的酶绝大多数是蛋白质,蛋白质对外界环境的敏感,也影响细胞代谢的强度。因此,笔者尝试引导学生结合教材知识和生活经验进行实证性探究学习[1]。通过比较不同的实验材料和相关资料,在发现问题的基础上,小组讨论后做出新的假设并设计实验方案。结合实验实施的结果,得出更深入的分析和结论,从而实现以实验情境为基础的探究式学习[2]。这样的学习方式,不仅能将学生的生活经验与教材知识有效地结合,来完成知识体系的建构过程,也能提升学生的思维能力和动手能力,激发好奇心和求知欲,较好地达成课堂教学的目标,一举多得。 1创设情境,提出问题 结合上节课学习酶的概念和特性,教师提出:动物肝脏中含有过氧化氢酶,那么植物组织中会有吗?请说明作出相关推测的理由。进一步提问:如果同种酶可存在于不同的生物组织中,其活性在不同组织中相同吗?如何通过实验比较不同生物组织中同种酶的活性?在课堂教学时可以直接将教师设计的实验步骤展示在课件上(表1),并通过演示实验引发学生的思考,结合实验现象进行结果分析。设计意图:本实验是用学生熟悉的生物材料进行比较,就能直观地看出:不同生物组织内可以含有同种酶,酶的分布具有普遍性;同种酶在不同组织中其活性有差异,同种酶在不同生物组织中催化反应的速率也有所不同。以直观的实验证据为基础进行生命现象的探讨,可激发学生的学习兴趣和探究问题的热情。 2分析问题 组织学生结合上述实验的现象进行进一步的讨论分析,通过查阅资料发现:土豆块茎中也存在着大量的过氧化氢酶。可将动物肝脏和土豆中的过氧化氢酶分别提取出来,通过观察实验过程中气泡的产生量或是产生速率,来比较过氧化氢酶在不同生物组织中的活性大小。加入肝脏研磨液的试管1产生的气泡数量较多、气泡体积大;而加入等量土豆研磨液的试管2产生的气泡数量也很多,但气泡小而细密,而且黏性较强。用带火星的卫生香进行复燃实验,在试管1中可看到明显的复燃现象但试管2就无法复燃,这说明什么?如何从结构和功能相适应的角度进行分析?当学生不能快速找到原因时,教师可适当地进行引导:如动物的肝脏是解毒器官,机体产生的许多代谢废物,需要在肝脏中进行分解,那在肝脏中过氧化氢酶的浓度或是活性相比其他生物组织就要高。从而能够更快地分解代谢废物,以避免对组织细胞造成伤害。设计意图:教师不要直接将答案告知学生,而是要用学生学过的生理学知识进行适当引导,让学生去感悟,并学会应用生物体结构和功能相适应的观点来解释实验现象,完成知识的自主建构过程,从而达到帮助学生更好地理解同种酶在不同生物组织中活性差异的目的。 3发现新问题 通过实验与分析,已明确同种酶在不同生物组织中的活性差异,是与其功能直接相关。那同一生物组织中含有多种酶,这些酶活性是否有差异呢?如何设计实验进行探究?前面的演示实验已知土豆块茎中确实含有大量的过氧化氢酶,而大家更熟悉的是土豆中的淀粉含量很高,那么土豆块茎中淀粉酶的活性如何?想了解土豆块茎中淀粉酶的活性,就需要先提取适量的土豆块茎中的淀粉酶,那如何提取生物组织中的酶呢?教师引导:关于酶的初步提取,可借鉴教材中从肝脏研磨液中获取过氧化氢酶的方法。有了酶溶液,才能进一步对酶活性进行测定。教师提出的新问题能引发学生进行更深入的思考:在活性测定时,反应体系中是否存在干扰实验结果的物质,如何排除这些干扰物质而保证检测结果科学、准确?设计意图:该实验是学生初步尝试进行探究实验的设计,教师可给予适当的辅助和引导,一定程度上降低设计的难度,以保证学生在课堂上能顺利完成初步的设计。由于高中生物学实验条件的限制,只能完成对酶的初步提取,无法做到提取纯净的酶。所以,需要提醒学生在活性检测时,要注意对干扰因素的排除,才能保证设计方案的科学性。 4尝试设计实验 引导学生在课堂上利用5分钟时间进行小组讨论,并尝试写出实验原理和基本步骤。教师可提醒学生按照教材的范例来设计,但需要注意实验设计过程中变量的控制方法。5分钟后请1—2个小组派代表来介绍设计方案。在进行方案交流时,重点要求说明以下几个问题:①实验的反应原理和检测原理各是什么;②本实验如何设置对照组(空白对照和阳性对照)和实验组。这个环节学生需要多一些思考与组织语言书写方案的时间,教师可在这个时间段走下讲台来观察不同小组学生的设计过程,也可与小组学生交流设计步骤中需要注意的细节。设计意图:小组代表在课堂上通过电脑屏幕展示自己小组的设计,这样的环节设计对学生的表达和交流能力提出了更高的挑战。利用网络互动平台实现线上和线下交互学习和评价,是一种快速学习和合作学习的过程,能够让学生及时发现和改进不足之处。也实现了课堂的快速反馈和互动,有利于教学效能的进一步提升。 5分析实验结果,得出结论 从表2的实验结果来看,学生预想中土豆块茎中的淀粉酶活性并不高,完全无法催化淀粉分解。为进一步增强这个实验的说服力,教师提前为每个实验小组准备一组发芽的绿豆提取液进行相同的实验。其实验现象是:发芽的绿豆提取液中淀粉酶活性较高,可催化淀粉分解产生相应的现象。两种生物材料的现象如此不同,该如何解释?土豆的块茎处于休眠状态,淀粉分解代谢缓慢,淀粉酶活性极低。而发芽的绿豆淀粉酶,需要催化淀粉快速分解,以提供种子发芽和生长的能量需求。因此,其淀粉酶活性较高。实验现象可说明:生物体内酶活性的高低不仅受到温度和pH这些因素的影响,也受到生物体新陈代谢状态的影响。从本质上来说,环境温度的变化会影响植物和动物的代谢速率,使不同的生物通过调整自身的基因表达过程,如通过调整合成酶的数量和酶的活性来调节代谢,从而适应环境温度的变化,这其实也是生物经历长期进化与适应的结果。设计意图:引导学生进一步思考为什么同样的淀粉分解实验,土豆块茎提取液淀粉酶的活性很低,而发芽绿豆提取液的淀粉酶活性较高。不同植物材料的同一代谢反应现象为什么有差异,差异产生的本质原因是什么。本实验结果可让学生从结构和功能观及适应和进化观两个角度进行分析,从而提升学生对生命现象本质的认识,是一个极好的提升学生核心素养的案例。 主要参考文献 [1]魏亚静.围绕实证的“被动运输”教学设计[J].生物学教学,2021,46(8):3436. [2]桂侠夏,喻娟.真实情境下的探究性实验教学设计与实施———以“铁盐和亚铁盐”实验教学为例[J].实验教学与仪器,2022(7):2022. 作者:黄芯婷 单位:福建省福州第三中学
在科技水平快速提升的大背景下,采油效率和石油行业综合竞争实力的提升得到了大家的广泛关注,采油企业应该加强新技术、新材料和新设备的应用,创新并发展采油工程。基于此,文章阐述了采油工程技术应用的必要性,分析了我国采油技术的应用情况,研究了新时期采油工程技术的发展与创新。 引言 在社会经济发展和科学技术进步的大背景下,人民群众对石油的需求量日益增加,石油企业建设规模在不断扩大,这就为石油开采工作的有效开展带来了很大的影响。通常情况下,我国石油生产环境具有复杂性和特殊性的特点,这就对采油工程技术提出了越来越高的要求,很多先进技术不断融入石油行业的发展中,直接决定着采油的整体质量和效率。因此,石油企业应该加强对采油工程技术发展和创新的重视,实现采油工程的可持续发展。 1采油工程技术应用的必要性 在油田工作的快速发展中,采油工程技术发挥着十分重要的作用,其不仅能够提升采油工作人员的整体效率,还能够缓解人工无法解决的问题。通常情况下,在石油开采过程中,往往会遇到油藏较厚的问题,这就需要人工智能技术的应用,有效地开发并利用深层的油藏资源。同时,石油开采中存在很多危险性较大的问题,在遇到危险系数和工作风险较高的环境时,需要应用先进的技术,替代传统的人工劳动形式,为相关工作人员的安全性提供保障。 2我国采油技术的应用情况 石油是工业发展过程中的重要原料,在很大程度上推动着国民经济的发展。石油能源具有高效性的特点,在人民群众的日常生活和工作等各个方面发挥着十分重要的作用,是大家应用十分广泛的一种能源。通常情况下,石油资源被埋藏在地下,需要借助人工和化学等,才能够实现石油的有效开采。因此,相关技术人员应该深入分析采油技术的水平,并对其进行优化,适应现阶段采油工作的发展。为了适应采油工程的有效开展,相关技术人员应该采取合理的措施,提升油气的采收效率,实现能源的充分利用。现阶段,我国油藏普遍存在低产、低渗问题,无法得到有效开发和充分利用,这就需要加强采油工程技术的应用,并应用先进的科学技术,完善采油工程技术体系,不断改善传统的采油工艺,为采油工程的发展提供保障。在石油开采过程中,我国采油工程中仍使用传统的采油技术,采油技术应用过程中存在一些问题,无法满足石油开发的需求。在石油的开采和使用过程中,我国石油资源总量在不断减少、油位下降、地下水回升较慢,为大泵提液工程的有效开展带来了难度,极易出现斜井采油设备磨损、地下井温差较大等问题,无法有效地控制电潜泵的应用范围。在石油开采过程中,传统的采油技术已无法满足石油开采的需求,在后期的发展过程中,受原油、岩层相互作用的影响,使得采油设备中的垢、锈等问题日益严重,无法实现油田开采的有效性,严重阻碍了采油工作的有效开展。在这一过程中,相关技术人员使用重复堵水措施,无法满足后期采挖的需求。并且,堵水是石油开采过程中常见的情况,其在开挖前期发挥着重要作用,但在后期的石油开采过程中,重复堵水措施存在一些问题,其主要原因是开采后期的地下茎温差加大,石油的堵剂适应能力和强度都会有所降低,无法有效地控制石油的耐酸性,使得油藏无法得到有效开发,出现石油资源流失问题。除此之外,在石油后期开发过程中,石油输送系统的温差适应能力较差,无法实现石油的正常供应。在石油开发初级阶段,油井的产油量和井口温度比较高,这就需要应用无伴热管技术流程,实现石油的有效开采。同时,在开采深度不断增加的情况下,产油量日益下降,油井温度也会有所下降,严重影响着油液的提取和运输。 3新时期采油工程技术的发展 3.1采油工程技术发展历程 从采油工程技术的发展情况来看,其主要有三个阶段:第一,初级阶段。20世纪50年代,我国开始研究石油开采技术,并取得了很多成就,如注蒸汽吞吐开采试验、防砂试验在大庆油田开采工程中的应用,改善了传统开采模式中存在的问题,推动着采油工艺和采油技术的进一步发展;第二,发展阶段。在采油工程技术的发展阶段,已取得很多成果,如多类型油气藏技术,使得采油工程技术呈现出多样化的发展,在这一过程中,相关技术人员根据采油工程的实际情况,合理地选择采油方法,不断提高石油的开采效率;最后,形成阶段。随着科学技术水平的提升,采油工程技术在不断优化,有效地解决了采油工程中的技术难题,实现了预期目标,为采油工程的可持续发展提供了保障。 3.2采油工程技术发展现状 我国幅员辽阔,地形比较复杂,我国作为石油开采大国,石油资源分布不均匀,且环境比较恶劣,多分布在海域、沙漠和高山中,这就在很大程度上提升了石油开采难度,在采油工程技术的发展过程中,有效地解决了石油分布环境带来的开采难题。在社会的快速发展中,我国采油工程技术的主要方式是常规注水,通过与三采技术和热采技术的有效融合,实现石油的有效开采。但是,采油工程技术的石油产量和采油效率比较低,严重阻碍了采油工程的发展,无法满足人民群众对石油的需求量。因此,在采油工程的发展中,相关技术人员应该重视采油工程技术的创新和发展问题,以提升石油的整体开采效率,降低石油开采难度。 3.3新技术的应用 3.3.1热处理油层的采油技术。热处理油层采油技术在石油开采中的应用,能够使原油升温,降低油藏的粘稠度和石油开采难度,这种技术的原理是在应用流体热胀冷缩的基础上,增加原油的体积,将其迅速提升到地面中,其发挥着蒸汽激励、蒸汽驱动以及火烧油层的作用,这种技术的应用能够有效地提升采油效率,但其风险性比较大。3.3.2微生物采油技术。微生物技术具有生产成本低,使用效果好等优势,在一定程度上降低了化学剂的使用率和使用量,从而有效地降低石油开采所带来的环境污染,减少了石油开采过程中的损耗量。微生物采油技术的工作原理是将某种细菌注入油层内,使其与油层进行结合,并发生化学反应,产生一定的能力,使地下残留的原油被开采处理,其主要使用在老油田、含水量高的油田中。3.3.3水力振动采油技术。水力振动采油技术是应用油井管道将激振器安装在井下,使其产生频率脉冲波,并在水力的作用下,清理油层深处的物质,在脉冲波对地面作用的情况下,产生裂缝,这种技术不仅能够提高原油的回收效率,还能够减少原油中的水分。3.3.4纳米采油技术。在纳米采油技术的应用过程中,相关技术人员主要使用MD膜驱动原油技术,将纳米级驱动剂分子和胶束子形态进行融合,提升原油的动态运动能力,提高原油的整体开采效率。3.3.5热超导采油技术。热超导采油技术是在加热的基础上,提升分子的运动能力,其具有经济性、安全性等优势,不易对环境造成污染,应用前景比较好。 4新时期采油工程技术的创新 在社会经济的快速发展中,很多先进的科学技术融入石油工程中,如信息技术、生物技术、新材料和新能源的应用,在采油工程技术的创新中发挥着十分重要的作用,不仅创新了采油工程技术,还提升了采油的整体效率和质量。石油是一种不可再生资源,为了实现石油开采的可持续发展,相关技术人员应该加强对采油工程技术的研究,创新采油工程管理模式,提高采油效率,推动社会的快速发展。在新时期的发展中,采油工程技术的创新主要体现在以下方面。 4.1采油工程中的新型材料 随着科学技术水平的提升,采油过程中会涉及多种新型材料,其中,应用比较广泛的材料主要是高分子材料。高分子材料的应用推动了采油工程技术的发展,如耐磨材料在采油工程中的应用,能够增强油气开采的强度和勘测能力;保护材料在采油工程中的应用,能够提升材料的防腐能力,加强对设备的维护,全面提升石油的开采效率和开采质量。 4.2采油工程中的水平井配套技术 我国地质环境相对比较复杂,地质情况差异性比较大,相关技术人员应深入分析地质类型之间的差异,这就使得配套压裂技术应运而生。扶杨油层分段压裂技术是一种与水井息息相关的技术,需要在外围和底水油层中构建新型的水平压裂模式,并加强对水平井完井的研究,将扶杨油层分段压裂技术和水平井结合起来,实现石油开采的规模化。除此之外,相关技术人员应该在石油开采发展的基础上,加强对先进技术的研究,优化并创新相关技术,提升采油的整体效率。 4.3采油工程中的厚油层技术 厚油层技术的工作原理是应用成本低、高效的深度调配剂,降低成胶时间,与单向采油技术进行融合的先进技术。单向采油技术的创新和调整,能够对油田进行直接开采,及时获取油田含水量、油田各层产液等信息,以便科学地开展采油决策工作。 4.4采油工程中的信息技术 在新时期的发展中,科学技术水平在不断提升,很多先进技术得到了广泛的应用,并发挥着十分重要的作用。信息技术的创新和发展,改善了传统行业的管理模式,如在石油行业的发展中具有重要的利用价值。因此,在采油工程中,相关技术人员应该加强信息技术的应用,如石油勘测过程中电子设备的应用,将计算机作为石油勘测数据平台,以便相关技术人员及时分析勘测数据。因此,采油工程和信息技术息息相关,采油技术和信息技术的融合能够帮助技术人员进行数据分析,提高勘测数据的准确性。 4.5采油工程中的生物技术 随着科学技术的快速发展,生物技术在采油工程中得到了十分广泛的应用,其具有专业性的特点。现阶段,我国生物技术的应用范围比较广,但控制难度较高,无法得到有效应用。但是,在采油工程中,生物技术的应用具有控制难度低、生物技术成本低、效果好等优势,能够有效地减少化学剂的使用量,减少对环境的污染。除此之外,在石油勘测速度方面,生物技术发挥着重要作用,其操作简便、重复实用性较强。 5采油工程技术发展的优化 在社会经济和科学技术快速发展的新形势下,很多高新技术产业发展十分迅速,在很大程度上推动着采油工程技术的创新和发展,这就对石油行业提出了更高的要求,石油企业需要借助新技术和新方式,实现石油的有效开采。现阶段,采油工程技术的发展和创新不仅有效地提高了采油工程的整体效率和综合效益,还推动着社会的快速发展。因此,在采油工程技术的发展中,石油企业应该做好以下工作:首先,提高采油人员的综合素质,建立技能强、素质高的技术管理队伍,并培养转学科的实际优秀人才;其次,营造良好的工作环境,不断开发先进的科学技术,加强对研究室和实验室的创建;最后,根据石油行业和国民经济的实际发展情况,实现长远利益和短期利益的有效融合,选取最好的采油工程主体技术,为石油企业创造更多的效益。 6结束语 综上所述,石油行业作为国民经济发展的支柱产业之一,在社会的发展中发挥着十分重要的作用,而采油工程是石油行业发展的重要内容,具有复杂性特点,能够推动国民经济的进一步发展。除此之外,采油技术是采油工程发展的重要内容,采油技术的创新,能够为石油行业的发展提供保障。因此,在新时期的发展中,石油企业应该创新采油技术,有效地解决采油工程中的技术问题,实现采油工程的可持续发展。 参考文献: [1]任峰伯,何力源,姚震远.油田采油技术应用与创新[J].当代化工研究,2018(05):112-113. [2]李金宸.新形势下的采油工程技术发展与创新[J].化工管理,2017(28):13. 作者:刘超 单位:大庆油田第一采油厂
〔摘要〕 军队物资采购管理规定,集中采购卫生物资需实行质量验收制度。质量验收是卫生物资使用全生命周期和军队物资采购流程中的重要环节,严格把控好质量验收审核关口是提高军队卫勤保障能力、巩固军队战斗力的重要前提和基础。该研究根据多年的卫生物资验收经验,结合医院医疗设备验收管理方式,着眼于工作中发现的资料不全和人员不专问题,从验收的前期准备工作和实施过程两大方面明确了验收流程中的细节,完善了验收工作制度,对军队中开展集中采购卫生物资的质量验收起到一定的指导作用。 〔关键词 〕 集中采购;军队;卫生物资;质量验收;前期准备;实施过程 集中采购卫生物资是指由医疗机构相关业务部门正式下达指令,由专业采购机构按照相关程序进行采购,并集中结算支付的通用药品、卫生装备器材及医用耗材等物资[1]。军队规定,须对集中采购卫生物资实行质量验收制度。质量验收工作是卫生物资使用全生命周期的第一个环节[2],也是军队物资采购流程中的最后环节[3],故验收工作对于卫生物资的使用和管理尤为重要。随着军队医疗卫生机构改革的不断深入,新式、高端卫生物资配备数量的增加,更新速度的加快,卫勤保障能力得到提升,为了更好地服务部队,我们必须严格谨慎守好第一道质量验收关。规范军队验收流程管理为确保军队卫生物资的安全使用、高效运行提供了前提和基础。与医院医疗设备的验收管理流程相比[4-7],军队卫生物资质量验收在前期准备和实施过程中的侧重点各有差异。本研究结合工作中发现的问题,通过细化卫生物资质量验收流程管理细节规范验收流程。 1卫生物资质量验收流程 与医院医疗设备的验收管理流程不同,军队对卫生物资进行质量验收时,根据其是否安装、使用分为出厂验收和安装验收。由于出厂验收时有些物资还未进行封箱打包,而安装验收时物资已开始运行使用,故对于安装验收不倾向于进行开箱检查;且通常将性能检查作为两种验收流程中的重点,性能检查需对设备的数量、规格型号、外观质量、性能指标、包装及出厂资料等内容进行逐项测试[8]。军队卫生物资质量验收工作流程:首先,由受检单位向物资集中采购单位卫勤机关提报验收申请,然后由物资集中采购单位卫勤机关下达验收计划;计划内容包括牵头单位、物资名称、验收地点及完成时限等;牵头单位在收到验收计划后,具体组织实施验收工作,并对验收结果形成“合格”或“不合格”的验收意见,可安排不合格设备进行1次复验,在验收完成后形成验收报告。 2验收过程中的问题 集中采购卫生物资的质量验收是一项严谨细致的工作,其验收结果对于厂家和军队均十分重要,但在既往工作中,仍有部分问题影响验收进程和验收结果。具体问题如下:其一,资料准备不足,在进行现场验收核对资料时,发现部分受检单位携带的资料不符合规定,如未按验收清单逐项准备、准备的某项验收资料不全、资料上没有公章、没有电子版资料光盘(U盘)等,导致后续验收工作无法进行,影响验收进程;其二,专业人员不对口,在进行现场质量验收时,部分受检单位配合验收的专业技术人员为维修售后工程师或销售经理,对投标响应要求演示的性能参数不熟悉,无法进行演示,导致验收结果不合格。 3质量验收前期准备 3.1制定实施方案 要想确保验收工作有序开展,制定合理的实施方案必不可少。牵头单位在收到上级业务机关下达的验收计划后,要根据计划内容明确此次验收的物资名称、验收数量、验收地点,保证在规定的时限内完成验收工作,这就要求牵头单位在开展任务前制定好科学详细的工作实施方案。制定的验收方案要包括具体的验收行程安排、人员组成名单、设备抽样数量、现场检验内容,其中,检验内容要详细列明实测项目、资料核验及标准依据等。 3.2进行验收准备 为了顺利地开展现场验收工作,在实施验收前,应当做好充分的准备,主要包括验收资料准备、抽组人员准备及检测设备准备等。3.2.1验收资料准备。验收所依据的最重要的资料是物资采购合同、招投标文件和技术偏离表等,这些技术材料需要验收计划下达部门协调相关采购服务机构提供给验收组,验收组将依据这些技术材料提前做好《卫生物资质量验收检验原始记录表》,以便现场验收使用;同时,验收组要通知供应商提前按《验收资料收集清单》准备好纸质版验收资料和存有电子扫描件的光盘(U盘),包括企业证照资质、产品注册标准或技术要求、全套产品检验报告、全套产品使用操作及维修保养手册、零配件价格表等,以供现场验收使用,并于验收结束后由验收组直接带回存档。3.2.2抽组人员准备为保证验收过程的专业、高效,验收结果的公正、准确,验收组成员应为验收项目相关专业领域的技术专家,人数为3人以上奇数。验收工作实行组长负责制,组长由验收组内部推选产生。技术专家原则上从验收牵头单位中抽选,若需抽选其他单位的技术专家,则由机关部门进行协调。验收组确认验收时间后通知供应商提前安排调配专业技术人员。技术人员需熟悉产品软硬件技术性能、能溯源投标参数,并具备现场展示产品功能的能力;受检单位在场参与验收人员应不少于2人。若为安装验收,需与受检地点的工作人员事先沟通,咨询设备日常使用和人员在位时间,在保证三方人员均在场、尽量减少对诊治工作影响的情况下,确认具体的验收时间。3.2.3检测设备准备。检测设备是确保验收结果准确的基础条件,应符合量值溯源要求,并经过计量检定或校准合格有效。验收牵头单位要根据验收项目需要,提前准备好对应的检测设备。验收组应按照检验验收要求,及时清点检验设备及其附件,认真核对所用的检验设备是否符合标准、是否在有效期内等;在前往验收地点时,需做好所携带检测设备的运输防护工作,避免因检测设备出现问题而对所验卫生物资性能参数的检测结果产生影响。 4质量验收实施过程 4.1现场验收 现场验收是验收工作的关键环节,分为工厂出厂验收和使用单位安装验收,两者的验收流程基本一致。在验收组到达现场后,首先需查验供应商代表委托函、相关资质证明等材料的完整性和规范性,确认资料齐全、公章规范后,依据验收实施方案进行验收。在进行抽样验收时,首先应清点物资总数,确认无误后,严格按照《计数抽样检验程序》和《计数抽样检查程序及表》,采用随机抽样的方式进行验收。验收牵头单位一般不具备对物资的所有参数进行实测的能力,故对于具备检测能力且验收现场符合检测条件的性能参数,要进行实测;不具备实测条件的性能参数,可通过查看具备资质的第三方机构出具的检验报告及现场功能展示等进行核定。卫生物资性能验收以技术偏离表中的投标响应为主,主要包括主机规格型号、硬件配置、技术要求、配套配件、保修、维修等。技术人员在进行参数演示时,验收组成员逐项填写《卫生物资质量验收检验原始记录表》,若偏离表中无相关的配件信息,还需根据装箱清单核验配件数量。验收完成后,基于谁签字谁负责的责任追溯机制,验收组全体成员需与供应商代表共同签字(盖章),确认检验结果。 4.2验收结果 现场检验结果依据中标企业投标文件响应进行评判,对符合投标文件响应的,检验结论评为合格;对不符合投标文件响应,但符合招标文件要求的,检验结论原则上评为不合格,但对临床使用或设备性能影响微小的,检验结论可评为合格。对现场整改完毕的不合格项,检验结论为合格,但必须在原始记录中予以说明。对于验收检验不合格的,验收组应向受检单位出具《卫生物资质量验收结果通知书》,明确提出整改要求,受检单位代表现场签字确认。现场验收的卫生物资出现不合格的情况时,可安排一次复验。验收组应要求受检单位现场评估整改时间,能在次日12点前完成整改的,验收组应于复验完成后再行撤离,反之可先行撤离,并要求受检单位完成整改后及时向验收牵头单位提报书面复验申请。验收牵头单位收到复验申请后,应在7个工作日内组织原验收组成员开展复验。现场验收(复验)结束后,要尽快整理数据资料,出具《卫生物资质量验收报告》,在验收组成员全体确认签字并加盖牵头单位和受检单位公章后,上报验收计划下达部门;验收结果为不合格的,需同时上报《医疗设备检验验收原始记录表》;另外,验收组要将物资采购合同、招投标文件、技术偏离表等技术资料及验收原始记录表、验收报告、验收结果通知书、厂家技术资料等交由牵头单位存档,留存期限不低于15年。 5结语 在新的国际安全形势下,军队将卫勤保障工作的重点聚焦在备战打仗十分必要。提升军队卫勤保障能力需要先进的卫生物资作为支撑。随着科学技术的不断发展,高精尖的卫生设备不断投入到军队中,卫生物资的验收工作也随之复杂化、细致化和严格化,与之对应的验收制度必须更加规范、具体,才能保障验收工作的高效准确。我们根据工作中显现的问题,总结了验收前期准备和实施过程中的细节,并将严谨的规范应用在实际工作中,相信在供应商和医院的有力支持下,卫生物资验收制度将更加完善,验收效率将得到提高,军队的卫勤保障能力也将得到进一步的提升。 [参考文献] [1]徐静,周亚虹,江腾.医疗设备集中采购绩效评价研究[J].中国医院建筑与装备,2021,22(9):101-104. [2]程歆琦,周君,周欣,等.医疗设备全生命周期质量管理体系构建[J].中国医院,2021,25(3):75-77. [3]李朝伟,王振洲,朱弋.医疗设备集中采购模式的思考[J].中国医学装备,2013,10(3):65-68. [4]阮兆明,方良君,徐晖.医疗设备验收全流程信息管理系统的设计和实现[J].中国医疗设备,2021,36(2):100-103. [5]黄洪智,马春花.浅谈医疗设备的验收管理[J].中国医疗器械信息,2021,27(1):160-161. [6]田乔.医疗设备验收的流程及存在问题[J].医疗装备,2016,29(7):110-111. [7]汪玥,宋建华.国内外医疗设备验收侧重点的差异与借鉴[J].中国医疗设备,2017,32(2):154-156,160. [8]张和华,杨松梧,吴旋,等.浅谈医院医疗设备购置关键环节的管控[J].医疗卫生装备,2015,36(6):134-136. 作者:王维明 王岑 单位:沈阳联勤保障中心药品仪器监督检验站卫生器材监督检修科
现阶段,我国的电子技术发展迅猛,被广泛地应用到了众多的领域之中。电子技术是新能源材料得以研发应用的重要依托,能够为新能源的开发提供技术支持,同时,也能够使新能源在应用过程中有良好的节能效果。有了电子技术为基础,新能源材料的发展势头非常良好,也有效地解决了我国面临的能源匮乏的问题。同时,为我国新能源行业的发展开辟了一条新的道路,使新能源材能够为未来我国的发展提供良好的助力。 1引言 近年来,随着科学技术的发展,电子技术也越来越成熟。其原理是通过电子元件来优化利用电能的。电子技术的应用也是非常广泛的,尤其是在工业的生产过程中起到了至关重要的作用,为工业生产设备的优化与改进提供了技术支持,促进了行业的发展。电子技术的应用,也使得大众的生活与工作越来越智能化。现阶段,我国使用的大部分电能均是经过电子技术处理的,且目前,我国的能源匮乏,新能源的开发与应用也都离不开电子技术,因此,只有利用好电子技术才能提高新能源材料的利用率,节约能源,为我国的经济发展奠定坚实基础。 2新能源材料的应用现状分析 改革开放以来,社会经济快速发展,人们对于各类能源的消耗需求非常大。同时,由于人们的节能意识和环保意识淡薄,能源的过度开采导致了我国的环境恶化、能源匮乏等问题。能源是人们生存的必要条件,且现阶段人们所使用的大部分资源是不可再生的。为了我们能够有更好的生存环境,新能源的开发是势在必行的,自然环境的治理与保护也应同步进行。新能源材料不但具有再生性,而且不会污染自然环境,最重要的是其能量的储存量是非常大的。新能源材料本身所具备的优势特性是能够有效应对目前我国存在的环境恶化和能源匮乏等问题的。现阶段,我国所应用的新能源主要是依靠自然环境中的自然变化产生的,例如:风能、潮汐能。或者是借助自然界中某种物质的能量而产生的,例如:水能、太阳能、生物质能。由于自然环境中所蕴藏的资源丰富,随处可见,目前,我国的很多地方都开始利用风能与水能,且形成了一定的规模,为人们的生活提供了极大的便利;太阳能的应用也是非常广泛的,可利用太阳能制热、发电等,且设备安装简单,非常适合家庭使用与工业使用;其他能源,如:潮汐能、生物质能在研发与使用过程中不会对环境造成污染,而且应用率高。在新能源的开发与应用方面我国相较于其他国家的水平比较落后,还需要进一步地进行研发与探究。 3电子技术应用在新能源材料中的效果分析 3.1良好的节能与环保效果 电能在使用过程中通过应用电子技术能够提高电能的应用率,可以避免不必要的浪费,有良好的节能效果。另外,通过应用电子技术,电力系统不会对自然环境产生污染,具备良好的环保效果。 3.2有助于提高准确性 传统的电力系统操作过程过于烦琐,由于其构造复杂,使用过程中,也容易出现失误而影响其使用效果。电子技术的应用能够很好地解决电力系统存在的一些原始问题,更为先进的技术手段能够使电力系统的操作更加简单,系统更新、远程控制等操作也非常快捷。使用过程中,也更加利于控制,且准确性高。 3.3安全系数增强 由于电力系统操作本身的危险系数较高,有时甚至会威胁到人们的生命财产及安全。所以,增加电力系统的安全系数是一项非常重要的工作。在新能源的开发与应用过程中,通过利用电子技术能够保障其具备良好的安全性,减少安全事故的发生。同时,能够减少资源的浪费。通过电子技术对传统电力设备进行优化与更新也能够有效地提高其安全性。 4电子技术在新能源材料中的有效应用 4.1在太阳能发电中的应用 在诸多新能源中太阳能所蕴含的能量是非常大的,利用太阳能发电,主要采用的是光伏发电技术,其应用范围较广,效果也非常好。主要应用于家用电器和小型电子设备的生产。预计未来新能源的使用率会超过60%,而利用太阳能的光伏发电技术则会超过30%。电子技术的应用能够促进太阳能发电技术的发展。 4.2在环保建筑工程中的应用 在建筑行业未来的发展中,是要以绿色环保为目标的,同时要注重其节能性。在建筑工程进行中,如果要减少不必要的材料和资源的浪费,并且减少对于环境的污染,就必须应用电子技术。借助电子技术,打造风力发电和无线充电等系统,使建筑工程达到良好的节能与环保性。 4.3在生物质能中的应用 生物质能的能量来源主要是自然界中的植物。其方式是以植物作为材料,通过压缩、风干等工序的处理之后,再对其加热处理,就会有大量的蒸汽产生,将这些蒸汽有效的应用,例如:发电。另外,生物质能还可以对于一些废弃物料做出处理,使其转化成可以有效利用的电能,使能源可以再生并且被循环使用。在物料的处理过程中,也必须要依靠电子技术,才能达到预期的效果,减少不必要的浪费,提高资源利用率。 5总结 能源是人类生存、社会经济发展的必要条件。现阶段,面临环境恶化、能源匮乏的严峻问题,我国必须致力于新能源的开发。在新能源的开发与应用过程中,也必须减少排污,节约能源。电子技术的应用能够很好地解决环保与节能的问题,为人类生存创造良好的环境,为社会经济的发展提供助力。
生物实验论文:谈谈加强生物实验规则和技能的教学 生物学是一门以实验为基础的自然科学。许多生物现象只有通过实验才能得到解释,各种生物体的结构必须通过实验才能观察清楚,生物学的理论也是人们通过实验总结出来的。所以实验教学在生物教学中占有非常重要的地位。由于历史等原因,我国的生物实验教学起步较晚,以致重知识、轻实验,重理论、轻实践,学生的“高分低能”现象至今仍相当严重。随着教育的改革,在新编九年制义务教育生物教学大纲中,注重了理论和实践相结合的原则,教材内容突出了实验内容多,实验形式多,实验要求多的特点。 这样,学生动手参加实验的次数和机会多了。当然,如果教师不注意对学生进行实验规则和技能的教育,不精心设计好实验的内容、步骤和项目,学生不明白实验目的、要求和要注意的事项,则不仅效果不好,甚至会出现实验秩序乱,自然无法达到应有的实验目的。在生物实验教学中,为使每个实验达到教学大纲的要求,必须加大生物实验教学的力度,强化实验规则和技能。我的做法和体会是: 一、首先要加强组织纪律教育“没有规矩,不成方圆”。实验室守则和实验规则是上好实验课的保证,为了培养良好的实验习惯,使实验顺利进行,必须向学生强调遵守实验室守则和实验规则的重要性。并要向学生讲清道理,反复教育,使学生明白并自觉遵守,保证实验室内环境安静。要求学生不到下课时间,不准擅自离开实验室。如本人实验完毕或有事要离开,须报告教师。总之,要养成有组织,有纪律的实验习惯和良好作风。 二、预习好实验内容,明确实验过程只有让每个学生弄清了每个实验的内容、操作步骤、注意事项、实验目的和每个实验的全过程,这样学生才能做到心中有数,进入实验室才能有条不紊地进行实验操作。同时对于难度较大的实验,教师要事先进行实验难点和要点的讲解,以使学生掌握要领,使实验达到预期目的。如制作临时装片,练习使用显微镜,对初中一年级学生来说有一定困难,教师可事先在课外兴趣小组活动时培养好骨干,再由这些骨干学生去辅导带动其他同学做好实验,在练习使用显微镜时,就要特别强调其使用方法和操作要领。如顺时针调节粗调节轮时,使镜筒缓慢向下,这时头应向左侧偏下,眼光与装片在同一水平面上,眼要特别注意物镜下降的位置,当物镜靠近装片时停止。这时用左眼从目镜观察,同时右眼也要睁开,用右手逆时针方向转动调节轮,使镜筒慢慢上升,直到对准焦点,看清物像为止。再转动细准焦螺旋,来回调节,使看到的物像更加清晰。千万不能违反操作规程,下降镜筒时,一定要从旁注视物镜,防止物镜碰到盖玻上,损坏玻片标本和物镜。教师也可以用两台显微镜示范,一台是已经对好光了的,另一台则是已找到标本清晰图像的,让学生观察后做模仿。 三、要有实事求是和富于探索的科学态度要求学生在做实验的同时,一定要做好记录,如果一个实验小组两人,则一人做实验,一人记录,下一次实验互相对调。实验绘图要求学生实事求是照看到的实际画,在实验课中完成。如在解剖鲫鱼时,有的同学发现鱼的心室和动脉球的搏动位置在心房的上方,而在生物教学挂图中,心室位于心房下侧,在心室前端有一白色的动脉球,这就要按实际看到的画。又如初中生物课本中,用显微镜观察[人的口腔上皮细胞装片]实验,而在实验报告册上则要求,观察人的口腔上皮细胞要用0.01%亚基蓝溶液作为染色剂,如果此种试剂一时买不到,不进行染色,人的口腔上皮细胞透明度大,那么在显微镜下很难看清其细胞膜和细胞核等。为了观察清楚,这时可提示学生是否也可用稀释的碘酒或墨水作为染色剂,观察人的口腔上皮细胞装片,学生试着做了结果很满意。人的口腔上皮细胞被染成黄(红)色,细胞膜、细胞质、细胞核看得很清楚。细胞周围空间呈白色,图像很清晰。再如有些同学,即使不用牙签轻刮口腔上皮,用一滴口水,处理后也可找到口腔上皮细胞,这又是为什么?等等。从而培养了学生独立探索和实际操作、制作能力,培养了学生观察思维、动手能力,培养了学生严谨的科学态度。 四、要关心爱护教学仪器,节省实验材料在做每个实验前后,要求学生一定要养成洗手的习惯,以免实验时沾污实验仪器和试剂、样品、标本,从而引起实验误差,同时还要求学生不应做与本实验无关的动作,以免损坏实验仪器,甚至发生意外事故。要节约实验材料,如在制作洋葱表皮细胞临时装片,只要取一张洋葱表皮就够了,不必取大块,另外如擦镜纸、吸水纸,大头针和各种试剂等也要节约使用。严禁将教学器具如镊子、放大镜、剪子等带出实验室。同时为保证实验用品、材料、仪器不丢失,在实验前分发给每个小组一份实验仪器、材料登记表,要求学生在实验前后核实,并填写本节课的实验名称,日期,班级和组别等,最后要签名,以示清点核实无误并承担责任。实践证明,在实验中对学生进行爱护关心仪器和经常节约实验材料教育,有助于培养学生爱护公共财产,艰苦奋斗,自力更生的精神,有利于调动学生上好实验课的积极性。 五、做好实验小结,启发学生自我评价实验结束前,用3—4分钟时间让一些实验认真、观察细致、操作熟练、清楚实验步骤和实验目的、正确掌握了实验技能、并实验成功的同学简单谈谈收获、体会。也可由教师或者同学给予肯定评价和鼓励。反之,一些实验做的不好的同学或看不到实验结果的同学可谈谈失败原因和要吸取的教训。如有的同学也可能是因为怕麻烦、怕脏、怕腥味等原因而不愿意做实验,以至实验效果不好或无结果,为此教师也要帮助其克服怕麻烦、怕脏、怕腥味的娇惯心理,自觉做好实验。最终要使学生懂得生物学是一门实验科学,实验、观察、标本的采集和制作等在生物学教学中有着十分重要的地位。 六、要始终保持实验室整洁卫生要养成整齐清洁的实验习惯。实验过程中不得乱丢纸屑、杂物。实验结束后要清理实验仪器,把仪器放回原位,清洁实验桌(台)凳。对于贵重仪器如显微镜要求学生做到,实验完毕用软布认真擦净其各个部分,镜头(目镜和物镜)必须用擦镜纸轻轻地擦,擦完后转动转换器将两个物镜置于两侧,再将镜筒下降,目镜、物镜放入镜头里的规定位置,反光镜镜面要直立,以免落灰尘,罩上镜罩,把显微镜放回箱内,固定螺丝要拧紧,镜箱要锁牢,最后由值日生做好整个实验室的安全检查。 生物实验论文:生物学科中探索性实验教学法的实施 生物学科是一门实验学科,实验是研究生物科学的基本方法,运用好实验教学法,对于提高学生的学习兴趣,和学习的积极性、主动性、提高教学质量,培养学生理论联系实际和实事求是的科学态度,提高学生的素质都有十分重要的意义。而探索性实验教学方法是一种传授新知识的实验教学方法,学生通过观察和实验以及对实验结果的分析、讨论而获得知识。这种方式适用于实验材料容易得到,实验需要的基础知识较少,实验操作难度不大的教学内容。现行生物教材中的大部分实验和演示实验等教学内容都可以采用这种方法进行教学。由于这种教学方法适合学生的心理特点和认知规律,有利于调动学生的积极性和创造性,能够充分发挥学生的主体作用,教学效果良好。那么应该如何实施探索性实验教学法呢? 探索性实验教学法可以以如下三种形式进行实施: 1.边实验边分析讨论 这种形式的每一步都是由教师提出问题开始,教师启发、指导学生通过观察来寻找答案,并将答案叙述出来。 这种形式适合于以观察为主的实验,特别对于那些独立观察能力不强的学生,采用这种形式有助于督促学生进行有目的地观察和思考。由于在实验中学生的探索活动处在教师的严格控制之下,教学的管理比较容易。如在教授初中植物《茎的输导》这一节时,可将“水分和无机盐通过导管向上运输”的演示实验设计成边讨论、边分析、边实验的形式。选取白色花的玉兰枝条,下端插在盛有稀释的红墨水的瓶中,放在阳光下,待白色的花变红了,开始引导学生进行分析讨论及进一步观察。问:白色的花为什么变红?引导学生答出:墨水中的红色物质运输到了花中去了,说明了茎有输导作用。再问:茎的结构有好多部分组成,到底哪个部分有输导作用呢?指导学生观察茎的横切面,得出:茎的木质部被染红了,红墨水是由木质部运输的。继续问:木质部有导管和木纤维,红墨水是通过哪个部分运输的呢?指导学生用放大镜观察茎的纵切面,得出:木质部中只有导管染红了,红墨水是通过导管运输的。最后得出根吸收水分和无机盐是通过茎中的导管运输的结论。 这种教学形式要求教师提出的问题要简洁,逐步递进。在事先教师要对学生可能做出的回答有充分的估计,使问题和引导既朝着既定的目标进行,又避免问题中存在的暗示因素。再实验在实验操作方面,教师对学生可能出现的问题和困难要有预见性,特别是对于操作能力差的学生,教师应采取有效的措施帮助他们完成实验任务。 2.把实验分段并讨论 这种形式是把一个实验分成几段,教师分段讲解操作方法,提出本段要解决的问题,由学生分段独立完成实验,每段实验结束以后,在教师的引导下,学生分析、讨论,得出本段实验的结论,全部实验结束以后,再将各分段实验的结论进行分析和综合,得出整个实验的结论。 这种形式适于在学生已具有初步的实验技能和自制能力的情况下使用。在实验内容较多,学生的操作技能不够熟练,需分析的问题比较复杂,或者学生的自制力比较差一点时,分段应该多一些,随着学生的能力提高,分段可逐渐减少,并过渡到先实验后分析讨论的形式。这种形式既可以使学生的学习主动性和能力在一定范围内得到发展,有利于学生得出正确的实验结论,课堂纪律也比较容易控制。 在采用分段实验和讨论的组织形式时,教师首先要考虑如何分段,教师应根据实验内容各部分之间的相互关系、操作方法的变化和复杂程度不同,实验观察与分析难度不同及实验时间长短来进行分段。分段确定后,对教学中必需的旧知识,新的操作技术和观察的内容,步骤等,要根据分段的情况和教学的需要,安排在不同的时间讲授。有共性的问题放在整个实验前交待,与各分段有关的问题放到每一段实施之前。这样既有利于实验的进行,又节省时间。 3.先进行实验,后进行讨论 这种组织形式要求教师在实验前提出一系列与实验有关的问题,规定实验操作与观察记录的顺序,并交代清楚关键的操作技术和注意事项,以帮助学生明确实验目的、要求,然后由学生独立完成整个实验过程;最后在教师的组织下,通过讨论、分析得出正确的结论。这种教学方法有利于培养学生独立思考的能力和锻炼学生的实验技能,但教学难度较大,只适合已获得一些实验技能,自控力较强的学生。由于这种组织形式有一定的难度,所以,在实验前教师应组织学生做好复习,为学生的观察、思考提供必需的知识,同时复习已经学过的、课上要运用的操作技术,以保证实验的顺利进行。 在采用先实验后讨论的形式时,教师提出的问题必须十分细致明确,顺序清楚,这样学生的实验的观察才会具体,到位。例如,在观察水螅时,如果只笼统地提出要求观察体形、进食情况和刺激后的反应,而没有具体的内容,学生的观察就会很粗略,不能形成深刻、清晰的印象,既不利于对观察能力的培养,也使以后的讨论难以进行。 这种组织形式的一大优点是教师可以有时间去帮助个别有困难的学生解决实验中的难题,并检查学生完成实验的方法是否正确和质量如何。如发现学生中存在共性的问题时,可要求学生暂停实验,待说明和解决问题之后,再继续进行实验。 通过探索性实验教学法,可以从多方位培养学生的能力,例如,分析思考能力、自学能力、语言表达能力、动手动脑能力等,但在采用探索性实验教学法时,还应当注意以下三个问题: 第一:在实验观察时应以独立观察为主,同学之间可以互相帮助,但不允许学生翻看教科书,从书中寻找答案来代替观察。 第二:如果观察或操作的内容过多,较复杂,教师应用板书或板图给以提示,如果观察的内容是生物的结构,还应出示有各结构名称的挂图,有利于学生把实物与挂图对比,理解得更彻底。 第三:在分析讨论时,教师应对学生正确的结论适时肯定,并纠正不正确的结论。讨论时应让学生充分表达自己的意见,不要过早肯定正确的结论,而使错误的结论得不到表达,这样也不易发现不正确结论的原因。应通过引证实例或排除产生错误的原因来纠正错误的结论,不能简单地否定和压制学生的不同意见,以免挫伤学生的学习积极性。 生物实验论文:生物实验教学中观察能力的培养 湖北省荆门市沙洋中学 杨兴礼 九年制义务教育《全日制初级中学生物教学大纲》明确指出:培养学生能力应与传授知识并举,也就是把二者放在同等重要的位置,由应试教育转轨于素质教育,提高学生能力是其中的一个重要方面。其培养途径主要是通过生物实验来实现的。初中生物实验包括观察能力、实验操作能力、分析实验现象能力、实验设计能力、综合应用能力。而观察能力的培养是上述诸项能力中的最基本的能力培养,也是使学生从形象思维逐步过渡到抽象思维的重要阶段。因此,必须科学地培养学生思维方法和思维能力。 初中《生物》中安排的38个学生实验中,其中单纯的观察实验28个,占全部学生实验的737%,而且观察贯穿于全部实验中。因此,教师要教育和培养学生具有全面地、正确地、深入了解事物本质特征的观察能力。 1明确观察目的和任务 观察是人对客观事物的一种生动的感性认识形式,它往往通过多种感觉器官的联合活动,并在思维的参与下进行的。在观察时,必须对观察者预先提出一定的目的或任务,拟定一定的计划,按计划仔细地观察,提出问题,寻求某种答案,这样才能保证注意力集中在所要观察的事物中。例如:观察洋葱表皮细胞的实验,实验目的是要求学生在观察中认识细胞壁、细胞质、细胞核和液泡。观察前教师应强调细胞膜紧贴在细胞壁内壁上不易辨认,有些细胞核也不太清楚,要调好光圈,光线强弱要控制适当。使学生按照老师提出的目的要求去观察。观察的结果好坏,可由教师检查,检查方法可采取教师提问学生回答,也可让学生绘制观察的标本图示,这样一定能达到观察的目的。 2培养学生科学的观察方法和求实态度 观察能力的提高,有赖于正确的观察程序和方法,教会学生用正确的方法进行观察,对培养学生观察力是很必要的。 2.1先整体观察后局部观察 教师要指导学生全面进行观察,抓住事物的各个方面及其发展变化的全过程,这样才能达到认识事物的目的。 例如:观察根毛和根尖的结构,先用肉眼观察认识根的形态,掌握直根系、须根系、主根和侧根的形态特征,进而用放大镜、显微镜观察根毛的位置,根尖的结构,认识和掌握根冠、生长点、伸长区及根毛区的细胞结构特点。 局部观察即细微观察,要求学生在观察过程中抓住事物最本质的属性,捕捉它们之间的细微差异,从而发现事物各个侧面的特点。例如:在组织学生观察花的形态和解剖花的结构实验中,首先观察水稻花与桃花的形态,我们向学生提示这样一个问题:为什么桃花盛开的时候会招引许多蜜蜂前来传粉?为什么水稻花盛开的时候却很少见到蜜蜂及其它昆虫前来传粉?从而使学生认识和掌握风媒花与虫媒花的形态特征上的区别。紧接着老师指导学生进行两种类型花的解剖,仔细观察桃花子房基部的突起结构桃花的蜜腺,弄清花蜜产生的原因。而观察水稻花结构时却没有这种蜜腺结构,使学生弄清虫媒花与风媒花的结构差异。通过解剖观察使学生认识了两种不同类型的花在本质属性方面的区别。 2.2对比观察 是运用纵横比较进行观察,同中求异或异中求同。对比观察能使学生从平常的现象中发现不平常的东西,从相似的事物中找出差异以及从差异中找出共同点或因果关系。例如:在观察单子叶植物与双子叶植物形态、结构时,首先向学生强调两种植物显著区别,一是叶脉的结构:平行脉与网状脉;二是茎的结构:有无形成层;三是种子胚的结构:一片子叶与两片子叶。另一方面单子叶与双子叶植物在叶序上讲也有许多相似之处,这是因为它们都属于绿色植物,叶序相似之处是因为光合作用的缘故。例如:鳞翅目昆虫的分种要从头、胸、腹三个方面进行比较。分种主要观察胸部。常见的灰蝶科与凤蝶科容易混淆,通过对比观察从同中找出异点,灰蝶科翅正面花纹少,颜色单一,腹面花纹较多,颜色较多;而凤蝶科翅正面和腹面花纹和颜色都多。这样通过对比观察,学生对各科、种的生物特征就易掌握。 2.3重复观察 为了保证观察的结果可靠性,观察的次数要多,否则就难以区分偶然发生和一贯现象,也就是巴甫洛夫所说的“观察、观察、再观察”,他深刻地揭示了观察的严肃性和科学性。 例如:观察脊髓的反射实验,实验目的是验证脊髓具有反射的功能,属于低级反射中枢。该实验效果的好坏取决于脑的切除是否干净,因此,必须通过反复多次的观察。在实验中首先让学生把去脑的蛙进行翻身反射试验,这样来确定脑是否除荆当然这种实验要反复进行观察才能收到良好的效果。在验证脊髓具有反射功能时,也应该重复的使用不同浓度硫酸来进行刺激,反复进行观察,最后使学生认识在适宜的条件刺激下,脊髓能完成低级的反射功能。在长期的实验教学中我深深体会到:只有指导学生反复的观察,才能认识事物的本质属性。 生物实验论文:中学生物理实验论文 一、物理实验的重要性 第一,有利于培养学生的探究能力. 在新课程教学目标明确指出了初中物理教学不但要给学生灌输物理知识、物理概念,同时要注重培养学生探究能力的提升.在学生进行实验的过程中,针对所需要解决的问题能够积极探究和思考,从而锻炼和提高学生的科学探究能力,逐渐使学生能够养成科学探究的精神. 第二,有利于帮助学生提高科学素养. 在科学实践的过程中会不断地深化学生对科学知识的概念,培养学生尊重事实,促进学生分析、观察物理现象的能力. 第三,有利于提高学生的学习能力. 在进行实验课程设计的过程中,突出了物理教学的方针、思想、实践性.从多方面、多角度锻炼了学生的思维能力和独立思考的能力.在学生观察、分析、推理的演示实验的过程中,提高了学生的思维能力、思考能力、观察能力、探究能力,以及追求真理的意识. 二、初中物理教学的建议 第一,要明确物理教学实验的重要性,让学生感知到物理教学实验的价值. 树立正确的物理教学实验观念,充分认识物理教学实验能够有效地促进学生成长,帮助学生提高物理成绩和以及提升物理教学的教学效率. 第二,完善物理教学器材,建立相对应器材管理制度. 在物理教学过程中,器材的维护、保养、维修能够保障器材的寿命,同时保障学生的安全性.相关领导人员应该妥善制定出物理器材的保管制度,要选择责任意识强、坚持原则的教师保管实验室,以保障学生能够更好地进行实验. 第三,摆脱传统教师演示、学生观看的状况,注重培养学生的实验动手能力,提高学生的实验次数. 在进行实验教学的过程中,要针对某个实验进行具体的演示、阐述、明确实验目的、实验过程、实验现象、实验注意事项,从而让学生进行具体的实验.例如,在做“用量筒测5mL水的体积”实验时,很多学生都出现过这样的错误,用量筒测水的体积时拿在手里读数,而且读数时视线没有与凹形水面相平,甚至量筒都没放平就读数.这样错误的实验过程,不能有效地帮助学生理解物理概念和知识,而且让整个实验变得没有意义.但是,教师在观察学生实验的过程中,并没有指出学生的错误.在实验结束之后,教师重复了实验,让学生进行观察.首先,用左手拿住量筒,使量筒略倾斜,右手拿试剂瓶(里面放水),使试剂瓶口紧挨着量筒口,使液体缓缓流入.待注入的量快到5mL时,把量筒放平,改用胶头滴管滴加到所需要的量.这样的实验教学,不但不会挫伤学生的积极意识和自尊心,而且锻炼了学生的学习能力和观察能力. 第四,将生活中的物理现象带入到实验教学当中. 物理来源于生活,更扎根于生活,它和生活的的关系是不可分割、不可抽离的.在实验过程中,教师可以将生活中的一些现象引入到课堂当中,帮助学生树立实验的意识.例如,将双手合拢,互相击打会发现两只手都有灼热和疼痛感,这折射出了物理教学中所描述的力是相互作用的;让学生拿出两张相同的A4纸张,用嘴在两张纸中间吹起,会发现两张纸在靠拢,这是在阐述气体流速越快,压强会变得越小.又如,生活中经常会看见注射器,当用手指堵住前端小孔,另一只手用力向外拉活塞,会感到很费力.若停止用力,活塞就会退缩一段距离,这就验证了大气压的存在.以上例子说明,在生活中能够发现很多物理现象.在实验过程中,教师可以有效地利用这些物理现象,说明物理在生活中的重要性,通过学生在生活中的发现和积极的探索,从而更好地学习物理知识.总之,物理实验的探究是教育界一直关注的问题.从教育部所下达的各项关于物理实验的通知和要求,能够充分地了解物理实验的重要性.所以,采取有效的措施,认识到物理实验的价值,还原物理实验在教学中的重要地位,积极引导学生进行物理实验,有利于提高学生的物理成绩,提升学生的探究能力,更有利于帮助学生树立良好的创新意识. 生物实验论文:初中生物实验教学中观察能力的培养 初中生物实验教学中观察能力的培养九年制义务教育《全日制初级中学生物教学大纲》明确指出:培养学生能力应与传授知识并举,也就是把二者放在同等重要的位置,由应试教育转轨于素质教育,提高学生能力是其中的一个重要方面。其培养途径主要是通过生物实验来实现的。初中生物实验包括观察能力、实验操作能力、分析实验现象能力、实验设计能力、综合应用能力。而观察能力的培养是上述诸项能力中的最基本的能力培养,也是使学生从形象思维逐步过渡到抽象思维的重要阶段。因此,必须科学地培养学生思维方法和思维能力。 初中《生物》中安排的38个学生实验中,其中单纯的观察实验28个,占全部学生实验的737%,而且观察贯穿于全部实验中。因此,教师要教育和培养学生具有全面地、正确地、深入了解事物本质特征的观察能力。 1明确观察目的和任务观察是人对客观事物的一种生动的感性认识形式,它往往通过多种感觉器官的联合活动,并在思维的参与下进行的。在观察时,必须对观察者预先提出一定的目的或任务,拟定一定的计划,按计划仔细地观察,提出问题,寻求某种答案,这样才能保证注意力集中在所要观察的事物中。例如:观察洋葱表皮细胞的实验,实验目的是要求学生在观察中认识细胞壁、细胞质、细胞核和液泡。观察前教师应强调细胞膜紧贴在细胞壁内壁上不易辨认,有些细胞核也不太清楚,要调好光圈,光线强弱要控制适当。使学生按照老师提出的目的要求去观察。观察的结果好坏,可由教师检查,检查方法可采取教师提问学生回答,也可让学生绘制观察的标本图示,这样一定能达到观察的目的。 2培养学生科学的观察方法和求实态度观察能力的提高,有赖于正确的观察程序和方法,教会学生用正确的方法进行观察,对培养学生观察力是很必要的。 2.1先整体观察后局部观察 教师要指导学生全面进行观察,抓住事物的各个方面及其发展变化的全过程,这样才能达到认识事物的目的。 例如:观察根毛和根尖的结构,先用肉眼观察认识根的形态,掌握直根系、须根系、主根和侧根的形态特征,进而用放大镜、显微镜观察根毛的位置,根尖的结构,认识和掌握根冠、生长点、伸长区及根毛区的细胞结构特点。 局部观察即细微观察,要求学生在观察过程中抓住事物最本质的属性,捕捉它们之间的细微差异,从而发现事物各个侧面的特点。例如:在组织学生观察花的形态和解剖花的结构实验中,首先观察水稻花与桃花的形态,我们向学生提示这样一个问题:为什么桃花盛开的时候会招引许多蜜蜂前来传粉?为什么水稻花盛开的时候却很少见到蜜蜂及其它昆虫前来传粉?从而使学生认识和掌握风媒花与虫媒花的形态特征上的区别。紧接着老师指导学生进行两种类型花的解剖,仔细观察桃花子房基部的突起结构桃花的蜜腺,弄清花蜜产生的原因。而观察水稻花结构时却没有这种蜜腺结构,使学生弄清虫媒花与风媒花的结构差异。通过解剖观察使学生认识了两种不同类型的花在本质属性方面的区别。 2.2对比观察 是运用纵横比较进行观察,同中求异或异中求同。对比观察能使学生从平常的现象中发现不平常的东西,从相似的事物中找出差异以及从差异中找出共同点或因果关系。例如:在观察单子叶植物与双子叶植物形态、结构时,首先向学生强调两种植物显著区别,一是叶脉的结构:平行脉与网状脉;二是茎的结构:有无形成层;三是种子胚的结构:一片子叶与两片子叶。另一方面单子叶与双子叶植物在叶序上讲也有许多相似之处,这是因为它们都属于绿色植物,叶序相似之处是因为光合作用的缘故。例如:鳞翅目昆虫的分种要从头、胸、腹三个方面进行比较。分种主要观察胸部。常见的灰蝶科与凤蝶科容易混淆,通过对比观察从同中找出异点,灰蝶科翅正面花纹少,颜色单一,腹面花纹较多,颜色较多;而凤蝶科翅正面和腹面花纹和颜色都多。这样通过对比观察,学生对各科、种的生物特征就易掌握。 2.3重复观察 为了保证观察的结果可靠性,观察的次数要多,否则就难以区分偶然发生和一贯现象,也就是巴甫洛夫所说的“观察、观察、再观察”,他深刻地揭示了观察的严肃性和科学性。 例如:观察脊髓的反射实验,实验目的是验证脊髓具有反射的功能,属于低级反射中枢。该实验效果的好坏取决于脑的切除是否干净,因此,必须通过反复多次的观察。在实验中首先让学生把去脑的蛙进行翻身反射试验,这样来确定脑是否除荆当然这种实验要反复进行观察才能收到良好的效果。在验证脊髓具有反射功能时,也应该重复的使用不同浓度硫酸来进行刺激,反复进行观察,最后使学生认识在适宜的条件刺激下,脊髓能完成低级的反射功能。在长期的实验教学中我深深体会到:只有指导学生反复的观察,才能认识事物的本质属性。 生物实验论文:提高学生物理实验的能力 物理是一门以实验为基础的学科,实验在物理教学中具有十分重要的作用。心理学研究表明,人的思维活动是在感性材料的基础上产生的,感性材料是思维活动的源泉和依据。各种类型的物理实验,具体形象地展示了物理知识的形成和发展过程,为学生的学习提供了丰富的感性材料,强化了学生的感知并纠正在感知中形成的错觉,从而达到丰富学生头脑中感性材料的储存及发展智力,培养能力的目的。 目前,由于升学压力,不少教师在主观或客观上并不重视物理实验教学,因此,我认为,初中物理教学应注重实验教学,切实加强实验教学。 一、引导学生观察物理现象,激发学生的学习兴趣,培养观察能力 众所周知,兴趣是影响学习积极性的最直接因素。那些新奇的、对生活有意义的知识和问题,能引起学生强烈的兴趣。在观察这些物理现象时,教师要引导学生注意整个现象发生的过程、产生条件和特征等。例如,在观察“摩擦起电”现象时,要提示注意:①手帕摩擦过的塑料膜对碎纸屑有什么作用?②手帕摩擦过的两块塑料膜,在相互接近时会发生什么现象?③把用手帕和毛皮分别摩擦过的两块塑料膜靠近些,它们之间会产生什么现象?通过观察,学生自己得出了“摩擦过的物体带电及同种电荷相斥,异种电荷相吸”的结论。通过对上述物理现象的观察,不仅成功地诱发了学生的学习兴趣,满足了学生的求知欲望,还有利于发展学生的观察能力。 二、引导学生通过画图、识图来培养学生的想象能力 教材中各种各样的电路图、滑轮组装配图、物态变化图像等,都是从画图、识图及图像与实物转化的角度,训练学生对物理规律掌握的程度。换句话说,就是靠想象来认识物理规律,然后靠作图来进行分析、判断。例如,在学习“导体做切割磁力线运动”内容时,可启发学生联想“右手拿镰刀割麦子”的情形。根据右手定则,磁力线方向(麦子)、导体运动方向(镰刀)、导体中感生电流方向(四指)的关系就十分明确了。由于想象材料来源于实践并与感知、记忆密切相关,因此教师应引导学生运用画图、识图、观察图表和模型等,来帮助学生对没有直接感知过的,或根本不能直接感知的事物,产生清晰的表象,以开拓学生的思路,扩大知识范围,促进学生想象能力的发展。 三、鼓励学生做好课外小实验、小制作,促进学生对教学内容的学习 各种物理实验,从某种意义上说,都是一种特殊的、直观的实践,学生在动手完成各种小实验、小制作过程中,思维异常活跃,学习欲望高涨,参与意识增强,都迫切希望进一步探索问题。通过实验,学生学习到的物理知识就比较深刻、牢固。如教材中“纸盒烧开水”、“小风轮”、“电铃”等小实验、小制作,有很强的趣味性和知识性,十分贴近学生的生活,符合初中学生好奇、好问、好动、好学的心理特征。教师要鼓励学生做好这些课外小实验、小制作,并有意识地在教学中加以评价。 四、通过实验课教学,培养学生的实验技能和创造性思维能力 物理是一门实验科学,中学物理实验又是学生将来从事科学实验的起点。因此,在物理实验课教学中,必须重视培养学生的实验技能和独立工作能力,使学生养成良好的实验习惯。每次做实验时,教师要指导学生弄懂实验原理,学会正确使用物理仪器,掌握计数、读数和处理实验结果的技巧,能够通过分析、推理得出正确结论。例如,在电学实验中,教师要反复强调安培表、伏特表的连接特点及接线位置,让学生学会用欧姆定律正确估算量程,避免量程过大使测量值误差偏大,又避免量程过小使电流烧坏仪表。学生掌握了基本实验技能,就能独立动手操作,打好实验基础。通过实验,不仅有效帮助学生领会物理知识,更重要的是通过观察实验现象,分析和解决实验中的问题,能够培养学生的创造性思维能力。 五、注意实验归类,使学生储备的知识进一步系统化,应用更加灵活 根据心理学研究,人的思维的敏捷性和知识的迁移能力,是以思维的条理性为前提,只有系统性、条理性强的知识,才便于掌握和迁移。教材中有关实验内容,是根据课文知识的章节安排的,各章节的实验内容,基本上无必然联系。学生所掌握的有关实验方面的知识,往往既多又乱。因此,在总复习中,可以将原教材中实验内容的章节次序打乱,重新归类为:观察物理现象、基本仪器的使用、基本物理量的测量、验证物理规律等。实验归类,是在学生掌握系统知识的基础上,进一步用实验方法,由浅入深,由现象到本质。打破教材中实验内容的章节,重新分组,目的是避免学生套用一种方法和方式学习物理知识,使学生灵活运用各种仪器、各种方法,从不同角度解决实际问题,从而使学生获得新知识、新技能。在归类实验中,还可以及时补充对比性或综合性强的实验,以提高学生的综合、分析能力。 综上所述,观察物理现象和模型,进行各种物理实验,应用画图、识图的训练等都是发展学生思维,提高学生能力的有效方法。教师应该把精力从单纯传授物理知识转到对学生综合能力的全面培养和训练上来,切实加强物理实验教学。 生物实验论文:探究化学与生物的实验改变办法 1强化实验预习环节 如果仅仅凭课堂上老师的讲解,很多学生都跟不上速度和思维,做实验时感觉盲目,不知自己在做什么为什么这样做,只会依据实验步骤“依样画葫芦”,遇到问题更谈不上解决。为了督促学生预习,要求学生写预习报告,但绝不是单纯抄书,可以根据自己理解精简原理和步骤。同时,采取灵活多变的方式检验学生预习情况,如学生讲解实验,其他同学提问,老师再补充;或者对于某个步骤提出为什么,大家一起讨论。在“维:请记住我站域名生素C含量测定”实验中,提问“为什么要求滴定过程不要超过2分钟”“用酸化水作为空白对照的目的”,如果学生预习后回答不出,就等到实验做完后一起讨论。通过这样的方式,既能督促学生预习,又能让学生带着问题做实验,激发实验兴趣,还能训练学生的表达和逻辑思维能力。 2发挥学生主观能动性 参与实验准备环节在传统实验教学中,往往是老师独自配试剂、准备实验,学生只管课堂做实验。这样的教学过程不能有效提高学生积极性,不利于学生掌握基本实验技能,可能导致有的学生毕业还不会使用天平、容量瓶。如学生配制氨基酸溶液时采用中性水为溶剂;淀粉溶液配制时用冷水配制。针对这些情况,我们将学生分成了几个大组,每组3-5人,轮流参与实验准备工作。在准备实验过程中,老师悉心指导学生配制药品,传授技巧和小窍门。为了确保实验顺利完成,小组成员还要进行预实验。虽然这样加重了老师准备实验的工作量,但充分调动了学生积极性,锻炼了学生的动手能力。 3精选实验项目,调整实验内容 3.1设计性实验比例验证性实验很重要,但由于此类实验一般都有较明确的预期结果,经常出现学生不认真做实验、编造实验结果或者抄袭实验报告的现象。而综合性、设计性实验将学生转变角色,发挥了学生的创新能力。因此,选择实验项目时应增加综合性、设计性实验比例。在设计性实验中,可采取半命题的方式,由学生自由选题,4-6人一组完成实验方案的撰写、实施及实验报告的完成,老师全程指导、协助。 3.2为了让这个实验“活”起来,我们做了以下调整: (1)不告诉学生混合氨基酸是哪几种构成,要求他们根据氨基酸的Rf值自己分析判断混合氨基酸的成分。让学生了解通过这种层析方法既可以分离纯化氨基酸还可以用于鉴定氨基酸。 (2)提出问题,选择其他有机溶剂作为扩展剂或者改变正丁醇与醋酸的比例纸层析结果会不同吗,让学生做对比实验自己解决问题。实验内容调整后,大大提高了学生的兴趣,训练了他们的科学思维能力。当然,这只是小小的尝试。其实很多实验都可以尝试改革,让验证性实验也“活”起来。总之,为了适应培养学生综合能力这一新的发展形势,生物化学实验教学应改变传统的实验教学模式,在教学内容、教学过程及教学评价等环节进行改革尝试,坚持以学生为主体,教师为主导的教学原则09,充分调动学生学习积极性,采用灵活的教学手段,培养学生动手能力、观察分析能力,不断提高学生综合素质。 生物实验论文:初中生物实验课中的思维训练 生物科学实验是以认识生命运动的本质和规律为目标的实践。它不是盲目的行为,而是在理性指导下的变 革现实的实践活动。在每一个实验的过程中,从实验意念的产生到实验方案的设计,从实验结果的分析到实验报告的完成,每一步都有思维活动,每一步都是思维的结果。所以,生物科学实验有利于把学生带入发现问题 的情境,使学生在分析实验问题之中和在解决实验问题中锻炼思维能力。 科学的思维能力是科学素质的重要方面,而科学素质的培养又是全面实现素质教育的重要内容。本文结合 初中生物实验关于培养学生的思维能力问题谈几点看法。 一、启发学生的思维积极性 兴趣是思维活性的触发剂,求知的需要是学习动机的基础。当学生对某个问题发生兴趣时,就会围绕着这 个问题积极地思考起来。但是,单纯由“实验”表面的“魅力”所引起的,只是直接的兴趣,如果没有更深层 次内涵的吸引,维持不了多久。要想保持学生持久的兴趣,就要善于“创造”种种诱因。比如,从生产实际和 学生生活实际引出实验课题,不断明确实验目的意义,不断提出有趣而又有思考性的问题引起学生思考,等等。通过这些手段,及时地把学生的直接兴趣发展为间接兴趣。 思维总是在观察和解决问题的过程中进行的。当一个人产生必须排除困难的需要,或要了解某一问题时, 思维就活跃起来。实践证明,有意识地创设发现问题的情境是引导学生积极思维的好方法。我们要善于利用实验中的[观察与思考]、[讨论]等栏目中的问题,以及在辅导实验的教学中用有启发性的问题巧妙地引导和 调动学生思维的积极性。 二、帮助学生掌握科学研究的基本过程 科学思维方法的首要问题是明确科学研究的基本过程,即解决问题的程序。 例如,〈观察鼠妇活动〉的实验设计思路。 首先,通过观察发现问题。为什么在花盆下、石块下等处容易找到鼠妇?这些地方有什么特点? 其次,提出假设(对发现的问题大胆提出猜测和解释)。 1.鼠妇的活动可能与光照条件有关。 2.鼠妇的活动还可能和水分,以及其它外界因素有关,等等。 第三步,设计实验,验证假说。在这个阶段,实验的目的任务、方法、材料、装置等等都是根据假设来确 定的。所以,实验的理论依据主要是假设(当然还有赖于学生对有关科学知识的掌握情况)。 1.先检验“光照”对鼠妇活动有无影响。 2.为了消除无关变量的干扰,突出自变量,找出自变量和因变量的因果联系,必须创造一个除“光照”以 外其它条件均相同的、只有明暗两处相通的场所。把一定数量的鼠妇放在其中,观察鼠妇在明暗两处的数量分布情况。 第四步,分析、讨论实验结果,推导结论验证假设的真伪。 通过“鼠妇实验”,要帮助学生感受和理解科学研究的基本过程:问题假设实验结论。初中所有的生物实验几乎都体现了这条思路,这里不再重复。 需要说明一点,科学的“假设”绝不是无根据的凭空捏造,而是要有科学根据的。这种根据来源于头脑中 已有的知识,或者来源于别人的研究成果,或者来源于对客观实际的观察。例如,在研究“消化”的实验里所 提出的假设:“细胞膜只能透过小分子物质,食物中的大分子物质必须先变成小分子物质才能透过细胞膜。” 这个假设的理论根据是:①人和动物都是由细胞构成的;②生活的细胞需要从外界吸收营养物质;③营养物质 是通过细胞膜进入细胞里的;④人和动物的营养物质来源于食物;⑤食物营养成分中有大分子物质。通过生物 实验使学生理解科学研究的基本过程,经过反复训练,完全可以把这种思考问题的程序内化为学生的思维习惯。 三、训练学生的思维操作技能 思维操作技能包括分析、综合、比较、抽象和概括等几个步骤。在生物实验中要实现对某生命现象的本质 和规律的认识,就要对实验中的感性材料进行一系列的思维操作才能实现。 首先,是对要研究的事物进行分析。根据系统论的观点,任何一个生命体或一种生命现象都是由部分、层 次、要素组成的开放的有序整体。对于这样一个整体如果囫囵吞枣地研究是无法进行的。只有将其分解,才能一部分一部分地研究,深入其内部,发现其本质。在头脑中把整体分解为部分而进行逐个研究的过程就是分析 。比如,在研究“影响鼠妇活动的外部条件”时,必须先把“外部条件”分析成光、水、化学物等单个因子,然后逐一考查和鼠妇活动的关系;在研究“光合作用”时,也是将其分解为原料、条件、产物几部分,而这每一部分又是由次一级的成分组成。为了便于研究还须进行更深层次的分解。所有的科学实验都离不开分析。 综合,在头脑中把生命体的各部分,把生命现象的各个方面和属性联合起来,形成对生命体和生命现象整 体的认识,这就是综合。比如在了解了细胞膜、细胞质、细胞器、细胞核等构造之后,再把它们联合起来就形成了一个完整的生活的细胞的概念。分析和综合是相反相成、紧密联系的对立统一的关系。它们是思维活动的 基础。 比较,是把生物各部分构造、功能和某些属性加以对比,并确定它们之间的异同点。这就为进一步认识生 命的本质和规律、进行抽象和概括打下基础。例如,比较各种细胞在形态构造、功能等方面的相同点和不同点,比较各种种子的构造,比较淀粉酶在不同条件下对淀粉的作用情况,等等,这些都是比较的过程。 抽象和概括,是找出各种生物体或各种生命现象中共同的本质的属性,或找出各部分构造之间,功能与构 造之间,生物与环境条件之间的因果关系,而抛开次要的、非本质属性和非因果的偶然联系。并且,把抽象出来的本质属性,必然联系加以综合形成概念和判断,达到对生物现象的本质和规律的认识。比如,在研究了植 物的各种花之后,舍去颜色,形状等次要属性而抽取出都有“花蕊”及担负“有性繁殖”功能这两个最本质的 特征,形成花的一般概念,这就是对花的抽象和概括。 分析、综合、比较、抽象和概括等在同一次思维活动中都是共同参与,紧密结合。一般说来,分析、比较 、综合是抽象和概括的基础,而抽象和概括是思维的核心。只有通过抽象和概括才能认识事物的本质和发展规律,形成概念和原理,从而达到对事物理性的认识。 四、培养学生思维的逻辑性 思维的逻辑性主要指能正确运用概念、判断、推理的形式进行思维和表达思维的结果。在实验过程中,学 生通过观察获得大量具体的、形象直观的感性材料,对这些材料 经过思维,抽象和概括出各种生命现象的本质属性和必然联系,再以概念、判断、推理的形式表达出来或贮存起来。生物学中的各种基本概念、规律、原理 等都是概念、判断、推理的具体体现。这些就构成了生物学的知识体系。 生物学的基本概念和概念体系是生物科学知识的基础,所以,我们必须重视基本概念的教学。但是,应该 让学生自己通过“劳动”取得这些概念,让学生通过实验、观察、思考形成这些概念,并且能够用科学的语言把它们表达出来。坚持让学生给概念下定义,让学生推导实验的结论,实际上是训练了学生思维的逻辑能力。 生物实验中经常用到的推理方法主要有归纳推理和演绎推理。这就为培养学生的推理能力创造了有利条件 。 归纳法是从个别事例概括出一般原理的思维形式。它一般又分为完全归纳、简单枚举法和因果归纳。简单 枚举法在中学生物实验中是普遍存在的。比如,一个鼠妇喜暗怕光,二个鼠妇喜暗怕光,……,从多数的鼠妇 喜暗怕光,归纳出所有的鼠妇都喜暗怕光。再比如,花、种子等许多生物学概念均是简单枚举归纳推理的结果 。 因果归纳可有求同法、求异法和剩余法等多种形式。这些方法在设计生物实验时都有所应用。例如在光合 作用实验中就应用了求异法。求异法是研究现象(a)和条件(A)的因果联系。如果当A存在的场合a现象也出 现,当A不存在时a也不出现,则可归纳出a与A有因果联系。光合作用和“光照”条件的关系推理如下表: 处理 光(A) 其它条件(B) 光合作用(a) ①光照 √ √ √ ②遮光 × √ × 结论 光合作用与光照条件有关 演绎推理,是从一般原理到特殊事例的推理。它有三种类型,其中以“三段论”应用最为广泛。比如,检 验光合作用产物之一——淀粉就应用了“三段论”的思维形式。 大前提 所有遇碘变蓝的物质都是淀粉, 小前提 如果光合作用产物之一遇碘变蓝, 结论 那末,光合作用产物之一就是淀粉。 演绎和归纳是科学研究的两种基本方法。在同一次科学探索中,二者是相辅相成地紧密联系着的。但是, 二者又有区别:①归纳是始于观察提出假设,演绎是始于假设提出推断;②归纳是从特殊到一般,演绎是从一般到特殊;③归纳是发现,演绎是证实。 培养学生的思维能力,要充分开发生物实验中的有利因素,明确目标,坚持训练,训练要得法,教会思维 方法,化成能力,注重实效。 生物实验论文:对PBL教学模式在基础生物化学实验教学中的应用 PBL教学(Problem-Based learning)是以“问题为中心”的教学模式,①是美国教授Barrows于1969年首次采用的一种新教学手段。与传统的教学方法(LBL,Lecture-Based learning)相比有很大不同。其特点在于提倡“以学生为中心”的教学理念,注重把课堂的主动权交给学生,强调教师对学生的指导和评估作用,有利于培养学生发现问题与解决问题的综合能力。②③其精髓在于将学生的自学与教师的引导教学紧密结合。 1 研究方法 1.1 准备阶段 选择4学时的两个实验项目(蛋白质含量的测定方法和酶的性质)采用PBL教学模式进行。随机选取4个30人左右小班,共计124人,分成2个大组,一组实施PBL教学法,另一组实施LBL教学法,每组均由同一位教师指导,两组都分别再分成若干个小组,每组5~6人,各组选出一位组长。 准备阶段是PBL教学环节中最重要的环节之一。以蛋白质含量测定实验为例,在生物化学实验技术中,蛋白质含量的测定方法很多,根据不同蛋白质的性质合理选择测定方法是这一环节中的重点。首先按照教学大纲的内容,设计选择不同难易程度的实验材料,在实验前对学生进行简短讲解。教师在课前根据教学大纲的安排,找出能基本涵盖相关知识点的实验材料。 1.2 课前设计 PBL组上课前将教学内容的主要目标交给各小组组长,问题设置具有引导作用,要求学生预先进行小组讨论并提出与本实验内容相关的问题,并指导学生利用图书馆和网络信息资源来回答问题,通过此种途径使学生在课前即获得实验所需的相关知识,最后撰写小组讨论成果以及实验方案,在课前一并交给任课教师。 1.3 实验教学 PBL组和LBL组的任课教师、教材以及教学内容均相同。在PBL组教学中,教师先集中讲授学生撰写的实验方案中出现的共性问题,然后将问题进行分类,并以此为依据进行分组实验,再根据实验中每组学生出现的不正确操作和不理想的实验结果,再次提出问题,促使学生独立思考并找出问题所在,最后,由教师对本次实验进行全面分析和总结,并将学生的发言记录保存。在LBL组教学中,首先由教师按照教材讲授实验目的、原理、操作步骤以及实验中的注意事项,然后学生按照教师的讲解逐步进行实验内容。实验结束后,两组学生完成实验报告。 1.4 总结分析 实验结束后,由教师对本次实验的重点内容进行综合阐述,对学生在实验中仍然不清楚和操作中考虑不全面等共性问题做出重点分析,并且再次提出实验操作中需要注意的各种问题,对两组学生的综合表现进行适当的点评。 1.5 效果评价 实验教学结束后,教师对两组全部学生同时进行实验成绩的比较分析,并对PBL组和LBL组学生迸行调查问卷。内容从学生自学能力、动手能力、对所学理论知识的理解和应用、语言表达能力、创新能力的培养、团队合作意识以及拓展知识领域等多个角度进行,每个问题为是、否两个选择。结果数据运用SPSS11.0 软件进行数据处理和统计学分析。 2 结果 在上述教学效果评价的基础上,考察学生对PBL教学手段的看法和感受,与传统教学方法比较,学生有什么样特殊的收获。本次共发放问卷62份,收回62份,结果见表1和表2。从调查的结果可以看出:学生对PBL这种教学方法之前不甚了解,但是通过这次尝试,PBL组中有79.03%的学生愿意接受PBL教学,对此教学反映良好;75.81%的学生认为该教学模式适合自己,并对此产生了浓厚的兴趣;对自身素质培养的调查中有72.58%的人认为能够提高组织和语言表达能力;半数以上的同学认为PBL教学模式给予了主动学习的机会,激发了想象力,对培养创新能力和开拓精神有很大帮助。从教学效果来看,PBL教学法在提高学习积极性、独立分析和解决问题能力及开拓知识视野等方面具有积极的作用,④PBL组均优于LBL组。但也有个别学生对该教学模式没有兴趣,认为对自己的学习效果没有明显的改变 3 讨论 由于采用PBL教学涉及到教学方法和考核等方面的变化,在执行中可能会遇到一些问题。所以,教师应该以学生为中心,引导学生提出与教学内容相一致的问题,使学生带着浓厚的兴趣进行学习,引导学生自己找到疑难问题的答案,让学生学会自主学习,顺利完成教学内容,所以教师应该扮演一个指导者的角色。 此次PBL实验教学,根据实验成绩并结合调查问卷结果表明,学生对PBL教学由不清楚到产生一定的兴趣,认为PBL教学有一定的新意,能够提高学习热情,有利于加强枯燥的生物化学知识的学习和理解。同时PBL组同学认为与传统教学的不同在于,PBL通过提出问题引发学生学习的主动性。回答问题的过程中不仅局限于教材,而且可以充分利用网络上信息的优势。在解决问题的过程中,需要学生综合相关方面的知识。因此,有利于学生将各方面的知识融会贯通。在实验操作过程中,采用PBL方法,使学生对于实验现象和结果有了更好的理解,更有利于加深对理论课所学知识的掌握,加强理论联系实际,并激发了学生对新知识的兴趣和探索。以小组为单位的新形式促进了学生之间的交流和沟通,培养了学生的团队精神与合作意识,也为学生提供了一个利于自主学习和自我发展的良好平台。加之教师的参与,更利于课堂教学过程的灵活多样和激发学生的参与意识,使教学更具有目标性和方向性。 PBL教学模式以提出问题为核心,为基础生物化学的实验教学提供了新的思路。但PBL的开展还刚刚处于起步阶段,目前在具体实施过程中还存在一些问题。首先,无论学生和教师两者对 PBL 缺乏足够的认识,教师在教学中很难真正地“隐退”, 学生对PBL的内涵缺乏深入的了解,无法找到真正的学习方法,因此,很难真正发挥PBL教学模式的优势作用。正如问卷结果显示,有少数学生认为高校课程较多,四年的时间有限,应用PBL 进行教学对学习效果不会有太大的帮助,对课程的某些细节还有可能遗漏,特别是基础生物化学这类重要的基础课。而传统教学的系统性较强,具有全面讲解、重点突出等特点,正好弥补了PBL教学中的不足。其次,PBL教学模式对师资状况提出了更高的要求,要求有足够的教师和实验人员来匹配。但目前我校的师资状况难以满足PBL这一需求,同时,PBL教学对教师的理论基础与深度提出了新的挑战,新的教学经验还需要不断摸索,教师传统教学思维的转变还需要一个过程。再次,对教学效果的正确评价仍缺乏有效的手段。本次PBL实验教学采用的调查问卷与成绩考核,只是初步的尝试,还不能准确、全面地反映教学效果,还需逐步建立定量和定性相结合的客观有效的评价方法。 因此,根据我校的实际情况,将PBL这种新的教学模式引入到基础生物化学的实验教学中,并与传统的LBL教学进行有机的结合是很有必要的。一方面发挥PBL教学以学生为主体,以重能力培养替代重知识传授的优势,提高学生学习积极性,提高学生解决问题和实践能力。另一方面也发挥传统教学讲解系统性强的优点。本课题中我们选择已经在理论课学习过蛋白质化学及酶学的有关章节,开展蛋白质含量测定方法及酶的性质方面的讨论,这样有利于学生加深对酶性质的理解,并了解和掌握蛋白质含量测定方法的广泛应用,对理论课的学习起到一个很好的复习和巩固作用。生物化学是高等农业院校培养学生基本实验技能和实践能力的重要的基础教学环节,为后续专业知识的学习奠定基础。通过开展本课题发现,目前PBL教学可以应用于本科生的基础实验教学中,符合现行教育体制下教学改革的主导思想。但不能完全否定LBL传统教学,应结合本校的实际情况,逐步开展PBL教学改革,即充分发挥PBL教学模式的优势,也保留传统教学的特点,建立一个适合我校实际情况的、有特色PBL教学体系,使基础生物化学的教学质量有一个新的突破。 生物实验论文:高职医学检验技术专业生物化学实验教学改革的探讨 高职医学检验技术专业是培养高素质应用型医学检验人才的专业。生物化学是医学检验专业的主干基础课程,实验教学是生物化学教学重要组成部分,掌握生物化学实验技术和方法是医学检验专业学生所必须具备的基本技能。但长期以来生物化学实践教学没有发挥其应有的作用,未体现出医学检验技术专业的特色。为了适应高职医学检验技术专业任职岗位的需求,我们要积极改进医学检验技术专业的生物化学实验教学,推进其革新,让生物化学实验教学在高职医学检验专业中发挥出其作用。 1改革实验教学内容 1.1整合生物化学传统实验根据医学检验技术专业的特点及培养目标,我们对传统的生物化学实验进行整合序化,删除与医学检验任职要求不相关的实验项目。为了使学生掌握的知识更加全面,我们要求学生在有限的时间内掌握常见生化四大基本技术(层析分离、电泳分离、分光光度技术、离心沉淀),由此开设临床相关实验如血糖的测定、血脂的测定、血磷的测定等。要让学生学会应用生化检测技术来进行分离提取、活性测定、含量测定及生化分析,使他们的实践操作能力得到切实的加强。 1.2增加生物化学检验技术实验,与生化检验相对接在生物化学实验中适当安排生化检验技术内容,重点学习生化检验标本的处理方法对生化检验技术(紫外可见分光光度技术、火焰分光光度技术、质谱技术、自动生化分析仪技术),对相关仪器设备的使用加以介绍,让学生提前熟悉生化检验常用仪器设备及其操作方法,了解生化检验工作程序,为学生从事临床检验科室相关工作做好充分的准备。 1.3增加分子生物学技术的内容现代分子生物学相关技术是临床检验中常用的基本技术,包括核酸的分离纯化,核酸的分子杂交,聚合酶链式反应,生物芯片,重组DNA技术,为此我们开设外周血DNA的提取、大鼠肝组织DNA的提取、核酸的电泳分离鉴定及PCR扩增目的基因等实验项目,为学生将来学习分子生物学检验奠定基础。 2选择适合的实验教学模式和方法,加强实验技能操作 2.1采用教学做一体化的教学模式在教学中采用任务驱动式、启发式、问题导入式等多种方法进行教学,把理论学习、能力培养、素质提升有机结合起来。我们根据教材内容给学生制定任务让学生先预习实验内容,学生通过查找资料,弄清实验原理,制定实验操作路线,按实验操作路线开展实验,最后完成实验结果分析。在此过程中,学生的实践动手能力、独立思考能力及团结协作的能力都得到有效加强。 2.2应用多媒体等实验教学手段在实验教学过程中引入网络技术、数码互动技术等教学手段,来拓展实验教学方法,拓宽实验教学思路,提高实验教学的效果,突出学生的主体地位。 2.3运用角色互换将实验教学从传统的“以教师为主”的模式转变为“学生为主体,教师为主导”的模式,充分发挥学生主观能动性。为学生提供充分动手、思考和创新的机会。 3充分开放实验室,加大学生学习的机会 按照高职医学检验技术专业的人才培养要求,生物化学实验室全面开放,充分挖掘现有师资、仪器设备、环境条件等资源,使实验室的有限资源得到最大化的利用,同时,学生通过全面的实践锻炼,其从事临床检验工作能力也有了很大的提升。 4改革实验考核方式 我们将考实验考核分为理论实验考试、操作技能考试和实验报告分析等,将实验考核占总成绩的30%,实验技能的考核尤为重要,这种评定方式,既考核了综合素质,又考核了学生的基本技能操作,有效提高了实验教学的效果。 高职医学检验教育的重点是培养面向基层医院、血站、疾病控制中心检验科的人才,为体现医学检验技术专业学生的人才培养特点,我们在生化实验教学中,要充分展现高职医学检验技术生化实验教学的特色,改革传统的生化实验教学中不适宜的地方,达到高职高专医学检验专业的培养目标。 生物实验论文:生物实验教学中“度”与“导”的艺术 生物实验教学作为中学阶段对学生实施素质教育的大舞台,如何培养学生能力,开发学生智力?我认为,关键是要在生物实验教学中把握好“度”与“导”,下面就其中的艺术谈谈自己的认识。 “度”的把握 实验教学中的“度”就是一种教学尺度,讲究的是适中,追求的是根据大纲的要求和学生的需求来把握教学,调控教学。教学中“度”的艺术具体体现在以下几个方面: 1.基础知识铺垫应具有“高效度” 每次实验之前,教师必须帮助学生复习好与实验有关的基础知识作为铺垫,为实验的顺利进行创造有利的条件。在这里所复习的知识内容不宜面面俱到,而是要在课始几分钟内平中见奇、快速切入与本实验有关的知识,直接触及实验的实际需要。如高中《生物》中“观察植物细胞的有丝分裂”实验,可在课始复习提问一下有关有丝分裂各个时期的染色体变化情况,让学生对所要研究的对象有一个大致的了解,以便课堂实验教学顺利进行。 2.实验教学的导入要有“磁力度” 实验伊始,教师可巧设导语,“磁石”般地吸引学生的注意力,激起其内心的求知浪花,营造积极探索学习的大氛围。如初中《生物》第一册(下)中的“观察蚯蚓”的实验,在实验课开始即可联系生活实际设问: (1)雨后蚯蚓为什么要钻出地面? (2)蚯蚓是怎样运动的? (3)你能辨认出蚯蚓的前端和后端吗?短短的几句话可引发起学生强烈的探究兴趣,他们做起实验就格外认真,观察起来特别细致。 3.实验教学过程要加强学生的“参与度” 教为主导、学为主体应贯穿在整个实验教学过程中,这就需要在教的过程中应充分地调动起学生的学习积极性和主动性,使其最大限度地动手、动口和动脑,主动地参与到实验的探究活动中来。如初中《生物》第一册(上)中“绿叶在光下制造淀粉”的实验,在课堂教学安排上,从天竺葵的黑暗处理到叶片的遮光处理,从叶片的脱色到滴加碘酒的观察都可在教师的指导下让学生自己完成,以此来训练学生的动手操作能力;在实验完成后,教师可就一些现象及操作程序提出疑问让学生进行分析回答,以此来培养他们的思考能力。 4.实验教学的分析及设问应“多角度” 实验现象的分析和探索是实验教学的重要组成部分,教师应从多角度出发进行导“思”导“疑”。“疑”的提出既要有“质”的体现,又要有“量”的要求。并且“疑”的设置应全方位地切入实验教学的重点、难点和疑点,组织学生在短时间内去说理、讨论和操作,以获得较多的技能。如初中《生物》第二册“脊蛙的反射”实验,在完成观察脊蛙的搔扒反射实验后,让学生再进一步探索: (1)撕下蛙的腹部皮肤; (2)切断蛙的坐骨神经; (3)破坏脊髓; (4)剪断腓肠肌。 在以上几种情况下对比观察脊蛙能否出现搔扒反射,从而让学生知道反射必须建立在反射弧完整的基础上,只要反射弧的任何一环节出现故障,反射都无法完成。 5.实验教学的课后小结应“高浓度” 俗语:“编筐编篓全在收口”。同样,实验教学的成败关键是设计出高质量的课后小结。因为小结,是对整节课堂教学内容的高度浓缩,是提纲挈领地展现本节实验的过程及结构,其作用是起画龙点睛的作用。如,初中《生物》(上)中“显微镜的使用”实验,可浓缩成一首打游诗来作为本节课的小结:左手托座,右手握臂;放在偏左,目物安备。转动转换,对光低倍;看准光孔,光圈正对。左眼看目,右眼要睁,转动反光,直到白亮。玻片安放,要在台上;压好玻片,标本对上。转动粗螺,镜筒下降;接近标本,千万别望。左眼看目,同时反向,转动粗螺,镜筒缓上。一直等到,看清物像,略调细螺,物像更棒。 “导”的把握 “导”是控制整个实验教学的“遥控器”。古语:“施教之法,贵在启导。”实验课堂教学活动的每一环节都应在教师施“导”的操作下进行,其最终目的是服务于“学”。“导”的艺术体现在以下几个方面: 1.当学生出现“厌学”时,应着手于“诱导” 有的实验内容枯燥乏味,过程复杂多变,目的及要求又有一定难度,这就容易使学生产生望而生畏的厌学心理。针对这种现象,教师要适时诱导。如高中《生物》中“叶绿体中色素的提取及分离”的实验,由于研磨、过滤、剪纸条、划线等操作步骤的繁琐,一些药品散发出难闻的气味,再加上最后的实验结果不易成功,容易使学生产生厌烦心理。因此,教师应随时从实验方法、实验技巧等方面加以引导。告诉学生研磨动作要快;研磨后为了能得到一定量的滤液,可再向研钵中加少许的丙酮再过滤;每次用吸管划线时吸取的滤液要少;划滤液细线要保证又齐又细等。明确引导使学生掌握操作要点,就会得到满意的实验结果。实验的成功,会使学生从内心产生一种愉悦感,也就会变“厌学”为“乐学”,进而提高实验教学质量。 2.当学生感到“难学”时,应及时“疏导” 学生在做实验时,会遇到思维受阻或偏差,此时教师应就疑解答,指点迷津,化难为易,使学生产生顿悟、顿解,以获取成功的喜悦。如遇到“显微镜使用”中的物像寻找,“玻片制作”中气泡的产生,“观察唾液淀粉酶的消化作用”中水浴温度的控制等难点时,教师应着力做好“疏导”工作,抓住要点变“难学”为“易学”,促进整个实验教学的顺利开展。 3.当学生“死学”时,应给予“引导” 有的学生在实验过程中,特别是对于难度较大的实验,往往机械地“照方抓药”,忙得不亦乐乎;但由于对现象的观察不详细,对结果分析不透彻,仍得不到满意的结果。对此,教师应避虚就实,依据实验特点和学生实际,恰当地把实验进程划分为层层递进的若干问题,引导学生去发现新知,总结规律,从而获得真知,变“死学”为“活学”。如“观察小肠绒毛”实验,为了加强学生对实验的理解,可设计如下的问题: (1)小肠不仅长它的内壁是否光滑?(有皱襞和绒毛) (2)这样的结构有什么好处?(扩大消化吸收面积) (3)食物必须在消化液的作用下完成消化,小肠内有哪些消化液?(肠液、胰液、胆汁) (4)进入小肠的食糜如何与这些消化液混匀?(小肠的蠕动) (5)小肠绒毛的结构特点哪些方面有利于吸收?(绒毛壁、毛细血管壁和毛细淋巴管壁薄) 4.当学生认为“学会”后,应适时“指导” 实验中,当学生掌握一定的实验技巧,或学会有关操作技能后,应教育学生不满足现有的知识和能力,鼓励他们大胆地去设想,搞小发明,小创造。在培养学生多方面素质活动中,教师可在思维方法和心智技能上给予指导,让学生真正从“学会”的乐园中走到“会学”的王国中去。 生物实验论文:对研究生物实验教学与信息技术 1.目的 从新课程标准初中生物实验教材(北师大版)来看,生物实验教学包括演示实验、学生分组实验、应用与实践、调查研究等。生物是一门实验性很强的学科,实验在教学中有着举足轻重的地位。部分不能直接做演示的实验,如果还是采用照本宣科、让学生死记硬背的教学方式,对学生基本技能的培养、学习兴趣的激发、个性的发展等都会受到抑制。这时候就需要用到多媒体技术了,可以在学生自主合作与探究的宽松的模拟实验环境氛围下进行。实验使他们亲身创设和实践、亲自动手操作、亲身感受并体会到学习的快乐感和科学探究的成功感与自豪感。通过电脑制作出来的图文并茂的模拟实验,可以培养学生的生物科学探究能力,如观察能力、思维能力、实验操作能力、创新能力等;使学生了解科学实验方法,如实验设计方法、实验研究方法、科学思维方法和基本仪器使用方法;培养学生实事求是的科学态度,独立自主的思想意识和追求科学真理的不懈精神和创新精神等。 2.内容 我们常常强调要与人为本,强调教师的主导和学生学习的主动性相结合。实际上学生在常规实验教学中是被动学习,因为实验材料、实验用具的选择是教师事先安排好的,实验时间和实验步骤的实施是按教师指令或书本内容进行的,学生做实验仅凭好动的天性,既没有时间、机会去思考或询问,为什么要这样而不是那样,又不能去尝试一下自己的特殊方法。长此以往,将使学生养成只注重实验结果、忽视实验过程、不思进取、人云亦云的不良习性,不利于学生创新意识和创新精神的培养。通过运用信息技术,使学生积极参与到模拟实验中来,变被动为主动。如让学生参与模拟实验的准备、模拟实验课的管理、模拟实验计划的制订。有利于加深学生对模拟实验过程的了解、模拟实验作用的理解,使学生变要我学为我要学。 (1)整合的微观性 众所周知,构成生物体的细胞是极其微小,别说肉眼无法观察,就是教学用的显微镜、放大镜也难以观察细致。常规手段是通过挂图和教师的语言来描述,枯燥乏味且理解不全面。通过三维空间的信息应用程序,可以模拟显示放大N倍后的细胞结构,犹如身临其境,实现微观的东西宏观化,跳跃的动感形象,自己都能触摸到,相关的知识便深深地印入了脑海,经久不忘。 (2)整合的运动性 静止是相对的,运动是绝对的。对思维而言,运动中的东西更适合学习和记忆。自然界中的生物也是运动的,运动伴随着它们的生长、发育、繁殖等生理过程,常规的教学手段是无法实现这一动态过程的。通过信息技术可以实现细胞分裂的三维动态过程、染色体组合配对过程、生物由受精卵发育成个体的全过程等。在讲授人的生长发育过程中,我应用影像文件,播放了几组激动人心的画面,这种动感化表现手段和艺术性的完美结合,使学生彻底明白了自己是从哪里来的问题,也懂得了母爱的伟大。这些优化了的实验教学过程,对知识的掌握和应用起到了支撑的作用。 (3)整合的多样性 地球上已知的生物有几百万种,每一种又有许多个体,每一个个体又有许多结构和生理特征,生物现象更是纷繁复杂、包罗万象。许多用常规教学手段所不能表现的生物现象,而利用信息技术于生物学科中,则能在瞬间表现出来。例如,为吸引学生学习的兴趣,我播放了一些视频:春节期间梅州地区寒气逼人,而海南岛则另有一番热火朝天的景象、QQ头像企鹅憨厚可爱的形象、钓鱼岛海底的奇妙、南极北极的生物、胎儿在水中分娩等,这些都是难以想象和很难直接观察到的。而现在,可以通过多媒体来实现。 (4)整合的方式 现在,实现信息技术与生物实验教学的整合的方式主要是运用多媒体课件来进行。课件的类型通常分为两种:一种是教师自己制作的,以辅助讲解为目的的多媒体课件,按照内容逐步演示,突出教材的重点和难点,内容详细;另一种是以学生小组合作为主体的多媒体课件,体现了合作、探究、创新的精神。 (5)整合的成果 在实际的教学工作中,我采取了小组合作探究模式,给每个学生都提供了动手操作的机会。同时注意按照技能形成的规律,对学生进行操作技能的训练,取得了很好的效果。例如,在教学“遗传与变异”的实验时,为了提高实验的效果,先安排学生观看“为什么邻居都说我长得像爸爸妈妈”“近亲结婚之脑瘫家庭”“生男生女由谁定”等相关的录像,让学生对这一章节的内容有了很大的兴趣。通过电脑的图表操作,X、Y染色体的结合类型一目了然,极大地激发了学生的学习热情。 生物实验论文:高中生物实验课教学方法浅论 生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学,同时又是一门以观察和实验为基本研究方法的实验科学,因此在生物学的教学中,对于实验课的重视以及对学生实验能力的培养是不容忽视的。 对于我们大部分的学生来说,高中的生物实验课是既新鲜又陌生的(我们的学生在初中时,生物实验课是不太重要的),而我们的实验又需要学生一定的动手能力以及在实验中对实验原理和现象等的进一步理解。这些都在一定程度上导致了学生对实验课的不重视或是难掌握的现象,更甚者还会产生一定的恐惧感。其实,教师只要对学生进行正确的引导,这些问题都是可以解决的。 一、要上好实验课,首先要使学生做到“三熟悉” 1.1 熟悉实验原理 夸美纽斯曾说过:“不了解其用途的知识,对学生来说无异于来自其他世界的怪物,学生会毫不关心它的存在,更不会产生掌握它的需求。”因此,在我们的每一节实验课之前,都应使学生了解他们将要学的是什么,原理是什么,我们为什么要那样做等等。比如,在讲解“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”实验时,我们可以先让学生理解本节实验课其实自始自终都围绕着三个反应式进行的:①还原糖+斐林试剂砖红色沉淀;②脂肪 + 苏丹Ⅲ橘黄色(或脂肪+苏丹Ⅳ红色);③蛋白质+双缩脲试剂紫色。学生理解了实验原理后,就非常清楚他们接下来要做什么了,他们能够很快地将桌上的材料与试剂作了分组,并在接下来的实验中,能根据实验现象准确的判断他们的实验操作是否正确。 1.2 熟悉实验材料 我一般不提倡学生在做实验前,不作任何思考地去查看本实验的材料和试剂,而是会让学生在理解了实验原理后,告诉我他们想要完成此实验,所需的材料是什么。一般来说,学生会很快地给我一个满意的答案。但有时也会有差错。 还是以“生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”为例,学生可能会认为甘蔗也可以作为实验材料,那么说明学生对还原糖的概念理解不清楚,此时教师应及时纠正学生,并适当巩固还原糖的概念,效果较好。同时,由于这是学生在操作过程中亲身所遇的问题,往往记忆深刻,在以后的做题中不易出错。 1.3 熟悉实验试剂 对于实验试剂,往往学生在了解实验原理后,给出的一般是几种主要的试剂,而且对于试剂的使用也不是很熟悉。此时,我往往会采用引导的方法,让学生积极思考,最后只要给我一个接近的答案便可。 如,在讲解“DNA粗提取与鉴定实验”时,我会先讲清不同浓度的NaCl溶液的作用,然后让学生思考,这几种浓度的NaCl溶液估计会在什么时候使用,此时学生的兴趣往往会很浓,积极性也很高,他们会告诉你在他们预测的哪一步使用哪一种浓度的NaCl溶液,然后我就趁热打铁让学生带着求证的想法进入下面的课堂学习,一旦发现自己的设想与书上的一致时,他们会很兴奋,效果自然很好了。 二、课堂演示,教学做合一 对于生物实验课,课堂演示自然是少不了的。因为不论学生课前如何地去预习研究,对于真正的实验操作以及操作的规范性还是要教师去教授的。所以,课堂演示就显得尤为重要了 。但是假如教师只是一味地在讲台上“一是一、二是二”的做传统的演示,那么,本应该作为课堂主体的学生永远只是“旁观者”,并且是被动地、机械地接受知识。假如能让学生也参与到课堂演示中来,那么效果就大不一样了。 我们以“新陈代谢与酶”这一节课中的两个演示实验“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”及“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”为例,在课堂上,每一个实验我们都可以请一位男生和一位女生上讲台与教师一起做实验,当发现老师请了一男一女两位同学,学生的注意力就会立刻集中到讲台上来,然后教师再请两位同学各取一支试管,分别按照教师的讲解操作,同时,请下面的学生密切注意两位同学的操作是否有误,如发现有误,教师就可以根据此时现成的例子加以纠正,并趁机教学生如何正确操作,以及本实验应该注意些什么,必要时,教师应亲自操作演示,这样一节课下来,效果往往比单纯的教师演示教授要好。我记得陶行知先生说过,教学中应做到“教学做合一”,他是这样解释“教学做合一”的:“事怎样做就怎样教,怎样学就怎样做,教的法子要根据学的法子,学的法子要根据做的法子。教与学都以做为中心,在做上教的是先生,在做上学的是学生。”我觉得可能就是这个道理吧。 三、活跃思维,课堂的灵魂 现在的很多学科,尤其是我们的生物,在很多地方都不仅仅要求学生单纯的了解或掌握某一个知识点,更重要的的是,我们要求学生在学知识的同时,能够做到前后联系,形成一个知识体系。而生物实验课,自然也不例外。我们要求学生能将前后所学的知识进行对比,从而加深理解;或者是在某个新知识点上能利用之前已有的知识基础,充分发挥联想,做到举一反三;更甚者,我们要求学生能产生某些创造性的思维,从而将所学知识及时地进行“消化”。 如在学习“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验时,我们要求学生能将此实验与“观察植物细胞的有丝分裂”实验进行对比,对比的依据是两实验都用到了洋葱。另外,在学习“观察植物细胞质流动”实验时,我们希望学生能充分发挥想象力,把细胞质与叶绿体的关系想象成河水与船的关系,从而加深对细胞器与细胞质基质的理解;当然我们还要求学生能产生某些创造性的思维,如在学习“酶的专一性”实验时,学生竟能提出“胃蛋白酶能把胃自身催化分解掉吗?”从而加深了对酶的反应条件以及细胞膜结构的理解等等。总之,课堂上,学生活跃的思维,便是课堂的灵魂。 四、课堂阅读、使课堂教学更丰满 在实验课的教学中,学生很容易过于注意教师讲授的内容,以及黑板上的知识点,从而忽略了书本内容在学习上的地位。以至于常会发生这样的情况:学生拿着笔记本或是指着作业中的某一道题,问书上哪里有这部分的内容。我想此时作为教师的我们心情是可想而知的。而“课堂阅读”恰恰很好地解决了这方面的缺陷。我们可以在每一节实验课的最后,与学生一起拿起课本,将本节课的书本“课文”浏览一下,并在某些地方进行精读,同时该划重点的地方,指导学生划一下,这样可以将学生刚学的“零散”知识点进行整理。我想这样定会起到意想不到的效果,整节课的教学也就显得更丰满了。 以上是本人在过去一年的教学实践中的一些做法和体会。总之,我认为,高中的生物教学必须重视实验课的教学,从而使我们的学生能真正理解生物是一门以实验为基础的学科,同时,使他们对生物产生浓厚的兴趣,掌握学习生物学的能力和方法,为他们获取新的知识并将知识运用于实践创造良好的条件。以上是本人在过去一年的教学实践中的一些做法和体会。总之,我认为,高中的生物 教学必须重视实验课的教学,从而使我们的学生能真正理解生物是一门以实验为基础的学科,同时,使他们对生物产生浓厚的兴趣,掌握学习生物学的能力和方法,为他们获取新的知识并将知识运用于实践创造良好的条件。 生物实验论文:在初中生物实验中培养学生的创新意识 生物学是新世纪的前沿科学,在培养学生的创新能力方面担任着重要的作用.生物学又是一门以实验为基础的自然科学,实验不仅是锻炼学生实践能力的重要途径,更是激发学生探索兴趣,培养创新精神的重要窗口。 一、 培养实验兴趣,激发创新动力 初中生活泼好动,好奇心强,求知欲强,但不能持久。做实验是他们上生物课最高兴的事了。但是几次下来,通过交流发现:他们的兴趣在减退。原因很简单:课本实验虽然数量不少,但内容和形式与学生的需求有一定的距离,他们感觉好象是一个木偶一样被牵着走。这样的实验远远满足不了他们对生物的好奇心。因此,在实验教学中突出学生的主体地位,培养学生的创造兴趣显得尤为重要。 配合教材内容,补充与生活实际相关的实验;增加实验内涵,拓展实验外延;变演示实验为分组实验;让学生自己设计实验……这些都是行之有效的措施,能打破按部就班进行实验操作的传统观念,充分发挥学生的主观能动性,较好的满足他们的求知欲。 例如:根据初一植物教材中根的向水性、向肥性教学内容,增加了一个设计实验,让学生自己选材,自己设计操作步骤,把植物的根培养成各种几何图形。学生们的积极性被大大地调动起来了。他们绞尽脑汁,展开想象的翅膀,设计实验方案,寻找实验材料,精心护理。各式各样的根培养出来之后,再以小组为单位进行评比,评出最佳设计奖,最佳效果奖,最佳创意奖……。 又如:在光合作用实验的基础上,拓展实验外延,增加了在叶片上印上自己的头像或自己喜欢的照片,在果实上印上自己喜爱的商标或图案的实践; 学习了植物分类之后,让学生自己查找资料,动手为校园内的植物挂牌。让学生一走进校园就能看到自己的劳动成果,一种自豪感由然而生。…… 通过以上种种努力,学生的创新意识被很好地激发出来,引发了许多奇思妙想,充分展示了他们的创新潜力和聪明才智。 二、 创建平等民主的师生关系,构建创新氛围,启发创新思维 教学民主是创新教学的重要条件,只有在师生之间架起一座平等、民主、亲切、和谐的桥梁,以保证学生心情舒畅、思维敏捷,才能使各种智力的、非智力的创造性因素都处于最佳状态。“心理自由”和“心理安全”是创新力形成的两个重要条件。因此教师要摈弃师道尊严的旧观念,在发挥主导性的同时,努力使自己成为学生中的一员,进而创造一种民主和谐的、轻松愉快的课堂气氛。前苏联学者雅各得钦曾说:“重要的是创造一种生动活泼的课堂气氛,使学生感到没有思想负担,大胆地、无拘无束地讨论问题,论证自己的观点,学会证明和反驳。”要善于激励学生,大胆质疑,欢迎学生与自己争辩,对于敢于发表反驳意见的学生,不要吝啬你的表扬,即使他的意见是错的,也要在肯定他的勇敢精神的前提下,通过讨论加以指导。 例如:初一生物教材涉及光合作用的意义,教师提到“万物生长靠太阳”。一学生立即提出反对意见“万物生长靠月亮”,引来学生的哄笑。对于这一与传统观念明显相悖的观点,教师没有粗暴地加以指责,而是鼓励他说出他自己的想法,与他一起寻找证据,引导学生讨论,得出两者其实不相矛盾,而是角度不同的结论。对这位学生不盲从教师,不盲从传统的精神,教师在很多场合加以褒奖。于是,“并非所有的人都有206块骨,书本上说得太绝对了,有的人有207块骨”“有的人心脏不在左过而在右边。”……等更多质疑教材的观点出现了。 三、培养多种实验能力,提高创新技能 (一) 观察能力的培养 观察是学习生物学的重要手段,也是获得生物学知识的首要步骤。科学研究中,问题的提出和假设是通过仔细观察产生的,结论也是从实验过程中的精细、系统的观察中获得的。即使是学习课本上大量的,早已验证的生物学事实时,也同样要重视观察。 例如:如何区别单叶和复叶;互生叶序、对生叶序和轮生叶序?假如课堂上观察了,就很容易分辨出来。在教学中,我除了在课堂上让学生辨认外,还布置了一个课外作业:让学生调查校园内的所有植物,分辨它们的叶的类型和叶序类型。 又如:在探究光合作用的原料、条件和产物的几个演示实验时,每个步骤都要仔细观察,否则,难以理解光合作用的本质。 (二) 综合实验能力的培养 实验是验证、探索、发现新东西最重要、最可靠的手段。综合实验能力不仅局限于实验的操作能力,更重要的是心理素质方面的实验能力。它包括:通过实验获取知识的能力;自行设计实验的能力;记录、分析实验结果的能力;通过实验寻求解答疑难问题的能力等等。通过实验课能够使学生逐步掌握这种手段。在教学中应该尽可能增加学生的动手机会,在动手过程中促使学生动脑。 例如:学生在学习了心率的有关知识之后,从运动能够使心率加快,联想到当自己紧张恐惧时也会心跳加速,老师进行启发:“是否还有其他因素影响到心率呢?可以做哪些测定心率的比较呢?”学生七嘴八舌地讲开了,在老师的引导下,学生经过讨论列出许多比较项目。例如:饮食前后的心率比较、不同情绪下的心率比较、烟酒对心率的影响……。教师在肯定了学生的回答之后,再稍加启发:哪些不同状况的人可做心率方面的比较呢?学生在经过交流讨论后,又提出一系列可比较项目,如不同年龄段或不同性别人的心率比较等。最后集中列出几个比较项目: 1、清晨清醒和平常状况心率的不同。 2、体育特长生和一般学生心率的不同。 3、同龄男生和女生心率的不同。 4、不同年龄段的人(老、中、青、幼)心率的不同。 5、吃饭前后心率的不同。 6、饮酒前后心率的不同。 7、喝可乐前后心率的不同。 8、吸烟前后心率的不同。 9、考试前后心率的不同。 10、安静状态和剧烈运动时心率的不同。 11、健康人和心脏病人心率的不同。 12、身材高和身材矮的人心率的不同。 13、肥胖的人和瘦弱的人心率的不同。 而后将全班学生分成若干小组,每个小组认领一个项目,将其转变为实践性的研究课题,分工合作进行检测,并分析差异造成的原因,得出结论,写出实验 报告。所有的工作必须在规定的时间内完成。完成后,召开答辩会,汇报研究成果,并回答其他学生的质疑。 整个过程从实验课题的提出,设计方案到完成课题全由学生完成,教师只是一个启发者、引导者,而学生才是整个过程的实践者,体现了他们较强的综合实验能力。在实践阶段,小组成员相互合作,分工明确。整个课题的完成,凝聚着全班每个学生的汗水,使学生亲身体会到在学习和生活中合作精神的重要性。 四、创设情景,培养学生问题意识。 我国古代着名教育家朱熹说:“读书应无疑者,先教有疑。”疑是创新的前提,引导学生质疑和释疑有助于创新能力的培养。 在每堂课的起始阶段,学生对新课的内容和教师在新课中的教学活动或多或少地怀有好奇心,注意力也比较集中。教师就应牢牢地把握这一有利时机,把本节课所要学习的新知识创设成若干问题情境,用新颖的方式、生动的语言提出来,以满足并强化学生的新奇感,激发学生的求知欲。创设良好的问题情境能有效地激发并维持学生的学习兴趣,为课堂教学创设一种紧张、活跃、和谐、生动、张弛有效的理想气氛。 例如:在“观察叶的结构”的实验之前,教师可安排这样两个问题: (1)叶的颜色为什么上面比下面深些? (2)许多叶子在落地时为什么往往是腹面朝下? 同时告诉学生,要解决这两个问题,必须首先了解叶的结构。 这些问题情境持续地激发着学生的学习热情,为课堂实验教学能顺利地开展提供了可靠的保证。 五、改革课本实验,培养创新思维。 (1)变验证性实验为探索实验 现行的生物学实验大多还是验证性的,它具有较强的系统性,有利于培养学生掌握生物学实验的基本技能,并使学生掌握初步的科学研究方法。但是,验证实验的内容有的偏重于技能的训练,有的则使学生的学习处于较被动的情形中,它不利于学生从实验中发现问题、解决问题,也不利于形成学生在学习活动中的主体地位。因此,有必要对现行的生物学实验进行一定的调整,重新设计和增加一些探索性实验,让学生在教师组织和引导下通过探索事物客观规律的活动来获得新知识,培养提出问题、分析问题、解决问题的能力。 例如,学习“种子萌发的外界条件”这一内容,实验前教师先让学生观看“在温带地区的春季,热带地区的雨季,各种各样的种子纷纷萌发”一段录像。此后,教师即提出问题:“为什么自然界有这种现象?究竟是哪些外界条件影响种子的萌发?”这样学生立即明确了探索的方向和目标,激起学生好奇心,进入探索境界。然后教师再引导学生大胆猜测可能需要的条件,思考用什么方法进行验证,设计出实验方案,验证猜测,最后得出结论。 (2)变演示实验为课外实验 变演示实验为课外实验,可以避免演示实验只能由教师做,学生看,学生无动手实践的机会等弊端。例如:演示实验——种子的萌发条件,教师可在上课前五六天,布置学生在家中按实验示意图的要求做。上课时把这两套装置带到教室里,供观察时使用。还有其他很多演示实验也可以改成课外实验。教师提倡每位学生都要亲自动手,但不作硬性规定,学生都非常欢迎,大部分学生都能按教师的要求去做。这样,一方面有利于培养学生的兴趣,调动学生的学习积极性;另一方面还有利于培养学生自己动手操作的实验能力及独立工作的能力。 六、课内外结合,拓展创新空间。 除了课堂实验教学外,还可以积极开展校外、课外观察实践活动。组织学生到野外,田间去接触实际、接触社会、接触大自然以扩大视野,提高学生的动手能力,帮助学生更好地理解并掌握书本知识。 如:带领学生走出教室,走进校园,认识校内动植物,认识每种植物的叶脉类型,叶的类型,叶序类型。 指导学生进行植物栽培,练习植物的繁殖技术。 在青蛙的繁殖季节,捉些小蝌蚪带进教室,观察它的身体变化,从而了解它的发育史。 这些措施不仅能够培养操作技能,还能增强学生对生物的浓厚兴趣,把理论知识应用到实践中去,又通过实践丰富了课堂上所学的理论知识。只有积极开展校外、课外活动,才能弥补学校教学的不足,才能更好地进行生物学教学。 七、关注生物学成就,培养学生创新使命感。 教学中结合教材,介绍生物科学、农业、医药方面的成就。如:华佗的“麻弗散”,“开颅术”;李时珍的《本草纲目》;袁隆平的杂交水稻;1965年首先合成的具有全部生物活性的结晶牛胰岛素。……这些都对探索生命的奥秘有重要意义。既有利于增强民族自豪感,对学生进行爱国主义教育,又能开阔学生视野,调动学生学习生物积极性。 同时还可涉及生物发展前景:学习《生理卫生》时,指出器官移植、单克隆抗体的免疫治疗的应用前景;学习《生殖系统》时,指出试管婴儿的诞生和发展的过程及意义;人类基因组计划的进展及意义;学习《动物学》时,指出仿昆虫复眼可研制偏振光天文罗盘,蝇眼透镜,鳖眼电子模型;学习《遗传和变异》时,指出基因工程在人造生物,物种改良,疾病征服等领域的应用,从而使学生能放开眼界,进而深感生物科学对未来生活的重要性,激发他们的创新使命。 生物实验论文:生物实验教学中培养学生的观察能力 九年义务教育《全日制初级中学生物教学大纲》提出由应试教育转轨于素质教育的教学理念,要求做到培养学生能力与传授知识并举,提高学生能力是其中的一个重要方面,而生物实验的教学是培养学生能力的主要途径。初中生物实验包括观察能力、实验操作能力、分析实验现象能力、实验设计能力、综合应用能力。而观察能力的培养是上述诸项能力的前提,也是使学生从形象思维逐步过渡到抽象思维的重要阶段。初中《生物》教材中共安排了38个学生实验,其中观察实验就有28个,占全部学生实验的73.7%,而且观察贯穿于全部实验中。因此,教师要培养学生具有全面地、正确地、深入了解事物本质特征的观察能力。可以从以下几个方面着手: 1、明确实验的观察重点和目的 观察是人对客观事物的一种生动的感性认识形式,它往往通过多种感觉器官的联合活动,并在思维的参与下进行的。在观察时,必须对观察者预先提出一定的目的或任务,拟定一定的计划,按计划仔细地观察,提出问题,寻求某种答案,这样才能保证注意力集中在所要观察的事物中。例如:观察洋葱表皮细胞的实验,实验目的是要求学生在观察中认识细胞壁、细胞质、细胞核和液泡。观察前教师应强调细胞膜紧贴在细胞壁内壁上不易辨认,有些细胞核也不太清楚,要调好光圈,光线强弱要控制适当。使学生按照老师提出的目的要求去观察。观察的结果好坏,可由教师检查,检查方法可采取教师提问学生回答,也可让学生绘制观察的标本图示,这样一定能达到观察的目的。 2、培养学生科学的观察方法和求实态度 观察能力的提高,有赖于正确的观察程序和方法,教会学生用正确的方法进行观察,对培养学生观察力是很必要的。 2.1、先整体观察后局部观察 教师要指导学生全面进行观察,抓住事物的各个方面及其发展变化的全过程,这样才能达到认识事物的目的。 例如:观察根毛和根尖的结构,先用肉眼观察认识根的形态,掌握直根系、须根系、主根和侧根的形态特征,进而用放大镜、显微镜观察根毛的位置,根尖的结构,认识和掌握根冠、生长点、伸长区及根毛区的细胞结构特点。 局部观察即细微观察,要求学生在观察过程中抓住事物最本质的属性,捕捉它们之间的细微差异,从而发现事物各个侧面的特点。例如:在组织学生观察花的形态和解剖花的结构实验中,首先观察水稻花与桃花的形态,我们向学生提示这样一个问题:为什么桃花盛开的时候会招引许多蜜蜂前来传粉?为什么水稻花盛开的时候却很少见到蜜蜂及其它昆虫前来传粉?从而使学生认识和掌握风媒花与虫媒花的形态特征上的区别。紧接着老师指导学生进行两种类型花的解剖,仔细观察桃花子房基部的突起结构桃花的蜜腺,弄清花蜜产生的原因。而观察水稻花结构时却没有这种蜜腺结构,使学生弄清虫媒花与风媒花的结构差异。通过解剖观察使学生认识了两种不同类型的花在本质属性方面的区别。 2.2、对比观察 是运用纵横比较进行观察,同中求异或异中求同。对比观察能使学生从平常的现象中发现不平常的东西,从相似的事物中找出差异以及从差异中找出共同点或因果关系。例如:在观察单子叶植物与双子叶植物形态、结构时,首先向学生强调两种植物显着区别,一是叶脉的结构:平行脉与网状脉;二是茎的结构:有无形成层;三是种子胚的结构:一片子叶与两片子叶。另一方面单子叶与双子叶植物在叶序上讲也有许多相似之处,这是因为它们都属于绿色植物,叶序相似之处是因为光合作用的缘故。例如:鳞翅目昆虫的分种要从头、胸、腹三个方面进行比较。分种主要观察胸部。常见的灰蝶科与凤蝶科容易混淆,通过对比观察从同中找出异点,灰蝶科翅正面花纹少,颜色单一,腹面花纹较多,颜色较多;而凤蝶科翅正面和腹面花纹和颜色都多。这样通过对比观察,学生对各科、种的生物特征就易掌握。 2.3、重复观察 为了保证观察的结果可靠性,观察的次数要多,否则就难以区分偶然发生和一贯现象,也就是巴甫洛夫所说的“观察、观察、再观察”,他深刻地揭示了观察的严肃性和科学性。 例如:观察脊髓的反射实验,实验目的是验证脊髓具有反射的功能,属于低级反射中枢。该实验效果的好坏取决于脑的切除是否干净,因此,必须通过反复多次的观察。在实验中首先让学生把去脑的蛙进行翻身反射试验,这样来确定脑是否除荆当然这种实验要反复进行观察才能收到良好的效果。在验证脊髓具有反射功能时,也应该重复的使用不同浓度硫酸来进行刺激,反复进行观察,最后使学生认识在适宜的条件刺激下,脊髓能完成低级的反射功能。在长期的实验教学中我深深体会到:只有指导学生反复的观察,才能认识事物的本质属性。 生物实验论文:对新课标下学生自备生物实验易耗材的特征研究 生物学课程的基本理念是:面向全体学生,提高学生的生物科学素养,倡导探究性学习。生物学是一门以实验为基础的科学,学生要想学好生物学,全面提升能力,必须做好观察和实验。实验用的易耗材,像洋葱、西红柿、鸡蛋、牙签、吸水纸(可用卫生纸代替)、豆类等,一般家庭都有,学校不必购买,可由学生自备。这样做有以下优点。 1 能体现新课标的精神 学生自备生物实验易耗材,能够引导学生亲身感受、主动参与,勤于动手、动脑,能够培养学生的观察能力,培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力,以及交流与合作的能力等;也满足了不同层次学生的求知欲;突出了创新精神和实践能力的培养,还能够体现情感、态度与价值观的要求。 2 能培养学生的观察能力 俄国生物学家巴甫洛夫说:“观察,观察,再观察。”培养学生的观察能力对学生的智力发展是十分重要的。学生在准备生物实验易耗材的过程中,势必要对实验材料进行认真仔细地观察、充分的认识,了解实验材料的外部形态。在观察过程中,教师要注重引导学生抓住生物本质的特征,而不只是单纯地“看”。这样,学生学会了观察的方法,并可以通过观察获得感性认识,从而对生物学产生了浓厚的兴趣。“生本教育”认为,学生对自己生产的知识表现出来的兴趣要比对被动获得的知识浓得多。学生已有的生活经验是无形的课程资源,这为进一步学习生物学知识打下了良好的基础。 例如:在制作并观察洋葱鳞片叶内表皮细胞临时装片时,笔者让学生自备洋葱,结果有好几名学生把沙瓤西红柿也一起带来了。实验时,学生将沙瓤西红柿掰开,并询问里面晶莹透亮的东西是什么。笔者告诉他们:“那一个个就是小西红柿细胞,由于细胞较大,液泡也大,折光率高,所以肉眼能看见。”学生一片哗然:“原来西红柿的小细胞是这样的,我们的肉眼也能看见细胞了!那沙瓤西瓜中的沙瓤也就是一个个的小西瓜细胞了?”“是的,你们太聪明了!”学生又接着问:“西红柿里面的那些经络是什么?”笔者又告诉学生:“那就是输导组织,输送物质的,在第三章你们将会学到!”学生又惊呼一片,惊呼之后又自然而然地联想到香蕉、桔子、南瓜、各种蔬菜、水果等里面的经络的作用,这为学生学习第三章第二节“植物体的结构层次”打下了良好的基础。 3 能培养学生的动手、动脑能力 教育家苏霍姆林斯基说:“孩子的智慧在他的手指尖上。”学生在准备生物实验易耗材时,不仅要认识实验材料,还要了解实验材料在实验过程中的作用,因此就会自觉不自觉地去预习实验,有条件时还会在家试着操作,这样就轻而易举地掌握了实验要领。甚至有些学生的认知水平不仅仅停留在教科书中的实验上,还可拓展到教科书以外。在追求兴趣的过程中,为了获得某些信息,学生就会通过书籍或网络等工具查找资料,这激活了学生的动手、动脑能力,开发了学生的智力,同时也激发了学生学习生物学的兴趣。这符合教育家陶行知“手脑并用”的思想。 例如:在探究甲状腺激素对生物的影响时,需要用到小蝌蚪,考虑到采集安全等诸多因素,没让学生准备,由教师采集并准备好。但上课时还是有几名学生带来了小蝌蚪,并向教师和其他学生炫耀:这些小蝌蚪是他们在家里饲养的“宠物”。于是笔者因势利导,让这些学生介绍饲养小蝌蚪的方法,他们从水质、水温、饲料等方面,讲得头头是道,显然是早就查过资料准备好了。其中一名学生还对小蝌蚪的发育过程进行了绘声绘色的描述:黑黑的小蝌蚪,摸上去很光滑,感觉像鱼,摆动着一条很长的尾巴。一段时间后,它先长出后肢,再长出前肢,然后尾巴就渐渐地变短,同时身体的颜色也逐渐慢慢地由深黑变为浅灰色再过渡到绿色,再过几个星期就能发育成一只小青蛙了,那时它就能离开水到陆地上来生活了。它走起路来一蹦一跳的,就像一只掉在地上的皮球在弹跳。它长大以后就身穿迷彩服,鼓着一对又大又圆的眼睛,挺着黄白或雪白的肚皮,可神气了,还会不时地唱上几句“呱呱呱……”,可好听了。全体学生听得津津有味。这不正是学生“手脑并用”的结果吗? 4 能培养学生勤俭节约的好习惯 中华民族历来就倡导勤俭节约,孔子把“俭”和“温良恭让”一并列为基本的道德准则。培养学生勤俭节约的好习惯,不仅有利于节约型社会的建设,也有利于学生的全面发展;培养学生勤俭节约的好习惯,也是生物教师的任务之一。每次让学生自备观察、实验材料时,都是以小组为单位,小组内根据家庭材料情况轮流带、少带,够本次做实验用的就可以了。这样学生就会珍惜,不会浪费,而且对每个家庭也不会造成经济负担,家长都支持。同时,学生自备这些材料,还能为学校节约一笔不小的开支。 5 能培养学生之间的团结协作精神 未来的社会不仅仅需要竞争,更需要团队合作。在科学技术飞速发展、社会竞争越来越激烈的今天,团结合作的团队精神就显得就尤为重要。团队合作的力量是无形的,作用更是不可估量的,培养学生的团结协作精神已成为学校教育的当务之急。在生物课教学中,有些实验易耗材,如各种花、玉米种子、菜豆种子、小金鱼等,单靠小组内一两位学生去准备是有困难的,有的材料不一定家家都有,这就需要小组内或小组间协调、共同完成。在这个过程中,学生学会了团结合作、互助友爱,同时也增强了相互之间的信任,培养了学生之间的团结协作精神。 总之,学生自备生物实验易耗材,既体现了新课标精神,也符合了生物学的教学特点:注重学生的发展和社会的需求,关注学生已有的生活经验,强调学生主动学习,并期望每一个学生通过学习,能够对生物学产生浓厚的兴趣,对生物学知识有更深入的理解,能够在探究能力、学习能力和解决问题的能力方面有更好的发展,能够在责任感、科学精神、创新意识、节约意识和环保意识等方面得到全面提高。 生物实验论文:浅析《植物生物学》实验研究性教学策略初探 论文关键词:《植物生物学》 实验 研究性教学 策略 论文摘要:研究性教学是高校培养适应社会主义市场经济发展所需要的具备较高专业知识素养和创新精神的人才.推动新一轮教育教学改革的重要教学模式。在全面把握研究性教学科学内涵与特征的基础上结合教学实际,从提高教师整体素质、实验研究性教学设计和实验研究性教学的评价等方面阐述了《植物生物学》实验研究性教学的策略,初步总结了近几年的教学实践成效并对今后的发展提出了合理化建议。 当前,人才培养与教育向着全面推行素质教育方向发展.高等教育面临新的严峻挑战,更新教学内容,改革教学方法势在必行。曾强调指出:“我们培养的专业人才,必须掌握科学的思维方法,具有强烈的创新意识。能够敏锐地发现问题、正确地分析问题和创造性地解决问题。”国家教育部在《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》(教高[2005il号)中指出:“积极推动研究性教学.提高大学生的创新能力”,“要增加综合性与创新性实验”,“要切实加强实验、实习、社会实践、毕业设计(论文)等实践教学环节,保障各环节的时间和效果,要不断改革实践教学内容,改进实践教学方法,切实提高大学生的实践能力”.“引导大学生了解多种学术观点并开展讨论、追踪本学科领域最新进展,提高自主学习和独立研究的能力”。如何培养适应社会主义市场经济发展所需要的具备较高专业知识素养和创新精神的人才,是目前高校改革的主要目标。2l世纪是以生物科学为带头学科的世纪。植物生物学作为大学生物学课程的一个组成部分,具有不可替代的地位。它既是高等院校重要的专业基础课,又是进一步学好其它专业基础课和专业课的必要条件和基础。植物生物学实验教学是整个教学环节中的一个重要的子系统,它对学生分析问题和解决问题能力的培养,尤其对学生综合素质的提高和创新能力的培养具有独特的作用。研究性教学是教师通过指导学生从自然、社会和生活中选择和确定与学科相关的专题进行研究,使学生在独立的主动探索、主动思考、主动实践的研究过程中,吸收知识、应用知识、解决问题、获取新颖的经验和表现具有个性特征的行为,从而提高学生的各方面素质,培养学生创造能力和创新精神的一种实践活动。2006年4月18日,周济部长还强调:“推进研究性和启发式教学,培养学生的创新意识和实践能力。”本文就植物生物学实验实施研究性教学的策略作一些思考与探讨,以适应植物学科发展和2l世纪对高素质人才——基础扎实、知识面宽、能力强的要求。 1全面把握研究性教学的科学内涵与特征 研究性教学是社会生产力发展到一定程度的产物,它是在引进和解读约翰·杜威、布鲁纳的建构主义的理论基础之上,结合我国教育教学实际,吸收其他教育理论的合理成分.综合形成了“主客观统一”认识论和“教师主导与学生主体相结合”教育思想而构建的现代教学模式。研究性教学是在教学过程中,创设一种类似科学研究的情景和途径,让学生在独立的主动探索、主动思考、主动实践的研究过程中,吸收知识、应用知识、分析问题、解决问题,从而提高学生的各方面素质,培养学生创造能力和创新精神的一种教学方式。研究性教学的科学内涵和本质特征主要表现在:一是研究性教学关注学生创新性品质和思维能力的训练与养成,在研究与学习中培养学生的创新意识和能力。二是研究性教学是以学生个性化的思维、认知逻辑为基础,教师以研究的形式组织教学活动,打破原有的凝固、完整的学科逻辑和机械的顺序,设置“问题与课题”或“研究项目”.把教学时空从课堂延伸到图书馆、生活、实践、虚拟网络系统等领域,真正实现学习与生活、学习与研究相结合,科学与生活相联系。三是研究性教学是一个不断探索和创新的过程。要求教师的教是创新性的,科研与教学是相通的.教师要把研究的思想、方法和取得的新进展引入教学并贯穿全过程。四是研究性教学注重发挥、发展学生的主体性,主张学生积极参与研究之中,通过知、情、意的深沉投入与参与,在研究中学习、在研究中成长,养成独立思考的气质和批判精神,成为自我反思、自我动员、自我发展的主体。五是研究性教学强调师生情感交流、思想沟通,在研究中建立民主、和谐、文明的师生关系。六是研究性教学过程体现师生互动、教学相长。研究性教学通过优化课程结构,建立一种基于研究、探索的学习模式,使学生在教学过程中直接步入科学研究的前沿平台,激发其创新欲望。师生在“科学共同体”下,不仅共享科学研究的思想、思维、方法,而且各取所需,真正达到教学相长。 2植物生物学实验研究性教学策略 2.1提高教师整体素质策略 2.1.1革新教师的教育观念教育教学改革以转变教育观念为先导,树立与研究性教学相匹配的教育观念。(1)全面发展的学生观:植物生物学实验研究性教学可以通过调查、实验、数据与资料分析等环节,以合作学习为主,个人研究和集体探讨相结合的形式来完成。这就要求教育中让学生全过程参与。通过分工协作,依靠集体智慧开展研究性学习.从而培养学生学习兴趣、科学态度、创新意识、探索精神、思维品质、合作态度等方面的素质和能力,塑造学生的创造个性。促进学生的全面发展。(2)民主与平等的师生观:植物生物学实验研究性教学是一个探索与思考的过程,是一个不断面临新问题的过程,是一个知识扩展的过程。是一个与学生共同研究与学习的过程。教师应努力营造积极民主的教学氛围,以完全平等的姿态与学生一起查阅资料、开展实验、寻求答案,鼓励学生的质疑精神和求异思维。从而真正做到师生之间相互学习、相互切磋、相互启发、相互激励,彼此形成一个真正的“学习共同体”国。(3)理性的教师权威观:植物生物学实验研究性教学是以科学研究方式进行的.许多问题可能超出教师的专业领域。要求教师在教学中具有远大的理想、积极进取的态度、批判与创新的科学精神、强烈的好奇心和求知欲、严谨务实的工作作风、锲而不舍的钻研精神,创造性人格魅力和热情洋溢、情绪饱满、富于激励、想象丰富的情感来树立自己形象、鞭策和激励学生的成长。 2.1.2完善教师的知识与能力结构植物生物学实验研究性教学是一种发展探索能力、实践能力、创新能力的现代教学方法。对教师的知识与能力具有较高的要求,具备多元化的知识结构。特别是在知识经济、信息技术飞速发展的时代,教师不仅要掌握系统的生物科学知识,及时了解生命科学及生物技术新进展,如分子生物学、遗传工程、生命起源与发生的新学说、生物进化论的研究进展、生物多样性与保护、生物DNA芯片技术、人类基因组计划等等:同时重视学科交叉和知识更新,如“边缘科学”、“综合性科学”等,形成广阔的文化视野和深厚的文化底蕴,构建多元化的知识结构。授课是一门科学,需要去钻研,去研究啕。.植物生物学实验研究性教学具有综合性、社会性、实践性等特点.要求教师不断提高教学、科研能力。植物生物学实验研究性教学中不能忽视教学研究,要把握好课前、课中和课后三个环节.如“课前”教师要从观点与方法上弄清已取得的科学成果、尚未解决的问题以及未能解决的问题的障碍存在(组织材料、准备问题),从而制定研究性教学的对策和措施;“课中”教师要加强对学生研究性学习过程的组织、管理和指导,让学生具有探索新知的经历和获得新知的体验,学到生物科学研究方法和科学精神,提高生物科学素养;“课后”教师要自觉进行自我反思。通过反思问题的设置、实验研究方法、教学指导等行为与过程,促进教师更加主动参与教育、教学。科学研究是“源”,教学则是“流”,科学研究总是走在教学的前头。如果没有科学研究.把握不住学科热点、难点和最新进展,对新技术、新成果无知或知之甚少,不能用新的见解来研究问题,更不能给学生在科学研究方法上以恰当的指导,就更谈不上启发学生。因此,教师只有努力提高科学研究能力,把教学与科研密切结合.才能满足植物生物学实验研究性教学的需要。 2.2实验研究性教学设计策略 2.2.1实验研究性教学的综合技能训练策略实验研究性教学就是要改革以验证性实验为主的保姆式传统实验教学模式。在传统的植物生物学实验中有许多实验项目属于验证实验,如植物细胞、组织与器官的观察,植物类群与分类(重要科属)的特征解剖,植物体内特定成分提取、分离与鉴定等。这些实验不仅在实验教学中所占课时比重高.而且重复性大。把这些实验项目改为显微镜的操作规范与技能,徒手切片与临时装片(含压片)的技术与技能,植物成分提取、分离与鉴定的技术与技能等方面的基本技能综合训练,既可以节约大量的实验课时,又可以为设计性、综合性与研究性实验奠定良好的基础。 2.2.2实验研究性教学的问题与课题设置策略针对学习植物生物学实验的学生专业知识相对薄弱的实际情况,可采取以下策略设置实验研究性教学的问题与课题:(1)按教材的知识体系中的条块设置问题或课题,如植物体结构与功能方面可设置C,与C植物在根、茎、叶的结构差异比较研究.植物的生长发育与环境方面设置水生植物中沉水植物、浮水植物与挺水植物根、茎、叶的结构与环境的适应性等.这样的研究课题既可以检验实验的基本技能和验证营养器官的基本结构,又可以打破教材章节的限制,把不同章节的知识有机地联结起来,探究植物在生长发育和结构分别与功能和环境的相互关系,使学生学习的知识“活”起来。(2)按学生学习与生活实际设置问题或课题,如校园植物多样性的调查、东湖和镜湖与鹤池淡水藻类多样性的调查以及食堂大米和蔬菜的营养成分的分析等,这些问题与课题不但可以让学生掌握科学研究的基本方法,也可以切I练学生调查、实验与数据分析的基本技能和技巧。(3)按学科与社会的前沿与热点设置问题或课题,如模拟全球气候变暖与C02浓度升高对植物生长发育、生理功能的影响,养殖产业对水生植物影响的调查,模拟矿区煤矸石与石灰石堆积区植被恢复实验研究等。这些问题或课题对社会影响强烈,学生情感体验比较深刻,不仅可强化科学研究基本方法的训练,提高科研能力,而且增进对社会发展状况的了解.增强学生对社会进步与发展的责任感。 2.2.3促进学生研究兴趣自我发展的策略创新始于问题,源于实践。学生研究兴趣自我发展既要调动学生积极性和主动性,也要为学生的自我发展搭建平台。(1)学生要根据研究性实验教学内容和要求,查阅文献资料,自主拟定实验方案,选择实验仪器设备和确定能有效测定数据的方法,先假设后实验,得到实验结果,进行分析讨论,撰写实验报告,注意各环节发挥学生自主性和能动性。在研究性实验教学中,教师不能够越俎代庖,注重实验方向提示学生自主设计实验方案的审查和完善,实验过程的观察调控、释疑解难,对实验结果与报告的分析与评价,找出研究性实验教学不足并提出改进意见,不断提高学生的科学实验能力。(2)全国大学生“挑战杯”课外学术科技作品竞赛是由共青团中央、中国科协、教育部、全国学联和承办高校所在地人民政府联合主办的一项具有导向性、示范性和群众性的全国竞赛活动,被誉为中国大学生学术科技的“奥林匹克”盛会:也是培养学生的创新能力、协作精神和解决实际问题的综合能力,促进学生自我发展、展示真我风采的良好平台。在植物生物学实验研究性教学中,要鼓励学生积极参与,指导学生要遵循价值性、创新性、可行性、有利性、具体性等五项原则选题,严格按照科研课题的立项论证、项目研究、结项与验收的规范化程序管理项目。 2.3实验研究性教学的学生学业评价策略 实验研究性教学的学业评价要改革传统的学生学业评价中“教师一支笔、一考定全局”终结性评价模式.建立以形成性评价为主体的综合评价模式。如植物生物学实验研究性教学中学生实验研究课题的评价,按表1中的评价指标体系进行。 3植物生物学实验研究性教学的成效 几年来的研究性实验教学表明:(1)激发了学生对实验研究与学习的兴趣、转变了学习态度。亚里斯多德曾经说过,古往今来人们开始探索,都应起源于对自然万物的惊异。植物生物学实验研究性教学中,学生在教师的指导下通过自主选题大大地提高了探索、求知的兴趣,使学生对植物生物学实验的学习态度从“要你学”变为“我要学”。(2)强化了学生实验基本技能与技巧的训练。通过教师设置的基本技能与技巧的项目训练和学生的实验研究课题的研究实践,学生较好地掌握了开展植物生物学研究的制片技术、野外调查的方法、植物成分的提取和分离与鉴定方法和植物生理生化指标测定技术以及实验数据统计分析的方法等。(3)问题源于思考,植物生物学研究性实验教学中通过鼓励学生对实验现象、生活现象和社会现象的思考,在教师的启发和指导下凝练成研究的课题,再通过实验(试验)与实践的研究解决存在的问题,使学生思考问题、分析问题和解决问题等方面的科研素质与能力得到培养和提高。(4)植物生物学研究性实验教学中,教师设置的实验研究课题集体参与项目占多数,学生以小组为单位通过查阅文献、设计实验、开展实验和实验结果的分析与讨论以及研究报告的撰写等环节的相互配合、团结协作,很好地完成研究的任务,较为有效地培养了学生的团队精神和创新意识。 4植物生物学实验研究性教学的思考 植物生物学研究性实验教学是教师将研究性实验教学与学生的研究性实验学习有机地结合起来,激活学生对实验的学习和探究动机,引发学生对实验的兴趣,增强学生对研究性实验学习的自觉性和积极性,从而达到培养学生独立研究的能力,提高学生的综合素质和在社会中的竞争力目的的教学模式。保证与维持植物生物学研究性实验教学的可持续发展,首先要建立运行的机制,在政策、经费、人员等方面给予倾斜、资助与扶持;其次师生业绩的评价应遵循“三个有利于”的原则:从有利于教学目标的实现、有利于调动师生参与、有利于课程建设与管理.建立多样化的评价模式、评价主体和评价指标:第三要努力营造积极、友好、民主的教学改革与研究氛围,加强教师间相互 学习、交流,推动植物生物学实验研究性教学的发展。
浅谈生物医学的信号处理方法:浅谈现代生物医学工程的发展现状 【摘要】现代生物医学工程是一门多学科的交叉学科,它作为一门独立学科发展的历史尚不足50年,但由于它在保障人类健康和为疾病的预防、诊断、治疗、康复服务等方面所起的巨大作用。现代生物医学工程已经成为当前医疗保健性产业的重要基础和支柱。本文主要介绍了国内现代生物医学工程的发展现状。 【关键词】现代生物医学工程;发展现状 0.前言 一旦提及医学,让人第一时间想到的就是疾病,医院,健康,病人等等。现代生物医学工程也不例外,作为一个多学科交叉的综合性学科,现代生物医学工程也在为人类的健康事业默默地奉献着。 随着社会水平的极大提高,人们把视角从生存转移到生活上来,进而就是思考如何更好的生活。不言而喻,一个健康的身体是一切生活活动的前提和保证。如何健康的生活,如何准确及时地检查出病人的疾病,如何将现有的医疗设备改进,如何开发出更具使用价值的医疗器械等等,都成为生物医学工程所要考虑的问题。 生物医学工程学是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的边缘性学科,其基本任务是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题。生物医学工程学的研究是以应用基础性研究为主,其领域十分广泛,并在不断扩展之中。就现阶段而言,生物医学工程学的研究主要涉及生物力学、生物材料学、人工器官、生物系统的建模与控制、物理因子的生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信号的检测与传感器原理、生物医学信号处理方法、医学成像和图像处理方法、治疗与康复的工程方法等。 1.国内发展现状 1.1发展还不完善 中国的现代生物医学工程学科发展较晚,相对于国外一些发展较早的国家来说,我们对它的认识还很浅显,跟国外一些技术先进国家的距离还很远,很多人包括一些从事其研究的人对它都有或多或少负面的评价,他们普遍认为现代生物医学工程是一个生物、医学、工程学的交叉学科,但实际的培养计划中生物、医学学的很少,电子学得多些,学科广而不专,就业不好。它尚未形成自己的独立基础理论与知识体系,以融合各交叉学科知识为自己的基础 ,缺乏永恒的研究主题与固有的中心目标,随交叉学科的发展和应用对象的需求而变化。很多学习现代生物医学工程的人对自己的专业抱有消极的态度,对自己的前途感到渺茫,就业形势不是很乐观,这也反映了现代生物医学工程发展不完善,没有形成很好的体系,没有在国内高校中产生普遍影响力。 1.2发展方向不够全面 现代生物医学工程就目前的情况来看,还主要将目光着眼于医疗器械的研发和使用,发展方向比较单一。仅仅着眼于医疗器械而不是全面的发展,就会产生很大的局限性。这也深深影响着在这一领域学习的学生,不能使他们从一开始就形成一种将自己的研究全面化的思想,使学生的学习变得保守,进而失去学习的动力,这样就不利于生物医学工程更好的发展。 1.3包含的学科多杂 我们知道,现代生物医学工程是综合了生命科学和工程技术,理、工、医相结合的新兴交叉学科,是一门多学科交融的边缘学科,其中工程学又包括电子学,计算机科学,力学,材料科学,机械制造学等。生物医学包括生物学,神经科学,内科学,外科学,矫形科学等。现代生物医学工程学习的重点是生物医学,但是在解决一些生物医学问题的时候往往要借助于工程学的知识,掌握工程学的知识对于更好的掌握生物医学又起着至关重要的指导意义。 1.4发展前景广阔 正因为现代生物医学工程在我国起步较晚,发展还不完善,他本身就有很多空白领域可以开拓。 21世纪是生命科学大发展的时代,工程技术与生命科学进一步地互相渗透结合,必将推动医学跨入一个崭新的时代。大家都知道看病治病离不开医疗器械,现在是,将来也是,但如何将未来的诊疗仪器实现智能化,检查结果,治疗程序均可实行人机对话都是我们所要研究的问题。另外中国目前大部分医院设备陈旧,而且高端医疗设备更是几乎全部进口,所以说市场是庞大的。更好地提高国内在生物医学工程方面的研究水平和深度,增强人们尤其是大学生对生物医学工程的了解程度,培养出一批在这方面的专业人才,具体来说就是能够研发制造出属于我们自己的高科技医疗器械也是有待发展的。 由于现代生物医学工程是一门多学科交叉的学科,我们就很容易理解,各个学科的发展都将影响到生物医学工程的发展。因此生物医学工程并不是一个学科在发展,其他学科,其他领域的发展,产生得一些成果都可以为生物医学工程服务。这就好比各个学科,各个分支都在无形中为生物医学工程的发展默默贡献力量。由此可见,生物医学工程汇集了各个领域的尖端技术,这也就为生物医学工程更好更快的发展奠定了良好的基础。 现代生物医学工程在生物医学研究、知识产生、转化研究和卫生保健中扮演了许多重要角色,对提高医学水平,促进医学科学的现代化发挥着关键性的作用我们期待着我国能够培养出一批生物医学工程方面的人才,为我国的生物医学工程事业贡献力量,也期待着我国生物医学工程的快速发展,在不久的将来展现出崭新的面貌。 浅谈生物医学的信号处理方法:浅谈现代生物医学工程的发展现状 摘要:现代医学本质上是生物医学。工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合,认识生命运动的规律,并用以维持、促进人的健康。生物医学工程已经深入于医学,从临床医学到医学基础,并深刻地改变了医学本身,而且预示着医学变革的方向。本文通过对于现代生物医学工程的现状进行了分析,然后将现代生物医学工程的发展做了介绍。 关键词:生物医学生物医学工程发展现状 1生物医学工程简述 1.1生物医学工程。生物医学工程是一门新兴的边缘学科,它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,并运用工程技术手段去控制这类变化。其目的是解决医学中的有关问题。 生物医学工程兴起于20世纪中叶,生物医学工程学与其他学科一样,其发展也是由科技、社会、经济诸多因素所决定的。生物医学工程与医学工程和生物技术有着十分密切的关系,成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程是因医学进步的需要而兴起的一个学科,其内涵是将工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合,认识生命运动的规律,以维持和提高人类的健康水平。 1.2生物医学工程的贡献。在过去的五十年中,生物医学工程为医学的发展与进步做出了很大的贡献,可概括为以下两点:第一、发展了一系列以疾病的诊断和治疗为目标的医学仪器和装备;第二、从技术科学角度出发,追求技术的先进性,但总体来说忽略了疗效价格比。 2生物医学工程研究领域简述 2.1生物医学工程研究领域。当前生物医学工程研究的重要领域包括结合生物学、医学和生理学来研究生物体,特别是人体的生长、运动及消亡规律。第一、人工器官,主要研究模拟人体器官的结构和功能;第二、生物系统建模与仿真,并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态;第三、生物医学信号检测与传感技术,对生物体中含有的生命现象等信息的信号进行检测和量化,从中获取各种生物信息;第四、生物医学信息处理技术,研究如何从被湮没在干扰和噪声背景里的生物医学信号中提取有用信息的方法;第五、医学成像与图像处理技术,研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式。 2.2领域拓展。医学的变革必然导致生物医学工程发展方向的重大转变,并大大拓展学科的领域范围。据相关研究显示,对人类健康、生命威胁最大的那些疾病的致病因素中,生物学因素并不占主导地位。即使是癌症,包括基因组在内的全部生物学因素亦仅占29%;而生活方式和行为却占主导地位;环境因素亦起重要作用。通过研究,进而使得生物医学工程形成一个以提高人的健康和功能水平,增进人际和谐,强化群体效能为目标的多个学科领域――人类健康工程。这需要全新的理念、方法、技术和技术装备。 3我国生物医学工程存在的问题与不足 生物医学工程是当代最受重视、最具吸引力的高科技领域之一。我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比尚存在着很大差距,我国生物医学工程与其他国家相比还存在以下几点问题与不足之处。 3.1我国生物医学工程国内市场处于被西方发达国家垄断的状态,我国生物医学工程在发达国家跨国公司的强力冲击下,生物医学工程产品贸易逆差巨大。 3.2当前,我国国内在生物医学工程技术标准、进口税收等方面的滞后政策,很大程度上制约了我国生物医学产业的发展进程。 3.3我国生物医学技术及产业是知识密集、多学科交叉、竞争挑战激烈的高科技领域,在当今国际经济竞争严重激烈的大背景下生物医学工程也不例外。 3.4我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比存在着非常大的差距,主要产品的技术水平与世界先进水平相差近20年。在中国,生物医学产品总产值仅占世界总销售额的2%左右。 3.5我国国内生物医学领域缺乏自主创新,存在着对引进国外产品全力仿制的行为。我国大多生物医学工程是因循已有知识和技术,技术储备匮乏;我国大多生物医学工程往往寄希望于以市场换技术,结果丢了市场而未换到技术。 3.6我国国内生物医学生产企业的数量虽多,但规模小、协作性差。加上市场信息滞后,出现了严重的低水平重复现象。 4解决我国生物医学工程存在问题的对策建议 4.1调整进口税收方面政策。调整进口税收方面的工作,适当进口元部件研发的国产CT机制造成本。使本应以低成本为竞争优势的国产医疗设备的优势几近丧失,而成了高价货。因此,一定要加快调整生物医学产品进口关税结构,促进民族医疗设备产业的发展。 4.2提高生物医学产品技术标准。由于技术标准落后,就技术贸易壁垒而言,在生物医学产品领域我国几乎处于不设防状态。因而,要提高生物医学产品技术标准,减缓并制约国外产品甚至二手设备的长驱直入。 4.3加紧实施生物医学产品技术质量标准化战略。在积极采用国际标准的同时,建立以行业管理为基础的进口产品监管体系。进一步加快建立我国生物医学产品技术质量标准体系。 4.4加大财政投入,优化科研成果转化体系。一方面,在国家“973计划”、“863计划”、国家自然科学基金中增加生物医学技术及产业立项和投入;另一方面,可以将生物医学技术及产业列入国家高新技术产业管理范畴并放在突出地位,享受国家高新科技产业政策;此外,可以建立国家生物医学技术及产业发展基金。 5对于生物医学工程未来发展的预测 (1)生物医学工程介入性微创,将来激光技术,纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。 (2)各种生物医学工程诊疗仪器、实验装置趋向智能化,远程医疗信息网络化。 (3)生物医学工程解决了不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应用,形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将被应用。 (4)生物医学工程材料和药物相结合的新发展,植入型药物长效缓释材料,可逆抗生育绝育材料、组织生长可降解材料、生物止血材料将有新突破。 (5)生物材料和组织工程将有较大发展,生物医学工程中的生物机械结合型、人工器官将在临床医疗中广泛应用。 浅谈生物医学的信号处理方法:生物医学信号处理方法概述 摘 要:生物医学信号是人体生命信息的集中体现,深入进行生物医学信号检测与处理的理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法都具有重要的意义。 关键词:生物医学信号 信号检测 信号处理 1 概述 1.1 生物医学信号及其特点 生物医学信号是一种由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,属于强噪声背景下的低频微弱信号,信号本身特征、检测方式和处理技术,都不同于一般的信号。生物医学信号可以为源于一个生物系统的一类信号,这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息。生物医学信号种类繁多,其主要特点是:信号弱、随机性大、噪声背景比较强、频率范围一般较低,还有信号的统计特性随时间而变,而且还是非先验性的。 1.2 生物医学信号分类 按性质生物信号可分为生物电信号(Bioelectric Signals),如脑电、心电、肌电、胃电、视网膜电等;生物磁信号(Biomagnetic Signals),如心磁场、脑磁场、神经磁场;生物化学信号(Biochemical Signals),如血液的pH值、血气、呼吸气体等;生物力学信号(Biomechanical Signals),如血压、气血和消化道内压和心肌张力等;生物声学信号(Bioacoustic Signal),如心音、脉搏、心冲击等。 按来源生物医学信号可大致分为两类:(1)由生理过程自发产生的主动信号,例如心电(ECG)、脑电(EEG)、肌电(EMG)、眼电(EOG)、胃电(EGG)等电生理信号和体温、血压、脉博、呼吸等非电生信号;(2)外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号,如超声波、同位素、X射线等。 2 生物医学信号的检测及方法 生物医学信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术,涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域,也依赖于生命科学研究的进展。信号检测一般需要通过以下步骤(见图1)。 ①生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号;②放大器及预处理器进行信号放大和预处理;③经A/D转换器进行采样,将模拟信号转变为数字信号;④输入计算机;⑤通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理,得到有意义的结果。 生物医学信号检测技术包括:(1)无创检测、微创检测、有创检测;(2)在体检测、离体检测;(3)直接检测、间接检测;(4)非接触检测、体表检测、体内检测;(5)生物电检测、生物非电量检测;(6)形态检测、功能检测;(7)处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测;(8)透射法检测、反射法检测;(9)一维信号检测、多维信号检测;(10)遥感法检测、多维信号检测;(11)一次量检测、二次量分析检测;(12)分子级检测、细胞级检测、系统级检测。 3 生物医学信号的处理方法 生物医学信号处理是研究从被干扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号,在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展,对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布(维格纳分布)、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。下面介绍几种主要的处理方法。 3.1 频域分析法 信号的频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而将时间变量转变成频率变量,帮助人们了解信号随频率的变化所表现出的特性。信号频谱X(f)描述了信号的频率结构以及在不同频率处分量成分的大小,直观地提供了从时域信号波形不易观察得到频率域信息。频域分析的一个典型应用即是对信号进行傅立叶变换,研究信号所包含的各种频率成分,从而揭示信号的频谱、带宽,并用以指导最优滤波器的设计。 3.2 相干平均分析法 生物医学信号常被淹没在较强的噪声中,且具有很大的随机性,因此对这类信号的高效稳健提取比较困难。最常用的常规提取方法是相干平均法。相干平均(Coherent Average)主要应用于能多次重复出现的信号的提取。如果待检测的医学信号与噪声重叠在一起,信号如果可以重复出现,而噪声是随机信号,可用叠加法提高信噪比,从而提取有用的信号。这种方法不但用在诱发脑电的提取,也用在近年来发展的心电微电势(希氏束电、心室晚电位等)的提取中。 3.3 小波变换分析法 小波分析是传统傅里叶变换的继承和发展,是20世纪80年代末发展起来的一种新型的信号分析工具。目前,小波的研究受到广泛的关注,特别是在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学等应用领域,被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。小波分析有许多特性:多分辨率特性,保证非常好的刻画信号的非平稳特征,如间断、尖峰、阶跃等;消失矩特性,保证了小波系数的稀疏性;紧支撑特性,保证了其良好的时频局部定位特性;对称性,保证了其相位的无损;去相关特性,保证了小波系数的弱相关性和噪声小波系数的白化性;正交性,保证了变换域的能量守恒性;所有上述特性使小波分析成为解决实际问题的一个有效的工具。小波变换在心电、脑电、脉搏波等信号的噪声去除、特征提取和自动分析识别中也已经取得了许多重要的研究成果。 3.4 人工神经网络 人工神经网络是一种模仿生物神经元结构和神经信息传递机理的信号处理方法。目前学者们提出的神经网络模型种类繁多。概括起来,其共性是由大量的简单基本单元(神经元)相互广泛联接构成的自适应非线性动态系统。其特点是:(1)并行计算,因此处理速度快;(2)分布式存贮,因此容错能力较好;(3)自适应学习(有监督的或无监督的自组织学习)。 浅谈生物医学的信号处理方法:基于生物医学信号处理技术的医疗检测与诊断 摘要:二十一世纪是高新技术发达的世纪,许多的领域的引进了高新技术,信号的分析和处理技术在许多学术领域得到大量应用,许多学科都在关注这一技术的发展。而在生物医学领域,生物医学信号处理就是一个非常重要的角色。这些信号一般含有生物系统生理与结构状态相关的信息,因此,这些信号在生物医学领域具有非常重要的价值。这篇文章就从生物医学信号处理的角度,重点探讨生物医学具有的特点、检测方法、以及诊断意义。 关键词:生物医学信号 技术处理 医疗检测 诊断 1 生物医学信号特点 生物医学信号其实就是人体内发出的光、电、声的信号,但是基于人体内的特点,生物医学信号与一般医学信号相比,具有不同的特点,比如:信号不强,在母亲体内得到胎儿心电信号就非常微弱[1]。噪声较强,由于人体本身信号不强,加上人体是一个综合的复杂体,所以,信号非常容易遭受噪音影响。频率范围通常不高,其中除了心音信号频谱有一点高以外,别的电生理信号频谱都不高。随机性较强,生物医学信号一方面是随机的,同时也是平稳的。正是由于这些特点的存在,让生物医学信号具有广泛的应用空间,对许多医疗诊断具有重要意义。 2 小波变换在医学中的应用 2.1 在电脑信号方面的应用 在传统的临床电脑影像分析中,基本是采用目测标注的模式来进行,这种方法容易让工作人员疲劳,并且误差很大,造成临床上多导EEG的“特征提取”与“数据压缩”始终处于主观处理上[2]。在分析过程中,窄窗口用于分析高频,宽窗口用于分析低频,这种分析方法体现了相对带宽频率分析与适应变分辨分析思想,有效的克服了上面的缺陷,有效的提升了信号及时处理途径。(1)EEG信号检测:在以往的瞬态检测中,通常是利用傅立叶变变换和匹配滤波的方法来进行,但是,后者在检测中需要相关信号的支持,前者一般只对有周期性并且能持续发出的信号有效。而小波变换检测具有突出局部特征的能力,对短时瞬变的低能量较为有效,而且不需要提前先验知识。利用小波变换中的多尺度分析,可以参照EEG中的棘慢波、伪差等不同尺度的表现来实现对异常波的检测。(2)EP信号检测:因为小波变换利用的基波的频率分辨率和时间各不相同,因此小波变换也使用于别的非平衡信号。在进入2010年以来,采用小波多分辨分析来提取诱发电位,在提高信噪比、减少刺激回合数等方面都研究已经向前迈进了一大步,在不久的将来有实现诱发电位单词提取的可能。 2.2 在心电信号处理中的应用 ECG作为生物医学信号的重要组成部分,是非常适合利用时间尺度与时频来进行分析的。众所周知,P、T、QRS就是ECG信号的组成部分,在这个组成中,各波的频率特性有所不同。通过以上的分析可以得出,ECG是一种具有明显时间尺度与时频特征的生物医学信号。(1)ECG信号检测。QRS波群的检测方法多种多样,常用的主要有:面积法、阈值法、斜率法等[3],这些方法在使用过程中具有很多的弊端,如果遇见干扰严重等情况时,通常错误率较大。在最近的一些检测中,有的工作人员将小波变换引入到了ECG信号特征值的获取和识别中,而且对于解决上面的弊端起到了非常明显的作用。 (2)ECG晚电位检测。当下,在累加平均是许多晚电位分析仪器检测采用的主要手段。Meste有效的利用了小波变换对晚电位获取进行了讨论。 2.3 生物医学信号的处理方法 生物医学信号处理是研究从被干扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号,在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展,对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布(维格纳分布)、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。 3 光学技术在癌症诊断中的应用 在癌症诊断应用中,将光线安装在可以自由转动的仪器上,利用光在移动中碰见组织而反射的路径,这时,光的许多特征就可以为观察者提供许多的人体内在结构观察窗口。光学人体扫描仪主要是为了定位、诊断、识别人体内部患处的问题,对患者内部相关部位进行照亮,让观察人员了解到患处与周围内在结构之间的不同之处,进而实现有效的诊断。 自体荧光技术;在癌症诊断中,光谱技术很早的已经得到了使用,主要起源于光动力学质量研究阶段。在70年代左右,众多癌症专家都在尝试着将光敏荧光法应用到癌症诊断中,并且取得了理想的效果。但是,利用这种技术进行诊断时,患者必须提前注射抗光敏药物,但是,这种药物存在着很多副作用,所以,这种诊断方法不能大量使用。为了克服这种诊断的弊端,“自体荧光法”检测激光诱导的肿瘤组织自体特征荧光的方法得到了许多人的关注。 国内一些专家进行了大量的共振喇曼光谱、血清自体荧光实验研究、进行了许多的统计分析,通过波长激光对患者的血清处理变化,观察自体荧光的信号变化与共振喇曼峰二者之间有无明显差异性,进而对癌症患者进行诊断。实验结果说明:食道癌、胃癌、胰岛癌等癌症患者在经过血清激光作用治疗后,喇曼光谱有明显的差异性[4], 并且荧光信号强度在降低,荧光峰发生了变化,变化幅度与正常人相比要大得多。 一些癌症学者又通过自体荧光体侧检测系统在结肠镜下测量获取组织自体荧光光谱,在对光谱进行判别分类时,是采用的多元判别法。实验的实验结果显示:所采用的多元判别法可以依靠很高的特异性与灵敏性来分别肿瘤组织和正常组织。 4 结语 综上所述,伴随着研究的深入,理论研究更加成熟、通信系统和医学图像归档相续出现、家庭医疗保健器材快速发展、远程医疗诊断需求不断提升,对医学信号的图像增强、分析处理、压缩、去噪等多方面提出了相应的要求,在这种背景下,通过现代分析方法和传统分析方法的结合,足以满足未来发展的需要,而生物医学信号技术的出现,对未来的医疗检测与诊断具有非常重要的促进作用。 浅谈生物医学的信号处理方法:《生物医学信号处理》本科教学探讨 【摘 要】《生物医学信号处理》是生物医学工程专业的一门主要的专业课程,文章通过分析该课程的特点,以及结合本专业该课程的实际情况,探讨从课堂教学、实践教学以及和其他专业课程联合三个方面进行课程教学改革。 【关键词】生物医学工程;信号处理;教学改革 生物医学工程是运用自然科学和工程技术的原理和方法,研究人体的结构、功能,并从工程角度解决防病、治病等问题的一门综合性高技术学科。而生物医学信号处理是生物医学工程的一个重要研究领域。 一、课程特点 生物医学信号处理是生物医学工程专业的重要专业课程,在生命科学基础研究、医学诊断和临床治疗等方面均起着重要的作用,已成为国内外大多数生物医学工程专业本科教学大纲中的专业基础课程,它为学生进一步学习及开展科研工作奠定了基础。该课程内容包含生物医学信号的测量、处理和定量描述;还有探测生物医学信号源,描述一个生物医学物理系统的输入与输出信号之间内在联系。通过这些内容的学习培养学生掌握生物信号处理的基本原理、方法和发展趋势,使学生具备获取、处理和解释生物医学信号的能力。该课程充分体现了生物医学与工程学的交叉性,其综合性、理论性和实验性都很强,因此其教学过程对于培养学生运用工程技术手段解决生物医学领域具体问题的能力具有重要意义。 从课程教学目标来看,目前讲授该课程的国内外情况并无太大差异,即:使学生学会生物医学信号处理的基本理论和方法,能够应用数字信号处理技术对检测到的心电、脑电和其他各类生理信号进行处理,学会数字滤波器的设计。生物医学信号处理课程涉及到大量的定理、公式、变换以及算法,与高等数学、复变函数、数理方程、模电等基础课程密切相关。由于教学内容上涉及到大量的算法理论与公式推导,且具有一定的难度,因而对于生物医学工程专业的学生来说,有些单调枯糙,理解起来也比较困难,因此该课程的课堂教学环节和实践教学环节需不断完善和改革,以期获得较好的教学效果。 二、教学改革内容 (一)针对生物医学信号处理课程的特点,改进课堂教学的形式 作为一门重要的生物医学工程学科专业课,生物医学信号处理随着科学研究的发展也在不停的变化和发展,因此必须把讲解经典方法和介绍最新发展动态结合起来。目前,课堂教学的内容主要有随机信号基础、随机信号检测、参数估计、功率谱估计、匹配滤波、维纳滤波、自适应滤波,涉及面广、数学公式多、理论概念抽象、实际应用知识较难掌握。为了充分调动学生的主动性,需采用各种教学手段克服学生的畏难情绪。首先,根据教学内容修改教学课件,调整理论推导与实际应用等内容的比例;另外在教学中更多地加入与MATLAB软件的互动以及教学演示软件的操作,让学生能更好的掌握相关知识。 MATLAB是一个主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的计算环境,可以绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序,在信号处理与通讯、信号检测中发挥很大的作用。其丰富的可修改的函数库也可给学生提供好的实践空间。通过MATLAB软件的调用可实现生医信号处理中常用的处理算法的直观化。教学课件中与MATLAB的交互主要采用函数调用的方式,简洁明了,让学生对各种算法处理的效果有直观的认识; 另外还采用基于MATLAB的图形用户界面(GUI)编写教学演示软件,教师或学生通过与软件界面的交互了解本课程中常见信号处理算法的功用,数据的导入导出,各种算法的软件实现方法等等,该软件目前已初步成形,还在不断改进和完善当中。 (二)改变实验教学的形式 任何一门与实际技术技能相关的课程都需要实验环节。实验教学是现代高等教育中必不可少的重要环节。通过实验,一方面可以加深学生对所学理论知识的理解和掌握,另一方面也是提高学生动手能力和将理论知识应用于实际问题的有效途径。为了更好的掌握知识点,生医信号处理的实验教学通过生医课程设计的实践环节来进行。根据教学内容设置了3-4个综合的生理信号处理的程序设计题目。如题目“心电信号的QRS复波检测”让学生了解了心电信号的特点,熟悉了低通、高通、带通等滤波器的设计与计算机实现以及熟悉使用MIT/BIH数据库;题目“维纳-霍夫方程”让学生对维纳滤波的知识进行巩固,熟悉其计算机实现,对寻找最小均方误差意义下的最优滤波器有更深的认识,且能观察维纳滤波对一些不同的常见的生理信号,如心电,脑电信号的处理效果;题目“Yule-Walker方程”让学生通过编程对实际生理信号(例如脑电)建立AR模型,从而对参数模型法估计功率谱有了更深的了解,且对使用白噪声驱动生成随机信号,脑电数据压缩等方面也有了更直观的感受。 生物医学信号处理课程设计内容设置多样化,既涉及到生医信号处理课程中的主要内容,如信号检测、最佳线性滤波器设计、现代功率谱估计方法等;同时又对数字信号处理的基本内容进行了复习和巩固。除了上述内容之外,还进一步锻炼了学生编程的能力。还训练了学生获取生理信号的能力,学生既可以利用实验室现有的医疗仪器如心电图机、脑电图仪等获取心电、脑电信号,亦可通过MIT/BIH数据库获得所需的生理信号。 在生物医学信号处理课程设计实践教学环节中鼓励学生共同完成实验任务并有不同的成果展示。在团队中每个学生担任不同的角色并负责不同的分工任务,他们在完成实验任务的同时也培养了团队合作精神并使每个学生在团队中充分发挥了自己的特长,体验到自己的价值。因此,既可以巩固所学理论知识,还可以提高学生动手能力和解决实际问题的能力。 (三)与其他相关课程联合 生物医学信号处理是一门综合性很强的课程,其流程为:生物医学信号及其特性信号采集信号处理信号的识别诊断,目前的教学内容主要注重后两个环节,前两个涉及较少。通过综合实践环节,如课程设计,将本课程与其他专业课程联系起来,使得学生对前两个环节有较好的学习,从而对生物医学信号处理的整体流程有完整且深刻的理解。 如在课程设计中,所有的设计内容都涉及到了对生物医学信号及其特性的了解和信号采集这两个环节,学生利用生医实验室已有的设备器件,如心电图机、脑电图仪、多道生理数据采集系统、传感器平台获取相应的生理信号可实现对该两个环节的知识的巩固,同时也复习了《医学仪器》、《生物医学传感器》等专业课程的相关内容,将几门专业课程联系成一体,使得专业学习更加的系统化。在毕业设计环节中更是经常涉及到生理信号处理的完整系统流程,既提高了设备的利用率,又锻炼了学生解决实际问题的能力。 三、结语 在生物医学信号处理的教学过程中,通过教学方式的不断改革,使得学生能够更加容易的理解和掌握专业知识,同时更多地结合实际应用,引入更多具体的生物医学信号处理实例,将真实世界与理论研究联系起来,从而达到使学生能学好这门课程,并培养其解决实际问题能力的目的。 浅谈生物医学的信号处理方法:医学院校生物医学信号处理双语教学改革探讨 摘要:针对医学院校生物医学工程专业必修课之一――生物医学信号处理课程教学现状,分析该课程实现双语教学模式的优越性,浅析生物医学信号处理实现双语教学改革的重要性及途径,从而为医学院校生物医学信号处理课程改革提供新方向。 关键词:生物医学信号处理;双语教学;改革 生物医学工程(BiomedicalEngineering)是各种工程学科同生物医学相结合的新兴交叉学科[1]。从1979年11月“国家科委生物医学工程学科组”成立至今,中国的生物医学工程的发展已有30余年的历史。随着生物医学工程专业建设的完善,生物医学信号处理已成为许多有生物医学工程专业高校的必修课之一。生物医学信号处理是继“信号与系统”“数字信号处理”和“生理系统建模”等课程之后开设的面向数字信号处理应用的课程。该课程作为生物与医学工程专业的核心课程,充分体现了生物医学与工程学的交叉性,其综合性、理论性和实验性都很强,对培养学生从工程角度解决生物医学领域具体问题的能力具有重要意义。 医学院校课程改革主要缘于医学科学的发展和进步。在最初的单一研究、精细分析、高度分化的基础上,出现了多学科高度综合、融合的基本态势,既要求在医学理论构成上融合,又要求在诊断治疗技术应用上融合[2]。按照医学发展的要求,将更多与自然科学、社会科学等多学科相互渗透、互相融合,从而要求医学专业课程体系的设置随之变化。因此,医学院校中生物医学工程专业的课程改革也要适应整个医学专业课程的整体进步。这样,课程改革要求熟悉国内外新科技的动态,不断地掌握新的相关科学技术,吸收新知识和新技术。双语教学是目前高校教育改革的方向之一,利用双语教学和专业的融合,既能充分发挥双语教学方式对学生掌握专业英语词汇的促进作用,又能提高学生查找原文学习资源等实际能力。 本文结合笔者几年从事生物医学信号处理和双语教学经验,浅析生物医学信号处理教学现状及实现双语教学改革与实践的途径。 1. 课程设置 天津医科大学生物医学工程专业建立于1986年,由神经工程、医学仪器、物理医学和生物信息学等方向构成。针对自身学科特点,“生物医学信号处理”课程体系提出理论联系实践,因此课程学时包括36学时理论课程和18学时实验课程。由于“生物医学信号处理”课程含有较多定理、公式、变换以及算法,因此该课程的理论教学必然分配较多学时;同时培养学生运用工程方法解决实际问题的能力至关重要,因此实践环节必不可少。 2. 双语教学 双语教学包括教材语言和授课语言两方面。使用原文教材能够使学生系统地了解掌握原文专业知识的表述。但由于语言等文化差异,全部利用原文教材还存在一定困难。因此合理删减原文教材重组后编写方式较为适宜。专业教师知识丰富,但英语授课尚有一定难度。当前高校注重人才培养和引进。许多具有博士学位的人才或留学归国人员具备“外语+专业”的基本条件。这将有利于双语教学,而且也易实现教学相长。 3. 教学方式 双语课程主要目的是培养学生专业文献的阅读、翻译及写作能力。增加师生的互动能够提高学生的积极性,如课堂上开展小应用讨论,并轮流推选代表发言,鼓励英文口头报告;课下布置相关文献题目,以小组形式共同完成,鼓励用英文撰写报告等方式。 4. 同行学习 双语专业教师要有丰富的专业理论知识及扎实的外语基础。但是双语教学或偏重英文教学并不容易,因此加强双语专业教师与英语专业教师的相互学习,进而提高双语专业教师双语教学的素质和水平,提高英语专业教师理解其他学科专业术语的能力。 5. 总结 在“生物医学信号处理”双语课程改革中,要把握理论联系实践的原则;根据实际情况,合理删减重组原文教材;鼓励师生互动;双语专业教师与英语专业教师要互相学习和交流。
新高考对课堂教学提出了新要求,教师在课堂教学的过程中不仅要教给学生知识,还要培养和提升学生的综合能力。科学思维作为生物学课程要培养的核心素养之一,有利于促进学生对知识的理解与应用,教师要在课堂教学中重点落实。笔者以人教版《生物学》必修1“分子与细胞”为例,探讨培养学生科学思维的方法。新高考对课堂教学提出了新要求,教师在课堂教学的过程中不仅要教给学生知识,还要培养和提升学生的综合能力。科学思维作为生物学课程要培养的核心素养之一,有利于促进学生对知识的理解与应用,教师要在课堂教学中重点落实。笔者以人教版《生物学》必修1“分子与细胞”为例,探讨培养学生科学思维的方法。 一、通过思维导图帮助学生形成知识体系 奥苏贝尔指出,按照新旧知识之间的联系,可将学习分为机械的学习和有意义的学习。机械的学习是指学生不理解所学材料的含义而仅对其死记硬背,有意义的学习是指学生理解所学材料的含义并进行学习。笔者认为,通过归纳、概括、构建思维导图,形成知识体系,能促进学生进行有意义的学习。如在教学“蛋白质是生命活动的主要承担者”时,教师可围绕结构多样性与功能多样性设计思维导图。结构多样性包括从氨基酸通过脱水缩合反应形成多肽,再到肽链盘曲和折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子;功能多样性包括结构蛋白,其具有催化、运输、信息传递和免疫作用等。这样设计思维导图,能够帮助学生理解知识间的内在联系,形成知识体系。 二、通过模型建构培养学生的科学思维 模型可以将抽象的事物形象化和具体化,通过模型可以抓住原型的本质特性,对原型进行抽象。如在“细胞核的结构和功能”一节中,课本中有这样一句表达,即“染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态”。由于学生没有学过有丝分裂的知识,不能很好地理解染色质和染色体。因此,教师在教学时可以自制一个扭扭棒,细长状态代表染色质,把扭扭棒缠绕成螺旋状以后变成粗状形态,代表染色体。这样一个模型的建构可以帮助学生理解染色质和染色体是同一物质的两种不同存在状态,化晦涩的抽象文字为具体形象的事物。 三、通过提出批判性的问题培养学生的批判性思维 传统课堂多以教师讲、学生听为主。这种教学方式很难使学生理解所学知识,应用也无从谈起,与新高考的要求相悖。因此,教师应多提出问题引发学生思考,激起学生思维的火花。如在“细胞的多样性和同一性”这节课中,学生总结原核细胞的共同点时,教师可以提出问题:“原核细胞都有细胞壁吗?”此问题引发了学生的激烈讨论:有的说都有,因为书上画得很清楚;有的说不一定,也许还有我们不知道的原核细胞。随后,教师展示支原体的结构模式图,总结出“支原体没有细胞壁,它们属于很特别的原核细胞”。问题的提出,促使学生进一步了解原核细胞,培养学生不断追求科学本质的思维。综上所述,新高考要求培养学生的核心素养,科学思维是其中的一个重要方面。教师在教学中可以通过思维导图、模型建构或者批判性问题来帮助学生培养科学思维,从而适应新高考、新课改的要求。 作者:袁甲甲 单位:安徽省蒙城第一中学
医学工程论文:生物医学工程专业实验课教学方法 【文章摘要】 本文结合生物医学工程专业的特点和理论课的教学情况,针对目前实验课教学过程中所存在的问题,通过从课程设置、教材建设、教学方法、教学内容等几个方面对生物医学工程的实验课进行了探讨,目的是改进实验课教学质量、培养学生创新能力和实践能力,为学生日后的专业发展打下坚实的基础。 【关键词】生物医学工程,实验课教学,教学方法 0引言 生物医学工程专业是一门多学科相互融合,实践性很强的学科,因此实验课就显得尤为重要,通过设置实验课程可以帮助学生更好地理解和掌握本专业的理论知识,同时也是对学生的逻辑思维能力、实践能力和创新能力的一种培养。我们针对在生物医学工程实验课教学过程中存在的问题,对本专业的实验教学模式进行了改革与实践,以满足市场对高素质人才的需求。 1目前实验课教学中的问题 首先,目前我校的生物医学工程专业的大部分实验课程的教学处于辅助理论教学的地位,实验课程成绩仅占课程总成绩的20%左右,因此很多学生存在着较为重视理论课程,而对实验课程较轻视的现象。长此以往的结果就会使得学生缺乏动手能力和分析解决问题的能力。其次,目前的实验课教学不能够发挥学生的主观能动性,不能够培养学生实际动手操作的能力及创新意识。很多数学生在实验课上只是被动地按照实验指导书的实验步骤机械地操作,对实验的原理不能够充分理解。再次,目前实验课的教学不能够根据学生的特点进行因材施教。由于每个学生的动手能力不尽相同,在规定的实验课的时间内,有些动手能力强的学生会较好的完成实验内容,而基础较差,动手能力较差的额学生到了下课时间并不能顺利的完成实验任务。目前的实验教学模式使得不管本次实验完成与否,学生都要离开实验室,而下次实验课又会开始新的实验内生物医学工程专业实验课教学方法探讨赵晓磊齐秋菊霍旭阳*吉林医药学院吉林132013郭春超吉林医药学院附属医院吉林132013容,从而导致动手能力差的同学对实验课逐渐失去了兴趣,不利于培养学生的创新意识和实际解决问题的能力,使得我们并没有达到开设实验课的目的。 2实验课教学的改革措施 针对目前生物医学工程专业实验课存在的问题,结合我校生物医学专业实验课设置的实际情况,按照实验教学的目的的要求,对本专业的实验课教学考核方法,教学内容以及实验室的建设等几个方面进行了一系列的探索。 2.1实验教学内容的改革 在实验内容的设置上需根据教学大纲要求,以学生为主体,旨在实验教学的过程中重点培养学生实际动手操作的能力及提高学生的综合素质。要不断的对实验内容进行优化,强调实验内容的综合性,注重各学科之间交叉的特点,从而将实验内容分为础实验训练阶段、综合应用实验阶段和创新设计型实验阶段。减少以验证理论知识为主的基础性实验的比例,在基础试验阶段主要以培养学生掌握基本的实验技能为主要目的并进一步巩固理论课上的知识点;相应的增设综合应用性实验和创新设计性的实验。在这类实验的过程中,要以学生为主体,指导教师提供给学生实验的任务和要求,并给出一些相关的电路和参考资料,学生进行自主设计实验方案并完成实验,指导教师在实验教学过程中起到辅助作用。目前我校生物医学专业的实验课都开设了综合性、设计性实验。使综合应用性实验与实际生活相联系,以此提高学生的学习兴趣,充分调动了学生的主观能动性。使学生具有初步的科研意识和创新能力。 2.2改进实验教学方法 实验课一直以来都是培养学生实践创新能力的一个至关重要的环节,在整个教学体系中的作用是不可替代的。为了使学生在实验课上更好地发挥主观能动性和调动学生的积极性,改变学生轻视实验课的现状,因此就要求指导老师要根据专业课程的教学规律和特点,,在实验课教学的过程中不断改进教学形式,应在一部分的专业课程中将实验课独立出来,改变实验教学通常依附于理论教学的传统教学理念给学生创造更多发挥主动性的条件,引导学生关注自身的实践创新能力的培养和综合素质提高。另一方面任课教师要在总结以往教学经验的基础上,采取多元化的,,适合各门实验课的考核方式,从多个角度考察学生的实验能力。可以适当提高实验课成绩在总成绩所占的比重,并结合学生在整个实验的过程的表现,包括对实验的预习,实验的操作,实验的结果及实验报告的完成情况都记入学生的实验成绩当中,从而以充分调动学生对实验课的积极性和主动性,有利于提高实验课的教学质量。 2.3实验室的建设和管理 实验室作为教学和科研的重要场所,要充分利用我校的教学资源,设立各门课程的固定实验室,如电子实验室、医学仪器实验室、微机原理与接口技术实验室等。在实验课的教学过程中要有固定的实验小组和实验台。将各班学生进行,每组都有固定的实验,这样有利于实验教师对每组学生进行有针对性的辅导和管理,同时也有利于实验室的器材与设备的管理。同时建立开放式的实验教学模式,学生可以在课外时间通过预约的方式使用实验室,实验教师为学生提供欲做的实验所需要的设备和资料并配备专门的实验教师解决学生实验过程中所遇到的问题,给以相应的指导,这样可以有效的提高实验室的利用率并进一步减少传统实验课所带来的缺陷。 3小结 生物医学工程专业实验课教学是一项长期的任务,应以培养本专业学生的实践动手能力和创新思维能力为主要目标。通过不断的对实验课教学模式进行改革和时间才能够,提高实验课教学的效果和质量。为培养具备医工结合的实用型、创新型人才打下基础。 作者:赵晓磊 齐秋菊 霍旭阳 郭春超 单位:吉林医药学院 吉林医药学院附属医院 医学工程论文:生物医学工程专业生物材料课程教学改革 作为生物医学工程(BiomedicalEngineering,简称BME)专业的主要方向之一,生物材料学在生命科学前沿研究中占据着极其重要的地位。生物材料学是目前涉及学科领域多且广泛(如医学、生物学、材料学、物理、化学、机电、信息等)的典型交叉学科代表,其研究与产业化在欧美日等发达国家已被视为战略性地位。我国“十二五”科学和技术发展规划中已明确指出生物材料是重要的技术领域。据统计,我国生物材料及其应用产品(医疗器械)产值约占GDP的0.4%,而生物材料学在读本科生及研究生约仅占在读大学生总数的0.016%,显著低于该产业对GDP的贡献率,由此可见我国生物材料学专业人才非常匮乏。因此,开设好生物材料这门课程不仅能为学生们打下良好基础以适应社会需求,还能拓宽BME专业学生的知识面,增加就业机会。然而,国内自上世纪60年代出现BME专业以来,大部分高校开设的BME专业课程仍主要集中在仪器电子学等方面,对生物材料学相关专业课程涉及较少。鉴于此,积极推动BME专业的生物材料课程教学改革以培养高素质复合型人才,具有重要的现实意义与潜在战略意义。以下是从教学实践中汲取的一些经验,供同行参考与探讨。 1设计较为完整的生物材料课程知识体系 生物材料是一门分量较重的专业课程,主要通过学习生物医用金属材料、陶瓷材料与高分子材料的组成结构、物理化学性能以及生物相容性评价等,使学生对现代生物材料的基本原理、应用与发展趋势形成较为全面的认识。通过借鉴国内外相关教材可以发现,较为完整的生物材料课程知识体系一般包括材料学与生物学层面的内容[3]。其中从材料学角度出发,生物材料课程需要讲授的内容有生物材料的类型、性质、化学结构、物理性能、力学性能、降解、加工工艺、表面特性等。这些将为学生们打造良好的材料学基础。从生物学层面来看,生物材料课程需要讲授的内容有蛋白质、细胞与生物材料的相互作用、生物材料植入体引起的人体急性炎症、血栓、免疫反应、感染、肿瘤和钙化反应等。特别对于传统的以仪器电子学为主要专业课的BME学生,由于较少接触化学、医学等基础课程,可在生物材料课程里增授一些大学化学、生物化学、医学免疫学等有关的基础知识,以帮助学生更好的学习生物材料的基本知识。构建完整的生物材料课程知识体系具有重要意义,能让BME专业学生报考国内外生物材料学方向的研究生时拥有更多的选择空间。 2适当引入双语教学环节 目前教育部鼓励在大学课堂积极开展双语教学活动,培养学生能够熟练运用外语从事专业工作、学术交流的能力。适当引入双语教学环节对于正处生命科学前沿领域研究热点中的生物材料学意义更为重大。这不仅能及时向学生们介绍最新的研究进展,还能帮助学生们掌握生物材料的专业词汇。这有利于学生们独立阅读外文资料或文献,从而在潜移默化中锻炼出独立思考、探究的能力。这些是未来高素质复合型人才区别于普通人才的基本标志。当然,适当引入双语教学环节也对授课教师也提出了更高的要求。笔者认为高水平的课堂不仅能熏陶出高素质的人才,还能更快地提升教师自身的授课、科研水平。 3增加实践学习环节 生物材料学是一门实用性强的课程,在这几年的授课经验中发现如果将学生们带到研究实验室、医院、企业观摩学习将极大激发学生对生物材料的关注与深入学习的愿望。具体来说,在这些精心设计的实践环节中学生们可以接触到许多高尖新设备,如X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等,通过观摩学习能提高学生们对生物材料表征分析技术的理解,从而加深其理论知识。在临床医院或企业调研学习各类医疗材料(器械)的具体应用、生产加工,能让学生了解不同生物材料在应用或生产中的优缺点、以及医院、企业及对人才的需求。这些都将驱使学生更为积极主动的回到课堂学习生物材料基础知识,为自己今后的择业及人生规划打下良好基础。总之,生物材料是保障人类健康的重要必须品,现已成为各国政府优先支持研究开发的热点。特别对于我国,生物材料不仅是解决看病难、看病贵以及建设小康社会的重要物质基础,还将作为典型的低能耗、低环境污染、高技术附加值的新兴产业,成为未来国民经济中新的增长点。在生物材料课程的教学改革中施行上述办法,将有效培养和锻炼学生们的创新思维与综合能力,能为培养更多优秀人才建设国家做出贡献。致谢感谢河南科技大学青年科学基金(2015QN045)与博士科研启动经费的资助。本文通讯作者为郑军博士。 作者:周为 郑军 单位:河南科技大学医学技术与工程学院 医学工程论文:医学工程管理影响因素与对策分析 在国内外文献中,关于医疗设备的管理和使用有很多,但对医学工程技术人员的分析却鲜有[1]。自21世纪以来,高科技快速发展,医学的发展也与科技的进步息息相关。医学的发展要以医学理论和技术为依据,以生物技术和生物医学工程为导向。作为一个专门学科,生物医学工程自20世纪70年代以来发展迅速。在发展规模扩大的同时意味着对医学人才的需求也越来越大[2]。高素质的人才队伍是医学能够保持发展步伐的基础。本文主要探讨了对医学工程技术人才的管理以及使用中的实际问题。 1影响因素 科技革命为医学也带来了一次新的变革。随着科技的高速发展,传统的看病模式被时代所淘汰,大量的精尖设备投入到医学实践中。但就目前发展态势来看,医学工程技术部门与医院仪器设备的发展有差距[3]。在实际中,影响医学工程人员解决问题的能力的因素主要有四个方面。 1.1规章制度不健全 由于我国医院医学工程部门发展晚、起步迟,没有完整的规章制度明确划分各部门职责范围,甚至没有统一的名称。各个医院的医学工程部门的职责存在差异,其基本任务都有及时修复仪器设备,以保证仪器设备的正常运行。医学工程部门中存在重视培训操作人员,而忽视对工程技术人员的培训,其成因是采购、论证、管理以及维修的脱节[4]。在签订合同时,医学工程部门往往考虑仪器设备的使用,而忽略了对设备维修方面的考虑,甚至有的设备维修手册都不全。工程技术人员专业技术的提高受到供管和维修脱节的制约。 1.2维修设备不全 受经济条件的制约,一般医院购买的大型仪器设备有限,购买的维修配件也相对较少。一旦这些设备出现故障,就需要立即进行维修,以免影响医院的运行[5]。由于缺少元件配件,工程技术人员面临的挑战大,专业能力和维修速度都会受到影响。 1.3维修方式不先进 当前,医用仪器设备采用大规模集成电路,以高度集成化为发展趋势。传统的维修手段已经无法满足现代维修的要求[6]。例如:要想通过现有的设备,在电路板上更换大规模的集成电路是很难做到的。受维修工具不全、检测仪器缺乏等因素影响,很多大型医院的维修模式发生了变化,仪器设备的维修也由起初的元件级维修转为板级维修。板级维修大概需要半个月或者更长的时间,维修周期太长,维修价格也很高,大大地提高了维修成本。 1.4技术交流无组织 技术人员的工作繁、杂,没有按专业进行明确的划分,造成技术人员负担重。在工程技术工作的性质上,在国内外文献中,关于医疗设备的管理和使用有很多,但对医学工程技术人员的分析却鲜有[1]。自21世纪以来,高科技快速发展,医学的发展也与科技的进步息息相关。医学的发展要以医学理论和技术为依据,以生物技术和生物医学工程为导向。作为一个专门学科,生物医学工程自20世纪70年代以来发展迅速。在发展规模扩大的同时意味着对医学人才的需求也越来越大[2]。高素质的人才队伍是医学能够保持发展步伐的基础。本文主要探讨了对医学工程技术人才的管理以及使用中的实际问题。 2对策 2.1医学工程技术人员综合素质的提高 对医学工程技术人员素质主要有四个方面基本要求。首先,身为医学工程技术人员,既要有好的专业技术,还要懂一定的医学知识[8]。其次,熟练地掌握本专业仪器设备的用途、性能、操作方式、维修及保养方法是对医学工程技术人员的基本要求。还要了解有关仪器设备的相关知识。再次,医学工程技术人员要懂得相关的专业英语知识。最后,医学工程技术人员要有高度的责任感、高尚的道德品质和好的职业操守。即使在情况十分危急的情况下,也要及时保证仪器的正常使用,保持良好的服务态度。目前,我国医学工程人员的知识结构相差很大,技术水平也存在差异,成分复杂[9]。因此,在学科建设上,要构造和谐氛围,从初级到高级合理地分布人才,还要加强团队思想素质和文化建设,使医学工程人员能够最大程度地为医院建设和发展服务。 2.2优秀人才团队的建立 医疗仪器设备的资产就占医院总资产的50%~70%,所占比例较大。因此,建立一支高素质就、高水平的医学工程技术队伍十分必要和迫切。医学工程人员的组织建设和队伍建设是各级管理部门和医院领导都应该给予高度重视。 (1)文化水平和专业技术水平的提高是目前各大医院对工程技术人员的要求。有计划、有步骤地对现有工程技术人员进行技术培训和继续再教育,能够有助于扩充、更新他们的知识。有些医院,甚至可以组织工程技术人员到国外接受培训,以适应医学工程新技术的发展,与国际医学工程接轨,不断了解、更新、掌握最新科技成果[11]。 (2)有计划地招收生物医学工程专业或者相关的学术人才,能够优化团队建设。对工程技术人员进行统一的管理,实施考核制度,增加临床工程技术培训。当前,在医学领域的重要任务是建立适合我国国情的临床工程师资格认证制度。临床工程师资格认证制度的建立在促进医院临床工程进步的同时,能够推动整个医疗技术的发展。 2.3医学工程技术人员社会地位的提高 一套完整的法律法规和规章制度是一门学科得以健康发展的关键。有了完善的制度,医疗设备维修部门中的问题才能够被正视,医学工程技术人员社会地位才会得到很大的改观。长期以来对医学工程的不重视严重制约着医疗设备维修部门的建设和发展。目前,由于没有统一的职称晋升标准,相关的培训、考核以及上岗制度尚未建立,医学技术人员职称晋升困难的现象时有发生。因此,医院应该重视医学工程技术人员,在立功授赏、晋职、加薪时,要与临床科室的人员一视同仁[13]。在工程技术人员由突出贡献的时候要给予奖励,激发他们的工作积极性,努力钻研业务,主动学习新的知识。 3结束语 在了解目前国内外医学工程相关专业的教育现状的前提下,并结合医院医学工程科人员的实际工作情况,本文分析了对医学工程技术人员技术发展造成影响的几种因素,并提出了建立和管理高素质、高层次优秀人才团队的构想和建议。 作者:邓文胜 单位:江西省萍乡市妇幼保健院 医学工程论文:生物医学工程专业中生物化学教学探究 一、鼓励学生自主学习 自主学习是学生在大学阶段需要掌握的一个重要学习能力,对他们在将来的学习和工作都具有重要意义。这也是大学教师教育的真正意义所在,即“授予鱼不如授予渔”。而我们学校设立的生物医学工程专业是以生物医学电子为主要方向,强化学生的动手能力、设计能力和创新意识,培养具备生命科学、电子、信息、计算机技术的基础知识,能在生物工程、生物医学工程、医学仪器、医用电子设备、医疗信息技术及电子、仪器、信息领域等从事研究、设计、制造、应用和管理的复合型高级工程技术人才。因此,本专业所设立的专业课具有知识面广、交叉性强的特点,尤其需要学生能够具有很强的自主学习能力,将老师在课堂上传授的各种知识相互贯通,并理解。在生物化学课程讲授中,根据专业的特点,我们制定了如下方法来指导学生学会自主学习。首先,帮助学生制定学习计划。要求学生自己制定或在老师的帮助下制定一份合理的学习计划,需要详细列出学习内容和时间安排,该安排应该与教师上课内容一致,且学习计划应具有针对性。在给生物医学工程专业学生授课时,有一部分学生对生物化学非常感兴趣,也表示出希望在研究阶段从事生物专业的学习。而生物化学作为生物专业的必修课,也是生物方向考研的必考专业课之一。这样,我们专业所教授的生物化学知识是无法满足学生学习需要的。这就要求这部分学生需要制定更为全面的学习计划,除涵盖本专业的学习要求外,还应将生物专业的知识要求加入。而对于希望从事医学电子方向的学生来说,只需完成本专业学习计划即可。其次,将授课教师的联系方式和办公室地址公布,方便学生随时联系老师。最后,给出精品课程及网络课程的网上资源地址、主要参考书目及主要文献资料和主要实践资料,使学生能够更好地自主学习。在完成这些工作后,也要定时联系学生,对学生自主学习情况进行评价,让学生写自主学习自我总结评价,来评价他们的学习结果,使学生的学习能力得到提升。 二、在生物化学教学中引入创新实践型教学 生物医学工程专业是由其复杂的、庞大的知识体系交叉形成的学科,在教学中如何将各个课程融会贯通也是其教学的一个难点。而生物化学作为生物和医学共同的基础课,其授课的效果对后续课程的教授具有重要的意义。而创新实践型教学对该门学科的授课质量具有重要作用。这是因为生物化学就是建立在前人不断实验,并将实验结果分析总结形成理论的学科。所以,实验教学对教好、学好这门课具有至关重要的作用。同时,想要提高学生的综合素质和创新能力,就需要在基础教学的基础上进行实践的锻炼和积累。我们针对实践型教学做了如下的工作。首先,设置了课内实验和专题实验。课内实验是在授课同时进行开设的,可对课堂学习的知识进行巩固和加深了解。而专题实验,我们一般开设在高年级,此时学生已经学习了大多的专业课程,而专题实验可将生物化学和这些专业知识融会贯通,进而增加对生化进一步认识,也锻炼学生动手能力和独立思考能力。其次,让学生加入到课题研究中。如大学生创新项目,鼓励学生积极申报,并锻炼学生通过查找资料提出与生物化学有关的题目,并在老师的指导下写项目书、项目计划、实验方案,进行实验,最终写结题报告,发表文章。在这过程中,提高学生能力,对学生的综合素质和创新能力进行了培养。将创新实践型教学与生物化学传统教学相结合,通过实践教学将学生从传统的课堂教学中拉了出来,走入实验室,运用所学知识来解决问题,让学生对学习的理论知识有了进一步认识,提高学习积极性。 三、结论 生物医学工程专业涵盖了工程技术、图像处理、医学仪器等研究方向,具有复杂性和高度的交叉型。在进行生物化学授课时,应考虑该专业特点。我们在授课中探索出将PBL教学、自主学习和实践型教学引入生物化学传统教学中,提高了授课质量,并摸索出一套适合本专业的授课方式。 作者:赵晨 倪原 陆文总 贾光锋 单位:西安工业大学 医学工程论文:生物医学工程专业实验教学研究 1实验内容改革 在实验教学内容上,从专业培养目标出发,全面修订了实验教学大纲,优化实验知识结构,形成梯次的教学内容体系,即基础性实验、综合性实验和创新设计性实验。在实验总学时保持不变的前提下,减少验证性实验项目,增加了综合性、设计性实验项目,并且注重实验项目课程内综合更新、课程间重组以及跨学科交叉融合,尤其重视医学和生物医学工程专业知识综合运用能力和研究创新能力的培养。近两年,面向本院生物医学工程专业本科生所开设的数字电子技术实验项目及学时分配如表1所示。从表1可知:实验项目从12个减少到9个,但是总学时保持未变;从实验内容设置来看,实验难度成梯度;实验类型分为基础验证性、设计性和综合创新设计性三种。纯粹的验证性实验只有2个,分别为实验一逻辑门测试和实验四触发器功能测试。实验一为第一次实验课,先要教会学生使用实验箱和认识芯片实物,向学生传授实验技巧,所需时间较多,因此设置的内容稍简单,让学生的实验过程既顺利又充实而有成就感,从而激起学生的实验兴趣。实验五分为两个部分:先验证计数器及寄存器逻辑功能,随后重点完成常用计数器芯片74LS161和寄存器芯片74LS194的扩展应用设计,如果只是单纯的芯片功能测试,就缺乏应用训练,不利于后面相关设计性实验的开展。实验二和实验三为组合逻辑电路设计,分为小规模和中规模,内容上不重复,电路的实现从采用逻辑门升级到采用中规模集成芯片。实验六为经典的时序逻辑电路设计,考虑到难度稍难及根据往届实验情况,将其学时调为3学时,通过该实验项目,学生对时序逻辑电路的设计流程、动作特点及测试方式有了更深刻的理解。实验七为综合性实验,主要进行综合实践训练,培养学生综合运用知识的能力。时钟脉冲信号在数字电路的工作中起控制作用,因此,特设置了一个采用经典的模数综合器件555定时器来构建简易时钟脉冲信号源的实验项目。前八个实验基本涵盖了数字电路理论内容,且按照理论课章节顺序来设置。在实验课程的最后,为了综合考查学生知识运用、创新、动手操作及团队合作能力,特设置了一个系统设计性实验项目,如《交通灯控制电路设计》。该设计任务涉及到多个功能模块,由于电路较复杂,设定学时为6学时,需要学生综合运用所学知识来实现,作为实验课程考核部分之一。综上,整个实验教学分为四个阶段:基础训练实验阶段、基础设计实验阶段、综合应用训练阶段和系统设计实验阶段。使学生从基本的实验设备和器件的使用、实验数据的处理、知识的综合运用、电路设计调试到实践创新能力都得到了训练。 2实验方式方法改革 在学生掌握了常用的实验仪器如数字电路实验箱、万用表、信号发生器等的使用方法,熟识了常用的集成电路芯片的基础上,结合各实验项目的要求及特点,采用多种实验方式来完成实验。验证性实验可只用数字电路实验箱来实现,多个芯片同时在实验箱上连接,连线方便,费时较短,一次实验课中可以完成多个任务。较简单设计性实验采用分立元件连接来构建电路,既可以锻炼学生动手能力,又可以在规定时间内完成实验。综合设计性实验由于难度最高,可让学生用软件仿真出电路原理图,然后制作PCB板,实现电路实物。课程开始时教师讲授的时间不易超过15min,主要帮助学生完成对实验的理解,思路的建立。实验方案的设计、实验电路的搭建及问题的排解,要有学生自主完成。在实验进行中,教师和学生各自的定位要准确,教师主指导,注重培养学生的实验兴趣。在整堂实验课中,要让学生体现主动性,感受到“做中学”的乐趣。由于实验内容大部分为设计性实验,如果纯粹依赖实验指导书进行教学,较难达到培养学生电路设计能力的目的。因此在现阶段,采用项目驱动法来开展实验教学,具体做法为:开学初把数字电子技术实验的所有实验项目以电子文档的形式发送给学生,每个设计性实验只提供设计任务、设计要求和可供参考使用的芯片种类,设计方案和电路原理图由学生自主完成。这样既可以改善学生的懒惰思想,又可以实现课前预习、培养学生查阅参考文献的和初步设计的能力。对于学时较长和难度较大的实验项目,2~3名学生可组成小团队,团队成员在参阅大量参考文献后进行小组讨论,多次讨论后确定设计方案。在电路构建及测试过程中,每个成员都必须积极参与,教师也给予一些必要性的指导。经过两年的实践发现,该实验教学方法有效增强了学生的自主学习能力、分析问题及解决问题能力、自我管理能力、团队合作能力和创新实践能力。每次实验完成之后,学生不仅对相关知识有了更深刻的理解,也获得了满足感,极大提高了学生参与实验的兴趣。 3实验室教学管理改革 对于任何一个实验项目,都允许并鼓励学生之间相互交流,教师作为引导者虽不过多干预学生的实验过程,但是也积极关注他们的实验进度,认真聆听他们的实验想法,适时给出建议,甚至和学生进行热烈讨论,帮助他们构建更正确的实验方案。当学生搭建的电路不能正常工作时,不过多责备,反而是启发他们自己寻找问题的所在,鼓励学生多思路分析问题。因此,实验室的氛围既严谨又活跃,绝大部分学生都非常专注的投入到实验中,实验效果理想率可达到95%以上,实验数据抄袭的现象非常少。 4实验考核方式改革 很多学生不重视数字电子技术实验教学的原因之一就是其考核方式不太合理,实验成绩要么只占数字电路课程成绩的百分之二十,要么只由实验报告的成绩和平时考勤成绩组成,导致有些学生认为只要期末考试卷面成绩高就行,实验做不做问题不大,有些学生虽然每次实验都出勤,但是在实验室并不认真做实验,实验报告抄袭他人。基于这些现象,近两年本院生物医学工程专业开展的数字电子技术实验考核方式做了如下改革。 (1)电子技术实验单独为一门课程。该课程成绩中模拟电子技术实验成绩占50%,数字电子技术实验成绩占50%。就数字电子技术实验成绩而言,平时出勤率仅占10%,实验过程中的表现占40%,系统设计实验考核成绩占30%,实验报告成绩占20%。因此,学生的实验态度与实验能力最大程度上决定了其课程成绩。这就使得绝大部分学生能以正确、积极的态度来对待实验课程,并尽量通过自主努力完成实验。 (2)系统设计实验项目考核时,分模块考核。比如在《交通灯控制电路设计》实验项目中,总分100分,完成时钟信号源电路模块,得10分;完成定时器模块,得25分;完成控制器模块,得40分;完成译码驱动器模块,得15分;设计方案阐述和回答教师提问部分完成,得10分。这样不仅避免由于电路硬件原因导致电路系统最终实验效果不理想而得零分,打击学生信心的情况出现,又可以让学生在实验过程中能逐级测试电路,保证最后的电路系统效果理想,且对学生的团队合作能力和答辩能力进行了培养。 5结语 通过采用设置梯次的实验教学内容、项目式开放式实验教学方法及综合式实验考核方式等手段对生物医学工程专业数字电子技术实验教学模式进行了改革,改变了以往单一性的、被动的、以教师为主体的实验教学方式,真正提高了分析问题和解决问题、综合运用知识、实践动手及创新思维等多方面的实验能力,且取得了较好的实验教学效果。 作者:彭微 单位:湖北科技学院生物医学工程学院 医学工程论文:生物医学工程学在医院的应用 1医学工程学发展历史 从17世纪列文虎克(Leewenhock)用自己研制的光学显微镜发现微生物开始,医学的每一次重大进展都留下了工程技术的痕迹。200多年前Galvani和Volta两位科学家在电生理方面的先驱性研究,常为追溯生物医学工程的发展时提起。现代生物医学工程孕育于19世纪,其作为一门独立学科的发展历史还不过数十年时间。1985年X射线发现后,X光机很快进入医学临床,开创了医学图像学。以后航天技术、微电子技术、计算机等高技术的飞速发展,为人类研究和改善生命运动过程开辟了新的前景,工程技术与医学更加广泛深入地渗透结合,于是逐步形成了多学科与生物医学交叉融合的生物医学工程学科。生物医学工程在20世纪50年代形成学科领域,60年代崛起发展。1953年,德国在ILMENAU大学建立了第一个生物医学工程系。1964年,世界性的生物医学工程联合会(theInternationalFederalofMedicalandBiologicalengineering,IFMBE)成立,到1991年已举办九届世界生物医学工程大会。1979年,美国物理学家科马克(A.M.Cormack)和英国的电气工程师亨斯菲尔德(G.N.Hounsfield)发明了用电子计算机将X射线穿透人体形成重叠影像展开技术,无创伤地取得人体横断面图像,创造了X射线CT,因而获得诺贝尔生理学与医学奖,更成为工程技术与医学交叉融合而对医学进步产生巨大推动作用的标志。自20世纪60年代以来,美国许多著名大学都开始了生物医学工程高层次人才的培养,代表了全世界生物医学教学和研究的前沿。美国生物医学工程从基础教育到研究生培养,从理论教学到行业训练乃至职业培训,都有一套较为完善的制度,从而在生物医学工程领域长盛不衰。我国的生物医学工程学科是1978年由国家科委正式确立的,1980年成立了中国生物医学工程学会,1986年正式加入世界生物医学工程联合会IFMBE。截止2003年,我国已有48所综合或理工科大学、18所独立医科大学设立了生物医学工程专业,培养从本科到博士各层次专业人才,另有9所专科院校开设了医疗器械专科教育。 2国外医学工程学科的发展方向 在国外,医学工程专业已经深入到医学的各个领域,发挥着重要的作用。主要体现在医疗设备研发、医疗设备管理、医疗设备维护以及医疗设备的质量控制方面。 2.1医疗设备研发 各种医疗设备的研发均源于医学临床实践,国外的医学生经过4年的理工科大学学习,其医生均为生物医学工程和临床医学的双学士。因此,国外医疗设备的研发速度和思路远大于国内,许多最新的医疗设备发明均源于国外临床实践[2]。 2.2医疗设备管理 医疗设备管理主要是通过科学化管理更大效能地发挥医疗设备的作用,为医疗机构创造更大的效益。其中包括医疗设备的采购、医疗设备的监控及医疗设备的效率评价等。 2.3医疗设备维护 医疗设备使用过程当中维护、保养异常重要,因此医疗设备的维护是医学工程专业在国外医疗机构的主要职能之一。 2.4医疗设备的质量控制 医疗设备若保证其诊断治疗质量则必须进行定期的质量控制,包括计量检测、周期检验、强制检验和维修后计量修正等,确保医疗设备的性能和准确性[3]。 3国内医学工程发展情况 国内医学工程专业起始于20世纪80年代,军队主要有第一军医大学生物医学工程系(现更名为南方医科大学生物工程学院),每年全国招生40人左右,主要方向是:放射医学专业和医学影像专业,突出的成就是研制出了我国第一台X刀放射治疗系统。第四军医大学生物医学工程系每年全国招生20余人,主要方向是:电子工程与计算机智能化,突出成就是全国第一次研制人体阻抗断层成像。地方大学开设生物医学工程专业的主要有浙江大学、清华大学、四川大学、天津大学及成都电子科技大学等[4]。地方大学培养生物医学工程专业与部队有差别,军队主要是以医科大学为基础,毕业生的医学理论基础较好,但是理工科稍微欠缺;地方大学主要是理工科为基础,基础医学有所欠缺。因此,之后北京大学、四川大学开设生物医学工程专业时则结合了双方的优势,取得了很好的效果。医学工程专业的人员不深入临床是无法获得创新灵感的[5]。就生物医学工程专业人才分布流向而言,主要是去往大型国外医疗设备公司做销售、售后服务;去往国内医疗设备公司做研发、销售;去往各类医院的设备科、信息科、网络中心等。 4医学工程专业在医院的发展 医学工程专业是医院发展的主流方向,医学工程在医院虽然属于辅助科室,但对于医院的发展实属不可或缺,其主要工作是设备管理、设备维护、质量保证和设备计量。 4.1医疗设备管理 医院的医疗设备管理工作非常重要,医院的核心竞争力是医院的先进的医疗设备。如何最大限度地发挥医疗设备的作用和医疗设备的全生命周期管理是医疗设备管理的主要目标[6]。(1)设备的购置论证。以购置何种医疗设备最有利于医院的学科建设和发展为目的,每采购一种医疗设备均需进行严格的购置论证。(2)设备的购置管理。设备的购置需要调研、论证及招标等多个环节,购置管理需要采用科学化的方法优化流程、提高效率及避免商业腐败。(3)设备的档案管理。医疗设备使用和后期的管理必须进行科学化的医疗设备档案管理,目前网络化、电子化档案管理是发展的趋势[7]。(4)设备的发放储存。设备和耗材的发放和储存是物流管理的范畴之一,如何降低库存减少资金积压、提高储存的质量等需要进行科学、精心的研究[8]。(5)设备的使用监督。医疗设备能否有效使用需要监督和管理,提高设备的使用效率,加强设备的使用监督是医疗设备管理中的重要环节。(6)设备的报废回收。设备使用一定的时间需要报废,何种设备符合报废的标准、报废的设备如何处置等是医学工程人员的重要研究范畴。(7)设备的效益评估。何种医疗设备可以继续购置、何种医疗设备购置后会亏损等是对医疗设备的效益评估,同时也是医院领导对医疗设备采购决策的主要依据。(8)设备的租赁管理。有些医疗设备没有必要每个临床科室都去购买,设备租赁是提高设备的利用率的好办法。做好医院内设备的租赁管理,合理高效地调整设备是医学工程科室的重要管理范畴。4.1.1医疗设备管理目标和原则(1)医疗设备管理目标:设备检查收益是医院最大的利润增长点,应围绕新技术、新设备开展医院的新业务,设备管理的目标就是使得设备在医院收益中发挥最大的作用。(2)医疗设备管理原则:科学化管理,科学化决策,以经济效益为中心对设备进行科学化评估和决策,避免设备的闲置、浪费、重复性购置,把设备的效益发挥最大化。4.1.2医疗设备管理中存在的问题及对策(1)现阶段医院在设备管理方面存在以下主要问题:①设备采购盲目,事先的评估不足或者评估误差大;②采购的设备其发挥效能低下,无预先的盈亏控制体系,无法发挥设备的效能;③设备管理混乱,使用率、开机率不足,无法有效调动临床使用科室的积极性;④设备的监控体系缺乏,无法对具体设备的效益做出定量评估,致使再次采购缺乏依据。(2)针对以上存在的问题可以采取以下的一些对策:①医学工程科应该承担起自己的职能,配合院领导做好设备购置的科学决策;②设备管理是科学,决策的原则是效益,围绕效益做好医院的设备统筹;③设备管理包括设备的购置、监督、报废、评估,是医疗设备“全生命周期”的科学管理,是医学工程学科研究的主要方向;④因地制宜发挥医疗设备的最大效能。 4.2医疗设备维护 设备维护是延长设备使用寿命、提高设备使用率和效率的关键[9]。现在的设备维护不同于过去,设备维护主要应做好以下工作:①设备维护从过去的简单修补到设备的效益保证转变,能发挥设备的最大效益是核心;②设备维护从简单的元件维护,到整机的保障,着重强调时间和经济效益的比例;③设备维护从简单设备的维修到复杂大型设备的工作保障;④设备安全维护的出发点和立足点是医院的经济效益和社会效益;⑤医疗设备维护应该从以往的集中统一维护逐步过渡到专人保养维护,提高设备的使用率,将设备的故障隐患消灭在萌芽状态之中;⑥医疗设备维护应该从以往的等待设备随机故障发生后的紧急随机维修逐步发展到对设备预防性维护保养,充分发挥设备的效能。 4.3医疗设备质量保证 医疗设备的质量保证是发挥医疗设备作用的前提,医疗设备的精度和准确度直接关系到诊断和治疗的结果。因此,对医疗设备的质量控制是医疗设备管理的重中之重。国外的大型医疗设备有严格的治疗控制流程和管理人员。医疗设备的保证已经逐步成为医学工程学科的一个重要分支。医院的大型医疗设备必须进行定期的周期检验和质量监控。为此,医疗设备质量控制工程师应运而生,成为医疗设备发挥作用的“保护神”[10]。 4.4医疗设备计量 医疗设备计量是保证医疗设备诊断治疗准确的前提。设备计量包括:设备使用前的计量检定;设备维修后的计量检定[3]。设备的检定类型:国家强制计量检定(强检);周期性计量检定(周检)。《计量法》是医疗设备计量工作的依据。军队计量体系规定军区总医院建立三级计量站,为医院医疗设备进行计量的强检和周检。医疗设备计量是医学工程科的重要职责。 5结语 每一次的医学进步都与工程学息息相关,因此作为医学工程师应该要深入临床一线,发现问题解决问题,成为真正的临床工程师。只有理解了临床的问题才能有新的思路和新的科研方向。科研创新应该从基础做起,把握科研发展的方向。应用于临床诊断数据的获取、分析的单片机技术以及在医学中应用的计算机技术是医学工程飞速发展的基础;设备管理的自动化和科学化、检测设备的无创化、小型化及家庭化是科研发展的重要方向。 作者:张虎军 张超群 张楠楠 蔡峰 顾建文 工作单位:成都军区总医院医务部 医学工程论文:生物医学工程人才能力培养思考 1生物医学工程专业创新型、实践型人才培养模式现状分析 目前,我国开设工科专业的本科高校有1003所,占本科高校总数的90%;高等工程教育的本科在校生达到371万人,研究生47万人[2]。但是,我国工程教育仍存在不少问题,主要体现在:人才培养模式单一,多样性和适用性欠缺;工程性缺失和实践教学薄弱问题长期未得到解决;评价体系导向重论文、轻设计、缺实践;对学生的创新教育和创业训练重视与投入不足;产学研合作不到位,企业不重视人才培养全过程的参与[3]。工科创新人才培养需要产学研合作教育。当前,我国工科大学生创新实践能力从总体上看显得比较低,表现在有些学生缺乏创新实践的理念和愿望,缺少创新实践能力的毅力与意志;有些学生有创新实践意识但不能很好利用,有创新实践热情但创新实践能力不够;有些学生虽有创新实践灵感但缺乏创新实践技能等。每年毕业生招聘会上反馈的信息表明,有些毕业生专业技能、创新能力和实践能力等与用人单位的要求还存在不少差距,企业很难招收到需要的高素质人才来承担企业继续发展的重任,出现了学生“就业难”和企业“人才荒”的两难境地。工科院校应正视现状、分析原因,从教育理念、课程体系、教师素质、实践教育、课外科技实践、社会实践等多方面入手,构建有利于工科大学生创新实践能力的培养模式[4]。生物医学工程是一门实践性很强的学科,动手与创新能力的培养对生物医学工程专业人才培养来说显得尤为重要。而生物医学工程专业虽然已成长和发展了几十年,但是,由于其本身“新兴学科”与“交叉学科”的特点,并随着科学技术的进步与发展,对生物医学工程学科的认识及基本定义都还在不断地创新、调整、补充和完善,特别是社会上对这个专业的认识和接受程度还不高,不大清楚这个学科的性质、作用和地位,相关的产业部门认识也较模糊。高等教育人才的培养,不仅要适应科学的进步,更要满足社会对人才的需求。当前,数字化医疗技术正在蓬勃发展中,相关的医疗器械、医疗技术服务产业也在迅速壮大。珠江三角洲、长江三角洲及京津环渤海湾三大区域已成为本土三大医疗器械产业聚集区。据不完全统计,三大区域医疗器械总产值之和及其销售额之和均占全国总量的80%以上。因此,如何结合学科的创新与发展,充分利用产业成长及壮大的时机,培养满足社会需求的人才,是摆在生物医学工程教育者面前的当务之急[5]。为了提高本科生的实践和创新能力,在生物医学工程专业中,实践教学在培养学生的动手能力和创新能力方面是十分重要的,具有不可替代的作用。工程实践能力与创新能力更是教学改革的核心目标。工程实践能力和创新能力是知识经济社会对优秀工程技术人员素质的要求,是现代企业应对全球经济一体化、参与国际竞争的需要,也是企业可持续发展的需要,同时也是建设创新型国家与科教兴国发展战略的需要。实践是实现、发展、创新知识的源泉,是检验真知的标准,也是深刻认识、理解、学习知识和技术的最好课堂与老师。人们根据经验总结出一句格言:听到的会忘掉,看到的能记住,只有亲自做过的才会真正明白,并深深地刻在记忆中。只有亲历亲为,才能深刻理解、掌握、运用事物的本质、原理、规律,并有新的发现和发展。过去高等学校培养的毕业生虽然掌握了一定的知识和技术,但与企业工程师相比,他们在综合素质、实践与创新能力方面存在着很大的差距。经验告诉我们:知识≠能力,两者之间有一个传动的链条叫做实践,即应用知识解决工程问题。因此要培养未来的卓越工程师,提高工程师教育质量,充分开发学生的实践与创新能力就必须要按照其成长的特点和规律改革教育体系和教学模式,让工程师教育回归工程。 2引进荷兰特色化教学模式DCL培养生物医学工程专业学生实践与创新能力 东北大学中荷生物医学与信息工程学院在对生物医学工程专业实施国际化教学的过程中,结合教学实践,以培养满足社会需求的、“用得上、留得住、干得好”的实用创新型生物医学工程专业人才为目标,从培养模式、专业课程设置、实践教学、本科生导师制等多个方面,深入开展了教学改革与尝试,并成功探索出“以项目为中心的课程设计”本土化实践教学方法,取得了较好的效果。“以项目为中心的课程设计”是一种开展“学习+研究”的教学模式,引进了合作方荷兰埃因霍温科技大学DesignCenteredLearning(DCL)教学模式,基于问题进行研究、面向实践探索学习,在教学中研究、在研究中教学,把学生的科技能力培训列入教学计划,校企合作,发挥资源优势。它是以学生为主体、教师为主导,以学为中心,采取学生分组合作、查阅资料、调查研究、讨论、交流等方式学习设计方法的课程。以培养能力为宗旨,以项目为载体,基于问题研究,以课题研究和问题解决为核心,学思结合、知行合一的教学活动,注重方案设计、过程训练,激发学生科学研究兴趣,培养学生自主学习能力、团队协作能力,以及提出问题、分析问题、解决问题的能力,让学生提前了解企业运作机制,为学生就业乃至创业搭建一个良好的平台。 3DCL在研究中教学,在教学中研究——以“老年人摔倒测试”案例教学过程为例 3.1案例的选择和设计——整合各类知识、解决实际问题 “老年人摔倒检测”是本科生第6学期进行的DCL项目。这个案例针对当今老龄化社会的热点问题——独居老人的健康智能监护,在生物医学工程专业领域是非常有实际意义和研究价值的课题。当今独居老人逐年增多,老人的健康问题已经成为一个社会问题。摔倒是威胁老年人健康的一个恶性杀手。如何利用生物医学工程的专业知识,研发可以对老年人行为动作进行实时监控的仪器设备,设计有效的摔倒检测的算法,能够在老人发生摔倒危险的第一时间,通知家属和社区医院,从而最大程度的减轻伤害,正是这个课题需要解决的关键问题。而这个课题也是在学生已经学习了信号与系统和数字信号处理两门前序课程的基础上展开的,让学生们能够直接理论联系实际,学以致用,对知识有更加感性的认识。总之,从案例的选择和设计上,首先变以教为主为以学习研究为主[6]。教师根据教学和科研经验,提炼出能够涵盖本课程主要知识内容的项目或研究设计课题。选择提炼项目的原则是项目知识化、知识问题化、问题层次化。然后成立由中外教师和企业专家组成的教学小组,编写该案例的教案、提炼项目、讲授工程案例,选择可以引导学生对此项目和问题开展自主学习、合作探索研究的问题作为主要教学任务和目标。 3.2案例进行过程中——提高团队协作精神、自主学习能力 教师通过案例描述的形式提供给学生信息,通常是这样的描述:介绍一些简单的关键词、主要目标(可以是简单的建议),并给出案例方面的一些暗示。学生需要在小组里(最多不超过8人)完成这个案例。为此,他们需要在助教的协助下每周进行一次会议,每个案例持续10周。与传统课程不同的是助教的职责是作为一名观察者为学生提供改善方案的建议,而不是传统意义上单纯地传授知识。在每次会议期间,学生需要确认自己欠缺的知识、明确自学作业中自己需要完成的任务。每个学生都需要做这些任务并且需要在下次会议中向整个小组汇报自己做的结果。除了专业知识部分的任务,学生还会讨论到各自的进步,如由于在小组里担任讨论组长、会议记录秘书和板书等角色而学会的相应技巧。总的来说,DCL主要是鼓励学生自主学习,鼓励组员之间进行团队合作,鼓励学生独立思考如何组建实验、如何做报告、如何开展一次有效的会议以及如何成为领导者[7]。 3.3案例完成效果考核方式——颠覆死记硬背的传统方式、改善被动抄袭的学习态度 教学模式、目标改变了,成绩考核方式也改变了——小组、教师评价学习研究成果。因此评价学生的学习研究成果时要用新的方法来评价。要从学习知识转向学习能力转变,从关注结果向过程与结果并重转变。要重点考核自学能力、研究能力、实践能力、创新能力、学习研究的态度和学习研究的成果。小组和教师要结合个人在项目中完成任务的情况、工作量的大小、难易程度、贡献大小、自主学习与研究的态度、创新等情况给出该门课程的成绩。值得注意的是教学观念转变的体现标准是:只要经过学习和研究学会了知识,收获了能力,不看成果和贡献大小,都在合格以上。考核评价方法的改革,就是要解放学生,让其轻松快乐地学习,使学习成为一种有趣的研究活动。就“老年人摔倒检测”这个案例来说,最终的考核结果来源于多个方面,包括指导教师根据平时学生的表现、每周的自学报告、会议记录、会议日程完成的情况给定的分数,小组中期答辩的分数,期末答辩时评委根据小组仪器设备展示以及PPT讲述情况给定的分数,其他小组评价的分数,组员之间互评的分数等多个方面,从不同维度对学生成绩进行评估,使考核方式脱离传统,更加科学合理,更有效地调动学生们的积极性[8]。实践表明,这门课程很受学生喜爱,“老年人摔倒检测”这个案例也取得了比预期更好的成效。学生们普遍反映,对前序的信号与系统和数字信号处理的课程理论知识的理解更加深入,而对怎么分工合作完成项目也有了初步的了解,对未来的工作或者继续深造都有很多益处。 4实践效果 经过多年的中外校企合作、学研产医结合,利用教学资源和优势,实施以项目为载体、基于问题的研究,学研一体,在研究中教学,在教学中研究的DCL教学改革,使教学得到了真正意义上的回归,变以教为中心为以学为中心,学生回归了学习的主体地位,教师变成了主导的角色。把学习和研究集合于项目之中,学习知识与收获能力共生并进,用新的考核评价方式评价学生的学习,减轻了学生的学习负担,使学习变成了一种积极快乐的研究活动。东北大学中荷生物医学与信息工程学院本科生大学4年中除基本实验实践类课程外,主持并实际参与的项目案例达10余项,共计2400余学时,学生的英语能力、动手能力及创新能力得到显著提高。几年来本科生的就业率达到100%。在实习与实训考核中,绝大多数学生被东软集团一类的企业纳入人才储备库。这种研究型的教学模式的优势越来越凸显,正在改变着教学的水平和质量,也在改变着教师的教学观念,同时也改变着学生的学习观。 5结语 东北大学中荷生物医学与信息工程学院的教育教学改革仍在不断深化,新的本科人才培养模式在中外合作、产学研合作办学、集成优势资源、通过教学培养人才、科研创造成果、成果孵化高新技术产业、高新技术产业推动人才培养和成果转化、基础研究与技术研发融合、产品生产、市场营销、人才培养和创业培育有机结合等方面做了一些工作,这些成果有待在实践中进一步完善。 作者:姜永生 王丹丹 鲍楠 王之琼 工作单位:东北大学中荷生物医学与信息工程学院 医学工程论文:生物医学工程教学改革思考 1奥尔堡大学PBL教学模式在生物医学工程的实践 奥尔堡大学在1970年开始进行“以项目为指导的基于问题的教学模式(TheProjectOriented-PBL,PO-PBL)”的改革,在实施过程中得到了广泛的好评[6],并且在2008年,联合国教科文组织在丹麦奥尔堡大学召开的PBL研讨会上提出了工程教育的PBL定义[7],该校到现在已经逐步完善形成完整、成熟的PBL教学模式[8]。 1.1PO-PBL实施的时间与项目的准备 丹麦奥尔堡大学采用本硕5年制的学制,PO-PBL贯穿于1~4学年的每一个学期,也就是说在每个学期,学生们都要在PO-PBL的引导下进行学习。在项目的准备方面,根据生物医学工程作为交叉性学科的特点,项目题目不仅仅是针对一门课程而设立的,而是考虑到要综合利用到本学期学生所学习的所有相关课程,同时教师根据该学期所学课程难度进行项目难度的相关调整,最终,将所有教师提供的项目题目综合汇总,在学期初期供学生们自由选择。 1.2PO-PBL的实施过程 ①学生们根据教师提出的项目题目进行自由选择,组成4人左右的项目小组(Group),每小组获得一个小教室作为小组讨论的场所。在该学期内,组内成员要在学习理论课程的同时,完成相应的项目;②在完成项目的过程中,采取以组内讨论为主,教师指导为辅的原则。当学生们最初拿到题目时,组内成员对解决该项目所需基本观点自主分地为若干部分,每一部分由一名组员完成,完成结果以文档的形式体现,并且通过Dropbox等网络共享文档随时更新,使其他组员在第一时间即可了解最新进展。下一次组会时由组员对所负责的问题在组内进行讲解,这样,通过合作的方式,组内所有成员就可以掌握该项目所有方面的知识点;③在解决项目的过程中,组内成员要随时交换任务,以便组内每名成员对项目的所有领域都有所掌握;④在项目实施过程中,如果该小组认为已经完成了阶段任务或者需要教师的指导,小组将联系导师召开一个指导会议,教师通过与每名组员对话了解项目进展情况,并且给予一定的指导意见。 1.3PO-PBL的考核 在奥尔堡大学,PO-PBL作为每学期非常重要的科目,其考核也十分严格。PO-PBL的考核定在每学期期末,所有理论课程考试结束之后进行。考核主要分为4个方面:①对文档资料的考核。教师检查小组上交的文档资料,查看小组是否完成了该项目相关知识点的学习,是否及时准确地记录了实验过程等;②对小组陈述的考核。组内每一名成员都要准备一份幻灯片,展示自己在项目过程中对不同阶段任务的完成情况,教师根据学生的陈述为该组打分;③板报展示。学生以组为单位为所完成项目设计一个简单明了的板报,所有小组的板报一起展示,对全体学生与教师开放参观,同时可以向任何小组提出问题;④个人答辩。这一阶段类似于国内本科学生毕业答辩,教师会根据项目向学生进行提问,根据回答情况为每一名学生打分。 2PBL教学模式在我校生物医学工程的初步实践 2.1PBL实施的时间与项目的准备 我系在专业四年制中的第三年第一学期开展共60学时的项目实践课程,根据教学计划,这个时期学生们已经在本科阶段的第1~2年学习了一定的基础知识,如医学基础课程、高级编程语言、电子技术、计算机原理等课程,同时正在进行医用电子仪器、单片机原理等课程的学习,在解决项目问题上有了一定的理论基础。在项目准备方面,要求教师从科研或者与实际应用中选择难度适中、并且可以与学生已经学习过的、或正在学习的知识有衔接的题目,目的在于使学生通过项目实践,更多地感受如何运用已学知识解决实际项目问题。 2.2PBL的实施过程 PBL在我系的具体实施过程与奥尔堡大学相类似,都是以学生自主讨论完成为主,教师指导为辅助手段。不同的是我系在实施过程中,学生按着课程安排的时间定期与指导教师见面,进行项目进展情况的了解与指导,这样更有助于教师及时了解项目实施进展及动态,对学生起到良好的督促作用。 2.3PBL的考核 PBL的考核时间定在第三学年第一学期期末进行,在综合考虑了中国高等教育的特点后,我系将PBL的考核分为如下4个方面:①开题审查。在该阶段,每一组都随机选出一名学生代表该组进行开题陈述,教师主要针对小组提出的解决方案进行审查,评价方案的合理性,该同学得分代表小组得分;②中期检查。学生将到当日为止的工作成果以幻灯片或者实物形式呈现,教师检查其完成程度;③最终答辩。全组以陈述的方式进行,教师通过检查项目完成程度以及提问进行评价与评分;④综合性评价,即对实验记录、报告、海报情况进行评价。这4方面的平均得分将作为该小组的最终得分,分数最高的小组将获得一定的奖励。另外,对于项目完成创新性较好、结果完整的小组,教师将指导学生进行论文的写作,鼓励学生在方面进行初步尝试。 3生物医学工程PBL教学在我校与奥尔堡大学实施情况的比较 在亲身参与了奥尔堡大学与我系的PBL教学后,将生物医学工程PBL教学在我校和在奥尔堡大学的实施情况在几个方面作了一个简要的比较,综合比较情况。 4总结与讨论 生物医学工程是一门综合性学科,我系PBL教学与丹麦奥尔堡大学PBL教学设置总体思路相似,即PBL不是附属于某一门课程的教学方法,而是作为一门单独的项目实践课而存在,主要目的是培养学生利用所学知识综合解决问题以及团队合作的能力。相比普通医学学科中针对某一门课的PBL方式,我们认为这样的设置更加顺应生物医学工程的专业特点。参与了两所高校的PBL教学,一个最为显著的感受就是通过PBL课程,学生们在解决问题能力方面有很大的进步,尤其是当学生面对一个陌生的问题时,在了解问题、提出方法方面不需要教师进行过多的帮助,都可以自主完成。这一点尤为体现在毕业设计完成方面,相对于之前毕业但是未参与过PBL的学生,有过PBL体验的学生执行能力更强。值得提到的另一点,在奥尔堡大学,研究生一年级的学生在学习专业课程的同时也要参与到PBL中来,实施效果很好。目前为止我系进行项目实践课程的对象仅限为本科学生,在以后的发展过程中,也可以尝试进行研究生一年级的PBL项目实践课程,对研究生未来更好地完成科研项目起到推波助澜的作用。在参与比较PBL的过程中也发现,相对于我系学生,奥尔堡大学的学生对于PBL的适应似乎更迅速,解决问题更加积极主动,这可能与本系实施PBL时间尚短、PBL在学期内所占学时较少、国内学生课业相对更重有关。PBL教学在奥尔堡大学已经有40年的历史,其各个专业的PBL体系更为完整和成熟,在生物医学工程方面的PBL教学也非常具有代表性。我系将会继续每年派出1~2名师生亲身体现其实施情况,将其优秀经验转化为适合我国高等教育体系的有效经验,使两者有效融合,相信随着PBL在我系实施时间的增长、经验的增加,本专业的教学质量一定会有非常好的提升。 作者:苏娟 于璐 尹勇 常世杰 沙宪政 工作单位:中国医科大学生物医学工程教研室 医学工程论文:中美生物医学工程人才培养对比 1培养目标之比较 美国生物医学工程本科教育注重学生生物医学以及相关的工程学背景双方向的培养,使学生不仅在生物医学工程、生物医学科学及其相关领域内可以继续深造,同时能为在医学、管理和法律等方面继续谋求发展打下坚实基础[2]。通过分析约翰霍普金斯和凯斯西部保留地2个美国具有代表性的大学的学生毕业情况,发现在过去几年里约有2/3生物医学工程本科毕业生选择继续深造,研究方向涉及医学、生物学和工程学在内的各个领域。美国生物医学工程本科教育的培养目标集中在如何提高学生运用数学、物理学、工程学的原理去解决医学问题的能力,培养学生在相关研究领域的学习兴趣,筑牢学生在职业中的实践基础抑或拓展其未来继续深造的可能性,加强学生对职业操守与伦理责任的认识。我国生物医学工程本科教育的培养目标相比美国较具体,主要是以适应岗位需求导向为教育思路,注重培养学生的专业性,毕业生所从事的研究及工作领域相比之下较为局限,缺乏为毕业生后续发展奠基和能力塑造的前瞻性。中美生物医学工程本科教育培养目标出现如此的差异化,主要因为两国在生物医学工程领域发展的阶段、程度及背景上存在差距,这重点反映在教育理念上的不同:美国更加注重本科通识性教育和职业素质的培养,特别是学生可持续发展能力和产业服务技能的培养;中国仍然是以专业化的教育为主,更加注重培养学生在具体专业领域内从事具体工作的技能。 2师资队伍之比较 在美国高校的生物医学工程专业,不仅有负责课程性教学、专业化指导以及自身科研的本系导师,还拥有大量外系以及与研究所联合的教师。以霍普金斯大学为例,它的生物医学工程专业拥有100多名教师,但其本系的教师只有42名,其他均为外系教师,这些教师主要来自于药学院和工程学院。其学科背景更是丰富,涉及到电子学、材料学、数学及统计学、机械、化工等诸多方面,这种充分利用学科间的优势进行教学的模式,不仅丰富了生物医学工程专业,更为共同促进学科发展发挥了强大的推动作用[3]。随着近些年的发展,我国各高校的生物医学工程专业的师资水平有了显著提升。但与美国相比,在联合培养方面还有一定的欠缺,在与其他专业相关领域专家教授的联系方面做的还不够,各高校间的交流程度有待提升。 3课程设置之比较 美国高校的本科课程突出通识化、职业化,学制采用四年制,课程主要分为5个方面:(1)科学基本知识;(2)工程类核心课程;(3)生物医学类核心课程;(4)人文与社会科学;(5)工程类选修课程。其中工程类核心课程类似于国内的专业基础课,而工程类选修课类似于专业课[4]。在4a本科教育中,第1a主要进行通才教育,学习基础知识;第2a学生可根据个人兴趣及就业取向选择主修专业,学校安排相关专业领域的教师帮助选修工程课程并进行科研实践研究指导;最后2a学生则主要进行某一传统工程领域及其生物应用方面的学习。美国生物医学工程本科教育以能力为导向,特别关注于知识背景领域的宽度以及课程与职业发展的密切性,重视人文、社会科学等方面的教育,为今后学生在职业选择上创造了广泛有利的发展条件。我国生物医学工程本科的课程设置则主要集中于影像设备和医学电子工程学这种更为专业化的课程上,基本上没有高校针对生物医学工程自身产业化的过程及其背景等相关知识进行认知性教育。相对于专业教育,在学生职业素养和人文素质方面的培养稍显不足。学生本人对专业课程的自主选择度不高,能够选择的专业课程有一定的局限性。由此可见,我国的生物医学工程本科教育课程设置更加突出技术性和专业性,学科之间的跨度不够,学科交叉性不足,很难实现学科间的共同促进和发展,导致能够帮助学生在未来的职业选择和发展中跨领域发展的可能性降低。各高校在教学科研方面的特长开展,联系实际不够紧密,过分强调专业型技术人才培养,一定程度上与当前知识快速更新的时代脱节。 4实验实践能力之比较 美国高校非常重视学生实验实践能力的培养。生物医学工程专业最早在美国发展,积累下了丰厚的科研基础力量,并且大多高校具备条件优越的实验室,且实验室资源十分充足,为学生科研实践能力的提升提供了优越的条件。例如,哥伦比亚大学和莱斯大学在生物医学工程本科教育中,实验室课程占很大比例;杜克大学重视培养该专业的学生在实验中解决实际问题的能力;弗吉尼亚大学生物医学工程专业的实验课程平均每周超过3h。由于我国生物医学工程专业发展时间相对较晚,目前各高校的专业实验室资源有限,并且对本科生不完全开放,实验条件相对落后,因而在课程设置中实验课比重相对较少。另外,在实践实验能力培养方面相比之下重视程度不高,设置的实验课多半是验证性实验等,缺乏创新性,不能充分调动学生的积极性,也不能发挥学生的主观能动性,因此学生的动手能力得不到充分有效的锻炼。据统计,我国许多高校本科生的实验课时不到总课时的1/6,较美国高校水平差距较大。 5对我国生物医学工程专业本科人才培养发展模式的启示 通过比较中美两国生物医学工程专业本科人才培养模式,发现了我国在该专业本科教育领域存在的不足。针对如何更好地开展生物医学工程本科人才培养,更好地发展我国生物医学工程教育,总结了以下感受与启示。(1)结合我国生物医学工程的发展趋势,确立适合我国生物医学工程发展现状的人才培养目标。目前,我国生物医学工程专业还处于发展的初期阶段,但伴随我国经济的持续发展、技术领域的更新进步,该专业将会进入到一个快速发展的时期。因此,我国生物医学工程本科教育应适当借鉴美国高校的培养模式,更加注重为研究生培养打下坚实基础,而本科阶段主要集中在理工基础知识的掌握以及生物学与医学背景的了解上,从而为学生下一阶段在某个研究领域的继续深造创造有利条件[5]。同时,我国生物医学工程本科教育还要注意与产业发展相结合,致力于培养既能推动科研发展又能满足产业化需求的高素质复合型人才,为该专业下阶段的跨越式发展进行力量储备。(2)根据学科发展的规律及特点,逐步实现我国高校师资队伍的有机整合。生物医学工程专业属于交叉学科,是理、工、医等多学科的交织融合。美国生物医学工程本科教育的教师很多都是各学科分支的领军人物,将他们整合在一起组成师资队伍顺应了学科发展规律,发展势头必然明显。随着我国生物医学工程专业的发展,目前国内也有一大批该领域的专家学者,他们在各自的研究领域都有着不菲的成绩,掌握着丰富的理论知识与科技前沿技术,对临床需求有着深刻的认识与理解。因此,各高校在师资队伍建设方面应当充分考虑生物医学工程专业的发展规律,真正理解交叉学科的内涵,一方面通过高校联合优势,集中解决各个分支专业的教学问题;另一方面,尽可能将该领域的专家融入到教育队伍当中,高效整合师资队伍,使其充分体现医工融合的特点,从而为学生提供优质的教学资源,使其真正领会医工结合的真谛与内涵,那么优秀的生物医学工程人才必将源源不断地被挖掘、培养出来。(3)筑牢学生人文素养基础,强化学生实践能力,课程体系设置应基于产业市场需求和科研发展。美国生物医学工程的本科课程尤其以专业课程设置突出其学科本身涉及面广的特点,同时注重学生人文素质的综合培养以及实验实践能力的有效锻炼,具有相当的灵活性,并且能够结合科研优势突显重点。我国开设生物医学工程的各高校应该充分借鉴学习这些经验做法,并结合各高校的实际情况,贴合自身的科研方向与优势,有针对性地指导学生进行科研实践,提升学生的实验实践能力。同时,要强化研究与产业的双方面发展,将市场需求纳入课程设置的考虑因素,并且融合学生自身的兴趣及未来就业形势等相关方面,灵活创新地设计课程,争取培养出具有特点鲜明的、发展方向广泛的、综合素质与竞争力强大的医工人才。 6结语 我国生物医学工程专业自20世纪70年代创建以来,其发展速度迅猛,学科定位、产业效益和发展前景越来越得到社会的认同和重视。但是,我们要在肯定自身成绩的同时善于发现问题,敢于查找不足。与美国相比,在生物医学工程本科教育方面我们还有很长的一段路要走,这个专业在中国的发展可谓任重道远。作为医工人,我们要继续努力,在各自的岗位上贡献力量,勇于挑起重担,敢于面对挑战,共同促进我国生物医学工程专业的发展水平走上新的台阶。 作者:董旭 张晓玲 工作单位:济南军区青岛第一疗养院器材科 医学工程论文:生物医学工程硕士培养方式 一、优化课程设置和教学内容 课程教学是工程硕士培养的重要环节,是知识再积累和知识更新的基础环节,在整个研究生培养过程中,是学校可控时间最长,影响最大的环节[3]。因此在课程设置和教学内容上,考虑工程硕士的特殊性,才能培养出高质量、特色鲜明的工程硕士。在进行生物医学工程硕士培养模式探索期间,我们通过对生物医学工程专业的工程硕士进行了问卷调查及现场调研,并对调查及调研结果进行总结分析,对课程设置和教学内容进行了优化。在课程设置上增设了实用设备类课程的讲解,针对工程硕士要求动手能力强等特点,加设了与医疗相关的设备维修理论及实践课程和相关实用性较强的应用类课程。同时,在教学内容上也进行了优化以医学院校为背景的生物医学工程领域工程硕士培养模式探索张鑫,曾碧新,黄敏,陈付毅(温州医学院,浙江温州325035)摘要:结合医学院校特点,探讨了以医学院校为背景的生物医学工程领域工程硕士培养模式的创新与优化,从培养目标、课程设置、教学内容、学位论文等方面进行了探索和优化,以不断完善和规范生物医学工程专业工程硕士的培养过程。关键词:生物医学工程;工程硕士;培养模式调整,主要表现为: 1.在讲解基本理论的基础上,增加如电子病历等热门话题的开放式教学模式探讨; 2.攻读工程硕士学位的学生已经具有一定的工作经验及在某一领域已经有一些独到见解,在教学内容上可以安排一些学生讲座,让学生针对自己所熟悉的领域与班级学生进行讲解与互动,从而扩大工程硕士在教学内容上的局限性; 3.在时间充裕的前提下可以尝试邀请相关医院及厂家的专家进行专题讲座,可以增加解决某一专业问题的针对性。 二、优化学位论文指导与评价体系 工程硕士学位论文是工程硕士培养的主要环节,也是最终环节。与工学硕士不同,生物医学工程领域工程硕士的选题应来源于医院及相关部门的实际需要或具有明确的生物医学工程背景,研究成果要有应用价值。因此,在学位论文指导方面可以实施由学校具有工程实践经验的教师与医院相关部门的技术人员联合指导,医、校双方导师发挥各自优势,共同指导。为制定更具实用性的论文指导与评价体系,我们调研了省内10余家附属医院和部分相关企事业单位的相关科室,了解附属医院及相关科室对人才的需求情况,根据相关部门及临床医生提出的意见进一步完善生物医学工程领域工程硕士的毕业论文制订及相关评价体系。在充分调研的基础上,制订了工程硕士论文学位论文质量参考标准,并在多家培养单位中应用,取得了较好的效果。 三、构建适合医学院校生物医学工程领域工程硕士培养的模式 生物医学工程的研究是电子技术、现代通讯技术、计算机技术、生物技术以及材料科学、数学、化学、物理学等新技术的飞速发展和研究的深入,由多学科的渗透与综合作用于传统医学领域而形成的一门新型的交叉的边缘学科。生物医学工程专业具有跨学科、交叉的学科特殊性,在培养模式方面会出现偏重于工科或医科的现象,没有真正体现出医学工程的多学科交叉的特点。那么如何更好地将理、工、医三者有机的结合在一起,使得培养出来的学生的知识结构和基本素质更加完善,这已成为我们在人才培养方面的一个突出问题。为了更好地构建适于医学院校生物医学工程领域工程硕士培养模式,应重视以下几个方面[4]: 1.以社会需求为导向专业设置及培养目标都以社会需求为导向,紧密结合生产和科技发展变化的需要,及时调整课程设置,不断更新课程内容和教学方法,使学生能够尽快地接受新技术与信息。 2.重视实际能力在教学过程中可以开展课程讨论会,重视学生实际操作能力,培养创造精神与创新意识。 3.师生共同参与课程设置课程目标由侧重传授知识转向培养探究能力,由片面增加学生认知成长转向兼顾学生情感发展,课程内容由静态的稳定划一走向动态的开放灵活,课程不再仅仅作为面向过去知识的载体,而更多地呈现为面向未来发展的过程;课程设计趋向更大的弹性,在必修课的基础上,增加了选修课的数量,多方位地开拓学生的知识面,激发学生的想象力和创造力。 鼓励学生积极参与课程设置与发展,通过学生在学习过程中的感受与需要,由学生和老师共同参与课程的设置与修改,而不仅仅是由学校单独制定,课程的组织不再限于学科界限而是面向跨学科和综合化的方向发展。培养模式的创新主要表现为: 1.由学校教师和医院临床医生共同承担教学任务,真正实现理、工、医的有机结合。 2.以培养复合型人才为目标,真正做到与实际相结合。针对医生在诊疗过程中对现有仪器设备的看法和改进意见以及病人的需要建立起一个良好的沟通环境。 3.引进先进的教学理念与方法。 四、结语 生物医学工程领域是一个典型的交叉科学技术领域。生物医学工程领域是生物医学信息、医学电子、医学影像技术、基因芯片、纳米技术、新材料等技术的学术研究和创新的基础。生物医学工程专业工程硕士的培养目标就是为医院及相关企事业单位培养复合型的高级技术人才。本文通过对生物医学工程领域工程硕士培养模式的探讨,包括从课程体系的建设、论文评价标体系优化等,不断完善培养模式。以医学院校为背景的生物医学工程专业工程硕士的培养工作既有优势也有局限性,具有创新性和实用性的培养模式还需要不断探索研究,希望能够不断探索出培养该工程领域高素质、创新型工程硕士人才的新实用模式。 医学工程论文:生物医学工程创建及人才培养 1明确专业方向和目标 由于生物医学工程专业是新兴发展起来的新学科,大众缺乏对其的了解,因此实际工作中我们发现,部分考生报考专业时带有盲目性,往往对专业的名称产生误解,致使入学后发现专业与自己所期望的不符而产生迷茫和厌学的状况;另外,由于全国的生物医学工程专业毕业生比例较小,社会知名度不够高,学生入校后也容易产生消极心理,不知道学了有什么用,将来到哪里就业等等疑问,因此我们除了加大宣传力度,在招生时将学科的发展规划、课程设置、社会需求等作大力宣传,使学生真正了解专业的定位而根据自己的兴趣和特长选择报考外,更注重对入校后学生的思想教育,如定期开展一些交流活动,请一些专业领域的专家学者作学术报告,使学生了解生物医学工程领域的前沿发展方向;邀请已经毕业的生物医学工程专业的本科生、研究生以及博士生等与同学们座谈,了解他们现在从事的职业、研究的内容等,提供给学生一个发展的目标和方向;带领学生到一些与生物医学工程产业紧密相关的公司、企业、医院等参观,组织学生参加深圳每年一届的医疗器械博览会,让他们通过实地感受和了解,从而热爱生物医学工程专业,增强信心,也极大提高了学习兴趣,学习更有了动力和目标。 2合理设置专业课程 我们坚持“重人品、厚基础、强能力、宽适应”的人才培养模式[1],要求学生在学习期间能接受先进的理论和技术,培养较强的分析、解决问题能力。课程设置除学校规定的政治理论、外语等公共课程外,专业课程分为四条主线:1)医学仪器与生物医学信号处理,还包括:电子技术、电路分析、信号与系统、数字信号处理、数字图像处理、医学图像处理等;2)微机原理及其应用,还包括:单片机(ARM、MCU、DSP)技术、算法语言、网络技术、计算机在生物医学中的应用等;3)医学基础知识,包括:解剖与生理学、临床医学概论等;4)生物医学工程专业课程,包括:生物医学测量、医学传感器原理及应用、生理系统建模与仿真、医学成像技术、生物力学、生物材料等,以医学仪器与信息为主轴,兼顾力学、材料等其他主干领域,满足涉及面广的生物医学工程综合人才培养的要求,让学生在接受多方面全方位专业基础教育的同时,也可以根据自己的喜好选择在感兴趣的领域继续深造。 3开展教学改革生物医学工程专业注重培养复合通用型的应用人才,这就要求我们在教学过程中必须方式多样,注重培养学生的实践能力。 3.1采取多种教学方法 改变过去单纯的“教师讲、学生听”的注入式教学方式,转变为“学为主,教为导”的方法,课堂多以启发式、讨论式教学[2]。这样可以活跃气氛,教会学生自己学习、自己思考、自己发现的能力。 3.2采用多媒体和板书教学结合使用 多媒体的使用可使过去枯燥的纯粹手写教学内容变得直观、形象、生动,但单纯的多媒体教学可能会造成学生产生偷懒情绪,一晃而过的幻灯片并不能让学生印象深刻,因此在课堂教学中应适当结合黑板书写,加深记忆并鼓励学生适当笔记。 3.3加强教材建设,整合课程及网络资源 我们在课程教学中以书本基础理论为主线,辅以参考资料和自编讲义,并开发了一个生物医学工程专业的网络教学平台,以信息技术为手段,以优化课堂教学、提高课堂教学的效率为目标,在网络环境下进行了生物医学测量、医学成像技术等部分专业课程的辅助教学。我们充分利用和整合网络资源,在教学平台上开设了包括课程讲义、答疑讨论、在线测试、试题试卷库、参考资料下载等教学内容,教师与学生之间、学生与学生之间能通过此平台开展教与学的互动交流,培养了学生自主学习、协作学习,创新学习、学会质疑、学会探讨以及终身学习的能力,大大调动学习兴趣和积极性。 3.4重点突出实验、课程设计、毕业设计和实习等实践环节 我们将实验分为基础性实验(如工程生理学实验)、综合性实验(如医学测量与传感器实验、医学仪器与信息处理实验等)和创新性开放实验,分阶段、分层次锻炼学生的实践能力,例如综合性实验将几门课程的知识融合在一起,提高学生的综合应用能力;创新实验由教师拟定实验目标,实验过程由学生自己设计和动手创造,改变过去学生盲目被动的按照规定步骤进行实验,缺乏思考,不能达到实验目的的情况,真正培养学生思维逻辑能力、分析解决问题的能力以及科研实践能力,并安排时间让学生分组讲述本组实验或设计的思路和过程,以及遇到的问题和解决方案等,这样的方式不仅能让学生相互交流心得体会,而且学会总结经验,锻炼逻辑思维和语言表达,真正突出学生综合能力的培养。 3.5注重产学研的结合 我们秉承“科研带动教学,研究带动教育”的理念,积极与省内有关医疗器械公司、医院、生产厂等密切联系,建立良好合作关系,加强了实习基地建设,为学生提供良好的实践机会。与美国NationalInstrument公司合作建立“华工-NI虚拟仪器联合教学实验室”,有效地提高了学生参与课外实践的积极性。同时积极组织引导学生参与教师的课题研究中,学生从大学一年级开始就可以进实验室参与项目,同时鼓励学生发表学术论文,使学生的综合专业技能得到极大锻炼。 4改进考核方法,全面客观评价学生成绩 在考核方式上改变过去传统的“一纸定乾坤”的考试模式,在总评成绩中加重平时实践环节的比重。例如,关于生物医学工程各领域发展的综述报告、各种观摩、实验、设计、实习等都体现在期末的各科考试总评成绩中,并加大其比重。考试的形式也多样化,我们在部分专业课程的考试方式上还采取了一种半开卷的形式[3],所谓半开卷考试就是在考前准备一张与试卷等大的16K纸,学生可以事先在这张纸上摘抄(必须手写)书上的概念性理论和重点难点,并且准许学生将其带进考场,考完后将这张纸同试卷一并交上,作为考评成绩的一部分。学生在考前亲自抄写一遍这些内容是对这些知识的一种复习和回顾,同时要自己整理这些重点难点就必须平时注意学习和听讲,因此这种方式不仅极大提高学生的学习热情和积极性,也使学生真正通过考试来及时发现和补救学习上的漏缺,同时也使考核方式更灵活,结果更客观。对我校生物医学工程专业人才培养模式改革的实践结果表明,学生乐于接受,教学效果也令人满意,03、04级同学在校期间已在国内外学术会议及学术期刊上3篇,学生就业情况良好,用人单位给予了较高的评价和肯定。学生的学习积极性也高涨,社会影响力正在不断扩大。不足之处在于,学科建设中仍存在一些问题,比如:缺乏适合的专业教材,如何在工科院校有效开展医学课程教学等,我们将继续在教学中不断探索和完善,培养出满足社会需求的生物医学工程专业人才。 医学工程论文:临床医学工程部发展策略 1临床医学工程部门发展现状 1.1体制不健全、职责不明确 自20世纪70年代我国建立临床医学工程学科以来,全国各级医院相继组建了临床医学工程科(部),但在管理体制上比较混乱,有的隶属后勤部门,有的隶属医技部门。在职责上差别也很大,有的只重视医疗仪器设备的采购,而忽视了仪器设备的功能开发和利用;有的只重视维修和日常管理,而忽视了仪器设备质量安全性、可靠性的控制和检测;有的甚至将总务后勤部门的水、电、气、机械等动力方面的维修掺杂进医学工程科的日常工作,使得医学工程技术人员不堪重负,这些都严重影响了临床医学工程学科的健康发展。 1.2领导不重视、重医轻工思想严重 目前,各级医疗行政部门的领导中,医学工程专业出身的很少,对此专业不甚了解,未能充分认识到医学工程科在医院发展中的重要性。同时,因为医学工程科不能像临床科室那样直接创造效益,往往造成领导院忽视医学工程技术人员在设备采购论证、应急抢修、预防性维护及质量控制等方面所带来的间接经济效益,对于医学工程科在人员配备、进修培训、职称评定等方面给予了限制。 1.3自身整体素质不高,技术水平参差不齐 据江苏某高校对4个省部分医院的调查,医学工程技术人员的学历结构为:研究生占1.8%,本科占12%,大专占33.7%,高中和中专占53.5%。湖南某高校调查30所医院医学工程技术人员的高、中、初级职称结构为8.4%,35.9%,55.7%tz】。不仅学历与职称结构不合理,而且真正医学工程专业毕业的人员占的比例也很少,许多现有人员未经过正规的医疗设备专业学习和培训,缺乏相关专业理论基础,知识面狭窄。随着现代医学的发展及各种新型医疗设备的引进使得医院迫切需要素质高、能力强、知识面广的医学工程通用型人才。 1.4在职培训工作落后,发展进步受限 一方面,由于编制人员较少,医学工程技术人员的日常设备维修及计量质控等任务较重,再加上这些工作不直接产生效益,管理层不予以重视,医学工程技术人员较少能获得与临床医生一样出去培训进修的机会。据调查显示,县以上医院64%的医学工程技术人员从未参加过继续教育。另一方面,目前我国医学工程技术人员的职称评定没有一个专门的机构和组织,往往是挂靠在其他行业。而职称考试很少涉及专业知识,职称评定也没有专业评委,导致一些医学工程技术人员的晋升困难,甚至晋升“无门”。在职教育培训、职称晋升及待遇得不到相应解决,造成了医学工程技术人员进取心不强或人才流失。 1.5制度守旧,积极性和能动性得不到充分发挥 由于历史原因,在大多数医院,医学工程科的主要职能定位在医疗设备的维修上,从而使得医疗设备在购买时没有医学工程技术人员的论证参与,以致许多性能没有充分开发,功能闲置。由于仪器设备的使用管理都在临床科室,经常出现不按章操作,不定期进行维护保养的情况,甚至带故障运行,造成更大的损坏;有的设备由于使用频繁,临床使用科室往往找借口阻碍医学工程人员对设备进行必要的检修和质量安全检测,从而使的设备的安全性和可靠性得不到保证。同时,由于医学工程人员的工作很难用指标直接量化,他们的劳动价值很能被凸显出来,工作性质和成效被低估,在劳务补贴方面往往与临床科室有较大的差距,从而导致医学工程部门的工作职能得不到充分体现,医学工程人员的能动性、积极性得不到充分发挥,工作效率不高。一 2临床医学工程部门需强化的主要职能 随着科技的飞速发展,临床医学越来越依赖高精尖设备与技术,临床医学工程师已经成为现代临床医学与工程学之间的桥梁,医学工程的学科发展也逐渐得以完善,医院对医学工程部门的重要性也越来越重视。我们必须抓住机遇,顺应医院的发展建设,满足临床医疗的需要,保障医疗设备使用的有效性和安全性。因此,作为临床医学工程部门,必须强化以下5个方面的职能。 2.1强化参谋职能。做好设备引进过程中的科学论证和把关工作 医疗设备的采购是一个复杂而又十分重要的过程,科学规范的采购必然会给医院带来巨大的社会和经济效益,否则就会给医院带来巨大损失。首先,在设备采购之前。要广泛征求意见,根据使用科室的实际情况和发展需要,对待引进设备的经济效益进行评估预测;了解不同厂商设备的性能指标、价格、维持费用以及此类设备在其他医院的运行状况等;对医疗设备的配置做出较为合理的方案,并写出可行性论证报告,为医院领导的决策提供有力的依据,从而确保所引进的设备既能满足临床科室的日常工作和科研需要,又不至于因为一味的贪多求全发挥不了设备的最大效益,造成资源浪费。其次,设备到货安装后,医学工程部门要依据合同条款,对设备进行验收检测,包括设备的软硬件指标、性能参数及电气安全等,以保证所购设备的安全性和有效性,降低源头风险。 2.2强化维修职能。做好设备的应急维修和预防性维护工作 应急维修也称一线维修,这是临床医学工程师必须具备的素质和技能。设备在使用工程中不可避免会出现各种故障,只有及时排除故障,才能保证设备安全有效的使用,满足临床医疗的需要。预防性维护(PreventiveMaintenance)是指周期性地对仪器设备进行维护保养和功能检查,动态观察设备的运行状况,它是对仪器设备的一种动态管理。随着越来越多的先进仪器设备应用于医院临床,对医疗设备的动态管理提出了更高的要求,作为医学工程技术人员,我们要将设备的维护管理模式由原始的被动抢修向预防性维护过渡,动态掌握设备有效生命周期中的运行信息(包括它的运行环境条件、技术参数指标、使用消耗状况等),做好记录,建立设备档案,并以此为依据对设备的运行情况进行科学的分析,制定可行的周期性维护保养方案,通过预防性的检修避免突发性事件,保证设备处于良好状态,降低设备的故障发生率,延长设备的使用寿命J。 2.3强化管理职能。做好设备的质量管理与控制工作 科技的发展极大地促进了医学技术的发展和进步,人们在应用新技术和新设备的同时,由于对其潜在的风险和临床应用质量安全问题认识不足,造成在医疗设备在应用中时常出现安全隐患、引发医疗事故、对患者或操作人员造成伤害的案例。这已经引起了人们对医疗设备质量与安全的广泛关注。近年来,医疗设备质量控制已成为医疗机构设备管理部门研究的一个重要课题。2006年,总后卫生部率先对医疗设备质量控制进行了试点和摸底,并于2008年6月下达了《军队卫生装备质量控制实施通用要求(试行)》及《军队卫生装备质量控制检测技术规范(试行)》的通知。2010年1月,国家卫生部颁发了《医疗器械临床使用安全管理规范(试行)》,其中明确指出,医学工程部门具体负责本医疗机构医疗器械临床使用安全管理和工程技术支持工作,这赋予了我们医学工程部门新的使命任务。我们要充分认识开展医疗设备质量控制工作的重要性,切实树立以临床为中心的观念,拓展医学工程部门的技术保障服务范围,通过制定医疗设备质量管理控制方针、目标、职责、程序、制度等,实现医疗设备在论证、采购、使用、维护、维修、退役等全过程的质量管理与控制,确保医疗工作质量,保证患者诊治安全有效,提高医院综合效益,从而推进医学工程学科建设,提升医学工程技术人员地位。 2.4强化培训职能。做好医护人员的安全培训与考核工作 随着越来越先进的医疗设备广泛应用于临床,在帮助医护人员诊治患者的同时,也要求医护人员必须掌握更多的知识,才能够很好地驾驭它们,任何一点小的失误,都可能影响到设备的正常运行,从而影响临床的诊断和治疗,严重时可能会造成误诊、漏诊,甚至威胁到患者的生命安全。因此,对医护人员进行医疗设备的操作规程、安全使用及维护技能的培训和考核,也是医学工程部门必须强化的一项重要职能。首先,要加强对医护人员进行使用操作技能培训和考核,促使他们在使用仪器设备时能严格按章操作,保证仪器设备的使用环境条件,尽量避免因设备操作不当引起的不良后果的发生。其次,要加强对医护人员进行日常维护保养知识的培训和考核,提高医护人员对设备仪器日常维护保养重要性的认识,增强其责任心,及时有效地开展维护保养工作,避免因日常维护保养不到位而造成仪器设备的损坏。再次,要加强对医护人员进行质量安全方面的政策法规教育,使他们对仪器设备的计量及质量控制检测的重要性有更清醒的认识,这样才能使他们更好地配合医学工程人员对设备开展计量检定和质量控制检测工作,保证医疗仪器设备使用的安全有效。 2.5强化学习职能,努力提高医学工程人员自身素质 学科发展的关键在于自身素质的提高,医学工程技术人员应走在医疗领域的前沿,及时掌握医疗设备的发展趋势和动态。今后医疗设备将朝着数字化、智能化、集成化、网络化方向发展,这就需要医学工程技术人员积极参加在职学习和培训,不断更新观念,改善知识结构,提高专业技术水平;同时,医学工程部门要进一步完善内部建设机制,优化人才队伍结构,积极引进优秀人才,建立一支德才兼备、掌握高科技专业知识、具有严谨科学作风、会管理、梯次合理的人才队伍,积极主动作为,用实际行动和工作业绩来改善和塑造自身形象,确立医学工程部门在医院不可或缺的地位和作用。 3小结 总之,要改善和提高医学工程部门在医院的地位,需要我们在现有条件下,正视困难和问题,明确学科定位,转变工作模式,强化职能建设,牢固树立为临床服务的理念,不断提高技术水平和学术水平,切实履行好岗位职责,只有这样,医学工程部f-j~/-能成为现代化医院的重要组成部分,才能为现代化医院的发展起到重要的作用。 医学工程论文:JCI评审标准对医院医学工程建设的应用 [摘要]用JCI标准转变医院临床工程的管理理念、方法和工作方式,并从循证管理、风险管理、应急管理、持续改进、标准化、监测指标、工作计划这7项内容来阐述对JCI要求医院以“质量改进和患者安全为中心”的理解及实践。 [关键词]JCI;临床工程;循证管理;风险管理;监测指标 引言 联合委员会国际部,是美国医疗机构认证联合委员会的国际部,也是世界卫生组织认可的全球评估医院质量的权威评审机构。JCI标准的最大特点是以满足服务对象的全方位合理需求作为主要的依据,其理念是最大限度地实现医疗服务“以患者为中心”,并建立相应的政策、制度和流程以鼓励持续不断的质量改进,规范医院管理,为病人提供安全、优质的服务[1]。随着现代医学的发展,医疗设备的数量和种类快速增长[2],由于医疗设备直接或间接地作用于病人,其会直接影响病人的诊断和治疗,甚至威胁患者的生命。最大限度地控制医疗器械的潜在风险,保证医疗器械安全有效地使用,是医疗器械生产、经营、使用单位和技术监测部门共同面临的问题[3]。因此加强对医疗设备的规范化管理是临床工程的首要任务。我院是一个综合性三级乙等县级医院,开放床位1800张,年门诊量330万人次。全院医疗设备8000多台,总价值3.2亿元人民币。2013年我院决定引用JCI评审标准,创建医院质量管理新体系,经过1年多的努力,于2015年7月以9.85分的成绩顺利通过首轮JCI认证。在JCI迎评工作中,我院医学工程建设发生了根本性的变化,健全的制度和完善的流程,工作整体思路清晰、计划性强、具体工作有条不紊。下面就我院医学工程建设在工作理念和工作方法两方面的转变做介绍。 1医学工程建设的实践 1.1工作理念的转变 1.1.1循证管理循证管理就是依据证据进行管理决策。临床上早就广泛采用循证医学的方法来治病,我科把循证的方法应用到医疗器械的管理中来,并做了如下改进:(1)加强法律循证。合法是工作的最基本要求,此前设备管理的制度只是书面框架,员工无法依照流程与制度办事,只能请示领导或凭感觉走。因此首先是收集和学习相关的法律、法规,并完善医院层面的《在用医疗器械管理制度》、《医疗器械不良事件监测及召回制度》等相关制度,然后修订维修工程师、仓管人员、临床科室日常使用人员等岗位职责,最后将相关内容进行全员培训。(2)用客观数据评价绩效。如在对厂家设备保修的评价中用设备配件送达超过24h的次数、同一故障重复出现次数等指标替换原先的反应迅速、维修质量等项目;用维修台数、维修工时、未完成任务次数来评价员工工作能力,而不是按原来“团队精神强,维修技能强,工作努力”等评价。(3)从系统中找原因。有研究表明事情做错更多的是制度和流程的缺陷,只有系统安全了,个人才安全。如在手术室发生价值10万元的设备附件被护工丢弃事件,通过设备科、手术室等多科协作,找出事件的根本原因是医院虽然有培训制度,但未涉及护工且缺乏完善的器械交接制度,随后完善了相关制度和流程,并对相关护工进行了培训而未予以处罚,培训后再无类似事件发生。郑焜等[4]从广义的角度出发,提出了基于循证的医疗设备质量管理的基本思想和基本构架。孙麟等[5]从收集、分析、评价证据和开展循证管理等方面构建了医院后勤循证管理。循证的核心思想就是以客观的科学研究结果为证据。但在构建循证管理新模式时,循证数据的收集是个庞大的工程,越细的数据与证据越能反映事件的真实情况,数据的收集与管理成本的投入还在进一步平衡中。1.1.2风险管理我院以往只是机械地对省质控规定的8类设备做预防性维护和质量控制。在此次JCI迎评过程中,作了如下改进:(1)针对全院的医疗设备(包括新购置设备)进行风险评估且按风险等级制定控制方式。(2)通过评估发现一些新的重大风险医疗设备,如人工心肺机等,并对在评估中发现的风险点做了及时的改进。(3)打破传统的按价格高低管理设备的模式,规定重大风险、高风险设备在采购前需做技术评估,而不按价格在20万元以上才做技术评估;对呼吸气囊等价格低但风险高的设备建立医疗设备档案,按固定资产管理等。风险管理不是简单对设备做不同等级的维护,不同风险等级的设备应该制定不同的管理模式,更应该包括技术认证、采购评估、使用培训等管理流程。为此医院引入医疗失效模式与效应分析(HFMEA)这种防范于未然的前瞻性风险管理方法,用在设备管理的全周期,在关键、高风险流程中找出并矫正失效因子,防范事故于未然[6-7]。1.1.3应急管理以前我院应急预案不全,操作流程、应急物资储备不明确,大多员工不清楚如何响应,在此次JCI迎评过程中进一步完善了应急管理机制。(1)制定并且学习了《医疗器械不良事件监测及召回制度》、《突发公共卫生事件应急预案》、《停电应急预案》等应急预案。(2)开展大规模创伤急救、集体食物中毒、台风登陆、消防、全院停电、全院停氧气等全院性的演练,通过演练检验和完善现有的应急预案。通过制度及预案的制定和演练,明确了应急预案何时由谁启动、如何实施、应急物资的储备、不良事件的处理及召回。(3)全院配备除颤仪、AED除颤仪、喉镜,确保每个角落都能在5min内开展高级生命支持,给患者、家属、员工及来访者提供了一个安全、功能齐备的环境。应急响应的前提必需有一个完整的灾害脆弱性分析,然后要依据上级相关制度与应急流程来明确本部门应急预案的启动与执行,最后通过演习来改进预案、提升全体人员的应急能力与应急物资的完整,来保证医疗设备及管理人员在常态化的工作过程中具备应急能力[8]。 1.2工作方法的转变 1.2.1持续改进成为工作的基础医院医疗器械管理借助持续改进理念和方法,设计和制定符合国情、院情和JCI标准的医疗设备管理计划、制度和工作流程,并贯彻在日常工作中,且通过对医疗器械的全周期管理的实时监控,持续改进制度、流程,改善系统整体功能,预防错误发生[9]。例如我院的《在用医疗器械管理制度》、《医疗设备巡检制度》在制定后,通过实施、反馈、修改已经循环了10多次,目前还在不断的完善中。医院还完成检验试剂运送温度合格率、降低内镜故障率等5个PDCA案例。JCI质量要求建立在持续质量改进这一根本理念的基础上,并提供了质量改进的方法,即计划、落实、评估和改进的循环,只要坚持此模式就能不断改进管理质量。目前此模式已落实到医疗设备全周期的管理中,所有的制度、方法、流程都在不断改进。1.2.2建立标准化体系JCI认证准备工作的初期,医疗设备管理由于工作复杂、范围广,科室工程师任务完成的结果千差万别,给总结与统计带来了巨大麻烦,为此建立了医疗设备申购、安装验收、巡查等一系列的标准操作流程。例如:①在资产核对中,在清点单上只提供2个选项“台账多”“实物多”,其余所有需说明的情况填写在备注栏中,这样资产处理时的筛选就显得简洁明了;②设备的定期巡查中,设计了巡查项目表与标准操作步骤两张表格来防止工程师巡查时重复劳动与遗漏关键项目;③科室内部实行5S管理,医疗设备维修间井然有序,维修工具现在实行上墙定位管理,并提供正确摆放的照片给大家参考。JCI评审标准就是一个完善的医院标准化体系,但是医院还要建立一套用于日常建设与常态化管理的操作体系[10]。医疗设备管理标准化还需科学地研究与探索。1.2.3完善工作计划及任务布置方式原来的工作模式是遇到事情去解决,完全没有任何计划性,布置的任务都达不到自己预先的效果,很主要的原因就是任务布置没有明确的完成日期、结果报告等要求。为了解决这个问题,制定了如下工作流程:①建立年度医疗器械管理计划,整个计划是医疗设备的申购、质控、维护、维修、培训等的规定,是全科室员工年度任务目标与行为准则;②月末制定下月具体工作计划,如完成某些制度制定、印刷表格更新种类、固定资产清点数量、预防性维护(PM)数量、科室巡查数量、内部学习以及其他临时需优先改进任务等;③每个计划制定与任务布置的同时规定项目的负责人、完成时间、报告周期及时间、报告内容;④制定报告内容标准,按报告周期进行总结和改进。通过申购计划管理,使医院资金得到更合理的分配,避免了重复购置与闲置的问题;设备科日常工作任务的计划管理,保证了设备的保养和维护工作按期完成,提高了设备的完好率和使用率;学习培训计划管理,激励工程师加强学习,有利于造就一支高素质的医工队伍。1.2.4监测指标的收集通过监测项目的实时监测、定期报告,为持续改进提供数据支持,及时纠正工作执行过程中的失效原因。监测指标可分成日常监测和持续改进2类:①通过PM完成率、外包保修合同监测、24h维修受理率等指标监测日常工作;②通过检验类试剂运送温度合格率、人为故障率、医疗设备时钟准确率、医疗设备维护合格率的实时监测数据来优先改进相关项目。经科室多个周期的持续改进,使PM完成率维持在90%左右,24h维修受理率维持在99%以上,外包保修合同保养等条款不再遗漏,设备的维护合格率从55%提升到95%,时钟准确率达到100%,医疗设备维护合格率达到95%,通过对医务人员与工程师培训,人为故障率从12.4%降到2.6%。监测指标是打破经验管理的开始,是循证管理的基础,是持续改进的重要过程,只有完善的、正确的数据收集才能为医疗设备管理质量动提供有效的支持。 2总结 经过1年多的努力,我院医学工程建设在工作理念和工作模式上有了很大的改进,根据实情制定符合自己的制度与改进计划,按步骤实施,通过记录、监测来改进制度与计划,最后提高服务质量。在持续质量改进中,思维有了转变,会用客观数据与依据分析事物;在分工上更加合理化了,行之有效的医疗设备管理制度,做到任务清晰,职责明确到人;在设备的台账管理中,其账物相符的准确率得到明显提高。只有把PDCA理念应用到日常工作中,通过实施、反馈、修改不断循环来建立完善的和全面的数据采集体系,才能使工作持续进步。要把JCI标准里面的质量标准扎根于日常工作中,还需做出更多努力。 作者:王上东 彭文献 黄海丹 陈朝繁 彭天舟 单位:瑞安市人民医院 浙江医药高等专科学校 医学工程论文:实践教学的医学工程论文 1医院承担的教学任务 1.1实践教学 医院里有大量的先进医疗设备,工程技术人员对这些设备相对熟悉,因此,除了承担传统的课堂教学外,医院的医学工程部门可以利用自身的特点和优势,承担许多实践性教学工作。 1.1.1认识实习认识实习课程一般安排在学生完成了基础课程以后,进入专业课程学习之前,是基础课和专业课之间的过渡课程。这门课可以分成2个阶段:第1阶段采取课堂讲座形式,以科普知识和深度讲述的形式介绍医院主要医疗仪器(如CT、DR、彩超仪、监护仪等)的发展历程、工作原理、结构框图等;第2阶段采取实地参观形式,由仪器操作人员利用实物给学生讲解仪器的主要结构、部件,仪器的操作步骤、参数设置,临床应用等。这门课程学生一般不参与仪器的操作,目的是让学生增加感性认识,为系统学习仪器的结构和工作原理做准备。 1.1.2生产实习生产实习课程一般安排在学生学完相关专业课程以后,进入毕业设计之前,是课堂理论学习和毕业设计之间的一个学习环节。这门课也可以分成2个阶段:第1阶段安排在仪器使用部门,由于已掌握了仪器的工作原理、结构部件等,因此,在带教老师的指导下,可以参与诸如患者摆位、参数设置、仪器操作等,当然,这些工作一定要得到带教老师的肯定后才能完成;第2阶段安排在仪器维修管理部门,在掌握了仪器一般工作状态及基本操作的前提下,在带教老师的指导下,参与医疗仪器的维修、保养工作,有条件的可进一步参与仪器的质控工作。这门课程学生的参与度提高,目的是让学生亲身体验,进一步熟悉医疗仪器,为毕业设计做准备。 1.1.3社会实践有些学校的课程设计中有社会实践环节,医院也是一个不错的选择。在这里,给学生的选题可涵盖围绕医疗仪器的各个方面,包括医疗仪器的配置、采购、物流、使用、维修、质控、不良事件监测、应用质量分析等。 1.2毕业设计 在完成了所有课堂学习任务后,理工类的本科生和研究生都需要完成毕业设计环节,撰写毕业论文。毕业设计是综合检验学生课程学习的一个环节。与学校实验室相比,医院能提供给学生做毕业设计的课题更接近实际应用。医院能提供的选题非常多,如:医疗设备的技术革新、医疗仪器的质量控制、医疗设备管理数据库等,这些选题可能就是工程技术人员在工作中遇到的实际问题,因此,这类课题更具有实用性。 1.3工程硕士教学 1997年,为增强我国企业实力和市场竞争能力,经国务院学位委员会批准设置工程硕士(非全日制)专业学位,工程硕士专业学位一般为在职攻读,侧重于工程应用,主要为企业培养应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。工程硕士序列里有生物医学工程专业,这为我国医院的医学工程人员提供了一个边工作、边深造的机会。根据工程硕士培养的特点,一般均采用“双导师制”,正导师主要负责工程硕士的课程学习、论文选题、开题报告、中期考核、学位论文的指导,并对学位论文的质量负责。副导师主要负责工程硕士研究生工程技术实践能力培养、论文选题及论文实践部分的指导,协助学生获得工程实践的机会和条件。因此,聘任具有丰富工作经验及一定科研开发能力的高级工程技术人员担任副导师,可在动手能力与科研创新能力上对研究生进行全面细致的指导。 1.4继续教育 除了承担学校的教学任务外,医院医学工程部门还可以开展继续教育活动,为广大医学工程技术人员提供毕业后教育。继续教育以学习现代科学技术发展的新理论、新知识、新技术和新方法为重点,注重先进性、针对性和实用性。医学工程方面可供选择的选题有:医学工程技术最新进展、大型医疗设备维修技术、医疗设备的质量控制技术、临床医学工程科研项目、医疗设备管理技术等。 2医院开展医学工程教学的实践 2.1教学模式及设计就目前我国医院医学工程部门承担的高校教学任务来看,充分利用医院的硬、软件而进行的实践性教学(包括实习、毕业设计等)占据着重要地位,也更能体现医院工程技术人员承担教学工作的优势。(1)成立由分管领导、科室负责人和带教老师组成的实习领导小组,制定相应的规章制度,由生物医学工程教研室具体负责实施,选拔基础扎实、实践经验丰富、具有中级以上职称的工程技术人员任带教老师。(2)在实习环节,安排学生到放射影像科、检验科、ICU、手术室等医疗设备较集中的科室轮转,掌握医院常用仪器设备(如放射设备、检验设备、超声设备、监护设备、手术室设备等)的操作、保养和简单故障排除,若条件允许,还可以开展部分质控工作。(3)在毕业设计环节,秉承“医用导向型”培养模式,坚持“医工结合、贴近临床、注重创新”的发展思路,由带教老师按学生数量的120%组织课题,最后通过双向选择确定各位学生的导师。通过把握好“选题”(创新性和难易度评定、双向选择)、“过程”(开题、查阅资料、设计方案及实现、论文写作)“、答辩”等几个环节,提高毕业设计质量。(4)组织学生参加科室的业务学习,若条件允许,还可组织参加由各级学术团体及厂家开展的各类相关学术活动、新产品介绍等,进一步拓宽学生视野。 2.2教学经验(1)在整个实习毕业设计过程中,通过加强学生的“听”(学术讲座、专业会议)、“说”(开题报告、论文答辩)“、读”(科技论文阅读)、“写”(学位论文、学术论文),提高学生的综合素质能力。(2)利用报废设备,组织学生进行拆装,进一步加强学生动手能力的培养,也有利于学生未来就业。(3)医学工程专业毕业的学生从事医疗设备维修的较多,好的工作思路和习惯的传承也非常重要。(4)实习和毕业设计一般安排在最后一个学期,这个阶段除了完成上述教学任务外,学生还面临找工作或考研,部分同学还要参加积欠考试,因此,合理安排时间也非常重要。 2.3存在不足及解决方法医院承担教学任务固然有其优势,但也存在一些不足:(1)由于带教老师的学识水平和能力参差不齐,导致被带教学生(如一对一的毕业设计带教)能力培养存在较大差异。(2)教学属于带教老师本职工作以外的额外任务,有时会由于本职工作的繁忙而耽误了带教工作。针对上述情况,可以采取以下方式进行解决:(1)根据带教老师的情况,可组成若干带教小组,由小组集体带教,避免一对一带教带来的差异问题。同时,也让初级职称人员加入到带教队伍中,使他们能迅速成长起来。(2)适当减轻承担教学任务人员的工作量,以保证教学任务的顺利开展。 3结语 医院承担医学工程教学工作,不仅为学校培养学生,拓宽学生视野,同时也是带教老师专业技术水平提高的一种手段,备课、带教的过程,就是医学工程技术人员自身学习和提高的过程,同时也是拓宽自己专业视野的过程。充分利用丰富的硬件资源,为国家培养合格的实用性人才,理应成为医院医学工程技术人员的责任。 作者:蒋红兵秦航吴书铭张华伟蒋志伟方莹单位:南京医科大学附属南京医院医疗设备处 医学工程论文:生物医学工程专业科研培育 1我校生物医学工程本科生科研能力培养的现状 1.1教学与科研第三军医大学开展生物医学工程本科教育的时间不长,主要培养应用型人才。由于生物医学工程专业覆盖知识面宽,目前尚未建立一套完整的教学体系,缺乏足够的教学经验。教学内容重理论、轻应用,不能完全满足医院和用人单位的需要;教学方法传统,偏重于灌输式的教学,研讨课的开设比例较低,难以调动学生课堂的积极性和主动性;虽然已从国内外知名大学特聘了几名专家和教授,招聘了多名博士毕业生,使得教师队伍的整体素质得到显著提高,但教师队伍中年轻教师较多,同时精通工程技术和生物医学知识的教师较少,部分教师满足于现状,不思进取,对教学缺乏足够的激情和热情。相对于理工院校,第三军医大学的生物医学工程专业在科研方面与医学结合较紧密,医学大背景深厚,能从临床中发现一些有实际意义的课题,但工程力量相对薄弱,科研投入不足。科研目前还处于引进、消化、跟踪较多而创新性研究较少,同时理论方法等应用基础研究较多而具有自主知识产权的应用研究较少。虽然近年来青年教师的科研水平在逐年提高,但总体而言,科研整体能力和水平有限,科研项目申请的命中率较低,科研经费不足,投入产出效能低,部分教师的科研能力有限,对科学研究和指导学生进行科学研究缺乏耐性。有些教师对科研急功近利,认为对本科生精力投入多但科研产出少,不具备科研培养的价值。 1.2学生方面第三军医大学学生的整体素质良好、基础扎实。进入大学后,部分学生沉浸于考上大学的喜悦之中,没有了明确的学习目标和兴趣。由于习惯了中国式的传统教育方式并且缺乏针对新生的研究型课程设置,很多新生还在沿用高中的学习方式,机械呆板地学习,一切学习以考试为导向,缺乏正确的学习目标和动力。此时如果再加上教学方法不当,很多新生会产生厌学的情绪。由于是军队院校,第三军医大学生物医学工程专业研究生录取名额受限,很多学生即使非常优秀也不能顺利进入研究生阶段的学习;本科生毕业后将会统一参加学校的分配。随着目前我国就业难度的加大和军队分配形式的日益严峻,很多毕业生可能被分配至条件相对艰苦的地方工作,于是部分成绩较差的高年级本科生在学习方面的信心动摇,甚至有些学生产生了极强的厌学情绪,认为学习无用,从而破罐子破摔,在学生中间产生不良影响,也严重影响了教学质量;部分成绩较好的高年级学生为了实现保送研究生的目的,更加注重考试成绩,而不愿意花时间和精力参加科研实践活动,从而忽视了实际动手能力和实践技能的提高,阻碍了创新意识和科研能力的培养。 1.3体制方面第三军医大学近年来也开始重视本科生科研创新实践能力的培养,生物医学工程学院开始试行导师制,具体分两个阶段实施,第一阶段针对低年级本科生,侧重于任命教学经验丰富的教员为导师;第二阶段针对高年级本科生,侧重于任命科研经验丰富的教员为导师。学生可根据自己的兴趣选择导师,导师则应履行自己的职责,即鼓励学员自主开展科研试验研究,积极引导学生参与教研室科研工作等。试行导师制规定了导师每月指导学生的最低次数,对的学生和导师给予一定的奖励,对未达标的导师和学生实施相应惩罚。目前,第三军医大学生物医学工程学院的试行导师制已经初具规模,但还不够完善,在第一阶段培养方案中没有针对教学的具体措施,因此在实际实施过程中这一阶段的导师制形同虚设,导致学生的科研能力并未得到进一步提升;在第二阶段培养方案中,导师将引导学生参与教研室科研工作,由于没有具体规范措施,可能有些导师会倾向于让学生做重复性的简单工作,从而导致学生对科研的整体流程不熟悉。另外,目前没有建立起专门面向本科生的科研专项资金,可能会导致科研进展缓慢。为了有效整合创新资源和创新力量,实现资源共享、优势互补,2012年7月,第三军医大学与重庆大学成立了生物医学工程联合学院。自联合学院成立以来,两校共同培养生物医学工程专业本科生,瞄准生物医学工程发展前沿和热点研究领域,实质性推进生物材料与创伤修复等5个研究中心建设进程[4]。 2加强生物医学工程本科生科研能力培养的建议 2.1构建校园文化现在的本科生大都是90后,他们好奇心强,容易接受新生事物,但当今社会环境浮躁,人生观、价值观取向多元化,过分强化名利,而大学的人文环境应该培养出有思想、有学问、有高尚道德情操、有科研创新能力、有责任感的公民。第三军医大学更是肩负着培养忠诚于党、热爱人民、报效国家、献身使命、崇尚荣誉的当代革命军人的使命,因此要特别加强对本科生的思想品德教育,通过构建积极健康的校园文化,营造浓厚的学术科研氛围,以培养学生高尚的情操和探究科学的兴趣。教育和引导全体学员铸牢军魂意识、坚定理想信念,争做“对党忠诚、爱兵为民、品德高尚、敬业奉献、追求卓越”的红色军医,着力用好驻地丰富的红色文化教育资源,积极开展当代革命军人核心价值观教育。有必要在本科生中强调并非考上研究生就能确保获得较好的工作,而应注重自身人文素养、交流能力和科研能力等综合素质的提升。因为现代社会要求人的全面发展,用人单位更多考虑的是应聘者实际解决问题的能力;随着研究生数量的增多,研究生们找工作同样面临较大的压力,只有具备更好的综合素质,才能在以后的工作竞争中处于有利位置。另外,浓厚的学术氛围对学生们科研兴趣和科研素养的形成有着潜移默化的影响。可以适当开展专题学术讲座、学术交流活动和丰富多彩的科研文化活动。学生通过听取不同研究领域学者讲述各自的研究思路与成果,体会他们探求未知的执着和收获成功的喜悦,可以激发对专业的热爱,培养严谨的治学态度和踏实的研究作风,提升科学素养;学生通过参加科研文化活动,如研究生学术报告会、科技文化节系列活动、创新论坛等,可以活跃其思维,激发创新火花,开动脑筋、发挥才智、挖掘创新潜能。 2.2从教学入手古人云“授人以鱼,不如授之以渔”,教学过程中应体现以学生为主体、教师为主导的教学思想,教师通过讲课、传授知识的途径达到培养学生学习能力的目的。教学方法应多样化,将启发式、讨论式、交互式等方法融会贯通地应用于课堂教学,引导学生主动学习、带着问题学习,在课堂上应给学生留有一定的思考时间,尽量让学生主动提出问题;在传授知识的同时,还需要开拓学生的视野、拓宽知识面,并注重学生个性的发展,在这样的过程中不断提高学生的独立学习和思考能力。从新生入学就开始建立年级研讨班,由个人选择自己感兴趣的课题,按课题类型分小组;学生可选择相关课程听课,可采取各种方式独立学习、进行社会调研等,学期末交出研究论文或研究报告;教师指导和组织学生课外查找资料以及定期进行小组讨论,并给出成绩,对研讨课和选修课程记学分。研讨课的教师应尽量选定为教授,这样可为本科生提供多与教授接触的机会,让他们感受到学术魅力,初步了解科研的含义以及对某一专题进行重点研究和探索的基本方法,促进本科生科研能力的培养。科研方法是大学生科研能力培养的关键环节,而毕业设计是教学过程中本科生科研能力培养的关键途径。本科生通过完成毕业设计的工作可以初步了解科研活动的实施过程,学生一般能够做到在教师的指导下收集查阅资料、分步实施研究内容,但为了更好地锻炼学生的创新思维、逻辑思维、总结分析能力,教师应该在研究设计工作和论文撰写方面给予学生更多的指导和独立完成的机会,传授更多的科研方法。 2.3完善导师制本科生导师制的核心是由导师引导学生自主学习,培养学生独立思考和解决问题的能力。本科生导师制的关键在于教师,教师应适应时展的需求,积极主动转变教育理念,提高自身业务能力和综合素质,不断更新知识储备,站在学科发展的前沿。为了能够准确衡量研究型高校科研能力的培养水平,对于本科生导师制,应建立完善的本科生科研能力培养评价体系,给出量化指标,定期定量检测。把本科生的科研能力融入评价体系,提高本科生参与科研活动的积极性,设立相应的科研学分,学生只有获得规定的科研学分才能毕业,并对科研能力突出的学生给予相应物质和精神奖励。在教师职称评定过程中,除了教师个人科研成果的评定外,应将对学生科研的贡献作为重要的参考指标。学校和学院应努力创造条件争取促使政府、企事业单位、学术团体和个人在大学设立资助机会,形成多途径、多形式支持学生科研发展的格局,加大对本科生导师制的资金支持,建立起专门面向本科生的科研专项资金,以使更多学生获得独立科研课题的机会。 2.4整合资源,联合办学联合办学可以有效整合创新资源和创新力量,实现资源共享、优势互补、相互促进、整体提升,可进一步提升生物医学工程本科生科学研究的能力水平、完善协同创新机制。为此,联合学院应立足于学科资源特色优势,认真总结联合办学经验,转变思想观念,加强与国际学术机构的合作与交流,提升知名度和影响力,吸引优秀人才来院工作;探索与国际接轨的人才培养模式,制定统一的人才培养方案,瞄准生物医学工程学术前沿以及国家、军队和地方的重大需求,搭建研究平台,培育新兴学科,拓宽研究领域,为本科生创新精神和科研能力的培养打造良好的软件和硬件平台。 作者:何密李永勤陈碧华李懿单位:第三军医大学生物医学工程学院
生物技术方面论文:生物技术在家畜繁殖改良方面的应用 [摘要]以生物技术为主体的高新技术已广泛地应用于各领域,特别对现代畜牧业产生了深远的影响。作者阐述了现代生物技术在动物品种、遗传育种与繁育等方面的应用情况。 [关键词]生物技术 现代畜牧业 影响 应用情况 现代生物技术作为高新技术,已广泛渗透到现代畜牧业的各个领域,为解决现代畜牧业生产领域所面临的许多重大问题开辟了新的途径。为优秀畜禽品种资源的保护与利用,良种的快速繁育,动物营养与饲料资源的开发利用,疾病的预防和诊断治疗,以及生物药品的开发提供了更加广阔的途径,促进了优质高效现代畜牧业的发展。 一、生物技术在畜禽品种方面的应用 以生物技术保存畜禽品种资源主要有2种途径。一是利用胚胎和生殖细胞的冷冻技术,这是静态保种技术,早在20世纪70年代就有一些国家以冷冻配子(精子、卵子)和胚胎进行畜禽遗传资源保存的研究。这种方法保存的优点是基因和基因型频率的变化降到了最低水平,抽样误差小,容易控制疫病,保存时间长,保种经费少,解冻后种群恢复快。育种中冷冻配子和活体保种相结合,可以减轻自然选择、近交和遗传漂变对基因、基因型频率带来的影响。二是利用分子生物技术建立畜群、禽群的基因文库。基因文库的建立就是利用DNA重组技术将决定畜禽重要经济性状的主基因或全部基因整合到某些特殊的基因载体上,然后用这些载体感染宿主细胞,通过宿主细胞的大量增殖构建各基因DN段的无性繁殖系(克隆),制备的克隆总体就是该畜禽品种的基因文库,保存该基因文库就等于保存了该畜禽品种,通过生物技术保存了畜禽优良品种的性状,保护濒临灭绝的动物。目前,许多发达国家已建有家畜冷冻精子库和胚胎库,低温冷冻保存家畜精液的研究和应用在50多年中有很快进展。 利用生物技术可简化良种引进方法,胚胎移植与胚胎冷冻技术相结合,良种的引进可简化为冷冻胚胎的引进,不仅运输方便、检疫程序简单、成本低廉,而且后代对引种地生态环境适应性和抗病力增强。目前,牛羊胚胎移植与冷冻技术已成为国际、地区间良种遗传资源交流廉价而简便的方式。 二、生物技术在动物遗传育种方面的应用 1.利用基因导入技术育种 哺乳动物转基因技术(transgenic technique)是基因工程与胚胎工程结合的一门新兴生物技术。科学家利用基因工程通过一定方法把人工重组的外源DNA导入性细胞或胚胎细胞受体动物的基因组中,或把受体基因组中的一段DNA切除,从而使受体动物的遗传信息发生人为改变,生产出带有外源DN段的动物,并且这种改变能遗传给后代。它打破种的界限使育种工作可以充分利用所有遗传变异,有目的、有计划和有预见地改变动物遗传物质的组成,生产出优良品种的动物。体细胞核移植(somatic cell nuclear transplantation)技术又称体细胞克隆,它是利用分化程度较高的体细胞移入去核卵子中,构建新合子的生物技术。在畜牧生产中,运用核移植技术可以从一枚优良胚胎出发,将其培养到多细胞时,通过酶使其分成许多单细胞卵裂球,再把每一个卵裂球的细胞核作为核供体,再将它们移植到去核的受体卵细胞中,使其发育成一个胚胎,由于所有胚胎的细胞核来自同一枚优良胚胎,他们都具有优良的潜质。通过核移植,可生产许多同质胚胎,实现优良家畜的无限扩增,最大限度地利用优秀母畜的遗传潜力。 2.提高动物产品的生产性能和质量 近年来,各国对家畜生产性能的改良目的是提高家畜肉、奶、毛及其它产品综合遗传力。在畜牧业中,利用转基因手段可以达到改善动物生产性能的目的。在namlner等获得转基因猪以后,转基因技术已取得了很大成果。把生长激素或促生长因子基因导入家畜基因组中,加速生长速度,提高饲料报酬。1985年,科学家第1次将人的生长激素基因导入猪的受精卵获得成功,转基因猪与同窝非转基因猪比较,生长速度和饲料利用率显著提高,胴体脂肪率也明显降低。表达牛生长激素的转基因猪生长速度比对照组快10-15%,饲料报酬提高16-18%,胴体中脂肪下降80%。 3.培育抗病品种 家畜疾病,尤其是传染性疾病是畜牧生产的大敌,由疾病造成的经济损失约占畜牧业产值的12%-15%。抗病性能是当前畜禽育种的重要目标性状,抗病育种的目标是培育出整体免疫力高的品种。目前,已发现的与免疫相关的综合抗病力候选基因为数不多,主要有MHC和NRAMPl,其中NRAMPl蛋白可抵抗分枝杆菌、沙门氏菌等多种胞内寄生病原菌的侵染而发挥重要免疫功能,对畜禽机体抗病力影响较大,目前已克隆了多种生物的NRAMPl基因。猪瘟是危害养猪业最严重的疾病之一,如果能培育出抗猪瘟病毒的新品种,将对养猪业做出巨大的贡献。谢庆阁等设计合成了阻断猪瘟病毒复制的核酸基因,研究了其抗病毒感染的功能,认为该途径是可行的。此外,对一些种属特异性的疾病,如果可以从抗该病的动物体中克隆出有关的基因,并将其转移给易感动物品种,就有希望培育出抗该病的品系。而在对畜禽类病原体基因组结构进行深入研究的基础上,将病原体致病基因的反义基因导入畜禽细胞,使侵入畜禽机体的病原体所产生的mRNA不能表达,从而起到抗病作用。 三、生物技术在动物繁殖方面的应用 1.人工授精技术 自20世纪40年代以来,人工授精技术蓬勃发展,已成为家畜品种改良的重要手段。人工授精在奶牛业的发展最快,目前多数国家已普及了对奶牛的冷冻精液人工授精,把人工授精技术作为家畜育种和扩繁的有力手段。法国经过后裔测定,优良种公牛遗传力的改进每年进展达20%。人工授精与胚胎移植相配合,提高了奶牛的产奶量,减少了饲养头数,人工授精大大提高了优秀种公畜的利用价值。绵羊人工授精仅次于牛、猪的人工授精,近20年来在很多国家也受到了重视。 2.体外受精技术 体外受精(in vitro fertili-zation,lVF)是继人工授精后,家畜繁殖领域的第3次革命。它包括卵子的成熟培养、精子获能、体外受精、胚胎早期培养和胚胎移植等5个连续过程。由于它与胚胎移植技术(ET)密不可分,又简称为IVF-ET。自张明党(1959)把体外受精的兔受精卵移植给受体母兔获得世界上第一个“试管哺乳动物”以来,体外受精技术发展很快,现已日趋成熟而成为一项重要而常规的动物繁殖生物技术。它为胚胎生产提供了廉价而高效的手段,对充分利用优良品种资源,缩短家畜繁殖周期,加快品种改良速度等有重要价值,这项技术国外已从实验室转向商品化生产。我国在牛IVF技术的研究方面并不落后,技术上已经取得了重大突破。 生物技术方面论文:植物生物技术在植物保护方面的应用 【摘 要】伴随着科学技术的日益发展,生物技术已经被广泛地应用于植物保护方面。生物技术的运用主要体现在:对植物病毒和病源的判别和诊断,促进了植物病毒治理过程;选育抗病虫种苗,免除了病虫的危害;研制基因工程农药,有效的避免了化学农药产生的不良后果;培育抗病虫和抗除草剂植物,生物技术的运用极大地促进了植物的保护。 【关键词】生物技术 植物保护 基因工程 伴随着国内外对植物生物技术研究的不断深入和发展,生物技术已经被广泛地应用到植物保护方面。生物技术主要是指利用微生物或者生物有机体来制造或改进产品、改良品种,或者通过培育微生物等过程以达到为人类服务目的的一种技术。生物技术主要涵盖细胞工程技术、基因工程技术、发酵工程技术以及酶工程技术。植物生物技术在针对植物病毒和病源的判别和诊断、植物病虫害防治等问题上具有安全、高效、选择性强、无污染等特点,被广泛的应用于植物保护过程中。 一、对植物病毒和病源的判别和诊断 生物技术应用于植物保护中,能够快速而有效地进行植物病毒和病源的诊断。单克隆抗体技术就是一种用于对植物病毒和病源进行诊断的技术,这种技术与各种免疫标记技术相互结合,就能够对病源进行快速而精确的诊断分析,促进了植物病毒的治理。单克隆抗体技术的积极运用为诊断和判别植物病害提供了有效的途径,现已经制备了很多种植物病毒单克隆杂交瘤的细胞株,例如各种像烟草花叶病毒、葡萄扇叶病毒、黄脉病毒等。我国在植物细菌病害的研究中取得了丰硕的成果,如水稻白叶枯病、青枯病、葡萄扇叶病毒、马铃薯青枯病单克隆抗体的等很多种植物病源的单扛杂交瘤柱系,极大地促进了生物技术在植物病源诊断上的应用。 二、培育无病种苗 近些年来,我国在抗病虫育种的基础上,积极地运用生物技术,创造并选择利用植物群体内新的遗传变异,取得了很多新的进展。生物技术应用于选育抗病虫植物和培育无病种苗,是通过组织培养的方式。为了保证各种作物的产量和品质,提高对有害生物病、虫、杂草的抗性和耐力,使用组织培养的方式,通过无性系突变体来筛选新的抗病虫材料或新抗源,获得无病毒苗,进而获得抗病虫的植物,用体外栽培植物的离体部分来消除病毒的侵染危害,生成没有病毒的完整植株后,再将植株的种子进行繁殖,通过这种无性繁殖就能获得没有病的的种苗,免除了各种病虫的危害[1]。 通过花粉粒作为外植体进行培养,获得植株的单倍体,利用单倍体可在较短的时间内培育出新的、高纯合材料,从而诱导、筛选出具有抗性的植株。另外利用茎尖脱毒技术也可以繁育出像薯类、果树、花卉以及某些蔬菜等无病毒种苗,极大的保证并提高了作物的品质和产量。目前国际上已经开发出抗虫转基因水稻,同时我国也在积极研究,已经开发出抗叶枯病和抗水稻细菌性条斑病的转基因植株,这种生物技术应用于实践,能够有效地降低化学农药的使用量。 三、研制基因工程农药 生物技术在微生物农药开发中的应用,能够代替化学农药而起到防治害虫的效果。为了提高农作物的产量而进行的病虫害防治,长期以来大量使用有机农药,虽然起到了杀菌防虫的作用,但与此同时因单纯依靠化学有机农药,并且使用浓度严重超标也造成了一系列的恶果。例如农药的过度使用,使得在杀死害虫的同时,也杀害了害虫的天敌,从而严重的破坏了生态系统的生物链;长期使用农药,使得害虫产生了抗药性,形成了恶性的循环;农药残余严重,破坏了土壤环境,同时也危害了人们的身体健康。 鉴于有机化学农药带来的各种问题,生物农药防治病虫害的方法也呼之欲出。随着各种生物杀虫剂和生物杀菌剂的相继研发成功,诸如假单胞杆菌型、莓力菌杀虫剂以及枯草杆菌杀虫剂等的使用,极大的避免了有机化学农药产生的危害作用。利用昆虫重组病毒防治害虫,可以利用寄生在昆虫体内的昆虫杆状病毒,如果将此病毒的基因中插入和表达外源基因如节肢动物或细菌来源的昆虫毒素、昆虫激素或酶,就能够扰乱害虫内部的代谢平衡,从而达到了灭虫的目的。另外许多微生物农药也在积极的研发过程中,利用产素细菌能够防治各种因植物细菌而产生的病害问题,这种方法主要是先从土壤根围的细菌中筛选出对水稻或者蔬菜等重要病原细菌,然后选择具有较强拮抗作用的拮抗菌株,这种拮抗菌株由于能够产生较强的拮抗蛋白而起到了抑制或预防作物细菌病害的作用。在这种引进拮抗菌株进行植物的病虫害防治的进程中,从植物体形成的自然生态系统中筛选增产菌,而增产菌的代谢物对改善植物生理代谢又起到了重要作用。总之微生物农药具有高效、无毒、无公害和无污染等特点,对于病虫害防治和环境保护都具有良好的效果。 四、培育抗病虫和抗除草剂植物 作为一种分子生物学技术,植物基因工程技术是利用了植物细胞的全能性。植物细胞的全能性是指植物的每个细胞都具有相同的遗传信息,因此能够把一个植物细胞通过生物技术方法培养成完整的植株。进行抗病虫植物的培养,可以利用动物毒素基因的导入达到防治害虫的目的。此类方法是将一些昆虫的毒素基因导入到植物中,害虫一旦咬食植物的同时就吞入这些细菌,从而就会被杀死[2]。培养抗除草剂植物是通过将破坏除草剂的基因导入到植物中。研究者已经从吸水链霉菌分理处一种能够破坏破坏除草剂的基因,将这种基因导入到烟草、马铃薯和番茄的植株后,这些植株就对常用的除草剂产生了抗性,这样就使得这些作物避免了除草剂产生的药害作用。 抗病虫工程植株与抗除草剂工程植株的培养,我国也取得了很多突破性的进展,已经将很多诸如水稻、小麦、大豆、棉花等农作物通过组织培养的方式获得了再生植株;通过病毒的外壳蛋白的基因转移到烟草和番茄上,并将苏云金杆菌的毒蛋白转移到棉花和水稻上;弱毒疫苗和卫星核糖核酸的也已逐渐应用到实际的生产中[3]。 总之,生物技术的发展,对植物保护产生了革命性的影响。利用植物生物技术能够选育和培育出各种抗病虫害的新的植物品种,同时生物技术对植物病毒和病源进行了快捷而有效的诊断,基因工程农药的使用免除了病虫的危害,也有效的避免了过度使用有机农药产生的恶果。因此,充分利用各种生物技术,能够有效的起到植物保护作用,从而保护了物种的多样性,保护了生态环境,实现了人与自然的可持续发展。 生物技术方面论文:医疗器械方面的生物技术 1功能性生物材料 组织损伤的情况不同,使用的胶原材料也有较大的区别,如骨组织损伤进行修复时,一般使用脱钙的骨胶原(DBM);肌肉、皮肤或者外周神经损伤,进行修复时一般使用胶原膜(CM);如果属于中枢神经损伤需要修复,则应使用有序的胶原材料(LOCS)。 另外功能性胶原生物材料对于不同的组织损伤的再生有良好的效果,包括CBD-PDGF,其能够活化胶原膜,使得皮肤组织能够再生修复;CBD-BMP-2的作用在于活化脱钙骨胶原DBM,使得骨损伤得到修复;CBD-BDNF对于有序的胶原材料LOCS有着良好的活化作用等。 2生物技术运用于心血管器械方面 生物技术运用于心血管方面,主要是利用天然的组织修复身体的病变部位,或者使用选择性的合成材料代替病变组织,具体的运用分为以下几点: (1)在生物技术研究的初期,医疗器械的的适用范围较小,一般是人体生命垂危时才会使用。近年来医疗领域在植入性合成聚合物的研究方面逐步深入,且研发了各种心脏的辅助器材; (2)心脏瓣膜的发展,使得生物瓣膜、机械性的修复瓣膜得到了广泛的使用,每年将瓣膜植入身体的人群数量逐年增加,常见的瓣膜类型包括嵌入盘、嵌入球、倾斜盘等; (3)永久性植入心脏的辅助装置、临时性植入心脏的辅助装置、人造心脏等,也逐步获得了较好的效果,该类装置能够使得衰竭的循环系统或者心脏保持基本的正常功能,且能够有效减少心脏负担,优化心脏的供氧情况; (4)血氧发生器也属于该类器械,其主要分为膜型、鼓泡型、空心纤维型等不同类型。 在氧发生器的开发方面,模型氧发生器是最为关键的技术,该氧发生器与人体吸气过程中的生理条件极为接近。如果人体的血液的功能由于疾病而减低,可以利用相应的的PVC、PTFE玻璃纸等生物材料制作成膜式氧合器没维持机体的功能正常。 3生物酶的运用 生物酶在医疗器械的运用主要是清洗器械,在自动清洗剂中添加适量的生物酶,其对于医疗器械上多种污渍生物酶的清洁效果十分明显,包括血渍、蛋白质污渍生物酶等。由于上述物质会限制微生物与灭菌因子的接触,需要该类技术进行彻底的清洁。利用生物酶将医疗器械进行浸泡,时间为三分钟,其即会将把污渍分解成细小的碎粒,脱离物品的表面,医疗器械得到彻底的清洗。该生物酶清洁医疗器械,优点在于清洁效果良好,不会对器械产生腐蚀,且能够使得器械的使用寿命更长。 生物技术方面论文:生物技术在畜禽疾病方面的运用 通常,为了保证畜禽的健康水平,我国相关的饲养人员都会在喂养这些动物的时候采取一定的措施。生物技术在畜禽养殖方面已有很广泛的应用,比如预防畜禽疾病的疫苗和诊断技术等等。因此,在不久的将来,以生物技术为代表的各种科学技术一定能够在人类的生活以及工作中发挥更大的作用。 1有关生物技术的相关内容 1.1生物技术的定义及主要用途 所谓的生物技术是指生物学家们利用一些特定的技术手段对生物体进行改造之后使其能够为了人类更好的服务的技术。这种技术,已经随着我国科学技术的不断进步而取得了快速发展,不仅仅是能够有效的预防以及诊断各种疫病,还可以从遗传学的角度对生物新品种的培育起到很重要的推进作用。此外,生物技术还可以为这些牲畜以及家禽提供更易消化以及更富有营养的食物。由于每个生物不同的特性,在生物技术的发展过程中已经逐渐的产生了一定的分科现象,比如说发酵技术以及现代生物技术等等。前者比较便于理解,而后者主要包括一些为现代人们提供具体服务的学科,最主要的是遗传学、生物化学以及免疫学等等。 1.2生物技术在诊断和防治动物疫病中的应用 在防治动物疫病方面,运用生物技术培育的基因工程兽用疫苗与常规疫苗的生产相比生产周期更短,疫苗的种类更多,效果更强大,并且降低了由于残毒和污染而造成的生物污染的机率。常见的有预防禽痘病毒的活病毒载体重组疫苗、基因缺失疫苗、核酸疫苗等等。在畜禽疾病诊断方面,随着生物技术发展而产生的限制酶分析法、免疫印迹法、核酸探针法以及聚合酶链反应法等多种分子生物学的诊断方法都是畜禽疾病有效的诊断方法。 1.3在净化畜禽环境中应用 生物技术因为养殖业大多都十分集中,所以畜舍中所散发的十分难闻的气味含有氨气等对人体及畜禽有害的物质,因此,必须采取相关的措施对这种情况加以预防和制止。现阶段容易出现的肉鸡和一些猪出现呼吸道疾病都是由于畜舍内含有大量的氨气而造成的。科学家们从沙漠植物莫哈欠丝兰中提取的糖化合物,能够让舍内H2S、NH3、粪臭素等减少,增强牲畜血液中含氧成分,在一定程度上提高了猪的生产性能,也有效的减少了鸡出现腹水症的几率。发酵床养殖技术的应用,不仅改善了养殖环境的质量,提高动物产品的品质还降低了养殖成本,实现了养殖污物的零排放。 2生物技术在畜禽疾病方面的具体应用 生物技术在畜禽方面的应用前景更加的广阔,尤其是在疾病探索方面。一般来讲,在畜禽饲养和疾病预防以及诊断效果等方面表现最明显的就是生物技术。一方面,生物技术能够针对畜禽出现的不同症状或者是感染的不同病毒研究出不同的疫苗,进而提高感染疾病动物的存活率。另一方面,生物技术所研究的疫苗和通过其他途径获得的疫苗相比具有更大的竞争优势,原因是这些疫苗对生物体具有很强的保护性。因此,在目前及以后的疫病防治中,生物技术都能够发挥很强的针对性和效果。值得一提的是,现在的生物技术还能够对原有的疫苗进行技术上的弥补工作,使其更具效果。所以,依目前生物技术在我国的应用来看,在未来很长一段时间之内,这项技术都会为动植物带来更大的利益。传统的化学农药和化学肥料对动物、人和整个生态系统都有很强的副作用和长期滞留的毒害作用。目前利用DNA重组技术,制成的微生物杀虫剂和微生物肥料,可有效地降解生物,大大减少了环境的污染,维持了生态的平衡。 3结束语 综上所述,随着我国生物技术的不断完善,它的应用已经遍及许多领域和作业。尤其是农业和畜牧业应用的成就更为突出。生物技术的应用还能够保证我国动植物的生长状况达到最优的状态,因为生物技术能够为动植物提供优质的饲料以及疾病预防的准确度,同时生物技术的这种优点,也使得我国的饲养人员获得了更大的经济利润,从而也使得我国人们能够食用到更优质的食品。 作者:杜培杰 单位:山东省临沂市畜牧站 生物技术方面论文:生物技术在食品检测方面的运用 1食品检验中现代生物技术应用的重要性 1.1传统检测方法无法满足发展需求 随着生活水平的提升,食品安全问题逐渐成为众人瞩目的焦点,而要解决这个问题最直接的方法就是要做好食品检测工作。它不仅是食品质量的基础,也是食品安全的保障。在国内一直延续着使用化学、物理及仪器的检测方法。但是传统方法有很大局限性,不仅是测量结果不精确,也会增大很多工作量。随着科技发展,社会需求进一步提升,人们对安全提出了更高的要求,这就注定传统检测方式要被抛弃,转而投向新的检测手段。 1.2生物检测的优势 生物检测是新兴的一种科学、精密检测方法,与传统检测方式相比,它在各个方面均显优势,并且应用范围在不断的扩大、延伸,它的检测范围也涉及到各个领域,主要包括质量监控与监督、品质评价等方面。生物技术检测不但具有很高的选择性而且还具有特殊的识别能力。此外,它还融合物理化学的方法,从而发明了一些操作简单,但是结果准确快速的检测方法。因此这种方法受到人们的青睐。 2食品检验中常见的现代生物检测技术 2.1基因探针法 基因探针主要是利用生物基因来完成食品安全的检测,其原理是组成基因的碱基可以进行特定配对。基因探针就是利用基因的变性以及可重复性实现对特定基因序列进行检测的目的。基因探针得到了进一步地发展和广泛应用,尤其是在食品安全检测方面贡献显著。这种技术的流行简化了检测的操作流程,优化了检测结果,提升了检测的精准度,避免了传统检测方式的种种弊端。当然任何事物都会有优缺点,这种技术也存在其应用的弊端,主要表现在其检测速度较慢,相应的检测成本就会比传统方式高,所以说基因探针技术在使用过程中还应积极的改革创新,追求更高的发展空间,为生物技术在食品检测方面做出更大贡献。 2.2PCR技术 PCR技术主要也是依靠基因原理来实现检测目的。它的主要检测过程是找一条DNA分子作为检测需要的模板,然后找到一段有特定碱基排列顺序的基因片段当作引物,最后将其放置在适宜条件下进行大量增殖。在现实生活中,这种技术主要用于转基因类别和致病微生物的食品检测。PCR技术在食品检测领域得到了很大发展,像对掺假成分、DNA污染等方面的检测。1992年开始使用这种技术,1996年德国在理论上对这项技术能进行基因探测给予了证明,2006年,曾利用这种技术检测葡萄中的曲霉菌。 2.3免疫学检测技术 棉衣学检测主要依靠众所周知的抗体与抗原的反应。目前棉衣检测常见的三类有免疫标记、免疫凝结、以及免疫沉淀等。在当前社会,在检测技术中最为广泛的技术即为免疫学检验技术。免疫学检验技术具有灵敏度较高、分析容量较大、检验成本较低、特异性较强而且方便快捷等特点。酶联免疫法是免疫技术中常见的免疫法。酶联免疫技术将酶标记在特殊的抗体上,这种抗体会寻找特殊的抗原反应,然后在反应完成后加入底物,根据显色反应以及显色的程度来判断检测结果。酶的催化效率很高而且灵敏度很高。但是它自身也存在缺点,也有很大的改进和发展空间。 3结语 随着人们对食品安全问题的不断重视,传统的检测方式必然会被新兴技术所取代,生物技术的崛起无疑给各个领域,特别是食品安全领域检测带来了新的活力。无论是在操作方面,还是在结果的精确性方面,它都无疑是现代食品检测最优的检测方式,是食品检测中主要的技术组成力量。但是在我们也应该用发展的眼光发现这种技术的缺点,积极的去改正创新,使它能发挥更大的价值。在我国生物技术的不断发展中,生物技术一定会使我国食品检测更加成熟,使人民身体健康得到保障。 作者:李强 单位:通标标准技术服务(天津)有限公司 生物技术方面论文:医疗器械方面的生物技术论文 1功能性生物材料 组织损伤的情况不同,使用的胶原材料也有较大的区别,如骨组织损伤进行修复时,一般使用脱钙的骨胶原(DBM);肌肉、皮肤或者外周神经损伤,进行修复时一般使用胶原膜(CM);如果属于中枢神经损伤需要修复,则应使用有序的胶原材料(LOCS)。另外功能性胶原生物材料对于不同的组织损伤的再生有良好的效果,包括CBD-PDGF,其能够活化胶原膜,使得皮肤组织能够再生修复;CBD-BMP-2的作用在于活化脱钙骨胶原DBM,使得骨损伤得到修复;CBD-BDNF对于有序的胶原材料LOCS有着良好的活化作用等。 2生物技术运用于心血管器械方面 生物技术运用于心血管方面,主要是利用天然的组织修复身体的病变部位,或者使用选择性的合成材料代替病变组织,具体的运用分为以下几点:(1)在生物技术研究的初期,医疗器械的的适用范围较小,一般是人体生命垂危时才会使用。近年来医疗领域在植入性合成聚合物的研究方面逐步深入,且研发了各种心脏的辅助器材;(2)心脏瓣膜的发展,使得生物瓣膜、机械性的修复瓣膜得到了广泛的使用,每年将瓣膜植入身体的人群数量逐年增加,常见的瓣膜类型包括嵌入盘、嵌入球、倾斜盘等;(3)永久性植入心脏的辅助装置、临时性植入心脏的辅助装置、人造心脏等,也逐步获得了较好的效果,该类装置能够使得衰竭的循环系统或者心脏保持基本的正常功能,且能够有效减少心脏负担,优化心脏的供氧情况;(4)血氧发生器也属于该类器械,其主要分为膜型、鼓泡型、空心纤维型等不同类型。在氧发生器的开发方面,模型氧发生器是最为关键的技术,该氧发生器与人体吸气过程中的生理条件极为接近。如果人体的血液的功能由于疾病而减低,可以利用相应的的PVC、PTFE玻璃纸等生物材料制作成膜式氧合器没维持机体的功能正常。 3生物酶的运用 生物酶在医疗器械的运用主要是清洗器械,在自动清洗剂中添加适量的生物酶,其对于医疗器械上多种污渍生物酶的清洁效果十分明显,包括血渍、蛋白质污渍生物酶等。由于上述物质会限制微生物与灭菌因子的接触,需要该类技术进行彻底的清洁。利用生物酶将医疗器械进行浸泡,时间为三分钟,其即会将把污渍分解成细小的碎粒,脱离物品的表面,医疗器械得到彻底的清洗。该生物酶清洁医疗器械,优点在于清洁效果良好,不会对器械产生腐蚀,且能够使得器械的使用寿命更长。 4数字化生物技术的运用 数字化生物技术即为医疗自动化技术,其在医疗器械方面的应用十分广泛,包括心脏起搏器、剖析监护设备、放射设备等嵌入式的技术;分光光度计、肌动的电流扫描器等,其均需要性能良好的数字信号处理系统提升器精度;医疗机器人技术、无线通讯技术、自动化的测试、感应器等技术,由于医疗设备的消耗量较大,该类器械的发现潜力极大。 5结语 生物技术属于现代十分先进的技术,其发展速度快,影响深远,且具有较大的发展潜力。该技术的应用范围极为广阔,包括环境保护事业、农业生产方面、医学技术方面、医药制造方面等,其也能够应用于医疗器械的生产与开发方面,提高医疗器械的性能,使之功能更加全面,效果更加显著。本文仅从一般的角度分析了其在医疗器械方面的应用,在实践的医疗活动中,医疗机构可以根据实际的情况及自身的需求,科学的引进生物技术,提升自身的医疗水平,更好的服务社会,带来良好的社会效益。 作者:郑雯雯 单位:山东恒信检测技术开发中心 生物技术方面论文:生物技术在食品检测方面的运用研究 摘 要:经济的快速发展为人们提供了更为舒适和高质量的生活环境,在这样的生活环境中人们逐渐有了健康饮食的观念,对生活中的食品质量了有更高的要求,与此同时近些年食品加工市场竞争激烈乱象丛生,导致社会中不断出现食品安全方面的问题,为了更好的保证人们饮食安全促进食品加工方面的平稳发展,我国在进行自主食品监测技术设备研发的同时,还引进了许多国外的高新技术与设备,共同应用于食品监测中。目前在食品监测过程中生物技术的使用率最高并且效果显著,为了在此基础上进一步加强生物技术的对食品检测的作用,提升食品检测的精准度。本文从生物技术在食品检测方面的运用方面着手研究,为生物技术与食品检测今后发展提供思路。 关键词:食品安全;食品检测;生物技术;运用;研究 食品是人们生存的必需品,其质量直接影响着人们身体健康和生活质量。但近些年来我国的工业方面发展越来越快,在带来经济效益的同时也带来了大量环境污染。在这样的环境污染情况下,人们越发的重视食品的安全问题。为了更好的保证食品安全,我国逐步将食品检测划为重点,但在实际食品安全检测过程中却出现了诸多问题,比如检测技术、政府监管、以及法律法规方面都存在许多不足,其中最为突出的是检测技术问题,所以生物技术一经发展便得到了极大的重视, 一、基因探针法 基因探针法也可以称为分子杂交技术,因为基因具有一定的变性和重复性,所以基因探针法利用基因的这一特性对食品中存在的基因进行序列比对,从而确定食品的安全。目前正在使用的基因探针法主要分两种,异相杂交与同相杂交,相同的是两种方法都以基因探针为基础。基因探针法大多使用于食品中的微生物检验,可以对食品中存在的沙门氏菌、大肠杆菌、葡萄糖菌等常见的影响人们身体健康的细菌充分检验。从基因探针法的操作过程以及检测结果中可以看出,其与传统的检测方式相比,具有更强的操作便捷性以及结果精准性,但同时基因探针法也存在诸如运行成本高、速度慢等问题。所以还需研究人员进一步对基因探针法进行研究。 二、PCR技术 PCR技术的原理是以需要扩增的DNA分子作为模板,用分别和模板互补的一对寡核苷酸的片段作引物,遵从半保留复制原则,在DNA聚合酶的作用下完成扩增,因此,又称聚合酶链反应技术,由变性、复性和延伸三个步骤构成。仅需要用很少的物质便可大量扩增所需的基因片段,并可以定量、定性地分析检测样品,这是PCR技术的一大优点。与此同时,由于检测仪器昂贵,操作复杂、技术含量较高,因此对其技术人员有较高且严格的要求。由于现在分子生物学技术正在突飞猛进的发展,转基因食品已经随处可见,由此可见转基因食品逐渐进入了人们的生活,它们在人们的餐桌上出现的同时,转基因食品的安全性也倍受人们的关注,成为了百姓饭前茶后所谈论的热点话题。由于在传统的食物中,并不存在转基因食品中的蛋白质和新遗传物质,使消费者存在隐忧。为了让人们的健康有一个可靠的保障,使消费者消除顾虑,让商品流通和国际贸易更加有利,研发一个快速、简便、准确的食品安全检测技术迫在眉睫。 三、免疫学检测技术 免疫学检测技术的基本原理是抗体和抗原的结合反应,一般可将其分为三类:免疫沉淀反应、免疫标记技术和免疫凝集试验。目前,免疫学检测技术在检测方法中用途最为广泛,其具有方便快捷、特异性强、检测成本低、灵敏度高、分析容量大等特点,特别表现在食品检测方面,在分析蛋白质的结构中通常会用到。当前,免疫技术中的酶联免疫法已在食品检测中得到普及。近几年,在传统检测方法的基础上,免疫学开发出新的检测技术,其中包括放射免疫测定、荧光免疫测定、免疫传感器、免疫磁性分离和酶免疫测定,比如PCR-ELISA技术,就是将酶联免疫技术与PCR技术结合,可用于检测大肠杆菌,效果良好。酶联免疫技术是将酶标记在特异的抗体上,即为酶标抗体。它具有酶的底物催化和抗体抗原反应的特性,它和与它对应的抗原相结合,添加底物,便可依据底物显色程度做出定量或定性地判断。由于酶的催化效率高,能够最大限度的将反映效果放大,使测定结果稳定且灵敏度高。但其也具有局限性,因此多数用于检测鲜活组织和基因工程生物体改造的初步z测。 四、生物芯片技术 生物芯片技术的原理是按照预先的设置将大量生物分子排列并固定在载体表面,因为生物分子具有特异性亲和反应,可利用其对生物分子的量和存在进行分析,比如抗体抗原反应和核酸杂交反应等。高通量是基因芯片最为突出的优点。相较于传统检测方法,生物芯片技术可克服具有系统误差的缺点,许多基因探针杂交和标记等只需一个过程即可完成,并且生物芯片技术自动化程度高且其数据可靠客观。但是由于基因芯片技术无法判断在细胞类型较多的组织中检测基因的精确定位。与基因芯片相比,处于研发中的蛋白质芯片可能将此种情况改善。 1.基因芯片 基因芯片的探针使用大量的寡核苷酸以及DNA,在工作过程中将大量的已知基因数据集中输入于基因芯片当中,在芯片运行时会将食品样品中所存在的核苷酸与芯片中同位置探针内的核苷酸进行杂交,杂交后再根据碱基互补的基本原则,确定食品样本中的核苷酸序列,最后将样本转换为对应的检测图像,在计算机中对结果图像进行信息分析,得出检测结果,基因芯片的技术优点在于相对传统食品检测更为高效与灵敏,有效提高了食品检测的工作效率。 2.蛋白芯片 蛋白芯片的组成部分是大量的蛋白质,是根据使用不同蛋白质相结合产生的效果辨别食品安全的技术。其在实际操作过程中需要将食品样本的固相载体采取化学处理,然后将具有已知数据的蛋白探针固定与样本载玻片上,随后观察其中蛋白质产生的相互作用,对作用结果分析得出检测结果。蛋白芯片技术多用于转基因食品的检测当中,其具有大量食品检测,快速检测等特点。 五、结束语 由于生物技术具有高效、经济等特点,广大科学研究人员对其越来越认可,在食品检测中生物技术成为了重要的力量。在我国科技不断发展科研人员不断努力创新研究的背景下,在今后的食品检测中,生物技术一定会更加成熟的应用其中,使我国的食品质量安全得到保障。食品安全不仅关系到人类的健康,更与国家的经济、政治息息相关。近几年,我国大力推进食品检测技术及食品安全的应用及研究,并增强了相应法规法律的制定。与此同时,还需大量投入资金在食品检测的技术研究中,并对食品科学技术的专业队伍加强建设。综上所述,生物技术在食品检测中已经愈来愈显其优越性,但其检测方法或多或少都存在着局限性,因此在其应用中需要搭配和选择使用,同时也期待生物技术的改进、优化以及创新,为食品安全提供可靠保障。 生物技术方面论文:生物技术在制药方面的应用与前景 摘 要:生物制药中生物技术研究开发和应用最为活跃、邻域进展的也是最快,在我国的制药产业中是最具有前途的产业之一。目前生物制药的研究成果数量日益增长,在新药研发中生物技术制药形式相对比较重要,使生物技术制药成为了研发主流。在未来的发展过程中,各种生物疫苗以及基因工程药物等领域的研发,是生物制药技术的主要发展趋势。文章主要阐述了生物技术的新药研发成果,根据统计相关资料,从中选取与生物制药有关、权威的内容进行综述,通过围绕基因工程、细胞工程、酶工程等相关生物制药技术的研究进行以下介绍,和相关的发展现状、前景、优势。 关键词:生物技术;制药;应用 生物技术也可以称作是生物工程。以现在化的生命科学为主要基础,综合各种科学技术,科学原理以及先进的科学手段,按照设计对生物体和生物原料的加工为人类生产出具有重要作用的生物技术产品。生物技术是人们对动植物以及微生物本身的物质加工而成,为人们生产数优质的生物技术产品更好的为社会服务。现代生物制药技术其中包括现代化生物技术和发酵技术,生物技术来源于相关的学科和生物学发展相融合的产物,其中以重组DNA技术为核心主要的基因工程,这之中还包括有生化工程、细胞工程、微生物工程和生物制药等各个领域。生物技术是综合许多种现代科学理论与生命科学研究出来的一种高新技术,运用先进的技术手段为我国制药行业的研究创造出广阔的应用前景。 1 发酵工程制药 现代的发酵制药工程。又可以被称作微生物工程,是指采用现代的生物技术手段,利用微生物的特定功能,为人类生产出有用的产品,工业生产的过程直接运用微生物技术。微生物代谢生产的生物技术就是发酵工程制药。发酵工程制药中含有,抗生素、激素、维生素等相关的生理活性物质。主要的研究对微生物改良和筛选,工艺研究,等处理产品后续的问题。如今DNA重组技术对微生物菌类的改良有着重要的作用。在20世纪70年代中,基因技术和细胞技术融合等生物技术的不断发展,发酵工业进入了现代化的工程阶段,其中生产的产品有酒精类饮料,还有胰岛素、生长激素和抗生素等多种保健药物。发酵工程制药利用微生物生长以及代谢制作中药,此类制作中药方式比一般方式都优越,可以全面的改善药性,降低副作用,橹幸钚猿煞痔峁┬碌姆⒄狗较颍产生新的药物作用,针对各种适应症的治疗,充分保护中药成分,避免中药活性成分遭到破坏,从而做到节约药物资源。 2 基因工程制药 基因工程制药是指分子水平上基因的操作,根据人类的需求所设计的,按照设计方案创建含有新性状的生物新品系,并且能使生物新品系稳定的遗传给下一代。基因工程与工程设计运用了相似的方法,具有明显的理学与工程学的特点。工程制药通过DNA技术将疾病的蛋白质、酶、核酸等基因药物转移到宿主细胞进行表达和繁殖,最终可以获得相应的治疗药物。抗生素通常是人体的活性因子,主要研究基因的鉴定、克隆导体的构建,导入产物分离纯化等问题。基因工程被人们掌握时间并不是很长,但已经多次的取得了实际性的成果和应用价值,基因技术已经成为我国的核心技术,将在制药方面充分的发挥重要作用。 3 细胞工程制药 相关于细胞工程制药的范围还没有确切的说法,细胞工程是根据分子生物学原理,应用了细胞培育技术以及细胞水平进行遗传操作。细胞工程大体可分为细胞质工程和染色体工程。细胞工程的主要关键是运用植物和动物的细胞培养作为药物生产技术。利用细胞技术对动植物的培养可以生产出人类活性因子,以及单克隆等抗体产品。也可以生产出活性因子疫苗等DNA产品。在地理条件和气候环境的影响下植物细胞代谢产物含量仍然很高。系统正在研究培养,人参、三七等制药用的植物,并对相关的培养条件做出了。分析表明,人参细胞培养物与药理活性都和普通种植的人参没有明显差异。对于某些植物的细胞培养与生产已经达到了商业化作用。除了对细胞大规模的培养之外,毛状根与不定根的培养也很成功。黄氏毛状根的培养效果与价格与药物黄氏相似,希腊毛地黄细胞应在褐藻酸欲的固定情况下培养,可将有毒的毛地黄物质转化成地高辛,运用紫草细胞培养生产紫草宁等根据野生新疆雪莲的抗炎等作用,相关人员等进行了细胞培养物与天然新疆雪莲抗炎、镇痛的药理实验,实验表明新疆雪莲细胞培养物,可以成为野生雪莲的替代品。资源短缺也是比较严重的问题,对于资源短缺完全可以利用细胞培养技术对犀角等相关药用动物器官进行培养,此方式就能解决资源短缺的问题。 4 酶工程制药 酶工程指的是用酶、细胞,等拥有独特的催化功能,借助生物技术手段为人类制造出需要的产品。酶学理论与化工技术结合形成的新技术就是没酶工程。现如今已经有很多国家都运用了固定化的酶和细胞生产药品。没工程技术是现代生物技术的重要部分,固定化酶不仅能合成药物分子。还能用于对药物的转化。我国运用微生物的两部转化方法成功的生产出维生素C,酶工程主要研究产药酶,酶细胞固定化相关的操作条件等。酶工程的应用前景一片光明,发酵工业与化学合成工业发生了巨大的改变。药用植物的有效成分来源于植物的次生代谢产物。现如今已有很多个国家充分的应用固定化细胞与固定化酶进行药物的生产。 5 结束语 综上所述,我国的生物技术已经越来越重要,目前生物制药的研究成果数量日益增长,其技术制药研究已经不断的深入各个领域,中药研制新药的环节也在不断的介入在新药研发中生物技术制药形式相对比较重要,使生物技术制药成为了研发主流。生物技术同时还具有对珍稀传统药材的保护同时还能生产出大量的高品质药材和药品活性成分,使药品活性成分的含量有效的提高。合理的应用现代化生物技术,使我国的制药行业不断地取得更大的发展。 生物技术方面论文:生物技术在食品检测方面的应用探究 摘 要:近年来,食品安全事故不断,相关人员深入研究食品检测技术,其主要目的是提高食品安全性。本文通过分析在食品安全检测中如何应用的各种生物技术,以便为食品安全的检测提供参考。 关键词:生物技术;食品检测;应用 1.FTA-PCR的技术 FTAR 卡属于特制的棉纤维卡片, 主要通过螯合剂与强力的变性剂共同浸泡,其纤维基质中包含化学物质,一旦FTAR捕捉细胞,石炭酸、EDTA以及SDS会自动地把细胞裂解,而聚丙烯酰胺会结合核酸,确保样品中的DNA具有稳定性,同时确保核酸不会受到紫外线、核酸以及氧化剂破坏,还有利于其他微生物以及细菌生长。该种方式不仅可以直接提取DNA,而且所提取的DNA能够于室温下保存,给PCR检测创造了条件。在食品检测中,采用FTA-PCR方法,有着明显优势。Robert使用FTA卡来提取流感病毒RNA,联合PCR的技术检测流感病毒。李伟昊使用FTA卡与PCR方式相结合,提取以及检测鲜肉中的沙门氏菌,从鸡肉、猪肉、羊肉与牛肉匀浆液中实际检出限大约70CFU/mL,能够在六小时以内结束肉中的沙门氏菌检测,现阶段主要使用先增菌PCR的检测方法可以节省时间12~24小时,和GB/T 4789.4-2003的方式比起来,用这种方式检测,所用时间与检出率效果都比较好[1]。 2.环介导的等温扩增术(LAMP) 环介导的等温扩增术属于恒温核酸的扩增方式,主要是针对基因四种特异的引物以及六个区域的设计,在常规水浴的条件下,即在65℃条件下一个小时,就能够结束核酸扩增反应;和普通PCR比起来,无需紫外观察、模板热变性以及温度循环等过程。完成扩增以后,可以按照管内的沉淀情况对结果进行评估。由于这种技术操作比较便利以及灵敏度比较高,所以广泛应用于食品检测中。闻伟刚[2]使用RT-LAMP技术构建了具有特异、快速以及灵敏特征的菜豆荚中斑驳病毒检验方式,用这种方式检测的灵敏度比病毒的稀释液高出3~10倍,与常规RT-PCR 检测方式相比,灵敏度提高1000多倍。徐芊采用LAMP技术检测水产品副溶血弧菌,只需一个小时就可以结束检测,并且检测限高达89CFU/g,与常规PCR的检测方式相比,缩短将近1/2的时间。易海华研发出志贺菌LAMP检测方式,在一个小时以内可以结束检测,每微升检测限高达200拷贝。LAMP 是恒温扩增的反应之一,可以缩短普通PCR的反应升降温耗具体时间,并且能够通过肉眼看到检测结果,通常在0.5~1小时内结束反应过程,所以在食品检测中有着明显优势。然而由于LAMP的方式对实验技术者与实验环境方面有着较高要求,未达到相关要求时容易出现假阳性问题,还需要深入研究,不断地对这种检测技术进行完善。 3.核酸探针技术 核酸探针能够促进单链核酸的配对,然后构成双链,通过标记物对信号进行释放,进而实现检测的目的。在核酸样品的基因序列检测中用核酸探针检测,由于病原体具备特异性核酸序列的片段,通过标记技术与分离手段,可以把特定片段研制为核酸探针,并用在病原体的检测以及疾病诊断中。在病原微生物中应用核酸探针,可以鉴别高相似度基因的寄生虫与毒株。Malic通过核酸探针的原味杂交方式,检测与检定球状、铜绿假单细胞、金黄色葡萄球菌与链球细菌属,经检测得知铜绿假单胞菌侵染比较明显,可以用于多项指标检测。Almeida使用核酸探针原位杂交方式检测奶粉中阪崎肠杆菌,该方式特异性高达百分之百,即便存在其他混合菌类,检出限仍达到1CFU/10g。Almeida应用同种方式拓展样品检测的范围,检测了粪便、血液与供应水中沙门氏菌,其检出限达到1 CFU/10g(mL),实际检测时间在20小时以内,与常规PCR检测方式相比,其灵敏度大大提高。曲海娜使用核酸探针方式检测动物毛皮中耐β-内酰胺病原菌,其检出限为529pgDNA,与传统的药敏实验相比采用这种检测方式可以降低检测成本,将检测周期缩短,提高食品检测效果。邹金峰研发出鸭圆环病毒核酸探针技术,同时用于检测中,最低检出量约5pgDNA,和常规PCR技术比起来,采用这种方式可以规避假阴性、假阳性发生的可能[3]。 4.基质分子的印迹技术 基质分子的印迹技术主要是应用分子印记的方式,把包含分子大小、形状识别空洞膜印记到载体或是基质上,也就是把分子与载体印记到聚合物单体上。如2-乙烯基以及甲基的丙烯酸等,建立检测靶与分子之间的链接链,使用电聚合、自组装以及分子聚合和模板分子构成相应的配合物,然后添加交联剂。例如,添加多元醇与有机二元酸交联剂,然后在载体上构成膜,再把模板的分子包裹于膜中,然后将膜内的模板分子清除,将模板分子特异性的印记留下。因为所形成印记构造和模板分子之间互补,也就是只有印记和需检测、分离分子形状匹配时,这种分子才可以占据印迹的空洞。而且因为印迹三维结构中的一维属于传导载体,所以可以把该分子识别的过程快速、直接转变为可识别信号。而开始基质分子的印记技术主要用于医学临床检验如肌红蛋白检测中,目前逐渐应用于抗生素的检测中。Wang研制出分子的印迹技术胶质晶体类模版,能够对蜂蜜与牛奶样品中的金霉素、四环素、土霉素残留进行检测,其检出限为0.04~0.24μmol/L。Shi把甲矾霉素作为模板,构建了层析法分子印迹的固相萃取方式,可以对河蟹中的残留氟苯尼考胺、氯霉素、氟苯尼考与甲矾霉素进行检测,其检出限分别为0.03μg/kg、0.02μg/kg,0.10μg/kg、0.09μg/kg,在一天以内能够结束全部检测。分子的印迹技术的检测限和色谱技术比较相似,但是其检测的成本比色谱技术低,用该技术检测产品时,既可以用在食品检测中,还可以用在食品现场的自检中,检测范围主要包含杀虫剂、真菌毒素以及细菌检测等。 5.免疫层析技术 免疫层析技术是当前兴起的诊断与鉴别技术,原理是某抗原特异性的抗体容易被荧光微粒、金粒子标记,容易吸附于固相载体点样的区域,并且同一种抗原的另一种特异性抗体会固定于固相载体另一端,一旦液体样品浸入点样的区域以后,已标记样品以及特异性的抗体容易在毛细血管的作用下沿固相的载体超前移动;如果样品之中存在待检的抗原,待检的抗原就会和已标记特异性的抗体结合,构成相应的复合物,复合物移至特异性的抗体区域时,抗原部分容易破坏此处特异性的抗体。 6.生物的传感器 生物的传感器主要是通过固定化生物活性的物质,例如生物膜、酶、DNA、蛋白质与微生物等,作为理化换能器以及敏感原件。换能器主要包括压电晶体、氧电极、场效应管以及光敏管,同时还可以构成分析检测的装置,而待测的物质经过扩散作用以后,会进入分子中,对元件进行识别,在识别的作用下,和分子识别的元件进行结合,从而产生生物、化学反应。 总而言之,生物技术具有高效、经济科学的特点,在检测食品的过程中,应用生物检测技术,能够提升检测的精度以及提高检测的速度,是现阶段食品检测领域的新型技术,因此,食品检测领域需要全面了解生物检测技术,尽可能从食品的检测细节与工作着手,在食品检测中应用各种先进检测技术,以确保食品检测的安全性。 生物技术方面论文:生物技术在食品检测方面的应用 摘要:现如今,食品安全问题已然成为社会各界人士都普遍关注的问题。鉴于此,本文结合实际情况重点研究了ELLSA、DNA探针、生物芯片等生物技术在食品检测中的应用。 关键词:食品;检测;生物;技术;应用 随着食品安全问题与人们食品安全诉求矛盾日益增强,做好食品检测工作是妥善解决社会发展矛盾的有效措施。由于我国食品安全检测技术起步较晚,现目前技术成熟度较低,加之食品安全问题日益繁杂,倘若仅仅采取传统的化学、物理等检测手段便不能够契合现代食品检测需求。生物技术在食品检测中,具有灵敏度高、识别功能强、成本低廉、选择性高等特点。因此,在食品检测中,生物技术开始占有一席之地且得到广泛的关注,尤其在人们普遍关注的转基因食品检测中,生物技术发挥出来较强的优越性,此外对于致病微生物的检测,生物技术也具有不可估量的优势。于兹,下文将重点探究几种在食品检测中常用的生物技术。 1. DNA探针技术的应用 1.1 DNA探针技术概念简介。DNA探针技术在食品检测中,主要是利用DNA抑或RNA碱基序列的互补性,将已知DNA用同位素法进行标记,然后做成DNA探针,并寻找可以匹配的待测微生物的DNA或RNA从而结合成杂交分子链。然后通过显微镜观测,被标记的DNA探针是否与待测微生物结合成了分子杂交链以此判断是否存在某种微生物。随着DNA探针技术不断改进与发展,现目前已经成为较为成熟的食品检测技术,并且在市场上得到了较为广泛的使用。现目前,DNA探针技术主要用于微生物检测,对某些致病源检测效果极佳。譬如利用DNA探针技术可以成功且高效的检测食品中的大肠杆菌、李斯特氏菌、沙门氏菌、志贺氏菌等。 1.2 DNA探针技术的应用。上文我们首先简要探究了DNA有关概念,接下来我们将进一步探究DNA探针技术在食品检测中的具体应用。DNA探针技术的核心是构建DNA探针,但是构建探针的方法我们不能按部就班、一层不变的进行,因为微生物特性各不相同。不同的微生物所适用的探针不仅具有特殊的碱基序列,同时其特异性也需要着重考虑。因此构建DNA探针时,必须结合待测微生物特异性,并将具有特异性的DNA保守基因序列作为目标DNA。而DNA探针则应该以目标DNA作为模版,利用互补法构建配对的碱基序列。一般而言,决定微生物特异性DNA的关键因素是生理特征、生化特征。因此工作人员要抓住待测食品微生物的特异性,采取合理的措施构建具有实效性的DNA探针。 2.PCR 及其改进技术在食品检测中的应用 2.1 传统PCR技术简介。PRC技术有被称之为聚合酶链反应技术,该技术的机理是运用酶促反应对DNA进行体外扩增。此技术主要是依赖于DNA聚合酶较强的促进作用,使得DNA能够有效连接碱基序列从而复制具有特异性的DNA碱基序列片段。传统的PCR技术在食品检测中,主要用于对病源微生物的检测。该技术滥觞于1985年,在1992得到实际运用。但是直到近几年该技术在食品检测中才得到较为广泛的运用,现目前利用传统的PCR技术,我们已经可以成功且高效的检测出小肠耶尔森氏菌、 单增李氏菌、金黄色葡萄球菌、肠出血性大肠杆菌0157等病原体。除此之外,PCR技术通过有关实验证实其还可以用于检测转基因食品。由此可见PCR技术不仅能够有效检测一般致病源同时还能有效检测转基因食品。 但是从今年来的实践效果来看,传统PCR技术也存在诸多缺陷:譬如:传统PCR技术在食品检测中偏向于定性检测,而对于定量检测则显得比价乏力;同时利用传统PCR技术检测微生物时,在存在部分衰老或者死亡微生物的情况下,检测结果会出现假阳性特征,这就很容易对检测结果造成极大的干扰。 2.2 革新的PCR 技术 在食品检测中的应用。正如上文所述,传统PCR 技术 在食品检测中虽然有较为明显的效果,但也存在诸多可以矫治革新的问题。鉴于此,下文将进一步说明改革的PCR 技术 在食品检测中的具体应用。 2.2.1 定量PCR 技术的应用。所谓定量PCR 技术 ,顾名思义即指的是不仅要检测食品微生物类型及致病源,同时还能够检测微生物数学量。定量PCR 技术 是在传统PCR技术上进行改进的新型技术,它主要是在传统PCR技术基础上,在原有的检测体系中加入了荧光基团。而加入荧光基团的作用一则是监控检测反应速率,二来则是通过荧光信号计量,以此成功完成微生物的定量检测。鉴于此该技术具有上述优点因此在实际检测中,我们通常是利用该技术检测病原微生物数量、转基因食品、掺假量等。 2.2.2 巢式PCR 技术的应用。所谓巢式PCR技术其基础仍然是传统PCR技术,巢式PCR技术的工作机理是,在传统PCR技术基础上同时加入两队引物,一对负责利用DNA聚合酶促使DNA扩增反应进行,另一对引物的作用则是利用酶合反应过程对病原微生物进行检测。 3.生物芯片技术及其在食品检测中的作用 生物芯片技术是上个世纪90年代初的新兴技术,该技术自研发以来在各界都得到较为广泛的运用,现目前在食品检测中也得到了有效的应用。生物芯片技术的工作机理是利用微电子技术与微加工技术在固格体芯片上构建起待测病原微生物的有关化学机构以供分析。利用生物芯片技术就可以直观的观测病原微生物的化学结构,以此精确、快速的判断并分析该微生物的细胞、DNA、RNA、蛋白质等有关信息。现目前生物芯片技术在食品检测中具有十分重要的作用,因为该技术不仅充分认识到了病原微生物的基因序列的保守性,同时也兼顾了各个菌种的差异性。不难看出,在食品检测中使用生物芯片技术,能够极大的提高检测数据的精确度。同样的,生物芯片技术不仅对病原微生物检测有作用,该技术在转基因食品检测中也具有较好的效果。生物芯片技术不仅能够有效检测出食品是否含有转基因同时也能够分析出食品转基因类型。 4.胶体金免疫层析技术在食品检测中的应用 根据实际情况来看,胶体金免疫层析技术普遍运用于医学领域,该技术在食品检测领域的使用仍处于起步阶段,但是就近几年的发展状况而言,该技术在食品检测中的运用前景是十分可观的。 胶体金免疫层析技术能够对病原微生物进行定性分析也可以进行定量分析,因此使用该方法进行食品检测,能够有效提升检测数据的精确性。 胶体金免疫层析技术能够检测的有害微生物有:霍乱弧菌、金黄色葡萄球菌、布氏杆菌等。 5.结束语 综上所述, 生物技术在食品检测中发挥着巨大作用,DNA探针法、PCR技术、生物芯片技术、胶体金免疫层析技术等在食品有害微生物及转基因食品检测中都有着十分显著的效果。我们期待生物学家们可以研发更加高效的生物检测技术,从而为人们赖以生活的食品提供安全和营养的可靠保障。 生物技术方面论文:试论微生物技术在市政环境方面的应用 摘 要:随着城市化发展进程在全球范围内的不断加速,城市发展所引起的环境问题和居民生活环境恶化现象十分突出,已成为当今世界各国共同关心的问题。以百达净微生物为例,介绍了其在市政工程中的应用情况,就如何提高其应用效果做了详细、深入的研究。 关键词:微生物技术;市政工程;环境问题;菌种 引言 随着城市化进程的加快,由此引发的环境污染越来越严重,城市垃圾处理已成为当今环境保护工作的核心,是世界各国共同关心的问题。城市生活垃圾作为城市日常生活以及城市生活提供服务活动中所产生的废弃物,是城市环境的污染之源。目前,我国城市环境治理工作主要是以园林绿化工程、污水处理系统和垃圾处理新方法开展的,但是传统的城市环境治理中,虽然当时取得了良好效果,但是在日后发现其中还存在着明显的问题,需要我们工作中进行总结。基于此,以微生物技术为主的环境处理技术得到人们的重视,这一技术的利用为城市环境保护提供了新方向,为城市现代化、持续化发展做出了重大贡献。 一、百达净微生物菌概述 百达净微生物菌种是由加拿大政府最先发现的一种微生物菌,是由地球上安全生存数百万年的天然有益菌生物群组成的,经过分离、筛选之后按照当时的比例和特殊工艺进行混合培养的,是纯生物产品,其中不含有任何基因改造生物、乳化剂、添加剂以及表面活性剂,它在应用中也不会与其他生物发生变异。在当今发达国家的环境处理机构中获得充分认可,甚至成为有些国家重点研究项目。在目前百达净微生物菌的研究中,它同其他的微生物有着显著的差别,其具体表现在以下方面: 1.微生态循环系统 在微生物利用工作中,百达净微生物菌是利用很多菌种之间的协作关系,并且是一种共同繁殖、稳定增长的现行,对于污染源在持续不断根治中能长期稳定生存,且不会产生后续污泥。这种微生物菌在利用中,是将污染物转化为生物分子、二氧化碳以及水,其中生物分子作为鱼类最为喜欢的食物和饲料,因此很难产生淤泥以及其他的杂物。在这个过程中,通过硝化、氮化和氧化处理,使得生物菌得以降解,其他一些微生物菌逐渐转移到育苗身上,从而形成新的生物链。 2. 微生物菌种作用方式不同。 在应用当中,常规生物菌通常都需要很长的时间才能和污水融合,进而发挥清洁和处理作用,形成环境相对优势的菌群,而百达净微生物菌平常都表现出沉睡的液体状态,在这种状态下它甚至可以置放三年之久,而在使用中通过设备进行激活,这一条件下百达净生物菌是以解状态存在的,它在投入水体之后,马上就能发挥作用,加速环境优化速度,以此得到世界各国污水处理工作的重视,成为当今污水处理系统中最常见的微生物菌。 3.高浓缩倍数。 在常规生物菌的利用中,生物菌的最大浓缩量为 108 个每毫升,而百达净微生物菌的浓缩倍数为 1011个/ml,甚至是一些特殊情况下这一数字还要高出千倍之多,只有在其中加入少量的环境污染物才能发挥出应有的作用。这也是它在环境污染物处理中发挥绝对优势的重要原因之一。 二、微生物技术在市政环境污染中的优势 微生物是自然环境的清理人,在工业化前,一直调节着自然环境,使之变得清洁。 虽然它非常微小,但种类多、数量大,在调节自然环境中起着重要的作用,我们充分微生物的特征,来治理目前存在各种各样的市政环境污染的问题,微生物通过自发的方式进行遗传变异,将环境中的污染物变成自身繁殖的营养物,通过新陈代谢使它成为无害物质。因此,微生物还可以充当污染物的分解者,去净化水,气体以及土壤中的有害物质,使人们的生存环境得到很大的改善。他与传统污染治理方式的不同在于以下几个特点: 1. 治理彻底、没有二次污染。由于微生物处理污染物非常彻底,将其充分“消化吸收”后排出体外,将原来的有毒物质变成水、二氧化碳等。这就保证了不会产生其他的污染。污染物的总量得到大大的降低。 2. 成本低、速度快。由于是通过生物技术来降低污染物,就像酶分解营养成分一样,能有效分解污染物,同时,由于它的大量存在,所以降解污染物的速度会非常快。 3. 适用范围广。微生物种类多,微生物生存环境要求不高,对环境有很高的适应性,因此,他降低了成本,稳定性也大大提高了,它还非常易于操作。 三、白净大菌种在市政污水处理中的应用 1. 生物清淤 -BMS 技术。 近几年来,河道清淤工作越来越受到人们的重视,它在清淤的过程中是以河道、湖泊、市政管道中的淤泥清理为主的,这些淤泥的出现是因为有机物和重金属沉积造成的,其在底部存在着许多的有机物总体。一般来说,在清淤工作中,整个淤泥可以分为可以降解淤泥和不可降解淤泥两种。其中,可降解淤泥的物质包含了糖类、纤维素、脂肪酸以及其他一些氮化合物,而难以降解淤泥物质包含木质素、腐蚀物、沥青等。因此通过高效微生物菌种的投加使用,可以将河道,湖泊及市政管网中的淤泥基本清除干净,既解决了水体发黑发臭现象,又解决了市政管网经常堵塞的现象,再也不会出现因人工清掏所带来的危险了。 2.水质的改善。 微生物的应用在水质改善方面主要指的是在城市河道整治和城市观赏湖的治理方面。由于河道、湖泊都是比较复杂的水环境,而且会有污染物不断进入水中,因此,要让微生物在此环境中发挥出它的效果,还需要一些相对完善的配套技术。基于国外 25 年和国内 8 年的工程应用基础研究,百达净环保科技有限公司已形成如何在复杂自然水体环境中利用曝气、填料等综合技术充分发挥微生物菌种作用效能以及利用生物种类完成生物量转移去污的工程实施能力。 四、百达净高效菌种在酒店业的应用 “地沟油”所产生的堵塞及恶臭问题,不仅对酒店的正常营业造成负面的影响,而且因为“地沟油”的回收再利用的事件,也会造成相当恶劣的社会影响。国务院办公厅《关干加强地沟油整治和餐厨废弃物管理的意见》近日出台,为彻底解决由于油脂存在给酒店及餐馆所带来的堵塞及恶臭问题,并杜绝不法“地沟油”回收的情况,应从源头上加强“地沟油”整治力度。采用专门的可以降解油脂以及污物的百达净高效微生物,将它放于酒店的下水管道和隔油池里,就能很快的将管道内和隔油池内的油脂消化掉,这样,既能解决了管道的堵塞问题,保持了管道的通畅,同时又解决了操作间或隔油池里面,由于食物腐烂所排出的恶臭味。堵塞一般会有有两种情况:一是由于油脂或都污染物日积月累的出现在管道内壁上,造成污垢,进而造成了管道越来越细,从而引起了排水的困难。二是由于头发、布等东西造成的堵塞。而微生物就能快速的解决第一种情况所造成的堵塞问题。它的作用表现在:一是可以清理污水及管壁的油脂,并能防止渍垢的形成,这样既可以解决了管道的填塞问题,又可以防止污垢腐烂所产生的恶臭味,同时还可以节省每天冲刷下水管道的时间和用水;二是微生物菌种随着水流入市政管道后,还可以继续对市政管道进行除油及清理;三是微生物菌种进入后减少了油脂对填料的影响,同时还能大大提高处理的效果。 结束语 综上所述,对于城市污物的各种生物处理技术,不管是在微生物的角度,还是从基因工程的角度,都有很大的发展潜力,所以我们要努力根据百达净菌种中在的微生物中所具有的特性,开发出更加高效的百达净菌种生物处理技术,以达到更好的处理效果。 生物技术方面论文:生物技术人才培养方面存在的问题及解决方法 摘 要:进入21世纪以来,我国的生物技术产业迅猛发展,而与之相悖的是,我国的生物技术人才培养方面却存在着种种问题。如何破除生物技术专业人才培养的迷局,培养富有创新精神和具有实践能力的高素质生物技术人才,是广大生物技术教育工作者所必须探讨的关键问题。 关键词:生物技术 人才培养 问题 解决方法 党的十八大指出,“教育是中华民族振兴和社会进步的基石。要坚持教育优先发展,全面贯彻党的教育方针,坚持教育为社会主义现代化服务的根本任务,培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。” 生物技术作为技术革命的三大支柱之一,在工业、农业、医学、军事、环境、海洋等领域均有广泛的应用。但生物技术专业在人才培养方面却存在着种种问题。 首先,“杯水车薪”,国家在生物技术专业的资金投入上严重不足。 由于我们国家的经济基础还比较薄弱,科技水平还不够发达,国家每年在生物科学上的投资还远远不足。而由于生物技术的仪器比较昂贵,致使大部分高校没有雄厚的资金去购买,这直接导致了学生实验能力的缺乏。 其次,“本末倒置”,生物技术专业的课程设置上存在较大问题。 “生物技术”,顾名思义,应以实践为主,理论为辅,而当下却存在本末倒置的现象。生物技术专业在课程设置上偏重基础理论的学习,课程面很广,但都是浅尝辄止,缺乏对某一专业的精深。实践学习的缺乏,一个重要的原因就是生物技术实验不仅难度较大而且费用很高,很多高校没有与之相匹配的足够实验资金。 最后,“闭门造车”,生物技术专业缺乏与社会的对接。 学生的学习仅仅局限于学校,没有走出校门,深入到企业中去,不能将自己所学的基础理论运用到实际操作中来。这直接导致了一方面学生就业难;而另一方面,生物技术企业却找不到合适的人才。 21世纪是生命科学的世纪,生物技术的学生作为最先进科学技术的代表,将担负起振兴中华的伟大重任,而如何将企业、学校、研究所结合起来,培养富有创新精神和具有实践能力的高素质生物技术人才, 是广大生物技术教育工作者所必须探讨的关键问题。 第一,国家要划拨专项资金,加大生物技术专业投入。 生物技术作为一个新兴的高科技产业,与发达国家的差距较之其他行业要小很多。要振兴中华,建设祖国,生物技术是一个很好的增长点。目前,这个增长点还比较幼小,它的成长需要祖国母亲的大力支持,“乌鸦反哺,羊羔跪乳”,我们相信在祖国的关怀下,终有一天生物技术将成为中国的拳头产业,为祖国的繁荣富强贡献自己的力量! 第二,“以人为本、与时俱进”,构建适合我国国情的生物技术课程结构模式。 高等教育是密切服务于经济与社会的发展的,高校应当立足于当地经济建设和社会发展培养人才的基础上,根据市场需求动态,调整生物技术专业的课程设置。高校和生物技术用人单位可以携手合作,签订用人协议,共同设置课程,让企业参与人才培养的全过程,既降低企业人力资源的管理成本,又解决了学生就业难的问题,形成学校、学生、企业三方共赢的结果。 第三,加强实验室建设,增加实验课的比重,培养学生基本的实验技能。 首先,高校要加大生物技术实验器材的投入,为学生创造一个良好的实验环境。其次,生物技术的实验教学要与生物技术的学科建设、课程体系优化、教学内容更新相结合。最后,教师要加强学习,提高自身的科研素质,能够正确的指导学生,提高学生的实验能力。 第四,“开门办学”,实施校企合作育人模式。 “校企合作”作为一种新型的育人模式,具有诸多优点。首先,通过校企合作,学校可以利用企业的先进生产设备,减少了试验设备的投入和维护资金。其次,通过在企业的实习,学生不仅能够学到本专业先进的科学技术,而且可以在实践中加深对理论知识的学习,查找不足,激发学生的学习兴趣。最后,学校的教师通过深入企业,学习了本专业的先进知识,可以与企业共同进行科研项目的开发与合作,大大提高了教师的业务水平。 第五,加强大学生思想道德素质建设,培养德、智、体全面发展的社会主义建设者和接班人。 生物技术人才培养的最终目的是为国家培养合格的建设者和接班人。所谓“合格”,就是德才兼备,而良好的思想道德素质又在专业素质之先。为达到这一目标,我们要在人才培养中把思想道德教育提到一个重要的位置上来,通过各种方式加强大学生的思想道德素质建设,为国家培养德才兼备的栋梁之才。 我们敬爱的总理说:“青年是祖国的未来,民族的希望”。而作为当代青年杰出代表的大学生更肩负着振兴中华的伟大使命,生物技术产业作为一种和发达国家差距较小的新兴产业,更是大学生施展抱负的绝佳舞台。而如何破除生物技术人才培养方面的困境,培养适合我国国情的,德智体美全面发展的生物技术专业精英人才需要国家、高校、企业的通力合作。 生物技术方面论文:生物技术在农业方面的应用 摘要:随着时代的发展,生物技术也在不断提高,给农业带来了益处的同时也有某些弊处。基于此,分析了生物技术在农业方面的应用。 关键词:生物技术;农业;应用;利弊 1 生物技术给农业带来的益处 广义上讲,生物技术是利用有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物,采用特殊的过程生产出特殊的产品,并应作到农业、医药以及环境修复治理中,尤其是基因工程的出现和发展,它能改变、取代物种的基因。 生物技术在农作物中已有广泛的应用。最初通过遗传工程获得而进入市场的作物是:玉米、大豆和棉花。它们经转基因后具有抗除草剂和棉铃虫的能力。这类玉米、大豆和棉花从Bt细菌获得基因,经遗传改良后具有防虫害的能力。利用Bt细菌获得经遗传改良的作物的潜力是相当大的。例如:美国有200万hm2的Bt棉花,澳大利亚有40万 hm2,两者各相当于2.5亿美元价值。如果将Bt玉米引种在美国1 000万 hm2的土地上,只要增产5%,就意味着能增加3.5亿美元收入。这项技术进一步促进了Bt制剂控制虫害在商业上的应用。除此之外,还有许多经转入特定基因的玉米品种,这些品种能同时抗除草剂和一些虫害。 生物技术在畜牧业上应用所获得的益处与在农作物上相似。一方面,生物技术有助于提高畜禽的生命力以及消灭竞争者。促进畜禽生长的物质有生长激素以及促进其生长的调节剂,这些物质可由基因工程而获得。如利用鼠类基因(该基因能促进角蛋白的形成)获得了经遗传改良的绵羊,这种绵羊比普通绵羊产毛量能提高6%左右。另一方面,生物技术在提高农作物产量、质量的同时,有助于提高畜牧业的生产力发展水平。例如:通过控制饲料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力;利用基因调控技术可以提高包括豆科作物在内一些作物的蛋白质含量,减少饲料作物中难消化的木质素含量等。达比等人已生产出一种转基因三叶草,可应用于澳大利亚绵羊牧场。该基因来自向日葵,经转基因的三叶草能制造富含氨基酸的蛋白质,该蛋白质经食物链进入绵羊体内,进而能提高产毛量。 生物技术给人类带来的益处也包括在生态和环境两个方面。利用生物技术提高现有农业生态系统的生产力可以减低农业向原始的、自然、半自然生态系统扩张的要求,因此,它有助于有人类保存、保护地球上仅有的自然生态系统及其资源,有助于人们未来再利用其中的基因资源开发新的产品。 在许多农业生产区,土壤氮素可利用量是制约农业生产力提高的一个重要因子。而高科技农业生产区使用人造氮肥是以牺牲生态环境为代价的。制造氮肥要利用大量能源,据统计,英联邦农场平均投入的能源大约有50%来自肥料。由施用肥料而产生的温度气体(二氧气化碳、氮氧化合物等)不可避免地促进地球气候变暖。除此之外,农业土壤的氮素流失是水体富营养化的主要原因。 生物技术的利用能为这些问题的解决提供潜在的、真正有价值的帮助。同样,人们可以利用真菌来提高土壤养分的有效性。温莱指出:特定的真菌类能促进土壤养分的释放,从而促进作物生长;真菌也能通过分解有机物质(例如纤维素等)释放出糖类,促进固氮菌的生长。进一步提高土壤养分有效性的可能,包括获得转基因细菌和真菌,以进一步增强它们制造养分和释放土壤养分的能力。 2 生物技术带来的不利 从经济角度上讲,生物技术带来的不利并不明显,然而,它会引起发达国家与发展中国家贫富差距进一步扩大。因为,生物技术公司主要集中在发达国家,发达国家可以通过输出生物技术产品而获得利润。与此同时,发展中国家由于技术、及其产品还远没有被广泛接受。 生物技术可能引起生产方式和人类健康的退变。这种情况可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生,特别是抗除草剂的转基因作物出现。农民必须从同一公司购买种子和除草剂,否则除草剂起不了作用。同样的问题也可能在需人造肥料的转基因作物上出现,这些转基因作物会取代传统依靠有机肥的作物,后者在发展中国家是很普遍的,并且也有利于环境保护。生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类的健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面的报道。特别是当能引发人体过敏反应的基因转入农作物时,例如,坚果能引发人体过敏反应,若它的基因被导入其他作物,则有可能其他作物也会引起人体过敏。为了预防起见,转基因作物产品必须经免疫测定筛选后才能利用。 生物技术也可能引发环境问题。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时,也导致生物多样性遭受严重破坏,甚至导致一些物种灭绝。这一结果是由于生物技术促进农作物向它原本不适应的地域扩张而造成的。生物技术同样加速土壤侵蚀和沙漠化。农业,尤其是耕作农业的扩张会增加除草剂、杀虫剂、人造肥料的使用,农业中不断投入的能源促进全球变暖。与此同时,氮素生物化学循环的改变也加剧了水体的富营养化,直接影响人类和动植物的生存。 另一个令人担心的是:转基因植物、动物、微生物脱离当地农业生态系统所造成的危害。许多有意或无意的动植物引进引起当地严重的生态问题。最明显的例子是澳洲引进的兔子。1 500 a以来,世界各国动植物的交流,有些已成为当地的有害动植物。至于转基因作物脱离当地农业生态系统后有可能引发:1)转基因作物使自生作物成为严重的杂草问题;2)转基因作物通过杂交后产生杂种;3)转基因作物影响食物安全。任何一种转基因作物都存在对生态环境产生冲击的可能性。 生物技术方面论文:生物技术在食品检测方面的运用探析 摘 要 在我国经济发展迅速、在人们的生活水平不断提高的同时,对于食品的安全问题,国家越来越重视。因此,在食品检测中国家陆续引进了各种新技术、新设备。其中,生物技术十分广泛地被应用于食品检测。生物技术的应用,不但使食品检测结果的精确度得以提高,更是为食品检测开拓了新的方向。下文中,笔者将针对生物技术应用于食品检测方面进行分析。 关键词 生物技术;食品检测;应用 近几年,因城市工业化日渐加深,使得环境问题越来越严重,人们对食品安全的关注也越来越多,食品安全已经成为牵动人心的焦点问题。然而,对于现在的食品检测,传统的方法已经与现代社会发展需求完全脱轨,当前在食品检测中广泛应用的是PCR技术、生物芯片、基因探针法、生物传感器技术、免疫技术等生物技术。眼前,人们越来越关注食品安全,即是食品质量的安全。在我国,影响并制约食品安全的因素有很多,比如法规法律尚不完善,政府监管松懈以及科学技术上遭遇“瓶颈”等。因此,生物技术的广泛应用使人们实现了简便快捷、特异性强、灵敏度高的食品检测方法。 1基因探针法 基因(DNA)探针法又称分子杂交技术,其原理是利用基因的重复性、变性和其碱基互补配对的精确性来探查某一DNA序列的新技术。当前,DNA探针杂交法有两种,分别同相杂交和异相杂交,其技术的关键就是构建基因探针。近几年,基因探针杂交技术十分广泛的应用于食品微生物的检测中,如今可检测食品中存在的大肠杆菌、沙门氏菌、李斯特氏菌、葡萄球菌和志贺氏菌等。相较于传统的检测方法,DNA探针技术在克服了传统检测方法缺点的同时,其操作简便快捷、灵敏度高、特异性强的优点使食品检测结果更精准。但是,DNA探针技术也存在着速度慢、成本高、效率低等局限性,在今后的科学研究中还需改进。 2 PCR 技术 PCR技术的原理是以需要扩增的DNA分子作为模板,用分别和模板互补的一对寡核苷酸的片段作引物,遵从半保留复制原则,在DNA聚合酶的作用下完成扩增,因此,又称聚合酶链反应技术,由变性、复性和延伸三个步骤构成。仅需要用很少的物质便可大量扩增所需的基因片段,并可以定量、定性地分析检测样品,这是PCR技术的一大优点。与此同时,由于检测仪器昂贵,操作复杂、技术含量较高,因此对其技术人员有较高且严格的要求。由于现在分子生物学技术正在突飞猛进的发展,转基因食品已经随处可见,由此可见转基因食品逐渐进入了人们的生活,它们在人们的餐桌上出现的同时,转基因食品的安全性也倍受人们的关注,成为了百姓饭前茶后所谈论的热点话题。由于在传统的食物中,并不存在转基因食品中的蛋白质和新遗传物质,使消费者存在隐忧。为了让人们的健康有一个可靠的保障,使消费者消除顾虑,让商品流通和国际贸易更加有利,研发一个快速、简便、准确的食品安全检测技术迫在眉睫。 3 免疫学检测技术 免疫学检测技术的基本原理是抗体和抗原的结合反应,一般可将其分为三类:免疫沉淀反应、免疫标记技术和免疫凝集试验。目前,免疫学检测技术在检测方法中用途最为广泛,其具有方便快捷、特异性强、检测成本低、灵敏度高、分析容量大等特点,特别表现在食品检测方面,在分析蛋白质的结构中通常会用到。当前,免疫技术中的酶联免疫法已在食品检测中得到普及。近几年,在传统检测方法的基础上,免疫学开发出新的检测技术,其中包括放射免疫测定、荧光免疫测定、免疫传感器、免疫磁性分离和酶免疫测定,比如PCR-ELISA技术,就是将酶联免疫技术与PCR技术结合,可用于检测大肠杆菌,效果良好。酶联免疫技术是将酶标记在特异的抗体上,即为酶标抗体。它具有酶的底物催化和抗体抗原反应的特性,它和与它对应的抗原相结合,添加底物,便可依据底物显色程度作出定量或定性地判断。由于酶的催化效率高,能够最大限度的将反映效果放大,使测定结果稳定且灵敏度高。但其也具有局限性,因此多数用于检测鲜活组织和基因工程生物体改造的初步检测。 4生物芯片技术 生物芯片技术的原理是按照预先的设置将大量生物分子排列并固定在载体表面,因为生物分子具有特异性亲和反应,可利用其对生物分子的量和存在进行分析,比如抗体抗原反应和核酸杂交反应等。高通量是基因芯片最为突出的优点。相较于传统检测方法,生物芯片技术可克服具有系统误差的缺点,许多基因探针杂交和标记等只需一个过程即可完成,并且生物芯片技术自动化程度高且其数据可靠客观。但是由于基因芯片技术无法判断在细胞类型较多的组织中检测基因的精确定位。与基因芯片相比,处于研发中的蛋白质芯片可能将此种情况改善。 上文中论述的生物技术在食品检测方面其运用前景是十分广阔的,除此以外,逐渐会有越来越多的更加先进的生物技术在食品检测中得以应用,它的前景很值得期待。 由于生物技术具有高效、经济等特点,广大科学研究人员对其越来越认可,在食品检测中生物技术成为了重要的力量。在我国科技不断发展科研人员不断努力创新研究的背景下,在今后的食品检测中,生物技术一定会更加成熟的应用其中,使我国的食品质量安全得到保障。食品安全不仅关系到人类的健康,更与国家的经济、政治息息相关。近几年,我国大力推进食品检测技术及食品安全的应用及研究,并增强了相应法规法律的制定。与此同时,还需大量投入资金在食品检测的技术研究中,并对食品科学技术的专业队伍加强建设。综上所述,生物技术在食品检测中已经愈来愈显其优越性,但其检测方法或多或少都存在着局限性,因此在其应用中需要搭配和选择使用,同时也期待生物技术的改进、优化以及创新,为食品安全提供可靠保障。 生物技术方面论文:浅议微生物技术在污水处理方面的应用及优势 [摘 要]随着社会的不断发展、工业的进步,大量的有害物资不断地排入江河湖泊,水源污染日益严重。这不仅造成生态平衡破坏,更直接危害着人类的健康。大量的污水如何处理已经成为亟待解决的问题。本文就微生物技术处理污水做了简要的论述,并就其与传统污水处理技术对比存在的优点以及发展前景也做了相应的阐述。 [关键词]微生物技术;污水处理;优势 1 我国水源污染现状 我国水资源短缺,全国目前有400多个城市缺水,其中100多个严重缺水。由于人口众多,人均水资源的占有量仅为世界人均占有量的25%,属世界贫水国之一。由于水源分布不平衡,更存在南多北少,东多西少,夏天多冬天少的时空差异。然而就在不利的条件下,工业废水和农业污水不加处理的任意排放,造成水源污染愈加严重,根据环境保护部的2010年全国环境质量数据显示,中国的地表水严重污染,七大水系(长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河)受到轻度、中度、重度污染,湖泊富营养化问题突出。近几年来,重大水污染事件频繁出现,发生率高达50%。缺水问题日益严重。 1.1 传统污水处理技术 水的污染通常指人为原因造成的水质恶化,降低水的使用价值,主要污染物是固体废弃物和化学物质(需氧有机物、难降解有机物、重金属、植物营养物质、酸、碱和石油类物质)。 我国目前常用的污水处理技术有: (1)物理法即不溶态污染物的分离技术(重力沉降、混凝澄清、浮力浮上、离心力分离、磁力分离等)。 (2)化学法即污染物的化学转化技术(酸碱中和法、化学沉淀法、氧化还原法、化学物理消毒法)。 (3)溶解态污染物物理化学分离技术(吸附法、离子交换法、膜分离法、蒸发、冷冻法)。 1.2 常用方法存在的弊端 物理方法占地面积大,基建费、运行费高,能耗大,管理复杂,易出现污泥膨胀现象;设备不能满足高效低耗的要求,单独使用效果不明显。化学方法运行成本高,消耗大量的化学试剂,易产生二次污染。多数情况下两者须结合使用。 2 微生物技术 如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理,以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展,且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提呢?微生物技术满足了以上的要求。 2.1 微生物介绍 微生物是一类形体微小的单细胞或个体结构比较简单的多细胞,甚至没有细胞结构的低等生物,是眼看不见,手摸不着,有生命的微小生物,只有借助于光学显微镜和电子显微镜才能看到。微生物包括细菌、病毒、真菌等。 2.2 微生物技术及应用 微生物技术主要是利用微生物的代谢反应过程和生物合成产物(包括酶)对污染环境进行监测、评价、整治以及修复的单一或综合性的现代化人工技术系统。它不仅包含了生物技术所有的特点,还融合了环境污染防治以及其他工程技术,目前已逐步发展成为一种经济效益和环境效益俱佳的、能解决日益严重的(尤其是水污染)环境问题的有效手段之一[1]。 按照微生物降解的过程和产物种类的不同,微生物处理主要分为好氧处理、厌氧处理和兼氧处理。 (1)好氧微生物处理,在氧气充足的条件下,微生物通过有氧呼吸作用将有机物分解。好氧微生物处理工艺主要有:①氧化塘,以自然界的池塘、湖泊作为参照物,仿照非流动水具有自身净化功能的原理,人为构建一个静态污水池塘,污水中有机物主要由塘中细菌降解,细菌所需氧气由藻类和其他光合微生物的光合作用以及水面上方的空气提供。方法简单易行,但只适合于轻度污染且量少的污水处理。②活性污泥法,具有处理能力高,出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器,通过曝气设备充入空气,空气中的氧溶入混合液,产生好氧代谢反应,且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态,这样,废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。随后混合液进入沉淀池,混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离,流出沉淀池的就是净化水。活性污泥除了有氧化和分解有机物的能力外,还要有良好的凝聚和沉降性能,以使活性污泥能从混合液中分离出来,得到澄清的出水。③生物膜法,即利用在固体载体表面附着生长的微生物所形成的生物膜去除废水中溶解性有机污染物的一类方法。生物膜法又可分为滴滤池法(或叫生物滤池)、生物转盘法、接触氧化法和流化床生物膜法等。 (2)厌氧微生物处理,在厌氧条件下,厌氧菌通过无氧呼吸或发酵作用分解有机物,有机物最终被转化为甲烷、二氧化碳、水及少量硫化氢和氨。厌氧微生物处理工艺主要有如下几种:①厌氧消化池,主要用于处理污泥和粪肥,不宜用于生活和工业废水的处理。②厌氧接触法,在厌氧消化池的基础上,提高处理效率。在厌氧滤器内有固定填料,其上附着生长的生物膜使处理效率得到进一步提高。目前在处理含有易降解可溶性化合物的工业废水方面得到了大规模的应用。 (3)微生物兼氧处理当好氧和厌氧在同一处理工艺中共存时即为兼氧处理,有时好氧和厌氧的共存反而会使处理效果更好,其中好氧菌起主体作用,但没有厌氧菌及少量的兼氧性菌种也不可能达到预期的处理效果。 2.3 与传统技术对比存在的优势 与目前采用的物理法和化学法相比,在污水处理方面,微生物技术具有一系列的特点和优势:①具有很强的吸附力和良好的沉降性,很强的降解能力,不需要高温、高压、温和的条件,污染物经过酶催化即可高效并相对彻底完成,处理水量大,处理费用低廉,仅为物理、化学法的30%~50%。②微生物物种丰富、资源广泛、具有多种代谢类型,几乎可降解或转化环境中存在的各种天然物质,易培养、繁殖快、对环境有较强的适应能力和易实现变异等特性,一旦新的化合物出现,它们也能逐步通过自发或诱导产生新的酶系,具备新的代谢功能,从而降解或转化那些新的化合物。适当地对其加以培养繁殖,特别是在一定条件下加以驯化,就能使之很好地适应各种有毒的工业废水、生活污水等环境。通过有针对性地对菌种进行筛选、培养和驯化,可以使大多数的有机物实现生物降解处理,应用面宽。③微生物处理不仅能去除有机物、病原体、有毒物质,还能去除臭味、提高透明度、降低色度等,处理效果良好。只要找到合适的微生物,给予合适的条件,所有的污染物质都可得到降解或转化。④对环境影响小,不产生二次污染,遗留问题少。⑤直接暴露在污染物下的机会减少。⑥就地处理,操作简便,可以避免铺设不雅观的机械设备,减少占地面积,基建费、运行费,能耗,管理等,且能满足高效低耗的要求。 人们利用这些微小的生物群体,加之人为作用就可以解决其他物理化学方法无法解决的难题。为今后的污水处理提供了一项高效、节能、环保的绿色途径。
工程论文:谈通信工程教导建设的思考 加强实践教学的层次性和递进性 与其他高校对比,我校通信工程课程实验设置的层次性和递进性明显不足。参考我校对口援助单位厦门大学信息科学与技术学院“国家级电子信息实验教学示范中心”[2]的经验,结合我校实际,把课程实验分为验证性实验、开发性实验和综合性实验。验证性的特点是,操作多为插线和测量,操作步骤是确定的,要求准确性。开发性实验以编程为主要方式来完成,要求的结果是确定的,但实现过程——即编程具有一定的自主性,老师需要对程序进行评价和指导。专业方向课即通信工程专业各方向的专业课,实验一般包含一定程度的综合性和设计性,甚至创新性,操作方式为编程或软硬件结合。综合性实验要求学生运用以前学过的多门课程的知识来思考、解决问题,实验的结果一般来说也是确定的,老师需要对实验过程进行评价。我校通信专业验证性实验过多,导致学生兴趣越来越不足。验证性—开发性—综合性实验层次递进性不好,不利于学生逐步积累经验,提高能力。我校历来对区内区外学生的培养目标是不同的。通信工程专业对区内学生的培养要求是技工型—工程师型,即以职业技术人才为主、工程师人才为辅;对区外学生的要求是工程师型—创新型,即以工程师人才为主、复合创新型人才为辅。但这一分级培养目标并未在实践教学的培养方案上体现出来。结合我校实际,图1和图2分别提出了面向区外和区内学生的实践教学培养方案。区外学生的验证性实验主要包括电子和计算机的专业基础课实验;开发性实验包括四门专业核心课实验以及电子线路综合设计,四门核心实验课学生对通信专业有总体上的把握,而电子综设则放在大二下的后半学期,表现出色的学生选拔参与全国电子设计大赛;综合性实验为专业方向课实验,包含四个方向的实验群(每群2-4门实验课),要求学生任选两个方向的实验群,鼓励学生对综合性实验进行延伸开展创新性实验项目。区内学生培养方案与区外学生的区别在于,实验课程减少了,整体难度减低了,综合性实验更偏重职业技术应用而非设计开发。创新型实验项目和开发性、综合性实验的最大区别在于,创新型实验的结果是不确定的。这一不确定性既可反映在结果成败的不确定,也可反映为结果与预期有差别,学生需要在一定规划下在实验过程中不断调整具体思路。创新性实验项目不设为专业必修项目,而是鼓励有能力、有热情的区外区内学生通过已在开展的“大学生创新计划”参与。创新性实验项目的选题既可以是老师的科研项目子课题,也可是老师的企业项目,还可以是学生联系老师自主择题。另一方面,需要特别注意的是,实验实践教学的层次性与递进性建设和相关教学实验室建设是密切相关的。这就要求教学实验室建设要有必要的规划和前瞻性。目前,我校通信工程专业相关教学实验室设备比较落后且损坏严重、实训基地尚未建立,亟须在良好的规划指导下加快建设。 提高教师实践教学能力,采用“双师型”模式 在教师队伍建设上,开展各种方式加强教师实践教学的学习——包括组织高年级学生与教师就课程实验的衔接做交流;组织教师到对口支援单位进行实践教学(特别是课程实验)的相关学习;定期邀请企业工程师来校与本校教师做交流等等。我校教师擅长知识性、理论性、前沿性教学,但缺乏企业生产实践的锻炼和经验,难以把握企业一线的技术动态。采用“双师型”教学模式是一种可行的弥补办法[3]。“双师型”模式指,除了本校专职教师外,聘请企业工程师担任兼职教师。本校专职教师完全负责专业基础课和核心课,而安排企业工程师担任部分专业方向课及部分实训项目。这样有利于本校教学与企业工程师加强交流,有利于学生把握产业技术发展,有利于加强校企交流、为进一步的校企合作开辟空间,也有利于缓解我校通信工程专业师资力量不足的问题。 加快实训基地建设,推进校企合作 企业是以盈利为目的的经营单位,校企合作必须要实现“双赢”才能得到企业的认可。很多高校以在企业建立实习基地作为主要校企合作模式。但是学生缺乏经验,一般很难直接给企业带来经济效益,还可能对人员安全、设备管理等带来不便,所以企业(特别是中小企业)接待学生实习意愿较低。我校通信专业培养学生作为整体尚未被企业认可,在动员社会资源尝试建立企业基地的同时更需要加强内功。校内实训基地的建设将有助于本校学生获得社会认可,有助于校外企业实习基地的建设。我校需要加快校内实训基地的规划与建设。对于通信工程专业而言,实训基地的建立涉及昂贵的通信网络设备的购买,在设备购买的同时应引入企业认证机制,为参加培训的学生提供华为或中兴等企业的专业技术认证[4][5]。实训基地可同时挂牌工程技术中心,鼓励教师以实训基地设备为平台,与企业进行工程技术合作。这样有利于与企业建立联系,为后续合作打下基础。5结语实践教学建设是通信工程专业人才培养的关键,也是一项需要不断反思、不断完善的建设规划的过程,需要积极协调与发挥学校、老师、学生三者的积极性。本文从总体培养方案、区内外具体培养方案、教师队伍建设和实训基地建设四方面提出了思路和对策,为通信工程专业实践教学的建设提供助力。 工程论文:对建筑工程电气安全隐患分析 我国社会经济的快速发展离不开建筑工程电气施工的大力支持,对于目前电气施工容易出现的安全隐患,需要电气施工单位加以重视,给予有效的处理、改进。下面先是分析了建筑工程电气安全保护的意义。 一、建筑工程电气安全保护的意义 建筑工程电气施工具有高危性、高事故性的特征,在进行电气施工时需要做好安全保护措 施。一些资料表明,建筑工程电气施工中的事故发生原因,大多不是施工人员的施工技能低造成的,而是施工人员的没有具有相关的安全意识造成的。提高施工人员的安全意识,是建筑工程电力安全的基本保障。由此可见,对电气施工人员进行电气安全性教育的重要性以及必要性。坚持“安全第一”的施工原则,在员工里形成安全意识,完善企业安全隐患防范机制和管理机制。对于监督部门要根据自己的本职工作,加强施工人员监督,杜绝安全隐患的发生,保证电气施工的安全性。 二、建筑工程电气安全容易出现的隐患分析 1.静电危害 当系统没有进行必要的检修工作以及维护保养工作、对于跨接的装置、接地的装置设置不完善、工作人员静电防护不到位导致静电危险以及静电火花危险。 2.触电危险 当建筑工程人员设计电气设备的不合理、安装电气设备的不合理、维护系统疏忽导致电气设备出现绝缘失效、过热、PE线断线等问题,对建筑工程人员造成人身的安全威胁。 3.电气爆炸或火灾危险 电气爆炸或火灾危险是由系统设计或运行中出现错误、操作错误造成电气系统运行短路、发热、过载等问题,容易引起局部系统的过热,导致电气爆炸或火灾危险。 4.雷电危害及电磁危害 当电气系统缺少一定的防雷设备或者防雷设备的设计施工有缺陷时,就会造成建筑工程电气系统在面临雷电环境时,容易造成雷电安全隐患。电磁隐患是由于电气系统的高频设备调整错误、屏幕设备有缺陷造成的,当工作人员长期处于电磁照射时,给工作人员的身体健康带来危害。 二、预防建筑工程电气设备安全隐患的方法 1.电气设备、材料的绝缘检查 在电气设备、材料进场前要进行绝缘性检查工作,更加建筑工程电气施工质量规范规定,对设备、材料、半成品、成品进行详细验收,比如内部导线厚度要大于0.6mm,对于开关、插座的爬电距离、电气间隔要大于3mm,电气设备的电线产品还需要具有安全认证标准,保持电线、电缆绝缘层的完整、电线、电缆的厚度要保持均匀,符合规定的厚度要求。对于工艺需要而破坏的电线、电缆绝缘层要用绝缘胶带、色相带来捆绑,使之高于原来电线的绝缘等级。在电线铺设检查时,尽可能保证减少同一处电线的重叠次数。当电线不能紧贴处理,需要用水泥块对电线层进行分离。 2.漏电保护工作 电流对人体伤害程度与电流通过人体的途径、持续时间、电流频率有关。对于漏电保护器可以选用30毫安每秒,这样可以具有足够安全性的同时满足触电保护需求。在建筑工程电气系统中的漏电保护方法有两种方式,一种是分支线保护方式,另一种是末端保护方式,其中末端保护方式是人们经常选用的方式。尽量缩小了发生触电造成的停电范围,使其他用户免于受到影响,方便查找故障,使建筑工程电气系统可靠性提升。漏电保护器在具体选用时,要考虑到以下几点原则。一是漏电保护器要符合国家的电流动作标准,有电工产品认证会的认证。二是要符合漏电保护方法对电流动作的要求,满足分级保护的协调原则。三是有专业部门的检查报告和试验合格证明文件。 3.防雷接地工作 为了防止雷电危害,可以进行防雷接地。接地可以有效释放雷电流,对于建筑工程基础底板的钢筋贯通工作,底板主筋的防腐、焊接工作,需要有接地电阻阻值测试,查看电气系统是否符合设计图纸的有关规范。可以适当增加人工接地极来使接地电阻值降低。对于接地线的连接、端子的预留需要根据规范操作要求进行。关键做好建筑工程外墙防护栏杆、金属门窗、屋面金属的防雷工作,搞好电气系统工序间的衔接工作,防止工序的遗漏,完善金属设备的外壳接地工作,把立柱筋当成引下线,从上而下标记引下线立柱筋。使之贯通成一体,做好电气设备的防腐处理、焊接处理。人工的接地引下线不能存在死角,要顺直,金属保护管和引下线电气联通。为了接地体屏障效果的降低,需要保持人工接地装置间距大于5m。 4.经监理批准后施工,进行定期安全巡查 建筑工程电气安全管理人员须对完成的每一分部分施工进行安全检查验收,还要随时抽查正在进行的施工项目,将检查结果详细登记,询问监理工作人员核对建筑工程电气项目是 否符合安全标准。若安全标准达不到既定的要求,要及时进行整顿、修改。在定时安全巡查方面,在建筑工程电气施工时每天要进行详细的安全巡查,专职电气安全人员还要负责记录当天的安全台账。台账的记录内容包括对安全隐患的详细检查和登记工作。最后还要形成相应的安全检查制度,还可以把建筑工程电气施工项目分为多个部分,要求在每个部 分安置安全指导员,确保有效预防电气安全隐患。对于电气施工标牌的检查要求做到:安全标牌摆放在正确的位置,还要有针对性。 6. 加大电气安全投入 建筑工程电气系统施工过程中必要的安全防护设备和材料必须投入,不可偷工减料,不能抱有侥幸心理。对于保障电气安全的资金投入要加大,配置足够的防护设备,例如防火设备、防静电设备的投入。那些在实施工程中故意减少的安全防护投入行为,监理公司应该对其负责单位进行严惩;建筑工程电气系统施工单位要对员工进行三级安全教育,有关安全技术交底都要有监理公司参与旁听。交接人最后进行亲自签字,不得由他人完成。 7.对监理及工程部的要求 对于监理公司,监理全部成员要对每个环节分别进行专项安全检查,至少一周一次检查。应按照实际针对性的进行检查,把检查结果和整改意见做成可考的文字,例如检查施工单位巡检记录,把巡检记录作为监理部考核绩效的一个重要依据。还要把整个安全责任分解,把责任目标分解为多份,再把分解后的安全责任传达给工程部,让工程部就按照此为标准对监理的安全工作进行抽查。对于工程部来说,各分管工作人员应参与每周监理部进行的检查,同时也包括电气系统施工单位每天进行的巡检记录的检查。 总结: 当今社会发展迅速,离不开建筑工程电气项目的建设,但电气安全事故一直在增加,给人们的 生活带来了重大的损失。这就需要我们在建筑工程电气施工时,把安全管理放在最重要位置,对于出现的安全隐患及时处理,定期进行电气安全巡查,加大建筑工程电气安全投入对于出现的安全隐患进行及时制止,使建筑工程电气系统可以有效预防各种安全隐患,发挥出自己对社会的应有效益。 工程论文:水利工程坝址选择的工程地质勘察探析 1 引言 水利项目和常见的项目不一样,它有着自身的独特性。由于它的存在,会使得很广阔的区域之中的水文等出现改变。进而会导致渗漏以及淤泥等问题出现。所以,要积极的关注勘察和设计等活动,要不然的话其结局会非常的不利。在选择坝址的时候,不但要分析其地质状态,还要探索溢洪等的建筑体的状态,进而为后续的建设工作提供精准的参考信息。 2 选坝的时候要开展的勘察工作 在天然的背景之中,地质状态优秀的坝址总数是不多的,特别是大规模的水利工程,对于地质对规定很是严苛,无法合乎当前的规定。此处讲到的最合理的规划是比对来看的,就算是最优秀的也会面对一些不利要素。所以,地质状态不是很好,估算费用较高的规划是不应该落实的。在选址的时候,工程地质论证的主要内容包括区域稳定性、地形地貌、岩土性质、地质构造、水文地质条件和物理地质作用以及建筑材料等,同时还应该分析或许会出现的一些地质现象以及处理此类现象要耗费的人力物力等。接下来具体的探索。 2.1 关于地区的稳定性 该项要素的探索在水利工程的建设活动中有着非常积极的作用。针对坝址以及那些要探索的区域,开展稳定性的测试活动意义很是关键。尤其是地震的干扰关乎到其选择,通常来讲,烈度是由地震机构提供的,但对于重大的水利枢纽工程要进行地震危险性分析和地震安全性评价。所以,对于大规模的水电项目,在开展该项探索工作的时候,要协调有关的人员积极地分析稳定性相关的内容。 2.2 地形地貌 它是明确坝形的关键参考内容,而且其对于项目的布局以及建设条件等有一定的制约意义。狭窄、完整的基岩“V”型谷适合修建拱坝,宽高比大于2的“U”型基岩河谷区宜修建混凝土重力坝或砌石坝。宽敞河谷地区岩石风化较深或有较厚的松散沉积层,一般适于修建土坝。对于不一样的地貌区域,它的岩性和构造等具有自身的很多独特性,像是宽阔的区域,它的阶地特征等存在一些渗漏性的现象。通常老河道掌控着渗漏的方式等。所以,在选取地址的时候要积极的分析该项要素。 2.3 岩土性质 岩性对于建筑的稳定性来讲有着非常积极的意义,其对于选址来讲,是要认真分析的一项要素。我们国家已经完工的和正在建设的高坝,有超过一半的都是建设在有着较高的强度的岩基之上,一别的是设置在砂岩等上面,很少会存在于强度较小的岩石之中。经由项目的具体分析,我们得知要结合坝体的具体状态等对其关键的事项开展探索。 2.3.1 侵入的块状结晶岩体,一般致密坚硬、均一、完整、强度大、抗水性强、渗透性弱,是修建高混凝土坝最理想的地基,其中尤以花岗岩类为最佳。这类岩石需注意它们与围岩以及不同侵入期的边缘接触面,平缓的原生节理,风化壳和风化夹层的分布,选坝时避开这些不利因素。 2.3.2 喷出岩类强度较高、抗水性强,也是较理想的坝基。像是东部的一些靠海区域以及东北等区域的坝体都是设置在这种状态之中。喷出岩的喷发间断面往往是弱面,存在风化夹层、夹泥层及松散的砂砾石层,还有凝灰岩的泥化和软化等,对坝基抗滑稳定性的影响不可忽视。此外,玄武岩中的柱状节理,透水性很强,在选坝时也须注意研究。 2.3.3 深变质的片麻岩、变粒岩、混合岩、石英岩等,强度高、抗水性强、渗透性差,同样是非常优秀的坝基。不过在此类岩体之中进行选取活动的时候,要分析一些具体的要素,比如软弱层等,在选取坝体的时候,不应该存在于软弱物质非常多的区域之中。 2.3.4 沉积岩中,以厚层的砂岩和碳酸盐岩为较好的坝基。这类岩石坝基较岩浆岩、变质岩的条件复杂。这是因为在厚层硬岩层中常夹有软弱岩层,这些夹层力学强度低,抗水能力差,易构成滑移控制面。碎屑岩类如砾岩、砂岩等,强度与胶结物类型有关,一些胶结物在水的作用下可能产生溶解、软化、崩解、膨胀等。在构造变动下往往发生层间错动,经由次生活动会出现泥化反应。在选取坝址的时候要积极的分析此项内容。 除此之外,在开展比对分析的时候,松散层具有非常积极的作用。在修筑土坝的时候,要确保其设置在基岩之中,假如河床的遮盖层太厚的话,就导致开挖总数增加,此时建设条件就会变得非常繁琐。因此当别的状态大体上一样的时候,要把项目选取在覆盖层的尺寸不是很宽的区域之中。一些区域由于该层的尺寸太厚,必须要用土石坝比选松散土体坝基的坝址时,须研究渗漏、渗透变形和振动液化等问题,而且应避开如淤泥类土等软弱、易变形土层。 2.4 地质构造 这个要素在选取的时候也具有非常显着的意义,对于那些地形非常敏感的坝体来讲,作用更是显着。在地震多发的区域之中,在选取的时候要躲避活断层,要设置在地质稳定的区域之中。在选坝前的可行性研究时,应进行区域地质研究,查明区域构造格局,尤其要查明目前仍持续活动或可能活动断裂的分布、类型、规模和错动速率,并预测发生水库诱发地震的可能及震级。国外有些水坝就因横跨活断层而坝体被错开或致垮坝。地质构造也经常控制坝基、坝肩岩体的稳定。在层状岩体分布地区,倾向上游或下游的缓倾岩层中存在层间错动带时,在后期次生作用下往往演化为泥化夹层,若有其他构造结构面切割的话,对坝基抗滑稳定极为不利,在选坝时应特别注意。因为缓倾岩层的构造变动一般较轻微,容易被忽视。陡倾甚至倒转岩层,由于构造形变强烈,岩石完整性受到强烈破坏,在选坝时更要特别注意查清坝基内缓倾角的压性断裂。总之,要尽可能选择岩体完整性较好的构造部位作坝址,避开断裂、裂隙强烈发育的地段。 2.5 水文地质条件 在将渗漏事项当成是关键要素的岩溶区域之中进行坝体的选取工作的时候,要积极地分析水文地质要素。站在防渗的层次上分析,其坝址的寻求要设置在具有隔水层的区域之中。而且要积极的分析项目是不是存在渗漏性,库区最好是强透水层底部有隔水岩层的纵谷,且两岸的地下分水岭较高。当岩溶区无隔水层可以利用的情况下,坝址应尽可能选在弱岩溶化地段。这就要求仔细分析研究岩层结构、地质构造和地貌条件。 3 结束语 通过具体的情况我们得知,选坝是当前建设工作中非常关键的一个事项,其关乎到建筑体的安全性以及稳定性。地质要素在选坝的时候有着非常积极的意义,选取优秀的坝址,并据此合理配置水利枢纽的各个建筑物,进而切实的发挥出积极的地质要素的优势,避免不利现象的出现。 工程论文:变电站综合自动化改造工程实践 论 文 摘 要:最近几年,国家电网正处于变电站综合自动化改造工程的密集阶段,结合阜阳供电公司在变电站综自改造工作中继电保护专业的经验和体会,同大家一起探讨,同时提出继电保护专业在改造工程中应注意的一些问题及采取的措施。 关 键 词:继电保护;自动化改造;安全运行 近年来,随着电网改造的深入开展,大量的变电站综合自动化改造工程(以下简称“综自改造”)的工作正在进行中。变电站的综自改造与继电保护及二次回路的改造关系密切,它主要表现在信号的传送方面。对于老变电站来说,就是把一次设备的信息状态通过二次回路和继电保护装置传递到网络监控后台机上,以达到减少运行人员对现场设备操作和巡视次数的目的。 一、变电站综合自动化改造工程概述 综自改造工程是一项复杂的工作。对于老变电站的改造来说,它牵扯到对用户的停电、运行人员的操作、一次专业设备改造的工作和二次专业技术改造的工作。为了保障对用户的可靠供电,电力生产者有义务对停电时间进行严格地规划和控制。应提前对要进行综自改造的变电站进行现场勘查工作,做好“三措一案”(组织措施、技术措施、安全措施和施工方案)后,对于需要停电的工作,就要制定停电计划并报上级生产部门审批,然后在规定的时间内向运行方式部门提交停电申请,提前在规定的时间内通知用户,并且与上级主管部门及相关专业进行沟通,确保施工过程中各专业工种之间的衔接配合,以最大化地缩短工期,减少停电时间,及时为用户供应优质的电能。 综自改造工程是一个需要多专业班组相互配合的复杂工作,以阜阳供电公司(以下简称“我公司”)为例,运行人员属运行工区管辖;一次人员由修试所管辖,又分属变压器、开关、试验和油化专业;二次专业人员由计量所和调度所管辖,在变电站的综自改造二次回路中,表计由计量专业负责,计量回路以外的二次回路由调度所负责,而调度所又分为保护专业、自动化专业和通信专业。众多的专业人员在同一个工作中同时出现,安全问题就成为了综自改造工程的关键所在。 二、做好变电站综合自动化改造工程的途径和方法 结合笔者作为继电保护工作者20年的工作经验和体会,主要从保证人身安全、确保继电保护装置安全运行的设备安全和杜绝继电保护“三误”发生的角度论述如何做好变电站综自改造工程工作。 1.防治人身触电,确保工作人员的人身安全 在综自改造工程施工开始前,为了确保工作人员的人身安全,必须按照《继电保护及安全自动装置现场保安规定》的要求做好开工前的各项准备工作,办理相关手续,制定具有可操作性的“标准化作业指导书”和符合实际的“现场操作票”,具备经过审核符合实际的施工图纸,工程施工所必需的设备、材料、施工风险分析,等确保人身安全和设备安全的措施。 工作负责人是现场工作的第一责任人。进入变电站实施变电站综自改造工程后,确保人身安全,就要充分履行工作负责人的安全职责。工作负责人在开工前应做好以下几点工作。 (1)开工前“三交待”:交待工作任务要清楚明了;交待安全措施要具体详尽;交待技术要求要全面细致。 (2)接受任务“三明确”:工作任务明确,安全措施明确,操作步骤明确。 (3)严格执行现场工作“八不准”,即精神不振不能工作、应办工作票而未办工作票不准工作、应停电不停电不准工作、应验电接地不验电接地不准工作、不经许可不准工作、安全距离不够不准工作、无人监护不准工作、安全措施不明确不准工作。 (4)要求对工作班成员进行“三查”,即查着装是否符合要求,查精神状态是否良好,查使用的安全工器具是否符合要求。 (5)工作许可人许可工作后,工作负责人要陪同工作许可人到现场再一次确认工作票所列安全措施是否符合现场实际和施工安全后,方可对工作班进行工作安全交底。待交待完现场工作任务、工作地点、人员分工、带电部位、现场安全措施和注意事项后,确保每一个工作班成员均已知晓并签字确认后方可对许可其工作。在施工过程中不准凭经验工作,不得擅自扩大工作范围和随意变更安全措施,必须改变安全措施或扩大工作范围的要重新办理工作票并重新履行许可手续。 为了确保施工过程中的人身安全,必须要有工作负责人在现场监护。但也不能完全依赖工作负责人对工作班成员的监护,现场施工地点分散、工作班组混乱、人员分散,工作负责人不可能监护到每一名工作班成员,因此分工作负责人在综自改造工作中是必不可少的。由各个专业设立本专业的工作小组负责人(为了有效区分工作负责人与分工作负责人,我公司的工作负责人穿印有“工作负责人”的红马甲,分工作负责人穿印有“专责监护人”的红马甲),该小组负责人对自己的专业工作任务和人员进行监护,工作人员之间互相提醒,以保证工作安全,由此达到人人有人监护的目的。 2.确保继电保护装置安全运行的设备安全 综自改造施工往往时间短、任务重,小组之间的配合工作一定要做好,合理地安排工作顺序是笔者总结出的重要经验。在我公司,工作许可手续完成后,首先由修试人员进行一次设备的改造工作,同时保护及计量人员分别到保护室和端子箱拆除的需要拆除二次回路接线,自动化人员进行后台调试,保护及计量拆除的二次线工作结束后,立即组织人员敷设电缆,大约修试所进行的一次设备工作结束,二次电缆基本敷设完成。一次人员撤离现场后,由二次人员在开关端子箱和保护室同时进行二次电缆工作,三个小组同时工作,互相配合,电缆头制作、对线工作完成后,三个小组又分开,各自完成所属专业的接线工作。最后进行调试和做传动工作。在做继电保护装置调试的过程中,自动化专业小组联系运行人员核对保护装置上传到后台的信号与保护装置发出的信号、集控站收到的信号是否一致,若不一致则再次更正。 为了保证在保护装置调试过程中不发生微机保护装置设备的损坏事故,结合笔者工作的实际经验,主要应做到以下几点。 (1)试验前应仔细阅读试验大纲及有关说明书 。 (2)尽量少拔插装置模件,不触摸模件电路,不带电插拔模件。 (3)使用的电烙铁、示波器必须与屏柜可靠接地。 (4)试验前应检查屏柜及装置在运输中是否有明显的损伤或螺丝松动。特别是CT回路的螺丝及连片,不允许出现丝毫松动的情况。 (5)校对程序校验码及程序形成时间。 (6)试验前对照说明书,检查装置的CPU插件、电源插件、出口插件上的跳线是否正确。 (7)试验前检查插件是否插紧。 (8)试验前检查装置规约设置是否与后台相匹配。 3.杜绝继电保护“三误”的发生 通过以上各点的严格执行,保护装置本身基本上不会发生人为原因造成的设备损坏事故,但是这还不能保证继电保护“三误”不发生。要杜绝继电保护“三误”,还必须从以下几个方面做好工作。 (1)防误传动:严禁使用短接出口接点的方法来传动保护装置,以防止不小心跑错位置而误动运行设备。插拔继电器和插件,应先断电,防止继电器和插件插错位置,严防继电保护“三误”事故的发生。 (2)防其它保护误动作:保护装置上电试验前,应检查接线是否正确,校验功能、出口压板是否正常。对交流回路加电流、电压时,要注意把外回路断开,防止反充电或引起其它保护装置误动。 (3)防误整定:因为试验的需要而修改定值,一定要牢记在调试工作结束时务必改回原定值。工作终结前会同运行人员对定值核对,确认无误,并打印、双方签名并交运行人员存档。 (4)防短路、短路和接地:在保护装置试验完毕后,将打开的二次回路、连片按照继电保护安全票和措施票进行逐项恢复,并要求第二人进行核对,保证其正确性,防止出现开路、短路、断路等可能影响安全运行的事故发生。 三、确保设备安全运行的具体措施 在变电站综自改造工作调试试验结束后,人身安全得到了保障,继电保护装置不会发生人为原因的设备事故。继电保护“三误”得到有效控制后,还应保证改造后的设备安全运行,工作人员还要进一步做一些工作,确保改造设备安全运行。 带负荷测向量工作在改造工作完成后,是必不可少的一道工作程序,电力设备投运后,必须进行保护的带负荷测向量检查,通过向量图分析交流回路接线,确认正确后,方可将保护投入运行。例如,笔者在进行110kV东平变电站综自改造时,由于10kV高压室内设备改造成保护测控装置与开关柜一体工作,承包给安装公司施工,在#1主变低压侧141开关改造结束后,#1主变保护投入运行前进行带负荷测向量的工作中发现,#1主变低压侧差动保护回路和低压侧后备保护回路中电流回路的向量为反极性,给保护设备的正确动作带来了隐患,因此保护班人员及时采取措施,将电流回路的极性及时调整回路,保证设备的安全稳定运行。 对设备运行后发现的缺陷和异常要及时消除;不能解决的,在经过分析后,在不影响运行的前提下,需要报请上级部门并做好记录向运行人员进行交底,运行中重点巡视,并尽快消除组织消缺验收时发现的缺陷和异常。例如,2004年我公司110kV阜南变综字改造工程中需要将原先为电磁型的变压器保护更换为南锐继保公司的RCS-9000型微机变压器保护。改造工作结束后,进行带负荷侧向量工作时,发现高压侧电流为反相序。阜南变是一座单电源终端变电站,由于历史原因,整个变电站都处在反相序的特殊电力系统下运行,由于很难把110kV进线线路和35kV、10kV出线全部停运,把反相序调整为正相序电力系统下运行。由于RCS-9000型微机主变保护是按照正相序电力系统进行设计的保护装置,可能造成保护装置的误动或拒动。在征得生产部门领导(总工程师)同意的前提下,将主变保护的定值11点钟接线方式强制改为1点钟接线方式,加强巡检力度,待条件允许后再将反向序调整为正相序,此项工作终于在220kV白果变投入运行后,于2009年7月完成。现在反相序已调整为正相序,为阜南变主变保护正常运行创造了合格的运行条件。工程中的反事故措施要严格按国家电网十八条反措的要求执行。 公用电压互感器的二次回路只允许在控制室内有一点接地,为保证接地可靠,各电压互感器的中性线不得接有可能断开的开关或熔断器。已在控制室一点接地的电压互感器二次线圈,宜在开关场将二次线圈中性点经放电间隙或氧化锌阀片接地,其击穿电压峰值应大于30·Imax伏(Imax为电网接地故障时通过变电站的可能最大接地电流有效值,单位为kA)。 工程论文:关于土建工程技术的创新和发展 一、我国土建工程的现状 近年来,随着我国科学技术的不断发展和经济实力的不断增强,我国土木工程业事业获得了突飞猛进的发展。现如今土木工程在实践和研究方面已经取得了显着的成就,无论是结构力学分析还是结构设计的理论和方法以及结构的施工工艺,都取得了非常大的突破,尤其是近年来,随着科学技术的发展,在高层大跨结构方面的成就更是令世人瞩目。然而,我国土建工程技术仍存在许多问题,在项目建设工程中,常会出现工程结构位移、变形、渗漏水、刚度和强度不足、断面尺寸不精确等问题,这些问题的出现将会严重影响到整个土建工程的质量。一般情况下。出现这些问题的原因除了人为原因和外部环境的影响外,便是由于施工技术存在不足导致的。 二、土建工程技术的重要性 随着土建工程行业的不断发展,土建工程的规模越来越大。因此,为了满足人们日益增长的需要,促进土建施工技术的发展,提高土建工程的施工技术。现阶段,随着社会生产力的不断发展进步,一方面给技术创新的经济和管理基础提供了保障,另一方面,技术实现创新又反过来能够促进生产力的发展进步。但是目前,我国建筑工程施工行业技术创新水平与社会生产力发展的要求还存在着一定的矛盾。技术创新作为土建企业获取竞争优势的重要手段,以及在激烈的市场竞争中立于不败之地的重要保证,就必须利用先进的科学技术来强化企业的实力与竞争力,推动企业施工技术的不断改良与创新,同时积极将建筑施工技术创新的成果应用到实际中去。 三、土建产业技术创新的方法 3.1 土建产业创新过程的人才管理 企业技术中心应是技术创新的基本组织机构,其体系包括决策层、咨询层、管理层和执行层。这些组织机构对于土建工程产业的发展有着至关重要的作用,决策层应是企业技术中心的技术委员会,对企业的科技发展政策、研究开发方向和对集团发展具有全局性、战略性及超前性的重大科技开发项目、重大引进技术、设备的立项和执行,起决策、立法咨询和监督的作用。咨询层是由众多专家构成的,其作用是探讨新的技术规划,提出新的设计方案。管理层是很重要的,主要负责整个生产过程的管理,运筹整个企业的生产转换,技术创新。执行层负责贯彻落实企业的技术创新规划和计划,并结合各成员企业的实际组织开展科技创新、成果推广和成果产业化活动。这些机构进行有效的管理之后,还应该进行整体的人才管理。最重要的就是重视人才,建立有效的激励机制,推动技术创新工作。土建施工企业必须牢固树立人才就是财富,人才就是效益,人才就是竞争力,人才就是发展后劲的观念,积极落实人才队伍的培养工作。不仅如此,还要在企业招聘的过程中把握人才,能够慧眼识英,学历仅仅是考虑的一部分,最主要的还是在于人才的创新能力。企业要稳定和吸收一大批胜任新形势下技术创新工作的骨干力量,为企业的长期发展奠定良好的基础。对于人员的管理还包括培养大家的创新意识,使得人们的创新思想跟上企业的技术创新步伐。 3.2 建立完善的技术创新体制 企业要进行技术革新,首先必须要有合理完整的技术创新体制,这样才能统筹企业的技术创新。这一体制的制定必须要有专门的人员进行长期的规划与探讨,在了解了市场的动向,国家的政策、同行的优势等多方面条件的基础上进行设计与编写,经过一些列的探讨与审核才能通过,保证思路清晰与完整。只有具备了完善的技术创新体制才能够对企业的整体创新发展进行指导,以促进土建产业创新与发展。 3.3 利用社会的创新资源 土建产业企业要进行技术的创新,就要充分利用社会的科技创新资源,大力开展产学研结合, 补充和提高企业的创新能力。其实,就目前的情况来看,我国有一部分土建施工企业一般都是有一定的技术创新能力的,只是,企业还没有这种创新理念,研究的深度还不够。但是,社会上却有很多相关方面的研究,在土建行业来看是可以被运用的。我国众多的科研院所和大专院校却在土建施工的一些方面有独到的研究。这些研究在企业技术创新过程中是可以被很好地应用的。 此外, 这些单位一般都有许多科技信息渠道, 能及时了解到国际土建方面的最新发展水平, 所以, 土建企业应该时刻把握这一信息,建立相关的企业信息部门,或成立专门的外聘专家委员会, 并就有些科技创新项目与这些单位开展联合攻关,这样展开合作就可以更进一步的促进土建企业的技术创新。 3.4 多渠道筹集资金、加大技术创新投入 目前,一些企业之所以不愿意进行技术创新,较为重要的一个原因是他们缺少相关的技术研发资金。所以,最重要的就是解决资金问题。首先政府要对资金问题负起责任,对土建企业的技术创新给予支持,设置多个鼓励项目,如资金补贴、专家咨询、项目管理等,这样的支持对于企业的创新是十分有动力的,尤其是进行资金的补贴,政府在企业进行创新时给予资金的投入,减少了企业的预算,有利于企业本身的技术创新。另一方面,企业自身也有有资金问题的解决方案,进行多渠道的融资。例如设立企业技术创新基金, 多渠道、多形式筹集技术创新资金。企业所属单位或成员企业应按上一年产值的一定比例提取技术创新基金。 3.5新型高分子材料的应用 在土建工程施工过程中,高分子材料的应用能够显着增强地基基础的承载能力,同时对地下水起到一定的阻隔作用,加强地基的安全性和稳固性、延长其使用寿命,改善混凝土的性质,增强建筑物保温、耐火、耐腐蚀的性能。 高性能混凝土技术。这项技术主要应用于高层建筑和大跨度建筑,可以提升建筑物的坚固性,增强建筑物的抗震性能,目前比较常用的种类有:聚合物混凝土、高性能混凝土、浸渍高分子混凝土以及碳纤维材料复合混凝土等。 土工复合材料。该材料目前在土建工程建设中应用较为广泛,因为土工织物具有耐腐蚀和耐微生物侵蚀的优势,所以该技术的主要作用就是保护土体,提高土体的强度、改良土体性质等。该技术常用于 水利设施和环境保护工程、公路、铁路等交通设施的建设等方面。 高分子化学灌浆材料。该材料的应用时间较短,是一项新兴的技术。因为其化学性能上的优势,所以在对建筑物,特别是水利建筑物的加固和防渗工作中得到了广泛的应用。目前高分子化学灌浆材料主要有环氧树脂类灌浆材料、聚氨酯类灌浆材料和甲基丙烯酸酯类灌浆材料等。 四、结语 综上所述,我国建筑工程施工技术的整体水平离世界先进水平尚有一定差距,这就要求土建工程企业在今后的发展中,能够结合着我国土建工程的实际发展状况,积极创新施工技术,并在此基础上不断学习国先进的施工技术,将其运用到我国的土建施工中。 工程论文:论土建结构工程的安全性和耐久性 由中国工程院土木水利建筑学部发起,并会同国家安全生产监督管理局、国家工业建筑诊断与改造工程技术中心、国家自然科学基金委员会工程与材料学部共同主办,清华大学结构工程与振动教育部重点实验室承办的“土建结构工程的安全性与耐久性”科技论坛,于2001年11月17~18日在清华大学举行。论坛的宗旨是:分析我国土建结构工程的安全性与耐久性现状,交流近年来这一领域的研究成果,探讨亟待解决的重大问题与应对途径,并积极提出建议为政府有关部门制定或修订相关的技术政策或技术标准提供参考依据,以期土建工程结构的安全性与耐久性能够更好地适应我国现代化建设的需求,适应我国经济转型后面向市场经济的需求。 会议收到论文报告58篇并印发了文集,有140人参加会议,在第一天的大会和第二天的分组会上分别有17位和26位专家作了报告,另外还安排了半天时间进行自由发言和讨论。会议气氛热烈,取得了预期的效果,不同观点之间也进行了较为充分的交流。 鉴于这一会议的论坛性质,以下仅就会上提出的一些问题及建议作一归纳,提交与会专家考虑并审议。 一、土建结构工程的安全性 结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力,是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用(维护、检测)有关,而这些又与土建工程法规和技术标准(规范、规程、条例等)的合理设置及运用相关联。 1.我国结构设计规范的安全设置水准 对结构工程的设计来说,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准,总体上要比国外同类规范低得多。 1.1构件承载能力的安全设置水准 与结构构件安全水准关系最大的二个因素是:1)规范规定结构需要承受多大的荷载(荷载标准值),比如同样是办公楼,我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是每平方米150公斤(现已确定在新的规范里将改回到200公斤),而美、英则为240和250公斤;2) 规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小,前者是计算确定荷载对结构构件的作用时,将荷载标准值加以放大的一个系数,后者是计算确定结构构件固有的承载能力时,将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度,在安全系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为安全系数,体现了安全储备的需要;而在可靠度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数,体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数越大,表明安全度越高。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载(如结构自重)的分项系数分别为1.4和1.2,而美国则分别为1.7和1.4,英国1.6和 1.4 ;这样根据我国规范设计办公楼时,所依据的楼层设计荷载(荷载标准值与荷载分项系数的乘积)值大约只有英美的52%(考虑人员和设施等活载)和85%(对结构自重等恒载),而设计时? 菀匀范ü辜?芄怀惺芎稍氐哪芰Γㄓ氩牧锨慷确窒钕凳?泄兀┤匆?扔⒚拦娣陡叱龅?0~15%,二者都使构件承载力的安全水准下降。日本与德国的设计规范在某些方面比英美还要保守些。一些发展中国家的结构设计多根据发达国家的规范,就如我国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。至于中国的香港和台湾,至今仍分别以英国和参考美国规范为依据。这里需要说明的是,在其他建筑物的活荷载标准值上,与国外的差别并没有象办公楼、公寓、宿舍中这样大。不同材料、不同类型的结构在安全设置水准上与国际间的差距并不相同,比如钢结构的差距可能相对小些。 公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似,除车载标准外,荷载分项安全系数(我国规范对车载取1.4,比国际着名的美国AASHTO规范的1.75约低25%)与材料强度分项安全系数均规定较低。 尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低,但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的,这里的问题主要在于设计墨守陈规,在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。 1.2 结构的整体牢固性 除了结构构件要有足够承载能力外,结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力,或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度,用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果,可以减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。2001年石家庄发生故意破坏的恶性爆炸事件,一栋住宅楼因土炸药爆炸造成的墙体局部破坏,竟导致整栋楼的连续倒塌,也是房屋设计牢固性不足的表现。 1.3 结构的耐久安全性 我国土建结构的设计与施工规范,重点放在各种荷载作用下的结构强度要求,而对环境因素作用(如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀)下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故,其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害,所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求,如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级,都显着低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一;提高结构构件承载能力的安全设置水准,在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。 2.调整结构安全设置水准的不同见解 我国结构设计规范的安全设置水准较低,与我国建国后长期处于短缺经济和 计划体制的历史条件有关。但是,能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求,而且业已历经了较长时间的考验,这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就;但是,由于安全储备较低,抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐败和不善以及严重的人为错误所致。现在提出要重新审视结构的安全设置水准,主要是基于客观形势的变化,是由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的现代化奠定基础,要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平发展的需要,有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。国内近几年来已对建筑结构安全度的设置水准组织过几次讨论,在如何调整的问题上存在较大的意见分歧,这次科技论坛上同样反映了这些不同的见解: 1)认为我国现行规范的安全设置水准是足够的,并已为长期实践所证明,而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉,在安全度上不能跟着英美的高标准走;安全度高了是浪费,除个别需调整外,总体上不必变动。 认为我国规范的安全度设置水准尽管不高,但在全面遵守标准规范有关规定,即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下,据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用,表明这些规范规定的水准仍然适用;但是理想的“三正常”很难做到,同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要,在物质供应条件业已改善的市场经济条件下,结构的安全设置水准应适当提高。这种提高只能适度,因为我国目前尚属发展中国家。 3)认为我国规范的安全设置水准应该大体与国际水准接近,需要大幅度提高。这是由于随着我国经济发展和生活水平不断提高,土建工程特别是重大基础设施工程出现事故所造成的风险损失后果将愈益严重,而为了提高工程安全程度所需要的经费投入在整个工程(特别是建筑工程)造价中所占的比重现在已愈来愈低,材料供应也十分充裕。过去的低安全水准只是适应了以往短缺型计划经济年代的需要,但决不是没有风险,如果规范的安全水准较高,曾经发生过的有些安全事故本来是可以避免的,而规范的这一缺陷在一定程度上为“三正常”的提法所掩盖。在建的工程要为将来的现代化社会服务,安全性上一定要有高标准。低的安全质量标准在参与将来的国际竞争中也难以被承认,即使结构设计的安全设置水准能够提高到与发达国家一样,由于我们的施工质量总体较差,结构的安全性依然会有差距。 3、结构设计规范的概率可靠度设计方法 自1984年国家建委和国家建设部颁布了建筑结构设计统一标准以来,我国的建筑结构设计规范已从80年代末期起抛弃了传统的多安全系数设计方法,从而统一采用以概率理论为基础的可靠度设计方法;其它的工程部门如公路、铁路、港口、水利的结构设计规范也正在或计划作这样的转变。我国规范的可靠度设计方法是参考国际上的相应标准ISO2394并经过国内科技人员努力后得以实施的。将可靠度设计方法用于结构设计规范,在国际学术界内通常被看成是一种发展趋势,但在工程内界则存在不同看法。尽管有了ISO2394,国外却鲜有重要或着名的结构设计规范已直接采用了可靠度设计方法,至今仍采用多安全系数设计方法或称荷载抗力系数法。在我国,对于建筑结构设计规范中的可靠度设计方法以及企图将我国各个行业的各种结构设计规范都用可靠度方法统一起来的做法,虽然工程设计界颇有微词,但学术界持赞成和肯定者是主流,不过仍不时有人对可靠度方法用于设计规范的适用性提出质疑。这次科技论坛上则较为集中地反映了对规范可靠度方法的意见分歧。 对我国规范的可靠度设计方法持肯定意见的专家认为这是重大的科技进步,可靠度方法对安全度的概率定义要比定值的安全系数更清晰、更科学、更合理,当然概率可靠度设计方法本身尚有不少缺陷,有待进一步修改完善。持相反意见的人则认为,结构设计规范所面向的是类型多样的复杂群体,在安全度上需要考虑的不确定性与不确知性非常复杂,并不是“从统计数学观点出发的概率定义”所能科学描述或处理;规范可靠度方法在我国十多年的实践表明,它并没有给结构设计的安全性带来明显实效,反而造成了安全概念上的某些混乱;对工程技术人员来说,结构的安全度用可靠指标和虚假的失效概率表达后变得更加不可揣摩和模糊不清,不如安全系数那样从安全储备出发的度量方法更为直观和便于处理具体工程的安全问题;现行设计规范中的可靠度方法很不成熟,存在不少根本缺陷;他们认为半概率的多安全系数方法更适用于规范,也不排斥可靠度分析的结果可以作为一种参考,在综合判断安全系数的合理取值时予以考虑。 二、土建结构工程的耐久性 土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性,而且更多地体现在适用性上。 1、土建结构工程的耐久性现状 大多数土建结构由混凝土建造。混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题,并非我国所特有,但是至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。 长期以来,人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到70年代末期,发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的时期内就出现劣化;据1998年美国土木工程学会的一份材料估计,他们需要有1.3万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题,仅修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美无,而现在联邦政府每年为此的拨款只有50~60亿美元。另有资料指出,美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占这一环境下桥梁的1/4。发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取应对措施,如加拿大安大略省的公路桥梁为对付除冰盐侵蚀及冻融损害,钢筋的混凝土保护层最小厚度从50年代的2.5cm逐渐增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm,而混凝土强度的最低等级也从50年代的C25增到后来的C40,桥面板混凝土从不要求外加引气剂、不设防水层到必须引气以及需要设置高级防水胶膜并引入环氧涂膜钢筋。而我国遭受盐冻侵蚀地区的公路桥梁在耐久性设/!/计方面至今仍无明确要求,对混凝土保护层和强度的要求仅为2.5cm与C25,与上面提到的加拿大50年代水准一致。国内 按这种标准设计的一座? 笄牛?ǔ珊蠼?年,由于盐冻侵蚀,现已不得不部分拆除重建。 我国建设部于80年代的一项调查表明,国内大多数工业建筑物在使用25~30年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15~20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好,一般可维持50年以上,但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30~40年。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重,由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差,许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。海港码头一般使用十年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落,需要大修。京津地区的城市立交桥由于冬天洒除冰盐及冰冻作用,使用十几年后就出现问题,有的不得不限载、大修或拆除。盐冻也对混凝土路面造成伤害,东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。我国铁路隧道用低强度的C15混凝土作衬砌材料,密实度和抗渗性差,不耐地下水与机车废气侵蚀,开裂与渗漏严重;对几个路局所辖的隧道进行抽样调查表明,漏水的占50.4%,其中1/3渗漏严重,并导致钢轨等配件锈蚀以及电力牵引地段漏电,影响正常运行,而1999年颁布的铁路隧道设计规范仍未能对隧道的耐久性问题采取适当的对策,如适当提高混凝土的最低强度等级和在混凝土中掺入化学纤维等。 耐久性问题的严重性和迫切性在于我们许多正在建设的工程仍未吸取国际和国内的大量惨痛教训,还沿着老路重蹈覆辙。一些北方城市新建成的立交桥和高速公路桥,仍没有在材料性能和结构构造等方面采取必要的防治冻融和盐害的综合措施。甚至大型工程如2000年投入运行的珠海莲花跨海大桥,其主体结构在浪溅区仍采用不耐海水干湿交替侵蚀的C30混凝土与3~4cm厚的保护层厚度。 有专家估计,我国“大干”基础设施工程建设的高潮还可延续20年,由于忽视耐久性,迎接我们的还会有“大修”20年的高潮,这个高潮可能不用很久就将到来,其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资。 使混凝土结构的耐久性问题进一步加剧的原因有: 1) 由于混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准,导致水泥工业对水泥强度的不适当追求,使水泥细度增加,早强的矿物成份比例提高,这些都不利于混凝土的耐久性。我国对水泥质量的检验在强度上只要求不低于规定的最低许可值,而国外则同时还要求不高于规定的最高值,如果强度超过了也被认为不合格,这种要求还有利于水泥产品质量的均匀性。 2) 工程施工单位不适当地加快施工进度,尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预。混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保证,早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。国内媒体上大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座大桥、或盖成一幢高楼的工程以及抢工献礼工程,很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工期的在国外要被罚款,因为意味着工程质量有遭到损害的可能。 3) 环境的不断恶化,如废气、酸雨,我国的酸雨面积已超过国土的30% 。 当前迫切需要进行的工作是尽快编制桥梁、隧道、港工等基础设施工程耐久性设计的技术条例,修订补充现行规范中对结构耐久性的要求。首先需要明确的是各种基础设施工程的设计工作寿命,在重要工程的设计文件中必须有使用寿命的要求和论证。当前在建的众多工程在耐久性上之所以仍然沿着重蹈覆辙的道路走,很重要的一个原因是工程设计施工技术人员在耐久性上没有可资遵循的新依据。更为严重的是现行规范中的有些条文,本身就对耐久性有害。为了提高混凝土耐久性,在混凝土中合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料是重要的技术手段,国外有的规范甚至规定在桥梁等混凝土结构中必须加入粉煤灰等掺合料,而我国的铁路混凝土桥隧施工规范仍在明文禁止使用。此外,工程技术界还存在长期形成的一些过时的看法,对改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如,顾虑会影响混凝土强度而不愿使用引气剂,而引气本应作为改善混凝土耐久性和工作性的常规手段;又如,希望加大水泥用量来保证混凝土强度,而尽可能低的水泥用量本应是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途径。 在修订规范的耐久性要求上,交通部于2001年颁布的港工混凝土结构防腐蚀技术规范已为其它土建工程行业起到较好的示范作用。我们一方面要参照国内外已有的资料和经验,尽快编写出相应的设计施工技术文件以应急需,另一方面则要安排系统的研究项目,加大耐久性研究工作的支持力度;混凝土结构的耐久性是当前国际上结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一,而我国在这一方面相当落后。混凝土的耐久性研究离不开原材料和环境等特定条件,需要考虑本国的特点,是不能完全依赖国外研究成果的。 重视混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。生产混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床,水泥生产排放的二氧化碳已占人类活动排放总量的1/5~1/6,而我国排放的二氧化碳量已居世界第二。我国现在每年生产5亿多吨水泥,与之相伴的是年耗20多亿方的砂石,长此以往实难以为继。延长结构使用寿命意味着节约材料,而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料(工业废料)用量较高的混凝土,所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。国际上对桥梁、隧道等土木工程的设计工作寿命多为100年,有的如英国为120年。考虑到耐久性不足所造成的巨大经济损失和资源浪费,国际上近年来有要求将这些工程的最低工作寿命进一步延长的趋势,如提出城市环境中的桥梁至少应有150年。 2.土建结构工程使用阶段的正常检测与维护 结构耐久性和使用寿命的概念,与使用阶段的检测、维护和修理不能分割,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性,一些工程在建成后的使用过程中,应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范,但没有如何使用的规范。有些工程倒塌事故,例如最近四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故,就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀,如果有定期的检测要求,这样的事故很有可能避免。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程,强制规定必须定期检测;即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件,因其坠落后容易伤及公众,也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平和事故操作人员的素质相对较差,质量控制与质量保证制度不够健全,规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低,已建的工程中往往存在较多隐患,所以更有必要从法制上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求。对于土建结构工程的安全质量,虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定,但是这种要求执行起来缺乏可操作性。要将结构安全质量事故减少到最低程度,还应以预防为主,通过例行检测及时发现问题。 现在国内有大量土建工程因步入老化期需要诊治,也 有大量已建的违章工程需要评估,更有许多工程发生病害需要诊断和加固,各地已涌现了不少从事土建工程诊断、治理与加固的队伍,并有蓬勃发展成为一种新兴行业的趋势。出现问题和病害以后再来治理固然重要,但是我们应该更加强调预防。对于在役土建工程的检测和评估,要建立相应的法规和标准,要有从业人员的注册和从业机构的资质认证制度,在管理体制上予以规范。 从国家对公共工程建设的投资和对工程设计的要求来看,需要有工程整个使用期限即全寿命费用支出的论证。只注意工程项目建设的一次投资支出,很少考虑工程建成后需要正常维护与修理的长期费用,不但可能损害工程使用寿命和正常使用功能,而且经济上算总账会很不合算。在发达国家,由于新建工程少,用于维修的费用往往更为主要,英国1978年的土建维修费上升到1965年的3.7倍,1980年的维修费占当年土建费用总支出的2/3。我国虽是发展中国家,现在正大兴土木,可是过去建成的大量工程已经或过早老化。国内40%公路桥梁的桥龄已大于25年,加上进入90年代以后交通量猛增,超载严重,以往的设计标准又低,路、桥的维修问题十分突出。由于养护维修费用得不到保证,造成工程安全隐患并在以后需要支出更多的大修费用。在土建工程的投资上,希望有关部门能加大已建工程维修的费用。 为加速路桥等公共工程建设,国家现在鼓励投资公司出资并给以一定期限如30年的经营收入作为补偿。如果对重要土建工程有必须进行定期检测与评估的法规,就能保证这些工程在一定期限后归还国家管理和经营时的良好功能,对于设计工作寿命为100年的桥梁,至少还可正常使用70年,而不至于30年到期后国家接收的已是一个破旧的工程。 三、技术规范的作用与管理 这次科技论坛对于土建结构工程技术规范的定位、作用与管理也进行了讨论并提出了一些看法。 长期以来,受计划经济体制的影响,我们往往视技术规范为法,将规范的具体规定和要求等同于法律条文来对待。技术规范或规程,与各种技术条例、技术要求、工法、指南等技术文件一样都是技术标准,本身不具有法律作用,只当工程各方(业主、设计、施工企业)认同作为设计与施工的依据并在契约的基础上,才能作为法律仲裁的依据。将技术问题法制化并强制执行,不利于技术进步和创造性的发挥,反而容易成为推卸责任的借口。当然,政府部门从国家和公众的整体利益出发,需要在安全、环保等重大原则上对土建工程的设计施工提出必须满足的最低要求并制定相应的法规,但法规一般并不需要提供如何达到这些要求的具体技术途径和方法,后者是技术标准的任务。政府也可以原则认可或批准某些重要的技术规范或其中某些内容使用。 土建工程有着强烈的个性,需要工程技术人员针对具体特点去解决设计与施工问题。所以规范作为技术标准宜强调其指导性而不是强制性。如果规范条文看作为一般意义上的法律条文,就有可能束缚设计施工人员的主动创造性并阻碍新技术的应用。。我国土建工程在结构设计上与国外相比的最大差距就在于方案与技术上的创新,这与以往过分强调规范的法律地位从而形成所谓“结构设计就是规范加计算”的倾向不无关联。我国的技术规范在编写风格上也有模仿法律的倾向,极少提及使用者需要注意规范可能存在的某些不足之处或允许并鼓励使用者在某些问题上可以另辟蹊径。如果在设计施工中要取代规范中已经落后过时甚至有害的技术规定,则无异于违法行为。相反,只要墨守规范,即使出了事故,就可不负法律责任。这样就在客观上降低了对工程技术人员的业务技能要求与职责要求,不利于提高我国建筑企业和从业人员的素质以及参与今后的国际竞争。为了消除这些负面影响并杜绝钻规范条文的空子进行偷工减料,应有必要建立这样的共识并作出规定,即遵守了规范条文并不意味着就可免除法律责任。国外有些规范就是这样规定的。 企图不断加强技术规范的强制性来解决屡禁不止的工程事故,不是解决问题的有效途径。现在,有关主管部门将建筑结构设计规范中的部分条文抽出来,明确列为强制性条文,同时规定各个设计单位完成的设计,须通过有关部门或其授权委任的其他企事业设计单位的审查,而审查的主要内容就在于对照规范强制性条文的要求,其任务已类似于执法;这种做法是否明智似可商榷。我国土建工程事故频繁的原因,主要在于管理不善,特别是管理环节上的腐败;其次是施工操作人员素质低,又难以短期解决;过分强调规范的地位与作用,未能建立与规范配套的完整标准体系,比如缺乏指南、工法等更为详尽具体的技术文件,可以用来指导和规范设计与施工的各个具体环节,也有一定的关系。从设计角度看,出现事故主要不是由于没有按照规范强制性条文的规定,而是方案性的错误或忽略主要的设计条件;也有一些工程则因过去的设计标准过低,耐久性不足,在使用过程中又缺乏应有的例行检测而导致失效。其实,要做到设计规范强制条文的要求最为容易,为此请专业人士审查似无必要。重要的工程设计应规定请专业单位全面审核,其要点也应在结构方案、构造方法与计算分析的原则上。从结构设计的国家规范中抽出的强制性条文不免支离破碎,个别条文的规定也不一定适合某些地区和某些工程的具体特点,反而造成麻烦。 我国幅员广阔,各地经济发展很不平衡,技术力量悬殊,环境条件各异,客观上要求规范能给设计人员更多灵活性,少一些强制性,这样才能更好地在规范的指导下,根据工程的特点和具体条件去解决问题。总之,在规范标准上,要摆脱计划经济年代遗留下来的过分强求统一、较少考虑个性和缺乏实事求是灵活性的倾向。要提倡和鼓励各省市编制地方性规范,在工程的安全性和耐久性标准上,可有不同的设置水准。比如上海、北京、广州这些大城市应该高些,在抗震防灾要求上,更应区别对待。 全国性的规范订得愈详细,其适用性可能变得愈差,造成的混乱也可能愈多;特别象岩土工程那样的规范更是如此。 技术标准中的强制性越多,也意味着政府有关部门在具体技术问题上需要承担的责任越重,而这些本来不该是政府部门的职责。规范中的要求是最低要求,在安全设置水准上,政府需要干预的也应是保证公众安全的最低要求。对于土建结构的抗震设计,政府有关部门至今仍规定任何部门和个人不得随意提高抗震的设防标准(建抗586号文件)。事实上,如将商品房的抗震设防烈度提高1度,抗震能力可提高约1倍,而增加的房屋造价相当有限,在众多城市中可能仅及居民用于室内装修费用的几分之一。政府的这一规定无异于限制居民只能购置抗震安全质量标准最低的房屋,如果发生地震造成损害,有关部门如何解释? 规范等技术标准的管理体制亟待改善。建国以来,由政府部门负责统管并指定有关企事业单位分别承担每本规范编写和修订工作的做法已越来越不能适应当前的形势,有些在经费和人力上得不到保证,平时基本上没有专门人员去搜集了解规范使用中的问题并及时修改补充规范条文;面对新的结构型式、新的材料和新的工艺,规范的过时条文不但成为推广新技术的阻力,而且有被误用或盲目套用而造成工程质量安全事故。 发达国家有关土建结构工程的规范及与之配套的各类技术标准多由行业协会或专业学会编制及管理,规范的翻新周期短,不象我们要长达10年以上。我国的学会与协会重复设置,分工不明,并且至今还依附于某一政府部门,基本上只起到政府职能部门非官方代言人的作用,距离独立和富有活力的健全机构还差的很远,如何发挥这些机构在技术标准编写和管理中的作用也是值得探讨的一个问题。建议随着改革的深入,整顿合并有关的学会、协会,加强其职能,并逐渐成为技术标准编制管理的主体。 四、准备提交政府有关部门考虑的建议 为了改善我国土建结构工程的安全性与耐久性,这次论坛中提出了以下建议供政府有关部门考虑,: 1、桥梁、隧道、道路、港口等基础设施工程的混凝土结构耐久性,已是当前亟待采取措施应对的重大问题。否则,一些工程的正常使用功能和安全性将得不到有效保证,我国的现代化建设和国民经济会蒙受巨大损失,并将给生产和公众生活带来长期困扰。 建议国家建设部、交通部、铁道部主管土建工程设计标准的部门,能对工程的耐久性要求作重点审查,明确土建工程的设计应有最低使用寿命的要求,重要工程的设计文件中应有正常使用寿命和耐久性设计的独立章节与论证; 建议国家自然科学基金委员会能在今后一段时期内对混凝土工程耐久性的基础理论研究给予重点支持; 建议国家安全生产监督管理局为在近期内编订有关法规标准给以立项资助; 建议中国工程院土木水利建筑学部在其咨询研究项目中,联络国内有关专家,促进土建结构耐久性设计指导性技术条例的编制。 2、土建工程使用过程中的安全性,应有定期的检测和正常的维护修理加以保证。对于重要土建工程,我国尚无必须进行安全检测的法规。在基础设施工程的投资上有重新建、轻维修的倾向,不利于工程寿命和投资效益。 建议对桥、隧等重要公共基础设施和公共建筑物,在其使用期内实施强制性的定期安全检测。为此,需要制定法规,编制相应的技术标准;对于土建结构工程的检测与评估,需要建立从业人员的注册制度和从业机构的资质认证与监管体制。凡属已建工程的安全诊断也可一并归入这一行业。 建议政府有关部门在桥、隧、道路等土建基础设施工程投资上,根据需要,加大工程维修费的比例。 3、完善技术标准体系与管理体制,发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用;逐步淡化技术规范条文的强制性质;鼓励编制地方性规范(标准)和企业标准,适应不同地区在环境地质和经济、技术水平上的差异,并鼓励科技创新和技术进步。 工程论文:试论铁路通信工程接入网技术和应用 前言:结合以往实践经验整理论证,铁路通信长期以来承接着生产运输项目组织、铁路沿线不同站点调度指挥、行车信号计算机网络连锁监测、货运电子制票、生产维修、信息高速传输等职务,如若此类工程接入网技术控制期间,衍生任何不良冲突状况,都会对我国铁路运输事业长期可持续发展前景,产生深度限制危机。事实上,经过铁路列车高速化改革影响,技术人员为了充分协调铁路运输指挥和维修管制等需求,贯彻人机控制和提升运输效率等指标,便不得不开发应用全新样式的通信传输和接入模式,从此落实铁路通信网的升级改造任务。 一、接入网通信技术内涵机理论述 依照国际电信联盟标准部提供的ITU-TG、963指导建议,涉及接入网(Access Network),可以被视为业务节点和用户网络接口之间保留的各类传送实体媒介,其在OSI/RM中继、中间系统中扮演通信子网支撑要素角色,借此全部或是部分取代传统用户本地线路网结构,当中包含重复应用、交互式衔接和系统化传输等功能。其间提供特殊形态的传输媒质,多样、灵活性显着,能够顺利支持不同类型和业务的布置拓展诉求。截至至今,我国铁路通信工程接入网技术在接入模式上,已经顺势划分出有线和无线接入两类。有关其在我国布置拓展的现实状况主要表现为: 1、有线接入技术方面 亦可称作是高速率数字用户环路控制技术,主张透过3对左右的双向双绞线,进行基群数字速率信号对称传送,传输距离稳定在3~5km之间,此时上下和下行速率基本上一致。整个工序流程中,技术人员利用回波抵消贯彻一对双绞线全双工传输,特定编码和调制渠道大幅度提升信号传输质量,多线对并行传输途径降低每对双绞线以上的传输实效等指标,借此增加无中继传输空间距离。而非对称数字用户环路技术,整体上迎合视频点播VOD系统规范诉求。其整体优势在于不需要额外针对双绞线作出任何调整,即可获取较为可观的信息传输速率。在有线电视、不同区域中心和光节点之间,主要发挥光纤连接,光节点和不同设备之间的同轴电缆连接功效,需要借助副载波调制,使得原有的CATV单向传输系统顺势过渡成为双向传输系统。透过光纤向用户延伸的距离观察鉴定,则细化出光纤-路边、光纤-大楼、光纤-家等架构,当中价格相对经济合理,能够在时间成熟基础上及时扩单到FTTH,是切实可行的。 2、无线接入技术方面 此类接入网络,主张部分或是全部引入无线传输媒介,借此为不同用户开放供应固定和移动终端业务类型,即固定和移动接入。其大体结构,是利用控制器具、基站、用户终端设备等,配合微波一点多址、蜂窝和微蜂窝技术衔接疏通,整个工序流程衔接便利且建设简易,如今已经得到大力推广覆盖。 二、我国铁路通信系统内部开发沿用接入网技术的必要支持性因素研究 首先,OAN技术。实质上就是在本地或是远程交换模块-用户之间,开发推展光纤通信传输系统,全程配合光纤进行以往铜质双绞线替代。 其次,XDSL技术。此类技术主张沿用既有双绞铜线传输方式,不单单能够节约一定的路费,同时对于铁路通信网系统来讲,适用性较强。 再次,DPG技术,其希望配合普通样式的电话线,在交换机和用户终端内部,进行多路电话复用传输技术穿插,确保多路电话信号得以流畅性传输转接。不过此类技术,始终是短期克制用户线不足的手段,无法系统化迎合端口之间信号透明化传输诉求。所以,如若铁路通信系统中长期沿用该类技术,而不做出适当的改革调试,最终必然会严重限制铁路接入网发展规划前景。 最后,以太网技术。具体就是配合以太网交换机,进行不同局域网网段自由衔接,至此衍生出规模更大的局域网。此时,以太网交换机能够在不同端口之间设置多个对点专用通道,其间顺势绽放宽带独占掌控功效,从此大幅度降低网络拥塞危机滋生几率,真正提升该类网络传输效率。 三、日后接入网技术在我国铁路通信领域内部灵活应用拓 ! 现如今我国社会信息化改革步伐日渐加快,对于铁路通信网安全运营功能提出更加严格的规范要求,希望借此全面发挥铁路机构全网运营优势地位,拓展并完善铁路电信全新增值服务项目,为旅客和网络覆盖区域的用户,广开方便之门。如在全方位铁路运输咨询信息和火车票推定查询等业务支持下,旅客随时可以透过手机进行相关邮件收取发送。但现实中,我国不同区域铁路通信系统设施还是不够先进,如若短时间无法予以全面克制,必将会对铁路运输网络发展产生致命性打击。透过现下我国铁路通信系统发展实况观察验证,其时刻表现出道具应用效率高、组网方式灵活等特征,尤其是在旅客通话质量和等级优化需求满足基础上,列车工作人员随时可以借助已有的业务通信调度功能,进行应急通信和收容沿线作业布置。以上行为模式基本上都和我国铁路通信事业可持续发展诉求不谋而合,因此大多数铁路客运专线,如今已经推广落实该类系统,借此彰显铁路移动通信一切创新式服务功能,如列车地理位置实时定位追踪,令列车之上工作人员可以随时随地进行车辆自动调度。 四、结语 综上所述,我国铁路积极引进现代接入网技术,其核心动机在于通过强化接入网施工技术和组网模式的研究实效,进行我国铁路通信现代化事业可持续发展支持性策略探索论证。作为内部专业化工作人员,必须积极采用数字式调度交换机,进行接入网调度主用系统流畅性接入控制,全程依靠接入网供应的音频专线加干缆中的实回线,以及传统样式的DC27调度机总机,提供充分详尽的调度备用数据,进一步提升该类调度系统的可靠性,维护行车人员的生命财产安全。 工程论文:探究水电工程中的生物保护 生物多样性影响评价程序 生物多样性影响评价可以分为评价筛选、确定评价范围、确定影响源和受影响者、影响的定量化、提出缓解措施以及剩余影响评估6部分[5]。评价筛选评价筛选用来决定某个项目是否需要部分的或者完整的环境影响评价,是确定评价范围的基础,确定了需要深入研究的关键影响因子。考察工程项目影响的区域是否位于已确认的生物多样性敏感区(如自然保护区等),工程是否影响到重要物种的栖息地,是否直接危害到珍稀物种的生存。如果存在上述问题中的某一问题或多个问题,则需要评价工程对生物多样性产生的影响。确定评价范围确定评价范围要充分立足于现状的数据信息基础,需要的基础数据资料包括:保护区的位置及边界、珍稀动植物生活环境、受保护物种的分布区、被受保护物种所利用的动植物的分布等,在划定评价范围的时候都要给予充分的考虑。确定影响源、受影响者和影响途径从影响成因、影响结果确定工程对生物多样性造成的影响,包括确定是否侵犯了珍稀物种的栖息地、破坏了非生命环境或直接引起某物种的灭绝;确定工程的哪一部分哪一阶段对生物多样性产生了影响,是施工过程还是工程的正常运营,还是工程设计的问题;确定工程如何对生物多样性造成影响,也就是确定影响途径。影响定量化根据上面对影响源、受影响者和影响途径的分析,科学预测生物多样性受影响的程度。如:生物栖息地将遭到破坏的面积,受影响珍稀物种的数量,受影响生物体数目占该种生物体全部数目的比例,物种数量的变化对其它物种将造成的影响,对整个生态系统的多样性造成的影响等。制定解决措施根据定量化影响分析结果,针对性提出减少负面影响的对策。依据生物保护目标,解决措施分为3类:避免、减缓和补偿措施。避免措施:采取可行性措施最大程度上避免潜在影响;采取合适的替代方案;针对生物多样性影响巨大的项目考虑采用“不实施”方案。减缓措施:对于不可避免的影响,应采取一切可能的可行的减缓措施,包括:工程设计时尽量考虑保护生物多样性;采用影响较小的新技术;移植或迁移保护;将工程施工限制在特定的地域和季节内;工程建成后改善或恢复受影响区域的生态系统。补偿措施:因工程建设而消失的物种或栖息地可以在其它地方得到重现。补偿性种植(如森林等);重建新栖息地(如湿地、人造海岸等);原有栖息地的扩建及改善。生物多样性具体评价过程中优先考虑采取避免措施,其次考虑减缓措施,最后是末端措施也就是考虑采取破坏后的补偿措施。剩余影响评估与决策综合分析结果,预测执行缓解措施以后工程所剩余的对生物多样性的影响以及这种影响出现的可能性。在剩余影响评估中要创建公众参与平台,积极进行公众调查,确定剩余影响的可接受程度。决策者根据剩余影响判断是否实施该项目,或确定实施哪套可选方案。 水利水电工程环境影响评价中引入生物多样性影响评价的必要性 生物本身是生态系统的重要组成要素,表征生态系统的资源属性,因此在水利水电工程环境影响评价中进行生物多样性影响评价是非常必要的,也是贯彻坚持以保护生态为前提全面加强水电开发环境保护工作的根本途径。我国传统的水利水电工程环境影响评价对于生物多样性的衡量和监测、工程的间接影响、未列入保护范围的地区生物多样性的保护、非珍稀物种的保护、不同利益团体对生物多样性保护的认识水平等方面的问题没有深入考虑,亟待于将生物多样性影响评价纳入到环评中,深入研究生物多样性影响评价技术方法,制定科学的评价标准,在水电开发过程中制定生物多样性保护措施。4水利水电工程对生物多样性的影响在我国,水利水电工程的主要开发方式有:大江大河上的区域性重点工程(如三峡工程)、跨流域调水工程(如南水北调工程)、河流梯级开发、地方性中小型电站等。水利工程和水电工程可能带来的生态影响有如下:一般的水利工程对于河流生态系统的胁迫主要表现在两方面[10]:(1)自然河流的渠道化。包括河流平面形态直线化,即将蜿蜒曲折的天然河流改造成直线或折线型的人工河流;河道横断面几何形态规则化,即把自然河流断面的复杂形状变成梯形、矩形及弧形等规则几何形状;河床和边坡材料的硬质化,即渠道的边坡及河床采用混凝土、砌石等硬质材。自然河流渠道化必然会导致生物多样性的降低,两岸生态环境的变化与水文环境的改变,对生态环境带来极大的负面影响;(2)自然河流的非连续化。非连续化包括沿水流方向及垂直水流方向的非连续。一类是筑坝使沿水流方向的河流非连续化,改变了天然水文情势的变化,流动的河流生态系统变成了相对静止的人工湖,流速、水深、水温及水流边界条件都发生了重大变化,对生物的生境与栖息地产生极大的影响,导致生物种类与数量都会发生一定的变化。另一类非连续化是由于河流两岸建设的防洪堤造成的侧向水流的非连续性,堤坝妨碍了汛期主流与岔流之间的沟通,阻止了水流的横向扩展;把干流与滩地和洪泛区隔离,使岸边地带和洪泛区的栖息地发生改变;原来可能扩散到滩地和洪泛区的水、泥沙和营养物质,被限制在堤防以内的河道内;该类非连续化终而导致两岸植被面积明显减少,鱼类无法进入滩地产卵和觅食,失去了避难所,鱼类、无脊椎动物等减少,导致滩区和洪泛区的生态功能退化。水电工程(尤其是大型工程)的兴建在不同程度上改变了水体的天然状态,必然会对其周围的环境造成一定的影响。水电工程(尤其是水库大坝工程)对生物多样性的影响主要是由于水库蓄水、下泄受阻、流水贮存以及下泄控制4个方面造成的[11]。本文从影响途径来进行大坝工程对生物多样性的影响分析。(1)水库蓄水。①增加岩石压力——增加地震频次——影响陆生动物数量——改变陆生生物多样性;②库区土地淹没——损失岸边栖息地——岸边动植物数量改变——改变岸边生物多样性;③地下水位上升——增加库区周围土壤湿度——影响岸边植物数量——改变岸边生物多样性;④增加浅水面积——形成新的岸边栖息地——岸边动植物数量改变——改变岸边生物多样性;⑤坝上形成湖泊——改变坝上水生生物栖息地——昆虫种类及数量增加;⑥被淹没的有机物分解——释放营养物质——影响浮游生物数量——富营养化风险/鱼类食物增加——影响鱼类的种类和数量——改变水生生物多样性;⑦有机物分解增加氧消耗——形成厌氧环境——影响浮游生物及水生动植物数量——改变水生生物多样性。(2)下泄受阻。①水库入流流速减缓——库尾泥沙沉积——库区水生栖息地改变——影响上游河滨植物数量及库中浮游生物的繁殖——影响水生动物种类及数量——影响河滨及库中生物多样性;②水库泥沙沉降——库中水体混浊度下降/营养物累积——影响水库浮游生物繁殖——影响水生动物种类及数量——影响库中生物多样性;③下游清水下泄——改变下游河道冲淤——改变下游河道形态——影响下游水生动植物种类及数量——改变下游河道水生生物多样性;④清水下泄——减少河漫滩泥沙淤积——改变河漫滩形态及营养含量——影响河漫滩动植物种类及数量——改变下游河漫滩生物多样性;⑤清水下泄——减少河口三角洲泥沙淤积——改变海岸形态及营养含量——影响河口 三角洲植物种类及数量——改变河口三角洲生物多样性;⑥阻挡迁徙物种的运动——影响河流中的迁徙物种——改变下游河道、河漫滩、河口三角洲的生物多样性。(3)流水贮存。①水库表面热辐射——调节局部空气温度——影响岸边植物种类及数量——改变岸边生物多样性;②水库表面蒸发——增加局部空气湿度——有利于昆虫生长繁殖;③水库水体热量分层——改变水库的物理化学性质——影响浮游生物繁殖及库中植物种类及数量——影响库中动物种类及数量——改变库中水生生物多样性;④水库热量分层——影响下泄水温——改变下游河水的物理化学性质——影响下游浮游生物及植物数量——影响下游动物种类及数量——改变下游河道水生生物多样性;⑤减少年平均下泄流量——增加下游河水盐度——影响下游浮游生物及植物数量——影响下游动物种类及数量——改变下游河道水生生物多样性;⑥下泄水流吸收空气中的氮和氧——影响坝下鱼类生存环境——改变下游河道水生生物多样性。(4)下泄控制。①水库水位波动——库岸侵蚀——影响库区植物数量——改变岸边生物多样性;②库岸侵蚀——水库中侵蚀物分解——库中营养物增加——影响浮游生物及水生动植物的数量——改变库中水生生物多样性;③水位波动——影响库中水生栖息地——影响水生动植物的种类及数量——改变库中水生生物多样性;④降低下游洪峰流量/改变河流自身规律——减少下游漫滩洪水——改变河漫滩的盐平衡/减少河漫滩营养物泥沙含量——影响河漫滩动植物种类及数量——改变河漫滩三角洲的生物多样性;⑤下游频繁快速的流量变化——改变河岸及河床侵蚀——改变下游河道形态——影响下游水生动植物种类及数量——改变下游河道水生生物多样性;⑥改变洪峰的大小及时间——改变迁徙信号——影响河道中迁徙鱼类的数量——改变下游河道水生生物多样性。基于以上分析,水利水电工程通过改变流域和河流的水土资源时空分布、工程产生的占压、水力隔断和遗传基因阻隔作用,最终对生态系统与生物多样性产生不利影响,特别在我国水电资源丰富的地区一般与生物多样性丰富地区相重合。因此,开展生物多样性影响评价,尽可能地避免或缓解不利影响,是水利水电工程环境影响评价中不可或缺的重要部分。 水利水电工程中的生物多样性影响评价现状 工程对生物的影响大多是通过直接改变生境而间接影响生物多样性,尤其是水利工程产生的水土资源开发模式变化引发生态变化、水动力学条件和水文情势变化及水土资源时空改变对河流生境和流域重要栖息地的影响。因此,关注生境的变化可以及时预测生物多样性的改变,同时应尽量保持河道的自然特点及水流的多样性,各项工程建设时尽量保持沿河湿地、沼泽地的水源补给,以及有序地保留水、陆连续通道,为各类水生物及两栖生物提供觅食、栖息和繁衍的空间。以影响途径分析为主链,评价除了珍稀鱼类以外的水生生物的影响,注意“top-down”效应[14]。淡水生态系统中高营养级类群可以对低营养级类群产生强烈的影响,最终导致整个生态环境的改变,这一现象被称作下行(top-down)效应。Top-down效应还表现在当原来生态系统中的高营养级类群缺少时,也会造成生态系统结构与功能发生变化。因此,在淡水生态系统的生物多样性保护中,应注意高营养级类群的保护。从工程施工和正常运行两个阶段来评价项目对陆生动植物的影响。施工期对陆生生物多样性的影响主要是铺路、开挖和弃渣对植被的破坏及噪声对动物栖息地的影响;正常运行阶段对植物的影响主要是淹没及沼泽化,对动物的影响大多是间接的,通过对生境及其捕食植物的影响而作用于动物。定量预测水利水电工程导致的生物多样性损失。采用定量评价方法量化生物多样性损失的大小,亦可预测工程建设带来的生物多样性减少的货币价值,据此与工程运行的经济效益相比较以供决策。保护生态系统完整性。由于人力活动的干扰,生物生存的空间越来越小逐渐成为一个个“孤岛”。该种生态环境下生长的生物近亲繁殖,导致逐步退化直至消亡,因此保持生态系统完整性是保护生物多样性的重要方面。水利水电工程修建过程中,需要构建“生物廊道”、“生物岛屿”,保障上游与下游、陆地与水域间的水力联系,保障河流系统中生物通道的联通性。提出针对性保护对策。坚持以就地保护为主,迁地保护为辅,两者相互补充[8]。陆生动物保护:对于淹没线以上陆生动物的保护,关键是保护现有的自然植被,保护其原有生境;对于生活在水库淹没线以下的陆生动物,在库区附近非淹没区选择相似的新栖息地,规划好迁移通道,在蓄水前实施迁移保护。陆生植物保护:依次选择就地保护、移植保护、异地重建等措施。水生动物和鱼类保护:建立自然保护区、设置过鱼设施、人工增殖放流、采用生态调度方式等。 工程论文:钢筋加工及安装工程的施工技术要点 摘 要:钢筋加工及安装工程施工是建筑工程上不可或缺的重要工作,在加强建筑工程质量控制的同时,对钢筋工程的施工质量要求也在不断提高,并采取措施对钢筋加工及安装的质量进行控制,避免钢筋在加工及安装上出差错。 关键词:建筑施工;钢筋加工及安装;质量控制 1 钢筋工程的制作 钢筋加工制作时,要将钢筋加工表与设计图复核,检查下料表是否有错误和遗漏,对每种钢筋要按下料表检查是否达到要求,经过这两道检查后,再按下料表放出实样,试制合格后方可成批制作,加工好的钢筋要挂牌堆放整齐有序。 1.1钢筋表面应洁净,粘着的油污、泥土、浮锈使用前必须清理干净,可结合冷拉工艺除锈。 1.2钢筋调直,可用机械或人工调直。经调直后的钢筋不得有局部弯曲、死弯、小波浪形,其表面伤痕不应使钢筋截面减小5%。 1.3钢筋切断应根据钢筋号、直径、长度和数量,长短搭配,先断长料后断短料,尽量减少和缩短钢筋短头,以节约钢材。 1.4钢筋弯钩或弯曲 1.4.1钢筋弯钩。形式有三种,分别为半圆弯钩、直弯钩及斜弯钩。钢筋弯曲后,弯曲处内皮收缩、外皮延伸、轴线长度不变,弯曲处形成圆弧,弯起后尺寸不大于下料尺寸,应考虑弯曲调整值。 钢筋弯心直径为2.5d,平直部分为3d。钢筋弯钩增加长度的理论计算值:对转半圆弯钩为6.25d,对直弯钩为3.5d,对斜弯钩为4.9d。 1.4.2弯起钢筋。中间部位弯折处的弯曲直径D,不小于钢筋直径的5倍。 1.4.3箍筋。箍筋的末端应作弯钩,弯钩形式应符合设计要求。箍筋调整,即为弯钩增加长度和弯曲调整值两项之差或和,根据箍筋量外包尺寸或内包尺寸而定。 1.4.4钢筋下料长度应根据构件尺寸、混凝土保护层厚度,钢筋弯曲调整值和弯钩增加长度等规定综合考虑。 2 钢筋绑扎与安装 钢筋绑扎前先认真熟悉图纸,检查配料表与图纸、设计是否有出入,仔细检查成品尺寸、心头是否与下料表相符。核对无误后方可进行绑扎。 采用20#铁丝绑扎直径12以上钢筋,22#铁丝绑扎直径10以下钢筋。 2.1墙 2.1.1墙的钢筋网绑扎同基础。钢筋有90°弯钩时,弯钩应朝向混凝土内。 2.1.2采用双层钢筋网时,在两层钢筋之间,应设置撑铁(钩)以固定钢筋的间距。 2.1.3墙筋绑扎时应吊线控制垂直度,并严格控制主筋间距。剪力墙上下两边三道水平处应满扎,其余可梅花点绑扎。 2.1.4为了保证钢筋位置的正确,竖向受力筋外绑一道水平筋或箍筋,并将其与竖筋点焊,以固定墙、柱筋的位置,在点焊固定时要用线锤校正。 2.1.5外墙浇筑后严禁开洞,所有洞口预埋件及埋管均应预留,洞边加筋详见施工图。墙、柱内预留钢筋做防雷接地引线,应焊成通路。其位置、数量及做法详见安装施工图,焊接工作应选派合格的焊工进行,不得损伤结构钢筋,水电安装的预埋,土建必须配合,不能错埋和漏埋。 2.2梁与板 2.2.1纵向受力钢筋出现双层或多层排列时,两排钢筋之间应垫以直径15mm的短钢筋,如纵向钢筋直径大于25mm时,短钢筋直径规格与纵向钢筋相同规格。 2.2.2箍筋的接头应交错设置,并与两根架立筋绑扎,悬臂挑梁则箍筋接头在下,其余做法与柱相同。梁主筋外角处与箍筋应满扎,其余可梅花点绑扎。 2.2.3板的钢筋网绑扎与基础相同,双向板钢筋交叉点应满绑。应注意板上部的负钢筋(面加筋)要防止被踩下;特别是雨蓬、挑檐、阳台等悬臂板,要严格控制负筋位置及高度。 2.2.4板、次梁与主梁交叉处,板的钢筋在上,次梁的钢筋在中层,主梁的钢筋在下,当有圈梁或垫梁时,主梁钢筋在上。 2.2.5楼板钢筋的弯起点,如加工厂(场)在加工没有起弯时,设计图纸又无特殊注明的,可按以下规定弯起钢筋,板的边跨支座按跨度1/10L为弯起点。板的中跨及连续多跨可按支座中线1/6L为弯起点。(L-板的中一中跨度)。 2.2.6框架梁节点处钢筋穿插十分稠密时,应注意梁顶面主筋间的净间距要有留有30mm,以利灌筑混凝土之需要。 2.2.7钢筋的绑扎接头应符合下列规定:(1)搭接长度的末端距钢筋弯折处,不得小于钢筋直径的10倍,接头不宜位于构件最大弯矩处。(2)受拉区域内,Ⅰ级钢筋绑扎接头的末端应做弯钩,Ⅱ级钢筋可不做弯钩。(3)钢筋搭接处,应在中心和两端用铁丝扎牢。(4)受拉钢筋绑扎接头的搭接长度,应符合结构设计要求。(5)受力钢筋的混凝土保护层厚度,应符合结构设计要求。(6)板筋绑扎前须先按设计图要求间距弹线,按线绑扎,控制质量。(7)为了保证钢筋位置的正确,根据设计要求,板筋采用钢筋马凳纵横@600予以支撑。 3 钢筋接长的要求 3.1对焊操作要求:Ⅱ、Ⅲ级钢筋的可焊性较好,焊接参数的适应性较宽,只要保证焊缝质量,拉弯时断裂在热影响区就较小。因而,其操作关键是掌握合适的顶锻。 采用预热闪光焊时,其操作要点为:一次闪光,闪平为准;预热充分,频率要高;二次闪光,短、稳、强烈;顶锻过程,快速有力。 3.2电弧焊:钢筋电弧焊分帮条焊、搭接焊、坡口焊和熔槽四种接头形式。 3.2.1帮条焊:帮条焊适用于Ⅰ、Ⅱ级钢筋的接驳,帮条宜采用与主筋同级别,同直径的钢筋制作。 3.2.2搭接焊:搭接焊只适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋的焊接,其制作要点除注意对钢筋搭接部位的预弯和安装,应确保两钢筋轴线相重合之处,其余则与帮条焊工艺基本相同。一般单面搭接焊为10d,双面焊为5d。 3.2.3钢筋坡口焊对接分坡口平焊和坡口立焊对接。 3.3竖向钢筋电渣压力焊:电渣压力焊是利用电流通过渣池产生的电阻热将钢筋端溶化,然后施加压力使钢筋焊合。 电渣压力焊施焊接工艺程序:安装焊接钢筋安装引弧铁丝球缠绕石棉绳装上焊剂盒装放焊剂接通电源,“造渣”工作电压40~50V,“电渣”工作电压20~25V造渣过程形成渣池电渣过程钢筋端面溶化切断电源顶压钢筋完成焊接卸出焊剂拆卸焊盒拆除夹具。 3.3.1焊接钢筋时,用焊接夹具分别钳固上下的待焊接的钢筋,上下钢筋安装时,中心线要一致。 3.3.2安放引弧铁丝球:抬起上钢筋,将预先准备好的铁丝球安放在上、下钢筋焊接端面的中间位置,放下上钢筋,轻压铁丝球,使接触良好。放下钢筋时,要防止铁丝球被压扁变形。 3.3.3装上焊剂盒:先在安装焊剂盒底部的位置缠上石棉绳,然后再装上焊剂盒,并往焊剂盒满装焊剂。 安装焊剂盒时,焊接口宜位于焊剂盒的中部,石棉绳缠绕应严密,防止焊剂泄漏。 3.3.4接通电源,引弧造渣:按下开头,接通电源,在接通电源的同时将上钢筋微微向上提,引燃电弧,同时进行“造渣延时读数”计算造渣通电时间。 “造渣过程”工作电压控制在40~50V之间,造渣通电时间约占整个焊接过程所需通电时间的3/4。 3.3.5“电渣过程”:随着造渣过程结束,及时转入“电渣过程”,同时进行“电渣延时读数”,计算电渣通电时间,并降低上钢筋,把上钢筋的端部插入渣池中,徐徐下送上钢筋,直至“电渣过程”结束。 “电渣过程”工作电压控制 在20~25V之间,电渣通电时间约占整个焊接过程所需通电时间的1/4。 3.3.6顶压钢筋,完成焊接:“电渣过程”延时完成,电渣过程结束,即切断电源,同时迅速顶压钢筋,形成焊接接头。 3.3.7卸出焊剂,拆除焊剂盒、石棉绳及夹具。 卸出焊剂时,应将料斗卡在剂盒下方,回收的焊剂应除去溶渣及杂物,受潮的焊剂应烘、焙干燥后,可重复使用。 3.3.8钢筋焊接完成后,应及时进行焊接接头外观检查,外观检查不合格的接头,应切除重焊。 工程论文:探讨规划多媒体教学环境工程设计 本文阐述了现多媒体的设计,根据教学环境的改变而改变,为了更好的完善教学功能和管理的功能,作者对此也是做出了分析及探讨。 1.设计思想及基本原则 多媒体环境的设计基本原则:为学校多媒体教学提供可靠保障,提高学校多媒体教学化程度和多媒体教学技术水平,适应现代化教学的趋势。 设计思想:项目设计方案上采用较先进的技术,选用设备上运用适当超前的理念,提高设备技术参数,力争在几年内不落后,多媒体环境建设应根据学校实际情况进行项目子系统的设计。 2.多媒体教学环境前期设计 对于新建多媒体教学大楼,在教学楼建筑设计时,就应该考虑多媒体环境所涉及的结构设计、管线设计、安防设计和供电需求设计等内容,多媒体环境建设人员与建筑设计人员应及时沟通,并将这些内容在建筑设计图纸中体现,在教学楼土建时整体建设,预留好相应管线管道、供电线路等。 建筑设计时对管线的考虑主要用于多媒体设备的布线、安防系统的布线、网络系统的布线以及内部语音系统的布线。除了各楼层间弱电竖井应充分考虑到这些布线需求外,同时在竖井相应位置应考虑电源插座,为这些系统的中继设备供电。 建筑设计还应该考虑主控室、管理室、设备间、安保监控室的设置。主控室主要用于服务器、主交换机、内部语音系统设备的放置,主控人员的值班地等;管理室主要是多媒体维护管理人员的值班室,一般安排在大楼主进门通道位置附近,主要考虑上课教师借还设备和寻求服务支持方便。主控室和管理室可紧邻安排,也可将主控室和管理室整体考虑,安排在一个房间,中间用玻璃隔断分开。如果教学楼的规模较大,就要考虑设备间。设备间主要是用于网络系统的接入层和汇聚层交换机的放置,设备间的位置应与最远处教室网络布线距离不超过100米,在教学楼中可考虑多个设备间。安防监控室主要是监控系统的放置和安防人员的值班室,可根据教学楼的实际情况进行布置。 供电需求设计是必须考虑的一个问题。除了教学楼的照明等用电外,还需考虑多媒体设备的用电量,多媒体设备的用电量根据实际情况还应预留空调用电容量,一般单个教室(含空调)不超过8kW。教室电源应采用多组空气开关控制,多媒体设备和空调电源应对应单独分组开关。 3.多媒体教学环境子项目设计 多媒体教学环境是一个整体系统,主要考虑的是多媒体教学使用功能和多媒体教学环境的管理功能。多媒体教学使用所涉及的子项目主要有多媒体教室设备系统、教学信息显示系统、网络系统、课件服务器存储系统等,多媒体教学管理的子项目有网络安全与控制系统、多媒体讲台IC卡锁控制系统、内部语音系统、大楼安防系统等。 3.1 多媒体教室设备系统 为了满足多媒体教学的基本需要,多媒体教室的标准配备包含多媒体投影机、计算机、功放音箱、有线(无线)话筒、电动屏幕及中控系统、影碟机、录像机、展示台等设备。其中影碟机、录像机、展示台这些设备通常是电视新闻专业课、书画艺术及欣赏课等需要,为可选设备,不用每个教室都配置。 普通的多媒体教室投影机通常选用3LCD液晶投影机,一般100座大小教室选用亮度为3000ANSI流明就可以了,200座或以上座位大教室可以选取3500ANSI流明或4000ANSI流明亮度投影机,再高亮度指标的投影机由于性价比较低一般不选用。在目前DLP数码投影机应用得较少,主要是同样标称亮度参数上其亮度实际测试与LCD液晶投影机有差异,并且DLP投影机在动态图像的表现上比LCD投影机稍差。 在中控设备的选择上尽量选用具有“一键通”功能、操作简单的中控,这样可以免去对教师使用多媒体设备的适应时间,减少教师在使用中的出现问题几率。 在无线话筒的选择上可考虑具有2.4GHz无线对频或红外对频功能的话筒。这种话筒相对于传统UHF(VHF)话筒来说有一个无可比拟的优势:话筒(发射机)可以通用,教师中途换教室上课不用另外更换话筒,同时对于大规模集中使用不用考虑错频问题,在管理上如果话筒有问题也可迅速用其他话筒替代,不用刻意寻找同频点话筒。 3.2 教学信息显示系统 教学信息显示系统主要用于及时显示本楼教学信息安排和其他相关信息,应有网络与教务处等相关部门连接,可通过网络对教学信息进行更新。教学信息显示系统主要由LED显示屏、网络和显示系统服务器组成。在大楼主要出入口安装采用双基色LED的显示屏,每块屏面积根据安装位置实际情况设计,一般6平方米左右。安装在室内的显示屏多采用普通亮度的LED,安装在室外的显示屏需要选用高亮LED显示。LED显示屏所显示内容可以是教学楼教室课程安排、考试考场安排、学生所需的公告信息等,主要显示文字信息。 3.3 多媒体讲台IC卡锁控制系统 IC卡锁控制多媒体讲台从2002年高校多媒体教学环境大规模建设时开始应用,随后建设的多媒体教室讲台一般都采用IC卡锁。IC卡锁具有去掉钥匙,采用非接触式IC卡来开启讲台柜门,能方便地设置权限的特点。同时可以将IC卡直接发放给教师使用,省却管理人员逐个开讲台柜的工作;如果采用集中式网络控制管理,IC卡还可以在主控计算机上进行远程控制讲台柜门的开关,强化多媒体教学环境的管理,是多媒体管理不可或缺的一项功能。 3.4 网络系统及网络安全系统 较大规模多媒体教学大楼的网络系统一般采用三层架构形式构建,外线一般可以用千兆光纤接入。三层架构的核心层、汇聚层可用光纤直接连接,接入层与终端(多媒体教室计算机)之间可用超五类双绞线连接,一般桌面理论速度可达到百兆。 安放核心层交换机的机柜一般放置在主控机房;汇聚层和接入层交换机可配合配线架安装在机柜中,机柜应具有良好的散热性能。这些机柜根据教室分布放置在与最远信息接入点(教室)小于100米的位置。 在布线过程中应对每根网线进行详细标记,并整理成完整的布线图、交换机端口与配线架网线的对应关系表等资料。在网络安全方面,可采用硬件防火墙和杀毒软件相结合的手段。硬件防火墙处于本楼网络外线接入前端,可有效防范和隔离本楼外部病毒的侵入;在教室计算机上安装杀毒软件和设置安全策略也是一种有效的防范病毒的手段,也可以在教室计算机上安装硬盘还原卡来对硬盘进行还原保护。 3.5 内部语音通话系统 为了教师在上课期间方便联系,可设计楼内语音通话系统。楼内语音通话系统有多种形式,如IP电话系统、楼内对讲系统、内线电话系统等,根据实际情况可选择不同的语音系统结构。 3.6 课件服务器存储系统 课件服务器存储系统为教师提供FTP上传空间服务,教师申请服务器空间后,在任何一个能上网的电脑上都可以将自己所需的授课内容上传到自己的空间中,上课时访问FTP空间下载课件或上课资料使用。也可以将多媒体教学环境设备运行情况、相关通知、信息等通过网页形式在服务器,便于全校师生浏览。 3.7 大楼安全防卫系统 多媒体教学楼的安防也是需要重点考虑的一个问题。为保障多媒体教学楼的安全,一般可采用红外监控和视频监控相结合的安防系统,在每间教室的投影机处和讲台柜处要分别安装红外探测头,用于晚间的安防;在经费允许的情况下,可采用全视频监控系统,对整个教学楼进行监控。在经费紧张的情况下,可简化在每层楼的楼道安装视频监控。红外探头和摄像头的信号都由安防监控室监测,可构成较严密的安全体系。 4.结语 设计多媒体的楼宇都是属于一个繁琐的系统工程,不单单是设计人员的规划,也是和设计人员自身联系在一起,设计的初衷就必须考试多媒体环境所需要的各类要求;需要。对在建多媒体教学楼来说,只要能认真考虑到本文所述的系统,就能有完善的教学功能及其管理的功能。
浅谈高中生物新课程改革:高中生物新课程改革教学中探究性学习的实施 高中生物新课程的基本理念包括四个方面,即提高生物科学素养;面向全体学生;倡导探究性学习;注重与现实生活的联系。这四个方面既是高中生物新课程改革的基本理念,也是高中生物教学的基本理念。因此,生物教学应该注重发挥学生的主体地位,提高学生的学习主动性和通过探究获取知识的能力。 探究性学习教学模式是以学生为中心,学生独立自主地发现问题,通过实验操作、调查或信息的收集、分析和处理等活动,从探究过程获得知识和技能,并不断提高学生解决问题的能力;教师在整个教学过程中则起组织者、帮助者和建议者的作用。因此,在探究性学习教学过程中,生物教师如何运用全新的教学方法,提高教学质量和学生的综合素质是非常重要的。 1. 创设情景,引导学生投入到探究与交流的学习活动中 通过创设情景,提高学生的学习兴趣,激发学生的求知欲望,主动参与探究和讨论,在探究过程中获得知识。 在教学中可利用多媒体课件创设情景。如在讲“生态学方法和原理在实际中的应用”时,运用多媒体课件依次演示农业生态工程、城市生态工程等,然后采取积极的态度引导学生去思考,教师应尽量多给学生提供表现的机会,,不随意否定学生的观点和解释,同时也引导学生聆听其他同学的发言,正确领悟他人的意图,有针对性地发表自己的意见。通过师生互动、生生互动达到对知识的活学、活用和创新发现,用生态工程知识关注社会、服务社会。 设计情景式问题、探究式问题等方法,引导学生对知识产生认知需要,主动参与探究。如,讲“遗传的基本规律”时采取提问式导入课题,“为什么有的同学是双眼皮,有的是单眼皮?”“为什么有的同学的父母都是双眼皮,而他却是单眼皮?”“为什么有的同学是双眼皮,而他的姐妹却是单眼皮?”通过探究性的提问,调动学生的学习兴趣,积极参与讨论和学习过程。 在这些探究学习过程中教师只是起组织者的作用,不断鼓励和表扬学生,让学生自主探究,获取知识,提高自身思考能力和分析能力。 2. 探究性实验教学,让学生独立完成实验过程 实验是科学研究中非常重要的方法,也是生物科学的基本研究方法,所以让学生自己设计实验,独立操作实验是培养学生科学研究能力和获取知识的最好方法,而且学生对实验很感兴趣,容易调动他们的学习积极性。进行探究性实验教学,首先要指导学生学习掌握实验研究的基本方法:确定问题——提出假设——实验预测——实验设计——实验操作——实验观察——分析总结实验数据。例如在讲“温度对酶活性的影响时,结合酶的特性引导学生思考,为什么不能先让酶和反应物混合再设置高温和低温。从而激发学生的探究精神、实验能力和动手能力。为了让学生掌握溶液培养法来探究植物的必需矿物质元素,首先设计实验小组:(1)完全营养液培养某种植物(三个实验小组均使用生长状况基本相同的同种植物)。(2)缺N元素的营养液培养同种植物。(3)缺P元素的营养液培养同种植物。然后教师与学生一起准备实验材料:配置营养液;选取生长状况基本相同的同种植物。让学生理解到实验材料的准备是十分重要的。最后让学生自己管理及观察实验,实验后学生自己总结实验结果,并思考为什么要设计实验小组。经过此实验,让学生懂得如何运用实验方法去研究问题,并了解到科学地设计实验的重要性,并从中理解什么叫无土栽培。学生还能从此实验中总结出:时间长了要更换营养液,还要通入空气,并且营养液浓度高植物容易出现失水现象。为以后利用无土栽培技术培养植物提供了经验。有了实验操作经验后,在植物向性运动的实验设计和观察中,要求学生自行拟题、设计实验、选取实验材料和设计实验步骤,并自己观察及总结实验。通过探究性实验教学,使学生懂得实验在科学研究中的重要性以及掌握探究实验的基本方法和技能以及应具有的科研态度。同时培养了学生的观察能力、动手能力和分析能力。 3. 专题探究性活动,培养学生的多种能力 探究性活动课题的选择,可源于现实生活中的热点为题或生命科学的各种技术,或与生物科学有关的实验为题。确定课题后,进行调查研究或进行实验研究。如学习完“遗传与变异”的知识后,组织学生总结人类对遗传物质的探索过程,上网收集信息了解探索遗传物质历程中各位科学家的假说、学说、理论及实验,通过学生归纳总结引导学生理解探究科学发展的历程实际上是实践——认识——再实践——再认识的过程,从而达到领悟探索过程、学习科学探究方法、提高科学素养的目的。学生对一些生物学上的先进技术都十分感兴趣,例如克隆技术。这样教师就可以组织学生查阅资料去理解克隆技术。指导学生分组研究收集资料:(1)克隆技术是一项怎样的技术。(2)克隆技术已应用于哪些方面,取得了哪些成功的例子。(3)克隆技术给人类带来哪些好处,社会上如何看待克隆技术以及有关的伦理问题。通过专题性学习,丰富了学生的学习活动和知识面,培养了学生各方面的能力。 以上是本人在新课标生物教学过程中开展探究性学习教学方式的一些方法的尝试,力求在传授知识的同时,能发挥学生的主题地位,创造机会让学生通过自主学习,掌握获取知识的科学方法,培养学生各种能力。通过开展探究性学习教学,极大地调动了学生的学习积极性和主动性,而且起到为知识拓路的作用,还能培养学生的科学态度和毅力,发展学生智力,提高学生综合能力,落实素质教育。但探究性学习教学所需要的时间较多,不可能每节课都实施,所以多数是利用多媒体课件来创设情景或演示实验探究过程,激发学生思考和分析问题,然后通过讨论,学生总结学习。所以实际教学中容易产生完成教学任务与进行探究学习之间的矛盾。 浅谈高中生物新课程改革:高中生物教师如何适应新课程改革 新课程改革的实施,是全面推行素质教育的主要内容,是人才强国战略的重要组成部分。课程改革的成败,在很大程度上取决于教师。生物新课程改革给生物教师带来了很大的机遇和挑战。传统的教学方法使课堂教学机械沉闷、缺乏生气,抹杀了“生物学是研究‘生命’的科学”这一本质属性。学生学习往往是一种在压力下的被动学习,这与学生的全面发展背道而驰,高分低能由此而来。从而导致不少学生对教材内容只是机械地记忆,无法用所学知识解释生活中所见的简单的生命现象,无法解决日常生活中所遇的有关问题。《新课程标准》赋予了生物教师新的工作内涵和要求,作为高中生物新课程标准的实施者,我们必须尽快在各方面加以转变,以适应新课程改革的要求。 一、更新教学观念 教学观念是教学行为的先导,更新生物教学观念是实施生物课程改革的前提。 新课程要求既要传授学生知识,又要教给学生学习的方法和培养学生的能力;既要体现教师的主导性,又要体现学生的主体性。因此在教学中,教师必须明确地意识到:“学生才是课堂上的主角,自己要甘心成为配角,把探索思考的时间还给学生。教师不再是专家、讲师,而成为学生学习和发展的合作者、组织者、指导者;教师不再以定规或定向来支配或限制学生的思维,而是将课堂的支配权下放给学生,让学生主宰课堂,教师仅是一位积极的参与者。” 二、提高自我素质 人们常说“要给学生一碗水,教师自己就得有一桶水”,而在课改的今天,一桶水根本不够,应当是一潭水。教师只有站得高才能看得远,只有高屋建瓴地灵活选用恰当的教法,才能用最短的时间取得最好的效果。 当今世界日趋信息化、数字化、网络化,知识的获取途径越来越多,知识的更新速度也越来越快。如果我们不加强学习更新,已有的知识会逐渐老化,必定会在教学中感到力不从心,捉襟见肘。因此,要不断提高自身素养,树立“终身学习”的理念,把自身知识的更新视为一种责任,使“终身学习”内化为自觉的行动和自然的行为;关注课改信息,积极参加各种学习和培训,自觉地把理论与实践结合起来,把新课程改革的伟大实践落实在每一节课中。要多看多学、多思多想、多用多写,在实践中运用,在运用中积累,在积累中提升。另外,在新课程背景下,多媒体课件因它图文并茂、声像并举、形象生动的特点被越来越多地应用于课堂教学,其优势显而易见。可见,作为新时期的老师,还应注重提升课件制作水平,以及网络资料的获取和整理等信息技术应用能力。只有具备扎实的基础,精湛的业务,掌握多媒体技术,才能在新课改的课堂教学中游刃有余。 三、优化实验教学 生物学是以实验为基础的学科,生物学发展和提高的过程也是一个“实践—理论—再实践—再理论”的循环过程。生物实验教学在生物教学中占有很重要的地位。实验教学对于学生能力的培养尤为重要。新课程标准要求教师更多地选用探究式的课堂教学,这种教学方式将促使学习方式从被动型转为探究型。就生物实验教学而言,过去教师极少做探究实验,旧教材的实验更多的是验证性实验,教师只要按部就班地指导学生进行实验,结果一般都和预期相符合。很明显,学生的主动性和创新性都没有得到发挥。而新课标则注重实验探究,这不仅可使学生养成积极发现问题并探索解决问题的良好习惯,也能培养学生的分析与判断能力,创新能力和逻辑思维能力。 因此,为了适应新课改,我们应加强探究实验教学:认真对待教材中的每一个探究实验,让学生自主完成,以培养他们探究的能力;对于教材中的验证实验,可针对实验中的某些条件对结果的影响进行探究,也可将验证实验进行中出现的意外情况作为课题进行进一步探究;对日常生活中遇到的问题,也要鼓励他们自选课题进行探究。 四、建立新型的师生关系 我国长期以来形成的传统师生关系,实际上是一种不平等的关系,教师不仅是教学过程的控制者、教学活动的组织者、教学内容的制订者和学生学习成绩的评判者,而且是绝对的权威。多年来,教师已经习惯了根据自己的设计思路进行教学,他们总是千方百计地将学生虽不大规范但却完全正确甚至是有创造性的见解,按自己的要求“格式化”。 新课程强调,教师是学生学习的合作者、引导者和参与者,教学过程是师生交往、共同发展的互动过程。教师应该由传统的重教师“教”向新课标下的重学生“学”转变,由居高临下的知识传授向平等融洽的师生交往转变。教学过程中教师对学生要有充分的尊重,对学生提出的不同问题要给予充分的肯定,激发他们的思维,使学生在平等、民主的气氛中快乐学习。教师应融入学生,和他们共同探讨、解决问题。这样,师生会处在一种非常和谐的氛围中,通过交流探讨,逐步建立起和谐、民主、平等且利于学生身心发展的新型的师生关系。 总之,作为高中生物教师,面对新课程的实施带给我们的机遇与挑战,我们只有尽快转变教学观念,依据新课程标准的要求和生物学科的特点,不断地学习与实践,探索新的教学思路,研究新的教学方法,抓住机遇,迎接挑战,才能跟上新课程改革的步伐,使自己和学生共同进步、共同发展。 (作者单位:甘肃省岷县一中) 浅谈高中生物新课程改革:基于新课程改革背景下高中生物如何创建探究性教学 摘要: 众所周知,探究性教学是通过发现问题、调查研究以及表达与交流等一系列的探究性活动,以培养学生科学的思维品质,充分发挥学生学习的主动性,促使学生能在教师的指导下更加主动和富有个性地学习。因而,在新一轮高中课程的生物教学中,应从各个方面来引导学生开展探究性学习,逐步培养学生的创新精神与实践能力,完成生物教学目标。 关键词:新课改;高中生物;探究性教学;特点;措施解析 教育部在2003 年颁布的《普通高中生物课程标准(实验)》中明确提到:在普通高中生物课的学习过程中倡导学生进行探究性学习,引导学生主动参与探究过程,培养学生的创新精神和实践能力。而随着我国新一轮课程改革的不断推进,倡导探究性学习也已成为新课程标准提出的一项基本理念。所谓的探究性学习,是指由学生在学习与社会生活情境中发现问题、选择课题,设计方案,并通过自主探究、搜集、处理信息,展开讨论,最终获得问题解决方法,同时养成自主探究、创新意识与习惯,提高创新能力,建构知识积累和丰富间接经验的学习过程。毫无疑问,在新课改中,探究性学习的地位和作用将不断得到加强,其在培养学生创新精神、提高学生实践能力方面也具有十分重要的意义,不仅符合现代教育理论所提出的“主体性教学原则”以及“以人为本、全面发展的教育理念”,而且将为学生的终身学习打下良好的基础。然而,据笔者所致,目前我国各大高中生物的探究性学习还是不尽如人意,故在本文中就如何创建高中生物的探究性教学提出自己的一些建议,希望能够抛砖引玉,为完善高中生物教学工作尽绵薄之力。 1 探究性教学的特点 学生的自主性。在探究性教学中,要求学生自主地抓住生活中的某些事物现象,并通过探究过程自然而然的进入到科学的学习过程中。 重视过程、阶段性明显。探究性教学旨在形成认识自然的基础,即科学概念,但这并不是一朝一夕就能完成的,学生的认识发展都必须要有一个从感性思维升华到理性思维的过程。而且结果并不是最重要的,重要的是在探究的过程中,学生能够通过自身的实践而对某些概念有更加深刻的认识和体会,同时,掌握好科学研究的一般方法。 注重科学精神的培养。探究性教学注重培养学生探索未知世界的积极态度,并在这一过程中,鼓励学生思考、发问。此外,探究过程中要求独立操作和思考,但也不缺乏必要的集体分析讨论,这不仅让学生有了独立思考与自我解决问题的机会,还培养了学生的团结合作精神以及尊重科学事实的态度,为学生日后的科学研究工作奠定了坚实的基础。 2 完善高中生物探究性教学的几点措施 2.1 科学设计教学方案,增强学生主体意识。要实现高中生物的探究性教学,教师首先就必须进入“探究”的角色,进行换位思考,将设计教案的过程转变其探究的过程。因此,笔者认为,教师在设计探究性教案时,应遵循这样一个思路:明确教学目标——确定教学内容——搜集整合相关信息资料——了解学生的思维与认知情况——设计问题——寻找探究点——设计课堂具体探究过程。其次,教师在备课时,应从学生能力发展、知识呈现方式以及探究方式三个角度进行入手,通过学生认知结构内的富有启发性的常规问题或者已知生物事实材料,创造相关的问题情境,如此一来,就有利于学生从问题出发,借助由浅入深,由此及彼,由正及反的不同方式和不同层次的联想,衍生出各种类型的新问题,进而让不同层次的学生都能够拥有广阔的思维发展空间,培养学生开放性思维,提高科学的逻辑思维能力,增强生物学习效果。 2.2 营造一种探究的课堂气氛。开展探究性教学工作,课堂气氛十分重要,只有在开放、民主与和谐的课堂教学环境中才会有实现探究性学习的可能,但这并不是说让学生一味的放任自流,而是在教学中进行适时的调节,做到收放自如。所以,在课堂教学中,教师应积极鼓励学生自由的表达内心想法,并引导流畅的表达,学会沟通,让学生更有动力和信心投入到生物的探究性学习之中。其次,对于课堂上学生的与众不同和标新立异,只要他们有自己的合理思路,教师都应该及时的给予表扬,即使有些学生的问题偏离了整个的教育教学目标,也不能够加以绝对地否定,可以建议其在课后的时间里展开讨论。最后,当学生在课堂上遇到解决不了的问题时,教师要适当的加以思维指导,可以尝试降低问题的台阶,或者设置一个相对较低层次的探究点,引导学生继续探究。总而言之,要摒弃传统的教师“一言堂”教学模式,努力营造适合探究性学习的课堂环境,建立新型师生关系,只有这样,才能够让高中生物的探究性教学得以开展并圆满完成预期目标。 2.3 完善高中生物教学的评价体系。现在很多高中的生物课程评价体系还不够科学和完善,根据新课改的相关要求,笔者认为应从以下两个方面来建立一整套与之相适应的评价体系,进而保证探究性教学工作的顺利进行。一、改变原有的单一考试定成败的局面,换之以笔试与能力测试相结合的考察方式。除传统的笔试外,教师应增加对学生探究能力的测试,材料收集和整理能力的测试以及实验能力测试等方面的考察内容。二,采取多种评价主体相结合的评价方式,如教师评价、自我评价、师生互评以及学生互评等等,并根据一定的比例来确定最终的成绩,以促进学生学习的主动性及全面发展,提升生物探究性教学效果。 浅谈高中生物新课程改革:新课程改革下高中生物课堂教学思维能力的培养 【摘要】随着高考制度的改革和现代教学观的形成,教师不仅需要加强学生基础知识的教学,更应重视学生思维能力的培养。思维能力是中学生物学习能力的核心内容,它与观察能力,实验能力,自学能力密切相关。 【关键词】新课程改革;高中生物;课堂教学;思维能力 观察时没有思维活动的参与,是不可能将感性认识上升为理性认识的;做实验必须手脑并用,不假思索的机械操作将无法提高实验水平;自学能力的形成必须建立在一定思维能力的基础上,由此可见思维能力对其它能力的发展水平起着制约作用,如何在课堂教学中培养学生的思维能力就成为每一位生物教师必须思考的问题。 1.引导学生明确思维目的 [CN333教学论文网] 根据心理学研究表明,只有人类的思维才具有真正的目的性。生物课堂教学应当根据教学大纲和学生的实际情况来确定教学目标,实现教学目标首先必须引导学生学会明确思维目的,明确思维目的,其实质就是通过分析未知和已知的矛盾,为最终解决矛盾找到恰当的途径。我们对已知和未知这两个方面作全面的分析和综合,让学生在教师事先设置好的思维目标系列指引、激励下,通过分解、简化、归类等方法,化难为易、化繁为简、化整为零,从而明确为解决具体问题而设置的思维目的系列,从而缩小未知和已知之间的距离,让学生通过自己的努力,拾级而上,在不断的成功中实现从未知到已知的飞跃。 明确一堂课的思维目的是重要的,然而在长期的课堂教学中,引导学生明确思维目的,意义则更大。教师要让学生知道,思维能力不仅仅是各学科考查的重点,而且对自己将来的学习和工作都将产生深远的影响。我们常常告诫学生:体会一门课或一本书的思想精华有时可受益终身。知识的有效性是短暂的,而思想的有效性是长存的。因此,教师要有意识地引导学生学会明确思维的目的,调动其学习的主动性,激发思维的活力,提高思维的效率。 2.创设条件营造良好的思维情境 在课堂教学中,我们不把问题的答案一下子交给学生,而是通过创设良好的思维情境,将学生的注意力引导到最佳的思维状态,善于为学生架设“台阶”,在反复的思维训练中,让学生通过自己的努力达到思维的目的。 2.1通过课堂提问启迪思维。思维是由问题开始的,并在解决问题的过程中发展,但实际上并不是所有的提问过程都是思维教学过程。如果所提的问题和原有的认知结构之间缺乏必然的联系、过难或过易、缺乏提问的方式等,都不能引起学生的思维。设置课堂提问的目的是为了启迪学生思维,要实现这个目的,除了具备目的明确、层次分明、把握时机、面向全体学生等基本要求外,还应特别具有以下三个方面的要求。 2.1.1提问要难易适度。在目标教学实施中,依据学生的认知水平,提问要按能级从低到高,由易到难逐层展开,其难易程度不能超过或低于学生的“最近发展区”,既不能高不可攀,徘徊不前,也不能唾手可得,失去兴趣,而是“跳起来摘果子”,做到伸手不得,跳而可获。实践证明,过难过易的提问均不能有效地激发学生的思维。 2.1.2提问要艺术新颖。好奇之心人皆有之,同样一个问题,提出时平平淡淡,既不艺术又不新颖,而是“老调重弹”,那么学生就不可能被引起较强的注意,如果变换一下提问的方式和角度,学生自然会产生兴趣,被新奇之感所吸引,也会积极开动脑筋去思考。 2.1.3提问要有启发性。课堂教学中教师的主导作用发挥提如何,取决于教师引导启发作用发挥的程度。因此,课堂提问必须富有启发性,达到激发思维,诱导思维的目的。教师提出问题后,要注意留给学生思考问题的时间,以期调动全体学生积极思维的目的,同时注意设计展现思维过程的提问,根据学生的实际,准确地点拨,及时帮助学生通过自己的思维劳动越过思维障碍,在获取知识的同时,促进其思维的发展。 2.2通过思路教学激发思维。所谓思路教学,就是教师在研究教材思路和学生思路的基础上,根据学科知识的逻辑结构和学生的思维特征,设计一条适合学生已有的知识水平,并有目的地促进其发展的科学思路,让学生循着这条思路的正确线索而探索知识的教学过程。思路教学的本质是以思维活动的显示来激发学生思维的。教师在教学根据教材思路,联系自己的领悟,理清思维脉络,先讲科学思维的方法和过程,再导出思维的结果,这样就可以激发学生的思维,培养学生探索科学的兴趣和能力。在思路教学中我们坚持“三思”(教材思路、教师思路、学生思路)相结合,以教师思路引导学生思维,就可以使学生学会科学的思维方法,获得巩固的、灵活的科学知识,提高科学素质,促进全面发展。 2.3通过生物实验活跃思维。生物学是一门实验性学科,生物实验作为生物教学的重要组成部分,在发展学生思维方面有其独特的地位和作用。一方面,生物实验以其丰富的生物对象吸引着学生的注意力,刺激着学生的感官,使学生精神振奋,思维活跃;另一方面,学生通过对实验现象的深入细致观察,获得大量的感性知识后,在教师的指导下进行“去粗取精,去伪存真,由此及彼,由表及里”的思维加工过程,无疑可提高学生的抽象思维能力。实践证明,围绕这一教学目标,在课堂教学中适时地引入生物实验,努力改进、增补演示实验,是培养学生思维能力的重要途径和方法。 3.帮助学生掌握科学的思维方法 培养学生的思维能力,不仅要设法营造良好的思维情境,还应指导学生怎样去思考,让学生掌握科学的思维方法。在生物教学中,启发学生用辩证的观点和逻辑方法对自然现象、实验现象和其它感性材料进行分析、综合、比较、抽象、概括、形成概念,做出合理判断和正确推理的思维能力。帮助学生掌握科学的思维方法,是培养学生思维能力的前提。 以上介绍了我们在高中生物课堂教学中培养学生思维能力的基本思路,要将以上思路付诸实施,首先必须将思维教学的目标与生物教学的目标综合起来考虑,构建教学目标体系,设计相应的实施方案、检测方案,形成一个教学目标系统。其次需处理好思维训练与观察、实验等能力培养、知识传授之间的关系。注重与学生非智力因素的培养相结合,探索生物思维教学的新模式。 浅谈高中生物新课程改革:浅论新课程改革中的高中生物教学 知识有两种形态,即过程和结论。在当今知识爆炸的时代,掌握知识的多少已经不是最重要的,而如何掌握知识才是至关重要的,所以新课程课改革核心是关注学生获取知识的过程。就生物学科而言,教师该如何适应课程改革所需呢? 一、教师教育观念要转变 新《生物课程标准》提出的课程理念是面向全体同学、提高生物素养、倡导探究性学习等三个方面。这是作为新课程改革的落脚点和导向,充分体现了教育理念从生物教学向生物教育的转变。 1.面向全体学生,促进每个学生的充分发展。这就要求教师在教学思想、教学过程、教学手段和教学方法上进行改革。要给每一位学生提供参与的机会,公平对待每一个学生;对待每一个学生的评价必须公正。 2.提高生物素养,培养自然和社会的责任感。生命科学作为21世纪的主导学科,是对社会影响最大的领域。人类生存的大环境已成为生命科学中最为活跃的研究方向之一,因而生物教育在培养学生的环境意识和可持续发展观念方面具有天然的优势和不可推卸的教育责任。 3.倡导探究性学习,培养学生自主、合作的精神。实践证明,学生参与课堂教学的积极性、参与的深度与广度,将直接影响到课堂的教学效果。只有积极、主动、兴奋地参与学习过程,学生个体才能得到发展。 二、教学形式的更新 教学形式一般有课堂教学形式、评价学习成绩方法和教育内容等三方面,随着育人标准的改变,教学形式也应作相应的更新。 1.课堂教学的创新化。在课堂的教学中,要把以教师、教材为中心的教学转变为以学生为中心的教学,把思考的权利还给学生,鼓励学生在课堂中畅所欲言,给学生以思想的自由、创新的自由和情感的自由,从而进一步激发他们的求知欲,调动他们的积极性和主动性。 2.评价学习成绩的多样化。闭卷书面考试、开放式考核、实验操作考查相结合。 3.学习内容的丰富性。教学中不但要完成基本生物知识的教学,要尽量使生物知识存在于生活的背景中,能够使之成为为人类服务的手段和方法。从生物教学向生物教育的纵深发展。 三、教学手段的优化 在课堂教学中注意把传统的教学媒体与现代化媒体有机地结合起来,高效而简便、科学而切实地为教学服务。 总之,中学生物教师只有转变教育观念,更新教学形式,优化教学手段,紧跟教育改革的步伐,才能提升教育潜能,拓宽思路,改变方法,以全新的思路、全新的方法投入到生物新课程改革中。
绿色环保论文:绿色环保项目投资论文 一、绿色环保项目投资理论概述 按照可持续发展战略的要求,结合绿色循环经济的基本原则和建设和谐社会的目标,绿色环保项目的投资要符合环境保护、资源节约、经济效益和公平正义的原则要求,从而达到绿色经济效益、环境环保效益和社会发展效益的协调统一,从而最终实现我国绿色经济社会的可持续发展。 1、环境保护原则环境保护原则是指在绿色环保项目的投资活动中,把环境保护作为首要遵守的原则,使投资开发与环境保护相结合,而不是对自然环境造成破坏,对生态环境构成威胁。投资主体在做绿色环保项目的投资决策时,应当充分考虑到环境保护因素,在投资开发和进行生产时,采取措施避免对环境的严重干扰和破坏,从而做出科学且正确的预测,在生态与武慧张之宸罗晚军湖南工业大学412000环境自身恢复能力许可的范围内进行。 2、资源节约原则资源节约原则是指按照循环经济的原则要求,节约资源和对物质进行综合利用,提高资源的利用效率,以便保护资源,为实现可持续发展战略创造条件。节约原则要求投资主体在进行投资时,本着资源节约、合理利用的要求,投资于非再生资源耗费少、资源利用率高、能够重复利用、少投入多产出的产业,同时也要大力开发利用可再生资源。 二、我国绿色环保项目投资存在的问题分析 (一)绿色环保项目投资渠道单一 我国目前的绿色环保项目投资渠道是在20世纪80年代以后随着经济体制的改革特别是投资体制改革而逐步形成的。主要有基本建设项目“三同时”(同时设计、同时施工、同时投产)投资、城建环保投资等。环保投资渠道的形成,顺应了我国经济体制改革的趋势,促进了环境保护工作的开展。 (二)绿色环保项目投资总量较少 目前,我国绿色环保项目投资的总量呈现稳定的上升趋势,若不创新现有的投资机制,未来的需求缺口会更大。导致投资不足,除了与经济发展水平直接有关外,更重要的原因:一是重视不够。二是民间环保投资的积极性没有得以很好地调动,环境保护的正外部效应特点使得私人资本不愿意积极主动地介入该领域。 三、改善绿色环保项目投资的对策与建议 根据前述分析,我国绿色环保项目投资的可持续发展,还需积极拓展创新性的投融资思路,提出的对策与建议如下: (一)投资主体绿色环保事权划分 计划经济体制下政府独立承担绿色环境保护事权,随着市场经济体制的建立,政府将退出生产投资和经营决策领域,企业和个人的作用得到加强。企业的环境保护事权是在治理环境污染,采用清洁生产工艺,节约资源和能源,同时承担投资经营风险,按照“污染者付费”的原则,直接消减产生的污染或补偿有关环境损失;个人的环境保护事权应该是有偿使用环境资源,监督政府和企业行使环境事权。 (二)建立规范化的效益评价体系 绿色保护项目投资效益评价是指在绿色环保投资项目建设之前和完成之后对其可能的和实际已经取得的经济、环境和社会效益的综合评估,从而判断项目预期目标的实现程度。结合市场经济体制下我国的国情特点,应当分别建立综合性和分行业、分地区的投资效益评价标准。对国民经济急需的能源、原材料工业可以适当放宽评价标准;急需治理项目的评价标准可以相对低于普通项目标准;近期效益低但有长远环境的项目应当积极鼓励。 四、结语 随着世界经济的发展和人们生活水平的提高,绿色环保和可持续发展的观念逐步深入人心,环保意识创造了新的市场需求,绿色环保产业成为产业经济发展中的一个新的经济增长点。绿色环保项目投资是一项收益率较高的投资,从现有实施的环保项目投资来看,绿色环保项目投资不但能获得显著的环境效益。合理分析环保投资项目的经济效益,在国家决定启动市场杠杆共同参与环保投资的形势下,促使更多的投资者进入绿色环保投资的行列,促进我国绿色环保产业的高速发展,为我国积极而迅速的实施可持续发展经济战略打下坚实的基础。 作者:武慧 张之宸 罗晚军 单位:湖南工业大学 绿色环保论文:绿色环保机械的优化设计 一、人性化元素的引入 自动化控制设计,应用计算机智能控制,实现自动感应、自动配置、自动控制操作提高安全性能。可靠性设计,避免过多的更换零部件,提高整机可靠性能,减少污染,符合人性化的设计原则。润滑系统设计,采用多级防尘设计结构,防止异物进入,应用自动加注润滑设施,高效集中润滑,定时定量,减少成本,环保方便。 二、绿色环保机械的优化设计 (一)材料选择 在材料选择上要尽量考虑可再生利用的资源,选用可回收、易分解、可再生且环保的材料,尤其是结构件的设计要满足无毒、对环境无害的选配要求,以提高机械材料的再生率为宗旨。基于低能耗、长寿命、无污染的原则,尽可能提高耐久性能,实现机械化高效率。 (二)电机选择 在选择电机的过程中,要选择低油耗、低排放、低噪声的低公害电机,采用先进的科学发展技术,降低污染,减少噪声影响。比如,环保型水冷增压柴油机,噪声小、排放低、油耗小,运行安全可靠。 (三)优化技术改进 1.降低机械产品的振动和噪音影响 机械振动和噪音是机械设计中的焦点问题,一直备受人们的关注。降低噪声不仅体现了环保,也贯彻实施了人性化的设计策略。例如,在主机系统设计中可采用液压马达驱动代替发动机驱动冷却风扇,不仅达到了降低噪声的目的,还可以降低液压油泵振动、油管振动产生的噪声。又如,在装载机设计中,采用双向减振悬挂系统克服整机动力传动系统与车架间的共振及动力系统的磨损。 2.液压系统的清洁和防渗漏改进 注意保持液压系统的清洁对机械工程来说是非常重要的。在液压系统设计阶段要特别的精心,要采用国内外先进的科学技术、高端的设计,这样不仅可以除去油液中的垃圾,还可以减少机械部件的磨损,延长使用寿命。做好液压系统保洁可以避免油温升高过快,延长更换机油的时间。比如,采用增压液压油箱,可以防止灰尘和水分的进入,达到液压清洁的目的。因此,采用耐腐蚀、优良性能的液压管道,再加上精心的设计,是防止渗漏污染,保持液压系统清洁的有效结合。 (四)节能设计 绿色环保是当前机械工程发展的新要求,是符合人性化追求的设计宗旨。低消耗、无污染是机械设计的一个重要理念。在机械系统设计过程中,一定要做好高效节能的设计。在设备选材过程中选用节能发动机,可以考虑采用双泵分合流技术、液压负荷传感技术和静液驱动技术等设计方式达到高效节能的目的,实现环境的有效保护。 三、总结 随着机械自动化进程的加快,设计人员创新的设计理念的应用,使得我国的机械工业的发展得到突飞猛进的提升。本文对绿色环保机械的设计进行了探究,以人性化的角度对环保机械的设计进行了全面分析,人性化设计理念和环保创新理念是现代机械工业设计的重要理念,机械工程设计也会沿着这一趋势向前发展,因此,坚持以人为本,研制环保型节能机械是机械工程产品今后的发展趋势,对我国的可持续发展具有重大意义。 本文作者:蔡君军、张骞、李碧强 单位:江苏南方涂装环保股份有限公司 绿色环保论文:绿色环保在建筑室内装修设计的应用 摘要:近些年来,我国的国民经济水平在不断的提高和发展,在满足了人们日常的基本需求之后,人们对物质水平的质量、要求越来越多,日常的社会活动也在不断的增多,这对自然环境以及生态环境都产生了影响。人与自然环境之间的矛盾、冲突也在不断增加。所以,在日常生产生活中,应减少对自然环境、生态环境的破坏。现在的自然资源逐渐匮乏、消失,因此在我们的建筑室内装修时,要尽量减少使用自然资源,有节制的使用这些不可再生资源,减少对环境的破坏和污染,确保人类生活和自然环境之间的和谐发展。 关键词:绿色设计;室内装饰;设计应用 1室内装饰中绿色环保设计概念 经济水平的不断提高,使得人们对物质水平的享受程度也在不断提高。人们对居住条件的要求也越来越高,对于居住环境也更加注重。在进行室内装饰装修设计中,不仅对局部设计要求是绿色环保的,对与整个核心系统的设计要求也必须是符合生态环境良性循环规律的绿色设计。通过现在我国的实际情况,我们可以看出,现在大多数的室内装饰公司在进行设计时,已经逐渐脱离简单设计装修的理念,更多的去结合不同的色彩和风格以及绿色环保的设计概念,用来实现、提升整体装修的层次感。在进行实际的设工作时,室内装修设计人员需要结合业主对家居的意愿,在确保可以使用先进的艺术风格进行设计装修时,还要保证其的绿色环保的性能。最终为达到改善人们的生活环境为主,提升明显的居住质量,让绿色环保的设计理念在良好的可持续发展的形式下继续发展。 2室内装饰中绿色设计原则 现在人们为了追求更加舒适的居住环境,不断的提高室内居住的标准,但是这样以来却造成了很大的资源损失和消耗。如今为了适应现在社会的绿色环保要求,应该加大对于室内装饰绿色设计的考虑。这其中最重要的就是:绿色设计要在人与自然生态环境平衡的前提下进行,要遵守科学合理、简单实用、能源节约、建立生态环境的基本设计原则。我们在进行室内设计时可以着重侧重自然色彩以及对自然材质的使用,以达到给居住者放松的状态,使其始终处于空气良好、环境健康、体感舒适的室内环境中,可以然居住者更加贴近自然,感受大绿色的自然环境,实现室内居住环境和自然生态环境和谐统一。因此我们可以感受到室内“绿色设计”的目标就是人与自然和谐发展的共同目标,也是我们居住的地球可持续发展的最终目标。 3室内装修装饰设计中的污染方面 3.1生物污染 一般的生物污染主要有两方面:真菌类和细菌类。长时间接触会对人的身体健康带来威胁,容易发生一些比较恶劣的传染性疾病。这些细菌在接触人体之后会容易大量繁殖,隐藏的较深,不容易发现。产生这些细菌的原因有很多种,影响也很多,衣物在接触自然环境后带来的细菌;食品、蔬菜、垃圾变质后生长出来的细菌;宠物自身携带的微生物,寄生虫。 3.2化学污染 化学污染在整个室内建筑装饰装修中是污染最严重的也是危害最大的。在进行室内装修过程中比较容易使用到一些化学材料,而且使用量比较大。这些材料一般都是具有一定毒性的,直接危害人们的身体健康。一旦这些有毒物质的材料和空气发生化学反映之后就会产生有毒的气体,散播在空气中,例如常见的甲醛、一氧化碳等,都含有大量的致癌物质,严重威胁人们的身体健康。还有的建筑材料会在高温或是低温下与空气发生化学反映,比较容易造成空气污染。 4室内装修装饰设计的绿色环保措施 4.1在进行装饰装修设计方案中多多融入绿色环保理念 在进行室内装饰装修设计之前,大量融入低碳、环保、绿色的设计理念,坚持以绿色设计为基础。根据实际的装修情况,结合建筑物的构造和室内的实际情况仔细调查,科学合理的进行设计规划,尽量选择绿色环保的新型建筑材料进行房屋内部的装饰装修。 4.2采用绿色的节能装修材料 建筑装修使用的材料绿色装修的基础,装修过程中使用最多的,同是也是体现绿色环保理念最多的地方。在进行装修材料选择时,首先要了解材料的性质以及性能,综合选择,这样装饰工程完成后,就不后对居住人的身体健康造成威胁和影响。而且,在科技不断发展的今天,越来越多的新型的装饰材料在不断的开发研制之中,不但可以增加室内装修的特色,还保证了人们的居住健康。 4.3合理的规划布局与环境质量检测 装修时,充分考虑到各个空间的构造,在设计时要考虑到美观以及实际的使用性能,减少不比要的空间浪费。装饰完成之后,要进行室内的环境检测,达到居住标准后,在进行居住。与此同是,还要进行不定期的环境检测,防止有毒物体的滋生或其它污染物的进入。 5结束语 绿色设计已经是日后社会发展的必然形式,因此我们需要不断的增强人们对绿色环保设计的理念,在保护自身环境的同时,保护好我们居住的生态环境。 作者:张啸 王瑶 单位:中建七局建筑装饰工程有限公司 绿色环保论文:建筑装修设计的绿色环保设计分析 摘要:建筑装修设计是对空间结构、空间形态的一种创造,肩负者人类可持续发展的重大使命,现代文明史中绿色环保理念已逐步深入人心,在建筑装修设计中开展绿色环保设计成为全面践行绿色生态设计理念的重要手段。而设计又是一种破坏,在其对空间进行创造改变的过程中,不仅严重浪费各类自然资源,破坏了人居环境与大自然和谐相处。为倡导国家可持续发展观的理念原则,满足现代人追求绿色建筑的需求,绿色环保设计成为未来建筑装修设计发展的主要目标。文章主要针对建筑装修设计中绿色环保设计存在的问题进行分析,讨论将绿色环保理念与建筑装修设计相结合所带来的改变。 关键词:建筑装修:设计;绿色环保 1绿色环保设计应用的重要性 1.1缓和能源紧张现象 尽管我国能源资源是非常丰富的,但随着人口数量的不断增长,能源的利用也随之提升,不仅如此,当前我国能源分布非常不均匀,突出能源与其他国家相比较非常少,我国主要以煤炭能源为主,能源利用紧张。随着绿色环保理念的普及,能够让我国在未来的几年之内有效的缩减四亿吨煤炭的损耗,缓和当前的能源紧张现象 1.2对大气污染起到有效的改善作用 造成城市大气污染的最主要来源就是大量煤炭的燃烧,目前,我国很多城市中的SO2以及烟尘都处于超标状态,尤其是北方污染更加严重。建筑采暖所出现的污染问题是整个城市大气污染问题的主要来源。为了能够真正的实现节能损耗目标,必须在建筑采暖方面施行绿色节能技术,以此改善大气污染。 2建筑装修设计中绿色环保设计现状 2.1资源消耗现状 建筑装修设计中的绿色环保理念提倡与自然环境和谐相处,主张一切设计围绕绿色、节能以及环保理念展开,不可脱离中心理念。但从目前我国建筑装修设计中绿色环保理念的应用现状来看,理念缺乏强有力的执行力,仍旧有大量建筑设计单位在选择材料时,选用高能耗、污染物严重超标的材料,大量有毒物质以及化学污染的释放,不仅对人体健康造成严重威胁,对周围自然环境造成污染,打破了自然界生态平衡。对此应尽量选择一些环保型的节能材料,并且设计师作为建筑装修设计的主要策划者及实施者,有义务向消费者讲解最新装修设计理念,促使其全面认识绿色环保设计,以期提高能源利用率,减少高能耗材料的应用。 2.2施工技术现状 单一化一直都是我国建筑装修设计中施工技术的显著特点,除了施工方式单一之外,施工技术过于滞后,缺乏创新性、科学性及现代性,由于技术层面的落后,导致在工程项目完成后,不断有质量问题显现。大部分施工部门在人员配置上缺乏合理性,装修市场的扩大化,人才需求量逐步提升,各施工单位为降低成本投入,未对施工人员进行严格筛选,大量非专业施工人员进入施工现场,由于受自身专业素质的影响,导致施工质量难以得到有效保障。此外,部分建筑装修设计单位没有明确的施工标准以及施工规范,在实际装修施工过程中,施工人员未能按照统一的施工流程操作,仅凭自身经验判断,省略大量施工细节,为建筑装修工程埋下巨大的安全隐患。 2.3装修设计现状 传统装修设计观念认为,装修设计只是设计师单方面的设计活动,只要设计方案满足生活追求,达到观赏性、美观性以及个性化即可,但建筑本身的使用性以及功能性必不可少。目前建筑装修中风格、美观已逐步将建筑的功能性削弱,建筑设计采用统一实际手法,并在空间结构上以特异造型为主,过于重视建筑形体,而忽视了建筑使用价值的挖掘。 3加强建筑装修设计中绿色环保设计的有效方法 3.1采用绿色节能的装饰装修材料 在绿色环保设计理念的指导下,建筑装修设计应当遵循生态、绿色的可持续发展理念,满足人们日趋多样化及时尚化的装饰需求。在显示设计品味与设计风格的前提下,迎合现代市场的需求,相应建筑装修设计中绿色环保理念的号召,淘汰落后的传统装修材料,将环保性、生态型以及自然性,纳入建筑装修设计中,尽量采用具有生态功能的新型绿色装饰原材料。例如选用含毒成分较低、对人体无直接刺激性以及无放射性的纯天然石材以及木材,或者将室内设计中常用到的壁纸材料以及其他装饰性材料,有可再生材料以及可循环利用材料所代替。此外,在选择装饰材料时,一定要选择适合室内空间特点的材料,并且学会善于利用装饰材料的特质,将材料与空间的功能需求完美融合,杜绝对装饰材料盲目的堆砌,不仅有利于装饰材料最佳功能的发挥,同时创造出更加舒适的室内空间环境。 3.2绿色施工技术的资源节约 必须要把节约资源,降低能耗放在首位,只有这样才可以在工程施工中有目的的制定施工策略,提升资源利用率,尤其是在对生态环境保护方面有着重要的促进作用。施工材料在装修工程施工中占据着十分重要的位置,也是工程顺利进行的前提条件。因此,在对装修工程施工材料进行选择的过程中,一定要确保其选择的科学性与利用的合理性。在提升材料使用率的同时,尽量减少施工材料浪费现象的出现,以此实现建筑装修工程中绿色环保理念。 3.3注重生态设计 绿色环保设计理念在建筑装修设计中的应用,除了装修材料与施工技术以外,还可以通过绿色生态植物与建筑相结合的形式。作为生命的象征,绿色植物是真正的空气调节器和净化器,在建筑空间内布置绿色植物,相得益彰组成有机整体,不仅能够改善建筑内部空间环境以及使用效果,极大地缩短了建筑与自然生态环境的距离,并且绿色植物所释放的二氧化碳,能够有效调节建筑内部空间的温度、湿度,充分吸收空气中的有害物质以及减少空间内有害空气的传播。建筑装修设计中的绿色植物主要是作用是改善空间的视觉效果,通过以不同的颜色、形态以及魅力,吸引空间内每个人的眼球,且绿色植物可在空间中进行垂直、边角及背景布置,根据室内整体装饰风格,不同部位选好相应的植物拼色,进行合理布置,给人以协调感。 4结束语 综上所述,随着建筑行业的持续化发展,绿色环保问题更是受到愈来愈多人的关注,并逐渐成为建筑装修设计中最主要部分。绿色环保设计理念不仅能够解决当前自然能源与建筑之间的矛盾,而且在材料使用以及装修施工技术等方面都能够有效的降低资源损耗,对于提升建筑节能效果具有一定的促进作用。 作者:李征 单位:河南省城乡建筑设计院有限公司 绿色环保论文:绿色环保建筑材料研究 摘要:随着经济技术的发展,环境污染越来越严重,同时还伴随着能源短缺,这对我国建筑业造成很大的打击,而且传统的建筑行业有着高污染高耗能的特点,对当前的环保理念不相符合,建筑行业想要可持续发展,应跟随潮流,走环保路线。目前我国进一步的深化了建筑行业中环保产业的改革,对于绿色环保建筑材料的应用及发展对构建绿色建筑起着重要的作用。 关键词:环保;建筑材料 1引言 能源一直都被人们所关注,而且目前中国的节能工作与发达国家相比还是存在差距。随着环境的恶化,人们才开始意识到对环境破坏的严重程度,所以必须全面的进行环境保护,而在建筑行业中已经进行推广绿色环保建筑材料,并且绿色环保材料将成为建筑材料发展的一个重大方向。新型环保建筑材料的运用,对人体有利,同时也促进了材料企业的发展,以绿色为主,保护环境的同时促进了经济的发展。 2绿色环保材料拥有的特点 环保材料耗能量低,在工程生产的过程中,可以作为一种较为良好的生产工艺,同时对周围的环境没有造成多大的影响。并且在生产的过程中应对所学的材料把控好,同时注意废气与废渣的排放,确保有害污染物质不会被排放出去,对于一些重金属污染物,则需进行检测。对于绿色环保建筑材料的设计及生产所使用的都是可再生的资源,利用天然资源的次数不多,所以要加大对环境的保护,减少环境中的废弃物,在使用绿色环保建筑材料的时候,不会对人体产生伤害,还能够做到抗菌等作用,而且绿色环保材料还可以循环使用,从而提高了材料的循环使用率。 3绿色环保材料发展的必然性 伴随着经济的快速发展,人们的生活水平也在不断的提高,而且对于身边事物的要求也越来越高。我国为了全面的提高城市的建设水平,需建设一些相关的建筑,而在建设的过程中,所消耗的能源为全部能源的四分之一[1]。使用绿色环保的建筑材料来降低自然资源的消耗以及使用量,来提高对环境的保护。而且绿色环保材料在研究和设计上提高了一定的强度,不仅节约了资源,还提高了员工的安全感。 4发展绿色环保材料的方法 4.1加强宣传,提高环保意识 对于环保材料的发展,应加大对其宣传,让每个人都能够对其进行详细的了解。可通过多媒体来结合环保建筑材料在实际生活中的应用来进行环保知识的宣传,来吸引人们进行关注的同时增加人们对环保建筑材料的理解。同时将绿色环保材料做好全面的推广来促进其发展。在对建筑材料进行设计的时候,应先考虑绿色环保建筑材料,达到多次使用的效果,从而降低传统材料的使用量。 4.2建立健全的体系 对于我国绿色环保建筑材料的使用及发展目标的实现,这就需要对其进行研究开发相应的体系,并建立相应的标准体系,对我国环保建筑材料的发展定一个目标。同时,国家需要对建材质量制定合理有效的法律法规,确保建材安全、环保,从生产、制作、销售、施工环节制定一系列措施进行严格监督,制造符合国家标准的建筑材料[2]。来推动绿色环保建筑材料的发展。 4.3对旧设备及技术及时改进 在生产设备中存在的设备及技术落后的情况,不采取完全摒弃的做法,根据环保建材材料的需求,对落后的设备及技术来进行改正,并对传统的建筑材料生产商来进行技术性的培训,并组织与现代新型的环保材料生产商进行学习,通过对技术落后进行培训和设备落后进行改造,从而将绿色环保建筑融入其中,促进其发展。 4.4加强信息工作 在绿色环保建筑材料的使用过程中,信息工作具有指导的作用,并且建立了完善的信息库,并对信息的服务质量不断的提高,以此来确保绿色环保建筑材料的发展。对于信息工作的重视,能够确保我国环保建筑材料的创新以及发展。 5绿色环保建筑材料的发展 伴随着经济的发展,环境污染越来越严重,社会资源短缺、全球变暖等情况围绕在我们身边,人们有了保护环境的意识,对绿色环保建筑材料也有了认知。而绿色环保、无污染、无毒害、无放射性的建筑材料成为当前绿色环保节能材料的趋势[3]。而且绿色环保资源的重复使用,提高了能源的利用率,随着科技的发展,多种散热防晒等材料被应用到建筑中,这不仅降低了材料的耗能,同时对建筑空间的使用效益提高了。对于我国目前建筑材料的发展情况,将绿色环保建筑材料进行扩大宣传,从而来进行有效的开发利用,能够在很大的程度上提高对建筑材料的使用率,在降低资源浪费的时候对低碳、环保的建筑施工理念来实现。并且通过对绿色环保建筑材料的分析和环境进行分析,能够得到一个可观的答案。通过高技术人才来进行创新,并采用合理的方法来进行管理,以此来促进绿色环保材料的开发利用及环境的保护,同时在一定程度上加大了环保建筑材料与环境的结合,给人民创造出一个良好的生活环境。 作者:黄修奖 单位:广西理工职业技术学院 绿色环保论文:绿色环保理念在现代建筑装饰设计的体现 一、现代建筑装饰设计的绿色环保理念 (一)节约理念 节约理念即充分的节约能源和资源,使资源和能源得到充分高效的利用。在经济快速发展的进程中,建筑行业也得到飞速的发展,成为我国经济的中流砥柱,但总体来说我国的建筑行业还处于粗放型,能源的消耗率较高,不利于我国节约型社会的建设,同时污染也较高对生态环境造成很大的威胁,因此将节约理念贯彻入现代的建筑行业中非常的重要。因此在具体的操作当中要量体裁衣,因地制宜的坚持从生态系统的角度出发,降低能源的消耗,研发新的可再生的能源去替代不可再生能源,同时利用建筑业本身的优势设计和建造有利于资源利用的建筑和设施,真正做到资源和能源的节约。比如H3AR设计的集雨摩天楼,该建筑大楼利用外部造型,将雨水收集起来流入处理厂进行处理,处理后的水用于生活中比如冲马桶,浇灌以及洗衣物等,达到了节约的效果,将节约理念合理的运用到了建筑设计当中。 (二)环保理念 伴随着我国建筑行业的迅速向前推进,建筑设计师在创作过程中不仅仅只是关注实用和美观,而且还将环境保护的概念融入了其中,提高了建筑的环境特点,这将成为建筑设计的新走向。因此如何实现建筑物在原有的实用和美观基础上将环保因素融入其中成为了设计师们必须解决的问题,这就要求设计师们充分了解并理解环保理念的重要性,并对环保理念进行全面的把握,使环保理念为自己所用,真正增加建筑设计的环保性,使建筑的功能更加完善。 二、绿色环保的现代建筑装饰设计的原则 (一)整体关联原则 在大自然的生态系统,建筑是与我们人类密切相关的的重要组成部分之一。因此,我们应该考虑可再生资源的利用以及使优美的自然同样造福于我们子孙后代,在对建筑物的设计过程中必须要考虑是否会威胁到我们的生态环境,不能仅仅满足我们贪婪的欲望,而破坏我们生活的地球的生态环境,以此为代价换来对建筑的使用,是有违建筑师的道德的。要从我们与大自然和睦相处的角度出发,与大自然互惠互利,实现人与自然的和谐。 (二)经济高效原则 长时间以来,房地产行业一直是利润率较高的产业,对我国的GDP建设有着至关重要的作用,但同时一直以来建筑行业属于高耗能高污染行业,虽然利润率高但是对社会生态造成的破坏严重,所以要进行绿色建筑,但是如果绿色建筑使开发商无利可图,必然造成建筑行业热情不高,影响经济的发展,因此要遵循经济高效的原则,使用节约型建筑材料降低成本,达到建筑行业既环保又经济高效的目的。 (三)健康舒适原则 环保高效对于建筑设计来说固然非常重要,但是若降低了其实用价值,影响了人们正常的对健康舒适的要求,那这样的建筑设计必然也是不合格的。因此在建筑装饰设计中在保证绿色环保的基础上,要运用合理的技术手段去保证人们的舒适度。 三、绿色环保理念更好的体现在现代建筑装饰设计中的建议 (一)提高建筑外表的隔热保温性能 在建筑物外表皮设计中,外表皮的隔热保温是减少能耗的一个重要因素。夏天时外表隔热功能可以使外界的高温被隔离在外面,减少空调等制冷设备的开放时间,节约电能的耗费。在严寒的冬天又可以将外界的寒冷抵挡在外界,保持室内的温度不被散发到外界,节约煤资源的消耗。对于隔热保温性能的提高上不仅要从外表皮的材料上入手,设计师也要从结构上设计使建筑更大限度的提高性能,这样不仅能够使建筑看起来更为美观,而且使建筑物的使用价值和环保价值大大提高。 (二)提高建筑物对自然光的利用 在建筑的设计当中不仅要注重隔热保温性能,对光的利用性能同样是绿色建筑装饰设计中非常重要的一步,目前来说人们越来越重视对自然光的享受,自然光不仅光线明亮舒适,同时也节约了对电能的消耗,因此在建筑的设计中要注重对采光的要求,同时过多的光线射入也会造成室内温度的上升,这种情况对于夏天来说是非常不利的,这与光线的照入也会形成一定的矛盾,这就需要设计师们找好角度处理好两者的关系,达到节能高效的目的。 四、结语 基于绿色环保的理念,为人们创建舒适健康的生活环境是建筑设计师追求的目标,将功能与美观结合减少对自然的索取。绿色环保理念是现代建筑装饰设计上的新方向,把握好这样的方向才能使我国建筑行业更好的向前发展。 作者:毕慧欣 绿色环保论文:谈建筑室内装修装饰设计与绿色环保设计 【摘要】在住房方面,建筑室内装修装饰设计一直都是一个永恒的存在主题。室内装修装饰不仅仅可以满足人们对住房舒适的要求,还可以通过发挥才智或借助各种途径为住房打造一款美观的外表、营造一种温馨的环境。但随着经济的持续发展和可持续理念的推动,人们越来越重视建筑室内装饰装修设计中的绿色环保设计。绿色环保设计对于居住者而言更健康更科学,也能与时代的步伐相一致。但目前的绿色环保技术还尚未成熟,存在着诸多的问题。因此本文就建筑室内装修装饰设计中的绿色环保设计存在的主要问题进行了简要地分析,并谈了谈绿色环保设计应该遵循的原则和一些必要的运用举措。 【关键词】室内装修装饰设计;绿色环保设计;存在问题;设计原则;运用措施 1引言 建筑工程行业的快速发展满足了人们对住房稳定的基本要求,但人们也在不断地追寻高品质的生活质量。室内的居住环境的重要性远远高于室外,好的建筑风格可以给人们提供满意的视觉效果,选择优异的装修材质可以降低室内装修给人们带来的伤害。绿色环保这一设计理念刚好可以同时满足人们对美观和健康的要求,遵循绿色的环保设计理念还可以减少污染和资源的浪费,迎合时展的趋势,为人们的生活提供更多优质的保障。 2建筑室内装修装饰过程中常见的污染类型分析 室内装修装饰过程中能够对人们的健康产生威胁和伤害的污染类型主要有两种:①看不见摸不着但威胁无处不在的生物污染;②装饰装修过程中不可避免的化学污染。 2.1生物污染 建筑内部的生物污染主要是由人们的室内装修和日常生活中的细节所引发的,无形、无色、无味,但悄无声息的潜伏在人们的居住环境中,威胁并伤害着人们的身体健康。生物污染不具备直接危害人体的功能,但它们可以通过依附于细菌、真菌和其它微生物等载体在室内环境中传播病毒,而且它们在舒适的生存环境中以令人发指的几何倍数繁衍扩散。生物污染产生并聚集的地方主要包括堆积起来未及时处理的垃圾堆里,叠放的衣物和家纺用品中,花卉、宠物等自带生物污染,附着在室内建筑装修装饰材料上的生物污染等。 2.2化学污染 用于建筑装修装饰的材料在制作过程中经历了繁琐的化工、提炼、加工等工序,因此这些装饰装修材料不可避免的残留着诸多明显的化学作用性质。室内建筑装修装饰材料残存的化学污染遇到空气极易挥发,而且材料在被使用时会因切割、加热等施工方法而破坏其原有的稳定结构,会发在空气中,被人体吸入影响健康。常见的含有化学污染的建筑装修装饰材料有明显的刺激性气味,如一氧化碳、二氧化碳、氨气、甲醛等。装修装饰材料含有的化学成分经过高温加热会引起材料的物理、化学反应;家具残遗的油漆等刺激性气味;外部的环境污染等都是施工过程中威胁和影响人身体健康的主要方面。 3建筑室内装饰装修设计中的绿色环保设计应遵循的基本原则 总体而言,建筑室内装修装饰设计主要遵循健康、经济效益、生态、能源节约、美观化的原则。一个居住环境若能同时满足上述原则要求,可谓真的达到了室内建筑装饰装修的绿色环保设计的最高境界。 3.1健康原则 健康原则是建筑室内装修装饰设计要遵循的首要原则,也是最实用的原则。健康原则的宗旨是择优选择低能源耗损、有绿色环保标志、无有毒有害成分、无污染的新型、节约型材料,材料选择到位,才能做到为住房人的住房舒适感提供最基本的保障,营造温馨的居住氛围。 3.2经济效益原则 住房的目的是舒适安稳,经济效益原则就是要求人们在进行建筑室内装修装饰设计时从自己的实际财力出发,选择恰当的装修装饰方案,不盲目追求华丽,也不过分节约,以经济成本最低而且保证装修装饰的无毒害、生态、节约能源、艺术美观为目标。 3.3生态原则 随着时代的进步节奏,人们追求的是绿色环保。在建筑室内装修装饰时也遵循绿色环保设计理念,因此在设计过程中选材要有节制,尽可能的多运用循环、生态的材料。 3.4节约能源原则 尽可能的做到物尽其用,降低消耗,减少成本,不可过量利用天然资源,使用天然材料时还要尽可能保持“资源再生化”。例如在灯具的选择上,放弃或减少使用荧光灯产品,更多的选用LED灯。 3.5美观原则 健康、实惠而后才能谈美观。美观固然重要,蕴含着特殊的审美意蕴,切忌贪图美观,忽略了健康、经济、生态、节约资源的原则。 4建筑室内装饰装修的绿色环保设计措施 4.1把绿色环保理念融入到装饰装修设计方案中 方案设计是建筑物室内装饰装修施工前必须要做的首要任务,在充分了解建筑工程的大概情况之后,要结合绿色环保设计理念进行方案的确定。这样就从源头上开始确定了具备绿色环保特点的装饰装修风格,也便于选择绿色环保材料,大大减少了建筑室内装饰装修施工过程中的铺张浪费。 4.2选择绿色环保的建筑室内装饰装修施工材料 绿色环保本身就是一种坚持以人为本、维护生态平衡的行动准则,它可以促进生活品质与健康的协调发展。室内装饰装修是一项耗材耗资的工程,这就更需要在选材时有意的减少铺张浪费。将绿色环保设计理念应用到选材过程中,就要认真研究各种施工所需的材料和设备,选用符合国家安全标准、对外界无污染的材料并列出相应的清单,对于含有甲醛的贴面板、粘胶剂、夹芯板等材料要尽量弃用或少用。选用材料时可以转换思维方式,创新使用天然的室内装饰装修材料,海边捡拾的贝壳、手工制作的小零件、田野里捡拾的麦穗都可以作为室内装饰装修的材料,既能达到赏心悦目的美观效果又接地气,还可以减少施工成本。 4.3科学的在室内放置绿色植物 要真正实现绿色环保这一设计理念,改善室内空气是必不可少的一项重要举措。种植摆放适宜的植物不仅可以吸收室内的有害气体,净化空气,减少人体吸入的有害有毒气体,还可以达到美观的效果,整个室内增添绿色自然的气息。例如桂花可以吸收灰尘,玫瑰和月季可以吸收二氧化硫,铁树和常青藤可以吸收苯等。随着信息化科技时代的到来,电器的普及会带给人们各种各样的辐射,放置一些吸收辐射的植被,对居住者而言也是一种良好的保护身体健康的措施,比如在书房里或者电脑旁边摆放一些造型好看的仙人掌或仙人球。 4.4装修装饰中的灯光设计要节能 过去人们在装修装饰中对灯光的设计并不重视,仅仅满足于可以照明。但随着新型技能、技术的推广和应用,现代的灯具少了有害物质的排放,更能够保障人们的身心健康。在室内设计时,设计人员必须要有良好的环保意识,根据室内特点进行设计,强调自然光和节能灯的运用,例如LED灯不仅可以节电还不会产生任何的有害物质,促进室内灯光设计达到环保的效果。 4.5规划布局要合理 在房屋规划布局时,大到要考虑住房的通风、向阳等问题,小到对室内的每一面墙、每块地板的设计,制定恰当的设计方案和选择最佳的装修装饰材料才能达到最佳的设计效果。还需要特别注意的一点是环保的搭配问题,室内环境要重视环保性、美观性、实用性的协调统一,尽量少用或弃用含有甲醛等有害成分的材料,要想达到绿色环保就多采用麻墙纸、草墙纸、生物乳胶等天然材料,同时这些材料还具备除湿、驱潮、除虫等功能,对于居住者来说这样的材料是很好的选择。 5结束语 大气环境越来越恶劣的情况下,我们提出了有益于人体身心健康的绿色环保设计理念,绿色环保设计不仅仅是对现代科学技术的考量,也是对人们对待环境的观念上的改变。所以在室内装修装饰设计时,要尽可能多的选择造型简洁大方、温馨美观、材质天然无污染而且可以循环再生的材料,将绿色环保理念渗入室内的角角落落,同时代的发展节奏保持一致,也为自己的身心健康营一份保障。 作者:郝建伟 单位:中建八局第二建设有限公司 绿色环保论文:室内装饰绿色环保设计研究 【摘要】室内环境是人类生活以及工作的基本和重要场所,它对人类的生活是否健康具有很大的影响。而随着社会经济的发展和进步,建筑行业日渐发达,人类的生活水平也随着提升。人们的消费观念也出现了很大的改变,当前来说,绝大部分人都明白装饰材料中具有很多的化学元素,对于人的身体健康会有不利的影响,因此,在选择装饰材料时,要考虑材料的环保性以及美观性。 【关键词】室内装饰;绿色环保设计 随着社会的不断发展,人们的生活水平也逐渐的得到了提升,消费观念也随着改变。而当前的环境污染问题又比较严重,人们的环保意识逐渐提升。在这种背景下,对于室内装饰也要求绿色健康,这就需要对其进行分析,从而更好的设计出既美观又环保的室内装饰。 1绿色环保与室内装饰之间的关联 当前的室内设计,很大程度上取决于建筑设计本身,然后对空间环境进行深化和完善。其涉及到的领域比较多,所以,进行室内装饰时一定要从整体的需要来进行考虑。绿色设计与室内的装饰设计存在着很重要的联系,它们相互之间影响,统一而又矛盾。进行室内设计是创造出一个安逸的室内空间,为了人类能够更好的生活和下作,要想达到这一口的,需要对现有的技术、设备进行合理的运用,节约资源川。进行环境保护,本质上来说就是为了可持续性的发展,营造绿色的自然环境。从技术上来说,绿色设计还存在一定的不足,这会让其受到限制。然而绿色设计与室内的装饰设计都是为了能够给人类创造出更好的条件,可以进行相互的协调。 2室内设计中存在的问题 2.1资源浪费现象严重 当前很多室内的设计追求奢侈,在设计的过程中,对大理石、铝等不可再生能源进行大量的运用,从而造成了资源的严重浪费,这使得设计行业的可持续性发展受到了严重的影响。 2.2人下环境对人类身体健康造成的威胁 在现代的室内装修过程中,更广泛和更普遍的是运用了人下的环境,这在很大程度上拉大了人与自然的距离,如人下空调等。这不仅需要很多的能源,也会对人体的健康造成比较大的危害fzl所以,在进行室内设计的过程中,设计人员要深入的分析和探讨,为人类创造出适合的环境,最大限度内采用自然光、自然通风,创造绿色的自然景观,降低能耗。 2.3安全的防范意识比较差 很多的建筑下程的装修人员对于很多的建筑知识认知不足,在进行装修的过程中会出现拆装墙的现象,这会造成对承重墙的破坏。随意打孔使得钢筋断裂,这此都会使原有的力学结构得到破坏,增加了房屋的安全隐患,降低了室内居住的舒适度。 3室内装饰的绿色环保设计 3.1运用环保材料 当前,人们环保意识的提升,使得很多生态型环保性的装饰材料一朝着清洁生产的发向发展,并且努力做到在应用的过程中不对人体以及周围的自然环境造成负面的影l]向。室内装饰更新会出现很多的旧材料一,这都要作为可再生的能源进行回收和利用,从而加下成新的产品,这是装饰材料一发展的趋势。而无毒材料一的再生以及广泛应用,对于建筑下程的绿色环保具有积极的意义。但是,在当前这个阶段,很多的产品都达不到标准和要求,所以在进行装饰时要选择无毒和无刺激的材料一。3.1.1运用少加下和多自然的材料-在建筑设计中,很多建筑师为了能够设计出比较节能的建筑,通常都会要求装饰的下艺比较简单、使用的生命周期长,这样才能够实现室内设计结构的独特性。在进行设计时,要利用藤材作为装饰性的材料一,其具有一定的生态效应,有一种独特的亲和力,能够在很大程度上保证人的身体不被化学的物质伤害,对于人们的生活环境进行了极大的改善。3.1.2环保的绿色材料-建筑的装饰下程中,应该利用环保型的建材来作为装饰的材料一,这样能够降低能耗,达到节约资源的口的。绿色的装饰材料一无毒、隔音、杀菌,对于甲醛等有害气体具有很强的防护作用。基于其众多的优点,应该进行广泛的运用,为人们构建舒适的生活环境。 3.2运用绿色节能技术 在进行室内的装饰过程中,要选用比较新型的环保材料一,并且在装饰的过程中对施下的技术进行改进和完善,积极的运用新型的下艺,要做好室内的防水、焊接下作,提升下艺性3.2.1增加窗户玻璃的层数建筑的设计中,为了能够尽可能的采取自然光,往往是通过大窗的方式来进行。但是普通的玻璃保温的性能比较差,造成室内冬季比较冷,夏季比较热,不能够保证室内的舒适度,只能运用空调来进行调节[s7。这就需要增加玻璃层之间的层数,这样能够提升玻璃的热阻值,为人们营造良好的室内环境。3.2.2选用隔热性能比较好的窗框材料-窗口框架的才智对于建筑节能的效果具有直接性的影响,是窗户的一个比较重要的组成部分。而窗框的材质有铝、木、钢等,就节能效果来说,铝合金、玻璃钢等几种复合型的材料一,导热的系数都比较低。就当前来看,铝加下的技术比较成熟,也比较适应建筑行业的变化,在当今以及未来很长一段时间仍然是建筑外的主流。 4结语 口前环境问题越来越突出,进行室内的绿色环保设计是非常必要的。需要从理念以及技术上都进行改变,就当前的设计下作来说,要谨慎挑选装饰的材料一,运用新型的下艺,选择合理的设计方案,做好室内的检测下作,从而为人类营造良好的室内环境。 作者:刘和俊 张川湘 单位:湖南有色金属职业技术学院 绿色环保论文:室内装修设计的绿色环保设计 摘要:我国社会经济的迅速发展人们的社会文化理念得到了显著提升,就我国建筑行业而言,人们在室内装饰装修设计上也有了极大的进步与优化。尤其是在空间设计中已经从传统的纷繁雍贵向现代简约与环保转变。对此,本文就建筑室内装饰装修设计中的绿色环保设计进行简单的分析与研究,并提出一些可供参考的意见与措施。 关键词:室内装修;装饰;绿色环保;设计 近年来随着社会经济的迅速发展,人们的生活水平与质量得到了极大的提升,越来越多的人开始注重自身居住环境的环保与舒适。尤其是在国家环保理念的影响下,生活品质与质量已经逐渐成为了人们追求的重要目标,建筑室内装饰装修作为与人类生活密不可分的重要条件,人们在美化室内环境的过程中更加注重其健康性与环保性。 1室内装修设计的主要污染来源及成分分析 1.1室内装修设计主要污染源 (1)化学污染。建筑装修材料大多都是经过化工处理而提炼而成的,因此不可避免的会在建筑装修材料下保留着大量的化学成分,在具体的设计及施工当中经过摩擦、加热、切割等施工必然会导致施工材料发挥出大量的化学成分,进而对人类的身体健康产生危害。当前在建筑材料装修中主要含有甲醛、甲苯、二氧化碳等化学污染成分及气体。另外需要提到的是,装修设计中所产生的空气污染主要有高温加热材料所产生的物理反应、建筑材料有害化学成分、外部环境污染及建筑材料化学反应后挥发的有害气体等。 (2)生物污染。通常情况下建筑内生物污染的问题不仅仅会因室内设计装修而产生的,即使在人类日常的生活当中也会成为室内生物污染源。在人们生活当中,生物污染同其他污染内别相比它并非像光污染、噪音污染、空气污染等问题对人类产生直接的危害,生物污染的传播途径主要依靠真菌、细菌作为媒介在人类生存环境当中传播,由于很多病菌都会给人类健康带来极大的影响一旦人类长期处于此种环境中,不仅病菌数量将会呈几何级倍增同时也会诱发各种疾病的出现。 1.2室内装修设计污染源成分 (1)甲醛。在室内装修中建筑材料普遍含有甲醛这一有害成分,甲醛无色无味人们通过嗅觉很难区分,而且甲醛在常温状态下只能够通过空气的流动与传播缓缓挥发,如果人们在不知不觉当中吸入大量甲醛气体那么则很容易导致癌症相关并发症的发生概率。就现阶段我国建筑装修行业而言,甲醛的污染及防控主要是我国建筑装修行业的首要目标,同时也将甲醛气体纳入到空气质量检测的重要标准。 (2)苯。苯是建筑材料中含量最多且最为常见的有害气体之一,苯具有微弱的芳香味因此也被人称为芳香烃。通常芳香烃主要存在于建筑材料中的粘合剂、油漆及墙体涂料当中,如果人们长期处于芳香烃的环境中,将会严重影响到人体血红蛋白的合成,轻则会麻痹人体神经、重则会导致人体患上各类血液病或癌症问题。 (3)氡。氡是少见的惰性气体之一,无色无味大多存于建筑石材或大型的建筑材料当中,虽然氡作为惰性气体且在装修中含量极少,但需要注意的是如果氡气在挥发过程中长时间同人体接触,势必会导致人体出现刺激性反应。长期影响下人体血红蛋白会出现异化,人体肺部、呼吸粘膜等功能性器官在长期处于暴露状态下也会导致众多呼吸道疾病的出现,甚至会引发癌症的发生。 (4)氨气。建筑材料中氨气作为常见的化学成分应用较为广泛,它不仅具有极强的刺激性气味同时也会对人体产生极大的危害。氨气一般处于建筑装修中的胶水、添加剂或防冻液等材料当中。由于氨气遇水即溶,因此氨气浓度一旦达到比例后遇水极易形成氨水,氨气对于人体的呼吸道粘膜及呼吸道壁具有极强的刺激性,一旦过量很容易造成整个人体呼吸系统的瘫痪,严重时甚至会导致呼吸器官衰竭及人体中毒的问题。 2室内装修设计的绿色环保设计 2.1绿色环保设计 (1)培养室内环境意识。在室内设计工作中设计师必须要具备充分的室内环境意识,例如有不少消费者在装修中都选择了环保材料,但装修设计完成之后仍然会出现室内空气污染的问题,其实深究这一问题不难发现,之所以出现空气污染主要是由于室内装修设计方案选择的问题。上文所提到的设计主要是对于室内的整体结构布局及材料设计,例如地面材料、墙面施工及家具用料搭配等,但不论如何在确定装修设计方案时必须要充分考虑到材料的预留量、使用量、材料使用量以及室内的通风、采光水平。 (2)合理计算空间承载力。当前我国建筑市场中90%以上的材料都不同程度的存在有害气体附着的问题,也正因如此在室内设计中如何合理的计算空间承载能力尤为必要。例如在儿童房的设计当中,设计师设计一个儿童床、衣柜及书桌之后就已经足够,但如果在增添一些其他的物体则会给人超载的感觉。 (3)合理搭配材料使用量。地面材料的选择与使用上要尽量避免单一,在室内装修设计中由于地面材料使用比例足底啊,因此如果选用单一的建筑材料必然会导致室内空气中某一气体含量严重超标的问题,此外如果能够选用多个类型的材料不但可以稀释同时也能够提升空间设计的格调。 (4)确保室内新风量。就我国现行的《室内空气质量标准》而言,空间设计中必须要达到30m3/h的通风量。就厨房通风与卫生间同分而言,务必要避免阻挡室内通风的问题。其次,对于室内空间较大或经济较为宽裕的业主而言,可以通过装设中央空调或通风机的方式来解决室内新风量的问题。 2.2室内装修材料选择 (1)室内装修选材。在室内装修的选材上必须确保所选用的材料符合绿色环保的标准,同时设计师也应该鼓励和引导业主购买无污染、绿色、环保节能的建筑材料。例如不含纤维材料的石膏板、不含苯的墙面漆、不含甲醛的添加剂等材料,这对于提升室内空气质量水平非常重要。其次,材料选在还应该选用资源能源较为节约、资源可重复利用的材料,比如可以利用复合板替代实木地板;选用可以再生和再次利用材料,比如玻璃、铝板、铁构件等;其他材料也可以选用资源消耗量较小的材料,例如密度板、管材、石材及原木等建筑材料。 (2)选用绿色饰材。从某种程度上来说绿色饰材就是在遵循环境资源保护与节约这一概念而设计出的无害无毒无污染的装修材料。绿色饰材主要是依据国家规定的标准所生产的,同时会对系列产品进行检测与控制,并以图形或其它方式告知消费者。需要提到的是,我国环境标志产品认证委员会是认证绿色材料及授予环境标志的唯一正规机构。 3结语 总而言之,室内环境的改善与优化、室内污染问题的解决直接关系到人们的生活质量能否得到有效提升,同时对于确保人类居住环境的健康与舒适也非常重要。尤其是当前科技化、信息化时代的来临,工作、生活的转型使得人们越来越多的留存于室内环境中,因此确保室内空气质量标注达标则就非常重要的。但作为影响和威胁人类健康的室内装修设计必然会引起人们的普遍重视,因此在室内设计中必须要予以充分重视。这对于促进我国建筑行业及装饰行业的发展、整个行业的进步具有重要意义,同时对于促进人类生活质量的提升也非常关键。 作者:汪伟亮 单位:中天建设集团有限公司 绿色环保论文:无机化学实验教学中绿色环保模式探索 摘要:无机化学实验是师范院校化学专业学生入学后接触的第一门实验课程,对于培养学生的动手能力和环保意识具有至关重要的作用,然而现在无机化学实验的现状却不容乐观。实验室污染不但严重威胁着师生的身体健康,也造成了周围环境的污染,因此在无机化学实验教学改革中推行绿色环保模式就显得尤为重要。本文提出在向学生灌输环保意识的同时,通过改革实验内容,使用低毒或无毒药品,采用微型实验、连续实验、计算机模拟实验以及改革实验考核方式等改革措施来预防和减少实验室污染。 关键词:无机化学实验;绿色环保模式;改革措施 无机化学实验是化学专业学生进入大学后接触的第一门实验课程,对于培养学生的动手能力、创新能力具有重要的作用。近年来,随着招生规模的不断扩大,实验室造成的污染也逐渐加重,当前无机化学实验的主要目的在于锻炼学生的实验操作技能,而几乎忽略了环保意识的培养。师范院校的大学生肩负着培养祖国下一代的伟大使命,因此在无机化学实验中推行绿色环保模式,使环保意识深入人心显得尤为重要。 1.努力提高学生的环保意识 当前中国作为最大的发展中国家,经济飞速发展的同时也造成了环境的严重污染。高等师范院校化学专业毕业的大学生将来大部分是未来的中学化学老师。在实验中给学生灌输环境保护的知识和理念,使他们认识到环境污染的危害性,学会正确处理实验中产生的“三废”污染,将会潜移默化地影响我们的下一代。因而对于21世纪的青年大学生,改变传统思维方式,加强环保意识培养至关重要。[1] 2.跟随时展,改革实验内容 目前我们所用无机化学实验教材中的内容和形式过于陈旧,重复内容多,试剂消耗大,实验时间长,学生兴趣低,不利于发展学生的创新思维和提高学生的创新能力,也不利于绿色环保理念的渗透。因此有必要合理调整实验内容,认真选择实验项目,淘汰一些对环境污染较大的实验项目,如硫化氢、氯气等的制备实验,毒性大的含汞试剂的性质实验,尽量选择低毒、污染小、价格相对便宜的试剂为原料的实验。在锻炼学生综合实验技能的同时,节约大量实验药品和实验经费,最大限度地提高原料的利用率,减少污染源。另外教材应紧跟时展步伐,可以涉及一些纳米材料合成的实验。例如,以FeCl3为原料制备纳米氧化铁(Fe2O3),再进行纳米材料与普通材料的对比,可以让学生深刻感受到纳米技术的好处,也激发了学生探索的精神。另外还可以增加与生活相关的实验。例如,可以做生物体中几种元素的定性鉴定实验。 3.要正确处理实验中的“三废” 对于H2S、HCl等酸性废气,常见的处理方法是用碱液吸收,而NH3等碱性气体用稀酸吸收,可以用点燃大量CO气体转化为无毒的CO2再排放。在密闭体系内做有毒气体实验时,在通风橱气体出口处加装多孔性固体吸附剂,将有害物质吸附处理后再排放到大气中。[2]此外,我们还可以在实验室种植一些吊兰、虎皮兰、芦荟等能净化空气的绿色植物。无机实验中的废渣主要是一些制备实验的产物,应该集中在一起尽量回收利用,或者统一深埋处理。如,碱式碳酸铜可进一步进行热分解反应和制备其他铜盐。[3]无机实验室中产生的“三废”污染最主要是废液。要有效处理每次试验中产生的大量废液,我们可以在分类回收的基础上,做一个处理有毒废液的知识库,这样可以提醒学生在做完实验后还要做好后续工作。例如,在做ds区金属实验时,镉、汞元素的废液都是有毒的,因此实验后废液应倒入回收瓶,再进行处理。含汞盐废液应先调pH至8~10,然后先加过量的硫化钠,再加硫酸亚铁,这样就可以使汞沉淀下来,过滤分离。[4]再如,我们在实验室常用的铬酸洗液失效后可以用高锰酸钾氧化法使其再生,重复使用。 4.使用药品要绿色化 在使用药品时,我们要遵守5R原则,即减量(reduction)、重复使用(reuse)、拒用(rejection)、回收(recycling)、再生(regeneration)。[5]使用反应物时要尽量选择无毒或毒性小的试剂。例如,可以用双氧水、臭氧代替氯气做漂白剂或氧化剂,硫代硫酸钠代替硫化氢气体做还原剂,用铜离子、锌离子、氢氧根离子和硫离子代替毒性较大的铅离子、银离子、铬酸根离子做沉淀剂,[6]在不影响实验效果的前提下,降低成本,减少污染物的排放。萃取实验常用乙醚萃取乙酸水溶液中的乙酸,但是乙醚沸点低,易挥发燃烧,安全性低,且用乙醚做萃取剂,用量大,成本高,易污染环境。若用水做萃取剂,从乙酸乙酯—乙酸混合液中萃取乙酸,实验效果也很好。 5.进行微型或半微型实验 微型实验是20世纪80年代起源于美国的一种国际上公认的可以体现绿色化学理念的化学实验的新方法新技术,其实际用量是常规的0.1%~10%。[7]这样一来,与传统实验相比,消耗的药品减少了,节约了开支,节省了时间,减少了污染。例如,在做Cu2+的鉴定实验时,传统实验为取一滴0.5mol/LCuCl2溶液于试管中,加一滴6.0mol/LHAc溶液酸化,再加一滴0.5mol/L亚铁氰化钾溶液,实验结果为有棕红色沉淀产生,表示有Cu2+存在。我们只需要将普通试管换为小试管(10mm×75mm)即可做微型实验:取一滴0.1mol/LCuCl2溶液于小试管中,加一滴2.0mol/LHAc溶液酸化,再加一滴0.1mol/L亚铁氰化钾溶液,结果同样为产生明显的棕红色沉淀。[8]通过比较我们可以发现,微型实验所需药品浓度降低很多,这样节省了药品,减少了污染,而且不影响实验结果。但由于所用的试剂很少,实验中很小的误差便会给实验结果带来较大影响,尤其是大一新生,基本操作还不熟练,所以实验时必须加强指导、认真仔细检查,尽量减小误差。 6.采用连续实验的方法 这是指将实验顺序做一个调整,将同一元素的实验放在一起做,使前一反应的产物作为下一反应的反应物。将原来的产物转化为反应物,不但减少了有毒物质的排放,还节约了时间和药品,实验的连贯性也增强了,有利于学生系统地掌握知识,构建知识框架。例如,实验课本中将第一过渡系元素的性质实验放在了重铬酸钾的制备、高锰酸钾的制备、二氧化钛的制备、钴(Ⅲ)配合物的制备实验前面,我们可以调整实验顺序,将这些物质先制备出来再进行第一过渡系元素的性质实验,也可以在制备好一种物质时就直接做这种物质的性质实验。[9]再如,在铜的氢氧化物实验中,可以将生成的氢氧化铜留着,接着做氧化亚铜的生成和性质实验。 7.采用全封闭的实验系统 现在我们做有关硫化氢、氮的氧化物、氯气等有毒气体实验时,对于废气通常都是未经收集处理便直接由通风橱排入大气中。这虽然能减少对实验室的污染,但却给大气带来污染,危害周边居民的健康。若我们采用全封闭系统,可以把这些有毒气体收集起来,进而转化为无毒气体,或者用试液吸收这些有毒气体。例如,在注射器内进行铜与浓、稀硝酸的反应,将一氧化氮、二氧化氮收集在注射器内,再用氢氧化钠溶液吸收,这样就解决了有毒气体随意排放的问题。再如,做Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-的还原性试验时,由于氯气、溴蒸气对人体气管、肺部、眼、鼻、喉都有强烈的刺激作用,所以我们应在全封闭的体系内做实验,收集废气,然后用NaOH溶液吸收。 8.计算机模拟实验 在当今计算机水平如此发达的时代,化学实验中也可以充分利用这一技术来帮助我们学习。这样一来,大大激发了学生的兴趣,尤其是对于元素性质验证实验。元素实验所需药品种类繁多,产物种类多,废液废渣不易处理,再加上由于做实验人数多,时间长,有的药品由于放置时间过长而被污染或失效,从而使得实验现象并不明显。但若借助计算机教学,学生通过声音、动画、文字等,达到身临其境的效果,这样学生会加深印象,更好地掌握知识点。例如,在刚进实验室的第一节课,我们就可以利用多媒体教学来学习无机化学实验操作,使学生了解化学实验的规范操作和错误操作,以加深印象。再如,在做ⅠA、ⅡA元素的焰色反应时,要求用到铂丝,但由于铂丝价格昂贵,难以实现。但若用铁丝代替则影响实验效果,这时我们可以利用计算机模拟实验来观察LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、BaCl2溶液在氧化焰中灼烧的火焰颜色,这样观察起来结果清晰、准确。与传统教学相比较,实施计算机模拟实验,做到了零污染、零投入,对于那些毒性较大、易燃易爆、存在安全隐患的实验,无疑是一个很好的选择。 9.改良实验考核方法 合理处理“三废”是山西师范大学现在比较薄弱的一项工作,应该在每次实验时都强调这一点,多加强这方面的训练。传统的考核制度并没有将学生对“三废”的处理情况列入其中,为了加强学生的环保意识,应将“三废”尤其是废液处理情况也作为考查内容之一,占到总成绩的10%。这样无形之中学生便会自觉处理废气、废液、废渣,营造一个好的实验环境。随着绿色化学概念日益深入人心,无机实验的绿色改革也迫在眉睫。建设绿色化学实验室、加强学生的环保意识是一个漫长的过程,任重而道远,需要对规章制度的完善和对仪器设备的改进,需要加强对实验室工作人员的环境意识和绿色化观念的灌输,需要我们共同的努力。 作者:沈俊菊 绿色环保论文:建筑室内装修设计的绿色环保设计 摘要:本文首先概述了室内装饰装修中绿色环保设计的内涵和意义,之后分析了当前在室内装饰装修中存在的主要污染,提出了绿色环保设计的原则以及具体的绿色环保设计措施,旨在为当下我国的室内设计提供参考,使环保设计更加的合理化、人性化,满足人们对健康、生态的需求。 关键词:建筑;室内;装修设计;绿色环保 前言 室内环境是人们工作生活的基本空间,其环境质量的好坏直接关系到人们生活的健康。随着社会的不断进步,人们的生活水平也在逐渐升高。人们从以前只是一味地追求居室装饰的美观性,已经有所转变,人们认识到了装饰材料中的有害物质对人类身体引起了危害,所以对居室装饰材料的考虑,除了其美观性之外,对材料的实用性、安全性、环保性也是十分重视。追求绿色、环保作为一种新的生活态度,表现出时代进步的特征,充分将这一理念融入室内装饰装修设计中,能够有效提高人们的生活品质。另一方面,室内建筑材料中大量的危害物质对人体健康造成了巨大影响,其危害性引起人们的高度重视,合理地进行绿色环保的室内装修设计就是从根本上解决建筑污染的问题,并能有效节约自然资源。呼应世界对绿色环保以及节能的倡导,建筑装饰中环保材料的应用必定是将来的市场的趋势。 1室内装饰装修设计中绿色环保设计的内涵 在进行绿色环保设计中,应全程贯彻环保理念,利用环保思维进行室内装饰装修设计,营造出一种健康、生态的居住环境。全面考虑室内装修的季节周期,尽量减少装饰装修给附近环境带来的污染,同时,还要节约水能与环保建材。紧跟时代潮流,利用绿色环保技术的先进成果,在设计中运用绿色环保技术和节约能源技术。目前,绿色环保建设与评估在许多国家得到发展应用,我国在室内装饰装修方面也应重视绿色环保理念,以满足人们对于绿色环保的要求。 2室内装饰装修设计中进行绿色环保设计的意义 当前,随着人们生活水平的提高,人们为追求个性化的空间以及对健康的重视度不断提高。对室内装饰装修提出了更高的要求。在装修过程中为满足人们的要求,需要运用油漆、涂料等化工原料,这些原料会释放出有害气体,进而危害人们的身体健康,有些天热原料(如石材)具有一定的放射性污染,某些家用电器还会产生大量的噪声。作为人们日常工作、学习以及休息的场所,人们的大多数时间都在室内,如果室内的环境不够健康,就会影响到人的身体健康,因此,要做好建筑室内绿色环保设计,采用绿色环保材料,为人们创造舒适、健康的环境。 3室内装饰装修中的污染分析 3.1生物污染 生物污染主要是指以真菌、细菌等方式进行的污染,长时间居住在细菌较多的环境中,会威胁到人们的身体健康。与空气污染不同,生物污染是不断的进行繁衍,这个过程中细菌在成倍的增长,对室内环境的污染主要表现在五个方面:①家纺及衣物发霉而产生的微生物;②生活垃圾长期放置产生的细菌;③人体和宠物自身做携带的细菌;④建筑材料中所附着的微生物;⑤室内花卉所带来的污染。 3.2化学物的污染 由于室内装饰装修材料是经过化学加工而成的,本身的化学成分会具有一定的污染,装饰装修材料与空气接触,会产生甲醛、氨气、一氧化碳等污染气体,影响人体的身体健康,部分化学材料在高温环境下产生反应,加大对空气环境的污染。 4室内装饰装修中绿色环保设计的原则 在室内装饰装修中,要想做好绿色环保设计,应遵守以下原则,具体如下:①无害原则,指装饰物对室内环境及人的无伤害,其重点体现在对建材的选择上,绿色材料选择上应优先选用“绿色十环”的标识、低能耗、无污染、无毒害的节能材料。有毒装修材料中的有害物质可以分为4大类:刺激性物质:一进屋就感到闷,呼吸道、眼睛受刺激,手、皮肤出现红斑。过敏性物质:如家具漆最常用的是聚氨酯漆,主要含2-异氢酸甲醛酯,具有典型的致敏作用,会引起支气管炎或哮喘。致癌物质:如塑料酯类涂料内含有的甲醛,长期低剂量吸收数年至十余年,易致肺癌。生殖毒性物质:如醇醚类涂料,含有甲醚、毒乙醚,可令男性精子数量递减,精子存活率和活力降低,使怀孕妇女产下畸胎儿。②生态化原则,绿色环保的概念就是着重对于环境而言的,保证环境的生态平衡,维持其正常健康的发展机理,节约现有的资源,对废物进行重复利用以及可再生能源的研发,这都是生态化原则所要涵盖的内容。③节能原则,建筑室内的一切材料和物质尽最大限度地利用,以减少消耗,降低成本。例如:灯具的选择应该选用LED等节能产品,放弃或少用荧光灯产品。④美观化原则,由于现代人生活压力日益剧增,室内装饰的满足不仅仅在装饰风格上具有艺术性更要达到使人置身其中有全身心放松的体验!故在心灵上完成绿色装饰的目的。⑤经济原则,经济原则在满足无害、生态、节能、美观化原则的基础上,力求经济成本最低。 5建筑室内装饰装修的绿色环保设计措施 5.1在装饰装修设计方案中融入绿色环保理念 对建筑物室内进行装饰装修前,首先要进行装修方案设计,设计方案之前要充分了解建筑工程大概情况,再想办法站在装修设计角度融入绿色环保理念,进而在源头处减少室内环境受到的污染。设计房屋装修过程中,需要组织设计人员深入探讨房屋整体结构及主要装修材料,例如:墙面装修运用墙纸还是刷涂油漆,地面装修运用地板砖还是木地板,这些布局与规划均需要在设计房屋装修方案时确定下来,尽量选择环保型材料来装修房屋内部,设计房屋结构过程中要保证房屋具有良好的通风性,以防止产生过多狭小空间。 5.2采用绿色节能的装饰装修材料 绿色环保的装修理念秉承以人为本、生态平衡的原则,注重品质与健康的相互协调。装饰装修施工本身消耗的材料以及资源都比较多,因此在施工过程中从规划设计阶段开始就应该要加强绿色理念的运用,对各种所需的材料以及设备进行研究,列出相应的清单,选择一些可以循环使用的绿色节能以及环保的材料进行环境设计,严格按照国家要求,采用对外界无污染的安全材料。要尽量选择不含甲醛的贴面板、粘胶剂以及夹芯板等材料,防止材料中甲醛过度。同时在稀释料和石膏板材的选择上也要注意选择不含苯的材料,保证在装修完成后空气质量符合要求。最后,还要提高资源的利用率,利用复合式的材料代替传统的实木材料。比如密度板、塑料管材等。在装饰材料上,要严格检验,防止有害物质在材料中超标,壁纸、油漆、防水卷材等要符合环保标准,避免漆层脱落产生有毒物质。创新天然材料进行使用,比如将稻草进行碾压后制作原色的书橱或者木桌,或者采用稻草本身天然的黄色,将部分家具刷成稻草的颜色等都能给人带来舒适的感官体验。比如设计地中海风格的家居时,充分利用贝壳及卵石等原材料,在周围再加以描绘便可创造出海洋感觉的地砖或是墙面。天然有机材料一般需要就地取材,这就使室内设计具有地域性特色,使设计的室内环境有个性特色。 5.3室内科学的放置绿色植物 如果在室内装饰装修时不能确保其实现真正的绿色环保设计,可以通过一些措施改善室内空气的质量,以减少有害气体危害人体。种植适宜植物是改善空气质量的最佳措施。有些绿色植物,既能吸收室内里的有害气体,还能发挥美化效果作用,使室内装修美感增强。有些植物利于净化室内空气,例如:桂花能够吸收灰尘;雏菊和万年青可以除掉三氯乙烯;玫瑰和月季能够吸收二氧化硫;薄荷能够杀灭细菌;铁树和长青藤可以吸收苯。 5.4装饰设计中的灯光设计 只有切实注重新型技能、技术的运用,才能从根本上减少有害物质的排放,保障人们的身心健康。比如,在室内设计过程中,一定要注重LED灯的运用,这样不仅可起到节电的作用,还不会产生任何有害物质,从而实现室内灯光设计的环保模式。在建筑工程的设计过程中,一定要灵活运用灯光设计,这是因为灯光设计是建筑工程节能设计的重要组成部分,所以,设计人员必须提升自身的环境保护意识,根据建筑室内的特点进行设计,注重自然灯光,可进行直接照明,并选用节能灯具,淘汰现有的白炽灯,以达到节能降耗的目标。 5.5合理的规划布局 ①要对房屋的结构进行细致全面探讨,结合其空间分布,对屋内的通风、向阳等多因素进行全方面分析,并对室内墙面、地板等作出设计蓝图,要避免在设计中出现密闭的狭小空间。②要严格按照室内通风设计标准,保证室内正常的通风。一般而言,要求建筑内房屋的通风标准高于每人每小时30m3,在特殊区域更要加强通风的流畅,完善通风设施,确保室内空间的通风良好。③要注意环保的搭配,在室内装饰中,不仅要减少甲醛等危害材料的集中使用,还应该有效利用环保材料进行搭配,比如麻墙纸、草墙纸、生物乳胶等。这些材料环保无污染,而且还具备除湿、驱虫、除潮等功能,合理与室内设计相搭配,将很好地促进室内环境环保性、美化性与实用性的协调统一。 5.6做好环境检测工作 装修新房和购买完家具后,需要聘请专业的室内环境检测人员对室内环境进行检测,听取检测人员的意见,在合适时间安排入住。购置家具过程中,要选择具有良好空气净化能力的设施,具体要按照厨房、卧室及卫生间的不同污染程度来选择,例如:厨房油烟较大,排油烟机必须具有非常好的通风能力。装修完成后,坚持选择合适开窗时间给室内换气通风,并防止室外受污染的大气进到室内。 6结束语 绿色环保设计在我们大气环境越来越恶劣的情况下提出是十分有必要的,绿色环保设计不仅仅是技术层面上的考量,更重要的是观念上的改变。在当前的建筑物室内装饰装修过程中,一定要高度重视所运用材料,装饰装修工程满足绿色环保的要求,进行绿色环保设计过程中,不仅要合理设计装修方案,科学选择施工材料和种植适宜植物,还要做好室内环境检测工作,才能保证人们身体不受到危害。 作者:聂子程 单位:广西高艺工程有限公司 绿色环保论文:室内装饰装修中绿色环保设计的应用 【摘要】随着时代的发展,人们对生态环境保护意识地不断增强,绿色环保设计已成为人们对建筑室内装修的基本要求。在室内设计中引入绿色环保的设计理念,能有效提高室内的环境质量和安全性,并在节约能源的同时减小了对人体的危害。 【关键词】室内装修;绿色环保理念;设计 作者简介:蓝志军,硕士研究生,南宁学院讲师、工艺美术师 常用的室内装修[1]材料中都或多或少含有一定的化学有害物质,对人体健康造成了严重的隐患,因此,人们在进行室内装修时更倾向于环保、安全的室内装修设计。绿色环保设计不仅是建筑室内装修设计的发展趋势,还是为人类创造舒适、安全、环保的生活环境的关键。 一、室内装修绿色环保设计的含义 在室内装修中采用对人体的危害小、污染程度低的装修材料,把室内的污染度降到最低,此为建筑室内设计的绿色环保理念。绿色环保理念[2]以生态环境及资源的保护为重点,在室内装修中引入绿色、节能、环保的理念,确保资源能得以最大限度的充分利用。通过科学的室内设计方案,减少对能源的消耗、降低对环境的污染。随着时代的发展,人类生活中出现诸多生态环境问题,严重危害着人类的健康,因此人们对绿色环保设计有了新的认知,绿色环保理念由此而来。合理正确地运用绿色、节能且环保的建筑材料及技术,不仅能有效提高装饰装修设计的水平及建筑室内环境质量,还能为人们提供了简洁、绿色、环保、舒适的室内空间。 二、室内装修绿色环保设计的运用原则 (一)生态原则。现如今已是一个全民提倡环保的时代,在室内装饰装修设计中引入生态美学无疑已是时下最为流行的室内装修设计理念。在追求美学在室内装修设计存在的原理以外,还强烈提倡与生态美学相互结合,以人与自然环境为本的原则。由于许多材料的不可再生性,所以应对自然资源节制使用。 (二)适度消费节约能源原则。近几年,随着高额房价的不断攀升,与房屋相关的一切材料物料以及人工费用也在持续上涨。室内装修设计理念中又重新引入了适度消费原则,反对铺张浪费,追求最大限度地利用物料并对其有所把控,从而实现降低消耗,减少成本。 (三)安全健康原则。建筑室内是人类生活、办公的主要场所,所以在室内装饰装修物料方面应以健康为出发点,选择低能源消耗、具有绿色环保标志、无毒无污染的节能型材料,以提高装修后室内的空气质量。 三、室内装修中绿色环保设计的应用措施 (一)室内灯光照明的设计。在室内照明设计上,充分利用灯光光线对空间进行加工,通过美观的视觉效果满足人们的视觉需求是现代室内照明设计的核心关键。以自然光源与照明光源相结合的原则,保证照明设计艺术性的同时,也应考虑节能原则。随着科技的不断发展,如今生产出了多种新型材料,如吸热玻璃、保温墙体等,这些材料不仅能具有采光和保温的双重作用,还具有节约能源的作用,且对环境不会造成污染,符合绿色环保的设计理念。 (二)室内墙面的设计。出于对户内运动功能和安全性的考虑,室内墙面应平直光滑,选择隔热耐温的材料,减少户内热能的损失。进行房间隔断时,为了避免热量从一个房间传递到另一间无需进行控温的房间,则需要在隔断材料中填充隔热原料,从而最大化地防止热能的室内传递。 (三)室内污染物质的把控。因目前各种的装饰材料都会释放出一些有害气体,所以准确计算出房间的承载量和把控装饰材料的使用量是很重要的。并且对购买的家具和装饰用品的污染量进行预估,如果室内空气中各种污染物质的累加,达到了国家标准后再购买家具或装饰物就会造成室内污染物质超标,对人体产生危害。[3] (四)装修材料的选择。室内装修中材料的选择上应严格按照国家标准,选择绿色环保且安全的材料。选择材料时应注意是否由正规厂家生产,是否拥有权威机构出示的安全监测报告,判断有害物质是否超标,以保证装修后空气的质量。 (五)室内绿色植物的运用。根据目前室内装修技术水平和材料的现状,想要实现真正意义上的绿色环保设计是很难的。但是我们,通过种植绿色植物吸收室内空气中的有害气体,还能起到美观的视觉效果,增强室内装饰美感。 四、结束语 在自然环境越来越恶劣的形势下,绿色环保设计在室内装修中是非常重要的。设计师应全面提高环保意识,必须要更多地去考虑室内的安全性,合理运用绿色环保的理念,不仅能在一定程度上减少有害物质对人体的危害,还能在节约能源方面产生积极的作用。 作者:蓝志军 单位:南宁学院 绿色环保论文:室内装潢中绿色环保设计论述 绿色是生命和健康的象征。“绿色设计”,就是减少破坏地球资源的,将自然界的元素和素材,科学地、艺术的引入室内,创造出充满自然风情和美感,满足人们生理和心理需要。以可持续发展为指导原则的绿色设计,要求从室内的规划设计,到工程施工,到运行维护等一切的活动都以对自然环境的负面影响控制在最低。室内绿色设计是生态环保节能设计,今后室内设计的发展潮流和趋势,必将是绿色设计。 一、室内装潢绿色环保设计的基本特征 1.装修材料要求绿色环保,突出以人为本室内装修材料严禁使有害有毒物质。例如,人造板材中有甲醛、油性彩色涂料含有甲苯和二甲苯,这些有害物质在室内通风不畅的情况下,就会不断积累,对人体带来巨大的伤害。因此,我们在对室内环保设计选择的装修材料首先选择对人体无害的材料。其次,尽量选择节能材料,如吸热玻璃、热反射玻璃、保温墙体等新型材料。此外,在室内装修中尽量选择一些节能灯具、节水部件等也能节约常规能源。2.使用天然能源和可再生能源天然能源(风能、太阳能、地热能等)的使用,能减少大气污染和二氧化碳的排放,它既能不影响生态自然环境,又能提供可持续使用能源。风能是因为空气流动做工而提供给人类的一种可利用性能量,风能量是丰富、近乎无尽、广泛分布、干净,还能在一定程度上缓和温室效应。太阳能:自地球上生命诞生以来,就主要以太阳提供的热辐射能生存,太阳能普遍、无害、巨大、长久,目前已成为人类使用能源的重要组成部分。地热能、沼气等绿色能源也能在室内中得到较强的应用。3.合理布置室内空间,突出科学创新意识室内设计意味着我们将是在一个相对封闭空气流通非常有限的空间里,空气流动相对较弱,在设计中,我们需要意识到,但凡能有藏污纳垢的角落最终都会变成室内污染源,充分运用室里灯光、向阳和背阳等情况下造成温差促进空气流通的知识,保持室内空气流动,形成自然带进新空气,排出有害气体,减少使用排气设备,降低能耗,同时有利于人体健康和提高工作效率,促进绿色理念。 二、室内装潢绿色环保设计原则 1.无害化原则安全是任何室内设计首先要保证的,无害化原则要求室内装修设计和装修物对环境和人都无害。具体表现在室内设计前评估对该设计该项目施工完成后对周围环境的影响。然后对周围可能造成的环境影响,采取一些措施进行补救。装饰物的无害化主要是指选择的装饰材料如家具、电器、植物、花卉等对人的身体健康没有影响和伤害。2.生态化原则生态化原则主要是要求室内设计不影响周边自然生态平衡,能够节和循环利用各种资源具体体现在,首先室内设计要求能有效的、合理的、循环利用自然资源,减少对自然资源的破坏。然后是降低材料消耗,尽量重复使用一切可利用的材料,加强对旧材料的第二次利用,事实上许多的废弃的配件、家具设备、砖石材料都只需要简单的加工,就能应用于建筑装修中,而且还可能产生意想不到的效果。3.节能化原则节能设计的主要任务是以绿色环保为原则,在设计中尽量减少取暖、通风、空调、照明等耗能严重的设备。设计能循环利用的的材料和能源(如太阳能,风能,地热等)。在室内陈设中多使用自然元素和天然的装饰品,装饰应贴近自然,拒绝过度装饰,减少一些无谓的装修材料。建筑室内平面规划的要求是根据建筑的朝向、日照等条件,能充分利用自然光的能量,避免风漏斗现象的产生,尽量利用建筑外界面的反射原理来减少夏季的炎热。采用浅色系的地板、釉面砖等具有反光感的材料来增加室内的采光。同时适当的重色系的材料能与浅色系材料形成鲜明的对比,能增加空间的层次感。合理的使用隔墙和屏风,能增加室内空间,冬天的时候能降低冷风的速度,减少室内的热量损失;夏天通过屏风对室内空间进行组织能形成良好的过堂风。传统单一的墙体材料已经不能满足节能的设计需要,采用复合的材料能使各种材料充分发挥自身的优势,例如墙体材料可采用板材、浆料、块材等组成的复合材料。这种材料既能保温又能防潮防湿和防水,进而起到节能的作用。门窗的能量损耗在一般清情况下要远远的墙体的损耗。因此我们要提高门窗质量,贴加密封条或控制窗墙比来减少冷风的渗透。使用高性能的玻璃如Low-E玻璃来改善窗户的保温性能。采用新方法如遮阳或导流翼板来控制室内外温差,此外还可根据不同环境的采用不同薄厚、浅深来的窗纱来满足需要,也具有一定的节能效果。 三、室内绿色植物的选择的一些方法 室内环境通常光照不充分,空气条件差同时湿度相对较低,温度较为恒定,因此,在选择室内绿色植物时要选择喜阴、耐阴的植物。科学研究表明从植物的习性出发,考虑到室内的环境情况下,大多数的观叶植物都能在室内有散射光和半阴的条件下生长。绿色植物的选择原则是“以人为本”,要根据居家主人的兴趣爱好和生活习惯来选择。新装修的房屋可适当选择一些能减少装潢造成的空气污染的植物如菊花、芦荟、吊兰等。另外,还可以选择一些展示居家主人的追求和性格的植物如具有坚忍不拔风骨的竹子、具有超凡脱俗气质额兰花、志存高洁的菊花等。还有,在不同的季节要选择最具有代表性的元素,如春花秋实,夏绿冬叶。 四、现代室内植物基本摆设手法 室内空间,是人类居家生活的重要环境,在室内选择和摆设不同的植物能形成不同的景观,这些景观能够清雅俊秀,也可以五彩斑斓,还可以枝叶婆娑。一两盆精美的花木,可具有“画龙点睛”之妙,几盆恰到好处的鲜花,又可给人万紫千红,姿态万千感。现代植物摆设手法常见的有:仿照大自然的景观,结合雕塑、喷泉或花坛、水池、堆砌山石等,将种植容器制作成各种形状,镶嵌在柱子,墙壁等竖向空间上,然后在其上栽种柔软的植物,装饰成一幅幅精致的“壁画”的镶嵌式;利用各式吊篮栽植蔓生植物或花卉,悬吊于室内的天花、墙壁窗或柜上,引人注目的悬垂式;在阳台、墙角或楼梯处摆放攀援植物,造成扶疏绿叶布满墙壁或天棚之景的攀援式。 五、结语 在建筑史发展过程中,我们看到的设计理念都体现了人与自然的交融。在生态环境日益恶化的今天,绿色环保是我们每一个人都要肩负自己的责任和义务,绿色环保概念的设计也将成为今后室内设计方向。作为设计人员要在实践中不断学习和提高意识,把绿色环保理念和工作,贯穿于整个室内装潢各项工作中,融入到每个人生活中,为造福环境,造福大家而努力。 作者:谭铿 绿色环保论文:绿色环保视阈下机电安装工程论文 1绿色保温材料概述 绿色保温材料由于其自身所具备的环保性能及其资源的节约性,在当前各行各业的使用都很普遍。绿色保温材料分为有机和无机的,均以其自身的导热系数低、密度小、柔韧性高、很好地防火防水等多重性能而广受大家的欢迎。它以无机类的轻质保温颗粒作为轻骨料,加由胶凝材料、抗裂添加剂及其他填充料等组成的干粉砂浆。 2机电安装工程中绿色保温材料所发挥的作用 2.1导热系数小,延长机电寿命 由于绿色保温材料正常工作环境下的平均导热系数0.12w/mk,相比较传统的保温材料导热系数低了很多。在机电中,机电的正常工作是靠电力带动的,电力做功必然发热,如果材料的导热系数太高,较长时间的运用将很大可能会烧坏内部的电路系统,导致正常的机电不能使用,在一定程度上相对降低了机电的使用寿命,而且增加了用户的消费成本。 2.2重量轻,适合搬运 在当前绿色保温材料所运用的机电行业中,家用电器所占的比重较大。绿色保温材料因其有较轻的重量,通常的保温材料的密度要小于400kg/m3,这是传统的保温材料远远不能赶超的。在机电行业的搬运中,对于一些小型的家用电器可能影响不是很大,可是对于那些大型甚至是超大型的机电,无疑会使它的搬运难度下降了许多。重量轻型的机电,一方面可以减少机电零售行业对工人数量的需求,减少工人工资成本,另一方面,轻型的机电有利于居家内部的搬移,特别是在搬家方面。 3我国目前机电安装中绿色保温材料使用的现状 机电安装工程中绿色保温材料的使用,与发达国家相比,我国的使用可能较晚些,保温材料的研究仍然处在起步阶段,仍要继续摸索更加科学、环保的保温材料。纵观这几年机电安装中绿色保温材料的使用状况,主要存在以下几个问题: 3.1对绿色理念的误解 目前许多的机电行业所认为的绿色就是以最小的成本获得更大的利润,也就所谓的小投入和大收获。其实,绿色中资源的节约,不等于资源的节省,而要使有限的资源能够循环使用。在机电的安装中,绿色环保材料的使用,一定要注重材料的质量,既要使所使用的保温材料能够不对人体产生伤害,也要让保温材料能够长久地被人们所使用,实现保温材料本身价值的最大化,而不是一味地节省材料,降低成本,这样所达到的绿色是错误曲解的绿色,没有认识到绿色的真正含义。 3.2保温材料选用不当 机电安装中的保温材料的选择不是随意的,它具有针对性。这种针对性是要根据具体的机电而言的,在材料选用的当时要考虑到该机电的用途、该机电的工作环境、该机电的负荷时间等多重因素。在机电安装中,保温材料的选择对于机电的绿色环保将会发挥着巨大的作用。 4保温材料在机电安装中的具体运用领域 绿色保温材料因其所具备的特性,应用的范围十分广泛,主要可分为软瓷保温、墙体保温、硅酸铝保温、外墙保温、酚醛泡沫性材料的保温以及膨胀玻化微珠等几种。而在我国当下的机电安装工程中,保温材料主要运用于保温板和保温外壳两个领域。 4.1保温板 在当下的机电安装中,比较常见的保温板有这么几种,如聚氨酯保温板、水泥发泡保温板、膨胀聚苯板、岩棉板、新型保温板等。每种保温板由于它的性能不同,所适应的环境也就不同。如聚氨酯保温板,其所采用的发泡剂在导热系数方面,与空气比较,相对更低,所以有较佳的保温性能。再加上特有的高抗气体扩散性以及闭孔性等特点,让此种保温板的隔热性能可以保持二十年至五十年,甚至更长。 4.2保温管壳 在保温管壳中,聚氨酯保温管壳是运用的最为广泛的,它一直以一种优良的绝热保温材料而得到迅速运用。它以自身独特的优点,如施工方便、导热系数小,大量地运用于各种供热、制冷、输油、输气等各种管道中。因此,其在各种管道中的运用,不仅方法简便,而且还可以起到保温隔热,有效防止地气、水分、气体的渗透以及微生物的滋生和发展。 5机电安装中绿色保温材料的运用的注意事项 5.1保温材料的对象要定位准确 目前,我国的机电行业对绿色保温材料的重视力度不足,这对于想要壮大我国的机电行业的远大目标来说还有很远的一段路需要走。当下出现的保温材料较多,但是并不是在保温材料的选择上可以不加挑选。如PET塑料、橡胶海绵、离心玻璃棉等,它们是当下使用最广的几种主要材质,但它们自身的特点却不相同,这决定了它们被选为保温材料时所使用的领域要有所区别。 5.2保温材料的选择方法 在机电安装工程中的绿色保温材料的选择中,除了要关注所选择对象保温材料本身的特点外,还要讲究一定的技巧与方法。第一,要看材料的性能,如吸湿率、防火、吸声、机械强度等。作为绿色保温材料,每一个性能应该控制在合理的数据值内,有一个标准的性能指标。第二,要考虑材料对人与环境的长期影响,因为环保是最终的出发点。第三,绿色环保材料不仅要考虑到它的节能、环保的方面,经济适用性的选择也是一个重要指标。这三者是环保材料选择过程中应该掌握的科学方法。 6结语 在目前的机电安装工程中绿色保温材料的运用给人们的日常生活带来了极大的方便,也为国家所号召的建设环境友好型社会供出了一份力。但当前对保温材料的研发投入力度仍然不是很理想,这在以后的研究中要加快步伐。 作者:盛露 单位:南京市建筑安装工程质量检测中心
生物资源论文:国外生物资源库建构 作者:方宇宁 温度之波动 “生物样本如果不经过适当的处理,其作用就可能受到限制,”马萨诸塞州剑桥博德研究所的克里斯汀•阿迪利(KristinArdlie)说道。她回忆起一个从胎盘组织样本分离RNA的项目,由于样本中含有太多的降解酶,经过多次分离均未能成功。原来研究人员起先将该样本放在-20℃的冰柜里,几个小时后再将样本转移到符合条件的-80℃的冰柜中。“他们可能认为‘冷冻不就是冷冻嘛’,”阿迪利说道,但一般的冰箱温度并不足以阻止酶的降解。除了DNA之外,几乎没有生物分子能在-20℃的温度条件下保存完好。大多数样本可在-80℃的条件保存完好,但某些样本,如活细胞,必须保存在接近-200℃的温度条件下。只有在这样的低温条件下,酶的所有活动才会完全停止。以不可预知的方式产生变化的分析物比没有任何分析物更为糟糕。一项研究表明,在对两个肿瘤标志物样本进行比较时发现,当场收集的血清与经过冷冻处理并在十年后解冻的血清比较,后者浓度增加了15%左右。在另一项模拟长期冷冻影响的实验中,研究人员检测了冷冻后再解冻其血清中多种肿瘤标志物的变化情况,一些蛋白质生物标记在几十年里,甚至经过多次冷冻解冻,似乎仍然保持稳定不变。然而,血管内皮生长因子———一种与糖尿病、关节炎和癌症等有关联的生物标志物,却是非常的不稳定,不适宜用冻结样本进行分析。 瑞士生物库顾问丹尼尔•S-杜巴切(DanielS-Dubach)说道,样本是否已解冻过用以研究,然后再次保存,这不是所有的生物库都有记录的,对冷冻温度进行监测,也不是所有的生物库都能做到的。即使是短期的温度波动,都会使样本形成破坏性的冰晶。杜巴切曾看到研究人员为炫耀他们的样本,将冰箱门敝开了好几分钟。 冷储与技术 马萨诸塞州霍普金顿的汉密尔顿存储技术公司可容纳25万至1000万个样本,在存取样本时,研究人员不需打开冰柜门,只需将样本试管放置在冰柜的一个传递口处,机械臂会将其移至内部的存储架上。研究人员甚至可以通过实验室的信息管理系统寻找所需的某个特定样本,根据他们的要求,系统进行检索并将检索到的样本存放在传递口处,完毕后,系统会通过电子邮件通知研究人员来取。温度保持在-80℃的冷冻系统还能够记录样本的存取次数,以及使用多长时间。即使不考虑配置这类先进的冷冻设备,冷冻储存的成本也是十分昂贵的。NCI生物样本库的吉姆•沃特(JimVaught)说道,一次典型的流行病学研究项目就有可能产生1万名患者的10万份样本,需要5个冰柜存放,单个冰柜每年正常使用的成本达6000美元。虽然冷冻被认为是保存生物分子和活细胞的最好方式,但其外形却有可能被破坏。为了降低存储成本,大多数研究人员采用的是一个多世纪前的保鲜技术:将取自病人的机体组织浸泡在防腐剂福尔马林中,一些固形组织则嵌放在石蜡块中。马里兰州银泉联合病理中心至今保存了2800万件嵌放在石蜡块中的样本,有的样本可追溯到一战期间。然而,从石蜡块中取出一小片组织薄片经染色后在显微镜下观察的方法不能有效保存生物大分子,这些生物组织细胞因缺氧而导致RNA降解,蛋白质发生变化,包括福尔马林也会致RNA和DNA遭到破坏。当研究人员试图恢复生物大分子,在去除石蜡时还会造成更多的破坏。虽然从石蜡中可以提取DNA和RNA,但无法保证质量。销售室温条件下存放DNA和RNA专用设备的加州IntegenX公司副总裁迈克•霍根(MikeHogan)认为,生物分子退化的原因并非直接源自于福尔马林,而是因为水解和氧化。冷冻能够让样本长期保存,是因为在较低温度条件下降解作用变得更加缓慢。IntegenX目前正在改进这方面的技术,旨在去除水分以减缓水解和氧化作用。如果这项技术改良成功,研究人员就能够利用福尔马林保存的样本来研究生物分子。其他的一些改进方法则着重于在样本使用过程中如何去除福尔马林。2009年德国Qiagen公司开发的PAXgene系统产品,采用以酒精为基础的固定剂来保存生物分子,并用石蜡嵌放组织标本。该技术可使生物组织样本在室温条件下保存7天,4℃条件下保存4周,-20℃条件下保存几个月,样本形态和生物分子都不会受到损害。这种保存方法正在替代深度冷冻。一项规模庞大的组织收集项目中有一个试点项目,其目的是利用以四种不同方式保存的几十种类型生物组织样本,进行基因表达和常见的遗传变异研究。基因型组织表达(GTEx)是美国国立卫生研究院(NIH)进行的一项合作研究项目,参与这一项目的还有选择PAXgene系统的一些研究所。美国人类基因组研究所项目总监杰弗里•斯特鲁威(JeffreyStruewing)解释道,PAXgene系统不仅能够保护RNA,还可免除样本收集过程中超冷保存带来的运输上的麻烦。但PAXgene系统长期保存如蛋白质这样的大分子的效果究竟如何,现在断言还为时过早。“没有任何一种保存方法能够适用于所有样本或所有分析物的。” 样本之收集 一些最棘手的困难在样本保存之前就已经存在了。NCI所辖的生物样本库和生物样本研究办公室(OBBR)负责人卡罗琳•康普顿(CarolynCompton)说道:“生物标本是人体的一部分,从体内分离时经历了前所未有的压力。”当血液供应被切断,并暴露在突然变化的温度条件下时,细胞的行为就变得很难预料。基因表达和蛋白磷酸化发生大幅度的变化,有可能激活细胞的自毁行为。康普顿指出,研究人员必须要弄明白,样本分析结果是否真实反映了来自患者的生物学状况,“在进行一次堪称完美的检测之后,得到的却有可能是错误的结果。” 即使组织保存完好,仍有可能不能反映真实的生物学状况。“问题不仅仅是样本收集后的时间保存间隔,”休伊特说道,“而是样本在收集时已经缺乏活力。”从戴呼吸器患者身上收集到的与不戴呼吸器收集到的组织样本可能会有所不同,“如果在我划船后进行手臂肌肉活检,我的RNA信息与休息后进行的活检其结果也会有很大的区别。”非住院志愿者的血液、尿液和唾液样本可以在预定点收集,但是固形组织样本通常是在医院急诊手术中收集到的,去除药物、麻醉药剂和血液残余的过程都会对样本质量产生影响。另外,样本冷冻之前在室温下停留时间的长短,使用固定液的类型,以及冷冻过程的快慢等都会影响样本保存的质量。在OBBR于今年二月举办的一次会议上,奥马哈市内布拉斯加卫理公会医院病理学家吉恩•赫伯克(GeneHerbek)讲述了与外科医疗团队的合作经验,即保证组织样本在切除后的一小时内送达病理学家的实验室里。德国汉堡的一家生物技术公司可以在组织切除后的10分钟内进行样本收集,并由指定的护士与手术组一起进行术前准备工作,机体组织一旦被切除,即刻被送到隔壁专门的房间进行切片固定和冷冻处理。“一般来说,从获取样本到开始处理的最佳时间在15分钟之内,”杜巴切说道。具体到不同器官是有所不同的,例如胃等胃肠器官的处理必须更快。验尸过程中收集组织样本的速度也很重要,收集人员要做好随时接收捐赠器官的准备。半数以上的组织样本可于死亡后6小时内收集和进行处理。当组织样本被送到参与GTEx计划一方的博德研究所,在开始分析之前,阿迪利的研究团队会先将RNA分离出来,并以RNA质量完整性指数RIN(RNAintegritynumber)对样本进行质与量的检测,虽然这称不上是一种非常完善的措施,但至少可以将一些完整性极差的样本排除在外。 评估与规范 许多生物库专家发现,在分析中研究人员对样本品质问题较少考虑。2004年至2009年间发表在开放式获取期刊上的125篇关于生物标记物的论文,半数以上都没有提及样本获取、保存和处理的相关信息。这种情况也许并不奇怪,生物库模式的样本收集、保存和处理只是在近年才出现。OBBR成立于2005年,2007年首次了样本收集最佳方法的有关规定,并于去年了提高研究质量的生物样本报告。美国国际生物资源和环境保护学会于2005年首次出版了样本收集的最佳做法,并于2010年了样本预分析标准规范(StandardPRE-analyticalCode),详细描述了样本组织的收集范围以及收集方法。欧盟也资助了一项被称为“通用预分析工具和体外诊断程序的标准化和改进”四年计划。这是一项由多机构参与的项目,由Qiagen公司居中协调,其目的是改进和规范体外诊断的样本处理。对此,沃特认为,公布的这类准则都是根据研究人员的印象和经验,并非是保存样本的最好方式。专业人员往往经过多次研究后形成了他们自己的一些做法,但没有正式公布出来。“目前并不存在建立在扎实研究为基础的统一国际标准。”事实上,用于研究和维护生物样本质量的资源极为短缺,“人们希望有足够的资金用于研究项目和分析,而不是支持它的基础设施,”康普顿说道。仅保存50000件样本第一年的启动成本就在300万至500万美元之间,这还不包括信息系统在内,为期十年的运营成本可能在1000万美元以上,这对于维持样本库的日常开支是一个极大的挑战。 发展与前景 目前,有一些组织专门帮助研究人员获取其所需的样本,例如,人体组织合作网络(旨在改善获得人体组织的途径)是由NCI发起的一个横跨美国各地的网络,它要求研究人员从常规的外科手术和尸体解剖过程中获取组织和组织液。又如,宾夕法尼亚州费城的美国疾病研究交流中心专门收集较罕有的标本,眼睛等。其他一些国家也开始发起大型生物库项目计划(见“链接:英国生物银行介绍”)。泛欧洲生物样本库和生物分子资源研究平台(BBMRI)是欧洲各生物库形成的一个网络,其宗旨是让研究人员能够共享人体组织样本和数据。包括加拿大魁北克省的基因组学公共人口项目(P3G),不仅提供样品收集和处理等方面的开源软件,同时也拥有自己的生物样本数据库。P3G研发主任、麦吉尔大学健康中心的伊莎贝尔•福捷(Is-abelFortier)认为,一项研究,甚至一个大的研究项目,都不可能拥有足够的样本。“对于已经收集到的数据,我们要赋予它们第二次生命。” 有关样本的信息越多,对其他研究人员的价值也更大。比如,研究某种与癌症有关特定基因的科学家,如果拥有大量可供研究的肿瘤样本,就可以省去很多时间并节省大量的经费。辉瑞药物公司高级副总裁、BBMRI科学顾问戴维•考克斯(DavidCox)认为,充分利用生物标本的方式是一种重新利用研究人员为他们自己的研究目的而收集样本的途径。“你不可能储存所有的样本或获得所有的样本,并将它们一一保存起来,这样的想法代价昂贵,而且很难保持质量。”与每个样本收集部门分别商谈样本的利用问题也是一种低效率的做法。他设想了一种松散协调的“卓越中心”模式:研究人员可存储样本,跟踪与自己研究方向有关的临床资料,同时也为共享和保证样本的质量作出自己的贡献。考克斯说道,生物库的问题之一是如何建设? 谁来买单?“有些人的目的是想利用某些生物样本获取利益,而不是建设一个庞大的生物库。”政府资金偏紧,制药公司只愿意资助能产生新产品的研究,而个人捐赠标本一般出于公众利益的考虑,而不是企业利润。需要有一种方式将生物库基础设施和相关信息“以竞争前模式结合起来,这样我们就可以对生物学有更好的了解,同时也能开发出更好的药物,”考克斯说道。对于生物库的建设来说,最困难的问题也许还是资金问题。 生物资源论文:生物资源保障与运用 作者:杜利强李顺才单位:河北科技师范学院生命科技学院 秦皇岛海洋生物资源利用现状 1海洋捕捞。秦皇岛海域是中国对虾、鲅鱼、带鱼等渤海大型的洄游鱼虾的产卵场与索饵场,也是鲆、鲽以及地方性品种鱼、虾、蟹的产卵场与索饵场,历来都是渤海主要鱼虾的良好渔场。近几十年来,由于过度捕捞以及拖网对幼鱼的损害,致使渔业资源逐年下降。目前,捕捞产品中短食物链、低营养级的上层鱼类的产量虽有一定幅度的增长,但底层鱼类产量却大幅下降。随着国家相关禁渔、限渔、护渔政策的实施,海洋捕捞在海洋渔业产值中所占的比重逐渐下降。 2海水养殖。秦皇岛市海水养殖业发展迅速,养殖品种已发展至20余种。目前,秦皇岛市浅海养殖品种有海湾扇贝、贻贝、太平洋牡蛎及虾夷扇贝等,其中扇贝养殖面积3.73万hm2,位居河北省第一;滩涂养殖品种有海参、河豚与对虾等,养殖面积3000hm2;浅海底播养殖品种有魁蚶、杂色蛤等,养殖面积3000hm2,人工鱼礁增殖1667hm2;海水工厂化养殖以鱼类为主,品种有红鳍东方鲀、牙鲆、大菱鲆、美国红鱼、鲈鱼、舌鳎等,工厂化养殖面积达35万m2。 3海洋水产品加工。随着水产品产量的增加和需求的多样化,以提高水产品附加值为主要目的海洋水产品加工业得到了一定的发展,水产品加工的比例和经济效益逐年提高。海洋水产品精深加工比例越来越高,产品结构不断优化,鱼类、虾类、贝类和鱼类加工工业体系正在建立并逐渐完善,已基本形成多品种系列化产品,包括冷冻冷藏、腌制、烟熏、干制、罐藏、调味休闲食品和工艺品等门类。 4海洋休闲渔业。海洋休闲渔业是对海洋渔业的补充,是对海洋生物资源的综合利用,是在海洋生物资源锐减情况下,充分利用现有生产工具和生物资源,开拓出来的一条新路,是海洋生物产业结构调整的战略选择。近年来,秦皇岛市海洋休闲渔业发展迅速,形成了出海捕捞、近海垂钓、海洋知识科普(新奥海底世界、山海关水族馆)、主题公园(山海关乐岛)、湿地观鸟等方式。 5海洋生物制药。海洋生物医药业(海洋药物和保健品工业)是新兴海洋生物产业。据笔者调查,秦皇岛海域具有丰富的海洋药用生物资源,仅海洋药动物就有56科90种;规模化生产的海洋生物,如海参、扇贝、对虾、牙鲆、鲈鱼等主要品种多具有较高的药用或保健价值,无论是药用生物的种类或是数量,都有很大利用潜力,具有广阔发展前景。目前,秦皇岛市除河北省水产研究所完成高纯度河豚毒素提取技术等研究外,相关研究与开发基本处于空白状态。 秦皇岛海洋生物资源开发利用过程中存在的问题 1海洋水体污染严重。随着人口增加,海洋开发活动加快,人们在向海洋索取的同时,也在破坏海洋环境。据报道,2002年秦皇岛各种途径入海的污染物质总量达2578.27万t,主要污染物为化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)和石油类。环境污染和过度的捕捞导致了生物资源的衰退和崩溃,海洋水体环境污染严重影响了邻近养殖区、保护区、滨海风景旅游区等海洋功能区的功能。由于海域污染的加重,海水富营养化程度加重,造成海洋赤潮频发,2000~2009年秦皇岛海域共监测记录赤潮10次,分析鉴定赤潮生物24科64种,对海洋生物危害严重。 2海洋生物栖息地遭到破坏。随着沿海地区海岸带、浅海资源的盲目开发利用,秦皇岛海洋环境面临的压力日益增加,海洋生态系统结构失衡,典型生态系统遭到严重破坏,海洋生物栖息地破坏严重。由于许多优良的索饵场、育苗场、育肥场、增养场的渔业功能丧失,渔业资源的增殖与恢复能力下降,主要传统经济鱼类资源衰退严重。 3海洋生物多样性遭到破坏。海洋生物资源不合理的开发利用,使海洋生态系统良性循环遭到破坏,“生态异化”问题突出。由于对物种的资源补充和变动规律缺乏深入的研究,更缺乏科学指导下的宏观调控,过度捕捞和滥用致使近海生态系统的基础生产力下降,种群补充和资源再生遭到破坏,导致生物资源质量严重下降。从海洋捕捞来看,秦皇岛海域由于长期过度捕捞,渔获物种类日趋减少,渔获物逐渐朝着低龄化、小型化、低质化方向演变;多数传统优质鱼种资源大幅度下降,甚至难以形成鱼汛,而低值鱼类数量增加,渔获个体也越来越小,渔业资源质量明显下降,面临着衰竭和崩溃的危险。 4海水养殖环境问题日益严竣。近年来,海水养殖业由于一味追求高密度和高产量,过量投喂配合饲料和鲜活饵料、滥用抗生素等水产药物,随意排放未经处理的养殖污水,从而造成局部特定水域环境污染。随着养殖规模的扩大,海水富营养化严重,近岸海洋生态结构发生明显的变化,造成近海生物种群发生变化,进而威胁到生态系统健康发展和生态服务功能的发挥。此外,随着养殖规模的扩大、集约化程度的提高,秦皇岛海水养殖病害频发,突发性、不明原因的病害种类逐渐增多。 秦皇岛海洋生物资源保护与可持续开发利用的对策 针对秦皇岛海洋生物资源、海洋环境特性及其利用过程中存在的问题,遵循海洋生物资源可持续利用的原则,提出秦皇岛海洋生物资源保护性开发利用的政策措施。 1加强宣传以提高全民的海洋生态、环保意识环境管理的基本任务是转变人类社会基本观念,调整人类社会的基本行为,其目的是使人类社会的组织形式、运行机制以及管理部门、生产部门的决策、计划和个人日常生活等各项活动符合人与自然和谐共进的要求。通过海洋环保宣传教育提高公众的海洋环保意识,使人们充分认识到海洋环境保护的重要性,使全社会懂得海洋环境保护需要每一个社会成员的参与。在全社会形成自觉的海洋环境保护道德规范,这将对保护海洋生物资源、实现可持续发展具有根本性意义。 2保护海洋环境,对已衰退的海洋生态环境进行生态修复海洋环境是海洋生物赖以生存的物质条件,海洋生物及海洋环境共同构成了海洋生态系统。应通过采取海洋污染与生态灾害防治、工程建设资源与生态补偿、海洋生态修复和发展生态养殖等措施,强化海洋生态保护管理,逐步减少人类活动和自然生态灾害对海洋生态造成的破坏和损失。由于多年的近海捕捞强度过大,秦皇岛近海生物资源的生物链受到严重影响。目前,应在实施配额捕捞以及禁渔、休渔等制度基础上,以生态工程原理为指导,有计划地积极进行人工生物资源增殖,在一些重要经济鱼虾越冬、产卵场投放人工鱼礁。由于大型藻类能大量吸收海域中的营养盐,对减轻海域的污染、减少赤潮的发生起着关键性的作用,因此,在重要贝类养殖区养殖大型藻类对一些衰退海域进行生态修复十分必要,促使海洋生物资源开发利用向良性循环方向发展。 3加强海洋生物资源保护与开发利用的基础研究应加强海洋生物资源保护与开发利用的基础研究,组织多学科协作,逐步形成秦皇岛市海洋生物资源保护与开发利用的研究特色,使海洋生物资源的保护有科学基础和应用技术的支撑。首先,应加强海洋生物资源的调查研究,了解掌握秦皇岛市海域中海洋生物的种类、分布等特征,认识海洋生物多样性及其保护的现状,研究探讨生物多样性保护的对策,为有效地开发利用和保护海洋生物奠定基础。其次,设立专项研究基金,加强对海洋生物资源的基础研究,进行海洋生物资源开发的课题招标,提倡鼓励各类企业参与研究开发,以增加资金投入,加快科技成果转化。 4积极发展生态养殖业针对海水养殖业中存在的问题,应按照资源节约、环境友好、循环经济等理念进一步改造水产养殖业发展模式;处理好水域、滩涂养殖功能与其他功能的关系,统筹安排好养殖功能区的布局;完善养殖许可证制度,实行清洁渔业生产,建立养殖许可证制度,开展无公害水产品认证。强化养殖环境监督管理,实施养殖水质监测、环境监控、渔用药物生产审批和投入品使用管理等各项制度;严格执行养殖水产品用药标准,推广HACCP(危害分析和关键控制点)管理体系在水产养殖中的应用。大力发展休闲渔业,在秦皇岛海域海水鱼类、对虾、扇贝等贝类养殖已形成一定的规模,可依据生态工程原理,充分利用生物高新技术,使海水养殖从单纯的面积扩张向高产优质的养殖模式转变。研究适应秦皇岛地区生态系统的生态渔业技术,支持海水养殖标准化基地的建设,建立良种化、高产、优质、低耗、无污染的良性渔业经济系统,全方位提升秦皇岛市海水养殖业,并利用资源优势、区位优势向休闲渔业模式转变,做到海洋生物资源保护与开发利用的协调统一。 5运用高新技术实现海洋生物资源综合开发利用根据海洋生物产业发展总的态势,海洋生物资源的开发利用综合考虑环保和经济效益对加工原料进行综合利用。今后,秦皇岛海产品加工业应以高新技术来充分挖掘水产品的利用价值,提高水产品的利用率和渔获物的加工率,在资源充分利用的前提下,使水产品加工向以食品为主的系列化、多样化,以及高值综合利用的多功能化方向发展。海洋生物资源不仅是人类巨大的蛋白质源泉,而且是生物活性物质的宝库。20世纪60年代以来,已从海洋生物中分离得到15000余种结构明确的化合物,其中近50%具有各种生物活性,有些在抗病毒、抗肿瘤、抗炎、抗心血管疾病等方面显示了广阔的药用前景。秦皇岛海洋生物制品产业应进一步研究开发以海洋生物为原料的药物、功能食品、生化制品和农用产品,创建有较高附加值的新兴海洋生物产业,以提高海洋生物开发的效益。 生物资源论文:海洋生物资源工艺实践革新探索 作者:方旭波陈小娥袁高峰余辉单位:浙江海洋学院食品与药学学院 在教学方式方面,从培养学生的创新能力出发,不断加大实验室开放力度,为学生进行创新创业实验和实践提供必要的条件,通过开展与课程相关的创新性实验内容和浙江省大学生新苗人才计划项目,全方位、多层次的培养学生的实践和创新创业能力。以科研教学互促模式,更新实验内容,提高学生实验积极性。课程组所在学科为水产品贮藏与加工学科,该学科为浙江省重点学科,形成了具有兼顾东海生物资源优势与舟山水产加工产业优势,服务地方经济布局和社会发展需求,基础研究为产业发展服务,产学研紧密结合的学科特色。在教学过程中,坚持人才培养与学科建设相结合的原则,坚持高水平的教学是以研究为基础的教学的理念,充分发挥学科的优势与特色,不断更新教学内容。近几年来,课程组教师主持国家自然科学基金,浙江省科技厅重大科技项目和浙江省公益项目等多项国家级和省部级项目,在教学和科研的过程中,坚持以科研促教学、教学和科研相互促进的原则,不断将最新的科研成果和内容反应到教学内容中去,如在完成浙江省科技厅项目《鱿鱼副产物高值化利用关键技术研究》的过程中,将研究成果———鱿鱼软骨素生产工艺参数应用到实验项目《软骨素的提取》、《蛋白胨的制作》中,提高了教学效果,在一定程度上也培养了学生对科学研究的兴趣,使一批优秀的本科生对本专业产生了浓厚的兴趣并进一步攻读硕士研究生学位。 校企联动实验教学方式,提高学生的实验自觉性 为了培养学生的实践能力和创新能力,该课程实验教学的过程中,采取校企联动的教学方式来提升实践教学效果。根据培养计划,食品科学与工程、食品质量与安全专业学生在第3学年暑假进行为期4周的生产(专业)实习,而该课程的开设是在第7学期,课程的任课教师同时是实习的带教老师。在实习的动员过程中,带教老师要求学生了解相关的实验内容并提出实验的关键问题,要求学生带着这些问题去进行实习,并将实习中所学知识反馈到课堂教学中,达到校企共同培养学生、校企联动互促教学的目的,形成校企联动实验教学方式共促教学的体系,这有助于调动学生专业学习积极性,提高学生的实践能力和创新能力,有效提升实践教学效果。以下面的实例说明。 (1)实验《甲壳素的制备》。甲壳素用途广泛,为浙江海洋学院所在地舟山的特色产业。在浙江普陀新兴医药化工有限公司实习时,我们要求学生深入工厂,了解甲壳素的生产工艺过程及原理,掌握甲壳素生产车间的主要设备和工艺管线的布置,了解企业开发甲壳素的方法和程序,了解甲壳素生产过程中的一些关键工艺条件和参数以及存在的问题。课程实验时,学生根据实习过程中所学到的知识及发现的问题,进一步在实验过程中加深学习,在实验过程中解决所发现的问题。学生在实习过程中,发现工厂生产时需要浸酸,酸需要回用和套用,以及后续的废水环保处理要求,但不能完全理解;而课程实验指导中提供了甲壳素的简单制备流程:虾壳或蟹壳浸酸(脱碳酸钙)水洗烧碱煮脱色水洗干燥粉碎成品甲壳素,这样通过老师的讲解和学生查阅资料,设计实验,就从原来的一个验证性实验自然转化成设计性实验,更好的比较与工厂实际工艺的差距,在实验过程中也不会存在废酸、废碱的随意排放。 (2)实验《淡碱水解法提取鱼肝油》、《鱼油氧化、酸价和过氧化值测定》。在《海洋生物资源综合利用工艺学》这一课程里,《淡碱水解法提取鱼肝油》为经典实验项目之一,其制备工艺流程为:鱼肝切碎加碱调pH水解过滤离心分离盐析离心分离水洗离心分离(低温处理冷滤清鱼肝油)。舟山市鱼油产业发达,目前已有多家企业生产鱼油,我们与浙江神州海洋生物工程有限公司合作建立学生实习基地,学生在实习时就已经学习和了解鱼肝油的生产流程以及鱼油在生产、贮藏过程中极容易氧化的现象,在该实验项目教学过程中,学生就能很好地了解加碱是为了将鱼肝油蛋白质组织分解,破坏蛋白质与肝油间的结合关系,盐析的目的是沉淀蛋白质等,从而比较充分地分离鱼肝油,从而能充分激发学生学习兴趣,调动学习积极性,使实验教学效果进一步的提高。在进行《鱼油氧化、酸价和过氧化值测定》实验项目时,学习在实习过程中已经在企业化验室进行过过学习和锻炼,认识到鱼油氧化、酸价和过氧化值测定实验原理和过程虽然简单,但是要做到数据准确度和紧密度高、可靠、操作熟练也非常不容易,从而更加珍惜学校课堂实验的机会。 实验考核体系的完善 改革前实验教学过分重视实验的结果,而对实验的过程中培养学生掌握方法、养成良好的实验习惯与态度重视不够;缺乏严格的实践教学考试制度,造成学生轻视实验,敷衍实验现象,实验成效不明显。改革后,改革实验环节的评分模式,在课程一开始,即向学生讲清楚本门课程的成绩考核方法,实行全程评价。建立了对最终实验课程成绩,以平时成绩占40%,从出勤率、实验纪律、实验操作、实验预习、设计报告质量来进行评判,实验现场考试占50%和奖惩制度占10%进行综合考核评定标准,大大改善了实验课堂的面貌。学生主动性实验增加,实验操作规范性增加。 教学效果评价 采用独立设实验课、撰写实验设计报告、校企业联动的实验设置、操作考试,大大改善了实验课堂的面貌。通过问卷调查形式在学生中进行了实验效果测评:参加测评人数70人认为通过实验教学独立设课,并采用实际操作考试,实验效果好的39人;认为完全掌握或基本掌握了海洋生物资源综合利用实验操作技能,对以后实验技能提高有帮助,增强对理论知识的巩固的有66人。认为今后很有必要采用这种实验教学模式的39人,不欢迎的只有5人。从测评情况及考核情况看,绝大多数同学对该类实验积极性高,主动认真,对他们实验分析能力和动手能力有很大提高,完全或基本掌握了海洋生物资源综合利用实验技能。在进行了改革以后的学生中,在毕业论文、工作岗位从事海洋食品研发工作的实践技能比往届毕业生有较大的提高,说明实验改革的必要性和有效性。 结语 近年来,对《海洋生物资源综合利用工艺学》课程实验和实践教学环节进行了探索与改革,根据课程特点,凝练和形成了海洋特色实验内容体系,并形成校企联动实验教学方式共促教学体系和以科研促教学、科研教学互促模式,并取得了一定的成绩,对教学效果和学生学习的积极性有一定的提高作用,对学生综合素质和实验能力有一定拓展和提升。比如,在2011年由共青团浙江省委、浙江省教育厅、浙江省科学技术协会、浙江省学生联合会共同主办的浙江省第十二届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中,由三个项目分别获得获一等奖、二等奖和三等奖。但《海洋生物资源综合利用工艺学》课程仍需进一步探索和实践,以完善和提高实验教学体系。 生物资源论文:生物资源科技布置探讨 作者:吴园涛任小波 孙恢礼单位:中国科学院资源环境科学与技术局中国科学院南海海洋研究所 国家重点基础领域项目部署和进展 “十一五”期间,国家“973”计划在海洋生物资源领域在资源环境领域、农业领域和重要交叉前沿领域部署项目,重点关注海水养殖中的病害生物学、基因组学和分子育种,近海生态系统安全(赤潮、水母、藻华等)和近海生态食物产出,以及海洋微生物次生代谢产物和活性物质等科学问题。这些项目关注海洋生物领域基础性科学问题的解决,促进了我国海水养殖产业的品种优化、病害防治、增产增收等产业关键问题的解决,保障了我国近海生态安全并促进近海食物产出和环境安全,为开发海洋生物活性物质进而获得海洋食品、功能食品、海洋药物提供了重要的理论基础。表1为“十一五”期间国家“973”计划海洋生物领域部分立项项目清单。国家“973”计划海洋领域项目取得了重要研究成果。例如,“重要海水养殖动物病害发生和免疫防治的基础研究”项目,由中国科学院海洋研究所等单位承担,项目聚焦于我国重要的海水养殖动物对虾和鱼类疾病产生和防治的各个环节,包括病原学、病原入侵、宿主免疫反应机制、免疫防治的途径等。通过调查主要病原的流行病学特点和感染宿主的机制,并以之为基础,对对虾和鱼类不同的免疫系统特点提出了针对性的免疫防治策略。项目申请国家发明专利56项,已获授权25项;获得国家技术发明奖二等奖2项,省部级奖8项;项目取得的原创性成果达到国际领先水平,并培养了一批在国内外颇有影响力的中青年学科带头人。“养殖贝类重要经济性状的分子解析与设计育种基础研究”和“海洋微生物次生代谢的生理生态效应及其生物合成机制”等项目,重点关注我国海洋养殖贝类、微生物等生物资源的遗传育种和活性物质开发方面的基础性科学问题,为我国海洋生物资源利用的发展提供了重要的基础。 国家高技术研究领域项目部署和进展 “十一五”期间,国家“863”计划海洋技术领域在海洋生物资源方面的研究目标是研制50个海洋创新药物与海洋生物制品等产品。部署了“抗肿瘤海洋药物的研究开发”、“抗心脑血管疾病海洋药物的研究开发”、“抗神经系统疾病海洋药物的研究开发”、“海洋生物功能基因工程产品关键技术研究”、“海洋微生物产品的中试研究”、“新型海洋生物制品研究开发”、“海洋滩涂耐盐植物开发及集成应用技术研究”等多项重点项目。部署了“海洋生物资源开发利用技术”专题项目,其中目标导向类项目4项,重点关注资源利用、病害防治、创新药物等方向;探索导向类项目43项,研究对象包括珊瑚、红树林、海藻、海绵、海蛇、海星、对虾、微生物等,通过分子生物学、基因组学、细胞生物学、发育生物学等学科技术手段,研究海洋生物资源开发利用中重要的过程和机理,研制获得海洋生物活性肽、海洋药物先导化合物等。承担单位主要分布在中国科学院相关研究所(中国科学院海洋研究所、上海药物研究所、微生物研究所、水生生物研究所、大连化学物理研究所等)、教育部高校(中国海洋大学、中山大学、北京大学、山东大学等)、国家海洋局第三海洋研究所、中国人民解放军第二军医大学等。通过国家“863”计划重点项目和专题项目的实施,对解决海洋生物资源利用领域的动植物微生物资源现状、天然产物和活性物质开发、产品加工关键技术、系列生物制品研制等产业链的核心科学问题具有重要作用。表2为“十一五”期间国家高技术研究发展计划海洋技术领域海洋生物资源开发利用技术部分重点项目和专题项目。 国家“863”计划海洋生物领域项目取得了重要研究成果。以“新型海洋生物制品研究开发”重点项目为例,该项目以海洋生物资源为原料,结合现代生物工程及生物化工等技术,重点突破了生物酶制剂、生物材料及生物农药等生物制品的规模化生产的关键技术,获得一批具有自主知识产权的原创性成果,建立我国海洋生物制品的创新体系,建立了我国海洋生物制品产业发展作用的研发基地,提升了我国海洋生物资源的综合开发能力。 国家科技支撑领域项目部署和进展 “十一五”期间,国家科技支撑计划在海洋生物资源领域部署了“海洋食品精深加工技术研究与产业化示范”、“海洋生物毒素药源高纯度规模化关键技术研究与应用开发示范”、“西沙群岛珊瑚礁生态恢复与特色生物资源增殖利用关键技术与示范”等多项支撑计划项目。国家科技支撑计划海洋生物资源领域项目的实施,显著提升了海洋生物资源利用的研究能力和技术水平,丰富拓展了海洋生物资源产品,增强了相关企业创新能力及产品市场竞争力,进一步拉动了海洋渔业上游产业链,为我国海洋食品现代加工技术创新体系建设和海洋产业可持续发展提供了有力支撑。 国家科技支撑计划项目在海洋生物资源利用领域取得了一批重要的科技创新成果。例如,“海洋食品精深加工技术研究与产业化示范”是迄今为止海洋食品领域最大的国家科技项目,突破了大宗低值鱼类蛋白的化加工、海洋食品原料功效因子的高效制备、海藻新型综合利用技术及海洋水产品质量与安全控制等4项海洋食品加工的重大技术;开发了低温组合干燥等10项海洋食品与功能食品产业制造技术;研制了低盐鱼酱油、脱敏鲐鱼等80种新型海洋食品及营养与功能食品(基料);建立了海洋大宗低值鱼类精深加工、海洋食品生物活性物质高效制备、高品质海藻胶加工等产业化示范基地7个,中试生产线11条,产业化示范生产线32条。“海洋生物毒素药源高纯度规模化关键技术研究与应用开发示范”项目主要开展了海洋生物毒素药源高纯度、规模化重大关键共性技术的突破与攻关,攻克了海洋生物药源高纯度规模化生产过程中的高精度检测技术、全程工艺设计、示范生产线建设、新药制剂学研究、新药临床前研究等关键技术及设备选型、设备安装调试、配套设施建设、操作人员培训等工作,建成了海洋生物毒素药源高纯度规模化生产线。“西沙群岛珊瑚礁生态恢复与特色生物资源增殖利用关键技术与示范”项目主要针对西沙群岛珊瑚礁人为损毁、特色海洋生物资源破坏和珊瑚敌害长棘海星及病原微生物危害严重,亟须珊瑚礁生态恢复技术、特色海洋生物资源增殖技术和珊瑚病敌害防控技术等重大问题,开展珊瑚礁结构生态修复与造礁石珊瑚增殖、特色生物资源增殖与珊瑚病敌害防控等关键技术研究,进行珊瑚礁生态增殖恢复技术集成与应用示范,促进珊瑚礁生态系统功能的有效恢复和珊瑚礁特色生物资源的生态增殖,转变渔民生产生活方式,发展珊瑚礁生态增殖产业,促进珊瑚礁生态系统的可持续利用。目前,该项目已经运行两年并取得了重要的阶段性进展。 其他 自2007年开始,财政部会同国家海洋局和科技部启动了公益性海洋行业科研专项,该专项支持了“贝类高值化利用技术中试研究与示范”等多项海洋生物资源利用项目。国家海洋局2010年启动了海洋可再生能源专项,部署了海洋能源微藻项目,开展海洋微藻在制备能源方面的高值化利用研究与示范。国家自然科学基金委生命学部、地学部等在海洋生物活性物质开发、海洋微生物等方面部署了多项青年基金和面上项目。中国科学院“创新三期”资源环境领域在海洋生物活性物质开发、海洋微生物资源利用、海水养殖产业链构建等方面部署了一批重要方向项目(群),其中包括“海洋生物活性物质高值利用技术”和“海洋微生物活性物质及其组合物合成技术”重要方向项目,以及“重要海水养殖动物绿色产业链构建原理与关键技术”项目群和“影响我国近海生物资源变动的关键生态与环境过程”项目群。表3为“十一五”期间中国科学院海洋生物领域重要方向项目立项项目清单。 我国海洋生物资源领域科技发展的制约因素 海洋生物资源的开发利用是我国战略性新兴产业重要的突破口,极有可能成为海洋产业发展的重要经济增长点。在取得所述创新科技成果的同时,也存在一些制约该领域发展的瓶颈问题。 1理论体系不完善 当前,海洋生物领域的部分科技成果浮于表面,对基础性科学问题和重大理论突破的关注度不够,对制约行业领域发展的重大技术问题和关键设备的解决缺乏有效的方法,一些研究思路和技术方案存在“炒概念”的嫌疑,科学研究对产业的技术支撑能力薄弱。科学研究的原始创新和突破能力不足,尚存在着上游和下游分离的问题,基础研究的科学家关注高水平研究论文的发表,产品开发的技术专家专注于有市场潜力的产品开发,上游的高技术和下游的产业化之间的有机链条需要巩固和加强。 2稳定经费投入不足 近年来,我国逐步开始高度重视海洋科学的发展,海洋生物资源领域的科技投入比例也在逐年增加。但相对于我国海洋生物制品、海洋药物、海洋食品等领域的巨大科研需求和重大经济效益产出,我国在该领域的科技投入比例尚需进一步加强。大部分海洋生物领域的科学家已经摆脱了缺乏稳定的经费来源开展研究工作的窘境,但是还存在科学家到处争取不同类别项目经费进行研究的情况。需要国家自然科学基金、“973”计划、“863”计划、科技支撑计划等从科学思想的培育、重大基础科学问题解决、关键技术问题解决、产业化支撑体系等各方面给予长期稳定的支持。 3科研平台支撑能力薄弱 海洋生物利用的科学研究和产业化开发都离不开科研条件平台的支持。当前,我国在海洋生物领域的科研条件平台建设较为薄弱。目前尚无海洋生物领域的国家重点实验室,仅拥有国家海藻工程技术研究中心等为数不多的工程中心,省部级重点实验室、技术转移转化中心等平台也需要加强支持。同时,产业化开发的体制机制方面尚存在不顺畅的环节,需要政府部门、企业单位、高校、科研机构的有机集合,从理论体系建设到技术支撑能力的提升各个层面协同发展。 4人才队伍培养力度不强 当前,我国的海洋生物资源可持续利用领域的科研骨干主要来源于海洋化学、食品科学、水产品加工等传统学科的延伸,真正从事该领域的理论研究和产业化开发的科研人才队伍亟待加强。海洋生物资源可持续利用作为一门重要的交叉学科,需要大量具备海洋生物学、水产科学、食品科学、生物化学、临床医学等多学科知识背景的综合人才队伍,需要同时具备基础科研能力和较强的产业化开发能力的复合型人才,需要科研院所和高校采取有效措施不断加大综合型人才的培养力度。 5产品集成开发亟待提升 科学技术的发展最终要转化为有效的生产力才能发挥作用,海洋生物制品开发需要重大产品的开发和技术集成创新能力的提升。当前,我国食品安全问题日益突出,陆源食品的安全问题受到巨大挑战。海洋生物产品具有与生俱来的优越性,陆源食品的令人担忧的安全性和海洋食品的绿色、无污染、安全等形成了鲜明的对比,人们更愿意接受新型的海洋生物制品。但是我国生物制品开发的重大产品较少,技术集成创新能力略显不足,如何开展重大产品开发和进行技术集成研究,推广应用海洋生物制品,是摆在相关企业面前的重要考验,海洋生物制品发展机遇与挑战并存。 我国海洋生物资源领域科技发展战略对策和建议 1关注重大基础性科学问题和技术问题 基础性科技问题的提出和解决,是海洋生物资源利用科学研究的核心推动。提出和解决制约领域科技进步和产业发展的基础性科技问题,将科学技术研究和产业化开发有机结合,解决我国海洋生物产业发展中存在的瓶颈问题,提高利用的研究和技术水平,为海洋产业发展、科技成果产出、企业技术进步、市场经济发展提供强有力的科技支撑。 2加大科技投入和提高利用效率 长期稳定的科技投入,是海洋生物资源利用科学研究的力量源泉。整合利用国家层面、部委层面、研究机构层面的国家科技资源,加大经费支持力度,延长稳定支持年限。开展海洋生物利用国家科技专项研究计划,集中全国优势力量开展技术攻关研究。加强资源和数据信息整合,提高资金、设备、平台和数据等集成作用。最大限度的发挥科研经费的作用,提高科技投入资源的使用效率,促进我国海洋生物技术领域重大科技成果产出。 3重视科研条件平台建设 强有力的科研条件平台是海洋生物资源利用的科学研究的物质基础。有效整合现有海洋生物资源利用的科技平台资源,集中建设一批国家重点实验室、国家工程(技术)中心、省市级重点实验室、企业技术中心、技术转移转化中心、产业示范基地等;建立健全理论体系突破、技术路线可行、产品安全有效、市场高度认可的“官产学研——政府部门、企业单位、高校、科研机构”的有机结合机制,促进理论体系突破和技术支撑能力提升。 4引进高水平领军人才和培养中青年科研骨干 稳定的高水平人才队伍是海洋生物资源利用科学研究的根本保障。大力培养具备海洋生物学、水产科学、食品科学、生物化学、临床医学等学科基础的综合性人才,引导相关领域人员专职从事海洋生物资源可持续利用的研究。加强技术人员的培养和引进,提高海洋生物科学领域整体技术水平。注重引进国际高水平领军人才,重视培养本土领军人才,加强中青年骨干人才的稳定支持力度,培养造就具备科学研究、技术攻关和产业化开发的综合性高水平人才队伍。 5重视新型海洋生物制品的研发和宣传 市场广阔的海洋生物制品是开展海洋生物资源利用科学研究的最终出路。吸取陆源食品安全问题的经验教训,集中力量提高新型海洋生物制品的科技含量。开发重大新型海洋生物制品,重点开发深海微生物活性物质、新型海洋生物医用材料、临床肠内营养制剂、海洋生物酶制剂等国家迫切需求的科技产品,重点关注技术集成创新能力的提升。有序开展科普宣传,树立海洋生物制品的良好的市场形象,为科学技术转化为生产力提供良好的社会氛围。 前景展望 “十一五”期间,我国通过“973”计划、“863”计划、科技支撑计划、行业专项、部门项目部署等方面,在海洋生物资源利用领域组织实施了一系列重要项目。这些项目的部署和顺利实施,在我国海洋生物活性物质、海洋功能食品、海洋微生物活性先导化合物、水产品加工技术与设备等方面的关键技术研发和科技支撑能力提高方面发挥了重要的作用,大大推动了我国海洋生物资源利用的基础理论和技术开发的发展。同时,我国海洋生物资源利用在理论体系、经费投入、科研平台、人才队伍、产品开发等方面也存在一些制约发展的问题。需要政府部门、企业单位、高等院校、科研院所等采取有效措施,针对制约产业发展的关键科学问题和核心技术问题,关注重大基础性科学问题和技术问题,加大科技投入提高利用效率,重视科研条件平台建设,稳定支持高水平领军人才和中青年科研骨干,重视新型海洋生物制品的研发和舆论宣传。从而促进海洋生物资源可持续利用基础理论体系突破和技术支撑能力提升,提高海洋生物资源可持续利用的科技含金量,树立海洋生物制品良好的市场形象,促进重大科技创新成果的产出,为科学技术转化为生产力提供良好的社会氛围。 生物资源论文:农业生物资源保护状态与发展策略 摘要:简述了保护与利用农业生物资源的重要性和紧迫性,总结分析了山东省农业生物资源保存、研究和利用现状。针对目前存在的突出问题,提出了构建全省农业生物资源保护与利用平台的设想,包括平台建设的总体思路、平台结构、三大体系建设及八大重点任务。 关键词:生物资源;保护现状;存在问题;发展战略 农业生物资源包括农作物、畜禽、农业微生物和药用植物等种质资源,是维持人类生存、健康与发展的最根本物质基础和战略资源,也是农业新品种和生命科学源头创新的材料基础。育种实质上就是作物种质资源优异基因的重组再加工,小麦矮秆基因、水稻“野败”型不育基因的应用引发了“绿色革命”。因此,保护农业生物资源多样性,发掘其中的优异基因,是实现农业可持续发展的中心策略[1]。当前,山东省农业生物资源保护与利用工作仍处于初级阶段,还存在许多不足,而作物种类减少、品种遗传基础狭窄的问题却日益突出。我们应该充分认识农业生物资源在经济社会、农业可持续发展及食物与生态安全保障等方面的重要作用,站在国家和民族长远利益的高度,切实加强农业生物资源保护与利用工作[2]。 1山东省农业生物资源保护现状和主要存在问题 1.1农业生物资源收集保存现状 山东省地处温带,由于具有良好的气候、土壤、地形地貌条件及悠久的垦殖历史,农业生物资源相当丰富。新中国成立以来,有关农业行政部门和科研单位组织了三次较大规模的农作物品种资源调查、搜集和整理工作,特别是近几年,在省农业良种工程项目的支持下,大力开展了新品种选育和国内外种质资源的引进收集工作,进一步丰富了山东农业生物资源。初步统计,目前分散保存于全省科研和教学单位的农业生物种质资源约4万份,这些资源有效地支撑了全省动植物育种和农业可持续发展。 1.1.1主要农作物资源目前,以山东省农业科学院为主体搜集保存的普通小麦种质资源2200余份,其中本省地方品种441份,育成品种534份,国内征集品种(系)1025份,国外品种59份;另有国内外耐旱小麦种质156份,小麦近缘野生种属10份。玉米地方品种资源经过归并整理后保存441份,另有大批国内外引进种质和创新种质。国内外花生资源1800余份。棉花种质1470余份,包括野生棉及远缘杂交高代材料、彩棉、低酚棉等。谷子种质2200多份。高粱种质1200多份。大豆栽培品种835份。 建国以来,经过几次全省范围内对蔬菜资源的调查、征集和整理,到1983年,山东省农业科学院蔬菜研究所保存68种蔬菜(包括部分亚种和变种)共3000多份种质资源,其中收入《山东省蔬菜品种资源目录》的共计1680个。这些品种中有许多是山东名优特产蔬菜资源,如胶东大白菜、潍县萝卜、章丘大葱、莱芜姜、苍山大蒜、益都银瓜等。20世纪80年代以来,山东从国内外引进了大批优良蔬菜品种,加之本省选育的新品种,使山东的蔬菜资源十分丰富,并具有突出的经济性状[3]。 山东是我国北方落叶果树的原产中心之一,被誉为“北方落叶果树的王国”。现有果树种质资源24科,50属,141种,27个变种,其中原始分布的野生果树资源有20科,34属,81种或变种[4]。山东原产果树资源在现有资源种类中占有优势地位,烟台苹果、莱阳梨、肥城桃、乐陵金丝小枣、枣庄石榴、大泽山葡萄等都是山东久负盛名的特产。 1.1.2畜禽资源山东现有地方畜禽品种32个,其中鲁西黄牛、德州驴等大家畜5个,莱芜猪、大蒲莲猪、里岔黑猪等地方猪种8个,小尾寒羊、济宁青山羊等地方羊8个,寿光鸡、中国斗鸡等地方鸡7个,豁眼鹅、金乡百子鹅2个地方鹅,微山麻鸭、文登黑鸭2个地方鸭。现存的地方品种按保存数量和利用程度可分为三种情况:一是有一定群体数量,在畜牧生产中单独或作为杂交母本使用的畜禽品种,如鲁西黄牛、小尾寒羊、莱芜猪、里岔黑猪、微山麻鸭、豁眼鹅等,大约占畜禽品种资源总量的三分之一,已得到有效利用,市场需求趋向性凸显,资源价值得到认可,并对畜牧业发展提供了种质支撑。二是群体数量较少,某些特性突出,目前作为育种材料或满足特定需要的畜禽品种,如中国斗鸡、寿光鸡、济宁青山羊、大蒲莲猪等。三是尚未得到社会重视、存养地又无能力保护,数量急剧下降,已经灭绝或处于濒危的畜禽品种,建国以来,已有荣成元宝鸡、烟台糁糠鸡、沾化黑猪等6个品种灭绝;济宁百日鸡、文登黑鸭、大尾寒羊、黑耳兔等品种濒临灭绝[5]。 1.1.3农业微生物资源山东省在农业微生物资源研究与开发利用方面曾一度在全国处于领先水平。1963年山东省农业科学院分离到一种专性寄生于菟丝子的墨盘孢目毛炭疽菌属的真菌,利用该菌制备的微生物除草剂“鲁保1号”防治菟丝子效果显著,且不危害大豆和其它农作物,对人畜无害,成为我国将真菌用于杂草生物防治的首创。1966年以后,生物除草剂“鲁保1号”在全国20多个省(市、自治区)推广应用6617×104hm2,防效达85%以上,平均挽回损失30%~50%。目前,山东省农业科学院生物农药、生物肥料和食用菌等优良菌株的保存数量达400余株,山东农业大学的植物病原真菌菌种及动物病原菌保存数量达200余株,青岛农业大学也保存有一定数量的药用真菌资源。 1.1.4药用植物资源1987年第三次中药资源普查后编写的《山东省中药资源名录》共收载中药4类1470种,药用植物即达1299种,占中药资源总数的8814%,其中藻类植物43种,菌类植物32种,地衣植物2种,苔藓植物3种,蕨类植物73种,种子植物有1143种。除山东中医药大学、山东中医药研究院和各地植物园内种植少量的药用植物用于教学、科普或观赏外,大都处于野生状态。建国以来,山东开展野生种质人工驯化的药用植物90余种,较大规模(6617hm2以上)人工栽培的有20余种,其中桔梗、丹参、黄芩、黄芪、金银花等全国知名。从2005年始,在省良种产业化工程的支持下,开始了山东大宗类药用植物种质资源的搜集研究工作,山东省农业科学院鉴定保存桔梗、丹参、黄芪、黄芩、石竹子、紫苏等种质200余份,育种中间材料800余份;山东中医药大学鉴定保存金银花、丹参等种质资源140余份;山东中医药研究院鉴定保存黄芩种质50余份。 1.2农业生物资源保护与利用中存在的主要问题 农业生物资源研究是农业科技发展的重要基础。尽管山东农业生物资源保护与利用工作取得了显著成绩,但仍有诸多问题亟待解决[6~8]。 一是对生物资源的重要性认识不足,对生物资源保护和利用工作的基础性、长期性、稳定性和公益性还没有形成广泛的社会共识。 二是管理职责不明,缺乏高层次整体规划,尚未建立起统 一、高效的全省农业生物资源管理工作体系。 三是资源保存分散,共享效率低。长期以来,资源分散保存在不同的行业机构和技术人员手中,存在部门分割、单位所有的现象,机构之间以及保存者与利用者之间缺乏联系,资源共享的整体能力较差。 四是资源评价、鉴定等技术工作不深入,典型性和关键性数据缺乏,资源潜在的经济、社会和生态价值没能体现出来。 五是缺乏高层次专业人才。资源保护和管理工作具有基础性和技术支撑性等特点,短期内难以出大成果和高水平论文,难以吸引高层次人才从事这项工作。 六是缺乏持续稳定的经费支持。资源的收集保存、繁殖更新是一项基础性、公益性的工作,其经费至今尚未列入经常性财政预算。许多资源的保存借助一般科研项目的支持,而项目结束后,因资金断档,不得不放弃对大量资源的保存。 2山东省农业生物资源保护与利用的战略设想 山东具有丰富的农业生物资源,但随着农业集约化发展、生态环境变化和大规模经济建设,加之长期以来农业生物资源工作存在的诸多问题,使农业生物资源多样性破环严重,农业品种遗传基础越来越窄。因此,加强农业生物资源的管理、保护及研究利用越来越迫切,任务十分艰巨。为此,提出构建山东农业生物资源保护与利用平台的初步设想[9~13]。 2.1平台建设总体思路 2.1.1指导思想从全省农业科技发展的总体布局出发,以资源安全保护和科学利用为主线,搭建公益性、基础性、战略性的农业生物资源保护与利用平台,创新资源管理与共享机制,解决资源收集、保存、共享和利用过程中的关键问题,为山东省乃至黄淮海地区农业科技长远发展与重点突破提供强有力的基础支撑。 2.1.2基本原则 (1)统筹规划,分步实施。农业生物资源种类多、分布广,保存方式多样。平台建设必须注重顶层设计和统一规划,按照不同类型资源的性能特点和生命规律,分步骤、分级别、分阶段组织实施。 (2)政府主导,多方参与。充分发挥政府对公益性、基础性事业的主导作用,同时调动农业科研院所、高等院校、社会团体和个人参与的积极性,建立多元化的农业生物资源保护与利用体系。 (3)优化整合,高效利用。对全省农业生物资源状况进行全面调查、登记,优化整合分散在全省不同地区、不同单位的农业生物资源,确保资源安全,促进共享,提高利用效率。 (4)创新机制,加强管理。建立由省级行政主管部门参与的农业生物资源保护与利用决策机制,构筑以资源保存和研究机构为核心的收集保护体系,逐步完善咨询、运行、服务、监督、评价等管理机制,保证平台正常运转。 生物资源论文:农业生物资源保护发展 农业生物资源包括农作物、畜禽、农业微生物和药用植物等种质资源,是维持人类生存、健康与发展的最根本物质基础和战略资源,也是农业新品种和生命科学源头创新的材料基础。育种实质上就是作物种质资源优异基因的重组再加工,小麦矮秆基因、水稻“野败”型不育基因的应用引发了“绿色革命”。因此,保护农业生物资源多样性,发掘其中的优异基因,是实现农业可持续发展的中心策略[1]。当前,山东省农业生物资源保护与利用工作仍处于初级阶段,还存在许多不足,而作物种类减少、品种遗传基础狭窄的问题却日益突出。我们应该充分认识农业生物资源在经济社会、农业可持续发展及食物与生态安全保障等方面的重要作用,站在国家和民族长远利益的高度,切实加强农业生物资源保护与利用工作[2]。 1山东省农业生物资源保护现状和主要存在问题 1.1农业生物资源收集保存现状 山东省地处温带,由于具有良好的气候、土壤、地形地貌条件及悠久的垦殖历史,农业生物资源相当丰富。新中国成立以来,有关农业行政部门和科研单位组织了三次较大规模的农作物品种资源调查、搜集和整理工作,特别是近几年,在省农业良种工程项目的支持下,大力开展了新品种选育和国内外种质资源的引进收集工作,进一步丰富了山东农业生物资源。初步统计,目前分散保存于全省科研和教学单位的农业生物种质资源约4万份,这些资源有效地支撑了全省动植物育种和农业可持续发展。 1.1.1主要农作物资源目前,以山东省农业科学院为主体搜集保存的普通小麦种质资源2200余份,其中本省地方品种441份,育成品种534份,国内征集品种(系)1025份,国外品种59份;另有国内外耐旱小麦种质156份,小麦近缘野生种属10份。玉米地方品种资源经过归并整理后保存441份,另有大批国内外引进种质和创新种质。国内外花生资源1800余份。棉花种质1470余份,包括野生棉及远缘杂交高代材料、彩棉、低酚棉等。谷子种质2200多份。高粱种质1200多份。大豆栽培品种835份。 建国以来,经过几次全省范围内对蔬菜资源的调查、征集和整理,到1983年,山东省农业科学院蔬菜研究所保存68种蔬菜(包括部分亚种和变种)共3000多份种质资源,其中收入《山东省蔬菜品种资源目录》的共计1680个。这些品种中有许多是山东名优特产蔬菜资源,如胶东大白菜、潍县萝卜、章丘大葱、莱芜姜、苍山大蒜、益都银瓜等。20世纪80年代以来,山东从国内外引进了大批优良蔬菜品种,加之本省选育的新品种,使山东的蔬菜资源十分丰富,并具有突出的经济性状[3]。 山东是我国北方落叶果树的原产中心之一,被誉为“北方落叶果树的王国”。现有果树种质资源24科,50属,141种,27个变种,其中原始分布的野生果树资源有20科,34属,81种或变种[4]。山东原产果树资源在现有资源种类中占有优势地位,烟台苹果、莱阳梨、肥城桃、乐陵金丝小枣、枣庄石榴、大泽山葡萄等都是山东久负盛名的特产。 1.1.2畜禽资源山东现有地方畜禽品种32个,其中鲁西黄牛、德州驴等大家畜5个,莱芜猪、大蒲莲猪、里岔黑猪等地方猪种8个,小尾寒羊、济宁青山羊等地方羊8个,寿光鸡、中国斗鸡等地方鸡7个,豁眼鹅、金乡百子鹅2个地方鹅,微山麻鸭、文登黑鸭2个地方鸭。现存的地方品种按保存数量和利用程度可分为三种情况:一是有一定群体数量,在畜牧生产中单独或作为杂交母本使用的畜禽品种,如鲁西黄牛、小尾寒羊、莱芜猪、里岔黑猪、微山麻鸭、豁眼鹅等,大约占畜禽品种资源总量的三分之一,已得到有效利用,市场需求趋向性凸显,资源价值得到认可,并对畜牧业发展提供了种质支撑。二是群体数量较少,某些特性突出,目前作为育种材料或满足特定需要的畜禽品种,如中国斗鸡、寿光鸡、济宁青山羊、大蒲莲猪等。三是尚未得到社会重视、存养地又无能力保护,数量急剧下降,已经灭绝或处于濒危的畜禽品种,建国以来,已有荣成元宝鸡、烟台糁糠鸡、沾化黑猪等6个品种灭绝;济宁百日鸡、文登黑鸭、大尾寒羊、黑耳兔等品种濒临灭绝[5]。 1.1.3农业微生物资源山东省在农业微生物资源研究与开发利用方面曾一度在全国处于领先水平。1963年山东省农业科学院分离到一种专性寄生于菟丝子的墨盘孢目毛炭疽菌属的真菌,利用该菌制备的微生物除草剂“鲁保1号”防治菟丝子效果显著,且不危害大豆和其它农作物,对人畜无害,成为我国将真菌用于杂草生物防治的首创。1966年以后,生物除草剂“鲁保1号”在全国20多个省(市、自治区)推广应用6617×104hm2,防效达85%以上,平均挽回损失30%~50%。目前,山东省农业科学院生物农药、生物肥料和食用菌等优良菌株的保存数量达400余株,山东农业大学的植物病原真菌菌种及动物病原菌保存数量达200余株,青岛农业大学也保存有一定数量的药用真菌资源。 1.1.4药用植物资源1987年第三次中药资源普查后编写的《山东省中药资源名录》共收载中药4类1470种,药用植物即达1299种,占中药资源总数的8814%,其中藻类植物43种,菌类植物32种,地衣植物2种,苔藓植物3种,蕨类植物73种,种子植物有1143种。除山东中医药大学、山东中医药研究院和各地植物园内种植少量的药用植物用于教学、科普或观赏外,大都处于野生状态。建国以来,山东开展野生种质人工驯化的药用植物90余种,较大规模(6617hm2以上)人工栽培的有20余种,其中桔梗、丹参、黄芩、黄芪、金银花等全国知名。从2005年始,在省良种产业化工程的支持下,开始了山东大宗类药用植物种质资源的搜集研究工作,山东省农业科学院鉴定保存桔梗、丹参、黄芪、黄芩、石竹子、紫苏等种质200余份,育种中间材料800余份;山东中医药大学鉴定保存金银花、丹参等种质资源140余份;山东中医药研究院鉴定保存黄芩种质50余份。 1.2农业生物资源保护与利用中存在的主要问题 农业生物资源研究是农业科技发展的重要基础。尽管山东农业生物资源保护与利用工作取得了显著成绩,但仍有诸多问题亟待解决[6~8]。 一是对生物资源的重要性认识不足,对生物资源保护和利用工作的基础性、长期性、稳定性和公益性还没有形成广泛的社会共识。 二是管理职责不明,缺乏高层次整体规划,尚未建立起统 一、高效的全省农业生物资源管理工作体系。 三是资源保存分散,共享效率低。长期以来,资源分散保存在不同的行业机构和技术人员手中,存在部门分割、单位所有的现象,机构之间以及保存者与利用者之间缺乏联系,资源共享的整体能力较差。 四是资源评价、鉴定等技术工作不深入,典型性和关键性数据缺乏,资源潜在的经济、社会和生态价值没能体现出来。 五是缺乏高层次专业人才。资源保护和管理工作具有基础性和技术支撑性等特点,短期内难以出大成果和高水平论文,难以吸引高层次人才从事这项工作。 六是缺乏持续稳定的经费支持。资源的收集保存、繁殖更新是一项基础性、公益性的工作,其经费至今尚未列入经常性财政预算。许多资源的保存借助一般科研项目的支持,而项目结束后,因资金断档,不得不放弃对大量资源的保存。 2山东省农业生物资源保护与利用的战略设想 山东具有丰富的农业生物资源,但随着农业集约化发展、生态环境变化和大规模经济建设,加之长期以来农业生物资源工作存在的诸多问题,使农业生物资源多样性破环严重,农业品种遗传基础越来越窄。因此,加强农业生物资源的管理、保护及研究利用越来越迫切,任务十分艰巨。为此,提出构建山东农业生物资源保护与利用平台的初步设想[9~13]。 2.1平台建设总体思路 2.1.1指导思想从全省农业科技发展的总体布局出发,以资源安全保护和科学利用为主线,搭建公益性、基础性、战略性的农业生物资源保护与利用平台,创新资源管理与共享机制,解决资源收集、保存、共享和利用过程中的关键问题,为山东省乃至黄淮海地区农业科技长远发展与重点突破提供强有力的基础支撑。 2.1.2基本原则 (1)统筹规划,分步实施。农业生物资源种类多、分布广,保存方式多样。平台建设必须注重顶层设计和统一规划,按照不同类型资源的性能特点和生命规律,分步骤、分级别、分阶段组织实施。 (2)政府主导,多方参与。充分发挥政府对公益性、基础性事业的主导作用,同时调动农业科研院所、高等院校、社会团体和个人参与的积极性,建立多元化的农业生物资源保护与利用体系。 (3)优化整合,高效利用。对全省农业生物资源状况进行全面调查、登记,优化整合分散在全省不同地区、不同单位的农业生物资源,确保资源安全,促进共享,提高利用效率。 (4)创新机制,加强管理。建立由省级行政主管部门参与的农业生物资源保护与利用决策机制,构筑以资源保存和研究机构为核心的收集保护体系,逐步完善咨询、运行、服务、监督、评价等管理机制,保证平台正常运转。2.1.3发展目标利用10年左右的时间,构筑起全省农业生物资源保护与利用的实物层、数据层和网络层三层结构,建成资源运行管理、保存更新和共享服务三大体系,完成一批农业生物资源保存、创新和共享等基础性工作,全面提升山东省资源保存与利用的标准化、信息化水平,与国家自然科技资源平台接轨,实现山东省农业生物资源保护与利用工作的跨越式发展。 2.2平台结构 农业生物资源保护与利用平台由实物层、数据层和网络层三层结构组成。 实物层包括主要农作物、养殖动物、农业微生物、药用植物等种质资源库(圃、区、场)及其所保存的种质资源。通过实物层建设,形成山东省农业生物资源保存体系。 数据层是按照统一的技术标准对农业生物资源的形态、特性、遗传等各种资料进行数字化处理,建立山东省农业种质资源数据库。 网络层是建设分布式的农业生物资源信息网络软硬件环境,建立山东省农业生物资源信息网络服务系统,农业生物资源信息,实现农业资源数据的远程查询和种质需求信息的传递。 2.3平台建设的主要内容 2.3.1收集保存体系建设为了实现农业生物资源的安全保存,避免已收集资源的再度丢失,应建立原生境保护与非原生境保护(如种质库、圃、场、园等)相结合的标准化、规模化、自动化和网络化的保存体系。 (1)山东省农业生物资源中心。建设、完善农业生物资源中心综合楼及其相应的配套设施,包括种子中期低温保存库、微生物库、离体材料库、畜禽种质库、种质鉴定评价实验室、资源信息网络室、资源繁育和展示基地等,使该中心成为山东乃至黄淮海地区现代化的种质资源保存中心、资源鉴定与评价中心、资源数据信息中心和生物多样性保护的科普教育基地。 (2)种质资源圃。以山东省农业科研机构和高等院校为依托,以不适宜种子保存的多年生和无性繁殖植物资源为重点,充分利用现有资源圃,建设、完善10个植物种质资源圃。 (3)畜禽保种场。以优势农业科研、教学机构和生产单位为依托,以特色、珍稀地方畜禽资源和优异资源为重点,按照生物安全规划,依据品种特性分类原则,建立20个畜禽资源保种场,保护地方资源和引进的优异资源。 (4)保护区。以生物资源原生地地方政府为主体,根据普查结果,设立10~20个种质资源原生境保护区,对山东特有的野生资源进行原生境保护。 (5)资源繁殖更新基地。以农业科研、教学机构和生产单位为依托,根据实际需要,在全省范围内建立10个资源繁育更新基地,对保存的农业生物种质材料分期分批进行更新繁殖。 2.3.2运行管理体系建设 (1)管理委员会。成立山东省农业生物资源管理委员会,作为全省农业生物资源保护和利用平台的领导机构和最高决策机构,主要功能是协调、规范平台建设的政策导向,从政策和运行方面协调有关部门、单位和个人之间的利益关系,保障平台顺畅运行。 (2)专家咨询委员会。聘请国内相关领域的知名专家,组成专家咨询委员会,负责对农业生物资源保护利用体系建设与运行的方针、路线和发展战略提供咨询意见和决策性建议,包括科技政策与科技规划的制定、重大科技项目与科学工程的前期论证、人才培养、国内外交流合作等。 (3)管理办公室。平台管理办公室是资源平台管理委员会和专家咨询委员会的日常办事机构,是平台共享服务和运行管理的枢纽,保障各项决策的实施以及安排协调相关的任务。 (4)省级资源中心。中心为非盈利的公益性事业单位,其职能和任务是进行农业生物资源的搜集、引进和保存工作,开展资源的鉴定评价、创新利用、分发代存和资源数据信息的研究与,在全省农业生物资源保护与利用工作的组织协调、信息沟通、资源共享等方面发挥牵头作用,是全省农业生物资源共享体系的中心。 (5)资源研究团队。以农业科研机构和高等院校的科研人员为主体,吸收社会力量,组建资源研究团队,承担资源收集保存、鉴定评价、繁殖更新、共享利用等具体工作。 2.3.3共享服务体系建设 (1)建立健全资源共享机制。研究制定共享行为主体的责权利界定规则,确定资源提供者、利用者和共享运行管理者等共享行为主体的责权利。研究制定农业生物资源共享保障规则,包括共享与利益分享相关政策和法规、约束与激励机制、信誉保障和咨询机制、绩效评价机制等。 (2)建立资源信息共享网络。集成资源主要数据信息,建立山东省农业生物资源信息共享服务网络,为政府主管部门掌握情况和宏观决策提供依据,为科研人员和普通公众获取和利用农业生物资源信息提供可靠、便捷的通道。 2.4平台建设的重点任务 2.4.1农业生物资源的考察与调查对全省农业生物资源的种类、分布、多样性、濒危状况、生态环境以及资源的保存条件、管理水平和共享共用现状等进行全面调查,探索农业生物资源长期保护和可持续利用的有效途径。 2.4.2农业生物资源的收集保存建设农业生物资源保存库(圃、场)及原生境保护点,向各级各类科研单位、高等院校等资源保有单位和个人征集现有资源,开展国内外优异资源的收集和引进,抢救性收集保护濒危、珍稀、野生农业生物资源。对收集的资源统一编目和入库(圃、场)保存。 2.4.3农业生物资源的繁殖更新及标志性性状数据的补充完善开展现存资源的定期繁殖更新工作,维持资源的生活力。对收集保存的资源深入开展农艺学、遗传学等相关研究,补充完善种质资源的标志性和关键性性状信息,增加资源信息数据,提高资源可利用性。 2.4.4农业生物资源的鉴定评价按照国家统一的资源描述标准和数据控制规范,对资源的生物学特征特性进行鉴定评价。研究各种农业生物资源鉴定评价的技术方法,特别是利用现代生物技术理论和方法,从分子水平研究资源的性状特征,构建地方特色生物资源核心种质,筛选优异资源和突破性新种质。 2.4.5标准化整理和数字化表达按照国家统一的资源描述规范,对资源的护照信息、标记信息、特征特性信息、保存信息等进行标准化整理和数字化表达,建立资源信息(包括图像、视频等信息)数据库,保证资源信息数据的可比性,提升资源的利用价值和共享水平。 2.4.6分子标记筛选、基因克隆与种质创新开展农业生物遗传多样性研究,发掘重要性状的基因标记,克隆功能基因,创造新型种质材料,丰富遗传资源基因库。利用分子标记技术,研究山东特有生物资源的分子图谱,构建智能化的种质指纹图谱识别系统,建立以分子标记辅助选择、转基因技术和分子设计育种技术为主体的高效分子育种技术平台。 2.4.7信息网络建设按照统一的资源信息标准、数字化标准和网络化标准,将资源实物、数据信息和网络相结合,建立数据容量大、检索查询功能全、网络服务方便快捷的信息化、现代化服务体系。 基于GIS、RS和GPS技术,建设农业生物资源原生地、资源圃、保种场、保护区和更新与繁殖基地自然与经济环境空间管理系统,与共享服务系统融合,支撑农业生物资源信息化管理与服务。 2.4.8虚拟博物馆建设建立和完善图像处理、多媒体数据采集加工的规范,开展代表性、典型性资源的多媒体数据采集工作;运用三维数据还原、视频、音频等技术制作多媒体展品,实现对资源全方位的数字化表达;建立多媒体信息查询系统,以“形”的方式实现对资源的检索,建成山东省农业生物资源虚拟博物馆,达到对社会公众进行科普教育、资源保护宣传和远程服务的目的。 生物资源论文:生物资源在初中生物课堂教学中的应用 一、充分发掘地方生物资源,为开放式教学做铺垫 生物课要做到从封闭式教学到开放式教学具有相当大的挑战性。封闭式教学是从20世纪50年代开始的,那时我国教育受苏联影响较大,推崇“三个中心论”,即“以课堂为中心,以教师为中心,以课本为中心”。这种教育思想把课堂作为实施教学的基地,教学活动大都是在课堂中进行的,学生的学习活动也往往局限于课堂。然而由于生物的结构、生理过程等知识往往比较抽象,如果只用语言描述,课堂会变得枯燥无趣,有些知识甚至利用多媒体也难以达到理想的教学效果,从而使学生的学习积极性受到打击。对于这种状况,教师应尽可能发掘当地生物资源,例如可从校园中的动植物开始,带领学生在校园中进行探索。实实在在的生物是感性的,是看得见、摸得着的,它能有效地丰富学生的感性认识,促进其感性认识向理性认识的转化和升华。另外,它是形象的、具体的,能有效地激发学生的想象和联想,使学生超越个人狭隘的经验范围和时空的限制,能够既让学生获得掌握的知识,认识更多的事物,又让学生的形象思维与抽象思维互动发展。 二、充分发掘地方生物资源,培养学生实践能力 毋庸置疑,校外资源比校内资源丰富得多,有养殖场、农林场、农产品加工厂,有公园、花木场、动植物标本馆,也有生物科技实践活动方面的素材,如三汊河湿地等,这些都是非常好的生物教学资源,在教学中教师应该注意运用。教师在发掘地方生物资源的过程中应当充分发挥学生的主观能动性,带领学生参与其中,给学生营造身临其境的氛围,以加强学生的实践能力。在当地生物资源发掘的过程中会涉及参观、访问、讲座、论坛等多种途径,学生会因此获得更多接触社会的机会,有更多了解生物与社会、科学之间关系,从而学习动机得到激发,实践能力和社会适应能力得到增强。如在教学水资源时,可让学生从当地河流中取水,对其水质进行调查、检验;在教学古生物进化时,可让学生参观动物园和标本博物馆;教学传染病时,可让学生调查学校附近卫生防疫站,了解病毒产生过程……这样的教学能让学生了解和体会到很多更加直观形象的生物信息。 三、充分发掘地方生物资源,提高课堂教学效率 生物科学是一门实验科学,教师应从学生的兴趣出发,结合生活实践,让学生参与问题与假设的提出、方案的设计、验证和得出结论等过程,让学生在自主思考、自主操作中完成实验,避免纸上谈兵。只有把所学的知识运用到实践中,才会真正理解知识,融会贯通;也只有在实践中学以致用,知识才能称之为知识。让学生通过探究获取知识,调动探求知识的心理需求,把课堂学习的主动权最大限度地还给学生,课堂教学就会和谐、高效。例如在说明某种鱼类对不同的水环境均有一定的适应性时,笔者鼓励学生用不同的水质饲养此鱼,并带领学生前往当地水族馆请教专业人员,以此来让学生获取生动案例和精准的答案。此外,在课堂上,笔者要求学生认真观察此鱼的结构,并与其他鱼类进行对比,找出其特点。由于此前学生已经对这种鱼有较深的了解,因此都积极地参与讨论,轻松地理解了所学内容,课堂轻松而有实效。 显而易见,地方生物资源对初中生物课堂教学具有积极的作用。我国地大物博,每个地区都有其独特的资源。生物教师应当充分挖掘本地区宝贵的生物资源,让它为生物教学增添趣味。同时,作为生物教师,我们必须具备紧随时代潮流的教学资源观,有所为有所不为,以现代教育理念为指导,辩证地开发和利用各种教学资源,把地方特色资源转化为课堂教学资源,提升学生对生物课的兴趣,提高课堂教学效率,为学生的发展创造更广阔的空间。 作者:李智峰 周娉 单位:酒泉第五中学 生物资源论文:水生生物资源增殖放流办法 为了坚持我市水生生物的多样性,修复水域生态情况,维护生态安全,完成人与天然和谐发展。依据《渔业法》、国务院《中国水生生物资源养护行动大纲》、省农业厅有关文件精神,为策应经济区建设,促进我市水域生态文明建设和渔业经济可继续发展。我市将开展以构建“漂亮赣江、生态赣江、和谐”为主题的水生生物资源增殖放流活动。现结合当地的实践状况,特制订本工作方案。 一、工作安排 (一)放流数目:全市13个县(市、区)方案放流水产物苗种3000万尾。其中市本级放流200万尾,投资15万元; (二)放流地址:各地应选择在赣江或其支流,以及大、中型水库中进行放流。市本级放流地址安排在赣江吉州段自来水公司取水站的上游500米处; (三)放流时间:2012年6—7月份; (四)放流种类:四大家鱼、鲤、鲫、鲂(鳊)等。 二、工作办法 (一)增强指导,成立专门机构。为了使增殖放流工作顺利进行,必需增强组织指导。市里成立以市农业局局长尹洪泉同志为组长,副调研员左家斌、陈志强同志为副组长,市水产(渔政)站、市农业行政法律支队负责人成员的增殖放流工作指导小组。其办公室设在市农业局水产(渔政)站,负责全市水生生物增殖放流工作的组织与协调,市水产站供应相关的技能支持和放流工作的结果评价工作。各县(市、区)也要成立响应的专门机构,以保证增殖放流的工作结果。 (二)宣传发起,提高社会关注度。充分应用播送、电视、报纸、收集等宣传媒体和路子,开展对水生生物资源增殖放流主要意义的宣传,加强社会各界和群众对水域生态情况、水生生物资源维护的认识。经过增殖放流这一方式,普遍接收大众参加,扩展社会影响,构成全市城乡居民一起关注增殖放流,维护生态情况的优越气氛。 (三)增强监管,规范放盛行为。放流苗种应符合《水生生物增殖放流规则》的要求,准则上如果来自水产良种场持证生产的优质苗种,并经由查验检疫及格,保证种苗质量。严禁向自然水域投放杂交种、转基因种以及不符合生态要求的水产种苗;放流苗种要经过公开投标收购,放流进程要公证公示,承受群众和社会监督;要做好增殖放流的跟踪查询和监督,科学评价增殖放流的工作结果。 (四)县政府指导,多方筹集资金。增殖放流工作是落实水生生物养护行动大纲和维护水生生物资源,维护生态情况的主要行动。2012年,市、县两级财务将拨出必然的指导资金用于增殖放流。积极倡议并争夺民间资金及社会各界的支持,保证水生生物资源的养护和增殖放流等公益性社会事业,多方筹集资金,使我市的增殖放流工作规范、长期、有用地开展。 (五)增强法律,保证放流结果。市、县渔政法律部分要以全市统一开展水生生物增殖放流的契机,结合本年的捕捞答应证的前置审批工作,开展一次打击不合法电、毒、炸鱼等为重点的渔业结合专治行动。经过加大对水生生物增殖放流的水域的有害渔具进行清算和整理,增强对捕捞答应的监管,严厉打击不合法捕捞和无证捕捞的行为,保证增殖放流的结果。 生物资源论文:小议生物资源保护现状与发展探讨 摘要:简述了保护与利用农业生物资源的重要性和紧迫性,总结分析了山东省农业生物资源保存、研究和利用现状。针对目前存在的突出问题,提出了构建全省农业生物资源保护与利用平台的设想,包括平台建设的总体思路、平台结构、三大体系建设及八大重点任务。 关键词:生物资源;保护现状;存在问题;发展战略 农业生物资源包括农作物、畜禽、农业微生物和药用植物等种质资源,是维持人类生存、健康与发展的最根本物质基础和战略资源,也是农业新品种和生命科学源头创新的材料基础。育种实质上就是作物种质资源优异基因的重组再加工,小麦矮秆基因、水稻“野败”型不育基因的应用引发了“绿色革命”。因此,保护农业生物资源多样性,发掘其中的优异基因,是实现农业可持续发展的中心策略[1]。当前,山东省农业生物资源保护与利用工作仍处于初级阶段,还存在许多不足,而作物种类减少、品种遗传基础狭窄的问题却日益突出。我们应该充分认识农业生物资源在经济社会、农业可持续发展及食物与生态安全保障等方面的重要作用,站在国家和民族长远利益的高度,切实加强农业生物资源保护与利用工作[2]。 1山东省农业生物资源保护现状和主要存在问题 1.1农业生物资源收集保存现状 山东省地处温带,由于具有良好的气候、土壤、地形地貌条件及悠久的垦殖历史,农业生物资源相当丰富。新中国成立以来,有关农业行政部门和科研单位组织了三次较大规模的农作物品种资源调查、搜集和整理工作,特别是近几年,在省农业良种工程项目的支持下,大力开展了新品种选育和国内外种质资源的引进收集工作,进一步丰富了山东农业生物资源。初步统计,目前分散保存于全省科研和教学单位的农业生物种质资源约4万份,这些资源有效地支撑了全省动植物育种和农业可持续发展。 1.1.1主要农作物资源目前,以山东省农业科学院为主体搜集保存的普通小麦种质资源2200余份,其中本省地方品种441份,育成品种534份,国内征集品种(系)1025份,国外品种59份;另有国内外耐旱小麦种质156份,小麦近缘野生种属10份。玉米地方品种资源经过归并整理后保存441份,另有大批国内外引进种质和创新种质。国内外花生资源1800余份。棉花种质1470余份,包括野生棉及远缘杂交高代材料、彩棉、低酚棉等。谷子种质2200多份。高粱种质1200多份。大豆栽培品种835份。 建国以来,经过几次全省范围内对蔬菜资源的调查、征集和整理,到1983年,山东省农业科学院蔬菜研究所保存68种蔬菜(包括部分亚种和变种)共3000多份种质资源,其中收入《山东省蔬菜品种资源目录》的共计1680个。这些品种中有许多是山东名优特产蔬菜资源,如胶东大白菜、潍县萝卜、章丘大葱、莱芜姜、苍山大蒜、益都银瓜等。20世纪80年代以来,山东从国内外引进了大批优良蔬菜品种,加之本省选育的新品种,使山东的蔬菜资源十分丰富,并具有突出的经济性状[3]。 山东是我国北方落叶果树的原产中心之一,被誉为“北方落叶果树的王国”。现有果树种质资源24科,50属,141种,27个变种,其中原始分布的野生果树资源有20科,34属,81种或变种[4]。山东原产果树资源在现有资源种类中占有优势地位,烟台苹果、莱阳梨、肥城桃、乐陵金丝小枣、枣庄石榴、大泽山葡萄等都是山东久负盛名的特产。 1.1.2畜禽资源山东现有地方畜禽品种32个,其中鲁西黄牛、德州驴等大家畜5个,莱芜猪、大蒲莲猪、里岔黑猪等地方猪种8个,小尾寒羊、济宁青山羊等地方羊8个,寿光鸡、中国斗鸡等地方鸡7个,豁眼鹅、金乡百子鹅2个地方鹅,微山麻鸭、文登黑鸭2个地方鸭。现存的地方品种按保存数量和利用程度可分为三种情况:一是有一定群体数量,在畜牧生产中单独或作为杂交母本使用的畜禽品种,如鲁西黄牛、小尾寒羊、莱芜猪、里岔黑猪、微山麻鸭、豁眼鹅等,大约占畜禽品种资源总量的三分之一,已得到有效利用,市场需求趋向性凸显,资源价值得到认可,并对畜牧业发展提供了种质支撑。二是群体数量较少,某些特性突出,目前作为育种材料或满足特定需要的畜禽品种,如中国斗鸡、寿光鸡、济宁青山羊、大蒲莲猪等。三是尚未得到社会重视、存养地又无能力保护,数量急剧下降,已经灭绝或处于濒危的畜禽品种,建国以来,已有荣成元宝鸡、烟台糁糠鸡、沾化黑猪等6个品种灭绝;济宁百日鸡、文登黑鸭、大尾寒羊、黑耳兔等品种濒临灭绝[5]。 1.1.3农业微生物资源山东省在农业微生物资源研究与开发利用方面曾一度在全国处于领先水平。1963年山东省农业科学院分离到一种专性寄生于菟丝子的墨盘孢目毛炭疽菌属的真菌,利用该菌制备的微生物除草剂“鲁保1号”防治菟丝子效果显著,且不危害大豆和其它农作物,对人畜无害,成为我国将真菌用于杂草生物防治的首创。1966年以后,生物除草剂“鲁保1号”在全国20多个省(市、自治区)推广应用6617×104hm2,防效达85%以上,平均挽回损失30%~50%。目前,山东省农业科学院生物农药、生物肥料和食用菌等优良菌株的保存数量达400余株,山东农业大学的植物病原真菌菌种及动物病原菌保存数量达200余株,青岛农业大学也保存有一定数量的药用真菌资源。 1.1.4药用植物资源1987年第三次中药资源普查后编写的《山东省中药资源名录》共收载中药4类1470种,药用植物即达1299种,占中药资源总数的8814%,其中藻类植物43种,菌类植物32种,地衣植物2种,苔藓植物3种,蕨类植物73种,种子植物有1143种。除山东中医药大学、山东中医药研究院和各地植物园内种植少量的药用植物用于教学、科普或观赏外,大都处于野生状态。建国以来,山东开展野生种质人工驯化的药用植物90余种,较大规模(6617hm2以上)人工栽培的有20余种,其中桔梗、丹参、黄芩、黄芪、金银花等全国知名。从2005年始,在省良种产业化工程的支持下,开始了山东大宗类药用植物种质资源的搜集研究工作,山东省农业科学院鉴定保存桔梗、丹参、黄芪、黄芩、石竹子、紫苏等种质200余份,育种中间材料800余份;山东中医药大学鉴定保存金银花、丹参等种质资源140余份;山东中医药研究院鉴定保存黄芩种质50余份。 1.2农业生物资源保护与利用中存在的主要问题 农业生物资源研究是农业科技发展的重要基础。尽管山东农业生物资源保护与利用工作取得了显著成绩,但仍有诸多问题亟待解决[6~8]。 一是对生物资源的重要性认识不足,对生物资源保护和利用工作的基础性、长期性、稳定性和公益性还没有形成广泛的社会共识。 二是管理职责不明,缺乏高层次整体规划,尚未建立起统一、高效的全省农业生物资源管理工作体系。 三是资源保存分散,共享效率低。长期以来,资源分散保存在不同的行业机构和技术人员手中,存在部门分割、单位所有的现象,机构之间以及保存者与利用者之间缺乏联系,资源共享的整体能力较差。 四是资源评价、鉴定等技术工作不深入,典型性和关键性数据缺乏,资源潜在的经济、社会和生态价值没能体现出来。 五是缺乏高层次专业人才。资源保护和管理工作具有基础性和技术支撑性等特点,短期内难以出大成果和高水平论文,难以吸引高层次人才从事这项工作。 六是缺乏持续稳定的经费支持。资源的收集保存、繁殖更新是一项基础性、公益性的工作,其经费至今尚未列入经常性财政预算。许多资源的保存借助一般科研项目的支持,而项目结束后,因资金断档,不得不放弃对大量资源的保存。 2山东省农业生物资源保护与利用的战略设想 山东具有丰富的农业生物资源,但随着农业集约化发展、生态环境变化和大规模经济建设,加之长期以来农业生物资源工作存在的诸多问题,使农业生物资源多样性破环严重,农业品种遗传基础越来越窄。因此,加强农业生物资源的管理、保护及研究利用越来越迫切,任务十分艰巨。为此,提出构建山东农业生物资源保护与利用平台的初步设想[9~13]。 2.1平台建设总体思路 2.1.1指导思想从全省农业科技发展的总体布局出发,以资源安全保护和科学利用为主线,搭建公益性、基础性、战略性的农业生物资源保护与利用平台,创新资源管理与共享机制,解决资源收集、保存、共享和利用过程中的关键问题,为山东省乃至黄淮海地区农业科技长远发展与重点突破提供强有力的基础支撑。 2.1.2基本原则 (1)统筹规划,分步实施。农业生物资源种类多、分布广,保存方式多样。平台建设必须注重顶层设计和统一规划,按照不同类型资源的性能特点和生命规律,分步骤、分级别、分阶段组织实施。 (2)政府主导,多方参与。充分发挥政府对公益性、基础性事业的主导作用,同时调动农业科研院所、高等院校、社会团体和个人参与的积极性,建立多元化的农业生物资源保护与利用体系。 (3)优化整合,高效利用。对全省农业生物资源状况进行全面调查、登记,优化整合分散在全省不同地区、不同单位的农业生物资源,确保资源安全,促进共享,提高利用效率。 (4)创新机制,加强管理。建立由省级行政主管部门参与的农业生物资源保护与利用决策机制,构筑以资源保存和研究机构为核心的收集保护体系,逐步完善咨询、运行、服务、监督、评价等管理机制,保证平台正常运转。 2.1.3发展目标利用10年左右的时间,构筑起全省农业生物资源保护与利用的实物层、数据层和网络层三层结构,建成资源运行管理、保存更新和共享服务三大体系,完成一批农业生物资源保存、创新和共享等基础性工作,全面提升山东省资源保存与利用的标准化、信息化水平,与国家自然科技资源平台接轨,实现山东省农业生物资源保护与利用工作的跨越式发展。 2.2平台结构 农业生物资源保护与利用平台由实物层、数据层和网络层三层结构组成。 实物层包括主要农作物、养殖动物、农业微生物、药用植物等种质资源库(圃、区、场)及其所保存的种质资源。通过实物层建设,形成山东省农业生物资源保存体系。 数据层是按照统一的技术标准对农业生物资源的形态、特性、遗传等各种资料进行数字化处理,建立山东省农业种质资源数据库。 网络层是建设分布式的农业生物资源信息网络软硬件环境,建立山东省农业生物资源信息网络服务系统,农业生物资源信息,实现农业资源数据的远程查询和种质需求信息的传递。 2.3平台建设的主要内容 2.3.1收集保存体系建设为了实现农业生物资源的安全保存,避免已收集资源的再度丢失,应建立原生境保护与非原生境保护(如种质库、圃、场、园等)相结合的标准化、规模化、自动化和网络化的保存体系。 (1)山东省农业生物资源中心。建设、完善农业生物资源中心综合楼及其相应的配套设施,包括种子中期低温保存库、微生物库、离体材料库、畜禽种质库、种质鉴定评价实验室、资源信息网络室、资源繁育和展示基地等,使该中心成为山东乃至黄淮海地区现代化的种质资源保存中心、资源鉴定与评价中心、资源数据信息中心和生物多样性保护的科普教育基地。 (2)种质资源圃。以山东省农业科研机构和高等院校为依托,以不适宜种子保存的多年生和无性繁殖植物资源为重点,充分利用现有资源圃,建设、完善10个植物种质资源圃。公务员之家 (3)畜禽保种场。以优势农业科研、教学机构和生产单位为依托,以特色、珍稀地方畜禽资源和优异资源为重点,按照生物安全规划,依据品种特性分类原则,建立20个畜禽资源保种场,保护地方资源和引进的优异资源。 (4)保护区。以生物资源原生地地方政府为主体,根据普查结果,设立10~20个种质资源原生境保护区,对山东特有的野生资源进行原生境保护。 (5)资源繁殖更新基地。以农业科研、教学机构和生产单位为依托,根据实际需要,在全省范围内建立10个资源繁育更新基地,对保存的农业生物种质材料分期分批进行更新繁殖。 2.3.2运行管理体系建设 (1)管理委员会。成立山东省农业生物资源管理委员会,作为全省农业生物资源保护和利用平台的领导机构和最高决策机构,主要功能是协调、规范平台建设的政策导向,从政策和运行方面协调有关部门、单位和个人之间的利益关系,保障平台顺畅运行。 (2)专家咨询委员会。聘请国内相关领域的知名专家,组成专家咨询委员会,负责对农业生物资源保护利用体系建设与运行的方针、路线和发展战略提供咨询意见和决策性建议,包括科技政策与科技规划的制定、重大科技项目与科学工程的前期论证、人才培养、国内外交流合作等。 (3)管理办公室。平台管理办公室是资源平台管理委员会和专家咨询委员会的日常办事机构,是平台共享服务和运行管理的枢纽,保障各项决策的实施以及安排协调相关的任务。 (4)省级资源中心。中心为非盈利的公益性事业单位,其职能和任务是进行农业生物资源的搜集、引进和保存工作,开展资源的鉴定评价、创新利用、分发代存和资源数据信息的研究与,在全省农业生物资源保护与利用工作的组织协调、信息沟通、资源共享等方面发挥牵头作用,是全省农业生物资源共享体系的中心。 (5)资源研究团队。以农业科研机构和高等院校的科研人员为主体,吸收社会力量,组建资源研究团队,承担资源收集保存、鉴定评价、繁殖更新、共享利用等具体工作。 2.3.3共享服务体系建设 (1)建立健全资源共享机制。研究制定共享行为主体的责权利界定规则,确定资源提供者、利用者和共享运行管理者等共享行为主体的责权利。研究制定农业生物资源共享保障规则,包括共享与利益分享相关政策和法规、约束与激励机制、信誉保障和咨询机制、绩效评价机制等。 (2)建立资源信息共享网络。集成资源主要数据信息,建立山东省农业生物资源信息共享服务网络,为政府主管部门掌握情况和宏观决策提供依据,为科研人员和普通公众获取和利用农业生物资源信息提供可靠、便捷的通道。 2.4平台建设的重点任务 2.4.1农业生物资源的考察与调查对全省农业生物资源的种类、分布、多样性、濒危状况、生态环境以及资源的保存条件、管理水平和共享共用现状等进行全面调查,探索农业生物资源长期保护和可持续利用的有效途径。 2.4.2农业生物资源的收集保存建设农业生物资源保存库(圃、场)及原生境保护点,向各级各类科研单位、高等院校等资源保有单位和个人征集现有资源,开展国内外优异资源的收集和引进,抢救性收集保护濒危、珍稀、野生农业生物资源。对收集的资源统一编目和入库(圃、场)保存。 2.4.3农业生物资源的繁殖更新及标志性性状数据的补充完善开展现存资源的定期繁殖更新工作,维持资源的生活力。对收集保存的资源深入开展农艺学、遗传学等相关研究,补充完善种质资源的标志性和关键性性状信息,增加资源信息数据,提高资源可利用性。 2.4.4农业生物资源的鉴定评价按照国家统一的资源描述标准和数据控制规范,对资源的生物学特征特性进行鉴定评价。研究各种农业生物资源鉴定评价的技术方法,特别是利用现代生物技术理论和方法,从分子水平研究资源的性状特征,构建地方特色生物资源核心种质,筛选优异资源和突破性新种质。 2.4.5标准化整理和数字化表达按照国家统一的资源描述规范,对资源的护照信息、标记信息、特征特性信息、保存信息等进行标准化整理和数字化表达,建立资源信息(包括图像、视频等信息)数据库,保证资源信息数据的可比性,提升资源的利用价值和共享水平。 2.4.6分子标记筛选、基因克隆与种质创新开展农业生物遗传多样性研究,发掘重要性状的基因标记,克隆功能基因,创造新型种质材料,丰富遗传资源基因库。利用分子标记技术,研究山东特有生物资源的分子图谱,构建智能化的种质指纹图谱识别系统,建立以分子标记辅助选择、转基因技术和分子设计育种技术为主体的高效分子育种技术平台。 2.4.7信息网络建设按照统一的资源信息标准、数字化标准和网络化标准,将资源实物、数据信息和网络相结合,建立数据容量大、检索查询功能全、网络服务方便快捷的信息化、现代化服务体系。 基于GIS、RS和GPS技术,建设农业生物资源原生地、资源圃、保种场、保护区和更新与繁殖基地自然与经济环境空间管理系统,与共享服务系统融合,支撑农业生物资源信息化管理与服务。 2.4.8虚拟博物馆建设建立和完善图像处理、多媒体数据采集加工的规范,开展代表性、典型性资源的多媒体数据采集工作;运用三维数据还原、视频、音频等技术制作多媒体展品,实现对资源全方位的数字化表达;建立多媒体信息查询系统,以“形”的方式实现对资源的检索,建成山东省农业生物资源虚拟博物馆,达到对社会公众进行科普教育、资源保护宣传和远程服务的目的。 生物资源论文:生物资源科学专业核心课程 摘要:植物资源开发学是生物资源科学专业的一门重要的专业基础课程。本文以贵州师范学院11级生物资源科学专业的核心课程植物资源开发学为例,从本门课程的特点、教学中存在的问题、教学方法以及科教的紧密结合等方面出发,对植物资源开发学的教改方面进行了一些探索,以提高教学质量和教学效果。 关键词:生物资源科学,植物资源学,教学改革,探索 生物资源科学(代码:070411S)属于理学大类,生物科学类。此专业是贵州师范学院响应教育部关于战略性新兴产业相关专业申报的号召、开始申办的,并于2010年由教育部批准为传统招生目录外专业。获批后,我院于2011年开始招生,目前有在校生近160人。由于该专业属于传统招生目录外专业,目前只有浙江大学、贵州师范学院及泰山学在试验办学,还没有统一的办学模式,这就要求我们根据本省的实际情况,构建特色的办学模式,其中尤其是课程体系的构建。在课程体系构建中,植物资源开发学作为一门专业基础课程,其中所涉及到的一些专业技能是学生必须掌握的。 1、植物资源开发学课程特点 植物资源开发学以生物科学为背景以现代生物技术为主导,以植物资源的分布、繁殖、经济性状、机能特性、开发利用和相关知识及其可持续发展为中心内容进行教学和科研,是一个多学科交叉、宽口径的新学科,与药用植物学、植物分类学和保护生物学有密切关系。但是与这些学科相比又有所不同,植物资源开发学尤其是对实践能力要求更高些,重在开发利用,为人类的衣食住行提供所需的资源。因此在其培养模式以及植物资源开发课程的教学内容、教学方法上都存在着不同的侧重点。因此,如何根据本校的教学条件,进行教学改革,培养社会需要的生物资源科学专业方面的人才,是植物资源学这门课程在教学的时候需要必须用谨慎的态度来面对的问题。 2、目前在本门课程教学中存在的问题 2.1、植物资源开发学相关教材匮乏的问题 专业针对性强,教材必须针对培养目标和教学大纲的基本要求。对教材的实用性要求上,要让学生在知识结构和能力结构方面有突出的优势,所以对于专业课的选取上要独具匠心,有别于其它教材,充分展示创新思想,专业针对性要强,突出资源开发利用的能力要求。然而目前能够符合这方面要求的教材可以说几乎没有,鉴于此种情况,我们目前采取的措施是:对目前有的资源学方面的教材进行整合,再加工,形成具有自己院校办学特色的讲义。比如,我们在选择教材的时,尽量选择国家级的规划教材,注意各个版本之间的相互联系性、继承性,不断的吸取成熟的、公认的新技术、新进展、新成就,提示学科发展方向,然后再结合国内外的期刊进行补充最近的相关科研内容,充分利用数据库不断的完善新的知识进去,以利于学生了解资源学的学科发展的动态以及研究现状,也有利于学生的创新意识和能力的培养。让编写的讲义一定要紧跟时代步伐,体现知识更新的前瞻性,摆脱教材知识的滞后性的局限。让讲义的内容与知识结构称为一个体系,这个体系主要围绕着“三基”进行,体现专业发展的基础理论、基本知识和基本技能这三个方面。把资源开发的科学性与严谨性,以及与环境之间的相互关系结合起来,促进学生更好的把我本学科资源开发的基本路径和开发利用模式,充分调动学生学习的积极性和主动性。 2.2 针对本门课程的教学方法不够灵活问题 根据调查,“高等学校中大约有一半课程的课堂教学学生不满意。最主要的弊病是呆板、单调,教师在课堂上唱独角戏,一言堂,照本宣科,把教学大纲规定的知识内容单向地灌输给学生,而不问学生接受如何,如同‘填鸭’”[1],针对教师的“一言堂”,“满堂灌”等比较守旧的教学方法,不在教学方法上进行改革创新,势必影响学生学习的积极性,教师讲的辛苦,而学生昏昏欲睡,教与学相互分离,达不到教学相长的效果。因此,高校的教学方法改革势在必行。 对此,我们在资源学的课堂上充分利用现有的教育资源进行教学方法的创新。科技的进步给我们提供了现代化、信息化、立体化和多样化的教学手段,给教师以极大的运用自由度。 我们充分利用多媒体的平台,在课堂上积极优化课堂教学,积极调动学生的学习热情。教学中我们提倡“参与式”教学,资源开发学是一门实用型很强的学科,这就要求我们在教学方式上,不能只因循传统,重书本知识、轻能力培养。我们的讲义只是作为学生学习的参考书籍,而不是像中小学的教科书的功能,因此,我们在讲每一节课程之前,把下次上课的内容给学生,然后在上课时,分组讨论相关章节的课程内容。教师再将相关的资源开发利用的成功案例(视频资料)进行赏析,让每一组的同学们自己进行讨论总结,分析,归纳。最后各个组的代表发言,几个小组讨论交换意见之后再有教师进行鼓励性的对大家的结论进行欣赏式的评价,归纳。应经过这么的互动式的教学不但有目的地培养学生的表达能力、思维能力,而且最重要的是使教师从知识的传授者、教学的组织领导者,转变成为学习过程中的咨询者、指导者和伙伴。教学方法的改革极大地调动了学生的学习热情。 这种教学方法的改革对教师而言,对自身素质的提高也很有帮助。教师不再以照本宣科、固守传统的面貌出现在三尺讲台上,而是要指导学生懂得从哪儿得到知识,掌握获取知识的能力和方法,积极培养学生个性(健康、和谐发展的个性)和各种能力,引导学生对未来有充分的认识。因此,这就要求教师应该掌握教育基础文化知识,加强教育的实践活动,开展多种渠道的在职和脱产培训进修。充分利用数据库,追踪最新的科研的信息,把握本学科的前沿性,只有这样才能真正成为人格高尚、学识渊博、爱学生、有能力、具有创新精神的教师。 2.3 考试方法单一的问题 根据麻省理工的教改认为:调整课程的重心是非常必要的,这是为了纠正近几十年来偏向科学理论、脱离实践的倾向[2]。现在大学的课程考试正是具有调整课程重心的指挥棒的最用。在大学一般都是平时成绩占30%和学期末的考试成绩占70%的比例进行,两者得出最终的学生成绩。导致学生学习结果还是只重视理论知识,实践可以说是停滞的状态,最终学生形成了只是及格万岁,拿到学分了事。造成了目前学生一旦学期结束,那么到毕业都不会再有机会接触之前所学这门课程的现状。鉴于此,我们对本门课程的考试单一的情况进行了符合本门课程教学规律的改革。 由于平时是小组讨论,然后每组派代表,各个组之间展开辩论式的发言,做到了人人参与,人人发言的良好教学效果,因此也就不存在平时成绩这一说法,有时偶尔有同学表现不积极,就采取单独谈心的模式,对其进行关心,了解一下情况,听听他们的建议或意见,加以吸收运用到教学中去,大大调动了学生平时学习的积极性。对于考试,我们采取理论考核与实践考核相结合,由于平时也要进行实践考核,学生学习的目的性更强,大大提高课程的实践考核比例,甚至占60%,理论考试占40%。实践考试主要是进行资源开发利用的模拟,自己选择某一种植物资源的某一个点,运用课堂学到的知识,结合自己的阅历以及查阅相关的资料自行进行设计,对资源进行开发(一级开发、二级开发、三级开发均可),要求以项目的形式进行论证,进行可行性分析并最终到达一定的目的。其主要任务是加强这些理论在实际中的应用,其主要精力放在实际应用上,明显增强了学生的适应能力,有了这些基础,以后学生无论是在实际工作中还是自己创业相信都会普遍感到得心应手的。 3、科研与教学结合不够紧密 关于系统工程,钱学森认为: “系统工程就是从系统的认识出发,设计和实施一个整体,以求达到我们所希望得到的效果”[3]。目前各种专业都面临着,教学科研两条腿走路,不能紧密的结合,不能把科研的成果转到教学中去,学生也就不能很好的跟踪上本门课程的前沿知识,更没有机会去用实践来检验所学的理论知识。而我们认为:教学和科研就是一个整体,一个不可分割的工程,二者是相辅相成的。生物资源科学专业依托贵州省生物资源开发利用特色重点实验室这个平台,在制定培养目标时,就要求把资源开发的科研知识带到课堂上来,让学生走进实验室中去,用实践来检验理论,科研不在高高在上,而是为实践服务。这种不在单独的重视第一课堂的理论教学,而是第二科学的实践课堂对学生来说更加重要。从而让生涩的理论不再变得那么的枯燥,在年终的调查中受到了学生们的好评。 4、结语 生物资源科学专业是传统招生目录外专业,其相关的课目也是新开设的,需要在不断在探索中进行,植物资源开发学课程的改革路程很漫长,务必积极探索和实践,才能不断的创新。同时提高教师自身的知识水平与业务能力,尽我们所能来促使专业课程教学上一个新台阶,达到让学生掌握一门技能的目的,而实现这个目的的方法就是教会学生怎么样去学习,如何去利用所学为社会做贡献。钱伟长先生说过:教育的目的是使学生掌握正确的学习方法、工作方法和思想方法,所学的课程也好、专业也好,无非是一种载体,通过这个载体来促使大家掌握这种方法。而我们也正是在朝这个方向努力着,希望学生学有所用,希望为社会输送优秀的专业人才。 生物资源论文:海洋药用生物资源学教学改革 摘要:海洋药用生物资源学是我校海洋药学专业的一门主要专业课,笔者做了大量创新,包括为根据海洋药学专业教学发展的需要,不断修订教学内容;紧随海洋药物前沿进展,更新教材;优化教学方式,实现师生互动;开展野外实训,巩固基础知识;开展在企业暑期短期实习和毕业实习,促进就业,通过上述努力提高学生科研创新能力和就业竞争力。 关键词:海洋药学;海洋药用生物资源学;教学改革;创新 海洋生物因其独特生存环境,导致其次生代谢产物具备新颖的结构、出人意料的药理活性,目前越来越受到科研人员关注,人们期望从海洋中发现新药,以解决疑难病症或耐药性问题。近几年海洋药学研究不断有新发现,如芋螺毒素等一批海洋药物上市,极大刺激了研发热情。在我国,海洋药物是国家“十一五”和“十二五”海洋经济发展规划中重点发展领域。为响应国家需要和科技发展需要,培养海洋药学研究的专业人才,中国药科大学海洋药学专业于2004年获得教育部批准,并建立了海洋药学教研室,开始本科招生,并自2006年开始正式招收海洋药学硕士生和博士生。海洋药学专业开设主要专业课有海洋药用生物资源学、海洋生物技术、海洋药学、海洋制药学、海洋生物学等,目前基本形成具有海洋特色的药学教育体系。海洋药用生物资源学是近些年来随着人类对海洋研究和开发程度的不断深入而逐渐发展起来的一门新兴交叉学科,它主要研究海洋生物的种类、数量、分布、生物活性物质的开发利用以及对海洋生物的可持续利用等。海洋生物资源学的主要研究目标是通过综合运用包括分类学、生态学、地理学、天然产物化学、现代生物化学和分子生物学、药学、中药学以及现代管理学等学科在内的方法和手段,揭示海洋生物的种类和分布规律,发现具有食用、药用以及工业用的新生物资源,特别是海洋药物,来服务于人类。同时,利用现代生物技术手段实现对海洋生物资源的合理开发和利用,为人类未来的发展做出重要的贡献。海洋药用生物资源学的主要研究对象是海洋环境下生活的、具有潜在药用开发潜力的动物、植物和微生物。对于这门课的改革,我提出以下几点浅见。 一、根据海洋药学专业教学发展的需要,不断修订教学内容 我校海洋药学专业开设海洋药用生物资源学、海洋生物学、海洋天然产物化学等专业课程,三者既有紧密联系又各有侧重。由于海洋药学专业设立时间较短,没有现成教学内容可以借鉴,使用的教材都是自编教材,故教学工作一直在摸索和创新中;同时教学实践中也存在很多问题,如本专业设立之初并未全面考量细化专业课程内容,三门课程在教学内容方面存在不同程度的重复现象,特别是海洋药用资源学与海洋生物学有很多重叠。针对上述问题,通过开展教师之间研讨及学生意见反馈等方式,笔者协同其他教师一起修正教学内容,以符合教学发展的需要。以海洋药用生物资源学为例,突出“药用”和“资源”两个主题,以区别于海洋生物学的教学内容(海洋生物学重点讲授海洋生物的分类学特征)。具体包括“药用”的海洋生物分类特征、药用部位、药用开发与应用,及其资源分布。以软体动物为例,不再赘述软体动物分类学特征,而是突出介绍药用的品种,如海兔,具体介绍海兔生物分类特征、分布区域、药用部位、药用进展、药用进展、实例等,如Dolastatin10、Dolastatin15等研究进展。实例选择更趋向于来源于海洋的已经成为新药或临床在研的药物,特别是国外热点药物的追踪。本着由面到点,逐步深入,全面介绍药物研究过程的教学思路,帮助学生全面了解海洋药物研发历史、流程及研究思路,有助于培养学生的学术思维能力,拓宽知识面和眼界。 二、紧随海洋药物前沿进展,更新教材 目前海洋药学领域每年约有500~600篇,1000个左右的新结构化合物被发现,具有显著生理活性的海洋天然产物不断进入临床研究阶段,有部分药物已经被批准,有的药物被驳回,如来源于芋螺的齐考诺由2005年1月首次在美国上市,2005年2月获欧盟许可[1]。但就目前的教材而言,特别是教材2004~2005年期间编写的,许多知识已经陈旧,亟需更新。特别是对海洋来源的新药或候选药物的介绍不够深入,缺乏详细的有代表性的介绍,因此与药物化学相比较,缺乏系统性。因此笔者筛选了有代表性热点药物研究,将其更新于教材中,全面系统地介绍,使学生在学习基础知识外,了解最新研究动态,扩宽了学生的视野。 三、优化教学方式,实现师生互动 目前的教学模式主要是老师讲解为主,缺乏学生互动。学生被动接受知识,因此学生的创新思维和独立思考能力得不到有效锻炼,同时缺乏对外界的了解,如对企业的了解,不知道企业需求是什么。并且现有教学都进行独立内容讲授,学生了解知识往往很零散,缺少全面整合和融会贯通。对此笔者做了大量创新。如笔者参照企业新药立项报告形式,其内容涉及药物来源、结构、理化常数、药理活性、研究动态、专利情况、市场预测等方面,要求学生参照模版对某种海洋来源的药物进行综述。通过大量文献检索,规范书写报告,学生从中学习到有哪些著名企业,该企业的研发方向是什么,作为药物研究中重要一环的调研报告该如何撰写,从而全面整合已有知识,同时扩充新知识。学生在完成作业过程中,必然涉及到药理、药化、药剂等各种知识,故可以将已有知识进行回顾和整合;在课堂讨论中,采取演讲和提问的教学方式,鼓励学生敢于质疑,积极参与讨论,激发学生学习热情,锻炼学生的口才。笔者通过近三年的教学实践发现,这种教学方式非常受学生欢迎,但在实际操作过程中也存在一些难题,如学生的文献检索能力有待提高。 四、开展野外实训,巩固基础知识 海洋药用生物资源学这门课程的实践性非常强,学生如果只是学习课本内容,往往达不到良好的效果,特别是无法真正了解一些海洋动物或植物。为此本校海洋药学专业开设了野外实训教学。学校与海洋研究所、海洋大学等建立实训基地,安排前往海滨实地考察,了解海洋动物或者植物生活环境,观察活体或标本,参观养殖基地,如紫菜养殖基地、鱼虾蟹类养殖基地,参观相关生产海洋药物企业(如甲克素生产加工企业),聆听专家讲座。经过近年的教学实践,学生通过实地学习,加深了对课本内容的理解和掌握,同时增强了对企业的了解,扩展了知识面。 五、开展在企业暑期短期实习和毕业实习,促进就业 就业是学生的头等大事。海洋药学作为一个新专业,许多企业并不了解,不知道这个专业学生学习过什么知识,能够从事什么岗位,故需要与企业沟通和合作,使得企业了解学生。最佳办法为派学生到企业实习。为此,本教研室教师通过与企业沟通,设立培训基地等方式,开展暑期短期实习和本科毕业实习等方式,加强企业与学校,企业与学生相互了解,为今后学生就业打下基础。海洋药学不断发展,与此对应的教学工作也应适应时展,在教学内容和教学方式等方面进行改革创新,以适应培养新时代复合型人才、创新型人才的需要。本教学改革针对现有问题,针对教学内容、教材、教学方式等做了创新和改革,取得了良好的效果。本教研室在校及院部领导的支持下还在不断努力,为培养21世纪海洋药学专业创新型人才奠定基础。 生物资源论文:天竺山国家森林公园生物资源景观及其保护措施 摘要 天竺山国家森林公园生物资源丰富多彩,景观优美,具有很高的观赏、科研价值,应重视生物资源的保护工作。该文总结了该公园现有的生物资源景观,并提出了相应的保护措施。 关键词 天竺山国家森林公园;生物资源景观;保护措施 天竺山国家森林公园位于被誉为“中国龙脉”的秦岭南坡,区域多变的地形地貌赋予了森林公园丰富多彩、珍贵稀有的生物资源景观,是秦岭深处一处不可多见的森林生态旅游胜地,以其独特的生物资源优势驰名省内外。为保护好天竺山国家森林公园生物资源景观,充分发挥其生物景观资源作用,笔者对该公园生物资源景观及其保护工作进行了总结。 1 生物资源景观 1.1 植物资源景观 1.1.1 分布明显的森林垂直带谱景观。天竺山森林公园植被属山地亚热带针阔混交林带,森林公园的植被按海拔由低到高可呈现出明显的垂直带谱,自下而上分别为:①含常绿阔叶树的落叶林带。分布于海拔500~820 m的河谷地带,不仅生长着北亚热带和中亚热带植物,还长有南方型常绿阔叶林。②栓皮栎林带。分布于海拔800~1 500 m的山地,主要建群种是栓皮栎和油松。油松相当普遍,常形成松栎混交林。其他落叶阔叶乔木有杨、柳、榆、槐、楸、桑、柿子、板栗、泡桐、皂荚、椿树、黄连木等,林中灌木和草本主要有盐夫木、胡枝子、野棉花、铁杆蒿、柴胡、远志等[1]。③华山松、锐齿栎林带。主要分布于海拔1 500~2 000 m的深山地区。建群种主要为华山松和锐齿栎。优势种有油松、槲栎、山杨,其他乔木有白皮松、青皮椴、漆树、青枫、化香树等,林下灌木和草本植物有松花竹、连翘、小蘖、柴胡、野菊、天门冬等。④桦木林带,主要分布于海拔1 800 m以上的较高山地,以桦木科桦属植物占绝对优势,主要乔木有红桦、白桦、华山松、山杨、椴树和少量油松。林中灌木和草本植物主要有苦竹、忍冬、六道木、鹿蹄草等[2]。 1.1.2 四季分明的森林季相景观。天竺山丰富多样的植物资源,在不同季节产生不同的观赏效果,形成千姿百态、千变万化的季相景观,丰富而明显。春天,万物复苏,春雪消融,在针叶林暗绿色的背景下,落叶树种嫩初绽,继而花缀枝头,百花争艳,香飘绿谷。万山绿波之上,红、黄、蓝、紫,姹紫嫣红,煞是壮观。夏天,百花未尽,绿叶已丰,“野芳发而幽香,佳木秀而繁阴”,密林之下,普遍凉爽宜人,山风轻来,绿海荡漾,凉风习习。深秋,灌木林层林尽染,色彩斑斓,犹如给群山披上了一条五彩缤纷的锦缎,令人如痴如醉。深秋,此时眼前山水犹如一幅丹青妙画,让人陶醉。冬日,一夜西风,瑞雪飞舞,如梨花飘洒,林中银装素裹,玉树琼花,枯叶落尽则更显松柏之苍翠,翠松顶雪而立,整个山壑空灵而深邃[3]。 1.1.3 珍稀的古树名木和珍稀植物。位于秦岭南坡的天竺山,物华天宝,漭漭林海中隐藏着许多古树名木,成为森林旅游中重要的旅游资源,古树名木有以下2种:①麻栎。属于壳斗科栎属,又名华栎。在法官乡僧道观、扁头溪各有1株,树龄300~500年,树高15~24 m,胸围360~450 cm,树干高大,枝叶茂盛。②银杏。属于银杏科银杏属,又名白果树,在法官乡扁头溪老屋场有1株树龄600多年的大树,树高17 m,胸围300 cm,四大侧枝腾空而起,根茎萌蘖甚强。此外,公园内的珍稀植物有红豆杉、杜仲、水青树、连香树、秦岭冷杉、山白树、香果树等,分布范围广,数量多,是森林景观资源中十分珍贵的资源。 1.1.4 天竺杜鹃。天竺杜鹃,植物学名高山杜鹃、小叶杜鹃,主要分布于海拔1 800 m以上,丛状分布,尤以高程测量标记点——天竺山云盖观以北的山梁上数量多,密度大,面积约80 hm2,最大灌丛高1.8 m,直径2 m。花期5—6月,杜鹃盛开之时,满坡紫红,景观非常壮观。 1.1.5 华山松纯林。天竺山主峰附近逾1 200 hm2集中连片的华山松纯林,平均树高10 m,平均胸径26 cm,平均树龄30年左右,经过自然演替,分布均匀,生长旺盛,主干通直,树形美观,林相整齐,郁郁葱葱,具有观赏价值。盛夏时节,置身林中,凉风习习,松涛阵阵,使人神清气爽;阴雨天气,云雾缭绕,似雾似幻,如入仙境。这在全省天然林分布一般不太多见,具有较高的保护价值和科研价值。 1.2 野生动物资源与景观 1.2.1 野生动物资源。天竺山国家森林公园森林茂密,自然生态系统完整,为多种野生动物的栖息繁衍提供了条件。区系组成明显具有东洋界向古北界过渡的特点,草食性动物主要有青羊、野猪、林麝等。肉食性动物主要有金钱豹、豹猫、猪獾、青鼬等。这些都是旧大陆热带和亚热带的典型动物,也是秦岭东南区和华南区所有的特产。据陕西省动物研究所2002年调查,森林公园有野生脊椎动物190种,隶属28目72科。其中,兽类有6目23科69种,两栖爬行类有4目11科32种,鸟类有14目31科74种。被列入国家重点保护对象的有20种。其中,属于国家一级保护动物有5种(林麝、豹、云豹、金雕、黑鹳);属于国家二级保护动物的有15种(大鲵、红腹锦鸡、鸢、红隼、普通雕、斑头鸺留鸟、灰林、长耳、黑熊、豺、水獭、小灵猫、鬣羚、斑羚);省重点保护动物50余种。种群数量相对较多的有斑羚、红隼、锦鸡、斑头鸺留鸟等。 1.2.2 野生动物景观。茂密的森林中,各种兽类频繁活动,敏捷的身影稍瞬即逝,仅留下踪迹让游客猜想。树上,各种鸟类跳跃争鸣,鸣声婉转,悦耳动听。清澈的溪流中,鱼翔浅底的景观更是随处可见,极具情趣,颜色鲜艳的锦鸡,在林中幽径休闲散步,见人不惊。近几年来,生态环境的极大改善,森林中的野生动物活动日趋频繁,野生动物资源成为生物资源中一道亮丽的景观。 2 生物资源景观保护措施 2.1 植物资源景观保护措施 2.1.1 封山育林。对生态保护区和野生区实行封山,禁止牛羊进入,重点恢复建设景观林。禁止附近村民在景区内放牧及樵采活动。 2.1.2 森林防火。森林防火必须坚持“预防为主,积极消灭”的方针,具体措施:一是加强对游客关于森林防火的宣传,提高游客的认识。二是加强防火队伍建设,必须要建设一支技术过硬、反应快速的森林防火队伍。三是严格野外用火,旅游旺季设立游客野炊专用点,由专人负责管理。其地点选择以无环境污染、无火灾隐患为标准。四是对森林进行重点防火保护,严禁在森林内或周围随意用火。五是加强防火设施建设。购置森林消防车1辆、风力灭火机15台、灭火器40台,分别安放在各种容易发生火灾的建筑及景观附近;购置护林防火通讯设备4台(套);结合景观亭建设,建立天竺山防火瞭望台,在各景区制高点建瞭望台4座,塔高25 m,为仿古建筑,派专人每日观察火情。一塔多用,在以防火为主的功能条件下,可兼顾旅游功能,游客可登临塔顶进行瞭望,一览四周美景。 2.1.3 森林病虫害防治。病虫害防治必须遵循“预防为主,综合治理”的方针,以生物防治为主,化学防治为辅。具体防治措施:一是为天敌提供良好的栖息环境,加强生物防治的力度。二是清理林内因病虫害死亡的树木,消灭传染源,清洁森林环境。三是进行化学防治,注意所用化学药品要符合有关规定,防止污染水源及环境。 2.1.4 珍稀植物的保护与开发。公园范围内及周边分布着许多珍稀植物,为了有效地保护、开发公园周边的珍稀植物,规划建设珍稀植物繁育基地,规划建设珍稀植物盆景生产基地3 hm2 [1]。 2.2 野生动物保护措施 “加强保护,积极驯养繁殖,合理开发利用”是野生动物保护必须遵循的方针。为保护好野生动物必须做到以下几点:一是设立野生动物保护宣传牌。书写宣传文字,介绍野生动物,使游人了解、认识野生动物及其保护的重要性。二是禁止在公园内捕猎野生动物。旅游活动中不得进行对野生动物的追逐或其他行为的伤害。三是加强《野生动物保护法》的宣传,提高游客生态环境保护意识,自觉保护野生动物。四是通过投食活动为野生动物繁衍与生存提供有利条件。