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1 TM理念及其發(fā)展
1.1 TM理念 TM是近10年來國際醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提 出的新概念,迄今為止還沒有公認的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的科學(xué) 定義,但其思維理念被認為是連接基礎(chǔ)學(xué)科與臨床學(xué) 科間的雙向轉(zhuǎn)化通道(Two-side Way),即TM思維 是如何從實驗臺到病床邊(Bench to Bedside ),又從 病床邊到實驗臺(Bedside to Bench)的一個雙向過 程,是一個連接著基礎(chǔ)與臨床循環(huán)式的研究體系[2]。 TM的主要目的是為了打破基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)之 間的固有屏障并建立起關(guān)聯(lián),使日新月異的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué) 研究成果轉(zhuǎn)化為改善人類健康的預(yù)防與治療的措施 和策略。同時根據(jù)臨床醫(yī)學(xué)的需求提出前瞻性的應(yīng) 用基礎(chǔ)研究方向,從而實現(xiàn)從實驗室到臨床,再從臨 床到實驗室的良性循環(huán)[3]。究其根源,了M的實質(zhì)是 理論與實際的結(jié)合,基礎(chǔ)與臨床的整合,是多學(xué)科、多 層次、多耙點的交叉融合,它是一次偉大的醫(yī)學(xué)革命TM的目標(biāo)是建立預(yù)防性、預(yù)測性、個體化和參與性 的4P醫(yī)療模式,而TM最重要的內(nèi)容是轉(zhuǎn)化研究,即 把基礎(chǔ)研究的成果快速有效地應(yīng)用到臨床[]。 DoughertyC5]在TM體系的學(xué)科建設(shè)中,提出了 3T 轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究模式,指出學(xué)科服務(wù)的職責(zé)就是促進各 個知識領(lǐng)域之間信息的有效流動過程。李維等[]認 為,在3T TM研究模式中,了表示轉(zhuǎn)化,了1、了2和了3 代表醫(yī)方服務(wù)體系轉(zhuǎn)型中的3個重要的轉(zhuǎn)化步驟。 每個轉(zhuǎn)化步驟都對之前的研究結(jié)果進行檢驗,范圍逐 漸擴大,從基礎(chǔ)科學(xué)研究的發(fā)現(xiàn)到臨床研究,最后擴 展為醫(yī)療服務(wù)體系的轉(zhuǎn)型,如圖1所示。
1.2 TM的發(fā)展 2006年,美國國立衛(wèi)生研究院 (National Institutes of Health,NIH)設(shè)置臨床與轉(zhuǎn) 化科學(xué)基金(Clinical and Translational Science A- ward,CTAS),已資助23個州的39家醫(yī)學(xué)研究機構(gòu) 從事臨床與轉(zhuǎn)化科學(xué)研究工作;008年,法國已建立 覆蓋全國的23家臨床研究網(wǎng)絡(luò)中心;2008年底,在 TM 委員會(Translational Medicine Board,TTMB)的 組織下,英國的TM研究進展顯著[7]。我國TM研究 中心的成立及相關(guān)學(xué)術(shù)會議的陸續(xù)召開,標(biāo)志著我國 已開始全面啟動和發(fā)展TM[8]。但由于我國TM發(fā) 展較晚,目前仍處于探索階段,存在很多問題:①由于 TM研究平臺嚴(yán)重不足使得基礎(chǔ)科學(xué)家與臨床人員 之間缺乏有效的交流與合作,導(dǎo)致基礎(chǔ)研究與臨床實 踐脫節(jié);②轉(zhuǎn)化效率低;③轉(zhuǎn)化過程缺乏規(guī)范,隨意性 和功利性時常居主導(dǎo)地位基礎(chǔ)研究、臨床醫(yī)學(xué)與 社會預(yù)防之間未能建立有效循環(huán);⑤科研投入與社會 貢獻存在巨大反差[1]。
2 TM在護理發(fā)展中的應(yīng)用探索
隨著醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展,以及社會需求和環(huán)境的不 斷演變,護理專業(yè)經(jīng)歷了以疾病為中心、以病人為中 心、以人的健康為中心3個階段的轉(zhuǎn)變,護理事業(yè)取 得了令人矚目的成績。但由于護理學(xué)科本身具有偏 人文學(xué)科的特點,導(dǎo)致護理管理、護理教育、護理科研 等發(fā)展緩慢。TM思維的提出目的是打破基礎(chǔ)研究 與臨床醫(yī)學(xué)之間的屏障;促進基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用的 雙向轉(zhuǎn)化,縮短科研與臨床之間的轉(zhuǎn)化時間,提高轉(zhuǎn) 化效率,將醫(yī)學(xué)各學(xué)科發(fā)展的獨立化轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)化、 科學(xué)化;使得基礎(chǔ)研究與臨床醫(yī)療、護理、預(yù)防等應(yīng)用 學(xué)科的共同快速發(fā)展。新形勢下,亟需引進TM來指 導(dǎo)護理事業(yè)的發(fā)展。
2.1 TM指導(dǎo)護理管理成果的應(yīng)用護理管理學(xué)是將管理學(xué)理論和方法應(yīng)用于護理 實踐并逐步發(fā)展起來的一門應(yīng)用學(xué)科。主要通過計 劃、組織、人力資源管理、領(lǐng)導(dǎo)、控制5個管理職能,達 到保證護理管理科學(xué)性和有效性的目的。目前我國 護理較醫(yī)學(xué)發(fā)展相對緩慢,加之護理自身的特點,現(xiàn) 仍存在很多問題:護理部重視護士的護理能力考評和 各科室護理質(zhì)量監(jiān)控,卻缺乏對科室的健康水平的了 解,包括護理人員的人文關(guān)懷、科室近期遇到的困難、 患者結(jié)構(gòu)或需求的變化等;護理人員每天機械地完成 護理工作,缺乏對護理研究的重視;護理人員缺乏對 臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的學(xué)習(xí)和醫(yī)療水平的提高,只注重護理 專業(yè)自身容易導(dǎo)致患者對護理人員的不信任以及護 理發(fā)展落伍。鑒此,筆者認為TM可以很好地上述解 決問題。
2.1.1加強醫(yī)學(xué)思維理念的轉(zhuǎn)化 TM強調(diào)的是理 論與實踐雙向結(jié)合,研究與臨床的雙向結(jié)合,可以轉(zhuǎn) 化為管理層與基層的雙向結(jié)合,演變?yōu)閺墓芾韺記Q策 到基層實施,從基層實施反饋到管理層決策。自上而 下的TM強調(diào)從管理層到基層的轉(zhuǎn)化。而現(xiàn)實中很 多決策由于基層參與者興趣不高或態(tài)度不認真、應(yīng)付 公事,得不到及時準(zhǔn)確的反饋,導(dǎo)致決策實施出現(xiàn)偏 差。所以,應(yīng)從管理上和臨床工作中樹立TM意識、 強化TM理念,并借鑒發(fā)達國家TM研究與實踐的成 果及轉(zhuǎn)化理念,結(jié)合傳統(tǒng)的思維方式與環(huán)境條件,實 現(xiàn)適合自身發(fā)展的創(chuàng)新。
2.1.2推進協(xié)同創(chuàng)新,成立TM的管理部門鑒于 TM逐漸成熟,護理管理層應(yīng)成立相關(guān)的管理部門, 主要職責(zé)是把護理科研成果或領(lǐng)導(dǎo)決策傳遞到各科 室并實施,通過反饋進行整合,制定最優(yōu)方案。同時, 部分部門人員深入各科室實行轉(zhuǎn)科,通過在不同科室 的學(xué)習(xí)與工作經(jīng)驗,找出各科室發(fā)展的優(yōu)點與不足。 對于優(yōu)點要在全院進行交流與學(xué)習(xí),進行推廣;對于 不足,管理部門通過研究、磋商等方法進行協(xié)調(diào)矯正。 這樣既遵循了 “從群眾中來到群眾中去”的思想路線, 又對護理工作進行了宏觀調(diào)控,從而保證了護理管理 部門的先進性和護理管理工作的不斷完善。
2.1.3強化政策引導(dǎo)和加大經(jīng)費支持,以TM指導(dǎo) 醫(yī)院護理科研發(fā)展加大醫(yī)院護理科研的宣傳,爭取 醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持,將護理科研建設(shè)納入醫(yī)院整體 發(fā)展規(guī)劃中??蒲泄芾聿块T作為基層,向院領(lǐng)導(dǎo)報告 闡述護理研究對于提升醫(yī)院醫(yī)療水平的意義,以及開 展相應(yīng)研究和合作的可行性,聽取院方意見及決策, 爭取獲得最大支持。同時,科研管理部門作為管理 層,大力提倡護理科研,加大對科室護理科研人員經(jīng) 費支持,鼓勵科研成果投入臨床應(yīng)用,協(xié)調(diào)臨床與科 研工作、投入與產(chǎn)出的關(guān)系,完善相應(yīng)制度,鼓勵科研 成果轉(zhuǎn)化臨床應(yīng)用的積極性與及時性,增強科研平臺 建設(shè),提供有力的科研保障。
2.1.4加強護理人員的全面發(fā)展由于醫(yī)學(xué)各學(xué)科 之間的方向差異,各學(xué)科內(nèi)容的細化,導(dǎo)致了各學(xué)科 發(fā)展相對閉塞,各學(xué)科內(nèi)容的單一化和空洞化,阻礙 了護理專業(yè)的發(fā)展。大部分護理人員除了護理知識 外,對其他醫(yī)學(xué)知識幾乎了解很少,很容易導(dǎo)致護理 專業(yè)與醫(yī)學(xué)發(fā)展的整體方向脫軌。經(jīng)常關(guān)注各學(xué)科 領(lǐng)域最前沿的學(xué)術(shù)成果,以及保持和各學(xué)科聯(lián)系人之 間密切溝通,才能使護理專業(yè)快速發(fā)展。由于TM研 究涉及很多學(xué)科的研究方向和領(lǐng)域,倡導(dǎo)醫(yī)學(xué)各相關(guān) 學(xué)科的共同參與,以及融合各學(xué)科的優(yōu)秀人才,建立 TM的醫(yī)療、護理、預(yù)防全方位研究平臺,促進多學(xué)科 交叉合作,正確處理基礎(chǔ)研究和臨床實踐之間的關(guān) 系,對護理發(fā)展來說是一個良好的契機。
2.2 TM在護理科研中的體現(xiàn) 護理科研是指研究 探索新的護理理論、護理方法、護理模式的過程,其目 的在于指導(dǎo)臨床實踐,提高護理工作效率,降低護士 工作強度,為患者提供優(yōu)質(zhì)服務(wù),為護理教育奠定基 礎(chǔ),促進護理專業(yè)的持續(xù)性發(fā)展。通過護理專業(yè)不斷 發(fā)展和自我完善,形成了自己獨特的發(fā)展模式,護理 科研工作也取得了巨大進步。但與其他醫(yī)學(xué)學(xué)科相 比,護理科研的起步晚、水平低、發(fā)展慢,且主要表現(xiàn) 為科研成果產(chǎn)生與臨床利用不成比例。每年全國各 種護理專業(yè)期刊要收錄成千上萬篇科研成果論文,具 有巨大的實用價值。但這些成果被臨床實際應(yīng)用較 少,大部分護理工作并沒有跟上科研腳步,依然停留 在幾年前的水平,其主要原因是缺少TM研究平臺。 TM研究平臺的建立致力于打破基礎(chǔ)研究與臨床實 踐之間的壁壘,以患者為中心,從臨床實踐中發(fā)現(xiàn)問 題,有針對性地進行基礎(chǔ)研究,再將研究成果轉(zhuǎn)化為 臨床實踐,使科研成果與臨床實踐直接聯(lián)系,縮短了 基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化的進程,避免了研究的盲目性,使 基礎(chǔ)研究能直接為臨床服務(wù)。TM平臺應(yīng)包括臨床 護理團隊、護理科研團隊、市場研發(fā)團隊。臨床護理 團隊主要負責(zé)以臨床為基礎(chǔ)的科研論題的搜集以及 護理成果的實施及反饋;護理科研團隊主要負責(zé)護理 項目的研發(fā),通過進行實驗或調(diào)查,發(fā)現(xiàn)和分析護臨床實踐,使科研成果與臨床實踐直接聯(lián)系,縮短了 基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化的進程,避免了研究的盲目性,使 基礎(chǔ)研究能直接為臨床服務(wù)。TM平臺應(yīng)包括臨床 護理團隊、護理科研團隊、市場研發(fā)團隊。臨床護理 團隊主要負責(zé)以臨床為基礎(chǔ)的科研論題的搜集以及 護理成果的實施及反饋;護理科研團隊主要負責(zé)護理 項目的研發(fā),通過進行實驗或調(diào)查,發(fā)現(xiàn)和分析護臨床中的問題并通過研究得出科研成果;市場研發(fā)團 隊主要負責(zé)把進行反饋后修訂好的最終科研成果進 行社會層面的推廣。其中臨床護理團隊和護理科研 團隊是TM的基礎(chǔ),而市場研發(fā)團隊是影響國家護理 水平的直接因素。眾所周知,護理領(lǐng)域是一個潛力極 大的市場,對護理科研成果的轉(zhuǎn)化無疑是一種推動。 應(yīng)有專門管理機構(gòu)從事將新技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的工 作,整理科研成果,定時向社會提供信息。當(dāng)然,上述 理論必須基于各種理論條件的成熟:①必須立足于臨 床實踐,重視護士科研意識的培養(yǎng)。同時提高全體護 理人員的認知水平,善于接受新事物、新理論、新思 維,充分認識護理科研成果推廣應(yīng)用的重要性。②加 強在職人員有關(guān)臨床護理科研能力的培訓(xùn),即如何在 臨床實踐中發(fā)現(xiàn)問題,開展研究以及形成論文并發(fā) 表。③為護理科研提供相應(yīng)的技術(shù)平臺及保護制度; 摒除大眾的“重醫(yī)療、輕護理”觀念,強化社會大眾肯 定與支持。
2.3用TM成果規(guī)范護理教育 護理教育學(xué)(Nur sing Pedagogy)是護理學(xué)與教育學(xué)相結(jié)合而形成的一 門交叉學(xué)科,是一門研究護理領(lǐng)域內(nèi)教育活動及其規(guī) 律的應(yīng)用學(xué)科。其主要任務(wù)是培養(yǎng)合格的護理人才, 開展護理科學(xué)研究和護理教育研究,發(fā)展社會服務(wù)項 目。近年來,我國護理教育事業(yè)取得了巨大進步,形 成了全方位創(chuàng)新型護理人才的培養(yǎng)模式、結(jié)構(gòu)合理的 課程體系、日趨完善的師資隊伍建設(shè)以及科學(xué)的評價 體系等,并為我國臨床護理工作輸送了大批優(yōu)秀人 才。但現(xiàn)階段仍存在較多問題:①理論與實踐之間的 差距。護理教育較臨床發(fā)展相對滯后,有些護理教材 更新速度較慢,知識相對陳舊。同時,專業(yè)教師和臨床 教師司職不同,造成了理論教師與臨床教師之間銜接 不上,加大了理論與實踐的差距[9]。②護理本科畢業(yè) 生科研意識淡薄,進入臨床工作后遇到問題不做深入 調(diào)查研究。③專職護理教師缺乏與臨床護理人員交 流,二者相對孤立,缺乏對臨床護生工作質(zhì)量信息的反 饋。④本科生撰寫論文的水平較低,缺乏相關(guān)能力的 培訓(xùn),畢業(yè)論文敷衍了事。而在高等醫(yī)學(xué)教育中引入 TM思維教育,有助于專業(yè)和創(chuàng)新能力的提高,有利于 復(fù)合型人才的培養(yǎng),促進基礎(chǔ)和臨床研究融合[M]。
2.4以TM為指導(dǎo),促進護理教育發(fā)展學(xué)科建設(shè) 是一個專業(yè)發(fā)展的靈魂,也是專業(yè)發(fā)展的標(biāo)志。良好 的學(xué)科建設(shè)必須擁有高質(zhì)量人才和超前的醫(yī)學(xué)思維 和研究成果。因此,將TM納入護理教育,有利于促 進護理教育與其他醫(yī)學(xué)學(xué)科教育的融合,護理教育與 臨床實踐的同步,保持護理教育的先進性。應(yīng)從以下 幾方面著手。①在課程設(shè)置中,加入TM課程。護理 專業(yè)課程一般分為醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程、護理專業(yè)課程等, 這些課程著眼于培養(yǎng)護生專業(yè)技能,不利于護生拓寬 眼界和培養(yǎng)創(chuàng)新思維。因此,將TM納入護理教育, 有利于培養(yǎng)護生TM意識;護理研究課程加入TM教 育,有利于促進護理研究以實踐為主思維的養(yǎng)成。此 外,納入TM課程,有利于激發(fā)護生對TM的興趣且 在臨床實踐中提高運用各學(xué)科知識的綜合能力。② 師資隊伍建設(shè):引進高素質(zhì)TM人員,挖掘和有意識 培養(yǎng)在以上各方面都具有一定基礎(chǔ)和能力的交叉型 學(xué)科人才[11],促進護理教育事業(yè)緊跟先進醫(yī)學(xué)的發(fā) 展步伐,保持護理專業(yè)發(fā)展的先進性。③護理研究中 納入TM研究,促進基礎(chǔ)研究與臨床實踐雙向結(jié)合, 保持教育與臨床的一致性。④在教學(xué)理念中不斷地 把臨床實踐的研究成果反饋到教學(xué)中,摒除落后的理 論、方法、以及護理器材,充分利用護理的TM成果, 保持理論教學(xué)的與時俱進。
1、秉承審題習(xí)慣的培養(yǎng),發(fā)揮情景功能,培養(yǎng)學(xué)生收集并處理數(shù)學(xué)信息的能力
以前的應(yīng)用題呈現(xiàn)方式一般是純文字形式,我們大多都進行了對學(xué)生審題習(xí)慣的培養(yǎng),如“三讀”題目的要求,一讀,搞清楚是什么事;二讀,給題目中的重點詞、句注上記號,聯(lián)系題目重點理解;三讀,進行篩選,尋找聯(lián)系,找出中間問題。這些良好的審題習(xí)慣,我們認為現(xiàn)在依然是有效的?,F(xiàn)行教材中的解決問題,大多有問題情景或者而且情景的創(chuàng)設(shè)非常注重素材的現(xiàn)實性和趣味性,常見的問題情景一般有兩種:一種是明確的問題情景,問題是給定的,條件是明了的,答案是確定的,另一種是需要學(xué)生發(fā)現(xiàn)和選擇信息的問題情景。從我們作的一些調(diào)查和分析來看,部分學(xué)生不能從問題情景中提取有效、有用的信息,不能夠準(zhǔn)確地把圖畫信息轉(zhuǎn)化為文字信息,有的還會把圖畫信息遺漏。在提出數(shù)學(xué)問題時,有些同學(xué)提出一些淺層次的、“過去式”的問題,缺少價值性。為改變這一現(xiàn)狀,我們提出了“有序觀察、有理思考、傾聽別人、尋找聯(lián)系、交流評價”的學(xué)習(xí)要求。有序觀察,有利于學(xué)生理清思路,為尋找中間問題打下基礎(chǔ);有理思考,是引導(dǎo)學(xué)生對發(fā)現(xiàn)的信息進行分析,從中篩選提煉有用的信息;傾聽別人,尋找聯(lián)系,交流評價的核心是善于吸取別人的建議,找到信息之間的聯(lián)系,提出有價值的問題。
2、立足自主探索,分析數(shù)量關(guān)系,建立解題模型,關(guān)注形成策略的過程
在教學(xué)時,如果只注重對情景的操作,缺失對情景的提煉與概括,學(xué)生的認識和思維就只能停留在具體情景上,導(dǎo)致知識掌握模糊不清,學(xué)習(xí)效率低下。因此我們把創(chuàng)設(shè)情景、溝通生活聯(lián)系與分析數(shù)量關(guān)系、形成解題模型并重。
(1)運用分析法、綜合法尋求解題策略
分析法和綜合法既是思維的基本過程,也是重要的邏輯思維方法。我們知道解決問題的過程實質(zhì)上是一個從已知條件到所求問題的一系列推理過程。因此,當(dāng)學(xué)生面對一個數(shù)學(xué)問題時,在弄清題意之后,通常首先想到的是“要解答所求問題滿足怎樣的條件?”或“由已知條件可以解決怎樣的問題?”這種由問題出發(fā)尋求解決問題條件的執(zhí)果索引的思維方式與由條件尋求解決問題的執(zhí)果索引的思維方式,就是廣泛應(yīng)用于尋求解決問題途徑的基本的推理方法――分析法和綜合法。
(2)建立數(shù)學(xué)模型,幫助學(xué)生搭建解決問題的腳手架
數(shù)學(xué)模型方法是通過建立客觀對象的數(shù)學(xué)模型來揭示問題的本質(zhì)特征和變化規(guī)律的一種基本的數(shù)學(xué)方法。數(shù)學(xué)模型方法一般是指通過作形象化的圖形來展示事物各部分之間的數(shù)量關(guān)系,以此幫助學(xué)生理解問題、提高解決問題能力的一種方法。學(xué)生在解決問題時,多數(shù)看到一共就列加法,看到還剩就列減法,究其原因是因為沒有在頭腦中建立一定的數(shù)學(xué)模型,沒有畫出圖表。
另外,傳統(tǒng)的四種基本的數(shù)量關(guān)系,單價×數(shù)量=總價, 速度×?xí)r間=路程,工效×?xí)r間=工作總量,單產(chǎn)量×數(shù)量=總產(chǎn)量,雖然新教材沒有單獨呈現(xiàn),而是滲透到了練習(xí)當(dāng)中,但是學(xué)生在生活當(dāng)中也經(jīng)常的用到,在教學(xué)時,我們可以讓學(xué)生在充分體驗的基礎(chǔ)上進行抽象概括,這種模型的建立對學(xué)生解決問題有舉足輕重的作用。
(3)扎實訓(xùn)練、學(xué)會反思、發(fā)展思維、靈活應(yīng)用
提問題、填條件、編題、比較練習(xí)等是應(yīng)用題教學(xué)改革的成功經(jīng)驗。而解決問題的技能是要通過一定的練習(xí)來形成的,根據(jù)學(xué)生信息及時調(diào)整,起到鞏固所學(xué)知識的作用。因此,為提高學(xué)生解決問題的能力和訓(xùn)練學(xué)生的思維,在設(shè)計練習(xí)題型上,除了要考慮情景化、生活化、趣味性等要素,更要注意呈現(xiàn)方式的多樣化,強化“變式”訓(xùn)練,采用以應(yīng)用題教學(xué)改革的一些成功做法,如一題多問、一題多解、填條件、編應(yīng)用題、比較題型練習(xí)等。同時還可以增加一些有多余條件的、條件不足的、解題方法和答案不唯一的更加開放性的題目。當(dāng)學(xué)生解答完題目后,讓學(xué)生來檢驗自己的答題是否正確或合理,通過檢驗培養(yǎng)學(xué)生的反思能力。為深化課堂上所學(xué)的知識,也可以延伸到課后讓學(xué)生去實踐、去探索,甚至作為以后課堂上解決問題的開始。
關(guān)鍵詞:裂解氣相色譜-質(zhì)譜法 煙草化學(xué) 應(yīng)用 試驗 發(fā)展
一、引言
卷煙燃吸過程中,卷煙中的添加劑和煙絲化學(xué)成分需經(jīng)蒸餾、裂解、合成、聚合、冷凝等一系列過程,其中裂解是卷煙燃燒過程的一個重要環(huán)節(jié),而且大部分煙氣在此產(chǎn)生。由于煙草燃吸時溫度分布的復(fù)雜性(100℃~900℃),為探索煙草成分與煙氣成分間的成因規(guī)律,煙草熱解建模和燃燒機理研究已成為重要研究領(lǐng)域之一,因此可采用熱裂解模擬卷煙抽吸時煙草燃燒過程,然后用GC-MS對熱解產(chǎn)物進行分離檢測。
裂解氣相色譜法是在熱裂解和氣相色譜兩種技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,把樣品放在仔細選擇和嚴(yán)格控制的裂解器中加熱,使之迅速裂解成可揮發(fā)的小分子,再由載氣帶入氣相色譜儀分離和鑒定裂解產(chǎn)物,最后從裂解產(chǎn)物的氣相色譜圖的特征來推斷樣品的組成、結(jié)構(gòu)及其化學(xué)過程。
二、應(yīng)用研究領(lǐng)域
在我國,裂解氣相色譜在上個世紀(jì)90年代才逐漸引入到煙草研究中,到21世紀(jì)初,裂解氣相色譜的應(yīng)用逐漸變得廣泛,對此進行如下歸納分析。
1.煙草單體化學(xué)成分的熱裂解
目前,已經(jīng)從卷煙燃燒時產(chǎn)生的煙氣中鑒定出4800多種化合物,其中一些具有毒性和致癌性,煙草化學(xué)的研究者為減少煙氣中的有害物質(zhì)一直致力于研究煙草中化學(xué)成分在燃吸時如何轉(zhuǎn)變?yōu)闊煔庵械幕瘜W(xué)物質(zhì),其中熱裂解技術(shù)成為重要的研究手段。
董寧寧[1]對煙草碳水化合物進行熱裂解,試驗表明:溫度低于600℃時,裂解產(chǎn)物隨溫度升高而變得復(fù)雜,蔗糖裂解產(chǎn)物中有機酸的總量高于葡萄糖和果糖;700℃時,對人體有害的苯系化合物生成,其相對含量隨溫度升高明顯增加,葡萄糖、果糖中有機酸總量顯著高于蔗糖;800℃時,稠環(huán)類化合物明顯增多。陳永寬等[2]在空氣條件下對煙葉重要組分多羥基吡嗪進行了熱裂解。在不同試驗條件下,從熱裂解成分中分別鑒定出了8種、12種和13種化合物。隨著熱裂解溫度的升高吡嗪類化合物的含量增加。楊偉祖等[3]對煙草中β-胡蘿卜素進行熱裂解,主要生成烯烴類、醛類、酮類、苯及其同系物和萘及其同系物等化合物,另外還生成一定量的環(huán)檸檬醛、紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯等香味化合物。
2.煙草的熱裂解
煙氣抽吸品質(zhì)主要由卷煙的質(zhì)量決定,而煙葉的組配方是影響卷煙質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一,正確、客觀評價煙葉質(zhì)量可以為卷煙配方設(shè)計提供技術(shù)依據(jù),對卷煙加工工藝和卷煙新產(chǎn)品的研發(fā)具有重要意義。目前煙葉質(zhì)量評價主要是由訓(xùn)練有素、經(jīng)驗豐富的專家來完成,但是人工品吸可能會受主觀因素影響,造成偏差。因此,熱裂解氣相色譜可以為卷煙組配方提供真實、客觀的分析數(shù)據(jù)。為加深理解梗絲在卷煙葉組配方中的作用,對比研究烤煙葉片和煙梗的化學(xué)組成以及它們在不同溫度下的熱裂解產(chǎn)物,楊偉祖等研究了烤煙葉片和煙梗在大氣環(huán)境下的熱裂解行為。
3.香精香料的熱裂解
香精香料是卷煙生產(chǎn)中不可缺少的原料,研究香精香料在煙氣中的裂解行為及裂解產(chǎn)物,有助于了解在卷煙燃燒過程中香精香料對感官刺激的作用原理,對加香加料具有指導(dǎo)意義。吳億勤[4]等研究了單體香料琥珀酸單薄荷酯熱裂解行為,對裂解產(chǎn)物進行了分析,共鑒定出薄荷醇、薄荷烯和琥珀酸等75種裂解產(chǎn)物。解萬翠等研究香葉醇的糖苷類香料前體香葉基-β-D-吡喃葡萄糖苷的熱裂解行為,試驗發(fā)現(xiàn):香葉基-β-D-吡喃葡萄糖苷熱裂解產(chǎn)生了特征香味成分香葉醇,其裂解的基本反應(yīng)是O-糖苷鍵的斷裂。許永等[5]在不同裂解溫度下檢測到杭白菊浸膏揮發(fā)性熱裂解產(chǎn)物分別為20,29,28,26,21種,裂解產(chǎn)物鑒定結(jié)果表明杭白菊浸膏能夠賦予卷煙一種特殊的自然風(fēng)味。
4.卷煙輔料的熱裂解
卷煙生產(chǎn)中,對卷煙輔料的選擇要求一是安全無毒害,二是能夠提高卷煙產(chǎn)品的抽吸品質(zhì)。采用熱裂解技術(shù)可以挑選對卷煙品質(zhì)有利的輔料,優(yōu)化配方,防止有害物質(zhì)的引入。
羅麗莉[6]等分別對4種卷煙紙纖維原料進行熱裂解,針葉漿、闊葉漿、麻漿的裂解產(chǎn)物種類存在一定差異,只有針葉木漿的熱解產(chǎn)物中檢測到小分子有機酸,麻漿的熱解產(chǎn)物種類最少,稠環(huán)芳香烴的種類和數(shù)量都少于木漿和針葉漿。楊燕等對煙草中的兩種功能型盤紙?zhí)砑觿┰诖髿夥諊煌瑴囟认碌臒崃呀庑袨檫M行研究,初步探討了功能型盤紙?zhí)砑觿頍熑嘉挠绊?。楊衛(wèi)花等對聚乙酸乙烯(VAE)型和淀粉型的的兩種卷煙粘合劑進行熱裂解,VAE型粘合劑的裂解產(chǎn)物主要以苯衍生物及多環(huán)烴為主,淀粉型的粘合劑裂解產(chǎn)物則主要以呋喃類化合物為主。姚青[7]等對國產(chǎn)搭口膠樣品進行熱裂解分析,裂解產(chǎn)物不但含有芳烴類小分子化合物,還發(fā)現(xiàn)含有鄰苯二甲酸二異辛酯,這是一種增塑劑,按照歐盟法規(guī),是嚴(yán)格控制的一種的化學(xué)物質(zhì),提出了應(yīng)該建立煙用搭口膠生物安全性的評價,以減少我國卷煙出口的限制。
三、試驗條件的考察
1.樣品進樣量與進樣方式
樣品進樣量的選擇很關(guān)鍵,進樣量較大和樣品較厚時,不但會導(dǎo)致熱傳遞慢使得升溫時間較長,全部樣品很難均一地在瞬間裂解,同時裂解產(chǎn)物氣體濃度較大,增加二次反應(yīng)的可能性,甚至還會給質(zhì)譜離子源造成污染,因此樣品量要盡量小。對于液體樣品選擇1~2μL,固體樣品選擇40~100mg為宜,此外還可以通過調(diào)節(jié)氣相色譜的分流比來降低進樣量。
液體樣品進樣時,應(yīng)該在石英玻璃管的中段填入少量石英棉,再用液體進樣針進樣。石英棉既能起到固定作用,又能模擬卷煙的物理特征。固體樣品進樣首先把樣品加入到石英玻璃管的中部,將石英玻璃管兩端填塞少量石英棉,再裝入裂解儀中進行熱裂解。
2.水分干擾的消除
在分析煙用香精香料時,發(fā)現(xiàn)部分香料浸膏以一定比例的水作為溶劑,故在進樣裂解前須對樣品進行加熱干燥,否則樣品裂解后經(jīng)氣相色譜柱分離,不但對氣相色譜柱造成嚴(yán)重損害,分離的色譜峰形較差,而且流失的固定相會進入離子源,離子化產(chǎn)生各種離子,形成質(zhì)譜本底,抬高基線,降低信噪比,影響試驗結(jié)果的分析。這一點也得到其他研究者的證實。鐘洪祥[8]等對單體香料進行熱解研究發(fā)現(xiàn),在捕集的裂解產(chǎn)物時加入無水硫酸鈉,能有效消除裂解產(chǎn)物中少量水對GC-MS分析的干擾,譜圖峰形好且出峰多。
3.裂解環(huán)境的構(gòu)建
大多數(shù)研究者都關(guān)注溫度對裂解產(chǎn)物的影響,卻忽視了裂解氛圍對試驗結(jié)果的影響。
董寧寧對煙草的碳水化合物進行熱裂解研究,試驗只考察了無氧條件。吳億勤等只在惰性氛圍中進行熱裂解研究,這些試驗環(huán)境只表征了卷煙燃燒時的一個反應(yīng)條件。Senneca等研究煙草在燃吸循環(huán)時兩種不同的反應(yīng)條件(缺氧與富氧)下的反應(yīng),試驗發(fā)現(xiàn):350℃下,兩種反應(yīng)環(huán)境的產(chǎn)物差別不是很大;300~600之間,兩種條件下產(chǎn)物就表現(xiàn)得非常不同,隨溫度變化,不同條件下產(chǎn)物含量變化也是不一樣的;并從熱力學(xué)角度分析了兩種條件的反應(yīng)動力學(xué)方程,得出它們的反應(yīng)級數(shù)和動力學(xué)參數(shù)是完全不一樣的。僅以一種反應(yīng)環(huán)境來對卷煙及其添加劑裂解行為作出評估有失偏頗,因此應(yīng)該至少考察有氧環(huán)境和惰性氛圍下兩種情況才算基本模擬卷煙的燃燒環(huán)境。
4.裂解方式的選擇
Schmeltz等對卷煙燃燒狀態(tài)中得到的產(chǎn)物與在裂解器內(nèi)氮氣中600℃~900℃下用放射性同位素標(biāo)記的煙堿的熱裂解產(chǎn)物做了比較。與燃燒卷煙狀態(tài)不同,在熱解條件下,煙堿除了形成吡啶類物質(zhì)外,發(fā)生更徹底的分解和重排,產(chǎn)生多種的喹啉類、芳香類和芳香烴類化合物。這個例子充分證明,除非熱解試驗在與卷煙抽吸期間發(fā)生相關(guān)的動態(tài)條件下進行,否則結(jié)果是不可靠的。
劉正聰?shù)萚9]研究了煙堿在不同溫度下的熱裂解產(chǎn)物,在700℃下煙堿已經(jīng)大部分裂解,檢測到未裂解煙堿僅為4.52%。顯然這與卷煙抽吸時的實際情況相悖,因為卷煙燃燒時,煙堿大部分是通過蒸餾原形轉(zhuǎn)移至煙氣中而非裂解釋放出來。等溫-高溫?zé)峤夥磻?yīng)的只是卷煙抽吸時的一種裂解情況,而卷煙燃燒時同時存在多個反應(yīng)區(qū)。Rich-ard等設(shè)計了低溫?zé)岽祾撸绦蛏郎責(zé)崃呀獾姆绞?,更接近卷煙燃吸過程中蒸餾區(qū)、裂解區(qū)和燃燒區(qū)共存的真實狀況。
Stotebury等用同位素標(biāo)記了7種常用的卷煙添加劑,不采用儀器熱裂解,而是添加到卷煙上再通過吸煙機試驗,最后捕集煙氣分析。發(fā)現(xiàn)有3種添加劑是高效率轉(zhuǎn)移至煙氣中,并沒有參加燃燒或裂解,有的添加劑轉(zhuǎn)移率甚至在90%以上。從查閱國內(nèi)煙草熱裂解論文來看,目前已經(jīng)有大量研究小組對煙用添加劑進行熱裂解研究,他們研究的這些添加劑究竟有多少轉(zhuǎn)移到煙氣中,多少參與燃燒和裂解,裂解產(chǎn)物又如何,這些問題都是值得商榷的。最后,國內(nèi)發(fā)表有關(guān)煙草熱裂解論文,裂解時間從幾秒至20s不等,按照Baker所述,在人為抽吸情況下一個動態(tài)吸煙循環(huán)是不超過10s的。在這樣的試驗方法下,是否會對研究產(chǎn)生影響,例如卷煙及其添加劑是否發(fā)生過度裂解,裂解產(chǎn)物是否發(fā)生二次反應(yīng),這都需要進一步研究和規(guī)范。
5.裂解產(chǎn)物捕集及氣相色譜進樣技術(shù)
關(guān)于裂解產(chǎn)物的收集,目前存在著兩種方式,即在線熱裂解和離線熱裂解。前者是試驗樣品在裂解器中高溫裂解完,經(jīng)吸附肼在低溫下收集,再經(jīng)高溫加熱脫附,通過高線速度的載氣將裂解產(chǎn)物直接吹入色譜儀的進行分析,采用高線速度的載氣降低裂解產(chǎn)物碰撞,減少產(chǎn)物在管路中停留時間避免二次反應(yīng)。后者的裂解產(chǎn)物通過一個特殊容器收集,經(jīng)固相微萃取對裂解產(chǎn)物進行萃取吸附,再將固相微萃取(SPME)進樣針插入氣相色譜進樣口進行熱解吸。
張建勛[10]等比較了Py-GC-MS和SPME-GC-MS發(fā)現(xiàn),前者比后者在產(chǎn)物收集時可以收集到更多的熱解產(chǎn)物。這是由于SPME具有選擇性吸附的緣故。Py-GC-MS同時也具有操作簡便、耗時短、重復(fù)性較好的特點。作者在試驗中也發(fā)現(xiàn)Py-GC-MS具有一些缺點,熱解產(chǎn)物如果含有水,會導(dǎo)致色譜圖峰形較差且不同物質(zhì)峰形易發(fā)生重疊、拖尾嚴(yán)重,對于香精香料的熱裂解經(jīng)常會出現(xiàn)這樣的情況;吸附阱如果脫附時不徹底,會導(dǎo)致氣相色譜柱污染,使分析受到影響。兩種裂解方式各有優(yōu)缺點,選擇何種方式并沒有統(tǒng)一定論。另外,王素芳創(chuàng)新了一種裂解產(chǎn)物收集的方法,改造裂解儀裂解氣出口部分,加裝了精確控制載氣流量的裝置,精確控制和測定進入裂解儀的載氣,使用未涂布固定液的熔融石英色譜柱將毛細管繞成環(huán)狀,使繞成幾圈的環(huán)狀色譜柱能夠放入盛有液氮的保溫桶內(nèi)置于液氮浴中對裂解產(chǎn)物進行冷阱捕集。
四、展望
在過去的近10a里,Py-GC在煙草化學(xué)研究中已經(jīng)取得了快速發(fā)展,為此對未來10a里,Py-GC在這個領(lǐng)域的發(fā)展進行預(yù)測,希望能對國內(nèi)這個行業(yè)的研究者提供一點參考。
1.卷煙燃燒過程的模擬
查閱國內(nèi)關(guān)于煙草及其添加劑熱裂解的文獻,普遍存在對卷煙燃燒過程與環(huán)境試驗條件的構(gòu)建參差不一的問題,不具有統(tǒng)一性和嚴(yán)謹性。最終導(dǎo)致試驗結(jié)果差別較大,不同實驗室之間的重復(fù)性不是很好,甚至有的時候各方試驗數(shù)據(jù)互相矛盾,最終導(dǎo)致試驗結(jié)論相互抵觸。所以對卷煙燃燒過程的模擬,確定一個比較客觀、科學(xué)、公認的試驗環(huán)境仍然是這個行業(yè)目前較為活躍的研究領(lǐng)域。
目前,國內(nèi)采用的裂解儀器,設(shè)計的初衷并不是專門為煙草研究而考慮,因卷煙燃燒的特殊性與復(fù)雜性,造成了對卷煙燃燒環(huán)境的模擬還不夠真實,這也是障礙分析研究的重要因素,因此只有對熱裂解裝置進行改進、創(chuàng)新設(shè)計才能突破熱裂解技術(shù)在煙草化學(xué)研究中應(yīng)用的瓶頸。
2.為卷煙配方和降焦減害提供指導(dǎo)
傳統(tǒng)煙用香精香料篩選一般采用兩種方法:一種是感官評吸,另一種是通過加料由吸煙機捕集煙氣后進行分析。采用Py-GC技術(shù)對香料進行裂解后,通過保留時間和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索確定裂解產(chǎn)物,判斷香料加入卷煙后對卷煙煙氣有積極貢獻的化學(xué)成分,并對有害化學(xué)物質(zhì)進行鑒定。不但使篩選煙用香料方便而且為降焦減害提供必要的試驗數(shù)據(jù)。
3.與穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)結(jié)合
研究煙葉化學(xué)成分與煙氣化學(xué)成分之間的內(nèi)在規(guī)律和關(guān)系,一直是煙草研究的重點和難點。雖然卷煙燃燒時存在不同的燃燒區(qū),但是大部分煙氣還是經(jīng)高溫裂解反應(yīng)形成,基于裂解氣相色譜的特點,結(jié)合穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù),它必將在煙氣有害成分與煙草化學(xué)成分、添加劑之間關(guān)系的研究上發(fā)揮更大的作用,更重要的是對這些化學(xué)物質(zhì)在燃燒過程中反應(yīng)機理的研究提供重要的信息,這也是目前煙草行業(yè)確需解決的問題。
4.與多種分析技術(shù)的結(jié)合
目前,利用熱裂解來模擬卷煙燃燒,由于受GC分離特點的限制,只能分析裂解產(chǎn)物中的揮發(fā)性成分,對于難揮發(fā)的裂解產(chǎn)物和一些不穩(wěn)定的中間體有必要進行深入研究。因此對裂解產(chǎn)物先進行收集,然后再經(jīng)高效液相色譜(HPLC)分離測定,可以彌補裂解氣相色譜在該方面的不足。采用MS對裂解產(chǎn)物鑒定時,會發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分產(chǎn)物經(jīng)質(zhì)譜鑒定后給出的匹配度是不高的,這是由于煙氣化合物的復(fù)雜性和許多產(chǎn)物僅在裂解時產(chǎn)生,在質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫中沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化合物圖譜,因此還必須采用其他分析技術(shù)進行鑒定。利用Py-GC-傅里葉變換紅外光譜(FTIR)輔助Py-GC-MS,相互補充化合物結(jié)構(gòu)信息,可以對裂解產(chǎn)物進行更為準(zhǔn)確的判斷。
5.由宏觀向微觀、定性向定量的轉(zhuǎn)變
目前國內(nèi)的煙草熱裂解研究尚處在粗放型的階段。從面上來看還不夠全面只研究了部分煙草中化學(xué)成分裂解,例如占煙葉干重40~50%的生物聚合物如纖維素、半纖維素、膠質(zhì)、木質(zhì)素等的研究仍未涉及;從深度上看大量文獻多半是對樣品裂解后的產(chǎn)物進行鑒定與歸類,至于對煙草化學(xué)成分裂解化學(xué)路徑與機制、煙氣前體物質(zhì)的研究,煙草化學(xué)物質(zhì)裂解時的協(xié)作性,各種因素如pH值、無機離子、加熱速率、裂解時間、裂解環(huán)境對煙氣物質(zhì)形成的影響,各種煙草化學(xué)物質(zhì)對煙氣化學(xué)成分的貢獻等領(lǐng)域的研究還未開展。通過借助不同的分析技術(shù),對裂解儀器設(shè)計的改進與創(chuàng)新,相信這些領(lǐng)域在不久的將來都會相繼開展。
參考文獻
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[8]鐘洪祥,王素方,蔡繼寶,等.煙草科技[J],2004(7)6.
一、設(shè)計層次性學(xué)習(xí)任務(wù),明確不同學(xué)習(xí)要求
學(xué)生的英語學(xué)習(xí)能力差異是教師教學(xué)值得關(guān)注的內(nèi)容。依據(jù)學(xué)生的差異來設(shè)計相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù),能讓學(xué)生在加深了解的基礎(chǔ)上更能夠明確學(xué)習(xí)要求。在任務(wù)學(xué)習(xí)中,不妨設(shè)計與學(xué)生課程學(xué)習(xí)內(nèi)容相當(dāng)?shù)娜蝿?wù),讓學(xué)生在富有層次性的任務(wù)引導(dǎo)中深入掌握和運用。
在設(shè)計層次性學(xué)習(xí)任務(wù)中,可按照課程學(xué)習(xí)的知識要點來確定合理的學(xué)習(xí)運用任務(wù),要能夠緊緊圍繞課程重點,突出難點。特別在教學(xué)中按照教學(xué)目標(biāo)來確定相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù),對于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生則應(yīng)該注重基礎(chǔ)知識的掌握,而中等以上學(xué)生則應(yīng)注意表達技能的運用。同時,要求學(xué)生結(jié)合自身的學(xué)習(xí)實際來選擇相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù),可鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識綜合運用的基礎(chǔ)上,大膽思考和表達更為復(fù)雜的問題,讓學(xué)生能夠更好地發(fā)揮潛力。這樣的學(xué)習(xí)任務(wù),為學(xué)生指明了學(xué)習(xí)的方向。
教師在設(shè)計層次性學(xué)習(xí)任務(wù)過程中,可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)個性特征和理解認知能力,注重靈活性和差異性。例如,在《牛津初中英語Fun with English》8B Unit 5 International charities的“Reading A An interview with an ORBIS doctor”教學(xué)中,可設(shè)計如下的學(xué)習(xí)任務(wù):(1)要求學(xué)生能夠掌握閱讀中的詞匯以及語篇大意。(2)要求學(xué)生思考:What do you know about ORBIS doctor?和What do you get from the article?(3)建議學(xué)有余力的學(xué)生圍繞“How to see the doctor in the future?”來表達。教師可建議學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力來選擇相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù),同時,建議學(xué)生能夠嘗試解決更高的學(xué)習(xí)任務(wù),以深化對文本的認知。
二、運用小組合作式探究,滿足差異發(fā)展的需求
學(xué)生的差異化發(fā)展需要引導(dǎo),尤其是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生更需要幫助。發(fā)揮學(xué)生的團隊合作力量,將相互幫助的形式運用于教學(xué),更能夠滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展需要。在課堂教學(xué)中嘗試運用小組合作,為相互學(xué)習(xí)幫助創(chuàng)設(shè)輕松活潑的學(xué)習(xí)環(huán)境。
在運用小組合作探究時,可尊重學(xué)生的團隊搭配選擇自由權(quán),建議學(xué)生能夠資源組合和挑選與自身學(xué)習(xí)情況相似的學(xué)習(xí)同伴。教師則在學(xué)生組合過程中予以必要的指導(dǎo)。首先,教師要設(shè)計明確的學(xué)習(xí)任務(wù),讓學(xué)生都能夠有學(xué)習(xí)的平等選擇權(quán)利。其次,明確各個小組成員的不同學(xué)習(xí)要求,建議學(xué)生能夠根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)來相互合作探究。再者,鼓勵學(xué)生能夠運用發(fā)散性思維來深入領(lǐng)悟課程學(xué)習(xí)任務(wù)。
通過這種方式,能夠讓學(xué)生的學(xué)習(xí)過程更為豐富。在《牛津初中英語》8BUnit4 A charity show的“Reading Hosting a charity show”教學(xué)中,可建議學(xué)生按照各自組合原則來挑選學(xué)習(xí)同伴,同時將教室布置成時裝表演秀的場景,建議學(xué)生能夠通過走T臺來展示自己的青春風(fēng)采和活力。教師可據(jù)此布置一定的學(xué)習(xí)思考任務(wù),像How to have a charity show?等,建議學(xué)生能夠發(fā)揮各自的理解領(lǐng)悟力,運用文本中的詞匯進行表述。這樣的方式能夠讓不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求得到滿足。
三、倡導(dǎo)個性化展示交流,提升表達運用技能
為學(xué)生創(chuàng)造可展示的平臺,更能夠體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位和作用。讓學(xué)生在各自富有個性的展示中學(xué)會用英語進行表達,不僅能夠增強認知感悟,還能夠為學(xué)生提供語言表達交流的機會。
1 生物化學(xué)的發(fā)展歷程
1.1 生物化學(xué)的研究現(xiàn)狀
與其他學(xué)科相比,生物化學(xué)是一門出現(xiàn)時間較晚的基礎(chǔ)學(xué)科,它出現(xiàn)在人們的視野里的時間非常短。雖然它的出現(xiàn)時間很短但是卻創(chuàng)造出了很多價值對人們的生活非常有幫助。近些年來,經(jīng)過生物化學(xué)科學(xué)家們的不懈努力,我國的生物化學(xué)已經(jīng)取得了非常重要的研究成果,使人們能夠更加清楚地知道生物大分子的分解代謝、生物的合成途徑以及它們之間的相互關(guān)系。科學(xué)家們還合成了很多種具有生物化學(xué)活性蛋白質(zhì)及基因。人們根據(jù)生物化學(xué)成功研制出來了克隆技術(shù)、人類基因組計劃,這些都在不斷地推動科技向前發(fā)展。
1.2 生物化學(xué)的發(fā)展歷程
人類把生物化學(xué)史分為三個部分,從敘述生物化學(xué)到動態(tài)生物化學(xué)最后是機能生物化學(xué),這三部分的生物化學(xué)代表生物化學(xué)史上的三個不同的階段,生物化學(xué)是從18世紀(jì)開始被人們發(fā)現(xiàn)的。一開始,舍勒研究生物體的各種化學(xué)組成成分,然后發(fā)現(xiàn)了生物與化學(xué)之間的聯(lián)系,這為人們之后研究生物化學(xué)奠定了基礎(chǔ)。在接下來的時間里有各門類的科學(xué)家去研究生物化學(xué),他們分別合成了尿素、多肽;發(fā)現(xiàn)了核酸;引進生物催化劑的概念;進而又發(fā)現(xiàn)了必需氨基酸、必需脂肪酸、各種維生素及生物生命活動不可缺少的微量元素;之后又確定了蛋白質(zhì)和DNA在遺傳中所起到的作用;到今天的基因工程和克隆。生物化學(xué)在最近的一百年里飛速發(fā)展,給我們的生活帶來了翻天覆地的變化。
1.3 現(xiàn)階段生物化學(xué)的研究熱點
雖然生物化學(xué)出現(xiàn)的時間很短,但是已經(jīng)取得了很大的進步,生物化學(xué)現(xiàn)階段的研究雖然距離我們預(yù)計的目標(biāo)很遙遠,但是生物化學(xué)的發(fā)展空間是不可估計的。生物化學(xué)主要突出對生物大分子物質(zhì)的合成、結(jié)構(gòu)和功能,生物工程,生物膜結(jié)構(gòu),物質(zhì)代謝調(diào)控的研究,并且已經(jīng)取得了一些進步。通過研究生命大分子的物質(zhì)組成我們知道生命的基本物質(zhì)是核酸和蛋白質(zhì);通過研究生物膜結(jié)構(gòu),我們懂得了,膜結(jié)構(gòu)是生物體的基本結(jié)構(gòu)之一,細胞間進行物質(zhì)交換和傳遞都需要膜結(jié)構(gòu);通過對生物工程的研究,人類揭開了生命的秘密?,F(xiàn)階段的研究已經(jīng)取得了很大的成功,但仍有一些地方我們沒有研究出結(jié)果仍需要繼續(xù)努力研究。
2 高科技的應(yīng)用給生物化學(xué)帶來的新發(fā)展
2.1 將高科技應(yīng)用到生物化學(xué)的研究中
隨著時代的不斷進步,科技在不斷發(fā)展,于是高科技就被應(yīng)用到了我們的生活中,科學(xué)家們也把高科技應(yīng)用到了生物化學(xué)的研究中。人們將同位素標(biāo)記法應(yīng)用到了生物化學(xué)的研究中,利用同位素跟蹤技術(shù)能夠準(zhǔn)確地找到被標(biāo)記的物質(zhì)在生物體中的具置,這樣有利于人們對生物體的觀測,幫助人們研究生物化學(xué)。人們還將近些年逐漸發(fā)展起來的生物芯片技術(shù)應(yīng)用到了生物化學(xué)的研究中,生物芯片包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、組織芯片和細胞芯片它們之間的不同在于探針的差別,人們通過設(shè)計不同的探針陣列、使用特定的分析方法可以產(chǎn)生更多的應(yīng)用價值,為生物化學(xué)的研究提供了有利的幫助。
2.2 高科技的應(yīng)用對生物化學(xué)研究所起到的作用
科學(xué)家們應(yīng)用同位素標(biāo)記法,使生物化學(xué)的研究更加容易,科學(xué)家們可以利用同位素對生物體內(nèi)的物質(zhì)進行追蹤,這樣可以有效地追蹤到生物體內(nèi)的物質(zhì)??茖W(xué)家們利用生物芯片,為“后基因組計劃”時期研究基因的功能和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展提供了有利的幫助,在不久的將來更會在基因的發(fā)現(xiàn)、基因診斷方面取得重大的進步,為社會帶來歷史性的進步。
3 結(jié)語
我們都知道,人類的生產(chǎn)和生活都離不開生物化學(xué)的幫助,人類要面臨人口數(shù)量、飲水、糧食、生活環(huán)境和住房等各種各樣的問題,在解決這些問題的過程中我們離不開生物化學(xué)的幫助。生物化學(xué)的發(fā)展前景不可估計,特別是把高科技運用到了生物化學(xué)中的時候,生物化學(xué)的發(fā)展前景更是不可限量。將高科技應(yīng)用到生物化學(xué)中給生物化學(xué)領(lǐng)域帶來了新的發(fā)展,更加方便了我們的生活。總之,生物化學(xué)已經(jīng)滲透到了我們生活的一點一滴中,我們需要解決的許多問題都需要生物化學(xué)的幫助。
[參考文獻]
【關(guān)鍵詞】 化學(xué)發(fā)光免疫分析技術(shù);基本原理;分類;應(yīng)用
近10多年來,當(dāng)代生物技術(shù)的研究和應(yīng)用取得高速發(fā)展的同時,也大大推動了化學(xué)發(fā)光免疫分析方法(CLIA))的更新?lián)Q代速度。化學(xué)發(fā)光免疫分析法(CLIA)是建立在放射免疫分析技術(shù)(RIA)理論的基礎(chǔ)上,以標(biāo)記發(fā)光劑為示蹤物信號建立起來的一種非放射標(biāo)記免疫分析法,具有靈敏度高、線性范圍寬、儀器設(shè)備簡單、操作方便、分析速度快和容易實現(xiàn)自動化和不污染環(huán)境等優(yōu)點,特別是能在較短的時間內(nèi)得到實驗結(jié)果,因此深受檢驗醫(yī)學(xué)工作者和臨床醫(yī)師的好評。
1 化學(xué)發(fā)光免疫分析的原理
化學(xué)發(fā)光免疫分析技術(shù)的基本原理,化學(xué)發(fā)光免疫分析含有免疫分析和化學(xué)發(fā)光分析兩個系統(tǒng)[1]。免疫分析系統(tǒng)是將化學(xué)發(fā)光物質(zhì)或酶作為標(biāo)記物,直接標(biāo)記在抗原或抗體上,經(jīng)過抗原與抗體反應(yīng)形成抗原-抗體免疫復(fù)合物?;瘜W(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)是在免疫反應(yīng)結(jié)束后,加入氧化劑或酶的發(fā)光底物,化學(xué)發(fā)光物質(zhì)經(jīng)氧化劑的氧化后,形成一個處于激發(fā)態(tài)的中間體,會發(fā)射光子釋放能量以回到穩(wěn)定的基態(tài),發(fā)光強度可以利用發(fā)光信號測量儀器進行檢測[2]。根據(jù)化學(xué)發(fā)光標(biāo)記物與發(fā)光強度的關(guān)系,可利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出被測物的含量。
2 化學(xué)發(fā)光免疫分析的分類
化學(xué)發(fā)光免疫分析根據(jù)應(yīng)用發(fā)光體系應(yīng)用于免疫分析中的方式不同可分為直接標(biāo)記發(fā)光物質(zhì)的免疫分析,酶催化化學(xué)發(fā)光免疫分析,電化學(xué)發(fā)光免疫分析(ECLIA)。直接標(biāo)記發(fā)光物質(zhì)的免疫分析,目前常見的標(biāo)記物主要為魯米諾類和吖啶酯類化學(xué)發(fā)光劑。
3 化學(xué)發(fā)光免疫分析的臨床應(yīng)用
CLIA已廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)和臨床醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域,成為替代RIA的首選技術(shù)。Amersham公司針對AmerliteTM發(fā)光增強酶免疫分析系統(tǒng)研制出的試劑盒項目有甲狀腺功能檢測的促甲狀腺素、三碘甲腺原氨酸、甲狀腺素、甲狀腺素結(jié)合球蛋白、游離甲狀腺素,與性激素有關(guān)的有促黃體激素、促卵泡激素、人絨毛膜促性腺激素、甲胎蛋白、雌二醇、睪酮,以及其他方面的如癌胚抗原、鐵蛋白、地高辛等。Amersham公司雖然研制出這10余種試劑盒,但因操作不夠簡便,檢測項目僅限于蛋白質(zhì)類大分子化合物,未能廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)檢測。
美國Ciba Corning公司研制的ACS:180自動CLIA系統(tǒng)能非常精確測量閃光。經(jīng)過不斷的改進,實現(xiàn)了ACS:180CLIA系統(tǒng)的全自動化,推出全新產(chǎn)品"ADVIA系列"?,F(xiàn)有檢測項目47項,更多的項目還在開發(fā)之中。主要有甲狀腺系統(tǒng)、性腺系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、腫瘤標(biāo)記物、心血管系統(tǒng)、血藥濃度及其他一些檢測項目。
經(jīng)過改良后,金剛烷衍生物在堿性磷酸酶作用下可發(fā)出高強度的輝光,光信號可持續(xù)1~2 h。隨后國外生產(chǎn)廠家研制出以堿性磷酸酶為標(biāo)記物的試劑盒,與之相匹配的有DPC的IMMULITE全自動CLIA系統(tǒng)和Beckman的ACCESS全自動微粒子CLIA系統(tǒng)。IMMULITE全自動CLIA系統(tǒng)可檢測項目有心臟病、甲狀腺功能、性腺激素、傳染病、藥物、血清學(xué)、血液病、成癮藥物、糖尿病、過敏檢測和腫瘤標(biāo)志物。ACCESS全自動微粒子CLIA系統(tǒng)主要可檢測甲狀腺功能、血液系統(tǒng)、內(nèi)分泌激素、藥物、腫瘤因子、心血管系統(tǒng)和糖尿病等項目。
目前商品化的ECLIA分析系統(tǒng)只有Roche公司的ECLIA全自動分析系統(tǒng)。主要特點是本底信號極微,特異性更高,最小檢出值可達1 pmol以下,操作十分簡便快速,是CLIA優(yōu)點較為集中的完美分析技術(shù)。已提供試劑盒的項目有腫瘤標(biāo)志物、甲狀腺功能、內(nèi)分泌、傳染病、心肌標(biāo)志物和維生素類等項目。
王陽[3]運用了電化學(xué)免疫分析技術(shù),檢測了3種腫瘤標(biāo)志物癌胚抗原(Carcinoem-bryonic Antigen,CEA)、細胞角蛋白l9片段(Cytokeratin 19fragments,CYFRA21,1)和神經(jīng)元特異性烯醇化酶(Neuron-specific enolase,NSE)水平,對肺癌診斷有實際應(yīng)用價值。張忠英[4]等利用電化學(xué)發(fā)光免疫分析技術(shù)檢測尿CK19片段,結(jié)果顯示尿CK19檢測對膀胱癌等泌尿系統(tǒng)腫瘤診斷和復(fù)發(fā)監(jiān)測具有敏感性高、無創(chuàng)傷性的優(yōu)點,優(yōu)于血清CK19和尿細胞學(xué)檢查。動態(tài)觀察尿CK19片段含量的變化可降低急性尿感患者的假陽性率。王利娜[5]等應(yīng)用ECLIA測定和酶免疫測定(EIA)檢測乙肝標(biāo)志物。結(jié)果:應(yīng)用ECLIA方法檢測HBsAg精密度,最大批內(nèi)變異≤8.30%,最大日間變異≤15.33%,HBsAg靈敏度0.05 ng/ml,HBeAg靈敏度0.03NCU/ml。HBsAg檢測范圍0.01~7 000 COI。顯示ECLIA檢測HBsAg靈敏度高,重復(fù)性好,檢測范圍寬。檢測HBeAg靈敏度可能更高。李錦洲[6]等采用ECLIA法對卵巢癌、良性卵巢腫瘤及健康婦女血清CA125分別進行測定,ECLIA用于第二代CA125(CA125-Ⅱ)測定,使CA125測定更加敏感恒定,每日之間差異較小。黃琛,湯漢紅等[7]在ECLIA法檢測與蛋白質(zhì)芯片法多腫瘤標(biāo)志物結(jié)果差異的研究中顯示:兩種方法有較好的相關(guān)性(P
化學(xué)發(fā)光免疫分析技術(shù)在醫(yī)學(xué)的臨床應(yīng)用已非常成熟,有取代放射免疫分析技術(shù)和酶聯(lián)免疫分析技術(shù)而成為診斷市場上的主流產(chǎn)品的趨勢。國外的化學(xué)發(fā)光免疫分析檢測系統(tǒng)價格昂貴,普及有一定的困難;國內(nèi)的化學(xué)發(fā)光免疫分析檢測系統(tǒng)雖然價格較國外產(chǎn)品便宜很多,但其檢測的靈敏度和可靠性,還有待進一提高。研究者在如何提高免疫診斷的敏感性和特異性、發(fā)展新的分析體系和檢測技術(shù)便攜化等方面仍需要不斷努力。
參 考 文 獻
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【關(guān)鍵詞】小波變換;毛細管電泳;電化學(xué)檢測;濾波;降噪
1引言
高效毛細管電泳(high performance capillary electrophoresis HPCE)自上世紀(jì)60年代出現(xiàn)以來,已成為最近發(fā)展最快的分析化學(xué)研究領(lǐng)域之一[1]。
CE發(fā)展初期,Jorgenson就指出,CE技術(shù)的廣泛應(yīng)用與深入發(fā)展所面臨的主要挑戰(zhàn)是高靈敏度與多模式檢測器的發(fā)展。電化學(xué)檢測自80年代應(yīng)用與毛細管電泳檢測以來,已成為最有潛力的一種檢測系統(tǒng)。電化學(xué)檢測方法特別是安培檢測法由于受到采樣和周圍試驗環(huán)境的影響,信號中的噪聲往往對分析數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。使峰的起止位置不易確定,峰面積難以準(zhǔn)確計算,從而帶來較大的誤差。這也是影響電分析方法廣泛應(yīng)用于毛細管電泳的主要原因之一。
2小波變換濾波降噪的基本思想和方法
小波變換的基本思想是利用一族函數(shù)去表示或逼近一信號或函數(shù),這一族函數(shù)稱為小波函數(shù)系,它通過一基本小波的平移和伸縮構(gòu)成。小波變換是時間和頻率的局部變換,實現(xiàn)了既在時域又在頻域的高分辨局部定位,具有良好的時頻局域化特性。
目前利用小波變換對信號進行平滑和去噪的方法主要有兩種。第1種方法是直接利用Mallat算法,在未知原始信號模型的情況下,選擇適宜的小波基,將信號分解為高頻和低頻信息,設(shè)定一個截斷尺度,使頻率高于此尺度下的小波空間向量全部置為0,然后進行信號重構(gòu)。對于含噪音的信號,有用信號平穩(wěn)、頻率較低,而噪音則相應(yīng)地變化劇烈、頻率較高,因此用WT就可以方便地將噪音與有用信號分離,從而達到濾噪的目的。而且在一些用FFT處理不能得到滿意結(jié)果的情況下,WT仍然可以順利地處理。
莫金垣等用樣條小波變換(SWT)、正交小波變換分別處理電分析化學(xué)信號,結(jié)果表明,只要選擇合適的小波函數(shù)和小波分解階數(shù),均可得到較好的平滑濾噪效果,而且比較發(fā)現(xiàn)樣條小波更優(yōu)越,并提出了一種新型的實時樣條小波濾波器,實現(xiàn)了信號的實時處理。他們又將Riemann-Liouville變換(RLT)和樣條小波變換聯(lián)用處理線性掃描伏安數(shù)據(jù),它既能濾除隨機噪音,又可濾除充電電流,進一步降低檢測限。把B一樣條小波變換和傅立葉變換相結(jié)合,用樣條小波變換平滑濾噪,用FT來克服SWT,產(chǎn)生峰漂移的缺點,也得到不錯的結(jié)果。他們還提出樣條小波多重濾波分析,克服了單次濾波偏差大的缺點。
Fang等發(fā)現(xiàn),分解次數(shù)的選擇在很大程度上影響小波變換的平滑濾噪效果,而且在有的情況下,很難找到滿意的分解階數(shù),因此他們提出一種適應(yīng)濾波器并且用于電化學(xué)數(shù)據(jù)的平滑,在一定程度上克服了以上困難。另有許多人對濾波時用到的閾值的選擇問題進行研究,并提出一些選擇規(guī)則。
第2種方法是利用信號和噪音在小波變換極大模圖上對應(yīng)的極值點隨尺度變化規(guī)律不同,將兩者分離。噪音在光譜數(shù)據(jù)中以高頻形式存在并產(chǎn)生數(shù)據(jù)處理中的奇異點。小波變換可檢測函數(shù)的奇異點。去除噪音對應(yīng)的極值點,然后重構(gòu)原函數(shù),就可以達到去噪的目的。
利用這一特性,發(fā)展了二進樣條小波變換模極大值算法、空域相關(guān)法、二進小波變換極大模濾波等一系列新的濾波方法。
樣條小波最小二乘法(spline wavelet least square SWLS)是一種新型的濾波方法,SWLS處理毛細管電泳信號時根據(jù)最小二乘原理,采用樣條小波函數(shù)為擬合函數(shù),基本原理是將樣條小波函數(shù)作為最小二乘法擬和的函數(shù)f(x),選擇的參數(shù)僅有步長一項,因而大大減少了由過多人為選擇參數(shù)所帶來的不確定性和誤差。
在此基礎(chǔ)上,Mexican Hat小波最小二乘法(MWLS),與SWLS相比,MWLS更方便迅速,不但克服了SWLS應(yīng)用時步驟較多,需要反復(fù)實驗尋找合適濾波參數(shù)的缺點,而且去噪后信號的基線更平坦,峰形更光滑,能濾除SWLS無法去除的肩峰[2]。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞:實例拓展;結(jié)構(gòu)化;程序設(shè)計教學(xué);教學(xué)應(yīng)用
中圖分類號:TP311.1
在計算機專業(yè)的教學(xué)中,程序設(shè)計是一門最基礎(chǔ),也是最重要的課程之一,是培養(yǎng)學(xué)生計算編程能力的主要課程[1]。但是又因為這門課程涉及到很多理論性極強的內(nèi)容和大量的編碼知識,不容易被學(xué)生理解,所以是計算機專業(yè)教學(xué)的重點和難點。在過去傳統(tǒng)的教學(xué)方式之下,老師只是按照大綱的順序來講解相關(guān)的知識點,即使舉例也只是引用一些比較典型的例題,例題和例題之間缺乏聯(lián)系,使得學(xué)生只能進行生硬的記憶法來掌握程序設(shè)計各種語句,不能真正理解這些編程方法,達不到自主編程的教學(xué)目的,收效甚微。為了改變這一現(xiàn)狀,讓學(xué)生能夠真正理解程序結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,能夠靈活運用各種編程方法進行自主編程,在教學(xué)的過程中怎樣選擇具合適的實例已經(jīng)成為提高教學(xué)效果的關(guān)鍵。我校推行的實例拓展教學(xué)法很好地解決了這一難題,在我校大力推行之后,受到廣大師生的好評,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的教學(xué)效果明顯。
1 實例拓展法概述
實例拓展教學(xué)法屬于教學(xué)方式創(chuàng)新的表現(xiàn)形式之一。在這種教學(xué)方法中,實例就是整個教學(xué)的中心,所有的教學(xué)活動都可以通過實例來完成,這也是這種教學(xué)方法最典型的特征[2]。運用實例拓展法進行教學(xué),學(xué)王可以充分利用各種學(xué)習(xí)資源,通過自主探索或者相互合作的方式來完成實例任務(wù),同時又會催生出一種新的實例。這種重在學(xué)生實踐活動的教學(xué)方式就被稱之為拓展實例法。這種教學(xué)方法有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,提高他們獨立分析問題和解決問題的能力。在計算機結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計這種實踐性較強的課程教學(xué)中,尤其適合使用這種方法。
2 實例拓展法在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計教學(xué)中的實際應(yīng)用
在計算機程序設(shè)計中,VB語言是一門重要的課程,所以我們就以這門課程為例,對實例拓展教學(xué)方法在課堂上的具體應(yīng)用進行具體。為了便于學(xué)生理解和練習(xí),我們將實例分成了兩種,一種在老師進行課堂理論教學(xué)時應(yīng)用,另一種則在上機實踐活動中應(yīng)用,下面我們對實例的應(yīng)用進行出詳細介紹。
老師在進行教學(xué)設(shè)計時,如何安排實例是教學(xué)活動的核心所在。在對教學(xué)實例進行安排時,老師一定要結(jié)合中專學(xué)生的年齡特點、心理發(fā)展水平和實際生活的需要等因素。同時,實例的拓展應(yīng)該遵循教育學(xué)的客觀規(guī)律,從易到難,由淺入深,便于學(xué)生進行理解[3]。另外,實例的難度應(yīng)該適中,既不能讓他們一看就明白,也不能讓他們冥思苦想而不得,要讓大部分學(xué)生通過自己的思考能夠完成,而且要將相關(guān)的知識點囊括其中,這樣才能充分實例拓展的作用。
在VB結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的教學(xué)中,課堂內(nèi)容可以被大致分成順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、數(shù)組應(yīng)用和過程設(shè)計等五個部分[4]。老師在進行教學(xué)的過程中一定要全面掌握這些內(nèi)容之間的內(nèi)在關(guān)系。在本文中,我們將省略比較復(fù)雜的程序代碼,對這5部分內(nèi)容運用到的實例進行簡單分析。
在進行順序結(jié)構(gòu)這一內(nèi)容的教學(xué)時,我們可以以計算圓的面積為例,在輸入圓的半徑之后就可以計算出來。這一實例可以作為入門介紹,理解起來并不困難。在這個實例中,融入了程序的三大基本組成部分,即數(shù)據(jù)輸入、處理和輸出,在講解實例的過程中,就能讓學(xué)生掌握這一知識點。
在結(jié)構(gòu)程序的教學(xué)中,可以在對上述實例進行拓展,提出問題:“假設(shè)圓的半徑的小于0時該怎們辦?”讓學(xué)生進行思考,然后提出程序設(shè)計中的基本語句――選擇結(jié)構(gòu)的if語句。為了讓學(xué)生理解if語句的語法,老師可以讓學(xué)生在鍵盤上隨意輸入三個數(shù)字,求解最大值和最小值,在這個過程中介紹if語句的兩種格式,即單行格式和多行格式。到這里,我們就在前兩個實例的基礎(chǔ)上衍生出了新的實例。在了解if語句的格式之后,老師還可以對實例進行進一步拓展,讓學(xué)生求解分段函數(shù),明確if語句和Select Case這兩種多支結(jié)構(gòu)的語句格式。
在循環(huán)結(jié)構(gòu)的教學(xué)中,我們可以引入一個新的實例來介紹循環(huán)結(jié)構(gòu)For Next語句,例如在窗體上顯示出1、3、5、7、9這五個奇數(shù)。然后讓學(xué)生對求解上述數(shù)字之和,對上述實例進行拓展。進一步掌握For Next語句。在求和的基礎(chǔ)上,再一次對實例進行拓展,讓學(xué)生在100以內(nèi),求出1+3+5+7+……的最大奇數(shù)值,在講解實例的過程中引入循環(huán)結(jié)構(gòu)中一種重要的語句形式――Do Loop語句。
在講解數(shù)組應(yīng)用這一內(nèi)容時,可以在任意輸入3個數(shù)字求解最大值和最小值這一實例的基礎(chǔ)上加以拓展,讓學(xué)生思考怎樣求出任意10個數(shù)字的最大值和最小值,通過這個實例引入數(shù)組概念和靜態(tài)數(shù)組的使用方法。在這一實例的基礎(chǔ)上還能進一步拓展,求出任意數(shù)字的最大值和最小,引入動態(tài)數(shù)組的概念的和具體的使用方法。
在進行過程設(shè)計這一內(nèi)容的教學(xué)時,依然在任意求解3個數(shù)字的最大值和最小值這一實例的基礎(chǔ)上加以拓展,將它們分成兩個函數(shù),在講解的過程中讓學(xué)生掌握過程的概念以及Function過程的建立和使用方法。在此基礎(chǔ)上,對實例進一步拓展,將3個數(shù)字的最大值和最小值看成兩個Sub過程,讓學(xué)生通過老師對實例的講解掌握Sub過程的建立和使用方法[5],并與Function過程進行對比。
以上的實例主要是在引入相關(guān)概念和講解程序基本原理時使用的,需要在多個課時中講解。根據(jù)所講內(nèi)容的課時安排,可適當(dāng)補充其他實例,更加詳細地講解相關(guān)知識,也可以補充一些比較有趣實用的綜合例子,如制作計算器、打印九九乘法表等,進一步開闊學(xué)生的眼界。
經(jīng)過多年的教學(xué)實踐,筆者發(fā)現(xiàn)在運用實力拓展法之后,學(xué)生對程序設(shè)計的學(xué)習(xí)興趣大增,不管是課堂表現(xiàn)還是作業(yè)完成情況都有了明顯改善,考試成績也得到了大幅度提升。通過這種教學(xué)方法,學(xué)生能夠從中學(xué)到自己需要的知識,并真正將其轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用,設(shè)計出實用的小軟件來,對于他們將來學(xué)習(xí)其他知識和提高計算機操作水平都有很大的促進作用。
3 結(jié)束語
綜上所述,在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的教學(xué)中,實力拓展法對于提高教學(xué)效果,培養(yǎng)學(xué)生的計算機運用能力具有非常重要的作用。但是在具體的教學(xué)過程中還要從學(xué)生的實際情況出發(fā),進行靈活地調(diào)整,才能真正激發(fā)出學(xué)生的興趣,充分發(fā)揮實例拓展法的作用。
參考文獻:
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科學(xué)規(guī)劃,促進教育裝備均衡發(fā)展
突出重點,促進義務(wù)教育公平
“義務(wù)教育學(xué)校標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)”是《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》中一個重要的工程。2007年,長沙市出臺《長沙市普通中小學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)校建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》,對全市中小學(xué)裝備條件標(biāo)準(zhǔn)作了詳細說明。2008年起,湖南省啟動了“湖南省義務(wù)教育合格學(xué)校建設(shè)”工程,對實驗室、音樂室、體育室、美術(shù)室、衛(wèi)生室、計算機教室等功能用房的建設(shè)和配置制定了詳細標(biāo)準(zhǔn),作出了具體的要求。為貫徹《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010―2020年)》精神,瀏陽市將以省“合格學(xué)?!钡膭?chuàng)建為抓手,重點改善農(nóng)村薄弱學(xué)校辦學(xué)條件,優(yōu)先考慮建設(shè)項目,促進瀏陽城鄉(xiāng)中小學(xué)校裝備的均衡發(fā)展,努力實現(xiàn)教育公平。
統(tǒng)籌安排,科學(xué)規(guī)劃裝備建設(shè)
“十二五”期間,瀏陽市科學(xué)合理地規(guī)劃實驗、電教、圖書等各項裝備的發(fā)展,力爭全面完成“標(biāo)準(zhǔn)化實驗室”“數(shù)字化校園”“書香校園”三大工程建設(shè)任務(wù)。到“十二五”末,100%的中小學(xué)(完小以上學(xué)校)實驗室將按照省頒標(biāo)準(zhǔn)進行裝備,各功能室也將按照教育部及我省建配標(biāo)準(zhǔn)進行裝備;到“十二五”末,全面完成中小學(xué)“班班通”工程,城區(qū)和農(nóng)村規(guī)模以上學(xué)校全部實現(xiàn)“班班通”,其余學(xué)校100%配備移動多媒體,計算機生機比達到6:1,師機比達到1:1,加快數(shù)字化校園建設(shè),積極推進教育信息化的發(fā)展;全面實施“書香校園”工程,到“十二五”末,小學(xué)生均圖書達30冊,中學(xué)生均圖書達40冊,閱覽室報刊配置中學(xué)達到100種以上,小學(xué)達到80種以上,100%的中小學(xué)實現(xiàn)圖書管理信息化,中心完小以上學(xué)校建設(shè)好電子圖書館。
根據(jù)需求,靈活合理進行裝配
裝備配備的原則是好用、夠用、實用,因此要多關(guān)注學(xué)校及教學(xué)的實際需求和特點,靈活合理進行配備。每年年初,我們會要求學(xué)校根據(jù)各自教育教學(xué)的實際需求,對裝備建設(shè)項目進行申報,教育局實地考察論證后,科學(xué)合理地對全市裝備建設(shè)項目進行統(tǒng)籌安排。對于在具體儀器、設(shè)備、圖書的選用上,我們也充分考慮學(xué)校實際的教學(xué)需求和課程要求,比如對于“班班通”設(shè)備的配備,規(guī)模較小的農(nóng)村小學(xué),我們一般建議采用移動多媒體的形式,其他的則采用傳統(tǒng)的“班班通”模式。對于傳統(tǒng)模式的“班班通”,我們也根據(jù)學(xué)校的實際應(yīng)用需求對設(shè)備進行靈活搭配,常見的有三種搭配模式,模式一:交互式電子白板+短焦投影+計算機;模式二:投影機+計算機;模式三:平板電視+計算機。
整章建制,促進教育裝備規(guī)范發(fā)展
提高裝備認識,服務(wù)現(xiàn)代教學(xué)
瀏陽市教育局每年召開一次教育裝備工作專題會議,強調(diào)教育技術(shù)裝備對服務(wù)現(xiàn)代教育教學(xué)的重要意義,指導(dǎo)學(xué)校開展好教育技術(shù)裝備的“建、配、管、用、研、培”工作。各級各類學(xué)校也高度重視教育技術(shù)裝備工作,成立了相應(yīng)的管理機構(gòu)或領(lǐng)導(dǎo)小組,并明確了分管負責(zé)人和工作部門,不斷提高學(xué)校對裝備工作的認識,強化領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任,從而充分體現(xiàn)裝備工作保障教學(xué)、服務(wù)教學(xué)、促進教學(xué)的核心價值。
完善制度建設(shè),規(guī)范管理章程
加強教育裝備管理制度的建設(shè),對充分發(fā)揮教育裝備的效能、提高教學(xué)效率、優(yōu)化教學(xué)效果和增加教育的效益都將起著關(guān)鍵性的作用。為此,瀏陽市制定了《瀏陽市中小學(xué)教育技術(shù)裝備管理細則》,使各項裝備管理工作做到有章可循。此外,在全市中小學(xué)儀器室統(tǒng)一配備了教育裝備管理專用電腦,安裝了《瀏陽市教育裝備管理系統(tǒng)軟件》,實現(xiàn)實驗儀器、音體美器材、電教設(shè)備、圖書等裝備的信息化管理,極大地提高了裝備管理效率。在加強學(xué)校裝備管理的同時,進一步完善瀏陽市裝備站的各項工作制度,規(guī)范管理行為,如《辦公管理制度》《財務(wù)管理制度》《倉庫管理制度》《車輛管理制度》《招標(biāo)采購制度》和《文書檔案管理制度》等一系列制度,規(guī)范了儀器、設(shè)備、圖書等貨物質(zhì)檢的一系列工作流程,站務(wù)工作做到了一月一小結(jié)一布置,一季一總結(jié)一安排,站內(nèi)工作人員按本站的《目標(biāo)管理實施方案》進行月評價,季考核。
完善考核機制,加大獎懲力度
每年年初,瀏陽市教育裝備站將制定《瀏陽市××年中小學(xué)教育技術(shù)裝備工作考核標(biāo)準(zhǔn)》并下發(fā)至各學(xué)校,每年不定期地組織兩次教育裝備工作專項督查,將檢查中發(fā)現(xiàn)的問題和亮點攝像制成VCD,并在教育管理工作會議上進行點評,樹立一批教育裝備工作的先進單位,對于那些對裝備認識不夠、管理不到位、應(yīng)用不充分的學(xué)校,則將在全市進行通報批評,促使學(xué)校加強對教育裝備的管理和應(yīng)用。
加強扶持,奠定教育裝備牢固基礎(chǔ)
強化指導(dǎo),提供裝備學(xué)習(xí)平臺
為加強裝備的管理及應(yīng)用,瀏陽市編印了《瀏陽市中小學(xué)教育技術(shù)裝備管理與應(yīng)用手冊》,系統(tǒng)地介紹最新的教育技術(shù)理論、教育技術(shù)裝備相關(guān)的政策法規(guī)、瀏陽市中小學(xué)教育技術(shù)裝備的各項管理制度、教育技術(shù)裝備的應(yīng)用研究等,為一線教師和管理人員提供便捷的學(xué)習(xí)平臺。
加大投入,拓寬經(jīng)費來源渠道
為保障裝備工作又好又快的發(fā)展,必須建立好裝備經(jīng)費來源的長效機制。我市采用的方法是,一是根據(jù)上級文件精神及我市實際情況確定學(xué)校裝備經(jīng)費所占公用經(jīng)費的比重,做到專項資金,專項支出;二是將裝備經(jīng)費列入財政預(yù)算,并按比例逐年增長;三是通過學(xué)校自籌、社會捐贈、上級爭取等方式,拓寬裝備經(jīng)費來源渠道。同時,實行裝備經(jīng)費 “集中管理,分校使用”的工作機制。
提升素質(zhì),加強裝備隊伍建設(shè)
裝備事業(yè)的發(fā)展,隊伍建設(shè)是關(guān)鍵。首先,根據(jù)國家、省級教育行政部門的有關(guān)規(guī)定,各中小學(xué)配備了各類專業(yè)技術(shù)管理人員,促進裝備管理隊伍的專業(yè)化。其次,加強各類技術(shù)管理人員的培訓(xùn),我市每年至少分別組織一次試驗員、電教網(wǎng)管員、圖書管理員的培訓(xùn),逐步提高裝備隊伍的業(yè)務(wù)素質(zhì)和管理水平。三是督促學(xué)校按相關(guān)文件落實好各類技術(shù)管理人員的待遇、工作量及職稱晉級等問題。并且每年開展一次“三員評優(yōu)”活動,加強各類技術(shù)管理人員的績效考核。
加強研究,注重教育裝備實際應(yīng)用
全面開展裝備應(yīng)用研究
隨著教育教學(xué)改革的不斷深入和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,如何使信息技術(shù)作為一種工具、媒介和方法融入到教學(xué)的各個層面中,使其更為有效地推進課程改革,深化素質(zhì)教育,是瀏陽市教育裝備工作的一個大課題,為此,瀏陽市成立了“信息技術(shù)與學(xué)科課程整合”課題領(lǐng)導(dǎo)小組,指導(dǎo)全市老師不斷地進行深入研究和總結(jié)。同時,我市中小學(xué)堅持課余開放實驗室、圖書室、計算機網(wǎng)絡(luò)教室,把課堂向課外延伸,著力拓寬學(xué)生的知識面,培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神,從而全面實施素質(zhì)教育,發(fā)揮教育裝備的最大效益。此外,為進一步加大圖書綜合效益,做到讓書“多” 起來,讓書“香” 起來,讓書“動”起來,我們鼓勵學(xué)校開展各種形式的讀書活動,全面實施“書香校園”工程。
大力加強學(xué)科實驗教學(xué)
學(xué)科實驗教學(xué)活動是最直接的素質(zhì)教育,能有效地培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神。瀏陽市大部分學(xué)校地處農(nóng)村,大自然為我們提供了豐富的實驗材料與素材,因此,我們鼓勵全市實驗教師在實際教學(xué)過程中多因地制宜,就地取材,合理的對實驗進行創(chuàng)新,大膽地進行自制教具的制作,積極推廣有價值的應(yīng)用成果。為方便實驗教師的經(jīng)驗交流和推廣學(xué)習(xí),我們創(chuàng)建了實驗老師qq交流群。同時,市里每年還舉辦了豐富多彩的學(xué)生競賽活動,如“中小學(xué)生實驗創(chuàng)新大賽”“小發(fā)明”“小制作”“電腦制作”等,這些活動的開展極大地豐富了學(xué)生的課余生活,提高了學(xué)生的實踐動手能力,提升了學(xué)生的綜合科學(xué)素養(yǎng)。此外,為督促學(xué)校提高實驗開出率,我們由教科所和裝備站每年分別組織一次畢業(yè)班、肄業(yè)班學(xué)生的實驗及信息技術(shù)操作考查。并且完善考核評價機制,逐步將考查結(jié)果納入到對學(xué)校、教師以及學(xué)生的評價體系中去,從而充分發(fā)揮實驗教學(xué)在教育教學(xué)中的重要作用,提高教育技術(shù)裝備的育人效益。
積極組織裝備教研活動