前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的应用化学发展主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
1 TM理念及其发展
1.1 TM理念 TM是近10年来国际医学领域提 出的新概念,迄今为止还没有公认的转化医学的科学 定义,但其思维理念被认为是连接基础学科与临床学 科间的双向转化通道(Two-side Way),即TM思维 是如何从实验台到病床边(Bench to Bedside ),又从 病床边到实验台(Bedside to Bench)的一个双向过 程,是一个连接着基础与临床循环式的研究体系[2]。 TM的主要目的是为了打破基础医学与临床医学之 间的固有屏障并建立起关联,使日新月异的基础医学 研究成果转化为改善人类健康的预防与治疗的措施 和策略。同时根据临床医学的需求提出前瞻性的应 用基础研究方向,从而实现从实验室到临床,再从临 床到实验室的良性循环[3]。究其根源,了M的实质是 理论与实际的结合,基础与临床的整合,是多学科、多 层次、多耙点的交叉融合,它是一次伟大的医学革命TM的目标是建立预防性、预测性、个体化和参与性 的4P医疗模式,而TM最重要的内容是转化研究,即 把基础研究的成果快速有效地应用到临床[]。 DoughertyC5]在TM体系的学科建设中,提出了 3T 转化医学研究模式,指出学科服务的职责就是促进各 个知识领域之间信息的有效流动过程。李维等[]认 为,在3T TM研究模式中,了表示转化,了1、了2和了3 代表医方服务体系转型中的3个重要的转化步骤。 每个转化步骤都对之前的研究结果进行检验,范围逐 渐扩大,从基础科学研究的发现到临床研究,最后扩 展为医疗服务体系的转型,如图1所示。
1.2 TM的发展 2006年,美国国立卫生研究院 (National Institutes of Health,NIH)设置临床与转 化科学基金(Clinical and Translational Science A- ward,CTAS),已资助23个州的39家医学研究机构 从事临床与转化科学研究工作;008年,法国已建立 覆盖全国的23家临床研究网络中心;2008年底,在 TM 委员会(Translational Medicine Board,TTMB)的 组织下,英国的TM研究进展显著[7]。我国TM研究 中心的成立及相关学术会议的陆续召开,标志着我国 已开始全面启动和发展TM[8]。但由于我国TM发 展较晚,目前仍处于探索阶段,存在很多问题:①由于 TM研究平台严重不足使得基础科学家与临床人员 之间缺乏有效的交流与合作,导致基础研究与临床实 践脱节;②转化效率低;③转化过程缺乏规范,随意性 和功利性时常居主导地位基础研究、临床医学与 社会预防之间未能建立有效循环;⑤科研投入与社会 贡献存在巨大反差[1]。
2 TM在护理发展中的应用探索
随着医学的不断发展,以及社会需求和环境的不 断演变,护理专业经历了以疾病为中心、以病人为中 心、以人的健康为中心3个阶段的转变,护理事业取 得了令人瞩目的成绩。但由于护理学科本身具有偏 人文学科的特点,导致护理管理、护理教育、护理科研 等发展缓慢。TM思维的提出目的是打破基础研究 与临床医学之间的屏障;促进基础研究与临床应用的 双向转化,缩短科研与临床之间的转化时间,提高转 化效率,将医学各学科发展的独立化转化为系统化、 科学化;使得基础研究与临床医疗、护理、预防等应用 学科的共同快速发展。新形势下,亟需引进TM来指 导护理事业的发展。
2.1 TM指导护理管理成果的应用护理管理学是将管理学理论和方法应用于护理 实践并逐步发展起来的一门应用学科。主要通过计 划、组织、人力资源管理、领导、控制5个管理职能,达 到保证护理管理科学性和有效性的目的。目前我国 护理较医学发展相对缓慢,加之护理自身的特点,现 仍存在很多问题:护理部重视护士的护理能力考评和 各科室护理质量监控,却缺乏对科室的健康水平的了 解,包括护理人员的人文关怀、科室近期遇到的困难、 患者结构或需求的变化等;护理人员每天机械地完成 护理工作,缺乏对护理研究的重视;护理人员缺乏对 临床医学发展的学习和医疗水平的提高,只注重护理 专业自身容易导致患者对护理人员的不信任以及护 理发展落伍。鉴此,笔者认为TM可以很好地上述解 决问题。
2.1.1加强医学思维理念的转化 TM强调的是理 论与实践双向结合,研究与临床的双向结合,可以转 化为管理层与基层的双向结合,演变为从管理层决策 到基层实施,从基层实施反馈到管理层决策。自上而 下的TM强调从管理层到基层的转化。而现实中很 多决策由于基层参与者兴趣不高或态度不认真、应付 公事,得不到及时准确的反馈,导致决策实施出现偏 差。所以,应从管理上和临床工作中树立TM意识、 强化TM理念,并借鉴发达国家TM研究与实践的成 果及转化理念,结合传统的思维方式与环境条件,实 现适合自身发展的创新。
2.1.2推进协同创新,成立TM的管理部门鉴于 TM逐渐成熟,护理管理层应成立相关的管理部门, 主要职责是把护理科研成果或领导决策传递到各科 室并实施,通过反馈进行整合,制定最优方案。同时, 部分部门人员深入各科室实行转科,通过在不同科室 的学习与工作经验,找出各科室发展的优点与不足。 对于优点要在全院进行交流与学习,进行推广;对于 不足,管理部门通过研究、磋商等方法进行协调矫正。 这样既遵循了 “从群众中来到群众中去”的思想路线, 又对护理工作进行了宏观调控,从而保证了护理管理 部门的先进性和护理管理工作的不断完善。
2.1.3强化政策引导和加大经费支持,以TM指导 医院护理科研发展加大医院护理科研的宣传,争取 医院领导的大力支持,将护理科研建设纳入医院整体 发展规划中。科研管理部门作为基层,向院领导报告 阐述护理研究对于提升医院医疗水平的意义,以及开 展相应研究和合作的可行性,听取院方意见及决策, 争取获得最大支持。同时,科研管理部门作为管理 层,大力提倡护理科研,加大对科室护理科研人员经 费支持,鼓励科研成果投入临床应用,协调临床与科 研工作、投入与产出的关系,完善相应制度,鼓励科研 成果转化临床应用的积极性与及时性,增强科研平台 建设,提供有力的科研保障。
2.1.4加强护理人员的全面发展由于医学各学科 之间的方向差异,各学科内容的细化,导致了各学科 发展相对闭塞,各学科内容的单一化和空洞化,阻碍 了护理专业的发展。大部分护理人员除了护理知识 外,对其他医学知识几乎了解很少,很容易导致护理 专业与医学发展的整体方向脱轨。经常关注各学科 领域最前沿的学术成果,以及保持和各学科联系人之 间密切沟通,才能使护理专业快速发展。由于TM研 究涉及很多学科的研究方向和领域,倡导医学各相关 学科的共同参与,以及融合各学科的优秀人才,建立 TM的医疗、护理、预防全方位研究平台,促进多学科 交叉合作,正确处理基础研究和临床实践之间的关 系,对护理发展来说是一个良好的契机。
2.2 TM在护理科研中的体现 护理科研是指研究 探索新的护理理论、护理方法、护理模式的过程,其目 的在于指导临床实践,提高护理工作效率,降低护士 工作强度,为患者提供优质服务,为护理教育奠定基 础,促进护理专业的持续性发展。通过护理专业不断 发展和自我完善,形成了自己独特的发展模式,护理 科研工作也取得了巨大进步。但与其他医学学科相 比,护理科研的起步晚、水平低、发展慢,且主要表现 为科研成果产生与临床利用不成比例。每年全国各 种护理专业期刊要收录成千上万篇科研成果论文,具 有巨大的实用价值。但这些成果被临床实际应用较 少,大部分护理工作并没有跟上科研脚步,依然停留 在几年前的水平,其主要原因是缺少TM研究平台。 TM研究平台的建立致力于打破基础研究与临床实 践之间的壁垒,以患者为中心,从临床实践中发现问 题,有针对性地进行基础研究,再将研究成果转化为 临床实践,使科研成果与临床实践直接联系,缩短了 基础研究成果转化的进程,避免了研究的盲目性,使 基础研究能直接为临床服务。TM平台应包括临床 护理团队、护理科研团队、市场研发团队。临床护理 团队主要负责以临床为基础的科研论题的搜集以及 护理成果的实施及反馈;护理科研团队主要负责护理 项目的研发,通过进行实验或调查,发现和分析护临床实践,使科研成果与临床实践直接联系,缩短了 基础研究成果转化的进程,避免了研究的盲目性,使 基础研究能直接为临床服务。TM平台应包括临床 护理团队、护理科研团队、市场研发团队。临床护理 团队主要负责以临床为基础的科研论题的搜集以及 护理成果的实施及反馈;护理科研团队主要负责护理 项目的研发,通过进行实验或调查,发现和分析护临床中的问题并通过研究得出科研成果;市场研发团 队主要负责把进行反馈后修订好的最终科研成果进 行社会层面的推广。其中临床护理团队和护理科研 团队是TM的基础,而市场研发团队是影响国家护理 水平的直接因素。众所周知,护理领域是一个潜力极 大的市场,对护理科研成果的转化无疑是一种推动。 应有专门管理机构从事将新技术转化为生产力的工 作,整理科研成果,定时向社会提供信息。当然,上述 理论必须基于各种理论条件的成熟:①必须立足于临 床实践,重视护士科研意识的培养。同时提高全体护 理人员的认知水平,善于接受新事物、新理论、新思 维,充分认识护理科研成果推广应用的重要性。②加 强在职人员有关临床护理科研能力的培训,即如何在 临床实践中发现问题,开展研究以及形成论文并发 表。③为护理科研提供相应的技术平台及保护制度; 摒除大众的“重医疗、轻护理”观念,强化社会大众肯 定与支持。
2.3用TM成果规范护理教育 护理教育学(Nur sing Pedagogy)是护理学与教育学相结合而形成的一 门交叉学科,是一门研究护理领域内教育活动及其规 律的应用学科。其主要任务是培养合格的护理人才, 开展护理科学研究和护理教育研究,发展社会服务项 目。近年来,我国护理教育事业取得了巨大进步,形 成了全方位创新型护理人才的培养模式、结构合理的 课程体系、日趋完善的师资队伍建设以及科学的评价 体系等,并为我国临床护理工作输送了大批优秀人 才。但现阶段仍存在较多问题:①理论与实践之间的 差距。护理教育较临床发展相对滞后,有些护理教材 更新速度较慢,知识相对陈旧。同时,专业教师和临床 教师司职不同,造成了理论教师与临床教师之间衔接 不上,加大了理论与实践的差距[9]。②护理本科毕业 生科研意识淡薄,进入临床工作后遇到问题不做深入 调查研究。③专职护理教师缺乏与临床护理人员交 流,二者相对孤立,缺乏对临床护生工作质量信息的反 馈。④本科生撰写论文的水平较低,缺乏相关能力的 培训,毕业论文敷衍了事。而在高等医学教育中引入 TM思维教育,有助于专业和创新能力的提高,有利于 复合型人才的培养,促进基础和临床研究融合[M]。
2.4以TM为指导,促进护理教育发展学科建设 是一个专业发展的灵魂,也是专业发展的标志。良好 的学科建设必须拥有高质量人才和超前的医学思维 和研究成果。因此,将TM纳入护理教育,有利于促 进护理教育与其他医学学科教育的融合,护理教育与 临床实践的同步,保持护理教育的先进性。应从以下 几方面着手。①在课程设置中,加入TM课程。护理 专业课程一般分为医学基础课程、护理专业课程等, 这些课程着眼于培养护生专业技能,不利于护生拓宽 眼界和培养创新思维。因此,将TM纳入护理教育, 有利于培养护生TM意识;护理研究课程加入TM教 育,有利于促进护理研究以实践为主思维的养成。此 外,纳入TM课程,有利于激发护生对TM的兴趣且 在临床实践中提高运用各学科知识的综合能力。② 师资队伍建设:引进高素质TM人员,挖掘和有意识 培养在以上各方面都具有一定基础和能力的交叉型 学科人才[11],促进护理教育事业紧跟先进医学的发 展步伐,保持护理专业发展的先进性。③护理研究中 纳入TM研究,促进基础研究与临床实践双向结合, 保持教育与临床的一致性。④在教学理念中不断地 把临床实践的研究成果反馈到教学中,摒除落后的理 论、方法、以及护理器材,充分利用护理的TM成果, 保持理论教学的与时俱进。
1、秉承审题习惯的培养,发挥情景功能,培养学生收集并处理数学信息的能力
以前的应用题呈现方式一般是纯文字形式,我们大多都进行了对学生审题习惯的培养,如“三读”题目的要求,一读,搞清楚是什么事;二读,给题目中的重点词、句注上记号,联系题目重点理解;三读,进行筛选,寻找联系,找出中间问题。这些良好的审题习惯,我们认为现在依然是有效的。现行教材中的解决问题,大多有问题情景或者而且情景的创设非常注重素材的现实性和趣味性,常见的问题情景一般有两种:一种是明确的问题情景,问题是给定的,条件是明了的,答案是确定的,另一种是需要学生发现和选择信息的问题情景。从我们作的一些调查和分析来看,部分学生不能从问题情景中提取有效、有用的信息,不能够准确地把图画信息转化为文字信息,有的还会把图画信息遗漏。在提出数学问题时,有些同学提出一些浅层次的、“过去式”的问题,缺少价值性。为改变这一现状,我们提出了“有序观察、有理思考、倾听别人、寻找联系、交流评价”的学习要求。有序观察,有利于学生理清思路,为寻找中间问题打下基础;有理思考,是引导学生对发现的信息进行分析,从中筛选提炼有用的信息;倾听别人,寻找联系,交流评价的核心是善于吸取别人的建议,找到信息之间的联系,提出有价值的问题。
2、立足自主探索,分析数量关系,建立解题模型,关注形成策略的过程
在教学时,如果只注重对情景的操作,缺失对情景的提炼与概括,学生的认识和思维就只能停留在具体情景上,导致知识掌握模糊不清,学习效率低下。因此我们把创设情景、沟通生活联系与分析数量关系、形成解题模型并重。
(1)运用分析法、综合法寻求解题策略
分析法和综合法既是思维的基本过程,也是重要的逻辑思维方法。我们知道解决问题的过程实质上是一个从已知条件到所求问题的一系列推理过程。因此,当学生面对一个数学问题时,在弄清题意之后,通常首先想到的是“要解答所求问题满足怎样的条件?”或“由已知条件可以解决怎样的问题?”这种由问题出发寻求解决问题条件的执果索引的思维方式与由条件寻求解决问题的执果索引的思维方式,就是广泛应用于寻求解决问题途径的基本的推理方法――分析法和综合法。
(2)建立数学模型,帮助学生搭建解决问题的脚手架
数学模型方法是通过建立客观对象的数学模型来揭示问题的本质特征和变化规律的一种基本的数学方法。数学模型方法一般是指通过作形象化的图形来展示事物各部分之间的数量关系,以此帮助学生理解问题、提高解决问题能力的一种方法。学生在解决问题时,多数看到一共就列加法,看到还剩就列减法,究其原因是因为没有在头脑中建立一定的数学模型,没有画出图表。
另外,传统的四种基本的数量关系,单价×数量=总价, 速度×时间=路程,工效×时间=工作总量,单产量×数量=总产量,虽然新教材没有单独呈现,而是渗透到了练习当中,但是学生在生活当中也经常的用到,在教学时,我们可以让学生在充分体验的基础上进行抽象概括,这种模型的建立对学生解决问题有举足轻重的作用。
(3)扎实训练、学会反思、发展思维、灵活应用
提问题、填条件、编题、比较练习等是应用题教学改革的成功经验。而解决问题的技能是要通过一定的练习来形成的,根据学生信息及时调整,起到巩固所学知识的作用。因此,为提高学生解决问题的能力和训练学生的思维,在设计练习题型上,除了要考虑情景化、生活化、趣味性等要素,更要注意呈现方式的多样化,强化“变式”训练,采用以应用题教学改革的一些成功做法,如一题多问、一题多解、填条件、编应用题、比较题型练习等。同时还可以增加一些有多余条件的、条件不足的、解题方法和答案不唯一的更加开放性的题目。当学生解答完题目后,让学生来检验自己的答题是否正确或合理,通过检验培养学生的反思能力。为深化课堂上所学的知识,也可以延伸到课后让学生去实践、去探索,甚至作为以后课堂上解决问题的开始。
关键词:裂解气相色谱-质谱法 烟草化学 应用 试验 发展
一、引言
卷烟燃吸过程中,卷烟中的添加剂和烟丝化学成分需经蒸馏、裂解、合成、聚合、冷凝等一系列过程,其中裂解是卷烟燃烧过程的一个重要环节,而且大部分烟气在此产生。由于烟草燃吸时温度分布的复杂性(100℃~900℃),为探索烟草成分与烟气成分间的成因规律,烟草热解建模和燃烧机理研究已成为重要研究领域之一,因此可采用热裂解模拟卷烟抽吸时烟草燃烧过程,然后用GC-MS对热解产物进行分离检测。
裂解气相色谱法是在热裂解和气相色谱两种技术基础上发展起来的,把样品放在仔细选择和严格控制的裂解器中加热,使之迅速裂解成可挥发的小分子,再由载气带入气相色谱仪分离和鉴定裂解产物,最后从裂解产物的气相色谱图的特征来推断样品的组成、结构及其化学过程。
二、应用研究领域
在我国,裂解气相色谱在上个世纪90年代才逐渐引入到烟草研究中,到21世纪初,裂解气相色谱的应用逐渐变得广泛,对此进行如下归纳分析。
1.烟草单体化学成分的热裂解
目前,已经从卷烟燃烧时产生的烟气中鉴定出4800多种化合物,其中一些具有毒性和致癌性,烟草化学的研究者为减少烟气中的有害物质一直致力于研究烟草中化学成分在燃吸时如何转变为烟气中的化学物质,其中热裂解技术成为重要的研究手段。
董宁宁[1]对烟草碳水化合物进行热裂解,试验表明:温度低于600℃时,裂解产物随温度升高而变得复杂,蔗糖裂解产物中有机酸的总量高于葡萄糖和果糖;700℃时,对人体有害的苯系化合物生成,其相对含量随温度升高明显增加,葡萄糖、果糖中有机酸总量显著高于蔗糖;800℃时,稠环类化合物明显增多。陈永宽等[2]在空气条件下对烟叶重要组分多羟基吡嗪进行了热裂解。在不同试验条件下,从热裂解成分中分别鉴定出了8种、12种和13种化合物。随着热裂解温度的升高吡嗪类化合物的含量增加。杨伟祖等[3]对烟草中β-胡萝卜素进行热裂解,主要生成烯烃类、醛类、酮类、苯及其同系物和萘及其同系物等化合物,另外还生成一定量的环柠檬醛、紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯等香味化合物。
2.烟草的热裂解
烟气抽吸品质主要由卷烟的质量决定,而烟叶的组配方是影响卷烟质量的关键因素之一,正确、客观评价烟叶质量可以为卷烟配方设计提供技术依据,对卷烟加工工艺和卷烟新产品的研发具有重要意义。目前烟叶质量评价主要是由训练有素、经验丰富的专家来完成,但是人工品吸可能会受主观因素影响,造成偏差。因此,热裂解气相色谱可以为卷烟组配方提供真实、客观的分析数据。为加深理解梗丝在卷烟叶组配方中的作用,对比研究烤烟叶片和烟梗的化学组成以及它们在不同温度下的热裂解产物,杨伟祖等研究了烤烟叶片和烟梗在大气环境下的热裂解行为。
3.香精香料的热裂解
香精香料是卷烟生产中不可缺少的原料,研究香精香料在烟气中的裂解行为及裂解产物,有助于了解在卷烟燃烧过程中香精香料对感官刺激的作用原理,对加香加料具有指导意义。吴亿勤[4]等研究了单体香料琥珀酸单薄荷酯热裂解行为,对裂解产物进行了分析,共鉴定出薄荷醇、薄荷烯和琥珀酸等75种裂解产物。解万翠等研究香叶醇的糖苷类香料前体香叶基-β-D-吡喃葡萄糖苷的热裂解行为,试验发现:香叶基-β-D-吡喃葡萄糖苷热裂解产生了特征香味成分香叶醇,其裂解的基本反应是O-糖苷键的断裂。许永等[5]在不同裂解温度下检测到杭白菊浸膏挥发性热裂解产物分别为20,29,28,26,21种,裂解产物鉴定结果表明杭白菊浸膏能够赋予卷烟一种特殊的自然风味。
4.卷烟辅料的热裂解
卷烟生产中,对卷烟辅料的选择要求一是安全无毒害,二是能够提高卷烟产品的抽吸品质。采用热裂解技术可以挑选对卷烟品质有利的辅料,优化配方,防止有害物质的引入。
罗丽莉[6]等分别对4种卷烟纸纤维原料进行热裂解,针叶浆、阔叶浆、麻浆的裂解产物种类存在一定差异,只有针叶木浆的热解产物中检测到小分子有机酸,麻浆的热解产物种类最少,稠环芳香烃的种类和数量都少于木浆和针叶浆。杨燕等对烟草中的两种功能型盘纸添加剂在大气氛围不同温度下的热裂解行为进行研究,初步探讨了功能型盘纸添加剂对卷烟燃吸的影响。杨卫花等对聚乙酸乙烯(VAE)型和淀粉型的的两种卷烟粘合剂进行热裂解,VAE型粘合剂的裂解产物主要以苯衍生物及多环烃为主,淀粉型的粘合剂裂解产物则主要以呋喃类化合物为主。姚青[7]等对国产搭口胶样品进行热裂解分析,裂解产物不但含有芳烃类小分子化合物,还发现含有邻苯二甲酸二异辛酯,这是一种增塑剂,按照欧盟法规,是严格控制的一种的化学物质,提出了应该建立烟用搭口胶生物安全性的评价,以减少我国卷烟出口的限制。
三、试验条件的考察
1.样品进样量与进样方式
样品进样量的选择很关键,进样量较大和样品较厚时,不但会导致热传递慢使得升温时间较长,全部样品很难均一地在瞬间裂解,同时裂解产物气体浓度较大,增加二次反应的可能性,甚至还会给质谱离子源造成污染,因此样品量要尽量小。对于液体样品选择1~2μL,固体样品选择40~100mg为宜,此外还可以通过调节气相色谱的分流比来降低进样量。
液体样品进样时,应该在石英玻璃管的中段填入少量石英棉,再用液体进样针进样。石英棉既能起到固定作用,又能模拟卷烟的物理特征。固体样品进样首先把样品加入到石英玻璃管的中部,将石英玻璃管两端填塞少量石英棉,再装入裂解仪中进行热裂解。
2.水分干扰的消除
在分析烟用香精香料时,发现部分香料浸膏以一定比例的水作为溶剂,故在进样裂解前须对样品进行加热干燥,否则样品裂解后经气相色谱柱分离,不但对气相色谱柱造成严重损害,分离的色谱峰形较差,而且流失的固定相会进入离子源,离子化产生各种离子,形成质谱本底,抬高基线,降低信噪比,影响试验结果的分析。这一点也得到其他研究者的证实。钟洪祥[8]等对单体香料进行热解研究发现,在捕集的裂解产物时加入无水硫酸钠,能有效消除裂解产物中少量水对GC-MS分析的干扰,谱图峰形好且出峰多。
3.裂解环境的构建
大多数研究者都关注温度对裂解产物的影响,却忽视了裂解氛围对试验结果的影响。
董宁宁对烟草的碳水化合物进行热裂解研究,试验只考察了无氧条件。吴亿勤等只在惰性氛围中进行热裂解研究,这些试验环境只表征了卷烟燃烧时的一个反应条件。Senneca等研究烟草在燃吸循环时两种不同的反应条件(缺氧与富氧)下的反应,试验发现:350℃下,两种反应环境的产物差别不是很大;300~600之间,两种条件下产物就表现得非常不同,随温度变化,不同条件下产物含量变化也是不一样的;并从热力学角度分析了两种条件的反应动力学方程,得出它们的反应级数和动力学参数是完全不一样的。仅以一种反应环境来对卷烟及其添加剂裂解行为作出评估有失偏颇,因此应该至少考察有氧环境和惰性氛围下两种情况才算基本模拟卷烟的燃烧环境。
4.裂解方式的选择
Schmeltz等对卷烟燃烧状态中得到的产物与在裂解器内氮气中600℃~900℃下用放射性同位素标记的烟碱的热裂解产物做了比较。与燃烧卷烟状态不同,在热解条件下,烟碱除了形成吡啶类物质外,发生更彻底的分解和重排,产生多种的喹啉类、芳香类和芳香烃类化合物。这个例子充分证明,除非热解试验在与卷烟抽吸期间发生相关的动态条件下进行,否则结果是不可靠的。
刘正聪等[9]研究了烟碱在不同温度下的热裂解产物,在700℃下烟碱已经大部分裂解,检测到未裂解烟碱仅为4.52%。显然这与卷烟抽吸时的实际情况相悖,因为卷烟燃烧时,烟碱大部分是通过蒸馏原形转移至烟气中而非裂解释放出来。等温-高温热解反应的只是卷烟抽吸时的一种裂解情况,而卷烟燃烧时同时存在多个反应区。Rich-ard等设计了低温热吹扫-程序升温热裂解的方式,更接近卷烟燃吸过程中蒸馏区、裂解区和燃烧区共存的真实状况。
Stotebury等用同位素标记了7种常用的卷烟添加剂,不采用仪器热裂解,而是添加到卷烟上再通过吸烟机试验,最后捕集烟气分析。发现有3种添加剂是高效率转移至烟气中,并没有参加燃烧或裂解,有的添加剂转移率甚至在90%以上。从查阅国内烟草热裂解论文来看,目前已经有大量研究小组对烟用添加剂进行热裂解研究,他们研究的这些添加剂究竟有多少转移到烟气中,多少参与燃烧和裂解,裂解产物又如何,这些问题都是值得商榷的。最后,国内发表有关烟草热裂解论文,裂解时间从几秒至20s不等,按照Baker所述,在人为抽吸情况下一个动态吸烟循环是不超过10s的。在这样的试验方法下,是否会对研究产生影响,例如卷烟及其添加剂是否发生过度裂解,裂解产物是否发生二次反应,这都需要进一步研究和规范。
5.裂解产物捕集及气相色谱进样技术
关于裂解产物的收集,目前存在着两种方式,即在线热裂解和离线热裂解。前者是试验样品在裂解器中高温裂解完,经吸附肼在低温下收集,再经高温加热脱附,通过高线速度的载气将裂解产物直接吹入色谱仪的进行分析,采用高线速度的载气降低裂解产物碰撞,减少产物在管路中停留时间避免二次反应。后者的裂解产物通过一个特殊容器收集,经固相微萃取对裂解产物进行萃取吸附,再将固相微萃取(SPME)进样针插入气相色谱进样口进行热解吸。
张建勋[10]等比较了Py-GC-MS和SPME-GC-MS发现,前者比后者在产物收集时可以收集到更多的热解产物。这是由于SPME具有选择性吸附的缘故。Py-GC-MS同时也具有操作简便、耗时短、重复性较好的特点。作者在试验中也发现Py-GC-MS具有一些缺点,热解产物如果含有水,会导致色谱图峰形较差且不同物质峰形易发生重叠、拖尾严重,对于香精香料的热裂解经常会出现这样的情况;吸附阱如果脱附时不彻底,会导致气相色谱柱污染,使分析受到影响。两种裂解方式各有优缺点,选择何种方式并没有统一定论。另外,王素芳创新了一种裂解产物收集的方法,改造裂解仪裂解气出口部分,加装了精确控制载气流量的装置,精确控制和测定进入裂解仪的载气,使用未涂布固定液的熔融石英色谱柱将毛细管绕成环状,使绕成几圈的环状色谱柱能够放入盛有液氮的保温桶内置于液氮浴中对裂解产物进行冷阱捕集。
四、展望
在过去的近10a里,Py-GC在烟草化学研究中已经取得了快速发展,为此对未来10a里,Py-GC在这个领域的发展进行预测,希望能对国内这个行业的研究者提供一点参考。
1.卷烟燃烧过程的模拟
查阅国内关于烟草及其添加剂热裂解的文献,普遍存在对卷烟燃烧过程与环境试验条件的构建参差不一的问题,不具有统一性和严谨性。最终导致试验结果差别较大,不同实验室之间的重复性不是很好,甚至有的时候各方试验数据互相矛盾,最终导致试验结论相互抵触。所以对卷烟燃烧过程的模拟,确定一个比较客观、科学、公认的试验环境仍然是这个行业目前较为活跃的研究领域。
目前,国内采用的裂解仪器,设计的初衷并不是专门为烟草研究而考虑,因卷烟燃烧的特殊性与复杂性,造成了对卷烟燃烧环境的模拟还不够真实,这也是障碍分析研究的重要因素,因此只有对热裂解装置进行改进、创新设计才能突破热裂解技术在烟草化学研究中应用的瓶颈。
2.为卷烟配方和降焦减害提供指导
传统烟用香精香料筛选一般采用两种方法:一种是感官评吸,另一种是通过加料由吸烟机捕集烟气后进行分析。采用Py-GC技术对香料进行裂解后,通过保留时间和质谱数据库检索确定裂解产物,判断香料加入卷烟后对卷烟烟气有积极贡献的化学成分,并对有害化学物质进行鉴定。不但使筛选烟用香料方便而且为降焦减害提供必要的试验数据。
3.与稳定同位素示踪技术结合
研究烟叶化学成分与烟气化学成分之间的内在规律和关系,一直是烟草研究的重点和难点。虽然卷烟燃烧时存在不同的燃烧区,但是大部分烟气还是经高温裂解反应形成,基于裂解气相色谱的特点,结合稳定同位素示踪技术,它必将在烟气有害成分与烟草化学成分、添加剂之间关系的研究上发挥更大的作用,更重要的是对这些化学物质在燃烧过程中反应机理的研究提供重要的信息,这也是目前烟草行业确需解决的问题。
4.与多种分析技术的结合
目前,利用热裂解来模拟卷烟燃烧,由于受GC分离特点的限制,只能分析裂解产物中的挥发性成分,对于难挥发的裂解产物和一些不稳定的中间体有必要进行深入研究。因此对裂解产物先进行收集,然后再经高效液相色谱(HPLC)分离测定,可以弥补裂解气相色谱在该方面的不足。采用MS对裂解产物鉴定时,会发现有相当一部分产物经质谱鉴定后给出的匹配度是不高的,这是由于烟气化合物的复杂性和许多产物仅在裂解时产生,在质谱数据库中没有相应的标准化合物图谱,因此还必须采用其他分析技术进行鉴定。利用Py-GC-傅里叶变换红外光谱(FTIR)辅助Py-GC-MS,相互补充化合物结构信息,可以对裂解产物进行更为准确的判断。
5.由宏观向微观、定性向定量的转变
目前国内的烟草热裂解研究尚处在粗放型的阶段。从面上来看还不够全面只研究了部分烟草中化学成分裂解,例如占烟叶干重40~50%的生物聚合物如纤维素、半纤维素、胶质、木质素等的研究仍未涉及;从深度上看大量文献多半是对样品裂解后的产物进行鉴定与归类,至于对烟草化学成分裂解化学路径与机制、烟气前体物质的研究,烟草化学物质裂解时的协作性,各种因素如pH值、无机离子、加热速率、裂解时间、裂解环境对烟气物质形成的影响,各种烟草化学物质对烟气化学成分的贡献等领域的研究还未开展。通过借助不同的分析技术,对裂解仪器设计的改进与创新,相信这些领域在不久的将来都会相继开展。
参考文献
[1]董宁宁.质谱学报[J],2004,25(1).
[2]陈永宽,曾晓鹰,陈峰,等.分析化学[J],2005,33.
[3]杨伟祖,谢刚,王保兴,等.色谱[J],2003,21(5).
[4]吴亿勤,等,分析化学[J], 2007,(07).
[5]许永,向能军,高茜,等.精细化工[J],2008,25(8).
[6]罗丽莉,黄海群,杨绍文,等.中国造纸[J],2008,27(4).
[7]姚青,张颖.分析测试学报[J],2007,26(9).
[8]钟洪祥,王素方,蔡继宝,等.烟草科技[J],2004(7)6.
一、设计层次性学习任务,明确不同学习要求
学生的英语学习能力差异是教师教学值得关注的内容。依据学生的差异来设计相应的学习任务,能让学生在加深了解的基础上更能够明确学习要求。在任务学习中,不妨设计与学生课程学习内容相当的任务,让学生在富有层次性的任务引导中深入掌握和运用。
在设计层次性学习任务中,可按照课程学习的知识要点来确定合理的学习运用任务,要能够紧紧围绕课程重点,突出难点。特别在教学中按照教学目标来确定相应的学习任务,对于学习基础薄弱的学生则应该注重基础知识的掌握,而中等以上学生则应注意表达技能的运用。同时,要求学生结合自身的学习实际来选择相应的学习任务,可鼓励、引导学生在掌握基础知识综合运用的基础上,大胆思考和表达更为复杂的问题,让学生能够更好地发挥潜力。这样的学习任务,为学生指明了学习的方向。
教师在设计层次性学习任务过程中,可根据学生的学习个性特征和理解认知能力,注重灵活性和差异性。例如,在《牛津初中英语Fun with English》8B Unit 5 International charities的“Reading A An interview with an ORBIS doctor”教学中,可设计如下的学习任务:(1)要求学生能够掌握阅读中的词汇以及语篇大意。(2)要求学生思考:What do you know about ORBIS doctor?和What do you get from the article?(3)建议学有余力的学生围绕“How to see the doctor in the future?”来表达。教师可建议学生根据自己的学习能力来选择相应的学习任务,同时,建议学生能够尝试解决更高的学习任务,以深化对文本的认知。
二、运用小组合作式探究,满足差异发展的需求
学生的差异化发展需要引导,尤其是学习基础薄弱的学生更需要帮助。发挥学生的团队合作力量,将相互帮助的形式运用于教学,更能够满足学生的学习发展需要。在课堂教学中尝试运用小组合作,为相互学习帮助创设轻松活泼的学习环境。
在运用小组合作探究时,可尊重学生的团队搭配选择自由权,建议学生能够资源组合和挑选与自身学习情况相似的学习同伴。教师则在学生组合过程中予以必要的指导。首先,教师要设计明确的学习任务,让学生都能够有学习的平等选择权利。其次,明确各个小组成员的不同学习要求,建议学生能够根据学习任务来相互合作探究。再者,鼓励学生能够运用发散性思维来深入领悟课程学习任务。
通过这种方式,能够让学生的学习过程更为丰富。在《牛津初中英语》8BUnit4 A charity show的“Reading Hosting a charity show”教学中,可建议学生按照各自组合原则来挑选学习同伴,同时将教室布置成时装表演秀的场景,建议学生能够通过走T台来展示自己的青春风采和活力。教师可据此布置一定的学习思考任务,像How to have a charity show?等,建议学生能够发挥各自的理解领悟力,运用文本中的词汇进行表述。这样的方式能够让不同学生的学习需求得到满足。
三、倡导个性化展示交流,提升表达运用技能
为学生创造可展示的平台,更能够体现学生的学习主体地位和作用。让学生在各自富有个性的展示中学会用英语进行表达,不仅能够增强认知感悟,还能够为学生提供语言表达交流的机会。
1 生物化学的发展历程
1.1 生物化学的研究现状
与其他学科相比,生物化学是一门出现时间较晚的基础学科,它出现在人们的视野里的时间非常短。虽然它的出现时间很短但是却创造出了很多价值对人们的生活非常有帮助。近些年来,经过生物化学科学家们的不懈努力,我国的生物化学已经取得了非常重要的研究成果,使人们能够更加清楚地知道生物大分子的分解代谢、生物的合成途径以及它们之间的相互关系。科学家们还合成了很多种具有生物化学活性蛋白质及基因。人们根据生物化学成功研制出来了克隆技术、人类基因组计划,这些都在不断地推动科技向前发展。
1.2 生物化学的发展历程
人类把生物化学史分为三个部分,从叙述生物化学到动态生物化学最后是机能生物化学,这三部分的生物化学代表生物化学史上的三个不同的阶段,生物化学是从18世纪开始被人们发现的。一开始,舍勒研究生物体的各种化学组成成分,然后发现了生物与化学之间的联系,这为人们之后研究生物化学奠定了基础。在接下来的时间里有各门类的科学家去研究生物化学,他们分别合成了尿素、多肽;发现了核酸;引进生物催化剂的概念;进而又发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、各种维生素及生物生命活动不可缺少的微量元素;之后又确定了蛋白质和DNA在遗传中所起到的作用;到今天的基因工程和克隆。生物化学在最近的一百年里飞速发展,给我们的生活带来了翻天覆地的变化。
1.3 现阶段生物化学的研究热点
虽然生物化学出现的时间很短,但是已經取得了很大的进步,生物化学现阶段的研究虽然距离我们预计的目标很遥远,但是生物化学的发展空间是不可估计的。生物化学主要突出对生物大分子物质的合成、结构和功能,生物工程,生物膜结构,物质代谢调控的研究,并且已经取得了一些进步。通过研究生命大分子的物质组成我们知道生命的基本物质是核酸和蛋白质;通过研究生物膜结构,我们懂得了,膜结构是生物体的基本结构之一,细胞间进行物质交换和传递都需要膜结构;通过对生物工程的研究,人类揭开了生命的秘密。现阶段的研究已经取得了很大的成功,但仍有一些地方我们没有研究出结果仍需要继续努力研究。
2 高科技的应用给生物化学带来的新发展
2.1 将高科技应用到生物化学的研究中
随着时代的不断进步,科技在不断发展,于是高科技就被应用到了我们的生活中,科学家们也把高科技应用到了生物化学的研究中。人们将同位素标记法应用到了生物化学的研究中,利用同位素跟踪技术能够准确地找到被标记的物质在生物体中的具置,这样有利于人们对生物体的观测,帮助人们研究生物化学。人们还将近些年逐渐发展起来的生物芯片技术应用到了生物化学的研究中,生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片和细胞芯片它们之间的不同在于探针的差别,人们通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可以产生更多的应用价值,为生物化学的研究提供了有利的帮助。
2.2 高科技的应用对生物化学研究所起到的作用
科学家们应用同位素标记法,使生物化学的研究更加容易,科学家们可以利用同位素对生物体内的物质进行追踪,这样可以有效地追踪到生物体内的物质。科学家们利用生物芯片,为“后基因组计划”时期研究基因的功能和现代医学事业的发展提供了有利的帮助,在不久的将来更会在基因的发现、基因诊断方面取得重大的进步,为社会带来历史性的进步。
3 结语
我们都知道,人类的生产和生活都离不开生物化学的帮助,人类要面临人口数量、饮水、粮食、生活环境和住房等各种各样的问题,在解决这些问题的过程中我们离不开生物化学的帮助。生物化学的发展前景不可估计,特别是把高科技运用到了生物化学中的时候,生物化学的发展前景更是不可限量。将高科技应用到生物化学中给生物化学领域带来了新的发展,更加方便了我们的生活。总之,生物化学已经渗透到了我们生活的一点一滴中,我们需要解决的许多问题都需要生物化学的帮助。
[参考文献]
【关键词】 化学发光免疫分析技术;基本原理;分类;应用
近10多年来,当代生物技术的研究和应用取得高速发展的同时,也大大推动了化学发光免疫分析方法(CLIA))的更新换代速度。化学发光免疫分析法(CLIA)是建立在放射免疫分析技术(RIA)理论的基础上,以标记发光剂为示踪物信号建立起来的一种非放射标记免疫分析法,具有灵敏度高、线性范围宽、仪器设备简单、操作方便、分析速度快和容易实现自动化和不污染环境等优点,特别是能在较短的时间内得到实验结果,因此深受检验医学工作者和临床医师的好评。
1 化学发光免疫分析的原理
化学发光免疫分析技术的基本原理,化学发光免疫分析含有免疫分析和化学发光分析两个系统[1]。免疫分析系统是将化学发光物质或酶作为标记物,直接标记在抗原或抗体上,经过抗原与抗体反应形成抗原-抗体免疫复合物。化学发光分析系统是在免疫反应结束后,加入氧化剂或酶的发光底物,化学发光物质经氧化剂的氧化后,形成一个处于激发态的中间体,会发射光子释放能量以回到稳定的基态,发光强度可以利用发光信号测量仪器进行检测[2]。根据化学发光标记物与发光强度的关系,可利用标准曲线计算出被测物的含量。
2 化学发光免疫分析的分类
化学发光免疫分析根据应用发光体系应用于免疫分析中的方式不同可分为直接标记发光物质的免疫分析,酶催化化学发光免疫分析,电化学发光免疫分析(ECLIA)。直接标记发光物质的免疫分析,目前常见的标记物主要为鲁米诺类和吖啶酯类化学发光剂。
3 化学发光免疫分析的临床应用
CLIA已广泛应用于基础和临床医学的各个领域,成为替代RIA的首选技术。Amersham公司针对AmerliteTM发光增强酶免疫分析系统研制出的试剂盒项目有甲状腺功能检测的促甲状腺素、三碘甲腺原氨酸、甲状腺素、甲状腺素结合球蛋白、游离甲状腺素,与性激素有关的有促黄体激素、促卵泡激素、人绒毛膜促性腺激素、甲胎蛋白、雌二醇、睾酮,以及其他方面的如癌胚抗原、铁蛋白、地高辛等。Amersham公司虽然研制出这10余种试剂盒,但因操作不够简便,检测项目仅限于蛋白质类大分子化合物,未能广泛应用于临床医学检测。
美国Ciba Corning公司研制的ACS:180自动CLIA系统能非常精确测量闪光。经过不断的改进,实现了ACS:180CLIA系统的全自动化,推出全新产品"ADVIA系列"。现有检测项目47项,更多的项目还在开发之中。主要有甲状腺系统、性腺系统、血液系统、肿瘤标记物、心血管系统、血药浓度及其他一些检测项目。
经过改良后,金刚烷衍生物在碱性磷酸酶作用下可发出高强度的辉光,光信号可持续1~2 h。随后国外生产厂家研制出以碱性磷酸酶为标记物的试剂盒,与之相匹配的有DPC的IMMULITE全自动CLIA系统和Beckman的ACCESS全自动微粒子CLIA系统。IMMULITE全自动CLIA系统可检测项目有心脏病、甲状腺功能、性腺激素、传染病、药物、血清学、血液病、成瘾药物、糖尿病、过敏检测和肿瘤标志物。ACCESS全自动微粒子CLIA系统主要可检测甲状腺功能、血液系统、内分泌激素、药物、肿瘤因子、心血管系统和糖尿病等项目。
目前商品化的ECLIA分析系统只有Roche公司的ECLIA全自动分析系统。主要特点是本底信号极微,特异性更高,最小检出值可达1 pmol以下,操作十分简便快速,是CLIA优点较为集中的完美分析技术。已提供试剂盒的项目有肿瘤标志物、甲状腺功能、内分泌、传染病、心肌标志物和维生素类等项目。
王阳[3]运用了电化学免疫分析技术,检测了3种肿瘤标志物癌胚抗原(Carcinoem-bryonic Antigen,CEA)、细胞角蛋白l9片段(Cytokeratin 19fragments,CYFRA21,1)和神经元特异性烯醇化酶(Neuron-specific enolase,NSE)水平,对肺癌诊断有实际应用价值。张忠英[4]等利用电化学发光免疫分析技术检测尿CK19片段,结果显示尿CK19检测对膀胱癌等泌尿系统肿瘤诊断和复发监测具有敏感性高、无创伤性的优点,优于血清CK19和尿细胞学检查。动态观察尿CK19片段含量的变化可降低急性尿感患者的假阳性率。王利娜[5]等应用ECLIA测定和酶免疫测定(EIA)检测乙肝标志物。结果:应用ECLIA方法检测HBsAg精密度,最大批内变异≤8.30%,最大日间变异≤15.33%,HBsAg灵敏度0.05 ng/ml,HBeAg灵敏度0.03NCU/ml。HBsAg检测范围0.01~7 000 COI。显示ECLIA检测HBsAg灵敏度高,重复性好,检测范围宽。检测HBeAg灵敏度可能更高。李锦洲[6]等采用ECLIA法对卵巢癌、良性卵巢肿瘤及健康妇女血清CA125分别进行测定,ECLIA用于第二代CA125(CA125-Ⅱ)测定,使CA125测定更加敏感恒定,每日之间差异较小。黄琛,汤汉红等[7]在ECLIA法检测与蛋白质芯片法多肿瘤标志物结果差异的研究中显示:两种方法有较好的相关性(P
化学发光免疫分析技术在医学的临床应用已非常成熟,有取代放射免疫分析技术和酶联免疫分析技术而成为诊断市场上的主流产品的趋势。国外的化学发光免疫分析检测系统价格昂贵,普及有一定的困难;国内的化学发光免疫分析检测系统虽然价格较国外产品便宜很多,但其检测的灵敏度和可靠性,还有待进一提高。研究者在如何提高免疫诊断的敏感性和特异性、发展新的分析体系和检测技术便携化等方面仍需要不断努力。
参 考 文 献
[1] 李美佳.当代免疫学技术与应用.北京:北京医科大学国协和医科大学联合出版社,1998:549-561.
[2] 翟艳,王卉.化学发光免疫分析及其进展.长春中医药大学学报,2009,25(4):619-621.
[3] 王阳.电化学发光免疫分析技术检测3种肿瘤标志物对肺癌的诊断意义.Chin J Lab Diagn,2006,10(3):294-296.
[4] 张忠英.电化学发光免疫分析技术检测尿CK19片段的临床应用及其评价.中华检验医学杂志,2005,28(1):50-53.
[5] 王利娜,姚智.电化学发光免疫分析技术检测乙肝标志物的应用.天津医科大学学报,2008,14(1):48-50.
[6] 李锦洲,洪锡田,吕晓娴.肿瘤标志物CA125检测在卵巢癌诊断中的价值.中国误诊学杂志,2005,5(8):1456-1457.
[7] 黄琛,汤汉红,王敏民.蛋白质芯片技术与电化学发光技术检测多肿瘤标志物结果的评价.天津医药,2008,36(12):942-944.
[8] 张瑞,贾良勇.电化学发光免疫分析法在HCG定量检测中的应用.延安大学学报(医学科学版),2008,6(3):108-109.
[9] 田润华,郑春喜,王士珍.电化学发光免疫分析与临床应用.齐鲁医学杂志,2004,19(5):464-465.
[10] 周建光,杨梅.电化学发光免疫分析技术与临床应用.医疗装备,2010,23(5):23-24.
【关键词】小波变换;毛细管电泳;电化学检测;滤波;降噪
1引言
高效毛细管电泳(high performance capillary electrophoresis HPCE)自上世纪60年代出现以来,已成为最近发展最快的分析化学研究领域之一[1]。
CE发展初期,Jorgenson就指出,CE技术的广泛应用与深入发展所面临的主要挑战是高灵敏度与多模式检测器的发展。电化学检测自80年代应用与毛细管电泳检测以来,已成为最有潜力的一种检测系统。电化学检测方法特别是安培检测法由于受到采样和周围试验环境的影响,信号中的噪声往往对分析数据产生影响。使峰的起止位置不易确定,峰面积难以准确计算,从而带来较大的误差。这也是影响电分析方法广泛应用于毛细管电泳的主要原因之一。
2小波变换滤波降噪的基本思想和方法
小波变换的基本思想是利用一族函数去表示或逼近一信号或函数,这一族函数称为小波函数系,它通过一基本小波的平移和伸缩构成。小波变换是时间和频率的局部变换,实现了既在时域又在频域的高分辨局部定位,具有良好的时频局域化特性。
目前利用小波变换对信号进行平滑和去噪的方法主要有两种。第1种方法是直接利用Mallat算法,在未知原始信号模型的情况下,选择适宜的小波基,将信号分解为高频和低频信息,设定一个截断尺度,使频率高于此尺度下的小波空间向量全部置为0,然后进行信号重构。对于含噪音的信号,有用信号平稳、频率较低,而噪音则相应地变化剧烈、频率较高,因此用WT就可以方便地将噪音与有用信号分离,从而达到滤噪的目的。而且在一些用FFT处理不能得到满意结果的情况下,WT仍然可以顺利地处理。
莫金垣等用样条小波变换(SWT)、正交小波变换分别处理电分析化学信号,结果表明,只要选择合适的小波函数和小波分解阶数,均可得到较好的平滑滤噪效果,而且比较发现样条小波更优越,并提出了一种新型的实时样条小波滤波器,实现了信号的实时处理。他们又将Riemann-Liouville变换(RLT)和样条小波变换联用处理线性扫描伏安数据,它既能滤除随机噪音,又可滤除充电电流,进一步降低检测限。把B一样条小波变换和傅立叶变换相结合,用样条小波变换平滑滤噪,用FT来克服SWT,产生峰漂移的缺点,也得到不错的结果。他们还提出样条小波多重滤波分析,克服了单次滤波偏差大的缺点。
Fang等发现,分解次数的选择在很大程度上影响小波变换的平滑滤噪效果,而且在有的情况下,很难找到满意的分解阶数,因此他们提出一种适应滤波器并且用于电化学数据的平滑,在一定程度上克服了以上困难。另有许多人对滤波时用到的阈值的选择问题进行研究,并提出一些选择规则。
第2种方法是利用信号和噪音在小波变换极大模图上对应的极值点随尺度变化规律不同,将两者分离。噪音在光谱数据中以高频形式存在并产生数据处理中的奇异点。小波变换可检测函数的奇异点。去除噪音对应的极值点,然后重构原函数,就可以达到去噪的目的。
利用这一特性,发展了二进样条小波变换模极大值算法、空域相关法、二进小波变换极大模滤波等一系列新的滤波方法。
样条小波最小二乘法(spline wavelet least square SWLS)是一种新型的滤波方法,SWLS处理毛细管电泳信号时根据最小二乘原理,采用样条小波函数为拟合函数,基本原理是将样条小波函数作为最小二乘法拟和的函数f(x),选择的参数仅有步长一项,因而大大减少了由过多人为选择参数所带来的不确定性和误差。
在此基础上,Mexican Hat小波最小二乘法(MWLS),与SWLS相比,MWLS更方便迅速,不但克服了SWLS应用时步骤较多,需要反复实验寻找合适滤波参数的缺点,而且去噪后信号的基线更平坦,峰形更光滑,能滤除SWLS无法去除的肩峰[2]。
3结束语
关键词:实例拓展;结构化;程序设计教学;教学应用
中图分类号:TP311.1
在计算机专业的教学中,程序设计是一门最基础,也是最重要的课程之一,是培养学生计算编程能力的主要课程[1]。但是又因为这门课程涉及到很多理论性极强的内容和大量的编码知识,不容易被学生理解,所以是计算机专业教学的重点和难点。在过去传统的教学方式之下,老师只是按照大纲的顺序来讲解相关的知识点,即使举例也只是引用一些比较典型的例题,例题和例题之间缺乏联系,使得学生只能进行生硬的记忆法来掌握程序设计各种语句,不能真正理解这些编程方法,达不到自主编程的教学目的,收效甚微。为了改变这一现状,让学生能够真正理解程序结构之间的关系,能够灵活运用各种编程方法进行自主编程,在教学的过程中怎样选择具合适的实例已经成为提高教学效果的关键。我校推行的实例拓展教学法很好地解决了这一难题,在我校大力推行之后,受到广大师生的好评,结构化程序设计的教学效果明显。
1 实例拓展法概述
实例拓展教学法属于教学方式创新的表现形式之一。在这种教学方法中,实例就是整个教学的中心,所有的教学活动都可以通过实例来完成,这也是这种教学方法最典型的特征[2]。运用实例拓展法进行教学,学王可以充分利用各种学习资源,通过自主探索或者相互合作的方式来完成实例任务,同时又会催生出一种新的实例。这种重在学生实践活动的教学方式就被称之为拓展实例法。这种教学方法有助于培养学生的自主学习能力,提高他们独立分析问题和解决问题的能力。在计算机结构化程序设计这种实践性较强的课程教学中,尤其适合使用这种方法。
2 实例拓展法在结构化程序设计教学中的实际应用
在计算机程序设计中,VB语言是一门重要的课程,所以我们就以这门课程为例,对实例拓展教学方法在课堂上的具体应用进行具体。为了便于学生理解和练习,我们将实例分成了两种,一种在老师进行课堂理论教学时应用,另一种则在上机实践活动中应用,下面我们对实例的应用进行出详细介绍。
老师在进行教学设计时,如何安排实例是教学活动的核心所在。在对教学实例进行安排时,老师一定要结合中专学生的年龄特点、心理发展水平和实际生活的需要等因素。同时,实例的拓展应该遵循教育学的客观规律,从易到难,由浅入深,便于学生进行理解[3]。另外,实例的难度应该适中,既不能让他们一看就明白,也不能让他们冥思苦想而不得,要让大部分学生通过自己的思考能够完成,而且要将相关的知识点囊括其中,这样才能充分实例拓展的作用。
在VB结构化程序设计的教学中,课堂内容可以被大致分成顺序结构、选择结构、循环结构、数组应用和过程设计等五个部分[4]。老师在进行教学的过程中一定要全面掌握这些内容之间的内在关系。在本文中,我们将省略比较复杂的程序代码,对这5部分内容运用到的实例进行简单分析。
在进行顺序结构这一内容的教学时,我们可以以计算圆的面积为例,在输入圆的半径之后就可以计算出来。这一实例可以作为入门介绍,理解起来并不困难。在这个实例中,融入了程序的三大基本组成部分,即数据输入、处理和输出,在讲解实例的过程中,就能让学生掌握这一知识点。
在结构程序的教学中,可以在对上述实例进行拓展,提出问题:“假设圆的半径的小于0时该怎们办?”让学生进行思考,然后提出程序设计中的基本语句――选择结构的if语句。为了让学生理解if语句的语法,老师可以让学生在键盘上随意输入三个数字,求解最大值和最小值,在这个过程中介绍if语句的两种格式,即单行格式和多行格式。到这里,我们就在前两个实例的基础上衍生出了新的实例。在了解if语句的格式之后,老师还可以对实例进行进一步拓展,让学生求解分段函数,明确if语句和Select Case这两种多支结构的语句格式。
在循环结构的教学中,我们可以引入一个新的实例来介绍循环结构For Next语句,例如在窗体上显示出1、3、5、7、9这五个奇数。然后让学生对求解上述数字之和,对上述实例进行拓展。进一步掌握For Next语句。在求和的基础上,再一次对实例进行拓展,让学生在100以内,求出1+3+5+7+……的最大奇数值,在讲解实例的过程中引入循环结构中一种重要的语句形式――Do Loop语句。
在讲解数组应用这一内容时,可以在任意输入3个数字求解最大值和最小值这一实例的基础上加以拓展,让学生思考怎样求出任意10个数字的最大值和最小值,通过这个实例引入数组概念和静态数组的使用方法。在这一实例的基础上还能进一步拓展,求出任意数字的最大值和最小,引入动态数组的概念的和具体的使用方法。
在进行过程设计这一内容的教学时,依然在任意求解3个数字的最大值和最小值这一实例的基础上加以拓展,将它们分成两个函数,在讲解的过程中让学生掌握过程的概念以及Function过程的建立和使用方法。在此基础上,对实例进一步拓展,将3个数字的最大值和最小值看成两个Sub过程,让学生通过老师对实例的讲解掌握Sub过程的建立和使用方法[5],并与Function过程进行对比。
以上的实例主要是在引入相关概念和讲解程序基本原理时使用的,需要在多个课时中讲解。根据所讲内容的课时安排,可适当补充其他实例,更加详细地讲解相关知识,也可以补充一些比较有趣实用的综合例子,如制作计算器、打印九九乘法表等,进一步开阔学生的眼界。
经过多年的教学实践,笔者发现在运用实力拓展法之后,学生对程序设计的学习兴趣大增,不管是课堂表现还是作业完成情况都有了明显改善,考试成绩也得到了大幅度提升。通过这种教学方法,学生能够从中学到自己需要的知识,并真正将其转化为实际应用,设计出实用的小软件来,对于他们将来学习其他知识和提高计算机操作水平都有很大的促进作用。
3 结束语
综上所述,在结构化程序设计的教学中,实力拓展法对于提高教学效果,培养学生的计算机运用能力具有非常重要的作用。但是在具体的教学过程中还要从学生的实际情况出发,进行灵活地调整,才能真正激发出学生的兴趣,充分发挥实例拓展法的作用。
参考文献:
[1]武相军,白晨希.实例拓展法在结构化程序设计教学中的应用[J].计算机教育,2013(17):47-49.
[2]傅篱.计算机结构化程序设计教学探索与实践[J].计算机教育,2009(12):78-80.
[3]孙英,徐顺琼,李兴美.C语言中循环结构程序课的教学设计与探讨[J].计算机教育,2009(07):186-187.
[4]周显春.合作探究式教学法在结构化程序设计教学中的运用[J].学习月刊,2010(30):91-92.
科学规划,促进教育装备均衡发展
突出重点,促进义务教育公平
“义务教育学校标准化建设”是《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中一个重要的工程。2007年,长沙市出台《长沙市普通中小学标准化学校建设标准》,对全市中小学装备条件标准作了详细说明。2008年起,湖南省启动了“湖南省义务教育合格学校建设”工程,对实验室、音乐室、体育室、美术室、卫生室、计算机教室等功能用房的建设和配置制定了详细标准,作出了具体的要求。为贯彻《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》精神,浏阳市将以省“合格学校”的创建为抓手,重点改善农村薄弱学校办学条件,优先考虑建设项目,促进浏阳城乡中小学校装备的均衡发展,努力实现教育公平。
统筹安排,科学规划装备建设
“十二五”期间,浏阳市科学合理地规划实验、电教、图书等各项装备的发展,力争全面完成“标准化实验室”“数字化校园”“书香校园”三大工程建设任务。到“十二五”末,100%的中小学(完小以上学校)实验室将按照省颁标准进行装备,各功能室也将按照教育部及我省建配标准进行装备;到“十二五”末,全面完成中小学“班班通”工程,城区和农村规模以上学校全部实现“班班通”,其余学校100%配备移动多媒体,计算机生机比达到6:1,师机比达到1:1,加快数字化校园建设,积极推进教育信息化的发展;全面实施“书香校园”工程,到“十二五”末,小学生均图书达30册,中学生均图书达40册,阅览室报刊配置中学达到100种以上,小学达到80种以上,100%的中小学实现图书管理信息化,中心完小以上学校建设好电子图书馆。
根据需求,灵活合理进行装配
装备配备的原则是好用、够用、实用,因此要多关注学校及教学的实际需求和特点,灵活合理进行配备。每年年初,我们会要求学校根据各自教育教学的实际需求,对装备建设项目进行申报,教育局实地考察论证后,科学合理地对全市装备建设项目进行统筹安排。对于在具体仪器、设备、图书的选用上,我们也充分考虑学校实际的教学需求和课程要求,比如对于“班班通”设备的配备,规模较小的农村小学,我们一般建议采用移动多媒体的形式,其他的则采用传统的“班班通”模式。对于传统模式的“班班通”,我们也根据学校的实际应用需求对设备进行灵活搭配,常见的有三种搭配模式,模式一:交互式电子白板+短焦投影+计算机;模式二:投影机+计算机;模式三:平板电视+计算机。
整章建制,促进教育装备规范发展
提高装备认识,服务现代教学
浏阳市教育局每年召开一次教育装备工作专题会议,强调教育技术装备对服务现代教育教学的重要意义,指导学校开展好教育技术装备的“建、配、管、用、研、培”工作。各级各类学校也高度重视教育技术装备工作,成立了相应的管理机构或领导小组,并明确了分管负责人和工作部门,不断提高学校对装备工作的认识,强化领导责任,从而充分体现装备工作保障教学、服务教学、促进教学的核心价值。
完善制度建设,规范管理章程
加强教育装备管理制度的建设,对充分发挥教育装备的效能、提高教学效率、优化教学效果和增加教育的效益都将起着关键性的作用。为此,浏阳市制定了《浏阳市中小学教育技术装备管理细则》,使各项装备管理工作做到有章可循。此外,在全市中小学仪器室统一配备了教育装备管理专用电脑,安装了《浏阳市教育装备管理系统软件》,实现实验仪器、音体美器材、电教设备、图书等装备的信息化管理,极大地提高了装备管理效率。在加强学校装备管理的同时,进一步完善浏阳市装备站的各项工作制度,规范管理行为,如《办公管理制度》《财务管理制度》《仓库管理制度》《车辆管理制度》《招标采购制度》和《文书档案管理制度》等一系列制度,规范了仪器、设备、图书等货物质检的一系列工作流程,站务工作做到了一月一小结一布置,一季一总结一安排,站内工作人员按本站的《目标管理实施方案》进行月评价,季考核。
完善考核机制,加大奖惩力度
每年年初,浏阳市教育装备站将制定《浏阳市××年中小学教育技术装备工作考核标准》并下发至各学校,每年不定期地组织两次教育装备工作专项督查,将检查中发现的问题和亮点摄像制成VCD,并在教育管理工作会议上进行点评,树立一批教育装备工作的先进单位,对于那些对装备认识不够、管理不到位、应用不充分的学校,则将在全市进行通报批评,促使学校加强对教育装备的管理和应用。
加强扶持,奠定教育装备牢固基础
强化指导,提供装备学习平台
为加强装备的管理及应用,浏阳市编印了《浏阳市中小学教育技术装备管理与应用手册》,系统地介绍最新的教育技术理论、教育技术装备相关的政策法规、浏阳市中小学教育技术装备的各项管理制度、教育技术装备的应用研究等,为一线教师和管理人员提供便捷的学习平台。
加大投入,拓宽经费来源渠道
为保障装备工作又好又快的发展,必须建立好装备经费来源的长效机制。我市采用的方法是,一是根据上级文件精神及我市实际情况确定学校装备经费所占公用经费的比重,做到专项资金,专项支出;二是将装备经费列入财政预算,并按比例逐年增长;三是通过学校自筹、社会捐赠、上级争取等方式,拓宽装备经费来源渠道。同时,实行装备经费 “集中管理,分校使用”的工作机制。
提升素质,加强装备队伍建设
装备事业的发展,队伍建设是关键。首先,根据国家、省级教育行政部门的有关规定,各中小学配备了各类专业技术管理人员,促进装备管理队伍的专业化。其次,加强各类技术管理人员的培训,我市每年至少分别组织一次试验员、电教网管员、图书管理员的培训,逐步提高装备队伍的业务素质和管理水平。三是督促学校按相关文件落实好各类技术管理人员的待遇、工作量及职称晋级等问题。并且每年开展一次“三员评优”活动,加强各类技术管理人员的绩效考核。
加强研究,注重教育装备实际应用
全面开展装备应用研究
随着教育教学改革的不断深入和信息技术的飞速发展,如何使信息技术作为一种工具、媒介和方法融入到教学的各个层面中,使其更为有效地推进课程改革,深化素质教育,是浏阳市教育装备工作的一个大课题,为此,浏阳市成立了“信息技术与学科课程整合”课题领导小组,指导全市老师不断地进行深入研究和总结。同时,我市中小学坚持课余开放实验室、图书室、计算机网络教室,把课堂向课外延伸,着力拓宽学生的知识面,培养学生的实践能力和创新精神,从而全面实施素质教育,发挥教育装备的最大效益。此外,为进一步加大图书综合效益,做到让书“多” 起来,让书“香” 起来,让书“动”起来,我们鼓励学校开展各种形式的读书活动,全面实施“书香校园”工程。
大力加强学科实验教学
学科实验教学活动是最直接的素质教育,能有效地培养学生的实践能力和创新精神。浏阳市大部分学校地处农村,大自然为我们提供了丰富的实验材料与素材,因此,我们鼓励全市实验教师在实际教学过程中多因地制宜,就地取材,合理的对实验进行创新,大胆地进行自制教具的制作,积极推广有价值的应用成果。为方便实验教师的经验交流和推广学习,我们创建了实验老师qq交流群。同时,市里每年还举办了丰富多彩的学生竞赛活动,如“中小学生实验创新大赛”“小发明”“小制作”“电脑制作”等,这些活动的开展极大地丰富了学生的课余生活,提高了学生的实践动手能力,提升了学生的综合科学素养。此外,为督促学校提高实验开出率,我们由教科所和装备站每年分别组织一次毕业班、肄业班学生的实验及信息技术操作考查。并且完善考核评价机制,逐步将考查结果纳入到对学校、教师以及学生的评价体系中去,从而充分发挥实验教学在教育教学中的重要作用,提高教育技术装备的育人效益。
积极组织装备教研活动