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楼道教以长生久视为目标、以性命双修为手段,并围绕此目标和手段发展出很多很多方法与理论,是健身气功的重要载体和源头。中科院胡孚琛老师专门讲述了道家思想及丹道与健身气功的关系,梅墨生老师在《太极拳与内丹学》的讲座中也涉及到了健身气功的内容。
《道德经》、《黄庭内景经》等道教经典与健身气功的理论和技术关系密切。在八段锦、易筋经、十二段锦中都有“握固”的手型,其出处在《道德经》第五十五章。易筋经中的青龙、卧虎对应着“左青龙右白虎”。逆腹式呼吸是道教修炼中“顺则人逆则仙”思想的表征,也是丹道修炼中“一吸便提、气气归脐、一提便咽、水火相见”的具体体现。八段锦功法主要也是在道教典籍中记载和流传。在健身气功理论中经常提到的丹田、黄庭、周天等概念也都是出自道教。孙泽先教授专门论述了《太乙金华宗旨》中的“元神”和“识神”概念对西方精神分析学派的影响。
在道教的发展过程中,最终形成了“性命双修”的主张,性是人之灵觉(精神),命是人之生机(生理),道教十六字真言:“收视返听,凝神入气,调息绵绵,心息相依”(《金丹妙诀》)就是性和命结合的途径,同时这也是对健身气功练习的具体指导方法。
动息相随、心息相依概括了习练健身气功“三调”的具体要求。健身气功功法以动为主,根据动作的升降开合,以形引气,以气运身,使动作和呼吸相互配合,即动息相随;但健身气功不是单纯的呼吸运动,在练习时要把意念活动和呼吸运动紧密结合以来。如“虎举”时,意念猛虎伸展肢体则配合吸气,两手上举;意念握拳下拉则配合呼气;注意通过意念活动来调整气息的出入,即心息相依。
“凝神入气”是要求练习者有意识地运用意念来调整呼吸,不断去体会、掌握、运用与自己身体状况或与动作变化相适应的呼吸方法,使动作与呼吸相配合,疏通调畅体内气血和调顺呼吸之气,以气养神,通畅气血。不管选用何种呼吸形式,都要求松静自然,不能憋气。同时,呼吸的“量”和“劲”都不能太过、太大,以不疾不徐为宜,逐步达到缓慢、细匀、深长的程度,也就是“调息绵绵”,以利身体健康。
“收视返听”是为了心静体松。松指精神、形体两方面的放松,静指思想和情绪上的安静,静是松的基础,松有助于入静,松静体现在意念、呼吸、姿势、动作等各个方面。练习健身夤σ做到关节肌肉尽可能地放松,肌肉筋骨全部松开,气才能自然顺畅,“气遍周身不停滞”;松是舒展,而不是软沓和内缩,形体舒松气自顺通,才能达到体松、意静、气运自然的要求。静不是思想静止,而是神不外驰、精神内守,以一念代万念,排除外来的一切干扰。入静才能心安,心安才能达到充分发挥肌体自然调整平衡的功能。所以只有在精神放松、意识平静、呼吸自然的情况下,才能做到意随形走、意气相随,起到健身、养生的作用。
心息相依、形气意合是健身气功的学练目标。调心在“三调”中处于核心地位,在练习中要意不离形,形不离意,意气相合,形气结合,水融,浑然一体,达到意由形生,形因意止的境界。“心要清,息要静,身要松”。练习者能掌握住松静后,还要注意“三调”的关系:“形不正则气不顺,气不顺则意不宁,意不宁则神散乱”。即练习者练功时,要求头身正直,体态自然,身体各部位放松、舒适,呼吸要调匀,逐步进入练功状态,才能使呼吸更舒畅,与外界气息的交换更有质量、更有序化,从而外动内静、心平气和、松紧得当,调整全身的气血分布,以柔筋健骨、调畅气血、疏通经络。
胡孚琛教授和梅墨生老师都做了关于“内丹”的报告。道教关于内丹的理论、方法、派别众多,但其宗旨大体如下:修炼内丹者,谓人身即丹鼎,以身中之精气为药物,以神为运用,在自己身中烧炼,使精、气、神不散而成“圣胎”。所谓圣胎,即是内丹。其具体方法在健身气功中多有体现。如“摇头摆尾去心火”即“坎离相配”之法,元阳真气藏于肾府,元阴真液源于心海,阳升阴降,气液传导,水火既济,才能推动人的生命活动。胡孚琛教授讲到:人初生时肚脐和母体相联,下丹田正在脐内,显然丹田这一孔穴在人体中具有特别的位置,为炼丹起火得铅的要窍。历代丹家皆以“凝神入穴”为修炼要诀,将头部祖窍所聚之光引入丹田,在这里内视凝神、“积精累气”、水火既济,则为丹道正途。所以在健身气功练习中,一般所谓“意守丹田”是专指“下丹田”,结丹之所即为“丹田”,也就是“结丹的田地”。如果从广义来看则“人身无处不丹田”,凡意念之所关注之处皆可称为丹田。十二段锦中的“鼓漱吞津”、“火烧脐轮”等动作也都是内丹学的具体要求。
(四)易学文化
《易经》被儒家称之为六经之首、被道家崇之为三玄之一,其包罗万象、内涵深刻,与健身气功的关系也非常紧密。张文智教授做了《周易与气功》的专题讲座,苏颖教授在讲述“五运六气”、孙泽先教授在讲述“归根心理学”时也涉及到了很多易学的知识。
导引养生功十二法中的“乾元启运”、“双鱼悬阁”,八段锦中的“去心火”、“背后七颠”,易筋经中的“摘星换斗”等动作都与易学有着直接的联系。
“乾元启运三阳泰”的“泰”指的是“泰卦”,坤卦在上乾卦在下为“泰卦”,反过来则是“否卦”,人们常说的“否极泰来”指的就是卦象。“三阳开泰”其实指的也是卦象。“泰然处之”、“吉祥安泰”等词语都说明“泰卦”象征着吉祥如意。道教修炼讲究“抽坎填离”,将既济卦中的阴爻和阳爻互换,用卦象表示就是变为泰卦。
“摘星换斗”模仿的是太极图中阴阳双鱼的运转,还是取坎离相交之意,不管是目视劳宫意存命门还是手臂的起落,都暗合着“肾水上升心火下降”的内在要求。
天垂象,见吉凶,圣人象之。河出图,洛出书,圣人则之。(《周易・系辞传》)数字在中国文化中也都有特别的含义,洛书的“左三右七”配上五行,正合着八段锦的第一个动作“三焦”与最后一个动作“七颠”,分别象征着“生发”和“收敛”。
一、传统教学模式下实习课的弊端
传统的教学安排通常是先学理论知识,再进行实习或技能训练。在理论课上,教师把故障诊断方法板书后,逐一进行讲解,学生常觉得“抽象空洞”,采用“死记硬背”的学习方法,谈不上“深入理解”。上实习课时,教师先在学生面前示范“故障诊断与排除”的步骤和方法,再让学生练习, 教师巡回指导。在实习过程中,学生仅是机械、被动地获得操作技能,好奇心被教师的详细讲解所抑制,难以在实践中探索、发现和求新,理论教学与实践教学的相分离,难以调动学生的积极性,严重影响教学质量的提高。
二、汽车制动系维修课程设计特点
基于工作任务的汽车制动系维修一体化教学,有明确的职业定向,教学内容与企业生产实践相对应,与工作岗位相吻合。
1.以工作过程为主线
按工作过程中活动与知识的关系来设计课程,突出它在课程中的主线地位,按照工作过程的需要来选择知识,以工作任务为中心整合理论与实践知识,培养学生关注工作任务完成,为学生提供完整工作过程的学习机会。
汽车制动系维修操作,在汽修企业的生产运作的流程是:先由检验人员驾车路试,检查及鉴定制动系的技术状况,填写《维修派工单》,确定需附加的维修项目;维修人员根据《维修派工单》的维修项目有针对性地进行重点维修与鉴别。修复后,在《维修记录单》上填写好维修的内容及方法,并经检验人员驾车进行多次路试(或上制动试验台),检验其技术状况应达到规定标准;填写《合格证明凭证》,车辆出厂。
2.以职业能力为基础
以能力为基础,注重职业情景中的实践技能培养,开发学生参与活动的能力,提升学生的知识与技能。汽车制动系维修一体化教学,将理论与实习的相关内容有机地结合,学生可学到专业知识和操作技能,从而提高了学习
效率。
教学内容与生产实践相对应,与工作岗位相吻合,课程的职业定向性十分明确。“一体化”教学把理论教学和技能训练融为一体,让学生从真实的操作现场情景中感知与学习专业知识、操作技能,课程重点在于实际职业技能的学习和养成,形成连贯、全面、完整的教学体系。
3.以工作任务为起点
汽车制动系维修一体化教学采用基于工作过程的教育模式,以学习项目为载体,教师引导学生在给定条件下自主设计学习训练方案,在观察、学习的基础上集体讨论评价方案;学生自行动手验证方案的合理性,最后由学生评价过程的合理性,归纳总结解决实际问题的有效方法。
4.以转变教学方式为根本
基于一体化教学模式的课程开发方法,以工作过程的职业能力为基础,将职业工作行为作为一个整体化的行为过程进行分析,而不是具体分析那些“点状”的,缺乏有机联系的知识点和技能点,构建“工作过程完整”而不是“学科完整”的中职教育课程,它使学生在学习中能够亲自体验完整的工作过程,可以获得“工作过程知识”,而不仅仅是技能;在活动中形成的过程性知识是理论与实践联系的纽带,是解决工作中书本知识与实际问题之间脱节的关键,是获得综合职业能力的关键。
一体化教学模式,利用模拟环境和问题情境培养学生的观察、思维能力,借助多媒体、模拟系统等教学资源培养学生自主思维、探索的学习能力,培养学生不断探索精神和掌握科学的学习方法,以真实现场情境及真实系统实施教学,提高学生操作技能,通过小组活动,培养学生团队精神和合作精神,提高学生的“与人合作”“与人沟通”的素质。
三、汽车制动系维修教学设计
1.学习内容的分析
(1)学习任务。以常见维修项目为学习任务(如:制动拖滞、制动不灵、制动跑偏、制动失效等),经过学习与训练,掌握制动系故障分析、故障诊断及检修等技能,有效地为生产第一线服务。
(2)学习重点。重点是掌握故障分析与诊断及检修技能。学生能对制动系故障现象进行故障分析、诊断及检修,找到故障原因与部位,并将故障排除。
(3)学习难点。故障诊断与排除是学习难点。目前,受实习场地与设备及时间等条件的限制,学生只可通过视频观摩及研讨,未能组织与实施故障诊断与排除的实操训练,较难掌握到故障诊断与排除的实操技能。
2.学习者的特征分析
(1)教学对象:汽车检测与维修专业高级班的二年级学生。
(2)学习基础:学生已完成《汽车结构知识》的学习,会利用维修手册及专业书籍查阅相关信息,会使用普通工具、专用工具和量具,安全地进行作业。通过对汽车制动系故障原因的分析,在教师的引导下,能安全地实施模拟工作过程的实习训练。
(3)浓厚,对小组研讨式学习模式也能认同,有较好自主学习能力。
3.教学策略的选择与设计
采用职业任务驱动教学法,通过工作任务分析,获得汽车维修企业汽车制动系维修的工作情况。根据工作过程系统化课程开发的指导思想,将工作领域的作业项目和内容,转化为学习的课程内容,构建汽车维修“制动系统”一体化教学模式的课程体系,形成职业任务导向的教学计划、教学大纲、校本教材等教学文件。
4.多媒体资源的选择
实习训练室可供学生进行工作过程实习。实习训练室分为实训、教学、讨论三个区,配有多媒体等设备,可播放企业生产过程录像、故障检修教学视频和教学课件及上网搜集相关信息。
5.教学过程要点
(1)创设学习情景。向学生下发工作任务,播放汽修厂进行汽车制动系故障维修生产过程的视频录像, 引入汽修企业的实际生产运作流程,当汽车制动系出现故障进厂维修,在检验人员驾车路试过程中,故障现象再现的真实情景,激发学生学习兴趣及进入角色。
(2)制定实训方案。以4~6名学生为一个小组,分组讨论和制定故障诊断方案,实习训练方案及安全注意事项、方法、步骤等(包括所用仪器、工具)。
(3)分组实习训练。全组人员轮流担任检验人员和维修人员进行讨论学习,并验证所制定故障诊断方案的合
理性。
(4)工作任务总结。教师引导学生分析和比较参考书故障诊断方法与学生提出的诊断方法各自的优缺点。
6.教学评价
工作任务实习训练结束后,对学生的评分标准是:
学生的实习成绩=小组成绩×50%+个人考核成绩×50%
(1)个人考核成绩。教师根据每个学生参与的热情度、陈述故障现象及故障原因的数量和诊断故障与排除的情况,对个人进行评分。
(2)小组考核成绩。教师根据各小组制定故障诊断方案,实习训练方案及安全注意事项、诊断方法、排除故障等,以及讨论诊断步骤、排除故障方法的合理性等,对实习小组进行评分。
关键词 石墨烯;室温离子液体;尿酸;电化学传感器
1 引 言
2004年,英国Manchester大学Geim等发现了石墨烯(Graphene),它具有完美的两维周期平面结构, 兼有石墨和碳纳米管等材料的一些优良性质, 例如高热导性和高机械强度, 更为奇特之处是它具有独特的电子结构和电学性质[1-3]。未修饰的石墨烯在水和其它常见有机溶液中的溶解能力非常差。大量的探索性的工作发现,经过功能化的石墨烯,不仅其溶解性显著改善,而且通过继承被修饰物的特性,还赋予了石墨烯新的物理化学性质[4,5]。近年来,很多文章报道了将生物活性分子共价键合到石墨烯表面,用于生物分析的研究,这些研究结果表明,石墨烯 生物分子复合纳米结构在生物化学领域有望成为具有重要应用潜能的分析材料[6,7]。
室温离子液体(IL)具有保持和促进蛋白质活性的能力,近年来已在生物和生物电化学领域中引起越来多的关注[8,9]。IL 是一种环境友好试剂,在室温时完全由离子组成,具有一定的粘度和独特的物理和化学性质,例如高的热稳定性、较小的蒸汽压和相对较高的离子导电性。尤为重要的是,其具有较好的电化学稳定性和保持甚至提高酶的生物活性的能力,使IL 在生物及生物电化学领域有着广阔的应用前景。本研究采用石墨烯与离子液体,通过简单的研磨可非常容易地将石墨烯分散均匀。IL GNs复合物可作为一种具有良好生物相容性的电子媒介体和固定酶的新型生物平台,尿酸酶 室温离子液体/石墨烯对尿酸表现出良好的安培响应,为临床尿酸检测提供了一种具有良好应用前景的检测方法。
2 实验部分
2.1 仪器和试剂
尿酸氧化酶 (Uox, Sigma 公司)。石墨粉、肼、KMnO4、H2SO4、氨水、尿酸(北京化学试剂公司)。 其它试剂均为分析纯。0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液(PBS,pH 7.4)作为支持电解液。实验用水均为Millipore Milli Q纯化过的超纯水。
2.2 修饰电极的制备
以石墨粉为原材料.通过Hummers法液相氧化合成氧化石墨[10]。将23 mL H2SO4冷却到0 ℃后加入1 g石墨粉,搅拌均匀得到溶液A。将适量KMnO4在搅拌下缓慢加入A溶液中。在35 ℃下水浴中反应2 h。然后缓慢加入适量去离子水稀释,过程中保持溶液不沸腾。再用30% H2O2处理, 然后趁热过滤。将得到的滤饼烘箱中100 ℃干燥,备用。将5 mL氧化石墨(1 g/L) 加入3.5 μL 肼和40.0 μL氨水,搅拌数分钟后在95 ℃油浴中1 h。冷却到室温后, 过滤后得到石墨烯。将20 mg 石墨烯和0.2 mL IL 的混合物在研钵中研磨约20 min, 得到黑色粘性的IL GNs 复合物。在光学显微镜下小心地将适量的IL GNs复合物刮涂于工作电极表面, 得到IL GNs/GC电极。Uox/IL GNs/GC电极的制备基本相同, 只是将Uox溶于IL中之后再与石墨烯混合。
2.3 实验方法
原子力显微镜(AFM)测试在SPA 400 仪器上进行,控制软件为SPI 3800(Seiko Instruments Industry Co., Tokyo, Japan)。循环伏安实验和计时安培测量用CHI660B型电化学工作站(美国)测定,采用常规的三电极体系,未修饰的和修饰的玻碳电极(GC)为工作电极,旋状铂丝为对电极,Ag/AgCl 电极(饱和KCl 溶液)为参比电极。在实验前,通入高纯氮气至少30 min, 得到氮气饱和的溶液。所有实验均在室温下进行。
3 结果与讨论
3.1 离子液体 石墨烯复合膜的表征
采用原子力显微镜表征了离子液体 石墨烯复合膜的表面形貌(图1)。从图1可见,单层离子液体 石墨烯复合膜高度为1.8 nm,比未功能化的石墨烯厚度(0.5 nm)明显增大,说明IL成功修饰到了石墨烯表面。
3.2 IL GNs/GC修饰电极对H2O2的电化学还原性能
为考察室温IL GN/GC电极对H2O2的电化学还原性能, 明确实验是单一组分起作用, 还是室温离子液体和石墨烯的协同作用,将室温离子液体修饰的电极IL/GC、石墨烯修饰的电极GN/GC 和室温离子液体与石墨烯复合胶修饰的电极IL GN/GC 置于0.1 mol/L氮气饱和的PBS缓冲溶液(pH 7.4)中,分别在加入H2O2和不加入H2O2的情况下,以50 mV/s 的扫速进行循环伏安扫描。从图2可知,电极IL/GC(A),GN/GC(B),IL GN/GC(C)均出现明显的还原峰,峰电位分别起始于
, 0.08 V。说明3种电极都能催化H2O2的还原。同时测定了IL GNs膜自身的抗干扰性能。相比IL/GC,GN/GC的还原峰电位有了轻微的正移,但是还原电流比IL/GC大很多,这主要是因为石墨烯较大的比表面积。与此同时,复合溶胶修饰的电极IL GN/GC表现出更好的电催化活性,还原电位起始于
0.08 V,比IL/GC电极正移了40 mV,且峰型最好, 峰电流最大。图2表明,复合胶修饰的电极IL GN/GC表现出了对H2O2最好的电化学还原性能。复合溶胶电极中还原峰电流的改变不是因为室温离子液体或石墨烯单一组分作用,而是因为二者的协同作用,iIL GN >iGN+iIL。最近已有关于碳纳米管和氧化还原媒介体直接的综合体系的协同作用的报道[11,12], 认为氧化还原媒介体的引入能够提高碳纳米管的电子和离子传输能力,同时增加了复合膜之间的电子交换。在这里,可以借用这种机理解释IL GN纳米复合胶的协同作用。另外, 通过不断加入干扰物质AA,DA,NE等,证明IL/GNs具有很好的抗干扰性能。同时,从图3可见,随着H2O2浓度增加,催化电流也逐渐增大。这些结果都表明IL GN复合溶胶能够作为一种媒介质应用于电化学生物传感器中,具有导电性和生物相容性好、成本低和毒性低等优点。
3.3 基于Uox IL GNs/GC修饰电极的电化学传感器对尿酸的检测在IL GN复合物中混合尿酸酶Uox,用于尿酸的催化,从而制备出检测尿酸的酶生物传感器。尿酸酶在氧气的存在下,尿酸氧化成尿囊素,同时产生H2O2。 通过检测产生的H2O2电化学还原电流就可以测定尿酸的浓度。电位在0~
0.3 mV,电流响应值持续增加,而这之后增加速度减慢,而且更加低的电位会导致噪声的增强,所以在实验中操作电压选择
mV。在电位
0.30 V的条件下,在电解质中不断加入不同浓度的尿酸,产生的稳定的电流 时间曲线见图4。实验中,传感器对尿酸的加入响应相当迅速,响应时间10 s以内。反应迅速的原因主要是在不断搅拌的电解质中,电极上Uox IL GN复合物对H2O2还原的协同作用。从i t曲线得出本方法检测尿酸的线性范围为0.002~4.5 mmol/L,检出限为0.85 μmol/L。 正常人体血清中尿酸浓度为0.3~0.5 mmol/L, 尿液中尿酸浓度为1.4~4.4 mmol/L,因此本传感器可用于实际血液和尿液样品中尿酸的检查。上述结果表明,石墨烯 室温离子液体复合胶能为基于尿酸酶的尿酸传感器提供一个生物相容性良好的平台。
3.4 基于IL GN/GC修饰电极的尿酸电化学传感器的抗干扰性能
在实际样品中,有一些与尿酸共存的电活性物质,如葡萄糖、AA、NE、DA等, 可能影响生物传感器的响应。图5显示了此传感器的抗干扰性能。在图5中, Glucose (5 mmol/L), AA (0.1 mmol/L), NE (0.1 mmol/L), DA (0.1 mmol/L)几乎不引起电信号,而尿酸产生了非常明显的响应。结果表明,生理浓度范围内,葡萄糖、AA、NE、DA等不影响尿酸的测定。这种理想的选择性归功于检测过程中采用了比较低的操作电压,因此,本方法未使用选择性渗透膜或酶的预处理,对尿酸具有特异性的的响应。这一点相较于以前报道的传感器有
明显的优势[13],同时这一结果也预示了这种传感器在实际样品的检测中的适用性。
3.5 实际样品中尿酸浓度的测定
采用本传感器对5份血清和尿样进行分析, 并与湖南省长沙市第四医院分光光度法的结果相符合(见表1),表明此传感器可用于实际样品的分析。
3.6 传感器的重现性和稳定性
考察了Uox GN IL修饰电极的重现性,相同条件下制备的6 支电极, 对20 mmol/L UA进行检测,电化学信号的相对标准偏差为4.1%;同一只电极对同一样品重复3次测定的RSD为2.6%,还考察了该多层膜修饰电极的长期稳定性。将修饰电极贮存于4 ℃冰箱内,每天取出进行测量,结果表明,在2 个月后,电化学信号降低5.2%。
上述实验结果表明, 将离子液体和石墨烯复合物溶胶(IL GNs)修饰在玻碳电极表面, 由于石墨烯和离子液体的协同作用, 可大大改善电极的导电性和生物相容性,成为良好的生物电化学平台。 IL GNs复合物具有良好的催化能力和容易制备等特点, 有望在生物传感器和其它生物电化学相关领域得到更广泛的应用。
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