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關鍵詞：獨立學院 生物技術 應用型 人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.474 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0194-02

生物技術學科是人類新興的自然學科，其研究成果在在工業(yè)、醫(yī)藥、食品、農、林、牧、漁、環(huán)保、園林等行業(yè)應用前景廣闊，進入21世紀，以基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程為代表的現(xiàn)代生物技術發(fā)展迅猛，并日益影響和改變著人們的生產(chǎn)和生活方式。曾經(jīng)高等院校的生物技術專業(yè)是熱門專業(yè)，但近幾年呈下行趨勢，其原因一方面是社會急劇變化帶來的急功近利思想，更重要的原因是高校人才培養(yǎng)定位不準，方式落后帶來的人才培養(yǎng)不能適應我國經(jīng)濟社會發(fā)展需要。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人們逐漸意識到現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)已經(jīng)涉及生物醫(yī)藥領域，生物農業(yè)領域，生物能源領域，生物制造領域，生物環(huán)保領域五大領域，需要各類生物技術人才。高等學校獨立學院的學生培養(yǎng)目標是既有一定理論基礎、更重視實踐能力的應用型人才。生物技術是一門涉及領域寬、涵蓋范圍廣、基礎性和實踐性很強的學科，生物技術不僅能應用于生物科學，還與食品科學、醫(yī)學、藥物學等相關的學科關系極為密切，承擔著迎接可持續(xù)發(fā)展的生物經(jīng)濟時代重要責任。生物技術應用人才前景廣闊，可以在推進農業(yè)革命、增加能源供給、改善環(huán)境狀況、確保生物安全與人類健康等方面發(fā)揮積極地作用。

高等院校獨立學院應用生物人才培養(yǎng)既要重視本科教學的學科體系，達到本科教學標準，更要適應社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，致力轉變教育理念，深化教育教學改革，積極探索培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的有效途徑。浙江師范大學行知學院自開辦生物技術專業(yè)以來，就著力以“應用型”生物技能人才培養(yǎng)為目標，構建具有特色的技能人才標準，探索實用生物技能人才培養(yǎng)模式，以適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要。

1 準確定位，構建有特色的應用型生物技術人才技能培養(yǎng)規(guī)格

由于應用性，實驗性、實踐性是生物技術專業(yè)最重要的特點，因而實踐教學具有獨特的教學特點和教學手段，在培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)新能力、實踐能力等專業(yè)技能培養(yǎng)方面起著極其重要的作用。但長期以來，本專業(yè)實踐課程存在課程設置彼此獨立，實驗內容缺乏整體設計，實驗內容的專業(yè)方向特色不強，注重學科邏輯，實踐教學從形式到內容都存在圍繞課堂進行體驗式、驗證式實驗，而綜合性、應用性實驗很少，實驗教學模式落后、單一，缺乏對學生具體操作能力的培養(yǎng)，進而也實際影響學生專業(yè)技能、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的提高，不適應獨立學院知識、能力、素養(yǎng)為一體的應用型人才培養(yǎng)的目標。制定應用型生物技術專業(yè)人才培養(yǎng)技能規(guī)格已成為教學改革的當務之急。

針對目前存在的問題，結合浙江師大行知學院“實基礎、厚素養(yǎng)、精技能、強能力、善創(chuàng)新”的應用型人才培養(yǎng)目標與教學實際，我們在2010級生物技術專業(yè)本科教學指導計劃的基礎上，大力提高實踐性教學課時數(shù)，制定了涵蓋生物技術專業(yè)人才的專業(yè)素質能力、專業(yè)基本技能、研發(fā)及創(chuàng)新能力、適應社會能力等4方面的人才培養(yǎng)規(guī)格。

（1）專業(yè)素質能力：主要體現(xiàn)“厚素養(yǎng)”，包括崇高的理想、高尚的道德品質，正確的人生觀、價值觀、健康的身心，良好的語言表達、人際交往和溝通能力，團隊協(xié)作與組織能力，社會適應與協(xié)調能力，基本的外語和計算機應用能力等等。主要通過相應的通識課程完成專業(yè)基本素質方面的訓練，共計48學分，其中實踐訓練460學時。

（2）專業(yè)基本技能：包括較為系統(tǒng)的生物技術基本理論和基本技能。主要通過學科平臺課程（18學分）、專業(yè)核心課程（30學分）中單獨開設的實驗課程進行。如有機化學實驗、儀器分析實驗、植物生物學實驗、動物生物學實驗、生物化學實驗、微生物學實驗、細胞生物學實驗、生化技術、發(fā)酵工程實驗等，以及集中于食品生物技術和生物制藥技術的專業(yè)方向課程完成相應的專業(yè)基本技能訓練，實踐總課時達到了942課時，遠高于理論課時。此外，還包括信息采集、加工、處理及項目申報與論文寫作能力的實踐訓練（36課時）。此部分重在培養(yǎng)學生掌握本專業(yè)的知識體系和基本技能，以大量的實驗課強化學生的專業(yè)實踐能力，夯實學生的技能儲備。

（3）研發(fā)及創(chuàng)新能力：通過專業(yè)基本技能訓練，學生掌握了專業(yè)基本的實驗技能，在此基礎上，大三大四年級通過設置相應的綜合實驗及實訓項目，進行相關實驗技能的綜合應用實訓，如發(fā)酵工程綜合實訓、生物技術綜合實訓、生物工藝綜合實訓、食品藥品檢驗技術及實訓等等（合計108學時），整合實驗項目，強化實踐能力和創(chuàng)新能力的訓練，使學生初步具備生物技術及其產(chǎn)品研發(fā)的能力，如具備從事發(fā)酵工藝、食品生物技術、生物技術制藥、功能食品開發(fā)、現(xiàn)代生物技術等的基本技能。同時，結合學術報告、學年論文以及鼓勵和指導學生進行相應的項目申報與、參加生命科學技能競賽、科技創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)大賽等（可獲得相應的學分）以及參加生物技術學分社團活動并通過考核可以獲得學分，進一步激發(fā)、鍛煉學生的研發(fā)及創(chuàng)新能力，促進學生個性發(fā)展。

（4）適應社會能力：主要包括對相關行業(yè)、單位的了解（始業(yè)教育、專業(yè)見習、社會實踐、形勢與政策專題講座等等），職業(yè)技能培訓、相關職業(yè)技能證書考證培訓，職前培訓及崗前實訓等。在大三暑期的實踐教學周設置了專業(yè)基本技能達標考核和國家高級職業(yè)技能證書考證工作，要求學生必須已獲得相應的實踐課程學分方可以參加此兩個考核，且必須通過專業(yè)基本技能達標考核并獲得至少一種本專業(yè)相關的國家高級職業(yè)技能證書，才可以進入大四的專業(yè)實習和畢業(yè)論文工作。同時，將專業(yè)實習延長至暑期開始至少4個月，并鼓勵學生將生產(chǎn)實踐中遇到的實際問題作為畢業(yè)論文的研究內容，使學生更有針對性地學習、研究，更有效地將專業(yè)技能應用于生產(chǎn)實踐，使學生在實踐中提高素質，獲得技能，增強了學習興趣，提高了學習效果，逐步實現(xiàn)與社會的無縫對接。

2 校企合作，共同探索學生的應用能力培養(yǎng)途徑

獨立學院生物技術應用人才的培養(yǎng)離不開學院的總體育人氛圍。近幾年來學院不斷探索“定制式”人才培養(yǎng)方式，根據(jù)行業(yè)需求，共創(chuàng)辦涉及農業(yè)、生物、制藥、制造業(yè)、金融、旅游服務等行業(yè)的32個人才培養(yǎng)特色班，聘任222名企業(yè)家為兼職教授。學院通過構建網(wǎng)絡服務平臺提升大學生“就業(yè)力”，通過實施“雙元雙重（學院與企業(yè)互為培養(yǎng)主體，企業(yè)與學院人才互為技術與教學骨干）”和“師傅帶徒弟”機制提升大學生適應力，為中小企業(yè)培養(yǎng)了一批能服務中小企業(yè)、扎根中小企業(yè)、推進中小企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的高水平應用型人才。

積極探索與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合，建立互惠互利、良性互動的合作關系，探索應用人才培養(yǎng)模式。生物技術應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標是系統(tǒng)掌握本專業(yè)必須的基本技能、方法和相關知識，適應當前與未來生物技術發(fā)展的能力；基礎知識寬厚、應用能力強、新知識和新技術的學習能力強，社會與崗位適應能力快、創(chuàng)新素質高、綜合素質好的高層次應用型人才；能在工業(yè)、醫(yī)藥、食品、農、林、牧、漁、環(huán)保、園林等行業(yè)的企、事業(yè)單位和行政管理部門工作的應用型創(chuàng)新人才。根據(jù)本專業(yè)特點，結合社會需求，給學生提供在生物技術產(chǎn)業(yè)單位實習的機會。讓學生深入具體崗位，理論聯(lián)系實際，大膽實習，放手操作，融會貫通。培養(yǎng)學生科研興趣，給學生提供個性發(fā)展的空間，提高學生科研素養(yǎng)和解決實際問題的能力，使畢業(yè)生與就業(yè)單位的科研、生產(chǎn)研發(fā)和管理達到“無縫接軌”，從而能夠在社會生產(chǎn)、管理和服務的第一線解決生物技術方面的實際問題。本院生物技術專業(yè)2010―2012級三屆學生的實踐看效果明顯。學生普遍具備了現(xiàn)代生物技術基礎實踐技能，顯著增強學生在食品生物技術與生物制藥技術兩個專業(yè)方向的專業(yè)技能，并具有一定的行業(yè)綜合技能，學生的應用研發(fā)能力、交流能力和創(chuàng)新思維能力有較大提升。畢業(yè)生基本勝任在食品、功能食品生產(chǎn)、產(chǎn)品開發(fā)、食品藥品檢驗及質量管理、生物技術制藥和醫(yī)藥衛(wèi)生等領域從事應用研究、技術開發(fā)、產(chǎn)品營銷、生產(chǎn)管理等工作，受到用人單位普遍好評。

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實驗教學是知識與能力、理論與實際相結合的教學活動，是實踐、認識、再認識的過程。實驗教學是高校理、工科教學的關鍵環(huán)節(jié)，加強實驗教學，積極探索實驗教學的新理論、新方法和新途徑，不僅有利于學生對科學知識的學習，同時對提高學習興趣、培養(yǎng)實驗能力、樹立科學精神、增強合作意識也有著重要作用。當前，我校正在積極創(chuàng)建“山東省應用型人才培養(yǎng)特色名?！?，因此積極探索創(chuàng)新性應用型人才培養(yǎng)的模式和方法是學?？沙掷m(xù)發(fā)展的重要途徑。生物技術專業(yè)實施BSC（Basic，synthesized，Research）實驗教學模式的改革，引入自主學習和研究性學習的模式，增強了學生的自主學習意識，強化了基本實驗技能的培養(yǎng)，在綜合和創(chuàng)新試驗中培養(yǎng)了創(chuàng)造思維能力與科學精神，使之學會合作與交流，是生物系進一步提高實驗教學質量、促進內涵發(fā)展的重要步驟。

二、“BSC”實驗教學體系的基本模式

“BSC”實驗教學模式中引入研究性學習和團隊學習的理念，在制度、教學內容、教學方法和學習效果評價方式上進行變革，使教學內容更能反映現(xiàn)代生物制造產(chǎn)業(yè)的需求；使教學方式體現(xiàn)以人為本，增強學生的學習興趣與主動性；使教學方法具有研究性特點，增強學生的實踐能力；使評價方法具有多層次性，全面反映學生的學習能力和學習效果。

“BSC”實驗教學分成三個階段進行，即“基礎”、“綜合”和“探究”階段，分別對應最終實驗成績的40分、30分和30分。第一階段為基本實驗技能訓練階段，通過開設4～6個基本實驗，鍛煉學生的基本實驗技能，完成后可獲40分。第二階段為綜合性實驗訓練階段，學生通過組成實驗團隊的形式完成2個綜合性實驗，可獲得20～30分。第三階段為創(chuàng)新性實驗訓練階段，學生可自選與行業(yè)需求緊密相關的1個實驗題目/自行設計應用型實驗題目，通過團隊學習的形式完成實驗，可獲得20～30分。第二和第三階段為開放性試驗，學生可利用任何工作時間/周末到實驗室自主完成實驗。在成績評價方面，不以實驗報告和理論考試為主要評價方式，而主要通過學生的實驗技能、實驗數(shù)據(jù)的合理性與可靠性、對實驗方法的掌握程度為考核要點。

三、“BSC”實驗教學的具體實施方案

“BSC”實驗教學分成三個階段實施，每個階段各自有其不同的教學模式、組織形式、教學內容和評價方法。

1.在第一階段，即基本實驗技能訓練階段，相關專業(yè)課程如生物化學、分子生物學，細胞生物學，現(xiàn)代生物學大實驗等核心課程設置4個基本實驗，涵蓋課程主要的研究方法。組織形式采用正常的實驗教學模式，學生2人一組，在3課時內完成實驗，撰寫實驗報告。評價的標準是能否按照實驗指導材料完成實驗，是否能夠正確地使用相關基本實驗儀器，是否能對實驗數(shù)據(jù)進行初步處理并進行討論。學生每完成一個實驗均可獲得10分（最后總成績以百分計）。

2.在第二和第三階段，為鍛煉學生的團隊學習能力、領導能力、自學能力并能提高實驗效益，采用研究性教學模式和團隊學習的組織方式進行教學。

在第二階段，指導教師根據(jù)與實驗課程相關產(chǎn)業(yè)的實際需求，設計2個綜合性實驗題目，并給出實驗方法。同時，學生不再以2人1組的形式進行實驗，而是自由組成學習小組，每組4～8名學生，指導教師指定組長一名。組長負責召集其余成員預習實驗題目，制訂實驗方案，分配試驗任務，組織撰寫實驗預習報告；經(jīng)指導教師同意后，組織小組成員配置試劑，準備材料，完成實驗，并撰寫實驗報告。實驗采用全開放模式進行，要求在指導教師批準后1個月內完成，學生可靈活安排時間，以小組的形式到實驗室進行實驗。

3.對于實驗成績的評價，采取“課堂討論”和“審核實驗原始數(shù)據(jù)與報告”2種方式進行。實驗完成后，指導教師隨機指定一名小組成員，制作PPT，在課堂上進行匯報，匯報內容包括實驗原理，實驗方法，實驗過程，實驗數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理和實驗結果，并由指導教師進行提問與點評。指導教師根據(jù)原始實驗數(shù)據(jù)、實驗報告和匯報情況進行成績評定，每完成一個實驗，組長和匯報的同學可獲得12～15分，小組其余同學可獲得8～12分。即完成2個實驗，組長和匯報的同學最高獲得24～30分，其余同學可獲得16～24分。

4.第三階段為學生創(chuàng)新實驗階段，學生可根據(jù)自己的意愿，在完成前兩個階段的基礎上進行該階段實驗。本階段指導教師根據(jù)行業(yè)發(fā)展的需求，圍繞植物抗逆性設定1個實驗范圍，學生可在這個范圍，以小組的形式自行設定題目，共同查閱文獻，設計實驗方案，撰寫實驗預習報告；也可以由學生自行擬定實驗題目，要求實驗題目緊貼產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，實踐性和應用性強，涉及本課程主要知識點與操作技能，對于學生畢業(yè)后盡快進入企業(yè)科研/技術人員角色有很大的幫助。

各小組擬定的實驗預習報告被指導教師審核通過后，各小組進入實驗室開展開放實驗，實驗時間為批準之日至學期末。本階段的組織形式和考核方式與階段二相同，完成實驗的小組成員可獲得16～24分，組長和匯報成員獲得24～30分。

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微生物燃料電池并不是新興的東西，利用微生物作為電池中的催化劑這一概念從上個世紀70年代就已存在，并且使用微生物燃料電池處理家庭污水的設想也于1991年實現(xiàn)。但是，經(jīng)過提升能量輸出的微生物燃料電池則是新生的，為這一事物的實際應用提供了可能的機會。

MFCs將可以被生物降解的物質中可利用的能量直接轉化成為電能。要達到這一目的，只需要使細菌從利用它的天然電子傳遞受體，例如氧或者氮，轉化為利用不溶性的受體，比如MFC的陽極。這一轉換可以通過使用膜聯(lián)組分或者可溶性電子穿梭體來實現(xiàn)。然后電子經(jīng)由一個電阻器流向陰極，在那里電子受體被還原。與厭氧性消化作用相比，MFC能產(chǎn)生電流，并且生成了以二氧化碳為主的廢氣。

與現(xiàn)有的其它利用有機物產(chǎn)能的技術相比，MFCs具有操作上和功能上的優(yōu)勢。首先它將底物直接轉化為電能，保證了具有高的能量轉化效率。其次，不同于現(xiàn)有的所有生物能處理，MFCs在常溫，甚至是低溫的環(huán)境條件下都能夠有效運作。第三，MFC不需要進行廢氣處理，因為它所產(chǎn)生的廢氣的主要組分是二氧化碳，一般條件下不具有可再利用的能量。第四，MFCs不需要能量輸入，因為僅需通風就可以被動的補充陰極氣體。第五，在缺乏電力基礎設施的局部地區(qū)，MFCs具有廣泛應用的潛力，同時也擴大了用來滿足我們對能源需求的燃料的多樣性。

微生物燃料電池中的代謝

為了衡量細菌的發(fā)電能力，控制微生物電子和質子流的代謝途徑必須要確定下來。除去底物的影響之外，電池陽極的勢能也將決定細菌的代謝。增加MFC的電流會降低陽極電勢，導致細菌將電子傳遞給更具還原性的復合物。因此陽極電勢將決定細菌最終電子穿梭的氧化還原電勢，同時也決定了代謝的類型。根據(jù)陽極勢能的不同能夠區(qū)分一些不同的代謝途徑：高氧化還原氧化代謝，中氧化還原到低氧化還原的代謝，以及發(fā)酵。因此，目前報道過的MFCs中的生物從好氧型、兼性厭氧型到嚴格厭氧型的都有分布。

在高陽極電勢的情況下，細菌在氧化代謝時能夠使用呼吸鏈。電子及其相伴隨的質子傳遞需要通過NADH脫氫酶、泛醌、輔酶Q或細胞色素。Kim等研究了這條通路的利用情況。他們觀察到MFC中電流的產(chǎn)生能夠被多種電子呼吸鏈的抑制劑所阻斷。在他們所使用的MFC中，電子傳遞系統(tǒng)利用NADH脫氫酶，F(xiàn)e/S（鐵/硫）蛋白以及醌作為電子載體，而不使用電子傳遞鏈的2號位點或者末端氧化酶。通常觀察到，在MFCs的傳遞過程中需要利用氧化磷酸化作用，導致其能量轉化效率高達65%。常見的實例包括假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa），微腸球菌（Enterococcus faecium）以及Rhodoferax ferrireducens。

如果存在其它可替代的電子受體，如硫酸鹽，會導致陽極電勢降低，電子則易于沉積在這些組分上。當使用厭氧淤泥作為接種體時，可以重復性的觀察到沼氣的產(chǎn)生，提示在這種情況下細菌并未使用陽極。如果沒有硫酸鹽、硝酸鹽或者其它電子受體的存在，如果陽極持續(xù)維持低電勢則發(fā)酵就成為此時的主要代謝過程。例如，在葡萄糖的發(fā)酵過程中，涉及到的可能的反應是：C6H12O6+2H2O=4H2+2CO2+2C2H4O2 或 6H12O6=2H2+2CO2+C4H8O2。它表明，從理論上說，六碳底物中最多有三分之一的電子能夠用來產(chǎn)生電流，而其它三分之二的電子則保存在產(chǎn)生的發(fā)酵產(chǎn)物中，如乙酸和丁酸鹽?？傠娮恿康娜种挥脕戆l(fā)電的原因在于氫化酶的性質，它通常使用這些電子產(chǎn)生氫氣，氫化酶一般位于膜的表面以便于與膜外的可活動的電子穿梭體相接觸，或者直接接觸在電極上。同重復觀察到的現(xiàn)象一致，這一代謝類型也預示著高的乙酸和丁酸鹽的產(chǎn)生。一些已知的制造發(fā)酵產(chǎn)物的微生物分屬于以下幾類：梭菌屬（Clostridium），產(chǎn)堿菌（Alcaligenes），腸球菌（Enterococcus），都已經(jīng)從MFCs中分離出來。此外，在獨立發(fā)酵實驗中，觀察到在無氧條件下MFC富集培養(yǎng)時，有豐富的氫氣產(chǎn)生，這一現(xiàn)象也進一步的支持和驗證這一通路。

發(fā)酵的產(chǎn)物，如乙酸，在低陽極電勢的情況下也能夠被諸如泥菌屬等厭氧菌氧化，它們能夠在MFC的環(huán)境中奪取乙酸中的電子。

代謝途徑的差異與已觀測到的氧化還原電勢的數(shù)據(jù)一起，為我們一窺微生物電動力學提供了一個深入的窗口。一個在外部電阻很低的情況下運轉的MFC，在剛開始在生物量積累時期只產(chǎn)生很低的電流，因此具有高的陽極電勢（即低的MFC電池電勢）。這是對于兼性好氧菌和厭氧菌的選擇的結果。經(jīng)過培養(yǎng)生長，它的代謝轉換率，體現(xiàn)為電流水平，將升高。所產(chǎn)生的這種適中的陽極電勢水平將有利于那些適應低氧化的兼性厭氧微生物生長。然而此時，專性厭氧型微生物仍然會受到陽極倉內存在的氧化電勢，同時也可能受到跨膜滲透過來的氧氣影響，而處于生長受抑的狀態(tài)。如果外部使用高電阻時，陽極電勢將會變低，甚至只維持微弱的電流水平。在那種情況下，將只能選擇適應低氧化的兼性厭氧微生物以及專性厭氧微生物，使對細菌種類的選擇的可能性被局限了。

MFC中的陽極電子傳遞機制

電子向電極的傳遞需要一個物理性的傳遞系統(tǒng)以完成電池外部的電子轉移。這一目的既可以通過使用可溶性的電子穿梭體，也可以通過膜結合的電子穿梭復合體。

氧化性的、膜結合的電子傳遞被認為是通過組成呼吸鏈的復合體完成的。已知細菌利用這一通路的例子有Geobacter metallireducens 、嗜水氣單胞菌（Aeromonas hydrophila）以及Rhodoferax ferrireducens。決定一個組分是否能發(fā)揮類似電子門控通道的主要要求在于，它的原子空間結構相位的易接近性（即物理上能與電子供體和受體發(fā)生相互作用）。門控的勢能與陽極的高低關系則將決定實際上是否能夠使用這一門控（電子不能傳遞給一個更還原的電極）。

MFCs中鑒定出的許多發(fā)酵性的微生物都具有某一種氫化酶，例如布氏梭菌和微腸球菌。氫化酶可能直接參加了電子向電極的轉移過程。最近，這一關于電子傳遞方法的設想由McKinlay和Zeikus提出，但是它必須結合可移動的氧化穿梭體。它們展示了氫化酶在還原細菌表面的中性紅的過程中扮演了某一角色。

細菌可以使用可溶性的組分將電子從一個細胞（內）的化合物轉移到電極的表面，同時伴隨著這一化合物的氧化。在很多研究中，都向反應器中添加氧化型中間體比如中性紅，勞氏紫（thionin）和甲基紫蘿堿（viologen）。經(jīng)驗表明這些中間體的添加通常都是很關鍵的。但是，細菌也能夠自己制造這些氧化中間體，通過兩種途徑：通過制造有機的、可以被可逆的還原化合物（次級代謝物），和通過制造可以被氧化的代謝中間物（初級代謝物）。

第一種途徑體現(xiàn)在很多種類的細菌中，例如腐敗謝瓦納拉菌（Shewanella putrefaciens）以及銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）。近期的研究表明這些微生物的代謝中間物影響著MFCs的性能，甚至普遍干擾了胞外電子的傳遞過程。失活銅綠假單胞菌的MFC中的這些與代謝中間體產(chǎn)生相關的基因，可以將產(chǎn)生的電流單獨降低到原來的二十分之一。由一種細菌制造的氧化型代謝中間體也能夠被其他種類的細菌在向電極傳遞電子的過程中所利用。

通過第二種途徑細菌能夠制造還原型的代謝中間體——但還是需要利用初級代謝中間物——使用代謝中間物如Ha或者HgS作為媒介。Schroder等利用E.coli K12產(chǎn)生氫氣，并將浸泡在生物反應器中的由聚苯胺保護的鉑催化電極處進行再氧化。通過這種方法他們獲得了高達1.5mA/cm2（A，安培）的電流密度，這在之前是做不到。相似的，Straub和Schink發(fā)表了利用Sulfurospirillum deleyianum將硫還原至硫化物，然后再由鐵重氧化為氧化程度更高的中間物。

評價MFCs性能的參數(shù)

使用微生物燃料電池產(chǎn)生的功率大小依賴于生物和電化學這兩方面的過程。

底物轉化的速率

受到如下因素的影響，包括細菌細胞的總量，反應器中混合和質量傳遞的現(xiàn)象，細菌的動力學（p-max——細菌的種屬特異性最大生長速率，Ks——細菌對于底物的親和常數(shù)），生物量的有機負荷速率（每天每克生物量中的底物克數(shù)），質子轉運中的質子跨膜效率，以及MFC的總電勢。

陽極的超極化

一般而言，測量MFCs的開放電路電勢（OCP）的值從750mV~798mV。影響超極化的參數(shù)包括電極表面，電極的電化學性質，電極電勢，電極動力學以及MFC中電子傳遞和電流的機制。

陰極的超極化

與在陽極觀測到的現(xiàn)象相似，陰極也具有顯著的電勢損失。為了糾正這一點，一些研究者們使用了赤血鹽（hexacyanoferrate）溶液。但是，赤血鹽并不是被空氣中的氧氣完全重氧化的，所以應該認為它是一個電子受體更甚于作為媒介。如果要達到可持續(xù)狀態(tài)，MFC陰極最好是開放性的陰極。

質子跨膜轉運的性能

目前大部分的MFCs研究都使用Nafion—質子轉換膜（PEMs）。然而，Nafion—膜對于（生物）污染是很敏感的，例如銨。而目前最好的結果來自于使用Ultrex陽離子交換膜。Liu等不用使用膜，而轉用碳紙作為隔離物。雖然這樣做顯著降低了MFC的內在電阻，但是，在有陽極電解液組分存在的情況下，這一類型的隔離物會刺激陰極電極的生長，并且對于陰極的催化劑具有毒性。而且目前尚沒有可信的，關于這些碳紙-陰極系統(tǒng)在一段時期而不是短短幾天內的穩(wěn)定性方面的數(shù)據(jù)。

MFC的內在電阻

這一參數(shù)既依賴于電極之間的電解液的電阻值，也決定于膜電阻的阻值（Nafion—具有最低的電阻）。對于最優(yōu)化的運轉條件，陽極和陰極需要盡可能的相互接近。雖然質子的遷移會顯著的影響與電阻相關的損失，但是充分的混合將使這些損失最小化。

性能的相關數(shù)據(jù)

在平均陽極表面的功率和平均MFC反應器容積單位的功率之間，存在著明顯的差異。表2提供了目前為止報道過的與MFCs相關的最重要的的結果。大部分的研究結果都以電極表面的mA/m以及mW/m2兩種形式表示功率輸出的值，是根據(jù)傳統(tǒng)的催化燃料電池的描述格式衍生而來的。其中后一種格式對于描述化學燃料電池而言可能已經(jīng)是充分的，但是MFCs與化學燃料電池具有本質上的差異，因為它所使用的催化劑（細菌）具有特殊的條件要求，并且占據(jù)了反應器定的體積，因此減少了其中的自由空間和孔隙的大小。每一個研究都參照了以下參數(shù)的特定的組合：包括反應器容積、質子交換膜、電解液、有機負荷速率以及陽極表面。但僅從這一點出發(fā)要對這些數(shù)據(jù)作出橫向比較很困難。從技術的角度來看，以陽極倉內容積（液體）所產(chǎn)生的瓦特/立方米（Watts/m3）為單位的形式，作為反應器的性能比較的一個基準還是有幫助的。這一單位使我們能夠橫向比較所有測試過的反應器，而且不僅僅局限于已有的研究，還可以拓展到其它已知的生物轉化技術。

此外，在反應器的庫侖效率和能量效率之間也存在著顯著的差異。庫侖效率是基于底物實際傳遞的電子的總量與理論上底物應該傳遞的電子的總量之間的比值來計算。能量效率也是電子傳遞的能量的提示，并結合考慮了電壓和電流。如表2中所見，MFC中的電流和功率之間的關系并非總是明確的。需要強調的是在特定電勢的條件下電子的傳遞速率，以及操作參數(shù)，譬如電阻的調整。如果綜合考慮這些參數(shù)的問題的話，必須要確定是最大庫侖效率（如對于廢水處理）還是最大能量效率（如對于小型電池）才是最終目標。目前觀測到的電極表面功率輸出從mW/m2~w/m2都有分布。

優(yōu)化

生物優(yōu)化提示我們應該選擇合適的細菌組合，以及促使細菌適應反應器內優(yōu)化過的環(huán)境條件。雖然對細菌種子的選擇將很大程度上決定細菌增殖的速率，但是它并不決定這一過程產(chǎn)生的最終結構。使用混合的厭氧-好氧型淤泥接種，并以葡萄糖作為營養(yǎng)源，可以觀察到經(jīng)過三個月的微生物適應和選擇之后，細菌在將底物轉換為電流的速率上有7倍的增長。如果提供更大的陽極表面供細菌生長的話，增長會更快。

批處理系統(tǒng)使能夠制造可溶性的氧化型中間體的微生物的積累成為了可能。持續(xù)的系統(tǒng)性選擇能形成生物被膜的種類，它們或者能夠直接的生長在電極上，或者能夠通過生物被膜的基質使用可移動的穿梭分子來傳遞電子。

通過向批次處理的陽極中加入可溶性的氧化中間體也能達到技術上的優(yōu)化：MFCs中加入氧化型代謝中間體能夠持續(xù)的改善電子傳遞。對這些代謝中間體的選擇到目前為止還僅僅是出于經(jīng)驗性的，而且通常只有低的中間體電勢，在數(shù)值約為300mV或者還原性更高的時候，才認為是值得考慮的。應該選擇那些具有足夠高的電勢的氧化中間體，才能夠使細菌對于電極而言具有足夠高的流通速率，同時還需參考是以高庫侖效率還是以高能量效率為主要目標。

一些研究工作者們已經(jīng)開發(fā)了改進型的陽極材料，是通過將化學催化劑滲透進原始材料制成的。Park和Zeikus使用錳修飾過的高嶺土電極，產(chǎn)生了高達788mW/m2的輸出功率。而增加陽極的特殊表面將導致產(chǎn)生更低的電流密度（因此反過來降低了活化超極化）和更多的生物薄膜表面。然而，這種方法存在一個明顯的局限，微小的孔洞很容易被被細菌迅速堵塞。被切斷食物供應的細菌會死亡，因此在它溶解前反而降低了電極的活化表面?？傊?，降低活化超極化和內源性電阻值將是影響功率輸出的最主要因素。

IVIFC：支柱性核心技術

污物驅動的應用在于能夠顯著的移除廢棄的底物。目前，使用傳統(tǒng)的好氧處理時，氧化每千克碳水化合物就需要消耗1 kWh的能量。例如，生活污水的處理每立方米需要消耗0.5 kWh的能量，折算后在這一項上每人每年需要消耗的能源約為30 kWh。為了解決這一問題，需要開發(fā)一些技術，特別是針對高強度的廢水。在這一領域中常用的是Upflow Anaerobic Sludge Blanket反應器，它產(chǎn)生沼氣，特別是在處理濃縮的工業(yè)廢水時。UASB反應器通常以每立方米反應器每天10~20 kg化學需氧量的負荷速率處理高度可降解性的廢水，并且具有（帶有一個燃燒引擎作為轉換器）35%的總電力效率，意味著反應器功率輸出為0.5~1 kW/m3。它的效率主要決定于燃燒沼氣時損失的能量。未來如果發(fā)展了比現(xiàn)有的能更有效的氧化沼氣的化學染料電池的話，很可能能夠獲得更高的效率。

能夠轉化具有積極市場價值的某種定性底物的電池，譬如葡萄糖，將以具有高能量效率作為首要目標。雖然MFCs的功率密度與諸如甲醇驅動的FCs相比是相當?shù)偷模菍τ谶@項技術而言，以底物安全性為代表的多功能性是它的一個重要優(yōu)勢。

篇4

20級第一次轉職，40級第二次轉職。

第一，圣三國蜀漢傳中多數(shù)兵種都可以轉職，轉職條件為：一轉20級，二轉40級。每次轉職消耗一個兵符。

第二，以上轉職情況不包括：白馬義從（趙云），西涼騎（馬超、馬云璐），策騎士（田豫、徐庶、龐統(tǒng)），智者（諸葛亮），力士（周倉、趙云截江那關的張飛），陳到（白毦兵）。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇5

【關鍵詞】太陽能微動力；農村生活污水處理；無動力多級厭氧發(fā)酵系統(tǒng)；全自動微動力；人工濕地處理系統(tǒng)

農村污水治理受地理條件、生活方式、經(jīng)濟發(fā)展程度等多方面因素的影響，一直是環(huán)境保護中的一道難題。中國長期城鄉(xiāng)二元結構導致在污水處理方面城鄉(xiāng)之間差別顯著：在城市，污水不但有完善的收集、處理技術和設施，而且國家頒布系統(tǒng)的法律法規(guī)和標準加以控制；而占全國總面積近90%的廣大農村，96%的村莊沒有排水渠道和污水處理系統(tǒng)[1]。統(tǒng)計顯示，中國農村每年產(chǎn)生的生活污水量約為80 億t[2]。未經(jīng)處理的生活污水通過點源和非點源排放，將各類污染物帶入河流，嚴重污染各類水源，導致出現(xiàn)了包括藍藻、水華等諸多生態(tài)環(huán)境問題。中國農村人口數(shù)量大，居住分散，造成農村生活污水量大且難于收集，并且由于經(jīng)濟發(fā)展水平不高，大部分農村地區(qū)沒有采取任何生活污水的收集和處理措施。農村污水已經(jīng)對農村地區(qū)居住環(huán)境和人群身體健康造成了越來越大的威脅，成為了威脅國家水環(huán)境安全的重要因素。由于農村生活污染源分散，不易集中，村鎮(zhèn)居民環(huán)保意識差，加上經(jīng)濟水平相對落后，治理上也存在較大困難。因此，農村生活污水已成為影響水體環(huán)境質量的重要污染源。目前中國75%的天然和人工水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化[3]，而且這一趨勢正在不斷惡化中。如何治理農村生活污水已成為國家和廣大民眾關心的焦點之一。

目前，國內采用的農村生活污水處理技術主要有無動力多級厭氧發(fā)酵技術、人工濕地污水處理技術及常規(guī)微動力技術等。

1.無動力多級厭氧發(fā)酵系統(tǒng)

無動力多級厭氧發(fā)酵系統(tǒng)主要由2格以及2格以上的厭氧池串聯(lián)組成，其中各池之間靠管道連通，污水在池內停留的時間為5～7天。生活污水經(jīng)過厭氧處理，生活污水中懸浮物可以沉淀，難降解有機污染物被厭氧微生物轉化為小分子有機物。該系統(tǒng)工藝流程簡單，抗沖擊能力強，運行簡便，非常適宜目前我國當前資金短缺、能源不足的農村生活污水處理；但占地面積大、出水水質不理想。

2.人工濕地處理系統(tǒng)

人工濕地處理系統(tǒng)是由人工優(yōu)化模擬濕地系統(tǒng)而建造的具有自然生態(tài)系統(tǒng)綜合降解凈化功能，且人為監(jiān)督控制的廢水處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)景觀效果好，投資省，但要較大的土地面積來保證處理效果，而且人工濕地構造較為復雜，如何既能保證處理出水水質又能在缺少運維管理的情況下不發(fā)生堵塞等較為普遍的情況仍然不能很好的得到解決。

3.全自動微動力

“全自動微動力”污水處理工藝以成熟可靠的A2/O工藝為基礎，通過在生化池中掛設生物填料，增大污泥負荷，增加微生物著床面積，提高污水處理效率。

污水在厭氧池中進行水解酸化過程，增加污水B/C，提高污水可生化性，減小后續(xù)反應時間與處理能耗；缺氧池內利用兼氧微生物來降解廢水中的污染物，反硝化菌成為優(yōu)勢菌種，進行反硝化反應，實現(xiàn)污水的脫氮；在好氧池中，通過適當曝氣，有機物被好氧微生物進一步生化降解，濃度繼續(xù)下降；同時氨氮被硝化，聚磷菌在好氧條件下大量吸收污水中的磷并貯存于體內，最后通過沉淀池排放剩余污泥達到系統(tǒng)除磷的目的；最后進入濕地濾池，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等共同作用進行深化處理。

該工藝根據(jù)農村居民的生活規(guī)律及來水量特點，間歇性的開啟曝氣、回流等設備，使污水處理系統(tǒng)在滿足出水水質的前提下最大程度的節(jié)省能耗。整個系統(tǒng)通過遠程通訊實現(xiàn)自動控制，無需專人值守，具有自動化程度高、占地面積小、污水處理效果好、出水水質穩(wěn)定等優(yōu)點。但該系統(tǒng)后續(xù)的運營管理要求較高且產(chǎn)生一定的運行費用（主要是電費），在農村地區(qū)缺乏專業(yè)工程技術人員的條件下很難長時間正常穩(wěn)定運行。

4.太陽能微動力污水處理技術

太陽能微動力污水處理技術由浙江浙大水業(yè)有限公司聯(lián)同浙江大學共同研究開發(fā)，該工藝以傳統(tǒng)“A2/O”工藝為基礎，根據(jù)太陽能光伏發(fā)電的特點，吸納“A2/O”工藝中的關鍵因素整合開發(fā)形成的一種全新工藝，整套工藝的動力來源由太陽能微動力污水處理設備。該設備以太陽能為能源，利用太陽能光伏板光電轉換技術，為污水處理中的曝氣、攪拌、回流等提供動力。同時，將設備運行管理智能化，通過遠程通信技術，實現(xiàn)設備的實時在線監(jiān)控，達到遠程控制、無人值守的目的。以適應農村基層缺乏專業(yè)技術管理人員的實際情況。

工藝流程說明

集中收集而來的污水首先進入污水處理系統(tǒng)內的厭氧池，在厭氧池內污水完成水解酸化過程、產(chǎn)乙酸過程。通過水解和酸化過程，提高原污水的可生化性，從而減少后續(xù)反應的時間和處理的能耗。

經(jīng)過厭氧池處理的污水進入缺氧池。缺氧池內利用兼氧微生物來降解廢水中的污染物。從好氧池回流的硝化液含有一定的溶解氧，改變了污水中的溶氧濃度，使污水形成較好的缺氧環(huán)境，反硝化菌在缺氧池利用新進入的污水中豐富的有機物作碳源進行反硝化反應，將回流混合液中的大量NO3-N和NO2-N還原為N2釋放至空氣，實現(xiàn)污水的脫氮。

接著污水進入生物接觸氧化池，對污水中的有機物實行進一步的降解。設計采用生物接觸氧化法作為好氧處理的工序。生物接觸氧化法又稱淹沒式生物濾池，是活性污泥法與生物濾池復合的生物膜法，池內設有填料，填料上長滿生物膜，經(jīng)過人工曝氣的污水以一定的流速流過池內填料，通過與生物膜的不斷接觸，在生物膜的作用下，污水得到凈化。在生物接觸氧化池中，通過曝氣設備對池內污水進行適當曝氣，在生物接觸氧化池內進行好氧生化處理。在好氧生化處理中，有機物被微生物進一步生化降解，濃度繼續(xù)下降；氨氮被硝化，NH3-N濃度顯著下降，隨著硝化過程的進行，污水中NO3-N的濃度增加；活性污泥中聚磷菌在好氧條件下大量吸收污水中的磷，把它轉化成不溶性多聚正磷酸鹽在體內貯存起來，最后通過沉淀池排放剩余污泥達到系統(tǒng)除磷的目的。

在經(jīng)過接觸好氧反應后，污水中的污染有機物已經(jīng)被微生物基本消解，進入沉淀池進行沉淀，利用重力沉降將污水中的懸浮顆粒從水中去除，降低污水中懸浮物的濃度。

經(jīng)沉淀池處理后的水最后進入濕地濾池進行深化處理，濕地處理技術依靠物理、化學、生物的協(xié)同作用完成水的凈化過程，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現(xiàn)對水的高效凈化。

對于產(chǎn)生的有機質底泥，定期清理后，可放入堆肥場進行堆肥，堆肥熟化后再作為有機肥進行利用。

5.結語

太陽能微動力污水處理系統(tǒng)具有下列特點：

（一）系統(tǒng)結構緊湊、占地面積小，大大節(jié)省了土地資源，有效防止了土地資源的浪費。

（二）采用太陽能綠色能源，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，并明顯降低運行成本。

（三）采用微電腦全自動控制系統(tǒng)和遠程通訊，與全自動微動力處理工藝相比，運行費用低、運行管理方便、出水水質穩(wěn)定。

適合在農村污水處理領域推廣應用。

參考文獻：

[1] 關亮炯.我國水污染現(xiàn)狀及治理對策[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2004，14（6）：80-82.

[2] 嚴巖，孫宇飛，董正舉，等.美國農村污水管理經(jīng)驗及對我國的啟示.

篇6

首先，樹立學生的信心。剛得知七（1）班作為CZ數(shù)學教育實驗班時，我心中充滿了忐忑，連夜又細讀了陳金芳的《道爾頓教育計劃》與張素蘭的《合學教育》，心中有了初步的課堂實施方案，第二天與學校負責教學的劉主任交流了想法，發(fā)現(xiàn)自己有許多考慮不周的細節(jié)，于是進一步完善自己的思路。然后我先出了一部分CZ數(shù)學教育的學材，再讓劉主任幫我審查，不周的地方再改，直到自己滿意為止。通過我讀書到出學材，改學材這一過程，我體會到了自己的成長，但不安依然存在。當我告訴我的學生“因為你們的表現(xiàn)好，學習積極主動，成績優(yōu)異，學校領導決定在我們班實施更適合你們的學習方案”時，他們的反應如我所料——很興奮。我又告訴他們：“學習完成靠你們自己，老師不再嘮叨”。他們開始小竊喜，動員之后，我們終于邁開了第一步。我發(fā)了一周的學材——一周的學習內容，學生們學“瘋”了，周二晚上我值班時，已有70%的學生學完，僅兩天的時間。我知道，這是一開始的興奮所致。周三下午問題就出現(xiàn)了，我一進教室，學生便向我反映“感覺不踏實，不知道自己是不是真的會了?！边@是我提前已想到的。于是開導他們：“課后習題，練習冊做了嗎？”“做了?！薄案杏X怎么樣？”“會做，但不知道對不對?！薄澳呛唵?，給你們答案。”于是周四我們就已開始了習題部分，但這其中有一個問題，他們有問題會依賴于我講，而不是討論，我也清楚，他們需要老師的“肯定”。周五學完的學生可以領自測卷，通過自測成績給自己一個短期的評價。僅一周的時間學生們學習的主動性就已形成，但處理問題的能力仍需培養(yǎng)，我知道要慢慢來。

其次，培養(yǎng)學生的小組合作意識。為了消除學生們的不安心理，我在第二周的周一安排了考試，成績不錯，和其他兩個住宿班比，雖沒有突顯優(yōu)勢，但畢竟是剛接觸“CZ數(shù)學教育”這一學習方法，我認為不退步便已是進步。學生已知道怎樣去學習，下一步便是培養(yǎng)他們的合作意識。我先是衡量利弊，不僅考慮學習成績，還衡量了學生們的口才與組織能力及道德水準，選出了大組長。然后是進行大組長培訓，我先給大組長們開會，告訴他們組長的職責、告訴他們如何引導組員問問題。針對小組合作問題我又給全班學生開了一個短會，提了幾個要求：第一，不許向老師問問題，只許向同學問。第二，不允許不完成作業(yè)，不允許說“我不會”這句話。除非同一道題問過不同的三個人，并且每個人至少問三遍之后，你可以說不會。第三，以后的成績考量以組為單位，組員有問題，組長先受罰。第四，問問題不可以直接說這個題我不會，而要先說出自己的想法，經(jīng)別人點撥，只要你一有思路，就別再讓那個同學講了，而是接下來自己進行認真的獨立思考。否則，組長不管講。組長講題時，不可全盤托出，必須以問問題的形式引導。這樣的學習才會讓同學們的解題能力漸漸地上一個臺階。

我知道培養(yǎng)學生的合作意識及解題能力需要過程，但經(jīng)過一段時間的訓練，我“郁悶’了，因為他們真的不再需要我這個老師了。每當我想訂正卷子或練習冊時，他們臉上會有明顯的不耐煩，他們已習慣自己的問題自己解決。他們習慣向別人說自己的想法，而不是聽老師講。開始我心里很不舒服，覺得他們太浮躁了。于是，那一部分的題我真的一道沒講，只出示答案，有問題的小組解決，然后考試，成績卻出人意料的好。三十五人參考，二十六個優(yōu)秀，其中只有兩個八十多分，其余二十四個都是九十分以上，只有四名學生不及格。我這才意識到我這個老師“真的不重要”。于是我轉移了精力，把精力放在了精化學材和精選習題上。有一件小事讓我感動：期中考試前一晚是數(shù)學自習，我還是什么也沒講，讓他們自己整理錯題，針對自己的情況進行復習。有一名大組長舉手對我說：“老師你讓柴×和劉×（這兩名同學是她的組員）坐我這來行嗎？”我問“為什么？”她的答案讓我吃驚，“我想給他倆復習一下?！瘪R上考試了，同學們都在拼命的復習，而她想的依然是自己的組員，這才是真正的大組長。不負她的苦心，劉×真的及格了。真的要感謝我的大組長們，他們在課下一定都付出了很多，要不然學生不會成長這么快。而他們的默默付出，很多我卻并不知情。

最后，培養(yǎng)學生“講”的能力。我告訴我的學們生：一道題你做對了不代表你會了，除非你能講得明白。這一階段我把小組內的討論搬到了講臺上的講解。訓練的結果是：現(xiàn)在在班里只要我一問誰可以說說這道題，便會有學生走上講臺，接過我手中的粉筆開始講。即使我的本意只是想讓他們在座位那簡單地說說。在佐藤學的《學校的挑戰(zhàn)——創(chuàng)建學習共同體》中有一個數(shù)學案例——有一個學生通過回應問問題的學生，自己發(fā)現(xiàn)了問題的本質。也就是說，讓學生們去講題，不是在浪費時間，而是一種質的提高，提高他們分析問題、解決問題能力。我統(tǒng)計了一下，在期中考試中，七（1）班的學生最后一題拓展題有二十人滿分，這也驗證了他們的分析能力。

其實，我們真的可以放下下粉筆，走下講臺。

（上接第92頁）去感受、去交際。課堂氣氛非?；钴S。在遇到一些不能用教具直接展示的內容時，我們可將他畫成一幅幅的畫幫助學生理解，而且還很容易創(chuàng)設情境，讓學生在情境中理解，并運用于情境中，通過講故事、演對話提高學生的英語表達能力。

3.培養(yǎng)習慣，形成興趣

在教學過程中“培養(yǎng)學習習慣、鞏固學習興趣”是需要下功夫，注意從學生的角度設計活動，使學生的學習有張有弛，動靜結合，使學生養(yǎng)成良好的學習英語的習慣。對于學生正確的回答，教師應及時給予表揚、肯定和鼓勵；對回答有錯誤和發(fā)音不準的學生，還要耐心細致地指導他們，幫助他們樹立信心。對于學生回答稍長一點的句子，有時他們斷斷續(xù)續(xù)拼湊說出或只說單詞，教師不應遷就學生，而是讓他們通過多次的操練，盡量一氣呵成，這實際上是使他們從小就在心理上養(yǎng)成一種講究連貫、追求完美的習慣。

4.語言環(huán)境，發(fā)展興趣

實踐證明，英語教學僅靠孩子每周在學校的學習是不夠的。因此，在平時應為學生營造良好的語言學習環(huán)境，鼓勵學生大膽開口說，敢于大聲地將英語用于實際生活中，如和老師同學打招呼、交流等，努力消除上課與生活的界限，不斷豐富學生的語言，使生活與教學連接起來，打破固定情境對學生英語發(fā)展約束的認識界限，使他們在生活情境中自如地運用英語，讓他們學得無意，學得隨意，學得樂意。語言是在一定的環(huán)境中獲得發(fā)展的，除了教師在學校要積極創(chuàng)設形式多樣的英語學習環(huán)境來發(fā)展學生學習英語的興趣外，家長在家也應該密切配合教師教學，在家庭中不斷強化，形成家校同步教育的合力，共同達到教育目標。

四、結語

總之，有了興趣這個最好的老師，英語學習一定能取得事半功倍的效果。所以，作為英語教師，一定要記?。何覀儾坏驅W生傳授語言并使他們掌握技能，更要注重培養(yǎng)他們對這門學科的興趣。讓他們在輕松、愉快的教學活動中掌握知識。

參考文獻：

\[1\]浙江師范大學外國語學院.小學英語教學方法，2003.

\[2\]英語新課程標準，2003.

\[3\]李銀倉.論外語教學的情感目標\[J\].外語教學，2005，（3）.

\[4\]陸明.口語教學過程中的情感因素另解\[J\].外語界，2005.

\[5\]黃泰銓.愉快教育\[M\].科學出版社，1998.

\[6\]陳家麟.學校心理教育\[M\].教育科學出版社，1995.

篇7

關鍵詞：功能基因組；高通量數(shù)據(jù)；生物信息學

中圖分類號：Q933 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0190-01

功能基因組學（后基因組學），是在結構基因組所提供的豐富的高通量信息資源以及大量各類生成產(chǎn)物的基礎上發(fā)展起來的基因組學的子學科。其通過在功能基因組水平或功能系統(tǒng)水平上全面地分析基因的功能，發(fā)展和提出了多種實驗手段和分析方法，使得生物學的研究對象由單一基因或蛋白質轉為多個基因或蛋白質組成的系統(tǒng)，進而得到關于基因表達、調控、功能以及生物的生長、發(fā)育的相關規(guī)律。

1 差異顯示反轉錄PCR技術

差異顯示反轉錄PCR（DDRT―PCR）技術是由Liang和Pardee等提出的，以PCR和聚丙烯酞胺凝z電泳為基礎的功能基因組學的傳統(tǒng)方法。該方法的基本原理是：以1對細胞（或組織） 的總RNA反轉錄而成的cDNA為模板，利用PCR的高效擴增，通過5’端和3’端引物的合理設計和組合，將細胞（或組織） 中表達的基因片段直接顯示在DNA測序膠上，從而找出1對細胞（或組織）中表達有差異的cDN斷。DDRT―PCR具有周期短，功能多，靈敏度高，所需RNA的量較少并且重復性較高等優(yōu)點。但是，在實際施行過程中， DDRT―PCR技術存在著假陽性率高、凝膠中單條cDNA帶成分不均一、所獲cDNA僅代表mRNA 3’UTR（非翻譯區(qū)）、一些低拷貝數(shù)mRNA不能有效呈現(xiàn)等問題。[1]

2 基因表達序列分析

基因表達序列分析（SAGE）是Velculescu等人建立的一種快速高效地分析轉錄物的實驗方法。其理論依據(jù)是：基因組中95%的基因可以由來自cDNA 3’端特定位置的一段9―11bp長的序列加以區(qū)分。這一段特異的基因序列被記作SAGE標簽?；虮磉_序列分析通過對cDNA制備SAGE標簽，然后將這些標簽串聯(lián)起來并對其進行測定，可以顯示出各SAGE標簽所代表的基因在特定的組織中是否有表達，同時還可以將SAGE標簽所出現(xiàn)的頻率作為其所代表的基因表達程度的指標。但是，應用SAGE技術有一個重要前提條件：GenBank中必須有某一物種足夠多的DNA序列的資料（特別是EST序列的資料）。[2]

3 微陣列分析

DNA微陣列（microarray assay）技術包括cDNA微陣列和DNA芯片（DNA chip）兩種方法，這兩種方法的原理相同。首先是在固相表面合成成千上萬個寡核苷酸“探針”（cDNA、EST或基因特異的寡核苷酸），該過程會用到光導化學合成、照相平版印刷和固相表面化學合成等技術。接著將寡核苷酸“探針”與來自不同細胞、組織或整個器官的用放射性同位素或熒光物標記的DNA或mRNA反轉錄生成的第一鏈cDNA進行雜交。最后對每個雜交點進行定量分析。定量分析的結果可以用于DNA測序、DNA突變和多態(tài)性分析以及對同一組織細胞在不同狀態(tài)下或在同一狀態(tài)下多種組織細胞基因表達水平的差異的檢測，還可以發(fā)現(xiàn)新的致病基因或疾病相關基因等。微陣列分析的優(yōu)點是可以同時對大量的基因，甚至是整個基因組的基因表達進行對比分析，并且在核苷酸雜交技術的各個方面應用。其在同時比較同一組織在不同狀態(tài)下或各組織之間DNA序列分析以及基因的表達狀況等方面具有極大的優(yōu)越性。

4 反義RNA分析

反義RNA是能與靶RNA互補配對的，用來定點分析某一段DN段（基因）功能的小分子RNA。反義RNA分析即是利用反義RNA來進行功能基因組分析的方法。該方法首先分離基因片段的mRNA，合成其mRNA的互補RNA（反RNA）。然后給反RNA加上基因表達必需的元件（如啟動子等），接著插入T-DNA。將其轉化到植株中，那么合成的基因就會在植株中表達，并表現(xiàn)出相應性狀。因為反義RNA與靶RNA堿基配對的結合方式，反義RNA可以在DNA復制、轉錄和翻譯水平上對基因表達加以調控。

5 蛋白質組分析

蛋白質組分析方法主要涉及兩個步驟：蛋白質的分離和蛋白質的鑒定。用于蛋白質分離的技術主要是雙向凝膠電泳（2-dimensional gel electrophoresis，2-DE），其原理是細胞抽提物在電泳過程中蛋白質個體首先依據(jù)所帶電荷然后依據(jù)分子大小被分離。這種方法的最大缺點是重復性差，使得幾乎不能同來自其他實驗室的資料進行比較。

6 生物信息學

生物信息學將DNA和蛋白質作為研究對象，以計算機等計算工具為基礎，發(fā)展更新各種軟件，收集、整理和儲存DNA和蛋白質的序列和結構數(shù)據(jù)，并加以分析進而發(fā)現(xiàn)藏在基因序列中的規(guī)律。應用生物信息學可以對功能基因組研究過程中產(chǎn)生的高通量，高維度的數(shù)據(jù)進行處理，應用數(shù)理統(tǒng)計的方法，以計算機的快速運算能力，找到功能基因組的相關信息。常應用生物信息學將未知DNA序列與數(shù)據(jù)庫中收集的DNA序列進行同源性比較，或應用相關軟件進行核苷酸及氨基酸序列的同源性比較，以此來獲得未知DNA序列的功能信息。[3]

7 小結與展望

隨著發(fā)展，基因組學由結構基因組學向功能基因組學發(fā)展，由此也產(chǎn)生了大量應用于功能基因組研究的工具和方法。這些方法從不同的角度和方向挖掘基因本身蘊含的豐富信息資源。功能基因組學無論是應用于獲取大量基因功能信息，亦或是針對特定基因的研究都取得了突破性的進展，發(fā)展速度迅速。但隨著各類研究的不斷深入進行，這些方法的精確性和準確性會漸漸不再滿足條件，同時各項技術尚未解決的一些問題也會被放大，單個方法或技術可能難以對新的問題有較好的應用。結合各種方法，揚長避短，綜合應用各種技術可以對功能基因組有更全面、深入的研究。[4]

功能基因組學的應用十分廣泛，從動物、植物到微生物群落分析都可以取得較好的研究成果，也可以應用于醫(yī)藥、毒理等領域。隨著計算機技術的發(fā)展，將生物信息學應用于功能基因組學，借助計算機強大的計算能力，功能基因組學將能取得更大的突破。

參考文獻

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篇8

鑒于數(shù)學問題提出在數(shù)學課程與教學中的重要作用，學者們開展了一系列關于數(shù)學問題提出的相關研究。例如，數(shù)學問題提出能力水平的調查研究表明，中國中小學生的數(shù)學問題提出能力還有待于提高。數(shù)學問題提出能力和數(shù)學問題解決能力關系的調查研究，揭示了學生的數(shù)學問題提出能力和數(shù)學問題解決能力之間存在較高的相關性。數(shù)學問題提出能力評價的研究認為學生的數(shù)學問題提出能力可以從提出數(shù)學問題的流暢性、變通性和創(chuàng)新性三個方面進行評價。但是，學生數(shù)學問題提出能力的評價，從數(shù)學問題的流暢性、變通性和創(chuàng)新性3個方面是不全面的，既然數(shù)學問題的復雜程度也代表了一個學生數(shù)學問題提出能力的高低，因此學生提出的數(shù)學問題的復雜性也應是其數(shù)學問題提出能力高低的一個評價方面。同時，對于數(shù)學問題提出能力和數(shù)學問題提出觀念之間關系的研究還存在一定的空白。學者Philippou和Nicolaou對于數(shù)學問題提出能力和觀念之間關系的研究提供了一些啟示。他們調查了塞浦路斯五年級和六年級小學生數(shù)學問題提出能力和自我效能觀念之間的關系。結果表明塞浦路斯小學生數(shù)學問題提出能力和自我效能觀念之間存在一定的相關性。但是該研究僅僅調查了學生的自我效能觀念與數(shù)學問題提出能力之間的關系，沒有涉及學生其他的問題提出觀念。例如，學生對數(shù)學問題提出的重要性的認識，對數(shù)學問題提出的興趣，以及對數(shù)學問題提出的教學形式的認識。同時，數(shù)學問題提出能力是否能夠被有效測量，將直接影響研究者深入探索數(shù)學問題提出能力和觀念之間的關系。因此，該研究將首先界定數(shù)學問題提出和數(shù)學問題提出觀念的概念，并構建了一套數(shù)學問題提出的評價體系。在此基礎上，該研究調查了沈陽市小學生數(shù)學問題提出能力和觀念的情況，以及二者之間的關系。

1 相關概念的界定

數(shù)學問題提出是指，新數(shù)學問題的提出和已有數(shù)學問題的重新闡釋，它可以發(fā)生于數(shù)學問題解決之前、之中和之后 。學生在數(shù)學問題提出的過程中經(jīng)歷信息的理解，信息的轉換，信息的編輯，信息的選擇4種心理過程。信息的理解發(fā)生在學生根據(jù)一些數(shù)學表達式提出數(shù)學問題的過程之中；信息的轉換發(fā)生在學生根據(jù)一些數(shù)學圖片和表格提出數(shù)學問題的過程中；信息的編輯發(fā)生在沒有限制條件下，學生根據(jù)一些數(shù)學信息、數(shù)學故事提出數(shù)學問題的過程中；信息的選擇發(fā)生在學生根據(jù)某一個答案提出數(shù)學問題的過程中。觀念是個體所持有的主觀認識和理論，它包含所有個體認為是正確的，但是卻不能提供令人信服的證據(jù)的認識。在觀念概念的基礎上，研究者認為數(shù)學問題提出的觀念是指學生對于數(shù)學問題提出的重要性、興趣，以及數(shù)學問題提出學習過程中的信心等的主觀認識與態(tài)度。

2 研究方法

2.1 樣本

調查了通遼市56個五年級小學生和赤峰市48個五年級小學生的數(shù)學問題提出能力和數(shù)學問題提出觀念的情況。根據(jù)數(shù)學課程標準的要求，學生測試前已經(jīng)學習了因數(shù)與倍數(shù)、平行四邊形、三角形面積、梯形的面積、分數(shù)的基本性質，以及分數(shù)的加減法等相關知識。另外，由于參與調查的學生所使用的數(shù)學教材存在少數(shù)的數(shù)學問題提出的情境，所以學生對數(shù)學問題提出有一定的了解。

2.2 測試過程

為了避免部分學生對數(shù)學問題提出仍然不清楚，測試前，研究者先講解一個數(shù)學問題提出的例題：“服裝店中，一件上衣的價格是60元，一雙鞋的價格是82元，根據(jù)已知條件提出數(shù)學問題?！比绻麑W生提出數(shù)學問題的時候存在困難，調查者可以給出一個例子：一件上衣和一雙鞋一共多少元？之后引導學生根據(jù)該情境提出其他的數(shù)學問題。例題講解之后，研究者強調這次測試不是一次真正的考試，其目的是了解他們的數(shù)學問題提出能力水平，因此考試的時候不要緊張。在測試的過程中，如果學生對題意等不是很理解，教師可以給予必要的提示。數(shù)學問題提出測試結束后實施數(shù)學問題提出觀念的測試，兩個測試一共用時約50分鐘。

2.3 測試工具

篇9

[關鍵詞]技術比武；員工；技能素質

中圖分類號：D412.6 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0039-01

員工的技能是一個企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的重要組成部分，他們專業(yè)技能素養(yǎng)的高低可以直接影響到企業(yè)能否實現(xiàn)其生產(chǎn)經(jīng)營目標。尤其是在一些生產(chǎn)制造型的企業(yè)中，對員工的技能素質要求更加嚴格。各個企業(yè)在加強其企業(yè)管理時，必須將加強企業(yè)員工的職業(yè)技能作為其管理、規(guī)劃工作的重點部分。工會組織員工進行技術比武，不僅可以加強員工的的思想、技術交流，更能檢驗出職工的精神面貌，并能引導整個企業(yè)的員工不斷的進行探索與進步。

一、 開展員工技術比武的原則

工會要想開展員工技術比武活動，首先就要明確開展本次技術比武活動的目標是什么，員工通過該活動可以學到什么，是否對企業(yè)的發(fā)展有積極影響等，并爭取通過開展技術比武活動來實現(xiàn)企業(yè)和個人的“雙贏”[1]。

（一）提高員工的技能和員工參與工作積極性的原則

提高員工的技能和員工參與工作積極性是工會組織開展技術比武的最重要的目的，能夠使員工在技術比武互相競爭的過程中，進行充分的技術交流，比起日常的工作更能明確自己在應用專業(yè)技能時存在的問題與不足。企業(yè)可以對一些技術比武的員工進行獎勵，包括頒發(fā)技術能手獎狀和設置經(jīng)濟獎勵等幾種，可以激勵員工主動積極的提高自身的技能素質。在技術比武中還可以增加一些團隊合作的項目，這樣可以有效的增加企業(yè)的各個團隊之間的合作能力，使其的協(xié)作能力不斷提高，并可以通過技術比武來促進企業(yè)的員工不斷進行技能訓練。主要是通過技術比武能夠激發(fā)員工不斷提高自身技能素養(yǎng)的積極性，把加強員工的技能練習作為主要目的，使企業(yè)能夠形成良好的學習競爭環(huán)境，使企業(yè)員工的整體技能素養(yǎng)水平能夠得到提高。

（二）以提高企業(yè)的經(jīng)濟效益為目標的原則

只有企業(yè)的經(jīng)濟效益不斷提高，才能提高企業(yè)員工的收入。企業(yè)的經(jīng)濟效益來自每一位員工的共同努力，只有不斷提高員工的整體技能素質，才能為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟效益。在工會組織企業(yè)員工的技能素養(yǎng)比武，能在一定程度上間接地提高企業(yè)的產(chǎn)品質量。但是值得注意的是，企業(yè)要進行技術比武和提高員工的技能素養(yǎng)，必須要建立在保證員工正當利益的基礎上。

二、 如何利用技術比武來提升員工的技能素質

在企業(yè)開展技術比武活動，不僅可以實現(xiàn)員工的個人價值，還能幫助企業(yè)建設起良好的企業(yè)文化，增強企業(yè)的競爭力。因此，組織開展技術比武活動不僅對員工個人，對企業(yè)都有積極的促進作用，為了提升技術比武的有效性，提出以下幾點建議：

（一） 充分認識提高員工技能素質的必要性和緊迫性？

首先，企業(yè)的領導層要認識到員工的技能素養(yǎng)高低與企業(yè)的發(fā)展好壞有著直接的關系，對企業(yè)今后能否在激烈的市場競爭中占領市場份額有著至關重要的影響。如果企業(yè)的員工的整體技術素質不高，不能根據(jù)市場的發(fā)展需求及時創(chuàng)新，就會嚴重影響到企業(yè)的發(fā)展。因此，企業(yè)想要在市場競爭中獲得一席之地，就要不斷的提高員工的技能素質。企業(yè)的工會組織通過開展技術比武活動就是為了能夠為企業(yè)培養(yǎng)出技藝精湛，并且能夠將知識型、技能型、復合型人才匯聚到一起的員工隊伍。在組織比武大賽的時候，工會組織還要注意同未來企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃結合起來，通過技術比武來促使員工能積極進行技能練習，從而促進其不斷提高技能素質，使企業(yè)員工的整體技能水平都得到有效的提高[2]。

（二）把企業(yè)的技術比武和加強員工繼續(xù)學習結合起來？

開展技術比武是為了能夠在比武的過程中，使員工進行交流與比較，認清自己在技術比武中存在問題的地方，找出自己技能素養(yǎng)方面存在的不足，在比武結束后能及時進行練習，從而提高自己的技能素質，并在整個企業(yè)中建立起良好的學習氛圍，使提高員工的技術素質成為企業(yè)管理工作的重要組成部分。廣大的員工是企業(yè)實現(xiàn)安全生產(chǎn)和加快發(fā)展的根本力量?，F(xiàn)代社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，在市場中各個企業(yè)之間的競爭越發(fā)激烈，對企業(yè)的擴張生產(chǎn)能力、滿足市場需求能力以及研發(fā)新技術、新管理方法，對職工隊伍的素質、技能提出了更加嚴格的要求。因此，企業(yè)就要不斷加強員工的技能素質[3]。企業(yè)工會組織開展員工技術比武活動，對員工的技術水平進行測試。通過經(jīng)濟獎勵等多種獎勵方式，可以刺激員工積極探索創(chuàng)新，并能在員工中掀起學技術，練習技術，提升技能的熱潮。使企業(yè)的員工能夠成為“繼續(xù)學習”型的專業(yè)性技術人才，不斷提高其技能素質。

（三） 完善技術比武機制和獎勵制度

隨著市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，企業(yè)的生存環(huán)境越來越惡劣，但越來越多的企業(yè)認識到，加強企業(yè)員工技能建設出一支專業(yè)技能素質較強、學習能力較強、接受能力較強以及具有良好的創(chuàng)造能力的員工隊伍對企業(yè)發(fā)展的重要性。因此，培養(yǎng)起一支專業(yè)技能素質較高的的員工隊伍是企業(yè)提高其競爭力的有效措施，在其管理工作中，要加強對員工專業(yè)技能素質的培養(yǎng)。通過完善技術比武的機制，可以使技術比武活動與提升企業(yè)的整體技術競爭力結合起來，并且不斷探索創(chuàng)新比武技術的內容和形式，形成與企業(yè)實際、未來發(fā)展規(guī)劃相符的技術比武機制[4]。同時，還要制定完善的獎勵機制，通過保障技術比武的獎勵機制的公正性和合理性，使其能夠落實到實處，激發(fā)員工積極提升自身技能素養(yǎng)的積極性。例如，在企業(yè)的財務系統(tǒng)中，可以組織財務人員進行點鈔比賽、粘貼票據(jù)、專業(yè)知識競賽答題等技術比武。在點鈔比賽中要求選手在30秒內又快又準的清點鈔票，選手們通過技術比武能夠認識到自己在工作中的不足，確定其改進目標。優(yōu)秀的技術代表獲得大家的認可和一定的經(jīng)濟獎勵，其工作的積極性能夠不斷得到增強，對于沒有獲得技術比武勝利的員工，要進行積極的鼓勵。這樣一方面能夠鼓勵起員工積極參加技術比武的勇氣，另一方面可以在技術比武結束后為員工及時提供技術培訓支持，促進員工整體素質的提高?？梢栽诩夹g比武中評選出技術能力較好的員工，向其頒發(fā)類似于“技術標兵”以及“業(yè)務能手”等榮譽稱號，并進行適當?shù)慕?jīng)濟獎勵，還可以為這些技能素質較高的員工提供繼續(xù)學習深造的條件，使其能夠有更多的機會同其他的技術素質較高的技術人員進行交流、學習，進而不斷提高其技能素質水平。

結束語

總而言之，工會通過組織企業(yè)的員工參與到技術比武活動中，不僅可以使員工的技能素質得到有效的提高，還能更好的滿足現(xiàn)代市場經(jīng)濟發(fā)展中對企業(yè)員工的技術要求，使員工能夠更好的實現(xiàn)個人價值和社會價值。工會組織技術比武工作要進行周密的計劃，根據(jù)企業(yè)員工的技能素養(yǎng)的實際情況，設置比武的環(huán)節(jié)和比武的獎勵，使員工能夠主動積極地參與到其中，并能認識到技能素養(yǎng)的重要性，在回歸日常的工作中時也能積極地探索創(chuàng)新，從而不斷提高自身的專業(yè)技能素養(yǎng)。通過技術比武，不僅可以幫助員工提升其技能素質，還能為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)企業(yè)的長遠發(fā)展。

參考文獻：

篇10

Abstract： This article studies the principle， advantages and achievements of the application of heavy ion beam in microbial mutation breeding and bioenergy development.

關鍵詞： 重離子束；微生物；誘變育種；生物能源

Key words： heavy ion beam；microbes；mutation breeding；biological energy

中圖分類號：Q939.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）02-0296-02

0 引言

為了讓重離子束在微生物誘變育種和生物能源開發(fā)中得到更加廣泛和有效的利用，近年來眾多的科學家在這方面作出了努力，對其在物理學以及生物學的應用當中所表現(xiàn)出的特點進行了廣泛的研究分析。重離子束按照其能量的高低以及最終對生物體系所引起的作用，大致有三種基本過程，即表現(xiàn)為三重效應。作為一種新的輻射源，重離子束的地位是十分獨特的。重離子束有眾多的優(yōu)勢，大大優(yōu)于常規(guī)的輻射能源。其優(yōu)勢的具體表現(xiàn)是LET大、RBE高、氧效應小等許多方面。重離子束還能夠用在誘變育種之上，重離子束特別是低能碳、氮離子束對植物種子和微生物方面具有很大的影響，它會使得微生物和植物種子的致突變作用變強。將重離子束運用到微生物誘變育種和生物能源的開發(fā)中來具有很大的經(jīng)濟效益以及社會效益。

1 重離子束的理論基礎

如果重離子的能量高于0.1MeV/u的時候，在此時它通過介質之時就會使得介質的核外電子發(fā)生碰撞阻止，并且會在單位路程上發(fā)生能量損失。而影響這個能量損失率的因素主要有三個，分別是離子能量、介質材料性質、離子有效電荷數(shù)。重離子之所以在誘變育種中具有很大的優(yōu)勢，主要是由其特性決定的。首先重離子的傳能線密度比X、γ射線要大很多，所以它比兩種射線對生物介質作用到的部位損傷程度更加嚴重，或者導致細胞致死，或者是突變率高，而且已經(jīng)造成的這個程度的損傷是不容易修復的。這些特性都決定了重離子的使用不僅突變率高，而且突變體的穩(wěn)定性非常好，育種周期也要短得多。所以為了達到最終的誘變育種目的，可以選擇使用份量小一些的重離子。當能量在0.1MeV/u之下的時候，重離子在通過介子的時候，就會相應的造成介子內眾多的原子位移，因為已經(jīng)發(fā)生了位移，所以原本的分子組分與結構就已經(jīng)發(fā)生了變化，而物質缺陷也因此形成。這樣的反應對于中、高能離子也不例外，因為就算最后被阻止了，但在這之前中、高能離子也必然會經(jīng)歷以上那種能量低于0.1MeV/u的情況，所以最后它們依然會具備低能甚至超低能的特性。除了以上的能量轉移之外，電荷交換以及質量沉積也是會發(fā)生的。而在進行生物分子改造的時候，就可以充分利用這一特性。因為重離子的LET是根據(jù)它的行程而發(fā)生變化的，則當多電荷離子射入介質之后，可以依據(jù)以下的Bethe-Bloch公式進行描述：

-■■=■·ln■-β■-■

在開始的一段路程之上能量損失值基本是保持不變的，而造成這樣的結果主要有兩個因素：第一，因為重離子的能量是在一直損失當中，所以速度會漸漸減慢。第二，在其路程中因為會獲得電子，所以電荷數(shù)也會慢慢變小。隨著離子在不斷的前進中，速度逐漸變小，有效的電荷數(shù)卻不會繼續(xù)有變化，當離子的能量最終耗盡的時候，這個射程就會突然停止。在停止之前會產(chǎn)生一個Bragg峰（能量損失峰）。而這個Bragg峰形成會導致LET在前進的路程當中有極長一段會表現(xiàn)出相對較小的特征，最后又突然加大。因為能量沉積空間分辨高的這個特性，導致生物系統(tǒng)中只有局部地區(qū)會受到嚴重的影響，而其他地區(qū)相對影響就小很多。根據(jù)以上的種種特性可以看出，重離子束在生物體系當中的運用，可以得到更多的突變體，最終讓突變率得到提高。而且因為局部受損的位置是可以選擇和調控的，所以在利用重離子的時候就可以采用宏觀定點定位的方式進行誘變，最終達到定向育種的目的。

重離子束在輻照生物體系之時，會導致受體的DNA損傷和細胞膜透性以及跨膜電場的改變。而這兩個結果又可能會提高外源基因導入率以及克服轉基因沉默并且將表達時間延長，不僅如此還能夠轉導大片段的DNA甚至全部的DNA。其好處就是有效的簡化了原有的步驟，縮短了周期和壓縮成本。

2 重離子束在微生物誘變育種上的應用

2.1 離子注入

2.1.1 抗生素藥物 在使用離子注入的過程中，通過離子注入的方法將原有的抗生素抗力提高了27.39%，其具體的過程是先選用了30keV，然后在劑量之上通過考量決定采用1.0×1015-5.0×1016ions/cm2的N+離子注入慶大霉素，在成熟的孢子產(chǎn)生之后又從中選擇高產(chǎn)的抗生素突變菌株，最后進行搖瓶發(fā)酵發(fā)現(xiàn)原有的抗力顯著提高。在紅霉素產(chǎn)生菌上通過離子注入之后產(chǎn)量也顯著提高，在原有的基礎之上提高了20%。首先選擇利用的是40-60keV，通過研究考慮之后劑量選擇采用1×1011-5×1014ions/cm2的N+離子注入紅霉素產(chǎn)生菌，然后再選擇其中高產(chǎn)的突變菌株，通過搖瓶發(fā)酵之后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量大大提高。

2.1.2 酶制劑 通過離子注入米曲霉WJ0521使得產(chǎn)酶水平在原有基礎之上大大提高，甚至高達77.5%。具體的過程是先經(jīng)過了N+離子注入米曲霉WJ0521，然后從中選出兩株高產(chǎn)菌株M60-5-13和M80-10-7，擇選的標準是因為這兩株氨肽酶的活力比之前提高了30%。接下來又進行了多次的傳代實驗，證實了這兩菌株遺傳的穩(wěn)定性優(yōu)良，最后通過將M80-10-7的發(fā)酵條件進行了初步優(yōu)化，最終使得產(chǎn)酶水平大大提高。

2.2 微波 微波作為一種高頻電磁波，能夠通過對水、核酸、脂肪等的極性分子快速的震動，再由震動引起摩擦，然后可以對氫鍵以及范德華力、疏水鍵產(chǎn)生作用。通過這個原理可以利用微波讓單孢子懸液內的DNA分子之間產(chǎn)生劇烈的摩擦，孢子內部的DNA分子，也就是氫鍵和堿基堆積化學力受損，從而使得DNA的結構發(fā)生了變化，最終產(chǎn)生遺傳變異。利用微波輻照誘變阿維拉霉素，研究所得最后的產(chǎn)量結果比之前提高119.4%。利用微波進行了誘變之后，阿維拉霉素就產(chǎn)生了菌SV并從中得到一株阿維拉霉素突變菌株SV-15，其產(chǎn)量達到了21.5mg/L。

3 重離子束在生物能源開發(fā)中的應用

目前通過對生物能源的開發(fā)所得到的新型二次能源主要形式有兩種，即生物柴油和燃料乙醇。首先在生物柴油這方面，主要就是以重離子輻照微生物誘變育種的技術作為依托，并且通過HIRFL的利用而產(chǎn)生的重離子束在產(chǎn)能微生物菌種方面的改良工作，通過這種方式對那些油脂含量高以及原料的利用廣泛的產(chǎn)油菌株進行選擇，最后用在微生物油脂生產(chǎn)之上并通過轉酯化的方式來進行生產(chǎn)生物柴油工作的探索。其次是燃料乙醇產(chǎn)業(yè)，通過重離子束在微生物誘變育種之上的利用，最后培育出一種酒精發(fā)酵的新的菌種，而這種新的菌種有兩個特性就是耐高溫和耐酒精。與此同時通過對甜高粱做了品種方面的改良，從中選擇最優(yōu)良的四個品種，在含糖量方面在以前的基礎之上大大提高，超過了24%。并且將培育出來的新的菌種利用到甜高粱的榨汁中，從很大程度上減少了發(fā)酵時間。這個技術不僅達到了提高設備的利用率，從而減少了能源浪費，而且極大的減少了成本投入。

4 結語

通過重離子束在微生物誘變育種以及生物能源開發(fā)中的運用，可見重離子束具有許多獨特的優(yōu)越性，決定了以后在這方面的研究還應該加大力度，擴大其優(yōu)越性，推動微生物誘變育種和生物能源的發(fā)展。

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