納米生物技術(shù)及其應(yīng)用教學(xué)課件

納米生物技術(shù)及其應(yīng)用36、如果我們國家的法律中只有某種神靈，而不是殫精竭慮將神靈揉進(jìn)憲法，總體上來說，法律就會更好。——馬克·吐溫37、綱紀(jì)廢棄之日，便是暴政興起之時?！ての锾?8、若是沒有公眾輿論的支持，法律是絲毫沒有力量的。——菲力普斯39、一個判例造出另一個判例，它們迅速累聚，進(jìn)而變成法律。——朱尼厄斯40、人類法律，事物有規(guī)律，這是不容忽視的?！獝郢I(xiàn)生納米生物技術(shù)及其應(yīng)用納米生物技術(shù)及其應(yīng)用36、如果我們國家的法律中只有某種神靈，而不是殫精竭慮將神靈揉進(jìn)憲法，總體上來說，法律就會更好?！R克·吐溫37、綱紀(jì)廢棄之日，便是暴政興起之時?！ての锾?8、若是沒有公眾輿論的支持，法律是絲毫沒有力量的。——菲力普斯39、一個判例造出另一個判例，它們迅速累聚，進(jìn)而變成法律?！炷岫蛩?0、人類法律，事物有規(guī)律，這是不容忽視的?！獝郢I(xiàn)生納米生物技術(shù)及其應(yīng)用從分子的微觀角度來看,目前的醫(yī)療技術(shù)尚無法達(dá)到分子修復(fù)的水平。納米醫(yī)學(xué)是在分子水平上,利用分子工具和人體的分子知識創(chuàng)造并利用納米裝置和納米結(jié)構(gòu)來防病治病,改善人類的整個生命系統(tǒng)。例如:修復(fù)畸變的基因、扼殺剛剛萌芽的癌細(xì)胞、捕捉侵入人體的細(xì)菌和病毒,并在它們致病前就消滅它們;探測機體內(nèi)化學(xué)或生物化學(xué)成分的變化,適時地釋放藥物和人體所需的微量物質(zhì),及時改善人的健康狀況。最終實現(xiàn)納米醫(yī)學(xué),使人類擁有持續(xù)的健康。一、選擇恰當(dāng)?shù)暮献魅蝿?wù)在新課程理念的影響下，很多教師開始重視合作學(xué)習(xí)這種新型的學(xué)習(xí)方式，在如今很多的評比、競賽的公開課中，合作學(xué)習(xí)幾乎成為了一個必有環(huán)節(jié)，甚至一些不適合采用合作學(xué)習(xí)方式的內(nèi)容教師也會“趕時髦”的采用合作學(xué)習(xí)，似乎只有這樣才能契合素質(zhì)教育的要求.事實上，在化學(xué)學(xué)科中，有些內(nèi)容根本不適合采用合作學(xué)習(xí)的方式，合作學(xué)習(xí)對于內(nèi)容上還是有一定要求的.那么什么樣的任務(wù)比較適合開展合作學(xué)習(xí)呢？首先，合作任務(wù)要具有合作的價值，即通過合作學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠更加深刻的理解相關(guān)知識，并且在合作的過程中培養(yǎng)出更多的能力；其次，合作的任務(wù)難易程度要適中，太簡單的合作任務(wù)缺乏挑戰(zhàn)性，太難的合作任務(wù)會打擊學(xué)生的自信，影響合作學(xué)習(xí)任務(wù)的完成；最后，合作任務(wù)最好針對一些重難點問題，讓學(xué)生在合作的過程中運用集體的智慧鞏固重點、攻克難點.例如，在講到“金屬鈉”這部分的內(nèi)容時，可供小組合作探究的問題有很多，像是探究Na和H2O的反應(yīng)、Na與S的反應(yīng)中的異常現(xiàn)象研究，對Na與濃鹽酸、稀鹽酸、濃硫酸發(fā)生反應(yīng)時反應(yīng)的速率和現(xiàn)象的研究等.到底哪些問題更適合采取合作探究的方式來進(jìn)行呢？筆者認(rèn)為，Na與水、Na與S反應(yīng)實驗比較適合用來作為合作探究的任務(wù)，一方面這兩個問題在難度上都比較適中，既不會太容易，使得探究缺乏挑戰(zhàn)性，又不會太難，剛好處于學(xué)生能力可以達(dá)到的最近發(fā)展區(qū)，另一方面，這兩個問題具有一定的開放性，有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展.因此，把這兩個問題作為合作探究的任務(wù)，會讓學(xué)生在合作的過程中收獲頗多.二、建立科學(xué)的合作探究小組在合作學(xué)習(xí)中，小組合作是最基本的合作形式.要開展小組合作學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)小組的組建是一個不可回避的任務(wù).很多教師在開展小組合作學(xué)習(xí)的時候往往喜歡按照座位的順序，把同桌、或者前后桌的學(xué)生組成合作學(xué)習(xí)小組.這樣按地域來進(jìn)行分組既有優(yōu)勢又有缺點，優(yōu)勢是坐得近的學(xué)生彼此比較熟悉，合作起來會更加默契，而弊端則是忽略了學(xué)生的個體特征，不利于學(xué)生特長發(fā)揮和小組合作能力的提高.因此，教師可以嘗試著在地域的基礎(chǔ)上，充分考慮學(xué)生的實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整.在一個小組中，有的學(xué)生擅長組織協(xié)調(diào)，有的學(xué)生實驗操作能力較強，有的更加適合做記錄，有的語言表達(dá)能力比較突出等，這樣把具有不同特長的學(xué)生分到一個小組，可以有效提高小組的整體實力，同時也有利于發(fā)揮學(xué)生的特長.三、教師進(jìn)行恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)在傳統(tǒng)的講授式教學(xué)活動中，教師往往處于一個主導(dǎo)性的地位，而在小組合作學(xué)習(xí)中，教師則更多的扮演著引導(dǎo)者的角色，把課堂還給學(xué)生，這樣有利于充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用.然而，有些教師在小組合作學(xué)習(xí)中卻無法合理把握自己的位置，發(fā)揮恰當(dāng)?shù)淖饔?有的教師在小組合作學(xué)習(xí)中，依然保持著過去的“強勢”姿態(tài)，什么都要管，把學(xué)生合作變成了教師全權(quán)指揮下的合作，使得學(xué)生只能在教師畫好的框架下進(jìn)行學(xué)習(xí)活動，小組合作成為了新瓶裝舊酒的空擺設(shè).而與之相反，有些教師在學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)的過程中完全放手，該管的地方也不管，使得小組合作呈現(xiàn)出放任自流的狀態(tài).由于缺乏教師的合理指導(dǎo)，很多小組合作都偏離了正確的軌道，流于了形式，影響了小組合作學(xué)習(xí)任務(wù)的達(dá)成.由此可見，教師在小組合作學(xué)習(xí)中，既不能管得太多，也不能管得太少，教師要更多的在技術(shù)層面上進(jìn)行指導(dǎo)，教給學(xué)生一些合作探究的技巧，具體怎樣操作，教師則可以完全交給學(xué)生自由發(fā)揮，對與錯留在活動后的評價環(huán)節(jié)進(jìn)行適當(dāng)評價.這樣既可以發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用，又可以避免教師“獨攬大權(quán)”，保證合作學(xué)習(xí)更加科學(xué)有效的開展起來.四、采取多樣化的評價方案在小組合作學(xué)習(xí)中，課后的評價環(huán)節(jié)至關(guān)重要.教師在評價的時候，既要注意評價內(nèi)容的豐富性，又要注意評價方式的靈活性.在評價內(nèi)容上，除了對學(xué)習(xí)的成果進(jìn)行有效評價，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的諸多表現(xiàn)也要被納入到評價內(nèi)容中，這樣綜合性的評價內(nèi)容才能夠更加有效的促進(jìn)學(xué)生能力的全面發(fā)展.在評價形式上，除了傳統(tǒng)的教師評價，還要注意把生生評價和自我評價的方式吸收進(jìn)來，這樣，不同的評價方式和評價主體可以從不同的角度和層面給出更多具有價值的評價內(nèi)容.除此以外，教師在小組合作評價的過程中還要注意把對小組的整體評價和對小組成員的個人評價結(jié)合起來，對小組合作評價可以促進(jìn)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作能力的提升，對小組成員的個人評價，可以對學(xué)生個人的優(yōu)勢和不足進(jìn)行更具針對性的評價活動，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提升.合作學(xué)習(xí)相較于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式具有很多的優(yōu)勢，但相較于傳統(tǒng)的教學(xué)活動，合作學(xué)習(xí)對于教師的能力和素質(zhì)也有了更高的要求.因此，作為教師的我們，一定要努力提升自己的專業(yè)知識和能力素養(yǎng)，以便更好的駕馭合作學(xué)習(xí)模式，讓高中化學(xué)學(xué)科在合作學(xué)習(xí)模式的推動下早日實現(xiàn)素質(zhì)教育的目標(biāo).0引言隨著冶金行業(yè)的飛速發(fā)展和人們對環(huán)境、資源、能源問題的認(rèn)識逐步深入，對冶金工程類人才的綜合素質(zhì)特別是工程實踐能力的要求越來越高。實驗教學(xué)是教學(xué)體系中的一個重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和科技創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此如何培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和科技創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為當(dāng)今高等教育實踐教學(xué)改革的重大課題。蘇州大學(xué)沙鋼鋼鐵學(xué)院冶金工程實踐教育中心2015年被遴選為江蘇省實驗教學(xué)示范中心，通過不懈的努力，中心始終堅持資源共享、優(yōu)化配置、開放辦學(xué)，在完成實驗教學(xué)任務(wù)和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練等課外科技創(chuàng)新活動的基礎(chǔ)上，為冶金工程專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施，提升學(xué)生的創(chuàng)新精神和工程實踐能力，培養(yǎng)適應(yīng)冶金行業(yè)企業(yè)需求的高素質(zhì)創(chuàng)新人才提供了強有力的支持。1驗教學(xué)改革的理念秉承“授人以魚不如授人以漁”的原則，教學(xué)過程中不僅要傳授知識和技能，而探索如何找到解決問題的方法，比單純的解決問題更重要，因此中心確立了“傳識授業(yè)、問題啟惑、尋道踐新、協(xié)導(dǎo)解惑”的教學(xué)理念。為提升大學(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力，培養(yǎng)適應(yīng)冶金企業(yè)需求的高素質(zhì)創(chuàng)新人才，以解決實際問題為立足點，以培養(yǎng)能力為核心，以培養(yǎng)實踐創(chuàng)新為最終目的，構(gòu)建“三層次、四結(jié)合、五模塊”的實驗教學(xué)體系，分層次、分階段、分類別設(shè)計實驗教學(xué)體系及其內(nèi)容，并將課堂教學(xué)與實驗教學(xué)、校內(nèi)實驗與校外實踐、虛擬仿真與現(xiàn)場實踐、學(xué)術(shù)實踐與科研創(chuàng)新對應(yīng)相結(jié)合起來，構(gòu)建（1）基礎(chǔ)實驗?zāi)K；（2）自主綜合試驗、認(rèn)知實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)模塊；（3）虛擬實訓(xùn)和課程設(shè)計模塊；（4）自主創(chuàng)新實驗和本科科技創(chuàng)新模塊；（5）本科畢業(yè)論文模塊，以提高學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)技能與科技創(chuàng)新能力。2實驗教學(xué)改革的方案2.1將科研融入教學(xué)過程，科研成果轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容冶金工程學(xué)科教師直接參與實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，將先進(jìn)理論、技術(shù)與科研方法融入實驗教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生科學(xué)研究和科技創(chuàng)新的能力，充分體現(xiàn)了科研支持實驗教學(xué)、服務(wù)人才培養(yǎng)的作用；同時，使得實驗教學(xué)與創(chuàng)新教育結(jié)合，把實踐教學(xué)作為創(chuàng)新精神與能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，強化了研究性、探索性實踐教育，從而達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的目的。例如，依據(jù)國家科技進(jìn)步二等獎“薄板坯連鑄連軋微合金化技術(shù)研究及低成本高性能微合金鋼的開發(fā)”的部分科研成果，開設(shè)了中間包水模擬實驗。實驗過程中，使學(xué)生明白中間包是煉鋼連鑄生產(chǎn)流程的中間環(huán)節(jié)，是連接鋼包和結(jié)晶器之間的過渡容器，是由間歇操作轉(zhuǎn)向連續(xù)操作的銜接點，隨著連鑄技術(shù)水平的不斷提高，中間包對于精煉和提高鑄坯質(zhì)量方面的作用越來越明顯，已經(jīng)由普通的過渡容器發(fā)展為多功能連鑄反應(yīng)器?？蒲谐晒?、科研思路、新型實驗裝備引入到實驗教學(xué)內(nèi)容中不僅僅使學(xué)生了解先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和研究方法，同時掌握相關(guān)實驗設(shè)備的原理與操作，為今后在工作崗位開展實驗研究、推動企業(yè)科技進(jìn)步，創(chuàng)造了良好的條件。2.2開發(fā)高溫不可視冶煉過程的仿真實物模型和數(shù)學(xué)模型，豐富教學(xué)手段針對鋼鐵冶煉過程高溫和密閉反應(yīng)器中諸多過程不可見，通過制作實物仿真模型，和建立綜合考慮溫度場、流場、應(yīng)力場及物理化學(xué)反應(yīng)的多相流仿真數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建工藝過程動態(tài)仿真模型，將“黑箱”白化，并將可視化動態(tài)仿真結(jié)果用于形象化教學(xué)。2.3“虛實”交互式實踐教學(xué)，提升實踐教學(xué)效果先開發(fā)應(yīng)用了鋼鐵冶金虛擬實踐訓(xùn)練平臺，該平臺訓(xùn)練與現(xiàn)場實習(xí)交互，有利于提升實踐教學(xué)效果：（1）學(xué)生在學(xué)習(xí)“冶金工程概論”和“新生研討課”后，可在虛擬實踐訓(xùn)練平臺的三維虛擬場景中，瀏覽冶金企業(yè)，完成虛擬認(rèn)識實習(xí)，并在校外現(xiàn)場認(rèn)識實習(xí)完成后，可再次使用虛擬認(rèn)識實習(xí)。這樣不僅有利于彌補認(rèn)識實習(xí)時間短、學(xué)生多、難于深入觀察了解等問題，而且有利于改善單純虛擬實習(xí)，對冶金企業(yè)感官認(rèn)識不深刻的問題。（2）學(xué)生在學(xué)習(xí)“鋼鐵冶金學(xué)”的過程中，可運用虛擬實踐訓(xùn)練平臺，完成一些知識點的虛擬操作。學(xué)生可在操作后，帶著結(jié)果或問題，繼續(xù)課堂課程的學(xué)習(xí)。這樣形成了課堂教學(xué)與虛擬實踐的交互，有利于強化學(xué)生實踐，提升對知識點認(rèn)識的深度。（3）學(xué)生在進(jìn)行校內(nèi)虛擬生產(chǎn)實習(xí)后，進(jìn)入冶金企業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行生產(chǎn)實習(xí)，然后再回到學(xué)校進(jìn)行虛擬生產(chǎn)實習(xí)，通過交互式的生產(chǎn)實習(xí)過程，能夠彌補冶金企業(yè)現(xiàn)場不允許操作的問題，有助于提升學(xué)生的生產(chǎn)實踐效果。2.4協(xié)導(dǎo)“實踐型”本科生科技創(chuàng)新，加強創(chuàng)新能力的培養(yǎng)加強大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高科技創(chuàng)新意識是高等院校學(xué)生培養(yǎng)的主要內(nèi)容，冶金工程教師結(jié)合課堂理論教學(xué)及在研課題，提取生產(chǎn)、科技的熱點問題，與學(xué)生研討，所有項目據(jù)來自于實踐，組建科技創(chuàng)新團(tuán)隊，申請各級本科生科技創(chuàng)新項目，并提供研究經(jīng)費支撐以及持續(xù)跟蹤指導(dǎo)。實驗中心建立相應(yīng)的管理制度和資源共享機制，實驗室面向?qū)W生全天開放開展實驗教學(xué)、創(chuàng)新項目以及畢業(yè)論文課題研究，為學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新活動提供了實驗研究平臺，從源頭上打破實驗教學(xué)與科研實驗室之間的壁壘。（1）設(shè)置冶金工程本科實驗教學(xué)專用實驗室：為滿足學(xué)科發(fā)展和學(xué)生培養(yǎng)及科技創(chuàng)新活動的需要，設(shè)置了冶金工程本科實驗教學(xué)專用實驗室，并堅持學(xué)科專業(yè)特色。實驗裝備的改造、更新和配套，臺套數(shù)量增加，一方面滿足實驗學(xué)時增加、學(xué)生人數(shù)增加，分組增加，學(xué)生動手實驗增加的需要。另一方面作為本科生科技創(chuàng)新活動的實驗基地。本科實驗教學(xué)專用實驗室為冶金工程學(xué)科實驗教學(xué)和學(xué)生自主科研創(chuàng)新活動提供了有效保障。（2）規(guī)范和完善開放性實驗管理：實驗室開放滿足了學(xué)生個性化教育要求，提高了實驗教學(xué)水平和設(shè)備的利用率。通過實驗室開放，激發(fā)和調(diào)動了學(xué)生參加實驗的積極性，提高了學(xué)生的實驗技能和實踐能力，改善了實驗教學(xué)效果。學(xué)生通過預(yù)約選擇進(jìn)行教學(xué)實驗內(nèi)容和進(jìn)行科技創(chuàng)新活動，一方面可完成教學(xué)計劃實驗，另一方面滿足學(xué)生開展自主科學(xué)研究的需要和本科結(jié)業(yè)課題實驗研究工作，使得教學(xué)和科技創(chuàng)新相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思想、創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)，達(dá)到全面提高實踐教學(xué)質(zhì)量和素質(zhì)教育效果目的。3結(jié)語實驗教學(xué)對實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，培養(yǎng)適應(yīng)冶金行業(yè)企業(yè)需求的高素質(zhì)創(chuàng)新人才起著重要作用。我校冶金工程實踐教育中心將通過對實驗教學(xué)的不斷探索，持續(xù)更新實驗內(nèi)容，豐富實驗教學(xué)手段，加強實驗平臺建設(shè)，為構(gòu)建理論與實踐相結(jié)合、應(yīng)用與創(chuàng)新相結(jié)合，多學(xué)科專業(yè)相互融合的培養(yǎng)新模式打下堅實的基礎(chǔ)。納米生物技術(shù)及其應(yīng)用從分子的微觀角度來看,目前的醫(yī)療技術(shù)尚無法達(dá)到分子修復(fù)的水平。納米醫(yī)學(xué)是在分子水平上,利用分子工具和人體的分子知識創(chuàng)造并利用納米裝置和納米結(jié)構(gòu)來防病治病,改善人類的整個生命系統(tǒng)。例如:修復(fù)畸變的基因、扼殺剛剛萌芽的癌細(xì)胞、捕捉侵入人體的細(xì)菌和病毒,并在它們致病前就消滅它們;探測機體內(nèi)化學(xué)或生物化學(xué)成分的變化,適時地釋放藥物和人體所需的微量物質(zhì),及時改善人的健康狀況。最終實現(xiàn)納米醫(yī)學(xué),使人類擁有持續(xù)的健康。在診斷方面的應(yīng)用1、遺傳病診斷納米技術(shù)有助診斷胎兒是否有遺傳缺陷。婦女懷孕8個星期時,血液中開始出現(xiàn)少量胎兒細(xì)胞。利用具有納米級大小孔洞的半透膜或特殊的合成納米管等,可把胎兒細(xì)胞分離出來進(jìn)行診斷。不需要進(jìn)行羊水穿刺。目前美國己將此項技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷中。2、病理學(xué)診斷腫瘤診斷最可靠的手段是建立在組織細(xì)胞水平上的病理學(xué)方法,但存在著良惡性及細(xì)胞來源判斷不準(zhǔn)確的問題。利用原子力顯微鏡(atomicforcemicroscope,AFM可以在納米水平上揭示腫瘤細(xì)胞的形態(tài)特點。通過尋找特異性的異常納米級結(jié)構(gòu)改變,以解決腫瘤診斷的難題。二、在治療方面的應(yīng)用1、納米化增加藥物吸收度增大藥物的表面積促進(jìn)溶解座崇>藥物大分子就能穿透組織間隙,也可以通過人而且分布面極廣。納米銀抗菌微粉銀含量:42%>應(yīng)用于中藥制劑。藥物的物理活性、靶向性比w.chinas團(tuán)nmAmphiphilicNanoparticlesCopolymerSizeDistrbutionofSynthesizedNanoparticles納米骨材料:把它植入體內(nèi)填充各類型的骨缺損,其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可生長出很多新生的骨細(xì)胞,所有填的納米骨材料,最后會降解消失,骨缺損部能完全被新生骨取代。0650120KU643*5NM866812KUB18*4NM具有納米級別的天然骨分級結(jié)構(gòu)和天然骨的多孔結(jié)構(gòu)智能藥物這是納米醫(yī)學(xué)中的一個非?；钴S的領(lǐng)域,適時準(zhǔn)確地釋放藥物是它的基木功能之一。863計劃項目“心血管病與糖尿病多指標(biāo)微流控芯片檢測系統(tǒng)的研制”,為糖尿病人研制超小型的、模仿健康人體內(nèi)的葡萄糖檢測系統(tǒng),它能夠被植入皮下,H使病人體內(nèi)的血糖和胰島素的尺寸,可以把它做得更可以適時和適量地釋放藥物12一且進(jìn)入,半夾口美國正在設(shè)計一種納米"智能這種"智能炸彈"很小,僅有2精確制導(dǎo)的種瘤殺手人工紅血歌還有增強鐘即出現(xiàn)超小以可界于貧需要金石隨著釋放納米藥物輸運納米微粒藥物輸送技術(shù)也是重要發(fā)展方向之一。目前,有半數(shù)以上的新藥存在溶解和吸收的問題。863計劃項目“納米藥物制劑的生物效應(yīng)研究”,當(dāng)藥物顆?？s小時,藥物與胃腸道液體的有效接觸面積將增加,藥物的溶解速率隨藥物顆粒尺度的縮小而提高。利用納米晶體技術(shù)將藥物顆粒轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的納米粒子,提高溶解性和難溶性藥物的藥效率同時,納米藥物制劑的賦形劑在胃腸道中起表面活性劑的作用,也提高了納米藥物顆粒的溶解率。一旦不溶性藥物轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的納米顆粒就適合于口服或者注射了捕獲病毒的納米陷阱密西根大學(xué)的Donaldsomalia等已經(jīng)用樹形聚合物發(fā)展了能夠捕獲病毒的納米陷阱。體外實驗表明納米陷阱能夠在流感病毒感染細(xì)胞之前就