光合作用研究精选(九篇)

第1篇：光合作用研究范文

关键词：探究性学习；假说――演绎；思维探究；实验探究

“假说――演绎”是现代科学研究方法中常用的一种研究方法。在生物学重大理论的发现中，如“孟德尔基因分离定律、自由组合定律”的发现，“DNA复制机制”的发现，“假说――演绎”都起到了很重要的作用。可以说，“假说――演绎”的科学方法是生物学科学探究的重要方法，是学生应该具备的基本科学素养。

“研究影响光合作用速率的环境因素”是《生物课程标准》的具体内容标准对光合作用有关内容的要求。除此之外，《生物课程标准》对光合作用还有这样的要求――“说明光合作用以及对它的认识过程”。“说明”和“研究”都是《生物课程标准》中的知识性目标动词。“说明”属于理解水平，“研究”属于应用水平。《生物课程标准》不仅要求学生理解光合作用的原理、光合作用的探究历程，还要求学生能应用“光合作用原理”解决实践问题。

人教版提供的这些课程资源，除了探究的具体案例可具体操作具体研究，可以搞清楚“光照强弱与光合作用速率的关系”外，其他只是为“研究影响光合作用速率的环境因素”指出了研究的方向和目标。如何“研究影响光合作用速率的环境因素”，需要教师整合课内课外资源，研究学生已有的知识经验和认知基础，对各种教学方法用心取舍，采取适当的教学策略，才能有效地完成教学任务。

基于以上分析，我们知道，探究性学习是一种非常有效的学习方式，“假说――演绎” 是逻辑上非常严谨实践中非常有效的科学研究方法。为了进一步加深学生对“光合作用原理”的理解，有效完成“研究影响光合作用速率的环境因素”的课标任务，让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学的研究方法，培养学生的探究意识和创新精神，采用以下教学策略和教学过程能有效地完成“研究影响光合作用速率的环境因素”。

一、“研究影响光合作用速率的环境因素”的教学策略

教师组织引导学生思维探究“影响光合作用速率的环境因素”师生合作交流提出“环境因素影响光合作用速率的方式”的假说，并建立数学模型预期探究实验的结果教师组织学生探究实验确认“环境因素影响光合作用速率的方式”，确认数学模型。

二、“研究影响光合作用速率的环境因素”的教学过程

1. 教师组织引导，学生思维探究，以数学模型的形式提出有关假说

（1）组织引导学生，思维探究“影响光合作用速率的环境因素”。

学生在探究“影响光合作用速率的环境因素”之前，已经学习了“光合作用原理”。《生物课程标准》要求学生“说明光合作用的过程”，即理解光合作用的过程。为了进一步加深学生对“光合作用的过程”的理解，完成课标“研究影响光合作用速率的环境因素”的教学任务，教师可以组织引导学生认真观察“光合作用的过程”，并由此让学生提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说。

教学实践告诉我们，“高中学生的理性思维有一定的发展，但其理性思维缺乏深刻性连续性和严密的逻辑性”，所以教师对学生观察“光合作用的过程”提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说，必须要有效地组织引导，以促进学生深入地思考，科学地提出假说。

问题是思维的起点。层层深入的问题，不仅能激起学生的探究欲望，还能逐步引导学生深刻地发现问题、思考问题，建构知识，经历探究的历程，体验步步成功的喜悦。所以，逻辑上层层深入的阶梯跨度符合学生认知特点的问题串，是引导学生观察“光合作用的过程”、提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说的关键。教师应该在本部分的教学中，注意问题串的设计，以有效地引导学生深刻思维。

引导学生思维探究“影响光合作用速率的环境因素”的问题串，观察“光合作用的过程”，回答以下问题：（注：以单位时间光合产物计量光合作用速率或强度）

①影响光合作用的外界因素有哪些？

②光照强度是怎样影响光反应产物的？又是怎样影响光合作用速率的？

③CO2浓度首先影响了光合作用的哪个反应？又是怎样影响光合作用速率的？

④温度是直接影响光合作用的速率的吗？它是怎样影响光合作用速率的？

以上问题串，不仅引导学生进一步观察研究了光合作用的过程，加深了学生对“光合作用的过程”的理解，而且为引导组织学生提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说构建相关的数学模型奠定了认知基础。

2. 在思维探究的基础上，引导组织学生构建数学模型，提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说

以以下问题串，引导学生深刻思维，提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说，建构相关的数学模型。

“建构‘环境因素影响光合作用速率的方式’的数学模型假说”问题串：

（1）随着光照强度的增强，光合作用速率能无限增强吗？为什么？你能“以光照强度为横坐标，以光合作用速率为纵坐标”，画出光照强度影响光合作用速率的坐标图吗？

（2）随着外界CO2浓度的增加，光合作用速率能无限增强吗？为什么？你能“以CO2浓度为横坐标，以光合作用速率为纵坐标”，画出CO2浓度影响光合作用速率的坐标图吗？

（3）温度如何影响酶的活性？温度如何影响光合作用速率？你能“以温度为横坐标，以光合作用速率为纵坐标”，画出温度影响光合作用速率的坐标图吗？

通过对以上问题的讨论回答，以及师生之间对答案的交流评价，学生能正确地画出“光照强度影响光合作用速率的坐标图”“CO2浓度影响光合作用速率的坐标图”“温度影响光合作用速率的坐标图”，亦即“‘提出’影响光合作用速率的环境因素”的有关假说，建构了相关数学模型”。

二、组织引导学生在假说基础上，预期“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验的结果

1. 组织引导学生学习“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验

引导学生深刻学习的重要相关问题串：

（1）本实验的目的是什么？（2）自变量是什么？本实验是怎样控制自变量的改变的？（3）因变量是什么？以什么为观察指标，捕捉因变量的变化？

2. 以问题串引导组织学生预期实验结果

相关问题串：

依据“光照强度影响光合作用速率的数学模型”假说，回答下列问题：

（1）随着光源逐渐靠近植物，光照强度会怎样变化？

（2）光源越近，光合作用速率应该怎样变化？

（3）随着光源逐渐靠近植物，单位时间浮起的叶片数量应该如何变化？

在以上问题串的引导下，学生只能预期出一个唯一的实验结果，即“随着光源逐渐靠近植物，单位时间浮起的叶片数量应该越来越多”。

3. 组织学生实施“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验，确认“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说的正确性、科学性

4. 组织学生课外设计实施“探究CO2浓度对光合作用强度的影响”“探究温度对光合作用强度的影响”实验，确认“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说的正确性、科学性

三、教学反思

《生物课程标准》对“研究影响光合作用速率的环境因素”的要求是知识目标中的“应用”水平。要达到“应用”水平的教学，必须引发学生的深刻思维，引导学生自主地建构知识。本部分教学，以层层深入的问题串，组织引导学生思维探究、实验探究；教学逻辑程序上“假说――演绎”。这样的教学策略，不仅可以使学生通过深刻思维，获得可以解决实践问题的知识，进一步加深对光合作用原理的理解，还能培养学生的创造性思维能力和建构数学模型的能力。学生因此亲历“假说――演绎”的过程，也能受到科学研究方法的教育。

第2篇：光合作用研究范文

这一节在介绍光合作用之前，先讲了色素，是课程设计的一个亮点，由色素吸收光的特点导出光合作用。教师讲解的过程中以旧知识叶绿体这一细胞器为切入点， 学生易于接受和理解。叶绿体是一个双层膜性细胞器，有基质，基粒，而我们所说的色素就分布在基粒上，这样很好把色素这个概念导出，而因为它的特殊功能---吸收传递和转化光能，光在光合作用中作为最终能量来源，自然引出光合作用。任何新知识都是在原有的旧知识的基础上生长起来的。换句话说，学生对新知识的掌握总是借助旧知识而实现的。对色素的学习刚好体现了这个观点。

生物是一门实验性学科，几乎每一个科学发现，都离不开实验探究。而在光合作用这节介绍了发现历程，因此，在这节学习中应该引导学生重现科学家的探究之路，领悟他们的艰辛，及在这个过程中彰显的智慧。可以按照提出问题-做出假设-设计实验-实施实验-结果分析-得出结论这个步骤，结合当时的历史背景和科技水平，还原他们的思维历程。例如，1642年，海尔蒙特，培养柳苗的实验，实验浅显易懂，容易还原，在当时的情境下，说明了问题，纠正的土壤对植物生长至关重要的观点。1771年，英国科学家普利斯特利的实验，比较容易做到，同样说明了植物更新空气的重要课题。不得不提的就是1864年，德国植物学家萨克斯做的实验，很经典，设计非常周密和巧妙，对绿叶一半曝光，另一半遮光的处理，酒精脱色，碘蒸气处理，这也是对我们以后设计实验的一个启发。酒精脱色排除无关变量对实验的影响，要注重对照实验在说明问题时的重要性。重现实验以后，要求学生阅读，找出每个实验的贡献，这部分属于接受性学习。对科学史的学习不仅体现新课标的探究性学习的要求，同样对传统教学中的接受性学习也有很好的体现。学生在课堂上习得的知识主要是前人积累的现成知识，接受学习是习得现成知识的最基本学习方式；光合作用发现历程科学家们的实验是不可磨灭的事实，探究学习需要一定的知识基础，这些知识主要是通过接受学习积累的。接受学习往往以感性知识作支柱，而探究是学生获得具体经验的途径之一，探究过程能够深化接受学习过程习得的知识，有助于培养学生的科学态度、创新精神和实践能力。在新课程理念中，探究性学习与接收性学习应该是并重的。

接下来是对光合作用过程的学习，新课程改革强调的是变被动学习为主动获取知识，美国教育家波利亚说过：学习任何东西最好的途径是自己发现。要求学生具有自主阅读理解能力，阅读能力就是迅速，正确的吸收书写或印刷体的意义以及电子出版数字化信息的能力，在课堂教学过程中，培养学生的阅读能力同样是重点，光合作用过程的学习先要求学生阅读教材，回答问题。

1。光合作用的原料水和二氧化碳是在什么时候参与到反应中的？

2。光合作用的产物有机物和氧气，分别是在什么时候产生的？

3。光合作用的条件：光，色素，酶是在哪个阶段发挥作用的？

恰当设疑，充分调动学生的主动型和积极性。问题的设计体现教师对学生的有效的引导，激发学生的阅读动机，指导阅读方法，培养读书习惯，让学生乐于读书。

通过教材的阅读学生很容易回答以上的三个问题，能力比较强的学生根据自己的理解，竟可以复述整个过程，学生的潜能是无穷的，我们应该利用课堂有限的45分钟发现他们的能力，有效地提高课堂教学效率。

学生阅读并回答问题之后，教师与学生一起从场所，条件，物质变化，能量变化进行总结，并且说出光反应与暗反应之间的区别与联系。教师不能从一个极端走向另一个极端，搞形式，谈“讲”色变，既要拒绝教师独霸课堂的现象，又要发挥教师在整个知识学习中的主导作用。在学生自主阅读之后，教师引导总结，体现知识系统性，真理性的特点，同时教师提供框架，让学生自己找出知识点，也是新课程理念指导下，对传统教学的完善和发展。

新课程理念提出要注重培养学生的学习兴趣，因为兴趣是最好的老师，而兴趣的培养可以是与现实生活密切联系的，也可以以学生好奇心为出发点，激发学生探究知识的积极性。在光合作用的探究活动：环境因素对光合作用强度的影响，课堂教学中变看实验，讲实验为设计实验。教师先给出学生探究实验的实验材料和用具：新鲜的绿色叶片（如菠菜叶片），打孔器，注射器，40W台灯，烧杯。让学生自己设计一个实验，证明不同光照强度对光合速率的影响。

第3篇：光合作用研究范文

【关键词】联合建设；研究生培养；示范基地

一、引言

太阳能光伏发电是可再生能源中发展最快的新兴产业之一。近十年来，世界光伏科技发展很快，光伏产业更是突飞猛进。到2010年，我国已经基本形成从高纯多晶硅材料――晶体硅生长与硅片――单晶或多晶硅太阳电池――太阳电池组件――光伏电站系统配件（逆变器等）整体产业链群。但由于人才教育滞后，专业人才奇缺，许多专业人才是从半导体微电子行业转型过来。尽管如此，我国微电子人才也是不足的，而且光伏行业与一般的半导体产业还存在有较大的区别。

从长远来看，我国的光伏产业发展才刚刚开始。预计在十年前后，光伏产业急需数千以至上万的本科以上人才是毫无疑问的。建立光伏科学与工程方向的高等教育培养基地，首先是满足我国光伏产业这一新兴产业发展对光伏人才的迫切需求；此外，也是科学研究的发展需要，我国的光伏科学研究同样也需要专业人才。光伏科学与工程的专业方向将会受到社会广泛的关注及欢迎。

在这一发展形势下，中山大学太阳能系统研究所联合广东爱康太阳能科技有限公司，提出了建设光伏科学与工程研究生联合培养基地的设想。目的是一方面推动建设广东光伏行业的人才培养创新平台，开展以产业化为目标的高新科技研发平台，实现产、学、研的良性互动；一方面也是解决光伏企业亟需专业人才的需求问题。

二、建设内容与前期基础

研究生培养示范基地依托中山大学在光伏领域多年的研究和教学成果，在太阳能光电转换材料、晶体硅电池制造技术、太阳电池及光伏系统应用技术等细分领域内开展理论和实验研究、资源调研评估和战略研究等，并结合企业实际需要，进行新产品新技术的研究开发工作，培养太阳能应用方面的高级研究和开发人才。

基地拥有良好的前期基础。中山大学在“光伏科学与工程”本科专业方向筹办期间开设了“太阳能材料”、“太阳电池原理、工艺及应用”、“太阳能技术”等本科课程，均取得了良好的效果。2006年创办太阳能方向工程硕士班；2007年创办了光伏技术与应用硕士研究生专业，培养高层次光伏专业技术人才；2007年开始与澳大利亚新南威尔士大学以2+2模式联合培养本科生；在专业教师配备和教材编写方面已做出充分的准备。此外，还为相关大专院校培养了一批骨干教师。合作企业广东爱康太阳能科技有限公司是晶体硅太阳电池生产与制造的龙头企业，是广东现代产业500强企业，产能位居广东省首位。公司立足于专业化、规模化、国际化的快速发展道路，制造国际先进水平的晶体硅太阳能电池产品，2010年产值10 亿，上交利税3000多万元，大专及以上学历员工占全体员工的比例达到75%。

三、建设成果

基地采用分阶段建设的进度设计，整个建设周期为三年。第一年主要是硬件设施建设；第二年开始完善联合培养研究生示范基地的管理和运行机制，提升师资队伍建设。并开始组织学生实习、实践。在此基础上，加强与光伏企业及国内外太阳能著名研究机构的合作关系，争取产学研联合项目以及国家、省与市重大科技项目，与国内外有关单位合作，在太阳能应用研究和技术开发方面有所突破。

截止2014年，已组织研究生、本科生实践活动三批，联合申报省、市各级研究课题5项，申请实用新型专利和发明专利四十余项，培养了一批光伏领域的专业技术人才。

四、思考与改进

组织管理与运行机制设置要符合双方的需求。双方分别选派人员到示范基地进行专项管理，明确各自的分工和任务目标。

经费来源要充足稳定。除了保障研究课题的经费使用，对于参加实践的研究生提供生活补贴也是有必要的。

研究生论文选题最好是能够结合基地的科研任务和开发项目，由导师和研究生本人共同商定。所产生的成果由高校和企业双方共同所有，并应保障双方的知识产权不受侵犯。

五、总结

经过三年的实践表明，联合培养模式取得了一定的成果。包括：①通过合作研究学术问题、开发产品技术，增强了光伏企业自身的技术创新能力；②联合培养可以为研究生提供创新项目研究实践平台，扩大研究生学术视野，为研究生追求国际学术前沿创造良好条件和氛围；提高研究生解决实际问题的能力和就业竞争能力；③发挥高校和合作单位的优势，合作解决企事业单位发展中急需解决的经济、社会或技术难题，并建立长期稳定的合作关系。

第4篇：光合作用研究范文

关键词：药物 血清白蛋白 荧光光谱

中图分类号：R96 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2013）14-0054-02

药物大多通过与生物体内大分子的相互作用而展现生物活性。血清白蛋白作为血浆中最重要的蛋白质，担负着储存和运输药物及其它内源性和外源性小分子的任务，因此常作为靶点与药物结合。荧光光谱法因其自身强选择性、高灵敏度的优点，现已成为研究药物与生物大分子相互作用的重要手段[1]。本文主要对药物与血清白蛋白相互作用的荧光光谱研究方法、作用机制、结合特征等方面进行综述。

1 荧光光谱研究方法[2，3]

1.1 荧光猝灭法

荧光猝灭是指荧光体（如蛋白质分子）与溶质分子（如相关药物小分子）结合作用，引起荧光体荧光强度降低或不发生荧光的现象。通过对研究猝灭过程的光谱研究，可得到药物与蛋白质相互作用的相关参数信息。色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸是血清白蛋白分子中含有能够发射荧光的氨基酸残基，其中，色氨酸荧光在蛋白质固有荧光中占有重要地位，选择295nm为激发波长时，则基本只发射色氨酸荧光。因此，色氨酸的荧光变化对蛋白质的构象变化及药物分子的作用对其构象的影响都能提供相应的参考。

1.2 同步荧光光谱法

同步荧光谱法是在荧光物质的激发光谱和荧光光谱中选一适宜的波长差值Δλ，用发射和激发两个波长进行扫描，由测得的相关数据，通过软件绘制成同步荧光光谱图。同步荧光与激发和发射光谱都有关，根据被测物质的吸收和发射性能改善选择性。同步荧光光谱法分为固定波长同步扫描荧光光谱法、固定能量同步扫描荧光光谱及可变波长的同步荧光光谱，在研究药物与血清白蛋白的相互作用时应用最多的是固定波长同步扫描荧光光谱法。固定波长同步扫描荧光光谱法是在扫描过程中使激发和发射波长间保持固定的差值，通常情况下选择等于斯托克斯位移的Δλ。当固定Δλ=60nm和Δλ=15nm时的同步荧光光谱为色氨酸残基和酪氨酸残基的特征荧光光谱。溶液环境对蛋白质空间构象有很大影响，故蛋白质构象变化依据绘制的同步荧光光谱图的改变来判断分析。

2 荧光光谱研究内容[4，5]

2.1 研究荧光猝灭机制

荧光猝灭的原因通常是由于荧光物质与猝灭剂作用引起荧光物质的荧光强度降低、荧光量子效率降低或激发态寿命缩短。一般情况下，药物加入蛋白质溶液中使蛋白质固有的荧光下降的猝灭机制主要有静态猝灭和动态猝灭和非能量辐射。静态猝灭是由药物与蛋白质基态分子生成不发荧光光的配合物或分子复合物。动态猝灭与温度有关，是药物与蛋白质基态相互作用的结果。动态猝灭作用过程符合Stern-Volmer方程：

F0/F=1+KQτ0[Q]=1+Ks[Q]

F0，F分别是蛋白质与药物作用前后Q的荧光强度，KQ为双分子猝灭过程速率常数，τ0为生物大分子的平均寿命，一般约为1×10-8s，[Q]为猝灭剂Q的浓度，Ks为Stern-Volmer常数，以此方程作图，可以得到一条截距为1、斜率为Ks的直线。

文献表明，静态猝灭与动态猝灭的判断依据如下：

（1）依据猝灭常数相关变化。

对于动态淬灭，温度升高增大动态淬灭的荧光猝灭效率，增大猝灭常数。而静态淬灭常形成分子复合物，温度升高可能导致复合物的稳定性下降，从而荧光强度下降。另据研究发现，各类猝灭剂对生物大分子的最大扩散碰撞猝灭常数为2.0×1010L・mol-1・s-1，倘若求得的KQ大于此常数，则可判定为静态猝灭，此为科研实验中最常用的判断标准。

（2）测定荧光分子的荧光寿命。

当发生动态猝灭时，猝灭剂使荧光分子寿命缩短，τ0=F0/F；当发生静态猝灭时，猝灭剂并不改变荧光分子激发态的寿命，τ0=1。测定荧光分子的荧光寿命是区分动态猝灭和静态猝灭最确切的手段。

2.2 确定结合常数与结合位点数

结合常数和结合位点数可以通过双对数公式求出，当荧光分子与猝灭剂相互结合作用时，其结合位点数n和结合常数Ka可由下式求出。

Lg[（F0-F）/F]=nLg[Q]+LgKa

做Lg[（F0-F）/F]对Lg[Q]的图，根据斜率和截距求得结合位点数n和结合常数Ka。

2.3 确定作用力常见类型

药物与血清白蛋白质间的作用力，通常包括氢键（HydrogenBond）、范德华力（Vander walls force）、静电引力（Electrostatic interactions）和疏水力（Hydrophobic interactions）。药物不同，与蛋白质的作用力类型也不同，常根据测得的热力学参数来推测作用力的类型。而在实际情况下，由于蛋白质特殊的空间结构，它和药物分子之间的作用力类型往往不是单纯的一种，常会出现几种作用力同时存在的情况。利用Vant Hoff方程可计算出反应的焓变ΔH和熵变ΔS，由此可以求出自由能变ΔG，然后根据这些热力学参数的相对大小，来综合判断分析药物与蛋白质间的主要作用力类型。

Ln（K2/K1）=（1/T1-1/T2）ΔH/R

ΔG=ΔH-TΔS=-RTlnK

根据大量实验结果，总结得出函数关系为：当ΔH0主要表现为疏水作用力；ΔH0主要表现为静电作用力。

3 展望

药物分子与血清白蛋白的研究与应用涉及医药学、农药学、病理学、化学、生命科学等相关领域，该方面研究已成为国内外医药学关注的焦点。随着药代动力学（PK）、药效动力学（PD）及临床药理学的快速发展，药物-蛋白质结合对PK-PD影响作用具有重要的实际意义。

为提供更多更有效的相关参数信息，应根据三维荧光光谱图，拓建指纹荧光图谱，开展更深入更系统化的研究，如蛋白质与药物相互作用部位结构特征的进一步考察、药物-蛋白质复合物结合强度和结合时间等。探索荧光分析新方法，注重与其他研究方法紧密结合将推动未来研究的深入，尝试开辟细胞整体水平上研究的新途径，全面综合阐明药物与血清白蛋白作用机制及化学本质。

参考文献

[1]Liu，J.-Q.；Tian，J.-N.；Li，Y.；Yao，X.-J.； Hu，Z.-D.；Chen，X.-G.Macromol Biosci，2004，4，520-525.

[2]王芳，裴明砚，唐乾，郑学仿.大连大学学报，2009，3，39-43.

[3]，徐小龙，刘清亮，谢永树.化学进展，2001，13（4）：257-260.

第5篇：光合作用研究范文

[关键词] 光缆 数字通信 研究

我国开始光缆数字通信工程的研究已经有些年头，在数字电视等领域已经取得了一定的突破，但相比发达国家，我国的数字通信工程研究还是不够的，加上整个研究体系并不完善，也没有建立完整的行业规范，使得在研究过程中遇到了一系列问题，合理的解决这些问题，为我国光缆数字通信工程的进一步发展与突破有重要意义。

一、光缆数字通信工程设计所面临的困难

1、专业人员和研究设计团队偏少

光缆数字通信在我国还是一个比较新的名词，由于起步较晚，这方面的人才较少，对光缆数字通信工程的设计研究造成了较大的阻力。加上学生在学习专业知识的时候，很少接触到真正的光缆数字通信工程设计工作，接触到尖端技术的机会更是稀少，这对光缆数字通信人才的培养非常不利。另一当面，现有的研究设计团队较少，部分团队科研力量不够，设备上的缺乏使得研究设计工作进行缓慢，最重要的是光缆数字通信工程设计的学术氛围尚未形成，使得很多专业人才没有发挥自己才能的平台，造成了极大的人才资源浪费。

2、设计研究体系和规章制度不完善，研究设计阻力较大

我国光缆数字通信工程设计现在还是起步阶段，不仅需要大量的专业人才和专业团队，也需要一套完整的设计研究体系和规章制度。现在正是研究体系的缺少，很多小的设计团队已经陷入了单打独斗的误区中，学术交流比较缺乏，资源的不共享导致整个研究进程非常缓慢。加上没有规范的制约，存在很明显的不公平竞争，打击了部分研究者的积极性。正是由于一些不良因素的影响和制约，使得光缆数字通信工程设计的良性发展受到了巨大的冲击。

3、研究成本以及使用成本偏高

光缆数字通信的研究设计是为了让人们享受到更好的通信服务，但我国的数字通信工程现在仍然没能真正得到大众的支持，很多人并不了解数字通信的特点和优势，使用成本偏高是主要原因，这非常不利于我国通信数字化的进程。一方面，研究设计中需要用到许多国外的先机技术和设备，需要较高的成本，另一方面，有关部门对光缆数字通信工程研究的支持不足，研究资金比较缺乏，再加上部分设计机构人员臃肿，无形之中增加了研究开发的成本。如果不能把研究成本和使用成本降到合适的程度，光缆数字通信就不可能深入人心，更加不可能得到普及。

二、如何加快我国光缆数字通信工程的设计

1、重视光缆数字通信方面人才的培养和引进

人才的培养和引进是整个研究设计的基础，加快光缆数字通信方面人才的培养是加快通信数字化的第一步。首先高等院校应该改变培养模式，可以联合研发团队进行综合培养，让大学生就可以直接接触到光缆数字通信工程的设计研究，尽可能的为他们提供学习尖端技术的机会，争取让每一个学生都能成为实用型人才；其次，有关部门应该支持相关科研团队的建立，并对他们提供一定的经济支持，早日形成光缆数字通信的研发气氛；最后，在人才的使用上一定要遵循人尽其用，企业在引进人才时一定要合理，力争每一个人才都能有一个较好的发挥平台，杜绝人才资源的浪费。相信只要我们打好了人才这个大基础，整个研究设计工作将会变得又快又好。

2、加速建成合理的研究体系和规章制度

切实推进开发研究体系的建立，尽早制定完善的行业规章制度，对光缆数字通信工程的设计研究有重要意义。一方面，应该完善研发设计体系，增强各个研发团队之间的沟通和合作，在技术攻坚时，联合一切可以联合的机构和人才展开研发设计。可以定期举行学术研讨交流会，使光缆数字通信工程的设计进入到一个良性发展期；另一方面，一定要尽快的完善行业内部的规章制度，对不符合规定的研发机构和企业予以一定的处罚，情况严重的一定要取消气研发资格。在支持各个团队和企业竞争的同时，一定要避免行业内不公平竞争行为的发生，早日处理有碍光缆数字通信工程研究设计进程的人和事，为整个研究设计的展开保驾护航。

3、开发新技术，降低生产以及使用成本

为了使整个光缆数字通信真正的造福于民，我们迫切需要降低数字通信的生产和使用的成本。可以从以下两个方面着手：一方面，我们要加大宣传的力度，让数字通信技术为更多的人所熟知，让更多的人支持光缆数字通信工程，使用的人多了，每个人的使用成本自然而然就会有所降低；另一方面，有关部门一定要加大对数字通信研究设计的进一步投入，支持新技术和新设备的自主研发，在创新的背景下，加速对国外高新理论的研究和不断吸收，减轻对国外人才和设备的依赖程度，同时还要改善研发工艺和施工工艺，更多的使用低价实用的原材料，切实降低生产的成本，最后需要对相关研发团队和企业进行定期考核，规范研发流程，杜绝企业内部人员臃肿情况的发生，精兵简政对于降低生产成本有很重要的意义，综合种种情况来加快我国光缆数字通信工程的设计进程。

三、总结

总之，光缆数字通信作为朝阳产业，有着非常美好的明天。数字通信技术，相比于传统的通信技术，在抗干扰和传输质量方面有着起独特的优势，加上数字通信技术适用的领域非常广，我们有必要加大对光缆数字通信工程研究设计的投入，我相信我们一定能早日实现数字通信高速化、智能化以及小型化的研究目标。在不久的将来，光缆数字通信技术必将取代传统通信技术，并且一定会深入人心，为提高人民的生活水平作出巨大的贡献。

参 考 文 献

[1]何宁;颜永庆;王茂祥;郑彤;朱彤;;通信工程建设的计算机网络化管理系统[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年

[2]任世洋;探讨长途光缆线路的维护和管理[A];中国通信学会2001年光缆电缆学术年会论文集[C];2001年

第6篇：光合作用研究范文

微型化和智能化始终代表着现代工业和科技的主要发展方向。微电子、微机械、微光学等一连串“微工程”的兴起和发展，将科学技术带进了一个全新世界。

进入21世纪，随着社会的发展和技术的进步，由光学与微电子、微机械、纳米技术互相融合、渗透、交叉而形成的前沿学科―微纳光学，因其独特优势成为目前研究者关注的焦点。

微纳光学在基础研究和设计制造技术方面的进步，变革了传统光学与技术的发展路线，促进了光学系统微型化、集成化的发展，在生命科学、生化、通信、数据存储、新能源利用等领域都表现出巨大的应用价值和市场潜力。

电子科技大学物理电子学院教授、博士生导师付永启，多年从事微纳光学研究，在微细加工、纳米加工、衍射光学、微光学、表面等离子体光学及近场光学等领域取得了多项研究成果，始终参与和推动着“微世界”中的无限精彩。

立足前沿，引领尖端研究

“微纳光学”顾名思义分为微米光学（简称微光学）和纳米光学两部分，即微米和纳米尺度上的光学研究。”付永启在接受采访时，首先谈到了微纳光学的研究情况。

据付永启介绍，微光学是基于微细加工技术、研究微米尺度的微光学元器件设计、制作以及应用的学科。而纳米光学主要研究光的空间传播范围在纳米尺度时的倏逝波特性，并通过基于近场光学结构的纳米探针来描述和控制的过程及应用。

“在纳米光学研究中，作用于近场的光学系统突破了传统的衍射极限限制，能够对纳米光学结构进行空间分辨率在纳米量级的分析；同样，通过基于亚波长光学结构或器件，能够实现高密度的数据存储，不但可以实现微米范围的成像，也可以实现高清晰度的相位合成、单分子探测以及局部区域光谱分析。”

正是这些独特的优势，使微纳光学自产生之日起，便始终处于研究者关注的中心，并愈发活跃。

虽然我国在微纳光学领域已经取得了一定的成果，但同国际相比，无论在基础研究还是应用转化方面都存在一定差距，总的来看原创性技术太少，能够转化为产业、推动光电子产业发展的更少。

付永启认为，要使微纳科学与技术为人类造福，必须从基础研究做起，打下坚实基础的同时，紧密结合产业领域发展需求，准确把握市场方向，重点攻关，进而带动全面发展。

而付永启的研究成长过程，也恰巧暗合了微纳光学从基础研究到产业应用，以点带面的发展路线。

世界微纳光学蓬勃发展的1990年代，付永启走进了这一领域。

1994年，付永启在中科院长春光机所研读博士，“当时是跟导师一起做国家航天‘921’项目中的一个子项目―‘动态目标发生器’的研究，我主要负责曲面光刻的研究。”那是他接触到微光学并逐渐对微光学元器件的设计制作产生兴趣的开始。

在博士后研究阶段，付永启又接着在衍射光学元件的设计制作方面开展了深入研究。随后为了开阔视野、提升研究能力，付永启于1998年赴新加坡南洋理工大学精密工程与纳米技术中心作研究员，借助当地优越的软硬件条件继续深入开展微光学以及后期纳米光学领域的研究工作。

在新加坡，通过与科研院所及工业界的合作，付永启开展了多个横向和纵向项目研究，接触到了微电子、微机电系统（MEMS）、微纳加工、纳米计量、及生化分析等多学科领域的知识，先后完成了多项重大研究课题，并取得了许多创新性成果。

2001年，付永启将目光专注到了一种新的微纳光学元件一步加工制作方法―聚焦离子束制作技术上，经过两年的反复研究、实验，终于获得成功并使技术逐渐成熟。

付永启利用纳米加工技术实现了微光学元件与光电子元/器件的集成一体化，即利用聚焦离子束技术直接一步将微光学元器件甚至纳米光子元器件与光电子器件集成于一体，从而达到直接控制光束的目的。这一技术摆脱了传统的采用离散光学元件对激光束进行准直或聚焦的方法，不但减少了系统元件数，而且节省了空间，更容易实现系统的轻量化和小型化，对微系统的开发具有重要意义。

同时，他还发现了两种材料，它们在聚焦离子束轰击下具有材料自组织成型特性，该特性可直接用于微光学元件的结构成型。以该技术为基础，能够制作出几种特定的微光学元件，包括微正弦光栅、微闪耀光栅等。

此外，付永启还利用聚焦离子束直接写入法和辅助沉积法成功实现了微光学元件与光电子元/器件的集成一体化，为光学系统的小型化、微型化、平面化提供了制作技术保障。该集成一体化元/器件已经广泛应用于生命科学、生化、通信、数据存储等领域，至今仍在应用，还没有其他方法能够替代。

值得一提的是，聚焦离子束技术在微电子行业的广泛应用，大大提高了微电子工业上材料、工艺、器件分析及修补的精度和速度，目前已经成为微电子技术领域必不可少的关键技术之一。同时，由于它集材料刻蚀、沉积、注入、改性于一身，有望成为高真空环境下实现器件制造全过程的主要加工手段。

毅然回国，助力产业发展

2007年，付永启放弃国外优越的待遇和生活，带着累累硕果和先进理念回国，受聘于电子科技大学物理电子学院。9年的国外工作和生活经历，使付永启真正体会到“国家”二字的含义，而回国发展也正是其心之所向。

随着科技的进步和需求的转变，目前国内微纳光学技术研究主要集中在基于特异性材料的微波天线、隐形技术、纳米光刻等几部分，研究趋势也朝着更加实用性发展，包括军用和民用。而在产业方面，付永启认为应重点结合能源和生命科学等热门领域的需求，积极探索，主动推进，研发出具有代表性的产品，如高效率光伏电池、光热疗法治疗癌症、多通道微型生化传感器等。

在学校和所在团队的支持下，付永启在纳光子结构、元器件及其应用方面取得多项国家自然科学基金项目的资助，目前主要在纳光子结构的精细聚焦及成像研究，包括基于纳光子结构的超分辨聚焦成像、负折射材料的制备及应用、近场表征等方面开展进一步的深入研究，并推进其尽快走向应用。

多年从事理工科学研究的付永启，处处透着浓郁的人文气息。他看重学生的做事态度胜过考试成绩，鼓励学生积极与其他学科的人员交流，在学科交叉中探寻思维方式的改变和新的研究切入点。

他认为创新更加需要自由开放的教育环境和多维度的思维模式，有源之水才能长久，有本之木才会繁茂。

他喜欢历史、地理、天文、摄影等偏重人文的内容，注重精神层面的丰富与充实，并认为这才是人做事的动力和源泉。

第7篇：光合作用研究范文

关键词：含酚废水 光催化氧化 反应机理

含酚类有机化合物属于芳香族化合物，属于美国国家环保局的129种优先控制的污染物种类，也是我国优先控制的污染物种类[1]。酚类化合物可以多种途径进入人体，如经皮肤接触，呼吸吸入和经口进入消化道等。人体若吸收被酚污染的水超量，可造成慢性中毒，出现各种神经系统症状及呕吐和腹泻等慢性消化道症状。

除了严重影响人类健康，酚类化合物也会对动植物产生危害。含酚废水灌溉农田会使农作物减产或死亡。含酚废水的毒性还会抑制水体中其它生物的自然生长速度，破坏水生生态平衡。因此，为了保护环境，更好治理水体污染问题，含酚废水的处理处置尤为重要。

一、含酚废水处理方法

工业上，含酚废水的来源十分广泛。焦化厂、炼铁厂、炼油厂、精细化工厂等都产生含酚废水。一般来说，废水除含酚之外，还含有油、氰化物、硫化物、悬浮物、氨氮、无机盐等成分。酚类物质对水生生命的极高毒性和难以生物降解是其造成的水污染主要原因[2]。

在实际工业化处理中，通常对高浓度的含酚废水，首先要考虑将酚加以回收利用；但是对酚类物质浓度不高、无回收经济价值的废水或者经回收处理后仍留有残余酚的废水，必须进行深度降解处理。目前，对苯酚废水处理技术的研究主要集中在生化处理技术、膜分离技术、溶剂萃取法、超声波以及电化学和光催化等高级氧化技术。各种方法各有优缺点和侧重点，在实际应用中受到不同情况和程度的限制。其中，具有强氧化能力的羟基自由基（・OH）为氧化剂的高级氧化技术，以其可快速将有机物矿化为CO2和H2O的特性，得到研究学者们的关注。其最典型的代表则是光催化氧化方法，已广泛应用于酚类污染物降解的研究中。

近几十年来，光催化氧化技术已经进行了大量的实验室研究工作，虽然大型工业化应用尚不成熟，但是因其降解效果明显、不产生二次污染的优点，获得各方青睐[3]。采用不同光催化技术针对该化工生产车间含酚废水的适用性进行研究，可确定可靠工艺参数，一定程度上可为实际工业应用提供理论依据。

二、光催化技术反应机理

光催化氧化技术可以分为非均相光催化氧化法和均相光催化氧化法。均相光催化氧化法主要以采用半导体光催化材料为主。在半导体光催化氧化法的基础上加入O3、H2O2、Fenton试剂等氧化剂，大大提高了氧化能力和光解速率。常用的均相光催化氧化体系有UV/O3、UV/H2O2、UV/Fenton等。

1.均相光催化反应机理

（1）UV/H2O2的反应机理包括[4]：

（2）UV通过有效光子直接激发有机物分子键解离进行光降解；

（3）H2O2直接氧化降解；

・OH间接氧化降解，即1分子的H2O2首先在紫外光照射下产生2分子的・OH，然后・OH与污染物发生氧化还原反应，・OH氧化一般占主导作用。

UV/Fe2+/H2O2是在Fe2+/H2O2的基础上引入紫外光照的技术，UV光能显著加速Fe2+/H2O2反应，除了H2O2可以直接分解成・OH，还能使Fe3+水解羟基化的Fe（OH）2+在紫外光作用下更加容易转化为Fe2+，可以促进Fe2+与Fe3+之间的相互转化，提高亚铁盐的利用率。

从总体上来说，UV/Fe2+/H2O2的降解过程中COD被氧化可以描述为如下过程：

第一步：

第二步：

2.非均相光催化反应机理

TiO2降解有机物机理如图所示[5]。当TiO2接收到的光子能量大于其禁带宽度（锐钛矿为3.3eV），其价带上的电子（e-）受到激发，跃过禁带进入导带，在价带留下带正电的空穴（h+）。所产生的正电荷空穴具有强氧化性，而跃迁电子具有强还原性，二者构成氧化还原体系。当光生e--h+对在离半导体表面足够近时，载流子移动到表面，活泼的空穴、电子都有足够能力吸附在表面上的物质发生氧化还原反应。与此同时，系统还存在电子与空穴的复合，因此需要抑制电子与空穴的复合，才能提高光催化效率。一般来说，通过加入俘获剂可以抑制复合，光致空穴俘获剂主要有OH-和H2O。光生e-和h+除了可直接与反应物作用外，还可与吸附在催化剂表面上的O2、OH-和H2O发生一系列反应，生成具有高度化学活性的羟基自由基・OH及H2O2，这些活性较高物质把吸附在催化剂表面上的有机污染物还原为CO2、H2O等。

三、光催化领域研究现状与发展

国内外研究者针对酚类有机化合物光催化技术进了大量的科学研究。如张轶等[6]评价比较了UV/TiO2、UV/H2O2、UV/TiO2/H2O2等体系下苯酚降解机制和动力学；刘琼玉等[7]通过Solar-Fenton氧化与生物降解技术联合降解酚类废水，对更为复杂的光催化复合体系进行了研究，等等。这些为光催化技术在高级氧化技术处理废水领域奠定了坚实的基础。

诸多实验室研究证明了光催化技术的良好去除效果，但是在其实现工业应用过程中，面临着运行成本较大、光源利用率低、催化剂失活、光催化反应器光分布不均匀等难题，这些问题使光催化技术的发展出现了巨大瓶颈。近几年，诸多的光催化研究从单纯针对催化剂种类、污染物种类、催化反应条件等问题的研究，转向对于光催化反应器的设计以及复杂体系降解情况的研究。

为了更好对光催化反应器内光分布进行设计，提高光源利用率，一些研究着开始研究光催化反应器内光分布情况。比如，QiangZhiming等[8]开发了在线监测系统对UV反应器内的光分布进行研究。除此之外，不少研究中引入了更新型的紫外光源进行光催化的研究，以求寻找更为能源利用率更高、经济实用型更强的紫外光源。关于不同光源对于UV/H2O2降解过程的影响的研究正在进行，引入更新的光源如LED节能光源也为光催化的研究提供一种新的思路。

目前，除了设计大型的新兴光催化反应器外，还需将光催化降解的技术应用到更为复杂的体系以适应工业废水所可能会出现的各种情况。最近几年，对于有机物复合体系光催化过程的研究也开始受到研究者的重视。如UV/H2O2苯酚与甲酚混合体系的动力学研究等。这些工作都为研究光催化处理更为复杂的工业废水体系提供了参考和理论依据。

参考文献

[1]朱菲菲，秦普丰，张娟等. 我国地下水环境优先控制有机污染物筛选[J]. 环境工程技术学报，2013，3（5）：443-450.

[2]孙志斌，武巧仙. 含酚废水处理方法及进展[J]. 精细与化学品专用，2012，20（8）：49-53.

[3]陈德强. 高级氧化法处理难降解有机废水研究进展[J]. 环境保护科学. 2005，31（132）：20-23.

[4]刘杨先，张军. UV/H2O2高级氧化工艺反应机理与影响因素最新研究进展. 化学工业与工程技术，2011，32（3）：18-24.

[5]SaberAhmed，M.G. Rasul，WaydeN. Martens，etal. Heterogeneousphotocatalyticdegradationofphenolsinwastewater：Areviewoncurrentstatusanddevelopments. Desalination，2010，261（1-2）：3-18.

[6]张轶，黄若男，王晓敏等. TiO2光催化联合技术降解苯酚机制及动力学. 环境科学，2013，34（2）：596-603.

第8篇：光合作用研究范文

生物医学光子学是作为生命科学和医学研究的辅助手段而发展起来的,它以生物或医学样品为研究对象,以医学、生物学和光学工程等学科的基础知识的充分融合为基础,通过工程技术手段为生物医学研究或临床应用提供检测或监控仪器和方法,所以生物医学光子学的发展和成功应用除了对生物或医学学科本身的发展具有促进作用外,对工程学、物理学、化学、材料学等学科也提出了新的要求,并客观上推动和促进了这些学科的交叉和技术的融合[4]。生物医学光子学可分为生物光子学和医学光子学两个部分,分属于生物学和医学领域,但二者的研究内容并无严格界限。也可以根据应用目的的不同,将生物医学光子学划分为光子诊断医学技术和光子治疗医学技术两个领域[5]。由于生物医学光子学的学科跨度大,不能明确界定在某一单一学科领域内,所以并无生物医学光子学专业,而是根据导师隶属单位情况和科研项目需要,在光学工程、电子工程、生物医学工程、生物技术、临床医学等一级学科下设置该研究方向,招收并培养研究生。

2当前生物医学光子学研究生培养面临的困难和问题

生物医学光子学的研究需要生物医学和工程技术两方面多学科知识的交融,需要生物学、医学、药理学、病理学、脑科学、光学、电子学、图形图像学、信号处理等多学科专家学者的参与,因而具有复杂性和综合性的特色。这种特点促使我们在生物医学光子学专业研究生培养时需要特殊的学术环境,需要观念上的转变和政策上的支持,更需要高水平的导师队伍和先进的培养模式来保证。目前,生物医学光子学方向的研究生培养还面临以下问题。

2.1缺乏新技术和新知识的传授,知识培养体系亟需完善

生物医学光子学的理论知识和技术更新都很快,不断有新的应用领域和市场需求出现,国家和社会要求我们培养具有更强创新意识和应用实践能力的研究生,可以在某一行业领域担当领头人。但当前的研究生培养,对新技术和新知识的传授不足,教材内容严重滞后,缺乏让学生开拓视野、跟随学科领域发展前沿的综合交叉性课程。

2.2研究生培养环节缺乏规范性

从事生物医学光子学交叉学科的研究生,其本身的专业背景多属于传统的单一学科范围,攻读的研究生学位也多属于此范围等。由于生物医学光子学这门交叉学科涉及的知识内容非常广博,而导师的科研课题又非常具体,使这种以导师科研课题作为研究生培养载体的方式,具有较大的不确定性和随意性,无法兼顾研究生的专业背景、科研兴趣和科研课题几方面的因素,常常是为了完成课题而进行相应的学习,未能在研究生对知识的综合—消化—应用方面下足功夫,在研究生的科研培训和能力培养环节缺乏系统性和规范性。

2.3研究生的培养质量受限于导师的研究课题

当前生物医学光子学的研究生培养大多依托于导师现有科研项目,因此在培养过程中存在一系列问题,如:以完成特定生物医学光子学研究课题为目标的研究生培养,对培养目标以及培养过程等没有清晰明确的认识,无法让学生既具备合理的知识结构,又具备综合多学科知识的素质和能力;有的导师的研究课题仅是借用了其它学科的名词和概念,而未真正开展跨学科领域的研究内容,结果是研究生的理解、认识混乱,甚至出现概念错误等现象;还有研究课题仅仅是生物医学和光学内容的简单叠加,缺乏真正的融合和借鉴,研究生在课题研究中无法深入下去。以上种种,不但不能产生创新成果,反而影响了研究生培养质量,阻碍了研究生的学术水平提高。

2.4现行的教学管理体制难以满足学科交叉研究和研究生培养的需要世界各国对交叉学科研究极为重视。英、美等发达国家都相继成立了生物医学相关的交叉研究中心,便于来自不同学科背景的科研人员相互交流和沟通,为前沿学科建设开辟道路。反观国内,只有少数几所重点大学或中科院的研究所设立了专门从事生物医学相关领域的交叉学科研究院或研究中心,如,北京大学的前沿交叉学科研究院建立的生物医学跨学科研究中心,而大部分学校院、系划分都是长时间不变的。从事生物医学光子学研究方向的教师要有确定的学科“归属”才具有所在学科的资源(包括经费和科研设施等)使用权,而研究生也是通过某一特定学科的入学考试内容,遵循其培养方案和培养目标进行学习和科研培训[6]。严格的学科界限使生物医学光子学研究方向的导师无法合理整合校内资源为交叉学科研究服务,是开展交叉学科研究生培养的直接障碍。

3生物医学光子学研究生培养模式的探索和建议

完善培养和管理工作是生物医学光子学方向研究生培养顺利进行的保证,我们需要在人才输入(招生)—人才培养—人才输出(学位授予)这三个方面都留有足够的空间,给予适当的政策倾斜,并完善配套的管理运行机制。

3.1采取灵活的招生政策,鼓励跨学科招生

招生机制是人才培养机制三步曲中的第一步,高质量的生源是高水平人才培养的第一关。我们的目标是选择合适的人,创造适合的环境,让通过适当的机制选拔进来的人能在这样的环境中成为优秀的交叉学科人才[7]。因此,为发展生物医学光子学交叉学科研究,调动导师在交叉学科培养研究生的积极性,调动学生从事交叉学科研究的热情和兴趣,学校对交叉学科研究生的招生工作应采取特殊的政策:首先,对交叉学科的招生名额分配有倾斜政策,以支持交叉学科的学科发展和人才培养;第二,鼓励跨学科招生和报考,例如,光学工程专业生物医学光子学方向招生,即可以招生简章中列出欢迎生物、医学相关学科研究生报考,并增加相应的入学考试可选科目;第三,学校保留部分名额优先录取优秀的跨学科学生或接收跨学科推免生等。

3.2规范研究生培养和管理环节

(1)设立跨学科联合指导教师小组。目前的研究生培养主要采取导师责任制,是一对一的责任关系。但对生物医学光子学研究生而言,应结合科研需要、本单位研究特色以及研究生的专业背景,合理配置跨学科联合指导老师小组,整合本校内的优势力量,实行多对一或多对多的师生关系,如,以生物显微成像为特色的单位,应配备细胞生物学、光学工程和图像处理技术方面的导师队伍,以光学医疗仪器为特色的单位,应配备光学、测控技术和临床医学方面的导师组。来自相关学科的高水平教师共同培养交叉学科的人才,对研究生相关学科知识结构的建构和高水平研究课题的选定都具有重要作用,同时,研究生也可以在导师组的指导下以补修和自学等方式学习欠缺的跨学科知识。

(2)严把培养环节质量关。导师指导小组要对研究生从入学、选课、选题、科研实践、、毕业答辩各个培养环节全面负责,将知识传授和能力培养相结合。首先,入学之初,指导小组即对每个研究生的学科背景和能力进行评估,针对学生的背景和兴趣初步确定科研方向,并制订课程学习计划,为学生完成生物医学光子学交叉学科研究课题储备必要的专业知识,同时鼓励学生选修具有“新兴、前沿和交叉”特点的课程;其次,安排跨学科的学生补修部分相关学科的本科生课程,以补充知识上的欠缺;第三,指导小组要为学生提供参与科研实践的平台,在未正式进入课题之前,指导学生参与短期(2～3个月)科研轮训,使学生对本学科方向正在进行的科研内容有所了解,进而因势利导明确研究课题;第四,导师指导组应随时跟进研究生的科研进度,在研究生论文选题和中期检查时对所开展科研工作进行正确的引导和调整,保证培养过程的顺利进行。

(3)构建科研大平台,引导研究生学术成长。良好的科研环境是个人学术成长的关键因素。构建生物医学光子学科研大平台,吸引更多相关学科优秀的科研人员加入到导师队伍中来,是提高研究生培养质量的重要举措,不同学科学术思想的熏陶,不同思维方式的影响以及多学科导师在科学研究方面的通力合作和团队精神也会对研究生产生潜移默化的影响,有利于其学术成长;此外,导师要充分调动研究生的积极性,保护研究生跨学科研究的科研热情,重视研究生个人的主观能动性和兴趣,只要使用正确、合理的引导方式,不同专业背景的研究生与导师之间可以碰撞出很多新的思想火花,获得意想不到的收获。

(4)多途径培养创新人才,完善知识体系。在当今这个多元化的时代,人才培养的途径也是多种多样的。为了适应生物医学光子学领域对创新型人才的需求,学校应设立专项基金,支持和鼓励研究生从事学术交流,如吸引学生参加国际会议、科技竞赛、制作大赛等活动,激发学生主动学习的兴趣,引导学生掌握正确、科学的学习方法,尤其是适应自身特点的学习方法及获取知识的能力,引导学生学会用所学的知识创造性地解决实际问题,提升学生实践能力与创新精神。此外,针对课程设置方面存在的问题,建议在专业培养目标指导下,从师资队伍、课程内容、实验教学资源全方位的整合。鼓励老师多开设前沿性课程,邀请本领域国外专家为研究生开设讲座类课程;通过汲取国内外相关领域的先进经验,结合科研和实验教学资源,建设生物医学光子学交叉学科系统、完善的知识体系,重视课程内容的系统性、前沿性及与本单位研究特色的相关性,重视学生集成—融合—应用能力的培养。

3.3正确把握学位内涵,严格学位授予工作

学位是评价个人学术水平的一种尺度,是表明个人学术水平的资格证书,是在某一学科、专业上达到一定标准的凭证。具体到生物医学光子学方向,完成研究生教学环节,达到生物医学光子学方向研究生学位授予要求的研究生,是表明该研究生在生物医学光子学领域达到一定学术水平标志,应具备以下特点:了解本学科的研究现状和前沿问题,能够在相应的学术背景之中提出和确定具体的研究课题,能够论证该课题的学术意义和社会意义;明确自己研究问题的难度和解决问题的关键之所在,能够在导师指导下提出可行的研究方案和周密的实施计划;能够在导师的指导下独立研究问题、解决问题,独立完成实验,能够做到理论与实践的有机结合,并将结果整理成规范的学术论文。因此,研究生培养单位、尤其是研究生导师组,除在入学之初对学生进行必要的引导外,更应加强对研究生培养过程中各环节的检查与监督,严格课程教学、论文选题、答辩等方面的工作,严审研究生毕业资格,扭转学生重结果轻过程的心态,真正为社会输送合格的、具有革新和创造力的生物医学光子学人才。

第9篇：光合作用研究范文

2012年12月17日至19日，来自英、美、中等多个国家的17支科研团队汇聚于菲律宾马尼拉，在亚洲最大的国际农业科研机构一一国际水稻研究所（IRRI），参加一年一度的“C4年会”。与会者兴奋地发现：根据研究进度时间表，几乎可以肯定，三年之内能够实现双细胞碳4（C4）水稻的代谢原型，其不再仅仅是个“计划”。

四年前，这些科研团队组成了“国际C4水稻联盟”（下称C4联盟），希望将玉米中的高效光合作用机制，安装进水稻中，以提升水稻产量。这个新品种水稻被称为C4水稻。若C4水稻研发成功，它将减少化肥的使用，比传统水稻更适应干旱等恶劣环境，重要的是，可以使水稻增产50％。

亚洲供应并消费着世界范围内90％的水稻，平均每公顷土地供养27人，这一数字到2050年，将是每公顷必须供养43人。在世界范围内，人均耕地面积在减少，平均每天约有2.5万人的死亡与饥饿相关。“土地耕种面积已经没有可能进一步增加，所以我们需要提高单产和耕种效率。”康奈尔大学农业生物技术支持计划第二期（ABSPII）项目主任弗兰克-绍科斯基（Frank　Shotkoski）说。

探索新的增产途径成为科研工作者们努力的目标。国际水稻研究所计划，未来三年研制出C4水稻的原型。这离C4水稻真正研发成功还很远，至少需要15年。

虽然这项技术的研发还存在许多不确定性，中国工程院院士袁隆平在2012年9月的一次演讲中表示，C4技术将被融入第四期超级杂交水稻的研发，达到亩产1000公斤的目标。来自各国的研究者们相信，这是实现新一轮粮食增产的极有潜力的路径。

改造水稻生理

杂种优势和形态改良是杂交水稻增产的两个核心路径。如今，科学家们几乎用尽了作物中所有与提高产量相关的有利基因，增产已接近极限。

2012年9月，湖南省溆浦、隆回等五个县的攻关田中，第三期超级杂交水稻终于成熟，专家组对其中三块田进行验收，平均亩产达到917.72公斤，实现了袁隆平六年前提出的“超级杂交稻第三期亩产900公斤攻关”设定的目标。

然而，受到研究人员精心照顾的试验田与实际农田存在不小差距。“第三期超级杂交水稻的产量潜力和适应性还有待进一步研究。目前我们推广的超级稻主要是二期。”湖南杂交水稻研究中心杂交水稻重点实验室常务副主任赵炳然说。

包括杂交育种在内的传统育种方式，主要依靠挖掘水稻自身的有利性状达到增产目的。早在140多年前，奥地利植物学教师孟德尔（Gregor　Johann　Mendel）将1英尺高的豌豆与6英尺高的豌豆进行杂交，种出的豌豆竟然都超过了6英尺的高度，这就是所谓的“杂种优势”。

杂交水稻相较于纯系水稻，产量可以提高15％－20％。上世纪60年代，美国植物病理学家诺曼·E·勃劳格（Norman　E　Bor　laug）通过利用作物的矮化基因，令小麦、玉米、水稻等农作物的茎干变短，使作物免于在风中折断，同时优化田中的光线分布，提高谷物产量。这种对植物形态的改良解决了世界数以亿计人口的粮食问题，勃劳格也因此获得了诺贝尔和平奖。

“改良水稻有很多方向，如果集合在一起，也许会有一定效果，但很难再做到更大幅度的突破。”台湾国立嘉义大学讲座教授古森本表示，若杂交的种源依然是碳3（C3）水稻的话，增产很难突破20％的瓶颈。

从1996年开始，“中国超级杂交水稻”项目使杂交水稻产量每五年就上一个新台阶，但袁隆平也意识到杂交水稻的瓶颈。他在2011年发表的文章《超级杂交稻的培育需要基因工程的加盟》中表示，未来若希望进一步增产，面对如何从生理上突破水稻光能利用率等关键瓶颈。文章提到，利用远缘有利基因是培育超级杂交稻的主要技术路线。“基因工程技术在水稻遗传育种中的巨大潜力将得到越来越多的显现，转基因水稻在生产上的大面积应用只是时间问题。”袁隆平写道。

袁隆平团队已宣布C4技术将被融入第四期超级杂交水稻研发中。在农作物中，玉米、高粱等为C4植物，水稻、小麦等皆为C3植物。目前主要的粮食作物多为C3植物。

C4光合作用机制是由C3植物在适应恶劣环境中进化而来。研究人员推测，大约在1000万年以前，水和二氧化碳的缺乏，使得C3植物不得不进化出更高效的C4光合作用机制。C4有一个秘密武器：二氧化碳（CO2）浓缩机制。该机制包括C4代谢物穿梭机制及独特的花环结构，两者合作促使C4植物获得更高的光能利用效率，从而实现增产。

研究者们相信，人类可以帮助水稻“进化”出C4光合作用机制。“这需要运用转基因实现发育调控，是最高水平的转基因工作。”中科院遗传与发育研究所发育生物学研究中心高级工程师姜韬说。

在上世纪90年代，古森本将玉米中的一种光合作用酶的基因导入水稻中，使水稻的光合作用效率得到部分提高。虽然还远不及C4植物的水平，但是证明了玉米中与光合作用相关的基因可以在水稻中表达。“当时大家都不相信这个可行。”古森本说。

2000年初，古森本将玉米中两个酶——PEPC和PPDK的基因整合进水稻中，并将这个水稻品种交给了袁隆平，以及安徽省农业科学院水稻研究所焦德茂团队、江苏省农业科学院遗传生理研究所李成荃团队，希望运用杂交的方式，产生既保留玉米基因，又适合中国环境的水稻。“根据2011年5月的报告，田间的产量可以增加15％－20％。”古森本说。

古森本计划，在2013年，使水稻表达六种玉米的光合作用酶的基因，完成一期C4水稻。

C4联盟也在2012年刚刚结束的一期项目中，鉴定出形成C4光合作用机制的核心基因，以及控制花环结构的目标基因。在这个过程中，中科院上海生命科学研究院研究员朱新广带领的团队致力于鉴定C4原型所必需的所有核心元件，及设计其最佳配合方式。在一期中，该团队鉴定出了C4光合系统运作必需的转运蛋白。

现在，C4联盟已经将主要C4代谢酶转入水稻。同时，在控制花环结构的重要基因方面，也取得了进展。

“花环”难题

第一批C4水稻研究者将焦点投在酶上，却始终得不到理想的试验结果。直至研究者们意识到，花环结构是C4光合作用提高光能利用效率的关键因素，而这在以往的C4工程改造中没有涉及。

“这好比运作一个大工厂，酶是机器。若要提高生产效率，就需要一定数量的按规律排列的机器。与此同时，也需要安排好放置机器的房间。而这些房间就是植物中的叶肉细胞、维管束鞘细胞。”多伦多大学生态学及进化生物学教授罗温·塞格（Rowan　F　Sage）说。

显微镜下的C4植物叶片切片中，排列着一个个圆环，这些圆环由维管束鞘细胞排列组成。由于形状很像花环，因此用德文Kranz（花环）命名。C3植物的维管束鞘细胞内因缺少叶绿体，显得干瘪且不规则。

C3植物仅在叶肉细胞中完成光合作用，C4植物却同时在叶肉细胞、维管束鞘细胞两个细胞中工作。

维管束鞘细胞可以保护光合作用的核心酶——Rubisco少受O2的影响，同时，可使被源源输入的CO2免于泄漏，进而形成一个“高压CO2舱”，也增加了CO2的利用率。

可见，高效的C4途径需要两种光合作用细胞间有序分工、密切合作，使光合作用酶最大程度地发挥作用，提高光能、氮素利用效率，减少水和能量的浪费。

C4水稻项目及其他相关研究团队，计划将更大的精力投放在对花环结构的研究上。要在4.5万个玉米基因中锁定控制花环结构的核心基因，犹如大海捞针。塞格预计，需要改变数十个到数百个基因，才可以将玉米的光合系统组装进水稻，“我们尚没有技术可以同时转移如此多的基因。”

每一个参与C4水稻研究的人都知道，这是一项漫长的工作。澳洲国立大学医学院环境生物学教授苏珊娜·凯米尔（Susanne　von　Caemmerer）在《科学》杂志上撰文表示，“我们预期未来三年获得C4水稻的原型，然而，距离C4水稻走入田间，还需要进行15年的完善。”

C4水稻未来

研究者普遍预测，C4水稻研究成功，有可能使水稻产量提升50％。但C4水稻研究绝非一个便宜的项目。

国际水稻研究所2012年在官网上公布，其与英国政府、比尔及梅琳达-盖茨基金会（BMGF）拨款1400万美元来支持未来三年的C4水稻项目。这个数字接近研究人员的预期，国际水稻研究所C4联盟协调员保罗·科维克（Paul　Quick）估计，C4水稻研究项目每年需要科研经费500万美元。C4水稻的研究需要15年到20年，由此推算，未来的科研经费需要7000万美元到1亿美元，这还不包括后期的安全性评估。

作为该技术的主要支持者之一，BMGF已经给予X4联盟一期研究约1100万美元的资助。在2012年开始启动二期研究时，英国国际发展署（DFID）也加入了资助的行列。就连对转基因技术一向保守的欧盟，也联合科研界以及商界，设立了为期五年的“3到4”项目，希望通过C3转C4光合作用，发展可持续性农业。

“这个项目非常有前途。C4水稻有潜力减少水、化肥的使用，同时，显著提升产量，从而保障世界上数以亿计的以水稻为主食的穷人的食物安全。”BMGF副发言人艾米-恩莱特（Amy　Enright）说。

水稻只是目前研究的载体，若C4水稻研发成功，研究人员可以遵循相似的原理改造小麦、大豆等一系列C3作物。按照塞格的观点，这项投资很合算，“根据我们的计算，若这项技术取得成功，30年的时间，C4再造技术的投资回报率将达到100倍或者1000倍。”

这项研究的怀疑者则不这么看，在大自然中，一个植物从C3到C4的进化几千年才能完成。“通过人为的方式是否能解决这个问题？此前，有人希望将豆科植物的固氮机制转移到玉米里，就不再需要豆科植物和玉米的轮作。我听说这个事情的时候，是在上世纪80年代，但到现在都没什么突破性的成果。”吉林省农业科学院农业生物技术研究所研究员郝东云说，“我们对于C3、C4基因调控机制的了解还不完善，现在对C4水稻的研究只是一种摸索。”

另外，研究者们也无法肯定光合作用机制的改变，是否会影响稻米的口感，或者使其营养成分等发生变化。

朱新广坚持认为，对C4植物的研究由单纯的导入酶扩展到改变植物的细胞结构之后，研究前景就完全不同。现在，他和山东师范大学、中科院植物所等机构的多位研究人员，协同开展研究，以尽快推进中国C4改造事业。

恩莱特也明确地告诉《财经》记者，所有受到资助的人，都需要建立“全球使用权计划”（global　access　plans），即确保这些技术可以提供给所有需要它的人。受资助者必须承诺，所有产品，比如改良的稻米品种，必须以可被接受的价格提供给那些需要帮助的人。