时间：2023-05-30 10:55:24
改革生物课堂教学，构建课堂教育的教学模式，激发学生积极主动、活泼地全面发展，是广大教师必须认真探索和解决的课题。笔者认为，落实课堂教育的关键是要在教学全过程中体现课堂教育的主体性、全面性、创新性等基本特征。
一、主体性特征
现代教育思想认为，课堂中心要由教师转向学生，变教师主演为主导，学生是课堂的主人，是学习的主人。教师在课堂教学中，只有坚持学生的主体地位，唤起学生的主体意识，发挥学生的主体精神，才能取得良好的教学效果。同时，要重视学生的自我教育，培养学生的自我教育能力，发展和完善个性，达到全面发展的教育目标。 学生主体要依靠教师主导，教师主导巧在引、妙在导。“引”是激发学生的主体情感，从创设愉悦的课堂情景，营造轻松、幽默、新奇的课堂氛围入手，构建层次丰富、结构严谨的“启发-探究”式课堂教学模式，用完整有序的和谐美、严密谨慎的逻辑美、弛张有度的节奏美、激思探微的启迪美，使主体获得精神情感上的满足，把学生的学习心理调节到最佳状态，激起求知欲。“导”是指导学生自己去观察、思考、分析、归纳、验证；指导学生自己去置疑、析疑、答疑；指导学生自己去争论、发现、创新。
二、全面性特征
中学生物教学肩负着提高全体学生的科学文化素质，为社会培养合格劳动者和挖掘学生的潜能的任务。因此要正确处理向全体学生的基础教学与部分尖子培养提高的辩证关系，教师要做好三个方面工作：①教师要树立正确的学生观、 人才观和质量观，对学生一视同仁，以发展变化的目光看待学生，寻找每位学生的闪光点，帮助他们取长补短。同时要改革传统的唯分数测试，全面合理评价学生。② 要注意学生个性差异，让每个学生在原有基础上都得到发展，教学的难度、进度要以中等生为依据，同时兼顾上下两头，既让优秀学生有发展的空间，也给后进生提供进步的台阶。在教学设计和教材处理上，面向全体学生，分成易、中、难渐次递进，实施分层目标教学。③保证每个学生都有广泛、平等地参与课堂演练、课外活动和社会实践的机会，杜绝只让少数学生动手实验。
三、创新性特征
课堂教学要变传统教学为创新性教学，即教师在课堂教学中要锐意开拓，不受传统思维和教学模式的束缚，用新异的方式处理教材问题，以达到培养学生创新思维和创新能力的目的。好奇心是创新的动力，求异是创新的核心，毅力是创新的品质。生物学科有许多生动有趣的故事，有千变万化的实验现象，课堂上能充分唤起学生的好奇心，充分开拓学生的创造思维，充分挖掘学生的创新潜能，使学生的创新意识显现。在教学内容上及时引入生物科学发展成果，以培养学生科技意识；在教学方法上实施主体教学，以培养学生创造性思维；改课堂演示实验为边讲学生边做实验，以培养学生动手能力；引导学生设计实验方案和开展科技活动“三小”（即小论文、小制作、小发明）竞争，以培养学生创新精神和创新能力。
总之，我们教师只要抓住生物课堂教育的特征，就会更好地完成教学任务，培养出更多更优秀的人才。
（作者单位：河南省洛阳市孟津城关一中）
【摘要】
目的观察大白栓菌的生物学特征，检识其化学成分。方法通过形态特征、显微结构观察大白栓菌的生物学特征，利用系统成分预试检识其化学成分。结果大白栓菌担子果一年生，无柄， 菌盖半圆形，菌管蜂窝状，菌肉多为白色。粉末镜检可见：营养菌丝、骨架菌丝、缠绕菌丝、生殖菌丝和担孢子。电子显微镜下可见孢子表面有众多皱纹及凹陷。大白栓菌含有三萜类、糖类、鞣质类成分。结论大白栓菌具有多孔菌科真菌特征，富含三萜类成分，有良好的开发利用前景。
【关键词】 大白栓菌 特征 成分
Abstract：ObjectiveTo observe the biological characteristics of Trametes lactinea (Berk.)Pat. and to examine its chemical composition.MethodsThe biological characteristics of Trametes lactinea (Berk.)Pat. was detected by morphologic characteristics and microstructure.And we inspected its chemical composition by pre-test system .ResultsTrametes lactinea (Berk.)Pat. belongs to annual basidiocarp， no handles， semicircular pileus， honeycombed mediostratum， many of the white context. The vegetative hyphae， skeletal hyphae， winding hyphae， generative hyphae and basidiospore of its powder was detected by test under microscope .Large wrinkles and introcession on the surface of spores was detected by electron microscope. There are triterpenes， carbohydrate and tannin components in Trametes lactinea (Berk.)Pat. ConclusionTrametes lactinea (Berk.)Pat. has features of polyporaceae fungi and is rich in triterpenoid compounds.Therefore， it has good prospects for the exploitation and utilization.
Key words：Trametes lactinea (Berk.)Pat. ； Characteristic； Composition
大白栓菌Trametes lactinea (Berk.)Pat. 是一种多孔菌目多孔菌科栓菌属的大型真菌［1］，生于阔叶树木材上。在亚洲各国广为分布，但国内外对大白栓菌的研究极少。近年来，大白栓菌作为萌发菌应用于天麻生产，促进了对大白栓菌的研究［2］。本实验对大白栓菌的生物学特征进行了研究。为进一步开发利用大白栓菌奠定基础。
1 材料与仪器
大白栓菌采于湖北宜昌，经湖北三峡科技学校王绍柏老师鉴定为大白栓菌Trametes lactinea (Berk.) Pat.。由天然产物开发与利用湖北省重点实验室纯化培养。
显微镜（OLYMPUSBH-2 ）；KYKY-3800扫描电子显微镜（北京中科科仪技术发展有限责任公司），超净工作台（苏州净化设备厂）；立式压力蒸气灭菌器（上海华线医用核子仪器有限公司）；电热培养箱（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）；恒温摇床（中国科学院武汉科学仪器厂）。
2 方法与结果
2.1 大白栓菌形态特征取野生大白栓菌菌丝体进行人工培养，待大白栓菌子实体成熟后，取子实体进行观察。见图1。
担子果一年生，无柄，木栓质。 菌盖半圆形，扁平，（4~16）cm×(5.5~26) cm，厚0.4~2.7 cm，表面白色，渐变乳白色或浅黄白色，具细微绒毛，后变光滑，有或无瘤或疣，瓣裂成菊花状，裂片波状弯曲，形成众多蜂窝状菌管。基部菌管纵向层叠，排列紧密，长0.3~1.4 cm，管口近圆形，管壁完整。菌肉白色，浅肉色至米黄色，厚0.2~1.5 cm。
2.2 大白栓菌显微特征人工培养大白栓菌，取不同生长时期的菌丝体水装片，显微镜下观察菌丝形态。子实体成熟后，取子实体粉末过80目筛，分别用水、稀甘油、水合氯醛透化装片，显微镜下观察粉末特征。见图2~5。
图1 野生大白栓菌（略）
图2 人工培养大白栓菌（略）
营养菌丝纤细，直滑，可见横膈膜及分枝，常交织成白色的绒絮状菌丝体，直径3~10 μm。生殖菌丝近透明，薄壁，有或无锁状联合，直径7~13 μm。缠绕菌丝无色，厚壁，狭窄，多分枝，不发达，在菌肉内插入其他菌丝之间，直径4~15 μm。骨架菌丝近无色或淡黄色，厚壁，细胞腔狭窄或实心，不分枝，组成坚硬的子实体骨架，直径11~34 μm。担孢子类圆形至近椭圆形，半透明，薄壁，平滑，直径8~27 μm。电子显微镜下可见孢子表面有众多皱纹及凹陷。
图3 大白栓菌粉末特征图（略）
图4 大白栓菌的孢子图（略）
图5 大白栓菌孢子表面特征图（1.6KX）（略）
2.3 大白栓菌成分预试［3］取大白栓菌5 g用75％的乙醇提取，提取液趁热过滤，浓缩至5 ml进行成分预试。结果见表1。
表1 大白栓菌成分预试结果（略）
“＋”表示阳性反应；“-”表示阴性反应
结果显示，大白栓菌不含生物碱、黄酮及蒽醌类化合物，含有甾体和（或）三萜类、糖和（或）苷类、鞣质类化合物。
2.4 薄层层析分析取大白栓菌5 g用95％的乙醇提取，提取液趁热过滤，冷却后出现大量沉淀，取沉淀10 mg，溶于1 ml的三氯甲烷，再加几滴乙醇，超声使其充分溶解。点于硅胶G254薄层板上。用三氯甲烷∶乙醇=10∶0.6展开，以3-氢化松苓酸B (Trametenolic acid B)为对照［4，5］（本实验室首次从该真菌中分离）。结果见图6。
图6 薄板层析图（略）
3 讨论
大白栓菌分布广泛，在多种阔木树上易于生长，但由于其出菇较困难，人们对其了解较少。国内外缺少对大白栓菌研究，本实验室对大白栓菌的生物学特征、化学成分、人工培养等进行了深入研究，为进一步开发利用大白栓菌奠定了基础。
研究表明，大白栓菌主要含有糖类和三萜类化合物，3-氢化松苓酸B是大白栓菌的主要成分。此成分存在茯苓等真菌中，具有明显的调节免疫功能、促进生长作用［6］，有良好的开发利用前景。
【参考文献】
［1］ 赵继鼎.中国真菌志，第3卷［M］.北京：科学出版社，1998：365.
［2］ 汪鋆植，王绍柏，刘晓琴，等.栽培条件对无土袋栽天麻种麻质量的影响［J］.中国民族民间医药杂志，2006，4：243.
［3］ 刘吉开.高等真菌化学［M］.北京：中国科学出版社，2004：33.
［4］ Tomoko Nakata，Takeshi Yamada，Sayaka Taji，et al， Structure determination of inonotsuoxides A and B and in vivo anti-tumor promoting activity of inotodiol from the sclerotia of Inonotus obliquus［J］， Bioorganic & Medicinal Chemistry， 2007，15：257.
关键词：活性污泥 原生动物 指示生物 污水处理厂
1 原生动物的基本特征
1.1 形态
原生动物门属真核原生生物界，是单细胞的微型动物，由原生质和一个或多个细胞核组成。原生动物和多细胞动物相同，具有新陈代谢、运动、繁殖、对外界刺激的感应性和对环境的适应性等生理功能。原生动物个体很小，长度一般在100～300 μm之间。它们都具有细胞膜。多数种属的细胞膜结实而富有弹性，从而使原生动物本体保持一定的体形。但也有一些种属，例如变形虫，只有一层极薄的原生质膜，不能保持固定的体形。原生动物一般具有一个或两个以上的细胞核，其形状多种多样，它们在其细胞内产生形态的分化，形成了能够执行各项生命活动和生理功能的胞器。在运动胞器方面有鞭毛、伪足和纤毛；在营养胞器方面有胞口、胞咽和食物泡；用以排出废料和调节渗透压的胞器有伸缩泡等。有些种类的原生动物的细胞膜内分布着肌丝，具有收缩变形的功能。
1.2 营养方式
原生动物的营养方式分为以下几类：①动物性营养，以吞食细菌、真菌、藻类或有机颗粒为生，绝大多数原生动物为动物性营养，有些具有胞口、胞咽等摄食器；②植物性营养，在有阳光的条件下，一些含色素的原生动物可利用二氧化碳和水进行光合作用合成碳水化合物，如植物性鞭毛虫，但种类和数量都很少；③腐生性营养，以死的机体或无生命的可溶性有机物质为生；④寄生性营养，以其它生物的机体(即寄主)作为生存的场所，并获得营养和能量 。
1.3 分类
1981年国际原生动物学会公布了原生动物分类系统，其中在水处理中常见的有三类：
①肉足类，其细胞质可伸缩变动而形成伪足，作为运动和摄食的胞器，运动速度达3 μm／s，典型的肉足类为变形虫属、简便虫属、表壳虫属和鳞壳虫属等；
②鞭毛类，具有一根或一根以上的鞭毛。鞭毛长度与其体长大致相等或更长些，是运动器官，鞭毛虫又可分为植物性鞭毛虫和动物性鞭毛虫，常见的植物性鞭毛虫有滴虫属、屋滴虫属和眼虫属等，常见的动物性鞭毛虫有波豆虫属、尾波虫属等，鞭毛虫的运行速度达15～300 μm／s；
③纤毛类，原生动物周身表面或部分表面具有纤毛，作为行动或摄食的工具，具有胞口、口围、口前庭和胞咽等司吞食和消化的细胞器官，分为游泳型和固着型两种，游泳型包括漫游虫属、草履虫属、肾形虫属、斜管虫属等，固着型常见的有钟虫属、累枝虫属、盖虫属、聚缩虫属、盾纤虫属和壳吸管虫属等，纤毛类运动速度较快，可达200～1 000 μm／s。
2 原生动物与细菌的关系
2.1 活性污泥的基本特征
活性污泥是污水活性污泥处理系统的反应工作主体，是由细菌、微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的絮状体颗粒。良好的活性污泥具有很强的吸附分解有机物的能力和良好的沉降性能，絮体的大小约为0.02～0.2 mm，多为茶褐色，微具土壤味，密度约为1.005 g/cm3，含水率99%左右。活性污泥中生存着各种微生物，构成了复杂的微生物相。在多数情况下，活性污泥中的主要微生物是细菌，伴之以营腐生的原生动物构成基本营养层次，然后是以细菌为食的掠食性原生动物占优势。
2.2 原生动物与细菌的功能关系
在废水生物处理系统中将污染物质降解的主要是细菌。原生动物与细菌的关系主要为：①掠食关系，原生动物在食物链中处于捕食细菌的作用。一方面，原生动物通过对细菌的捕食，能促进细菌的生长，使细菌的生长能维持在对数生长期，防止种群的衰老，提高细菌的活力，而且原生动物活动产生溶解性有机物质(DOM)可被细菌再利用，促进了细菌的生长；另一方面，原生动物中存在的某些类型(如纤毛类)具有吞食游离细菌的巨大能力，而游离的细菌个体小、密度小，较难沉淀，易被出水带出而影响水质。有人证明奇观独缩虫在自然水体中 1 h能吃3万个细菌。Curds等人在曝气池中接种纤毛类原生动物，出水大为改善。②絮凝作用，细菌生长到一定程度后就凝集成絮状物。这种絮状物为原生动物提供了着生的环境，反过来絮状物上的原生动物能加速絮凝过程。Curds等证明纤毛虫能分泌两种物质，一种称为P物质，是一种多糖类碳水化合物；另一种是属于单糖结构的葡萄糖及阿拉伯糖，表面电荷为负的悬浮颗粒会吸收这种P物质，通过悬浮颗粒表面电荷的改变，就使悬浮颗粒集结起来，形成絮状物。另外，纤毛虫还能分泌一种粘液，能把絮状物再联结起来。原生动物分泌的粘液对悬浮颗粒和细菌均有吸附能力。这就促进了菌胶团的形成和处理能力的提高。
3 研究活性污泥中原生动物的目的
要了解污水处理过程的变化或处理水的好坏，最好直接研究分析细菌的生长情况。但是对于细菌的观察、分类鉴定的时间很长，不能及时起指导生产的指示和预报作用。原生动物与细菌之间存在相互依存的功能关系；原生动物个体大，便于观察；对于环境变化比细菌敏感，更早更容易反映环境的变化。直接观察原生动物的种类组成、数量、生长和变化状况，也能反映出细菌的生长和变化情况，即间接地评价污水处理过程和处理效果的好坏，起指导生产的作用。
4 研究分析方法
4.1 形态和生理观察
采用显微镜对污水处理过程中的活性污泥生长、变化进行观察。特别是观察原生动物的形态和生理特征。显微镜的放大倍数采用16×10或16×40即可，观察到的原生动物应与标准图进行对照。建议可以采用《微型生物监测新技术》上的图片进行比较。通过原生动物的形态来确认其种类和特性，进而来分析其所处的生理状态或生理阶段，这能间接反映活性污泥的特性。
4.2 数量分析
建议采用以下简单易行的方法：用1 mL移液管，移取1 mL清水到表面皿中。用一橡胶头小吸管，从表面皿中将1 mL水全部吸尽，然后以均匀的速度徐徐滴下，记录1 mL水的滴数，并重复数次，以免误差。用橡胶头小吸管在反应器中取得均匀的混合液，滴一滴于载玻片上，盖上盖玻片，用低倍显微镜由左到右或由上到下(注意应采用相同的方向顺序)进行原生动物的计数。应把盖玻片下所有原生动物记录，并重复数次。用一滴混合液中原生动物的记录数乘以计数吸管1 mL水的滴数，即为每mL活性污泥混合液的原生动物数。
5 原生动物的指示作用
5.1 指示活性污泥性质
(1)污泥恶化。活性污泥絮凝体较小，往往在0.1～0.2 mm以下。主要出现以下优势原生动物：豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、瞬目虫属、波豆虫属、尾滴虫属、滴虫属等。这些都属于快速游泳型的种属。污泥严重恶化时，微型动物几乎不出现，细菌大量分散，活性污泥的凝聚、沉降能力下降，处理能力差。
(2)污泥解体。絮凝体细小，有些似针状分散。主要的优势原生动物有：变形虫属、简便虫属等肉足类。
(3)污泥膨胀。活性污泥沉降性能差，SVI值高。由于丝状菌的大量生长，出现能摄食丝状菌的裸口目旋毛科、全毛类原生动物及拟轮毛虫等。
(4)污泥从恶化恢复到正常。通过反应参数和环境的改变，活性污泥从恶化状态恢复到正常的过渡期常常有下列原生动物出现：漫游虫属、斜叶虫属、管叶虫属等，这些都属于慢速游泳或匍匐行进的生物。
(5)污泥良好。易成絮体，活性高，沉降性能好。出现的优势原生动物为：钟虫属、累枝虫属、盖虫属、有肋盾纤虫属、独缩虫属、各种吸管虫类、轮虫类、寡毛类等这些均属于固着性种属或者匍匐性种属。
5.2 指示反应操作环境
(1)优势种属。Modoni在1988年对污水处理厂进行这方面的研究，总结出：高负荷、曝气量相对不足时，小鞭毛虫占优势；过短的水力停留时间，造成小的游泳型纤毛虫占优势；非常高的负荷或存在难降解的物质时，出现小的裸变形虫和鞭毛虫；大量出现匍匐性和固着性纤毛虫或有壳变形虫时，表明运行环境良好，处理效果好。另外有研究证明，溶解氧不足易出现阿托氏菌属、扭头虫属和新态虫属等；而过分曝气则出现肉足类及轮虫类；有机负荷很低，出现硝化作用时，能观察到游仆虫属、旋口虫属、表壳虫属、鳞壳虫属及轮虫等；在除氮污水厂，低负荷，长水力停留时间及高溶解氧的场合，有壳变形虫是最好的指示生物。
(2)形态变化。在一定条件下，原生动物能分泌胶质并形成膜将虫体包围起来，形成孢囊。大多数孢囊用以保护虫体免受不利的环境因素(如温度不适，pH值变化，食料短缺等)的影响。待环境转好时，虫体能恢复活力，脱孢而出。同样，鞭毛虫的鞭毛在条件不利时，鞭毛消失，条件适宜时，又重新生出。当曝气池中溶解氧降低到1 mg／L以下时，钟虫生活不正常，体内伸缩泡会胀得很大，顶端突进一个气泡，虫体很快会死亡；当pH值突然发生变化超过正常范围，钟虫表现为不活跃，纤毛环停止摆动，虫体收缩成团。所以虽然观察到钟虫数量较大，但虫体萎靡或变形时，则反映出细菌的活力在衰退，污水处理效果有变差的趋势。
(3)生殖方式。原生动物的生殖方式有无性生殖和有性生殖。无性生殖即简单的细胞分裂，细胞核和原生质一分为二。在营养、温度、氧等环境条件良好的场合，原生动物就进行连续的无性生殖。当出现有性生殖(接合生殖)时，往往预示环境条件变差或种群已处于衰老期。
5.3 估计有机负荷
Salvado等人发现城市活性污泥污水厂有机负荷的变化会导致原生动物的结构和数量变化，尤其是纤毛虫属。他们采用Shannon等人提出的生物多样性指数(Diversity Index)来计算活性污泥中纤毛类的多样性指数，计算方法如式(1)。
H＝－∑［Pi·(log2Pi)］
(1)
式中∑Pi＝1。
Pi＝(取样中i类生物的样本数量)/(取样中总的样本数量)
并根据大量的试验和运行，得出：纤毛类多样性指数与有机负荷呈负相关关系，且是线性函数。这样，他们画出纤毛类多样性指数与有机负荷之间的关系直线或相关函数模型，通过观察微生物的组成和数量，就能估计污水厂运行的有机负荷。
5.4 预测出水水质
Gurds等人在91个活性污泥曝气池中进行调查，找出原生动物种类组成与排放水水质之间的关系。发现虽然原生动物对环境适应的范围较宽，但最合适、数量最多的是集中在一个狭小的范围内。根据这一特征，将出水BOD分为4个等级：0～10 mg／L，11～20 mg／L，21～30 m g／L，＞30 mg／L，得出活性污泥中纤毛虫的组合比率，并和出水BOD对应，进行列表。反复试验，找出规律。在以后的运行中，只要观察原生动物的构成情况，即可以预测出水BOD了。实际证明，有柄纤毛虫的数量和质量是预测出水水质最重要的原生动物。 Al-Shahwani等人为了采用原生动物来反映污水厂的运行效果。通过回归分析法，建立出水水质和原生动物种群和数量的数学模型。其中有：BOD＝a0+a1x1+a2x2+…这里 x是某一特定原生动物的记录数量，a是对应的回归系数。通过努力，数学模型在预测出水水质时，具有较高的成功率，有实用价值。生活污水处理厂BOD预测成功率为87%，SS为73%；工业污水处理厂BOD预测成功率为69%，SS为58%。 Madoni等人不仅找出出水BOD，NO3-N等与原生动物之间的相关关系，同时还比较了各运行参数的变化情况，列出了19种原生动物与BOD，NH3-N，NO3-N，MLSS，DO ，SVI，SRT等的对照关系。其中可以看出，有壳变形虫、表壳虫、鳞壳虫、无柄纤毛虫、鞘居虫等能直接反映出水硝化的程度。
5.5 生物评价指数
Madoni在采用原生动物组成、数量来指示污水处理状态的基础上，提出用污泥生物指数SBI(Sludge Biotic Index)来评价活性污泥的生物特性。这使一直使用观察的感性认识判断生物特性的方法变为使用具体数值。SBI是根据以下几个方面确定的。
(1)原生动物的密度。根据普遍的研究认为：在活性污泥中，原生动物的密度＞106个／L为良好，104～106个／L为中等，＜104个／L则为差。因此，SBI在列表时分为≥1066个／L和＜106个／L两档，前者比后者的SBI大。
(2)原生动物的优势种群。把原生动物分为匍匐性、部分固着性纤毛类或Testate amoebae类，固着性纤毛类，盖虫属，小口钟虫，游泳纤毛虫，小型游泳鞭毛虫六类，SBI随以上顺序逐渐减小。
(3)原生动物的种类总数。把活性污泥中检测出的所有原生动物种类数量划分为＞10，8～10，5～7，＜5(单位：个／mL)。SBI随以上顺序逐渐减小。
生物工程技术也称生物工程，它是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。具体而言，生物工程技术包括转基因植物、动物生物工程技术、农作物的分子育种技术、纳米生物工程技术、重要疾病的生物治疗等；基因操作技术包括人类功能基因组研究、重要动植物功能基因组研究等；生物信息技术包括生物信息的获取与开发、加工与利用，以及结构基因组和蛋白质组学研究、药物筛选、小分子药物设计等；创新药物和产业化开发上，将重点建立完善的药物筛选体系、研制重要药物品种、实验室建设、药物制剂技术等。生物工程技术有五个方面的特征：
1.大科学工程研究方式的出现。20世纪八十年代中期开始的基因组的研究，使得生物工程技术的研究从作坊式转而进入了大科学的运作方式。基因组研究以人类基因组为代表，其研究对象是一个非常复杂的系统，要在整体上破译遗传信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他学科的一些运作方式，包括大规模、高通量、信息化的工业运作方式。由于人类基因组计划对产业的巨大带动作用，引起实业界浓厚的投资兴趣，投资量逐年递增。
2.精细分析和广阔综合的统一。生物工程技术在分子、细胞、组织、器官、整体乃至群体的多层次、全方位研究，以及生物工程技术与数学、物理学、化学、信息科学的前所未有的整合，使得很多生命系统复杂问题的解决出现了可能。
3.科学进步和技术革命互为因果。生物工程技术的每一次突破，都与技术革命相关，科学与技术之间的界限也是越来越模糊了。
4.基础与应用的结合。生物工程技术与医学、农学有着不可分割的联系，是这些应用学科的基础，也能从应用学科中获取基础研究的源头活水。很多重大社会需求的问题会构成揭示自然规律的一些重大科学工程的出发点，如对艾滋病、肿瘤、人口控制、抗病虫植物等方面的研究。
5.产业化的速度大大加快。各种生物工程技术的发展，使得生物工程技术基础研究到实现产业化的距离较之以往大大缩短。
二、生物工程技术的应用
生物工程技术作为21世纪高新技术的核心，对人类解决面临的食物、资源、健康、环境等重大问题将发挥越来越大的作用。大力发展生物工程技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。近十几年是世界生物工程技术迅速发展时期，无论在基础研究方面还是在应用开发方面，都取得了令人瞩目的成就，生物工程技术的研究成果越来越广泛地应用于农业、医药、轻工食品、海洋开发及环境保护等多个领域。生物工程技术将是21世纪的主导技术之一，甚至可能引发一次新的工业革命，对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。
1.农业生物工程技术。近几年来，国际农业生物工程技术发展之快，对农业产业结构的改善和产量增加的作用之大，已引起世界各国政府和科学家的高度重视。农业生物工程技术领域中研究最活跃的是应用转基因技术，将目的基因导入动植物体内，对家畜、家禽及农作物进行品种改良，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种，达到充分提高资源利用效率、降低生产成本的目的。
2.海洋生物工程技术。海洋生物学与生物工程技术相结合，产生了海洋生物工程技术这一新的领域。海洋生物工程技术作为加速开发利用海洋生物资源、改良海洋生物品种、提高海产养殖业产量和质量、获取有特殊药用和保健价值的生物活性物质的新途径，越来越受到人们的重视，许多国家已将海洋生物工程技术作为21世纪发展战略的重要组成部分。
3.轻工、食品生物工程技术。轻工、食品行业是生物工程技术应用的重要领域之一，主要体现在以下三个方面：一是利用生物工程技术进行农副原料加工直接制成商品，如发酵制品、酿造等产品；二是以生物工程技术产品为基础，进行二次开发形成的新产业，如低聚糖加酶洗涤剂、高果糖浆等；三是以生物工程技术为手段对传统工艺进行改造，从而降低消耗、提高产品质量。
4.医药生物工程技术。医药生物工程技术是生物工程技术研究开发的热点，近十多年来一些发达国家投放大量的人财物力研究和开发医药领域的生物工程技术，已取得新的进展，其中基因治疗技术和新型生物药剂方面的开发应用最为广泛。
5.其他生物工程技术。随着世界生物工程技术的迅速发展，生物工程技术除广泛应用于农业、海洋、食品、医药等领域外，在其他诸如环境保护、石油化工等领域也开展了大量的研究工作。
三、生物工程技术产业发展趋势
随着信息技术的发展，电子商务中金融信息化程度越来越高，信息安全的重要性也同步提升。在互联网中信息安全技术最重要的应用是电子支付，而基于计算机视觉的生物特征识别技术深刻地改变着人们的支付方式和支付习惯。作为一种新兴的、有前景的在线电子商务技术，基于生物特征识别的支付得到越来越广泛的关注和应用。考虑到生物特征识别技术对经济发展的重要作用，其安全性和可靠性必须得到严格和稳定的保障。在安全领域，身份识别一直是研究的热点。由于人体的生物特征具有采集简便、个体差异显著的特性，在进行个人身份识别时具有较好的安全性和可靠性，因此在电子商务中可以利用人体生物特征进行在线支付及消费行为的确认。在互联网中，各支付主体之间的认证是电子商务的一个核心问题[1]，而终端认证是电子支付首先要面对的问题。考虑到电子支付的特殊性，需要支付终端具有尽可能简便的认证，并降低对支付设备的依赖性。本文提出一种交互式多生物特征识别方法，从第三方支付平台的角度研究其在电子商务中的应用。主要利用客户和支付终端的交互完成用户身份验证、消费确认以及支付签名。该方法借鉴了现有的生物识别技术如人脸识别[2~4]、鼻子识别[5~7]、耳朵识别[8~10]、指关节纹识别[11，12]、指纹识别[13，14]等，并对这些方法进行改进和整合，实现了多重安全的支付，而交互式支付从第三方平台的角度同时为消费者和商家提供支付保障。
2基于多生物特征识别的身份认证
目前研究的生物特征主要包括人脸、指纹、掌纹、虹膜、血管、指关节纹等。从数据采集方式看，人脸识别是较为容易的一种，受到众多电商青睐。在进行个体身份识别时，首先需要获取人物脸部生物特征。其中存在一些不确定因素，人物的年龄、胖瘦、高矮、形态、表情、胡须、皱纹、发型、穿戴都会影响人脸特征，甚至外部光线也会对人脸有影响，从而降低人脸识别的准确性。人脸的很多显著器官如鼻子、耳朵等在一生中形状相对稳定，且不容易受到外在干扰，因此在本文中将耳朵和鼻子作为身份识别的多生物特征的一部分。其次是指关节纹生物特征，其比掌纹特征更明显，也不易受到外在干扰，因此识别更简易和可靠，本文将其作为第三重生物特征。在识别时，这3个区域图像的数据量总和比人脸图像的数据量更少，因此其平均识别时间要比脸部识别时间少得多。
2.1多生物特征识别算法
在识别算法上，主要借鉴Gabor滤波器在鼻子、耳朵和指关节纹识别上的良好特性[15]，核函数和FDA（Fisherdiscriminantanalysis）在非线性判别中的优异表现以及带限相位相关算法在计算内容独立性方面的稳定发挥，设计了基于鼻子—耳朵—指关节纹的多重识别算法模式。首先提取鼻子、耳朵和指关节纹的感兴趣区域（regionofinterest，ROI），采用Gabor滤波器对图像进行Gabor滤波处理。其次，对滤波后的图像进行对比度增强处理，利用带限相位算法调整图像频谱范围，利用位移校准法对图像进行校准、微调和裁剪[15]。最后，对校准后的图像进行基于阈值的匹配和识别。作为第一重生物特征的鼻子，需要区别耳朵和指关节纹的特别处理。在特征提取中，需要事先建立测试样本及训练样本。对训练样本和测试样本分别利用核函数将鼻子的Gabor小波特征非线性地映射到核空间，再通过计算类间和类内离散度矩阵，进而求解Fisher基向量。并将上述训练样本和测试样本的Gabor小波特征分别投影到Fisher基向量，最后计算得到两类特征的距离，并进行基于距离的分类判别。
2.2身份识别
基于多生物特征识别模式的身份认证分别进行鼻子、耳朵、指关节纹的生物特征识别，根据鼻子、耳朵、指关节纹的特征强度和识别可靠度，予以三重生物特征不同的权重，最终的识别结果计算方法为：首先观察3种生物特征识别的结果是否完全一致，若完全一致，则用户身份确定；若不一致，再观察耳朵和指关节纹识别的结果是否一致，若一致，则取耳朵和指关节纹的识别结果；若3种生物特征识别的结果各不相同，取鼻子生物特征识别的结果作为身份识别结果。
2.3身份认证
在电子商务中，身份认证主要通过第三方支付平台的支付终端进行。支付终端采集用户的鼻子、耳朵、指关节纹图像，并将其传送到第三方支付平台的支付服务器端进行身份识别。支付服务器上存放用户个人生物特征库，根据多生物特征识别算法进行用户的身份识别。将其与注册账户进行比对，确定用户账户存在且有效，从而完成用户的身份认证。身份认证后，用户继续在第三方支付平台的支付终端中进行支付活动。在电子商务中，支付是最后也是最关键的一步，需要严格控制其安全性和可靠性。因此本文主要研究第三方支付平台上进行的交互式支付及消费确认机制。
2.4多生物特征融合的SVM模型
为了对多生物特征识别进行效果验证，本文首先构建了一个多生物特征融合模型，如图1所示，这里采用的生物特征包括人脸和虹膜。在各种生物特征中，人脸识别是人类最自然和最容易接受的身份识别方法，在很多电子商务中得到了成功应用；而虹膜识别则具有较高的准确率。这两种生物识别都有各自的局限。参考文献[16，17]在不同层论证了人脸和虹膜的融合识别。在分类器的选择上，本文考虑了SVM（supportvectormachine，支持向量机）。SVM是建立在统计学习理论的VC维理论和结构风险最小原理基础上的机器学习方法，求解办法是将分类问题转化为二次规划问题。作为一种二分类器，其基本思想是在样本空间中构造出最优分类超平面，并使其达到最大的泛化能力[18]。多特征SVM模型的处理过程为：首先，分别对人脸与虹膜图像进行预处理及特征提取，得到人脸特征向量与虹膜特征向量。而后将两种特征向量进行串行组合，得到融合特征向量。最后，将融合特征向量经过标准归一化处理，利用SVM进行分类识别。假设人脸特征提取的特征向量，xi={x1i,x2i,x3i,…,xmi},i=1,2,…,s（s是样本数量）；虹膜提取的特征向量yi={y1i,y2i,y3i,…,yni}；融合特征向量是由xi与yi串接得到的向量zi={z1i,z2i,z3i,…,zki}，由该向量作为最终的实验数据库。上述特征向量中m,n,k是样本的维度。对该模型进行验证，实验运行工具为MATLAB，使用了LibSVM工具箱，分类方法采用one-against-one，二次规划采用了改进的序列最小优化（sequentialminimaloptimization,SMO）算法[19]，工作集个数为2，对样本及其Lagrange乘子进行更新和迭代计算，对满足约束优化条件的目标决策函数进行优化。该方法工作集小，迭代数据快，因此在大规模训练情况下二次规划的求解效率能显著提升。多生物特征识别的具体实现过程与生物特征不同的特征提取方法有关，人脸和虹膜预处理和特征提取的方法不同，提取出来的特征在分布和数量级上也会有所不同，直接融合可能会对识别结果有影响。为了排除这种特征数量级非均衡性对特征融合识别结果的影响，识别前需对融合特征做归一化处理。这里采用两个特征提取方法进行识别验证。方案1PCA+WT。算法过程如下。步骤1人脸处理。将以行向量的形式表示每一张人脸图像，得到原始样本集。再利用PCA（principalcomponentanalysis）提取人脸图像的特征向量，实验中选取前20个主分量，即特征向量X的维数是20维，作为第一组样本。步骤2虹膜处理。对虹膜图像进行预处理，得到64dpi×512dpi大小的归一化虹膜图像。再进行TripleWT（wavelettransform），计算7个通道的均值和方差作为特征值，最后得到14维的特征向量Y，作为第二组样本。步骤3特征融合处理。将步骤1和步骤2得到的人脸和虹膜样本中的特征向量一一对应进行串行连接，得到34维融合特征向量，并进行归一化处理。步骤4将得到的标准数据集分为训练集和测试集，用SVM法进行训练测试。方案2Fisherface+Gabor。算法过程如下。步骤1人脸处理。对原始样本集利用Fisherface方法[21]对人脸图像进行特征提取，选择适当的投影空间得到16维的特征向量X，作为第一组样本。步骤2虹膜处理。对预处理后的归一化虹膜图像通过Gabor滤波器[20]，选择中心频率和相位角度不同的12个Gabor滤波通道，提取各通道的均值和方差作为特征值，得到24维的特征向量Y，作为第二组样本。步骤3同方案1的步骤3和步骤4。
2.5多生物特征识别性能验证
本文以ORL人脸数据库和CASIA虹膜图像库为实验对象。在两个库中都按50dpi×50dpi规模选取原始图像，对其一一制定配对得到实验图像库。在不同数量的训练集和测试集下对单一生物特征和多生物特征融合识别，对经典分类算法（K-nearestneighbor,KNN）、神经网络（neuralnetwork,NN）、SVM3种分类识别方法进行了性能比较。实验结果见表1（其中训练集和测试集为归一化后的数据）。从表1可以看出，多生物特征识别准确率要超过单一特征识别准确率，随着训练样本数量增加，所有识别方法的识别率也会逐步提高。此外，SVM在对比的几种分类器中，识别效果更好。从验证结果看，多生物特征识别具有较高的识别性能，可以用于各种身份识别和认知的应用场合。基于多生物特征识别模式的身份认证进行融合生物特征识别，并通过第三方平台进行身份认证。支付终端采集用户的人脸及虹膜图像，并将其传送到第三方支付平台的支付服务器端进行身份识别。支付服务器上存放用户个人生物特征库，根据多生物特征识别算法进行用户的身份识别。将其与注册账户进行比对，确定用户账户存在且有效，从而完成用户的身份认证。
3交互式表情扫脸
人的形态尤其是面容很容易随着时间而变化，这是人脸识别技术必须克服的一个难点，目前的技术可以做到在个体常规化妆、发型变化、一定程度下胖瘦变化、老化时进行身份识别。但如果变化过于剧烈，单一的扫脸模式将无能为力。此时可以借助其他生物特征辅助，比如扫脸和指纹验证相结合。对于识别难度较大的情况可以采用多种生物识别方式组合的方式。即便如此，扫脸支付仍然存在人脸照片和人脸视频的假冒问题，是人脸识别进入商用的一个技术难点。近期国内外已经有若干家电子商家或实体商家利用扫脸技术来完成支付，他们大多采用“面对面”式刷脸或者功能仅限于密码输入的方式，对于用户身份的准确识别以及消费行为的确认等方面考虑得还不够深入。例如支付宝的扫脸技术“smiletopay”仅用于支付密码，但其对于用户身份的确认还存在诸多盲点。本文对第三方平台在线支付问题的思路不同于其他电子商务只将扫脸用于支付，本文侧重于利用交互式表情扫脸进行消费行为的第三方确认，明确将指纹和交互式表情扫脸结合起来完成支付。此外，本文将用户身份认证和用户支付操作的确认和签名分开。身份认证利用鼻子—耳朵—指关节纹多生物特征完成认证，避免单一模式下产生的失误。在用户进入支付环节后，为进一步加强可靠性和安全性，利用交互式表情扫脸和指纹识别来完成。这种模式一方面可以避免人脸照片和人脸视频的假冒，另一方面也可作为支付纠纷发生时的支付依据。支付终端在交互式表情扫脸中需要用户进行表情配合，即进行用户和支付终端的交互，比如在当前情景中系统随机给出头/脸部动作及表情要求，支付者配合完成该过程，从而进行支付前的再次确认。这种利用应用情景模式配合扫脸和系统提示动作的模式可以有效防止视频或者照片的欺骗行为。最后，利用表情操作进行脸部表情签名。支付者按照预先设置的签名表情完成相应动作之后完成签名。交互式表情扫脸签名的优点是对支付者身份的不可伪造性和对支付行为的不可抵赖性。为了确保可靠性，除需交互式表情扫脸签名，支付终端还需要有传统的密码机制作为补充。多种支付方式的存在为用户提供了一种简便和安全的支付选择。在异地消费活动中，若客户手机、钱包、信用卡丢失，无法进行移动支付、现金支付和信用卡支付，通过交互式表情扫脸进行身份的快速识别和认证，在支付前进行基于表情的消费签名，从而在第三方支付终端完成可靠的消费活动。
4交互式多生物特征识别技术在电子商务中的应用
在互联网中进行的电子商务和支付活动中，买卖双方不能面对面完成交易，这使得认证问题成为电子商务和支付的核心问题。基于第三方支付的认证过程主要包括以下支付主体：顾客、WPKI（wirelesspublickeyinfrastructure）商户（产品或服务的提供者）、银行[21]、第三方支付平台。其中第三方支付平台主要包括支付网关、支付服务器、支付终端等，如图2所示。在第三方支付平台，支付服务器主要完成顾客的生物特征身份信息的存储和用户身份验证、支付确认处理等。用户在支付前首先需在服务器端建立客户多重生物特征库，用以对客户生物特征进行采集和预处理。支付网关主要完成基于线下信任的商户认证，首先它在中间服务平台（如商区或社区）对商户进行初级认证的基础上对中间服务平台进行第二级认证。通过线下预认证机制与线上交互认证进一步强化线上支付主体与现实之间的联系。支付终端完成顾客基于多重生物特征的身份认证和交互式消费确认。为了解决第三方支付平台沉淀资金风险隐患，并简化第三方支付终端认证过程，取消了第三方支付平台设立的中间账号，以系统的第三方授权及确认付款功能来为交易双方提供信用担保。通过预先签订的客户和付款账号所在银行中间的授权支付协议，在支付终端完成基于生物特征识别的身份认证后进行支付确认时，第三方支付平台代表付款人直接通知付款银行，无需付款人提供账号和密码而能直接利用跨行清算系统自动完成顾客与商家的支付交易。通过第三方支付平台省却了支付方、商家和银行中间繁琐的认证过程，并简化了用户在支付终端的支付操作。交互式多生物特征识别的支付及消费确认机制将从两方面着手，首先是顾客身份的认证，采用多重生物特征识别的安全认证模式来实现，其次是顾客对支付行为的确认和支付签名。顾客身份认证中所使用的多重生物识别机制如上文所述。而在顾客支付行为中，需要配合顾客的表情和与终端的互动来完成，侧重于利用扫脸进行消费行为的第三方确认，将指纹和扫脸结合起来完成支付和签名。在出现消费行为的支付纠纷或者在一些应用中需要用户产生不可抵赖的凭证时，可将扫脸的视频作为支付凭证，扫脸的作用更像电子签名。这种电子表情签名结合指纹模式产生的互动效果更稳定、更安全。第三方支付平台通过建立“预认证”和在线交互激活、表情签名认证模式来实现终端认证的简化。预认证主要采用分层模型解决第三方支付平台和商家、中间服务平台、公共服务域之间的认证和信任问题以及第三方平台上的支付者（顾客）的个人账户信息。该过程采集并预处理支付者的个体生物特征，建立用户生物认证账户和商家账号的个人服务域。用户认证前必须先建立公共服务域。公共服务域由支付服务中心、跨行支付系统、商业银行构成。该服务域级别越高，可信度越高，且能简化支付协议和流程的设计。其中支付服务中心提供商业银行账户的寻址服务。可根据商家信息、用户手机信息与各银行账号的绑定关系，将用户手机号和商户信息转换成商业银行的账户信息。认证中利用支付服务中心账户寻址和管理手段确保商家和付款客户双方的不可否认性，从而降低相关的支付风险。跨行支付系统实现各个银行的跨行支付与清算。该服务域省却了银行、用户、商家相互之间的直接联接，从而避开支付时繁琐的认证过程。在线支付预认证分层模型如图3所示。交易过程中，支付终端首先利用鼻子—耳朵—指关节纹多生物特征对用户进行身份识别。在预认证基础上，通过指纹识别与交互式表情扫脸结合进行在线支付前确认及支付签名。
5结束语
【摘要】 目的 探讨乳腺癌病理生物学特征对预后的影响。方法 回顾性分析1995年1月～2004年12月手术的704例女性乳腺癌病理生物学特征与预后的关系。全组均经病理学检查。寿命表法统计生存率。并作显著性检验。结果 全组5年生存率82.2%。各病理类型的5年生存率差异无显著性（P>0.05）；肿瘤的分布与淋巴结转移及预后无关；病理分期与预后呈负相关；肿瘤大小与腋淋巴结转移呈正相关，与生存率呈负相关；腋淋巴结阳性的5年生存率明显下降（P
【关键词】 乳腺癌；病理生物学特征；多因素分析；预后
Breast cancer with pathobiology features for prognosis relation
CHEN Guo-qing，XU Ying-jie，XIE Jiang，et al.Department of Surgery，ST.Luke’s Hospital，Shanghai 200050，China
【Abstract】 Objective To study the influence of pathobiology features on prognosis of breast cancer.Methods 704 patients with female breast cancers who had been operated from Jan，1995 to Dec，2004 were analyzed retrospectively and relation between the pathobiology features and statistical was examined.Results Their 5-year survival rate was 82.2%，there was no statistically significant difference（P>0.05），the distribution of cancer were no prognosis.Pathological staging was negatively correlated with prognosis.Size of tumor was positively correlated with axillary lymph node involvement and negatively correlated with survival rate.5-year survival rate was dramatic decreased of axillary lymph node positive breast cancer（P
【Key words】 breast cancer；pathobiology feature；multivariate analysis；prognosis
乳腺癌是严重威胁妇女健康的主要恶性肿瘤之一。据统计［1～3］，1999年上海市区女性乳腺癌发病率已达52.98/10万，居妇女恶性肿瘤的首位。影响乳腺癌预后的因素很多，本文以临床病理生物学角度分析704例乳腺癌的肿瘤大小、部位、病理类型、腋淋巴结转移等病理生物学特征与预后的关系，探讨病理生物学特征对乳腺癌临床诊治的重要性。
1 资料与方法
1.1 一般资料 1995年1月～2004年12月，共收治初次治疗的女性乳腺癌716例。12例因未行腋淋巴结清扫而剔除。704例5年均获密切随访，随访率100%。年龄26～78岁，中位年龄47岁。
1.2 治疗方法 手术采用改良根治术（Auchinclo’s）644例 ，占91.5%。采用根治术（Halsted’s）60例，占8.5%。2种术式均常规清扫腋窝第1组淋巴组织及胸小肌后及胸肌间的第2组淋巴组织，Halsted’s术式再清扫至胸小肌内侧缘以上之第3组淋巴组织［3］。各组淋巴结分别送病理检查。
1.3 疗效评定标准 TNM分类及分期按国际抗癌联盟及美国癌症联合会1988年评定的标准。使用寿命表法统计生存率，并作显著性检验。
1.4 统计学方法 乳腺癌病理类型较多，尤以浸润性导管癌为主，故本文资料分析时，对浸润性导管癌作单一统计分析，以减少因不同病理类型形成的偏差。
2 结果与分析
2.1 病理类型与腋淋巴结转移及预后的关系 乳腺癌的病理类型与腋淋巴结转移及预后的关系见表1。分析结果可见：(1)704例乳腺癌中，非浸润性乳腺癌18例，占2.6%。其中仅1例导管内癌有第1组淋巴结转移（1/12+）。其余均未见腋淋巴结转移。18例非浸润性乳腺癌腋淋巴结转移率5.6%(1/18)，5年生存率100%(18/18)。(2)浸润性特殊乳腺癌40例，占全组的5.7%，其腋淋巴结转移率22.5%(9/40)，5年生存率85.0%(34/40)。病理类型以黏液腺癌居多。(3)浸润性非特殊型乳腺癌646例，占91.8%。其腋淋巴结转移率44.9%(290/646)，5年生存率81.6(527/646)，其中浸润性导管癌最多为597例，占所有浸润性非特殊型乳腺癌的92.4%，占全组病例的84.8%。浸润性导管癌腋淋巴结转移率高达47.1%（281/597）。(4)以导管性病变为主的肿瘤遵循导管内癌至导管内癌局部浸润至浸润性导管癌的发展模式，提示了病程的不同发展阶段，并且腋淋巴结转移率也分别为6.3%（1/16），17.4%（4/23）和47.1%（281/597），呈递增趋势。（5）生存率以黏液腺癌和髓样癌最差，其次是浸润性导管癌。病理类型的五年生存率显著性检验结果：非浸润性癌、浸润性特殊类型癌、浸润性非特殊类型癌三者比较P>0.05（χ2=2.76）；非浸润性癌、浸润性非特殊类型癌比较P>0.05（χ2=2.81），差异均无显著性。
表1 病理类型与腋淋巴结转移及预后的关系 例(%)
实用主义学者认为，任何一切学习活动、探知活动，其归宿都是为了认识自然、适应自然、改造自然。物理学科是一门研究自然现象、揭示内在规律的基础知识学科，物理学科研究的对象以及任务，决定了物理学科自身与现实生活存在着千丝万缕、深刻密切的联系。教育心理学指出，初中生所处的特殊学习阶段，其认知特点和学习实际，需要贴近学习对象自身学习生活实际的生活案例、自然现象，进行呈现和展示，从而激发起初中生更加主动的学习情感，帮助初中生更加深刻理解内涵，提升初中生学习探知物理效能。利用真实案例、典型实例，开展物理知识、物理案例讲解，成为物理有效教学的重要手段之一。本人现粗浅谈谈如何应用生活特征开展初中物理教学活动。
一、在课堂导入环节中运用生活案例
常言道，良好的开端是成功的一半。课堂导入是课堂教学的首要环节、基础环节。教师只有以引人入胜、吸引眼球的教学内容或方式手段，才能将学习对象的内在能动情感充分激发，主动探知的潜能充分挖掘。认知发展学指出，初中生作为特殊时期的学习群体，其认知特点既呈现积极性、能动性的一面，又呈现波动性、不稳定性的一面。贴近初中生生活实际的案例，初中生更为喜爱，更为亲近。这就要求，初中物理教师课堂教学要切实做好“基础性”工作，做实“铺垫性”工程，为有效课堂教学深入开展“开好头”、“布好局”。在导入环节教学内容设置中，教师应将现实生活案例融入其中，引导初中生在真切体会感悟中，形成“认同感”、“亲近感”，情感得到“共鸣”，欲望得到挖掘，为课堂教学深入推进做好“铺垫”。如“重力”一节课教学导入环节，教师在课堂导入内容设置中，利用初中生对生活案例的亲近特点，将“月球绕地球运行”渗透其中，设计出“我们知道，月球是地球的卫星，为什么月球绕着地球运转时不会飞出去呢？”教学氛围，让初中生在真实、亲切的教学氛围中，学习心态上得到“放松”，学习情感得到“提振”，保持积极情态参与课堂教学活动。值得注意的是，设置现实生活案例，是情景式教学方式的形式之一，教师在设置过程中，要紧扣认知实际，不能设置高于初中生理解力的现实案例，避免教学效果适得其反。
二、在新知讲解过程中设置生活事例
在新知讲解过程中，教师经常借助于典型案例，通过多样性的教学方式，向初中生“讲清楚”物理知识点的内涵要义，帮助初中生更加深刻全面地掌握物理新知内容。笔者发现，在新知讲解过程中，很多初中物理教师经常借助于现实生活中的事物或案例，引导初中生将现实事例与新知内容进行有效融合，将新知内容要义“反射”在所呈现的生活真实事例上，让初中生能够对新知内容有全面、深刻的理解和掌握。因此，笔者以为，初中物理新知教学环节，设置典型生活事例，不失为推进新知讲解活动进程的有效“手笔”。初中物理教师应根据新知内容要义、注意点以及教学要求，选取与之相对应的典型事例，以事例讲解新知，以事例映衬新知，推进新知教学进程和成效。如“压强的大小关系”教学中，教师通过研究分析教材认识到，“探究影响压力作用效果的因素；理解压强的概念”是本节课教学的重点，为保证教学活动的效果，初中物理教师设置“在冰天雪地里，有一个小姑娘穿着普通棉鞋站在雪地里，双脚陷入雪里；而一个大人穿着雪橇站在雪地里，却几乎没有陷入雪地”事例以及相对应的画面，引导初中生结合事例进行探知分析。教师有意识地向学生提出“压强与哪些因素存在关系？”、“如何增加或减小压强的大小”等问题，初中生在认真研析案例的过程中，认识到“压强的大小与受力面积以及物体的重量之间存在关系”。这样，初中生所探析得到的“压强的大小关系”内容，认知和理解时，更加真切和深刻，有利于初中生对该知识内容的灵活运用。
三、在物理案例探知中设置生活实例
教育学认为，案例是学科知识体系的“精髓”和“精华”，同时，也是教师贯彻和落实新课程教学目标要求的“载体”和“平台”。教者通过近几年来的物理案例教学实践，深切感受到，真实生活案例的案例，对物理案例教学活动进程、学生探析案例潜能以及案例讲解效果等方面，能够起到“润物细无声”的潜移默化的渲染和促进作用。如“热量”案例课讲解中，教师采用生活性教学方式，设置了“太阳能热水器内盛有25℃的水20kg，在阳光照射下水温升高到55℃，试计算这些水吸收了多少热量？”生活案例。此生活案例将“如何求取物体的热量”知识点内容进行了有效呈现，并且“拉近”了初中生与案例之间的“距离”，内心产生“认同感”，能够保持积极的学习情感，进入预设的感知、解析、解答、归纳等实践活动进程，从而保证案例教学的效果。总之，初中物理教师要抓住物理学科所具有的生活特征，将现实生活事例融入渗透进教学活动的每一环节，让生活特征在物理教学中更加鲜明，生活事例成为助推课堂有效教学进程的“动力因素”。
作者:孙海荣 单位:江苏省建湖县上冈实验初级中学
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A
【文章编号】 1004―0463（2015）11―0062―01
一、生成性课程资源的特征
1. 瞬时性。教学过程中动态生成的课程资源随着物理教学情境的发展而变化，是流动的、瞬时的。教师在教学中要有敏锐的洞察力和随机应变的教学机智，抓住教育契机，及时捕捉、激活和利用这些生成性教学资源。
2. 非预设性。教学前，动态生成的物理课程资源教师很难去设想、预料。教学时，师生互动过程中它却不时地闪现，教师若不注意，则瞬间流失，所以它往往处于非预设的状态，需要教师具有高度的教学智慧和教学应变能力才能发现和把握。
3. 动态性。物理课堂教学的动态性是指在师生、生生的合作、对话、碰撞的课堂中，现时生成的、超出教师预设方案之外的新问题、新情况，它随着教学环境、学习主体、学习方法的变化而变化，根据教师的不同处理而呈现出不同的价值，呈现出动态变化、生机勃勃的特点。
二、生成性课程资源在物理教学中的有效利用
1. 创设宽松的环境。首先，教师要面带微笑。课堂上教师对学生的期待通过微笑传递，学生就会在这种爱的感召下受到鼓舞，从而亲其师，信其道。其次，教师要尽量给学生提供观察、实验的机会。观察和实验是研究物理的根本方法，它不仅为学生提供具体、形象、生动、直观的感性材料，还能培养学生的实验技能，了解和掌握探索自然的科学方法，理解重要的物理概念和规律。再次，在讲授物理知识的同时，正确、恰当地结合历史、文学知识，充分调动学生的学习热情。最后，要热情地鼓励学生善思多问，鼓励学生发表与教师不同的见解，要鼓励学生别出心裁，标新立异，鼓励学生从不同角度思考问题，发现问题。
2. 张扬学生个性。由于每个学生的生活经历不同，认识水平存在差异，因而产生的想法也不一样。我们的教学目标不是用同一种模式生产出“同一型号的产品”，而是培养出具有不同个性、健康成长的“一代新人”。因此，教师不仅是课堂活动的组织者和引导者，还是学生成长的伙伴和真诚的朋友。教学中要注意张扬学生的个性，尊重并鼓励学生说出自己的想法，时刻关注学生的思维动向，不错过每一个“意外”火花的闪现。教师不要急着去限制学生的思维，而要积极配合学生，用适当的方法巧妙激活学生的元认知，鼓励学生按照自己的想法去解决问题，使他们在思考中张扬个性，演绎出别样的精彩。
3. 实施开放教学。①教学过程开放。注重培养学生自主学习的意识和习惯，为学生创设良好的自主学习情境，尊重学生的个体差异，注重课堂生成性学习资源的利用。
例如，在进行“升华和凝华”一节教学时，教师先复习学生已经学过的四个物态变化（熔化、凝固、汽化、液化），再让学生观察物态变化图表。有个学生就在这时“插嘴”（生成性的问题）：“物质能不能够在气态和固态间直接变化呢？”课堂上学生讨论起来，有的学生说可以，有的否定。在学生争执不下急于求助时，教师顺利地引入了新课。
②思维训练开放。作为思维训练开放题应具备：典型性，能反映一类问题的共性;简单性，情境明了、模型简单、方法常规，多数学生能做;多解性，就是广开思路，用多个规律去解答同一物理问题;拓展性，在问题本质不变的前提下，可对情境、运动过程、题目条件、模型等方面略加改动。
4. 变“单一评价”为“多元评价”。在物理教学的课堂训练中，教师要主动地发现、捕捉学生的“闪光点”，防止评价结论的简单化和片面性。
①评价内容的全面性，即物理评价指标体系要尽可能全面地反映物理评价内容。
②评价群体的多元化，即指评价的群体是学校、教师、学生和家长共同参与的群体。
关 键 词：运动生物力学；膝关节屈伸运动；水下；表面肌电
中图分类号：G804.6 文献标志码：A 文章编号：1006-7116（2013）04-0134-06
水中训练法已经被广泛地应用在神经肌肉康复中，因为水的浮力作用可以减少肢体自身的重力作用对身体关节造成的影响[1]。从生物力学的角度来说，可以为骨骼肌机能紊乱的患者提供水中康复训练的方案。尽管有一些学者已经使用水下训练方法研究了不同游泳技术风格时的水流动力学、肌肉功能[2]、运动学特征[3]，但是很少有文献报道使用该研究方法来研究水中康复训练时肌肉功能变化。Kaneda等[4]和Masumoto等[5]研究了受试者在深水中行走时下肢的表面肌电特征。Fujisawa等[6]和Kelly等[7]研究了正常健康受试者在水下运动和陆地运动时肩关节肌肉进行等长收缩和动力性收缩时肌肉的电活动情况，他们发现同一动作在水下运动时的肌电活动强度要低于陆地上。同样Poyhonen等[8]在研究股四头肌进行最大等长收缩和次最大等长收缩时也发现了类似的结果。而我国关于水下康复治疗研究主要集中在对脑卒中偏瘫患者肢体运动功能恢复和水中运动健身效果研究上[9-10]。
根据水流动力学原理，在水中运动的肢体会受到阻力和浮力的作用，阻力与肢体运动方向相反，这个阻力主要是由于肢体前面的涡流产生的，称为涡流阻力。而且水中阻力与肢体运动速度之间呈非线性关系，与速度的平方呈反比关系。浮力总是与物体的运动速度方向垂直，当肢体在水中向下快速运动时，产生的阻力会变大[11-12]。身体可以在静水中运动也可以在流动水流中运动，为了产生向前的动力，身体需要努力地向相反方向划水[13]。在水中康复时，重复多次的运动过程中由于水流的运动会使肢体运动变得容易或者受阻，最近的研究表明当运动肢体与水流方向相反时会产生额外的阻力[14]，在肢体运动范围开始阶段由于肢体的运动会增加肢体阻力水的质量，进而需要克服较大的阻力，而在运动范围的结束阶段由于肢体周围的水继续流动，因而会帮助肢体继续运动。
为了观察不同水流条件和不同运动模式对神经肌肉功能的影响，本研究以健康的男性和女性为研究对象，观察其膝关节在水中进行单次屈伸运动和多次重复屈伸运动下股内侧肌、股外侧肌、股二头肌、半腱肌的肌电活动以及膝关节的运动学特征。从水流力学角度来说，单次膝关节屈伸运动的启动相当于在静水中运动，而多次重复膝关节屈伸运动相当于在流动水流中运动。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象
本研究以20名健康的大学生为研究对象，其中男10名，身高（175.8±2.3） cm，体重（68.6±7.1） kg，年龄（21.3±0.6）岁。女10名，身高（164.2±3.8） cm，体重（56.3±5.3） kg，年龄（20.7±2.1）岁。受试者下肢没有肌肉损伤病症。
1.2 研究方法
1）实验仪器与材料。
ME6000表面肌电仪、防水套件、防水电极采用厂家推荐的Ambu R-00-S电极、Sony常速摄像机1台、自制不锈钢坐椅1把、胶布。
2）实验设计。
在正式实验前，让受试者熟悉实验过程，包括令受试者在陆地上进行肌肉最大等长收缩，在水中进行最大随意动力性收缩。开始正式实验，选取受试者的左腿进行测试，记录左腿的股外侧肌、股内侧肌、股二头肌和半腱肌表面肌电信号。首先在陆地上进行各块肌肉的最大等长收缩测试，记录到的肌电数据主要用于肌电信号标准化处理，受试者坐在测力器上，髋关节90°、膝关节90°；令受试者进行膝关节伸肌（股内侧肌和股外侧肌）的最大等长收缩，共测试3次，每次持续3 s，每次之间休息1 min；做完伸肌后休息5 min测试屈肌最大收缩，受试者换为俯卧位，用同样的方法测量股二头肌和半腱肌的最大等长收缩值。陆上等长收缩测量完成后，休息15 min后进行水下测试，水温为30 ℃，测量在游泳池边完成，将普通钢制椅固定在游泳池边，椅子浸在水面以下，受试者坐在椅子上时胸部以下浸在水中，用固定带将受试者的髋关节和大腿固定防止产生额外运动，髋关节90°，每名受试者调整前后位置使得膝关节中心点与椅子沿的距离为3 cm，这样当小腿屈曲到与椅子沿接触时基本保证右腿膝关节运动范围0°～120°，膝关节完全伸直时膝关节屈曲角度为0°，而当下肢小腿与椅子沿接触时为屈曲120°，受试者的动作从膝关节屈曲120°位置开始，然后进行膝关节伸展运动，完成伸展运动后再进行屈膝运动。受试者熟悉水下环境后开始进行运动，首先进行4～6次的次最大随意动力性收缩的热身活动，然后受试者进行2次单一的膝关节屈伸运动，尽最大努力进行对抗静水阻力，膝关节做屈曲动作之后等待水面平静后再做伸膝动作。单一屈伸运动后休息15 min，进行连续重复多次屈伸实验，尽最大努力完成6～8次连续的屈伸运动。此处的单一屈伸运动的关键指的是一次膝关节屈曲完成后，等待一段时间后水流平稳再进行膝关节的伸展运动；而连续重复多次屈伸运动中，动作关键是膝关节一次尽力伸展后随即就进行屈曲运动。
3）数据采集。
实验前将Ambu R-00-S表面电极贴在受试者待测肌肉的肌腹处，同时用胶布把电极加固，两个记录电极的距离为2 cm，参考电极置于附近的骨性突起处，4个参考电极位置分别为股骨内外侧髁和胫骨内外侧髁，电极线使用防水、透明的胶带和薄膜包裹与水相隔，采用遥测测量方式。
为了获得运动下肢的运动学参数，将一台Sony摄像机置于专门拍摄运动员水下技术的游泳池观测窗内，摄像机拍摄频率为25 Hz，调节摄像机的主光轴使其与膝关节运动平面垂直，保证膝关节的运动过程能够全部被收录进去，摄像机距离受试者2.5 m。将拍摄到动作范围图像进行数字解析，获取受试者膝关节运动过程中的角速度、加速度指标进行分析。
摄像与肌电的同步化过程通过仪器自身的内触发同步功能来完成，肌电采样频率1 000 Hz，摄像采样频率25 Hz。因此，在膝关节的运动范围内能够找到对应的肌电活动。
4）数据处理。
在陆地上进行最大等长收缩期间，以峰值力出现为中心点，其左右1 000 ms为窗口，对表面肌电信号求平均值，将其作为肌电标准化处理的基准值。在水中测量的肌电信号进行全波整流，然后进行肌电平均化（Average sEMG，aEMG），窗口长度为20 ms，也就是将每0.02 s内的肌电值取平均，然后进行标准化处理，即将这个肌电平均值与该块肌肉对应的最大肌电幅值相除，最后将数据表示为aEMG的百分数。由于本次试验预观察膝关节水下运动时股前肌群和股后肌群肌电的总体变化情况，所以在进行标准化处理后，再将股内侧肌和股外侧肌的aEMG百分数取平均值，以代表股前肌群的肌电情况，将股二头肌和半腱肌的aEMG百分数取平均值代表股后肌群的肌电情况。在6～8次的连续多次重复实验中，选择膝关节峰值角速度最大的一次作为进一步的分析。
由于将受试者膝关节的屈伸运动范围控制在120°，为了便于研究将其10等分，即将膝关节的运动分为10个时相，每个时相相当于经历了12°。
2 结果与分析
2.1 膝关节单次屈伸运动时的肌电特征
图1为男女受试者膝关节单次水下屈伸运动时，不同关节角度下对应的肌电特征（本文中所有图的实线为平均值，虚线为所对应的1倍标准误）从图1中可以看出，在膝关节产生运动前股前肌群和股后肌群就已经出现了峰值电位，在膝关节产生运动前的200 ms内，肌电就出现了峰值，随后肌电幅值逐渐降低。膝关节屈曲和伸展动作时肌电模式相近，无论是股前肌群还是股后肌群当作为拮抗肌时电活动都很低。
2.2 膝关节连续多次屈伸运动时的肌电特征
图2是受试者连续多次屈伸运动时，股前肌群和股后肌群的肌电活动随膝关节角度变化的关系图。本研究中以最初的膝关节屈曲120°为初始位，以完全伸直时为运动末，运动末膝关节屈曲角度为0°。在膝关节伸的阶段，不管是男性还是女性的主动肌电活动最大值都出现在膝关节屈曲120°时，也就是伸展运动刚开始的时刻，然后随着膝关节逐渐伸展的进行，股前肌群的肌电幅值逐渐降低，对于男性受试者来说，这种肌电幅值下降现象一直持续到膝关节屈曲角度为24°，而对于女性来说，一直持续到36°左右，之后肌电幅值维持不变。在膝关节伸展过程中，作为拮抗肌的股后肌群其电活动逐渐增加，对于男性受试者来说从膝关节处于屈曲位120°时就开始增加，一直持续到膝关节为屈曲角度为24°时。对于女性受试者来说从膝关节屈曲角度为96°时开始明显增加。股后肌群在伸展动作中，屈曲角度为36°以后的角度下男性受试者的肌电活动要高于女性，以及在屈曲动作的初始阶段，男性股后肌群电活动要高于女性受试者。
在膝关节屈曲阶段，主动肌股前肌群肌电活动逐渐增加，直到膝关节运动末屈曲为120°时，达到最大。而作为拮抗肌的股后肌群电活动在膝关节完全伸直状态时最大，然后电活动逐渐降低，直到膝关节达到96°时降到最低。
2.3 膝关节水下单次和连续多次屈伸运动时膝关节速度特征
图3是受试者膝关节水下单次屈伸运动时角速度特征，从图3中可以看出，男女受试者的膝关节角速度无论在伸膝还是屈膝动作下都比较接近，在伸膝动作中男性受试者膝关节峰值角速度为（485.6±55.3） （°）/s，峰值角速度出现的角度为72°，女性受试者为（465.7±62.1） （°）/s，对应的膝关节角度为84°时。而在屈膝动作中，男性受试者屈膝时的峰值角速度为（415.3±43.7） （°）/s，对应膝关节角度为84°，女性受试者峰值角速度为（381.4±45.7） （°）/s，对应的膝关节角度为96°。
图4为受试者膝关节水下连续多次屈伸运动时角速度特征，在伸膝阶段，男性受试者峰值角速度为（495.3±92.2） （°）/s，女性受试者峰值角速度为（435.2±58.3） （°）/s，都出现在膝关节角为60°时。在屈膝阶段，男性受试者峰值角速度为（390.3±92.2） （°）/s，女性受试者峰值角速度为（361.2±58.3） （°）/s，都出现在膝关节角为84°时。并且在膝关节屈曲动作时，会有一个速度恒定期，在60°～ 96°之间。
3 讨论
本研究的数据表明两种相对不同的水流状态对男性和女性受试者下肢膝关节的神经肌肉功能有特殊的效应。在连续多次的屈伸运动中，两组受试者的主动肌都突然激活到最大，然后激活程度逐渐下降，而相对应的拮抗肌激活程度逐渐上升，直到最大（见图2）。相反，在单次屈伸运动的整个运动范围内，两组受试者拮抗肌的肌电活动一直处于较低水平（见图1）。从运动学数据来看，在两种运动方式下，膝关节角速度变化的趋势是相近的（见图3和图4）。
3.1 肌电与水流动力学
在图1和图2中可以看出在两种不同运动方式下肌电模式的主要差别。在连续多次屈伸运动中，主动肌肌电活动一开始最大然后逐渐减弱，主要是由于在连续多次运动中会引起膝关节周围大量的水流速度增大，这样增大的水流在运动方向上可以协助肢体的运动，因而导致了主动肌肌电活动降低。而在运动范围的终末阶段，为了突然制动改变运动方向需要克服水流的推动力，拮抗肌需强烈收缩，因此在多次连续收缩时的运动终末阶段拮抗肌的肌电活动达到最大。由图2中可以看出股前肌群和股后肌群分别作为拮抗肌时，在离心收缩条件下，表现出很高的肌电活动。
在膝关节单次屈伸运动中，膝关节是纯粹的向心运动。在膝关节运动最后的20°～ 30°时，拮抗肌的肌电活动非常低，这说明在运动范围终末仅需要最小的制动效应。在静水中对运动腿产生的阻力主要是由腿后面的涡流产生的阻力。另外，由于水的黏滞性和高密度性，使得水阻止下肢的运动。因此，水团（water masses）加速运动被耽搁了，也就不能像连续多次屈伸运动中那样在运动范围终末由于水团的加速运动而引起下肢运动速度的显著增大，从而使拮抗肌不必产生更加强烈的电活动。膝关节在产生运动前，主动肌就提前产生了较高水平的电活动，这可能提示静水压通过作用于皮肤上的各种感受器使神经肌肉功能更加高效，另外还有一种解释就是下肢为了加速运动，需要克服水团的惯性以及浮力等作用力，因此主动肌提前激活，从而能获得最佳的加速效果。
相反，在最大连续多次膝关节屈伸运动中，肌肉离心收缩之后马上进入向心收缩状态，就好比在牵张收缩循环中肌肉的工作情况一样[17]，肌肉的收缩状态彼此之间存在着互相影响。与膝关节单次屈伸运动相比，连续多次屈伸运动时可能会出现一些神经生理学效应。水下测量膝关节伸展时角速度最大值只有510 （°）/s。因此，在水下牵张收缩循环运动期间，阻止角速度增大的神经抑制机制可能是导致主动肌电活动下降以及拮抗肌电活动增加的原因。
3.2 运动学分析
单次屈伸运动与连续多次屈伸运动时，膝关节峰值角速度以及角速度变化的模式相近。在膝关节水下屈伸运动中，最大伸膝角速度为510 （°）/s，超过了屈膝过程中的速度最大峰值430 （°）/s，这可能是由于股前肌群的收缩力要比股后肌群强造成的。而且伸膝动作与屈膝动作相比（从90°到0°的过程中），伸膝动作有浮力的协助，所以也可能造成伸膝的角速度峰值要高于屈膝的角速度峰值。有学者报道在蛙泳蹬腿动作中膝关节角速度峰值可以达到850 （°）/s[3]。从本研究结果还能看出，在屈膝动作过程中，不管是单次还是连续多次的屈伸运动中的屈膝动作，膝关节角速度在大部分时间内始终保持在一个恒定值，关节角速度有一个稳定的平台期（见图2和图4）。这可能说明了肌肉的收缩似乎是适应了变化的水流阻力，可见膝关节在水中屈曲动作是一个等速运动过程，等速运动对于肌肉损伤的康复过程大有益处。本研究发现男女受试者在屈膝运动过程中膝关节角速度没有差异，其原因可能是尽管男性受试者的肌肉力量更强，但是通常来说女性的下肢更短，使得膝关节角速度提高，而且男性下肢和足的面积更大从而使下肢受到的阻力更大，使得男女受试者膝关节角速度没有差异。
3.3 膝关节水下康复意义
本研究中，膝关节水下连续多次最大力量的伸-屈运动中，股四头肌（股前肌群）的活动水平逐渐下降，同时伴随着腘绳肌（股后肌群）的活动水平逐渐提高，这种训练模式是膝关节康复的典型训练模式。其中拮抗肌——腘绳肌积极活动可以维持膝关节的稳定性，因此，这种水中康复训练模式对于前交叉韧带手术的病人是有益处的，这种训练模式可以避免膝关节伸展到30°～ 40°时承受较高负荷[18]，因为有学者研究发现水中屈伸运动时可以降低关节的压缩力，尤其是膝关节髌骨关节面的压力[19]。
本研究获得的生物力学数据表明水的流动属性改变了下肢膝关节屈伸运动过程中股前肌群和股后肌群的神经肌肉功能。水下单次屈伸运动有利于锻炼主动肌，在重复性地连续多次屈伸膝关节运动时，主动肌活动逐渐减弱、拮抗肌增强，这种训练模式有利于前交叉韧带损伤病人的康复。
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【关键词】指纹识别 身份证识别 人脸现场对比 嵌入式系统 龙芯1B
随着我国行政改革和教学改革的深化发展，冒名顶替和考场舞弊现象越来越多。针对这类情况，采用指纹识别、身份证识别、人脸现场比对等技术手段，精准判断人员身份，杜绝替考。同时采用联网通讯，异常情况联网报警等手段，也杜绝了监考人员参与的现场舞弊行为。
本论文通过项目实施开发出一种基于龙芯232内核的嵌入式身份识别终端，以达到降低成本的目的。并且针对指纹身份验证终端与服务中心之间制定一套通讯交互和指令协议，同时采用国产主控芯片，专用内部通讯协议，保证信息安全，可以用在教育考试、公务员考试等民用领域，也可以广泛采用到国防、安全相关领域中。
1 生物识别技术的选择及改进
1.1 生物识别技术简介
高速发展的现代化社会，计算机和网络信息化日益普及，如何准确识别个人身份是一个重要的社会问题，更是一个技术难度比较大的问题。适用于身份鉴定的生物特征有不少，能够做为身份识别的生物特征必须要满足以下条件：唯一性、广泛性、可测量性、稳定性、随身性、这几个特点。除此之外，在实际应用过程中，还需考虑该技术是否能被人们接受，测试过程中是否对人体造成伤害，识别过程是否方便，识别是否准确，技术手段和设备的经济与否等因素。
目前主流的生物特征识别技术有：指纹识别、掌纹识别、人脸识别、视网膜识别、虹膜识别、手形识别、生物红外谱图识别、外耳廓轮廓识别、体味特征区分、基因特征识别。每种生物识别技术都有其优劣性，这里采用指纹和人脸作为身份交叉识别的技术手段。
1.2 生物识别技术改进
为了提高生物识别精度，本文提出三个改进方向：
1.2.1 采用多种特征的融合识别（多模结合）
对各种生物特征识别技术的工作原理和优缺点研究后，了解到这些技术和手段都有一定的优缺点，在不同的场合也有不同的限制和局限性，因此采用单一生物识别技术并不能实现本论文的目标。因此，需要场合结合多种生物特征识别技术，进一步提高识别率和系统的可靠性。
1.2.2 现场采样，实时识别，数据实时可靠传输，与数据库实时比对
通过采用更高效快速的算法或者采用高性能的硬件设备或者采用专用的算法DSP辅助来实现实时出结果，实时传输，实时反馈。
1.2.3 生物特征识别技术与身份证读取技术相结合
根据各种人体生理特征识别技术的综合比较结果，本文考虑了可靠性、经济性和技术成熟度以及供货方便等因素，决定采用指纹特征识别作为首要识别手段；其次采用身份证电子读写技术进行现场的验证，做到人证合一。
1.3 指纹特征比对过程的优化
本文主要进行了以下两个方面的改进：
1.3.1 方法改进一：标志索引法
将指纹数据划分成9大类，在指纹图像特征文件上附加标识码，采用数据库索引的方法对存储的指纹档案进行归类，比对的时候先从标识码开始检索，可以大大加快比对速度。
1.3.2 方法改进二：单列循环法
每个人都会存储多个指纹档案，一般的方法是将采用档案与列表中的人员的所有指纹一一比对，都不相符才会进行下一人的比对，但实际的测试过程中发现，第一枚指纹档案的比对成功率可以达到80%以上，因此将比对策略改为：与所有人的第一个指纹档案全部进行比对，如果成功，继续比对该人的其他档案，如果不成功，再全部检查所有人的第二个档案，以此类推，也可以加快比对速度。实验表明采用这个方法额可以将2000枚样本比对的速度提高六倍。
2 软件系统的设计与实现
如图1所示。
3 结束语
本文主要设计了基于嵌入式软硬件系统平台，综合采用多种生物识别手段的在线身份识别系统。深入研究了龙芯1B软硬件平台和Linux 操作系统内核，移植了引导程序Uboot，完成了对Linux 操作系统内核的重新配置和编译，达到了减小系统体积的目的；该系统能够通过单机采集多种考生信息，提供包括指纹读取验证，身份证验证，实时拍照和照片彩屏显示等功能，利用实时采集的考生信息，通过终端设备联网验证考生身份信息，巡考复查考生身份，有效杜绝考生的替代替考情况，实现真正意义上的在线身份验证平台。
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广东省属热带和亚热带季风气候区，光、热、水资源丰富，四季常青，动植物种类繁多。全省共有野生维管束植物7 055种，另有栽培植物633种。在植被类型中，有属于地带性植被的北热带季雨林、南亚热带季风常绿阔叶林、中亚热带典型常绿阔叶林和沿海的热带红树林，还有非纬度地带性的常绿—落叶阔叶混交林、常绿针—阔叶混交林、常绿针叶林、竹林、灌丛和草坡。在众多的植物中特别推荐3种年宵迎春花卉，即朱砂根、红花荷和海芋。它们将占据广东省年宵花的重要位置。
1红花荷
红花荷（Rhodoleia championii）1849年在香港仔后山林首次由占般船长（Captain Champion）发现，又名吊钟王、红苞木，金缕梅科常绿小乔木，树干高而挺直，枝条扩展，分枝较多，树皮呈褐色，上有不规则裂纹。有白色节点平均分布于树皮上[1]。叶互生，单叶，呈披针形，叶片最长可达15 cm。叶端钝，基部突然收窄，边全缘，叶质坚硬。叶面呈深绿色，叶背较淡色，被有1层带蓝色的蜡粉；叶柄带红色，簇生于枝条末端。花两性，排列不规则，于仲冬至初春开花。花深红色，呈吊钟形，约每5朵聚生于枝条末端或叶腋位置，呈头状花序，被4~5轮铁锈色的覆瓦状苞片所围绕，长下垂，果为木质蒴果，1 cm，内藏20~30枚形状不规则的灰褐色种子，顶部开裂将种子放出。
红花荷在香港受香港林务规例保护植物。现在广东地区的山上不常见。由于花期正值农历新年，十分应景，被誉为“新千年广州市年花王”，花期长达3个月，剪下枝条花期也可达45 d，花瓣乳桃红色、状如吊钟，盛开时又似夏天的荷花，因此美其名曰“红花荷”。每到年尾常有人砍伐野生红花荷枝条，像桃花一样作瓶插观赏，取其花色“红红火火”之意。目前，野生红花荷越来越少，人工栽培已经成为当务之急。红花荷是岭南地区的乡土树种，幼树耐阴，成年后较喜光，适生于花岗岩、沙页岩产生的红黄壤与红壤（酸性至微酸性土）。红花荷通常采用种子育苗，但种子发芽率极低，且不耐贮藏。红花荷可以通过扦插繁殖大批量培育红花荷苗木，常用嫁接和高压法进行繁殖。以二年生的马蹄荷和小花红花荷作砧木，方法多用切接，宜在4—5月间进行。
2朱砂根
朱砂根（Ardisia crenata）为紫金牛科灌木，又名大罗伞。叶纸质至革质，椭圆状披针形至倒披针形，长6~10 cm或更长，宽2~3 cm，先端短尖或渐尖，基部短尖或楔尖，两面均秃净，有隆起的腺点，边常有皱纹或波纹，背卷，有腺体；侧脉12~18对，极纤细，近边缘处结合而成一边脉，但常隐于卷边内。花伞形花序，生于侧生或腋生、长约10 cm的花枝上，近顶部有较小的叶数枚；花白色或淡红色，长4~6 mm；萼钝头，有稀疏的腺点。果球形，直径约6 mm，有黑色的斑点；果柄长约1 cm。
朱砂根可培育成盆栽观果花卉，在矮化、美化树形的同时增加果实，果叶层次分明，高贵典雅，卓尔不群，青枝绿叶撑起伞盖，罩住横逸斜出、鲜红圆润的累累果实，观赏周期长达半年至1年，初冬果转红色，鲜红泛光，常年挂果经久不落，果期跨元旦、农历新年。红灿灿的累累果实寓意富贵吉祥、兴旺发达，是人们喜庆佳节室内布置的优良观果花卉。朱砂根株型美观大方，果色鲜红欲滴，果实累累，每株在200~1 000粒，粒粒色质一致，与绿叶形成强烈对比，鲜艳夺目，串串红果给人以温馨、热烈、相思的美感，增添成功、喜庆、富贵、吉祥的感觉，充满幸福、高贵感，观赏性极强。曾在1~3届海峡两岸花卉博览会荣获盆栽植物“三等奖”、“银奖”、“畅销产品奖”。
朱砂根喜阴凉、怕强阳光直射；喜湿润、怕渍水；喜肥沃、排水良好的微酸性土壤，喜薄肥勤施，忌浓肥，畏严寒，气温下降到-3 ℃时应注意保温、防冻。朱砂根比较耐阴，在散射光环境下生长良好。如任其曝晒，易得日照病，甚至死亡。7—9月露天栽培要遮荫，早晚各浇1次水，使盆土保持湿润。现蕾时，可用0.3%磷酸二氢钾叶面喷雾，每15 d喷1次，连续喷2~3次，能提高结果率。
朱砂根种子坚硬，不易吸水发芽，在播种前应挫磨坚硬的种子，用25~30 ℃的温水浸种24 h，然后点播或撒播在土壤疏松的苗床或盆内。播种覆土厚2 cm，浇水。朱砂根是喜阴植物，故播种后要在床苗上搭盖遮光网，并经常保持土壤湿润。播种应在气温上升到25 ℃左右时进行，早晚温差较小为宜，保证20 d左右能够生根发芽移栽土盆。移栽前应去顶促使萌发侧枝，移苗时应尽量少伤须根，上盆和地栽均可。生长期每月追施腐熟饼肥或猪尿1次，特别要注意补充磷肥，促进根系生长。使其枝繁叶茂，鲜绿光亮。
3海芋
海芋（Alocasia macrorrhizos）在广东省为很普通的植物，又名广东狼毒、瓣莲、观音莲、象耳芋、野芋、独脚莲、老虎芋、滴水观音、天荷等为天南星科多年生常绿草本植物。海芋的茎粗壮，直径达10 cm，皮茶褐色有环状纹路，茎干长度可达2 m；叶大如芋，长达1 m，叶柄长达1 m，酷似大象的耳朵，生长旺盛，置放室内颇有热带风情。海芋为大型的喜阴观叶植物，可长期放于室内生长，冬季北方室温在5 ℃以上可安全生长，是北方良好的冬季室内观叶植物。现在该种植物也被当作室内园艺观赏，但远没有其他大型观叶植物普及[3]。该种既能观根又可赏叶、生长快速、商品化成本较低的野生植物应该得到人们特别是北方人们的喜爱。总花梗成对由叶鞘中抽出，肉穗花序短于佛焰苞，佛焰苞淡绿色至乳白色，下部绿色，佛焰苞管较粗长。花序分为雌花部分、中性花部分和雄花部分。浆果为红色。
海芋的栽培可以直接从广东城郊地区收集海芋的根茎，大面积种植。也可将二至三年生苗露天栽培，野生海芋结有种子，也可播种繁殖[4]。露天栽培到海芋根茎60~100 cm时，可在每年的4月左右包装后成批运到北方上盆栽培。上盆时可根据根茎的形状、长短、大小组合栽培，一般3株为1盆。用沤制好的营养土掺上1/3的细煤炭渣作基质。用腐熟好的动物粪作基肥。待植株发出新芽后，每周追施1次含氮的较浓肥液。待枝叶繁茂时，可减少施气候干燥时，要经常向盆四周和叶面喷淋水。经过春、夏季的培育，海芋长出嫩绿的叶片，经过秋季的适应生长即成为商品盆栽，为北方冬季室内提供春意盎然的景观。海芋的茎和叶内的汁液有毒，不可误食或弄进眼中。应注意的是，海芋可起到吸收室内有害气体的作用。
4参考文献
[1] 胡启荣.红苞木育苗技术[J].广东林业科技，2003，19（1）：55.
[2] 聂谷华.观赏、生态及经济三用植物——朱砂根[J].河北林业科技，2010（1）：104-105.
1梅花
梅花（Prunus mume Sieb et． Zucc），总领群芳，有花魁之称，别名梅干、春梅、干枝梅。梅花喜温暖气候，但也较耐寒，其生长发育的过程中需要经过冬季的低温刺激，其生长发育最适宜的年平均温度为16~23 ℃。因此，应在秋季落叶后，及时将梅花移入室内，放置在冷凉处，并给以一定的光照，注意应使盆中的土壤达到潮、润的状态，只要保证室内冬季不结冰，梅花即可安全度过。春节前约20 d将梅花移至温暖的向阳处，将温度控制在5~10 ℃，并及时进行浇水、施肥，用量应适当，一般在春节期间即可开花[2]。
2牡丹
牡丹（Paeonia Suffruticosa），有花中之王、国色天香之称[3-4]，别名鹿韭、白术、木芍药、百两金等。牡丹适宜在气候温凉的条件下生长，不耐湿热，较耐寒。因此，牡丹在进行盆栽时，应长期在向阳的花圃中将之掩埋，在花蕾含苞欲放时挖出，此时可将之搬入室内，达到观赏的效果。一般在冬季的霜降前，及时剪掉叶片，但应注意的是将叶枝留下，以对腋芽进行保护，最后用草绳将枝条围拢，并进行包裹，一般用3层报纸即可[5]。
3月季
月季（Rosa Chimensis Jacq），为花中皇后、世界名花，别名长春花、月月红、四季花、斗雪红、胜花、胜红、胜春、瘦客。月季适宜在空气流通、日照充足、排水状况良好、能避冷风、干风的环境中进行生长。若月季进行盆栽，应10月下旬将之搬入室内，将弱枝、病枝等剪去，选留5~8根健壮枝条，从10~15 cm处剪去，于室内的暗处进行放置，并对肥水管理进行控制，保证室内不结冻，若用于冬季观花之用，应放置在0 ℃环境中30~40 d后移到温度为12~14 ℃环境中进行养护，月季现蕾所需要的最佳温度为17~18 ℃，还应使光照增加，并适当地进行追肥浇水、防治病虫害等。
4
（Dendranthema morifolium），有高洁丰丽、傲霜怒放之称，别名鞠、节华、寿客、更生、金蕊、女华、阴成、女茎、黄华、九华、帝女花、傅延年。为多年生宿根亚灌木。进行营养繁殖的苗木茎有2种，即地下茎和地上茎。因此，应对的宿根进行保护，以防止其受冻，使之处于休眠状态。如秋末冬初，的宿根已有蘖芽生成，可在插扦完成后将之置于半阴的条件下，一般温度控制在4~5 ℃，待的花开过后进行剪茎，一般留茬的高度在10~15 cm，放置于向阳处，并覆盖一些报纸。在严冻到来前，应将移至室内的冷凉处，保持温度在0~5 ℃、保证土壤处于不湿不干的状态。
5杜鹃
杜鹃（Rhododendron Simsii Planch），是花中西施，风姿卓绝，别名映山红、应春花、山石榴、山鹃、山踯躅、艳山红、艳山花、山归来、满山红、清明花、红柴爿花、灯盏红花、山茶花、虫鸟花、报春花。杜鹃花为优良的盆景材料之一，具有很多优点，如四季常绿、枝叶纤细、病虫害少、萌发力强、耐剪、根桩奇特、花繁色艳、寿命长久等。一般在早霜发生后，即10月中下旬将杜鹃搬入室内，控制温度在5 ℃以上。若用于冬季观花之用，应控制室温在12 ℃，并适当地进行浇水施肥，保证盆中的土壤处于见湿见干的状态，可用改良的自来水、凉开水或矾肥水进行浇灌，中午不可使阳光直射到杜鹃。
6兰花
兰花（Cymbidium spp），是花中君子，天下第一香，别名兰草、山兰、芝兰、幽兰。兰花具有刚柔兼备、终年鲜绿、姿态优美等特点，即使不开花，也能带给人以美的享受[6]。因此，在兰花的栽培管理上，应坚持“四不”的原则，即一春不出、二夏不日、三秋不干、四冬不湿。秋末和冬季应给予较强的光照，以促使兰花杆的健壮生长。10月上旬将兰花搬入室内，此时可适当地控制浇水量，保证盆土略干，但应控制空气中的相对湿度较高，室内的温度控制在5 ℃以上即可。
7山茶花
山茶花（Camellia iaponical）是花中珍品，有富丽堂皇之称，别名曼陀罗树、茶花、晚山茶、耐冬、楂、洋茶、薮春、山椿。山茶花是小乔木或常绿阔叶灌木。枝条为黄褐色，小枝呈绿色或绿紫色至紫褐色。寒露节前的10月上旬应将山茶花搬入室内，置于有阳光的地方，以能避开中午的直射阳光为最好，室温应控制在0 ℃以上，控制盆土的相对湿度，以防止过湿而出现烂根等现象，在浇凉开水时可加入0.05%硫酸亚铁，应经常用与室温相近的温水对叶面进行喷洗，以保持山茶花的清新浓绿，在温度为10~18 ℃的环境中，30 d后可开花。
8荷花
荷花（Nelumho nucifera Gaertn），具有水中芙蓉之称，磊落大方，别名水芙蓉、莲、藕花、芙蕖、莲花、菡萏、水芝、水华、水芸、泽芝、玉环、六月春、中国莲、草芙蓉。荷花为宿根水生花卉，作盆栽时，于冬季结冰前将荷花移入地窑或温度较高、不结冰的室内即可，也可于秋末枝叶枯萎后挖出地下茎，沙埋于地窑或不结冰的室内过冬即可。
9桂花
桂花（Osmanthus fragranslours），有秋风送爽、十里飘香美称，别名九里香、月桂、木犀、岩桂、金票[7]。桂花为常绿阔叶乔木，不耐寒，冬季应将之放在室内的向阳处，要保证其安全，一般温度控制在4 ℃以上，光线差，温度低，容易引起落叶现象，但温度高时会出现提前抽芽，春季出室后遇旱风易受害。冬季浇水宜少量，以盆土见湿见干为好，否则为影响翌年的开花[8]。
10水仙
水仙（Narcissus tazetts Var chinesis），有凌波仙子之称，清新淡雅，别名金盆银台、雅蒜、玉玲珑、女史花、俪兰、姚女几。水仙性喜温暖湿润，较耐寒，可土栽，但家庭以水养为主，还可用特制的浅盆水育，称为水养法。栽下后不久，便从球茎上长出叶，生长健旺，耐寒力强，冬天无需防寒。生长期间，除草松土宜浅耕，开花前浇液肥1~2次，花开完立即将枯萎的花朵剪去，不可任其结籽。球根春、秋采挖较佳。将根头挖起后，截去苗茎、须根，洗净泥沙。水仙在百花凋零的冬季，特别是元旦或新春佳节用于室内装饰，可为人们带来“一盆水仙满堂春，冰肌玉骨送清香”的奇趣。
11参考文献
[1] 陈俊愉.中国花经[M].上海：上海文化出版社，1990.
[2] 朱华年.腊梅的繁殖与栽培管理[J].现代农业科技，2008（11）：82-83.
[3] 周士锋，徐明辉，刘成禄.牡丹春节催花技术[J].河南农业科学，2005（6）：77-78.
[4] 赵保平.牡丹促成栽培技术研究[J].河南农业科学，1990（10）：27-29.
[5] 王二强，王占营，刘振国，等.远缘杂交在牡丹新品种选育上的应用现状及策略探讨[J].江西农业学报，2010（5）：48-50.
[6] 张莉，张明，高宏秀.兰花组织培养研究进展[J].安徽农业科学，2005（11）：2134-2135.
