DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 一年级科学课堂教学数感培养理论依据 学生数感的提高是一个形成到发展的过程，它的建立与发展需要有意识地去渗透，并不断深入挖掘学生的潜力。数感发展的关键期是低学段。数感的教学需要实际背景的支持，需要学生亲身经历和实践 [ 3 ]。为了提供更多的实践情境，更好地培养小学生的数感，仅仅依靠一门数学课程是不够的。2001年，教育部《基础教育课程改革纲要(试行)》明确提出课程结构要改变“过于强调学科本位、科目过多和缺乏整合的现状”，小学阶段应“以综合课程为主” [ 4 ]。随着新课程改革的深入开展，课程整合便成为实现这一教育目标的方式之一。当前素质教育改革已取得了初步成效，但当前我国仍存在以素质教育为本的教育质量评价体系尚未建立和形成、对跨学科素养的培养相对忽视、不同学科课程目标间的横向整合不够等问题，进而导致素质教育目标难以落实 [ 5 ]。 科学教育是立德树人工作的重要组成部分，是提升全民科学素质、建设创新型国家的基础，小学科学教育对从小激发和保护孩子的好奇心和求知欲，培养学生的科学精神和实践创新能力具有重要意义 [ 6 ]。《义务教育小学科学课程标准》规定从2017年9月开始，小学一年级将增设科学课，并将其作为基础性课程。课标指出：小学科学课程是一门综合性课程，理解自然现象和解决实际问题需要综合运用不同领域的知识和方法，并强调科学课程应与并行开设的语文、数学等课程相互渗透，促进学生的全面发展 [ 7 ]。科学与数学整合可以传播科学和技术教育，既有利于对科学技术数学化思想的理解，又突出数学的科学应用价值和工具价值，培养和丰富学生的科学知识、科学思想方法，增进科学观念和科学意识，培养科学态度 [ 8 ]。
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user: 3. 一年级科学教材中“比较与测量”单元数感素材挖掘 一年级科学教材(教育科学出版社)总共包括四个单元：植物、比较与测量、我们周围的物体、动物，其中“比较与测量”单元为培养学生的数感培养提供了一个很好的开展途径。通过对该单元的文本分析，获得相关的数感培养素材(见表1)。 Table 1 “Comparison and measurement” unit number training material distributio 课题 相关素材 培养点 在观察中比较 比较恐龙模型的高矮，长短，胖瘦等，排出第一二三四名。 数的序数意义 起点和终点 哪只纸蛙跳得最远？你是怎么知道的？ 估算能力 用手来测量 估计桌子的高度有几拃？ 估算能力 测量桌子的高度有几拃？ 数数能力 用不同的物体来测量 用回形针、小棒、橡皮和小立方体测量物体的长度。 数的基数意义 数数能力 用相同的物体来测量 十个小立方体长条与单个小立方体，测量物体的长度。 十进制数位意义 做一个测量纸带 制作数十个小立方体长的测量纸带。 数数能力 比较测量纸带与尺子 用测量纸带和尺子测量物体的长度。 数数能力 表1. “比较与测量”单元数感培养素材分布 由表1可知，“比较与测量”这一单元是跨学科数感培养的一个良好载体。教材中的活动设计以提高学生的数数能力、加强理解基数与序数意义和估算能力为主。学生通过本单元渗透数感培养的课堂教学，在学习了本学科的课程目标之外还能提高数学范畴里的数感，可谓是一举两得。
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user: 4. 一年级科学课堂教学中数感培养实践 4.1. “在观察中比较”，通过实践操作来开展数感培养 对儿童而言，其思维是在具体事物的基础上得以发展而来的。皮亚杰的儿童认知发展理论认为，儿童的思维既不是起源于先天的成熟，也不是起源于后天的经验，而是起源于个体的动作。他认为正是这种主体与客体之间的相互作用使得儿童的心理和思维得到不断地发展。一年级小学生思维发展的基本特点是以具体形象思维为主，如果在课堂上一味地用抽象的文字、数字和图片等材料来让学生获得思维发展是较为困难的。同时，低年级学生好奇、好动且喜欢模仿，动手操作容易激发学生的兴趣，提高其参与度。因此，让学生在课堂上亲手实践感知，有利于他们在脑海中建立起事物或知识的具体表象，能够一定程度地减少学生的思维负担，加深学生的理解力，有利于数感培养。 基于此，笔者以课题《在观察中比较》为例，通过动手操作活动来开展数感培养的教学实践。具体教学设计如下： 一、情境导入 1. 师生交流 出示“比较”，与生互动，了解学生眼中的比较。 2. 主题图教学 1) 出示恐龙情境图，今天我们要比较的主角可了不得，——它就是生活在几千万年前的恐龙。小朋友们仔细来看一看，从图片中你观察到了什么？它们的身体大小都一样吗？ 2) 怎么样才能比较出它们的大小呢？怎样算大怎样算小？引导学生得出：可以比较它们的长短、高矮和胖瘦。 板书：长短、高矮、胖瘦。 二、比较方法探究 1. 比较高矮 1) 出示恐龙模型，提问：那我们要比它们的高矮、长短、胖瘦的话，从图片中能比吗？能比得准确吗？ 2) 提问：你有什么办法能准确比较出它们的高矮呢？引导学生借助书本，放在平坦的地方进行比较，观察这些恐龙模型的头谁高谁矮。 2. 比较长短 1) 追问：高矮我们会比了，那比长短呢？ 预设：a) 用手放在恐龙的头和尾巴上，把手固定住再与其他恐龙比较。 b) 用一本书顶住恐龙的头，看谁的尾巴长。追问：为什么这样做？ 2) 工具演示：同学们的方法都很不错，老师这里为了方便同学们比较，制作了一个工具，你们会用吗？(出示直角纸板，请学生演示。) 三、小组合作探究 1. 合作任务说明 1) 按不同的比较方法，请给恐龙们排排队，选出第一名、第二名、第三名和第四名。(请同学说明第一名、第二名、第三名和第四名分别是什么意思。) 2) 要求：a) 准确地比一比四只恐龙的长短、高矮。 b) 有时间的小组再比一比胖瘦。 c) 比出第一名、第二名、第三名和第四名后，请把结果记录在活动手册第八页。 2. 汇报展示 1) 请各小组分别汇报比较长短、高矮和胖瘦之后的结果。 2) 提问：你们是怎么比的？你们为什么这么填？这样排的理由是什么？(目的：引导学生说出自己的思考过程，将序数第一名、第二名与具体的比较标准相结合起来)。 3. 感知结果 1) 提问：小朋友们，我们一起来看一看，比较长短之后得出的第一名是？比较高矮之后得出的第一名是？为什么会不一样呢？ 2) 总结：从不同的角度进行比较，得到的结果会有所不同。 四、课后拓展 在我们的生活中，有许许多多的事情都需要比较。请同学们课后仔细观察，有哪些可以用来比较的现象？又是怎么来比较的？ 本课主要的教学环节围绕着一个明确的任务进行展开，即比较四种恐龙模型的长短、高矮和胖瘦。由于一年级的小学生还处于习惯养成阶段，相较于其他学科而言，这是他们初次进行小组合作探究的学习模式。因此，明确的学习任务有助于提高小组合作探究的效率。通过这一具体情境的创设，让学生在课堂上了解“比较”的概念，理解“比较”的意义，并能初步表述恐龙模型之间的长短、高矮和胖瘦关系。同时，在探究过程中应注意学生记录比较结果的过程，询问学生对记录表格是否理解以及记录数据的理由，从而更好地了解学生的思考过程。这样，在比较长短的过程中，学生就会思考并得出：身体最长的恐龙就是第一名，比第一名矮一点的恐龙是第二名，并依次记录数据。对于排队模型中的序数，学生在平时的生活中有所接触，而本课中需要学生结合具体的比较标准后来理解数的序数意义，对学生具有较大的挑战性，但通过动手操作，实践表明这对于学生数感的提高大有帮助。 4.2. “用手来测量”，重视估算在数感培养中的必要性 估算在生活中的应用非常广泛，例如买多件物品大概需要花多少钱，一个颁奖礼大概有多少名学生，墙壁的高度有多高等。估算能力的高低，直接影响对问题预测的准确性和结果判断的合理性。在《全日制义务教育数学课程标准》中对估算教学提出了明确的目标：第一学段能结合具体情境进行简单的估算，并会解释估算的过程；第二学段能理解估算的意义，在解决问题的过程中，能选择合适的方法进行估算 [ 1 ]。因此，在教学中要注重学生估算意识和估算习惯的培养，这将有助于提高学生思维能力和探究层次，从而使学生数感得到发展。 基于此，笔者以课题《用手来测量》为例，引入估算的方法来开展课程教学。具体教学设计如下： 一、聚焦 1. 问题引入 1) 小朋友们，你们知道一间教室的这一端到那一端有多长吗？ 提问：请观看一下视频，里面的同学是怎样测量的，你们看出来了吗？ 引入：测量有许多工具，我们的身体也可以作为测量的工具。 2. 用一拃来测量 今天我们要学习用手来测量，揭示课题《用手来测量》。 1) 提问：用手怎么来测量呢？很好奇吧？我们一起来通过视频学习一下吧！ 介绍“一拃”这个测量单位，大拇指和中指之间的最大距离叫做“一拃”。 2) 请你试着用“一拃”来测量桌子。(学生动手测量，教师观察学生测量时的错例。) 3) 老师发现有这样的“一拃”，你觉得他做的对吗？(出示一拃没有最大距离张开的视频、没有从起点出发，没有首尾相连等错误示范) 4) 机动设置：请你的同桌检查一下，你是否真的掌握了？ 二、探索 1. 测量桌子的高度。 1) 接下来老师要提高难度了，敢不敢挑战？请你预测一下桌子高度有几拃？请你说说你是怎么估计的？ 2) 我们来用手试着测一测好不好？当你用手测量桌子高度的时候，遇到困难了吗？ 难点：测量高度时，一拃与一拃之间难以准确连接。 3) 启发：老师带来了一个小帮手，一条纸带，它可以怎么帮助我们呢？(观看视频：做一条测量纸带帮助测量。) 4) 教师提醒学生注意：① 两次测量用相同的手指测量；② 一拃的指尖与下一拃的指尖必须紧紧相连；③ 在纸带上写上姓名。 2. 自主操作，动手测量。 1) 两人一组开始测量。 2) 展示纸带，观察测量结果。需要选择几条有代表性的纸带，把纸带对齐黑板边缘粘贴好。 选择一拃长度差异较大的测量纸带，以及出现明显误差的纸带粘贴。 三、研讨 1) 一同数数各有多少拃数？请学生先观察一会儿纸带。 2) 教师可以提问:“我们的测量结果一样吗？你是如何知道的？”、“是什么原因导致测量结果不一样呢？” 3) 学生归纳：用纸带匹配桌子高度时可能出现误差；没有使用同一根手指测量；不能很准确地做到一拃紧连着一拃；很难做到每一拃的长度都相同；每个人的手指长度不一样，有些同学手指长，有些同学手指短。 四、拓展 课后思考：可以用身体的部位来测量家里的家具吗？ 本课设计了“估一估桌子高度”的教学活动，通过挑战式的发问，激发了学生的学习兴趣和挑战欲望，使其能结合身边的课桌来进行简单的估算探索。接着，通过询问学生“你是怎么估计的？”来了解学生的估算过程，并且通过验证学生的估算结果来判断估算的准确度。最后，通过对估算结果的研讨总结，学生开始尝试展开更加理性的估算思维，并能够认识到估算方法的重要性，这些都进一步发展了学生的数感。
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user: 5. 小学生数感培养策略 5.1. 善于挖掘素材，打造良好载体 教材是帮助教师教学的工具，同时也是学生学习的载体。新课改后的教育观认为教师应该做课程的开发者和实践者，而不是忠实地讲授教材中的内容。因此，从教材中有效挖掘数感培养素材也是教师开展数感培养的重要一环。小学科学既是一门综合性课程，又是一门实践性课程。其丰富的教材资源中，除了一年级“比较与测量”单元以外，还包含了许多可以用于数感培养的素材，如一年级科学“我们周围的物体”单元，需要小学生通过观察来发现物体的特征，并作出“谁轻谁重”的判断，这是对数感能力的进一步拓展培养。再如二年级科学“材料”单元，需要小学生观察周围的世界，发现生活中的各种材料，并对此进行分类、归纳和记录，这有助于帮助学生认识到数感在现实生活中的重要意义。同时，教师不仅要在本学科内充分挖掘教材，还应该放大视野，用综合化的眼光去看待每一门学科，倡导跨学科学习方式，通过有效的课程整合发掘出有利于培养数感的教学素材，并且有意识地将它们融会运用到自己的课堂教学中去，将各学科的优势整合到一起，以发挥最大的效力提升学生的数感。 5.2. 弥补薄弱环节，加强估算地位 学生数感的发展，需要经历感悟多少、用数表示多少、建立数之间的关联、对数进行运算、形成数系概念等过程 [ 3 ]。根据一线教师们的教学经验，在整个小学阶段的学习过程中，学生数感普遍较弱的一个环节就是估算。学生们通常能比较准确地估算数的运算结果，但对日常生活中量的估计却相对较弱，例如对一堆棋子数量、对物体重量等的估算小学生就难以把握。估算建立在丰富的经验基础上，这类估算也就要求学生对估算对象和度量单位有较为深刻的认知。因此，要在日常教学活动中为学生提供真实的可操作性情境，适当提供一些参照物，从而发展出良好的数感。同时，要创设丰富的估算活动，让学生经常有意识地使用估算，体会估算的重要性，养成估算习惯。 5.3. 提高自身素养，转变教育观念 教师素养包括人格素养、知识素养和能力素养三方面，教师知识素养的高低对学生能力的培养至关重要。当前，基础教育课程改革强调小学课程以综合化为主，但是，能否真正实现小学阶段的“全人教育”受制于小学教师的知识水平和综合素养。尽管小学教师是一门综合性的职业，但是，小学教育师范生走上教师岗位之后，往往受限于所教学科，其他学科知识水平和素养不断下降。由于我国对数感教育的起步较晚，很多非数学任课教师自身的数感素养较为薄弱甚至缺失，这就导致这些教师在相关的教学工作中不能很好地开展数感教育。 同时，未来的教育不再将重点放在某个特定学科或者过于关注学科界限，而是将重心放在特定问题上，强调利用科学、技术、工程或数学等学科相互关联的知识解决问题，实现跨越学科界限、从多学科知识综合应用的角度来提高学生解决实际问题能力的教育目标 [ 9 ]。因此，小学生数感的培养需要教师的数感素养，也离不开他们的课程整合能力。
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user: 摘 要 宋词作为中国古代文学皇冠上光辉夺目的明珠，其文学成就和欣赏价值极高。本文使用Python的BS4 + Wordcloud + Jieba功能方法，对近10，000首宋代诗词进行筛选梳理，利用文本挖掘技术，抓取出现频率较高的关键词。根据统计，选取词频较高的5个自然景观词逐条进行情感分析，得出相应的情感指数，并进一步构建相应的可视化的语义网络图。通过对宋词的自然景观意象和蕴含的情感进行研究分析，结论表明，不同自然景观的词条语义体现出不同程度的情感因素。 关键词 :宋词，文本挖掘，自然景观，情感分析 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 古诗词是中华传统文化的灿烂瑰宝，作为中国文学史上璀璨的明珠之一，宋词代表了宋代文学，并以其别具一格的魅力在中华大地广为流传 [ 1 ]。宋词拥有韵律和谐、格式错落、情感丰富、形象多样、意境优美等特征。宋词涵盖的题材众多，其中与自然景观相关的占据了不可小觑的数量。古代诗词中多倡导托物寓意，从一景一物之中可以引申出更为丰富饱满的情感和精神寄托，我们常称之为意象。人文情感与自然景观的有机契合，赋予宋词更强的渲染力与表现力。基于对宋词的文本挖掘与意象分析，有利于提升自然景观的审美价值，同时加深我们对古诗词的鉴赏力。 由于宋词数量庞大，词汇丰富，传统的文本分析方法很难遍历所有宋词文本并开展词频统计分析。Python语言提供了Beautiful soup (BS4)数据爬虫、Word cloud文本搜索、Jieba汉字库分析等大数据文本搜索和分析工具，可以较为容易地解决大量文本下的词汇搜索、词频统计、语义分析等问题。 本文使用Python的BS4 + Wordcloud + Jieba功能方法，选取了10，000首宋词进行文本处理。通过提取其中与自然景观相对应的情感特征高频词汇，然后通过语义网络分析构建可视化视图，通过输出的主要的链接词，来分析景观特征与典型表述，得出对应的正负面情感指数。本文的研究方法迎合时代发展，为诗词的研究开创了新的思路。
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user: 2. 研究方法与框架 2.1. 诗词文本挖掘的可行性 吴潇 [ 2 ] 认为，诗词文本具有极高的文学与艺术价值，与其他历史文学文本相比，诗词具有样本量大、整体意象明确、词义高度精准、空间层次清晰、空间要素明确、时间延续性等特点和优势。宋词描述了大量古代的景观环境，更蕴含了许多文学情感意象。本文抓取的诗词涵括整个宋朝，样本量较多且具有代表性，得出的结论也较为可靠。根据提取的高频词加以分析，有助于加深对于诗人思想感情的理解，对于鉴赏古诗词具有重要意义。 2.2. 诗词文本选取方法 通过诗词文本研究某一时段的自然景观格局时，首先应筛选特定历史时期特征类似的诗词文本，选取原则：1) 该诗词文本具备时间与形式的一致性；2) 文本表述中应具备自然景观类型和尺度空间的丰富性；3) 文本表述对特定景观与情感特征认知具有对应性。本文选取的对象为宋代诗词，筛选之后，将所有诗词文本利用文本挖掘工具逐条进行情感分析得出相应的情感指数，对诗词文本进行分词、词性分析、高频词统计、关联性分析与词义聚类分析，不同词性可用作不同感知层面的自然景观分析。由于诗词属于古汉语，不能仅按照普通的现代汉语进行分词处理，因此采取分词词条与单字词共同参考的方式，以全面真实地展现诗词中描绘自然景观。结合高频词与高频字，即可较全面客观地展现诗词中所描绘的自然景观与情感特征。 2.3. 诗词文本分析的自然景观特征 广义上的自然景观不仅是空间性的，也是时间性的。有时候是静态的，也常有动态的。例如地形景观、地质景观、森林景观、天文景观、气候景观、生物景观等。从“春风又绿江南岸，明月何时照我还”到“明月别枝惊鹊，清风半夜鸣蝉”，从“风流总被雨打风吹去”，到“杨柳岸，晓风残月”，古代诗词中往往有许多描写自然景观的诗句，诗人不仅生动形象地描绘了景物本身，更体现着喜怒哀乐，寄托自己的情感。 以宋词为例，诗词文本对自然景观的描述特征十分鲜明。从微观角度看，宋代诗词往往通过对具体的景观要素的表述来体现情感意象，如“明月”、“梅花”、“芳草”“杨柳”等。同时也有动静结合的景观要素，如“风吹”、“流水”、“风雨”“东风”，以及季节与时间特征，如“春色”、“秋色”。此外，还聚焦于空间场景及地域，如“江南”与“西湖”、“江山”等(如表1)。 Table 1 Characteristics and expression of ancient poetry tex 特征 典型表述 景物与细节 明月、梅花、芳草、杨柳 动态与静态 风吹、流水、风雨、东风 季节与时间 春色、秋风、黄昏、春风 场景与地域 江南、西湖、江山、天地 表1. 古诗词文本的特征与表述 2.4. 诗词文本分析技术 2.4.1. Jieba分词技术 在人工智能全球化的信息时代，要想更好地完成自然语言处理，分词是首要任务 [ 3 ]。本文使用的分词技术是Python的Jieba分词器。其分词算法总体是：使用基于前缀词典的词图扫描，生成所有可能生成词所构成的有向无环图，再采用动态规划查找最大概率路径，找出基于词频的最大切分组合；对于未登录词，采用了基于汉字成词能力的HMM模型(使用Viterbi算法)来预测分词 [ 4 ]。 Jieba分词主要有三种分词模式：1) 精确模式，可以把文本精确的切分，不存在冗余单词，最适合用于文本分析；2) 全模式，可以把文本中所有可能的词语都扫描出来，但存在冗余，不能解决歧义问题；3) 搜索引擎模式，在精确模式基础上对长词语进行再次切分，适合用于搜索引擎分词 [ 5 ]。表2是三种分词模式的实验结果，以“明月几时有，把酒问青天。”(选自苏轼《水调歌头》)为例，三种分词模式的分词结果分别为： Table 2 Experimental results of three word segmentation modes of Jieb 模式 结果 精确模式 代码 jieba1 = jieba.lcut (“明月几时有，把酒问青天。”) 分词结果 [“明月”，“几时”，“有”，“把酒”，“问青天”] 全模式 代码 jieba2 = jieba.lcut (“明月几时有，把酒问青天。”，cut_all = True) 分词结果 [“明月”，“几时”，“有”，“把酒”，“问青天”，“青天”] 搜索引擎模式 代码 jieba3 = jieba.lcut_for_search (“明月几时有，把酒问青天。”) 分词结果 [“明月”，“几时”，“有”，“把酒”，“青天”，“问青天”] 表2. jieba三种分词模式的实验结果 基于本文的研究目的，本文选取的分词模式为精确模式。 2.4.2. 词云技术 词云是对文本中出现频率较高的“关键词”予以视觉化的展现 [ 6 ]。在词云图中，不同的单词以不同的颜色表示，不同词频的单词以不同字号表示，使得阅读者只通过词云图，就可以大致的了解长文本中的核心内容，是文本数据可视化的一种常用方式。 本文采用Python的第三方库wordcloud库来实现词云图的绘制。 2.4.3. 语义网络分析技术与ROST软件 语义网络是一种通过使用图形符号来表示概念的知识或底层结构的方法，谭荧 [ 7 ] 认为，在表达知识具有概念化和语境化的优势。概念化是指语义网络可以通过生成一个认知概念的地图，赋予概念意义，并通过关联最终理解每个概念；语境化是指语义网络的图结构可以更好地表示自然语言的情境，从而更好地提取自然语言的语义。 ROST CM6是武汉大学沈阳教授研发编码的，基于内容挖掘，辅助人文社会科学数字化研究的大型免费社会计算平台，可用于聊天分析、全网分析、浏览分析、微博分析、期刊分析、情感分析、语义网络分析等多项强大功能。 本文运用ROST CM6软件及其自带的Net draw插件生成语义网络图进行语义网络分析，通过语义网络所展示出来的概念关联与语境关系，分析不同的自然景观在宋词中具有的意象。
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user: 4. 研究结论 通过对宋词中自然景观的描写所体现出来的情感进行研究分析，不仅使得我们更加贴近宋代时期的文化氛围，利于对宋词更清晰和准确的解读，同时在一定程度上也吸引和督促当代人对历史文化瑰宝的珍惜和关注。本文在对宋词进行文本挖掘的基础上，对自然景观的特征以及词人借此而抒发的情感加以分析，成效可观。围绕研究成果，现得出结论如下： 1) “春风”一词，本就给人温暖、融和、舒适的感觉。宋词中的春风多象征着对美好未来的期盼以及词人心中难掩的欣喜之情。在如今的生活中，我们也经常听到“如沐春风”，“春风得意”，“春风满面”等成语的使用。不仅如此，“春风”一词也常出现在事态发展顺利的时候，如“改革春风吹满地”不仅代表了改革开放的顺利推进，借此也体现了人心所向。 2) 根据浙江大学CAD & CG国家重点实验室的大数据分析 [ 8 ]，“东风”一词在宋词中总共出现了1264次。在过去，“东风”既可是早春的风，象征着希望。多指词人想要乘借东风来实现自己的远大抱负。但与此同时，“东风”也可是晚春那吹落百花的风，暗指词人遇人不淑又或是仕途跌宕的不幸。当代对于“东风”一词的处理，更多是积极向上，假借东风之意。就如我们都知道如今有一著名汽车品牌就叫作“东风”。 3) “西风”一词在古诗词中皆是悲伤，萧瑟的意思。我们最为熟悉的一句词：古道西风瘦马。夕阳西下，断肠人在天涯。“西风”与“瘦马”相对应，并以“断肠人”结尾，无不体现出词人内心的绝望和身心的孤独疲惫。在现代我们对“西风”一词已经很少使用，但近代“西风”曾被毛主席赋予不同的含义。毛主席曾经引用《红楼梦》中的话“不是西风压倒东风，而是东风压倒西风”以此一句来表达对战争胜利的决心和中华民族的尊严与自信。 4) “芳草”一词在宋词中存在两种含义，既是代表生机和春天的希望，但当与落花等结合时又是寂寥，落寞之意。如今我们对“芳草”的使用少之又少，更多的时候它就是简单地指代绿草而已。后代对于“芳草”赋予的新含义在于它可以代表具有高尚品德和美德的个人。 5) “流水”一词在古代多指时光匆匆流逝和借用“流水”的不断来寄托词人的愁绪之多，烦恼无休无止。就如苏轼在“乌台诗案”之后常使用“流水”来表达中年无奈，回归自然本真。现如今我们对“流水”一词的使用可谓是与过去有着较大的区别。“流水”现在的意思可以是单指现金流或者一项工作的某个过程，也可以通过“落花有意，流水无情”来表示感情方面的不顺等。
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user: 5. 结束语 众所周知，唐诗、宋词、元曲在中国古代中有着非凡的历史地位。而这当中，宋词与元曲争奇斗艳，与唐诗不相上下，齐头并进。张剑 [ 9 ] 曾说，唐诗宋词是中国古代文学乃至中国传统文化中最具美感和情感性的精品。宋词所代表的宋代文学，是中国文学史上璀璨的明珠之一。吴琼 [ 10 ] 认为，宋词蕴含着古典化的审美、情感和精神，从中焕发出来的诗性、理性与人性历久而弥新。宋词的词句，如今诵读起来，也仍然觉得美妙，不仅陶冶了凡世人们的情操，同时也是一种艺术享受。我们在体会宋词独特魅力的同时，也感受她的千姿百态，娇艳妩媚。宋词通过它的浅唱低吟，给我们带来了那个时代独有的韵味。 不同与以往的鉴赏性研究，本文的创新之处在于采用了Python的BS4 + Wordcloud + Jieba等先进的大数据处理工具，抓取出现频率较高的关键词进行相关词的寻找和探究，将文字出现的频率构成可视数据，通过对文本挖掘，客观地分析了宋词的自然景观意象及其蕴含的情感，得出相同词语在宋词中所代表的特殊含义和词人独树一帜的写作风格。这不仅对宋词研究具有特殊意义，也对当代人写作的语言、题材和风格上有着不小的指导意义。更加重要的是，提醒世人应爱惜和保护宋词这一历史珍品。
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user: 摘 要 我国海洋仪器设备管理中存在分布不均、重复购置、使用率低等管理问题，而不同机构间的“多中心”和“小区域”模式，严重制约着设备的互联共享。区块链技术具有去中心化、透明开放性、智能合约和信息不可篡改等特征，为解决海洋仪器管理中的中心化壁垒和高成本低效率等问题提供新的思路和方法。本文构建的海洋仪器共享模式，包括区块链形式和区块结构，以及区块创建、发布和交易等流程和激励机制等内容，并提出利用智能合约实现自动匹配和触发交易。海洋仪器共享模型采取轻节点运行，发布交易摘要信息，原始资料加时间戳以私钥形式保存，实现透明性、安全性和高效性的统一。 关键词 :区块链技术，仪器共享，联盟链，智能合约 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，我国海洋事业发展迅速，十九大报告中提出“加快建设海洋强国”，海洋相关经费投入越来越大，海洋调查仪器设备的规模也逐渐增大，但依旧无法满足现有海洋调查的需要，管理上仍存在一定问题：1) 同欧美和日本等发达国家相比，海洋仪器设备整体经费投入仍然不足，同时海洋设备因其使用环境的复杂性，损坏和丢失情况严重，我国海洋仪器设备整体数量依然严重不足；2) 现有海洋仪器设备存在分布不均、重复购置、使用率低等管理问题，其中仪器设备分布资源不均衡是最突出的表现，目前大型海洋仪器设备主要分布在国家海洋局、高等院校和科研院所等机构，机构之间并未实现仪器互联共享。 如何打破仪器的使用和管理上的孤岛，是相关学者和管理部门的研究重点。海洋仪器设备信息公布公开机制和渠道，仪器设备共享的鼓励机制等都是影响仪器设备共享的关键因素 [ 1 ] [ 2 ]，我国目前已经构建了很多仪器设备共享平台，受限于技术支撑和平台管理，基本都局限在系统内部使用，而非全网公开 [ 3 ] [ 4 ]。而区块链作为比特币的底层技术，通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段，实现基于去中心化信用的点对点数据共享、协调与协作 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]，为解决海洋仪器管理中的中心化壁垒和高成本低效率等问题提供了新思路。本文根据现有的海洋仪器管理需求和区块链技术，构建基于区块链技术的海洋仪器共享模型，探索海洋仪器设备的共享管理和奖励机制等新的模式。
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user: 2. 区块链技术特征与产业结合现状 2.1. 区块链技术特征 区块链本质是一个去中心化的分布式数据库，该数据库由一串使用密码学方法产生的数据区块有序链接而成，区块中包含有一定时间内产生的无法被篡改的数学记录信息。区块链具有去中心化、透明开放性、智能合约和信息不可篡改等特征。 1) 去中心化：由每个参与者共同管理和维护，每个节点都可提供数据并存储，实现了完全分布式的多方信息共享，而非传统数据库的中央处理节点。海洋仪器设备管理的核心也是去除中心化管理模式，消除各部门、高校、区域等中心化的硬件或管理机构，仪器按需使用，提高使用率，实现共享互联。 2) 透明开放：区块链系统的数据对全网节点是透明开放的，除了数据直接相关各方的私有信息可被加密外，数据记录和运行规则对全网公开，任何节点都可通过查询或者更新区块链的数据记录。海洋调查仪器原始资料可以保密的，但仪器的数量和状态应该是透明开放的，区块链系统内的参与节点可以通过公开的接口查询海洋调查仪器的使用状态、量值溯源状态和租赁期限和价格等信息，实现高度透明。 3) 智能合约：区块链采用协商一致的规范和协议，依据完备、强大的脚本系统，把对个人和机构的信任改成对体系和规则的信任，所有节点交换、记录和更新数据完全依据智能合约而触发。基于区块链构建的海洋仪器设备共享智能合约，通过多方用户共同参与制定的智能合约，在仪器共享机制和触发条件上达成一致，明确参与者的权利和义务等要素；并将合约通过P2P网络公布并存入区块链，同时智能合约自动执行流程，直到处理完毕，全程自动、透明。 4) 不可篡改：区块链系统的信息一旦经过验证并上传后，就会永久存储而无法更改。因为利用时间戳技术，给数据印上时间标签，使区块通过时间线有序相连而形成区块链，链条越长越难修改。即使控制系统中超过51%的节点，随时间的推移，因经济成本和技术难度将指数级上升而无法进行攻击和篡改。结合区块链不可篡改的特性，海洋仪器设备状态属性、共享事件及检定校准证书、比测报告、自校报告等量值溯源状态，以及交易状况都将时间戳的形式传播到区块链中，延伸仪器设备区块链条长度，保证仪器设备的可靠性和共享交易的可信性。 2.2. 区块链技术的产业结合现状 区块链技术在金融领域的应用最为普遍，比特币等数字货币、BitPay等的支付汇兑业务、Overstock的登记结算业务都已经实现了全新的金融服务领域应用场景；基于区块链的不可篡改特性，在数据存证领域应用前景明朗，知识产权保护、供应链的溯源防伪、身份认证、医疗等行业领域都以结合区块链发展相应的项目应用；物联网和区块链技术的的结合也越来越多，IBM联合三星推出了基于区块链的物联网项目ADEPT等；区块链在保险行业的应用，可实现自助理赔等模式，满足赔付条件时可自助划拨赔款给受益人。同时水滴筹等也是利用区块链发展的互助保险模式，用户点对点互助，而非传统保险公司的资金池模式。 在线下应用场景中，也正在尝试着同区块链技术的结合，包括电网数据的存储 [ 8 ] 和交易 [ 9 ]、煤炭供应链的动态管理 [ 10 ]、有机蔬菜的认证和追溯 [ 11 ] 和采样机器人的数据管理和交易 [ 12 ] 等研究，但在仪器管理等方面研究尚是空白。区块链技术具有的去中心化、透明开放性、智能合约和信息不可篡改等特性完全符合海洋仪器设备管理的技术需求，本文将通过模型的框架设计和关键技术的研究，开拓新型的海洋仪器设备共享应用，实现区块链技术与海洋仪器设备管理的结合。
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user: 3. 模型构建 3.1. 架构设计 3.1.1. 区块链类型 海洋仪器专业性强且价格普遍偏高，各涉海单位和企业需要符合一定资质才能参与交易，并不要求匿名性，联盟链是最适合的区块链类型，私有链过于封闭而不合适，公共链因其全网运行则数据量和运行成本过高而难以实现。本文框架中各个海洋仪器设备管理区块链采取的联盟链形式，采用轻节点运行，具有速度快、成本低的特征，保证数据的隐私性。联盟成员由自然资源部涉海机构、环保部涉海机构、海洋科研院所、地方海洋渔业管理部门、海洋石油公司和一定规模的企业组成，组建海洋仪器共享区块链联盟，在新成员准入、智能合约等方面达成共识。 3.1.2. 区块 仪器设备所有者创建父区块，包括哈希值、时间戳和摘要，哈希值为仪器编号和随机数组成，时间戳为创建时间，摘要包括仪器名称、关键性能参数、价格、时间等内容，数据结构如表1所示。子区块则由参与者创建，并通过哈希指针链接到父区块上，形成链状结构。 Table 1 The structure of bloc 字段名 大小 描述 哈希值 变长的 仪器编号和随机数组成的唯一性标识 时间戳 4字节 区块创建的时间 摘要 变长的 该区块的内容描述 表1. 区块结构 3.1.3. 流程 1) 注册。用户必须在联盟链上注册，并获得公钥和私钥，公钥为区块链上的账户地址，私钥为操作账户的唯一钥匙。 2) 创建区块。仪器所有者生成区块，包括哈希值、摘要信息和时间戳。 3) 验证区块。仪器所有者生成区块，验证仪器设备的运行状态和精度是否正常，包括第三方检测证书、出厂报告、自校/比测等报告，或最近仪器生成的数据等资料，摘要为验证内容和结果的描述，哈希值为父区块哈希值和证书编号组成，链接到父区块，并加以时间戳。 4) 发布。将生成的区块链进行全网广播。 5) 所有节点接收和验证区块后，交易客户在缓冲区内创建交易区块，包括客户信息、仪器使用时间和地点等内容。 6) 在缓冲区内，根据智能合约自动匹配交易客户，若客户唯一则自动生成合同；若不唯一，则由仪器所有者确定客户，生成合同。 7) 构建新区块并发布。新区块哈希值为父区块哈希值和合同编号组成，摘要包括合同双方、期限和费用等内容，时间戳为新区块创建时间。 8) 循环。合同完成后，转至步骤3。详细流程见图1。 3.2. 智能合约 智能合约是建立在整个海洋仪器设备共享联盟达成共识和充分信任的基础上，通过资产抵押、第三方担保、商业保险等形式约定事前预防，而非传统合约上的事后惩罚。智能合约将复杂的承诺数字化、程序化的处理，并按照参与者的意志设置触发条件，使能够自动的、准确的执行。其构建和执行步骤大致如下： 1) 制定智能合约。联盟链上的多方用户共同制定智能合约的模板，约定海洋仪器设备共享的相关事宜，租借双方的权利和义务等； 2) 智能合约识别仪器所有者创建的区块，即按照参与者的意志设定触发条件； 3) 缓冲区内识别交易客户创建的区块，判断条件是否能够触发合约； 4) 将所有达成共识的合约打包发至仪器所有者，经确认后生成合同； 5) 将合同创建成区块，经过P2P网络发布，并存入区块链； 6) 智能合约定期检查合同状态，当合约双方中出现违约行为，则自动依据约定的触发惩罚手段；当合约所有事务都执行完成后，标记合同完成。 图1. 区块链上仪器共享流程图
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user: 4. 激励机制 目前国家正逐层推进共享激励机制体系建设，从监管考核到实施奖惩等多方面去激发仪器共享的积极性和长久性，但仍缺少行之有效的评估手段和监管手段。目前奖励机制仍局限在“个体申报，部门审核”的模式，而实际共享情形并未完全透明公开，查证和监管难度较大。因此，本文提出以区块链的长度和数量作为仪器共享模型内部的奖励机制，以及政府部门进行仪器采购批复、项目管理和共享奖励等重要技术指标，完善仪器共享评估和奖励制度。 1) 区块链长度和数量作为仪器共享模型内部的奖励机制。仪器共享中，模型利用智能合约根据设定条件自动匹配客户，生成合约并执行。因此，共享模型中将客户已有的区块链长度和数量作为重要匹配指标，在智能合约中提升区块链的影响权重。一家机构共享设备数量和次数越多，其区块链数量和长度就越大，其需要租赁海洋仪器设备时，相同条件下更容易触发合约。 2) 区块链长度和数量作为政府机构奖励考核和仪器采购的重要指标。目前财政部、科技部和上海市等都出台了相应的共享服务评估与奖励办法和仪器设备查重评议管理办法等，但考核指标仍需要进一步完善。区块链因其不可篡改和透明化等特征，更适合作为考核指标，便于政府部门查证和监管。一家机构参与共享的仪器数量和次数越多，表明其海洋仪器设备使用率越高，其区块链长度和数量则越大，政府部门在奖励考核和仪器评议管理中只需查证其区块链信息，做到公平公正公开。
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user: 5. 结论 在区块链引发越来越多的关注的背景下，本文分析了区块链的特征和与其他产业结合的现状，结合目前我国海洋仪器共享的现状和瓶颈，尝试利用联盟区块链和智能合约等区块链技术，构建分布式的海洋仪器设备共享模型，以较小的成本和规模，为实现我国海洋仪器的互通有无、价值互联提供新的思路。 从模型现有的激励机制来看，目前还难以在我国海洋仪器共享领域内推广，这仍需要国家在仪器采购经费和项目管理等方向制定相应的区块链扶持政策，推动海洋仪器共享的必要性和强制性，提升各单位参与的积极性。在未来工作中，将继续深化海洋仪器共享模型，落实智能合约的技术细节，以脚本形式对模型进行程序化运行和验证。
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user: 摘 要 维生素D具有免疫调节功能，维生素D两次羟化形成的活性维生素D可以通过巨噬细胞和单核细胞角质形成细胞促进抗菌肽的产生和增加其抗菌活性，能抵抗病毒、细菌和真菌的侵害，可能有助于预防相关病原体感染的疾病。为了证实维生素D确实能够预防这些相关病原体感染的疾病，临床医师和营养学家应该进一步做好较大规模的随机双盲、安慰剂对照研究。 关键词 :维生素D，抗菌肽，感染性疾病 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 研究显示，维生素D具有免疫调节功能 [ 1 ]。皮肤和膳食来源的维生素D在肝脏羟化形成25(OH)D，在肾脏和肾外组织(包括免疫细胞)中再次羟化形成1α，25(OH)2D (活性维生素D)，活性维生素D通过巨噬细胞和单核细胞角质形成细胞促进抗菌肽(CAMP)的产生和增加其抗菌活性，调节先天免疫系统。抗菌肽能抵抗外界病原体(包括病毒、细菌和真菌)的侵害，可能有助于预防相关病原体感染的疾病 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。
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user: 2. 抗菌肽及其抗病原体的作用机制 抗菌肽是存在于人体和动物体内的小分子多肽，属于先天免疫的一部分。抗菌肽主要存储在巨噬细胞和多形核白细胞(中性粒细胞)的溶酶体中。维生素D受体激活剂能够上调抗菌肽CAMP基因的表达，在人类对侵袭性病毒和细菌感染的先天免疫防御系统中起着至关重要的作用 [ 5 ]。 主要作用机制：① 攻击和裂解病原体的细胞膜，致使病原体细胞内外渗透压发生改变，导致阳离子尤其是钾离子大量外流，最后死亡；② 攻击病原体线粒体，诱导细胞凋亡；③ 抑制蛋白及细胞壁合成；④ 对突变细胞的细胞核染色体和细胞骨架的影响 [ 6 ]。
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user: 3. 维生素D免疫调节功能及通过抗菌肽抗病原体的作用机制 维生素D通过对巨噬细胞、抗菌肽合成、树突状细胞和抗原呈递发挥作用，来影响先天免疫系统和适应性免疫系统。① 巨噬细胞：巨噬细胞和单核细胞在启动对致病菌或组织损伤的非特异性应答中起关键作用；② 抗菌肽和防御素：是低分子量的宿主防御肽，具有针对病原体(病毒、细菌和真菌)的广谱抗菌活性；③ 树突状细胞和抗原呈递：树突状细胞(DC)是最有效的抗原呈递细胞，机体为了消除病原体和组织碎片而引起树突状细胞产生抗原，属于适应性免疫细胞 [ 7 ]。 无活性的抗菌肽(LL-37)前体(人体抗菌蛋白，hCAP-18)存在于各种上皮细胞、中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞中 [ 3 ]。病原体与这些细胞表面TLR及1α羟化酶(CYP27B1)结合可诱导25(OH)D羟化为活性维生素D 1，25(OH)2D，1，25(OH)2D 随后上调人体抗菌蛋白mRNA表达，产生具有抗感染的活性LL-37 [ 8 ]。 作用机制：① 1，25(OH)2D3能通过巨噬细胞和单核细胞角质形成细胞促进抗菌肽(CAMP)和防御素2的产生，增加其抗菌活性 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]；② 1，25(OH)2D3能增加天然免疫细胞的趋化性、自噬和吞噬融合 [ 12 ] [ 13 ]；③ 人类单核细胞对病原体的暴露，能上调CYP27B1和VDR的表达，从而增强了在病原体感染部位细胞产生1，25(OH)2D3和对1，25(OH)2D3的反应；④ 巨噬细胞是异质性的，具有不同的功能 [ 14 ]。白细胞介素(IL)-15刺激后形成的巨噬细胞能够对维生素D刺激的反应和增加其抗病原体的活性，而用IL-10刺激后获得的吞噬巨噬细胞受维生素D水平的影响很小，不管其巨噬细胞有多高吞噬活性 [ 15 ] [ 16 ]。
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user: 5. 结论 综上所述，大量研究显示，维生素D具有免疫调节功能，维生素D两次羟化形成的活性维生素D可以通过巨噬细胞和单核细胞角质形成细胞促进抗菌肽(CAMP)的产生和增加其抗菌活性，能抵抗病毒、细菌和真菌的侵害，可能有助于预防相关病原体感染的疾病。但是，相关的临床医师和营养学家应该进一步做好较大规模的随机双盲、安慰剂对照研究，确定维生素D确实能够预防这些相关病原体感染的疾病。
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user: 摘 要 目的：探索纳米材料固定化腐败希瓦氏菌对Pb 2+ 的去除作用，并对固定化小球去除作用的机理进行了初步探讨。方法：腐败希瓦氏菌的死活细胞以海藻酸钠(SA)和纳米Fe 3 O 4 作为固定化材料，制备固定化小球进行Pb 2+ 去除实验，通过原子分光光度计检测去除效率的变化并利用扫描电子显微镜(SEM)观察固定化小球吸附前后的表面特征的变化。结果：不管固定材料选择海藻酸钠(SA)还是海藻酸钠 + 纳米Fe 3 O 4 (SA-Fe)，腐败希瓦氏菌死细胞的去除效率均高于活细胞，SA + Fe + 腐败希瓦氏菌死细胞(SA-Fe-Xs)对Pb 2+ 的去除效率高达92.11%；扫描电子显微镜显示去除实验后，固定化小球表面整体变得平整，结构致密，说明Pb 2+ 可能是通过吸附作用附着在固定化小球的表面。结论：海藻酸钠和纳米Fe 3 O 4 固定化腐败希瓦氏菌在去除Pb 2+ 方面有较强的优势。 关键词 :腐败希瓦氏菌，海藻酸钠，纳米Fe 3 O 4 ，固定化，铅 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 由于社会的飞速发展，人类生活的环境受到了严重的重金属污染。人类使用超过10万种不同的化学元素和化合物，包括铅、汞、镉和持久性有机污染物(POPs)。其中铅就是一种常见的重金属类污染物。铅通过消化道进入人体后，能引起严重的累积性中毒。铅会对多种器官造成伤害，对骨髓造血系统以及神经系统更是能造成严重的损害。人在铅中毒后心血管、肾脏、消化系统以及肝脏的活动都会受到影响。儿童铅中毒极大地威胁着低收入和中等收入国家儿童的智商水平，造成巨大损失 [ 1 ]。 世界上地表水中，天然铅平均值大约是0.5 μg/L，地下水中铅的浓度在1~60 μg/L之间。当铅的浓度达到0.1 mg/L时，便可抑制水体的自净作用。铅进入水体中与其他重金属一样，一部分被水生物浓集于体内，另一部分则随悬浮物絮凝沉淀于底质中，由于铅不能被生物代谢所分解，所以在环境中属于持久性的污染物 [ 2 ]。之前很长一段时间我国铅生产工艺没有进行技术改造，导致技术落后，排污量大，加之企业管理不善，这些都是造成我国铅污染的原因 [ 3 ]。 目前，对于重金属污染环境的修复方法主要有物理方法、化学方法和生物方法等，包括电解、离子交换和超滤等 [ 4 ] [ 5 ]，这些传统方法各有优势，但也都有缺陷。因此，找到有效的、对环境无害且成本低廉的方法具有重要意义。生物方法中引起较大关注的就是微生物去除法，该方法具有微生物繁殖速度快、绿色环保、高效等特点。但是当处于复杂多变、恶劣的外界环境中，不仅微生物的生长受到抑制，影响去除效果，而且微生物菌体易流失或被其他水体微生物吞噬 [ 6 ]，此外直接投放菌体可能会造成稳定水体的二次污染，且不易与水体分离。 固定化微生物技术是一项新兴的生物技术，主要是利用物理或化学方法，将游离的细胞或酶固定在限定的区域中 [ 7 ]。该技术不仅可以提高限定区域内微生物细胞的浓度，而且能够使微生物保持较高的活性，最重要的是，该技术可以实现细胞或酶的循环使用 [ 8 ] [ 9 ]。传统的固定化方法主要有吸附法、包埋法、交联法和共价结合法等。海藻酸钠包埋法以操作简便、包埋后颗粒强度高、对微生物无毒和传质性能好等优点被广泛利用 [ 10 ] [ 11 ]。此外，纳米材料作为一种新型材料，基于其比表面积大等优势，在作为固定材料方面拥有巨大潜能。纳米颗粒具有极大的长径比和柔性的结构特性点使其容易纠缠团聚，利于菌体在其表面进行富集生长。重要的是，纳米材料本身对重金属也具有良好的吸附性能。 基于前期实验的探索，我们发现了一株具有较高重金属去除效率的微生物菌株——腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)。在此基础之上，本研究将从以下几个方面进行探索：1) 检测腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)的死活细胞在水作为介质的环境中对Pb 2+ 的去除效率；2) 探索海藻酸钠(SA)和纳米Fe 3 O 4 固定化腐败希瓦氏菌小球的制备方法；3) 检测腐败希瓦氏菌固定化小球对铅的去除效率；4) 利用扫描电子显微镜观察固定化小球去除铅前后的表面特征的变化，探索固定化小球去除Pb 2+ 的机理。本研究为固定化微生物处理重金属水体提供了理论依据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 材料 2.1.1. 实验仪器 本实验中用到的仪器为本实验室平台提供，各个仪器的型号、生产厂家等参数如表1所示。 Table 1 Laboratory apparatu 仪器名称 型号 公司 电子天平 ESJ200-4 沈阳龙腾电子有限公司 分析天平 SL502N 上海民桥精密仪器科技有限公司 艾科浦超纯水系统 AFZ-2000 上海琅玕实验设备有限公司 pH计 PSH-25 上海仪电科学仪器股份有限公司 立式蒸汽压力灭菌锅 LDZX-30KB 上海申安医疗器械厂 小型摇床 TS-1 QILINBEIER 冷冻离心机 SORVALL LEGEND MICRO 21R Thermo 紫外分光光度计 UV-2450 岛津 原子分光光度计 iCE3000 Thermo 扫描电子显微镜 JSM-7500F 日本电子 表1. 实验仪器 2.1.2. 试剂 胰蛋白胨、大豆蛋白胨(北京奥博星生物技术有限公司)、纳米Fe 3 O 4 (北京德科岛金科技有限公司)、海藻酸钠、葡萄糖(成都市科龙试剂有限公司)、硝酸铅、氯化钠、牛肉膏、盐酸、硝酸、氯化钙、盐酸、氢氧化钠、无水乙醇、乙酸异戊酯(成都金山化学试剂有限公司)，以上试剂均为化学分析纯。 2.1.3. 微生物菌种 腐败希瓦氏菌CICC 22940以冷冻干燥的形式从中国工业微生物菌种保藏中心(CICC)购买。 2.2. 方法 2.2.1. 腐败希瓦氏菌的死活细胞对Pb 2+ 的去除实验 1) 腐败希瓦氏菌的培养 培养基的配制：称取胰蛋白胨15 g，大豆蛋白胨5 g，氯化钠6.5 g，葡萄糖2 g，牛肉膏6 g加热溶解于l000 mL去离子水中，冷却后使用pH计调节酸碱度至7.5 (HCl/NaOH) [ 12 ]。溶化后分装入100 mL锥形瓶中；121℃灭菌20 min，冷却备用。 腐败希瓦氏菌的活化及扩大培养：液体培养基具有通气和振荡培养的优点，有利于细胞生长，主要用于菌种的扩大培养。将前期保存的甘油冻存菌液以1%的接种量接入已经灭菌、冷却的液体培养基中，放置于恒温摇床中，温度为30℃、转速为150 r/min，摇床培养至指数增长期。从液体培养基中移取l mL菌液入100 mL液体培养基中，放置于恒温摇床中，温度为30℃、转速为150 r/min，振荡培养24 h。 2) Pb 2+ 标准溶液的配制 称取1.5985 g优级纯硝酸铅Pb(NO 3 ) 2 于烧杯中，用5% HNO 3 (体积分数)溶解后，加入至1000 mL容量瓶中定容，摇匀。Pb 2+ 浓度为1000 mg/L，作为母液置于4℃冰箱中保存备用。 3) 腐败希瓦氏菌死活细胞菌悬液的制备 将振荡培养24 h的腐败希瓦氏菌液体培养基的一半进行高压蒸汽灭菌，121℃灭菌20 min，冷却备用；另一半置于4℃冰箱中保存。 将分别含有腐败希瓦氏菌死活细胞的液体培养基分别转移至离心管，在10，000 r/min下进行离心5 min，弃去上清液。加入生理盐水冲洗三次，去除残留的培养基。最后将收集的腐败希瓦氏菌菌体用生理盐水溶解，制备成5 g/L的菌悬液。 4) 腐败希瓦氏菌死活细胞对Pb 2+ 的去除实验 将制备好的死活细胞悬液加入到含有30 mL Pb 2+ 浓度为20 mg/L的水溶液中，封口，置于温度为30℃，150 r/min的摇床中培养3 h。将培养物在8000 rpm离心5 min，收集上清液于干净试管中，并用1 M HNO 3 酸化。最后采用火焰原子分光光度计于283.3 nm测定上清中残留的Pb 2+ 浓度。 Pb 2+ 的去除效率采用如下公式计算： R = c 0 − c e c 0 * 100 % 其中 和 分别是Pb 2+ 离子(mg/L)的初始浓度和平衡浓度。 2.2.2. 腐败希瓦氏菌固定化小球对Pb 2+ 的去除实验 固定化微生物技术具有吸附材料价格低廉、机械强度高、固液可分离、材料可解吸再利用等优点，对于这项技术的多层次研究，可在处理环境重金属污染方面提供重要技术支撑。为了提高吸附重金属效果，本研究采用海藻酸钠、纳米Fe 3 O 4 为包埋材料，以4% CaCl 2 溶液作为交联剂，探讨不同固定化小球对Pb 2+ 的去除效率。 本研究设置6个实验组进行实验，分别为海藻酸钠(SA)固定化小球、海藻酸钠(SA) + 纳米Fe 3 O 4 (Fe)固定化小球、海藻酸钠(SA) + 腐败希瓦氏菌活细胞(Xh)固定化小球、海藻酸钠(SA) + 腐败希瓦氏菌死细胞(Xs)固定化小球、海藻酸钠(SA) + 纳米Fe 3 O 4 (Fe) + 腐败希瓦氏菌活细胞(Xh)固定化小球、海藻酸钠(SA) + 纳米Fe 3 O 4 (Fe) + 腐败希瓦氏菌活细胞(Xs)固定化小球。以上6个实验组分别简写表示为：SA、SA-Fe、SA-Xh、SA-Xs、SA-Fe-Xh、SA-Fe-Xs，后续实验均按此表示。 1) 固定化小球的制备 SA-Fe-Xh、SA-Fe-Xs组，制备固定化小球的流程如下： 称取一定量的纳米Fe 3 O 4 (2%)与2% (wt %)的海藻酸钠溶液混合，超声40 min，使纳米Fe 3 O 4 颗粒均匀分散在溶液中，121℃灭菌20 min。 ①将制备好的菌悬液接入混合液中，搅拌混合均匀，用灭菌5 mL注射器将混合液逐滴滴入4% (wt%)的氯化钙溶液中。 ②将固定化小球置于4℃冰箱中交联固化4 h，得到直径3~4 mm的Fe 3 O 4 -SA联合固定化小球。 ③用无菌水洗涤2~3次，除去其表面粘附的CaCl 2 溶液，放置4℃冰箱中保存备用。 其它试验组在此基础上作少许的调整。对于SA组，则在第①、②步中分别不需要加入纳米Fe 3 O 4 和菌悬液，其他步骤维持不变；SA-Fe组，则在第②步中不需要加入菌悬液；SA-Xh、SA-Xs组，则在第①步都中不需要加入纳米Fe 3 O 4 ，在第②步中分别加入腐败希瓦氏菌活细胞和死细胞。 2) 腐败希瓦氏菌固定化小球对Pb 2+ 的去除实验 将上述制备好的空白小球(SA， SA-Fe)和腐败希瓦氏菌固定化小球加入到含有30 mL Pb 2+ 浓度为20 mg/L的水溶液中，封口，置于温度为30℃，150 r/min的摇床中培养3 h。去除实验结束后的样品处理以及Pb 2+ 测定均与4)中方法相同。 2.2.3. 腐败希瓦氏菌固定化小球吸附作用的电镜观察 使用扫描电子显微镜观察与Pb 2+ (20 mg/L)相互作用前后的固定化小球的表面特征。制备固定化小球SA-Fe-Xh进行Pb 2+ 的去除实验，将实验前后的小球用于电子显微镜观察 [ 13 ]。固定化小球的处理方法按照如下步骤进行 [ 14 ]： 1) 将上述进行Pb 2+ 去除实验的铅负载的固定化小球和未经去除实验的空白小球后用PBS缓冲液洗涤3次，每次20 min，加入3%戊二醛放入4℃冰箱固定24 h。 2) 8000 r/min离心3 min后用PBS缓冲液洗涤3次，每次20 min，再用30%~50%~60%~70%~80%~90%~95%~100%不同梯度乙醇脱水20 min。 3) 乙酸异戊醋置换2次，每次20 min。 4) 将处理好的固定化小球冷冻干燥1 h。 5) 将6个样品分别胶贴于电镜载物台上，喷金后上机观察。