电镜技术与细胞超微结构论文题目

一、综合实践活动与初中生物教学的联系： 综合实践活动课的开展和初中生物的新课程改革对初中生物教学的影响是巨大的，但它们之间的联系是紧密的。例如：综合实践的指导思想与新生物大纲的指导思想在培养学生能力方面是一致的，教育部规定，从小学至高中设置综合实践活动课，作为必修课程，其内容主要包括：信息技术教育、研究性学习、社区服务与社会实践以及劳动与技术教育等。强调学生通过实践，增强探究和创新意识，学习科学研究的方法，发展综合运用知识的能力。增进学校与社会的密切联系，培养学生的社会责任感（教育部文件：教基[2001]17号）。所以开展综合实践活动对生物教学有明显的促进作用。 传统初中生物教学在培养学生的能力方面存在不足： 初中生物课是学生喜欢学习的课程之一。原因是由于这门课程讲到的内容有很多与学生自身有关，与生活实际联系得很紧密，而且是学生最早接触到实验的课程。但是我们如果用传统的教学方法来讲的话，学生会很快失去了兴趣。为什么呢？1、由于初一的学生中有些还没有从小学的学习习惯中转变过来，因而当学习量突然加大时，不适应。再加上生物知识需要理解，死记硬背的同学考试成绩肯定会较差。当第一次或第二次的成绩不理想时，学生会有畏难的情绪。这就会打击学生学习的积极性。2、教师上课时照本宣科的话，学生如果提前看了课本的内容，则课堂上容易走神。3、上实验课时，如果教师提前演示实验的过程，学生去重复，要得到与教师的一致的结论的话，学生的许多行为必然受到限制，因而有趣的实验课也会变得味同嚼蜡了。4、学生在学习时具有间接性，通过教师来掌握人类长期积累起来的科学文化知识。虽然有教师在引导，但与学生独立完成的效果还是不可相比的。学生走的是一条认识的捷径， 他们主要是掌握而不是发现，缺乏了体验。因而，生物课程的改革是必然要进行的。 新课改与综合实践活动课是改善目前教学现状的好办法： 新课改和开展综合实践活动旨在让学生联系社会实际，通过亲身体验进行学习，积累和丰富直接经验，培养创新精神、实践能力和终身学习的能力。初中生物是非中考科目，在有的人的眼里这是一件坏事，因为这会直接导致学校领导和学生对生物教学的轻视。但在落实新课改的精神和开展综合实践活动方面则具有优势。因为，一方面，我们生物教师在进行研究时如果失败了则压力没有那么大。另外，综合实践活动课的特点就是时间的不可控制性。对于中考科目来说，在目前的现状下，中考成绩可以说是一个学校或一个教师的命脉，所以时间不可控制性是一个大问题，但初中生物老师则不存在这个问题。所以，生物教师在这方面多作尝试，还可为其它学科的教学探明道路。 二、生物学科中有较多的内容适于开展综合实践活动： 生物课中可以开展“综合实践活动”课程的内容十分丰富，它包括教材中生物学所辐射的绝大多数范围，例如： 1、动植物标本制作：大型标本制作方面：植物的标本可以制作根、茎、叶、花、果实和种子；动物标本则主要选择节肢动物门中的动物，例如用鱼、蛙、龟、蛇等脊椎动物做透明骨骼标本；微观标本制作方面：植物的可以考虑“洋葱根尖的纵切面结构”、 “蚕豆叶的横切面结构”等永久切片，既教会了学生一定的制作技术，培养了他们的动手能力，又可以通过观察更进一步掌握根、茎、叶的结构知识。动物的可以考虑草履虫、神经纤维、血液涂片等。这些小制作只要告诉学生基本原理后，学生就可以自主探索。相信学生，往往会取得好的成果。例如，我在2003年组织的兴趣班中，有学生交上来了玻璃制作的标本，还有琥珀标本、蜡制标本等，这些制作在老师的估计范围之外。 2、植物栽培：在我校的植物生态园中，可在不同的季节栽种不同的植物，既美化了校园，也培养了学生的动手能力和观察能力。另外，还可以将嫁接、扦插、压条等技术让学生掌握。无土栽培技术还可以用来装扮教室或家庭的书房。至于组织培养则要看学校的条件，如果消毒的水平过关的话，也是可以作一下尝试。 3、探究性实验：生物课本中的探究式实验非常多，由于上课时间限制，书本上一些无法完成的探究性实验就可以放在“综合实践活动”中来安排、落实和完成。只要遵从探究活动的规律，利用综合实践活动课先进行一些有趣的小实验。在完成一些小实验的基础上，也会得出深刻的生物学规律。例如：七年级上册的《探究种子的发芽率》、八年级上册的《探究菜青虫的取食行为》等。 4、调查研究：调查是科学探究的常用方法，也是学习生物学的重要手段。现在的学生所必备的素质不仅仅是能够学习，还需要有和社会交流、融入社会的能力。所以在实践活动中，可以让学生以小组为单位，到课堂外去，到大自然和社会环境里，通过访问（个别谈话法）、座谈、问卷、测验（如智力、能力、个性等测试，书面资料分析）等手段收集各种资料，并对资料进行分析、综合、比较、归纳，从而得出规律性的认识。例如，我在2003年9-11月间开展的综合实践活动：《江门市垃圾处理情况调查活动》，在我校取得了良好的示范性效果。我将我指导的这次活动教案附于后面，以供参考。 5．举办展览：利用生物摄影，把各种各样生物的形态结构、生活习性、行为方式展示出来。作品题材包括动物、植物、细菌、真菌和病毒。可用普通相机、显微镜、扫描电镜等根据实物拍摄的生物题材用来展览：大到生物景观、生态系统，小到一只昆虫、一片蝴蝶的翅、一朵花、一片花瓣、甚至于细胞组织的超微结构等都可以。此外还可将学生的小制作用来展览，如 “叶脉书签拼画”展、“插花艺术展”等小展示。还有，我组织了学生对青春痘、近视眼等调查，将这些调查的图片、成果等在校园的橱窗中展示出来。这样把科学性、知识性、技术性和艺术性结合起来，培养了学生的创造力和丰富的想象力，对其他同学参加综合实践活动也是一个促进和示范的作用。 三、生物教师开展综合实践的意义： 1、综合实践活动促进了学生的发展： 任何事物的发展都需要内因和外因的相互作用，才能产生质的变化。内因是变化的根本，外因是变化的条件。因此，由于综合实践活动是由学生主动报名参加的，积极性能得到保证。在老师的引导下，学生就能主动地参与探究活动。老师提供综合实践活动的平台，相当于外因，促使学生获取知识，从而发生质变。学生有了进一步的发展，学习生物和其它学科自然容易一些。学生能否持续发展是我们当教师的必须时时刻刻关注的问题，如果透支了学生的兴趣和活力，活动开展还不如不开展。 2、综合实践活动促进学生的主体意识发展 ：在生活的任何方面，每个人对待事物的态度、认识、理解都是不尽相同的。在对江门市垃圾处理情况的调查活动中，通过学生设计、选择活动的形式，体验活动的过程，检验活动的效果，能使学生的主体性充分体现。通过参与活动，使学生在相互沟通和碰撞中，增强自信心。由于我对垃圾的处理也不是很清楚，一切问题的答案要学生们自己去调查和探索，这让初一和初二的学生有一个机会去充分了解自我、展示自我和发展自我的机会。 3、综合实践活动让学生在体验中认知 综合实践活动不仅要关心学生是否获得知识，而且要关心学生是否获得体验，增长了智慧。过程比结果重要，智慧比知识重要。建构主义认为：应建立在富有感染力的真实事件或真实问题的基础上，让学习者到现实世界的真实环境中去感受去体验，从而获得知识。我们的实践活动就是让学生在活动的过程中体验生活、感受经历、获取知识。活动本身的结果不一定重要，起码它让学生在过程中经历了成功与失败，感受到了愉快与沮丧，在过程中习得了课堂中没有的知识，并在过程中将一些理论知识应用并巩固。 4、综合实践活动促进学生提高社会适应能力 我们的学生中有些人的依懒性强、任性、娇气、缺乏合作精神。而综合实践活动中教师的参与度较少，只是给学生提供一个活动的平台和有限的资源。因而学生要搞清楚他所研究的问题，必然要与同学和老师及社会上的人士交流和合作。要适应这样一个小环境，他们就必须克服不良的性格，让学生学会相处、谦让、容忍，逐步提高社会适应能力。 5、综合实践活动培养了学生的创新能力 实践是创新的源泉。只有在生活中、在活动过程中出现了问题才会想办法去解决。我们每个普通人都是需要些压力才会去思考和改变，学生在这方面表现得尤为明显。例如，不到垃圾场就不知道垃圾集中在一起的味道是如何的臭，学生们也就不会想到用什么植物或方法去解决这个问题。 四、生物教师组织综合实践活动成果的评价 活动过程的设计是否合理，其实际效果如何？它的功能是否得到发挥？评价的作用非常重要，它不但关系到这次活动的成败，还关系到下一次活动是否能顺利地开展。评价在综合实践活动课中，起着对学生在情感、能力、知识诸方面发展变化的评估作用。而综合实践活动课程与其他学科课程有着很大的差别，因此在评价活动中教师更要优先思考的是评价是否为学生的终身发展服务，是否与课程实施的全过程并行，是否进行多元化的评价。它体现以人为本的思想，关注每一学习个体的处境和需要，尊重和体现个体的差异。激发个体的主体精神，以促使每一个体最大可能地实现其自身价值。对学生的评价可以采用如下方法： 对学生采用形成性激励评价方式为主。注重学生主体参与实践的过程及在这一过程中所表现出来的积极性、合作性、操作能力和创新意识。综合实践活动的评价主体是多元的，学生、教师、家长都可以作为评价者，评价方式也是多种多样的。在实践中，我们将主要采用自我评价、档案袋评价、他人评价这三种主要的形式。 （1）自我评价 自我评价是以学生自身作为评价主体的一种评价方式，据综合实践活动的目标，学生可以设计了一张自我评价表。对于自身获得的学习结果、思考方式、生活方式、心理变化等有一个清晰的认识，以促进自身向好的方向发展。 例如：我在学生参加垃圾调查活动时参考其他人士成功案例后设计的量规：

电镜分为扫描和透射两种，扫描电镜主要运用于组织观察，材料形貌。观察的是外表面的形态。透射电镜用以观察细胞骨架、各种细胞器的立体超微结构及相互关系等。所以可以根据自己研究的内容确定采用哪种电镜。比如我研究的是一种纳米材料，我就可以采用扫描电镜观察纳米材料的表面情况。

电子显微镜技术发展综述摘要：本文论述了电子显微镜的发展现状及历史，介绍了目前较为先进的数种电子显微镜的结构、原理以及其在生物学领域的应用情况，并对其在组织学研究中的应用进行探讨。 关键词：电子显微镜；组织学研究 引言：显微技术是一门对于物质微小区域进行化学成分分析、显微形貌观察、微观结构测定的一门专门的显微分析技术。20世纪30年代，透射电子显微镜（TEM）的发明标志着电子显微技术的诞生，人们可以进一步地研究物质的超微结构。电子显微技术在普通光学显微技术基础上进一步拓宽了人们的观测视野，在各个领域发挥了重要的作用，被广泛应用于科学领域。在生物学研究领域，电子显微技术推进了组织学，细胞生物学，分子生物学等学科的发展，因而具有不可替代的崇高地位。 一、电子显微镜技术 1.1电子显微镜的定义与组成 电子显微镜，简称电镜，是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器[1]电子显微镜由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。镜筒主要有电子源、电子透镜、样品架、荧光屏和探测器等部件，这些部件通常是自上而下地装配成一个柱体。①电子透镜：用来聚焦电子，是电子显微镜镜筒中最重要的部件。一般使用的是磁透镜，有时也有使用静电透镜的。它用一个对称于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线弯曲形成聚焦，其作用与光学显微镜中的光学透镜（凸透镜）使光束聚焦的作用是一样的，所以称为电子透镜。光学透镜的焦点是固定的，而电子透镜的焦点可以被调节，因此电子显微镜不象光学显微镜那样有可以移动的透镜系统。现代电子显微镜大多采用电磁透镜，由很稳定的直流励磁电流通过带极靴的线圈产生的强磁场使电子聚焦。②电子源：是一个释放自由电子的阴极，栅极，一个环状加速电子的阳极构成的。阴极和阳极之间的电压差必须非常高，一般在数千伏到3百万伏之间。它能发射并形成速度均匀的电子束，所以加速电压的稳定度要求不低于万分之一。③样品架：样品可以稳定地放在样品架上。此外往往还有可以用来改变样品（如移动、转动、加热、降温、拉长等）的装置。④探测器：用来收集电子的信号或次级信号。 1.2基本原理 不同类型的电子显微镜成像原理各有差异，但均是利用电磁场来偏转、聚焦电子束，再依据电子与物质作用的原理来研究物质的构造。其中透射式电子显微镜产生的电子束经聚光镜会聚后均匀照射到试样上的待观察区域，入射电子与试样物质相互作用，由于试样很薄，绝大部分电子穿透试样，其强度分布与所观察试样区的形貌、组织、结构一一对应。投射出试样的电子经三级磁透镜放大投射在观察图形的荧光屏上，荧光屏将电子强度分布转化为人眼可见的光强分布，于是在荧光屏上显出与试样形貌、组织、结构相应的图像。扫描电子显微镜（SEM）是聚焦电子束在线圈驱动下对试样表面逐点栅网式扫描成像，成像信号为二次电子、背散射电子或吸收电子。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经处理后得到反应试样表面形貌的二次电子像。背散射电子成像反映样品的元素分布，及不同相成分区域的轮廓。此外由于电子的德布罗意波长较短，分辨率比光学显微镜高的很多，可以达到0.1～0.2nm，放大倍数从几万到百万倍。 1.3技术发展史 世界上第一台电子显微镜（透射式电子显微镜（TEM））由德国科学家Ruska和Knoll于1931年研制成功。二战后，Ruska继续对TEM进行研究改进，并制造出了放大倍数在10万倍以上的显微镜，并因此获得了诺贝尔物理学奖。在TEM的基础上，英国工程师Charles于1952年发明了世界上第一台扫描电子显微镜（SEM）。扫描电镜主要是针对具有高低差较大、粗糙不平的厚块试样进行观察，因而在设计上突出了景深效果，一般用来分析断口以及未经人工处理的自然表面；而透射电镜则突出的是高分辨率，使用透射电镜观察样品能获得高分辨率的超微结构图像，在材料科学和生物学上应用较多，同时也是病理学上的诊断工具，该技术的关键是超薄切片的制备。在这以后场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、场离子显微镜（FIM）、低能电子衍射（LEED）、俄歇谱仪（AES）、光电子能谱（ESCA）等相继诞生，在各科学领域的研究中起重要作用。 1981年G．Binnig和H．Rohrer成功研制了世界上第一台扫描隧道显微镜（STM），并因此获得诺贝尔物理奖．它的出现，使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质，被国际科学界公认为80年代世界十大科技成就之一。扫描隧道显微镜(STM)是利用导体针尖与样品之间的隧道电流，并用精密压电晶体控制导体针尖沿样品表面扫描，从而能以原子尺度记录样品表面形貌的新型仪器．其分辨率已达到1nm～2nm，用它可研究各种金属、半导体和生物样品的表面形貌，也可研究表面沉积、表面原子扩散、表面粒子的成核和生长，吸附和脱附等。 在STM出现以后，又陆续发展了一系列工作原理相似的新型显微技术，包括原子力显微镜（AFM）、横向力显微镜（LFM）等，这类基于探针对被测样品进行扫描成像的显微镜统称为扫描探针显微镜（SPM）。扫描探针显微镜是纳米测量学、纳米表征与测量方法中最重要最基本的手段。它能以原子级的探针和被测样品表面作为工作的主要元件，在X和y两个方向上完成探针与样品之间的扫描，同时在Z方向的升降来模拟样品表面的起伏。用探针与样品间的相互作用所产生的物理量的数值随样品表面起伏的变化来达到观察样品表面形貌的目的。这种仪器分辨率高，横向分辨率可达0．1nm，纵向分辨率可达0．01nm，可以直接观察测定样品的三维图像，可以在大气、真空甚至液体中，在高温或低温下进行观测。检测时可以不与样品接触，故不会损伤样品，也不需要电子束照射，因而不会对样品造成辐射损伤。二、我国电子显微镜技术的发展 1958年，我国成功地研制了第一台电子显微镜，1988年中国科学院白春礼和 姚俊恩研制出了我国的第一台STM。[2] 2000年,中国电子显微镜学会统计中国大陆保有量不到2000台,中国加入WTO后,经济大发展,科研教育以及产业构都在升级目前，我国电子显微镜市场每年以近百套的数量在增长，可以预期，在未来数年内中国电子显微镜市场容量将居世界首位。 中国市场的电子显微镜，日本电子的市场占有率超过50%，排在首位。紧随其后的是FEI（原飞利浦电镜部）、日本日立（天美代理）、德国Carl Zeiss（原德国LEO）和日本岛津。而在国产厂家方面，主要是中科科仪、南京江南光电和上海电子光学技术研究所，产品主要集中在低端的扫描电子显微镜市场。就市场总体情况而言，国产电镜国内市场占有率不足10%。由此可见我国国产电子显微镜还有较大幅度的提升空间。从种类上看扫描电镜占目前中国电子显微镜总保有量的63.61%，透射电镜则为36.39%，可见扫描电镜在我国有着更为广泛的用户基础。[3] 三、电子显微镜技术的未来发展趋势 3.1远程电子显微镜技术 自上世纪九十年代以来，随着计算机技术和网络技术的发展，远程电子显微镜逐渐出现，它可以将实验室现场获得的实时信息展现给远端用户，使其可以通过互联网实时观看样品图像，并远程操作仪器来完成实验。[4] 远程电子显微镜技术的关键在于图像的采集、压缩和传输。在图像采集方面，现在的电子显微镜已经有了长足的进步。老式的电子显微镜多采用数码相机和视频采集卡来采集图像，新式电子显微镜多采用VGA采集卡进行图像采集并已成为未来发展趋势。此外运用软件来采集图像的新方式也逐渐出现。早期，图像的压缩使用的是JPEG图像压缩法，即远端用户所见的是一系列独立的静态样品图像。现在，随着技术的发展，MPEG4和H.264等视频压缩算法被逐渐运用到了样品图像的压缩。现在，样品图像的传输主要通过TCP协议和UDP协议，但其占用带宽过大，传输效果并不理想。为了改善传输性能，专门的数据传输系统“金字塔”式网络传输模型以及专有传输网络正在研究之中，同时这也是现阶段远程电子显微镜的改进方向。 1990年，Carl Zmola等人实现了对SEM的样品图像网络传输，首次建立了远程电镜的样品图像实时传输系统。随后，美国各大学相继建立了各自的SEM远程系统。样品传输的效能也有了长足进步，最初，在800Mb的光纤网络中，样品图像的传输效能是每17秒传送1帧。到了2000年，在1~2Mb的网络中，样品图像的传输可以达到每秒传送5帧。在技术上尚有很大程度的提升空间。 在中国，尽管各大院校及研究机构中有数千台电子显微镜，但仍不能满足日益增长的应用需求，因此远程电子显微镜技术的研究对于中国是很有应用价值的。 3.2低温电子显微镜技术 低温电子显微镜技术是应用冷冻(物理)方法制备生物样品并进行观察的技术，因而在生物学组织学中的应用较为广泛。与常规电镜技术(化学方法)相比较，其可最大程度地维持样品在生活时的生理状态，可运用于生物大分子的动态过程研究以及细胞核组织的三维结构分析。 3.3低温电镜下的三维重构技术 电子显微镜的三维成像技术是电子显微和计算机完美结合的产物，它利用电子显微镜收集样品的二维投影图像，经过计算机处理重构出样品的三维空间结构。三维成像技术在生物学领域的应用十分广泛，尤其体现在对蛋白质的三维结构分析上。早期的三维成像技术主要使用重金属盐溶液对样品进行染