生物力学研究方法范例(3篇)

生物力学研究方法范文

关键词：

物理核心素养；物理课程价值；物理教学；

作者简介：林钦，1979年生，男，福建福州人，福建师范大学物理与能源学院讲师，硕士生导师，主要从事物理课程与教学论、物理学习评价研究；作者简介：陈峰，1962年生，女，台湾人，福建省教育考试院副院长，正高级教师，特级教师，硕士生导师，教育部物理课程标准研制组核心成员，福建省物理教学研究委员会理事长，福建省特级教师协会秘书长；作者简介：宋静，1981年生，女，河北保定人，福州教育研究院物理教研员，主要从事物理教学与评价研究。

每次听到“把物理全都还给物理老师了”[1]诸如此类的话，都会让我们反思：中学物理课程的价值何在。遗忘是自然界中一种不可抗拒的规律，在知识大爆炸的时代，忘记已成为常态，当知识被遗忘以后，在学生头脑中留下的痕迹才是教育价值的体现。德国著名物理学家、诺贝尔奖获得者冯·劳厄就曾说过：教育给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下来的东西。物理课程希望学生剩下的是什么？物理学研究的事实和结论可能被学生忘记，但物理学研究的思想方法、研究态度一定能够长久地支持学生的学习、生活和工作，是不会“还给”物理教师的。这些被学生终身保持的，成为他们行为习惯的就是一个人的基本素养，培养学生的物理学核心素养和关键能力才是中学物理课程的价值所在。

怎样的物理教学才能有效促进学生科学素养的提升，是每一位从事物理教学工作的教师深思的问题。我们基于物理课程的价值追求，提出物理核心素养导向的教学，通过物理课程教学培养学生的物理核心素养，让物理课程成为培养学生科学素养的课堂，给学生留下对他们终身发展最有价值的东西。

一、核心素养导向的物理教学架构

(一)物理核心素养的构成

《全民科学素质行动计划(2006—2010—2022年)》指出，科学领域课程应以提升学生科学素养为目标，学生通过课程的学习应了解必要的科学技术知识、掌握基本的研究方法、树立科学思想、崇尚科学精神，并具有一定的应用他们处理实际问题、参与公共事务的能力。[2]物理课程作为自然科学领域的重要基础课程，在培养学生方面的价值则体现从科学知识、科学方法、科学精神与态度、科学应用四个方面为学生今后生活和工作作准备，使学生养成终身发展所需的必备品格与关键能力，形成学生的物理学科核心素养。

1.科学知识方面的核心素养表现为对物理学科发展中核心概念和规律的理解。物理学发展过程也是人类认识世界的过程，在认识世界过程中对客观事物共同属性和本质特征的抽象形成了物理概念，在探索物理现象内在联系的过程中形成了物理原理和规律，[3]这些都是人们今天认识世界的基础。学生通过物理课程的学习，应该能够认识和理解自身生活的客观世界，认识自然界的构成、现象和规律，认识物质存在的多样性、复杂性和统一性，形成科学的唯物主义世界观。

2.科学方法方面的核心素养表现为了解并掌握研究世界的基本思想和方法。物理学家为更有效地研究和认识自然界，探索出了许多研究思想和方法，这些思想和方法比科学知识更有价值。例如，忽略次要因素的理想化模型方法、控制变量的方法等，都是学生今后思考和处理身边问题的重要方法。学生通过物理课程的学习，应该能够了解物理学研究问题运用的思想和方法，并认识到这些思想方法在解决问题中的价值。

3.科学精神和态度方面的核心素养表现为对科学研究的热情和和实事求是的态度。学生通过物理课程的学习，应该能领悟物理学研究过程中表现出来的尊重事实、实事求是的科学探究态度，能在学习、生活和工作中坚持做到实事求是。

4.科学应用方面的核心素养表现为有应用所学知识、方法解决现实问题的意识和能力。学生通过物理课程的学习，不仅要能够解析“模型化”的物理试题，更要有解释生活中物理现象的意识，利用科学知识和方法解决学习、生活和工作中遇到问题的意识和能力。

物理课程的教育价值在于让学生养成这四个方面的核心素养，让学生具备科学的思维和意识、科学研究的方法、适应社会所需的物理学知识、了解科学的起源和树立科学的世界观、[4]严谨的科学态度和实事求是的科学精神。为实现这样的培养目标，我们有必要反思当前的物理教学，重构核心素养导向的物理教学，能够为基础教育物理课程及教学改革指明方向。

(二)核心素养导向的物理教学的建构

物理学科核心素养是学生在学习物理过程中逐步形成的行为习惯与关键能力。体现物理学科的教育价值，实施核心素养导向的物理教学，需要教师转变教学的价值观念，意识到物理教学的目的不在于对物理知识的记忆和再现，而在于知识和方法的应用，在解决问题中逐步形成物理学科核心素养。

物理核心素养导向的物理教学结构

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首先，要认识到物理学研究所积累的知识是学生学习活动的载体而不是终极目标。知识教学的目的在于把物理学在研究自然的过程中获得的知识转化为学生的个体知识，使学生知道世界是什么样的，能够客观地认识和分析自身所在的世界。教师要为学生学习物理知识创设合适的情境，帮助学生借助物理学家研究问题的方法探索自然、建构个体知识，并在此过程中掌握基本的认知方法、感悟物理学家研究过程中体现出来的科学精神。

其次，要认识到学生物理知识的建构过程，关键在于核心概念的建构。核心概念是指居于学科中心，具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法，是一种教师希望学生理解并能在忘记其非本质信息或周边信息之后，仍然能应用的概念性知识。[5]物理教学过程不应该是向学生“灌输”事实和结论的过程，而是应该帮助学生借助物理学家研究自然界的思想方法，自主探索、建构物理学科核心概念，并逐步将这些思想和方法内化成自身的行为习惯，形成良好的科学品质。物理教师应该清晰地认识到物理学科核心概念与其他结论性知识之间的联系，围绕核心概念开展教学，而不是围绕考试试题开展教学。

最后，教师还要清楚地认识到学生物理学核心素养是一种行为习惯和思维惯性，习惯和能力的形成不仅需要学习体验，同时也离不开学习者的自身实践。[6]学生解决问题的过程与物理学家研究的过程都不可能是一帆风顺的，物理教学应该帮助学生感悟物理学家研究过程中所表现出来的情感态度和价值观，并创设实际问题情境帮助学生体验这样的科学精神，帮助学生把蕴含在知识发现过程中的情感、态度和价值观转化为自身解决实际问题的行为准则，使他们能够正确地对待和解决未知的问题，在此过程中将科学方法内化为自身行为习惯，养成良好的科学态度和素养。

核心素养导向的物理教学要求我们将物理课程的教育目标定位在学生终身发展的行为习惯与关键能力的养成，在教学中不断为学生提供面对问题、分析问题、解决问题的机会，在此过程中激发他们学习的热情，在主动学习与探究中养成行为习惯，发展关键能力。

二、核心素养导向的物理教学策略

物理核心素养导向的教学要求教师深刻认识物理课程促进学生能力发展的价值所在，关注学生物理核心素养的培养。改革当前物理课堂教学，实施物理核心素养导向的教学要求我们注意学科核心内容、科学方法、科学精神、实际问题以及教师以身作则等方面的问题。

(一)围绕核心概念展开教学

以物理核心概念统领物理教学，可以帮助师生从纷杂的事实、概念、规律、定理、公式中跳出来，站在更高的位置上培养学生的科学素养。物理核心素养导向的教学要求课程内容应该围绕物理学科的核心概念进行，教学重心应该从讲授事实转移到使用事实，学习重心也应该从记忆事实转移到理解可迁移的核心概念和对更为根本的知识结构进行深层理解，培养和发展思维能力。[7]

例如，质点的概念：用来代替物体的有质量的点。这是一个理想化的物理模型，仅靠教师的讲授是难以掌握的，只有将其置于一定的应用情境中，才会显得生动和有意义。

A.当物体的大小和形状对所讨论的问题来说影响不大时，就可以忽略物体的大小和形状，把物体当成质点。

B.物体上的各点的运动情况都是相同的，即平动的物体，可以看成质点。

C.在研究物体运动时，其大小与形状可以不考虑时，可以视为质点。

这三个都是对质点概念的理解，其中A是核心概念，B、C等是次位概念，是质点概念在具体情境中的解读，是事实性的结论。

核心素养导向的物理教学要求教学活动不能停留在仅让学生记住一些物理学事实，而是要关注通过事实抽象提出的核心概念，教师可以围绕“是否可以忽略物体的大小和形状”开展教学，讨论B、C两种情况下能否将物体看成质点，培养学生敏锐鉴别的思维，从而更深层次的理解“质点”的概念和“理想化模型”，并将这种“忽略次要因素”的思维方法迁移到工作和生活中。

反观当前的中学物理课堂中，许多教师为应付考试的需要，往往“赶进度”，注重“关键考点”的教学，这样的方法使得学生难以进行有意义的知识组织，在“关键考点”之外通常只是能触及一些表面性的事实和结论。然而关注事实记忆的课程终将被完全遗忘，这就是学生“全都还给老师了”的原因所在。

(二)提供应用科学方法研究问题的机会

物理核心素养导向的教学要求物理课程能够为学生在今后工作和生活中面对未知问题时提供解决问题的思路和方法。物理课堂教学应该为学生创新真实、复杂的问题情境，鼓励并引导学生剖析问题、简化问题、建立物理模型，并运用适当的方法解释问题。

注重科学探究是新课程的亮点之一，《美国国家科学教育标准》认为科学探究“指的是科学家用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学探究也指的是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的各种活动”。[8]科学家研究问题的关键，是能够在纷繁复杂的表象下发现问题的关键，在此基础上建构物理模型、设计方案、解决问题。科学探究教学的价值应该是培养学生利用科学探究的方法获取知识、研究解决生活中遇到问题的能力，而不仅仅是简单重复科学家发现知识的过程。

然而，在过于强调知识积累的物理教学中，科学探究更多时候仅仅被作为发现知识的“工具”和“手段”，获得事实性结论成了科学探究的目的所在，使得科学探究的价值被弱化。在物理课堂中探究的问题往往是教师已经明确提出的(或者是问题情境中显而易见的)，学生只要按部就班的“猜想、假设、实验……”就能够轻而易举地探究出正确的结论。学生在探究前基本知道了结论，在探究过程中既不可能也没有时间思考“可能存在的问题”，长期这样的重复训练永远达不到发展学生问题意识和探究能力的目的，也不能促进学生真正理解科学探究的精髓。[9]

例如，牛顿第二定律的实验探究中，教师通常提出典型问题：探究力与物体运动状态变化之间的定量关系。在学生猜想假设的基础上，根据所需测量的物理量设计实验方案并进行实验，最终得到科学的结论。这一过程看似注重了学生有证据的猜想、实验设计、实验操作能力等方面探究能力的培养，但许多教师并没有给学生思考探究中可能存在的问题的机会：拉力大小如何确定、如何有效平衡摩擦力、该实验成功的关键是什么、实验数据存在误差的原因是什么？等等，仅将其作为获取知识的工具，得到知识即结束探究。

如果教师能够给学生足够的时间思考如何更精确地测量所需的物理量，如何减小摩擦，实验中可能出现的问题，在学生得出实验数据后进一步引发学生对现有结论的反思和质疑：实验结果的误差是由什么原因造成的？实验中有哪些地方值得改进？为什么结论不表示成a=F/m等。只有不断地反思、研究探究教学过程出现的问题，才能真正培养学生的探究能力，提升学生的物理核心素养。

(三)还原“真实”科学研究历史

物理核心素养导向的教学要求关注学生科学态度和价值观的体验，教师可以借助物理学发展史，为学生创设真实的情境，避免空洞的说教，帮助学生切实体验严谨的科学态度、科学精神。同时，教师应该关注学生“求真”的愿望，还给学生一个真实的历史。

杨振宁教授曾将他取得成功的奥秘归结为：“要站在问题开始的地方，要面对原始的问题，而不要淹没在文献的海洋里……”。这给我们物理教学极大的启示：物理教学同样不能淹没在教材、教辅和题目的海洋里，而应深入挖掘物理学曲折的发展史中涌现出来的伟大的科学思想、科学精神。写在教科书上的科学结论固然重要，但它背后的孕育发展、由潜到显的转化历程则更富启迪。物理核心素养导向的教学要求教师向学生展现物理概念的形成过程、物理规律的发现过程，以及物理问题的解决过程，体验真实的科学精神。

例如，教科书通过比较亚里士多德和伽利略的不同观点来介绍牛顿第一定律的发现过程，教材写道：“这个‘错误’竟维持了近两千年。直到三百多年前，伽利略……”。[10]许多物理教师在教学过程中都组织学生讨论亚里士多德的错误观点，强调伽利略勇于质疑的科学精神和牛顿“站在巨人肩膀上”总结得出牛顿第一定律的伟大成就。这样的教学过程似乎突出了伽利略勇于质疑、不畏权威的高尚品质，殊不知这种断章取义的说教已经起到了相反的效果，给学生造成“古人真笨”的印象，无法理解为什么“两千年无人反驳”，更无法理解“站在巨人肩膀上”的含义，以至于本应该充满生机活力的物理教学变得机械、沉闷和程式化，缺乏情感与灵性的自然流露。[11]

反思古希腊的科学史我们可以发现，在伽利略之前，就有许多学者对亚里士多德的观点的不足进行了批评，如希帕克斯(前190—前120)、菲洛波诺(约490—570)、布里丹(1292—1363)、奥雷斯姆(约1320—1382)和达芬奇(1452—1519)等，尤其是伽利略的哲学老师博纳米科和贝内代蒂提出了“冲力”的概念，为伽利略的“临门一脚”奠定了良好的基础。[12]物理教学中如果忽略二千年中曲折的研究过程，学生就无从认识“巨人”所在，无法领悟伽利略、笛卡儿和牛顿的伟大贡献。

实施物理核心素养导向的教学要求教师深入研究物理学发展的过程，清楚其中所蕴含的科学思想和方法，创设鲜活、真实的学习情境，带领学生领略物理学的价值，体验物理学研究过程中的科学精神，促进他们科学素养的提升。

(四)创设待解决的真实问题情境

物理核心素养导向的教学要求教师为学生自主探究感兴趣的现实问题提供时间和空间，为学生创设需要解决的真实问题，让学生运用所学的知识和方法，自主开展研究活动，只有在真实情境中的自主探究，才能体现学生的探究能力和科学素养。经济合作与发展组织(OrganizationforEconomicCo-operationandDevelopment)在其开展的国际学生评估项目(PISA项目)中认为：面向未来而化解问题的创新能力远比复制既往的知识更具建设性价值，强调个人在面对不可预测的复杂情景时，灵活“分析、推断和沟通”的创意能力，特别是基于独立人格、自由思考而作出自主判断、自主选择的发展性探究能力。[13]

物理核心素养导向的教学要求教师为学生创设面对未知的、“原始”的问题情境，这些原始问题可以是课堂生成的，也可以来自生产生活现象，让学生像科学家那样“独立的尝试用各种方法研究问题”，在不断尝试的过程中，开拓视野、发展能力，不仅获得了知识，更重要的是体验到了科学探究的乐趣和科学精神，养成良好的科学研究态度。[14]

例如，在研究“运动合成与分解”内容之后，教师提出：“节日焰火非常漂亮，大家认真观察，看看高空的焰火是什么形状的？”在学生观察的基础上，教师继续将问题引向深入：“为什么都是球形呢？”学生可以自主利用所学的相关知识和方法，从各个方面进行探究，从而巩固强化运动合成与分解的方法，培养学生运用所学解决实际问题的意识和能力。

又如盛极一时的神奇水杯———55℃杯，许多教师都看到了该产品的广告和新闻报道，如果能够及时查阅资料、咨询专家，就可以引导学生自主探究该水杯的构造和原理———热传导原理，并自制一个快速的降温水杯。培养学生知识应用的能力，提升学生科学素养。

(五)注重物理教师的言传身教

物理核心素养导向的教学不仅要求我们改变教学的内容和教学方式，还要求物理教师具备良好的物理核心素养，通过言传身教，潜移默化地促进学生科学素养的提升。

在学生探索世界、建构认识、形成能力的过程中，离不开教师对事物的剖析、示范；离不开教师对学生活动的启发、引导，这当中都融入了教师的理解、教师的精神、教师的情感、态度、价值观。[15]作为教学中的一个核心要素，物理教师只有具备扎实的专业知识、熟练的研究方法，才能深入浅出地讲解、信手拈来地指导学生的学习活动。教师不经意的一个“随便”，都可能给学生造成极大冲击。

例如，有媒体报道了《木棉落花把头砸肿了》：

林老师对主持人收集的5朵木棉花进行称重，最重的21克，最轻的18克，平均20克。花朵从树上掉到头上的时间以2秒计算，一朵木棉花产生的重力动能为0.04焦耳。再假设木棉花与头部接触的瞬间时间为0.1秒，那么砸到头的瞬间重量为400克，这相当于3个多鸡蛋一下子砸到头上。[16]

这个出自物理教师之手的研究不禁让我们深思，如此随意的表述和研究思路，将对学生科学研究认真严谨的观念产生多大的冲击。

生物力学研究方法范文篇2

【关键词】中药;药代动力学;方法学

药物动力学是应用动力学的原理与数学处理方法,定量地描述药物通过各种给药途径进入机体后的吸收、分布、代谢和排泄等过程的动态变化规律,即研究给药后药物在体内的位置、数量、疗效与时间之间的关系。药物动力学又被称为“药物代谢动力学”、“药代动力学”等,其中“代谢”含义包括了药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄。药物动力学是一门新兴的介于药学与数学之间的边缘学科,已成为生物药剂学、临床药剂学、药理学、临床药理学、分子药理学、生物化学、药剂学、毒理学等学科的基础推动着这些学科的蓬勃发展。近几十年药物动力学的研究成果对指导新药研究、制定临床最佳给药方案、评价制剂质量、改进药物剂型等方面发挥了重要作用。中药药代动力学,其研究对象是中药及其复方,是指在中医药理论指导下,利用动力学的原理与数学处理方法,定量地描述中药有效成分、有效部位、单味中药和中药复方通过各种给药途径进入机体后的吸收、分布、代谢和排泄等过程的动态变化规律。中药药物动力学对中药现代化和中药走向世界具有极为重要的意义。其研究方法大体可分为:血药浓度法和生物效应法两大类。同时随着中药药代动力学研究的越来越受重视,先进检测技术的不断增加,出现了一些新技术新方法,如临界流体萃取、在体微透析、核磁共振、生物电阻抗、细胞培养研究体外吸收模型、证治药动学[1]、中药血清药理学[2]、中药胃肠药动学等。下面就对常用的药代动力学研究方法进行简要介绍。

1血药浓度法

适用于有效成分比较明确的中药及其复方制剂,通过中药复方给药后,用现代分析仪器如气相色谱法、气-质联用法、高效液相色谱法或液-质联用等,分析生物样品中有效成分原型或代谢物,进行中药复方的体内成分分析、体内过程和动力学研究。目前用药物浓度法进行药代动力学研究已成为中药复方药代动力学研究的热点,近年这方面的研究报道很多。如报道大鼠口服黄芩汤后用HPLC法测定血浆中的多种成分:黄芩苷、汉黄芩苷、千层纸素A苷、黄芩素、汉黄芩素、千层纸素A、芍药苷、甘草苷、甘草素、甘草酸、乌拉尔甘草次酸、paeonimetabolin-I(PM-I),再分别计算各自的药动学参数[3];用HPLC法测定大鼠口服甘草附子汤后血浆中乌拉尔甘草次酸的药动学参数[4];用SPE和HPLC法研究大鼠口服四物汤后血浆中白花素、芍药苷的药动学特征[5];用LC-ESI-MS法研究大鼠口服黄连解毒汤后血浆中小檗碱、巴马丁的药动学特征[6]。然而,在采用药物浓度法进行中药复方药代动力学研究中,尽管有些报道检测了复方给药后体内多种成分,再对每一种成分逐一进行动力学分析,从而避免了单一成分的药动学脱离了中医药整体观思想,但这些研究仍没有阐明多种成分与复方药效的关系,因此,这种多种成分的药动学研究也难以合理地阐明中药复方的药代动力学特征。中药复方药代动力学研究中,上述常用的药物浓度法也存在缺陷[7]。由于中药复方化学成分的复杂性、中药药效的多效性和中医临床应用的辨证施治及复方配伍的中医特色等特点,使得中药复方药代动力学研究有别于化学药品的药代动力学研究,而有其特殊性和复杂性[8]。

2生物效应法

适用于有效成分尚不明确的中药及其复方制剂。采用单一组分为指标,用体液药物分析方法求得的药动学参数代表中药整体的药动学有很大的局限性。20世纪80年代初期产生了以药效为指标进行药动学研究的理论和方法,主要包括毒理效应法、药理效应法和微生物指标法。这些方法体现了整体观,从而使中药药动学研究迈向了一个新阶段。

2.1毒理效应法该法分为急性累计致死率法及LD50补量法。急性累计致死率法基本原理是将药物动力学中的血药浓度多点测定原理与用动物急性致死率测定药物蓄积性的方法结合起来,即给多组动物不同时间间隔给药,求出不同时间体存百分率的动态变化,由此推算药动学参数。LD50补量法在急性累计致死率法基础上进行了改进,将第2次腹腔注射同量药物改为求测LD50(t)。其优点是结果更精确,误差小;但动物用量成倍增加,操作更加复杂。用此法进行药代动力学研究的有含剧毒药马钱子的九分散和疏风定痛丸,结果表明:兔体内,两者均符合一房室模型;马钱子在体内吸收迅速,而疏风定痛丸吸收较九分散慢,从而降低毒性和不良反应[9],为临床合理用此类中药提供了依据。刘延福等[10]研究附子理中丸在小鼠体内的药动学参数,结果表明:按一级动力学消除,呈二室开放模型。此法观察指标明确,实验操作简便,但只适用于药理效应和毒理效应是同一组分的中药。同时它以药物毒性为主要指标来反映药代动力学规律,不能代表有效量的药代动力学规律。

2.2药理效应法基本原理和方法是假定药物在体内呈线性配置,药物在作用部位的药量Q(t)与药物效应强度(E)存在函数关系Q(t)=f[E(t)],而Q(t)又与给药剂量(D)成正比。所以给药后某时刻生物相药量Q(t)与该时刻的效应强度E之间的函数关系便可以用给药剂量D与效应强度E的函数关系D=f[E(t)]来表示,建立“时间-效应曲线”,然后再变换为“血药浓度-时间曲线”,求出动力学参数。该法以越来越广泛地用于中药及其复方制剂地药动学研究中。如富杭育等[11-14]分别以解热、发汗、抗炎、抑制肠蠕动等药理效应为指标,研究了麻黄汤、桂枝汤、银翘散、桑菊饮等的药物动力学。卢贺起等[15]以血小板聚集抑制率为药效指标,研究了四物汤的药动学,结果表明:家兔经口服给药后体内过程符合一室模型,t1/2α=0.37h,t1/2β=0.4h。药理效应法研究中药复方药动学,更能体现中医药的整体思想,符合中医药的基本理论,是一极具发展前景的方法。但由于生物差异性,以及测定方法的准确度、精密度等限制,所得参数具有表观性;难于找到灵敏又准确地定量疗效的药理指标;而且由于所选药效指标的不同,测得的药动学参数差异较大。

2.3微生物指标法其原理主要是含试验菌株的琼脂平板中抗菌药扩散产生的抑菌圈直径与其浓度的对数呈线性关系。选择适宜的标准试验细菌菌株,可以测定体液生物样品浓度,计算药动学参数。王西发等[16]选用金葡菌为试验菌株,用此法测定了鹿蹄草素在兔体内的药动学参数。潘嘉等[17]以抑菌效应为指标,测定川芎挥发油药动学参数,符合一室开放模型。此法适用于具有或以抗菌活性为主要药效的中药制剂,有简便易行,体液用量少等优点。但特异性不高,测定结果包括具有抗菌活性的代谢物;机体内外抗菌效应作用机制的差异、细菌选择的得当与否、可在一定程度上影响药代参数的准确性。

3PK-PD模型、PB-PK模型的建立及应用

3.1PK-PD模型应用药物PK-PD模型[18]反应了药物浓度-时间-效应的三维关系,体现了特定时间内药物浓度与药效之间的关系,故能描述和预测一定剂量下药物的时间-效应过程。药物动力学(PK)解释的是“机体对药物的处置”问题;药效动力学解释的是“药物对机体的作用”问题,将二者分开研究所得到的信息并不全面和充分。与药效或不良反应密切相关的被测药物浓度随时间的变化过程是我们迫切需要掌握的信息,这样的PK研究才有意义;PD研究只涉及时间-效应关系,未涉及到效应室中药物浓度随时间变化的药效变化过程,实际情况中药效峰值出现时间常滞后于血药浓度峰值(药效与血药浓度之间存在逆时针滞后环),孤立的进行PK或PD研究不能阐明药物的体内过程,故有必要建立PK-PD结合模型,对药物的浓度-时间-效应关系进行估算,通过对靶部位药物浓度及药效的关联度分析,评估药物的体内过程。

3.2PB-PK模型应用血药浓度法和生物效应法目前占据了复方药动学研究的主导地位。PB-PK模型结构与生物体解剖结构大致对应[19],参数来自生理解剖资料和药物理化性质,PB-PK模型以生理解剖资料和药物理化性质为基础来分析药时数据,且有强大的种属间外推(InterspeciesExtrapolation)能力[20],所得参数更具有实际的生理意义,相比房室模型更有优越性和实用价值,可提供其他模型不能提供的参数(如药物在人体器官内的代谢速率常数、进入器官的弥散系数等等),故有必要加强中药复方的PB-PK模型研究以PB-PK模型参数提供更多有实际意义的参数为复方配伍规律进行参考。

4小结

目前中药药代动力学研究尚处于探索阶段。对中药药动学研究,虽然已经取得了很大进展,但仍然在许多方面存在着问题需要我们去解决。首先对中药的整体观难以把握,目前对于中药复方的研究多数以其中一种或几种成分为代表以此成分的代谢过程来表示整个复方的代谢过程。很明显中药方剂中依靠单一成分作用于单一靶点而发挥全部药效功能的情况很少见,无论复方还是单方都是个复杂的系统,多个成分相互拮抗和协同产生的综合作用。所以在研究中不应背离中医药整体观的理论基础,过分依赖西药化模式和西药植物药的研究思路。其次中药化学成分是复杂和多样的,中药处方的变异性和状态的不可预测性,给药物治疗的物质基础研究带来许多问题,上述对纯化学来源的药物可以分析的方法,还是难以全面认识中药作用的物质基础。还有众多的中药复方虽然临床疗效确切,但长期临床应用是按中医理论和经验用药的,对其作用机制的内涵以及与物质基础的关系,尤其是从药代动力学角度进行研究与国际水平还有相当差距。但是我相信随着药代动力学的不断发展,不断涌现出来的新方法和理论许多新技术如:超临界流体萃取、在体微透析、核磁共振、生物电阻抗、细胞培养研究体外吸收模型等,将会将为单味和复方中药的药代动力学研究开辟了新思路。

参考文献

[1]黄熙,陈可冀.“证治药动学”新假说的理论与实践.中医,1997,38(1):745-747.

[2]徐海波,吴清和.中药血清药理学实验方法的探讨.中国中医药科技,2000,7(1):43-44.

[3]ZuoFZhouZM,ZhangQ,etal.PharmacokineticStudyontheMulticonstituentsofHuangqinTangDecoctioninRats.BiolPharmBull,2003,26(7):911-919.

[4]GaoQT,ChenXH,BiparativePharmacokineticBehaviorofGlycyrrheticAcidafterOralAdministrationofGlycyrrhizicAcidandGancao-Fuzi-Tang.BiolPharmBull,2004,27(2):226-228.

[5]ShengY,LiL,WangC,etal.Solid-phaseextraction-liquidchro-matographicmethodforthedeterminationandpharmacokineticstud-iesofalbiflorinandpaeoniflorininratserumafteroraladministrationofSi-Wudecoction.JChromatogrBAnalytTechnolBiomedLifeSci,2004,806(2):127-132.

[6]LuT,LiangY,SongJ,etal.SimultaneousdeterminationofberberineandpalmatineinratplasmabyHPLC-ESI-MSafteroraladministrationoftraditionalChinesemedicinalpreparationHuang-Lian-Jie-Dudecoctionandthepharmacokineticapplicationofthemethod.JPharmBiomedAnal,2006,40(5):1218-1224.

[7]马越鸣.中药复方药代动力学研究方法的评价与展望.中国临床药理学与治疗学,2002,7(3):273-275.

[8]卢弘,李敏,邢东明,等.对中药复方药代动力学研究中血药浓度测定方法的评述与思考.世界科学技术-中药现代,2000,24:22-25.

[9]任天池,王玉蓉,曾立品,等.用药物累积法研究九分散和疏风定痛丸的药物动力学实验.中成药,1991,13(7):2-4.

[10]刘延福,周毅生,叶缨,等.附子理中丸方药的药物动力学研究.中成药,1992,14(8):6-7.

[11]富杭育,贺玉琢,周爱香,等.以解热的药效法初探麻黄汤、桂枝汤、银翘散、桑菊饮的药物动力学.中药药理与临床,1992,8(1):1-5.

[12]富杭育,贺玉琢,周爱香,等.以发汗的药效法再探麻黄汤、桂枝汤、银翘散、桑菊饮的药物动力学.中药药理与临床,1992,8(5):1-5.

[13]贺玉琢,富杭育,周爱香,等.经抗炎的药效法再探麻黄汤、桂枝汤、银翘散、桑菊饮的药物动力学.中药药理与临床,1993,9(1):1-4.

[14]富杭育,贺玉琢,周爱香,等.经抑制胃肠亢进作用再探麻黄汤、桂枝汤、银翘散、桑菊饮的药物动力学.中成药,1993,15(1):35-36.

[15]卢贺起,张智,魏雅川,等.以药效法测定四物汤药动学参数的研究.中药药理与临床,1995,11(1):11-13.

[16]王西发,秦骏,杨彩民,等.微生物测定家兔体内鹿蹄草素药动学参数.西北药学杂志,1997,12(2):70-71.

[17]潘嘉,王家葵,邹文侯,等.抑菌效应法测定川芎挥发油药动学参数.中药药理与临床,2002,18(4):18-19.

[18]BerteraFM,MayerMA,OpezzoJAW,etal.Pharmacoki-netic-pharmacodynamicmodelingofdiltiazeminspontane-ouslyhypertensiverats:Amicrodialysisstudy.JPharmacolToxicolMethods,2007,56(3):290-299.

生物力学研究方法范文

[关键词]新课改物理方法培养

物理中的现象、概念和规律,单凭教师的讲解很难达到理想效果。如果指导学生运用相应的物理科学方法去认识和理解,就会大大提高学生对这些物理现象、概念和规律的认知能力和理解能力。巴甫洛夫认为:“重要的是科学方法,科学是思想的总结,认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值要大。”新课程标准也特别强调“物理课程应改变过分强调知识传承的倾向,让学生经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。”我们在物理教学过程中,要重视对学生进行物理科学思维方法的培养,如果学生掌握了科学的物理方法,就拥有了打开物理知识殿堂的钥匙。那么,我们应该对学生进行哪些物理科学方法的培养呢?

一、控制变量法

我们知道,自然界中的各种现象并不是孤立存在的,而是相互联系的,因此事物绝不仅仅只受一个因素的影响,而是受相互交错的多种因素的共同影响。要想准确地把握事物的各种特性,弄清事物变化的原因和规律,单靠在自然条件下观察事物是远远不够的,还必须对事物施加人为的影响,为我们研究事物创造有利的条件,这种研究方法称为控制变量法。简单地说,控制变量法是一种研究问题的方法,在研究某一物理量与多个因素的关系时,先使一个因素变化控制其余的因素不变,从而逐一研究出此物理量与所有因素的关系,这样就把多因素问题变成多个单因素的问题。

例如,研究摩擦力与哪些因素有关的实验。我们猜想摩擦力可能受压力大小和接触面的粗糙程度的共同影响。在研究摩擦力与压力的关系时,控制接触面的粗糙程度不变,这样就排除了因接触面粗糙程度不同而对摩擦力的影响,只改变作用在接触面上的压力大小,这种情况下若摩擦力也发生了变化,足以说明摩擦力与压力有关,若摩擦力没有变化,则说明摩擦力与压力没有关系。同理,研究摩擦力与接触面的粗糙程度关系时,需要控制压力不变,只改变接触面的粗糙程度。

还有,研究通过导体的电流I与导体两端的电压U和导体的电阻R的关系时,要研究电流I与电压U的关系,需要保持电阻R不变;若要研究电流I与电阻R的关系,需要保持电压U不变。

课本中研究影响电阻大小的因素、焦耳定律、研究影响电磁铁磁性强弱的因素、研究影响压力作用效果的因素、研究影响液体压强的因素、阿基米德原理等用的研究方法也都是控制变量法。控制变量法是初中研究物理问题最常用的方法之一。

二、转换法

所谓转换法,是指通过对研究对象、物理状态、物理规律、思维角度、物理过程、物理模型等的转换,达到化繁为简,化难为易,使问题巧妙获解的一种思维方法。物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常采用转化法转而观察其它相关的物理现象或间接测量其它相关的物理量来完成研究。

1.转化法在物理实验现象方面的应用。在研究电热与什么因素有关时,电热的多少是无法直接“看出”的。怎么办呢?我们可以转化一下思维,电热能使煤油温度升高,煤油吸收的热量越多,温度升的越高,我们只要比较煤油温度的高低,不就知道了电热的多少了吗?还有,磁场看不见、摸不着,那磁场真的存在吗?我们把小磁针放在磁体周围,可通过观察其是否转动来确定。电磁铁磁性的强弱无法用肉眼判断,可转换为通过其吸引大头针数量的多少来判断,吸引的越多说明磁性越强。

教材中,在物理实验现象方面应用转化思维的非常多。我们将小球的动能转化为对小木块做的功,被推动距离越远则动能越大;把测滑动摩擦力的大小转换成测拉力的大小;根据小灯泡是否发光来推断导线中是否有电流。

2.转化法在测量工具方面的应用。依据水银、酒精、煤油等液体的热胀冷缩来反映物体温度的变化情况,从而制成温度计。再如,利用弹簧在一定限度内,所受的拉力越大伸长越长的原理来制成了弹簧测力计。同样,压强计是利用左右两管液面的高度差来描述被测液体压强的大小。

三、理想实验法

理想实验法是指在实验基础上经过概括、抽象、推理得出某些规律,而得出的这些规律却又不能用实验直接验证的一种研究问题的方法。理想实验法在科学研究中有着重要的作用。

牛顿概括出牛顿第一定律前,伽利略设计了斜面小车实验,分析认为运动物体受到的阻力越小,速度减小的越慢,运动的时间就越长,进一步推理如果表面绝对光滑,物体受到的阻力为零,物体将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去。这就是历史上著名的理想实验。再有,验证声音的传播需要介质时,逐渐抽出玻璃罩内的空气闹钟的铃声越来越小,我们进一步推理理想情况下假如把玻璃罩内抽成真空就听不到铃声了,说明真空不能传声,声音传播需要介质。

四、类比法

类比方法最早是由亚里士多德提出的。所谓类比,是指根据两个对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种推理方法,实际上是一种从一般到一般或从特殊到特殊的推理过程。类比方法可以帮助我们理解一些抽象、无形、陌生的物理现象和物理知识,在物理学中有较广泛的应用。

为帮助学生理解电流和电压,可以把电流、电压与水流、水压进行类比。抽水机提供了水压,水压使水沿着一定的方向流动形成水流,水流通过涡轮使涡轮转动消耗水能;类似,电源提供电压,电压使电荷做定向移动形成了电流,电流通过电灯消耗电能。学习原子结构时,把电子绕原子核高速旋转的原子结构模型与九大行星绕太阳运转的太阳系进行类比。

五、等效替代法

在研究物理问题时,用一个物理量代替其他的物理量,物理效果相同,这种使物理问题简单化的科学思维方法叫做等效替代法。例如,用合力替代各个分力;在电路中,若干个电阻,可以等效为一个合适的电阻,即串联电路的总电阻或并联电路的总电阻;还有,在“曹冲称象”中用石头替换船中大象,效果相同。

六、模型法