编程学习计划

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编程学习计划范文第1篇

【关键词】SOPC;项目化教学;NIOS Ⅱ

Abstract：For improve the quality of teaching about SOPC course，author combined achievements of related scientific research projects and teaching，analyzed the characteristics of the course，and made discussion about design of projectized teaching according the practical situation of our school.

Keywords：SOPC;projectized teaching;NIOS Ⅱ

1.引言

可编程片上系统（SOPC，System on a Programmable Chip）结合了SOC（片上系统）和PLD（可编程逻辑器件）、FPGA（现场可编程门阵列）各自的优点，是特殊的嵌入式系统;它首先是片上系统，即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能;其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能[1]。SOPC技术已经成为国际新技术的研究热点，具有广阔的应用前景[2]，国内对SOPC的研究越来越多，对SOPC的应用也越来越广泛。SOPC是电子系统发展的必然趋势。然而精通SOPC的人非常少，很多高校的大学生由于多方面的原因SOPC学的很不扎实，远远不能满足企业的需要[3]。笔者结合在SOPC方面的教学经验和科研项目成果，探索了SOPC项目化教学设计，将科研与教学有效结合。

2.设计思路

SOPC技术的实现方式有3种[4]，美国ALTERA公司提供了基于FPGA的嵌入IP软核的SOPC实现方式。美国ALTERA公司的大学计划为全球范围内的大专院校提供先进的开发软件、可编程逻辑器件、开发工具以及完整的设计套件，对提高高等学校SOPC方向实验教学提供了良好的基础。

ALTERA公司提供的NIOS Ⅱ是一种软核（Soft-Core）处理器，软核处理器最大的特点就是可由用户需要进行设置。NIOS Ⅱ是一个用户可以自行定制的CPU，用户可以增加新的外设、新的指令，分配外设的地址等。NIOS Ⅱ的硬件开发就是由用户制定适合的CPU外设，Altera公司的SOPC Builder提供了大量的IP Core来加快NIOS Ⅱ外设的开发速度。

笔者通过在基于NIOS Ⅱ的单点自适应信号控制器设计中的应用可见，SOPC应该是NIOS系统+硬实时部分+逻辑电路的一个组合体，其中NIOS负责数据管理，通讯，人机交互等实时性相对较低的任务，硬实时部分则是独立于NIOS系统，充分利用现有IP，用VHDL语言实现的某些实时性可靠性要求较高的关键部分，它可以和NIOS系统通过自定义的接口通讯。由FPGA其他资源完成接口以及逻辑处理，更是FPGA的优势。

因此，本文进行基于FPGA的嵌入IP软核的SOPC开发的教学设计。

3.设计原则

（1）理论实践一体化，突出实践环节

SOPC设计与应用是一门理论与实践紧密结合的课程，它没有太多的理论知识需要讲解，实践性和应用性很强，内容也不易理解[5]。因此，可进行理论实践一体化教学，并突出实践环节。

（2）难、易、趣结合

教学项目的设计要紧紧围绕课程标准，选择的项目应该是学生比较熟悉的，具有一定难度，又不能太难，并且具有一定趣味性的，才能激发学生的学习热情和信心。

4.项目化教学设计

本文设计的“可编程片上系统”课程为2学分，共32学时，本校实训室配备有EDA/SOPC实验箱及计算机等实验实训条件，前续课程：CPLD/FPGA应用，根据我校的实际情况，设计的教学项目见表1。

表1 课程项目

序号 项目名称 学时 性质

1 可编程片上系统认识 6 演示、验证

2 可控霓虹灯 4 验证、设计

3 可倒计时交通信号灯 6 验证、设计

4 俄罗斯方块 4 验证、设计

5 音乐盒 4 验证

6 视频播放器 2 验证

7 自适应控制交通灯 6 验证、综合

各项目的学习任务和内容如下：

项目1：可编程片上系统认识

学习任务：反应时间测试，利用实验箱搭建一个反应时间测试的电路，该电路包含有发光二极管、按键开关、数码管等器件，电路运行之初二极管为熄灭状态，过几秒后，点亮二极管，测试人看到二极管点亮时，按下按键开关，数码管显示出二极管点亮至按键按下的时间。

学习目标：了解SOC，FPGA和SOPC的基本概念及其开发工具Quartus，SOPC Builder和Nios IDE，并学习了解SOPC的软件和硬件开发流程。

学习内容和教学方法：

与学生互动演示学习任务：反应时间测试，围绕该任务讲解SOC，FPGA和SOPC的基础知识，介绍SOPC开发工具Quartus，SOPC Builder和Nios IDE，并学习了解SOPC的软件和硬件开发流程。学生利用已有的电路和程序文件，在教师带领下搭建学习任务：反应时间测试的电路。

项目2：可控霓虹灯

学习任务1：流水灯，控制8个发光二极管的点亮效果似水在流动，即每次只点亮一个灯，将8个灯依次点亮，可以从左往右点亮，也可从右往左点亮。

学习任务2：可控霓虹灯，在流水灯的基础上增加一个控制按键，按键未按下时，8只发光二极管显示为流水灯，按下一次按键，8只灯从中间往两边点亮，再按下一次按键，8只灯从两边往中间点亮。

学习目标：巩固SOPC开发的基本流程、方法、工具。了解IO端口的使用，能完成简单的程序编写。

学习内容和教学方法：

学生在教师带领下，根据基本步骤，完成学习任务1：流水灯。学生分组，每组学生独立完成学习任务2：可控霓虹灯。

项目3：可倒计时交通信号灯

学习任务1：简单交通信号灯，用发光二极管模拟交通信号灯，完成一个2相位十字路通信号灯设计，配时方案为定周期。

学习任务2：数码管倒计时，用两只数码管实现99至0秒的倒计时。

学习任务3：可倒计时交通信号灯，用发光二极管模拟交通信号灯，完成一个2相位十字路通信号灯设计，配时方案为定周期，可对每个相位的计时时间进行倒计时显示。

学习目标：学习定时器的使用，能完成较复杂的程序编写。

学习内容和教学方法：

学生在教师带领下，根据基本步骤，完成学习任务1：简单交通信号灯和学习任务2：数码管倒计时。学生分组，每组学生独立完成学习任务3：可倒计时交通信号灯。 （下转第181页）（上接第178页）

项目4：俄罗斯方块

学习任务：利用VGA显示器和VHDL语言实现经典游戏――俄罗斯方块。

学习目标：了解VGA显示的原理，会用VHDL描述VGA控制，能利用提供的参考电路和程序实现俄罗斯方块。

学习内容和教学方法：

教师讲解VGA显示原理，用VHDL描述VGA控制，本任务的NIOS 2软硬件设计，演示本任务的实现过程;学生在教师指导下实现俄罗斯方块，并对结果进行分析。

项目5：音乐盒

学习任务：将存储在SD卡的音频文件读取出来，并经过Avanlon总线送往DAC音频电路播放音频文件。

学习目标：了解SD卡接口与控制，DAC电路接口方法。

学习内容和教学方法：教师讲解SD卡接口与控制，DAC电路接口方法，本任务的NIOS 2软硬件设计;学生在教师指导下实现音乐播放。

项目6：视频播放器

学习任务：实现MPEG-4视频播放器。

学习目标：了解MPEG-4视频播放器的实现方法。

学习内容和教学方法：教师讲解用Nios Ⅱ用户自定义指令方式实现IQ、IDCT、MC等计算密集型功能模块，视觉框架MPEG-4视频实时解码。学生在教师指导下实现视频播放。

项目7：自适应控制交通灯

学习任务：自适应控制交通灯电路设计，利用教师给出的遗传算法符号模块，用发光二极管模拟一个2相位十字路口的交通信号灯，设计自适应控制电路，用两只数码管实现倒计时。并完成相应的控制程序。

学习目标：了解自适应控制的概念、理论;了解自适应控制实现过程。

学习内容和教学方法：教师讲解自适应控制的概念、理论，遗传算法及其硬件化，自适应控制实现方法。学生在教师指导下实现自适应交通灯控制。

5.项目化教学实施

在实施过程中，教师充分考虑各项目的难易程度和学生的基础，灵活以演示、验证、设计、综合的方式来完成这些学习任务。在进行项目化教学过程中，教师应做好引导，以充分发挥学生的主观能动性。在实现这些学习任务时，教师要引导学生用哪些技术手段、知识来完成任务，并且如何应用到更多的具体问题中。

6.小结

本文介绍了可编程片上系统项目化教学设计的思路、原则，并设计了由易到难、由基础到综合的7个教学项目，将科研和教学进行了有效结合。

参考文献

[1]张丽霞.基于NIOSⅡ的单点自适应控制器设计研究[D].西南交通大学硕士学位论文，2011，5.

[2]崔永利，沈泓，李妍，李兰英.SOPC嵌入式系统实验教学探索与创新人才培养[J].实验室科学，2011，14（6）：12.

[3]周殿凤.片上可编程系统项目化教学探讨[J].轻工科技，2013，5（174）.

[4]王伟.基于FPGA的SOPC嵌入式系统设计[J].淮北职业技术学院学报，2013，12（1）.

[5]陈林，魏淑桃，石林祥.应用型本科“SOPC设计与应用”课程教学改革探索[J].计算机教育，2012（19）.

编程学习计划范文第2篇

【关键词】教学方式 新课程 高中化学 途径

前言

作为高中教学的重要组成部分，转变高中化学教学方式是新n程改革对教师的要求，是知识经济时代对新型人才的要求。

一、新课程下高中化学教学方式

1.实践教学模式

教师在进行化学教学时注重实践教学即通过实验来增强学生的实践操作能力。在具体教学过程中教师要引导学生自行设计实验，并通过实践自行总结，从而得到提升①。在这一教学模式下学生不受已有实验步骤的限制，全完可以按照自己的判定或者通过小组讨论对实验步骤自行设计。

例如“获取洁净的水”的学习过程中，学生可以在教师的指导下自行设计实验方案并按步骤操作，通过实践发现真理。在设计实验的过程中有的学生提出用一定的物质聚集水中的颗粒物，经过过滤获得纯净水，把一定量的木炭加入水中，使其吸附水中的颗粒物。实践证明，这种物理方法不恰当，所以改进了实验方案并进行了多次实验，最后发现把明矾加入水中则颗粒物会迅速聚集，过滤后就可以获得纯净的水。一系列实验之后经过教师和学生的共同总结发现，明矾、亚铁盐等能够吸附水中颗粒物，只要简单过滤就得到纯净的水。学生通过实践操作在获得真理的同时，认知能力、实践操作能力都得到极大增强。

2.探究性学习

打破传统课堂教学模式，使学生由被动接受知识变为主动构建知识已经被新课程改革明确提出。值得注意的是学生在探究知识的时候，教师必须把课堂交给学生，从而提高教学质量，增强学生的学习能力。

例如“氧化还原反应”的学习过程中，教师可以利用教材上的理论知识进行适度点拨，让学生回忆日常生活中的氧化还原反应，知道金属生锈是一种简单的氧化还原反应。对此，教师可以指导学生根据教材、生活常识进行实验操作从而证实结论。学生把一枚铁钉放入有充足空气和水的容器中，观察到铁钉表面有铁锈生成，从而得出金属生锈是氧化还原反应，同时水、氧气都会对氧化还原反应造成影响。学生在自主探究中加深了对知识的认识，这种构建知识理论的学习方式使高中化学教学效果有效增强。

二、新课程下高中化学教学方式的转变途径

1.使用现代多媒体技术

有效运用多媒体可以使新课程改革的要求得到有效实施。例如在多媒体技术的支撑下，那些在一般条件下无法观察到的实验现象在虚拟实验室条件下就可以生动立体的呈现出来，学生可以在虚拟实验室中操作实验。

例如“分子的性质”的学习过程中，学生在虚拟实验室可以有效观察分子化学反应的过程，从而增强自身地分子性质、结构的深层次了解。

2.融入创新意识

随着市场的发展变化，创新型人才得到了越来越多的现代企业的需求，创新能力也逐渐成为对现代人才进行评定的有效标准②。所以教师在教学过程中必须将创新意识进行有效融入，使教学方法、教学理念、教学模式中都彰显出创新意识，从而学生的创新能力得到逐步增强。

例如“AI（OH）3的两性知识”的学习过程中，在对AI（OH）3与HCI以及AI（OH）3与NaOH的反应进行实验之后，提出AI（OH）3与HCI以及NaOH都能发生反应产生盐和水的原因？AI（OH）3是酸还是碱？教师要让学生通过小组讨论以及自己阅读教材的方式解决问题。学生在这一过程中学习化学的积极性会被调动起来，从而会努力探索思考解决问题，这样学生的创新思维能力会得到极大提升。又如在原电池的实验中，教师要引导学生思考：厨房里的蔬菜水果可不可以制作原电池？可以制作原电池的蔬菜水果中，电流或电压大的是哪一种？这些水果制作的电池可不可以驱动电动车？学生会对这些问题充满好奇从而增强自身对化学学习的兴趣，并使自身的个性得到发展，创新思维得到培养。在化学教学过程中，教师可以在实验的设计、操作等过程中融入创新意识，从而增强学生的创新意识和能力。

除此之外，教师要针对化学模块的特点采用多样化的教学方式，从而增强化学学习的趣味性，使学生积极参与进来③。例如，对于物质结构与性质、化学反应公式这类具有较强理论性的内容，通过化学实验、创建化学模式可以使相对抽象的概念具体化；而对于那些与生活、生产相关的化学内容，则可以让学生通过参观化工厂、走访调查等进行深入学习从而认识到化学与生活生产的关系。

结语

在新课程背景下教师要有效落实新课程理念，注重与学生的交流互动，注重学生思维的拓展，只有这样才调动学生学习化学的兴趣，增强化学教学的效果。

【注释】

① 徐新红. 化学教学方式及转变途径研究[J]. 高中数理化，2015（8）：50-50.

② 佘海红. 浅谈新课程背景下的高中化学教学方式及其转变途径[J]. 数理化学习：教育理论，2015（7）：49-49.

编程学习计划范文第3篇

关键词：新课程；高中化学；教学方式；转变策略

所谓教学方式，简单来说，就是指在教学过程中，教师传授学生知识，提高学生能力时所使用的方法和技巧，包括归纳式、探究式、谈话式、重难点分析法以及实践活动式等。近些年，随着我国加大教学的改革力度，积极推动课程改革，现今已经取得了一定成果。应该说，新课程在改变学生学习的同时，也对教师的教学方式以及教学技巧的转变提供了一定的基础。

一、转变课堂教学方式

因化学学科自身的特点以及知识内容的特殊性，在化学的课堂教学过程中就要转变原有的教学方式和教学模式，通过使用灵活多样的教学方式才能取得良好的教学效果。在化学课堂教学过程中应转变单一的教学模式，采用灵活多样的综合教学方法，比如“引导—启发—探讨”式教学方法、实践探究法、单元教学法、辅导自学法以及程序教学法等，进而激发学生对化学的学习兴趣，从而更进一步地调动学生的主观能动性。通过转变和创新教学方法以及教学模式来改变在课堂教学过程中学生被动接受课本知识的学习方式，努力营造一种积极主动、和谐民主的教学氛围。这样，不仅有利于激发学生的学习兴趣，提高学生学习的主观能动性，也能使得学生主动参与到课堂教学中来，有利于培养他们在学习过程中深入探究的能力以及接收新知识的能力。

二、转变教学成果的检验方式

为了更全面地检验课堂教学成果，定期进行化学测试以及布置化学作业是非常有必要的。在平常的课堂教学中，虽然很多学生一遇到考试或者安排作业时就比较头疼，而且平常学习时，也经常发生学生之间互抄作业的现象。因此，为了有效地解决以上问题，高中化学教师应开动脑筋，拓展思维，在布置作业以及化学考试时，应改变以往传统单一的模式，采用多样灵活的方法来布置作业。

1.在设计课文作业时，注意设计质量

作业作为学生在学习过程中的重要组成部分，是将学生在课堂上所学到的知识运用于实践的一种表现形式，有着非常重要的作用。很多化学成绩比较好的学生在谈到学好化学的经验与技巧时无一例外都会说到“不断做题，不断总结”等。教师在安排课文作业时，一定要精心设计，减轻学生负担，并重点设计学生在学习过程中比较常见的、典型的问题作为课外作业，让学生在完成作业的过程中进一步地巩固这些重点知识。此外，要鼓励学生在学习过程中，建立一个专门的错题本或者错题集，让学生在做题的过程中找出知识的重点、盲点以及漏点，并学会举一反三。

2.在设计化学考试试卷时，应注重学生解决实际问题能力的检验

在现阶段的化学教学中，卷面考试仍是对教学成果进行检验的主要形式。教师在设计试卷内容时，不应只是看重对书本知识点的巩固记忆或者简单重现，也不应将化学教学过程中的基础知识以及基本技能独立出来进行测试，而是从知识的整体出发，重点考查和培养学生解决问题和分析实际问题的能力，并通过改变考试方向以及考试内容的方式来转变和促进学生自主学习，进而在教学过程中逐渐培养学生主动接收以及处理相关信息的能力、发现问题的能力以及分析和解决问题的能力。

现阶段，随着国家加大教育改革的力度，我国在教学模式以及教学方法上都有了较大转变。而且随着新课改的实施和开展，更是进一步加快了我国教育改革进程。提高课堂的教学效率以及开展高效教学已经成为新课改下急需解决的难题。因此，转变和创新高中化学教学方式已经成为广大化学教育工作者所关注的重点。

参考文献：

[1]李延明.建构主义教育理论及其对我国基础教育教学改革的启示[J].新乡学院学报：社会科学版，2009（04）.

[2]江锡钧，沈理明.对“苏教版”高中化学新教材中“拓展视野”栏目的教学建议[J].化学教育，2010（01）.

编程学习计划范文第4篇

本课题组成员陈丹媛借助史宁中教授等人的课程难度量化分析的模型，撰写了文章《三角形课程难度的定量分析比较》，并于2014年10月12日在《考试周刊》发表，以此作为基础，分析初中几何课程三角形的课程难度变化对初中教师的教学实践的指导。

根据已发表的前文，比较2011年版《义务教育数学课程标准》（以下简称《标准》）与2000年版《全日制九年义务教育初中数学教学大纲（试用修订版）》（以下简称《大纲》）。《大纲》中课程广度系数、课程深度系数、课程事实时间、课程难度系数分别为G1=39，S1=88，T1=45，N1=131；而《标准》中对应的系数为G2=41，S2=91，T2=50，N2=126。

二、教学指导

三角形是常见的几何图形之一，在生产和生活中有广泛的应用。教科书通过举出三角形的实际例子让学生认识和感受三角形，形成三角形的概念。本文借助陈丹媛文献所得到的数据进行分析，可得到《标准》与《大纲》相比，课程难度降低了005，虽然课程广度、课程深度有所增加，但是因为课程实施时间较长，使得课程难度有所降低。接下来，我将分析课程广度、课程深度、课程实施时间、课程难度这四个影响因素的变化对初中教师的教学实践的指导。

1课程广度变化对教学实践的指导

根据对陈丹媛文献的分析可以得到，《标准》与《大纲》相比，三角形的知识点从概念方面来说，增加了等腰三角形、直角三角形、三角形的重心三个内容，而且删除了相似比；从技巧方面来说，增加了会作三角形的外接圆，删除了作三角形的角平分线、中线和高。总体上说，《标准》下“三角形”的课程广度有所增加。当知识点既有增加又有减少，初中教师在进行授课时，又应该如何把握授课技巧和改变授课方法呢？接下来，我将逐一说明我自己的观点：《标准》中新增加了等腰三角形、直角三角形的概念，其实也是从另一方面告诉我们等腰三角形、直角三角形越来越重要。还有就是，在《大纲》中只有三角形的内心和外心，《标准》下增加了三角形的重心，内心是三角形角平分线的交点，外心是三角形垂直平分线的交点，重心是三角形中线的交点，这三个知识点是非常重要的，我们必须牢牢记住。再者，《标准》下增加了作三角形的外接圆，删除了作三角形的角平分线、中线和高，其实作三角形的外接圆必须先找出圆心，要找出圆心必须找出三角形的外心，也就是垂直平分线的交点，也就要求我们会作三角形的高和中线，而《大纲》与《标准》都有要求会作三角形的内切圆，也就是找出圆心，就是找出三角形的内心，也就是会作角平分线。初中学生好奇心强，特别是对新鲜事物，所以要尽量避免知识点的重复性，保持学生的这种好奇心，使学生更好更快地学好知识。

2课程深度变化对教学实践的指导

基于对三角形课程的分析，可以知道，《标准》相比较于《大纲》，其对课程深度的赋值有些知识点有所增加，例如三角形顶点、边、内角、外角、角平分线、中线和高，全等三角形、锐角三角函数的概念要求和三角形的边长关系、直角三角形的全等判定、勾股定理的逆定理这些定理部分；同时有些知识点的课程深度赋值却有所降低，例如相似三角形的概念要求和三角形相似的判定定理、三角形相似的性质定理这些定理部分。那课程深度赋值的增加或减少，对于教师的授课有何影响呢？

由对比可知，三角形的全等判定的课程难度赋值没有变化，说明全等三角形这一内容是非常重要的，而直角三角形的全等判定作为一个单独的知识点，再增加其难度赋值。相似三角形与全等三角形的内容有些许相同，但相对而言，相似三角形的内容难度较大，为控制《标准》下的三角形的课程难度，所以减少难度较大的知识点的难度赋值是十分必要的。因其难度的降低，三角形的相似判定定理或性质定理不再单独作为一道题目，例如：

如图，DE是ABC的中位线，延长DE至F使EF=DE，连接CF，则SCEF∶S四边形BCED的值为（）

A1∶3 B2∶3

C1∶4 D2∶5

由题目可知，首先，我们可以证明ADE≌CFE（SAS），得到SADE=SCFE；再因为DE是ABC的中位线，可知ADE∽ABC，得到SADE∶SABC=1∶4，因此可以知道所求的结果为A选项。从这道题知道，该题目主要的考点：相似三角形的判定性质、全等三角形的判定性质、三角形的中位线定理。就这个题目而言，对于相似三角形这个知识点我们可以很清晰地看出来，既让我们必须学会了解三角形的定义和定理，又不会出现太过刁钻的问题，降低了相似三角形该知识点的难度，从而使得一道题目可以出现好几个知识点又不至于难度太大，让学生无法解答。因此，教师在讲解的时候需要多注意知识的系统性，在教新知识的同时也要注意新旧知识的联系。

3课程实施时间的变化对教学实践的指导

由数据分析可知，《标准》中的三角形的课程实施时间较长，增加了五个课时。课时的增加一方面是因为课程广度、课程深度的增加，所以需要增加课程实施时间来辅助教师的授课，以避免教师对新课的讲解不够具体，学生对知识点的理解不够彻底；另一方面需要注意的是，因课时的增加，教师不应过多地补充难题、怪题，而是应该多注意帮助学生理解新旧知识的联系，使学生形成一个系统的知识面。

4课程难度变化对教学实践的指导

编程学习计划范文第5篇

[关键词] 白介素-17；膝骨关节炎；滑液；膝痛

[中图分类号] R684.3 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2016）11（c）-0084-04

Research of the correlation between interleukin-17 levels in serum and synovial fluid and the degree of joint degeneration and gonalgia of patients with knee osteoarthritis

ZHANG Haisen1 BAI Yuming1 LIU Chang1 JIN Shengli1 SU Ke1 LIU Ying2 LU Zhichang3

1.The Second Department of Orthopaedics Surgery， Central Hospital of Cangzhou， Hebei Province， Cangzhou 061001， China； 2.Operating Room， People's Hospital of Cangzhou， Hebei Province， Cangzhou 061001， China； 3.Department of Orthopaedics， People's Hospital of Xian County of Cangzhou City， Hebei Province， Xianxian 062250， China

[Abstract] Objective To investigate the relationship between interleukin-17（IL-17） levels in serum and synovial fluid and the degree of joint degeneration and gonalgia of patients with knee osteoarthritis （KOA）. Methods From January 2013 to January 2016， in the Central Hospital of Cangzhou， 120 patients with KOA and 30 healthy individuals were selected and divided into experimental group and control group. The X-ray image severity of knee joint of patients with KOA was evaluated by the Kellgren-Lawrence （KL） grades. The degree of gonalgia of patients with KOA was evaluated by visual analog scale （VAS） pain score. The IL-17 levels in serum of two groups and the IL-17 levels in synovial fluid of experimental group were determined by enzyme-linked immunosorbent assay. The correlation between IL-17 levels in serum and synovial fluid and the degree of joint degeneration and gonalgia of patients with KOA was analyzed. Results The serum IL-17 levels of experimental group were higher than that of control group （t=11.611， P=0.000）. In experimental group， the IL-17 levels in synovial fluid were significant higher than that in serum （t=6.445， P=0.000）. There were no statistically significant differences for IL-17 levels in synovial fluid and serum and VAS pain scoies among different KL grades （P > 0.05）. There was no correlation of VAS pain score and the KL grades （P > 0.05）. There was no correlation of IL-17 levels in serum and synovial fluid with the KL grades（P > 0.05）. Serum and synovial fluid IL-17 levels were positively correlated with VAS pain score （r plasma・VAS=0.230， P=0.011；r synovial fluid・VAS=0.229， P=0.012）. Serum fluid IL-17 levels showed a positive correlation with synovial fluid IL-17 levels （r=0.930， P=0.000）. Conclusion IL-17 is a useful biochemical marker to reflect the degree of gonalgia of the patients with KOA. However， IL-17 can not reflect degenerative severity of KOA in imageology.

[Key words] Interleukin-17； Knee osteoarthritis； Synovial fluid； Gonalgia

骨性关节炎（osteoarthritis，OA）在临床上以膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）最为常见[1]，膝关节疼痛是患者就诊的最常见原因[2-3]。对于KOA严重程度和疾病进展情况的定量评价，生物学标志物检测比传统膝关节X线片更具有优势[4]。以往多项研究显示，KOA患者血液或滑液中多种细胞因子的水平变化与KOA的疾病进展具有相关性，譬如，多种基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）、白介素-1（IL-1）、IL-6及IL-18等[5-11]。

目前有实验研究显示IL-17与KOA之间联系密切：IL-17可刺激滑膜成纤维细胞及软骨细胞过度表达MMP-1、MMP-3、MMP-13等促软骨降解物质，增强聚蛋白多糖酶和胶原酶活性，抑制软骨细胞中蛋白多糖合成等[12]。尽管以往有研究间接表明，IL-17在KOA疾病的发生、发展中可能发挥重要作用[13]，但目前尚鲜有研究报道KOA患者体内IL-17水平变化与其临床状况之间的关系。本研究通过检测KOA患者血清和滑液中IL-17的水平变化，评估患者的膝关节影像学严重程度及膝痛情况，进而分析IL-17变化水平与KOA影像学分期及关节疼痛程度之间的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究获得沧州市中心医院（以下简称“我院”）伦理委员会批准。所有研究对象均为汉族国人，纳入研究之前均签署知情同意书。选取2013年1月～2016年1月在我院就诊的KOA患者及健康志愿者作为研究对象。实验组为KOA患者120例，平均年龄为（63.9±9.8）岁，其中女84例，男36例。通过伸直负重位膝关节X线片进行Kellgren-Lawrence分级（KL分级）[14]。实验组KOA患者的KL分级至少为2级。

实验组参考1987年美国风湿病协会OA诊断标准[15]。排除标准：①合并其他慢性炎症性疾病；②糖尿病；③糖皮质激素治疗史；④其他类型关节炎；⑤肿瘤；⑥OA家族史。

对照组为健康志愿者30例，平均年龄为（65.6±7.9）岁，其中女21例，男9例，膝关节X线片评价均为KL 0级。排除存在关节痛、关节功能受限、糖尿病、糖皮质激素类用药史、其他类型关节炎罹患史及癌症者。

1.2 疼痛评估方法

采用视觉模拟（visual analogue scale，VAS）疼痛评分[16]评价实验组患者的膝关节疼痛程度。无痛为“0”分，最剧烈疼痛为“10”。对照组VAS疼痛评分均为0分。

1.3 IL-17检测方法

抽取全部研究对象肘部静脉血液5 mL，离心20 min后取上清液置于-80℃储藏柜中备用直至检测。抽取实验组患者膝关节滑液2 mL，离心沉淀后去除细胞及组织碎片，置于-80℃储藏柜中备用直至检测。出于伦理原因，未提取对照组膝关节滑液标本。

所有标本采集完成后，通过酶联免疫法（ELISA），采用人IL-17 ELISA检测试剂盒（澳大利亚Bender公司生产），严格按照说明书定量检测患者的血清和滑液IL-17水平。

1.4 统计学方法

采用SPSS 13.0软件进行数据分析。计数资料用率表示，组间比较采用χ2检验；计量资料数据用均数±标准差（x±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，两组间比较采用t检验；相关性检验采用Pearson相关分析；以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般情况及IL-17水平比较

实验组与对照组性别、年龄、体重指数（BMI）比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。实验组与对照组的血清IL-17水平组间差异有统计学意义（t =11.611，P =0.000），实验组显著高于对照组。实验组滑液IL-17水平[（7.8±1.9）pg/mL]显著高于其血清水平[（6.3±1.7）pg/mL]（t=6.445，P=0.000）。

2.2 KL亚组一般情况及IL-17水平比较

实验组中，不同KL分级亚组之间的血清和滑液IL-17水平比较，差异无统计学意义（P > 0.05）；不同KL分级亚组之间的VAS疼痛评分比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。

2.3 相关性分析

实验组患者KL分级与血清和滑液IL-17水平之间无相关性（rKL・血清=-0.110，P=0.231；rkL・滑液=0.049，P=0.593）。KL分级与VAS疼痛评分之间无相关性（r=-0.013，P=0.891）。血清及滑液IL-17水平与VAS疼痛评分均呈显著正相关关系（r血清・VAS=0.230，P=0.011；r滑液・VAS=0.229，P=0.012），疼痛评分越高，血清及滑液的IL-17水平越高。见图1、2。血清与滑液IL-17水平呈显著正相关关系（r=0.930，P=0.000）。

3 讨论

目前KOA的生物学病因尚未明确。多项研究结果显示，KOA是一种发生于关节滑膜及关节软骨的复杂炎性疾病，炎性细胞因子通过破坏骨细胞的合成与分解代谢平衡，继而在KOA的发生与发展中发挥重要作用[11，17]。

IL-17家族成员可介导多种炎性疾病的发生、发展。以往研究表明，抑制IL-17及其受体的生物学效应可减轻大鼠类风湿性关节炎模型的滑膜炎性反应，保护小鼠关节炎模型的胶原损害，调节IL-17基因表达水平可导致上述生物学效应发生联级增强[18-21]。Ji等[22]研究表明，在类风湿性关节炎中，IL-17通过刺细胞产生较高水平的TNF-α、IL-1b及IL-6等炎性细胞因子，特异性可溶抑制剂通过阻断IL-17的生物学效应可降低滑膜及骨组织中的IL-6及胶原退变相关标志物水平。

对于IL-17在KOA进展中的意义，当前的研究探讨相对较少。现有研究认为，在KOA中，IL-17可上调软骨细胞及滑膜成纤维细胞MMPs及一氧化氮合酶的表达，继而潜在增加软骨基质的降解，诱导关节软骨破坏；另外KOA中滑膜细胞过度表达多种促血管生成因子也与L-17有P[23-24]。本研究发现，KOA患者的血清IL-17水平显著高于健康对照人群；KOA患者关节滑液中IL-17水平显著高于其血清水平；无论血清还是滑液中的IL-17水平变化，均与患者的KOA影像学严重程度无统计学相关性，但与患者的膝关节疼痛程度有显著正相关关系。基于该研究结果提示，IL-17作为一种生物学标志物可反映患者的关节疼痛水平，但不能反映KOA疾病的严重程度，因此应用抑制IL-17药物对于控制KOA疾病的发展是否具有生物学效力尚需进一步研究证实。

本研究的局限性：首先，本研究是一项单中心实验研究，样本含量相对较少，该研究结果的可靠性可能需进一步实施多中心、大样本实验加以证实；其次，本研究未对KOA患者膝关节退变组织中的IL-17蛋白表达情况进行免疫组织化学检测，因此未获得IL-17对KOA致病作用的相关组织学信息；再次，考虑到KOA患者的功能损害评价受多种因素的影响，未对不同KL分级KOA患者的功能状况进行评价，KOA患者机体中IL-17水平变化与患者的功能损害之间是否存在相关性，尚需进一步设计更合理的研究证实。

综上所述，本研究结果表明，IL-17可作为一种生物学标志物反映KOA患者的疼痛程度，但不能反映疾病的影像学严重程度。

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