천문학

누군가 구리에 대한 s-, r- 및 p- 동위 원소 공정의 기여도를 말해 줄 수 있습니까?

누군가 구리에 대한 s-, r- 및 p- 동위 원소 공정의 기여도를 말해 줄 수 있습니까?



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나는 회전하는 거대한 별 생산량 II와 함께 화학 진화 논문에서 관련 정보를 찾았습니다. 이전에 태양 광 s- 및 r- 프로세스 구성 요소에 대한 새로운 평가가 있었지만 안타깝게도 갈륨 원소 만 기록했습니다.


물 처리

미국의 식수 공급은 세계에서 가장 안전합니다. 그러나 미국에서도 식수원이 오염되어 다음과 같은 수 인성 세균으로 인한 질병과 질병을 유발할 수 있습니다. 크립토스포리디움, 대장균, A 형 간염, 장 지아르 디아, 및 기타 병원체.

식수 공급원은 오염 될 수 있으며 질병을 일으키는 물질을 제거하기 위해 적절한 치료가 필요합니다. 공공 식수 시스템은 지역 사회에 안전한 식수를 제공하기 위해 다양한 수처리 방법을 사용합니다. 오늘날, 지역 사회 수도 시스템 (주로 지표수 처리)에서 사용되는 수처리의 가장 일반적인 단계는 다음과 같습니다.

응고 및 응집은 종종 수처리의 첫 번째 단계입니다. 양전하를 띠는 화학 물질이 물에 첨가됩니다. 이러한 화학 물질의 양전하가 물에있는 먼지 및 기타 용해 된 입자의 음전하를 중화합니다. 이것이 발생하면 입자는 화학 물질과 결합하여 플록이라고하는 더 큰 입자를 형성합니다.

침전하는 동안 플록은 무게로 인해 물 공급 바닥에 가라 앉습니다. 이 침전 과정을 침전이라고합니다.

플록이 급수 바닥에 가라 앉으면 상단의 맑은 물이 다양한 구성 (모래, 자갈, 목탄) 및 기공 크기의 필터를 통과하여 먼지, 기생충, 박테리아, 바이러스 및 화학 물질.

물을 여과 한 후에는 소독제 (예 : 염소, 클로라민)를 추가하여 남아있는 기생충, 박테리아 및 바이러스를 죽이고 물이 가정과 사업체로 연결될 때 세균으로부터 물을 보호 할 수 있습니다.

클로라민 및 염소를 사용한 물 소독에 대해 자세히 알아보십시오. 소독 페이지.

물은 처리장으로 들어가는 수질에 따라 다른 지역 사회에서 다르게 처리 될 수 있습니다. 일반적으로 지표수는 지하수보다 더 많은 처리와 여과가 필요합니다. 호수, 강, 하천에는 더 많은 퇴적물과 오염 물질이 포함되어 있고 지하수보다 오염 될 가능성이 더 높기 때문입니다.

일부 상수도에는 소독 부산물, 무기 화학 물질, 유기 화학 물질 및 방사성 핵 종이 포함될 수 있습니다. 형성을 제어하거나 제거하는 특수 방법도 수처리의 일부가 될 수 있습니다. 식수에 대한 다양한 처리 방법에 대해 자세히 알아 보려면 외부 식수 처리에 관한 National Drinking Water Clearinghouse의 Fact Sheet 시리즈를 참조하십시오.

우리의 물을 안전하게 마시기 위해 취한 조치에 대해 자세히 알아 보려면 미국 환경 보호국 (EPA) 공공 식수 시스템 웹 페이지 외부를 방문하십시오. EPA가 규제하는 90 개 이상의 오염 물질과 그 이유에 대해 자세히 알아 보려면 EPA & rsquos 식수 오염 물질 외부 페이지를 방문하십시오.


탄소 -14 데이트의 작동 원리

매혹적인 고대 유물에 대한 뉴스 기사를 보거나 읽었을 것입니다. 고고학 발굴 현장에서 나무 도구 한 조각이 발굴되고 고고학자는 그 도구가 5,000 년이라는 것을 알게됩니다. 안데스 산맥의 높은 곳에서 어린 미라가 발견되고 고고학자는 그 아이가 2,000 년 이상 전에 살았다 고 말합니다. 과학자들은 물체 나 유골이 몇 살인지 어떻게 알 수 있습니까? 어떤 방법을 사용하며 어떻게 작동합니까? 이 기사에서는 과학자들이 방사능을 사용하여 물체의 나이를 결정하는 방법, 특히 탄소 -14 연대 측정.

탄소 -14 연대 측정은 최대 약 50,000 년 전의 생물학적 기원을 가진 특정 고고학 유물의 나이를 결정하는 방법입니다. 그것은 인간의 활동에 의해 비교적 최근에 만들어진 뼈, 천, 나무 및 식물 섬유와 같은 것들의 연대 측정에 사용됩니다.

우주 광선 매일 많은 수의 지구 대기권에 들어갑니다. 예를 들어, 모든 사람은 매시간 약 50 만 개의 우주선을 맞습니다. 우주선이 대기의 원자와 충돌하여 에너지 중성자의 형태로 2 차 우주선을 생성하고, 이러한 에너지 중성자가 질소 원자와 충돌하는 것은 드문 일이 아닙니다. 중성자가 충돌하면 질소 -14 (양성자 7 개, 중성자 7 개) 원자가 탄소 -14 원자 (양성자 6 개, 중성자 8 개)와 수소 원자 (양성자 1 개, 중성자 0 개)가됩니다. 탄소 -14는 방사성이며 반감기는 약 5,700 년입니다.

우주선과 반감기, 그리고 방사능 붕괴 과정에 대한 자세한 내용은 핵 방사선 작동 원리를 참조하십시오.

생명체의 탄소 -14

우주선이 생성하는 탄소 -14 원자는 산소와 결합하여 이산화탄소를 형성하며, 식물은 광합성에 의해 자연적으로 흡수되고 식물 섬유로 통합됩니다. 동물과 사람은 식물을 먹고 탄소 -14도 섭취합니다. 주어진 시간에 공기와 모든 생물체의 일반 탄소 (탄소 -12)와 탄소 -14의 비율은 거의 일정합니다. 1 조 개의 탄소 원자 중 하나는 탄소 14 일 수 있습니다. 탄소 -14 원자는 항상 쇠퇴하고 있지만 일정한 속도로 새로운 탄소 14 원자로 대체되고 있습니다. 이 순간, 당신의 몸에는 일정한 비율의 탄소 -14 원자가 있고 모든 살아있는 식물과 동물은 같은 비율을 가지고 있습니다.

살아있는 유기체가 죽 자마자 새로운 탄소 흡수를 중단합니다. 죽음의 순간에 탄소 -12와 탄소 -14의 비율은 다른 모든 생명체와 동일하지만 탄소 -14는 붕괴되어 대체되지 않습니다. 탄소 -14는 5,700 년의 반감기로 붕괴되지만 탄소 -12의 양은 샘플에서 일정하게 유지됩니다. 샘플에서 탄소 -12와 탄소 -14의 비율을보고 그것을 살아있는 유기체의 비율과 비교함으로써 이전 생물체의 나이를 상당히 정확하게 결정할 수 있습니다.

탄소 -14 연대 측정으로 표본의 수명을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

T = [ln (Nf / 아니오) / (-0.693)] x t1 / 2

t = [ln (N에프/엔영형) / (-0.693)] x t1/2

여기서 ln은 자연 로그, N에프/엔영형 생체 조직의 양과 비교 한 샘플의 탄소 -14 비율이며, t1/2 탄소 -14의 반감기 (5,700 년)입니다.

따라서 살아있는 표본에 비해 탄소 14가 10 % 인 화석이 있다면 그 화석은 다음과 같습니다.

t = [ln (0.10) / (-0.693)] x 5,700 년

t = [(-2.303) / (-0.693)] x 5,700 년

T = 18,940 세

탄소 -14의 반감기가 5,700 년이기 때문에 최대 약 60,000 년 된 물체의 연대 측정에 대해서만 신뢰할 수 있습니다. 그러나 탄소 -14 연대 측정 원리는 다른 동위 원소에도 적용됩니다. 칼륨 -40은 체내에서 자연적으로 발견되는 또 다른 방사성 원소이며 반감기는 13 억년입니다. 방사성 연대 측정에 유용한 다른 방사성 동위 원소로는 우라늄 -235 (반감기 = 7 억 4 천만년), 우라늄 -238 (반감기 = 45 억년), 토륨 -232 (반감기 = 140 억년) 및 루비듐 -87 ( 반감기 = 490 억 년).

다양한 방사성 동위 원소를 사용하면 높은 정확도로 생물학적 및 지질 학적 샘플의 연대 측정이 가능합니다. 그러나 방사성 동위 원소 연대 측정은 미래에 그렇게 잘 작동하지 않을 수 있습니다. 핵폭탄, 원자로 및 야외 핵 실험이 상황을 변화시키기 시작한 1940 년대 이후에 죽어가는 모든 것은 정확한 날짜를 정하기가 더 어려울 것입니다.


혈액 검사 결과를 해독하기위한 궁극적 인 가이드

CrossFit 챔피언이거나 마라톤 전문가라도 정기 검진을받는 것이 합리적입니다. 항상 말이 안되는 것은 일상적인 검사의 일부인 혈액 검사 결과에 대한 의학적 용어 목록입니다.

이러한 용어를 탐색하면 Google 토끼 구멍으로 이동할 수 있습니다. 도대체 빌리루빈은 무엇입니까? 저음이 전부라면 심장이 너무 많은 호염기구를 펌핑 할 수 있습니까?

수수께끼의 전문 용어를 제외하고 혈액 검사 실험실 보고서의 디자인은 음울합니다. 우리는 세금 양식을 엄마의 전자 카드처럼 보이게 만드는 고도로 기술적이고 관리적인 문서를 해독하는 데 어려움을 겪고 있습니다.

그러나 두려워하지 마십시오. 혈액 검사 결과에서 글을 읽을 수 있습니다.

저희 가이드는 기술 용어에 대한 포괄적 인 용어집은 아니지만 일반적인 혈액 검사 보고서의 정보가 어떻게 표시되고 구성되는지에 대한 기본적인 정의와 더 나은 이해를 제공하므로 혈액 작업을보다 자신있게 해석 할 수 있습니다.

당신은 좋아할지도 모릅니다

먼저 혈액 검사 결과가 왜 그렇게 중요한지 이야기 해 봅시다. 혈액을 산소 전달 시스템이자 노폐물 제거 메커니즘으로 생각하면 도움이됩니다.

간, 신장, 비장 및 폐와 같은 신체의 특정 기관이 처리 스테이션 역할을합니다. 실험실 보고서의 정상 값은 건강한 장기 기능과 완전한 작동 시스템을 나타냅니다.

범위를 벗어난 테스트 값이 반드시 임박한 질병의 징후는 아니라는 점에 유의하는 것이 중요합니다. Allen GM, et al. (2017). 스크리닝을위한 완전한 혈구 수? https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5638475/ 정상 범위는 건강한 사람들의 대규모 그룹을 테스트하여 설정됩니다.

그러나 이러한 범위는 연령, 성별, 체중, 병력, 의약품 및 생활 방식을 포함한 각 개인의 다양한 요인에 의해 영향을받을 수 있습니다. 귀하에게 "정상"이 무엇인지는 의사가 가장 잘 결정합니다.

정기 검진의 경우 일반적으로 세 가지 주요 검사를 통해 혈액 샘플을 검사합니다.

  • 완전한 혈구 수 (CBC)
  • 포괄적 인 대사 패널 (CMP)
  • 지질 패널 (또는 프로필)

이러한 테스트는 여러 특정 결과를 반환합니다. 그러나 많은 보고서는 세 가지 테스트 각각 아래에 결과를 그룹화하는 대신 "테스트 이름"아래에 테스트 결과의 단일 열을 표시합니다.

실험실 보고서를 더 잘 이해하려면 테스트 결과의 관계를 인식하는 것이 좋습니다. 다음은 세 가지 주요 테스트에 대한 기본 설명과 각각 아래에 가장 일반적으로 나열되는 결과입니다.

많은 혈액 검사 결과에서 "검사 이름"열 아래의 첫 번째 목록은 CBC 또는 전체 혈구 수의 결과를 보여줍니다. CBC는 혈액의 필수 구성 요소 인 적혈구, 백혈구 및 혈소판을 측정합니다.

CBC는 또한 산소 운반 단백질 인 헤모글로빈을 측정하고 적혈구 대 체액 (혈장)의 비율을 확인합니다.

혈액 검사 결과는 의사가 감염 및 알레르기를 식별하거나 빈혈 및 백혈병과 같은 잠재적 인 질병 및 상태를 진단하는 데 도움이됩니다.

백혈구 (WBC) 수

종종 첫 번째 CBC 검사는 백혈구 수입니다. 백혈구라고도하는 백혈구는 신체 면역 체계의 주요 구성 요소입니다.

감염이나 알레르기 반응이있을 때 신체는 더 많은 백혈구를 생성합니다. WBC에는 5 가지 주요 유형이 있지만 (아래에서 다룹니다) 많은 혈액 검사 결과 보고서에 CBC 결과 하단에 각각이 나열되어 있습니다.

WBC 수치는 또한 심장 건강에 대한 단서를 제공 할 수 있습니다. 2018 년 연구에 따르면 WBC 수치가 높으면 특히 흡연자 사이에서 심장 질환, 특히 뇌졸중을 예측할 수 있습니다. Lassale C, et al. (2018). 심혈관 질환 발생과 관련된 전체 혈구 수의 요소 : EPIC-NL 코호트 연구 결과. DOI : 10.1038 / s41598-018-21661-x

적혈구 (RBC) 수

적혈구는 종종 보고서에 다음에 나타납니다. 적혈구는 몸 전체의 조직에 산소를 전달합니다.

높은 적혈구 수치는 탈수, 신장 문제 또는 심장 질환의 결과 일 수 있습니다. 낮은 RBC 수치는 빈혈, 영양 결핍, 골수 손상 또는 신장 문제를 나타낼 수 있습니다.

높은 RBC는 지방이 축적되어 간을 손상시키는 상태 인 지방간 질환을 나타낼 수도 있습니다. 비만, 제 2 형 당뇨병, 고 콜레스테롤이있는 사람들에게는 이러한 상태가 지방간 질환과 관련이 있기 때문에 경고가 될 수 있습니다. Wang H, et al. (2017). 적혈구 수는 초음파로 진단 된 지방간 질환의 예측에 독립적 인 기여를합니다. DOI : 10.1371 / journal.pone.0172027

헤모글로빈, 헤마토크릿 등

이러한 검사 결과는 적혈구의 건강과 기능을 추가로 검사하기 때문에 종종 RBC 섹션 아래에 나타납니다.

헤모글로빈은 산소를 운반하는 적혈구의 단백질입니다. 측정은 의사가 장기와 조직에 충분한 산소가 공급되고 있는지 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다.

헤마토크리트 결과는 적혈구가 흡수 한 혈액의 양을 보여줍니다. 낮은 헤마토크릿은 빈혈, 출혈 또는 비타민 결핍의 징후 일 수 있습니다. 스파이크는 탈수 또는 간 또는 심장 질환으로 인한 것일 수 있습니다.

혈액 세포는 종종 소체라고합니다. 평균 적혈구 값은 적혈구의 평균 크기를 측정합니다. 비타민 B-12 결핍 또는 빈혈은 비정상적인 크기의 적혈구를 유발할 수 있습니다.

평균 적혈구 헤모글로빈은 적혈구의 평균 헤모글로빈 양을 측정합니다. 종종 적혈구 내 헤모글로빈의 평균 비율을 측정하는 평균 적혈구 헤모글로빈 농도 (MCHC)와 함께 평가됩니다.

혈소판 및 평균 혈소판 값 (MPV)

이 두 테스트는 일반적으로 다음에 나타납니다. 혈소판은 혈액 세포의 조각입니다. 혈전을 형성하여 상처를 치유하고 과도한 출혈을 예방합니다.

혈소판 수가 150,000 / mcL (마이크로 리터당 혈소판) 미만이면 과도한 출혈의 위험을 나타낼 수 있고, 높은 수 (400,000 이상)는 혈전 위험을 나타낼 수 있습니다.

평균 혈소판 값 테스트는 평균 혈소판 양을 측정합니다. 출혈 및 골수 질환을 진단하고 심혈관 질환, 루푸스 및 류마티스 관절염을 포함한 염증성 질환에 대한 단서를 제공 할 수 있습니다. Korniluk A, et al. (2019). 평균 혈소판 용적 (MPV) : 진행 과정에서 오래된 마커에 대한 새로운 관점과 염증 상태의 예후. DOI : 10.1155 / 2019 / 9213074

백혈구의 유형

이상하게도 5 가지 유형의 백혈구 (호염기구, 호산구, 호중구, 림프구 및 단핵구)에 대한 결과가 종종 적혈구 결과 목록 아래에 나타납니다.

이 세포의 양과 건강을 측정하면 감염과 알레르기를 식별하는 데 도움이됩니다.

예를 들어, 호중구는 혈액의 EMT와 같습니다. 그들은 감염 부위에 가장 먼저 도착한 면역 세포입니다. 또 다른 유형의 면역 세포 인 호염기구에는 알레르기 반응과 천식 중에 방출되는 효소가 포함 된 작은 입자가 있습니다.

혈액 검사 결과의이 부분에서 "대사"라는 단어는 규모의 숫자를 떠 올릴 수 있습니다 (그리고 "메가"와 "폭발"이라는 단어가 모두 대문자로 외치는 수십 개의 다이어트 책).

실제로이 검사 그룹은 신체의 화학적 균형과 신진 대사에 대한 훨씬 더 광범위한 그림을 제공합니다.

명확히하기 위해 "대사"는 에너지를 변환하거나 사용하는 신체의 모든 물리적 및 화학적 과정 (호흡, 체온 조절 등)을 의미합니다.

전해질

CMP는 신체의 수분량, 혈액의 산도 및 근육 기능에 영향을 미치는 전해질, 혈액의 미네랄에 대한 정보를 제공합니다.

CMP가 테스트하는 일반적인 전해질에는 칼슘, 염화물, 마그네슘, 인, 칼륨 및 나트륨이 포함됩니다.

빌리루빈, 알부민 및 크레아티닌

또한 CMP는 종종 빌리루빈, 알부민 및 크레아티닌과 같은 물질을 측정합니다.

빌리루빈은 신체가 헤모글로빈을 분해 할 때 형성됩니다. 담즙과 혈액에서 발견되며 너무 많으면 황달을 나타낼 수 있습니다.

혈장의 주요 단백질 인 알부민은 혈액 세포를 운반하는 혈액의 투명하고 황색을 띠는 액체 부분입니다. 알부민 수치가 낮 으면 영양 실조, 염증, 간 및 신장 질환을 나타낼 수 있습니다.

크레아티닌은 근육에 에너지를 공급하는 크레아틴의 화학 폐기물입니다. 역도 목표를 부수는 데 도움이 될 수 있기 때문에 크레아틴은 인기있는 보충제입니다. 그러나 신장이 크레아티닌을 제거하기 때문에 수치가 높아지면 신장 기능이 저하 될 수 있습니다.

공복 혈당 검사

CMP의 또 다른 부분은 종종 공복 혈당 검사로, 최소 8 시간 전에는 먹지 않아야합니다. 포도당은 신체의 주요 에너지 원입니다. 비정상적인 포도당 수치는 당뇨병의 징후 일 수 있습니다.

포도당은 신체가 탄수화물로 제조하는 단순 설탕이므로 팬케이크를 쌓으면 검사 결과에 영향을 미칠 수 있습니다.

팁: 합법적 인 문제인 "배고픔"을 피하기 위해 가능하면 아침에 첫 번째 혈액 검사를 예약하십시오.

Greatist에서 우리는 신체 부정적 '뚱뚱한 대화'에 대해 쿨하지 않습니다. 그러나 혈액 작업에서 지질 (일명 신체의 지방)에 대해 이야기하는 것은 완전히 공정한 게임입니다.

접시에있는 지방처럼 모두 나쁘지 않습니다. 신체는 지질을 분해하여 에너지로 사용합니다. 지질 패널은 혈중 지방의 두 가지 유형 인 중성 지방과 콜레스테롤을 측정하는 검사 모음입니다.

트리글리 세라이드는 간에서 생성되는 주요 지방 형태 중 하나입니다. 중성 지방 수치에 어떤 영향을 미치는지 궁금하다면 설탕, 지방, 알코올과 같은 일반적인식이 관련 의심 항목을 정렬하세요.

그러나 중성 지방 수치는 갑상선이나 간 질환 또는 유전 적 조건으로 인해 높을 수도 있습니다.

콜레스테롤에는 HDL과 LDL의 두 가지 유형이 있습니다.

HDL은 "고밀도 지단백질"을 의미합니다. 제거를 위해 혈액에서 간으로 여분의 콜레스테롤을 가져가는 지방입니다. 높은 수준의 콜레스테롤이 바람직하고 심혈관 질환 위험을 낮추기 때문에 종종 "좋은"콜레스테롤이라고합니다.

LDL은 "저밀도 지단백질"을 의미합니다. 콜레스테롤을 세포 복구가 필요한 신체 부위로 운반하는 지방입니다. 하지만 동맥 내부에도 축적 될 수 있으므로 종종 "나쁜"콜레스테롤이라고합니다.

높은 수준의 LDL 콜레스테롤은 관상 동맥 질환을 포함한 심장 및 혈관 질환의 위험 증가와 관련이 있습니다.

건강한 수의 중성 지방과 좋은 콜레스테롤과 나쁜 콜레스테롤의 적절한 균형을 유지하는 것은 심장 건강 생활 방식에 필수적입니다.

높은 중성 지방 수치는 또한 심장 및 혈관 질환의 높은 위험과 관련이 있습니다. 그리고 연구에 따르면 LDL 콜레스테롤이 심장 질환 위험과 관련하여 유일한 나쁜 사람은 아닙니다. 트리글리세리드와 HDL 콜레스테롤의 비율도 문제가 될 수 있습니다. Bertsch RA, et al. (2015). 심혈관 위험을 결정하기위한 인슐린 저항성의 마커로서 지질 패널의 사용에 관한 연구. DOI : 10.7812 / TPP / 14-237

종종 혈액 검사 결과가 우편으로 발송됩니다. 의사가 범위를 벗어난 특정 결과에 대해 우려하지 않는 한 보고서에는 기본적으로 "잘하셨습니다. 계속해서 좋은 결과를 얻으십시오!"라는 편지가 첨부 될 것입니다.

물론, 액면 그대로 받아 들일 수 있습니다. 그러나 정보에 입각 한 환자가되는 것은 강력한 의사-환자 관계를 발전시키는 데 중요한 부분입니다.

혈액 검사의 용어와 목적에 대해 새로 습득 한 이해를 통해 건강 관리에 더 적극적으로 참여하고 더 나은 신체 관리인이 될 수 있습니다.


취학 전 학생이라면 모든 과정을 잘 수행하여 지질학자가 될 준비를 할 수 있습니다. 과학 과정은 특히 중요하지만 수학, 작문 및 기타 학문은 매일 근무하는 동안 모든 지질학자가 사용합니다.

대학이나 대학원을 고려하고 있다면 지질학 과정이나 프로그램을 제공하는 많은 대학이 있습니다. 지질학 학위를 제공하는 학교 웹 사이트를 방문하여 지질학과에 연락하여 관심이 있음을 알리고 캠퍼스 방문을 준비하십시오. 주저하지 마십시오. 좋은 학교와 교수는 관심있는 학생들의 연락을 원합니다.


생물학의 기본 개념

항상성 (생물이 일정한 내부 환경을 유지한다는 것)의 개념은 19 세기에 프랑스의 생리 학자 클로드 베르나르 (Claude Bernard)에 의해 처음 제안되었습니다. 그는 다음과 같이 말했습니다. 삶의 조건.”

원래 버나드가 생각한 것처럼 항상성은 단일 유기체가 생존하기위한 투쟁에 적용되었습니다. 이 개념은 나중에 세포에서 생물권 전체, 생명체가 거주하는 지구의 모든 영역에 이르는 모든 생물학적 시스템을 포함하도록 확장되었습니다.


학생들에게 다가 가기 : 학부 과학 및 공학의 효과적인 교육에 대한 연구 결과 (2015)

과학 또는 공학 연구를 수행하는 과정에서 의심 할 여지없이 장애물에 직면했습니다. 처음에는 예상대로 작동하지 않은 실험이나 설계, 실패한 보조금, 방법론에서 문제를 식별 한 동료 검토 등입니다. 그러나 이러한 장애물을 극복하면 때때로 더 큰 이해, 더 강력한 설계 및 더 나은 결과로 이어질 수 있습니다.

교육 설계도 마찬가지입니다. 연구 기반 교육의 많은 지도자들은 초기 시도 중 일부가 기대했던 것만 큼 성공적이지 않았고 많은 사람들이 결심을 흔들리는 도전에 직면했다는 것을 쉽게 인정합니다. 과학 연구 또는 엔지니어링 설계에서와 마찬가지로 피할 수없는 비틀 거리거나 장애물에 대한 최선의 대응은 포기하는 것이 아니라 더 잘할 수있는 일을 반성하고 조정하고 지속하는 것입니다.

& ldquo 인내심을 가져라. & rdquo는 캘리포니아 주립 폴리 테크닉 대학교 포모나의 물리학 및 천문학 교수 인 Alex Rudolph에게 조언합니다. & ldquoDon & rsquot는 모든 것이 처음으로 작동하기를 기대합니다. 이러한 것들은 배우고 잘하는 데 시간이 걸립니다. 기꺼이 무언가를 시도하고 더 나아지도록하십시오. 몇 번하면 거의 항상 나아지기 때문입니다. & rdquo

많은 학생들이 새로운 학습 방법으로 성공하기 위해 시간,지도 및 격려가 필요 하듯이, 새로운 교육 방법에 대해 더 편안하고 능숙 해지고 능숙 해지려면 시간, 연습 및 지원이 필요합니다. 애리조나 대학의 천문학 교수 인 2 인 Ed Prather는 교수진 개발 워크숍 참가자들에게 '처음에는 완벽하지 않을 수 있지만 자신의 직업의 일부인 목표를 향해 느리고 꾸준한 발전을하고있다'고 말했습니다. . & rdquo 몇 년 동안 연구 기반 접근 방식을 사용해 온 강사조차도 계속해서

유망한 전략을 통합하고, 커리큘럼 또는 교육 기술을 미세 조정하고, 새로운 과제를 해결하는 과정입니다.

2 장의 조언은 소규모로 시작하고 점차적으로 가르치는 것을 수정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 변경 사항이 & ldquo 효과적이고 실행 가능하며 보람이 있다는 확신을 가질 수 있습니다. & rdquo는 Vanderbilt University & rsquos Center for Teaching의 3 조감독 Cynthia Brame이 말합니다. "이 방향의 부분적인 변화는 학습을 크게 증가시킬 수 있습니다."라고 Knight and Wood (2005)는 결론을 내렸고 사람들이 조금씩 도전에 적응하도록 도울 수 있습니다.

이 장에서는 연구 기반 전략을 구현하는 데있어 공통적 인 문제에 대한 참호의 관점과이를 해결하는 방법에 대한 조언을 제공합니다. 이 제안은 자신의 길에서 부딪 히고 극복 한 경험이있는 실무자와 교수 혁신을 연구 한 학자로부터 나온 것입니다.

이 장에서 논의 된 모든 문제를 강사 수준에서 완전히 해결할 수있는 것은 아닙니다. 일부는 부서장, 기관 리더 및 더 광범위한 영향력을 가진 다른 사람들의 조치가 필요합니다. 이 장에서는 연구 기반 교육 및 학습을 발전시키기 위해 개별 수준에서 취할 수있는 조치에 초점을 맞추고 7 장에서는 이러한 노력을 지원하기 위해 부서, 기관 및 기타 기관이 할 수있는 작업에 대해 설명합니다.

교수진이 교수 혁신을 채택하고 과학 및 공학의 교수 실습에 대한 설문 조사를 통해 교수자가 더 많은 연구 기반 실습을 사용하는 데 장애물로 종종 인식하는 몇 가지 요소를 확인했습니다 (예 : Henderson and Dancy, 2011 Jacobson, Davis, Licklider, 1998). Knight and Wood, 2005) :

  • 새로운 전략에 대해 배우고 과정을 재 설계하는 데 소요되는 시간
  • 학생들이 중요한 내용을 배우도록하는 것에 대한 우려
  • 익숙하지 않은 교수법에 대한 학생들의 반응과 학생 코스 평가에 미치는 영향에 대한 우려
  • 특히 임기에 영향을 미치는 경우 다른 전략도 효과가 없을 것이라는 우려
  • 교수법 및 기타 기대치에 대한 부서별 규범
  • 수업 규모 및 교실 시설
  • 코스 일정 문제

이러한 요소 중 일부는 현실보다 더 많은 신화이지만 일부는 진정한 도전을 제시 할 수 있습니다. Henderson, Dancy, Niewiadomska-Bugaj (2012)는 적어도 하나의 연구 기반 전략을 시도하는 교수진의 약 1/3은 종종 학생 불만, 우려와 같은 구현 문제에 직면 할 때 개혁 노력을 포기한다고 제안합니다. 중요한 내용을 잃거나 예상보다 약한 학생 결과. 또한 교수진은 자신의 필요에 맞게 연구 기반 전략을 자주 수정하고 합리적인 반응을 보이지만 효율성을 떨어 뜨릴 수 있습니다. 만약 수정은 전략의 성공에 중요한 요소를 생략합니다.

좋은 소식은 특히 부서 및 기관 리더가 개인만으로는 해결할 수없는 문제를 해결하기 위해 참여할 수 있다면 실제 문제를 극복 할 수 있다는 것입니다. Carl Wieman 과학 교육 이니셔티브의 지원을 받아 연구 기반 교육 전략을 채택한 브리티시 컬럼비아 대학 (UBC)의 여러 과학 분야 교수진 중 70 명 중 극히 일부만이 사용을 중단 한 것으로 나타났습니다. Wieman, Deslauriers, Gilley (2013). 또한 학부 과정을 전환하기 위해 5 년 이상의 보조금을받은 UBC 물리학 및 지구과학 부서의 교수진 채택 자의 90 % 이상이 기회가있을 때 다른 과정에서 연구 기반 전략을 사용하기 시작했습니다. 이니셔티브의 지원을 최소화하거나 전혀 지원하지 않습니다. 연구 기반 교육을 사용하여 가르친 섹션은 전통적인 방식으로 가르친 섹션보다 학생 출석률이 높고 학생 참여도가 높으며 학습 이득이 더 컸습니다 (Wieman, Deslauriers 및 Gilley, 2013). 연구 저자들은 훈련 된 과학 교육 전문가가 교수진을 채택하는 데 제공 한 직접적인 지원이 초기 구현 단계를 지속하는 데 도움이되었으며 지원 부서 환경도 중요한 요소라고 추측합니다.

부서 및 제도적 지원이 바람직하고 도움이되지만 이러한 지원의 부족은 현상 유지를위한 변명이 아닙니다. 개별 강사는 부서 또는 기관의 적극적인 참여 없이도 연구 기반 전략을 채택하고 옹호 할 수 있습니다. 연구 기반 관행의 일부 유명한 선구자들은 그들이 몇 년 동안 시작했을 때

전에는 주립 대학의 한 물리학과 교수가 지적했듯이, 그들의 부서는 그들의 노력에 대해 거의 또는 전혀 격려하지 않았거나 중립적 인 입장을 취했다.

실제로이 책에서 강조된 많은 프로그램, 모델 및 전략은 실습을 개선하기 위해 헌신 한 한 명 또는 소수의 강사로 시작되었습니다. & rdquo (Chasteen et al., 2012, p. 75) 'ldquolasting change'는 고독한 비전가에 의해 만들어지지는 않지만, 개인은 동료와 제도적 리더의 적절한 생계를 유지하면서 꽃이 피고 번식하며 번성하는 씨앗을 심을 수 있습니다.

& ldquo학과를 변화시키는 것은학과가 아니라학과의 교수진입니다. & rdquo는 플로리다 국제 대학의 물리학 교수 인 Eric Brewe는 말합니다. & ldquo 내가 학과장이고 내 교수진이 가르치는 방식을 바꾸고 싶다면 [나는] 그것을 지원하고 자원을 투입해야합니다. 그러나 제도적 변화에 대한 연구에 따르면 조직의 20 %에 도달하면 탄력을받을 수 있다고합니다. 예를 들어, 30 명의 교수진으로 구성된 부서에서는 6 명입니다. 그것은 너무 많이 요구하지 않습니다. & rdquo 이것은 개혁의 선봉에있는 강사가 자신의 기관에있는 동료들에게 다가 갈 필요가 있음을 말해줍니다.

다음 섹션에서는 시간, 콘텐츠 및 학생 반응과 관련하여 개인이 해결할 수있는 가장 일반적인 문제를 검토하고이를 극복하기위한 아이디어를 제공합니다. 또한이 장에서는 강사가 연구 기반 실습에서 지식과 기술을 확장하여 구현 문제에 대처하고 자금 및 기타 자원을 확보하여보다 야심 찬 개혁을 지원할 수있는 방법을 제안합니다. 마지막 섹션에서는 개별 강사가 교수 및 학습에서 연구 기반 혁신을 촉진하는 부서 또는 기관 문화를 만드는 데 도움을 줄 수있는 방법을 제안합니다. 임기, 부서별 기대치, 학급 규모 및 일정과 관련된 부서 또는 기관의 조치가 필요한보다 광범위한 문제는 7 장에서 다룹니다.

연구 기반 접근 방식에 대해 배우고 과정을 재 설계 할 시간을 찾는 것은 구현에있어 가장 큰 도전 중 하나입니다. 과학 및 공학 교수진은 주당 평균 55-60 시간을 일합니다 (Fairweather, 2005). 효과적인 교육 및 학습에 대한 연구 결과에 관심이있을 수 있지만, 대부분은 이러한 결과를 자신의 관행에 적용하는 방법을 알아내는 데 지정되지 않은 작업 시간을 소비 할 여유가 없습니다 (Fairweather, 2008).

연구 대학의 교수진은 자신의 연구, 특히 임기를 원하는 경우, 대학원생 감독 및 논문 작성 및 제안서 작성과 같은 관련 작업에서 시간을내는 것을 주저 할 수 있습니다. 7 장에서 자세히 논의했듯이 교육은 종종 낮은 우선 순위로 간주되며 제도적 보상 구조에 의해 촉진되지 않는 것으로 간주됩니다. 교육 부하가 많은 강사는 교육 과정을 재 설계하면 자료 개발, 수업 준비, 학생과의 만남, 과제 및 시험 채점에 더 많은 시간을 소비해야한다는 것을 두려워 할 수 있습니다. 모든 유형의 기관에서 교수진은 시간을 추가로 요구하는 다른 책임이 있습니다.

새로운 전략을 사용하는 데 익숙해지는 데는 시간이 걸리고 코스를 재 설계하는 데는 더 많은 시간이 걸립니다. 그러나 관련된 시간을 줄이고, 시간을 다르게 할당하거나, 교육을 바꾸는 데 수반되는 노력을 공유 할 수있는 방법이 있습니다. 다음은 숙련 된 실무자의 제안과 코스 전환 연구입니다.

  • 효과적인 것으로 입증 된 다른 사람이 개발 한 자료를 사용하십시오. 2 장에서 언급했듯이 연구 검증 된 커리큘럼, 평가 및 기타 교육 자료는 다양한 출처에서 사용할 수 있습니다. 이러한 재료를 적용하거나 추가하고 싶을 수 있지만 기존 재료로 시작하면 상당한 시간과 노력을 절약 할 수 있습니다.
  • Do what you can with the time and resources available, and then expand. This complements the advice in Chapter 2 to start small. &ldquoThink about one new thing you can do during the class period, or one class session you can teach that&rsquos structured a little bit differently,&rdquo suggests Derek Bruff, 5 a senior lecturer and director of Vanderbilt&rsquos Center for Teaching. Bruff gives the example of an engineering professor who worked with the Center for Teaching over a few semesters and &ldquoadded one layer after another to his teaching over time &hellip making small changes along the way. After a few semesters, his teaching implements more [research-based] practices than it did before.&rdquo
  • Consider using your preparation time differently. To prepare for a student-centered class, instructors may spend less time creating well-organized and engaging lectures but more time selecting and adapting good questions and activities tied to their learning goals. &ldquoIt clearly takes effort to change your practices and engage in discussion and reflection,&rdquo says chemistry professor Vicente Talanquer 6 of the University of Arizona. &ldquoIf you are motivated, you&rsquore using the time you take to prepare for classes in a different way.&rdquo In addition, while it does take extra time and effort to transform an existing course, designing a new course around research-based approaches may not require significantly more effort than preparing a semester&rsquos worth of lectures.
  • Obtain support, where available, from education specialists, postdoctoral fellows, or similar positions. The Carl Wieman Science Education Initiative at UBC and a sister initiative at the University of Colorado Boulder provide science education specialists to help faculty with course transformation. At the University of Wisconsin&ndashMadison, graduate student interns in the Delta Program in Research, Teaching, and Learning serve as &ldquocapacity building for faculty,&rdquo says Don Gillian-Daniel, 7 the program&rsquos associate director, by helping faculty create research-based instructional materials. &ldquoFor some faculty, it&rsquos simply having new materials,&rdquo explains Gillian-Daniel. &ldquoFor other faculty, it&rsquos

an opportunity to start a progressive revision of a course.&rdquo People trained in providing this type of instructional support not only can save faculty time, but also can be a source of new ideas and expertise.

Some of these options may require approval or support at the institutional level, and some may be easier to do for instructors who are not seeking tenure. Thus, departmental and institutional support can be extremely helpful in reserving time for implementing research-based practices. When administrative leaders recognize the value of investing time in making significant course changes, faculty feel supported and the change process can proceed more quickly.

Some instructors fear that if they shift to more student-centered instructional approaches, their students will miss exposure to important content, including content they need to know to be prepared for upper-level courses. Nearly one-half (49 percent) of the physics faculty surveyed by Dancy and Henderson (2012) cited concerns about &ldquocontent coverage&rdquo as a factor that prevented them from using more research-based strategies. Other instructors may worry that the content taught through student-centered activities will be less rigorous than that covered in a traditional lecture.

Scholars and practitioners with experience in research-based course redesign point out that students are not well served by a curriculum in which they are exposed to many topics but gain mastery of none. What really matters is how much content students actually learn, not how much content an instructor presents in a lecture. &ldquo[R]ather than worry about cramming more material into an already bloated curriculum, it would be best to focus on teaching a few of the major concepts/principles well in order to help students see &lsquothe big picture,&rsquo&rdquo writes Jose Mestre (2008, p. 3). In a paper about insights on implementing small-group learning from successful practitioners, Cooper and colleagues (2000) noted that about two-thirds of the faculty members they interviewed said they covered fewer topics in class when they used group work &ldquobut that students learned and retained more of the &lsquobig ideas&rsquo that they chose to address relative to using lecture formats&rdquo (p. 64).

What really matters is how much content students actually learn, not how much content an instructor presents in a lecture.

In a related vein, not all of the material addressed in a typical lecture course is vital for students to learn. In the process of writing learning objectives for an engineering course, Jacobson, Davis, and Licklider &ldquodiscovered that about 10 percent of course material covered was not connected to a learning objective. We were also able to focus the course on a few key objectives that could be assessed and evaluated throughout the course&rdquo (1998, p. 2).

Moreover, using research-based, instructional strategies does not necessarily result in significant reductions in the content taught, as some instructors fear. As documented in a study by Deslauriers, Schelew, and Wieman (2011), an instructor using research-based methods in a section of a physics course covered the same amount of material in the same amount of time as an instructor using a strictly lecture-based approach, but students taught with research-based approaches showed dramatically higher gains in learning.

There are steps you can consider to make sure that students learn the most important content in your discipline and are adequately prepared for subsequent courses.

  • Make students responsible for learning some content outside of class. What matters most is what students learn in an entire course, rather than what they learn through &ldquoin-class&rdquo and &ldquoout-of-class&rdquo activities. Some content can be covered by homework, reading, or study guides. This is what Knight and Wood (2005) did when they revamped an upper-division biology course to reduce lecture time and include more student interaction. Students were asked to take responsibility for learning some of the material by doing assigned readings (with quizzes to make sure they learned the reading material) and working in groups outside of class to complete homework problems and post their answers on the course website. Students in the interactive course had significantly higher learning gains and better conceptual understanding than a group that previously took the same course taught with a lecture-based method.
  • Identify and focus on the most important content. If you begin the process of instructional change by setting learning goals, as recommended in Chapter 2, this will help determine the most essential topics and enduring ideas to be addressed in a course. Topics that are nice but not necessary to know can be omitted. When Mark Leckie 8 and Richard Yuretich redesigned their oceanography course to make it more interactive, &ldquoit forced us to really identify the absolutely important things&rdquo that they wanted students to learn, says Leckie. This was a &ldquorefreshing&rdquo exercise that made it possible for them to devote class time to interactive learning, he adds.
  • Focus on fewer topics in greater depth. Faculty are often concerned that this approach will be less rigorous than traditional lecture, but actually it is more so, says Vicente Talanquer, because the activities focus on developing students&rsquo conceptual understanding. Students learn by going into depth on core concepts rather than by working their way through a list of many topics.
  • Consult with colleagues to identify the topics students need to know to be prepared for subsequent courses. Instructors who teach introductory courses may hesitate to use a more student-centered approach because they fear their students will seem ill-prepared for upper-level courses in a discipline if they have not studied certain topics. But these expectations about topics may

be based on longstanding tradition or the assumptions of individual faculty about what is important rather than on a real analysis of learning goals. If you engage your departmental colleagues in a discussion about which content is important&mdashor, better yet, in a full-blown effort to identify broad learning goals across multiple courses&mdashthe result might be a shorter list than you imagined.

What you are asking students to do in a research-based classroom is not necessarily easy. At first, some students may be puzzled, uncomfortable, or even resistant when they realize they are expected to learn in unfamiliar ways or to prepare differently and participate more actively in class. They can&rsquot get by with just taking notes and cramming for exams. You may hear comments like these:

You&rsquore the expert&mdashI&rsquom paying a lot for you to teach me.

Wouldn&rsquot it be faster if you just told us?

Why should I have to work with someone else who knows less than I do?

Why do I have to do these grade-school-type activities? I&rsquove done well in my

other classes by doing the homework, taking notes, and studying.

This is biology, not English&mdashwhy do I need to write something for each class?

I&rsquom shy I don&rsquot feel comfortable talking in a group.

Why are you doing this to us?!

Many students have grown comfortable with being told facts to memorize, and some pushback from students is understandable (Cummings, 2008). Sometimes the greatest resistance to change comes from the highest achievers or upper-division students, who have succeeded to date through traditional approaches (Silverthorn, 2006).

At institutions where student course evaluations play a role in assessing and retaining instructors, instructors may fear that trying new approaches will lower their good evaluation results. A sense of perspective is necessary, however often it is a minority of students who balk at new ways of teaching and learning. Faculty who spearheaded the research-based transformation of numerous courses

at Colorado found that ratings on student course evaluations before and after the course transformations &ldquoremained essentially the same for the same instructors independent of the pedagogy used,&rdquo with two exceptions that appeared to be related to &ldquopoor planning and/or technology bugs rather than resistance to the pedagogy&rdquo (Wieman, Perkins, and Gilbert, 2010, p. 14). Some studies (for example, Hativa, 1995 Silverthorn, 2006) have documented improvements in student course evaluations after the adoption of research-based teaching practices. At North Carolina State University, students who took a first-semester physics class taught using the Student-Centered Active Learning Environment with Upside-down Pedagogies (SCALE-UP) model (see Chapter 4) universally selected the SCALE-UP version, rather than the lecture version, for their second-semester physics course. In focus groups, students who had taken the lecture version for their first semester and SCALE-UP in their second semester reported that they were learning at a deeper conceptual level in the SCALE-UP class, a point that is corroborated by evidence of gains in learning (Beichner, 2008).

Seidel and Tanner (2013) reviewed research literature on student resistance to active learning and concluded resistance is often less a reaction to the pedagogy than to negative instructor behaviors in the classroom, such as sarcasm, absenteeism or tardiness, and unresponsiveness or apathy to students. Seidel and Tanner also posit that a faculty member&rsquos own barriers to embracing innovative instruction may find a parallel in students&rsquo attitudes. Priscilla Laws, 9 a Dickinson College professor who was an early user of a workshop approach to teaching physics, cautions that any amount of resistance from students &ldquocan give disgruntled faculty an excuse to drop what they didn&rsquot want to do in the first place.&rdquo

Still, student resistance can be a real issue even when the instructor has a positive attitude about new approaches to teaching. In upper-level biology courses that were redesigned by Knight and Wood (2005), many students at first disliked and distrusted the interactive approach and the group activities. After additional

exposure, however, most students became comfortable with the unfamiliar format and ultimately reported that it helped their learning.

Seasoned practitioners and researchers suggest several strategies that instructors can use to create positive student attitudes about research-based strategies:

  • Make clear from the first day why these teaching strategies are effective, and be explicit about how they benefit students, and what is expected of students. &ldquoIt&rsquos really critical that you explain to students why you&rsquore doing what you&rsquore doing and acknowledge how it may differ from their expectations,&rdquo says Edward Price, 10 a physics professor at California State University San Marcos. &ldquoThey must see you are convinced that they will learn more &hellip and must see that you have a specific rationale.&rdquo Robin Wright, 11 a biology professor at the University of Minnesota, emphasizes the importance of making students feel as if they have teamed with the instructor to foster their own learning. The first day of a course, Wright leads her students in a discussion of the roles and responsibilities of students and instructors and how they differ from what students are accustomed to. She explicitly acknowledges that they may be uncomfortable at first. Suggestions for setting a positive tone for a student-centered classroom on the first day of class can be accessed through the Starting Points module on the Science Education Resource Center (SERC) website (http://serc.carleton.edu/introgeo/firstday/index.html).
  • Show students evidence of how research-based strategies will help them learn and prepare for their future life. Some instructors share evidence with their students of increased learning among students in research-based classes. Karl Wirth, 12 a geosciences professor at Macalester College, shows students lists of the skills that employers want and how those correlate with the activities they will do in his class. Stephen Krause, 13 an engineering professor at Arizona State University, displays a graphic that compares the work environments of &ldquoyesterday&rsquos engineer&rdquo and &ldquotomorrow&rsquos engineer&rdquo and correlates the former with teacher-centered instruction and the latter with student-centered learning.
  • Use a variety of interesting learning activities. &ldquo[D]ifferent teaching approaches and activities are likely to resonate in different ways with different students,&rdquo write Seidel and Tanner (2013, p. 592). They suggest that varying the

teaching approaches used throughout a course may &ldquoprovide points of access to positive classroom experiences for diverse populations.&rdquo

Professor Dee Silverthorn at the University of Texas (UT) uses a combination of strategies to help students adapt to the interactive strategies used in her physiology class.

On the first day of Dee Silverthorn&rsquos upper-division physiology course at the University of Texas (UT), she informs her students this will be a different kind of class. &ldquoYou spend a lot of your career at UT going to class, taking notes, going home and rewriting notes, and then memorizing them,&rdquo Silverthorn tells her 200-plus students, most of whom are majoring in biology or health care fields like nursing, pre-med, or physical therapy. &ldquoAnd then you get a test that&rsquos short-answer, multiple-choice, and there&rsquos going to be enough content on the test that you&rsquore going to be able to recall what you&rsquove memorized. This class is not like that. On the test you&rsquore going to get a piece of paper&mdashone page with three lines of text at the top&mdashand the rest of the page is blank. For the rest of your life no one is going to be telling you what need to know&hellip. You&rsquove got to have the information stored and organized [in your brain] and be able to retrieve it flexibly.&rdquo

&ldquoAnd the students don&rsquot believe me,&rdquo says Silverthorn, who has been teaching since 1986. In the weeks that follow, students come to realize that their professor meant what she said. She spends minimal time lecturing, and many of her slides consist of figures and graphs. Students are expected to learn basic facts, such as definitions or functions of major bodily systems, outside of class by doing reading assignments. She makes sure they do the assignments by requiring them to take online, open-book quizzes on the readings that must be completed before class starts and that factor into their grade. A portion of their grade is also determined by their attendance in class.

In class, students answer clicker questions that target common misconceptions and then find another student with a different answer and do a Think-Pair-Share exercise, as Silverthorn wanders through the large lecture hall with a cordless microphone. &ldquoIt&rsquos really loud and noisy and a lot of fun,&rdquo she says. Then the students vote again on the correct answer.

Students also work on more demanding problems in class. After studying normal and abnormal electrocardiograms (ECGs), for example, students are given one of six different abnormal ECGs to analyze. Working in teams, they try to determine the heart rate and rhythm, label all the waves, compare their abnormal ECG with a normal ECG, and decide what physiological problem caused the abnormality. &ldquoThe more you can make it practical, the more you teach them to think critically in context,&rdquo says Silverthorn. She once received an email from a student who attended a Johns Hopkins University summer program and was excited that he knew more than the Hopkins medical students in the program, she reports.

The exams generally consist of an essay question, including some that require students to make concept maps. For example, students might be given a question about a clinical scenario: somebody gets lost in the desert and becomes dehydrated. Students must map the physiological responses that the person&rsquos body goes through as it tries to adapt to a decrease in blood volume and water volume and an increase in osmolarity. &ldquoI tell them the tests are a teaching tool as well as an evaluation tool,&rdquo says Silverthorn. She informs her students that &ldquoI&rsquom pushing you out of your comfort zone, but if you&rsquore not challenged, you don&rsquot know where you need to improve.&rdquo

Except where noted, the information in this case study comes from an interview with Dee Silverthorn, June 25, 2013.


Clinical Evaluation of Smell and Taste

MEDICAL HISTORY

Because olfactory dysfunction is more common than taste dysfunction ( Figure 1 ) and the three most common causes of loss of smell are nasal and sinus disease, upper respiratory infection and head trauma, it may be helpful to direct the history and physical examination toward these diagnoses. Intermittent olfactory loss may suggest an inflammatory process rather than a sensorineural lesion (Table 4) .

Associated Findings Suggesting a Cause of Smell and Taste Dysfunction

Head trauma (less likely with taste loss), cerebrovascular accident, acute upper respiratory infection, psychiatric condition

Intermittent loss of function

Inflammatory process (e.g., allergy, infection, chemical exposure)

Nasal polyps, chronic upper respiratory infection

Difficulty passing air through nose

Obstruction secondary to polyps, inflammation or fracture

Rhinitis (e.g., allergy, infection, irritation) head trauma (fracture of cribiform plate)

Oral or perioral skin lesion

Viral infection (e.g., herpes simplex)

Candidiasis, human immunodeficiency virus infection, acquired immunodeficiency syndrome, immunocompromised state, leukoplakia

Motor findings (e.g., bradykinesia, cogwheel rigidity, akathisia, tremor, instability, ataxia, weakness)

Parkinson's disease, multiple sclerosis

Low hematocrit, low hemoglobin level

Anemia, cancer, malnutrition

Nutritional deficiencies (e.g., vitamin B12)

Elevated white blood cell count

Elevated blood urea nitrogen level, elevated creatinine level

Elevated blood glucose level

Elevated liver enzyme level

Viral hepatitis, liver disease

Elevated bilirubin level, elevated alkaline phosphatase level

Elevated prothrombin time

Malnutrition, liver disease

Altered thyroid function tests

Elevated erythrocyte sedimentation rate

Sjögren's syndrome, systemic lupus erythematosus

Elevated eosinophil count

Elevated immunoglobulin E level

Associated Findings Suggesting a Cause of Smell and Taste Dysfunction

Head trauma (less likely with taste loss), cerebrovascular accident, acute upper respiratory infection, psychiatric condition

Intermittent loss of function

Inflammatory process (e.g., allergy, infection, chemical exposure)

Nasal polyps, chronic upper respiratory infection

Difficulty passing air through nose

Obstruction secondary to polyps, inflammation or fracture

Rhinitis (e.g., allergy, infection, irritation) head trauma (fracture of cribiform plate)

Oral or perioral skin lesion

Viral infection (e.g., herpes simplex)

Candidiasis, human immunodeficiency virus infection, acquired immunodeficiency syndrome, immunocompromised state, leukoplakia

Motor findings (e.g., bradykinesia, cogwheel rigidity, akathisia, tremor, instability, ataxia, weakness)

Parkinson's disease, multiple sclerosis

Low hematocrit, low hemoglobin level

Anemia, cancer, malnutrition

Nutritional deficiencies (e.g., vitamin B12)

Elevated white blood cell count

Elevated blood urea nitrogen level, elevated creatinine level

Elevated blood glucose level

Elevated liver enzyme level

Viral hepatitis, liver disease

Elevated bilirubin level, elevated alkaline phosphatase level

Elevated prothrombin time

Malnutrition, liver disease

Altered thyroid function tests

Elevated erythrocyte sedimentation rate

Sjögren's syndrome, systemic lupus erythematosus

Elevated eosinophil count

Elevated immunoglobulin E level

The patient should be asked about the use of tobacco or cocaine, because these substances can adversely affect the sense of smell. Inquiry into the patient's diet and oral habits may reveal exposure to oral irritants. Specific questions should be asked about dryness of the mouth, periodontal disease, foul breath odor, recent dental procedures, recent radiation exposure, gastric reflux and medication use. Questions should also be directed at identifying any family history of systemic disease such as diabetes mellitus or hypothyroidism.

PHYSICAL EXAMINATION

A thorough examination of the head and neck should be performed to look for obstruction, inflammation and infection. Mucous membranes should be evaluated for dryness, leukoplakia and exudate. The patient's teeth and gums should also be examined, because severe dental caries, gingivitis and intraoral abscess can result in a malodorous and caustic oral environment that disturbs the senses of smell and taste.

Oral candidal infections in immunocompromised patients (e.g., those who have received chemotherapy or who have acquired immunodeficiency syndrome) can produce white patches or diffuse erythema. Viral infections (e.g., herpes simplex virus, coxsackievirus) tend to cause the development of vesicles with surrounding erythema, which then evolve into erosions or ulcers.

The neurologic examination should include a careful evaluation of cranial nerve function. Specific signs of damage to cranial nerve VII may include taste alterations in the anterior two thirds of the tongue, decreased salivation, auditory hyperacusis (resulting from paralysis of the stapedius muscle) and facial paralysis on the ipsilateral side.

LABORATORY TESTS

Clinical laboratory tests may be helpful in ruling out coexisting medical conditions suggested by the history and physical examination, such as infection, nutritional deficiency, allergy, diabetes mellitus and thyroid, liver or kidney disease (Table 4) .

Although the history is routinely used to screen for cranial nerve I impairment, specific olfactory testing may be helpful in evaluating the patient with suspected loss of smell. The most widely available olfactory test is the Smell Identification Test.24 This test evaluates the ability to identify 40 microencapsulated “scratch and sniff” odorants. The odors are released by rubbing the microencapsulated strips with a pencil. The patient's test scores are then compared with norms for the same age and gender.14 It may be useful to test each side of the nose separately, because unilateral deficits in smell function may suggest a reversible cause (e.g., obstruction by a deviated septum, nasal polyps or another mass).10

Other commercially available olfactory tests include the three-item forced-choice microencapsulated Pocket Smell Test,25 the Brief Smell Identification Test26 and a squeeze-bottle odor threshold test kit.27

Evaluation of taste is more difficult because no convenient standardized tests are presently available. A detailed history is generally the best screening tool. Research centers often use four ready-made solutions containing sucrose (sweet), sodium chloride (salty), quinine (bitter) and citric acid (sour) to obtain information about taste discrimination.

IMAGING TECHNIQUES

When structural or inflammatory causes of smell or taste loss are suspected, imaging studies may be helpful in selected patients.18 , 23 , 28 , 29 However, all imaging techniques have limitations, and negative tests cannot rule out structural lesions.

Plain radiographs have substantial limitations. These images do not provide sufficient detail for structures such as the osteomeatal complex. In particular, more detailed images are needed when endoscopic surgery is to be performed.

Computed tomographic (CT) scanning is the most useful and cost-effective technique for assessing sinonasal tract inflammatory disorders. Coronal CT scans are particularly valuable in assessing paranasal anatomy. Scanning with thin cuts (5 mm) is useful in identifying bony structures in the ethmoid, cribiform plate and olfactory cleft, as well as the temporal bone in proximity to cranial nerve VII or chorda tympani nerves however, CT scanning is less effective than magnetic resonance imaging (MRI) in defining soft tissue disease.23 , 29 The use of intravenous contrast media helps to better identify vascular lesions, tumors, abscess cavities and meningeal or parameningeal processes.

MRI is superior to CT scanning in the evaluation of soft tissues, but it poorly defines bony structures. MRI is the technique of choice for assessing the olfactory bulbs, olfactory tracts, facial nerve and intracranial causes of chemosensory dysfunction. It is also the preferred technique for evaluating the skull base for invasion by sinonasal tumors. Gadolinium enhancement is useful for detecting dural or leptomeningeal involvement at the skull base.

Studies such as positron emission tomography and single photon emission computed tomography do not play a significant diagnostic role outside of major academic institutions.


Process

The mummification process took seventy days. Special priests worked as embalmers, treating and wrapping the body. Beyond knowing the correct rituals and prayers to be performed at various stages, the priests also needed a detailed knowledge of human anatomy. The first step in the process was the removal of all internal parts that might decay rapidly. The brain was removed by carefully inserting special hooked instruments up through the nostrils in order to pull out bits of brain tissue. It was a delicate operation, one which could easily disfigure the face. The embalmers then removed the organs of the abdomen and chest through a cut usually made on the left side of the abdomen. They left only the heart in place, believing it to be the center of a person's being and intelligence. The other organs were preserved separately, with the stomach, liver, lungs, and intestines placed in special boxes or jars today called canopic jars. These were buried with the mummy. In later mummies, the organs were treated, wrapped, and replaced within the body. Even so, unused canopic jars continued to be part of the burial ritual.

The embalmers next removed all moisture from the body. This they did by covering the body with natron, a type of salt which has great drying properties, and by placing additional natron packets inside the body. When the body had dried out completely, embalmers removed the internal packets and lightly washed the natron off the body. The result was a very dried-out but recognizable human form. To make the mummy seem even more life-like, sunken areas of the body were filled out with linen and other materials and false eyes were added.

Next the wrapping began. Each mummy needed hundreds of yards of linen. The priests carefully wound the long strips of linen around the body, sometimes even wrapping each finger and toe separately before wrapping the entire hand or foot. In order to protect the dead from mishap, amulets were placed among the wrappings and prayers and magical words written on some of the linen strips. Often the priests placed a mask of the person's face between the layers of head bandages. At several stages the form was coated with warm resin and the wrapping resumed once again. At last the priests wrapped the final cloth or shroud in place and secured it with linen strips. The mummy was complete.
The priests preparing the mummy were not the only ones busy during this time. Although the tomb preparation usually had begun long before the person's actual death, now there was a deadline, and craftsmen, workers, and artists worked quickly. There was much to be placed in the tomb that a person would need in the Afterlife. Furniture and statuettes were readied wall paintings of religious or daily scenes were prepared and lists of food or prayers finished. Through a magical process, these models, pictures, and lists would become the real thing when needed in the Afterlife. Everything was now ready for the funeral.

As part of the funeral, priests performed special religious rites at the tomb's entrance. The most important part of the ceremony was called the "Opening of the Mouth". A priest touched various parts of the mummy with a special instrument to "open" those parts of the body to the senses enjoyed in life and needed in the Afterlife. By touching the instrument to the mouth, the dead person could now speak and eat. He was now ready for his journey to the Afterlife. The mummy was placed in his coffin, or coffins, in the burial chamber and the entrance sealed up.

Such elaborate burial practices might suggest that the Egyptians were preoccupied with thoughts of death. On the contrary, they began early to make plans for their death because of their great love of life. They could think of no life better than the present, and they wanted to be sure it would continue after death.

But why preserve the body? The Egyptians believed that the mummified body was the home for this soul or spirit. If the body was destroyed, the spirit might be lost. The idea of "spirit" was complex involving really three spirits: the ka, ba, and akh. The ka, a "double" of the person, would remain in the tomb and needed the offerings and objects there. The ba, or "soul", was free to fly out of the tomb and return to it. And it was the akh, perhaps translated as "spirit", which had to travel through the Underworld to the Final Judgment and entrance to the Afterlife. To the Egyptian, all three were essential.


Real-World Example

Africa, the Middle East, and China are thought to have the world's largest supplies of natural resources. According to World Bank data, the Congo Republic, South Sudan, Libya, and Iraq round out the world’s top natural resource producers by percentage of gross domestic product (GDP). The top producers as of 2018 by GDP include the following:

  • Congo Republic 54.9%
  • Mongolia 40.1%
  • Libya 43.4%
  • Iraq 45.7%
  • Kuwait 43.1%
  • Suriname 29.2%
  • Congo, Dem. Rep. 25.5%
  • Timor-Leste 33.5%
  • Guyana 19.7%
  • Liberia 21.6%
  • Equatorial Guinea 33.7%
  • Mauritania 16.2%
  • Saudi Arabia 29.5%  

The World Bank calculates these percentages using natural resource rent. Natural resource rent is the revenue remaining after the deduction of the cost to access resources.