導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇熱力學(xué)在生命科學(xué)中的應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：化學(xué)平衡 偏摩爾反應(yīng)量變 反應(yīng)方向

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.21.151

現(xiàn)行的物理化學(xué)教材[1-2]中，筆者感覺(jué)主要存在下面三個(gè)問(wèn)題，使得同學(xué)們對(duì)化學(xué)反應(yīng)體系的一些基本概念和相關(guān)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)不夠深入和全面：第一，在內(nèi)容安排上，大多數(shù)教材是在講解過(guò)第一定律之后引入熱化學(xué)部分，通過(guò)摩爾反應(yīng)焓的討論來(lái)論述化學(xué)反應(yīng)體系的熱效應(yīng)；第二，在深度上，一般對(duì)熱化學(xué)部分主要講解了摩爾焓變，以及摩爾焓變與幾種熱效應(yīng)，如摩爾生成焓、摩爾離子生成焓和摩爾燃燒焓等的關(guān)系，內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單；第三，教材中討論的化學(xué)反應(yīng)體系一般僅僅存在一個(gè)反應(yīng)，但現(xiàn)實(shí)生活中和工業(yè)應(yīng)用上發(fā)生的反應(yīng)通常有副反應(yīng)的發(fā)生或者幾個(gè)反應(yīng)共同存在的，這就會(huì)使同學(xué)們感覺(jué)熱力學(xué)在解決化學(xué)反應(yīng)體系有點(diǎn)力不從心或有著很大的局限性。

實(shí)質(zhì)上，化學(xué)反應(yīng)體系是一個(gè)多相、多組分體系，并且不論是焓還是Gibbs自由能，它們都是體系的狀態(tài)函數(shù)，并且是體系的一個(gè)廣度量，這樣可以仿照引入偏摩爾量的概念研究多相多組分體系的方法，而引入偏摩爾熱力學(xué)反應(yīng)量變的概念來(lái)系統(tǒng)處理化學(xué)反應(yīng)體系。這樣可將化學(xué)反應(yīng)體系的教學(xué)內(nèi)容分為三大部分。

1 化學(xué)反應(yīng)體系的狀態(tài)描述及化學(xué)反應(yīng)的偏摩爾熱力學(xué)反應(yīng)量變

本部分主要是在引入反應(yīng)進(jìn)度 代替物質(zhì)的量作為化學(xué)反應(yīng)體系的狀態(tài)變量后，定義化學(xué)反應(yīng)體系所有廣度性質(zhì)統(tǒng)一的偏摩爾反應(yīng)熱力學(xué)量變。并揭示Hess定律的實(shí)質(zhì)為總反應(yīng)與各個(gè)分反應(yīng)的偏摩爾熱力學(xué)反應(yīng)量變之間的關(guān)系。

1.1 化學(xué)反應(yīng)體系的能量轉(zhuǎn)化和守恒問(wèn)題

也即化學(xué)反應(yīng)體系的熱效應(yīng)――偏摩爾內(nèi)能變和偏摩爾焓變以及兩者與溫度和壓力的關(guān)系。

1.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度問(wèn)題以及外界因素對(duì)平衡移動(dòng)的影響

即在一定條件下，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否進(jìn)行，如能進(jìn)行，到什么程度為止；改變條件能否改變反應(yīng)的方向和提高產(chǎn)率等等。

2 化學(xué)反應(yīng)的偏摩爾熱力學(xué)反應(yīng)量變的定義

一般而言，含有R個(gè)獨(dú)立化學(xué)反應(yīng)的pVT系統(tǒng)，當(dāng)始態(tài)各物質(zhì)的量給定后，而且體系達(dá)熱平衡和力學(xué)平衡但不達(dá)到化學(xué)平衡，該體系的狀態(tài)可由T、p、 1、 2，…， R描述。

設(shè)pVT單相封閉系統(tǒng)（或各相溫度及壓力彼此相等的多相封閉系統(tǒng)）中發(fā)生R個(gè)化學(xué)反應(yīng)，體系的狀態(tài)可用T、p、 1、 2，…， R描述。體系的廣度量L即為T(mén)、p、 1、 2，…， R的函數(shù)，即

L=L（T，P， 1， 2，…， R）

它的全微分為：

現(xiàn)在引入一個(gè)新概念，將稱為化學(xué)反應(yīng)ρ在狀態(tài)T、p、 1、 2，…， R的偏摩爾（熱力學(xué)）反應(yīng)量（變），用符號(hào)Lρ表示，即

這就是化學(xué)反應(yīng)的偏摩爾（熱力學(xué)）反應(yīng)量（變）Lρ與參與反應(yīng)ρ的各物質(zhì)的偏摩爾量LB，m之間的普遍關(guān)系式。

簡(jiǎn)單的幾點(diǎn)說(shuō)明：

第一，的物理意義是：在等溫、等壓及有R個(gè)獨(dú)立化學(xué)反應(yīng)的封閉體系中，在保持反應(yīng)ρ以外的其他反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度不變的有限系統(tǒng)中，反應(yīng)ρ的反應(yīng)進(jìn)度改變d ρ所引起整個(gè)反應(yīng)體系某廣度性質(zhì)L的變化值dL與d ρ的比值。

第二，對(duì)于只有一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)體系來(lái)說(shuō)，此反應(yīng)的偏摩爾反應(yīng)量變即是它的摩爾反應(yīng)量變。可記做

。

如對(duì)Gibbs自由能有

3 在判斷化學(xué)反應(yīng)方向中的簡(jiǎn)單應(yīng)用

如果同時(shí)有R個(gè)獨(dú)立的化學(xué)反應(yīng)，體系中物質(zhì)B的量的總改變?yōu)椋?/p>

式中νB，ρ是第ρ個(gè)反應(yīng)方程式中物質(zhì)B的化學(xué)計(jì)量系數(shù)，而 ρ代表第ρ個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度。

帶入得：

第（1）個(gè)等號(hào)是因?yàn)閷?duì)B物質(zhì)來(lái)說(shuō)，各個(gè)反應(yīng)中B的化學(xué)勢(shì) B一樣，所以 B可以移到里面，因此的意思是，先對(duì)某單個(gè)物質(zhì)B在每個(gè)反應(yīng)ρ中的變化所引起的dG相加，再對(duì)各個(gè)物質(zhì)加和；

如果再定義一個(gè)新的熱力學(xué)函數(shù)Ap，稱為化學(xué)反應(yīng)ρ的親和勢(shì)，即

Ap是化學(xué)反應(yīng)體系的狀態(tài)函數(shù)，是強(qiáng)度量，這樣含有R個(gè)化學(xué)反應(yīng)的體系的Gibbs自由能熱力學(xué)基本方程可以寫(xiě)為：

與只有一個(gè)反應(yīng)不同的是，允許R個(gè)反應(yīng)中有的AP（T，p， 1，…， R）>0，而Ap（T，p， 1，…， R）

耦合反應(yīng)即是以此為理論依據(jù)?；瘜W(xué)反應(yīng)的耦合可使不能實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)中一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物又是另一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物之一時(shí)，它們可相互影響著平衡，使得某個(gè)極易進(jìn)行的反應(yīng)帶動(dòng)某個(gè)難以進(jìn)行的反應(yīng)，常稱此同時(shí)反應(yīng)為反應(yīng)的耦合或耦合反應(yīng)，而兩個(gè)反應(yīng)共同涉及的物質(zhì)稱為耦合物質(zhì)。這類(lèi)反應(yīng)不僅在工業(yè)生產(chǎn)中常用來(lái)開(kāi)發(fā)新的合成方法，而且在生命科學(xué)中也尤為重要。

篇2

黑龍江省省級(jí)精品課、生命科學(xué)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課———生物化學(xué)課堂教學(xué)中從更新教育觀念實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)入手，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，嘗試使用多種教學(xué)方法，倡導(dǎo)以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，通過(guò)多種教學(xué)方法的有機(jī)結(jié)合，探索出在生物化學(xué)課堂教學(xué)中體現(xiàn)素質(zhì)教育和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的對(duì)策和新途徑。

［關(guān)鍵詞］

生物化學(xué)；精品課；教學(xué)方法；創(chuàng)新能力

由于生物化學(xué)理論和技術(shù)的滲透，生命科學(xué)各領(lǐng)域正在發(fā)生深刻的變化。無(wú)論是理論生化，生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能———生物膜——酶———物質(zhì)代謝———能量轉(zhuǎn)換———生化反應(yīng)機(jī)制；還是應(yīng)用領(lǐng)域，生物活性物的提取純化———測(cè)定化學(xué)結(jié)構(gòu)———分析毒性藥效———動(dòng)物試驗(yàn)———臨床試驗(yàn)等，無(wú)一不既是生物學(xué)的問(wèn)題又是化學(xué)的問(wèn)題。青蒿素是中國(guó)科學(xué)家歷經(jīng)40余年從菊科植物黃花蒿葉中提取分離到的一種具有過(guò)氧橋的倍半萜內(nèi)酯類(lèi)化合物，通過(guò)大量反應(yīng)，證明了過(guò)氧是青蒿素抗瘧的活性基團(tuán)，青蒿素及其衍生物雙氫青蒿素具有對(duì)抗腫瘤的功能。這一偉大發(fā)現(xiàn)，是生物化學(xué)領(lǐng)域取得的重大成就。面對(duì)生命科學(xué)取得重大突破和迅猛發(fā)展的新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)，如何結(jié)合社會(huì)需求培養(yǎng)更具核心競(jìng)爭(zhēng)力的人才，是生物化學(xué)教學(xué)面臨的戰(zhàn)略性課題。生物化學(xué)以其信息量大、理論抽象、名詞繁多、各種代謝途徑繁雜并交織成網(wǎng)絡(luò)，而成為生物學(xué)科中最難教、最難懂的學(xué)科之一。齊齊哈爾大學(xué)作為黑龍江省十所創(chuàng)建高水平大學(xué)之一，以黑龍江省省級(jí)精品課“生物化學(xué)”為切入點(diǎn)，圍繞在生物化學(xué)教學(xué)中，如何以學(xué)生掌握固有知識(shí)為起點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生緊跟學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)和前沿，利用所學(xué)知識(shí)去發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)際問(wèn)題。作為省精品課負(fù)責(zé)人，以教育部出臺(tái)的《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展十二五規(guī)劃》中高等教育要加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)，以激發(fā)興趣、獨(dú)立思考、自由探索、學(xué)思結(jié)合為總體目標(biāo)，將近年來(lái)生物化學(xué)教學(xué)過(guò)程中的體會(huì)與同行交流。

一重塑教學(xué)理念明確培養(yǎng)目標(biāo)

教學(xué)改革以更新教育理念，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念為指導(dǎo)思想，根據(jù)人才需求，在分析學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，重新修訂了教學(xué)大綱，更新了教學(xué)內(nèi)容。不斷探討新的教學(xué)方法、引入新的教學(xué)手段，努力培養(yǎng)具有生化基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能，具有科學(xué)素養(yǎng)、國(guó)際化視野和科學(xué)思維能力，通過(guò)專業(yè)理論和專業(yè)技能訓(xùn)練，能運(yùn)用所掌握的理論知識(shí)和技能在生物學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、教學(xué)及管理等方面工作，并具備繼續(xù)深造的理論知識(shí)及實(shí)踐技能貯備的創(chuàng)新型人才。

二優(yōu)化課程體系是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的必備前提

傳統(tǒng)的生物化學(xué)教學(xué)主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：重理論，輕實(shí)踐；重基礎(chǔ)，輕應(yīng)用；重獨(dú)立性，輕相關(guān)性。在知識(shí)老化周期大為縮短的今天，我們?cè)诮虒W(xué)中緊抓關(guān)鍵、精講精髓、避免重復(fù)，如將有機(jī)化學(xué)涉及的糖、酯的結(jié)構(gòu)與化學(xué)反應(yīng)略去；植物生理中涉及的光合作用、物理化學(xué)涵蓋的熱力學(xué)定律及人體和動(dòng)物生理學(xué)相關(guān)的激素部分簡(jiǎn)要提及；突出重點(diǎn)、步步深入，如酶催化機(jī)制、酶作用動(dòng)力學(xué)、酶活性調(diào)控分子機(jī)制；這樣既保持了生物化學(xué)課程的完整性、系統(tǒng)性，又解決了科際間的交叉重疊。同時(shí)圍繞兩大生命物質(zhì)———蛋白質(zhì)和核酸，時(shí)刻緊跟生命科學(xué)的前沿和研究熱點(diǎn)，增加DNA的生物合成與調(diào)節(jié)、DNA的損傷及修復(fù)、原核和真核基因轉(zhuǎn)錄后加工及其調(diào)節(jié)等內(nèi)容。既講授經(jīng)典理論又介紹最新進(jìn)展，并注重結(jié)合科研、生產(chǎn)和生活實(shí)例。如學(xué)習(xí)核酸的性質(zhì)時(shí)，結(jié)合實(shí)例介紹植物、動(dòng)物、微生物材料中DNA的提取和制備方法，使學(xué)生既認(rèn)識(shí)到基本理論的重要性，體會(huì)到生命科學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，所學(xué)的知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中的廣闊應(yīng)用；同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的興趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。在教材的選擇上隨學(xué)科的發(fā)展不斷更新。授課時(shí)，既展現(xiàn)生物化學(xué)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，了解學(xué)科的發(fā)展前沿，又注重學(xué)科間的交叉。如青蒿素、DNA重組及克隆技術(shù)對(duì)臨床醫(yī)學(xué)的貢獻(xiàn)等令人振奮的生命科學(xué)發(fā)展前景，無(wú)疑激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的時(shí)代感和濃厚的求知欲，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為持久而強(qiáng)有力的學(xué)習(xí)動(dòng)力。通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)，將《生物化學(xué)》更新為一門(mén)內(nèi)容新、深度廣的專業(yè)基礎(chǔ)課，成為后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)和橋梁。

三改革教學(xué)方法是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要手段

在科學(xué)合理地安排教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持重點(diǎn)性原則，突出重點(diǎn)、化解難點(diǎn)，做到有主有從。采用課堂講授與課外自學(xué)相結(jié)合，次要內(nèi)容讓學(xué)生在自學(xué)中去消化，給學(xué)生留下余地和空間，留給學(xué)生一定量的問(wèn)號(hào)，而不全部是句號(hào)。這樣既能培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、勤于思考，敢于提出問(wèn)題的良好習(xí)慣，又能使學(xué)生加深理解、拓寬視野，提出不同的思路和新的見(jiàn)解。在靜態(tài)生化中，建立以生物大分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，功能為重點(diǎn)，結(jié)構(gòu)是發(fā)揮生物活性的保證，結(jié)構(gòu)與功能之間密不可分作為貫穿始終的思維脈絡(luò)。對(duì)生物大分子如何在三度空間借助于特定的化學(xué)鍵和作用力折疊、盤(pán)轉(zhuǎn)、卷曲而形成特定和有限的空間結(jié)構(gòu)，利用動(dòng)畫(huà)和三維演示，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，通過(guò)創(chuàng)造必要的直觀環(huán)境，給學(xué)生創(chuàng)造形象儲(chǔ)備的條件。酶是蛋白質(zhì)，酶蛋白具有催化活性，非酶蛋白不具催化功能，原因何在？臨床的第四高———高尿酸血癥的成因是什么？提出問(wèn)題，促使學(xué)生思考并進(jìn)行創(chuàng)造性的思維活動(dòng)，從而調(diào)動(dòng)和提高學(xué)生的探知欲，加深對(duì)酶結(jié)構(gòu)、功能和催化機(jī)理的掌握，引出糖、脂及嘌呤等代謝路徑及調(diào)節(jié)部位和調(diào)控機(jī)理，變結(jié)論式教學(xué)為過(guò)程式教學(xué)。在動(dòng)態(tài)生化中，以糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)和核酸代謝為主線，來(lái)學(xué)習(xí)研究反應(yīng)過(guò)程和代謝變化規(guī)律，通過(guò)糖尿病、苯丙酮尿癥、鐮刀型貧血病的發(fā)病機(jī)理和生化機(jī)制，理解正常代謝與機(jī)體健康和生命現(xiàn)象的聯(lián)系。

四以科研促教學(xué)是創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的有效措施

教師在授課時(shí)把自己的研究課題與生化課堂教學(xué)緊密結(jié)合，不僅使學(xué)生深刻理解并掌握了本專業(yè)的前沿理論和技術(shù)，也強(qiáng)化了他們的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在擴(kuò)大理論教學(xué)信息量，及時(shí)和充分展示學(xué)科發(fā)展新動(dòng)態(tài)、新成就的基礎(chǔ)上，為學(xué)生開(kāi)設(shè)創(chuàng)新性和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，開(kāi)闊學(xué)生的視野。與制藥廠、食品廠、研究所等建立聯(lián)系，校企結(jié)合、產(chǎn)學(xué)研一條龍，引導(dǎo)學(xué)生參與科研和生產(chǎn)實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，使生物化學(xué)專業(yè)成為生命科學(xué)各專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的科研基地。對(duì)于生活中的某些病理變化及引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展的新理論、新技術(shù)、新手段，以案例教學(xué)的方法，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行學(xué)習(xí)分析和討論。腫瘤細(xì)胞和病毒的核酸合成十分旺盛，生化指標(biāo)都發(fā)生了哪些改變，為什么核苷酸的抗代謝物可作為抗腫瘤、抗病毒的藥物應(yīng)用于臨床？將學(xué)生引入特定情境中，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維能力、多維性解決問(wèn)題能力。為將來(lái)從事科學(xué)研究培養(yǎng)良好的科學(xué)思維習(xí)慣和科研素養(yǎng)。同時(shí)結(jié)合課程內(nèi)容和學(xué)生興趣，進(jìn)行學(xué)科（專業(yè)）競(jìng)賽訓(xùn)練，為學(xué)生搭建促進(jìn)專業(yè)能力拓展和綜合能力提高的平臺(tái)，這不僅可使教師改變教學(xué)方法，也使學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，提高組織協(xié)調(diào)能力、溝通能力、資料信息綜合與分析判斷能力、表達(dá)與辯論能力、專業(yè)知識(shí)的靈活運(yùn)用能力。

五新型師生關(guān)系是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的良好氛圍

生化教師作為學(xué)生本學(xué)科知識(shí)的啟蒙者，學(xué)生對(duì)任課教師的認(rèn)可度某種程度上決定了對(duì)本門(mén)課程的興趣。這就要求任課教師不僅專業(yè)知識(shí)的掌握要達(dá)到爐火純青，而且要不斷提升自己的講課藝術(shù)，把專業(yè)知識(shí)演繹得生動(dòng)有趣。在師與生之間，教師不只作為知識(shí)的占有者和給予者，而是通過(guò)互動(dòng)式教學(xué)，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性思維，使學(xué)生成為熱情的學(xué)習(xí)者和積極的創(chuàng)新者。通過(guò)創(chuàng)造積極的師生關(guān)系，知識(shí)的傳授方式采用逐步引導(dǎo)、強(qiáng)化理解、增強(qiáng)學(xué)生思維的條理性。如我們學(xué)習(xí)糖代謝時(shí)，以老師作為一個(gè)特定的碳原子，用標(biāo)記的方法追蹤在第一輪代謝產(chǎn)物中的去向。隨著一步步酶促反應(yīng)的進(jìn)行，中間產(chǎn)物的生成和轉(zhuǎn)化，學(xué)生的思維完全處于“老師去哪了這一問(wèn)題情景中”。在這種人文環(huán)境中，他們會(huì)調(diào)動(dòng)所有相關(guān)知識(shí)，積極思考，經(jīng)過(guò)探索最終得出正確結(jié)論。這種良好的氛圍，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望和高效的心理活動(dòng)，引發(fā)學(xué)生自主乃至自發(fā)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，進(jìn)行多方面的思維，體現(xiàn)為其智力活動(dòng)多樣化、豐富化，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。對(duì)于學(xué)生不能及時(shí)掌握新的內(nèi)容，教師不是一味批評(píng)，而是通過(guò)引導(dǎo)回憶，使學(xué)生放松心情，學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)到的信任、理解、關(guān)愛(ài)、激勵(lì)和鞭策，有助于學(xué)生在與教師相互尊重、信任、合作的良好育人環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)、發(fā)展自己。為適應(yīng)人才培養(yǎng)的需求，教育教學(xué)改革是永不衰老的課題。通過(guò)改革既促進(jìn)了教師知識(shí)、能力水平的提升，將生化信息多角度、更豐富的表現(xiàn)形式、多層次呈現(xiàn)給學(xué)生；也充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)意識(shí)、勇于創(chuàng)新精神、善于開(kāi)拓能力及責(zé)任感和使命感，為后續(xù)的學(xué)習(xí)和發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

作者：吳旭紅 馮晶旻 單位：齊齊哈爾大學(xué)生命科學(xué)與農(nóng)林學(xué)院 齊齊哈爾市衛(wèi)生監(jiān)督所

參考文獻(xiàn)

[1]王鏡巖,朱圣庚,徐長(zhǎng)法.生物化學(xué)[M].北京：高等教育出版社,2002(8):470.

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關(guān)鍵詞：無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；教材建設(shè)；教學(xué)方法

化學(xué)是研究“應(yīng)天地之萬(wàn)變，集物質(zhì)之精華”的科學(xué)，藥學(xué)是揭示藥物與人體或藥物與病原生物體間相互作用規(guī)律的科學(xué)。用于維護(hù)人類(lèi)生命和健康的西藥和中藥都是化學(xué)物質(zhì)，所以，藥物對(duì)抗疾病的過(guò)程本質(zhì)上就是化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。因此，化學(xué)不僅是蓬勃發(fā)展不斷變革的科學(xué)，更是我國(guó)高等藥學(xué)教育的重要基礎(chǔ)課程。無(wú)機(jī)化學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)分別是藥學(xué)院校新生升入大學(xué)之后的第一門(mén)化學(xué)理論和化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。沈陽(yáng)藥科大學(xué)的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是面向全校本科新生開(kāi)設(shè)的課程，其授課對(duì)象覆蓋6個(gè)學(xué)院(藥學(xué)院、制藥工程學(xué)院、中藥學(xué)院、生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院、工商管理學(xué)院以及醫(yī)療器械學(xué)院)，授課人數(shù)達(dá)1900人，授課時(shí)長(zhǎng)48學(xué)時(shí)。作為首門(mén)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量對(duì)后續(xù)化學(xué)基礎(chǔ)、藥學(xué)專業(yè)以及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)效果將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此，如何提升該課程的教學(xué)水平，以培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范的實(shí)驗(yàn)技能和良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、提高分析與解決問(wèn)題的能力、激發(fā)主觀的求知熱情以及增強(qiáng)學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)，是本課程在教學(xué)改革中亟待解決的問(wèn)題[1,2]。近年來(lái)，筆者所在的無(wú)機(jī)化學(xué)教研室聯(lián)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，從實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)、教學(xué)手段和教學(xué)方法等方面進(jìn)行探索和實(shí)踐，已經(jīng)取得一定成效。

1教材建設(shè)

教材作為知識(shí)承載的工具，是教師進(jìn)行教學(xué)的依據(jù)，是學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的參考。教材對(duì)于保證教學(xué)質(zhì)量是至關(guān)重要的，好的教材能使師生如虎添翼，差的教材會(huì)令師生思維受限，甚至誤導(dǎo)。所以，我校在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革中首先從教材建設(shè)入手。為突出無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的藥學(xué)專業(yè)特色，在新版教材內(nèi)容的選擇上，我們注意與國(guó)內(nèi)藥學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀相結(jié)合，吸納可以展現(xiàn)無(wú)機(jī)化學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域中實(shí)際應(yīng)用的素材作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。為此，在保留原有“藥用氯化鈉的制備及雜質(zhì)限度檢查”實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，新版教材中增加了經(jīng)典的無(wú)機(jī)藥物合成實(shí)驗(yàn)——藥用氫氧化鋁的制備、鑒別、制酸力檢查及含量測(cè)定，以及藥用堿式碳酸鉍的制備、鑒別、制酸力檢查及含量測(cè)定，這些無(wú)機(jī)藥物合成實(shí)驗(yàn)不僅可以激發(fā)學(xué)生對(duì)藥學(xué)專業(yè)的濃厚興趣，還為后續(xù)藥物合成以及藥物分析課程學(xué)習(xí)奠定了良好基礎(chǔ)，從而巧妙地完成了借助于基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程將新生領(lǐng)進(jìn)藥學(xué)專業(yè)之門(mén)的目標(biāo)。在全球一體化的大趨勢(shì)下，為逐步實(shí)現(xiàn)與發(fā)達(dá)國(guó)家的高校教材同步接軌，以適應(yīng)21世紀(jì)我國(guó)教育、科技和社會(huì)發(fā)展的需要，我們?cè)谛掳娼滩闹胁捎昧穗p語(yǔ)編寫(xiě)體系。雙語(yǔ)實(shí)驗(yàn)教材不僅可以幫助外國(guó)留學(xué)生快速地掌握課程內(nèi)容，還可以促進(jìn)國(guó)內(nèi)學(xué)生在本科階段積累化學(xué)實(shí)驗(yàn)專業(yè)英語(yǔ)，為將來(lái)去國(guó)外深造以及進(jìn)行國(guó)際學(xué)術(shù)交流打下重要基礎(chǔ)。近年來(lái)，無(wú)機(jī)納米材料發(fā)展十分活躍，推動(dòng)許多領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，特別是在生物、醫(yī)藥、催化、傳感、吸附和分離等領(lǐng)域，新技術(shù)材料展現(xiàn)出多種多樣的應(yīng)用潛能。為能及時(shí)了解無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域近年來(lái)的科研成果，在新版教材中，我們?cè)黾恿藷o(wú)機(jī)納米材料的合成實(shí)驗(yàn)——二氧化鈦納米粒子的制備及其催化活性測(cè)定、納米四氧化三鐵的化學(xué)沉淀法制備及表征，增設(shè)這種前沿性實(shí)驗(yàn)旨在引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)分析和解決復(fù)雜問(wèn)題，通過(guò)了解納米材料的特殊性質(zhì)和實(shí)際應(yīng)用拓寬學(xué)生的知識(shí)視野、培養(yǎng)學(xué)生的科研思維與創(chuàng)新意識(shí)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和熱情。無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不但可以強(qiáng)化學(xué)生基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)的技能和技巧、培養(yǎng)科學(xué)思維，還可以促進(jìn)無(wú)機(jī)化學(xué)的理論教學(xué)，幫助學(xué)生加深理解并掌握基本原理和元素化學(xué)性質(zhì)。為實(shí)現(xiàn)這一目的，在新版教材中，我們對(duì)原教材中的化學(xué)原理實(shí)驗(yàn)和元素化學(xué)實(shí)驗(yàn)兩部分內(nèi)容進(jìn)行了重新選擇和優(yōu)化，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容覆蓋了無(wú)機(jī)化學(xué)理論教學(xué)的各主要方面，包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、四大化學(xué)平衡、原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)理論以及元素化學(xué)，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，相得益彰。

2教學(xué)手段

以前我校無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的授課一直采取主講教師黑板板書(shū)講解實(shí)驗(yàn)原理聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)演示來(lái)強(qiáng)調(diào)基本操作技能、技巧以及注意事項(xiàng)的方式。這種授課方式，存在一些弊端，比如，不同班級(jí)由于主講教師不同，導(dǎo)致對(duì)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范的要求不統(tǒng)一；對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)參差不齊的新生來(lái)講，沒(méi)有特別措施的講課方式無(wú)法滿足所有學(xué)生的聽(tīng)課需求；處于不利聽(tīng)課位置的學(xué)生無(wú)法看清教師實(shí)驗(yàn)演示細(xì)節(jié)；黑板板書(shū)的教學(xué)手段形式單一、信息有限、教學(xué)效率低下等。在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，現(xiàn)代化教學(xué)手段——多媒體課件成為可顛覆傳統(tǒng)課堂教學(xué)，使其內(nèi)容更豐富、教學(xué)更高效、可重復(fù)學(xué)習(xí)、備受青睞的新形式。為此，在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革中，經(jīng)過(guò)教研室全體教師集體備課研究后，統(tǒng)一制作出所有備選實(shí)驗(yàn)的ppt課件，并將課程中涉及的標(biāo)準(zhǔn)基本實(shí)驗(yàn)操作制作成24個(gè)規(guī)范的基本操作視頻。課堂上，教師采用講解實(shí)驗(yàn)ppt課件聯(lián)合播放基本操作視頻的方式為新的教學(xué)手段(如圖1所示)。為提升教學(xué)效果，主講教師課前半小時(shí)開(kāi)始循環(huán)播放基本操作視頻，對(duì)于普通學(xué)生，這可作為課前操作預(yù)習(xí)，而對(duì)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生來(lái)講，這是一個(gè)彌補(bǔ)基礎(chǔ)知識(shí)的有效方式，另外，它還可在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中提供研究操作細(xì)節(jié)之用。采用這種手段授課，解決了不同主講教師對(duì)學(xué)生操作要求無(wú)法一致、學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)不齊、無(wú)法保證全部學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)以及黑板板書(shū)的教學(xué)手段單調(diào)、信息受限等系列問(wèn)題。我們總結(jié)制作的24個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基本操作視頻包括：玻璃儀器洗滌、超聲波洗滌、加熱方法、加熱套使用、恒溫干燥箱使用、冷卻方法、試劑取用、托盤(pán)天平構(gòu)造與使用、電子天平使用、純化水取用、滴定管使用、pH計(jì)使用、pH試紙使用、比色管使用、恒溫磁力攪拌器使用、點(diǎn)滴板使用、離心機(jī)使用、電動(dòng)勢(shì)測(cè)定、常壓過(guò)濾、減壓抽濾、甘汞電極-鋅電極原電池組裝、硝酸鉀溶解度測(cè)定、藥用氯化鈉制備及硫酸亞鐵銨的制備。這種以標(biāo)準(zhǔn)基本操作視頻取代以往教師操作演示的教學(xué)模式，可以保證全班學(xué)生高效輕松地掌握全部操作要點(diǎn)，降低了學(xué)習(xí)難度，提高了教學(xué)效率。例如，基本操作“減壓抽濾”，在視頻中，我們按照實(shí)驗(yàn)流程錄制了濾紙的剪裁、抽濾瓶的安裝、布氏漏斗斜口的方向、濾液的轉(zhuǎn)移、晶體的轉(zhuǎn)移、先拔橡皮管后關(guān)泵、以及濾餅的轉(zhuǎn)移等所有操作要領(lǐng)。再如，“藥用氯化鈉的制備”實(shí)驗(yàn)，目的是練習(xí)和鞏固稱重、調(diào)節(jié)pH、減壓抽濾、常壓過(guò)濾、蒸發(fā)、濃縮等基本操作，而對(duì)于新生而言，這是第一次接觸到步驟繁瑣的綜合實(shí)驗(yàn)，難免手忙腳亂或?qū)Σ糠植襟E的注意要點(diǎn)記憶模糊；標(biāo)準(zhǔn)基本操作視頻播放的教學(xué)模式，不但能使學(xué)生更系統(tǒng)地了解實(shí)驗(yàn)流程，還能使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的每一步都有更具體明晰的掌握。

3教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教學(xué)方法以教師為主體，以傳授知識(shí)為導(dǎo)向(Lecture-BasedLearning，LBL)，在該法中學(xué)生處于被動(dòng)地位，所以導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，參與性不強(qiáng)。當(dāng)今國(guó)際上推崇的是以學(xué)生為主體，以問(wèn)題為導(dǎo)向(Problem-BasedLearning，PBL)的教學(xué)方法[3,4]。PBL方法以注重學(xué)生能力培養(yǎng)的方式取代以教師知識(shí)傳授為主的方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在解決教師提出問(wèn)題的過(guò)程中獲取對(duì)事物的認(rèn)識(shí)，以現(xiàn)實(shí)問(wèn)題作為驅(qū)動(dòng)力來(lái)培養(yǎng)學(xué)生自主獲取和應(yīng)用新知識(shí)的能力，從而幫助學(xué)生發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和與人合作的能力[5,6]。在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐中，我們將PBL方法引入本課程的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。比如，硫酸亞鐵銨的制備實(shí)驗(yàn)，幾乎涉及到全部的基本實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生如果能夠自行設(shè)計(jì)并完成的話，既可以對(duì)本課程的主要實(shí)驗(yàn)技能和技巧進(jìn)行復(fù)習(xí)和運(yùn)用，又可以充分提升學(xué)生自主分析和解決問(wèn)題的能力。為此，提前兩周，教師將相關(guān)的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題布置給學(xué)生(比如，反應(yīng)物溶液的液性是怎樣的？反應(yīng)溫度是多少？采用怎樣的固液分離方式？怎樣檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)？如何進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)操作？)，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)解決方案并完成實(shí)驗(yàn)。為探尋“反應(yīng)溫度是多少？”、“怎樣檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)?”等問(wèn)題，學(xué)生需要查閱大量文獻(xiàn)，無(wú)形中培養(yǎng)了主動(dòng)查閱文獻(xiàn)、梳理文獻(xiàn)和思考問(wèn)題的能力。為探尋“采用怎樣的固液分離方式？”、“如何進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)操作？”等問(wèn)題，學(xué)生需要對(duì)常壓過(guò)濾、減壓抽濾、比色管使用等基本操作進(jìn)行復(fù)習(xí)，使學(xué)生積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中。為獲得精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生能夠充分運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，使知識(shí)得以綜合運(yùn)用、融會(huì)貫通。

4結(jié)語(yǔ)

從無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革以來(lái)，無(wú)機(jī)教研室和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心全體同仁圍繞著教材建設(shè)、教學(xué)手段及教學(xué)方法等方面，做出了大量工作和努力，并取得一定成效。今后，我們還將對(duì)該課程的教學(xué)改革在如下方面進(jìn)行更深入的研究和實(shí)踐：及時(shí)將最新科研成果引入實(shí)驗(yàn)教材中、不斷探索符合教學(xué)規(guī)律的教學(xué)新思路、多渠道爭(zhēng)取實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)以改善本科實(shí)驗(yàn)條件、加強(qiáng)教師自身素質(zhì)的完善和提高，為國(guó)家培養(yǎng)出當(dāng)今社會(huì)發(fā)展需要的、具有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力和創(chuàng)新能力的高端藥學(xué)人才。

參考文獻(xiàn)

[1]李巧云.實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2002,21(2),33.

[2]黎紅梅,劉靜,王險(xiǎn)峰.大學(xué)化學(xué),2011,26(5),39.

[3]吳明彩,畢富勇.中華醫(yī)學(xué)教育探索雜志,2011,10(3),309.

[4]Neville,A.J.Med.Princ.Pract.2009,18(1),1.

[5]Hmelo-Silver,C.E.Educ.Psych.Rev.2004,16(3),235.