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中药是我国传统防治疾病的武器,中医中药在临床应用了几千年,其疗效经过了实践的检验,并成为世界文化的一朵奇葩。但是由于生产工艺比较落后,质量监控亟待改进,特别是中医独特的哲学思想使西方人难以理解,成为中医药在全世界进一步推广发展的严重障碍。另一方面随着现代科学技术的日新月异和人们对生活与健康水平要求的不断提高,在以科学技术和知识经济为主体的21世纪,要使我国的传统中药以治疗药物的身份堂堂正正地进入国际医药的主流市场,加强中药的基础性研究,加速中药的现代化迫在眉睫。由此国家科技部倡导了“中药现代化科技产业行动”。而中药化学正是中药现代化的基础和前提,如何研究中药化学,是我们每个中药工作者都认真思考的问题。
1 中药化学研究现状
近几十年来,中药在化学成分研究方面取得了长足的进展,已对500余种常用中药进行过系统的化学成分研究,发现了近万余种化合物[1],其中活性成分600余个,大多数为生物碱、黄酮、萜类等低极性的化学成分。从中开发出了40多种一类新药[2],如青蒿素、人参皂苷Rg3、川楝素等。近年来对极性较大的成分和水溶性成分如皂甙、鞣质、多糖等也进行了研究。但由于缺乏合适的药理筛选模型,加上未能按生物活性导向进行分离,致使绝大多数中药和复方的药效物质基础尚未阐明,因此对单味中药和复方有效成分的研究还未取得真正突破性的进展。
2 目前在中药化学的研究中还存在以下几个问题
2.1 选题太偏 一部分科研工作者为了避免与他人重复,选择一些极不常见的甚至根本就没有药用价值的植物进行研究,研究成果可能会有新的发现,但大多数毫无价值,至少在医药学上没有价值。中医药是经过几千年实践检验的成果,有疗效的药材才会流传下来,疗效不确切的、无用的药材必然会被淘汰,想从不常用植物中寻找新药,笔者认为是走弯路。
2.2 研究目的不明确 中药化学研究的目的是为中医药服务的,而很大一部分中药化学工作者,一味的为研究化学而研究中药化学,以发现新化合物为荣,以发现新化合物的多少来判断科研水平的高低,而不管其是否具有药理活性。
2.3 水溶性成分的研究较少 大多数中药在民间常用水煎方式进行口服,然而中药化学工作者较少注意进行水溶性成分的研究。这主要是因为水溶性成分大多是一些高分子成分,难以分离和鉴定结构所造成的。
2.4 不注重复方的研究 中药很少以单味药来运用,多以复方形式在临床配伍应用,但是由于科研难度的较大,目前复方药物的研究还是相对比较少见的。
2.5 与药理研究相脱节 这一方面有实验经费等客观条件的限制,另一方面也有研究者自身的思想问题,部分中药化学工作者认为找得到找不到化学物质是自己的事,有没有药理活性是药理的事,与己无关。
3 如何避免这些问题,笔者认为要注意以下几个方面
3.1 要充分注意利用我国丰富的中草药资源以及临床积累的丰富经验。这是我们的一个优势,我们筛选新药要比西方盲目的筛选有针对性。我们参考中医药理论不只是看中药的功能主治,还要看它的煎煮服用方法、配伍应用、采收加工炮制等,这样可以使我们少走许多弯路。如青蒿素的发现就是得益于传统中医药学的典型例子。我国自1967年起筛选治疗疟疾的中草药三千二百多种(包括青蒿,但未成功),均未获满意结果。1969年中国中医研究院中药研究所接受抗疟新药研究的任务,命屠呦呦任课题组长,她以继承发扬祖国医药学为指导思想,从系统收集整理历代医籍本草入手整理出一册以640余种为主的方药集。在此基础上,以鼠疟、猴疟为动物模型,筛选200多个方药,屡经失败,经用现代方法结合古代用药经验,特别结合东晋葛洪《肘后备急方》青蒿“青蒿一把绞汁服,可以治疟”记载,考虑可能有温度、酶解等影响因素问题,反复改进提取方法,终于1971年10月发现青蒿的中性提取物对鼠疟、猴疟有100%的疟原虫抑制作用。经进一步研究分离得到抗疟有效单体,命名为青蒿素[3]。
3.2 研究重点要放在中药基础理论的研究上,不要只认准新化合物这条路。对一些中药原理方面的阐述,意义重大。如乌头炮制解毒,何首乌炮制后降低泻下作用等。重视中药基础理论的研究,就是要运用传统理论和现代中药化学研究方法,开展对中药的四气、五味、归经、十八反、十九畏、七情配伍及禁忌等中药理论研究,提示其内在规律和科学基础,从而达到对中药基础理论的科学阐述,最终构建现代中药理论体系。这也是防止中药现代化向中药西药化方向转化的保证。
3.3 要与药理研究工作紧密联系。在现代中药化学的研究过程中,从药材的提取、粗分、细分、纯化到得到单体一直与药理工作相联系,始终对有药理活性的部分,进行深入研究,这样得到活性成分的机率才会增大。否则那些含量甚微又难于分离的活性成分在分离途中极可能丢失,且丢失也难于察觉。与药理工作紧密联系还可以在药材、有效部位和有效成分等不同化学层次进行综合评价,阐明中药的作用机理。
3.4 重视民族民间药的研究。研究民族民间药用资源是我国中药的宝库之一,各少数民族积累了不少天然药物用药经验。有些民族在其长期的使用中已形成独特的理论体系,如藏药、蒙药等。民间药物靠代代口述相传,经过了历史的考验。一般来说,民族民间药物,疗效确切,且处方较小,从中发现活性成分或活性部位的机率很高。
3.5 注重药材中微量成分的研究。随着提取分离及分析技术的不断发展进步,一些过去未知的药材中所含的微量成分被发现,其中不乏具有较强生物活性的成分,如人参和三七中的环肽,可能是一类新型活性成分。
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3.6 体内活性成分的研究。中药化学成分虽然多种多样,但是当作为口服药物应用时,只有那些能被吸收的成分才是活性成分研究的目标。将药材的水或醇提取物给大鼠服用后,收集血清、尿及胆汁样品,比较投药前后的化学物质差别。随后分离纯化投药之后在血清、尿及胆汁样品中出现的新成分,鉴定它们的结构,探讨它们的活性,确定中药药效物质基础。该方法应用于中药复方的研究,用以明确中药复方以何种形式进入体内,进入体内后如何变化,药物配伍对血中成分的影响,把握中药复方的内在实质。
3.7 构效关系的研究 构效关系的研究是以活性成分为先导物,合成一系列同类化合物,用适当的药理模型筛选,分析比较活性与无活性分子的构象差异,进行构效关系研究。在本学科中这方面的研究内容很少,基础相对薄弱。近5年来仅有3项相关研究,即对14种新人参皂苷抗吗啡成瘾的构效关系研究、对黄芩的抗焦虑活性成分及其构效关系研究和对广西5种抗癌中草药有效化学成分及构效关系的研究[4]。一些中医药工作者认为,将中药中提取的有效成分进行结构修饰,已经不再是中药。笔者认为,做为一项基础研究,探讨中药活性成分的作用机理,构效关系的研究是非常必要的。如何研究,如何保持中医药的特色而不备西药化,还需进一步的探讨。
3.8 加强对复方药物的研究。中药复方研究是采用现代科学技术方法阐明中药方剂治疗作用的物质基础及作用原理,对阐明中医药理论、将中药方剂推向国际社会具有重要的意义。对中药复方治疗作用的物质基础及作用原理依然所知甚少,中药复方研究尚未走出一条中医药独特的道路。
3.8.1 中药复方研究目前存在的问题主要是:①目前中药复方物质基础研究还过多地集中在寻找与单一药效作用相关的单体成分,对复方多成分共存状态下的化学——药效相关性的系统研究并未得到足够的重视,中药质量标准的控制上也多采用测定其中某一单一成分。②中药复方的实验药理学研究虽然逐年增加,但绝大多数也仅限于药效学的观察,而且由于没有中药化学工作者的有效配合,方剂组成多不稳定,药效重现性较差,难以准确反映复方的药理学作用。
3.8.2 对中药复方研究的总体思路是:①将中药复方作为一个整体进行研究。中药复方配伍后的化学成分并非是单味药化学成分的简单加和,复方在煎煮过程中有化学成分含量及种类的变化,如:柴胡和赤芍配伍后,既有成分的增溶现象,又有成分的减弱现象,同时还有新峰产生[5]。显然,将单味化学成分提纯,在配伍的方法,不能反应中药复方的特色。②采用多指标活性评价体系。中药复方采用多途径、多靶点、整合调节机制发挥药效作用。中药作用的多样性给活性成分研究带来了机遇的同时,也带来了困难。因此在追踪分离活性成分过程中,像西方那样只用单一活性筛选体系追踪分离得到的活性物质很难合理说明中药的真正作用物质基础。应采用多指标活性评价体系,以便尽快追踪分离得到目标活性成分。③在目标活性成分为等剂量条件下进行目标活性成分、单一药材及复方的药效学对比,探讨复方的组方依据及作用原理。④标准处方和标准汤剂的研究,用现代药理学手段确认标准汤剂的药效。中药复方多水煎服用,按照制定的标准工艺做成标准汤剂,采用现代药理学研究方法正确表达与确认标准汤剂或其冻干粉的临床疗效。此项工作是整个中药研究的前提。⑤采用全成分综合分析的方法。对中药化学成分的研究不能脱离中医药理论,中药用药讲究整体,是多组分协同作用。对复方的研究中药复方由多味药材组成,每种药材均含有很多化学成分,这些成分尽管其中一些已被提取、分离和鉴定,但仍有很多是未知的化合物。因而对中药复方除了进行“有效成分”的研究外,还应从全成分综合分析的方法去认识其作用的化学物质基础。该法也同样适用于单味药的研究。
综上所述,中药化学要想取得突破性的进展,还任重道远,需要我们每一位药学工作者共同的努力,进行多学科合作,结合中医药理论,引进现代科学技术和方法,进行长期深入持续性研究,根深叶茂,厚积薄发,为中药现代化奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 果德安.浅谈中药现代化过程中的几个关键问题[J].中草药,2003,34:9~11.
[2] 刘建利.中草药活性成分的结构修饰与新药研发[J].中草药,2003,34:73~77.
[3] 杨光华,饶淑华.青蒿素发明发现的方法学研究[J].医学与哲学,1997,18(12);641~644.
一、数学的学习
有的学生进入初一后不能适应数学学习,影响了学习的积极性,甚至成绩与小学成绩有很大的反差,有的家长心中就有疑问,孩子怎么变傻了,家长和学生都想知晓学数学有什么“秘诀”,其实扎扎实实地打好基础,练好基本功,从一点一滴做起,日积月累,学习成绩就会有提高。
1.注意独立思考。数学是一门着重理解的学科,课上听懂不等于会做,在学习上防止不求甚解的倾向,学好数学应动手做一做,一定要多分析、多思考,理解问题的本质。如学习有理数的分类,对具体的数如何分,把握不住,对所学的分类部分内容,要从正面、反面角度多想想,要找出一类数的特点,数与数之间的联系与区别,总结出规律性的东西。
2.学习态度耍端正。要能够培养良好的习惯,做题确实要做到一心一意。例如,有些学生,边看电视边做题,这样的效率可想而知。认真学习,不马虎,别拖拉,不做无用功,提高学习的效率,提高解题的正确性,要不然,得不偿失。
3.基础要打扎实。课堂学习是打好基础的主阵地,老师是基础知识的引路人,许多老师的课堂教学有针对性,教学中突出重点,选题也有取舍,注重实用性,注意培养学生应用数学解决实际问题的能力,教师积累的教学经验,对学生的数学学习帮助很大,学生不能在听课上打折扣,造成知识的缺陷,对一个知识理解得不深不透,学习的后遗症就多了,如学习等腰三角形,老师会讲解定义,性质及简单应用,但同时会适当补充边、角的认识及分类讨论思想,如何找等腰三角形,再考虑两句话“等边对等角”、“三线合一”的应用,例题中先证后解的规范要求,让学生课后思考有两线合一条件的时候能用三线合…吗?明显,抓住课堂学习,基础才打得牢,才能达到事半功倍的效果。
有一句古话说得好“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”。数学有严谨性、抽象性的特点,因此学生就觉得枯燥无味,但如果培养数学的兴趣,发现数学也是快乐之源,如学习几何图形,有的时候,证明一个问题只要添一祭线,很奇妙,问题就迎刃而解,感叹问
题不难,学习实际就差一点点,只要坚持探究深入下去,自然而然会收获很多,所以怕数学,不能解决问题,只有多思考问题,有对数学的兴趣,学习数学就已成功一半。
二、数学的做题
数学离不开做题,“熟能生巧,勤能补拙”这话并非空穴来风,需要持之以恒的实际行动,但做题并不是题海战,多而广,而是选择做有代表性的、典型性的题;把做过的试卷拿出来,把做过的痕迹擦掉,再用比原来少30分钟时间认真做完;补充一点,学习上做个有
心人,整理错题集,还要每次把错题补充进去,日后定期回头自查,达到巩固知识的目的,补救了学习上的盲区。从事多年教学的我认为,在做题方面,需要每天做几道题的积累,所谓“不积跬步,无以至千里”,取得事半功倍的效果;做题要因人而异,做几个基础题,做
摘要:目的考察抗癫痫类中药制剂中添加化学药品苯巴比妥的检测方法。方法建立化学官能团专属性鉴别方法和高效液相色谱法进行初步确认,用高效液相色谱―质谱联用技术以对照品比对做最终确认。结果与结论该法操作简便、快速,结果准确、可靠。
关键词:苯巴比妥; 中药制剂; 薄层色谱; 高效液相色谱; 高效液相色谱质谱
Determination Methods of Phenobarbital in Traditional Chinese Medicinal Preparation
Abstract:ObjectiveTo identify a method for the test of phenobarbital mixed in traditional Chinese medicine(TCM)preparations.MethodsChemical method and HPLC method were established for the determination of the organic extract of TCM preparations, and phenobarbital was last identified by comparation of samples with standards in HPLC-MS.Results and ConclusionThe samples were determined and contained phenobarbital.The method is simple, accurate and reliable.
Key words:Phenobarbital; Traditional Chinese medicine(TCM) preparations; TLC; HPLC; HPLCMS
抗癫痫类药物目前的种类很多。其中苯巴比妥类属于苯巴比妥酸的衍生物,主要作用于中枢神经系统的不同层面,具有非特殊性抑制作用。一些自制中药制剂为增加疗效非法添加了苯巴比妥类治疗药物,由于对其剂量没有进行控制,临床应用时易产生肝、肾毒性,给患者造成伤害甚至危及生命。因此建立一个有效的方法检测此类药物,以便及时查处制假行为是十分必要的。本文对检测方法操作进行了探讨。
1 仪器与试药
仪器:Agilent 1100型高效液相色谱仪(二级管阵列检测器);Agilent 1100LC-MSD高效液相色谱―质谱联用仪。试剂:均为分析纯。苯巴比妥对照品由中国药品生物制品检定所提供(批号17222-200303)。样品为个体医疗诊所自制中药制剂。
2 检测方法
首先采用化学官能团专属性鉴别对添加的西药类别进行筛选,用薄层层析法进一步筛选确认,然后采用高效液相色谱法对样品与对照品色谱峰的保留时间进行比对,并在二级管阵列检测器上测定色谱峰的纯度及紫外图谱的相似性。最终用高效液相色谱―质谱联用技术确定具体药物的成分。
2.1 样品提取取样品10粒倾取内容物,加氯仿30 ml,超声处理15 min,滤过,滤液中加入活性炭0.5 g,摇匀,过滤。滤液水浴上蒸至近干,得白色粉末(测试样品)。
2.2 专属性化学鉴别反应取测试样品10 mg,加硫酸2滴与亚硝酸钠约5 mg,摇匀,溶液生成橙黄色沉淀,渐变橙红色。证明测试样品可能属于苯环取代基的苯巴比妥类药物[1]。
2.3 薄层层析取测试样品1 mg,加甲醇1 ml使溶解,作为供试品溶液。另取苯巴比妥对照品1 mg,加甲醇1 ml使溶解,作为对照品溶液。分别吸取上述两种溶液各5 μl,点于同一硅胶GF254薄层板上。分别用正己烷氯仿甲醇(5∶3∶1)、氯仿甲醇(9∶1)、氯仿环己烷甲醇(5∶4∶1)3种不同的系统展开,检视。结果表明:测试样品色谱图中均有一暗紫色的主斑点,与苯巴比妥对照品色谱中相应位置上的斑点颜色相一致。
2.4 高效液相色谱法测定
2.4.1 仪器与色谱测定条件色谱柱:Diamonsil C18,4.6 mm×200 mm,5 μm;流动相:甲醇10 mmol/L磷酸二氢钾(58∶42);检测波长:210 nm;柱温:30.0℃;进样量:10 μl[2]。
2.4.2 操作方法取测试样品1 mg,置10 ml量瓶中,用甲醇溶解并稀释至刻度,摇匀,作为供试品溶液。另取苯巴比妥对照品1 mg,置10 ml量瓶中,用甲醇溶解并稀释至刻度,摇匀,作为对照品溶液。上述两种溶液分别用微孔滤膜(0.2 μm)过滤,进样,即得。
2.4.3 结果测试样品色谱图中主峰保留时间与苯巴比妥对照品色谱峰保留时间一致,而且两者在色谱峰各位置处的紫外图谱均相叠。见图1~2。
图1 供试品高效液相色谱图
图2 对照品高效液相色谱图
2.5 高效液相色谱―质谱联用测定
2.5.1 仪器与色谱测定条件色谱柱:ZobaxC18 2.1 mm×250 mm,5 μm;干燥气体流量:10 L/min;温度:350℃;喷雾压力:25~30 Psi。
2.5.2 供试品溶液制备操作方法同2.4.2操作方法。
2.5.3 结果对测试样品中保留时间为11.7 min的峰进行ESI-MS分析,结果显示,在正离子模式下质谱图上出现准分子离子峰[M+H]+(m/E 233.3),加合离 子[M+Na]+(m/E 255.3)及[IM+H+H2O]+(m/E 484.4);在负离子模式下质谱图上显示准分子离子峰[M-H]-(m/E 231.3),加合离子[M+Cl]-(m/E267.1)。测试样品显示与苯巴比妥对照品分子量及峰位相同的分子离子碎片峰,证实样品中添加了苯巴比妥。见图3~4。
图3 供试品质谱图
图4 对照品质谱图
3 讨论
中药制剂中非法添加化学药品是近年来出现在中药制剂领域中的一种高科技制假手段,这种手段具有隐蔽性,但对患者的身体具有伤害性,是药品质量管理中的薄弱环节。由于缺乏相应的检测手段和方法,制约了药品监督管理部门对制假者的及时查处工作。本文尝试并研究了抗癫痫类中成药中添加化学药品苯巴比妥的检测方法。用本文的实验思路和方法,可以进一步扩大研究的领域和范围,及时掌握和监督市售更多中药制剂的品种。致谢:高效液相色谱―质谱由大连理工大学国家精细化工重点实验室完成。
听说读写是英语学习中必备的四项语言基本要素,其中,“听”在这四则要素中冠居首位,因为语言的最初功能就是口头交际。在日常交际过程中,人们主要通过“听”和“读”获取信息,通过“说”和“写”传递信息。从某种程度上说,听力水平直接决定了表达和交流的质量。显然,在英语学习过程中,提高“听”的能力具有重要的现实意义。因此,中学教师如何在英语教学的启蒙甚至中级阶段培养学生良好的听力习惯和技巧,对于学生今后的英语学习具有至关重要的影响。
1.听力教学素材的选择与扩充
教师需要针对中学生的能力特点和自身的专业素养,合理、准确地选择课外补充材料。具体而言,优质的听力补充材料应具有针对性强、难度适中及内容多样化等特征。另外,教师还需要控制听力补充材料的数量,力求精而简,一是学生的英语学习课时有限,二是过重的学习负担会引起学生对听力学习的厌倦情绪,适得其反。
1.1语音素材的选择
听力练习的第一步是要正确地识别和把握音素。音素教学是教师听力教学的重中之重,使学生养成正确的读音规范将保证学生以后少走弯路,少犯低级错误。相反,如果教师不重视学生对单词的读音规范,那么一旦学生养成了错误的学习习惯,将很难纠正过来。
1.2语调素材的选择
做到单词发音准确只是听力训练的第一步。要想提高听力水平,必须让学生了解掌握语音在人们日常运用时发生的各种变化。在平时的听力教学中,教师要引导学生理解不同语调说出来的话表达了说话者何种意图、感彩、态度或言外之意,以正确理解说话人的真实意图。以简单的日常问候语“Good morning”为例,这句话不同的语调反映出来的感彩是不同的:高降调:正常的问候,热情而富有感情;低降调:漫不经心的问候,感情冷淡;高调冠+低升调:高兴而亲切的问候。
1.3场景素材的选择
让学生熟悉原汁原味的英文社会交际场景对其听力水平的提高有着重要的推动作用。就中学生的英语水平而言,笔者认为符合其听力水平的训练素材有美国之声(Voice of America,VOA)网站每天更新的VOA Special English音频和文本及经典听力教材《听见英国——英式英语实境听力练习》。虽然内容对于中学生,特别是初中生而言难度稍大,但教师通过少量多次的渗透教学,能让基础较弱的初中生逐渐接受,并获得进步。
2.听力教学模式的选择
在我国,早期传统的听力教学模式(Bottom-Up模式)无法避免课堂枯燥、乏味的本质,长期如此,必定挫伤学生的学习积极性。使学生的语言输入量受限,学生学习语言的状态是被动和消极的。在这种情况下,教师即使想尽办法进行课外听力素材的延伸工作,也无法改善这一局面。
在英语教学中教师要做的是根据课文内容涉及的场景帮助学生构建出一个知识框架,因为在这一过程中学生可能根据自己已有的知识推导出新的知识,沉淀出自己能够接受的表达法。对于学有余力的学生而言,教师在课堂上构建的知识框架具有延展性,即他们完全可以通过“点—线—面”不断深入,进一步延伸扩展该框架中的词汇、短语和句子内容,为下一步更高级的听力训练做积淀工作。这种方法避免了所有的学生以同一种方式同时听同一种材料,教师无法照顾到每一个学生的具体情况,这样就会出现有的学生“吃不饱”,有的学生“吃不了”的现象。如此,在新型教学模式下,每个学生的潜能得到发挥,长处得到发展,困难得到解决。
3.结语
虽然英语听力教学一直是中学英语教学的重点、难点,但是长久以来并没有引起大家足够的重视。教师想要提高这方面的教学质量,就应对自身的专业素养和责任心提出更高要求,即教师应充分注意听力教学的阶段性,根据学生的英语水平布置不同等级的教学任务,采取相对灵活的教学方法,因材施教。此外,教师还应加强学生听力微技能的培养,注意将听力教学与其他技能教学相结合,充分挖掘学生的自主学习潜力,做到既能“授人以鱼”,又能“授人以渔”,如此教学相长,对教师的教学反思和学生的学结都将大有裨益。
参考文献:
[1]刘悦明.听力教学中的语用推理模式[J].牡丹江师范学院学报,2007,(5):46-49.
[2]劳允栋.英语语音学纲要[M].北京:商务印书馆,1986,22.
⑴提高高中化学老师本身的素质。现在大部分高中化学教师认为新课标规定好的教学内容是权威的,是不能动摇的。这一思想直接导致了化学教学的停滞,使其不能与时俱进。这样做不但限制了老师的教学思路,也阻碍了学生的思维的发展。关于对教材质疑,我们要学会开拓思维。随着社会的进步,科技的发展,化学的基础知识和操作技能也在发生变化,有些知识甚至会退出历史的舞台。那么化学老师就要不断地更新自己的化学知识体系,及时跟上时代的步伐。
⑵教师在教学过程中,要注重推理演算。化学知识是一个连贯的科学体系,比较讲究理论推理和科学实验的验证。如果忽视了知识的联系性,那么学生对基础知识和操作技能的掌握就只能是机械的、片面的,学生就不能灵活地运用基础知识进行实验操作和科学研究。只有把各个知识点的来龙去脉都弄清楚了,学生才能掌握完整的化学科学体系,才能为今后深入的研究化学打下坚实的基础。
二、学习化学的科学的学习态度和学习方法
学习化学的科学的学习态度和学习方法是学好化学和深入研究化学的决定性因素。要提高高中生的化学素质,我们就得好好研究怎样去培养学生的科学的学习态度和学习方法。首先,我们要端正学生的学习态度。很多学生都认为学习就是为了考试,为了考一个好的大学。抱着“为了考试而学习”的态度学习,将永远只会浮于表面形式,对化学缺乏深入的了解。作为化学老师在对学生的教育过程中,可以灵活运用各种教学方法,端正学生的学习态度。其次,科学的学习方法是学好化学的重要条件。有些人做事事半功倍,有些人做事则是事倍功半,花的时间一样,效果却相去甚远,这是因为方法不同所致。所以,我们要培养学生科学的学习方法。要培养高中生科学的学习化学的方法,我们要做到以下几点:
⑴坚持预习和复习。课前的预习,不是简单的将老师将要讲的内容看一遍,而是根据已知的知识对未知的知识进行自学,对新的知识点进行归纳和分析,对新的方程和化学式进行推导和认证。这样做,学生就能发现自己在学习新内容上的难点,听课的时候,就能和老师产生共鸣并能有的放矢的去解决难点问题。课后的复习,不仅能巩固和加强课前预习和课堂学习的效果还能检查出自己在前面学习中的不足。
⑵重视实验教学,加强实验的规范化操作。化学的重点是实验,有趣的实验现象不仅可以激发学生的学习兴趣,还能强化学生的化学基础知识和能力,提高学生的观察力和动手操作的能力。并且对培养严谨的科学的学习态度和科学的学习方法有很大的帮助。所以提倡化学老师将教学带到实验室去,让学生多动手、多操作、多思考。不仅要让学生参与到实验准备中、让学生做好实验记录和实验分析,更重要的是要让学生参与到实验设计中来。这样能让学生从成功中获得成就感,从失败中总结经验教训,避免以后犯类似的错误,更能充分的发挥学生学习的主动性。
三、培养学生化学的思维能力
在高中的化学教学过程中,要想提高学生的化学素质,最重要的是要提高学生的化学思维能力。化学思维能力包括抽象性思维和创新性思维等。
抽象性思维是思维的一种高级形式,它的主要特点是通过分析、综合、抽象、概括等基本方法协调运用,来总结出事物的本质和内在联系。从具体到抽象,从感性到理性认识必须运用抽象的思维方法。在化学的学习过程中,由于受到教学条件的限制,学生是不能直接观察到原子的形态、分子的结构,等等,要理解它们则需要高度的抽象思维。
随着生活水平的提高,环境问题也日益凸显。绿色化学是现如今解决环境问题的新型有效方法。它的主要目的在于有效地解决化学给环境造成的危害,进一步保护环境。在中学实施绿色化学内容,不仅仅能帮助学生培养可持续发展的思想还能进一步提高热爱环境的文明素质。
一、中学化学教学中的绿色化学教育实施的意义
1.教化学生形成可持续性发展的理念
人口的持续增长问题一直都是困扰着专家们重要话题之一,这同时也仅仅围绕着资源和环境等相关问题,这些问题都是现如今急需迫切解决的棘手问题,已经引起了一定的广泛关注,但是关注他们的同时我们要认清事实的本质内容:我们要坚持走可持续性发展道路。绿色化学离不开可持续发展战略,同时可持续发展战略能够进一步有效诠释绿色化学的重要性的意义。中学的绿色化学的学习就是在积极培养学生们走可持续性发展之路。
2.帮助学生找到解决化学产生的环境问题的方法
现在的科学技术水平的不断提高和进步能够进一步帮助我们提高防治环境污染的水平。传统的化学研究已经大大造成了对环境和生态文明的迫害,原来的我们技术水平达不到的能力,现在有了绿色化学就能积极改善这种现状。绿色化学教育不像从前的单一化模式教学水平,而是大大融入了对环境的诸多关注,有效地加强了对生态环境的保护,所以实施绿色化学教学能够帮助学生找到解决化学产生的环境问题的方法。
3.提高学生的综合素质
绿色化学的实施能够提高学生的综合素质。绿色化学将先进的科学文化知识与创新的保护环境理念的有机地结合在一起。在教化学生的同时可以进一步培养学生对环境的真情实感,为以后保护环境事业贡献自己的一份力量,这是从侧面有效地对学生进行素质化教育的具体化步骤之一。
二、中学化学教学中的绿色化学教育具体实施内容
1.在课堂教学中进一步普及绿色化学的重要内容
教师们要找到一种新型的教学方法去普及绿色化学的内容。有效地结合教学的内容,对学生进行渗透化的绿色化学教育,充分挖掘知识内容,有效地灌输绿色化学的积极意义。在介绍讲解知识的同时,自然地渗透绿色化学中的环保知识,让学生们不仅掌握了化学的必要知识,还能进一步培养的他们热爱环境的高尚品质。
现如今的大型考试中都会结合社会的重要话题进行讨论和研究,化学学科也不例外。所以教师应该在平时的化学教学过程中就要有效渗透这方面的问题。让绿色化学结合理论教学内容进行有效地整合,然后根据事实情况进行讲解,这样可以大大提高学生解决实际问题的能力。
绿色化学本来就和我们的生活息息相关,我们不能抛开事实说话,所以绿色化学是现如今的大势所趋。我们在贯彻绿色化学的内涵时,不仅帮助了人类社会的进步和发展,也能激发下一代的学习热情。教师们要努力培养学生的绿色化学意识,这是现如今教学发展中刻不容缓的任务。
2.有效地培养学生对于绿色化学的学习热情,积极建立实验教学的体系
化学的学习主要是以实验为主要内容的学科。所以教师们的着力点也要在此基础上进行不断完善。试验中所需要的化学试剂和药品对环境会产生一定的危害,教师在进行讲解知识的同时,不能忘记提醒学生保护环境的重要性。规范实验的具体操作步骤,实验结束后要对废物的处理做正确的规范化教导,在启蒙阶段就要对学生进行规范化教学,帮助他们培养绿色化学的高尚情感。
在原来的化学教学过程中往往忽视了对“三废”的处理,这是严重错误的行为,教师要引起一定的重视,在以后的教学过程中进一步强化对“三废”的防治问题,进一步渗透绿色化学的重要性。不仅是“三废”问题,还有一些重金属盐等等问题的防治。
3.加强课外化学方面的课外活动,提高环保意识有效弥补化学所带来的环境问题
教师还要在普及绿色化学的知识同时,积极开展有关化学的课外活动,丰富学生的可以生活,这样的不仅可以培养他们对化学的学习热情还能扩宽他们的视野。主要的活动有如下几种:实地参观和调查研究、开展板报评比活动、进行专题讲座、组织相关绿色化学的宣传活动等等。
三、结束语
绿色化学是人们有效解决环境问题的新型理念和方法。它不仅仅是人类的思想研究上的质的飞跃,也是一种独特的创新性话题的深讨。通过教师对学生绿色化学的教学过程,能够有效地培养他们热爱自然、保护自然的高尚情操。还能对知识的各个环节做深入地绿色化学研究,努力培养他们对未来的社会、家庭以及本身的使命感。
参考文献:
1渗透式教学
食品化学是食品专业的一门重要课程,其中的食品风味、食用色素等相关内容与中药化学的内容有紧密联系,它们所涉及的化学成分和化学反应一致。如中药化学的黄酮类成分是食品化学中的天然食用色素来源之一。为加强学科之间的交叉,同时为食品化学的教学提供扎实的专业知识和基础知识,针对食品化学与中药化学的交叉内容,我们在教授食品专业的中药化学时,注意收集有关食品专业和中药化学的学术交叉发展现状和研究资料,使得我们为食品专业的学生讲授的内容更有针对性,有效地将中药化学的内容渗透到后期学习的食品化学的内容中,启发学生的联想思维,引起学习兴趣。如讲授黄酮类化合物的颜色性质时,特别强调花色素在不同pH值条件下颜色变化在食品中应用,为食品化学的学习奠定良好基础。又如,中药化学中糖的糠醛反应也是食品烘制过程中产生特殊风味的一个重要反应机理。因此在讲解该部分内容时我们为食品专业的学生特别引入了风味的化学成分和反应机理简介,以兴趣教学的方法扩展学生的知识面,为其后期学习作好铺垫。同样在中药有效成分结构和分类教学中,也有针对性地为食品专业的学生着重介绍食药两用的中药,以及中药化学在功能食品研发中的应用实例,不仅引起学生对中药化学理论知识应用的兴趣,为其专业课的学习提供扎实专业知识,同时对其发展方向和专业优势进行渗透式启发教育。
2强调式教学
中药炮制学,作为一门传统的学科,是中医药院校中药专业的专业课。由于其传统性和特色性成为我国独有的学科,具有独特的学科地位。现代中药炮制研究的重要任务之一是中药炮制机理研究,即从炮制前后化学成分变化和药理效应变化的角度揭示中药的炮制作用。这个任务的一项主要工作就是炮制前后化学成分研究,这项工作要求研究者具有扎实中药化学的理论知识,并能在实践中自由地驾驭这些理论知识,灵活地应用。结合这一实际要求,一方面,我们在教学中着重强调中药化学提取分离、结构研究在中药炮制学中的应用,以及所能解决的问题,提请学生在学习该部分知识时给予足够的重视,避免在中药炮制学的学习中出现中药化学专业知识薄弱而影响学习质量的问题。另一方面,结合自身在中药炮制研究的经验和进展,引入具体实例讲解中药化学在中药炮制研究的用途,如色谱的选择,显色剂的选择,结构解析技术等在中药炮制学科的应用。实践证明这种强调重点的教学方法可以让学生很好理解中药化学的重要用途,为其他专业的学习提供扎实的专业知识,而且能够让学生很好地理解学科之间的关联性。
3结合式教育
1.1绿色化学的概念绿色化学是相对传统化学提出的理论,是指在化学反应过程中不产生对环境有害的化学物质,同时与反应相关的每一种化学物质或者成分都能够被利用起来,化学整个反应过程几乎是没有任何污染所以称作绿色化学。绿色化学的要求不仅是化学反应生成物被全部利用起来,不涉及任何染污及废物排放,而且反应物、催化剂也是没有任何污染性的,真正实现了化学反应全程的无污染、无排放。绿色化学将人们所有的化学知识和技术进行最有效的融合应用,将所有的化学反应进行绿色化设计,针对每一种反应材料、反应产物进行全面的污染物与有害物的再利用设计,实现了整个化学反应绿色化体系,在解决污染问题的同时还扩大了资源的使用充分度,减少了资源浪费。
1.2绿色化学对化学教学的意义高职院校承担着为社会培养实用型人才的重要任务,传统的化学教学模式仅仅能够适应传统化学工业生产需求,而对于当今社会追求绿色经济的发展趋势则无法适应,因此在高职化学教学中加入绿色化学教学是为了将来化学专业人才进入社会之后能够更适应当今的化学工业发展趋势,使学生拥有绿色化学的基本理念以及基础能力,在实际生产中将这种能力有效发挥来创造绿色经济价值。从另一角度来说,当前我国的绿色化学研究尚处于初级阶段,无论是化学工业整个行业的人才专业水平,还是与化学工业相关的科研人员数量,都存在着很大的市场空缺,因此培养绿色化学理念的专业学生也是行业的迫切需求。
2绿色化学教学发展及在高职院校中的应用现状
2.1绿色化学教学发展绿色化学教学理念在全球范围内受到关注是自2001年美国总统布什向世界各国呼吁“在教学与工业发展中加入绿色化学理念”之后开始。这一理念原本已经在国际上出现,只是尚未受到各国关注而处于极度缓慢的发展状态中。当因化学污染产生的环境问题日益严重,绿色化学的需求变得更加迫切,无论是工业国家还是非工业国家都开始投入对绿色化学课题的研究,并且将这一课题运用到教学过程中,以促进绿色化学研究的有效推进。自1998年开始美国化学会的教育部门就与其它相关的环境部门做出了联合协作的决定,他们将绿色化学教学材料编写与课程的规划列入了教育计划中,教育部门还专门针对绿色化学进行了多次高中化学教科书的修订。其中就将绿色化学的基本理论、原则和意义作为专门性教学任务进行设计,扩大了绿色化学在高中化学教学中的影响力。我国目前在绿色化学的相关研究上有极大的空缺,因此在化学教育中也较少涉及绿色化学的相关理论,除了基本的绿色化学研究不足之外,当前的化学教育模式与体系也存在着很多不完善的方面,使绿色化学在高中化学教育中的融入面临难题。绿色化学在教学中加入需要由各方力量的支持,针对目前我国的绿色化学研究水平来说除了需要由化学科研工作者进行深入理论与实践研究之外,还需要有国家环保事业的共同支持,而如果再将其渗入到高职化学教育中则又需要教育部与政府的支持。只有当绿色化学建立起相对完整的理论体系,并且研究达到一定深度时才能将其作为教学手段与具体的教学活动结合起来。目前不仅是国内,纵观全面的环境形势都处于一个非常紧张的状态,各种污染类型时刻在制造着不同程度的污染物,同时由于人们在经济为第一目的的长期发展过程中对地球资源与能源的大量开发,全球资源紧张形势也是当今重要的时代问题。绿色化学理论能够很好缓解资源紧张及环境污染问题,因此即是未来化学工业发展的主要方向,也是人们寻求缓解资源与环境问题的重要途径。
2.2高职院校绿色化学教学应用现状目前我国的高职院校对绿色化学教学内容的涉及率几乎为零,大部分高职院校在化学教学中没有任何绿色化学意识,甚至有许多化学教师也从未认识和了解过绿色化学的相关理论。长期处于传统化学教学模式下的我国的高职化学教育尤其对绿色化学教学有着非常迫切的应用需求,而我国的教育环境暂时又不具备将绿色化学教育全面落实到化学课程中的条件。所以就需要教师对课程和教学方式进行调整,认识并学习绿色化学的基本原则与意义,在教学过程中加入绿色化学理念,使这种优秀、先进的化学理论能够被更大范围地普及,为未来我国绿色化学研究水平的有效提高提供支持。
3高职化学教学渗入绿色化学教学方法的途径
3.1加强对绿色化学教学的重视作为化学教学课堂的主导者化学教师应当能够对绿色化学的理论进行全面深入的了解和学习,掌握了基本的绿色化学原则和理论之后再将其进行具体教学方式的改变,从而实现绿色化学教学与高职化学课堂教学的融合。教师认识绿色化学需要从其最基本的价值和意义入手,全面掌握绿色化学的现实意义和在可持续性发展中的作用,然后再深入了解具体的绿色化学知识,扩展自身对绿色化学的眼界,强化认识。教师需要对自身已经掌握的绿色化学相关理论进行整理、宣传和推广,宣传与推广的对象不仅是在课堂上对学生进行理论教学,还包括在化学教师交流活动中、在化学行业研究讨论会上等。只要是能够进行创新思想交流的场合就将绿色化学的影响扩大到这个场合中。最后,重视对学生绿色化学理念的培养,自身首先应当有清晰的理论思路,同时对绿色化学有足够的重视,然后才可能在具体教学活动中加入绿色化学的教学元素。
3.2编写绿色化学专用教材绿色化学是一个专门性学科,其研究对象有着极大的共性,因此如果能够将其以专用教材的形式进行普及,对于绿色化学教学以及学科的发展都有着非常关键的推动意义。编写的专门针对绿色化学的教材需要做到最基本的两点要求:一是对传统化学反应式进行优化,向绿色化学的标准靠拢;二是对绿色化学进行系统整理,使之成为一个完整的学科体系。从第一点要求来说,要实现这个目标具有较大的可实施性。例如对于工业化学中硫酸的制作有多种方法可以实现,工业硫酸的生产一般是通过接触法来实现的,这一反应中首先大量的废物、废气,根据绿色化学的理论对废物、废气进行再次利用使其转化为可被其它化学工业利用的原料,就实现了绿色化学的目标,硫铁矿在燃烧过程中产生的废渣由于含有丰富的铁元素,如果按传统的处理方法不进行再利用必然会造成资源的浪费,而以此作为炼铁原料进行回收利用,既避免了废物污染又提高了资源利用率。接触法制硫酸产生的废气含有SO2,是一种有害的环境污染气体,如果将其与石灰乳或者氨水接触进行反应,就能够产生具有利用价值的石膏或亚硫酸铵。这就是绿色化学原则的表现,既避免了化学工业生产产生的废物、废气污染,又将其利用转变为其它工业原料或材料,实现了资源利用率的提高,而且也有效控制了对环境的污染。从第二点要求来说。绿色化学专用教材应当有完整的学科体系,因为高职化学教学需要以此来作为学生全面学习和认识绿色化学的基础,所以在教学编写时应当对绿色化学进行全面系统的理论和资源整理,从基本的基础理论入手对绿色化学的理论、实践研究、应用价值、化学原理等进行有效的梳理,以发挥在教学过程的实用性价值。
3.3优化实验教学方式将绿色化学的理念运用于实验教学中是实现绿色化学教学效果有效提升的重要手段。对于化学教学来说实验教学方式本身就有着非常关键的教学意义,也是最利于学生深入接触化学理论和现实意义的有效手段,绿色化学所关注的对工业化学反应过程的绿化和优化基本上都是基于化学实验手段实现的,所以实验教学中渗入绿色化学的理念是一项非常重要的教学改革途径。首先开发微型实验。在许多重要的化学实验中其用到的化学试剂是具有一定污染性或毒性的,对这种实验进行微型开发,运用更少的原料和更小的反应规模来说明化学原理,既实现了教学目的,也减少了反应产生的污染。这种具有污染性和危险性的化学实验在高职化学课程中是非常普遍的,例如氯气的取用过程如果一旦发生泄漏就会对人体造成伤害,同时还会污染环境,微型实验就是减小氯气的取用量,设计小规模的实验选择用针管来取用就能够有效避免因此产生的污染问题。
整体和局部性科学是一个复杂的知识体系,好比一块蛋糕。为了便于研究,要把它切成大、中、小块。首先切成自然科学、技术科学和社会科学三大块。在自然科学中,又有许多切法。一种传统的切法是分为物理学、化学、生物学、天文学、地理学等一级学科。近年来又有切成物质科学、生命科学、地球科学、信息科学、材料科学、能源科学、生态环境科学、纳米科学、认知科学、系统科学等的分类方法。化学是从科学整体中分割开来的一个局部,它和整体必然有千丝万缕的联系。这是它的第一个属性。
学科之间的关联和交叉如果把科学整体看成一条大河,那么按照各门科学研究的对象由简单到复杂,可以分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游科学,化学是中游科学,生命科学、社会科学等是下游科学。上游科学研究的对象比较简单,但研究的深度很大。下游科学的研究对象比较复杂,除了用本门科学的方法以外,如果借用上游科学的理论和方法,往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科学之花,可以接下游科学之木”。具有上游科学的深厚基础的科学家,如果把上游科学的花,移植到下游科学,往往能取得突破性的成就。例如1994年诺贝尔经济奖授予纳什,他在1950年得数学博士学位,1951-1958年任美国麻省理工学院数学讲师、副教授,后转而研究经济学,把数学中概率论之花,移到经济学中来,提出预测经济发展趋势的博弈论,因而获得诺贝尔经济奖。
发展性化学的内涵随时代前进而改变。在19世纪,恩格斯认为化学是原子的科学(参见《自然辩证法》),因为化学是研究化学变化,即改变原子的组合和排布,而原子本身不变的科学。到了20世纪,人们认为化学是研究分子的科学,因为在这100年中,在《美国化学文摘》上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已从1900年的55万种,增加到1999年12月31日的2340万种。没有别的科学能像化学那样制造出如此众多的新分子、新物质。现在世纪之交,我们大家深深感受到化学的研究对象和研究内容大大扩充了,研究方法大大深化和延伸了,所以21世纪的化学是研究泛分子的科学。
定义的多维性一门科学的定义,按照从简单到详细的程度可以分为:(1)一维定义或X-定义,X是指研究对象。(2)二维定义或XY-定义。Y是指研究的内容。(3)三维定义或XYZ-定义。Z是指研究方法。(4)四维定义或WXYZ定义,W是指研究的目的。(5)多维定义或全息定义。一门科学的全息定义还要说明它的发展趋势、与其他科学的交叉、世纪难题和突破口等等。这样才能对这门科学有全面的了解。下面以化学为例加以说明。
化学的一维定义
21世纪的化学是研究泛分子的科学。泛分子的名词是仿照泛太平洋会议等提出的。泛分子是泛指21世纪化学的研究对象。它可以分为以下十个层次:(1)原子层次,(2)分子片层次,(3)结构单元层次,(4)分子层次,(5)超分子层次,(6)高分子层次,(7)生物分子和活分子层次,(8)纳米分子和纳米聚集体层次,(9)原子和分子的宏观聚集体层次,(10)复杂分子体系及其组装体的层次。
化学的二维定义化学是研究X对象的Y内容的科学。具体地说,就是:化学是研究原子、分子片、结构单元、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过渡态、吸附态、超分子、生物大分子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态,直到分子材料、分子器件和分子机器的合成和反应,制备、剪裁和组装,分离和分析,结构和构象,粒度和形貌,物理和化学性能,生理和生物活性及其输运和调控的作用机制,以及上述各方面的规律,相互关系和应用的自然科学。
化学的三维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容的科学。化学的研究方法和它的研究对象及研究内容一样,也是随时代的前进而发展的。在19世纪,化学主要是实验的科学,它的研究方法主要是实验方法。到了20世纪下半叶,随着量子化学在化学中的应用,化学不再是纯粹的实验科学了,它的研究方法有实验和理论。现在21世纪又将增加第三种方法,即模型和计算机虚拟的方法。化学的四维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。化学的目的和其他科学技术一样是认识世界和改造世界,但现在应该增加一个“保护世界”。化学和化学工业在保护世界而不是破坏地球这一伟大任务中要发挥特别重要的作用。造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋势。21世纪的化工企业的信条是五个“为了”和五个“关心”:为了社会而关心环保;为了职工而关心安全、健康和福利;为了顾客而关心质量、声誉和商标;为了发展而关心创新;为了股东而关心效益。
化学的多维定义———21世纪化学研究的五大趋势
1、更加重视国家目标,更加重视不同学科之间的交叉和融合在世纪之交,中国和世界各国政府都更加重视国家目标,在加强基础研究的同时,要求化学更多地来改造世界,更多地渗透到与下述十个科学郡的交叉和融合:1数理科学,2生命科学,3材料科学,4能源科学,5地球和生态环境科学,6信息科学,7纳米科学技术,8工程技术科学,9系统科学,10哲学和社会科学。这是化学发展成为研究泛分子的大化学的根本原因。所以培养21世纪的化学家要有宽广的知识面,多学科的基础。
2、理论和实验更加密切结合
1998年,诺贝尔化学奖授予W.Kohn和J.A.Plple。颁奖公告说:“量子化学已经发展成为广大化学家所使用的工具,将化学带入一个新时代,在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质。化学不再是纯粹的实验科学了。”所以在21世纪,理论和计算方法的应用将大大加强,理论和实验更加密切结合。
3、在研究方法和手段上,更加重视尺度效应
20世纪的化学已重视宏观和微观的结合,21世纪将更加重视介乎两者之间的纳米尺度,并注意到从小的原子、分子组装成大的纳米分子,以至微型分子机器。
4、合成化学的新方法层出不穷合成化学始终是化学的根本任务,21世纪的合成化学将从化合物的经典合成方法扩展到包含组装等在内的广义合成,目的在于得到能实际应用的分子器件和组装体。合成方法的十化:芯片化,组合化,模板化,定向化,设计化,基因工程化,自组装化,手性化,原子经济化,绿色化。化学实验室的微型化和超微型化:节能、节材料、节时间、减少污染。从单个化合物的合成、分离、分析及性能测试的手工操作方法,发展到成千上万个化合物的同时合成,在未分离的条件下,进行性能测试,从而筛选出我们需要的化合物(例如药物)的组合化学方法。
2教学与科研互相促进
结构化学对指导科研实验就重要的作用,但结构化学是一门理论学科,抽象难懂。为了提高研究生学习热情,我们把理论教学与科研进行结合,使学生更直观的认识理论,在教学实践中注重学以致用。用科研促进教学,教师的科研成果融入教学中,研究生通过课程学习,学会用结构化学所学的方法去处理实验中遇到的问题,形成教师乐于教育、学生乐于学习知识和技能的良好氛围。作为结构化学的教师,我们可以通过教学过程进一步理解结构化学在实验中的指导意义,利用结构化学分析问题的方法,推动科研实验的进展。而我们的科研成果又可以反过来论证结果化学理论的作用,利用科研来提高教师结构化学的教学水平和教学深度。在教学过程中我们结合具体的实例,引入一些的学科前沿研究动态和热点,就会使研究生对其有比较直观的了解。能将所学知识与科研实践密切联系,使学生觉得学有所用,激发了他们的学习兴趣和科研工作的热情。新材料的合成与表征必须以结构化学的知识为基础,否则不可能从本质是理解材料的结构特点,不能将材料的结构与性能结合起来。例如,在研发新型发光材料时,我们需要调控材料吸收峰的位置、半峰宽;而在设计太阳能电池的时候需要材料能有更宽的吸收光谱和合适的能级。我们可以使用结构化学方法来达到调控材料性能的目的,根据已有的经验和规律来预测一些新颖的结构,设计具有较大共轭组分的有机大分子,通过分子裁剪来设计材料的结构,进而对材料的性能进行可控化设计,调节吸收峰的位置与强度。运用好客观规律,在研究生课题实验的前期摸索阶段可以少走一些弯路。
3培育学生创新思维模式和实践能力
结构化学课程的教学核心是创新思维模式的培育。教师授课时沿着创新思路、创新方法的路径,并通过引导、启迪、讨论等形式,让学生掌握具体的创新思路、创新方法及创新技巧,为创新型人才奠定必备的素质基础。结构化学教学的整个过程呈现的是以演绎为主、类比为辅的思维过程。即从已知的科学原理出发,推知新颖事物的本质和规律的推理方法。随着结构化学知识的不断积累,对微观粒子等自然科学理论等的认识越来越深入与普遍,从一般到个别的演绎创新思维方法也愈来愈显示其重要性。此外,类比创新思维方法在结构化学的学习中也随处可见,比如德布罗意的物质波与爱因斯坦的光子学说的类比等。在结构化学教学中,类比思维既可以引导学生加深对概念和规律的理解,同时也培育了学生类比思维的模式,学会举一反三,为自己的研究课题提供新的解决方法和思路。教师在教学过程中应引导研究生明确课程中公式的物理意义,学会抽象思维,着力培养研究生的课堂自主探究能力和创新思维模式,最终提高我校材料专业方向研究生的科学素质、创新精神和实践能力,增强社会竞争能力,提高就业率。
整体和局部性科学是一个复杂的知识体系,好比一块蛋糕。为了便于研究,要把它切成大、中、小块。首先切成自然科学、技术科学和社会科学三大块。在自然科学中,又有许多切法。一种传统的切法是分为物理学、化学、生物学、天文学、地理学等一级学科。近年来又有切成物质科学、生命科学、地球科学、信息科学、材料科学、能源科学、生态环境科学、纳米科学、认知科学、系统科学等的分类方法。化学是从科学整体中分割开来的一个局部,它和整体必然有千丝万缕的联系。这是它的第一个属性。
学科之间的关联和交叉如果把科学整体看成一条大河,那么按照各门科学研究的对象由简单到复杂,可以分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游科学,化学是中游科学,生命科学、社会科学等是下游科学。上游科学研究的对象比较简单,但研究的深度很大。下游科学的研究对象比较复杂,除了用本门科学的方法以外,如果借用上游科学的理论和方法,往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科学之花,可以接下游科学之木”。具有上游科学的深厚基础的科学家,如果把上游科学的花,移植到下游科学,往往能取得突破性的成就。例如1994年诺贝尔经济奖授予纳什,他在1950年得数学博士学位,1951-1958年任美国麻省理工学院数学讲师、副教授,后转而研究经济学,把数学中概率论之花,移到经济学中来,提出预测经济发展趋势的博弈论,因而获得诺贝尔经济奖。
发展性化学的内涵随时代前进而改变。在19世纪,恩格斯认为化学是原子的科学(参见《自然辩证法》),因为化学是研究化学变化,即改变原子的组合和排布,而原子本身不变的科学。到了20世纪,人们认为化学是研究分子的科学,因为在这100年中,在《美国化学文摘》上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已从1900年的55万种,增加到1999年12月31日的2340万种。没有别的科学能像化学那样制造出如此众多的新分子、新物质。现在世纪之交,我们大家深深感受到化学的研究对象和研究内容大大扩充了,研究方法大大深化和延伸了,所以21世纪的化学是研究泛分子的科学。
定义的多维性一门科学的定义,按照从简单到详细的程度可以分为:(1)一维定义或X-定义,X是指研究对象。(2)二维定义或XY-定义。Y是指研究的内容。(3)三维定义或XYZ-定义。Z是指研究方法。(4)四维定义或WXYZ定义,W是指研究的目的。(5)多维定义或全息定义。一门科学的全息定义还要说明它的发展趋势、与其他科学的交叉、世纪难题和突破口等等。这样才能对这门科学有全面的了解。下面以化学为例加以说明。
化学的一维定义
21世纪的化学是研究泛分子的科学。泛分子的名词是仿照泛太平洋会议等提出的。泛分子是泛指21世纪化学的研究对象。它可以分为以下十个层次:(1)原子层次,(2)分子片层次,(3)结构单元层次,(4)分子层次,(5)超分子层次,(6)高分子层次,(7)生物分子和活分子层次,(8)纳米分子和纳米聚集体层次,(9)原子和分子的宏观聚集体层次,(10)复杂分子体系及其组装体的层次。
化学的二维定义化学是研究X对象的Y内容的科学。具体地说,就是:化学是研究原子、分子片、结构单元、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过渡态、吸附态、超分子、生物大分子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态,直到分子材料、分子器件和分子机器的合成和反应,制备、剪裁和组装,分离和分析,结构和构象,粒度和形貌,物理和化学性能,生理和生物活性及其输运和调控的作用机制,以及上述各方面的规律,相互关系和应用的自然科学。
化学的三维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容的科学。化学的研究方法和它的研究对象及研究内容一样,也是随时代的前进而发展的。在19世纪,化学主要是实验的科学,它的研究方法主要是实验方法。到了20世纪下半叶,随着量子化学在化学中的应用,化学不再是纯粹的实验科学了,它的研究方法有实验和理论。现在21世纪又将增加第三种方法,即模型和计算机虚拟的方法。化学的四维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。化学的目的和其他科学技术一样是认识世界和改造世界,但现在应该增加一个“保护世界”。化学和化学工业在保护世界而不是破坏地球这一伟大任务中要发挥特别重要的作用。造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋势。21世纪的化工企业的信条是五个“为了”和五个“关心”:为了社会而关心环保;为了职工而关心安全、健康和福利;为了顾客而关心质量、声誉和商标;为了发展而关心创新;为了股东而关心效益。
化学的多维定义———21世纪化学研究的五大趋势
1、更加重视国家目标,更加重视不同学科之间的交叉和融合在世纪之交,中国和世界各国政府都更加重视国家目标,在加强基础研究的同时,要求化学更多地来改造世界,更多地渗透到与下述十个科学郡的交叉和融合:1数理科学,2生命科学,3材料科学,4能源科学,5地球和生态环境科学,6信息科学,7纳米科学技术,8工程技术科学,9系统科学,10哲学和社会科学。这是化学发展成为研究泛分子的大化学的根本原因。所以培养21世纪的化学家要有宽广的知识面,多学科的基础。
2、理论和实验更加密切结合
1998年,诺贝尔化学奖授予W.Kohn和J.A.Plple。颁奖公告说:“量子化学已经发展成为广大化学家所使用的工具,将化学带入一个新时代,在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质。化学不再是纯粹的实验科学了。”所以在21世纪,理论和计算方法的应用将大大加强,理论和实验更加密切结合。
3、在研究方法和手段上,更加重视尺度效应
20世纪的化学已重视宏观和微观的结合,21世纪将更加重视介乎两者之间的纳米尺度,并注意到从小的原子、分子组装成大的纳米分子,以至微型分子机器。
4、合成化学的新方法层出不穷合成化学始终是化学的根本任务,21世纪的合成化学将从化合物的经典合成方法扩展到包含组装等在内的广义合成,目的在于得到能实际应用的分子器件和组装体。合成方法的十化:芯片化,组合化,模板化,定向化,设计化,基因工程化,自组装化,手性化,原子经济化,绿色化。化学实验室的微型化和超微型化:节能、节材料、节时间、减少污染。从单个化合物的合成、分离、分析及性能测试的手工操作方法,发展到成千上万个化合物的同时合成,在未分离的条件下,进行性能测试,从而筛选出我们需要的化合物(例如药物)的组合化学方法。
中图分类号:G622 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2015)02-355-01
近几年我国一直在推行素质教育,课堂教学效率的问题逐渐被教师所关注,同时课教学也开始倾向于对学生自主学习能力的培养,争取做到激发学生的创新性和突破性等学习能力,高中化学作为基础的学科之一,也要注意学习效率的不断提高,本篇文章主要介绍了高中化学在提升课堂教学效率方面可能涉及的几种有效方法。
一、激发学生的学习兴趣
我们通常都会说兴趣是我们最好的老师,经过无数学者的亲身体会,才最终总结了这理名言,因此,我们可以很清楚的看到,想要最大限度的提升学生学习化学的学习效率,就应从根本上调动学生学习化学的兴趣,一切从兴趣的角度出发,具体的措施如下:从事化学教学工作的教师应该在上每一节课前充分的做好课前的教学准备,寻找教学中的乐趣点,以此来充分调动学生学习化学的兴趣,让学生们可以更加积极主动地参与到学习的过程中来,促使学生的学习欲望更加强烈,最终实现提高学生课堂的学习效率。对于高中化学的讲授,教师需要全力抓住学生的注意力,这也就需要教师充分调动起学生学习化学的兴趣,生动有趣的讲授课堂教学内容,唤起学生的学习积极性和主动性,通过这样的方式,让学生对教师讲授的内容更快更好的理解。教师的课堂导入工作对于提高学生的学习效率也是至关重要的,因此需要教师在上每一节化学课前,多花一些时间搜集大量的与课堂内容相关的知识和材料,通过某些经典的案例,将知识很容易的传授给学生,在有趣的氛围下学习化学知识,可以让学生更扎实的掌握化学理论,除此之外,教师也可以根据人们日常生活中所遇到的现象,结合具体的化学理论,让学生充分理解,这些有效的教学方法都可以在很大程度上提升学生的学习效率。
从另一个方面来说,为了避免学生学习的不主动,教师可以通过主动提问的方式,让学生积极的参与到化学的学习中来,这样也可以唤起学生的求知欲,让学生学习的积极性和主动性得以调动。对于教师提问的问题,需要注意问题的科学性和合理性,与此同时,也要兼顾到本节课的教学内容,不能让提出的问题与所讲授的内容关联性较低,这样就可以提升学生的学习效率了。教师所提出的问题既可以是衔接上节课的内容,也可以用来启发本节课的新内容,增强学生的求知欲望和课堂上的注意力,从而对学习效率有很大的提升。
二、注重学生的学习方法指导
当前阶段,学生学习许多门课程都是通过死记硬背的方式进行学习的,化学知识也不例外,高一学生这一点表现得更加明显,此时的学生还处于由初中向高中过度的时期,初中时所学的都是较为基础的化学知识,对于其掌握的要求也不是很高,学生往往通过死记硬背来解决这些化学问题,于是在步入高中以后,仍然沿用着这种传统的学习方式。然而高中的化学不同于初中,知识点繁多,理论的难度也上升了一个层次,当然需要记忆的内容也有较多,如果学生依然凭借传统的记忆方式很难对高中化学的知识进行全盘的掌握,更谈不上深层次的理解。因此,对于高中化学的学习应当重点注重对学习方法的研究,让学生充分的意识到高中化学与初中化学的本质区别,学习好高中化学需要较好地记忆力与超强逻辑分析能力二者的有机配合才可以,与此同时还要具备较好地实验分析能力和精准的计算能力,只有真正做到以上几点才能彻底的提高化学的学习效率,才能将高中化学掌握扎实。另外一方面,教师也应当让学生认识到自主学习的重要性,学生发挥自身的主动性,配合教师的辅导,这样既能够提升学生的学习效率,也能使得教师的课堂教学效率有所提升。
三、努力培养学生的实际动手能力
化学这门学科主要是通过实验的方式进行学习的,可以说化学实验伴随着整个高中化学的全过程,因此,教师应当格外重视化学实验对学生实际动手能力培养所起到的重要作用,它是提升高中生学习化学学习效率的关键和核心。学生在整个实验的过程中,主要是通过对实验过程中所遇到的问题进行分析,来深入的了解具体的化学问题,得出一定结论的,这样做的目的在于可以很好的摆脱化学理论的繁琐和枯燥,让本来繁杂难懂的化学知识变得简单、易于理解,让学生在学习的过程中充满好奇和主动,充分汇集学生注意力,并且在实验取得成功后,学生们也会拥有较强的成就感,让学生更加有动力去进行学习和研究,这也是提升教师教学效率的一种有效方法。
四、结束语
从以上的分析中我们不难看出,传统的高中化学教学方式十分不利于学生学习效率的提升,同时也限制了教师的课堂教学的进行,禁锢式的封闭教学极大的影响了学生学习化学的兴趣和积极性,为此,需要教师在教授高中化学时,充分做好课前的准备,引发学生的学习兴趣,以适当的方式和方法指导学生学习,并加大力度培养学生的实际动手能力,改善自身的教学方法,最终实现提升高中化学教学效率的目的。
参考文献