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关键词:化学物质教学 猜想与假设
一、相关概念的界定
1. 猜想
猜想是在观察和实验的基础上,根据已有的科学知识和经验事实对未知的事实进行理性思维作用而做出的猜测性推断。猜想中具有很多超逻辑因素,但只有在充分逻辑思维作用下,才能导致思维的复现、想象、直觉,从而做出猜想。猜想用准确的科学语言、逻辑形式表达出来就成为具体假设。
2. 假设
《现代汉语词典》对“假设”的解释是:科学研究中对客观事物的假定的说明,假设要根据事实提出,经过实践证明是正确的就成为理论。在科学探究中,假设是对观察现象的一个假定性的解释或者说是对所提出的科学问题的一个推测性的答案。假设是试图对所观察现象的原因或对实验将要出现的结果做推测,假设要有一定的根据,或者是观察事实的根据,或者是原有知识经验的根据。假设是要符合逻辑的,形成假设要有一个推理的过程,并且要有相关的实验或其他实证研究的工作紧随其后以验证假设是否成立,做出合理的假设可使求证意识与逻辑推断能力得到提高。猜想比假设更广泛,表达的言语更自由。对中学生来说,猜想和假设在实际探究活动中往往不断反复,彼此交融,相互融合。
3. 假设与假说
假设指从已有的事实材料和科学原理出发,对事物(现象)存在的原因或规律作出有根据的假定性说明。假说是科学发展的形式,是科学理论形成的重要阶段。假设和假说既有区别又有联系。假设是科学假说的雏形和胚胎,是对所研究的客观事物本质和规律的一种初步设想,而科学假说则是假设的验证结果,是已经达到了的“假设的学说”,它已经进一步升华为理论形式了。它们的关系可用下图表示:
建构主义认为,知识并不是对现实的准确表征,它只是一种解释、一种假设,不是问题的最终答案,科学知识绝对不是一成不变的绝对真理,而是相对真理。任何科学的发展都是随时间推移不断地继承和扬弃的过程,它必将随着人们认识程度的深入而不断地变革、升华和改写,出现新的解释和假设。在探究活动中,特别是在提出猜想与假设的阶段,学生实际上就是根据已有的认知结构,综合、分析、比较相关的外在信息,从不同角度积极主动建构所研究问题的意义,从而把握事物(科学现象)的本质。
二、研究方法
高一的两个班,一个重点班45人,一个普通班56人。实验班为普通班,在《化学必修一》第三、四章采取“猜想与假设”能力培养的教学方式教学,重点班为对照班采用常规教学策略,经过两个月的教学实践。对研究对象的“猜想与假设”能力,化学学习兴趣,化学学习成绩进行前后测。对“猜想与假设”能力的测量用的是广西师范大学化工学学院文庆城、许应华的《化学猜想与假设能力的PTA量表》。化学学习兴趣的量表借鉴了徐承先编的《高中生化学学习兴趣量表》,编制了两份高中学生化学学习兴趣的调查问卷。陈述句分为2类:一类是肯定性陈述,如“我觉得每周开设的化学课程太少,心里盼望着能多上儿节化学课”,那么选择(A)完全同意、B)基本同意、C)基本不同意、D)完全不同意的得分分别为7分、5分、3分、1分;另一类是否定性陈述,如“如果课前得知化学课不上了,我会很高兴”,那么选择(A)完全同意、B)基本同意、C)基本不同意、D)完全不同意的得分分别为1分、3分、5分、7分。自制量表满分一百分,化学学习成绩以研究对象的入学成绩和检测成绩获取数据,以研究猜想与假设的教学策略对这三个因变量的影响。在此实验中,教学时间、进度、教师、教材都保持了一致。
三、研究意义
现阶段对探究过程或者技巧能力等有好几种分类,比如美国科学促进协会认为完整的一个探究活动应该有:观察、测量、应用数据、分类、应用时空关系、交流、推理、预测、解释数据、建立模型、下定义、建立假设、控制条件和实验等14种具体的过程技能。许应华、文庆城认为中学生科学探究能力是由提出问题能力、猜想与假设能力、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等8种能力构成。郑长龙教授提出三过程说,还有研究者提出五过程说、七过程说。正所谓仁者见仁,智者见智。但不管对科学方法或探究技能做怎样的分类,猜想与假设都科学探究的核心环节,同时又是学生认识事物(现象)的第一步自我式判断,是使学生思维发散的最为活跃的阶段,它在一定程度上决定着探究的方向。在整个探究过程中起着承上启下的作用,同时也是学生在思维层面上探究的关键一环。猜想与假设环节在科学探究的过程中起着举足轻重的作用。甚至有研究者认为学生的创造力取决于猜想与假设的能力。恩格斯也曾经说过:只要自然科学在思维着,它的发展形式就是假说。
本研究试图了解学生在化学物质的学习中是如何进行猜想与假设的,通过化学物质的探究性教学寻求比较有效的培养学生的猜想与假设能力化学教学策略。探讨猜想、假设的能力与化学成绩、学习兴趣的关系,对改进中学化学教学、推动当前的基础教育课程改革,具有十分重要的意义。
四、数据处理
表二:“猜想与假设”前测能力等级(猜想与假设能力的等级评定:A.强:9分及9分以上;B.较强:8分;C.一般:6分和7分;D.较差:4分和5分;E.差:3分及3分以下。)
结论
以上数据我们可以看出:学生的猜想与假设的能力普遍比较弱,但重点班的要稍微好于普通班。通过一段时间的在化学物质的教学中有意地进行猜想与假设能力的培养,实验班的探究能力有较大的提高,尤其是E等级的学生人数有较大的下降,从实验前的31降到了23,而且有两个人达到了较强的B等级,而对照班各个等级的人数变化都不是很大。所以我们得出这个结论:猜想与假设的能力能通过探究性的物质教学的猜想与假设能力的培养而得到提高。尤其值得注意的是实验班学生的化学学习兴趣和学习成绩都有较大的提高,这也是我们一线教师继续实施探究性教学的动力。
参考文献:
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关键词:有机化学;趣味性;策略
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1673-9132(2016)10-0245-120
DOI:10.16657/ki.issn1673-9132.2016.10.003
有机化学是高等院校化学、生物、材料、医学、环境、土木等专业的专业必修课程,在专业培养计划中具有不可替代的地位。通过有机化学课程的学习,学生可以掌握有机化学专业知识,如有机化学的发展历史,相关概念及理论、物质的合成和分离。一般,鉴于化学这门课程本身以化学实验为基础,故会开设有机化学实验。通过有机化学实验,学生可以将实验与理论课程相互联系且融会贯通,锻炼动手操作的能力与实践能力。
近年来,高等学校教学过程中,过多地关注教学知识能够通过教学过程直接传授给学生,忽视了教学中应用多样的教学方法,在保证量的前提下,让学生能够掌握好所学知识。此时,如果在教学过程中,将趣味性贯穿整个教学过程,可以改善教学过程中理论知识的生涩难懂的状况。教学过程中的趣味性的原则指的是在教学过程中教师运用幽默生动的语言、灵活的教学技巧、直观形象的表演以及富有感染力的激情等来最大限度地增加课堂活力、激发学生的学习兴趣、增强学习效果的一种教学方式,它要求在教学中教师应该以学生为中心,把枯燥、难懂的课堂变得生动而富有感染力[1]。所以,如何在有机化学教学中,采取不同的策略使课堂显得趣味横生就显得尤为重要。
一、充分应用多媒体,从视听角度激发学习兴趣
传统的一支粉笔的教学模式早已不再适用于现在的课堂教学,随着多媒体技术的出现,各种多媒体软件的广泛应用已经成为现实。通过教学课件,讲授的内容至少可以增加百分之三十左右,课件制作过程中,除了可以增加图片以及图标外,还可以穿插各种视频短片。关于环己烷的椅式构象的翻转过程中,学生难以从生涩的表述中理解构象的翻转过程,所以在教学中,我通过自己制作的构象翻转的小短片,使学生理解构象翻转的全过程,在这个过程中学生对于生涩的东西不再排斥,从而产生兴趣。
二、利用化学实验教学,调动学生的好奇心与学习兴趣
大多数人对化学的兴趣大部分来源于奇妙有趣的实验。从根本上来说,化学是一门实验学科,因此在有机化学课程的教学中,利用化学实验将产生不可估量的作用。戚洪彬等人[2]在《大学化学实验课程体系的建设》中就指出化学实验的趣味化、生活化的重要性。
化学实验,可以激发学生的学习兴趣,特别是充满趣味性的实验,可以带给学生无穷的惊奇和求知欲。作为一名化学专业的教师,应当穷尽自己的专业知识和教学技能,在课堂上展示给学生千变万化的实验现象,并且得到严密的实验结论。那么,教师如何设计实验,使得实验具有趣味性就是一个需要考虑的问题。有机化学,是一门实践性与应用性较强的学科,是一门渗透进社会生活各个方面的学科,也就是化学物质、化学现象以及化学变化无时无刻不在、无处不在。因此,教师应根据这些原则,设计实验。在实际的教学中,把这样一些生活中的物质带进化学实验室,并且设计成各式各样的趣味实验,比如,纸币为何点不着,猪肝中有酶存在吗、牛奶中掺了豆浆怎么检查等等这样一些实验。通过这些实验,既调动了学生的好奇心,又在潜移默化中产生了有机化学学习的兴趣。
三、应用趣味教学方法,让课堂更富立体感
教学方法,指教师为了完成教学任务所进行的根据教学内容因材施教、化难为易来理解理论和练习实践的活动途径,它是一种实现教学任务的方法和手段[3]。
教师可以根据化学专业的特色,收集以下各方面的材料进行教学方法的改进。
第一,利用比喻、拟人的手法,将有机化学中,种类繁多的化学名称、反应机理等进行比喻和拟人,吸引学生的注意力。将碳比喻为人,对于碳一般最多只能连接另外四个原子,学生可以记忆为人只有两只手和两只脚,另外一个人想要抓住他只能拉手或者是拉着脚。对于亲核反应机理来说,反应过程中需要越过能垒,这时,可以比喻为人翻大山,体质较弱的人由于缺少能量,翻不过大山,也就不能完成任务,即无法反应。
第二,适当引入成语、谜语,使课堂充满趣味。中华文明博大精深,现今流传的成语很多都蕴含了丰富的化学知识。在课堂上适时运用成语,可以达到拓展学生知识面,增加学生的学习兴趣的作用。如信口雌黄、饮鸩止渴、沙里淘金、百炼成钢和灵丹妙药等。故用“甘之如饴”来引入有机化学中关于糖类这一章,让学生了解祖先早有由粮食中制取糖类的技术。学生都有一定的求知欲,把化学知识转化为更具趣味性的谜语,就可以激发学生的学习兴趣,提高课堂教学的效率。比如,有机化学实验中经常使用的直型冷凝管,可以出这样的谜语“直直肠来有肚皮,肠内肠外不通气,肠外冷来,肠内热”,便可形象地刻画直型冷凝管。
第三,生活离不开化学,兴趣能够产生在于其贴近生活。由于日常生活和工业生产都离不开化学,在课堂教学过程中要充分认识到这一点,联系实际,激发学习的兴趣,最终引导学生运用化学知识解决实际问题。比如,在讲到研究“对映异构体”的重要性的时候,可以拓宽知识面,联系生活中常用的药物,如沙利度胺,存在一对对映异构体S与R构型,其R构型具有抑制反应活性,而S构型有致畸性,可以导致胎儿四肢短小甚至缺失,通过这些引入可以让学生对对映异构体的研究的重要性产生更多的兴趣和深刻的认识。
总之,在有机化学教学过程中,运用趣味教学的原则,可以打破“满堂灌”,生涩难懂难记忆的问题。从个人教学过程的例子出发,总结教学中的一些启发,希望能够给有机化学教学中的趣味教学原则的应用扩展提供一些参考。
[1] 马书云,王慧,吴方平,刘翠翠.自主趣味实验提高自主学习能力
的实践[J].实验技术与管理,2015(9):194-196.
[2] 戚洪彬,梁树平,姜浩.大学化学实验课程体系的建设[J].实验技
术与管理,2011(10): 335-339.
[3] 韩维东.课堂趣味研究[D].河南大学硕士学位论文,2010.
Application of Interest-oriented Teaching in Organic Chemistry Class
WANG Qian-qian
(Technique Department, Xinyang Normal University Huarui College,Xinyang Henan,464000,China)
关键词:高压液相色谱(HPLC) 正辛醇-水分配系数(Kow) 相关性分析 实验设计
中图分类号:G642.423 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2014.17.111
液相色谱分析是仪器分析的重要手段之一,在现代有机物分析中发挥了巨大的作用。液相色谱分析教学也成为大学化学、生物、药学、环境科学、食品科学等诸多专业的《仪器分析》课程中的重要内容。随着我国经济发展,各普通高校相关专业的实验条件改善,在《仪器分析》配套实验课程中逐步开设了高压液相色谱(HPLC)实验,有的在专门的《色谱》课程配套实验中分不同类型、目的多方案开设实验。传统的HPLC教学实验开设常常是选择一种到三种有机物作为对象,在一定色谱条件下进行色谱分离与定性定量检测,评估分离与分析的性能。然而,多年的教学经验让我们发现一个问题,常常学习过的学生或者甚至高年级的研究生并不能初步判断不同有机物在反相HPLC上的保留特性的差异,而且往往对色谱分离原理在HPLC的实现机制缺少应有的基本认知。这促使我们设计了一套新的液相色谱实验教学设计,即双酚类有机物的Kow测定。
1 实验原理
色谱法是一种借助色谱分离原理而使混合物中各组分分离的技术,它是混合物非常有效的分离、分析方法。其中的一相固定不动,称为固定相;另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体(气体或液体),称为流动相。当流动相中携带的混合物流经固定相时,其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异,与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同,随着流动相的移动,混合物在两相间经过反复多次的分配平衡,使得各组分被固定相保留的时间不同,从而按一定次序由固定相中流出。
待测有机组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附,或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下,组分在两相间分配达到平衡时的浓度(单位:g / mL)比,称为分配系数,用 表示,即:
(1)
分配系数是色谱分离的依据。常用的分配系数是正辛醇-水分配系数Kow,即:
(2)
式中:CO、CW分别为有机物在正辛醇相和水相中的平衡浓度。Kow不同,保留时间亦不同。现已积累了大量有机化合物的Kow值,是量化表征有机化合物疏水性的方法之一。[1]
USEPA根据Kow与色谱保留时间t的对数线性相关性(方程(3)所示),建立了基于反相HPLC保留时间t测定有机物Kow的标准方法。[2]
log Kow = alogt +b (3)
该标准方法中高效液相色谱法采用C-18反相色谱柱,流动相为甲醇-水混合液。本实验采用高效液相色谱法测定双酚类一系列结构相似的有机化合物的保留时间,通过考察保留时间与KOW之间的关系来进一步理解色谱法的原理,掌握基本实验操作和数据分析方法。本实验设计中选择的系列有机物是双酚类有机物。
2 实验试剂及仪器
双酚类有机物双酚A(BPA)、硫代双酚(TDP)、苯基乙基双酚(BPAP)、环己基双酚(BPCH)、双甲基苯酚丙烷(BPP)、双二甲基苯酚丙烷(TMBPA)、对苯撑二异亚丙基二苯酚(BPC)的稀溶液;高效液相色谱仪:安捷伦1200,流速:1.0mL/min;二极管阵列紫外检测器;色谱柱:Kromasil 100-5C18,150×4.6mm。流动相甲醇-水混合液(80%甲醇:20%水),20微升定量环。也可采用手动进样模式的HPLC。
3 实验步骤
第一,按体积比配制80%的甲醇溶液,超声20min除去溶液中溶解的气体,用微孔滤膜过滤后即可作为流动相使用。
第二,打开高效液相色谱仪,设置仪器参数:流速=1mL/min;检测波长λ=280nm;在工作站中设置样品的相关参数:样品名称,检测时间,文件指定的保存目录等。参数设好以后开泵脱气(每次更换新的流动相都要进行脱气操作),脱气完毕后测试基线。
第三,待基线平稳以后,将配好的BPA等一系列双酚类有机物的稀溶液用进样针从进样口依次进样,设定每一次的检测时间为10min,记录各样品的出峰时间t,单位min。
第四,样品测定完后,关闭紫外检测器。用超纯水进样,清洗进样器中残留的样品,用100%甲醇流动相冲洗色谱柱约30min,关闭高压泵。
4 实验结果及数据处理
4.1 实验结果记录
在表1中记录七种双酚类有机物在HPLC上的保留时间t,同时查阅现有的化学物质安全手册(MSDS)或其他工具书,或者利用Chemiffice软件获得这些双酚类有机物的Kow,计算其对数,列于表1。
表1 实验结果
[[项目\&BPA\&BPP\&BPC\&TMBPA\&BPAP\&BPCH\&TDP\&t (min)\&2.514\&6.662\&3.306\&4.331\&3.138\&3.583\&2.327\&logKOW\&4.15\&7.04\&5.14\&6.1\&5.34\&4.9\&3.36\&logt\&0.4004\&0.8236\&0.5193\&0.6366\&0.4967\&0.5542\&0.3668\&]
]
注:t为用液谱法测得的相应物质的保留时间;Kow由Chemoffice软件获得。
4.2 确定log t 对log Kow的关系
利用Origin软件(或者其他科学数据处理软件)将log t 对log Kow作图,并进行线性回归,得到结果如图1所示。
图1 log Kow-log t关系图
图1得到方程为logKow=7.521×logt+1.06651,R2=0.89608。不难看出双酚类有机物完全满足Kow与保留时间t之间的对数线性关系,能够很好说明当有机物Kow加大时,其HPLC保留时间t延长的基本规律,而这一规律很好的反映了色谱分离原理在HPLC的实现机制,即有机物在流动相与固定相中不断分配,达到平衡。而这个LC的分配原理与Kow的分配原理是一致的。在LC中固定相是C18,相当于Kow中作为有机相的正辛醇;而流动相是甲醇-水混合液,相当于是Kow中的水相。
4.3 思考与讨论
由图1可知,实验结果举例中回归方程相关系数R2=0.89608,尽管明显大于临界相关系数(R2=0.764,a< 0.01, n=7),说明具有显著相关性。但是相对而言,BPA和BPC的数据相关性最差。这可能是由于下列原因引起的:第一,试验由本组所有成员分别进样,可能是由实验中实验者的操作习惯或操作失误所造成的;第二,液相色谱的手动进样器松动,在换新的进样器前所得到的数据可能并不准确;第三,由于实验中BPA等物质的浓度没有控制,浓度过高的有机物对色谱峰展宽,给其保留时间t测定带来较大误差。
5 结论
通过近年来的教学实践,该实验教学方案设计取得了良好效果,既帮助学习者生动快速理解掌握HPLC的分离原理与实现方式,又让他们能够延伸知识点,掌握了分配的重要基础和参数,以及判断有机物保留时间,利用MSDS数据和操作Chemoffice软件等本领。另外本设计对仪器条件要求较低,有利于在此基础上进行实验的扩展,既适于化学专业作为色谱实验系列教学内容的基础环节,又适于非化学专业的(尤其是生物、环境、食品科学专业)作为基本实验教学内容加以应用。
参考文献:
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[2]USEPA. Standard Test Method for Partition Coefficient (N-Octanol/Water) Estimation by Liquid Chromatography [Z]. E1147-92, 1997.
关键词:医学;化学;共性;区别;交互作用
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)07-0069-02
众所周知,自古医学与化学的关系密不可分。医学作为一门实践性很强的学科,主要任务是对人体的生理、心理和病理等现象进行规律的探索,发现有效的预防、诊断和治疗疾病的方法,以更好地保障人类健康。而化学作为一门自然学科,主要任务是研究物质的组成、结构、性质、变化及应用。两者存在显著差异的同时,彼此之间又相互融合和相互渗透。医学的基础少不了化学,医学的发展离不开化学。而化学又可以通过医学的发展来推动自身的进步。了解它们之间的联系和区别将有利于运用在社会生活中,更好地为人类发展做出贡献,进而推动时代的进步。
一、医学与化学起源
纵观人类医学的发展史,医学是在社会生产和生活中逐渐积累救护经验而形成并存在的,历史上经历了五种医学模式:(1)神灵主义医学模式:在科技水平落后的古代,人们依赖祈祷和巫术,同时用植物药进行简单的治疗,对创伤进行简易处理。(2)自然哲学的医学模式:对宏观宇宙万物有了粗浅的认识,出现了中国的阴阳五行的病理观和古希腊的“四体液学说”。(3)机械论的医学:文艺复兴,一些科学家把复杂运动简单归纳为机械运动或物理、化学变化,疾病就是生物体这种机器某部分故障。这种机械的自然观和实验方法当时促进了自然和医学的发展。(4)模式生物医学模式:19世纪后半叶发现了几十种致病菌,人们就认为环境、宿主、病因三个相互作用的因素维持着生态平衡,如果失调就会导致疾病,这是从纯生物角度进行理解的。(5)生物―心理―社会医学模式:人们发现抑郁症、高血压病、胃溃疡病、心血管病等与人的心理和社会因素有关。疾病的调控需要生物―心理―社会的相互作用。医学的发展进入了一个新的时期。
化学作为一门自然学科,在科学技术发展和社会生活中有着重要的作用。化学的发展主要经历了五个时期:(1)远古的工艺化学时期:该时期人们从制陶、冶金、酿酒、染色等工艺中累积化学知识,但系统的化学知识还没有形成。(2)炼丹术和医药化学时期:人们记载、总结炼丹术,开始了最早的化学实验。这一时期积累了许多物质间的化学变化,为化学的发展提供了丰富的素材。(3)燃素化学时期:随着工业不断进步和实验室经验不断积累,人们认为燃素是可燃物燃烧的必需条件,燃烧的过程就是可燃物在燃烧中释放燃素的过程。(4)近代化学时期:这一时期不少化学基本定律被建立起来,例如:提出了原子学说,发现了元素周期律,发展了有机结构理论。这时期为现代化学的发展奠定了基础。(5)现代化学时期:即是现代科学相互渗透的时期。例如量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言;化学向生物学渗透,逐步发现了蛋白质、酶等生命物质的结构。医学与化学在不断发展中相互交融、相互渗透。
二、医学与化学共性
由于医学与化学的渊源可以追溯到远古时期,其间自然存在错综复杂的联系。从大的方向来看,医学的研究旨在促进健康之完美,而身体机能的稳定与相对平衡即完美,与化学中常常追求的反应平衡有相通之处。从小处着眼,二者的原理、基础乃至研究所需的技术与精细程度要求也时常相差无几。医学的合理实践需要其他相关基础学科的综合理论,而化学可以推动建立一个完整的医学知识体系:许多疾病要从分子水平上加以探究与解释才能明晰发生机理,化学研究分子在体内的调控表达过程和反应就成为了解和认识疾病的发病机制、演变过程和临床治疗的基础与热点。因此,医学可以说是化学在生命方面的应用,化学又是医学从基础学习到理论实践过程中必不可缺的一门学问。
人体是医学研究的主要对象,人体各种组织主要由蛋白质、脂肪、糖类、无机盐和水等相关化学物质组成,含有数十种化学元素以及大量的微量元素。在人体中不断有化学反应的发生、能量的转化来维持人的生命进程,当人体内的化学反应向不良的方向进行时就会出现病理现象,这就需要用医学来解决。医学的一项重要任务是预防疾病,在预防疾病时离不开化学,例如:环境的检测、消毒剂的使用等。血液、尿样等成分的化验更与化学知识密切相关,通过化学检验查出人体的异常。在治疗疾病时,药物的合成以及结构、性质、应用的鉴定,中草药成分的提取、用途的鉴定,新药的开发研制,都需要丰富的化学知识来解决。医学科学日新月异,放射性同位素在医学中的广泛应用,临床治疗中使用的人造皮肤、人造器官、人造血管、人造血液等先进医疗方法不断取得新进展,更是化学与医学密切联系的结果。在医学不断发展的同时,也需要化学不断的更新。医学中新的化验方法的出现要求新的检测方法,新药物的研发要求发现可用于医学治疗的新物质。医学的发展依赖于化学提供的平台,化学的进步依靠于医学的更新。
三、医学与化学的区别
尽管医学与化学间存在很多的共通之处,他们的差别依然存在。这首先体现在本质及定义上。化学,即“变化的科学”,旨在原子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律。如今已发展出如无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等二级学科,成为公认的“中心科学”。医学,跨越了自然科学和社会科学两个领域,成为深深扎根于众多学科之中的综合性科学。医学在于协调人体生理、生理良好状态及其相关问题,目的是治疗预防疾病,保障人体生理机能的健康。其次,化学和医学分别呈现不同学科层次、内容及形式。最后,两者在研究方法上存在差别。化学讲求实验出真知,它以现象和数据为阶梯,以实验和推理为基石,最终抵达问题的实质,是一种形式化的方法;它遵循的便是这种形式化的方法,把实验作为研究的工具,遵循演绎的特征,是以抽象到一般的发展规律,通过不断的实验探索,能准确地用概念来表述一个问题的约束条件,达到解决这一问题的一般方式。医学则更加强调实践出真理,对已经发生和存在的情况进行调查、观察,其研究目的明确,研究因素客观存在,是一种实证性的方法;它遵循的这种实证性的方法,把仪器作为工具,以生命体为研究对象,讲究以证实,通过实践获取经验,再归纳、统计达到一般共性。相比于化学,医学不企求认识研究对象的完整的方面及其全面的相互关系,而是以焦点为中心,从认识的目的出发限定认识的主要方面,得到一个实用的解。最后,医学和化学的研究对象不同。化学从物质的原子、分子出发,研究单一的物质个体,从个体出发研究整体,就是从局部到全面的研究过程。而医学主要使用生命体这个整体,要从整体出发,再来研究某一方面,就是从全面到局部的研究过程。
四、医学与化学交互促进作用
社会与自然环境的迅速变化决定了一些重大发现必须依赖学科的交叉。化学作为基础学科,其发展水平足以为其他相关学科研究提供发展平台,医学也同样需要借助此平台继续发展。例如麻醉剂的诞生与发展,早在1800年英国化学家Dov y H 就发现一氧化氮具有麻醉功效,不久之后,人们发现了具有更好的麻醉功效的乙醚,这对实现无痛外科手术及牙科手术的重要性不言而喻。接着陆续发明的更加实用有效的麻醉剂成为现代的外科手术的基石。1932年德国科学家Gerhard domagk使用偶氮磺胺染料用于治疗一位患细菌性败血症的孩子并使他得以康复。由此,化学家研究发现并制备了许多新型的磺胺药物,因而开创了今天的抗生素领域。
现代化学和现代医学有更加紧密的联系。例如,无机化学、有机化学和生理学不断融合并发展出现了一门新的学科――生物化学,其主要是研究生命活动和生理。它就是利用化学的理论和研究方法,对生物的化学组成、生物中亚细胞结构和功能及生命过程中的物质代谢和能量变化等生命活动进行研究。近年来,随着化学技术的不断进步,化学在生物高分子的研究领域中取得了突破,从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质,由此形成了一门新学科――分子生物学。由于分子生物学的发展,人们对生命的了解也逐步深入到分子水平,对医学的发展也产生了重大的影响。例如,化学家通过分子层面研究发现了生物遗传因子的基因是脱氧核糖核酸分子(DNA)。从化学研究方法中发展起来的各种色谱分离技术,在中草药成分的分离提纯上有很大的应用,也给医学提供了强有力的方法。化学对医学起了极大的推动作用。
而在化学为医学的发展提供必要的前提和理论基础的同时,医学也在化学孕育发展的过程中起到了非同小可的作用,医学的水平一定程度上反映了化学的发展状况。医学在发展中遇到的任何新的临床问题对医学、化学乃至所有的科学技术提出了更高层次的要求,并大大促进了化学的进步。
总之,医学与化学相互促进并相辅相成,随着时代的发展,医学的发展将越来越依赖于化学的进步,而医学也促进了化学的深入发展。他们之间日益大程度的借鉴及相互渗透将更好地造福于人类社会的发展与进步。
参考文献:
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[5]袁婉清.为文科学生开设化学选修课的探讨[J].大学化学,1994,(2).
关键词:普通化学;绿色化学教育;环境保护;渗透
化学在人类历史发展的长河中起着十分重要而积极的作用。化学让当今人类社会的生活变得丰富多彩的同时,也给人类带来了不容忽视的环境和生态危机。全球的十大环境问题包括大气污染、臭氧层破坏、海洋污染、土地退化和沙漠化、淡水资源紧张和污染、生物多样性减少以及环境公害等都直接与化学和化工产品的化学物质污染有关[1]。化学面临人类可持续发展、环境保护等的巨大挑战,绿色化学正是在这一背景下应运而生的。绿色化学可以诠释为环境友好化学,绿色化学是开发从源头解决污染的一门科学,对环境保护及社会的可持续发展具有重要的意义[3]。
一、开展绿色化学教育的必要性
1.开展绿色化学教育是社会发展的需要。普通化学课程是高等工科院校非化工专业学生的一门必修课,也是唯一的一门化学类课程。由于没有其他化学类后续课程,普通化学课程对学生进行绿色化学教育有着得天独厚的条件,其影响面之大、教学效果之明显远非选修课所能比。绿色化学是按照防止污染的思想发展起来的,是履行防止污染的最首要的和最根本的工具,也是提高人们物资再生产能力的技术的工具,绿色化学倡导采取绿色和环境友善结果的开展模式,从本源上防止污染的发生,可以克制污染在时间上延长和空间上增加,为人们的可继续发展起到调试和限制的维护作用。当今人类早就深刻地认识到,假如不从源头上防止污染的发生,实际地解决化学的污染,这样,就不可以真正地处理环境污染这个全国性的问题。建立绿色化学计划,可以防止化学污染,有助于环保,让人们与环境和平相处。将绿色化学思想渗透到普通化学的教学中,不仅丰富了教学内容,使学生了解和关心生态、环境、能源等方面的问题,而且有利于激发学生的学习兴趣,培养学生的创造力,增强学生的环保意识,使学生树立绿色化学的思想和环境保护的意识,培养社会责任感。
2.开展绿色化学教育是素质教育的需要。素质教育是现代教育所提倡的,素质教育包含知识素质、身体素质、心理素质等,而大学学生的绿色化学教育恰是知识素质的关键内容,同时又是别的素质的全面表现。帮助学生树立绿色意识,形成绿色化学观,促进学生养成良好的科学素养,以回归自然、与自然和谐相处为己任。每一个国家,每一个人假如只想取得而不懂得保护和节省,到最后都会因为隔离绿色化学这个科学的方法而将遭到大自然随意地惩罚,而今威胁人们生存的四大全球性问题——资源短缺与能源危机、环境污染和生态失调。青年一代,尤其是青年大学生作为未来社会的栋梁、未来社会的决策者,其意识、伦理、知识、信念都将从极大程度上决定世界的未来,这就需要从普通化学教育中逐渐侵入到绿色化学的文化中,对学生开展绿色化学教育,让同学们建立绿色化学的思维和环境保护知识。唯有坚定不移地将绿色化学这一个信念深入地浸透到各个同学的大脑中去,我们的环境和能源状况才可以出现改善的曙光。
二、在普通课堂教学渗透绿色化学教育
1.结合教材内容和生活实际。老师也可利用化学课的环境保护学识,采取各种各样的办法解说环境保护情况,逐渐让学生知道污染环境的现状,开拓同学们保护环境的意识,且每时每刻体现美化化学的原则,到处夹杂着美丽的化学教育,从此让学生建立绿色化学的思维。要把绿色化学的理念贯穿到整个化学教育之中,化学教育必须体现绿色化学的新内容。将教学内容涉及的绿色化学知识,较为系统地渗透、融入普通化学课程的教学内容中,并积极跟踪科研成果的新进展、新动向及相关的新信息,不断丰富、深化和改进绿色化学的教学内容。就是在化学的教学的过程中,对教学实质触及的有绿色化学知识的方面,及时地、恰当地加大知识创新及思路开拓。如在第一章“热化学”中,介绍了能源,引出了清洁燃料、绿色能源-风能、太阳能,并介绍了我国燃料电池研究和发展的趋势,并从环保的角度介绍废弃电池不能随意丢弃,应该分类回收。在讲“化学反应速率”一节时介绍原子利用率、绿色催化剂的概念。在教学过程中培养学生的环保意识,使学生懂得科学技术本身就具有生态价值,包含绿色化学在内的绿色科技,将使人类与自然在更高层次上和谐共处。将绿色化学教育融入普通化学教学中,不仅密切了化学和工程的实际联系,改变了以往普通化学课程教学内容单调、陈旧的面貌,而且大大激发了学生的求知欲和学习的热情,极大地提高了普通化学的教学效果。
2.结合多媒体。教学手段现代化是化学教育适应高层次的绿色化学教学需要的必要条件。只有采用现代化教学手段(投影、幻灯、录像、光盘等)和信息教育手段(包括上网、使用多媒体等),才能更直观、更形象地体现绿色化学内容,更易于为学生所接受,取得更好的教学效果。近年来,多媒体技术已广泛应用于各个教学领域,对提高教学质量发挥着重要的作用。例如,在学习第二章“化学反应原理”时,在多媒体的屏幕上出现飞驰的、冒着浓浓尾气的汽车,然后画面出现了雾霾天气,自然而然地引出了空气污染的治理与防范。我们知道汽车尾气中含有大量的NO和CO,这两种气体都是大气污染物,如果在NO和CO在排放到大气前经过化学反应,能够生成N2和CO2,就可以大大降低汽车尾气对环境的污染。那么NO和CO的反应能够发生吗?如果该反应能发生,能否进行得完全?该反应的快慢程度?这样,很自然地把本章所要讲授的知识——化学反应的方向和吉布斯自由能变、化学平衡与平衡的移动以及化学反应速率介绍给学生,激发了学生的学习兴趣。在讲授化学基本知识的同时,把与之相关的绿色化学知识传授给学生,使学生在潜移默化中受到良好的绿色化学教育,增强学生的环保意识,提高学生的综合素质。
三、结语
高等教育的培养目标已不再是单纯的专业技术人才,而是要有高度的社会责任感、优秀的专业技术素质、较高的环境意识、能把工程问题置于社会环境中综合考虑的高素质人才。
这就让我们自觉地要掌握宽广的化学知识和才能,充分地认识绿色化学的必要性,还要笼统地学习绿色化学的思想和崭新的研究成绩,主动参加有关的商讨和教学的实施,把延续绿色环境知识作为自己义无反顾的任务,用客观的知识充实着我们的教学内容,按照范例所涉及的知识点,把绿色化学知识自然、生动地渗透到普通化学教学中。通过我们的教学使学生牢固树立绿色化学和环境保护的意识,让他们成为以后主动保护环境的“绿色化学家”。
参考文献:
[1]朱清时.绿色化学与产业革命[J].现代化工,1998,(1):4.
[2]谢年明.浅论绿色化学教育在化学教学中的渗透[J].化学工程与装备,2011,(8):224.
[3]刘根起,韩玲,张诚,程永清.非化学化工专业开展绿色化学教育的改革实践[J].化工高等教育,2004,(3):24.