無機化學的重要性范文
時間:2024-01-10 17:52:55
導語:如何才能寫好一篇無機化學的重要性,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。
篇1
有機基礎階段:包括,自然界較簡單的有機物——烴類化合物;生物體中重要的代謝中間物——醇、酚、醚、醛、酮、醌;重要的基本生物分子——羧酸及其衍生物;生物體內的高能化合物——含氮、含磷、含硫有機化合物等。以官能團教學為主線,掌握各類有機化合物結構、性質及反應等;以對生物體影響為紐帶,掌握應用,加強基礎學習。與藥學專業密切相關的有機化合物,生物次生物質——雜環、生物堿,萜類和甾體化合物等。體內有機物質反應的基礎,酶、生命必需物質——維生素、生物氧化等。生物體內四大物質。供能者——糖類化合物;儲能與供能者——脂類化合物;生命的表達者——蛋白質(氨基酸);生物遺傳的決定者——核酸(核苷酸)從結構,性質,功能,代謝意義以及代謝異常與疾病關系。生物代謝調節及器官生化(水,電解質代謝;肝臟生化)從水,鹽代謝方面理解、分析藥物的作用機理及肝臟在藥物代謝中的功能。以上整合加強了知識體系性,注重專業聯系,突出實際應用。
實驗教學的整合
遵循兩個原則:(1)層次要合理;(2)滿足崗位要求。①結合藥學,拓寬基礎實驗:如:一般的有機合成實驗可改為藥物阿斯匹林——乙酰水楊酸的制備。②重組兩門課程相關實驗,形成綜合性實驗。如:酮體的結構性質實驗與脂類代謝異常疾病的尿酮癥實驗合二為一:尿中酮體定性測定。既考察了結構性質,又掌握了疾病診斷方法。③結合學生就業方向以及職業技能等考試內容增設探究性、設計性實驗,提高創新思維。通過實驗把藥學中常用的兩門課程的知識如:分離、提純、識別、檢測、合成方法與原理,有機的聯系在一起,提高學生在藥學工作崗位的實踐技能。
整合優化過程注意的事項
兩門課程的整合優化不是簡單的疊加和重組,而是整合為一門新的課程體系《有機及生物化學》,所以應注意知識體系的連貫性、完整性和實用性。(1)連貫性:通過有機化合物在體外與體內反應基礎的對比,將有機化學與生物化學銜接起來。如有機化學(在體外)——化學催化劑,高溫、高壓的條件與氧化還原;生物化學(在體內)——酶,溫和的條件,生物氧化。雖有差異,但反應原理相同。(2)完整性:通過四大物質代謝過程將有機化學基礎知識聯系成一個整體,以揭示生命的本質規律。(3)實用性:運用有機化學知識解釋代謝異常與疾病產生,為用藥提供依據。
教學方法的優化
(1)結合臨床巧設案例,提高學生興趣,加深知識的理解和應用,學會用有機化學解釋生物現象的本質。如講解脂類時,通過案例:長期過量飲酒導致脂肪肝,引導學生分析為什么乙醇會在肝臟內合成脂肪且堆積。從而總結出乙醇在體內代謝反應的過程,將有機與生化結合起來。(2)采用多媒體輔助教學,整合后的課程教學注重實踐,并且信息量大,所以要充分利用多媒體教學的優點[3],如采用超文本結構即按照人的聯想思維方式和非線性地組織管理信息,實現了知識的橫向聯系。(3)依托咸陽步長醫院(校醫院)資源,以就業方向及崗位需求,設計開展多樣性實踐教學:實踐教學的目的在于提高學生動手能力,滿足就業崗位需求,故以就業方向和崗位把學生分組,遵循以學生實踐為主,教師指導為輔的原則。督促學生進行分工合作,設計并完成實驗。實驗結論以實驗報告形式匯報,報告內容以使用的化學結構,反應式,表格,圖像等為主,探討實驗所遇的問題及實踐意義。使學生在動手過程中加深知識的理解,具備分析、解決實際問題的能力,在合作中獨立完成工作。
建立綜合考評體系
整合以后,通過平時作業、達標測試、實驗報告、操作技能考核和考試等實行階段性綜合考評,使學生的知識水平和能力水平得到相應提高。
篇2
1綠色化學理念對于無機化學實驗的重要性
綠色化學理念是綠色理念在化學中的具體體現,能夠極大程度的消除化學對于環境的污染,要知道現代社會對于自然的重視程度不斷提升,保護環境就是保護人類自己,所以說綠色化學是很重要的。要知道化學這門學科的特殊性就在于實驗,實驗是化學最基礎的,所以說要想學好化學,就必須不斷的做實驗,通過實驗現象和實驗結果的分析進行研究。無機化學實驗是化學試驗中一個比較基礎的化學實驗,但是其化學藥劑和化學產物對環境的污染卻不容小覷,一個簡單的化學實驗的產物(氯氣、二氧化碳等)都會對空氣造成污染,一旦處理不好就會對污染環境,而直接危及實驗者健康,綠色化學理念不僅僅是對污染進行治理,最主要的是通過一定的手段使降低或者消除污染物,避免對環境造成污染,這種主動的方式更能體現出對于環境的重視,所以說綠色化學的理念對于無機化學實驗是很重要的。
2正確把握綠色化學理念的滲透
2.1在課堂上對學生進行綠色化學相關內容的介紹
綠色化學理念是一種人文化的理念,教師在進行理論和實驗教學的過程中要注重向學生進行相關知識的介紹,讓學生對綠色化學有一定的認識和了解,尤其讓學生明確綠色化學的重要性,必要的可以采取一定的案例進行教學,讓學生在心理上提升對綠色化學的認識程度,這樣在進行無機化學實驗時才會有意識的貫徹綠色化學的理念,去主動的運用綠色化學的思維去處理和解決實驗中遇到的問題。要知道綠色化學之中理念對于學生自身發展的重要性,現代社會對于環境的重視程度注定需要更加優秀的‘綠色型人才’,具有綠色觀念的學生在步入社會后也有一定的競爭優勢,對于國家而言也更加重要。
2.2加強對實驗的要求
2.2.1在化學藥劑選擇時貫穿綠色化學理念要針對綠色化學對于實驗的要求對化學實驗的操作做出一定的改進,在改進時要嚴格控制遵循綠色原則,在這個基礎上從理論上將污染物的產生降到最小,例如在有關沉淀實驗中,在藥劑選用上,避免使用有毒藥劑或者重金屬藥劑,即使使用也是微量或者微毒的,因為這些沉淀物在處理時成本比較高,而且對水源的污染比較嚴重;同時在探究鐵的化合物的過程中會有一部分鉻產生,要著重對學生進行相關知識的介紹,使學生明確這種重金屬的危害,同時還可以利用這種化學藥劑選取對學生進行思路的拓展,讓學生自己進行思考選取藥劑,更能鍛煉學生綠色化學的應用。2.2.2規范操作要求,提升學生實驗操作能力在實驗操作和藥劑使用的過程中,要更加嚴格,教師在每一步實驗進行時都必須嚴格遵循實驗步驟,同時教師在做實驗的過程中一定要對每一步利弊進行講解,對其中應該注意的地方進行特殊指出,防止學生在操作過程中出現問題。在實驗進行前要對實驗儀器進行檢查,確保其密閉性完好,防止氣體泄漏,在實驗過程中還要對藥劑的量進行合理的控制,以防藥劑過量造成藥劑浪費,這同樣不符合綠色化學的理念??梢哉f提升學生的實驗操作能力,學生在操作過程中才能夠貫徹綠色化學的理念,這是綠色化學理念的目標。2.2.3實驗廢物的正確處理無機化學實驗會經常產生有廢氣、廢渣等廢物,對于這些廢物不能隨意排放或丟棄,所以說這些廢物的處理也是綠色化學的要求,對于一些可以循環利用的廢物,經過一定處理,提取出有用成分,進行妥善保存,以便下次實驗使用,對于無法利用的廢物要對其進行處理后在倒入下水道,如果不進行處理直接扔掉,廢物中的成分很可能會對水源造成一定的污染,例如廢物中的重金屬離子就必須通過處理將其排除出來,不能存在于廢物中。
3結語
篇3
關鍵詞:無機化學;教學;改革
一、目前無機化學面臨的困難
為深入了解無機化學的教學現狀,本研究以鄭州某高校化學學院大一學生為調查對象,發放問卷調查298份,收回有效問卷285份,問卷回收率為95.6%。調查顯示:學生基本采取高中的學習方式“上課仔細聽講做筆記,課下做練習題鞏固”,說明學生沒有了解大學無機化學的本質,沒有養成大學無機化學的學習方法,沒有充分利用大學圖書館、實驗室、師生討論等拓展知識面。學生普遍反映“大學知識內容多、難度大、抽象,和高中的化學銜接不上”,反映了教師僅限于課堂知識的傳授,沒有有效組織學生。多數學生希望補充與生活實際有關的化學知識,增強課堂的有趣性,激發學生學習的興趣,同時,希望教師在授課時要考慮學生的學習差異性;傳統的中學化學教學重視對結論的掌握和應用,而忽視對內在規律的探索,一些知識點大學和高中所闡述的內涵和外延不一致,學生一直糾結于已有的知識,對顛覆已有知識的知識點不易接受;傳統無機化學因為課時少,為趕進程,教學方式普遍采用傳統的教師講、學生聽的模式,課堂以教師為主體,束縛了學生思維能力和自學能力的發展,而學生沿襲高中的學習方式,沒有真正獨立思考,使得學得的知識是死知識,在實際的化學相關環境中不會進行知識遷移和靈活應用;學生沒真正理解學科本質,學生的自主探究能力沒有得到鍛煉和加強,不具備運用學科知識解決問題的能力。結合調查,目前無機化學面臨的困難較多主要在:①教學內容多但教學時數有限;和國外教材內容相比,教材內容古板靈活性差;教學內容落后于科技發展水平;教學方法落后。②當前無機化學課堂教學多采取以教師為中心以課堂講授為主的教學模式,教師仍是課堂的主體,忽略了學生的主體地位,對學生的學習方法的引導不夠重視,對學生在學習過程中的探究性、自主性、創新性、個體差異性關注不夠。③學習興趣不大、學習目標模糊不清和對知識的理解水平和應用水平較低,是目前大學無機化學教學中學生體現出來的主要特征。學生沒有充分認識到課前預習的重要性,課堂參與度不高,缺乏科學探索精神,怕吃苦,不能吃苦,遇到問題有畏難情緒。④教學評價方式單一,限制了對學生學習方法的引導和學習能力的培養。
二、無機化學教學的改革策略
無機化學教學改革立足于該科目的教學目標,通過全面科學地分析無機化學教學內容,按照學生的年齡與心理特征選擇合適的教學方式,對學生的知識掌握情況以及應用水平做出合理的評價,提高整體的教育水平。無機化學教學改革總的方針是精選教材內容,教學內容與當前科技水平接軌,注重基礎,突出重點分散難點,改革教學方法,改革教學模式,注重人文和科學素質的培養。以科學的思維分析方法引導學生透過現象解釋、聯系、尋找原因、總結規律、親身體驗、探究無機化學知識的規律和科學思想的形成過程及化學的學習方法,真正做到傳道授業解惑。1.了解學情,進行教學內容改革要求教師熟知高中教材,對學生的學情進行分析,把握學生對無機化學的認知程度,按照從易到難、從低到高以及從具體到抽象的順序對學生進行無機化學的教學,在循序漸進的過程中逐漸實現無機化學的教學目標。確定教學重難點。幫助學生構建新的知識體系,依據教學策略進行教學設計。教學思路是深入了解學情,拋出問題,引導學生進行問題探究,教師為學生提供資料信息,啟發學生多角度分析整合對比信息,并通過生生、師生間交流討論,得出結論?;瘜W知識是系統連貫的,授課時無機化學老師應該充分了解學生已經掌握的知識,在備課的時候,充分考慮教學過程中需要采用的教學方式和課程的具體內容,從中尋找突出學生主體地位的關鍵,使學生明確已有的知識點,了解高中階段學習此知識點的局限性,知道大學階段怎樣利用大學化學的知識處理解決問題。學生的學習熱情增加,上課師生互動增加,課堂教學產生了良性循環,教學效果增強。教材比較相關知識點:化學1(必修)膠體、物理量、電解質、氧化還原、酸堿中和滴定的定義以及各種元素和各種元素化合物的性質?;瘜W2(必修)元素周期律、無機化學原子結構、化學鍵、化學反應中的物質變化、核外電子排布的量子力學模型、化學能和電能的轉化等。化學3(選修)價電子對互斥理論、無機化學電子親和能、范德華力、離子極化、過渡型晶體、配合物、金屬鍵、配位鍵、電子云、元素周期表、價電子、原子半徑、電離能、電負性、雜化軌道理論、共價鍵、離子鍵、氫鍵、金屬晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體?;瘜W4(選修)無機化學能量最低原理、化學平衡常數、鹽的水解平衡常數、電解質溶液中的三大守恒式、酸堿中和滴定的PH突躍、反應焓變與吉布斯自由能判斷反應進行方向、同離子效應、酸堿質子理論、緩沖效應、絡合平衡、電離度和水解度平面轉化率、反應熱、中和熱、酸堿中和滴定、蓋斯定律、原電池的負極(陽極)、電解、燃燒熱、吸熱反映、量熱計、電鍍。2.改善教學策略,突出學生主體地位在無機化學課堂教學過程中,采取自主探究式教學以及思維導向教學方式,解決目前無機化學教學中存在的問題。學生是學習的主體,體驗自主學習、自主探索、自主創新帶來的成就感,培養學生發現問題、提出問題、解決問題的獨立思考能力。自主探究式教學指的是學生在老師的引導和啟發下,通過自主學習掌握知識的方式。這一教學方法需要通過小組、集體的形式,讓學生針對某一問題進行討論,分析出解決難題的方式,最終對知識留下深刻的記憶,這一方式能夠提高學生運用知識解決實際問題的能力。實施探究教學策略,激發學生學習興趣,使學生獲得科學的學習方法,培養獨立思考的思維能力和團隊協作精神;自主學習策略是在教師積極引導和鼓勵下,學生在了解學習任務的前提下,充分調動自己的能力,尋找最佳的學習方式,實施以解決問題為目的學習方式;思維導圖方式則是以科學命題的方式體現出各個事物之間的關系,這方面需要老師引導學生說出自己對知識的概括,再通過結構網的形式令學生明白各個知識點之間的關系,融會貫通,形成一個思維導圖。學生可加深對知識點及其之間聯系的了解,易于鞏固舊知識,加深記憶,提高學習能力。調查表明,學生學習能力的培養在學生的就業和職業發展中作用重大。因此,課堂教學應以學生學習能力的培養為重,教師要以知識和能力為主線,開展以提問和引導為主的教學方式,以這種方式引導學生自己發現問題、解決問題。不同學生個性存在差異,學習能力也存在差異,學生應學會選擇適合自己的學習方案,做好時間規劃,利用好課堂內外時間達到良好的學習效果。學生要學會預習,抓住重難點,進行課外延伸閱讀,善于歸納總結,利用各種資源如圖書館、電子閱覽室、免費數據庫等主動學習。在學習過程中學會主動思考,如主動探究化合價與氧化數的區別,其在化學歷史上的演變過程;現代元素周期表與維爾納周期表分別建立在什么基礎上。大學階段的電離能、電子親和能、電負性的變化規律和高中階段的“構、位、性”建立起關系;怎樣在化學平衡原理的知識體系中理解高中階段學過的電離平衡、沉淀溶解平衡、鹽類水解平衡;通過學習,提升哲學思想與審美能力,如利用氧化還原、酸堿、化學鍵等理論的學習了解無機化學中的矛盾與對立,繼而分析出這些矛盾和對立的轉化方式以及事物發展的必然性等。除此之外,還可以通過對自然中物質的分析研究,了解無機物在運動組合定位中存在的某種平衡與節奏等,如C60的發現源于對稱性的研究與欣賞??傮w來說,無機化學的教學評價方式依舊應該以最終結果為主,不過對結果的評價不僅局限于成績、作業完成情況以及學生的上課出勤率等固定因素中,建議采取多元化評價方式如添加歐美流行的paper、閱讀作業等,尊重學生個性,適應不同層次學生的需要,針對性地對學生安排作業任務,關心學生的心理變化和對無機化學的態度,幫助他們形成正確的價值觀,提高學生的科學素養。
參考文獻:
[1]常新紅.高師無機化學教學的思考和實踐[J].廣州化工,2014
[2]周紅波,朱國興,沈小平,劉雅淑.高校無機化學教學中大學生科研潛質的培養[J].教育教學論壇,2014
篇4
關鍵詞:無機化學;環境工程;教學改革;教學實踐
無機化學是研究無機物質組成、結構、性質和變化規律的科學,其研究對象包括了除有機化合物以外的所有元素及其化合物,是化學學科中發展最早的一個分支學科,因此各個方向的理工科專業領域均將無機化學作為基礎課程之一列入教學計劃和培養方案中[1]。隨著行業戰略方針的調整和學科發展的推進,無機化學教學也在面臨不斷的改革與新發展,尤其是現代物理方法和各種波譜技術在無機物結構研究中的廣泛應用,使無機化學的研究范圍打破了原有的界限,其研究內容和研究領域無論在深度還是在廣度上都發生了前所未有的變化。面向本科生一年級的無機化學是我校化學工程、礦物加工工程和環境工程專業的必修課和基礎課,也是學生從高中進入大學階段深入拓展化學知識的首要系列課程之一,對于環境工程專業來說,大氣、水、土壤等環境介質中物質的特性、存在狀態及其變化規律等等,均離不開無機化學的核心知識體系。與此同時,我國高等院校的無機化學教學也在不斷地發展與更新中,既要配合與時俱進的科技發展,又要滿足現代大學生對于創新能力培養的需求與任務,因此,這就對我們現在大學課堂的無機化學教學內容、教學方法等提出了更加明確更加高標準的要求。當然,鑒于現代大學生的特點與需求,在教學實踐中自然而然地出現一些新問題,比如,學生獲取信息、收獲知識及交流溝通的方式等都發生了翻天覆地的變化,不再單純地依靠教師的講解和課堂上手抄筆記,相反地,甚至很少有學生上課記筆記,這必然影響到現在大學生聽課的認真與投入程度[2];再比如越來越多的學生因家庭條件的允許其目標是出國,這些學生則把更多的精力用于外語的學習,以及還有一部分學生急功近利的思想意識,總是想依賴于教師的課件及希望教師所劃出的考試重點,只求考試通過,而對于真正知識的渴求與自身知識水平的提高并不是特別地強烈,甚至對于課堂講授的基本原理不去理解透徹甚至不理解,等等這些系列問題值得深入研究探索與研究,并找出改革方法與措施并進行實踐。本文結合環境工程專業特點及對無機化學知識體系的要求,從教學目標、教學方法和教學內容等方面對無機化學教學進行了初步的改革、探索與實踐,建立了一套適合于工科特別是環境工程專業的無機化學教學模式,增強了學生對無機化學的學習興趣。
1對教學目標的定位與強化
大學古今中外的教育歷史中承擔著鏈接校園與社會的職能,而隨著現代社會突飛猛進的發展和異常激烈的競爭,社會對人才的需求越來越趨向于國際化、綜合型、創新型人才[3],其中學生的創新能力培養與訓練已經作為基礎課程教學中最為突出的教學目標呈現出來。在大學教書育人“寬口徑、厚基礎、重能力、求創新”的大背景下,特別是結合我校建設研究型大學目標的確立,我們在無機化學的教學中將如何引導學生課本知識與實踐相結合、如何從基礎知識中尋求突破與科技創新相結合作為教學目標的重中之重。為此,我們在制定教學計劃和制作教案的過程中,特別強調理論教學內容與環境工程學科的相關聯課題或現象,以與學生切身緊密相關的生活問題或生產實際作為課堂教學的切入點和學生的興趣點,即將基礎知識、理論與原理,在教師的講解下與生產或生活實際相結合,才能引起學生的興趣,激發學生的好奇心與求知欲,并為學生創新能力培養提供素材與源泉,這是研究型大學發展的必然趨勢和要求,也是為培養多層次人才所必備的教書育人模式。如此,將環境工程專業無機化學的教學目標定位明確,學生能夠很清楚地理解和正確把握學習此課程的目的和意義所在,同時強化了無機化學在環境領域方面的教學目標,以本課程的第一部分“化學反應原理”篇為例,每一章節的教學內容均與環境工程學科中的某一方面或某個應用相聯系,并設立了明確的教學目標,如表1所示。因此,在現有的高等教育體制與教學模式下,學生的創新能力是在學習基礎知識的基礎上,通過教師在教學過程中進行理論結合實踐的引導與啟發而培養起來的。
2對教學內容的精選與擴展
無機化學是我校環境工程專業本科生的一門重要基礎課,雖然幾十年來其教學內容框架基本沒變,但由于學科間的相互滲透形成了許多跨學科的新研究領域,因此無機化學學科的面貌也發生了很大的改觀,出現了許多新概念、新理論、新反應、新方法和新型結構的化合物,同理要求我們的無機化學教學也要與時俱進,推陳出新[4]。目前,我校環境工程專業無機化學課程采用的是大連理工大學無機化學教研室主編、高等教育出版社的《無機化學》作為本科生教材,并且將前十一章即從第一章“氣體”到第十一章"配合物結構"作為第一期無機部分的教學內容。為滿足現代無機化學教學緊跟學科發展進度的要求,同時由于新教學大綱對于課時的壓縮,我們在實際教學過程中采取精簡教學內容、適當刪減部分過時內容和適量補充最新發展動態中無機化學相關知識的措施,既保障了教學基本思路和框架結構完整,又實現了對教學目標的定位與強化,同時達到了調動學生的學習興趣和積極性的目的,提高了教學質量。從我校研究型工科大學的本質要求出發,要做到“研究與教學相結合”,就要在基礎課程教學別強調“寬基礎”,尤其是針對剛剛進入大學校門的一年級學生,專業方向的概念尚未形成,所謂“萬丈高樓平地起”,對于大多數學生來說專業的培養才剛剛是打地基的階段,因此對于無機化學這種基礎課教學內容的精選與擴展方面,除了講授基本原理外,適當引入或擴展一些與專業方向相結合的實例與學科研究進展,將會讓提前對專業領域的研究范疇和學科動態有一定的認識與感悟,對于學生的學業發展來說將會是受益匪淺。為此,我們將無機化學教材課后化學視野的部分內容作為引例或本章內容的切入點,即是對教學重點內容的補充,又是基礎教學內容在應用方面的擴展。如第二篇“物質結構基礎”部分,目前世界范圍內對環保意識的增強和對環保材料需求的急速增長,而新型環保材料的開發、合成與結構鑒定分析等相關知識與理論均與本章內容息息相關,以新型環保材料有研究動態及最新研究成果為本章講解的切入點,對于學生理解和掌握較為抽象的化學鍵類型與價鍵理論將大有幫助和啟發;再如將前兩章“氣體”與“熱化學”串聯到一起,先提出當前的能源過剩、綠色能源市場不足與社會可持續發展相矛盾的現狀,從能源的合理利用、解決能源危機和快速發展綠色能源的必要性與緊迫性講起,以此來理解本章教學內容中的反應熱、焓變與熱力學第一定律等系列基礎理論,進一步深入把握不同形式能源之間熱值的對比問題,并讓學生從中思考能源發展的新動向與新思路。從學生的反饋來看,通過這些與基礎理論相結合的具體實例的引入,學生們對課堂上教師提出的精選與擴展內容相當感興趣,作為連接理論知識的橋梁,它使得理論知識變得通俗易懂而且生動,讓學生們覺得無機化學知識體系在未來學有所用,自己也具備廣闊的用武之地和發展空間,同時也為學生將來從事創新訓練活動提供了素材和思考空間,學生們表示非常歡迎,因此保證和提高了教學效果。
3對教學方法的轉變與探索
如前所述,無機化學是一門學科大類基礎課程,其在整個大學培養體系中的基礎性、銜接性與過渡性的地位,授課對象則是剛剛從高中畢業初入大學課堂的新生,這就決定了無機化學的教學模式中需要增加課堂教學的機動性、靈活性與趣味性,讓學生們有一個適應期和過渡期,教學內容的難點重點等方面也是循序漸進地展開,以幫助學生們完成從高中時期的偏固定化思維方式向大學時代開放型思維方式的轉變[5]。在此過程中,引導學生們從全方位、多視角去看待問題,而不再僅僅局限于課本上固有的知識點,并逐漸確立專業概念與對專業領域的感悟,讓學生意識到甚至是某些科學問題也還是有很多地方或存在諸多疑惑的,是需要探討和爭論的,并不完全是真理似的存在,還需要學生們用一點點積累的知識去解決和探索,比如無機化學便是其中之一。因此,我們在無機化學的教學中采用了問題探究式教學法,即:圍繞教學目標,對教學內容進行分類、歸類和總結之后,從每一章的切入點教學內容中提出一到兩個問題,當然問題是與本章內容相關且緊密聯系科學發展動態和生產生活實際的,讓學生頭腦中帶著這些極為實用和感興趣的問題,層層講解基礎理論,逐步提出解決這些問題的途徑、方法與相關理論。比如:講解第三章“化學動力學基礎”和第四章“化學平衡”時,兩章之間有相互關聯的基礎理論原理,即化學反應的兩方面穩定性問題,一個是熱力學穩定性理論,一個是動力學穩定性理論;如果單純枯燥地講解純理論內容,盡管教師講解得已經很透徹,但學生對此仍然是懵懵懂懂、模棱兩可的狀態,這說明對學生們來說理論知識的學習缺乏具體實例的輔助,缺乏將理論應用于實際中的理解。為此,我們改變了教學方法,從一開始便拋出問題,讓學生們在聽課過程中隨時從中找到答案,帶著問題去探究基礎理論原理。如以汽車尾氣無害化處理的化學反應2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)為例,分別用到化學反應熱力學穩定性原理與動力學穩定性原理,熱力學原理上這個反應是客觀存在、完全可行的,也就是說汽車尾氣是可以實現自然狀態下無害化轉化的,但現實卻為何并非如此呢?同時安排適當的課時供學生相互交流,帶著興趣性問題的分析與探究,逐層次展開課堂教學內容,也讓學生在聽課過程中參與和進行實際問題的討論、推論與拓展,加深對基礎知識的理解與應用推廣。通過這種帶著問題探究理論知識基本原理和機理的教學模式,使得教學目標更加明確,教學內容脈絡清晰、主次分明,能讓學生對每一部分知識點都一目了然,有助于學生快速地從切入點處入手逐級掌握各層次知識點,既提高了學生的學習效率,做到了課堂上有效學習,又培養了學生主動拓展知識的能力,完全有助于實現我校研究型大學培養創新型人才的教學目標。
4結語
科學技術特別是計算機技術和現代物理方法在無機化學領域的應用與擴展,使得無機化學教學在各個學科中的基礎性和重要性都不言而喻。通過多年的無機化學教學經驗體會,我們在教學目標方面進行專業方向定位與強化、在教學內容方面進行精選與適當擴展、在教學方法方面采用問題探究式方法的改革、探索與實踐中,很好地結合了我校研究型大學培養工科技術型、創新型人才的需求,優化了教學內容,改善了課堂教學效果,提高了無機化學的教學質量。
參考文獻
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[3]隋惠芳.無機化學研究的前沿領域在教學中的應用[J].青海師范大學學報(自然科學版),2017,20(1):76-78.
[4]李良超,何亞兵,童國秀,等.基于互動和合作學習的無機化學教學模式[J].大學化學,2017,32(5):1-6.
篇5
關鍵詞:無機化學;醫學檢驗;教學改革;能力培養
《無機化學》是醫學檢驗專業的主干課程,是培養學生思維與技能的文化課程與專業課程,其教學內容和教學效果直接影響到后續課程(有機化學、分析化學、生物化學等課程)的學習和掌握。因此,如何搞好無機化學的教學工作,提高教學質量,使教與學變得輕松有趣,是值得深思的問題。針對目前我校的無機化學教學現狀,從素質培養、提高能力等方面,結合教學實踐,筆者對《無機化學》課程教學內容及教學方法的改進進行了探索,愿和大家一起分享與討論。
一、無機化學的教學現狀和存在問題
我校檢驗專業選用的是人民衛生出版社出版的“十一五”規劃教材《無機化學》。本教材在貫徹“以服務為宗旨,以崗位需求為導向”的培養目標,本著“必須,夠用”的原則,適當降低理論的難度,體現無機化學在醫學檢驗專業領域的應用。教材編排內容如下:
第一章 物質結構和元素周期律
第二章 氧化還原反應
第三章 重要元素及其化合物
第四章 物質的量
第五章 溶液
第六章 化學反應速率和化學平衡
第七章 電解質溶液
第八章 配位化合物
實驗指導部分(共九個實驗內容)
教師在實踐中主要遇到以下一些問題。
1.1課時和知識量的矛盾
由于教材內容很多,72學時要把理論知識與學生實驗完成,并讓學生“吸收和消化”顯然是有困難。于是,教學要求與教學實踐之間出現了矛盾。
1.2學生化學基礎參差不齊與課堂要求的矛盾
由于我校地處邊疆,整體教學水平落后,選擇中等衛生職業教育的大部分學生化學基礎知識相當薄弱,而這門課程是檢驗專業一年級的重要課程。于是在和初中教學銜接基礎上要兼顧學生學習方法和思維習慣的改變,做好本學科的教學,使學生在原有知識的基礎上力求最大限度的吸收新知識這給教學帶來很大的壓力。
1.3教材難度與學生水平的矛盾
本教材的內容針對醫學檢驗專業設置的,知識難度與初中化學知識跨度比較大。盡管教材難度已經有所降低,但就我校學生的整體知識水平來說,知識內容是具有較大難度的。這就需要教師進行較大的整合,既要體現教材的完整性與系統性,又要讓內容簡約扼要,深入淺出,要使學生在現有基礎上結合專業知識攻克相關的化學知識。
1.4教材內容與專業特色的矛盾
教材內容有純化學傾向,知識內容比較抽象,概念多,一定程度的繁雜計算容易讓許多學生失去學習興趣和熱情。教材過多重視科學知識的教育,而對科學能力和科學品質的培養重視不夠,尤其是針對將來的醫學檢驗專業素質來說是有所欠缺的。這就要求教學要與專業特色相結合,讓學生認識到化學知識在醫學檢驗領域的重要性,增強學生獲取知識的主動性與自覺性。
二、《無機化學》教學改進探索
2.1教學內容的調整與精煉
在知識框架體系內,我根據實踐做了內容上的小調整。知識內容分為三大模塊。模塊一:物質結構、配位化合物(配合物穩定常數放在化學平衡常數中穿插)和元素知識,這樣調整的經驗是在元素周期律后講述元素知識,使知識從抽象到具體的一個過程,更符合認知規律。模塊二:氧化還原反應、物質的量和化學反應速率和化學平衡。這樣安排的理由是這部分知識是無機化學的精髓部分,概念,理論較多,掌握好有利于模塊三的學習。模塊三為溶液和電解質部分內容,這部分內容計算較多,所涉及的內容和醫學專業聯系更為密切。
調整后的實踐證明,這樣的安排能夠使學生依據現有教材,深入淺出,有重點地掌握無機化學的知識精髓,提高教學效率和質量,還可以加強課程與專業的聯系。在調整后為了避免知識的枯燥乏味,將復雜的計算公式的推導減少,將內容與醫學檢驗各學科聯系,加強化學與醫學檢驗的聯系。例如,在講述溶液的酸堿性時候,就可以穿插關于體液PH值,體液酸堿平衡,講述電解質時候可以利用鹽的水解理論解釋酸中毒與堿中毒的治療原理。這樣即使無機化學知識與醫學聯系起來,也更加符合專業的教學實際要求,讓學生感受到學化學和醫學是息息相關的,是學有所用的。教學中還應結合課程進度不斷把學科最前沿知識和新的研究方法介紹給學生,注重知識面的補充和延伸。例如在整個無機化學的教學中,除把握教材內容外,同時可以增加一些化學史料以及交叉學科的新進展新突破,使學生對該課程保持新鮮與好奇,使得他們對化學保持濃厚的興趣,以不斷探索的精神來學習這門基礎課程。例如,在介紹原子結構的時候,可通過播放一些影視文件,如Dalton原子學說、電子發現過程等來對原子結構理論發展進行回顧,使枯燥的理論學習變得形象生動。再比如,在講授碳同素異形體時,可講述一些碳納米管的的應用前景,如儲氫容器的制備、特殊性能復合材料的制備等,這些有利于激發學生學習化學的興趣和求知欲望。
2.2 因材施教,改進教學方法與教學手段
教學內容的調整與精煉為保證教學質量和效果提供了可能,但教學質量最終還是要取決于教學過程的實施。《無機化學》被安排在學生第一學期學習,內容多,學時緊,學生剛從中學階段進入中專學習。他們在學習和生活等各方面還不完全適應,特別對學習方法和學習內容上的不適應,極大地影響了他們對課程的學習。每堂課的內容遠比中學要多的多,絕大多數學生生非常不適應,學習起來倍感吃力,甚至覺得迷茫。一旦他們遇到困難,就容易自暴自棄,放松對自己的要求。因此,這就要求在進入無機化學教學時,老師要充分“備”學生,了解學生的知識基礎,及時講解中等專業教育學習方向與學習方法,幫助他們轉變學習觀念,盡快適應與專業相關的《無機化學》的學習。另外,由于學生之間也存在著較大的個體差異,所以,這就對教學過程提出很大的考驗與挑戰。如何在教學中既要講出知識點的深度,達到中等教育的目的和教學大綱的要求,又要在有限的時間內循序漸進、由淺入深地講解知識點,讓參差不齊的學生能在同一起跑線上共同進步。對此,我因材施教,對教學方法和教學手段做了以下改進。
2.2.1、做好預習、提高課堂效率
本《無機化學》主要介紹了原子結構、元素化學、化學平衡、溶液、電解質的內容。在內容多,課時少的情況下,我們既要保持無機化學學科框架的整體性,還要滿足學生后續專業課學習的需求, 這就導致了我們在教學中不可能面面俱到,而是要突出重點、難點。因此我課前先列出章節要點,然后在教學結束后及時小姐回顧與習題鞏固。預習的效果如何我們采用直接引用及課堂提問的方式,來了解學生對這些知識的預習情況,通過課前預習,學生對內容有了大概的了解,對不易理解的地方作出標識,上課老師講解過程中學生就有了重點。如在講述化學反應的時候學生通過預致了解了反應速率的概念,并且從有效碰撞理論思考了為什么濃度,溫度,壓強,催化劑可以改變化學反應速率。教學中教師只需要通過討論就將該部分內容愉快的和同學分享了。總之,讓學生養成課前預習的良好習慣,大大提高了學生學習的積極性,還能培養思考分析能力,大大提高了課堂效率。
2.2.2培養學生學習型思維和創新型能力
師者,“傳道,授業,解惑”。我認為在知識的傳承過程中,更要注重學生綜合思維能力與技能的培養,使他們能具有自己掌握不斷更新的科技知識的能力,以滿足在以后實際工作的需要。
傳統的教學模式是教師不斷“強塞”,學生被動“填充”。這種灌輸模式的教學不利于充分發揮學生的主觀能動性,不利于學生創造性思維的培養和學習能力的提高,也不利于教學質量和效果的提高。教師教學不應只注重“教”更重要的是“導”,要引導學生提出問題,指導學生解決問題,這樣才能充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用。比如學習化學平衡,就應啟發學生從勒夏特列原理理解體系是如何自發的“反抗”向著條件減弱的方向移動,在找出共性與差異后使知識系統化和條理化,就可以輕松理解掌握并準確運用知識。
采用啟發式教學的方式,不僅培養了學生的思維能力,還能增強學生的學習興趣與求知欲望。例如:在講解溶液滲透壓時,先以輸液為例引入,問學生“輸液時應該使用濃度多大的氯化鈉溶液, 濃度過大或過小會對人體產生什么影響并造成什么后果”引起學生的思考。進而引出要講的稀溶液的滲透壓。通過這樣的引入,既能培養學生提出新問題的能力,又能增強學生求知的欲望,營造了好的教學氣氛,達到了好的教學效果。
2.2.3有效利于多媒體輔助教學
多媒體教學在我校已經得到快速發展,其信息容量和教學內容的具體化、形象化、生動化等方面是傳統粉筆加黑板的教學手段無法相比的。采用多媒體教學,如,原子結構是無機化學中的一個難點。內容比較抽象,學生普遍感到在短時間內難以正確理解這些概念。在課堂講授過程中,課采用多媒體教學,利用三維立體圖片并借助動畫來反映一些動態的變化過程,(如,共價鍵的形成過程)形象生動,使抽象的內容具體化,給學生留下了深刻印象,強化了課堂教學效果,提高了學生學習的興趣。但多媒體教學也欠缺板書靈活性,我們也不能單一使用某種教學手段,而是應該把二者有機結合,取長補短,以保證最好的教學效果和效率。
3.1改革考試模式、突出實踐技能
考試作為教學中的一個重要環節,它可以檢查學生掌握知識的水平,提高學生學習的積極性,同時也反映教學中存在的問題,它可以客觀地評價該教師的教學效果。但傳統的考試模式的有只重理論輕實踐的弊端,我對無機化學的考試模式進行改革探索,從知識、能力、素質三方面綜合考察。具體做法為:將期末成績分成平時成績、實驗考試成績和期末考試成績,細化平時成績、突出實踐技能、注重知識的靈活應用和綜合素質的提高。
篇6
樹立學生的學習信心
近幾年,由于高考的改革,中學采取模塊式教學,學生根據高考需要,可以選擇不同課程學習,導致許多學生根本沒有學過有機化學。而高校授課學時的壓縮又導致學生無機化學的理論基礎非常薄弱,所以很多學生擔心有機化學很難學好。可以告訴學生有機化學與無機化學聯系并不緊密,對有機化學的學習影響不是太大,主要用到部分物質結構知識,我們會在課堂中復習,消除學生的恐懼心理。還應結合專業特點,介紹有機化學與專業的關系,有機化學知識在相關行業領域的應用及重要性,使學生了解有機化學學習的重要性,并讓學生感受到有機化學是可以學以致用的,從而提高學生的學習信心及積極性。如:針對生物制藥類專業的同學,可著重講述有機化學在藥物合成中的作用?,F今,95%的藥品都來自化學合成,沒有有機化學的發展就沒有新藥物開發,就沒有現代醫學。過去曾長期危害人類健康的結核病、霍亂、傷寒、瘧疾、傳染性肝炎等疾病,由于特效藥的出現已得到有效的治療[2]。針對環境科學的同學可重點介紹與環境治理相關的有機化學知識,如:室內裝修甲醛、甲苯的危害,墨西哥灣漏油事件,各種固氣體廢棄物的處理等。針對高分子專業的同學則要重點介紹有機高分子材料如:聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、雙酚A等的制備與應用。這樣能成功地吸引學生的注意力,激發學生對有機化學的學習興趣,為課程的教學奠定良好的基礎。
精致課件,提高有機化學的趣味性
多媒體教學具有傳統教學方式無法比擬的優勢,利用多媒體可以達到事半功倍的效果。它不但能增加課堂教學傳播的信息量,提高教學效率,而且能使教師教學更形象生動,提高教學質量。選用圖文并茂、數據翔實、多彩多色的PPT教學來取代傳統黑板板書,可以讓抽象內容形象化、直觀化,學生學習起來就會覺得生動有趣而不再枯燥乏。根據課程需要精致一套切實可用的課件非常必要,課件制作太呆板會使學生產生視覺疲勞而厭倦,而過于花哨的課件又會過于分散學生的注意力,影響學生思考[2]。一般來講,樸素的底色配以清晰的文字、版面簡潔、題目醒目的多媒體課件很受歡迎。利用Flas制作技術及PPT動畫設計功能,可以將每一個分子的結構、反應及反應機理,反應中反應物的立體變化等演變歷程清楚地呈現在學生的面前,從而使有機反應更生動、明了、直觀、逼真。利用三維立體圖,輔助動態效果以及聲音,能夠將復雜的立體結構及反應過程生動形象地表示出來。這些將抽象內容形象化的多媒體教學,可以使學生更直觀地了解抽象的反應過程,降低接受理解的難度,從而對知識掌握得更深刻更全面。
篇7
[關鍵詞]無機化學實驗;改革;心得
隨著市場經濟制度的不斷完善和發展,高等教育中需要不斷地改革和完善實踐教學體系,把大學生培養成為具有較高理論水平又具有較好的實驗能力、創新能力和良好實驗習慣的專業人才,才能滿足社會發展的需求[1]。無機化學實驗作為一門以實驗為基礎的科學,是我院化學專業、材料化學專業以及化學工程與工藝專業的必修課之一,同時也是生物和環境等相關專業的基礎課[2]。通過無機化學實驗課程的學習,不僅有助于學生理解并掌握理論課程所學的化學反應原理、物質結構以及元素化學部分的理論內容,而且可以在培養學生基本實驗技能和素養,養成發現問題-分析問題-解決問題的能力的同時,提升他們的創造性思維和能力。因此,無機化學實驗課程在無機化學學習中的重要性不言而喻[3]。然而,當前的無機化學實驗教學卻面臨著許多突出的問題,如學生重理論輕實驗、對化學實驗缺乏興趣和熱情;多數學生做實驗抱著完成任務的心理“照方抓藥”,不能將課堂上所學的理論知識與實驗結果中的現象結合到一起。這也就使得學生對于實驗過程缺乏足夠的理解,實驗動手能力不足,做過就忘,從而達不到學習這門課程的最終目的。因此,如何優化無機化學實驗課堂教學,培養學生對實驗課程的興趣,提高學生獨立思考和創新思維能力是目前我們亟待解決的問題。針對以上無機化學實驗教學過程中所遇到的問題,筆者結合自身上課的經驗,淺談幾點無機化學實驗教學改革的心得。
1教學內容改革
規范化學實驗操作是保證實驗結果的重要前提[4]。因此,在教學之前就應該培養學生正確掌握無機化學實驗常用儀器的基本操作,使他們打下扎實的實驗基本功和標準化的實驗操作技能,為以后專業實驗課的學習、綜合實驗和設計實驗的進行以及走向工作崗位打下堅實的基礎。目前,無機化學實驗內容多為一些簡單驗證性的實驗,教材中較為詳細地介紹了實驗目的、實驗原理、實驗步驟以及實驗注意事項等。多數學生做實驗抱著完成任務的心理,學習興趣小,不能將所學的理論課的知識與實驗內容進行有效的結合,使得實驗效果變差。所以為了改變這種現狀,我們必須對傳統無機化學實驗的內容進行優化和調整。驗證性實驗主要是讓學生熟悉和使用簡單的實驗儀器,掌握基本的實驗操作和實驗分析方法,為后續的實驗奠定基礎。因此,可以在驗證性實驗的基礎上增加一些能夠讓學生自主參與的綜合性和設計性的實驗。
1.1綜合性實驗
綜合性實驗較之驗證性實驗不是簡單的按照規定的實驗要求、實驗方法和實驗步驟一步步向明確的實驗目標靠近,要突出完成實驗的綜合性。往往內容和步驟都要較為復雜,需要運用多個化學論文知識。在綜合性實驗中,強調對于實驗結果進行完整的實驗分析,以達到對實驗過程和實驗結果的全面認識。綜合性實驗能夠訓練學生綜合運用所學的理論知識和實驗技能,從而培養和提高他們發現問題、分析問題和解決問題的能力[5]。
1.2設計性實驗
設計性實驗是根據實驗目標,通過創造性地設計實驗方法和實驗過程,從而獲得可靠的具有科學性的實驗結果。主要是讓學生在老師的指導和幫助下,自己查閱文獻,設計實驗方案和方法并分析實驗結果等。在設計性實驗中,強調實驗設計方法和過程的科學性、創新性及完整可靠性。對于能夠實現實驗結果的不同實驗設計和方法進行比較,從中選擇出最佳的實驗設計和方法。在保證實驗安全的條件下,鍛煉學生主動思考、分析問題和解決問題,培養學生的科學思維和創新意識[6]。
2教學方法改革
傳統的實驗教學通常采用的都是“填鴨式”的教學模式。教師講解了實驗目的、實驗原理和操作要領以后,學生對照教材做實驗,而不去思考每步實驗操作所對應的實驗原理以及可能出現的實驗現象,對于自己記錄的實驗現象正確與否也不知道。這種方式忽視了學生自己的主觀能動性和參與意識。為了提高學生的主觀能動性,需要我們科學地指導學生進行實驗[7]。首先,教學過程中,老師要通過示范操作和指導的方式嚴格規范實驗基本操作,讓學生掌握正確的實驗操作技能;其次,對于綜合性實驗部分,要啟發學生發現問題,并通過自己的思考或與其他同學間的互相討論解決問題,借此提高學生動腦和動手的能力。最后,在設計性實驗中,可以鼓勵學生根據自己所掌握的理論知識,查閱資料,設計實驗方案,在與老師討論了實驗方案以后,讓學生自己獨立或者以分組的形式完成實驗,分析實驗結果并完成實驗報告等。通過這些改革和調整,調動學生對實驗學習的主動性和興趣,充分挖掘他們的學習潛力,培養他們的創新精神、實踐能力以及團隊協作能力。通過對不同類型的實驗采用不同的指導方法,不僅可以使學生掌握基本的實驗操作技能,培養并提高他們的動手能力;還可以充分發揮和調動學生學習的積極性和主觀能動性,進而提高他們的科學思維能力、創新意識和團隊協作精神。
3教學過程管理
在實驗教學過程中,由于老師和學生對教學內容的認識和理解存在著一定的差異,從而可能會使教學效果達不到老師的預期目標。實驗課的教學一般包括課前預習、實驗部分和實驗報告三個環節。因此,要加強實驗教學過程中各個環節的規范化和精細化管理,對實驗過程中每一步各個環節內容與指標盡可能做到量化和細化。通過老師和學生在實驗教學過程中的互相交流與配合,最終達到教學結果的最大優化。因此,可以采用課前預習、實驗部分、實驗報告和實驗總結四個環節來細化實驗教學過程[8]。在開始實驗之前,首先查看學生的預習報告的完成情況,通過提問檢查學生是否真正達到了預習的效果,及時指出他們的不足之處并給出預習報告的成績;在圍繞本次實驗講解實驗原理、實驗內容和注意事項的過程中,要時時提醒學生一定要注意觀察實驗現象和規范實驗操作,養成良好的實驗習慣。在具體指導實驗的過程中,要教育學生懂得尊重科學和事實,詳細如實地記錄自己所做實驗的實驗現象和實驗數據,保證原始記錄的真實性和可信度,時時牢記科學具有真實性和嚴謹性;實驗結束以后,要求學生下次實驗之前完成實驗報告,對實驗結果和實驗現象尤其是異?,F象要有充分的分析過程和討論,拒絕一切形式的抄襲和偽造實驗現象和實驗結果。對每次的實驗要有明確的結論和意見,并且要認真進行實驗誤差分析;在以上三個環節實施的基礎上,在下次實驗課開始之前,對上次實驗的完成情況進行全班總結。首先糾正實驗報告中出現的錯誤并帶領學生分析出現錯誤的原因,同時教學生怎樣進行誤差分析等;其次針對試驗中學生存在的一些問題擇要進行回答,引導學生對存在的問題進行深入的思考。通過上述四個環節的訓練和管理,不但可以提高學生做實驗的積極性和主動性,達到教師預期的實驗效果,而且還可以培養學生實事求是的科學素養,為他們的進一步學習和工作打下堅實的基礎。
4成績考核改革
目前,無機化學實驗的考核主要是依據學生的實驗報告完成的情況評定成績。這種方法不僅缺乏全面性和合理性,同時也使得學生形成不重視實驗課的習慣。認為只要實驗報告完成的好就可以取得好的成績,甚者去抄襲其他同學的實驗報告,這樣完全達不到我們開設實驗課的真正目的。因此,實驗課的考核也應該全方位、客觀、合理地對學生做出評價。這就要求我們必須建立一套符合該課程特點、有利于培養學生基本實驗技能和創新能力的考核方法,公正、客觀地對學生的實驗成績進行評價。考核內容應該綜合考察學生對無機化學實驗基礎理論的掌握情況、實驗操作技能的熟練程度及綜合創新能力,而不是僅僅只局限于實驗報告完成情況。無機化學實驗總成績由平時成績(70%)和實驗考核成績(30%)兩部分組成。平時成績通過對實驗預習報告、實驗操作、實驗習慣和實驗報告四個方面的考核評定。由老師按照平時成績=[實驗預習報告(10分)+實驗操作(40分)+實驗習慣(10分)+實驗報告(40分)]×70%的分值比例來記錄。實驗考核成績則包括筆試(50%)和實驗操作(50%)兩個部分。筆試是老師根據本學期的實驗教學內容,考察學生對基本知識和基本原理的掌握情況。實驗操作考核,老師可以根據學生掌握的理論知識和實驗操作技能,提出若干個學生沒做過的小實驗,考察學生對已學知識和能力的運用情況[9]。這種重平時、重基礎、重能力的綜合考核方式,既能全面、客觀、公正地反映學生實驗基本能力的學習情況,又可以鼓勵和激發學生自主提高自己的綜合實驗能力和創新意識。同時,使學生感受到實驗教學的公平性和公正性,提高學生學習的積極性和主動性,從而使實驗教學質量得到較大程度的提升。
5小結
無機化學實驗在大學整個化學教育體系中起著極為重要的作用,學生的實驗操作技能和創新能力的提高是我們開設無機化學實驗教學的終極目標。但是目前依然存在著一些我們必須面臨和解決的問題,需要我們努力去克服和改正。通過不斷的教學改革提高學生的實踐能力和創新能力,培養他們樹立正確的科研態度和創新精神仍是一項復雜而又艱巨的任務。
參考文獻
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篇8
關鍵詞:無機化學 多媒體教學 建議
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)03(a)-0225-02
Abstract:With the development of computer technology, multimedia technology has been widely applied in the inorganic chemistry teaching as a powerful assisted measure. By using multimedia technology, the means and methods of inorganic chemistry teaching were greatly enriched, making chemistry teaching much more vivid, and promoting the teaching efficiency and experiment security. However,multimedia technology was an auxiliary method for chemistry teaching, which cannot replace the status of the traditional teaching, and must be reasonable applied as an assisted method in the in the inorganic chemistry teaching. In this paper, the importance of multimedia teaching in inorganic chemistry was discussed, problems existing in the current multimedia teaching were analyzed, and some suggestions were made.
Key Words:Multimedia Technology; Inorganic Chemistry Teaching; Suggestions
多媒體技術是以計算機技術為核心,將文字、圖片、動畫等不同形式的媒體結合起來,再應用現代通訊技術將這些媒體展示出來。在無機化學教學過程中運用多媒體技術,可以使抽象的概念、原理用生動、形象、直觀的圖片、視頻等形式為學生講解,大大提高了學習效率和教學效果。故該文就醫學院無機化學多媒體教學的意義以及存在的問題進行研究,并提出建議。
1 多媒體教學在無機化學教學中的意義
1.1 提高效率
多媒體教學應用于無機化學教學中,一方面有助于提高教學效率;另一方面有助于提高學習效率。醫學院醫藥類專業無機化學課程內容多課時少,在傳統教學中,無機化學中的分子結構、公式、反應理論、化學方程式等只能依靠老師先以板書的形式在黑板上展示,然后再講解。書寫過程費時費力,重復率高,進度慢,效率低,而且板書的結構、字跡工整清晰與否也會影響到學生對知識的理解。利用多媒體進行教學,解決了這些不足。老師可以在備課時制作多媒體課件,利用多媒體課件專心講解無機化學知識即可。多媒體課件還可以重復使用,節省了大量的教學準備時間和課堂授課時間,大大增加了課堂信息量,解決了課時矛盾,提高了教學效率。同時,學生在課堂聽講時也不需要分神費力的記筆記,集中精力聽講記下疑難點即可,課后可以重溫課件復習,提高了學習效率。
1.2 激發學生學習興趣
多媒體教學形式具有直觀性、趣味性、形象性和交互性的特點[1],多媒體技術應用于無機化學教學中,可以將抽象、復雜的無機化學知識用生動形象的動畫、圖片、清晰的文字注解和優美的聲音表現出來,對學生的感官進行全方位刺激,大大激發了學生的學習興趣。例如在講解雜化軌道理論時,因是假設理論,即使老師解釋的再詳細生動,學生看不到過程也很y理解。運用動畫手段模擬電子云分布的變化以及不同基團的影響,制作出動態的分子軌道雜化過程,學生就可以從動畫演示中了解軌道及雜化軌道的概念,從而使抽象問題變成動態的直觀演示,淺顯生動,加深學生的理解和記憶,學生容易也更樂于接受[2]。
1.3 提高教學質量
無機化學理論課有很多教學內容都非常抽象,對于這些內容,僅靠老師在課堂上用簡單的語言、文字進行講解描述,大部分學生很難充分理解。但是,利用多媒體就可以將很難表達的教學內容或者無法觀察到的化學現象形象、直觀、生動地表現出來。例如,在講到“離子鍵”時,我們使用三維動畫模擬NaCl的產生過程,生動、形象的揭示離子鍵的形成,從而使學生獲得準確深刻的直觀感受,加強其理解和記憶,教學質量得到提高。
2 無機化學多媒體教學中存在的問題
多媒體教學與傳統教學相比確實具有無可比擬的優勢,但是在無機化學多媒體教學實踐中也存在諸多問題。
2.1 內容設計簡單缺乏更新
部分教師為了省事方便,一是制作的“多媒體”課件多以文字敘述為主,圖片、視頻應用較少,內容基本上是“教材搬家”或是對教材的簡單總結,重點難點不突出,與課程有關的最新研究成果及實際應用較少提及,邏輯上設計不合理。很難調動學生的學習興趣,也不利于教學質量的提高[3]。二是課件內容陳舊、缺乏更新,有些老師制作的課件幾年不更新,已跟不上知識更新的速度;三是有些老師為了吸引眼球,設計的內容、選用的素材與教材內容不相適應。
2.2 教師照屏宣科
教學是教師、學生以及教學內容、手段、方法等多種因素組成的一個復雜過程,教師是這個過程的主體并在其中起著主導作用,多媒體課件僅是一種輔助手段。教師的責任不僅僅是知識傳授,還包括激發和誘導學生對問題進行思考以及與學生之間的情感交流。一些教師為了圖方便,課前不認真備課,不注意搜集教學有關素材,課堂上使用一些別人現成的課件,缺少自己的教學思路,照本宣科,著實一名課件放映員,與多媒體技術發展的初衷相違背,也易引起學生的厭學抵觸情緒。
2.3 “填鴨式”教學
前面已經提到多媒體教學的一個重要優點就是效率高,教師可以在短時間內傳授大量的信息。這就容易產生一個問題,就是授課節奏過快,教師把時間都用在了面對計算機、操縱鼠標上,忽略了自己學習組織者、指導者、促進者的角色,缺少與學生的目光交流、語言溝通,學生在整個教學過程中只能被動接受,獨立思考的時間有限,缺少與老師的互動,主觀能動性得不到充分發揮,不能積極的參與到教學中,學習氛圍死氣沉沉。
3 多媒體教學在無機化學中應用的建議
3.1 課件質量要提高
多媒體課件是實施教學的重要載體,醫學院無機化學教學質量的好壞很大程度上取決于教師課件的制作質量,因而為實現無C化學多媒體教學效果的最大化必須提高課件的制作質量。教師首先要認真研讀教學大綱,熟練掌握計算機的操作方法,結合具體的教學內容,全面把握教學中的重點和難點。制作課件時,既要簡單明了、詳略得當,又要突出重點和難點;要依據自身教學經驗和學生的接受程度選擇合適的多媒體素材,注意文字與圖形、圖片、FLASH動畫相結合,充分發揮多媒體技術的優勢,對一些抽象難懂的知識僅形象化、具體化處理,豐富教學內容,讓學生認識到無機化學的魅力,從而產生濃厚的學習興趣。
3.2 授課方式靈活
多媒體教學不是簡單通過多媒體設備播放多媒體課件的過程,如果這樣的話大學里就不需要老師,課件發給學生自己看就行。在多媒體教學中,教師與學生是兩個重要的主體,一個負責信息輸出,一個負責信息反饋。教學的目的是將教師的“教”最終轉化為學生的“學”。教師首先要全面熟悉課件,保持清晰的講課思路,靈活組織教學。在課堂上要流暢自如的講解課件內容,并根據學生的反映和課堂需求隨時做好多媒體教學與板書教學的切換。其次,控制好講課節奏,注意學生的反應,把握好課件中文字、圖片、公式等出現的速度,留給學生充足的思考時間,同時采用啟發式教學適時提問,集中學生的注意力,引導學生進行獨立思考。
總之,無機化學是醫學院多個學科專業的基礎課程,理論性和實用性都很強,對學生后續的專業課學習起著非常重要的作用。提倡和發展多媒體教學,既是教學改革的要求,也是實現無機化學教學現代化的必然選擇。我們要充分發揮多媒體教學的優勢,同時整合各種教學手段,全方位、多角度為學生展現教學內容,從而實現教學效率與教學質量雙提高。
參考文獻
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關鍵詞:農業院校;無機化學;創新;綠色化學
中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2016)03-04-117-03
Research of Inorganic Chemistry Teaching in Agricultural University Based on the Green Chemistry and Innovation Training
Ke Fei et al.
(Department of Chemistry,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China)
Abstract:The idea of green chemistry and innovation training has attracted increasing attention by the international higher education. This paper analyzed the disadvantages existed in the teaching process of inorganic chemistry in agricultural university. Further the significance to infiltrate the idea of green chemistry and innovation training in inorganic chemistry teaching was introduced,and some constructive opinions and suggestions were also put forward.Sequentially,the students desire for knowledge can be inflamed and the effective teaching can also be raised.
Key words:Agricultural university;Inorganic chemistry;Innovation;Green chemistry
無機化學是一門內容既豐富又抽象的課程,其不僅是化學專業學生的4大基礎化學(無機化學、有機化學、分析化學、物理化學)之首,也是高等農業院校一些非化學專業學生的基礎課程,甚至是必修的入門課程之一[1-2]。該課程內容體系龐雜,理論性較強,尤其該課程面臨的授課對象是大學一年級新生。因此,無機化學課程的教學成功與否對學生們今后的學習思維模式的培養起著一定的指導作用。然而,對于農業院校的無機化學課程的教學過程,大部分的傳授者只重視課本上化學知識的傳授,而忽略了相關知識點國際最新的研究進展的介紹,忽視了對學生綠色思維能力和創新能力的培養,從而造成學生上課沒有積極主動的心態,缺少朝氣蓬勃的求知欲望,進而造成這種模式下培養的學生整體素質偏下,沒有綠色創新的概念,更沒有保護世界和改造世界的科學精神[3]。
化合物的綠色合成以及清潔能源的使用將是無機化學發展必然趨勢,同時各學科之間的互相滲透,形成了眾多的新興特色研究領域,所以無機化學是一門活躍有趣的特色學科。本文中作者結合自己的教學經歷,對如何在高等農業院校無機化學教學中注入綠色創新思維的培養,進而激發大學生的學習熱情進行了初步探討。
1 綠色創新思維理念
綠色化學理念最早產生于美國,其頒布的《Pollution Prevention Act of 1990》法令中第一次明確提出了綠色化學概念[4]。這一概念的提出,迅速得到了國際各國的支持。英國皇家化學會在1999年創辦了國際第一個綠色化學綜合期刊《Green Chemistry》,隨后,該雜志在國際影響力逐年增加,2015年其影響因子已達到了8.02。由此可見,綠色化學理念深受科學工作者們的推崇。所謂綠色化學就是在實際生產中使用清潔的能源和使用環境友好的試劑和溶劑,最大程度的利用原材料,盡可能的避免污染。然而隨著科學技術的快速發展,工業化程度的飛快推進,當今教育理念僅僅有綠色化學還不夠,還得注重學生創新能力的培養,這就要求學生具備綠色創新思維理念,這樣培養的人才在未來的國際競爭中才具有優勢。
2 無機化學教學中綠色創新理念的重要性
化學一方面創造了一個美麗的人造世界,另一方面也改變了這個美麗世界。甚至一些非化學專業的人們,一聽到化學這個詞,就聯想到危險、污染、有毒等等。因此,如果要徹底改變這一現狀,改變人們對化學的認識,這就需要發展綠色創新化學理念。
目前,隨著工農業的不斷發展,新的化合物也不斷的被發現和合成出來。與此同時,人類所面臨的環境危機也越來越重,而這些發展和危機在一定程度上都與化學關聯,化學在創造物質文明的同時,也帶來了大量的有害物質,危害到人們的健康,所以環境問題已成為國際關注的熱點問題之一。我們現在所面臨的環境問題主要有:霧霾、酸雨等大氣污染,水體富營養化、生活工業廢水等污染,農藥殘留、固體廢棄物等土壤污染等[5-6]。因此,發展綠色創新思想,推廣綠色創新教學是教育發展的大趨勢。
大學生是未來社會發展的希望,是創造物質文明主力軍,所以教師要盡自己最大努力向學生們傳授綠色創新方面的知識,然后通過大學生群體去影響周圍的人群,逐漸使大家都能有這個意識,促進整個社會的和諧健康發展。無機化學是新生入學第一門開設的大學化學課程,這是他們對大學化學認識的開始,同時也是他們學習生活習慣養成以及社會責任意識形成的關鍵階段。因此,大學老師要充分利用課堂這個重要教學陣地,認真挖掘無機化學教材中的知識點與最新研究報道成果的聯系,向學生們傳授最新的綠色創新知識,培養學生們綠色創新意識,進而按照綠色化學的原則來處理生活中的問題。因此,在高等農業院校無機化學教學中培養學生們綠色創新思維,以適應當前國際科技的高速發展非常重要。
3 無機化學教學中綠色創新理念融入的策略
目前,國內部分綜合高?;瘜W專業已經開設了綠色化學這門新興課程,但仍然處于開始階段,對綠色創新思想的傳授相對較少,而對于農業院校來說,綠色創新研究的就更少。農業院校無機化學由過去56學時調到現在為48學時,這就要根據農業院校自身的特點和培養目標,對無機化學授課內容進行調整,那么在這有限的課時中,如何將綠色創新理念融入到課堂之中就格外重要。筆者認為,可以從以下幾個方面著手實施綠色創新教育:
3.1 加強師生的綠色創新理念的培養 隨著科技的發展,創新應用型人才對農業的發展越來越重要,高等農業院校無機化學必須把綠色創新理念作為重要的指導思想滲透到教學中。綠色創新理念的培養是對傳統的無機化學教育模式的發展,該培養理念不僅能為社會培養出高層次專業素質人才,而且還注重培養學生們可持續發展意識。這就要求傳授者自己要有綠色可持續的發展觀念,在教學工作中將綠色創新思想滲透到課堂之中?;瘜W教育者要不斷的更新自己的知識框架,及時了解國際最新的相關領域研究進展,將課本上知識點與最新的相關綠色創新研究結合起來,課堂上以生動形象的圖片或動畫方式給學生們呈現,讓學生們在大學一年級就養成好習慣,讓綠色創新理念真正的樹立在他們的腦海中,為培養具有可持續發展理念的未來化學工作者奠定基礎。
3.2 無機化學理論課中綠色創新理念的滲透 課堂教學是學生們的接受知識的重要途徑,教師要緊跟國內外最新的綠色化學研究成果,充分挖掘課本中的理論知識,將二者結合起來,在理論教學中將最新的綠色創新思想進行滲透,并修正與該思想不相符的課本內容。引導學生們重新設計新的路線、工藝等,使整個合成綠色化,能源綠色化,避免傳統的反應方法給環境帶來的負面影響。
無機化學理論課中很多基礎知識都與創新的綠色化學有關。例如,(1)在化學動力學基礎章節中,除了介紹動力學常數的定義外,還可以介紹目前國際研究最熱的新型多孔材料對水體中有機污染物(如,有機染料、苯、農藥等)的吸附率隨時間的變化關系,進而計算其吸附動力學常數,這樣學生既了解動力學常數概念又清楚的知道怎么通過實驗得到這個動力學常數;(2)在介紹化學熱力學部分的時候,除了介紹熵、焓、吉布斯自由能的概念外,還可以介紹吸附劑吸附有害物質的吸附量隨溫度的變化關系實驗,通過該實驗可以讓學生了解吸附劑在該條件下的熵、焓、吉布斯自由能是怎么得到的,加深吉布斯自由能與化學反應自發進行方向的關系,進而知道怎么學以致用。為了方便吸附劑的回收循環使用,還可以介紹新型磁性多孔材料,既可以達到去除水體中的污染物,又可以通過簡單的外界磁場,方便的將吸附劑從水體中分離出來,達到循環使用效果;(3)介紹碳族元素的時候,除了介紹溫室效應導致全球變暖之外,還可以介紹目前利用CO2制甲烷等最新研究成果;(4)在介紹硫化合物的時候,介紹硫化鎘等等量子點光催化劑,可以利用該光催化劑在取之不竭、用之不盡的太陽光條件下進行光催化反應。此外,教師還要根據高等農業院校自身發展的特點和優勢,課堂教學中將無機化學基礎知識與農業院校的茶與食品科學、環境與能源、生物工程以及農藥等優勢學科結合起來,達到學科間的優勢互補。例如,無機化學教學中可以補充最新的制氫和儲氫材料、可見光催化材料、高催化性能或吸附性能的多孔材料、農藥降解材料、重金屬去除材料等等??傊處熆梢愿鶕斍皣H研究的熱點,有目的、有計劃的將無機化學基礎知識與這些最新的綠色創新研究有機地串聯起來,既提高了教學質量,又使學生們知道農業科技人員的研究動態,潛移默化中增強學生們的綠色創新意識。
3.3 無機化學實驗課綠色創新化 化學是以實驗為基礎的科學,實驗課是運用理論知識和驗證理論知識的渠道,也是最容易產生污染的主要場所之一。因此,實現實驗課的綠色創新是非常必要的,這是培養學生發現問題、分析問題以及解決問題能力的重要途徑,也為培養他們良好的科研素養打下基礎。
(1)加強安全教育,樹立綠色創新理念。無機化學實驗課是大學一年級開設的第一門化學實驗課程,學生沒有自己動手實驗的經驗。因此,老師在這個過程中作用至關重要。第一節實驗課,授課老師講解實驗內容之前應該對學生們進行安全教育,宣傳綠色創新理念,給學生們講解《化學實驗室安全手冊》,進行實驗室安全培訓,培訓合格的同學方可進入實驗室進行后續的實驗操作。同時在實驗室醒目位置張貼安全標志,強化學生們安全意識、綠色創新意識以及環保意識。
(2)優化實驗內容,提高綠色創新程度。使用無毒無污染的綠色原料和溶劑代替傳統的有害試劑。盡量使用蒸餾水、乙醇等綠色無毒試劑,避免使用氯仿、苯胺等毒性較大試劑。合成條件避免時間長、高溫高壓等條件,可以采用快速的超聲或微波輔助合成新方法,節約時間,增加轉化率、減少污染,實現實驗的綠色化創新。另外可以開設一些學生自主性比較大的實驗,開展一些利用可見光為能源的催化或降解實驗,讓學生們自主設計實驗原料、條件、方法等,充分開發學生們創新能力。
(3)重視實驗室廢棄物的回收,開發循環實驗。實驗室廢棄物的妥善處理這個過程非常重要,目前大部分高校實驗課都存在這種普遍的現象,實驗結束后學生們就直接將反應后的試劑和藥品直接倒入水池中,甚至包括一些毒性較大的試劑。這不僅危害自己也會危害到他人,增加后續無害化處理的負擔。實驗老師一定要指導學生將實驗廢棄物進行分類回收處理,嚴禁亂扔亂倒,這樣像乙醇這類常用溶劑我們就可以回收起來,進行重新集中蒸餾制得干凈的無水乙醇,從而可以循環使用。教師可以把實驗的后處理作為成績考核的一部分,督促學生養成好的習慣,為自己、為社會負責。
4 結語
無機化學是一門實踐性較強的課程,授課教師不僅要傳授學生們基礎的理論知識,更重要的是培養學生們具有在改造世界的同時更要保護好世界的能力。通過上述改革措施,本人自己課堂上取得了很好的教學效果,改變了以往無機化學課堂上沉悶的現象,大家積極思考、課堂氣氛活躍、年終評教獲得優秀。當然,結合最新的研究熱點,宣傳綠色創新理念是一項系統的工程,也是社會發展的趨勢,這項工作現在還是處于起點階段,每位化學教師都要不斷的探索,提升綠色創新的教學方法,為社會培養合格的化學科技者而不懈努力。
參考文獻
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篇10
利用多種吸附材料和分離方法對貴州產鐵破鑼全草和甘肅產鐵破鑼根莖的乙醇提取物進行了卓有成效的分離工作,共分離得到四十個化合物,并通過經典的化學方法和各種先進的波譜學技術(包括IR,UV,1HNMR,13CNMR,DEPT,1H-1HCOSY,13C-1HCOSY,HMQC,HMBC,TOCSY,MQC-TOCSY,NOESY,EI-MS,FAB-MS和ESI-MS),鑒定了其中三十三個化合物,已鑒定的化合物中,有18個為新化合物,12個系首次從該植物中分離得到。
新化合物包括16個環菠蘿蜜烷型三萜皂甙、一個齊墩果酸型三萜皂甙和一個有機酸,分別命名為:鐵破鑼皂甙A[BC-ll,20ε1-24ε2-epoXy-9,19-cyclolanostane-3β,16β,18,25-tetraol- 3一O-β-D-xylopyranoside],鐵破鑼皂甙B[BC-12,(20S*-24R*)-epoxy一9,19-cyclolanostane-3β,13β,16β,25-tetraol-3-O-β-D-xylopyranoside];鐵破鑼皂甙C[BC一10,(20S*-24R*)-16βacetoxy-20,24-epoxy-9,19-cyclolanostane-3β,12β,25-teriaol-3-0-β-D-xyloPyranoside];鐵破鑼皂甙D[BC-14,(20S*-24R*)-epoXy-9,19-cyclolanostane-3β,12β,16β,18,25-Pentaol-3-O-β-D-xylopyranoside];鐵破鑼皂甙E[BC-15,20εl-24ε2- epoxy-9,19-cyclolanostane-3β,12α,16β,18,25-pentaol-3一O-β-D-xylopyranoside];鐵破鑼皂甙F[BC-13,(20S*,24R*)-16β-acetoxy-epoXy-9,19-cyclolanostane-3β,12β,18,25-tetraol一3一O-(β-D-xylop yranoside);鐵破鑼皂甙G[BC一16,20ε1一24ε2一epoxy一9,19一 cyclolanostane-3β,15α,16β,18,25-pentaol-3-O-β-D-xylopyranoside];鐵破鑼皂甙H[gbc-23,(20S,24R)一15α,16β-diacetoxy-epoxy一9,19一cyclolanostanostane一3β,18,25一triol-3一O-β-D-xylopyranoside];鐵破鑼皂甙Ia[gbc-22,(20S,24S)-16β-acetoxy-18,24;20,24-diepoXy-9,19-cyclanostane-3β,15β,25-triol-3-O-β-D-xylopyranoside];鐵破鑼皂甙J[gbc-20,(20S,24S)-16β-acetoxy一18,24;20,24-diepoxy一9,19一cyclane-3β,25-diol-3一 O-β-D-xylopyranoside];鐵破鑼皂甙K[gbc-18,(20S,24S)-15α-acetoxy-16β,24;20,24-diepoXy-9,19-cyclolanostane-3β,25一diol-3-O-β-D-xylopyranoside];鐵破鑼皂甙L[gbc一19,15α-acetoxy一20ε1一24ε2一epoxy一9,19一cyclolanostane一3β,16β,25一triol-3-O-β-D- xylopyranoside];鐵破鑼皂甙M[gbc-26,(20S,24R)-15α-acetoxy-9,19-cyclolanestane-3β,6β,20,24,25-pentol-3-O-P-D-xyloPyranoside];鐵破鑼皂甙N[gbc-27,20ε1-24ε2-eqoxy-9,19-cyclolanostane-3β,12α,15α,16β,25-pentaol-3-o-p-D-Xylopyranoside];鐵破鑼皂甙o[gbc-30,20ε1-24ε2-epoxy-9,19-cycldanostane-3β,16β,18,25-tetra01-3-o-βD-glucopyranoside];鐵破鑼皂 甙P[gbc-31,20εl-24ε2-epoxy-9,19-cyclolanostane-3β,16β,18,25-tetraol-3-O-[β-D-glucopyrasy1一(1-6)]一β-D-glucopyranoside];鐵破鑼Q[gbc-33,oleanolic acid一3一o一α一L一rhamnopyranosyl一(1-4)一β-D一glucopyran03y2(1-6)-β-D-glucopyranosyl este]和鐵破鑼酸[BC-07,9-苯基一2E,4E,6E,8E-壬-四烯酸]。
已知化合物包括3個三萜,即:蒲公英萜酮(BC-01),蒲公英萜醇(BC-02),表木栓醇(BC-03);2個甾醇,即:E-24ξ-ethyl-ch01est-22一en一3α一ol(BC-04),β一谷甾醇(BC-05);3個有機酸,即:香草酸(BC-06),阿魏酸(gbc-17),硬脂酸(gbc032);4個環菠蘿蜜烷型三萜皂甙,即:升麻醇-3-o-β-D-吡喃木糖 甙(gbc-08),25-脫水升麻醇-3-O-β-D-吡喃木糖 甙(gbc-09),beesideI(gbc-21))beesioside(Ⅲ(gbc-25);2個齊墩果酸型三萜多糖皂 甙,即:鐵破鑼皂甙R[oleanolic acid一3一o一α一L-rhamnopyranosyl(1-2)一α一L一rhaminopyranosyl一(1-2)一。-L-arabinopyranosyl-(1-2)-α-L-arabinoyranosyl-28-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1-4)-β-D-glucopyranosyl(1-6)-β-D-glucopyranosyl ester];鐵破鑼皂 甙S[gbc-35,oleanolicacid一3一o-β-D-glucoPyranosyl(1-3)一α一L-arabinoPyranosyl-28一o一α一L一rhamoopyranosy1一(1-4)一β-D-g1ucoPyranosyl(1-6)一β-D-g1ucopyranosyl ester3和胡蘿卜甙(gbc一24)。
對鐵破鑼中分離鑒定的部分單體化合物進行了初步的生物活性篩選試驗。受體結合試驗表明部分單體化合物對三種受體(5-HT受體、鈣通道和GABA受體)具有一定的拮抗活性。在較低濃度(5μg/ml)時,化合物gbc021-23和gbc-25對淋巴細胞增殖具有顯著的促進作用;在一定濃度范圍20-100μg/ml)時,化合物BC-11、BC-12和BC-14對GLC-82細胞株顯示一定的抗腫瘤活性并且成一定的量效關系。首次發現兩個結構較為獨特的化合物,顯示出了較好的藥理學活性,有一定的應用和開發前景。這兩個化合物是:鐵破鑼皂 甙M(gbc-26)在低濃度(10μh/mt)時對鈣通道的拮抗活性達79.55%,是一種鈣拮抗劑,有望在防治心血管系統疾病方面有所突破。鐵破鑼皂甙K(gbc-18)在小鼠體內試驗可明顯抑制由ConA誘導的T細胞增殖,具有免疫抑制作用,是一種免疫抑制劑;雞胚尿囊膜試驗還顯示鐵破鑼皂 甙K還有抑制微血管生成方面的活性(20μg/ml);其作用機理值得深入研究。這項研究工作為尋找開發新藥的先導化合物及進一步開發和利用鐵破鑼這一豐富的藥用植物資源奠定了堅實的基礎。
關鍵詞 鐵破鑼屬 鐵破鑼 化學成分 環菠蘿蜜烷型三萜皂 甙 齊墩果酸型三萜皂 甙鐵破鑼皂 甙A-Q 鐵破鑼酸 藥理活性 鈣離子受體拮抗活性 免疫抑制活性 抑制血管生成活性化學成分與民間療效關系轉貼于 結果與討論
一、結構解析舉例
1.鐵破鑼皂甙B(beesioside B,BC-12)的結構測定
化合物BC-12,白色無定型粉末,mp.250-252℃(CHCl3-MeOH),[α]D20十13.6。(CHCl3 MeOHl:1,c,0.11),Liebermann-Burchard反應陽性,Molish反應陽性,薄層水解檢識有木糖(BAW4:1:1)。FAB-MS顯示m/z 623[M十H]+,結合1H和13CNMR譜數據推測其分子式為C35H58O9,不飽和度為7。
BC-01
BC-02
BC-03
BC-04
BC-05 R=H
*BC-07
gbc-24 R=Gic
gbc-08
bgc-09
*BC-14
*BC-10 R=COCH3
*BC-13 R=COCH3
*BC-14
*BC-10 R=H
*BC-13 R=H
*BC-16
gbc-32
*gbc-18
*gbc-19 R=H
*gbc-20
gbc-21 R=COCH3
gbc-25 R=OH
*gbc-22 R=H
*gbc-23
gbc-26
*gbc-27
Fig 1 Structures chemical constituents isolated from
beesia calthaefolia (Maxim.)Ulhr.
IR譜在3600-3100及1045,1065cm-1出現強吸收,示甙類化合物;FAB-MS和EI-MS出現基峰m/z143(離子a),及失水峰m/z125(離子b),提示分子中存在部分結構A(25-羥基-20,24-環氧殘基),這是ocotillone型三萜的典型特征;1HNMR譜中δ3.93(1H,t,J=8.0HZ可以歸屬A結構中的H-24,其13CHMR譜數據同beesiosideⅢ比較一致,證明A部分結構的存在。
lHNMR譜高場區顯示一對AB系統質子的信號[δ0.35(1H,D,J=3.6Hz,19-H),o,58(1H, d,J=3.6Hz,19-H)],七個叔甲基質子的單峰信號[δ0294,1.00,1.31,1.36,1.59,1.68(2× CH3)],提示該化合物的骨架為環菠蘿蜜烷型三萜。糖的端基氫信號出現在δ 4.84(1H,d,J=7.6Hz),說明甙鍵為β構型。低場區除了木糖質子和H-24信號外,還顯示2個連氧碳上的質子信號[δ4.81(1H,m,Hz),4.14(1H,m,同H-3'重疊,Hx)]。
13CNMR譜共顯示35個碳信號。一組碳信號[δ107.45,75.53,78.52,71.26,67.05]可歸屬為木糖的C-1~C-5。低場區除了C-3和A部分結構碳信號外,還顯示2個連氧碳信號[δ72.07,73.10]。
1HNMR譜中17位氫出現在δ2.76(1H,d,J=8.4Hz),考慮化合物的不飽合度,說明16位有羥基取代;1H-1H COSY譜中δ4.8l(Ha,H-16)與δ2.76(H-17)相關,還與δ2.15(1H,m,H-15)和δ1.93(1H,m,H-15)兩個氫相關13C-HCOSY譜中,δ72.07與84.81(Ha,H-16)相關5根據偶合常數(J16,17)大小可判斷16經基與17位側鏈處于順式位置,因此確定16位經基為β構型;NOESY譜中,H-16α與H-17α相關,證明了上述結論。
Fig 2 Structure of BC-12(beesioside B)
13CNMR譜中,C-18出現在高場區[δ14.05],提示12位有羥基取代,這是因為C-18處在12位羥基的γ位引起高場位移所致。13C-1HCOSY譜中,δ73.10(C-12)與δ4.14(Hx,H-12)相關;1H-1H COSY譜中δ4.14(Hx,H-12)與ll位兩個氫δ2.55(1H,dd,Jl=15.4,J2=8.8Hz,H-11α),1.42(1H,dd,Jl=15.4,J2<3.0Hz,H-11β=相關;HMBC譜中,H-18和C-12遠程相關,證明了上述結論。
化合物BC-12經異相酸水解得BC-12a,EI-MS亦出現基峰m/z143(離子a),及失水峰m/z125(離子b),提示分子中存在A部分結構,1HNMR譜中δ3.94(1H,t,J=7.4Hz)可以歸屬A結構中的H-24,其13CNMR譜數據同beesiosideⅢ比較一致,證明A部分結構的存在。1HNMR譜顯示環丙烷質子信號[δ0.39(1H,dd,J=3.5Hz,19-H),0.63(1H,dd,J=3.5Hz,19-H)]七個叔甲基質子的單峰信號[δ0.96,1,03,1.20,1.35,l.58,1.68,1.70],及δ2.76(1H,d,J=8.3Hz,H-17),3.49(1H,dd,J=11.4,4.3Hz,H-3α),4,82(1H,q-1ike,J=7.4Hz,H-16);另外還顯示一對ABX系統質子信號[δ2.58(1H,dd,J=15.4,8.9Hz,H-11),1.43(1H,dd,J=15.4,2.7Hz,H-11)和4.16(1H,dd,J=8.9,2.7Hz,H-12)。13CNMR譜共顯示30個碳信號;其中c-3向高場移至δ77.98。
12位經基的構型是通過比較H-12和H2-11之間的偶合常數確定的。SakuraiN等用X光衍射的方法測定了beesiosideⅡ甙元的雙乙?;锏慕Y構,其c(9)-c(11)-c(12)-c(13)間的拓撲角為-14.4。,若12-OH為α構型,則H-12和H2-11之間的偶合常數J1約為8Hz,J2>4Hz;若12-OH為β構型,則H-12和H2-11之間的偶合常數Jl約為8Hz,J2<3Hz(Fig,2)。在化合物BC-12a中H-12和H2-11之間的偶合常數Jl=8.9,J2=2.7Hz;化合物BC-12中H-12和H2-ll之間的偶合常數Jl=8.8,J2<3.0Hz,因此確定12-OH為β構型。NOESY譜中,H-12α/Me-30/H-17α之間存在相關,亦支持這一結論。
轉貼于 BC-12的1HNMR譜中3位氫出現在δ3.47(1H,dd,J=11.7,4.2Hz),根據其裂分方式和偶合常數大小可判斷3位氫為α構型;NOESY譜中H-28和H-3α相關,也支持上述結構;與化合物BC-12a比較其C-3位苷化位移值(低場位移10.48ppm),確定木糖連在C-3位。HMBC譜 中H-1'(δ4.84)和C-3(δ88.46)遠程相關,證明了這一結論。
Key correlations observed from HNBC of BC-12
Significant correlation observed from NOESY of BC-12
Fig 3 HMBC and NOESY of bc-12
BC一12的NOESY譜中,H-16α/H-α/Me-21、Me-21.H-22α/H-23α/H-24α、H-22α/H-22β、H-23α/H-23β、H-22β/H-23β、H-24α/Me-26/Me-27之間檢測到NOE相關信號(Fig,3),因此A部分結構的構型確定為20S*,24R*。