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在药学专业的教育中,分析化学的理论知识和实验技能在药物分析、天然药物化学、药物化学、药剂学等都有广泛而重要的应用。分析化学的教学旨在让学生掌握基本的理论和方法,建立基本的定量和定性观念,熟练地进行滴定分析操作,掌握常用仪器的操作方法,为后续课程的学习打下坚实的基础。现代仪器分析迅速发展,不断丰富分析化学的学科内容,也使分析水平得到了巨大提高。各种光谱和色谱技术层出不穷,满足更多复杂样品的分析需要。因此,在教学内容选择上,应该将基础理论和基本概念教学与分析化学前沿相结合。分析化学涉及理论十分广泛,从经典化学分析法到现代仪器分析法,但是课时有限,并且结合专业需要,我们要对教学内容有所取舍,突出重点。在经典化学分析的教学中,做到讲清基本理论,让学生掌握滴定分析的基本原理和基本概念,各种滴定方法在讲授时突出特点,讲出特色,不拖泥带水。
现代分析中,随着仪器分析的迅速发展,应用日益广泛,并且在很多药物的质量控制、工艺设计、生产研究中大量使用。中国药典2010版比2005版进一步扩大了新技术的应用,除了在附录中扩大收载成熟的新技术方法外,正文品种中进一步扩大了对新技术的应用,药典化学品种采用了分离效能更高的离子色谱法和毛细管电泳法,红外光谱在原料药和制剂鉴定中的应用进一步扩大,气相色谱法全面用于溶剂残留检查,总有机碳测定法用于注射用水的质量控制中,含量测定中仅HPLC这一种方法,药典一部中采用的品种从505种增加到1138种,药典二部中从359种增加到694种,由此可见仪器分析方法在药学学科学习中的重要性。我们在教学中,学时适当向仪器分析部分转移。在制订2014版人才培养方案时,充分考虑到仪器分析方法的重要性,我院在开设分析化学课程的基础上,在后续学期开设仪器分析作为选修课,进一步夯实学生的理论和实验基础。该部分内容作为很多学校考研的必考内容,为以后学生的考研复习也提供了巨大帮助。
2结合学科特点,改进教学手段与方法
当前,科技的发展速度令人惊叹,这就需要提高课堂效率,在授课时将传统课堂教学与多媒体课件教学相结合,大大增加了课堂上传授知识的信息量,而且使内容准确生动,便于理解。分析化学教学中一些公式推导、计算等采用传统板书教学;一些比较抽象的概念、理论,如滴定分析中的滴定曲线,仪器分析中的仪器结构、基本原理,色谱中的塔板理论等,仅通过课堂讲解学生很难建立起正确的认识,如果通过多媒体课件以图形、动画等形式向学生提供各种知识信息,将枯燥的知识变得生动有趣,有助于学生从感性认识上升为理性认识,更好的理解和掌握所学内容。
3强化学生实验技能,培养应用型人才
针对专业特点和学科要求,我们提出培养应用型综合人才的培养目标,加强学生动手能力和严谨科研作风的培养。分析化学是一门实践性很强的课程,对学生的实验技能要求比较高,要求学生熟练基本操作、掌握基本方法、尝试科学研究。我们根据人才培养方案和课程教学大纲学时设计开设了各种实验以培养学生的实验技能。在化学分析部分,开设酸碱滴定、配位滴定的实验项目,让学生掌握滴定管的正确使用,熟悉实验条件的选择,能准确控制滴定终点,能对滴定结果进行相应运算,建立起定量的思维方式,通过这些最基本的实验技能训练,使学生对分析化学的知识能够融会贯通;在仪器分析部分,结合仪器分析的特点,采用小班上课,实验人数控制在每组8-12人,教师先讲解仪器操作方法,在短时间示范实验操作后,让每位学生都能够亲自动手操作仪器。在实验过程中,教师不断提出问题让学生思考如何解决,将课堂所学理论知识真正与实践相联系,用于解决实际问题。在实验项目的选择上,我们结合专业特点,增设一些实用性较强的新实验,减少验证性实验,增设综合性、设计性实验,如碘量法测定维生素C含量、紫外法测定维生素B12的含量、高效液相色谱法测定蛇床子中蛇床子素含量等,让学生在实验中了解药物质量控制的重要性,激发学生去学习鉴定假药或劣药的分析方法。
4改革考核制度
1.1选择适合药学专业的教材
合适的教材对于不同专业的学生来说至关重要,教材选择很大程度上影响教师授课的逻辑性以及学生学习的系统性。生物化学课程相关教材种类繁多,如何选择适合药学专业学生以及符合课程安排的教材显得十分重要。王镜岩的《生物化学》第3版无疑是最为权威的一版教材。这本教材吸收了国内外生物化学领域的最新进展,内容丰富,图文并茂;章节按比较传统的先“静态”后“动态”组织编排,符合我国生物化学的教学习惯,便于教师教学和学生自学。但是这套教材内容过于详尽,具有一定深度,对初学者难度较大,并且该教材着重于生物化学领域知识,鲜有与药学专业特殊性相关的知识拓展,同时价格昂贵,增加了学生的经济负担,因此我们将这部教材列为参考书目。经过筛选,我们将姚文兵主编、人民卫生出版社出版的《生物化学》(第7版)作为我校药学专业生化指定教材。这部教材是普通高等教育“十二五”国家级规划教材,作者姚文兵和主审吴梧桐均是我国生物技术与生化药学专家。主编姚文兵是我国生物技术与生化药学专家、中国药科大学教授,他承担教育部国家基础科学研究与教学人才培养基地和名牌课程药学生物化学基础的创建工作;主审吴梧桐也是我国生物技术与生化药学专家,他长期倡导生命科学与化学相结合的现代药学教育模式,建立了以生物化学和分子生物学为基础,工业微生物学与现代药学相结合的综合性生物制药学科体系,主持创办了生物制药专业和生物制药学院,其权威地位也保证了本教材的高水平呈现。该教材在第6版的基础上,对部分内容进行了适当调整,增加了第三篇遗传信息的传递和第三章维生素与微量元素的内容,还加强了遗传信息传递和结构分子生物学的内容,以及基因组学、蛋白质组学和系统生物学的研究进展;充实了维生素与微量元素,物质代谢、代谢调控与基因表达调控的内容;扩充了生物药物的近代概念,介绍了生物药物研究的最新进展;书末附有生物化学专业名词英语注解等。教材重点阐述了现代生物化学的基础理论、基本知识和基本技能,并尽可能反映生命科学与化学相结合的现代药学研究模式的特点,突出了生物化学的基础理论与现代生物技术的进展及其在现代药学研究中的地位与作用,非常适合作为药学专业生化课程学习的教材。
1.2优化理论教学内容
指定的教材在顺序上仍然是先静态后动态的模式,但这种传统的编排方式并不利于学时较少的药学专业学生在短时间内掌握了解生物化学课程的核心内容和精髓。因此我们改变了先静态后动态的传统教学模式,将整本教材内容划分为三大模块,即能量代谢模块(包括糖化学、糖代谢、生物氧化、脂类化学、脂类代谢)、蛋白质代谢模块(包括蛋白质化学、酶学、蛋白质代谢)和核酸代谢模块(包括核酸化学、核酸代谢、遗传信息传递)。每个模块在知识构件上,以某一生物大分子的代谢过程为主线,其他知识内容为支线,构成一个完整的知识体系,这样的优化设计有利于学生对于生化过程的系统理解。以能量代谢为例,能量代谢模块以葡萄糖分解代谢为主线,首先用较少的学时介绍糖的结构及糖的化学性质,以及在消化道内的吸收过程,然后详细讲解进入细胞后的彻底生物氧化过程,包括经过无氧分解代谢为丙酮酸,再经过脱氢作用以乙酰辅酶A的形式进入柠檬酸循环完成C的最终氧化形成CO2,最后由携H的载体将H带入线粒体内膜系统经过电子传递最终形成H2O并释放出能量。在掌握这一条葡萄糖的分解代谢的主线之后,其他的知识点例如磷酸戊糖途径、糖异生、糖原合成与降解等过程作为这条主线的支线知识内容,二者结合最终成为一个复杂而又有逻辑关系的能量代谢知识体系。这样有利于学生对各个途径的生理功能代谢过程有更深刻的理解。
1.3优化实验教学内容
实验课是生化教学课程的重要组成部分,通过实验课,应当使学生加深学生对理论知识的理解,同时培养学生综合运用知识及分析、解决问题能力。然而传统的实验教学,照本宣科的现象比较严重,即实验目的、实验原理、实验方法、实验流程和实验结果都在实验前给学生描述清楚,学生的实验过程仅仅是重复流程观察结果而已,缺少主动思考和探索的过程。因此我们针对传统实验教学的不足,在理论课上抽出时间,将实验课要进行的实验做预先的铺垫,引起学生的兴趣,在实验课上以引导为主,让学生自主参与实验过程,得出一些结果并讨论分析。例如油脂酸价测定这一实验,在理论课上讲解油脂酸价测定的原理方法,然后提出问题:我们平时的食用油的酸价是否正常?经过暴晒后的食用油酸价是否会发生变化?反复油炸后的食用油酸价是否正常?以此提高学生解决这些问题的兴趣,也可由学生自行采样,在实验课上进行不同样品食用油酸价的检测,得出结果后再进一步讨论分析。这样既可以加深学生对该实验方法原理的理解,也可以学以致用,增强学生的学习兴趣并解决生活中的实际问题。
1.4跟踪生化研究动态
由于生物化学理论和技术发展迅速、信息量大,学生在获取专业知识的同时,重视前沿知识和相关学科渗透知识的掌握,是新型人才的需要,也是学生自身发展所必需的。对于生物化学课程的授课教师来说,科研工作的内容能够极大地丰富生物化学理论教学的水平,对生物化学前沿研究的把握也是对教师综合素质的高要求。将生物化学前沿成果融入生物化学课程的教学过程当中,能够帮助学生更好地掌握书本内容。例如在讲授细胞膜转运蛋白的内容时,可穿插介绍2014年4月由清华大学医学院颜宁教授领导研究组在英国《自然》杂志上发表的一项研究成果,即在世界上首次解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构。该转运蛋白的作用在于转运葡萄糖,从而为细胞提供能量,该研究成果将有利于人们掌握转运蛋白GLUT1的工作机理,可能实现葡萄糖转运的人工干预,切断它的转运过程,从而“饿死”癌细胞。通过这种具体的、最新的科研成果的描述,不但使学生较为形象地理解了转运蛋白生理作用方面的知识,还对于转运蛋白作为药物靶点的作用有了更深入的理解,同时也极大提高学生对于该课程的学习及科研兴趣。
2教学方法优化
2.1合理高效利用多媒体教学
教学全程为多媒体课件教学。多媒体技术集声音、图像、文本、动画为一体,为学生营造出形象逼真的学习环境,可以使不同感官在同一时间内接受到同一信息源的信息,从而有助于学生对知识的接受和理解。但是多年的多媒体教学经历也使我们看到了多媒体教学的弊端。例如有些教师过分依赖预先制作好的多媒体课件,在课堂上仅充当“解说员”角色,缺乏恰当、生动、形象的讲解,使课堂教学枯燥无味,影响学生学习积极性;对学生而言,多媒体教学讲授速度快,单位时间传授的信息量大,导致少数学生课堂笔记跟不上,有的学生甚至干脆放弃记笔记的过程,而以下课拷贝课件取代之,因此学生的学习主动性减弱,缺少主动性的思考,对教学内容掌握不扎实。如何发挥多媒体教学的优势,避免弊端,关键在于教师的综合素质、驾驭课件的能力及组织教学的能力。因此学院加强了对教师综合素质的培养,创造条件培养教师制作、使用多媒体的技能,还建立了课件共享平台,为不同教师制作准备课件提供了大量的素材。在课件制作上,教师应以学生为中心精心设计课件,合理设计课件的程序形式、播放顺序,设法调动学生的积极性,提高学生的兴趣。并在授课过程中,多设计与学生互动的环节,每个章节结束后对本章节进行小结,并列部分习题,以提高学生对课程的兴趣和学习的主动性。
2.2启发式教学
启发式教学的核心是充分调动学生的学习积极性,激发学生的学习兴趣和爱好,使学生主动探求知识,培养学生分析问题、解决问题的能力。对于知识点繁多的生物化学课程,利用启发式教学使学生掌握复杂的代谢过程显得尤为重要。例如在生物氧化一章,电子传递链的传递过程十分抽象,学生学习起来较为困难,用比喻启发的方法,在教学中把线粒体内膜上按一定顺序排列的递氢体和电子传递体比喻为接力赛的参赛者,而把电子比喻为接力棒,使得整个电子传递的过程形象而生动;此外诸如糖酵解与糖异生,以及脂肪酸的合成与分解的生化过程,看似相互可逆的过程,但是却有着极大的差别以及截然不同的生理生化作用,因此可以利用对比启发的方法,列表显示各个生化过程的异同,这样可以引起学生的高度注意,促进积极思维,加深对教材的理解和巩固,又可培养进行对比分析鉴别的能力。启发式教学的方法有很多,如设问启发、联系启发、案例启发、悬念启发等,多种方式的启发可以使生物化学课程当中抽象的概念和代谢过程变得生动形象,利于学生对知识的掌握。
2.3网络教学
网络已成为重要的信息交流平台。高校学生具有较高的文化知识,对网络的接受程度和使用率也较高,已成为多数青年学生日常生活的一部分。进行生物化学网络教学具有非常深远的意义,不但能够弥补课堂教学的不足,而且还可以在很大程度上实现教育资源共享。我校依托校园网络,定制课程包括课程简介、教师简介、教学大纲、学习纲要、课程录像、课件共享、网上交互等板块,其中课程简介、教师简介、教学大纲以及学习纲要板块主要为学生了解本门课程提供参考,并且提示每章节重难点;课程录像为教师上课的录像,为学生课余时间学习提供了便利条件;课件共享为教师上课所用课件,可作为学生课下学习的重要参考资料,同时为广大教师的备课过程提供了丰富的资源;网上交互板块中,学生可以在网上提出学习过程中遇到的各种问题,由教师在线回答,增强了教师与学生之间的互动与交流,极大地提高了学生的学习兴趣。网络教学突破了传统课堂教学的时空限制,学生在任何时候、任何地点都能上网浏览,大大增加了学生学习的灵活性,充分体现了在恰当的时间应用合适的学习环境达到最好的学习目标的教学理念。此外,这种交互式、开放式的自主学习环境最大限度激发了学生的学习热情,有利于提高学习效率。
3结语
药学无机化学实验是学生涉及药学实践的第一步,尤其需要重视良好的实验素质及习惯的培养,重视学生科学精神和品质的教育。良好的工作作风和习惯不仅为做好实验、搞好学习和工作所必需,而且也反映一个人的思想修养和素质。通过无机实验的培养和训练,要逐步养成良好的实验室工作习惯。
1.1增强学生重视实验的意识和勇于实践的情感
克服学生在普通中等教育中形成并且普遍存在的重理论轻实践的思想,转变学生死记硬背实验现象的学习方法,使学生真正认识到实验教学是理论教学的补充和延伸,是一个不可取代的重要学习环节,是培养自身实践动手能力的重要方式。
1.2初步养成认真、仔细、紧张有序地进行实验的习惯
实验前做好预习,理解实验的目的要求,了解实验原理,理清操作步骤,查找有关数据,绘制仪器、装置简图,做好记录准备。实验中保持安静,多做、多想,有条不紊地进行实验;认真、仔细观察现象,理论联系实际地思考其现象的本质,记录数据和现象应真实、可靠、完整。实验后分析现象,研究问题,得出结论,及时完成实验报告。
1.3培养学生严肃—严谨、求真—认真、务实—求是的科学态度
纠正学生对待实验项目敷衍了事,对待实验数据随意涂改或编造或抄袭的陋习。要求学生认真、仔细地观察实验现象,真实、准确地记录实验现象,完整、全面地收集实验数据。如果出现异常现象,首先要求学生应用基础知识独立思考其可能性,然后再指导学生找出问题根源,最终指导教师与同学共同分析、做出结论;尤其特别鼓励学生把问题带到课下,通过查阅有关书籍、文献、资料,结合自己的推理、判断和分析,说明产生异常现象的基本原因和影响因素等。
1.4树立厉行节约思想和渗透绿色化学、环境友好化学理念
按要求用量取药。称量固体药品时不洒落在托盘上,量取液体药品时不溅洒到实验台面上。仪器应轻拿轻放,贵重仪器未经教师允许不得擅自动用。一旦损坏仪器应及时报损、补领,不随意使用他人的仪器。养成节约水、电,节约使用一切实验用品和爱护仪器的习惯。
1.5培养学生整洁、有条理的习惯
保持自己实验台面的整洁。仪器、装置摆放应有条理、便于使用,污物、废纸等杂物应及时放入垃圾箱或实验台面上的杂物缸,废液应及时倒入公共的废液回收瓶,待实验后统一处理。实验结束后应及时清洗所用仪器,整理所用器具,公用物品放回原处。各种化学试剂按照相应的规律摆放整齐,擦净实验台面。认真做好实验室的保洁值日工作。
1.6自觉遵守实验室各项规章制度
化学实验是丰富多彩的,但同时也处处存在着一定的危险。化学试剂通常具有一定的毒性、腐蚀性、挥发性、可燃性、易爆性。因此,在学生实验课开出之前,教师要认真组织学生学习实验室的各项规章制度,实验课时教师要督促学生自觉地遵守实验室各项规章制度。譬如,在实验课时,学生一定要穿着实验服,必要时要佩戴防护镜和防护手套,不允许穿着裙装、也不允许穿着拖鞋、更不允许穿着高跟鞋,还不允许散披长发;严禁在实验室饮水食物,尤其是严禁将饮用水和食品带入实验室内;严禁在实验室内高声喧哗、追逐嬉戏、相互打闹。对于使用剧毒试剂或有危害气体产生的实验中,学生必须按照要求由二人或二人以上操作、或在教师的监视、指导下完成。
2培养学生的规范操作
科学规范的操作是学生在实验中获取准确数据和保障实验安全的关键所在,是学生必须具备的基本功,也是药学无机化学实验教学的重点和难点。因此,努力提高学生无机化学实验的基本操作技能势在必行。
2.1认清新生实验现状和存在的问题
药学无机化学实验具有承上启下的重要作用,起着从普通中等教育学习过渡到高等专业教育学习的纽带作用。在中学化学中,要求学生了解仪器的名称、用途和操作原理,会使用基本仪器,并且掌握常见气体的制备方法和一般溶液的配制,学会观察和记录实验现象,并根据实验现象得出正确的结论,如实地写出实验报告。但由于中学实验条件所限或应试教育影响,化学实验常常是纸上谈兵。学生入学时普遍实验基础差、操作水平低,学生在实验室手忙脚乱,无所适从,这在药学无机化学实验教学中表现尤为突出。
2.2从点滴入手,逐项规范操作行为
在教学之始,就应培养学生正确掌握药学无机化学实验的基本操作。无机化学实验涉及到许多基本操作,例如试剂的量取、称重、溶解;反应液搅拌、振荡、加热、冷却、过滤、蒸发、浓缩、结晶;还有溶液的配制等。传统的教学方式是指导教师在讲解实验内容的同时,做出必要的示范操作,并赋予一些问题和指出注意事项。这种教学方式可能会由于每一位指导教师对教学内容的理解程度的不同或基本操作掌握程度的不同,也可能会由于不同的指导教师的耐心程度的不同,往往使教学效果产生比较大的差异。利用现代教育手段采用多媒体,例如对每一个无机化学实验教学内容制成幻灯片或者摄成音像片,在实验前播放给学生观看,并配合指导教师必要的讲解,既可以提高学生的学习兴趣,又可以规范教师的教学行为。这是因为幻灯片或者音像片是集体研讨制作,具有一定指导性。在此基础上,对于实验中操作不够规范的学生,指导教师及时地予以纠正。这样指导教师对学生既可以严格地要求,又会有足够的耐心。
2.3以多种教学手段示范规范操作
制作仪器基本操作展板、展牌。展板、展牌是很直观的实验教学教具。因此,把小型仪器设备(例如:酸度计、电子天平等)的操作规程做成展牌,放置在待操作的仪器处,让学生严格按照规程操作,这样做的同时也降低仪器的损坏率;把需要熟练掌握的无机化学实验基本操作分类设计成展板,实验课时取出将其悬挂在实验室的黑板上,便于指导教师示范讲解,也有利于学生掌握无机化学实验基本操作流程。
3结语
物理化学是研究化学体系行为最一般规律的学科,在培养创新能力方面有其他课程无法替代的作用。由70多位专家参与撰写的自然科学学科发展战略调研报告《物理化学》卷中指出[1],实践表明,凡是具有较好物理化学素养的大学本科毕业生,适应能力强,“后劲”足。由于有较好的理论基础,他们容易触类旁通、自学深造,能较快适应工作的变动,开辟新的研究阵地,从而有可能站在国际科技发展的前沿。随着大学基础课程的改革,药学专业物理化学所安排的内容多,课时少,如何提高教学质量就成了很大的难题。笔者现介绍药学专业物理化学教学的一些体会。
1理论联系实际,激发学生的学习兴趣
很多学生认为物理化学是非常难学的一门课程,都是抽象的、枯燥的理论,从而产生厌学心理。“兴趣是最好的老师”,作为教师要从兴趣入手,引导他们喜欢并且学好这门课程,教师应更多地介绍物理化学与药学的联系,激发学生学习的积极性。例如讲授“相平衡”时,介绍超临界二氧化碳提取药物的知识,它是利用了物质在临界点附近的奇异性,利用无毒、不残留的二氧化碳代替水或有机溶剂作为萃取介质,将高压下萃取的物质经降低压力分离出来的一种把萃取与分离两个过程合为一体的新型提取分离方法。对于那些热不稳定或易被破坏活性成分的药物,采用这种方法提取优于传统的方法,然而这一高新技术是物理化学中临界状态、两相平衡的知识。在介绍相图时,结合药剂型改良的知识。比如,难溶于水的药物溶解后不易被吸收,药效慢,如果与尿素或其它溶于水并且无毒的化合物共熔,用快速冷冻的方法制成低共熔混合物,则尿素在胃液中能很快溶解,剩下高度分散的药物,从而利于吸收。例如,在讲授“稀溶液依数性”内容时,可以列举“北方冬天吃冻梨前,先将冻梨放入凉水中浸泡一段时间。发现冻梨表面结一层薄冰,而里边却解冻了。这是什么道理呢?”实际上,如果能清楚梨中的水不是纯水,而是溶有糖和一些物质的溶液,利用稀溶液中凝固点降低的规律就很容易解释这一问题了。在“胶体”这一章中,医药上用于胃肠造影的硫酸钡合剂,其中就含有足够量的一种高分子化合物——阿拉伯胶对硫酸钡溶胶起保护作用,当患者服用后,硫酸钡胶浆能均匀地粘附在胃肠道壁上形成薄膜,从而利于造影检查。
把理论知识与实际联系起来,让学生感觉到物理化学知识跟我们的生活息息相关,不再是一门枯燥乏味的课程,而是让学生感兴趣的课程。
2有效地组织课堂教学
课堂教学要遵循教师为主导,学生为主体的原则。课堂上教师除了传授知识之外,更重要的是培养学生的思维能力。因此,教师在组织教学活动时,要注意培养学生的创新精神。教师在授课的时候,应采用启发式教学,不能只以老师为中心,平铺直叙,照本宣科。多提出问题,让学生进行思考,采取教师讲授理论和学生参与讨论有机结合起来,让课堂变得生动活泼,教师和学生形成良好互动。这样既能够让学生掌握了知识,又能培养学生的思维能力。
例如,讲授到“热力学第二定律”时,让学生先发表自己对热力学第二定律的两种说法的理解,然后教师再做出总结和归纳。第二定律指出在自然界中任何的过程都不可能自动地复原,要使系统从终态回到初态必需借助外界的作用,由此可见,热力学系统所进行的不可逆过程的初态和终态之间有着重大的差异,这种差异决定了过程的方向,人们就用状态函数熵来描述这个差异。通过学生讨论和教师总结,加深了学生对知识的理解,同时也为后面讲的内容“熵增加原理”作铺垫。
3合理运用各种教学手段
在物理化学传授过程中,针对不同的教学内容应采用适当的教学手段。多媒体的应用使原本枯燥乏味的理论知识,通过具体、生动、形象、直观的形式表现出来,调动了学生学习的积极性,为教师节省了大量板书绘图的时间,加快了知识点的讲授速度,课堂教学的信息量大大增强[2]。例如,物理化学课程有很多现象和性质,可通过直观的图片加以形象说明;对于需要大量图形图像信息展示的相图部分,利用多媒体教学优势更为突出。
在物理化学课程教学当中,有一些内容采用多媒体教学就不能显示出优势。比如,一些重要公式的推导和中间步骤及计算过程,适宜通过引导学生参与并以板书的形式讲解,让学生对公式的来龙去脉有必要的了解。这并不是说要求药学专业的学生掌握公式的推导过程,而是让他们加深印象,明白公式的应用条件和范围,从而能更好地运用这些公式。因此,要挖掘多媒体教学和传统教学的优势,发挥各自的长处,提高授课水平。
4突出重点和突破难点
对于药学专业的学生来说,在较少的课时内讲解完物理化学这门课,学生很难理解全部内容。因而要做到有的放矢,吃透教材,分清主次,突出重点,突破难点,学生才能掌握好必修的内容,在有限的时间内学到相应的知识。比如“相平衡”中让学生了解单组分和二组分体系的相图和应用即可,而对于比较复杂的三组分体系的相图可以不介绍。
例如,在等温等压条件下,我们用Gibbs自由能的改变量ΔG来判断化学过程的方向和限度,但为什么可以用ΔG≤0来判断等温等压下过程自发进行的方向和限度呢?学生不能理解,而物理化学正是解决这个所以然的。用ΔG≤-W′判别式指出某个过程是不可逆的,并不意味着此过程就必定是自发的。从两方面分析用ΔG≤0能对等温等压下过程自发进行的方向和限度[3]。①W′≠0时,如果ΔG>0,由ΔG≤-W′,必然有W′<0,这说明环境对体系作了非体积功。所以,此不可逆过程是一个非自发过程。如果体系内发生自发过程,即体系对环境作非体积功,W′>0。由ΔG≤-W′,必然是ΔG<0。这就是说在等温等压并且作非体积功的情况下,体系发生自发过程,必然引起自由能的减少,一直到自由能最小时,ΔG=0,达到平衡状态。②W′=0时,体系与环境之间不作非体积功,则ΔG≤-W′式变为ΔG≤0。这样,ΔG>0的过程就不存在。体系若有自发过程发生,必定是不可逆的,即ΔG<0。这就是说在等温等压和不作非体积功的情况下,体系发生过程,必然引起自由能的减少,一直到自由能最小时,ΔG=0,达到平衡状态。从以上两方面来看,不管体系是否作体积功,在等温等压下,自发过程总是朝着自由能减少的方向进行,直到最小值时,ΔG=0,达到平衡状态。因此,可以利用ΔG≤0来判断等温等压下过程自发进行的方向和限度。通过详细讲解,让学生能更好地理解难点。
5借助类比法讲清物理化学规律
在物理化学教学中,往往要介绍一些较难理解的规律。人们接受新知识的能力,在很大程度上依赖已掌握的知识,教学中可借某些新旧知识间存在着形式上或性质上的类似,通过类比诱导,使学生建立新概念和认识规律,从而避免单纯枯燥地解释意义。
有些物理化学规律,初看并无类似之处,但只要认真思考,注意捕捉它们在形式上和物质上的相似之处仍然可以类比,达到深刻理解的目的。例如,温度对化学反应速度的影响规律即阿累尼乌斯方程式lgK2K1=Ea2.303R(T2-T1T1T2)和温度对化学平衡常数的影响规律lgK2K1=ΔHθ2.303R(T2-T1T1T2)也有形式上的类似。但二者的含义不同,前者当反应的活化能为已知时,则可以从T1温度的速度常数K1计算在另一温度T2的速度常数K2。后者是当等压热效应为已知时,则可从T1温度的平衡常数K1计算该反应在另一温度T2时的平衡常数K2。这样用类比法讲授物理化学规律,避免了学生容易出现的离开化学实质,把定律作为数学公式来记的弊病。
因此,在物理化学教学中,恰当运用类比,可以少费口舌,化抽象为具体,学生接受新知识的过程变得自然、亲切,又觉得新鲜而不重复,学生获得的知识确切、清晰,又印象深刻。需要注意的是,运用类比法讲授新课时,应使学生明白“类”只是类似,“比”只是比较、推理,“类比”并不是“等于”。这是因为事物都各有自己的特殊内在本质和规律,类比只是认识事物本质和规律的一种思维方法。
6小结
以上是笔者对药学专业物理化学课程教学方法的体会。通过问卷调查,让学生从9个方面评价教师的教学效果,结果见表1。从表1可以知道每一项的满意率都超过了70%,说明这样的教学方法得到大部分同学的认可。物理化学这门课理论性强,抽象难懂,是最难学的基础课程之一。另外,药学专科生的基础差,底子薄,因此学习这门课程就更困难。尽管教学方法得到大部分同学的认可,但是也存在很多不足之处,例如,有些知识点讲得不够具体,对于公式的应用,所举例子太少。
表12005级药学专业专科班40名学生对教师教学效果评价结果(略)
总之,我们要善于在物理化学课程教学实践中不断地总结经验,提高教学质量。
【参考文献】
[1]高盘良.物理化学类课程的作用与定位[J].中国大学教学,1999(6):24-25.
有机化学实验像普通蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏和索氏提取等,需要成套的仪器设备,这些仪器都是标准磨口仪器,价格昂贵,如果不加强管理,将造成巨大的资源浪费。所以像这类实验就是把每个实验室的仪器都放到一个盆子或框里,每次实验由每个实验室的负责人统一分发和回收。为了配合实验技术人员的工作,采取选择实验室负责人的办法:要求每次实验每个实验室选定两名负责人,协助实验技术人员负责收发仪器。并对实验进行分组:实验分组采用自由结合,两人一组,负责人把分组号和对应名单报给教师,并标明负责人姓名、相应职责及联系电话。
实验台内(抽屉和柜子)和试剂架物品摆放规则实验操作台结构是下面设计有抽屉、柜子,上面有试剂架,每一部分有不同的使用功能。学生实验柜、抽屉及试剂架通常放置的物品包括玻璃仪器和器皿、药品和一些零星的低值耐用品。抽屉是放置常用的器皿和一些零星的低值耐用品,柜子是放置体积较大玻璃仪器和陶瓷制品,这些物品应分类合理摆放在抽屉、柜中。试剂架是放置供一个中央实验台的学生使用的药品,药品必须整齐有序地放置在实验台的试剂架上。日常实验中学生常常不加区分,东西任意在这三部分之间摆放。因为不合理放置导致玻璃仪器撞碎。比如:万用夹、铁环和十字夹(双顶丝)及研钵、布氏漏斗、蒸发皿等铁制和瓷制仪器不应该放在抽屉里,容易撞碎玻璃仪器;研钵这类较重仪器要求放在柜子最底下;万用夹、铁环和十字夹(双顶丝)等铁质类仪器,接冷凝水的乳胶管或理化管等管线类器材,要求统一放在公用实验台贴有标签的指定容器内;而铁架台要求整齐放在实验室周边某一区域。总之,物品要干净有序分类摆放在清洁卫生的柜子里。仪器分发每次实验开始前,仪器负责人要到教师办公室询问是否需要领取实验仪器,领取仪器时要清点套数,检查仪器是否完好及签名,领取后分发到每组。各组学生也要检查所发仪器完好能用,万一发现有问题还可以调换。
仪器回收每次实验所发仪器使用完毕后(实验结束后)洗刷干净,仪器负责人清点套数,检查仪器是否完好及是否干净(若不干净,要求使用者洗净),按要求交回教师处,签名后方可离开。从实验柜内拿出的仪器,实验结束后放回原处。仪器赔偿如果由于不规范操作导致仪器损坏,损坏仪器后及时与老师联系,填写仪器赔偿单,然后到物资供应科找负责教师进行相应赔偿,并把领取仪器报告单交给老师。以前在没有选择仪器负责人时,实验中打破仪器无人告知,学生间还互相推托责任或包庇,不易查出责任人进行赔偿。为保证下个专业学生顺利实验,只好给予补充,结果学生因为这件事失去诚信,还额外增加学校经济支出。
仪器设备管理有机实验常用到一些仪器设备,如恒温水浴锅、电加热套、熔点仪、旋光仪、电子天平等。教师讲完后,总是有些学生不能完全领会。如果不正确使用,会导致仪器损坏,影响实验的进行。为此,首先对仪器进行分类,像恒温水浴锅和循环水式真空泵这类使用频率较高的设备,把说明书贴在每个教室的门后边,特别要注意的地方写在每个实验室黑板上的某个区域,长期留住不要擦掉(如水浴锅要添加蒸馏水而不是自来水);像熔点仪和旋光仪等只有某个实验使用的仪器,说明书随辅助配件放在工具箱中,注意事项贴在仪器醒目位置上。这样一方面方便教师上课时讲解,同时学生在使用仪器过程中若出现有不明白的地方可以随时参照,规范、科学地使用仪器。
2卫生管理(实验室内卫生与值日生签名)
有机化学实验室是培养学生掌握基本操作实验、合成实验、综合设计性实验等的场所。为营造规范、整洁、有序的实验环境,保证学生能安全有效地实验,要求实验结束后,卫生负责人选定并安排值日生打扫卫生。每次实验后由学生轮流值日,负责打扫和整理实验室。为保证任务落实到位,每次实验每个实验室选定两名卫生负责人,安排并监督该实验室卫生,务必做到:桌面、试剂架、地面、窗台、水槽(水槽内不得有纸屑、沸石、中药渣等杂物)等都要打扫干净,关闭水、电及窗户;每个实验台配有抹布,使用完毕后应洗净,按规定要求放好;实验室的扫帚、簸箕、拖把等清洁用品使用后应整齐放在指定位置;所用电器一律拔掉电源插头、擦拭干净、摆放整齐,卫生负责人检查是否合格,检查合格后,值日生、卫生负责人、班长到实验室管理教师的办公室在“实验室使用登记簿”上签名,待教师检查卫生合格后方可离开。
3公用物品使用规则
公用仪器、试剂等一般放在边台、试剂架上或者通风柜(取用时易挥发的试剂)内,公用实验台一般放置公用的实验用品及辅助的实验用品,这些用品要求就在原地使用或取用,或拿走用后立即放回原处,不准长时间放在自己实验台上影响其他学生使用。对于天平,要求使用中保持天平的整洁,不能随意挪动。
4实验室安全
实验室水电安全,特别是电炉,在使用时一定要垫上隔热板,以防烧坏桌面,使用时,电炉线应远离电炉,以免烧坏电线,引起火灾;精密仪器如熔点仪、旋光仪等,实验结束后及时盖上防水罩,以防实验室漏水使仪器损坏。
5实验中废弃物管理
实验过程中,每个实验台边都放一个贴有“回收固体废弃物”的小桶或小烧杯,如实验中用过的沸石、火柴梗、点样毛细管等杂物可以放进去,不可扔在地上、实验台上或水槽中,实验结束后倒进公用垃圾篓内。有毒的药品分类倒进专门的废液桶中,不可倒在水槽里,由专业人员统一进行处理,以免污染环境。空的试剂瓶放到指定的箱子里,每学期结束,科研处统一由专人进行回收处理。对于配制的没有用完的溶液,倒入专门的回收桶内,实验结束后进行统筹回收处理,这样不仅节约了资源,也保护了环境,同时提高了学生的环保意识。
6总结
一、教学方法
1.学生为中心,理论联系实际
对学生的知识掌握程度需要一个衡量标准,教师教学和学生自学为主要学习方法,定期的教学考核很有必要,它可以有效地体现学生的知掌握情况,在有机化学的教学考核中应注意选题的多样性和灵活性,除一些有机结构性、常识性的题目外,其余的应该贴近现实学习过程进行拟题,可以采取多种形式,如课堂中做习题、短时间的试卷测试、实验操作等,鼓励倡导学生对有机化学创新与独特的思维方式。在教学中,对学生平时学习情况的考核指标主要有出勤情况、课堂纪律、完成作业情况、实验课中的操作能力及学习积极性等几个方面。教师结合教学情况做好考核记录,课程结束时进行各章内容总结及每章之间贯穿起来整体总结,结合每位学生的实际情况评定平时成绩。同时对于不同程度的学生应使用不同的考核方法,鼓励学习。
2.充分利用多媒体技术,激发学生学习兴趣
蒙药学专业的学生进大学前一直是蒙语授课,蒙语授课和汉语授课转换需要一定的过程。所以教师在多媒体上多做一些学生容易接受的图表,让学生慢慢适应汉语授课。由于学生的基础差,只有通过多媒体慢慢让学生认识到有机化学课的重要性,才能提高学生学好本课程的主动性和自觉性。在教学过程中,适当地加一些与蒙药学专业相联系的知识,在教学中,列举一些与蒙药学的药物结构、药物分析和用途、药物合成等有关的实例,可以激发学生的学习兴趣,还可以将有机化学基础知识联系到蒙药学中去,为将来从事蒙医药学研究的学生打基础。
3.合理使用双语教育
对不同专业的学生,有机化学教学大纲的要求不同,课时的多少也不一样,专业侧重点应当有所区别。双语教育对蒙药学专业的学生来说是特别重要的。双语教育是指在学校里使用第二种语言进行各门学科的教学,我国目前开展的双语教学主要是指学校中全部或部分地采用外语(主要是英语)传授非语言学科知识的教学。有机化学教学本身有很多特点,而在少数民族地区进行的有机化学教学又有与众不同的特殊性,尤其是对蒙药学专业的学生来说有特殊含义。汉语、蒙语,英语相结合的有机化学教学对蒙药学专业的未来肯定会带来突破性的进展。
二、教学与蒙药学科研相结合
有机化学是一门实践性较强的学科,要想教好有机化学这门课,一定要积极参与科学实验。有机化学实验是有机化学教学内容的重要组成部分,化学实验可以说是培养发展学生的思维和创新能力的最佳途径,也是化学专业的特色和优势。学生在课堂中获取的知识只有在实践中才能消化、理解和掌握。有机化学基础理论学科教学改革及现代科研是一个系统工程,我们既要发扬蒙药学的专业优势,也要应用现代教学与科研的先进方法和手段。一般来说学生通过化学实验加深对有机化学理论课内容的理解和掌握,提高学生的学习兴趣和动手能力。在有机化学实验教学中,我们引导学生积极主动发现和解决问题,从这个过程中更准确更全面地掌握知识。只有将基础理论教学与实践教学紧密结合并贯穿于整个教学过程才能使学生全面掌握和应用知识。随着我们国家教育系统的完善我们鼓励学生积极参与教师的科研活动,使学生在课题研究实践中不断思考问题、激发创新思维,锻炼能力,培养科研实践能力,这也是促进教学的有效途径。
三、结束语
1.1霍世霞等对高良姜中高良姜素、山奈素、槲皮素对照品与含药血清的HPLC图谱对比,并从原药材中制备分离纯化及进行结构鉴定确定高良姜素是高良姜中入血成分。
1.2沈婵娟等通过比较茯苓醇提物、空白血清和含药血清的HPLC图谱,结果显示雌雄大鼠入血成分略有差异,雄性大鼠含药血清中有11种移行成分,其中6中为原型药物,5中为代谢产物,雌性大鼠含药血清中有9种移行成分,其中5种为原型药物,4中为代谢产物,提示药物代谢存在性别差异。
1.3黄柏中16个成分入血,7个以原型药物存在,9个为代谢产物,初步确定巴马丁和小檗碱为黄柏的主要入血成分。
1.4谢长等对菝葜抗炎活性部位进行血清药物化学研究表明,菝葜提取物含药血清中发现了45种入血成分,另发现新妇苷、黄杞苷、白藜芦醇、槲皮素为主要入血成分,即可能为菝葜抗炎活性部位的药效物质基础。
1.5雷公藤提取物给药后24h内血中先后出现了8个移行成分,其中5个为原型药物,2个为代谢产物,1个为血清固有产物。雷公藤为8个入血成分之一。没食子酸的研究表明,给药后血清中确定5个血中移行成分,4个为原型成分,另外1个入血成分则可能是某种化学成分的代谢产物。4个入血成分可能为没食子的体内直接作用物质,3种含药血清中均含没食子酸,提示没食子的作用物质可能是没食子鞣质在体内降解后的没食子酸。
1.6程星烨等采用LC-MS/MS对延胡索活性部位入血成分进行研究,通过对保留时间比对、离子碎片解析等综合分析,坚定了9个入血成分均为原型成分,同时也发现部分生物碱是以葡萄糖酸醛结合物的形式存在。
1.7龙血竭给药后在含药血清中发现6个入血成分,其中5个都属原型成分,分别为,3,4'-二羟基-5-甲氧基二苯乙烯、剑叶龙血素B,4'-羟基-4,2'-二氢查耳酮(新化合物)、剑叶龙血素A和龙血素B;1个可能为原型成分或代谢产物。此外,还有学者对金银花、防风、五味子、乌药、羊藿等药材进行了血清药物化学研究,为深入研究中药药效物质基础和阐明作用机制奠定了一定的基础。
2血清药物化学在中药复方物质基础方面的研究现状
2.1对当归芍药散的研究表明,给药后大鼠入血成分中有7个被确定为原型吸收、1个被确定为代谢产物吸收,并发现当归芍药散的药效成分可能为芍药苷磺酸盐、芍药内酯苷、芍药苷、阿魏酸、川芎内酯I、藳本内酯和丁烯酜内酯。
2.2郭辉等对大黄附子汤的研究表明,给药后发现18个入血成分,其中初步确定4个为原型成分,14个为代谢产物,血中移行成分主要来源于大黄和附子两味君药,复方中的芦荟大黄素、大黄酸、大黄素、细辛脂素均以原型形式直接吸收入血,初步推测其为治疗寒积腹痛的药效物质基础。
2.3地黄饮子研究表明,给药后家兔血清中9个入血成分,其中2个为原型成分,7个为代谢产物,这些分别来源于五味子、远志、石菖蒲、巴戟天、山茱萸、肉苁蓉、附子和麦冬。
2.4复方贞术调脂胶囊研究表明,给药后血清中发现有28个药源性成分,其中10个为原型成分,18个为代谢产物。体内药效物质并非体外成分的简单相加,经体内生物转化和选择性吸收,体外主要成分巴马汀和小檗碱在体内经代谢后含量明显降低,而丹酚酸A和丹酚酸B等含量较高的物质在实验中未被检测到。
2.5生脉散的研究表明,给药后血清中产生18个血中移行成分,利用质谱数据表征血中移行成分的结构,其中13个为原型药物,5个为代谢产物,推测他们有可能为生脉散的体内直接作用物质。
2.6吕永海等采用RRLC-Q-TOF/MS检测到复方丹参片的入血成分,14个原型药物和8个代谢产物,其中丹参醛、丹参新醌B、丹参素的糖结合物(M1)和丹参新醌B的甲基化产物(M8)等是利用LC-MS首次在大鼠体内检测到。利用UPLC-Q-TOF/MS鉴定了心肌缺血大鼠血浆中的22个生物标志物,其中7个标志物出现在嘌呤代谢途径中,丹参酮ⅡA和丹参酚酸B分别具有调节钙离子通道和抑制肾上腺素β受体的作用。此外,对灯盏细辛提取物、芍药甘草汤、舒胸片、四逆散、酸枣仁汤、三黄泻心汤、大承气汤等的血清药源性成分的研究初步明确了复方中众多化学成分在体内的吸收情况,为中药是我药效物质基础研究奠定了一定的基础。
3血清药物化学在其他领域的应用
近些年,药食同源的中药材成为我国功能性食品的资源宝库。血清药物化学在寻找食品功能因子和功能性食品功效物质基础的研究方面起到了很大的作用。功能食品中的功能因子,与药物中的药效活性成分基本类似,因此中药血清药物化学的研究方法也可以应用到药食同源的中药材食品功能因子的开发,同时,该法较之传统的研究方法,血中移行成分比原药的化学成分减少了很多,这在很大程度上降低了研究的难度,提高了研究的针对性,也节约了研究成本,为我们的功能性食品研究提供了新的思路。此外,孙志翠等人提出,借鉴“中药血清药物化学”研究思路,运用化学分析分离方法,观察给药后进入脑脊液的化学成分,通过关联透过血脑屏障的移行成分与中药复方的药理效应,来阐明药物透过血脑屏障来发挥作用的物质基础,这一方法的引入为中药复方体内的药代动力学研究开辟了了新的道路,为中药物质基础的研究迈了新的一步。
4研究中药血清药物化学的意义
4.1促进了中药血清药理学和中药药代动力学发展
中药血清药理学是一种离体的实验方法,是指给动物服药后,再取经消化、吸收、分布,代谢和排泄等体内过程的含药血清作为药物源进行药理学实验的方法。在实验中受到的影响因素较多,结果重现性低,引入血清药物化学的方法,可以根据给药后入血成分和血清HPLC指纹图谱的变化规律,消除不利的因素,采取合理的实验方案,利用化学分离技术有效的集合入血成分。药物动力学是应用动力学的基本原理,定量的描述药物通过各种途径进入人体内的吸收、分布、代谢和排泄等过程的动态变化规律。应用血清药物化学可在众多的复方成分中富集入血成分,形成有效成分群,从而更加清晰,全面的阐释复方中药效物质在体内经时量变化过程和药代动力学模型,探讨药物动力学参数与药物效应之间的关系,研究药物制剂体外的动力学特征与动力学之间的关系,也可以推测体内药量与时间的关系,以药物动力学参数定量的描述药物在体内的变化规律。
4.2建立中药及复方的质量标准
建立既符合中医药特色、又能走向国际的中药质量标准体系,是中药实现现代化、标准化的关键。中药成分复杂,进入血液的成分才是起效的根本物质。因此通过指纹图谱模式结合中药血清药物化学方法,同时以中药复方中的主要成分和血中移行成分均为指标,既能合理地评价复杂的中药复方的稳定性和真实性,也可以更真实全面的体现中药多途径多靶点的作用特点。
4.3有助于阐明中药复方的配伍机制
配伍是中药在临床应用的特点,通过配伍可增强疗效,降低毒副作用,扩大适应范围,改变药性药味以适应病情需要。按照配伍变化的发生部位,分为药物进入机体前由其理化性质的改变所引起的,称之为体外配伍变化。体内药物相互作用主要表现在药物再吸收、分布、代谢与排泄过程中产生的协同、拮抗或毒副作用。利用现代科学方法和先进的技术,通过中药血清药物化学方法可以全面分析复方的血中移行成分、确定复方的药效物质,阐明有效成分的体内动态变化和成分间相互作用及消长规律的研究,能够在一定程度上科学地诠释复方的配伍规律。
4.4促进了新药开发
目前国内并没有专门药物化学课程的双语教材,很多学校采用国外原版教材进行授课。但药物化学原版教材内容很多,语言难度大,鉴于本校学生英语水平较差,盲目效仿很难取得好的教学效果,反而会加剧学生对英语的惧怕心理。这就需要教师根据本校情况,自行编写符合本专业的双语教学教材。我院药物化学的教学时数为72学时,如何在有限的时间内既要完成双语讲授,又要完成授课标准规定的教学内容是一个挑战。
2药物化学实施双语教学实践
2.1合理进行课程设置
药物化学是一门课时较少的专业基础课,如果将双语教学贯穿整个药物化学课程,很难完成教学任务。另外,面对高职院校学生薄弱的英文基础也不太现实。为此,我们选择部分章节进行双语教学,如在镇痛药、镇静催眠药、、抗寄生虫病药等章节实施,双语教学内容的课时数约占整个理论课时的三分之一。
2.2加强师资建设
在双语教学中,必须提升教师英语水平,尤其是口语水平。因此,可先让英语较好的药物化学老师负责双语教学本分的内容,其他药物化学教师要努力提高英语水平,通过自学和培训等多种方法充实自己,学校应该采取有效的管理和激励机制,使双语教学持续深入地开展下去。
2.3提高学生兴趣
课前:针对学生英语基础较差的问题,课前把单词发给学生,尤其是一些专业词汇,鼓励学生提前预习。课中:对于课本上的概念,采用中英文两种语言反复强调,确保既不影响学生对专业知识的理解,又能提高学生的学习兴趣。另外,尽量用英语书写板书,针对课本上的问题用英语进行提问,鼓励学生大胆尝试用英语回答。课后:要求学生用英总结,开始时,可给同学准备时间,甚至可以事先打好草稿。待学生水平提高后,再逐步提高要求。考核:考试过程中,适量添加英文题目,提高学生对此门课程的兴趣和对英语的重视程度。充分利用多媒体教学手段:教学中,采用多媒体教学辅助手段,在课件中使用一些具有特色的设计,使上课更加生动、有趣,强化教学效果。教学中,适当采用多媒体辅助手段,对教学内容尽可能地运用直观形象的表格、图像、动画演示,把讲授内容的中文注解在屏幕上清晰展示,并对相应的英文翻译进行标注,进一步强化多媒体双语教学效果。
2.4加强教材建设
在天然药物化学的教学过程中如何充分激发学生的好奇心,从而培养他们学习该门课程的兴趣是十分重要的。作者发现,在对不同章节的讲授过程中,在不脱离教学大纲范围的情况下,有针对性地选取重点、热点等前沿问题,适当地列举出相应的实例,能加深学生对相关章节内容的理解和掌握,从而激发学生的求知欲。以讲授第一章绪论部分为例,可引入生活当中一些熟悉的例子,让学生对天然药物的作用、提取分离的方法等有直观的认识。以日常使用的化妆品为例,相宜本草润白滋养面膜中含有当归提取物,因为当归水溶液能抑制黑色素形成,具有抗衰老和美容作用,而起这些作用的是其中的维生素、有机酸等有机成分及微量元素;碧欧泉男士炽能醒肤爽肤水中含有人参精华,人参浸出液中的多种皂苷和多糖类成分可达到扩张皮肤毛细血管、增加皮肤营养的功效。再如目前市场上出售的中药减肥胶囊,大多含有山楂、三七、党参等中药提取物,山楂中的黄酮类熊果酸、齐墩果酸等可降低总胆固醇,脂肪酸可促进脂肪氧化;三七中的三七黄酮A、三七氨酸降胆固醇效果显著。通过这些熟悉的实例,学生探究天然药物化学的欲望被激发起来,很自然地感受到学习这些知识的必要性和重要性。
2改革教学内容,突出重点和难点
学生在初学天然药物化学时可能会对该门课程产生繁多、复杂的印象,而实际上该门课程具有极强的规律性。提取分离和结构鉴定是天然药物化学的核心内容,在授课时针对不同章节着重讲授各种类型天然药物的理化性质、提取分离及结构鉴定的方法,但每一章节的重点和难点又不尽相同。如在讲授蒽醌类化合物这一章节时将提取分离作为重点,结构鉴定作为辅助知识来讲解;黄酮类化合物在讲授时其理化性质、提取分离及结构鉴定均是重点内容,其中结构鉴定更是要作为难点内容来讲授,并根据学生学习的情况适当调整课时,学生在掌握并牢记黄酮类化合物氢谱碳谱的特征性数据后结构鉴定就变得非常有规律可循了。
3调整教学方式,培养学生能力
作者发现,天然药物化学如果采用传统讲授式即“满堂灌”﹑“填鸭式”的教学方法,以教师为主体,学生往往处于被动接受地位,这种教学方法持续一段时间后学生会变得缺乏独立思考和积极思维的能力,不仅影响学习的积极性,更加影响教学效果。因此,作者对教学方式不断进行调整,使教学形式变得灵活多样,如在讲授绪论部分的提取和分离方法时采用多媒体模拟动画的形式,模拟凝胶色谱的分子筛原理、连续回流提取等,使学生对不同的提取和分离方法的特点有直观的认识并便于记忆;在讲授糖和苷类化合物章节时引入球棍教学模型,让学生自己动手搭出不同糖类的构型,分析其优势构象,学生通过对模型的操作,对相关内容有了更加深刻的认识;在讲授黄酮类化合物的结构鉴定时给出几个具体的黄酮类化合物结构和谱图数据,让学生进行分组讨论,之后每组选出学生代表阐述本组的观点并进行结构解析,教师进行点评并最终总结,从而加深学生对相关知识的印象;对于某些类型的化合物,其化学位移数据具有很强的规律性,在为学生进行总结归纳的同时也鼓励学生用自己的方式对这些数据进行总结和记忆,并互相交流经验,学生通过自己动脑思考,达到了很好的学习效果。
4合理安排实验,提高教学质量
天然药物化学是一门实践应用性很强的专业课程,本院天然药物化学课程一直采取的是理论课和实验课同时进行的授课方式。但过去由于课程时间安排得不够合理,常常会出现某些章节理论课已经结束1个月余才开始进行相关章节实验或某些章节还未讲授理论课就已经开始相关章节的实验,从而不利于学生对知识的及时理解和吸收。在掌握这一情况后通过多方协调,将理论课和实验课的内容进行了更加合理的安排。即在讲授某章节理论课后给予学生3d左右的时间进一步消化和复习课程内容,之后立即安排相关章节的实验课,学生在进行实验的同时很自然地回忆起前3天学到的相关理论知识,这样更加有利于学生对理论课内容的掌握,从而提高了教学质量。同时,本院不断增加实验教学投入,将过去的4人一组的实验分组方式调整为2人一组,鼓励各组学生在实验时进行合理的分工合作,学生动脑思考和动手实践的机会增加,从而增强了学生动手能力,培养了实践技能,为今后独立设计和操作实验打下了良好基础。
5提供课外资料,开阔学生眼界
天然药物化学的学习需要一个讲授、消化、吸收的过程,因此,仅靠有限的课堂讲授是远远不够的,作者借鉴了其他高校的成功经验,定期向学生提供课外资料(包括生产实践资料、科研实践资料、专业基础资料等),如为基础知识相对比较薄弱的学生提供一些内容较容易理解和掌握的药学期刊,为基础较好求知欲较强的学生提供一些英文期刊等。同时,为鼓励学生阅读课外资料,定期组织学生进行课外资料研讨活动。学生通过互相讨论从不同国内外期刊上学到的天然药物化学相关知识,不但补充了课堂内容而且开阔了学生眼界。
6开设相关课程,紧跟学科发展步伐
1.1研究对象
以我校2011级和2012级药学专业学生为研究对象,随机选择2011级124名学生为对照组,2012级116名学生为实验组。课程均在两组学生入学后第二学年第一学期开设,两组学生各科成绩比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。
1.2实施方法
对照组与实验组均使用由人民卫生出版社出版、葛淑兰主编的适合高职高专药学专业的《药物化学》教材,教学大纲、课程标准、授课教师均相同,理论学时均为52学时。对照组采用传统教学方法,使用PPT课件,适当辅以板书。实验组采用Flas和PPT相结合的教学方法,对于各个章节中药物的结构采用具有多维空间的Flas辅助讲解,提高学生的空间想像能力;对于学生难以理解的药物性质通过Flas现场演示,使学生更容易理解和掌握,提高学生的学习兴趣。
1.3Flas在药物化学课堂教学中的具体应用
1.3.1用Flas模拟药物的空间结构
例如在讲解镇痛药物吗啡时,需要讲解该药物的空间构型,而单纯的平面结构无法激发学生的空间想像能力,这给教师讲解带来一定的难度。而Flas能够形象而清晰地将此药物的立体结构展示出来,化抽象为具体,大大提高了学生学习的积极性。
1.3.2用Flas演示药物的性质
药物的结构决定性质,学习药物的性质能为后期学习药物的调剂、制剂、分析检验、贮存保管、使用等打下基础。在讲解药物的性质时,对于反应出现的一些现象通常可以用相应的化学反应方程式来解释,但是由于部分学生化学基础较薄弱,不能很好地理解,只能被动接受知识,疲于记忆,效果较差。比如在讲解局麻药盐酸普鲁卡因时,它有一个性质为“其水溶液加氢氧化钠后游离,析出普鲁卡因白色沉淀,加热酯水解,产生二乙氨基乙醇和对氨基苯甲酸钠,放冷,加盐酸酸化,即析出对氨基苯甲酸白色沉淀,此沉淀能在过量盐酸中溶解”。单纯依靠PPT和板书讲解,学生难以理解,而通过Flas演示整个化学反应过程,能将反应现象清晰地呈现在学生面前,既形象又便于学生理解。
2结果
2.1问卷调查
授课结束后,对实验组进行问卷调查,调查内容为Flas在药物化学课堂教学中的应用效果。调查方法采用当场发放问卷当场收回的方式,共发放问卷116份,回收有效问卷116份,有效问卷回收率为100%。
2.2综合测试成绩的分析
将Flas应用于药物化学课堂教学,考查学生对理论知识的掌握程度及对理论知识的具体应用能力。授课结束后,对两组学生进行综合测试,并对其综合测试成绩进行比较。实验组成绩优秀(≥80分)的学生比例较对照组高(P<0.05),实验组不及格(<60分)的学生比例较对照组低(P<0.05)。说明Flas应用于药物化学课堂教学中效果良好。学生普遍反映运用Flas教学能大大调动学习积极性。
3讨论
3.1Flas能够增强教学趣味性
高职药物化学是一门专业基础课程,研究的主要对象是化学药物,而化学药物结构复杂、性质各异,使用传统教学方法时,学生普遍反映听不懂、难记忆,而且教学节奏太快,印象不深。Flas不但能够生动地模拟药物的反应过程,提高学生的学习兴趣,而且Flas具有可反复播放的优点,有利于加深学生的印象,提高学生学习的积极性。
3.2Flas能够提高学生的空间想像能力
高职药物化学以药物的结构为中心,通过结构分析其性质。高职学生基础较差,单纯靠静态图片及PPT讲解,学生想像不出它的立体结构,而Flas能够形象地展示药物的空间结构,变抽象为具体,使学生更好地理解药物的结构,从而为学习后续内容打下基础。
3.3Flas能够提高学生对知识点的掌握程度
药物化学知识点多而抽象,较难理解与记忆。通过使用Flas能够促进学生理解,提高学生对知识点的掌握程度,增强学生对知识点的记忆。
4结语
(1)从中医药的角度来看
有机化学是药学研究与药物应用的有力工具。用于临床上的大多数药物(包括合成药、生化药、天然药等),其主要成分几乎都是有机化合物。因此,合理使用各类药物,充分发挥药物的临床治疗效果,避免由于药物使用不当引起的不良反应,这都需要我们了解及掌握药物的化学结构与性状。有机化学同时也是中药研究与创新的必备手段。中医药是我们中华民族的瑰宝,深受广大人民群众的欢迎。继承与发扬中医药在治疗疾病的优势与特色,深入研究中药的作用机制,充分发挥与应用中药的特长,开发与创新临床上有效的中药新品种,是我国医药工作者义不容辞的责任和义务。临床上使用的中药方剂组成成分复杂,同一种中药出现在不同的方剂中其所起的功效不同,这与中药本身含有多种成分有关,可以说一种中药自身就是一个小小的复方。比如:中药的配伍,即将两种或两种以上的中药组合使用。在熬煮中药的过程中,药与药之间发生了某些相互作用,其实也就是发生了化学反应,使中药材中原有的主要成分结构发生了改变,而结果是有的增进或减低了原有药效,有的则抑制或消除了毒性和烈性。因此,弄清每种中药的有效成分对临床用药是多么的重要。这也就是需要我们好好学习有机化学的又一原因了。
(2)从化学学科的分类上来看
有机化学在大化学中起着承前启后的作用。大化学包括无机化学、有机化学、分析化学和物理化学。在大学的课程安排中,都是先学习无机化学,然后再学习有机化学,最后学习分析化学和物理化学,即没有有机化学的学习,是学不好物理化学和分析化学的。有机化学还是中药相关专业学生考研的一大必考科目,考研的同学只有在学习有机化学时打下坚实的基础,掌握学习方法,才能取得优异成绩,从而成为顺利通过考试的一个关键。由此看来,无论是从有机化学的历史上、从它与生活的联系上,从它在临床用药上、在中医药的研究领域上还是在大化学中的作用上、在学生考研上,它都扮演着举足轻重的角色。
2学好有机化学的方法
有机化学虽然知识点多、记忆困难,但是只要你掌握了正确的学习方法,学好它不是问题。
2.1首先,要做好学生的本职工作——课堂上认真听讲
做好笔记(1)听课是学习过程中的核心环节。在有机化学体系中,各部分知识是相互联系的,如果对某些知识不了解,那么在学到与之相关的知识时就会特别吃力。例如,醇、醛、酮这几章节的内容没学好,后面再学习糖类化合物这一章节时就很吃力。因为物质结构决定物质性质。糖类是多羟基醛(酮)及其缩聚物和它们的衍生物,糖的结构中含有醇羟基、醛基和酮基,它同时具有醇和醛、酮的性质。因此课堂上能不能跟随老师思路,不错过老师讲的每一个知识点,是决定学习效果的关键。(2)老师在课堂上会反复的强调某些内容,这些内容一般都是教材的重点和难点,而考试恰恰不都是考重点难点么?如果掌握了这些,在考试中取得不错的成绩应该就不成问题了。(3)老师教学多年,不管是在知识层面上、解题思路上还是在常见错误分析上,经验都十分丰富,尤其是我们的大学教师,他们大部分都是优秀的硕士、博士甚至是教授。在课堂上,老师大都遵循着这样的古训:“授之以鱼不如授之以渔”。千百年来留下来的古训必定有它的道理。老师除了传授给我们知识外,更多的是传授给我们解决问题的经验与方法。一旦我们掌握了这些经验与方法,定能学好有机化学。
2.2课上做好笔记至于笔记
我建议大家记些老师强调的重难点、解题思路、方法以及例题。不懂的课下可以问老师,即使将来忘记了,还可以再复习。俗话说的好,好记性不如烂笔头,就是这个道理。因此,上课时认真听讲、做好笔记,做个有心人就显得特别重要,也许这就会成为你学习有机化学更好的捷径。
2.3课上、课下积极地记忆“记”即记忆
与数学、物理等理科相比较,“记忆”对有机化学显得尤为重要,它是学习化学的最基本方法。这是由于化学本身有着自己独特的“语言系统”——化学用语。如:元素符号、化学式、化学方程式等,对这些化学用语的熟练掌握是化学入门的首要任务,而其中大多数必须记忆。当然不能死记硬背,而要根据不同的学习内容,找出不同的记忆方法在理解的基础上进行记忆。记忆的方法有很多,有理解记忆、有意记忆、联系实验记忆、对比记忆、归纳记忆、趣味记忆、记错记忆等等,这么多方法并不是每个都适合我们,我们要不断寻找适合自己特点的记忆方式,这样才能达到事半功倍的效果。
2.4做好实验我们都知道有机化学是一门以实验为基础的学科
因此,要想学好有机化学就必须先要做好实验。在做实验时最重要的就是自己动手,不要眼高手低,而且要学会观察。前苏联著名生理学家巴浦洛夫曾在他的实验室的墙壁上写着6个发人深思的大字:观察、观察、观察!瓦特由于敏锐的观察而看到“水蒸气冲动壶盖”进而从中受到启发,发明了蒸汽机。由此可以看出观察的重要性。在化学实验中,养成良好的观察习惯,掌握科学的观察方法是学好有机化学的重要条件之一。因为实验不仅可以锻炼我们的动手能力,还可以帮助我们更好的理解和掌握反应,从而更轻松地记住反应。
2.5学会思考柏拉图曾说思维是灵魂的自我谈话
华罗庚曾说独立思考能力是科学研究和创造发明的一项必备才能。历史上任何一个较重要的科学上的发明,都是和发明者深入看问题的方法密不可分的。可见在学习知识上,学会独立思考很重要,它会使你对知识有更透彻的了解。尤其是有机化学,更要学会独立思考,要能从个别想到一般,从现象想到本质,从特殊想到规律。
2.6培养信心与兴趣以上的学好有机化学的方法
基于以上两方面的原因,考到技工院校的学生学习成绩和各方面的素质和学习习惯总体都不如普通高中生。由于从小成绩就不好,他们也就自然成了所在各班中的那一小部分后进生。不可否认,某些学校为抓升学率,只注重那些成绩好的学生,而早把他们淡忘了。这部分学生在初中时,已经渐渐形成了在家没有父母管、在校没有老师抓学习的现象,自然而然成绩是越来越差了。同时技工院校的学生学习方法也不太得当,他们喜欢死记硬背,尤其是习惯于在考前突击死记硬背。大部分学生的基础化学知识非常贫乏我们发现技工院校新生的化学知识普遍都非常贫乏。主要是因为这些学生以前的学习态度和学习习惯都不是很好,而化学知识。大多要花时间去理解去记忆,所以对化学知识的掌握,比起其他学科来往往少得可怜。就连苯环、羟基这些最基本的结构知识一个班级中往往都有很多学生回答不上来。
二、技工院校药物化学教学如何采取因材施教的策略
1.针对学生性格特点,先育人再教书英国思想家欧文说过:“教育人就是要形成人的性格。学校不仅对学生传授文化科学知识,进行政治思想教育,还促进学生性格的形成和发展”。由此可见,学校在人的性格形成中起着重要作用。教师的教育态度、师生关系和学生在集体中的地位等都将对学生的性格产生影响。学生在学校形成良好的品行,就能顺利地走向社会。因此无论学校还是教师,育人的重担都将超过授业解惑。既如此,我们承担学生教育任务的广大技工院校的老师就不能只教书、不育人,也要像班主任那样,在学生的性格改造和习惯养成方面下一番工夫,多与学生谈心,做他们的知心朋友,更好地帮助他们改造不良习性,养成良好习惯。这样让学生真心喜欢与老师交往、交流,从而慢慢喜欢上药物化学这门学科。
2.教会学生正确的学习方法,让他们不仅会学而且会巧学如构效关系是药物化学学习的重点也是难点,教学中应用口诀教学法可以增加趣味性,方便学生记忆。同时通过口诀可以让学生了解结构改造后的衍生物,拓宽学生知识面。学生在学习构效关系的时候经常会混淆,如果让学生自己对照结构比较简单的构效关系,把几个知识点可以联想乌龟的左手、右手和尾巴进行分类,可以增加学习兴趣,消除药化学习的恐惧心理。比如在学习吗啡的构效关系时,笔者编了口诀:三位甲基变联邦,镇痛成瘾均降低;六位乙酰海洛因,镇痛增加变;七八还原六成酮,镇痛成瘾均增加;十七取代大改变,纳洛酮是拮抗剂。在前期的教学中可以给学生编好口诀,后期的教学中引导学生自己编口诀。
3.培养兴趣,开发教材,探索药化教学新模式我校学生是初中起点的五年制学生,没有经过高中阶段的学习,对理论内容的理解能力比较弱。如果教师一味地讲,忽视学生课堂上的反馈,会使学生陷入茫然状态,打击他们的学习兴趣。长此以往又会使学生陷入学习药物化学课程是为了应付药物化学考试的被动学习中去。针对当前技校生普遍化学基础知识差的现状和药物化学的学科教学特点,重点应从两个方面改进技工院校药化课的教学。(1)不断提高化学知识较差的学生学习药化的兴趣。首先通过多与学生交流,让学生从喜欢药化老师到喜欢药化学科,这是激发学生学习兴趣的长效途径。我们每位教师都应该特别重视,力争做得更出色。其次可以通过图片、资料、投影、电影等多媒体教具和教学手段,开展丰富多彩的课堂教学,将药化课上得生动有趣。第三,不断提高我们的教育水平和教学艺术,用风趣幽默而且动听的语言去讲解枯燥无味的药化知识。第四,从以教师为主体、单向知识传授的教学型教学,转向以学生为主体、教师为主导的师生互动式研究型教学,培养学生的创造性思维。此外,药物化学教学方法和手段的改革不仅是先进设备的使用、软件程序的革新,更重要的是思想意识上的转变。传统的“满堂灌”只会使学生疲于应付、死记硬背,无暇积极主动的思考,久而久之扼杀了他们的创造性思维。所以要树立学生的创新意识,首先要给学生留下思考的余地,鼓励学生的怀疑精神。爱因斯坦曾说过:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为解决一个问题也许只是一个数学或实验上的技能而已,而提出问题和新的可能性,从新的角度分析旧的问题,需要创造性的想象力,而且标志着科学的新的进步”。教师的责任在于作为学习的推动者和导向者而不是知识的权威人士,去努力营造民主、平等和探讨的学习气氛。(2)结合本校实际情况和药化教学侧重点加快教材的开发。技工院校要结合学校的专业特点和人才培养方向重点,力争尽快编写出与专业和人才培养方向结合紧密的本校药化课教材,进一步提高学生的学习兴趣。技工院校药化教材的编写,不能比照普通高校的药化教材对知识点面面俱到,而要结合技校学生的实际水平,适当降低难度和深度,在知识的趣味性上多下功夫,把药化课的知识性和趣味性融为一体,编写出一本教师容易教,学生喜欢学的好教材。
三、小结
我校化学实验室平时设有废酸缸、废减缸,把实验中的废酸、废碱都收集起来,既减少了对下水道的腐蚀,又能利用废物。有的废酸可用于第二课堂活动,差的也可用于洗地板、瓷厕等。废碱可以放在挥发性酸的药品柜里,用以消除酸气,寒、暑假到来之际在药品室里摆放几盆废碱液,就能大大消除酸性臭气、溴气。
高中化学演示实验中氯化氢的喷泉和氨的喷泉,倘若接连在几个班做演示实验,本应需要带上很多指示剂试液,每班1大烧杯待用,又重又难带。但是如果懂得把这些试液用后回收作中和处理又可循环使用的话,那么,只需带1份(1大烧杯)就足够了。这样,就能减轻负担,提高工作效率,同时也能节约药品。
高中分组实验制取乙烯后留下的废液因含有较浓的硫酸及部分乙醇,可收集起来作实验室洗液之用,它可适当地代替对人体有害的铬酸洗液使用,并已用于洗涤高锰酸钾残迹、旧石灰水瓶,浸除铁锈污迹等功效也相当好,还可以稀释后过滤适当地代替稀硫酸使用,如用于制氧气等。在回收废液的同时把碎瓷片也一起回收,经洗净晒透或焙过之后又可再用。这样,一方面变废为宝,能充分发挥每种药物的效用,又能防止这些废酸废渣对下水道的腐蚀与堵塞,避免对环境造成坏影响。相反,如果任由这些东西随意排放,必定会造成严重的恶果。另一方面师生们都参与了这项回收利废活动,使人们从中受到一次生动的教育。
把高中化学演示及两次分组实验所得的银镜试管收集起来,制取硝酸银溶液,所得溶液足够供卤素分组实验之用,仅此一项每年就能节约药品费数百元。而更重要的是使人们从中都得到教育和学习。
分析上述实例可知,对实验药物的回收利用,其意义主要体现在教育、教学、环保和经济这几方面:
1.通过对实验药物的回收利用以及学生参与这项活动,?教育人们弘扬中华民族的优良传统,保持和发扬艰苦奋斗的作风;培养人们崇高的责任感、良好的思想品德和奉公精神;启发人们树立利废节能、物尽其用的观念,自觉增强环保意识、保健意识。
2.有利于培养人们的科学态度。因为要把实验药物有效地回收利用,就需要人们正确地认识它,科学地对待它,从而教育人们做事要讲究科学的态度和方法。
3.对实验药物的回收利用要经历学习、运用和解决卖际问题的过程,这本身就是一种教与学的过程,而这种生动的教学,包括教师(榜样)的示范作用,更能激发学生的学习兴趣,对于培养分析问题和解决问题的能力、实验动手能力具有重要的意义。
4.实验“三废”的排放有两大危害,对公共设施(如下水道等)腐蚀,对环境造成一定的污染。所以,对实验药物的回收处理,除能开发其有用之处外,对环保也有积极的意义。
5.将实验药物回收利用,能提高药物的使用次数,节约办学经费。回收一种药品虽然能节省的金额是微薄的,但初高中化学全套实验都坚持这样做,能节省的金额就能达到上千元,如果我们从长远和宏观上考虑,其金额之巨就足以成为一个天文数字。这是一项不容低估的业绩!
对实验药物的回收利用,首先教师应坚持实行,只有这样才能在教育学生时起言传身教的作用。另外也应教育学生自觉地实行。例如在演示实验中不忘在这方面留下示范,在分组实验中有计划地安排学生回收药物。鼓励学生利用废物,处理废物。教育学生不可因事小而不为,这样做是一种精神文明的行为。持之以恒,必有成效。
下面以初高中化学分组实验为例,谈谈本人对实验药物回收利用的做法和意见,仅供大家参考。
一、可回收直接再用的有:
1.初中《化学》(94年10月人教版本):E3食盐(E代表书上学生实验的编号,下同),E5锌粒,E6石灰石,E75%氯化钠溶液,E8锌、铁、铜,E9铁钉。
2.高中《化学》(90年10月人教版本)第一册:E3配制的稀盐酸和氯化钠溶液,E4、E6、E8反应过剩的金属片,E5小苏打受热分解后留下的固体即碳酸钠。
3.高中《化学》(90年10月人教版本)第二册:E1反应过剩的铝,E3制乙烯废液,作洗液用,E4用过的乙醇,回收时倒人酒精灯作燃料用。
4.高中《化学》(91年10月人教版本)第三册:E3反应过剩的锌。
二、回收经处理再用的有:
1.初中《化学》(版本说明同上,下同):E4还原氧化铜所得铜粉,收集加热氧化后可循环使用。E6制取二氧化碳后留下的废液,经处理可作氯化钙溶液用。E9铁钉置换出铜后经洗净表层上的铜粉可再用。
2.高中《化学》第一册:E1和E2萃取碘后的煤油、四氯化碳经脱碘后可循环使用。
3.高中《化学》第二册:E3制乙烯废液稀释、过滤后可作稀硫酸用,回收的碎瓷片经过处理可循环使用。E5回收银镜试管制取硝酸银溶液。
4.高中《化学》第三册:E5回收银镜试管制取硝酸银溶液。
三、废物利用的有:
1.1对心血管疾病的影响胰脂酶(PL)是胰液所含的一种能把脂肪分解成甘油和脂肪酸的消化酶,对脂肪的吸收起关键作用,抑制PL不仅能降血脂,而且能减少脂肪量。Lee等[10]研究发现藏花酸能有效地抑制PL的活性并能降低大鼠血清中的血浆总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)的水平。He等在研究中证实了藏花酸的抗动脉粥样硬化的作用:在给鹌鹑喂食高脂食物后,分别服用藏花酸和脂必妥与模拟组进行对照研究,结果证明服用藏花酸后血清甘油三酸酯、TC、LDL-C等指标都相应下降,并成浓度依赖性,对动脉粥样硬化血管壁的内膜病变有很大程度的改善,且藏花酸的抗动脉粥样硬化的作用比脂必妥更加有效。赵博华等也证明藏花酸能降低大鼠TC和LDL-C浓度,升高高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)浓度及卵磷脂胆固醇酯酰转移酶(LCAT)、7A-羟化酶(CYP7A1)活性及mRNA表达,降低HMG-COA还原酶(HMG-CoAR)活性及mRNA表达,其降低大鼠血浆胆固醇水平的作用可能通过抑制内源性胆固醇合成及促进胆固醇向胆汁酸转化及排泄。张晓明等研究了藏红花酸对3T3-L1前脂细胞增殖和分化的影响:藏红花酸在对细胞无毒性作用,在不影响前脂细胞的生长活性的前提下,促进了AMPK的mRNA表达,增加磷酸化AMPK表达,从而达到抑制脂肪细胞增殖分化的作用。蔡恒玲等[14]研究表明藏红花酸能有效下调动脉粥样硬化大鼠主动脉血管平滑肌细胞LOX-1蛋白的表达。郑书国等研究证明藏花酸能明显降低高脂血症家兔低密度脂蛋白(LDL)氧化易感性及血清氧化型低密度脂蛋白(Ox-LDL)水平。在动脉粥样硬化病变中,巨噬细胞源性泡沫细胞是损伤的特征性细胞,与动脉粥样硬化病变的发展密切相关。研究发现藏花酸能抑制巨噬细胞源性泡沫细胞的形成,减少巨噬细胞内胆固醇酯的堆积[16]。施韵等[17]证明藏花酸能加速肝脏线粒体脂肪酸氧化,减轻肝脏脂肪堆积,对酒精性脂肪肝的作用机制是与加速乙醇和乙醛的清除、调控酒精代谢过程、提高机体抗氧化能力有关。藏花酸通过降低脂肪肝细胞内氧化应激水平可能对脂肪肝防治有一定作用。采用油酸和棕榈酸的脂肪酸混合液诱导LO2肝细胞株,建立非酒精性脂肪肝模型,并加入一定浓度的藏花酸进行干预,结果使用藏花酸后脂肪肝细胞中细胞内TG含量降低,细胞中脂质沉积有效缓解,ROS和MDA水平呈明显下降,且还原型辅酶Ⅱ(NADPH)、GSH、SOD等抗氧化系统指标明显改善。藏花酸作为抗心律失常药物具有较好的安全性。王嵘等[19]对藏花酸治疗心律失常的安全性进行研究:检测不同浓度藏红花酸对稳定转染有HERG通道的HEK-293细胞中HERG钾通道蛋白表达均无明显影响,排除了其抑制HERG蛋白的表达、引起获得性的QT间期延长综合征、导致猝死的可能性。Zhang等[20]研究证明了藏花酸对异丙肾上腺素素(ISO)所致原代心肌细胞损伤和大鼠心肌缺血有很好的保护作用:分别用藏花酸、藏花素和丹参进行对比治疗,藏花酸组相对于其他组更能减少心肌细胞跳动变化和肌酸肌酶(CK)、乳酸盐脱氢酶(LDH)释放,增加心肌细胞活力;能对抗ISO引起J点和T波抬高,降低CK、LDH、MDA的含量,升高SOD,减轻心脏水肿程度,改善心肌病理变化。胡慧等[21]发现藏花酸可抑制AngⅡ诱导大鼠心肌成纤维细胞增殖和胶原合成,并降低致纤维化因子TGF-β1的表达,具有抗纤维化作用。陆建锋等[22]采用RM6240C型多道生物信号采集处理系统,记录灌流大鼠胸主动脉环张力变化,结果藏花酸对内皮完整血管环及去内皮血管环产生浓度依赖性的舒张作用,而一氧化氮合酶(eNOS)抑制剂或前列环素合成酶抑制剂对此舒张作用具有明显的抑制效应,Ca2+激活K+通道抑制剂或电压敏感性K+通道抑制剂可明显减弱藏花酸引起的无内皮血管舒张作用;表明其内皮依赖性血管舒张作用的机制与激活eNOS和环氧合酶途径,从而增加NO和PGI2的生成量有关,其内皮非依赖性舒血管效应的作用机制涉及Ca2+激活K+通道或电压敏感型K+通道的激活。Yang等发现藏花酸在3T3-L1脂肪细胞中体现了减弱葡萄糖的代谢和2-脱氧葡萄糖摄入的作用,成剂量依赖性地抑制由12-豆蔻酸-13-乙酸佛波醇(PMA)和棕榈酸酯诱导的蛋白激酶Cθ(PKCθ)的活性,并通过压制PKCθ磷酸化作用抑制c-Jun氨基端激酶(JNK)和抑制剂IKKβ的活性,降低细胞中的胰岛素抵抗。琥珀酸脱氢酶(MSDH)是线粒体内膜的结合酶,是连接氧化磷酸化与电子传递的枢纽之一,其活性一般可作为评价三羧酸循环运行程度的指标。MMP的下降是细胞凋亡早期的一个标志性事件。晚期糖基化终产物受体(RAGE)是一种膜蛋白,作为信号传导受体介导晚期糖基化终产物(AGEs)和其配体在细胞表面结合,激活细胞内多种信号传导机制,对糖尿病慢性并发症、AD和AS等疾病的发生起重要作用。向敏等[24]研究结果显示藏花酸能提高细胞MMP水平和MSDH活性,可能通过清除AGEs与RAGE结合产生ROS来抑制RAGEmRNA的高表达,对细胞间黏附分子-1(ICAM21)蛋白表达也有抑制作用,且呈时间和剂量依赖性。向敏等[25]还发现藏花酸对AGEs诱导的血管内皮细胞通透性增加有抑制作用,使得内皮细胞通透性下降,保护内皮细胞;使内皮细胞MCP-1和TNF-α分泌水平有明显下降,抑制AGEs诱导内皮细胞的炎症反应;能抑制AGEs破坏内皮细胞骨架蛋白的作用,从而抑制内皮细胞通透性升高;抑制p38MAPK的磷酸化的表达和活性。
1.2抗氧化作用在tricrocin、dicrocin、α-生育酚和藏红花苦甙的抗氧化活性对比研究中发现,在抗氧化作用中起关键作用的是它们的共同成分———藏花酸。在藏花素的提取物和分离物中,藏花酸对脂质过氧化反应的抑制作用是最强的,具有超强的抗氧化活性。藏花酸的这种抗氧化能力的研究为临床使用藏花酸防治AS提供依据。石磊[28]研究发现藏花酸对O2的清除作用,呈浓度依赖性地减少次黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶反应体系产生的O2;显著增加LDL的氧化延迟时间(Lagtime)和达最大氧化速率时间(Tmax),明显提高LDL抗氧化能力;显著增强血清抵抗铜离子诱导的氧化作用,有效提高血清抗氧化能力。陈阳等[29]采用测定普通小鼠体内抗氧化指标(SOD、GPX、TAOC和MDA)的方法对藏花酸在小鼠体内的抗氧化活性进行评价,证实藏花酸能提升小鼠肝脏和肾脏SOD的活性水平和肝脏GPX活性,提升心脏和肾脏总抗氧化能力(TAOC)的活性,降低血浆MDA的含量,提示藏花酸的主要活性部位可能是肝脏和肾脏。
1.3其他药理作用藏花酸可减轻CCl4和对乙酰氨基酚(AAP)造成急性肝损伤小鼠的肝细胞水肿和坏死,藏花酸可抑制两者中毒引起的MDA生成增多和GSH2Px酶活力的降低[30]。Ohno等研究发现藏花酸能够有效改善门冬氨酸(NMAD)对视网膜组织上和功能上的损伤:给予一次剂量为100mg•kg-1的藏花酸,发现其对NMAD导致的视网膜神经节细胞层组织细胞的减少有改善作用,明显减少神经节细胞层和内核层TUNEL检测阳性凋亡细胞的数量;证明藏花酸能降低caspase-3的活性水平,有效阻止视网膜b波幅度的下降从而对视网膜起到了保护作用。藏花酸还能抑制caspase-9的活性,对视网膜的光照损害也有所改善。将大鼠翼颚动脉和颈外动脉结扎5h后放开,藏花酸对视网膜缺血后的损伤也同样具有保护作用。藏花酸能改善由脂多糖(LPS)导致的肺泡壁的增厚、肺泡内渗出和间质水肿;能抑制髓过氧化酶(MPO)的活性和增加SOD的活性;并抑制NF-κB信号通路的激活和降低IkB磷酸化的水平,使得肺部组织炎性因子TNF-α、MCP-1和IL-6mRNA的表达水平明显下降。Kuratsune等做了关于藏花酸对健康志愿者睡眠影响的实验:藏花酸使入睡时间明显缩短,醒来的次数减少;志愿者也主诉睡眠质量有所改善。在对大鼠单侧输尿管结扎后,藏花酸可以抑制肾结缔组织生长因子(CTGF)的表达从而遏制肾纤维化的进展。有研究通过HE、Masson染色对比,藏花酸组肾间质损伤指数显著减少,单核细胞与淋巴细胞浸润和纤维组织增生程度明显减少,肾小管扩张、肾小球萎缩和小囊扩张程度也明显减少,肾小球数量无明显改变。藏花酸能够抑制乙醛诱导的肝星状细胞(HSC)增殖和胶原合成,并且在一定程度促进了活化HSC的凋亡,具有抗纤维化作用。藏花酸也能够抑制大鼠肺成纤维细胞的增殖、转化和胶原的合成。成文媛等[38]证实藏花酸显著减少了AngⅡ诱导的肺成纤维细胞增殖,降低生长因子β1(TGF-β1)和Ⅰ型胶原(COL-Ⅰ)mRNA的表达,降低α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和P-ERK1/2的蛋白表达。其作用机制可能与调节TGF-β1-ERK1/2信号通路有关。
2藏花酸的药代动力学
刘同征等首次建立了反相高效液相色谱法测定血浆中的藏花酸的浓度。通过高效液相检测到血浆中藏花酸的存在,说明血浆中的藏花酸是西红花苷的体内有效代谢物之一;从药代动力学参数可知,大鼠口服藏花酸后吸收快、分布广,有抗氧化活性。大鼠口服藏红花的主要活性成分西红花苷-后在血浆中检测到较高浓度的藏花酸,显示多次达峰现象,10h之内维持较稳定的血药浓度。说明藏花酸能够快速吸收入血,消除半衰期和体内滞留时间较长,在体内呈现较稳定的血药浓度。采取肠内循环灌注的方法给予藏花素后,所测得其代谢物藏花酸在血浆中浓度与单剂量给药的结果相比无显著差别,表明小鼠血浆中的藏花酸浓度不会因藏花素的反复给药而积累,并且研究证明肠道是藏花素分解为藏花酸的重要场所[41]。Umigaia等首次对健康成年人口服藏花酸后进行药代动力学研究。表明藏花酸在体内具有吸收速度快、代谢慢的特点,4h既能达到高峰,吸收速度比其他类胡萝卜素快几倍,其原因可能与藏花酸的亲水性和分子量小有关。
3结语
通过岗位任职要求对工作所需知识、技能和职业素质进行归纳,使学生通过在校内实训基地训练能够精通岗位群所要求的基本实验技能,能履行岗位工作职责,能按照岗位标准操作规程完成各项工作任务;结合校外顶岗实习,使学生的职业素质得到强化训练,增强岗位意识和岗位责任感,最大限度提高其综合素养。
二、结合工作岗位,选择实验课程内容
打破理论课程为主,实践课程为辅的传统教学内容的安排,重新组织和设计教学内容,加大实验课程的比重,将实践课程融入理论课程的学习中。在实验课程内容的选择上,我们结合工作岗位,选择典型实验,例如针对主要岗位群岗位的基本技能要求,我们开设药物的氧化变质反应,药物溶解度和熔点测定,抗生素性质的实验,甾体药物的性质实验,维生素的性质,解热镇痛药物的性质实验,磺胺醋酰钠的制备,扑热息痛的制备,盐酸普鲁卡因的合成。每个实验项目以工作任务为核心,结合工作岗位由基本技能训练项目到综合实验技能训练项目的顺序进行编排设计,由易到难,符合学生的认知特点。实验课程内容设计强调所学知识与职业岗位同步,使教学内容与生产实践、工作过程紧密结合,学生在完成真实或虚拟的工作任务过程中逐步实现能力和知识体系的构建[2]。
三、以行动为导向,改进教学方法
(一)创建开放式的学习环境
药物化学是一门实践性较强的课程,理论教学离不开实验。通过实验室的开放,激发学生的学习兴趣,鼓励学生发散思维,不断创新,这样不仅可以最大限度地发挥实验器材及场地的作用,而且有利于锻炼学生的操作技能,培养他们的观察能力、解决问题的能力,使学生养成严谨细致,诚实守信及节约的职业习惯。在教学过程中,鼓励学生根据自己的能力,选择适合自己的角色,进行讨论式学习,竞争学习,研究学习等,培养学生团队合作的能力;在业余时间,可以安排相关专家讲座,网络课程等开放性学习活动。
(二)开发工学结合的教学资源
基于制药专业一线的工作过程,开发工学结合的教学资源辅助药物化学改革,例如,工作任务单、实训任务书、实训指导书、视频素材、工学结合教材等。同时开发网络课程,在模拟的工作环境下,扮演不同的角色,提高综合技能。
(三)采用“任务驱动”形式,按照工作过程“六步法”组织教学
教学活动与企业工作运行模式相融合,采用“任务驱动”的形式,以学生为主体,以与企业专家共同研讨设计的“任务书”和“工作单”等来引导教学,采用“咨询-计划-决策-实施-检查-评价”六步骤教学法,使学生有计划,有目的完成工作任务,不断提高学生职业素质和能力。
1)咨询。教师下发“实验任务书”,帮助学生明确任务和理解工作要求。依据任务要求,教师提出几个引导性问题,在寻找问题答案过程中,例如,“药物的氧化变质反应”实验项目任务书中,要求学生结合已学知识,完成工作任务如下:影响药物氧化变质的外界因素有哪些;药物结构中哪些官能团易被氧化;可采用哪些措施防止药物氧化变质。教师可通过提问的方式了解学生对任务内容的完成情况,对于知识的难点和重点,教师通过详细讲解的方式帮助学生理解和掌握。
2)计划。学生以小组(2~3人)为单位,制订设计实验方案,包括工作内容、仪器、分工、采用的组织方式等。
3)决策。各组通过制作幻灯片或选择喜欢的展现方式,简要汇报实验方案和分工要求,教师组织各组学生互相指出计划的优缺点,共同完成计划方案的优化,确定实施方案。
4)实施。学生按方案完成任务,详细记录工作过程与结果,合理分析结果,完成实验报告并提出改进意见;教师监控学生工作的全过程,并提供个性化的辅导。
5)检查。该环节渗透于其他各个工作环节中。在实施过程中不断自查、小组互查,教师在各组完成任务过程中不断进行过程检查,任务完成过程中,学生可以采用幻灯片,口头汇报,书面汇报等形式接受检查。
6)评价反馈。学生工作成绩由学生自我评价,组员间相互评价,教师评价相结合的方式完成。各个环节尽可能做到客观评价,这样才能激发学生的积极性,通过评价找出自身的不足,不断提高与进步。
四、结语