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研究化學的重要方法優選九篇

時間:2023-11-22 11:08:31

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研究化學的重要方法

第1篇

中圖分類號:R285 文獻標識碼:A 文章編號:1005-5304(2013)10-0108-03

代謝組學是后基因時代出現的一門新興“組學”學科,用能反映整體的代謝物圖直接認識生理和生化狀態,因此,能提供區別于其他“組學”的大量信息。而化學計量學作為一門以實驗為基礎的邊緣學科,可將多變量的分析方法引入化學研究,并對實驗中產生的海量數據進行提取分析,對中藥的復雜性和多樣性的分析能提供切實的技術支持。以臨床實效為生命力的中醫藥學,是具有重大的理論和應用價值的實際復雜系統[1]。對這一復雜科學系統,運用還原法研究是必需的,但不是研究的落腳點和最終目的,最終要回到其理論體系即整體觀上來,這就要有認識方法上的還原論、控制論與整體論、系統論的結合[2]。筆者現就化學計量學結合代謝組學的方法應用于中藥分析中的研究作一綜述。

1 關于代謝組學和化學計量學

代謝組學(metabonomics)是20世紀90年代中期發展起來的一門新興學科,是關于生物體系受刺激或擾動(如將某個特定的基因變異或環境變化)后其代謝產物(內源代謝物質)種類、數量及其變化規律的科學[3]。它研究的是生物整體、系統或器官的內源性代謝物質的代謝途徑及其所受內在或外在因素的影響。代謝組學研究的思想,不是把人作為一個孤立的體系,而是對人與環境(地理的、社會的)、人與腸道菌群之間的相互作用加以綜合考慮[4]。這種思想與傳統中醫強調人與社會環境的整體觀、四時和飲食對人的影響、辨證施治等思想是十分契合的[5]。近年來,隨著分析科學、生命科學和藥物動力學等學科的迅速發展,中外學者對中藥復雜體系整體研究的手段日益豐富,研究所獲取的各類信息數量也與日俱增。中草藥復雜的成分加之新的分析技術,不可避免地需要對大量的化學測量數據進行處理,于是,如何對海量的信息進行有效的提取分析成為中藥復方分析化學面臨的一個新課題。

化學計量學(chemometrics)自20世紀70年代初誕生起,在施行化學量測的各個領域應用中得到了迅速發展和完善。國際化學計量學學會(International Chemometrics Society, ICS)對化學計量學作出了如下的定義:“化學計量學是一門通過統計學或數學方法將對化學體系的測量值與體系的狀態之間建立聯系的學科。”[6]化學計量學可以優化化學測量過程,并從化學測量數據中最大限度地提取有用的化學信息。另外,化學計量學的最大特征是將多變量分析方法引入化學研究[7]。從這些特點分析,化學計量學方法與中藥整體研究思路相一致,同時結合代謝組學的方法為中藥現代化與國際化的研究提供理論幫助。

2 基于化學計量學的代謝組學方法在中藥分析中的研究

2.1 在中藥藥用植物代謝組學的應用

根據代謝組學的概念,植物代謝組學簡單的定義是以植物為研究對象的代謝物組學。具體地說,植物代謝物組學研究不同物種、不同基因類型或不同生態類型的植物在不同生長時期或受某種刺激干擾前后的所有小分子代謝產物,對其進行定性、定量分析,并找出代謝變化的規律[8]。代謝組學為較為全面地研究植物復雜代謝過程及其產物,從而分析植物次生代謝網絡結構、限速步驟,解析細胞活動過程,以及尋找植物間的親緣關系等提供了可能,同時也為闡明中草藥“黑箱體”、更好地評價中藥提供了一個良好的平臺[9]。

隨著科技的進步,高通量分析技術為研究紛繁復雜的植物次生代謝體系提供了可能,同時也產生了前所未有的海量數據。可應用模式識別和多維統計分析等方法從這些大量的數據中獲得有用的信息,這些方法能夠為數據降維,使它們更易于可視化和分類[10]。

2.1.1 中藥指紋圖譜分析 基于代謝組學思想的化學分析平臺得出的中藥成分指紋圖譜(數據庫),包括了體現藥效信息的多個有效部位的各種指紋圖譜。中藥的指紋圖譜大都比較復雜,色譜圖中各色譜峰的保留值易受各種因素的影響,海量的數據為分析人員帶來了重大的挑戰。化學計量學方法在分析指紋圖譜數據領域受到了越來越多的關注,并且成功地解決了在研究中藥代謝組學指紋圖譜中遇到的難題。

Li等[11]利用局部最小二乘法結合主成分分析(PCA)來分析33個飛蓬樣品的分類情況,結果表明該法更能從化學的角度來研究飛蓬中藥色譜指紋圖譜,從而評價飛蓬樣品的質量,同時還為其他中藥的質量評價提供了模式識別方法。Kim等[12]對3種麻黃植物Ephedra進行了核磁氫譜指紋圖譜分析,通過主成分分析找到了它們之間的代謝物差異,證明指紋圖譜分析是植物化學分類學的一個有力工具,并為其全面質量控制帶來了可能。同時,代謝指紋圖譜在擬南芥[13]和番茄[14]的研究中取得了成功。

2.1.2 不同“型”中藥藥用植物的代謝產物比較 中藥材化學成分復雜,且多為植物的干燥器官,由于其生長土壤、產地氣候、采收期、儲存和炮制方法的不同而導致其化學成分產生差異[15]。同一名稱的中藥材可能來自不同基源的植物,同時中成藥生產過程中各工藝環節的穩定性等多種因素對其產品的化學組成也有很大的影響[16]。利用代謝組學的方法可對中藥的質量進行良好的控制,并通過數據的分析處理,對大量代謝物分析表征,為辨別中藥混淆品種、應對中藥材質量良莠不齊等問題提供依據。

Yamazaki等[17]應用代謝組學技術并利用PCA、偏最小二乘(PLS)處理方法對2個Perillafrutescens品種(紅色和綠色型)進行了研究,發現花青素(Anthocyanin)在紅色型的葉中含量較高,而在綠色型的葉中卻沒有發現,其他一些主要代謝物含量和分布并沒有明顯差別,因此認為花青素是區分2個品種的標志性成分。Choi等[18]用代謝組學結合PCA方法區分12種大麻(Cannabis sativa)的栽培品種,提供了優質種植品種。孟氏等[19]利用PLS回歸分析方法確定影響刺五加莖品質的生態因子,為優化可持續利用藥用植物資源提供理論依據。

對于珍稀名貴中藥材,代謝組學提供了全面評價培養型和野生型之間的異同、篩選優良品種的方法學平臺,為解決資源匱乏中藥材提供了可能。

2.2 在中藥復方研究中的應用

方劑(復方)是中醫臨床治療經驗的具體體現,是中藥創新藥物的源泉,充分認識方劑中藥物之間的關系,有助于基于中醫臨床經驗的創新藥物研究工作[20]。基于整體觀點的代謝組學將研究代謝調控網絡變化應用于中藥及復方的整體效應評價中符合中醫藥的整體觀以及辨證論治的特點[21]。中藥復方代謝組學產生的海量數據需要進行深層次的挖掘,化學模式識別的的數據挖掘方法成為其有利的應用手段。

Wang等[22]利用PCA、正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA)的數據處理方法對六味地黃丸的代謝輪廓進行表征,結果表明,全方相對于拆方對甲狀腺素合用利血平造成的大鼠腎陰虛模型具有良好的回調效果。王氏等[23]利用PCA數據挖掘手段對茵陳蒿湯進行研究,初步確認乙醇性肝損傷的發生、發展和回調的的4個潛在生物標記物;并對CCl4導致的肝損傷模型利用茵陳蒿湯進行干預治療,利用PCA及PLS的方法進行分析,只有在全方的條件下,茵陳蒿湯才能使CCl4導致的大鼠代謝紊亂得以調整,使尿液代謝組輪廓向正常回調[24]。另外,利用代謝組學技術對六味地黃丸干預前后的人尿液和血漿代謝組學研究,通過PCA方法研究初步表明六味地黃丸的長期給予對機體多級代謝通路的代謝表達展示了明顯的積極調節作用[25]。

用代謝組學的方法結合化學計量學探究中藥可能的作用機制和尋找其主要的生物活性物質,為快速找到中藥的分子靶標提供了可能。

3 小結

代謝組學同基因組學、蛋白質組學、生物信息學一樣,是系統生物學的重要組成部分,處于初步發展階段。同時,化學計量學作為一個年輕學科還有大量基礎工作有待完善。如果說分析技術打開了“一扇門”,那么,正確的數據分析方法和模型建立則是“找到寶藏”的鑰匙。可以說,代謝組學研究離不開化學計量學,而代謝組學研究也為化學計量學的發展提供了新的平臺。如何將化學計量學合理地與中藥復方物質基礎實驗研究相結合,建立一套系統的、規范的物質基礎研究體系,使化學計量學在中藥現代化進程中發揮更加積極的作用,依然是研究者面臨的課題。我們相信,將化學計量學與代謝組學有機結合是引領中藥現代化的重要之舉。

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第2篇

數學,是家長格外重視的一門學科,數學學得不行,那好的學校也拒之門外,自認為就沒大的出息了。如何有效地學好數學,是無數學生與家長關心的話題,對此,我作了一些探索。

一、數學的學習

有的學生進入初一后不能適應數學學習,影響了學習的積極性,甚至成績與小學成績有很大的反差,有的家長心中就有疑問,孩子怎么變傻了,家長和學生都想知曉學數學有什么“秘訣”,其實扎扎實實地打好基礎,練好基本功,從一點一滴做起,日積月累,學習成績就會有提高。

1.注意獨立思考。數學是一門著重理解的學科,課上聽懂不等于會做,在學習上防止不求甚解的傾向,學好數學應動手做一做,一定要多分析、多思考,理解問題的本質。如學習有理數的分類,對具體的數如何分,把握不住,對所學的分類部分內容,要從正面、反面角度多想想,要找出一類數的特點,數與數之間的聯系與區別,總結出規律性的東西。

2.學習態度耍端正。要能夠培養良好的習慣,做題確實要做到一心一意。例如,有些學生,邊看電視邊做題,這樣的效率可想而知。認真學習,不馬虎,別拖拉,不做無用功,提高學習的效率,提高解題的正確性,要不然,得不償失。

3.基礎要打扎實。課堂學習是打好基礎的主陣地,老師是基礎知識的引路人,許多老師的課堂教學有針對性,教學中突出重點,選題也有取舍,注重實用性,注意培養學生應用數學解決實際問題的能力,教師積累的教學經驗,對學生的數學學習幫助很大,學生不能在聽課上打折扣,造成知識的缺陷,對一個知識理解得不深不透,學習的后遺癥就多了,如學習等腰三角形,老師會講解定義,性質及簡單應用,但同時會適當補充邊、角的認識及分類討論思想,如何找等腰三角形,再考慮兩句話“等邊對等角”、“三線合一”的應用,例題中先證后解的規范要求,讓學生課后思考有兩線合一條件的時候能用三線合…嗎?明顯,抓住課堂學習,基礎才打得牢,才能達到事半功倍的效果。

有一句古話說得好“知之者不如好之者,好之者不如樂之者”。數學有嚴謹性、抽象性的特點,因此學生就覺得枯燥無味,但如果培養數學的興趣,發現數學也是快樂之源,如學習幾何圖形,有的時候,證明一個問題只要添一祭線,很奇妙,問題就迎刃而解,感嘆問

題不難,學習實際就差一點點,只要堅持探究深入下去,自然而然會收獲很多,所以怕數學,不能解決問題,只有多思考問題,有對數學的興趣,學習數學就已成功一半。

二、數學的做題

數學離不開做題,“熟能生巧,勤能補拙”這話并非空穴來風,需要持之以恒的實際行動,但做題并不是題海戰,多而廣,而是選擇做有代表性的、典型性的題;把做過的試卷拿出來,把做過的痕跡擦掉,再用比原來少30分鐘時間認真做完;補充一點,學習上做個有

心人,整理錯題集,還要每次把錯題補充進去,日后定期回頭自查,達到鞏固知識的目的,補救了學習上的盲區。從事多年教學的我認為,在做題方面,需要每天做幾道題的積累,所謂“不積跬步,無以至千里”,取得事半功倍的效果;做題要因人而異,做幾個基礎題,做

少量的綜合題,做基礎題,對基礎知識這一塊要理解,根據教師講解演示、書本例題示范做,對一些問題如果一而再、再而三地誤解,為達到“吃一塹、長一智”,盡管糾正錯誤費力,但必須緊抓不放,因為破解難題的特點可以開闊眼界,開闊思路,但若高于自身的學習能力,易打擊學習信心,無助于有效的學習。學習成績優秀的,勇于進取,發展自己的學習潛力,刨造性的鍛煉思維;學習成績一般的,欲速則不達,量力而為,做一部分就行,別浪費時間;學習成績不盡如人意的,立足于學會基礎知識,減少錯誤率。

第3篇

【關鍵詞】韓語教學 文化教育 滲透 原則 必要性 方法

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)25-0103-01

一 韓語教學中滲透文化教育的意義

在韓語教學中滲透文化教育就是要開展跨文化教育的培養,其意義主要表現在以下幾個方面:

第一,充分調動學生學習韓語的積極性。在任何一種語言的學習過程中,學習動機是直接影響學生學習效果的因素,教師可通過跨文化教育的方式,將文化滲透在韓語學習活動中,在調動學生學習積極性的基礎上提高學習的興趣。

第二,提升學生學習韓語的效率。教師通過在韓語教學中滲透跨文化教育方式,能將抽象的韓語語言知識變得更加形象和生動,能更好地吸引學生的注意力和興趣,才能進一步降低韓語學習的枯燥性,減少韓語學習的單調感,提升韓語的掌握能力。

第三,綜合提升學生的韓語溝通能力,這是韓語教學中最主要的教學目的,中國和韓國曾經是相同的漢字文化圈,但是由于兩個國家在經濟發展的歷史變遷中,在文化背景、政治歷史、風俗習慣、價值信仰和思維方式都發生了很大的轉變,出現了較大的差異,這些差異必將會成為學生學習韓語過程中的阻礙,制約學生韓語水平和能力的提升。所以為了更好地幫助學生掌握韓語,就要在實際的教學過程中滲透跨文化教育。

二 韓語教學中滲透文化教育的原則

韓語教學中滲透文化教育的方式是要首先將韓國文化引進學習過程中,要真正實現文化教育和語言教學的充分融合,這也是韓語教學在實踐中的一種原則性延伸。在進行跨文化教育時必須要明確文化教育的滲透和導入完全是為了韓語教學的質量和效率,所以一定要遵循適度性、實用性和科學性的原則,主要原則體現在以下幾個方面:

第一,文化教育手段要符合科學性的原則。在韓語教學中滲透的韓國文化要避免出現主觀隨意或以偏概全的情況,所引用的教學案例要具備有效性、準確性和系統性的特點,韓國的文化教育不應該是機械的補充知識,而要結合韓語發展的特點和韓國文化的背景,有針對性地為學生提供科學的文化介紹,才能更好地達到跨文化教學手段的目的。

由于文化背景的不同而造成的在思維模式和意識中的差異,是要結合文化背景進行深一步的理解的,不能因為不符合中國語言的特點,就對其進行否定。

第二,文化教育的內容要與韓語教學的知識有充分的關聯性。在教學中引進跨文化教育的目的就是為了能更好地讓學生學習韓語、應用韓語,不能脫離韓國文化的發展,選擇正確的滲透內容,才能在跨文化教育中提升韓國文化的價值。

例如,在韓語教學的課堂上,教師在講述韓語基本的知識點時,為了避免知識的枯燥,可以滲透對韓國歷史和文化的介紹,韓國民眾早期的發展并不是整齊劃一的,但是總體來說有一個特點,就是同中國人之間的寬泛接觸。韓國人民是從以種植稻米為中心的農業社會開始勞作的,韓國人的文化逐步和中國文化融為一體,在制造鐵質武器和鐵質工具上,也受到了中國文化的影響。

教師在課堂上如果能不斷引用案例介紹,可以集中學生的注意力,增強學生的積極性。韓國文化與中國文化有著不可分割的淵源,在文化的介紹中不僅會使學生了解中國文化的博大精深,還會學習韓國文化的優點,進而學好韓語,提升對韓語學習的興趣。

三 韓語教學中滲透文化教育的策略

第一,采取多樣化的教學方式提升學生學習興趣。韓語教師應該摒棄傳統的灌入式教學模式,在課堂上要盡量采取寓教于樂的方式,為學生營造出一個輕松、愉快的韓語氛圍,才能吸引學生的注意力,增強學習韓語的興趣。具體來說,韓語教師在教授韓語單詞時,可以對單詞背后的文化進行引申講解,對背后蘊藏的韓國生活方式和民族文化介紹給學生。這樣做不僅反映了韓國民族文化的內涵,還讓學生真正地了解了韓國文化,提升了學生對韓語學習的興趣。

第二,提升韓語教師的自身綜合素質。教師是整個韓語教學中的指導者,要想更好地在教學活動中滲透文化教育,就要加強韓語教師自身的專業能力和知識水平,韓國的文化背景是十分寬泛的,教師不僅要對韓語的知識有扎實的功底,還要對韓國文化有更深厚的了解,才能在教學中的各個環節滲透跨文化教育。

四 結束語

在韓語教學過程中要不斷地滲透文化教育,這不僅是掌握韓語的一種途徑,也是吸收韓國先進知識和文化的必經之路。韓語教師要在實際教學中重視跨文化教育,引導學生形成跨文化學習的思維和意識,提升學生自主學習的能力,同時還要與時俱進,提升自己對韓國文化知識的學習,才能使韓語教學更具時代感,才能更好地順應韓語教學的要求。

參考文獻

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第4篇

關鍵詞 抗CD20單克隆抗體;人源化;ELISA;流式細胞術;藥代動力學

1 引 言

近年來,隨著抗體藥物應用的迅猛發展,該類藥物的藥代動力學(Pharmacokinetics,PK)與毒代動力學(Toxicokinetics,TK)研究成為一大熱點。目前,在抗體的PK研究中,定量分析方法主要依賴基于免疫微孔板的配體結合分析(Ligand binding assays,LBA)方法,如酶聯免疫吸附分析(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)、放射免疫分析(Radioimmunoassay,RIA)等[1,2]。此外,基于免疫相關技術的表面等離子諧振(Surface plasmon resonance,SPR)[3],Gyros[4,5],電化學發光(Electrochemiluminescence,ECL)[1,6]等定量分析方法也在快速發展。在免疫分析方法中,通常需要精制的抗原以及特異性的單克隆抗體用于生物基質中被分析物的捕獲與檢測。但面對各種層出不窮的新型抗體藥物,商品化的特異性單抗極少。因此,制備靶抗原、特異性抗體或抗獨特型(Idiotype,ID)抗體,往往成為生物分析方法建立乃至整個PK/TK研究的瓶頸。在此情況下,不依賴于精制抗原或特異性抗體的分析方法如流式細胞術(Flow cytometry assay,FCA)[7]、液相色譜 質譜聯用[8]等方法有望大大加快抗體藥物的研發進程。但這些方法的適用性及通用性尚有待于進一步考證。本研究建立了基于FCA的抗體藥物定量分析方法,并對其方法學以及在PK研究中的應用進行了考察。同時,對FCA法與經典的ELISA法進行了系統的比較。試圖對FCA法定量分析抗體藥物的方法提供較全面的評估,為后續該類藥物的研究提供實驗依據。

本研究選用重組抗CD20人源化單克隆抗體(rh anti CD20zumab)作為目標藥物。它是基于人 鼠嵌合型單克隆抗體利妥昔單抗(Rituximab)的結構進行人源化改造而成,其CDR區與利妥昔單抗一致。針對該抗體,以抗利妥昔單抗的抗ID抗體作為捕獲抗體(此抗ID抗體靶點為rh anti CD20zumab的CDR段),建立了靈敏高效的夾心ELISA法;同時,建立了基于B淋巴細胞表面抗原競爭的FCA法。在對兩種方法分別進行了全面驗證之后,利用兩種方法同時對獼猴靜脈滴注rh anti CD20zumab(30 mg/kg)后的藥代動力學生物樣品進行了分析。試圖研究和對比不同分析方法測得的藥物PK行為的異同,為抗體藥物PK的深入研究奠定基礎。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

Guava微毛細管分析儀(Easycyte HT,美國Millipore公司);超純水系統(美國Millipore公司);ZW A微量振蕩器(國華電器有限公司);超凈工作臺(東聯哈爾儀器制造有限公司);微量加樣器(德國Brand公司);4MK2洗板機(美國Thermo公司);MK3酶標儀(美國Thermo公司)。

rh anti CD20zumab(批號:20121101,純度>98%)和FITC標記的rh anti CD20zumab由上海醫藥集團有限公司提供;猴血清吸附HRP標記的山羊抗人IgG多克隆抗體(Bethyl公司,批號:A80 319P 15);抗利妥昔單抗抗體(AbD Serotec公司,批號:110213);人IgG(Rockland公司,批號:009 0102);小鼠IgG(Abcam公司,批號:ab37355);Wil2 S細胞由本實驗室保存。

2.2 藥代動力學實驗

健康獼猴4只,雌雄各半,體重(4.0±0.2) kg;于后肢外側靜脈滴注rh anti CD20zumab,0.5 h滴注完畢。于滴注前和滴注后10,20,30 min(滴注結束);1,2,3,4,5,6,8,10,12,24,36 h;2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,14,16,18,20,22 d在非給藥側后肢或前肢靜脈取血約2 mL,分離血清,于

Symbolm@@ 80 ℃保存待測。

2.3 實驗方法

2.3.1 雙抗體夾心ELISA法的標準曲線及質控樣品制備 用空白獼猴血清將rh anti CD20zumab標準品倍比稀釋至19.5~10000 μg/L;另用同樣方法單獨配制濃度為3750,500和100 μg/L的質控樣品;分析方法確證中,增加2個驗證樣品,濃度分別為5000 μg/L(ULOQ)和39.1 μg/L(LLOQ)。配制的標準標曲及質控樣品分裝后于

2.3.2 FCA的標準曲線及質控樣品制備 用空白獼猴血清將rh anti CD20zumab標準品倍比稀釋至2.0~400 mg/L;另用同樣方法單獨配制濃度為150,40.0和6.0 mg/L的質控樣品;分析方法確證中,增加2個驗證樣品,濃度分別為200 mg/L(ULOQ)和3.1 mg/L(LLOQ)。配制的標準曲線及質控樣品分裝后于

2.3.3 雙抗體夾心ELISA法測定血清中rh anti CD20zumab濃度 抗利妥昔單抗抗體每孔100 μL包被酶標板,4 ℃靜置過夜。取包被板封閉后,加入經稀釋液前處理(1∶100)后的標準溶液、各類質控樣品溶液及待測樣品,每個樣品設2個復孔,室溫孵育2 h。洗板3次后,加入猴血清吸附HRP標記的山羊抗人IgG多克隆抗體稀釋液100 μL/孔,室溫孵育1 h,洗滌液洗板6次后,每孔加入100 μL底物TMB(TMB濃縮液 TMB顯色液,1∶20,V/V),室溫避光反應13 min,加入1 mol/L H2SO4終止反應,50 μL/孔,立即用酶標儀在450 nm處測定吸光度,參比波長630 nm。

2.3.4 FCA測定血清中rh anti CD20zumab濃度 采用獼猴空白血清將待測樣品中rh anti CD20zumab按一定稀釋倍數稀釋至標準曲線范圍內,在未經稀釋液前處理的標準溶液、各類質控樣品溶液及待測樣品中加入等體積100 mg/L FITC標記的rh anti CD20zumab。取對數生長期的Wil2 S細胞,1000 r/min離心8 min,用PBS洗滌一次,計數,再用PBS將細胞密度調整至1.6×106 個/mL,將細胞懸液分至EP管中。將以上方法制備的標準溶液、各類質控樣品溶液及待測樣品加入分好細胞懸液的一次性管中;室溫振蕩孵育45 min后重懸于200 μL PBS中。GUAVA測定熒光強度。

2.4 結果計算

使用MicroCal公司Origin 7.5軟件對濃度對數和各管樣品響應值Y繪制標準曲線,四參數Logistic擬合(其中最高濃度點與最低濃度點為錨定點,不參與擬合計算):

其中,Emax和Emin分別為S 形曲線的最大值和最小值;EC50為50%響應值對應的濃度; Slope為斜率,即響應值隨rh anti CD20zumab濃度的變化率。用同一批次設置的標準曲線,計算樣品中rh anti CD20zumab濃度。

同時采用WinNonlin軟件計算獼猴血清中rh anti CD20zumab的PK參數。

3 結果與討論

3.1 方法學驗證

3.1.1 特異性 按照制備標準曲線的方法制成低濃度質控樣品(ELISA為0.10 mg/L, FCA為6.0 mg/L),并使其中含有高濃度(ELISA為5.0 μg/L, FCA為2000 μg/L)的小鼠IgG和人IgG,使用雙抗體夾心ELISA和FCA進行交叉反應實驗。由表1可見,兩種抗體的回收率及測量精密度(RSD)均在

藥代動力學研究可接受范圍內,顯示rh anti CD20zumab與小鼠IgG和人IgG抗體未發生交叉反應,這表明在獼猴血清中存在50和2000 mg/L 的小鼠IgG或人IgG時,均不會影響待測抗體的準確性,但FCA優于ELISA。

3.1.2 定量范圍和靈敏度 獼猴血清制備標準曲線,批間重復5次。由圖1可見,兩種方法的標準曲線都具有良好的線性和重現性。ELISA法測得的OD值直接反映rh anti CD20zumab的濃度,其定量范圍為0.04~5.0 mg/L;FCA測得的熒光強度間接反映rh anti CD20zumab的濃度,其定量范圍為3.1~200 mg/L。由此可知,FCA的靈敏度與ELISA相比, 靈敏度相差約兩個數量級,但以往研究表明,治療性抗體類藥物的給藥劑量往往可達到mg/kg級[9~11],因此FCA的靈敏度已足以滿足絕大多數該類藥物PK研究的要求。

圖1 ELISA法(A)和FCA法(B)測定的標準曲線(n=5)

Fig.1 Calibration curve using ELISA(A)and flow cytometry assay (FCA)(B)(n=5)

3.1.3 方法的精密度和準確度 選取兩種方法的定量上限(ELISA為5.0 mg/L,FCA為200 mg/L)和定量下限(ELISA為39 μg/L,FCA為3.1 mg/L)以及標準曲線的高、中、低(ELISA為3750,500和100 μg/L,FCA為150,40和6.0 mg/L)3個質控濃度評價2種方法的批內和批間精密度以及準確度。其中,精密度和準確度分別用RSD和RE值評價。從表2可見,ELISA的批內和批間RSD值分別小于19.5%和12.7%,FCA的批內和批間RSD值分別小于19.0%和15.4%; ELISA的RE在

之間。兩種方法精密度和準確度非常接近,且均滿足生物技術藥物PK研究要求。

3.1.4 稀釋線性 rh anti CD20zumab以30 mg/kg靜脈滴注于獼猴體內,給藥后一定時間內血清中的實際藥物濃度高于標準曲線的最高濃度,測定時需要進行稀釋后才能落入定量范圍內。因此需要考察稀釋方法。如表3所示,將已知濃度( ELISA為60.0, 30.0, 6.00和1.00 mg/L, FCA為800, 500, 500和300 mg/L)的rh anti CD20zumab標準品進行不同倍數(ELISA為500, 50, 5和2倍, FCA為50, 20, 5和2倍)稀釋后,其準確度均小于15%,滿足生物分析方法學要求。因此,對血漿樣品進行一定倍數(ELISA 為2~500倍,FCA 為2~50倍)稀釋后測定,兩種方法得到的結果仍準確可信。

3.2 ELISA和FCA測定獼猴給藥后血清中rh anti CD20zumab的濃度

獼猴經靜脈滴注30 mg/kg rh anti CD20zumab后,于不同時間點取血,采用ELISA和FCA分別測定血藥濃度。結果表明,給藥后血藥物濃度迅速上升,給藥30 min后(滴注完畢)血藥濃度達到最大值,其后逐漸下降,兩種方法都能檢測到給藥后22 d(大于4個半衰期)血液中的藥物。同時,兩種不同方法測定結果顯示出良好的一致性,如圖2所示。

3.3 ELISA和FCA測定獼猴給藥后血清中rh anti CD20zumab的PK參數

獼猴靜脈滴注30 mg/kg rh anti CD20zumab后,用ELISA和FCA測定經計算得到的主要PK參數如表4所示,兩種方法測定得到的獼猴體內PK參數高度吻合;統計學t檢驗結果表明,兩種不同方法測得的rh anti CD20zumab參數沒有統計學差異(p>0.05)。

4 結 論

以往研究中,在缺乏高親和力特異性抗體時,ELISA法進行定量分析常用多抗作為替代,但在純生物基質中,此類方法極易出現交叉反應, 從而影響其特異性[12];而FCA法在血清基質中受到的干擾更少,且樣品不需進行前處理,因此在樣品制備時更為方便,并且在數小時內即可完成一個分析批的樣品分析,大大縮短了分析周期。因此,FCA法是一種較為快捷、簡便、穩定且特異性高的檢測方法。對于大多數治療性抗體而言,在短期內難以獲得理想捕獲抗體,可以用FCA法代替ELISA法進行分析。但值得注意的是,采用FCA法進行PK研究時,盡量保證細胞活率>90%,同時每次使用的細胞密度應保持一致,減少批間誤差。

本研究結果表明,FCA法的LLOQ明顯高于ELISA法,即靈敏度相對較低。對給藥劑量相對較高(mg/kg水平)的治療性單克隆抗體類藥物,FCA法雖然具有明顯的優點和特點,但在面對給藥劑量相對較低的藥物(如細胞因子類藥物,給藥劑量通常在μg/kg水平)時,FCA較高的LLOQ可能會影響PK整體輪廓,尤其是濃度極低的末端消除相的描述。

同時,本研究中部分動物在末端消除期觀察到一個快速“椅狀”清除相(未顯示),這提示在動物體內可能存在抗原介導的抗體清除機制。如能結合藥物的藥效、抗藥抗體產生和組織分布的結果,將進一步闡述其PK/PD的相關性,并得到該抗體在體內吸收、分布、代謝和排泄的完整流程。這將為類似治療性抗體在體內PK行為的深入研究奠定基礎。

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第5篇

一、提高基礎知識和操作技能

⑴提高高中化學老師本身的素質。現在大部分高中化學教師認為新課標規定好的教學內容是權威的,是不能動搖的。這一思想直接導致了化學教學的停滯,使其不能與時俱進。這樣做不但限制了老師的教學思路,也阻礙了學生的思維的發展。關于對教材質疑,我們要學會開拓思維。隨著社會的進步,科技的發展,化學的基礎知識和操作技能也在發生變化,有些知識甚至會退出歷史的舞臺。那么化學老師就要不斷地更新自己的化學知識體系,及時跟上時代的步伐。

⑵教師在教學過程中,要注重推理演算。化學知識是一個連貫的科學體系,比較講究理論推理和科學實驗的驗證。如果忽視了知識的聯系性,那么學生對基礎知識和操作技能的掌握就只能是機械的、片面的,學生就不能靈活地運用基礎知識進行實驗操作和科學研究。只有把各個知識點的來龍去脈都弄清楚了,學生才能掌握完整的化學科學體系,才能為今后深入的研究化學打下堅實的基礎。

二、學習化學的科學的學習態度和學習方法

學習化學的科學的學習態度和學習方法是學好化學和深入研究化學的決定性因素。要提高高中生的化學素質,我們就得好好研究怎樣去培養學生的科學的學習態度和學習方法。首先,我們要端正學生的學習態度。很多學生都認為學習就是為了考試,為了考一個好的大學。抱著“為了考試而學習”的態度學習,將永遠只會浮于表面形式,對化學缺乏深入的了解。作為化學老師在對學生的教育過程中,可以靈活運用各種教學方法,端正學生的學習態度。其次,科學的學習方法是學好化學的重要條件。有些人做事事半功倍,有些人做事則是事倍功半,花的時間一樣,效果卻相去甚遠,這是因為方法不同所致。所以,我們要培養學生科學的學習方法。要培養高中生科學的學習化學的方法,我們要做到以下幾點:

⑴堅持預習和復習。課前的預習,不是簡單的將老師將要講的內容看一遍,而是根據已知的知識對未知的知識進行自學,對新的知識點進行歸納和分析,對新的方程和化學式進行推導和認證。這樣做,學生就能發現自己在學習新內容上的難點,聽課的時候,就能和老師產生共鳴并能有的放矢的去解決難點問題。課后的復習,不僅能鞏固和加強課前預習和課堂學習的效果還能檢查出自己在前面學習中的不足。

⑵重視實驗教學,加強實驗的規范化操作。化學的重點是實驗,有趣的實驗現象不僅可以激發學生的學習興趣,還能強化學生的化學基礎知識和能力,提高學生的觀察力和動手操作的能力。并且對培養嚴謹的科學的學習態度和科學的學習方法有很大的幫助。所以提倡化學老師將教學帶到實驗室去,讓學生多動手、多操作、多思考。不僅要讓學生參與到實驗準備中、讓學生做好實驗記錄和實驗分析,更重要的是要讓學生參與到實驗設計中來。這樣能讓學生從成功中獲得成就感,從失敗中總結經驗教訓,避免以后犯類似的錯誤,更能充分的發揮學生學習的主動性。

三、培養學生化學的思維能力

在高中的化學教學過程中,要想提高學生的化學素質,最重要的是要提高學生的化學思維能力。化學思維能力包括抽象性思維和創新性思維等。

抽象性思維是思維的一種高級形式,它的主要特點是通過分析、綜合、抽象、概括等基本方法協調運用,來總結出事物的本質和內在聯系。從具體到抽象,從感性到理性認識必須運用抽象的思維方法。在化學的學習過程中,由于受到教學條件的限制,學生是不能直接觀察到原子的形態、分子的結構,等等,要理解它們則需要高度的抽象思維。

創新性思維又稱為發散性思維,指的是在分析和解決問題的時候,可以從不同的角度、用不同的方法進行,不會墨守成規。創造性思維在化學領域的應用是廣泛且具有深意的。創造性思維不僅可以提高人類的認識能力還可以推動科學研究的不斷前進。例如,居里夫人發現鐳,那是因為她的發散性思維使得她預見了這一物質的存在,這件事看似偶然實際上是必然。

第6篇

關鍵詞 諾貝爾生理學或醫學獎 諾貝爾化學獎 生物化學 發展史 化學生物學

生物化學是研究生命現象的化學本質的科學。20世紀以來發展尤為迅速,展現出一幅美好的前景,越來越多地吸引著來自生物、化學及物理領域的科學研究者們的注意力,成為一門十分活躍的、人們感興趣的、有發展前途的交叉學科。

從1901年第一屆諾貝爾獎頒發至今,有許多諾貝爾生理學或醫學獎和諾貝爾化學獎得主都是在生物化學領域有突出貢獻的科學家。尤其是20世紀50年代以后,生物領域的所有獲獎成果中,有一半以上與生物化學有關。在諾貝爾化學獎中,也有近三分之一的獲獎成果屬于生物化學領域。事實足以說明生物化學在生命科學中的重要地位和作用,從總體上來看,生物化學的發展大致可分為4個階段(見表1)。

1 生物化學的萌芽

早在史前,人們就已經在生產、生活和醫療等方面積累了許多與生物化學有關的實踐經驗。我們的祖先在公元前22世紀就用谷物釀酒;公元前12世紀就會制醬、制飴;公元前4至3世紀的柏拉圖和亞里士多德對生理學、化學等都非常重視;人們用酸堿中和一類的化學反應解釋人體的機能;晉朝的葛洪已經用海藻治療癭病(甲狀腺腫脹)。公元6世紀,北魏賈思勰記載了在制曲中利用曲的濾液進行釀造,表明對酶的作用已有初步認識;公元7世紀,孫思邈就用車前子、杏仁等中草藥治療腳氣病、用豬肝治療夜盲癥;公元11世紀,北宋沈括有“秋石陰練法”的記載,是一種人尿中提取性激素的古老的生物化學方法;公元16-17世紀的海爾蒙特深信酵素參與維持生命的反應過程,認為酵素是一種潛在的形成能力,它能夠使種子和生命得以產生。人們對生物化學的認識,僅僅局限于生產和醫學實踐中的觀察和應用,尚未對該領域進行深入的、本質的研究分析,僅是化學家或醫療化學家以化學的觀點解釋生命現象,這一時期成為生物化學早期的知識積累階段。

直到18世紀中葉,法國拉瓦錫首次證實了動物身體的發熱是由于體內物質氧化所致,闡明了機體呼吸的化學本質,這是生命科學史上的一個重大發現,也是生物化學發展的一個里程碑。2 生物化學的初期:生理化學階段

18世紀后期到19世紀,生物學已發展為獨立的學科,化學也已經形成比較完整的體系。在這期間,一些有創意的科學工作者把生理問題與化學結合起來,用化學的基本原理解釋生理現象,尤其注重從化學觀點研究植物生理、動物和人體的生理現象,為生物化學的形成做了準備,也使生物化學得以形成成為可能和必然。

19世紀,科學研究者對生命現象開展了比較廣泛的研究,對生命的化學本質的認識有了許多重大進展,為生物化學的形成奠定了基礎。如1810年蓋·呂薩克推導出了酒精發酵的反應式:淀粉一麥芽糖一葡萄糖一酒精。李比希于1842年出版了《生物化學》,他用化學理論闡述了動物生理和人體生理的問題。科學家們先后發現了一些生物體中的重要化學物質。19世紀50年代巴斯德證明了酒精發酵是微生物引起的,排除了發酵自生論。19世紀60年代,德國生理化學家候普·賽勒得到了蛋白質的結晶——血紅蛋白,1877年第一次提出了“生物化學”一詞,將其定義為所有與生物分子有關的一切內容。1894年,費歇爾首先提出酶的專一性及酶作用的“鎖一鑰”學說。由于費歇爾是使生物化學成為獨立學科的最有功勞的人物,因此,費歇爾被人們譽之為“生物化學之父”。這個階段的生物化學,實際是用化學的觀點研究生物的生理問題,取得了不少成果,如對酶的了解、蛋白質和糖元的發現、胃酸的發現、人體與氧氣的關系、維生素的發現、對腺體的初步認識、從激素到胰島素的發現以及抗生素的發現,等等。

這一時期無論是生物學家還是化學家都還沒有從化學的本質上給予生物化學系統的解釋,僅僅是對生物體中的一些重要化學物質及其作用有了一定的認識和研究,僅僅屬于生理化學階段,為19世紀末期形成生物化學這門獨立的學科奠定了堅實的基礎。3 生物化學的誕生

生物化學是一門交叉學科,它運用化學的理論與方法研究生物的化學組成和生命活動中的化學變化。對于生物化學的誕生,主要有2種不同的觀點:

大多數學者認為生物化學是19世紀末期誕生的新學科之一。1897年德國科學家布赫納(1860—1917)證明發酵是由酶的作用引起的催化過程,不需要酵母菌的存在,因此誕生了一個新領域——生物化學。他也因生物化學研究和發現無細胞發酵于1907年獲得諾貝爾化學獎。

另一種觀點認為,1828年維勒用人工方法以無機化合物氰氨酸合成有機化合物尿素,揭示了生物體的反應同樣是遵循物理和化學的規律,標志著生物化學這門交叉學科的誕生。

雖然生物化學的誕生并不是一朝一夕或者某個時刻計然之術,但若非要給生物化學的誕生確定一個具體的時間的話,對于這2種不同的觀點,傾向于第一種觀點的較多,即生物化學作為一門獨立的學科是在19世紀末期,雖然第二種觀點也提出形成的具體時間和標志,大部分研究都表明生物化學作為一門獨立的學科是在19世紀末期。4 生物化學的發展4.1 生物化學的初級發展時期

化學的發展以及化學研究方法的多樣化、綜合化對于確定生物體的化學成分、性質和結構的認識與合成具有推動作用。在生物化學的建立和發展過程中,對蛋白質和核酸的研究成果成為生物化學不斷取得進展的重要標志。此外,在營養學、內分泌學、酶學方面的研究成績也取得非常重要的進展,對生物化學的全面發展和研究揭開了新的思路,又奠定了堅實的基礎,見表2。

4.2 分子生物學:生物化學蓬勃發展時期

第7篇

國際化學研究的前沿內容即綠色化學,該研究主題受到世界各國的廣泛關注。化學不僅能夠為人們生活提供保障,還可以保護自然環境,使化學工業處于有利競爭地位。化學知識以及研究成果的應用為人們日常生活帶來福音,在衣、食、住、行上均得到了有效應用。但是,伴隨化學品的生產和應用,在一定程度上破壞了生態環境,污水、廢物、煙塵等給人們身體健康和生態環境帶來嚴重威脅,應引起廣泛關注。對于此,我們應充分認識到綠色化學的重要意義和價值,這也將作為素質教育的重要內容之一。

1 綠色化學的概念與原則

1.1 概念

綠色化學是指基本原則為原子經濟性的化學過程和化學反應,即在化學反應中對每個參與反應的原料因子進行充分利用,在獲得新物質的同時確保零排放,使資源得到充分利用,且不會造成環境污染問題。同時通過無毒害的催化劑、助劑以及溶劑等,生產出對人體健康、環境保護有積極作用的環境友好型化學產品。綠色化學的核心是通過化學原理使污染在源頭上得到消除。綠色化學與環境化學之間存在差異,環境化學作為一門科學,其主要研究對象是污染物,研究內容包括污染物存在形式、分布特點、遷移與運行、對生態環境造成的影響等。綠色化學是從開始階段就通過化學原理預防污染,這也是其最大特點,所以綠色化學的過程及其終端才能夠實現零污染與零排放。綠色化學又被稱為環境友好化學、環境無害化學、清潔化學,針對傳統化學中對環境產生破壞的反應,綠色化學將通過新環境友好反應將其取代。

1.2 原則

綠色化學的應用需要遵循一定原則,只有遵循應用原則才能將綠色化學的實際意義充分發揮出來。綠色化學應用原則概括起來主要包括以下內容:第一,從廢物產生上進行預防,避免產生之后再進行處理。第二,化學反應應盡量控制能量消耗,以經濟條件和生態環境可接受為準。第三,化學反應中盡量避免分離試劑、溶劑等輔物質的應用,若有涉及應選擇無毒的輔物質。第四,化學產品的設計不僅要將原功能保持,還應盡量減少毒性或做到無毒。第五,化學反應所涉及的物質應盡量減少毒性甚至做到無毒,避免給人體健康和生態環境造成影響。第六,在最終產物中嵌入、并入所有起始物質是合成方法設計的重中之重。第七,化學產品設計時應將產品本身性質考慮在內,當其功能發揮之后不能在環境中滯留,應降解成為無毒、無害的產物。第八,針對衍生中一些不必要的過程應盡量避免,如臨時修改化學過程、物理過程等。第九,盡量選擇具備高選擇性的催化劑,而非依靠反應物配料比的提高。第十,如果經濟條件和技術條件允許應使用可再生原材料。第十一,深入研究并開發綠色化學的分析方法,使其實現現場監控和實時監控,避免有害物質產生。第十二,化學過程中涉及的物質應盡量避免著火、爆炸等危險事件的存在。

2 綠色化學的研究內容和方向

2.1 研究內容

通常情況下,化學反應容易受以下幾方面因素影響:第一,起始物或原料性質。第二,合成路線或試劑特點。第三,反應條件。第四,目標分子或產物性質。這一系列因素之間存在著密切聯系,在一定條件下可產生關聯,所以這些方面也是綠色化學的主要研究內容。

綠色化學研究內容的重點在于:第一,重新設計化合物,保證人體健康和生態環境,這也是研究綠色化學的重要內容。第二,探索更安全、更新、更利于環境友好的生產工藝與合成路線,這部分內容的研究可以從起始化合物以及原料的變換、新試劑引入上著手。第三,不斷改善并突破化學反應條件,使其對人體健康和生態環境的危害降低,廢棄物排放減少。綠色化學追求更安全的理念,不僅體現在人體健康方面,還體現在整個生命周期影響下的動物、植物等方面。在考慮直接影響的同時,不能忽視代謝物毒性等間接影響。

2.2 研究方向

綠色化學以原料、溶劑、化學反應、催化劑、產品為中心展開研究,主要包括以下方面:第一,對綠色反應進行開發,使原子利用率得到提升。第二,選用無毒害原料。第三,在催化劑選擇上應注意無毒害。第四,在溶劑選擇上應注意其無毒、無害。第五,發展綠色工藝技術。第六,開發綠色產品。

3 綠色化學教育實施的方法和意義

3.1 實施方法

首先,通過化學知識滲透綠色化學意識。綠色化學的相關教育是中學化學教育工作的重點內容。由于中學化學課程中包括了化工生產相關知識,這是滲透綠色化學意識的素材,在傳授知識過程中可通過實例講解、對比的方式逐漸滲透給學生,使學生建立綠色化學意識。例如:可通過三個途徑固定氮:一是人工化學固定;二是苜蓿與豆科植物根部瘤菌固定;三是閃電固定。其中人工化學固定的方式工藝復雜且能源消耗較高,生產過程會影響環境。而植物根部瘤菌固定的方式不僅不會造成能源消耗,還不需要機械設備等,同時不會污染環境,此種固定氮的方法體現了綠色化學。其次,通過化學實驗滲透綠色化學意識。在綠色化學應用原則中要求化學過程中涉及的物質應盡量避免著火、爆炸等危險事件的存在。這可以在化學實驗中得到體現,進而引起學生思考。例如:在化學實驗中,藥品取用應定量化,部分藥品的取用需要通過微型化操作或取最小量;在氫氣、乙烯、甲烷等物質點燃之前應先檢驗其純度;在銀氨溶液配置過程中,應做到隨配隨用,不能長時間放置等;稀釋濃硫酸過程中應謹防其爆沸等。最后,通過社會實踐活動中滲透綠色化學意識。化學教育除具備知識性特點之外,還具備社會性、開放性特點,因此可由學校組織,帶領學生進入造紙廠進行參觀,對其污水排放給環境帶來的影響進行深入了解,讓學生在參觀過程中親身體驗到綠色化學的重要意義,豐富學生感受,增強學生意識。

3.2 實施意義

伴隨著環境污染越發嚴重,人們對環境問題的關注程度也隨之提升。在化學工業方面,人們提出了諸多質疑,懷疑化學的科學性。人們認為環境污染嚴重的根本原因是化學。對于此,化學研究者除堅信化學屬于中心科學之外,還應做好宣傳工作。首先,應面向學生進行宣傳,將化學在人們生活質量提升、身體健康、社會發展等方面的積極影響介紹給學生,并宣傳化學在科學技術中的關鍵性地位。其次,在化學研究方面應做好反思工作,積極總結前人的經驗教訓并努力改進和完善,以綠色化學應用的基本原則為依據,對合成路線進行深入研究,對生產工藝和技術進行認真檢討,探索出新反應條件,使原子合成路線得到突破,開發并生產出更新、更安全的化學物,讓化學工?I成為綠色工業。為社會發展提供更多、更優質的技術材料,同時實現環境友好。

第8篇

1綠色化學的概念及對化學教學的意義

1.1綠色化學的概念綠色化學是相對傳統化學提出的理論,是指在化學反應過程中不產生對環境有害的化學物質,同時與反應相關的每一種化學物質或者成分都能夠被利用起來,化學整個反應過程幾乎是沒有任何污染所以稱作綠色化學。綠色化學的要求不僅是化學反應生成物被全部利用起來,不涉及任何染污及廢物排放,而且反應物、催化劑也是沒有任何污染性的,真正實現了化學反應全程的無污染、無排放。綠色化學將人們所有的化學知識和技術進行最有效的融合應用,將所有的化學反應進行綠色化設計,針對每一種反應材料、反應產物進行全面的污染物與有害物的再利用設計,實現了整個化學反應綠色化體系,在解決污染問題的同時還擴大了資源的使用充分度,減少了資源浪費。

1.2綠色化學對化學教學的意義高職院校承擔著為社會培養實用型人才的重要任務,傳統的化學教學模式僅僅能夠適應傳統化學工業生產需求,而對于當今社會追求綠色經濟的發展趨勢則無法適應,因此在高職化學教學中加入綠色化學教學是為了將來化學專業人才進入社會之后能夠更適應當今的化學工業發展趨勢,使學生擁有綠色化學的基本理念以及基礎能力,在實際生產中將這種能力有效發揮來創造綠色經濟價值。從另一角度來說,當前我國的綠色化學研究尚處于初級階段,無論是化學工業整個行業的人才專業水平,還是與化學工業相關的科研人員數量,都存在著很大的市場空缺,因此培養綠色化學理念的專業學生也是行業的迫切需求。

2綠色化學教學發展及在高職院校中的應用現狀

2.1綠色化學教學發展綠色化學教學理念在全球范圍內受到關注是自2001年美國總統布什向世界各國呼吁“在教學與工業發展中加入綠色化學理念”之后開始。這一理念原本已經在國際上出現,只是尚未受到各國關注而處于極度緩慢的發展狀態中。當因化學污染產生的環境問題日益嚴重,綠色化學的需求變得更加迫切,無論是工業國家還是非工業國家都開始投入對綠色化學課題的研究,并且將這一課題運用到教學過程中,以促進綠色化學研究的有效推進。自1998年開始美國化學會的教育部門就與其它相關的環境部門做出了聯合協作的決定,他們將綠色化學教學材料編寫與課程的規劃列入了教育計劃中,教育部門還專門針對綠色化學進行了多次高中化學教科書的修訂。其中就將綠色化學的基本理論、原則和意義作為專門性教學任務進行設計,擴大了綠色化學在高中化學教學中的影響力。我國目前在綠色化學的相關研究上有極大的空缺,因此在化學教育中也較少涉及綠色化學的相關理論,除了基本的綠色化學研究不足之外,當前的化學教育模式與體系也存在著很多不完善的方面,使綠色化學在高中化學教育中的融入面臨難題。綠色化學在教學中加入需要由各方力量的支持,針對目前我國的綠色化學研究水平來說除了需要由化學科研工作者進行深入理論與實踐研究之外,還需要有國家環保事業的共同支持,而如果再將其滲入到高職化學教育中則又需要教育部與政府的支持。只有當綠色化學建立起相對完整的理論體系,并且研究達到一定深度時才能將其作為教學手段與具體的教學活動結合起來。目前不僅是國內,縱觀全面的環境形勢都處于一個非常緊張的狀態,各種污染類型時刻在制造著不同程度的污染物,同時由于人們在經濟為第一目的的長期發展過程中對地球資源與能源的大量開發,全球資源緊張形勢也是當今重要的時代問題。綠色化學理論能夠很好緩解資源緊張及環境污染問題,因此即是未來化學工業發展的主要方向,也是人們尋求緩解資源與環境問題的重要途徑。

2.2高職院校綠色化學教學應用現狀目前我國的高職院校對綠色化學教學內容的涉及率幾乎為零,大部分高職院校在化學教學中沒有任何綠色化學意識,甚至有許多化學教師也從未認識和了解過綠色化學的相關理論。長期處于傳統化學教學模式下的我國的高職化學教育尤其對綠色化學教學有著非常迫切的應用需求,而我國的教育環境暫時又不具備將綠色化學教育全面落實到化學課程中的條件。所以就需要教師對課程和教學方式進行調整,認識并學習綠色化學的基本原則與意義,在教學過程中加入綠色化學理念,使這種優秀、先進的化學理論能夠被更大范圍地普及,為未來我國綠色化學研究水平的有效提高提供支持。

3高職化學教學滲入綠色化學教學方法的途徑

3.1加強對綠色化學教學的重視作為化學教學課堂的主導者化學教師應當能夠對綠色化學的理論進行全面深入的了解和學習,掌握了基本的綠色化學原則和理論之后再將其進行具體教學方式的改變,從而實現綠色化學教學與高職化學課堂教學的融合。教師認識綠色化學需要從其最基本的價值和意義入手,全面掌握綠色化學的現實意義和在可持續性發展中的作用,然后再深入了解具體的綠色化學知識,擴展自身對綠色化學的眼界,強化認識。教師需要對自身已經掌握的綠色化學相關理論進行整理、宣傳和推廣,宣傳與推廣的對象不僅是在課堂上對學生進行理論教學,還包括在化學教師交流活動中、在化學行業研究討論會上等。只要是能夠進行創新思想交流的場合就將綠色化學的影響擴大到這個場合中。最后,重視對學生綠色化學理念的培養,自身首先應當有清晰的理論思路,同時對綠色化學有足夠的重視,然后才可能在具體教學活動中加入綠色化學的教學元素。

3.2編寫綠色化學專用教材綠色化學是一個專門性學科,其研究對象有著極大的共性,因此如果能夠將其以專用教材的形式進行普及,對于綠色化學教學以及學科的發展都有著非常關鍵的推動意義。編寫的專門針對綠色化學的教材需要做到最基本的兩點要求:一是對傳統化學反應式進行優化,向綠色化學的標準靠攏;二是對綠色化學進行系統整理,使之成為一個完整的學科體系。從第一點要求來說,要實現這個目標具有較大的可實施性。例如對于工業化學中硫酸的制作有多種方法可以實現,工業硫酸的生產一般是通過接觸法來實現的,這一反應中首先大量的廢物、廢氣,根據綠色化學的理論對廢物、廢氣進行再次利用使其轉化為可被其它化學工業利用的原料,就實現了綠色化學的目標,硫鐵礦在燃燒過程中產生的廢渣由于含有豐富的鐵元素,如果按傳統的處理方法不進行再利用必然會造成資源的浪費,而以此作為煉鐵原料進行回收利用,既避免了廢物污染又提高了資源利用率。接觸法制硫酸產生的廢氣含有SO2,是一種有害的環境污染氣體,如果將其與石灰乳或者氨水接觸進行反應,就能夠產生具有利用價值的石膏或亞硫酸銨。這就是綠色化學原則的表現,既避免了化學工業生產產生的廢物、廢氣污染,又將其利用轉變為其它工業原料或材料,實現了資源利用率的提高,而且也有效控制了對環境的污染。從第二點要求來說。綠色化學專用教材應當有完整的學科體系,因為高職化學教學需要以此來作為學生全面學習和認識綠色化學的基礎,所以在教學編寫時應當對綠色化學進行全面系統的理論和資源整理,從基本的基礎理論入手對綠色化學的理論、實踐研究、應用價值、化學原理等進行有效的梳理,以發揮在教學過程的實用性價值。

3.3優化實驗教學方式將綠色化學的理念運用于實驗教學中是實現綠色化學教學效果有效提升的重要手段。對于化學教學來說實驗教學方式本身就有著非常關鍵的教學意義,也是最利于學生深入接觸化學理論和現實意義的有效手段,綠色化學所關注的對工業化學反應過程的綠化和優化基本上都是基于化學實驗手段實現的,所以實驗教學中滲入綠色化學的理念是一項非常重要的教學改革途徑。首先開發微型實驗。在許多重要的化學實驗中其用到的化學試劑是具有一定污染性或毒性的,對這種實驗進行微型開發,運用更少的原料和更小的反應規模來說明化學原理,既實現了教學目的,也減少了反應產生的污染。這種具有污染性和危險性的化學實驗在高職化學課程中是非常普遍的,例如氯氣的取用過程如果一旦發生泄漏就會對人體造成傷害,同時還會污染環境,微型實驗就是減小氯氣的取用量,設計小規模的實驗選擇用針管來取用就能夠有效避免因此產生的污染問題。

4結束語

第9篇

關鍵詞: 物理化學 緒論課 教學方法

物理化學是高等院校化工類專業的一門重要基礎課,這門課程的特點是概念多,公式多,理論性強,難理解,被普遍認為是門難教也難學的課程。課時少的矛盾更增加了教學的難度。許多教師為了用有限的課時講授更多的正文內容而忽略了緒論的講授,緒論課通常是一帶而過。結果學生在學習的過程中會越來越覺得茫然,找不到正確的學習方法,對所學知識沒有一個清晰的脈絡,最終使學生喪失學習的興趣。我認為物理化學緒論課在整個教學中占有重要地位,它對于整個教學起到以下幾方面的作用:第一,介紹物理化學的概念、研究內容、研究方法;第二,激發學生學習興趣,鼓勵學生克服學習中遇到的困難;第三,向學生傳授正確的學習方法。我就以上幾點談一下自己的體會。

1.介紹物理化學概念

很多第一次接觸物理化學課的學生不清楚什么是物理化學,只是從字面上理解,認為是物理和化學兩門學科加在一起。在緒論課上,教師首先要介紹物理化學的概念,使學生對物理化學有一個正確的認識。物理化學不是物理加化學,它是一門學科,與無機化學、有機化學和分析化學加在一起統稱四大化學,是化學一級學科下的一門二級學科。要回答什么是物理化學要從化學現象和物理現象的聯系入手。化學現象和物理現象有著緊密的聯系,化學現象也叫化學反應。在化學反應中總是伴隨著種種的物理現象,比如在化學反應中會放熱或吸熱;化學反應的容器會發生溫度、壓力、體積的變化;再如電池中的反應會放電,等等。物理化學正是從這些物理現象和化學現象的聯系入手來研究化學反應普遍規律的一門學科。

2.介紹物理化學的研究內容

對于新接觸的一門學科,學生首先想了解的是這門學科都包括哪些內容。而在緒論課上把物理化學的研究內容介紹給學生,并講明哪些是要重點學習的,哪些是因為課時的限制而不能在課堂上講的,這樣就會使學生心里有數,在以后的學習中做到有的放矢。物理化學內容繁多,但是歸納起來應該分為三大塊:化學熱力學、化學動力學、物質結構。化學熱力學研究化學反應的方向與限度問題,重點是熱力學的三個定律。化學動力學研究反應速率與反應機理。化學熱力學和化學動力學是物理化學的兩大支柱,也是本門課程的重點。物質結構研究宏觀性質與微觀結構的關系,對于工科學生來說,這部分內容理論性很強,由于課時有限,不在課堂重點討論。

3.介紹物理化學的研究方法

學習物理化學不僅要學習它的知識性的內容,而且要掌握它的研究方法。授人以魚,不如授人以漁,培養學生的科學的世界觀和思維方法比傳授具體知識更重要[1]。物理化學區別其他三大化學在于它的理論性特別強。物理化學有三大理論基礎:熱力學、統計力學、量子力學。這三大力學都屬于物理學范疇,可見要想學好物理化學首先要學好物理。物理化學的實驗方法也是以物理方法為主,物理化學是從物理現象和化學現象的聯系入手研究化學反應規律的一門學科,或者說是以物理現象為切入點來研究化學反應規律的一門學科,所以在做物理化學實驗的時候實際上大部分做的是物理實驗,比如在做實驗的時候測量的是溫度、壓力、體積、旋光度、電導率、電動勢等物理量。最后說一下物理化學的所用到的數學方法,物理化學是一門理論化學,理論性強就免不了推式子,物理化學所用到的數學方法主要是演繹法,演繹法就是從一個普遍的命題出發得出在特定條件下的特定規律,比如熱力學第一定律是一個普遍規律,把它應用在特定條件下如恒壓、恒容等就會得出在這些特定條件下的特定公式,物理化學中的公式之所以條件苛刻,是因為在演繹的過程中加入了特定條件。

4.激發學生的學習興趣,鼓勵學生克服學習中遇到的困難

要想學習好一門學科首先要對它產生興趣,興趣是最好的老師。在緒論課上,教師可以舉一些生活中的常見的現象,如為什么自然界中的樹木可以長到一百多米?為什么晴朗的天空是藍色的?為什么水在干凈的毛細管中上升而汞卻下降?為什么在做豆腐的時候要用鹵水?然后告訴學生學習物理化學之后就可以解釋這些現象,這樣給學生留下懸念,也讓學生覺得物理化學與實際生活密切相關,就會對學習產生極大的熱情。當然學習光有興趣和熱情還不夠,還要有克服困難的勇氣和信心。在學習之前,學生已經從高年級的同學那里得知物理化學是一門難學的課程,所以心里難免有畏難情緒,基礎差的學生可能沒有學習的信心,作為教師在緒論課上要鼓勵學生克服學習中遇到的困難。榜樣的力量是強大的,教師可以舉一些偉大科學家的事跡來激勵學生,如物理化學的創建者之一――荷蘭科學家范特霍夫在青年時期就發表了后來被稱為劃時代的重要論文《空間分子結構》,起初不被承認,還受到批判和攻擊,但他沒有氣餒。此后他在阿姆斯特丹大學狹小、簡陋的實驗室從事繁重的教學和研究工作,長達18年之久,以頑強的毅力克服了許多困難,終于發表了《化學動力學研究》和《稀溶液理論》等巨著[2]。

5.傳授正確的學習方法

除了要有學習興趣和克服困難的勇氣之外,要想學好物理化學沒有正確的學習方法是不行的。要想掌握正確的學習方法首先要了解物理化學的特點。物理化學和其他三大化學比它有這么幾個特點:第一,公式多,而且公式應用的條件苛刻;第二,概念多,而且很多概念不好理解;第三,方法多,物理化學與其他三大化學相比,它是特別講究方法的一門學科。學生在學習的過程中不僅要掌握知識性的東西,而且要掌握它研究問題和解決問題的方法,從某個意義上說學習方法比學習知識更重要。針對這幾個特點教師要幫助學生建立正確的學習方法,使學生能盡快地進入物理化學的學習狀態。首先,針對公式多、條件苛刻這一特點,教師要告訴學生,在記公式的同時一定要記住它所使用的條件,如果在使用公式的時候條件不正確那么得出的結論就一定是錯誤的,而且公式不要死記硬背,最好理解公式的來龍去脈,這樣就能加深對公式的理解,也容易記憶。其次,針對物理化學概念多,而且很多概念不好理解,教師要告訴學生要勤于思考,要理解概念而不是死記硬背。很多概念不是講完就能理解的,需要在課后慢慢消化和吸收,所以需要學生付出更多的時間和精力來學習。再來說說方法多這一特點,物理化學在研究問題時非常講究方法。例如,科學模型方法的使用,使我們從實際氣體中得到理想氣體、理想液態混合物、理想稀溶液、熱力學可逆過程等。這些模型的建立突出了主要矛盾,排除次要矛盾的干擾。使我們通過對主要矛盾的研究,得到一般規律性結論,再對結論進行修正,就可以得到實際系統的某些特征或近似的規律。[3]再比如,熱力學中有一個重要的方法,就是狀態函數法,該方法用于系統狀態函數變的計算時,不關心系統都經歷了哪些具體過程,只關心系統的始終態。用該方法計算某些熱力學函數變時,就會把很復雜的問題簡單化。針對方法多這一特點,教師要告訴學生,在學習的時候不能只記知識而忽視方法的學習,方法的學習在某種意義上說比知識的學習更重要,掌握了物理化學的研究方法對以后的學習和科學研究大有好處。

參考文獻:

[1]肖十民,謝家聲,謝逢春.在物理化學教學中突出科學方法的講授們.化工高等教育,2003,77,(3):68-69.

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