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中圖分類號:O657.7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 16-0104-01
現代有機分析是現代分析化學的主要組成部分,是人類利用科學實驗來認識有機世界的手段之一,是一門涵蓋有機化學和分析的新興邊緣學科。加上現代科學儀器和新的技術在不斷被應用,就使現代有機分析化學的研究范圍不在局限于化學領域,而是把物理、計算機、數學、生物等諸多學科融合起來,現在已經逐漸發展成為一門有相當廣泛的應用前景的學科。
一、在傳感器方面的應用
(一)乙酸,俗名醋酸,廣泛存在于自然界,它是一種常見的揮發性有機化合物,是烴的重要含氧衍生物,是典型的脂肪酸。乙酸被公認為食醋內酸味及刺激性氣味的來源。所以經常以食物、化工生產等方式與人接觸。現在催化發光氣體傳感器已經在揮發性有機物的鑒定中被廣泛的應用,夏卉等科學家曾經成功合成了銅—鋅納米復合材料,研究了乙酸在其表面的催化發光現象。并且在溫度、流蘇以及波長等方面進行了優化調試,還對分析特性進行了評估。最終成功構建了領命的乙酸傳感方法。
(二)多模式的識別傳感器則是利用傳感材料的多樣性如電、磁、熱、光等開發的在多個傳感原理上的傳感模式,能夠為傳感器中的傳感材料提供豐富的信息,從而達到能夠多組同時分析過著區分不同類型分析無的目的。胡靜等科學家曾經設計了一款基于紫外光誘導n-Si/TiO2/TiO2:E表面光電壓和表面熒光的二維傳感器,能偶成功區分20多種揮發性的物質,以及市面銷售的5中飲品。這種現行班別分析也成功驗證了二維傳感器的穩定性和準確性。
(三)酚類化合物是指芳香烴中苯環上的氫原子被羥基取代所生成的化合物,是芳烴的含羥基衍生物,根據其分子所含的羥基數目可分為一元酚和多元酚。根據其揮發性分揮發性酚和不揮發性酚。自然界中存在的酚類化合物大部分是植物生命活動的結果,植物體內所含的酚稱內源性酚,其余稱外源性酚。它還是地殼和地下水中一種重要的污染物,所以能夠準確的鑒定酚類化合物對于環保有重大的意義。而基于酪氨酸酶的傳感器則是一盅較為方便的方法,其中性能穩定的固定酶分子是關鍵性因素,石墨烯作為一種全新的納米材料便成了固定酶分子的理想介質。
二、大環化合物的應用
(一)大環化合物的紅外光譜分析。環蕃是大環化合物的一種,而二茂鐵環蕃有不同的種類,為了使它們可能有模擬酶特性,可以將它們有選擇性的進行客體絡合,這樣就能使生物應用得到更好的發展。目前,西北大學合成了很多種新型的二茂鐵雙內置環蕃化合物,同時對其中的8種化合物進行了紅外吸收特征和晶體結構的分析研究,從中發現了如果二茂鐵雙內置環蕃上的苯胺環與不同的取代基相連,或者是將取代基連到苯胺環的不同外置,此時的化合物分子結構會發生的變化以及紅外吸收的特征,同時還研究出了位阻效應的不同給二茂鐵雙內酯環帶來的結構上的影響。與此同時,對這種大環化合物的紅外光譜構效關系也作了研究。
(二)大環化合物的分子識別。無論是在生物、化學、生命科學、醫藥科學還是藥物科學等多種領域,手性識別有著極其重要的作用。當代,對手性識別和分離已經研究出很多方法,例如傳感器、色譜、毛細管電泳等等,其中,手性傳感器更是被廣泛應用,它的主要特點是將傳感器適時、快速、簡單、在線等諸多優點與手性識別相結合。
環糊精也是大環化合物的一種,它可以有選擇的對手性分子進行識別。因為β-環糊精的結構特點是外親水、內疏水,因此,常被作為超分子主體,同時,又因為它安全無毒,所以常常被用于食品、醫療等領域。中國科學院在金電極上修飾了β-CD,使之成為一個有β-環糊精修飾金電極的電化學的傳感器,由于環糊精可以選擇性識別手性分子D、L-苯丙氨酸,因此,可以電化學識別手性分子。將納米金標記在D、L-Phe上,然后讓它和修飾電極分別進行手性識別,并分別對其進行銀染,可以得出,在金標銀染下改修飾電極可以很好的手性識別D、L-Phe。
(三)對大環化合物在室溫磷光中的分析。在室溫磷光中,γ-環糊精鍵合濾紙可以測定土壤的樣品。首都師范大學研究出了制備γ-環糊精修飾濾紙的最佳條件,同時研究了修飾濾紙與11中化合物的室溫磷光相結合所產生的增強效果,所得出的結果顯示屈、苯并(a)蒽以及苯并(b)蒽這3種化合物與未修飾的濾紙基質比較在修飾濾紙基質的室溫磷光中信號更強。這項研究用于測定土壤的樣品效果是非常好的。
三、結束語
在眾多科學工作者的不斷辛勤工作下,使得現代有機分析化學能夠飛速發展起來。現代有機化學分析的新技術不斷被發明,強力的保證了我們人類的可持續發展,尤其在人們生活、生存、生產等方面都做出了巨大的貢獻。當然現代有機化學分析還有很多課題等待人們的研發,但我們要堅信,伴隨著科學家們的不斷努力開發,現代有機化學分析這一新興的學科必將迎來屬于它的時代。
參考文獻:
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[中圖分類號] R446.12 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-0742(2015)10(a)-0028-03
Clinical Study of the Effect of Urine Dry Chemistry Analyzer Combined with Urine Formed Element Analyzer on the Detection of Urinary Tract Infection
ZHAO Fei
Clinical Laboratory, No.97 Hospital of PLA, Xuzhou, Jiangsu Province, 221009 China
[Abstract] Objective To explore the clinical value of urine dry chemistry analyzer and urine formed element analyzer applied to the detection of urinary tract infection. Methods 260 cases underwent specimen detection in our hospital from March 2014 to March 2015 were selected as the subjects. The result of white blood cell count, bacteria count and nitrites test were compared with that of bacterial culture. Results ① Bacterial count sensitivity (50.76%), specificity (77.83%), positive predictive value (60.18%) and negative predictive value (82.69%) compared to the three joint sensitivity (80.01%), specificity (82.21%), positive predictive value (64.32%) and negative predictive value (86.51%) was significantly lower, with significant difference (P
[Key words] Urinary tract infection; Urine dry chemistry analyzer; Urine formed element analyzer
尿路感染是臨床的常見疾病,在尿液中檢測到細菌白細胞、紅細胞等有形成分是臨床擬診尿路感染時有效的客觀依據,它們在病情診斷、病情進展和預后等方面的研究判斷具有重要意義[1-3]。該研究對該院在2014年3月―2015年3月收治的260例尿路感染住院患者尿液聯合應用Iris iQ200尿沉渣分析儀和URIT-1500尿液干化學分析儀進行尿液標本檢測,現報道如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
整群選取2014年3月―2015年3月期間在該院收治的260例標本檢測患者作為研究對象,其中男性患者120例,女性患者140例,年齡在23~58歲之間,平均年齡41歲,未用抗生素前留晨尿進行檢驗。
1.2 試劑和儀器
尿沉渣分析儀器選擇美國Iris iQ200尿沉渣分析儀及其配套試劑和質控品;尿液分析儀器選擇優利特URIT-1500尿液分析儀及其配套試劑和質控品;細菌鑒定及藥敏分析儀選擇西門子MicroScan Auto Scan-4細菌鑒定及藥敏分析儀。
1.3 分析方法
1.3.1 標本采集 根據操作標準留取清潔中段尿,先做中段尿細菌培養,再做尿沉渣分析和尿干化學分析檢測。
1.3.2 操作步驟 ①用接種環把1ul.尿液標本接種到血平板和麥康凱培養基進行半定量培養,經過18~24 h37℃需氧培養,計數菌落數量;②URIT-1500檢查:將該研究標本按照相關程序進行尿化學分析,對標本亞硝酸鹽結果進行檢查和記錄;③IrisiQ200檢測:依照SOP將尿液標本在IrisiQ200尿沉渣分析儀上檢測,對白細胞數和細菌數進行記錄。
1.4 統計方法
該研究相關的數據用SPSS 18.0軟件進行數據分析,對計數資料用率(%)表示,進行χ2檢驗,以P
2 結果
2.1 細菌培養結果
陽性標本68例,其中40例為革蘭陰性菌,大腸埃希桿菌16例,6例為變形桿菌,4例為肺炎克雷伯桿菌,3例為陰溝腸桿菌,同樣有3例為銅綠假單胞菌,其他陰性桿菌8例;革蘭陽性菌28例,其中溶血葡萄球菌4例,糞腸球菌4例,松鼠葡萄球菌4例,表皮葡萄球菌3例,金黃色葡萄球菌3例,耳葡萄球菌3例,其他陽性菌7例。陰性標本192例。白細胞計數:男性
2.2 尿路感染的診斷效能評價
三項指標中白細胞計數的敏感性(67.99%、0.645)相較于細菌計數(50.76%、0.324)、亞硝酸鹽(25.03%、0.421)較高,差異有統計學意義(χ2=5.024,P
表1 三項指標的性能評價分析(%)
3 討論
尿路感染是臨床的常見疾病之一,發病原因多是由單一細菌引起,占到90%以上[4]。90%的門診病人和一半左右的住院病人,病原菌都是大腸埃希桿菌,此種病原菌有140種左右的血清分型,多種細菌感染見于留置導尿管、神經源性膀胱、結石、先天性畸形和陰道,腸道、尿道瘺等[5]。診斷尿路感染的重要指標是尿細菌培養,但尿細菌的培養通常要花費3~4 d的時間,并不利于為臨床的治療提供準確的依據,因此考慮以輔助診斷尿路感染的方法來及時地為臨床提供參考,如尿沉渣的白細胞計數,細菌計數,尿干化學的白細胞酯酶和亞硝酸鹽等等。在尿液中檢測到細菌白細胞、紅細胞等有形成分是臨床擬診尿路感染時有效的客觀依據,它們在病情診斷、病情進展和預后等方面的研究判斷具有重要意義[6-7]。
經過該研究分析,三項指標中白細胞計數的敏感性(67.99%、0.645)相較于細菌計數(50.76%、0.324)、亞硝酸鹽(25.03%、0.421)較高,差異有統計學意義(χ2=5.024,P
在張廣波等人[9]的報道中,其聯合利用了尿干化學、尿沉渣以及顯微鏡檢測等方法,針對被懷疑的尿路感染患者尿液實施檢查與分析,并在其結果中顯示,尿干化學、尿沉渣等檢測方法在靈敏性方面并差異無統計學意義,同時相較于顯微鏡檢測法則在靈敏度方面效果顯著。通過有效利用這兩種檢查方法,能夠增強對患者病情的可預見性診治和判斷,有益于提升治療的效果。該次研究各項指標與報道相比存在指標偏低的問題,考慮以下因素:假陽性率和假陰性率的影響導致評價指標偏低,這一因素在其他報道中也會產生影響,該次研究中革蘭陰性菌40例,占58.82%,該菌在分解亞硝酸鹽的能力上存在明顯不足,這一點極容易造成假陰性。同時該次研究的儀器選擇有區分活菌和死菌的問題,以及細菌聚集成簇被儀器誤認為其他顆粒導致假陰性,所以有待于日后進行更為深入的研究。采用尿干化學分析儀與尿有形成分分析儀聯合檢測方法,對尿路感染的診斷具有較高的靈敏度,在保證檢測結果科學、準確的同時,提升了工作效率,可在較大程度上排除尿路感染,值得在臨床上大范圍推廣和應用。
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1分析化學實驗在應用化學專業中的現狀分析
作為應用化學專業學生必要的實踐鍛煉環節———分析化學實驗的開設非常有助于促進學生去掌握分析化學相關的基礎理論知識,同時相關的基本操作實操訓練能有效的提高學生的操作技能,讓學生建立起定性和定量的概念。整個過程的訓練對于學生嚴謹、認真、實事求是的科學態度的培養起著非常關鍵的作用。此外,解決問題、分析問題的能力通過分析化學實驗的學習也可以大大的提高,在培養創新型、應用型人才的道路上至關重要。因此,對分析化學實驗的發展和探索實際意義重大,尤其是在把握分析化學實驗質量和發展方向方面[1]。作為重要的實踐環節分析化學實驗致力于培養學生具有定量分析的能力,因此分析化學實驗的實踐環節在內容的安排上顯得尤為重要[2]。現有分析化學實驗內容上的安排仍然是驗證性實驗為主,主要是關于滴定分析的一些基本操作練習、驗證滴定知識點以及相關的綜合性實驗。從整體內容上來看實驗內容和分析方法上相對單一,每個實驗的相關性較少,且相對孤立。綜合性實驗仍然存在“照方抓藥”的操作程序,缺乏對學生科學性思考的有效訓練、獨立思考能力的培養以及創造性思維的激發。此外,學生對“量”的概念認識不清、把握不準,尤其在滴定終點對終點判斷不準確,常常出現滴定終點滴過的情況。針對上述存在的問題,我們對分析化學實驗在內容上進行了深化改革,對在實驗中出現的問題進行了深刻的分析和思考,提出了分析化學實驗應該從實踐的內容安排上、方法多樣性上、難度維度方面進行調整,其目的就是提高學生對分析化學實驗的認知從而提高應用化學專業學生的實操能力,為應用化學專業的學生在未來從事煤化工、醫藥、新能源領域的工作提供良好的平臺[3]。
2分析化學實驗方案探索
2.1實驗內容環節
我校應用化學專業主要是為內蒙古煤化工、新能源行業培養分析測試方面的人才,為了符合應用化學專業人才培養方案,在分析化學實驗實踐內容上緊密聯系行業的實際需求,更加注重傳統實踐內容和行業發展現狀相結合,加強了交叉學科間知識的相互結合與滲透[4]。實驗內容主要是由簡到難層層遞進的方式進行展開,設置了分析化學實驗的基本操作、驗證型實驗以及提高創新型設計實驗,具體實驗安排見表1。2.1.1基本操作實驗部分在基本操作實驗部分首先開設了天平的使用,了解了天平的結構原理,練習了三種稱量方法以及天平使用的規則。其次,鞏固了滴定分析儀器滴定管的使用,滴定管在使用前需要做的準備,標準溶液裝入滴定管操作步驟以及如何正確的讀數。此外,為了進一步加強基本操作能力增加了容量瓶、移液管、吸量管的使用,通過上述練習的設置更加注重實驗操作規范化的訓練。2.1.2驗證型實驗部分驗證型實驗開設了5個實驗主要涉及到四大滴定方法,在實驗的設置上由簡單的酸堿滴定有機酸摩爾質量的測定逐漸增加難度,有機酸摩爾質量的測定主要考察的是學生對酸堿滴定相關知識的掌握,在學生實際做實驗的過程中往往會出現在滴定操作不規范,在滴定終點“一滴”和“半滴”操作掌握不好,從而造成終點滴定過量最終誤差增大。針對在實驗過程出現的上述的情況,在新的內容中進行了優化和改進,首先是設置了有機酸摩爾質量的測定實驗,讓學生對滴定規范操作進行基本訓練,讓學生對終點判斷有所初步認知。其次,為了提高操作技能安排了雙指示劑法測定混合堿的實驗,第一步用酚酞作為指示劑,在滴定終點溶液顏色由紫紅色變為微紅色作為第一個等當點,整個滴定過程中要求學生按操作規范進行滴定,滴定終點的判斷要準確無誤,然后在上述的同一份溶液中加入甲基橙作為第二種指示劑,由于第一個等當點的顏色為微紅色,再加入甲基橙后溶液顏色的疊加會使溶液顏色呈現不完全是甲基橙的顏色,要求學生注意觀察此時溶液顏色并做好記錄,雙指示劑實驗的開設非常有助于學生對滴定終點的判斷,而且加強了滴定操作規范化。在上述酸堿滴定實驗中,學生的操作技能可以得到充分鍛煉的基礎上,通過自來水水硬度檢測的實驗讓學生掌握鈣指示劑的應用條件同時進一步練習容量瓶、移液管的使用。水硬度的測定其本質是Ca2+、Mg2+離子與EDTA發生了一個絡合反應。通過這個實驗加強認知分析化學理論知識,深化分析化學理論知識的掌握,學生學習掌握知識的能力可以得到充分培養[5]。在間接碘量法測定硫酸銅溶液中銅含量的實驗中,由于體系發生一系列的氧化還原反應存在多種顏色物質的混合,造成溶液顏色疊加致使學生在觀察溶液顏色變化存在很大的偏差,基于這一實際情況在實驗過程中要提前做實驗演示,讓學生對顏色疊加產生的變化可以直觀的觀察到,以標準樣品顏色作為基準可以大大提高學生的實驗成功率。2.1.3設計型實驗部分團隊合作設計型實驗主要是讓學生以小組的形式通過已經學習到的分析化學理論知識,并結合文獻資料進行歸納總結,最后通過對所學到的理論知識的綜合運用以及查閱相關資料來解決實際中遇到的問題[6-7]。在完成上述基本實驗操作試驗的訓練后,以HCl-NH4Cl混合液中各組分濃度的測定實驗作為設計型實驗,設計這個實驗的方案首先需要了解HCl和NH4Cl的性質,鹽酸是一個一元強酸而NH4Cl是一元弱酸,基于上述的性質當它們作為混合物時可以進行分步驟滴定。在了解上述的內容后還要通過查閱相關資料確定NH4Cl能不能直接用氫氧化鈉直接滴定,針對這一問題需要學生具體確定一元弱酸的滴定方法。通過整個設計實驗學生的研究探索精神的激發,知識的連貫性和相關性也得以加強,有益于獨立思考的能力的培養以及創新性的思維模式和團隊合作精神的培養。
2.2改進實驗實施方法,提高實驗操作質量
傳統分析化學實驗實施方法主要以板書講授的形式,學生根據老師講授的內容進行實際操作和演練,在整個過程中學生對實驗過程“量”的概念不夠直觀,對反應終點的判斷不夠準確,同時機械性的操作、單調的流程也不能激發學生的探索興趣和創新意識,在一定程度上不能提高學生想象力,從而使學生始終處于被動接受學習的狀態[8-9]。分析化學實驗實踐環節的核心是把握量的概念,減少人為誤差,提高測定結果的準確度,為了做到上述這點需要改進傳統的實驗模式,譬如:在實驗的預習階段引入虛擬仿真環節,學生預習實驗階段可采用可視化的計算機模擬技術———用各種分析實驗的滴定儀器模擬實際操作中的實驗儀器設備,再按照實驗步驟在虛擬實驗平臺上組裝成一套完整的與實操實驗相符的虛擬實驗裝置,并在此虛擬平臺上按照步驟完成具體的實驗操作[10]。學生在此虛擬的分析化學實驗環境中體會到真實做實驗的感覺,并操作虛擬的分析儀器設備來完成整個分析實驗,可以非常直觀的感受實驗過程、觀察實驗發生的現象,對滴定終點的顏色判斷更加直觀從而建立學生定量的概念。
2.3制定科學的考核評價體系
科學的考核評價體系非常有利于了解學生學習的真實情況,真實反映出的情況有助于分析化學實驗實施環節的進步并不斷提高實驗的成功率。在傳統環節中分析化學實驗更加注重實驗操作的環節,實驗預習和實驗結束對實驗反思的環節有時候會忽略。因此,常常會出現實驗課程結束后學生對所做實驗印象不深,甚至對實驗現象記錯的情況。針對這一問題在實驗考核部分在重視實驗操作的前提下也應該加強實驗預習和實驗報告的部分。每個實驗開課前學生都要按照要求書寫實驗預習報告,實驗預習報告中要寫明反應原理,實驗步驟部分要做流程圖,分步驟的流程圖(框架圖)可以幫助學生對機理的理解。在實驗操作環節要細化打分細則,對于關鍵操作步驟要設置打分點,譬如:指示劑滴加的量,滴定速度,滴定手法,讀數是否正確,終點“半滴”操作是否正確等方面,目的在于提高學生對滴定關鍵操作步驟的重視度。此外,對每一組學生數據記錄要進行規范要求,養成良好科學的記錄實驗數據的習慣。實驗結束后要求學生撰寫實驗報告,對實驗的數據要進行處理,還要對實驗進行總結,并讓學生對實驗失敗進行反思找出導致實驗出現差錯的原因,并進行分析如何可以規避。通過上述科學的考核評價體系可以提高學生的實驗熱情、督促學生對分析化學實驗的熱愛,同時也可以能及時了解到學生學習情況的反饋。
2.4實施效果分析
分析化學實驗探索與研究方案對實驗內容,實驗預習用虛擬仿真平臺和預習報告相結合方式,實驗考核,實驗報告加強反思和數據處理等幾個方面對學生做了調研統計,對學生知識度掌握的情況以及滿意度都做了回訪(表2),同時調研了此次研究方案對學生參與到科研工作、大學生創新創業工作的幫助。從表2中可以看出,分析化學實驗新方案實施后,學生在知識點構建滿意度、實驗動手能力,參與科研工作以及參與創新項目較之前都明顯提高。
3結語
通過分析化學實驗方案在實驗內容、方法上的探索與研究,對學生的獨立思考能力可以得到很好的鍛煉,同時有助于學生對分析化學實驗理論知識的理解與掌握,對分析化學中量的概念的建立很有幫助。通過分析化學實驗方案實施更是鍛煉了學生解決問題、分析問題的能力,特別易于學生觀察實驗現象敏銳力的提高、突發事件的處理能力以及科技的創新意識的建立,從而進一步提高應用化學專業在煤化工行業中的競爭力。
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二、重視實踐教學
醫學檢驗專業是現代實驗室科學技術與臨床醫學在更高層次的結合,是一門發展迅速、多技術和多學科交叉的綜合性很強的醫學前沿學科,又是一門以臨床病理診斷為主要目標的應用學科,它是一門實踐性很強的學科。因此,必須加強實驗課教學,充分發揮實驗課在培養學生創新精神和實踐能力方面所起的作用。在我院所有專業中,醫學檢驗專業分析化學實驗課時數最多、實驗項目也最多。在分析化學實驗教學中重點培養學生三方面的能力:動手動腦能力、理論聯系實際的能力和初步的科研思維能力。我們安排有對學生進行基本技能訓練的實驗;分析化學常用的分離、分析和測定濃度的實驗;以及體現知識、能力和素質培養的綜合性實驗。在實驗課上,提高對學生的要求,認真完成每一個操作步驟,培養學生認真、仔細的習慣;教師進行有針對性的提問,對一些容易出現錯誤的地方進行指導,調動學生獨立思考的積極性和發揮學生的主動性;重視對實驗結果的討論和分析,在臨床實際工作中,往往分析化學的某項檢驗指標對醫生的診斷起到決定性的作用。因此,必須要保證實驗結果的正確性,而這就要求每一位檢驗人員的實驗操作有較高的精密度。對檢驗專業學生我們要求在實驗報告中分析實驗結果,總結實驗成功與失敗的原因,使學生做一次實驗就要有一次能力的培養和收獲,這對于培養醫學檢驗專業學生的臨床思維能力大有益處。總之,對醫學檢驗專業來說,分析化學實驗課教學具有課堂理論教學和其他教學環節所不可替代的作用。因此,重視實驗課教學是提高分析化學教學效果的必要措施。
三、重視教學手段創新
自2011年初,騰訊公司推出了一款為智能手機提供免費即時通訊服務的軟件:微信(WeChat),此款軟件一經推出,便受到了廣大智能手機用戶的推崇,據英國《金融時報》2015年3月19日報道,2014年底,微信用戶數量已至5億人。隨著經濟、科技的發展和人民生活水平的不斷提高,4G智能手機終端逐漸普及,尤其是在大學生中使用率極高,加之很多學校都有無線網絡覆蓋,這為微信公眾平臺作為輔助教學手段提供了物質保障。微信公眾平臺是騰訊公司在微信的基礎上新增的功能模塊,通過這一平臺,個人或組織都可以打造一個免費的微信公眾訂閱號,群發文字、圖片、語音、視頻及圖文消息五個類別的內容。從公眾平臺的功能上來講,其特別適合作為輔助教學手段應用到教學活動中。公眾訂閱號有如下幾個功能:(1)群發消息功能。老師通過建立的微信公眾號,向學生推送有關教學的課程內容或重要通知。(2)1對1交流。學生通過語音或短信的形式,向老師提出問題,老師針對學生提出的疑問,進行1對1的對話解答。(3)素材管理。公眾號后臺可以將需要的圖片、文字等內容整理成素材,在需要的時候直接發送,具有簡潔性和及時性。(4)用戶管理功能。微信公眾號后臺可以顯示學生的具體信息,管理員老師可以對學生用戶進行分組和調整。(5)投票管理功能。教師可以通過投票管理功能,以調查問卷的形式或考題自測的形式及時有效地了解學生的學習效果或有關需求。從微信教學的形式和特點上來看,其具有全天候、便捷性、移動化、易溝通的特點,也特別適合作為新的教學媒介應用到教學活動中來。首先,微信教學改變了“教”的單方面傾向,使反饋(問)相對容易。微信及微信公眾平臺增強了師生之間的有效溝通,使師生交流變得容易,特別適于課堂上不敢提問或來不及提問的同學。老師通過對學生的解惑答疑來了解學生的學習效果,進而通過整課堂上所講授的內容,改善教學質量。941其次,基于手機終端的微信,24小時全天候開放,相當于構建了全天候在線課堂,知識信息可以其最適合的語音、視頻、圖片或文字形式隨時隨地到達。學生在方便或休息的時候,隨時隨地進行碎片化學習,與課堂學習形式互為補充。
四、重視培養動手能力
分析化學是一門經典而又正在蓬勃發展的學科,要引入自學模式,改變教師為中心,要發揮學生在教學活動的主體性,充分調動學生學習的積極性。以分析化學教學為載體,滲透醫學教育的內涵,精心策劃教學的組織形式:搞好自學(課前給出自學提綱)、集體討論、上課提問、自我展示、及時檢查、反饋信息,隨時了解學生完成情況,指出要掌握的內容,培養學生的自學習慣和自學能力,使學生由被動學習向主動學習方式過渡。目前,在很多大學實驗課教學中,學生就是一個簡單的操作工,既不知為什么做,也不知做過實驗后要得到什么結果,只是單純的照葫蘆畫瓢,做完了事,沒有得到預期的教學效果。筆者針對這一現象做了些教學改革的嘗試:先做幾個基礎實驗,學生基本操作熟練以后,在開始做綜合實驗時,首先要求他們預習(明確目的要求、查閱相關資料、提出疑問、解決問題),進入實驗室后,他們自己根據需要選擇儀器,配制試劑,在實驗過程中,操作不當,教師及時糾正,實驗結束后,洗涮儀器,按規定放置、整理實驗室。課后要求學生認真書寫實驗報告。這樣學生學習由被動變主動,既提高了他們的學習興趣,又增長了知識,達到了更好教學效果。隨著現代檢驗醫學的快速發展,作為該專業重要基礎課程的分析化學教師,我們必須根據醫學檢驗專業高自動化、高速度發展的特點,及時更新自身的知識內容和教育觀念,不斷地調整教學內容和教學方式,為學生更好地掌握醫學檢驗專業知識和技能打下扎實的基礎。
作者:杜慶波 單位:皖北衛生職業學院
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隨著我國醫療事業的飛速發展與進步,藥學研究水平越來越高。其發展主要依賴于藥物分析技術,藥學研究對我國醫藥事業開發、創新、發展等方面具有重要促進意義,能夠間接提升我國經濟水平,從根本上提高我國健康保障水平。
一、藥物化學和分析化學的基本概念
(一)藥物化學概念
所謂藥物化學主要是將化學分子原理應用于藥物研發,從科學角度分析化學藥物的基本構成、生物效應及相應藥性原理等相關內容,用于新類型藥物研發。藥物化學研究需要兩方面來共同促成,其一是生物學,另外一方面是化學,其在藥物研發中主要明確藥物的活性物質或藥性機制,分析患者用藥治療后,藥效對機體的代謝作用,及機體對藥物的適應情況及吸收情況等。
(二)分析化學概念
所謂分析化學主要是指對物質中相關藥物成分、不同結構含量等進行測量,將測量的物質指標進行化學分析,其屬于物質化學分析的一門科學,除此之外,有關于物質成分測量所用儀器也包含在內,屬于分析化學的一部分。分析化學中對藥物成分進行測量分析的方法被稱為化學分析法,這種方法在測量過程中主要應用天平和所要測量的物質及試劑,將其用玻璃器皿盛放,將所測量的物質成分計量指標與測量過程中出現的化學反應兩者相互對應分析,以此得出結論。另外一種分析方法即儀器分析,這種方法在滿足上述作用的同時還能夠進行微量分析及形態、結構分析等。
二、物理化學和分析化學的發展及作用
(一)物理化學和分析化學的發展
早在19世紀,物理化學這一概念被提出,并且于30年代和40年代蓬勃發展。物理化學概念被提出后科研人員研制出了磺胺類藥物,投放于臨床治療,響應效果較好,對患者的預防感染及臨床治療均具有一定促進作用,在投放應用的10年內,β內酰胺類抗生素研發技術逐漸完善。于19世紀40年代有相關研究人員研究出了抗菌藥物的藥性、活性及藥物機理等,將其與藥物成分及結構等相關內容相互融合,用于新藥的研制,就此不同種類藥物越來越多。于19世紀末時,通過研究人員的努力,對于新藥的研制不再僅依靠藥物活性機理及其成分結構方面入手,新藥的不斷研制也是物理化學逐漸認識的過程,研究人員能夠明確大部分種類藥物在機體中出現的生化效應,能夠明確不同類藥物應用于人體其活性及產生的藥效,就此于19世紀末可以通過不同類型、病癥患者的實際患病情況入手,分析患病原因,實現新類型藥物研發,對癥下藥治療。于20世紀分析化學理念被提出。分析化學除了分析方法以外,其能夠用于新藥研制主要依賴于分析儀器,在不斷探索發展的過程中,儀器分析方法逐漸占據主要地位。在整個20世紀中,40年代至80年代之間,出現了三大重要學科領域,即材料學、環境學和生命學科,這三大學科通過與儀器分析方法聯合應用研究,在一定程度上成就、完善了分析化學,促進其發展進步。從當今環境來看,儀器分析方法又與計算機信息科技相互聯系到一起,以計算機為載體、以網絡信息為媒介,將分析化學中測量的數據、信息進行整理、收納,最終錄入電腦,實現信息傳輸及智能分析。目前,信息化儀器分析中最具代表性的即為傳感器的發現及圖譜快速檢索和實驗室自動化等。
(二)物理化學及分析化學的作用
從不同角度來講,物理化學和分析化學的作用存在一定差異,是不同的。物理化學更偏向于藥物活性、機理及藥性和機構的研究,極大促進了早期藥學的研究與發展,為后續的新類型藥物研發奠定了堅實基礎。同時,20世紀內的分析化學主要是用于藥物成分、劑量的測量及化學實驗反應研究,其屬于實驗方法的一種,并且在儀器分析發展進程中,挖掘了與藥學有關的不同學科,為藥學研究提供更全面、系統的理論支持,促進藥學研究。當前,儀器分析法融合計算機信息技術,實現了儀器分析的智能化和自動化,其具有測量分析數據準確可靠、操作迅速等優勢,但是從另一方面來講,儀器設備購置昂貴并且對儀器操作者要求較高,操作繁瑣,這些都是局限性。從大方面來講,物理化學和分析化學的豐富及發展對于我國藥學研究均具有一定促進作用,通過對不同藥物運作機制的研究和不同藥物成分實驗研究,研發了不同類型的新藥物,將其用于臨床治療。綜上所述,藥物化學和分析化學是藥學的重要組成部分,兩者在不斷發展中融合不同新技術,為藥物研發、臨床治療及醫療事業的發展都起到一定促進作用,具有重要意義。
參考文獻:
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[中圖分類號]G [文獻標識碼]A
[文章編號]0450-9889(2013)02C-0140-02
一、理論與實踐一體化教學簡介
理論與實踐一體化教學法是一種先進的教學方法,在一體化的教室完成理論知識與工作技能的教學,具體需要“雙師型”教師,具備理論教學與實訓功能的多媒體教室,以及一體化的教材。這種教學方法針對性強,能夠讓學生激發學習興趣,明確學習目標,熟悉相關技能,為將來適應工作崗位打下基礎。
通過一體化教學,可以達到以下幾個轉變:教學從“滿堂灌、填鴨式”向“技能型、實用型”轉變;教師從“單一型”向“雙師型”轉變;學生由“被動接受”向“主動學習”轉變;教學組織形式由“固定教室、集體授課”向“專業教室、實習車間”轉變;教學手段由“講授、黑板”向“多媒體、現代化教育技術”轉變,從而以“一體化”的教學模式體現職業教育的實踐性、開放性、實用性。
二、在分析化學課程實施理實一體化教學的途徑
經過筆者對分析化學專業課程的問卷調查,結果顯示71%的學生學習興趣下降,學習狀態欠佳。調查數據顯示,78%的學生對教材內容不滿意,表現在部分知識點過多、過難、過偏,這些內容無形中增加了他們的學習負擔,直接影響學習狀態。65%的學生認為分析化學課程設置中理論多于實踐,違背行動導向教學理念。
實踐教學是分析化學課程不可缺少的重要環節,在這一環節里,學生具有實踐意識,但缺乏專業理論。目前,此專業采用理論與實操分開的教學模式,學生在整個學習過程中自我學習和思考并沒有得到最佳的激發,學生更多的是被動接受老師的傳授,粗略模仿,學生學到的是結果,而不是過程。
為使教學更貼近生產實際和職業崗位,突顯學生綜合能力的培養,以能力為本位,以職業實踐為主線,以項目課程為主體,開發分析化學理實一體化課程勢在必行。
(一)編寫課程標準和教學計劃
課程標準應服從課程結構、教學計劃的整體要求,準確體現教學計劃的教育思想和培養目標,體現培養具有綜合職業能力、在一線工作的高素質勞動者和技能型人才。教師要從本校的實際辦學條件出發,適應生產企業、工作崗位的需要來編制課程標準。課程內容要突出基礎理論知識的應用和實踐能力的培養。理論部分以必需、夠用為度,以講清概念、強化應用為重點;實踐部分要突出針對性和實用性,緊密結合生產實踐,立足實踐技能培養。
(二)開發校本教材
校本教材的編寫要從市場需求與職業崗位分析人手,邀請行業專業人員,共同開發適合地區行業企業生產、管理、服務的課程教材,形成專業的特色教材,教材內容要密切聯系實際,尤其是凸顯行業企業生產中的主流技術。校本教材的內容應充分重視專業實驗、實訓等實踐性教學,改變“書本一黑板”的教學模式,使學生的專業技能有效提高。以就業為導向,以能力為本位,加強專業技能訓練,面向市場,貼近行業,注重專業訓練的針對性和實效性。運用任務驅動法進行教材的開發,運用項目教學法進行課程的實施,以此為主線設計教學的組織結構和內容要求。分析化學課程的教學內容應緊密圍繞鍛煉、培養分析化學專業型人才應具備的思維能力、實踐能力等方面,注重理論聯系實際,內容的組織更強調以職業能力、真實的工作任務、工作過程為重點。
(三)制定學生成績評價體系
本課程考核采用100分制,其中,理論教學占40%,實驗實訓教學占50%,綜合素質占10%。
1.理論教學考核采用100分制,其中,期末成績占40%,期中成績占20%,平時占40%(含考勤、學習態度、作業情況、課堂提問、小測驗等)。
2.實驗、實訓考核采用100分制,其中期末成績占40%,平時成績占30%,實習考核占30%,不但使學生注重學習的結果,而且注意學習的過程。
3.期末實驗操作考核采用學生抽題考試方式進行,學生抽到題目后,按要求在規定的時間內完成實驗,老師現場打分。
4.平時實驗不僅有老師打分,還加入學生打分。
5.綜合素質部分主要評價考核學生的學習態度、合作互助、職業道德、平時表現等。
(四)配備教學資源
分析化學一體化實訓室需要配有電子白板、音箱、投影儀、電腦(可以連接互聯網),能滿足理論教學要求,還具備電子分析天平、分光光度計、酸堿式滴定管、實驗藥品若干等能夠進行實踐教學的資源。
(五)更新教學模式
在舊的教學模式下,教師首先在教室上理論課,然后到實驗室上操作課。該模式的弊端是,在操作課中學生容易遺忘實驗原理和計算公式,理論不能指導實踐。采用理實一體化教學,教師能合理利用教學時間,提高教學效果。例如一次理論課安排2個課時,學生只能被動接受教師灌輸。教師在一體化教學中可以合理支配課堂時間,首先通過設置實際工作場景讓學生先操作,然后講解操作過程中的理論知識及操作要領,學生再次實踐,從而理解理論知識和提升操作技能。
(六)實踐案例
1.滴定管及其使用。學生結合資料及視頻,自學什么是滴定管及如何操作滴定管。教師通過播放滴定管在生產實際的應用及如何操作滴定管的視頻,激發學生學習的興趣。教師在學生操作過程中巡視,了解學生遇到哪些困難,對有可能造成儀器損壞的操作進行及時糾正。
2.講授新知。針對出現的問題講授相應的知識點及操作要領:滴定管是用于滴定分析,具有精確容積刻度、下端具有活塞或嵌有玻璃珠和橡膠管的管狀玻璃器具。滴定管分為酸式和堿式兩種。酸式滴定管用來裝酸性溶液或氧化性溶液,但不適用于裝堿性溶液,因為玻璃磨塞易受堿腐蝕以至不能轉動。堿性滴定管用來裝堿性溶液或無氧化性溶液,凡是腐蝕橡皮管的物質都不能盛裝。
滴定管的準備和使用:
(1)滴定管查漏。堿式滴定管漏水,需更換玻璃球或橡皮管。而酸式滴定管若有漏水或旋塞轉動不靈活時,則需取下活塞,用小布卷擦干凈活塞槽;活塞除小孔外,兩端涂好凡士林,平行插入活塞槽內,向一個方向轉動,直至凡士林均勻。酸式滴定管的活塞是配套磨制的,因此最后用小橡皮圈套住活塞,將其固定在活塞槽內,以防止活塞脫落破碎。
(2)滴定管洗滌。
(3)滴定管裝液。關閉活塞,往滴定管中加入少量待裝溶液,使之放平再旋轉幾周,使內部玻壁均與之接觸,再將潤洗液放掉,此操作重復三遍。將溶液直接從試劑瓶移入滴定管中,到刻度“0”上。右手拿住滴定管上端,使管身傾斜約30。,左手開啟旋塞或擠壓玻璃球,驅逐出滴定管下端的氣泡。再將溶液加至“0”刻度以上,調整液面至“0”刻度,1-2分鐘后,記錄初讀數。
(4)滴定管滴定。將滴定管垂直夾在滴定管架上,如果滴定臺不呈白色,應放一張白紙做背景,以便觀察滴定過程中溶液顏色的變化。在滴定的過程中,右手持錐形瓶頸部往同一方向呈圓周運動搖動錐形瓶,以使溶液混合均勻。
酸式滴定管操作,用左手小指和無名指向手心彎曲,大拇指、食指和中指轉動旋塞,但不要往外拉松活塞,以免導致漏液現象。
堿式滴定管操作,用左手小指和無名指夾握住出口管,拇指與食指擠壓玻璃珠外面的膠皮管,使溶液從玻璃珠旁空隙處流出。
滴定時,溶液加入可以采用逐滴連續加入、一滴一滴加入和半滴加入三種方法。臨近終點采用半滴加入,使滴液懸而未落,用錐形瓶內壁接觸液滴,然后用洗瓶吹洗進試液中,為使試液與滴定劑混合均勻,反應及時進行完全,同時不斷搖動或攪拌試液。
(5)滴定讀數。讀數時,手拿著滴定管上端,使其垂直,讀無色或淺色溶液時,眼睛視線應與溶液彎月面最低點在同一水平面上,但遇溶液顏色太深,不能觀察下緣時,可以讀液面兩側最高點,“初讀”與“終讀”應用同一標準。讀白背藍線滴定管時,應取直線上兩尖端相交點的位置讀數。對分度值為0.1mL的常量滴定管,讀數時應讀到小數點后第二位,即估計到0.01mL。
老師展示滴定管操作動作圖片,請學生判斷其操作是否規范。照片分別展示正確的和錯誤的容量瓶操作動作,強調規范使用滴定管的要求。學生看大屏幕上的圖片,對比說出哪些操作是規范的,哪些操作是違規的。
3.再次實踐。學生按照滴定管使用的程序,規范操作,再次完成任務。教師布置工作任務:已經會操作的小組完成新任務――已知濃度的酸配制未知濃度的堿;操作不正確或者是未完成的小組繼續完成任務。老師巡視指導,學生通過再次操作來鞏固所學知識和技能。
4.課后思考。滴定管、移液管在使用前為什么要用待裝液潤洗2-3次?用于滴定的錐形瓶是否需要干燥?是否要用待裝液蕩洗?為什么?
5.參觀實踐。組織學生到相關企業參觀與實踐。
三、理實一體化模式的教學成果
(一)學生提高了考試成績
在2008級、2009級學生中實施一體化教學后,各班考試成績有明顯的上升,一體化教學效果明顯。
(二)提高了考證通過率
化學分析工考證通過率95%、污水化驗監測工的通過率85%,學生大幅度提高了實踐技能和理論水平。
(三)學生提高了學習興趣
開展“一體化”教學,調動了學生的學習興趣,通過對2009級30名學生的調查,對該課程有興趣的學生占70%,較有興趣的占20%,沒有興趣的占10%。實踐證明,該教學方法提高了學生的學習興趣。
(四)提高了社會滿意度
首批參與課程改革的2008級學生已參加工作,根據對畢業生的跟蹤調查,用人單位對我校學生的總體滿意度較高。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2013)35-0132-02
分析化學課程是化學、化工、藥學、臨床藥學等專業的一門重要的專業基礎課,是一門實踐性、應用性很強的學科。[1]而與之對應的分析化學實驗教學在分析化學課程教學中占很重要的地位。分析化學實驗課程的主要任務是為了很好地培養學生的操作技能,能獨立思考和解決實際問題,體現專業能力、應用能力、創新能力的綜合素質。通過分析化學實驗的學習,使學生牢固樹立量的概念,正確分析影響分析測試質量的各個因素,并對實驗的各個環節加以控制,從而提高分析結果的準確性和可靠性,規范實驗操作技術等基本技能。隨著科學技術的發展,分析過程也由常規分析發展到精密儀器分析和自動化分析。為了適應現代科技發展的需要,需要建立新的實驗教學管理和控制體系,有利于實驗教學的科學管理,讓學生在有限的教學時數內,了解和掌握更多的分析實驗知識和實用的現代實驗方法,提高實驗教學質量。
一、優化實驗教學內容
分析化學實驗的教學內容傳統上分為兩大部分:經典分析實驗和儀器分析。其中分析實驗偏重于定性和定量分析的實驗,儀器分析部分涉及極少。但是,隨著相關學科和技術的發展,分析儀器不斷改進和創新,人們獲得了很多新的分析方法,并越來越廣泛地應用于化學分析領域。傳統的實驗教學體系中,實驗依附于理論教學,實驗內容陳舊,重復、經典實驗多,創新、綜合、設計實驗少,妨礙了學生創新意識和創新能力的培養,不能激發學生的學習積極性,不利于他們綜合素質和創新能力的培養,限制了他們對新知識、新技術的了解和掌握,并造成其實事求是、嚴肅認真的科學態度較差,實驗基本操作不規范,對實驗中出現的問題未能進行深入的探討,理論聯系實際的能力較差。因此,結合自身特點對教學計劃,做出合理的調整,減少重復性實驗,合理調整基礎性實驗、綜合性實驗、研究性實驗比例,可以不斷更新有利于學生實驗技能和創新思維能力培養的新的教學內容。
在新的實驗教學體系中,經典分析實驗不能放松,定性分析實驗和定量分析實驗,是培養學生基本操作技能的基礎實驗。目前“混合物分離”“離子鑒定”“滴定法”、“稱重法”等經典分析方法,在整個分析方法中的比重不斷下降。但是,這類分析方法作為分析化學的基礎,對學生在基本操作與分析化學的基礎素質的培養上有著不可替代的作用。因此,在分析化學實驗教學中還應是基本的教學內容。通過這些經典實驗,培養學生嚴謹,認真和實事求是的科學作風,可以掌握定量進行化學實驗的基本操作技能和提高分析及處理實際問題的能力。隨著現代分析技術的發展,分析化學與其它學科相互滲透,建立了許多新的分析方法,,從而促進了分析化學理論和技術的發展。因此,分析化學實驗中,儀器分析應是實驗教學的重中之重。隨著科技發展,分光光度分析、原子光譜分析、色譜分析、之譜分析、結構分析等新的分析方法不斷出現、不斷更新。為適應日新月異的分析化學領域的變化,在教學中,現有的設備要全部對學生開放。而為了彌補大型儀器的不足,可開設一些計算機仿真實驗,以開拓學生的眼界,迎接新世紀技術革命的挑戰。分析化學作為整個化學領域的中心,應有機地將分析化學與無機化學、有機化學、生物化學、物理化學等其它化學學科知識相互結合,增加綜合性、研究性、設計性的實驗。教師在學生完成一定的基本訓練后,根據所學的基本內容提出課題,學生獨立完成從查閱文獻,到制定設計方案、實驗步驟、操作方法、選擇儀器及藥品的種類,在教師指導下進行實驗,研究解決問題,最后寫出實驗報告。這類實驗著重培養學生對所學的操作技術及實驗方法的靈活運用,提升解決實際問題的能力。
二、改進實驗教學方法
目前的分析化學實驗課大多都是注人式的教學方法,過分強調以實驗驗證理論的教學思想,忽視學生操作能力的培養,從根本上忽視了學生的主動性。教師主要是板書講解實驗原理、實驗目的、實驗步驟和演示儀器的使用,學生按教師的要求寫預習報告,儀器和試劑都已由實驗室作好了充分準備,學生只需要按要求的步驟去完成實驗任務,就可以獲得預期的結果。這樣的實驗教學方法存在著嚴重的弊端,養成了學生的依賴性和惰性,并導致他們只注重知識的傳授,對于方法的掌握缺乏興趣,妨礙了創新意識和創新能力的培養。因此,實驗教學方法急需改進,應樹立“以人為本”的思想,以學生為主體,提倡學生自主地參與學習過程,通過主體的實踐活動來完成教學,充分發揮學生的主觀能動性,變被動實驗為主動實驗。
在教學過程中,要尊重學生在體驗中的不同感受,鼓勵學生積極提問,促進個性發展。實驗前,教師認真檢查學生預習報告,了解學生查閱文獻和綜合設計能力,避免他們不預習、按實驗教材的步驟照單抓藥做實驗的消極行為。教師應該充分發揮學生的能動性,讓學生自己利用一些參考書籍,經過充分思考,經教師檢查并指點后,加以改進,設計出自己的分析方案。這樣,學生對實驗目的和實驗思路都很清晰,實驗才能按質按量地完成,學生的能力才能得到培養。實驗過程中,教師有意識地提出一些問題,采用啟發式方法,讓學生帶著任務做實驗,獨立思考,分析原因,手腦并用,通過觀察、思考來完成實驗,最終回答教師所提出的問題。實驗結束后,教師檢查學生實驗記錄是否規范,數據是否準確,要求學生對反常實驗現象、不正確的實驗結果進行分析,得出自己的體會和見解,培養學生發現問題、解決問題的能力,使得他們的實際操作能力和動手能力得到提高。同時,在實驗教學中還可讓學生自己主講實驗,教師指導,找問題,從而培養學生實驗教學的能力。這樣,既能調動學生的學習積極性,也能做到教學相長。
三、更新實驗教學手段
在實驗教學中,應正確選擇和充分利用現代化的教學手段,要徹底改變原來那種“一支粉筆、一本書”的教學方式,要突出靈活性和多樣性,進行多手段教學,才能使學生在學習中產生興趣,在興趣中增加學習的熱情。隨著科學技術的不斷發展,一大批性能優越、技術先進的電化教育手段逐漸深人到學科教學。多媒體教學以其能全面綜合地展現事物的形、聲、色、意而越來越受到各方面的青睞。在分析化學實驗中,實驗教學借助多媒體教學的硬件、軟件,使實驗教學變得生動、形象、立體、活潑,加大了知識的傳授量,更加直觀,更加生動地展現實驗中及教學中不易實施的深層次內容,且操作準確,以最少的時間達到最佳的效果,提高了實驗教學質量。要寓教于樂,使學生將簡單的、枯燥的操作技能,在多媒體教學片中得到深刻的理解,激發學生的學習興趣,強化對學生動手能力、智力開發和素質的培養。隨著計算機技術的快速發展,將計算機技術與分析化學有機聯系起來,將飛速發展的計算機技術應用到飛速發展的分析化學中來,使得分析化學能夠從原始分析數據中最大限度地獲取到有用的信息和知識。
目前,培養寬基礎,大口徑的多功能的畢業生,提高本科生的就業實力作為一項重要的目標來完成。要提高學生在各方面的競爭實力,就要增設一定數目的選修課程,來擴大學生的視野。在總學時數不變的情況下,我們院本科教學中對化學實驗課課時進行了適當的壓縮。[2]從而增加與化學相關學科的學習。在學時減少的情況下,學生對分析化學的基礎操作和練習就相對少很多,而且重視程度也有所下降。只是在課堂上聽老師講解實驗的理論,將分析化學實驗變成了理論課來學習。整個學習過程,學生處于被動的學習和機械的操作,缺乏主動能動性,不利于學生創新能力和發散思維的培養。發生這樣的問題,既有學生對于分析化學實驗的學習,方式方法還不夠正確,也有教師在授課中過多的注意理論的講解,輕視了實驗技能的培養。分析化學實驗包含兩大部分內容,即化學分析實驗和儀器分析實驗。首先,近幾年的分析化學實驗,大型儀器的使用程度遠高于十幾年前,在操作中儀器的自動化程度高,實驗步驟簡單,處理過程由工作站完成。教師在整個實驗過程中,并沒有完全注意到學生對于新的實驗儀器是否有充足的認識,只將基本的操作方法告訴學生,讓學生如何如何操作。教師沒有做到積極的引導學生學習,學生也沒有做到主動的學習。[3]其次,教材在設計上有相當一部分實驗內容之間存在重復,實驗題目過于陳舊,導致了學生所做的實驗不能讓其與未來的工作相結合。實驗內容缺乏研究性、綜合性,使學生所學的知識無法與實際情況相統一。對于儀器分析實驗,科技都在日新月異,而學生使用的教材已經遠遠不能滿足新的實驗儀器對實驗內容的要求了。最后,在實驗的考核中,多數的學校的考核方法都大同小異,平時成績加期末試卷作為總成績。不能真實有效的反應學生的實際情況,也不利于激發學生學習的熱情。學生把主要的精力都用在如何使實驗數據更符合實驗的要求。同學之間實驗后會相互核對實驗數據,更有人會更改實驗數據。使實驗課的真正目的失去了。
二分析化學實驗教學模式改革與實踐
1分析化學實驗教學內容改革
(1)分析化學基礎實驗內容調整隨著現代儀器分析方法的發展,儀器分析實驗在分析化學實驗中逐漸占有更高的比例。化學分析方法以化學反應作為測定樣品質量或濃度的方法。化學分析實驗應是學習分析化學實驗的基礎方法。化學分析實驗與儀器分析實驗內容上要融會貫通,相輔相成,學生在學習分析化學實驗時不應有主次之分。分析化學實驗是一個系統性、研究性、綜合性相結合的實驗,在實驗內容上不能簡單按照教材依次進行授課。對于化學分析實驗,根據近些年在科研和工作中,各種化學分析實驗測試方法的使用頻率,我們將化學分析實驗具體分為五大部分進行設置。分別為酸堿滴定法、絡合滴定法、氧化還原滴定法、沉淀滴定法和光度分析法。以酸堿滴定法為例,我們選擇了2個基礎實驗,分別為以鹽酸和氫氧化鈉作為標準溶液的實驗,將教材中的實驗進行整合,調整。原教材中的鹽酸溶液的配制及標定實驗和混合堿成份的測定兩個實驗合并為一個基礎實驗。這樣,學生在實驗過程中能在一次實驗中對鹽酸標準溶液從配制、標定到測定有清晰的認識。幫助學生了解和掌握鹽酸標準溶液的使用方法。也掌握了對于混合堿成份分析經常用到的雙指示劑法的使用。同樣氫氧化鈉標準溶液的滴定實驗中,將原教材中的氫氧化鈉標液的配制及標定和甲醛法測定銨鹽中氮含量的實驗相結合。這樣的設置通過多年的教學實踐證明了,確實效果很好。學生反映通過基礎實驗能很好的掌握標準溶液的使用方法。在基礎實驗進行后,又設計一個與酸堿滴定法有關的綜合設計實驗,作為酸堿滴定法實驗的考核內容,有機酸摩爾質量的測定實驗。實驗的內容以試卷的形式,學生要在規定的時間內對有機酸摩爾質量進行測定,并在試卷相應的位置填寫實驗的數據,得出實驗結論。通過綜合設計實驗,可以有效的考查學生在酸堿滴定中的掌握情況和實驗的基本操作。在儀器分析實驗的內容上,我們更多的是在大綱的范圍內,根據本院的大型儀器的特點設計了一些與實際生活相關的測定實驗,比如測定白酒中酒精度數、味素的成份分析、果汁中維生素C的含量測定以及比較等。這些實驗大多數是學生們生活中經常遇到的,增加了實驗內容的實用性,使學生能更好的掌握大型儀器的使用。(2)設計分析化學綜合性實驗作為必修課程開設分析化學綜合實驗,主要實驗內容以多個實驗和內容綜合設計,如室內空氣污染物分析及濃度測定實驗,涉及甲醛檢測———酚試劑分光光度分析法;氨的檢測———靛酚藍分光光度法;室內空氣中苯、二甲苯的測定———氣相色譜法;室內空氣中總揮發性有機化合物(TVOC)測定———氣相色譜法。通過綜合實驗的開設,幫助學生進一步掌握分析化學基礎實驗中的測試方法。(3)開設分析化學創新實驗與其他教研室合作,指定數名研究生導師每人帶2~3名本科生共同參與科研工作,課程為選修課程,目標學生為學有余力并對分析化學研究方向感興趣的本科生。選修課時長1年。通過幾年的實踐,對學生的實驗技能,科研態度,綜合應用能力都有很大提高,為學生考研及后續研究生學習做了很好的準備。
2分析化學實驗教學方法改革
(1)實行小組責任制傳統的實驗課教學中,大多數都是一個老師在前面講,一群學生在下面聽,然后照著實驗書看一眼,做一步,實驗效果不好,學生實驗后也根本就不理解,學習過于被動。近些年,我們嘗試將學生分組進行,每組4人,設有小組長。小組長采用循環式,每次實驗由小組中一人擔任,組長負責制。教師對每個實驗有針對性的提出幾個思考題,引導學生思考實驗中的關鍵問題和注意事項。小組長帶領本組同學在實驗預習時,對思考題進行討論。并對實驗中的疑問,通過討論相互學習,使組員能掌握實驗內容,抓住實驗的要點。將原來被動的學習變為主動的學習。培養了學生對實驗要質疑、多思考的習慣。在實驗中,小組內部能夠相互幫助,共同解決實驗中遇到的問題。避免了學生遇到問題就問老師,使學生能在相互幫助的過程中相互學習。學習氣氛濃厚,培養學生獨立思考,相互協助的科研精神。(2)多種教學手段配合使用制作分析化學實驗多媒體課件,將課件上傳到分析化學公共郵箱,課件內容包括實驗目的、實驗過程、實驗數據分析以及與實驗相關的思考題,注意事項等,讓學生能在課余時間下載。我們自己還在實驗中錄制標準實驗操作的視頻,學生下載后可以在課前對實驗過程有所了解,掌握實驗操作的重點。充分利用現代的科技通信方式,開通QQ群、微信群建立與學生之間的聯系,及時一些實驗前、實驗后的問題。課堂上,不再使用單一的教學手段,我們統一印制了掛圖,保證不同實驗室實驗內容一致。課堂使用多媒體投影教學,利用flas顯示實驗原理,播放錄制視頻演示實驗過程,做到圖文并舉,讓學生能更好的掌握滴定實驗終點顏色。Flas能很好的演示大型儀器的內部構造,使學生能真正了解紅外光譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀等儀器工作原理。
3分析化學實驗的考核機制
采用過程性評價體系,不單純依靠一次期末考試判斷學生的實際學習情況。將分析化學實驗成績分為平時成績和考試成績兩大部分。平時成績,分值100分,包括:實驗預習(10分)、課堂表現(10分)、實驗操作(50分)、數據記錄及處理(15分)、實驗報告(15分)等幾個部分。實驗預習,在每個實驗著重檢查5人左右的預習報告,對學生提出一些實驗過程中可能會遇到的問題,從問題中檢查實際預習情況。課堂表現,學生態度是否端正、實驗臺面衛生是否打掃、不高聲喧嘩、不遲到早退、注意安全。實驗操作,著重考查學生實驗過程中的滴定操作、天平稱量、移液管使用等過程是否存在錯誤。實驗結果分析,是否與實際樣品真實質量或濃度一致。實驗報告,如實記錄實驗數據并分析實驗現象、實驗數據。討論實驗過程中出現的問題等。將以上幾個部分做成表格,統一發放到每位教師手中,教師通過具體化了指標給每一位學生的每一次實驗進行評分。考試成績,通過三次考試最后得出總的考試成績。三次考試都采用多題目,學生自選題目進行。例如有機酸摩爾質量測定考試,設計了多個不同的有機酸,學生抽簽后進行實驗,充分保證實驗考試的公證公平。總之,近些年,改革后的分析化學實驗在化學教育、化學應用、制藥工程、材料化學各專業的學生中開設,將原本被動式的學習主動化,激發學生學習的熱情,將枯燥孤立的分析化學實驗趣味化、實用化、綜合化。通過全新的考核方式使實驗成績的給定更具有公平性。在未來的工作中,我們也會更加深化分析化學實驗課程的改革,培養更具有競爭力的學生努力。
作者:吳紅波 于泓 李萍 馬亞杰 蘇志興 單位:哈爾濱師范大學化學化工學院
參考文獻:
中圖分類號:G423 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)11(c)-0119-02
分析化學實驗教學是分析化學領域的一個重要分支和組成部分,它的學科特點表現為綜合性、應用性和可操作性較強,內容所涉及的面較廣。一般而言,我國很長一段時間在分析化學實驗教學中往往多重視教師的教學與演示作用,而對學生這一主體角色常常忽視。分析化學實驗本身是非常有趣味性和應用性的,而傳統教學使得這門課程枯燥乏味,長期下去對教與學的效果產生了很大影響,不利于學生能力的提高,學科的發展也會受到限制。在這樣的背景下,化學教學領域的專家們提出了“互動式”教學,這一教學模式比傳統教學更加重視學生在教學中的主要作用,旨在提高學生的理解能力、思考能力、語言表達能力、動手能力和創造創新能力。互動式教學模式在分析化學領域產生了很積極的影響,也推動了教學效果的顯著提高,豐富了教學過程和手段,給課堂增添了不少活躍的氛圍。
此論文結合分析化學實驗教學的特征,通過實際的教學案例來對比傳統教學和互動式教學兩種模式的教學效果。
1 分析化學實驗教學的互動性實踐探索
1.1 樣本對象
此實踐案例隨機抽取了食品工程專業的4個班級,并將其分為兩組:班級1和3為A組,班級2和4為B組,以這兩個組來具體說明。在教學中,組A和B均有61個學生,組A使用傳統的分析化學實驗教學模式(教師授課,學生聽課),而組B則更多地探究和使用互動式教學手段,每個班平均有44個課時共計11個實驗的講授過程以及4個課時即1個實驗的考試過程,共計48個課時12個實驗,樣本的選擇均勻而合理。
1.2 傳統教學與互動式教學的實施階段
(1)啟發式的連鎖提問。樣本選擇后,A組的教學主要就是在有限的課堂時間中,教師講授,學生聽講。B組則注重在教師的講授過程中,有針對性地與學生進行交流,嚴格按照“提出問題―分析問題―解決問題”的思路進行授課。分析化學實驗的綜合性強,所涉及的知識面廣,集成了無機化學、有機化學和儀器及化學分析等若干知識。教師在講授過程中,每講到其中一部分,就會有意識地引導學生對比另外一部分,形成聯動式的教學氛圍。例如在進行“醋酸解離常數的測定”實驗時,教師引導學生回憶儀器分析中電位分析法的相關要點,如原電池的概念和組成、指示電極和參比電極的概念以及能斯特方程的表達形式等,一系列的問題讓學生不自覺地在頭腦中形成畫面,而當學生回憶不起時,自然會提出來讓教師給予解答。整個過程中,教師的提問數量多,啟發式、互動式的教學行為有效地引導了學生參與集體討論并e極發言。又如在學習“粗鹽的分離和提純”時,教師會提出若干問題――大家接觸過的分離方法有哪些?原理是什么?是否適用于這次分離?能否為同學演示實驗操作?在此過程中,教師擔任了引路人的角色,學生才是課堂的主人,學生以獨立思考和集體討論相結合的方式主動設計實驗方案并演示具體操作,在加深知識點理解的基礎上也鍛煉了知識的整合和運用能力,課堂氣氛活躍,師生互動更為密切。
(2)提問后的逐步探究。在這個環節中,學生不僅僅要根據教師所提出問題回顧之前學習的章節,在頭腦中形成系統的知識。互動式教學還要求學生針對問題逐步拓展到其他知識點和領域,這鍛煉的是學生的舉一反三和創新的能力。相對于B組來說,由于A組滿節課都是教師在講,學生聽,因此不會有意觸發學生這一行為。B組在傳統教學模式的基礎上采用遞進式的引導模式,有意指引學生深入挖掘相關知識點,觸發它們之間的內在關聯。例如學生在學習“高效液相色譜”的時候,教師引導學生回憶化學分析中有關“萃取和分離”的知識點,如分配系數和容量因子的概念以及有機化學中“極性”的概念和大小比較。又如在講授原子吸收光譜時,可以從生活中進行延伸――平時喝的水是否含有致癌的物質和元素?如何檢測、檢測的方法是什么?這時候不同的學生給出不同的答案,有的認為可以通過滴定法,也有的認為可以用紫外可見分光光度法,這時候教師就會提出:除了這兩種方法是否還有別的方法?學生馬上在自己的知識庫中尋找,當沒有找到時,他就產生了足夠的好奇,因此教師會提出新的測定微量元素的方法――原子吸收光譜。接著教師就會對這一知識點進行詳細的介紹,因此從整個過程看,教師的互動式教學實際上促進并激發了學生自發的、主觀性的學習和思考的過程。
2 實驗教學中的全員參與法則
全員參與意在調動所有學生的思想和積極性,課堂中總會有那么一部分不活躍的學生,或者說整個課程均不發言的學生,那么互動式教學如何在這類學生中發揮自己的價值呢?筆者認為教師針對實驗的教學過程要多抽取這些學生上來做代表,這樣可以鍛煉他們的語言表達能力和心理素質,久而久之,這些學生的自信心增強了,參與的熱情自然會有所提升。
在對A、B兩個組進行不同的教學實踐后,如何印證互動式教學相對于傳統教學的優勢?研究人員在樣本的抽取階段將44個學時的授課實驗作為平時成績,另外4個課時的考試實驗作為期末成績,這是綜合檢驗兩種教學模式最好的辦法。通過調查和統計兩個組的考試成績可以得出結論。
可以看出,兩種不同的教學模式所收到的教學效果完全不一致。在平時實驗與考試實驗兩個環節中,采用互動式教學的B組無論是合格率還是優秀率方面均要好于A組,尤其在考試實驗中,B組的優秀率基本是A組的兩倍,合格率也比A組增加了近5個百分點。
由此可以認為,互動式教學真正讓學生對分析化學實驗產生了足夠的興趣,有了更多的思考,真正將教師的知識“轉化”成了自己的知識,因此也就有了這樣的成果。當然僅僅針對兩個組在成績這一方面的結論來判斷互動式教學的效果顯得有點勉強,但畢竟這一調查方式也可以說明互動式教學在某程度上自然優勢很大。在訪問中,研究人員了解到B組的學生在課堂上顯得更加自信,同時對成績也比較滿意。
3 結語
傳統的分析化學教學模式不利于學生系統的掌握知識,也不利于鍛煉學生的實驗技能和基本素質。互動式教學則將教師和學生高度融合為“教與學”的主體,通過引導學生思考,和教師展開交流甚至討論,削弱了教師的“作用”,提高了學生學習的熱情。另一方面,分析化學實驗教學與其他化學學科聯系密切,自覺引導學生從某一知識點過渡到另一知識點,這是分析化學實驗教學對學生新的要求,尤其近些年分析化學伴隨新技術和設備的發展,本身也會慢慢變革,傳統教學的弊端逐漸凸顯,互動式教學的效果正發揮著越來越重要的作用。
參考文獻
中圖分類號:O6-3 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)07-0307-02
0 引言
近年來,國家對高等教育的重視程度進一步加深,有機化學實驗的教學方法改革開始受到越來越多學者和高校的重視。有機化學實驗課已經成為高校化學和化工專業學生的必修課程,實際上,它在提高學生的動手能力和創新能力上意義重大,但它在帶來利益的同時,也給人類帶來了一些負面影響。因此,如何減少化學實驗對環境造成的負面影響,是值得人們深思的問題。就目前來說,對有機化學實驗教學進行改革,提高學生的環保意識和綠化意識,是行之有效的一種治理方法。
有機化學實驗的綠色化是大勢所趨,是實驗教學改革的正確方向,而真正有效的綠色化措施,是有機化學實驗的微型化教學。因此,我們應當對微型有機化學實驗教學有一個相對全面的了解,才能將其正確的應用到實踐中去。
1 樹立綠色化學意識
要從行動上轉變教學方式,應該首先從思想上轉變教學理念。要實現有機化學實驗教學,應當從轉變教師的教學理念出發,樹立教師的綠色化意識,在樹立意識的基礎上對實驗過程進行優化,運用安全的試劑進行實驗,從而實現微型優化化學實驗教學。具體來說,可以給高師化學和化工等專業設置一些有關綠色化理念的課程,譬如設置《綠色化學》課程或者綠色化學和化工過程》等。為了不給學生造成太多的負擔,這些課程的設置應該采用選修課的形式。在化學實驗課程中深入貫徹《綠色化學》中的十二項原則,對于提高教師和學生的綠色化意識很有幫助。
綠色化學并不屬于化學領域原有的概念,是近些年來新的化學研究領域,它以樹立人們的化學意識為先導,將新興的環保理念和化學技術應用于整個化學品和化學反應過程中,最大限度的降低化學實驗對人類環境和健康帶來的損害。使化學反應的資源得到充分利用,盡可能不使實驗產生副產物,從而實現資源的可持續利用。綠色化學實驗是從根本上減少或者消除實驗對環境產生的不利影響,尋求無害于環境和人類健康的實驗原材料,從而最大限度的節約有限的化學實驗資源,從細微處實現無污染的化學實驗。隨著綠色化學理念的逐步推廣,越來越多的國家認識到對高校學生進行綠色化教育的重要性,也有許多學校已經開設了與綠色化學有關的課程。我校近些年也開設了貫徹綠色化學意識的相關課程,對轉變我校學生的化學理念具有重大意義。
2 微型化學實驗概述
微型化學實驗產生于八十年代的美國,是一種新興的化學實驗方法,歷史上最為著名的微型有機化學實驗是Mayo等人在大學中進行的減少試劑用量以及降低實驗容量等實驗,在實驗前,他們本著保護環境和保證實驗安全性這兩個理念進行實驗準備,最終成功的實現了預期目標。科學技術的進步,啟發了人們保護環境的意識,聯合國和各國政府開始對三廢問題以及空氣中有害物質問題進行全面性討論,并制定了最高允許濃度等統一的國際或國內規定。
據有關資料顯示,有機化學教學實驗中存在著一系列容易導致環境污染的原材料、藥品種類、實驗操作和反應,會給環境帶來污染,從單個實驗來說,可能造成的污染并不大,但是我們不能忽視其累積效應。針對這些問題,我們有必要遵循綠色化學中的十二項基本原則分別對預防有毒物質排放問題,可持續利用實驗材料使用問題進行全面改革。從這個角度來看,微型有機化學實驗是符合綠色化學理念的,不管是在對環境保護上還是對學生科學素養的培育上,都應該對該種實驗進行普遍推廣。在我國高校教育中推廣微型化學實驗,是實現低劑量、低污染實驗的要求,也是強化學生環境保護意識的要求,更是培養學生綠色化學精神的必要條件,對發展學生的創新思維和職業操守具有重大作用。
3 利用綠色化學理念改革有機化學實驗教學的內容
3.1 在有機化學實驗課中開始綠色化的教學內容,加強學生的環境保護意識 與常規化學實驗相比,微型實驗具有更高的要求,包括對實驗技能的高要求,對實驗精確度的高要求和對學生綜合素養的高要求等等。要實現高效有機化學實驗課的全面改革,我們必須遵循三個原則,首先,教師應當引導學生正確的觀察實驗過程,并將實驗中觀察到的現象進行對比分析,觀察其化學或者物理變化;其次,教師應該進行示范教學,確保學生學會分離和提純等化學操作方式,保障學生受到專業和規范的化學操作訓練;最后,在實驗完成后,教師還應該確保每個學生都對實驗提純出的產品進行相關標準鑒定,以查證實驗是否成功。為了實現著三個原則,我校為化學和化工等專業的學生配置了便攜式的微型玻璃實驗儀器。在使用該種儀器的基礎上,學校專門設置出一種小量式實驗方式,即每次實驗使用的原材料大致保持在一到兩克,這樣既能夠培養學生的操作能力,又能培養學生對化學的學習興趣,從而增強化學實驗的有效性。除了儀器和原材料的調整外,我們還對化學實驗的內容進行了綠色化調整。綠色化有機化學實驗教學最核心的問題便是實現綠色化的教學內容,所謂綠色化教學內容,主要包括以下內容:使用沒有毒害性的催化劑和溶劑,選用沒有毒害的原材料,從而得出沒有毒害性的產品。我們常見的有毒害性的原材料有硝基苯和苯胺等,它們都是容易致癌的物質,其中苯還會對人體造血系統進行破壞,造成苯中毒。此外,甲醇也會對人體造成一定損害。針對這些問題,實驗中,我們將所有含有苯等有害物質的原材料全部取消了,改用甲基加乙醇來完成該項產品,此外,實驗還使用了許多無毒的溶劑,包括環乙烷、石油醚代等。
3.2 合理運用多步驟微型合成實驗 為了提高學生進行化學實驗的積極性,教師們努力改變教學方法,讓學生由被動的學轉為主動的學,譬如,在教學前,教師先讓學生自主查找相關實驗知識和實驗方案,讓學生自主完成一個感興趣的化學實驗,從而實現了良好的教學效果。通過開設多步驟微型合成實驗的方式,讓學生反復多次進行實驗,實現熟練完成有機化學實驗的目標,對于學生綜合能力培養來說,是十分必要的。譬如,在合成聚乙酰胺和聚已內酰胺時,筆者讓所帶班級的學生分步驟多次進行有機合成實驗,對每一個細節和產品的質量濃度進行分析,再將前一次分析的結果與下一次實驗進行對比,鍛煉了學生細心操作和全局性操作意識。在這種分步驟實驗法教學下,學生熟練掌握了許多有機化學反應的機理,明白各個實驗之間的聯系以及每個實驗細節的把握。此外,學生在多次訓練之后,得出的產品往往都能夠實現充分有效的利用,不僅減少了資源浪費,還減少的環境污染量,充分體現了綠色化理念。
4 結語
通過文章分析可知,對高校學生進行綠色化教育和微型有機化學實驗教學,能夠充分凸現出微型化學教學法的優勢,這些優勢分別是:能夠有效減少實驗試劑用量,降低三廢排放量,充分培養學生的環境保護意識;能夠提升學生的綜合能力,包括熟練運用微型化學實驗儀器的能力,操作能力、觀察能力、創新能力和動腦能力。可見,綠色化學理念下的微型有機化學實驗教學法是值得我們普遍推廣的教育方式,應該受到更多的關注和給用更多的資金支持。
參考文獻: