研究化學的重要方法范文

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篇1

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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篇2

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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9 Brok H P， Tekoppele J M， Hakimi J， Kerwin A， Nijenhuis E M， De Groot C W， Bontrop R E， Hart B A.Clin. Exp.Immunol.， 2001， 124（1）： 134-141

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11 Amano J， Masuyama N， Hirota Y， Tanaka Y， Igawa Y， Shiokawa R， Okutani T， Miyayama T， Nanami M， Ishigai M.Drug Metab. Dispos.， 2010， 38（12）： 2339 2346

篇3

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。

篇4

我自己是學化學的，從事學化學、教化學、研究化學也幾十年了，但現在似乎有點兒不太認得了。我覺得世紀之交，大家要重新有一個認識，認識學科本位的問題。

一門科學的內涵和定義至少有四個屬性：

整體和局部性科學是一個復雜的知識體系，好比一塊蛋糕。為了便于研究，要把它切成大、中、小塊。首先切成自然科學、技術科學和社會科學三大塊。在自然科學中，又有許多切法。一種傳統的切法是分為物理學、化學、生物學、天文學、地理學等一級學科。近年來又有切成物質科學、生命科學、地球科學、信息科學、材料科學、能源科學、生態環境科學、納米科學、認知科學、系統科學等的分類方法。化學是從科學整體中分割開來的一個局部，它和整體必然有千絲萬縷的聯系。這是它的第一個屬性。

學科之間的關聯和交叉如果把科學整體看成一條大河，那么按照各門科學研究的對象由簡單到復雜，可以分為上游、中游和下游。數學、物理學是上游科學，化學是中游科學，生命科學、社會科學等是下游科學。上游科學研究的對象比較簡單，但研究的深度很大。下游科學的研究對象比較復雜，除了用本門科學的方法以外，如果借用上游科學的理論和方法，往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科學之花，可以接下游科學之木”。具有上游科學的深厚基礎的科學家，如果把上游科學的花，移植到下游科學，往往能取得突破性的成就。例如1994年諾貝爾經濟獎授予納什，他在1950年得數學博士學位，1951-1958年任美國麻省理工學院數學講師、副教授，后轉而研究經濟學，把數學中概率論之花，移到經濟學中來，提出預測經濟發展趨勢的博弈論，因而獲得諾貝爾經濟獎。

發展性化學的內涵隨時代前進而改變。在19世紀，恩格斯認為化學是原子的科學(參見《自然辯證法》)，因為化學是研究化學變化，即改變原子的組合和排布，而原子本身不變的科學。到了20世紀，人們認為化學是研究分子的科學，因為在這100年中，在《美國化學文摘》上登錄的天然和人工合成的分子和化合物的數目已從1900年的55萬種，增加到1999年12月31日的2340萬種。沒有別的科學能像化學那樣制造出如此眾多的新分子、新物質。現在世紀之交，我們大家深深感受到化學的研究對象和研究內容大大擴充了，研究方法大大深化和延伸了，所以21世紀的化學是研究泛分子的科學。

定義的多維性一門科學的定義，按照從簡單到詳細的程度可以分為：(1)一維定義或X-定義，X是指研究對象。(2)二維定義或XY-定義。Y是指研究的內容。(3)三維定義或XYZ-定義。Z是指研究方法。(4)四維定義或WXYZ定義，W是指研究的目的。(5)多維定義或全息定義。一門科學的全息定義還要說明它的發展趨勢、與其他科學的交叉、世紀難題和突破口等等。這樣才能對這門科學有全面的了解。下面以化學為例加以說明。

化學的一維定義

21世紀的化學是研究泛分子的科學。泛分子的名詞是仿照泛太平洋會議等提出的。泛分子是泛指21世紀化學的研究對象。它可以分為以下十個層次：(1)原子層次，(2)分子片層次，(3)結構單元層次，(4)分子層次，(5)超分子層次，(6)高分子層次，(7)生物分子和活分子層次，(8)納米分子和納米聚集體層次，(9)原子和分子的宏觀聚集體層次，(10)復雜分子體系及其組裝體的層次。

化學的二維定義化學是研究X對象的Y內容的科學。具體地說，就是：化學是研究原子、分子片、結構單元、分子、高分子、原子分子團簇、原子分子的激發態、過渡態、吸附態、超分子、生物大分子、分子和原子的各種不同維數、不同尺度和不同復雜程度的聚集態和組裝態，直到分子材料、分子器件和分子機器的合成和反應，制備、剪裁和組裝，分離和分析，結構和構象，粒度和形貌，物理和化學性能，生理和生物活性及其輸運和調控的作用機制，以及上述各方面的規律，相互關系和應用的自然科學。

化學的三維定義化學是用Z方法研究X對象的Y內容的科學。化學的研究方法和它的研究對象及研究內容一樣，也是隨時代的前進而發展的。在19世紀，化學主要是實驗的科學，它的研究方法主要是實驗方法。到了20世紀下半葉，隨著量子化學在化學中的應用，化學不再是純粹的實驗科學了，它的研究方法有實驗和理論。現在21世紀又將增加第三種方法，即模型和計算機虛擬的方法。化學的四維定義化學是用Z方法研究X對象的Y內容以達到W目的的科學。化學的目的和其他科學技術一樣是認識世界和改造世界，但現在應該增加一個“保護世界”。化學和化學工業在保護世界而不是破壞地球這一偉大任務中要發揮特別重要的作用。造成污染的傳統化學向綠色化學的轉變是必然的趨勢。21世紀的化工企業的信條是五個“為了”和五個“關心”：為了社會而關心環保;為了職工而關心安全、健康和福利;為了顧客而關心質量、聲譽和商標;為了發展而關心創新;為了股東而關心效益。

化學的多維定義———21世紀化學研究的五大趨勢

1、更加重視國家目標，更加重視不同學科之間的交叉和融合在世紀之交，中國和世界各國政府都更加重視國家目標，在加強基礎研究的同時，要求化學更多地來改造世界，更多地滲透到與下述十個科學郡的交叉和融合：1數理科學，2生命科學，3材料科學，4能源科學，5地球和生態環境科學，6信息科學，7納米科學技術，8工程技術科學，9系統科學，10哲學和社會科學。這是化學發展成為研究泛分子的大化學的根本原因。所以培養21世紀的化學家要有寬廣的知識面，多學科的基礎。

2、理論和實驗更加密切結合

1998年，諾貝爾化學獎授予W.Kohn和J.A.Plple。頒獎公告說：“量子化學已經發展成為廣大化學家所使用的工具，將化學帶入一個新時代，在這個新時代里實驗和理論能夠共同協力探討分子體系的性質。化學不再是純粹的實驗科學了。”所以在21世紀，理論和計算方法的應用將大大加強，理論和實驗更加密切結合。

3、在研究方法和手段上，更加重視尺度效應

20世紀的化學已重視宏觀和微觀的結合，21世紀將更加重視介乎兩者之間的納米尺度，并注意到從小的原子、分子組裝成大的納米分子，以至微型分子機器。

4、合成化學的新方法層出不窮合成化學始終是化學的根本任務，21世紀的合成化學將從化合物的經典合成方法擴展到包含組裝等在內的廣義合成，目的在于得到能實際應用的分子器件和組裝體。合成方法的十化：芯片化，組合化，模板化，定向化，設計化，基因工程化，自組裝化，手性化，原子經濟化，綠色化。化學實驗室的微型化和超微型化：節能、節材料、節時間、減少污染。從單個化合物的合成、分離、分析及性能測試的手工操作方法，發展到成千上萬個化合物的同時合成，在未分離的條件下，進行性能測試，從而篩選出我們需要的化合物(例如藥物)的組合化學方法。

5、分析化學已發展成為分析科學分析化學已吸收了大量物理方法、生物學方法、電子學和信息科學的方法，發展成為分析科學，應用范圍也大大拓寬了。分析方法的十化：微型化芯片化、仿生化、在線化、實時化、原位化、在體化、智能化信息化、高靈敏化、高選擇性化、單原子化和單分子化。單分子光譜、單分子檢測，搬運和調控的技術受到重視。分離和分析方法的連用，合成和分離方法的連用，合成、分離和分析方法的三連用。

化學的多維定義———21世紀化學的四大難題(中長期)(從略)

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下面我就進入高三如何復習化學的方法談談我個人的看法：學習好、復習好化學要抓住三點：抓基礎、抓思路、抓規律。重視高一高二化學的基礎知識是提高能力的保證。同時學好、應用好化學用語：如元素符號、化學式、化學方程原子結構示意核外電子排布式、排布圖等基本概念及基本性質。在做題中要善于總結歸納題型及解題思路。化學知識點之間是有內在規律的，只有掌握了規律才能駕馭知識，記憶知識。

在一輪二輪高三化學的復習中還需多思考：比如，學生都知道乙醇與鈉反應可以產生乙醇鈉和放出氫氣，可有幾個學生想過：這能不能叫置換反應？為什么用無水乙醇不用酒精？反應后生成乙醇鈉，它有什么性質（實際上不用酒精的另一個原因就是乙醇鈉引起的）？乙醇和鈉的反應類似酸、水與鈉的反應，通過反應現象的劇烈程度我們有什么啟示呢？（參加競賽的學生應該去研究一下這個問題：乙醇電離，是廣義的酸）

高三化學的復習有一種說法就是化學是理科中的文科，因為化學知識點要記要背的東西很多很多，而且化學也是一門實驗性很強的學科，因此，在高三化學的復習過程中要注意閱讀與動手、動筆結合。同時在高三化學的復習中，經過錯題重做積極思考提出存在于化學事物內部或化學事物之間的矛盾，即化學問題，由自己來加以研究和解決去總結規律，當在自己解決不了時請求別人幫助解決，老師、同學、上網解惑也是高三化學復習的一種基本方法，也是提高高三化學的復習效率的一種基本方法。

在高三化學復習的同時重視每一次化學考試，高三化學考試尤其是理綜化學對考生來說是高考前最重要的演練，考試的題目難易度、考查的內容范圍、考試的題型安排等都跟高考非常的相似。對于高三化學的復習沖刺，越到最后越要淡定，要注意堅持。

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關鍵詞：生物化學　緒論　學習興趣

一、注重緒論教學，充分做好教學準備工作

一般院校對于生物化學課程通常至少安排40～50個課時，鑒于生物化學課程知識點繁多，學習難度較大，課時安排時間有限，又要在規定時間內完成教學內容，有些老師甚至直接忽略緒論部分的講解，這么做是非常不好的。

緒論這一章節，不僅具有知識性、科學性，還集趣味與育人為一體，對整門課程來說，有著提綱挈領的重要作用。要想把緒論講好并非易事，需要教師整體把握教材和知識體系，也需要多年專業教學經驗的積累。教師在授課前，要做好充分的準備，包括教材的通讀和鉆研，最新文獻資料的查閱以及課件的用心制作。這樣，對于緒論的講解才能生動清晰起來，才能使學生樹立學好學會生物化學的信心。

二、由淺入深介紹生物化學定義，讓學生理解學科特點性質

許多學生上完了生物化學課程，還不理解這么課程到底是講的什么，所以說對于生物化學的概念講解至關重要。把“生物化學”的概念講清楚了，學生就能很清楚地理解本門學科的特點和性質。筆者在教學過程中先引出生物化學的基本概念：生物化學是運用化學的原理和方法，研究生物體內化學分子與化學反應的科學，是從分子水平來探討生命現象本質的一門學科，又稱生命的化學。然后再從概念為出發點提出幾個問題，如生物化學的研究對象是哪些？是運用什么原理和方法、在哪個水平研究生命現象的?生物化學課程和我們學習過的生理學、解剖學的研究角度有何不一樣？什么叫做生命?生物化學為什么又被叫做生命的化學?最后讓學生經過討論、發言回答，教師解答，從多層次和多角度，由淺入深的介紹生物化學的概念，這樣學生就容易明白生物化學究竟是以什么為研究對象的學科。

三、介紹生物化學發展歷程，提高學生學習興趣

生物化學的發展歷程總體可被劃分為三個主要階段，一是敘述階段，研究對象主要是生物大分子的結構和功能：第二階段是動態生物化學階段，研究對象主要是各種物質代謝途徑以及相關調控；第三個階段就是分子生物學階段，這個階段主要研究對象是基因遺傳信息的傳遞和其相關調控。總而言之，生物化學的研究內容分為三大部分：生物大分子的結構功能和物質代謝調控，以及基因遺傳信息的傳遞及其調控。

講述生物化學的發展史，要密切圍繞這部分學習內容，并且盡多地融入相關科學家的事跡介紹，把他們去的這些科學成果的經過、趣聞給予介紹，集知識性、趣味性融為一體，這樣比起蜻蜓點水式枯燥講解課本內容，會更加容易激發學生的興趣，從而達到良好的教學效果。

四、介紹生物化學的學習方法

生物化學課理論課程具有抽象難懂、反應復雜等特點，學生普遍反應比較難學。所以，給學生介紹一些本門課程的學習方法是很必要的。生物化學學習方法一般有目錄法、圖示法、比喻法等。例如在糖的代謝這一章節，利用圖示法講解效果很不錯，對于代謝過程，列表法很清晰的對比出三條途徑的代謝起始物、中間產物和終產物、其中的關鍵反應步驟和關鍵酶、反應前后的能量變化、代謝分支點以及調節因素。人體8種必須氨基酸的記憶可以通過編順口溜“一兩色素本來淡些”。用“一、二、三、四”來總結三羧酸循環的反應特點，也就是“一次底物水平磷酸化，二次脫羧，三個不可逆反應及其對應的三個關鍵酶，四次脫氫”。

在實際的教學中，老師可以對學生進行啟發，學生也應該結合自身的實際情況，對課本知識進行歸納和總結，這樣運用好的學習方法，就能盡可能避免走彎路，使學習效果事半功倍。

五、重視并積極改進緒論教學

緒論部分不僅要介紹給學生生物化學的學科特點、主要研究對象，還要簡述學科發展歷史，讓學生通過了解科學發展道路的曲折，而激起學習興趣和愛國主義情懷。總之，緒論這一章節，不僅具有知識性、科學性，還集趣味與育人為一體，對整門課程來說，有著提綱挈領的重要作用。要想把緒論講好并非易事，需要教師對知識進行宏觀把握和微觀調控，與此同時，也要運用合適的講課技巧，這樣傳授知識的時候才能夠有的放矢、得心應手；才能更加吸引和打動學生；才可以去的良好的教學效果。通過緒論課的學習使學生明確生物化學概念、特點、學習方法等，學好生物化學課程，為其他相關學科的學習打下堅實的基礎。

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1 大學化學與中學化學的區別

1.1 知識體系的變化

中學化學的知識體系主要包含一些基本概念、基本理論等。基于高考大綱，現行的人教版教材主要劃分為必修1-2，選修1-6，其劃分的目的是為學生減負，并使不同地域的考生在選修內容上靈活選擇。進入大學以后，知識的基本框架雖與高中相似，但卻變得更加專業化，而且不同的專業由于培養目標不同，所學習的知識體系也不盡相同，如化學專業的學生需要學習無機、有機、結構化學等，而物理相關專業則把有機與無機化學統一為普通化學。

1.2 知識深度的拓展

大學化學在知識的深度和廣度上較中學化學都有較大的提升。比如中學化學對概念和定義要求過死，局限性較強，過多的從字面追求嚴格的定義與相互關系，而沒有去從實質去挖掘概念和定義的意思，知識內涵較單一，嚴密性較薄弱。大學化學則重視知識的內涵及外延，重在化學思想、方法的引導和運用，重在了解本質，使學生清楚產生此現象的原因，明白各種公式及結論的來由，重視并強化實驗的基本技術、方法、手段的訓練。

1.3 教學目標及教學方式的差異

中學化學教學的根本目的是提高升學率，因此培養學生如何解題、如何考試、如何拿高分成為教師灌輸式教學的核心。雖然新課改把實驗環節的要求提高，但在實際的教學中學生仍然看多做少。加之目前課時壓縮，教師在知識講解的過程中無法將涉及的化學基本原理展開，只能簡單地要求學生記住并學會使用某些特殊規律或者結論，但是其來源及推導與拓展則很少甚至不會講授。然而，大學化學的教學是為各企業培養技術型人才或者培養教學、科研等研究型人才，因此它更注重對學生理論知識進行強化、拓展、提升，重點培養學生的動手能力和實驗能力。

2 大學化學與中學化學的銜接

由于大學與中學化學相比課程知識容量、難度都大大增加，思維方式也由以往的直觀、定性變為抽象、定量，學習環境也發生了巨大變化，且多數學生對此卻并未做好足夠的心理準備，學習方法和學習能力仍然停留在高中層次，仍然用老辦法來面對和解決新問題，所以剛入校的新生對大學化學課程的適應變得艱難。做好大學與中學化學的知識銜接可以從以下幾方面入手：

2.1 研究教材

教材直接關系到教師的課程設計、組織與實施，更關系到教學目標的實現，所以對教材的研究和分析是教師的一項重要基本功，教師應當重視教材，學會分析并正確理解和把握它。新版高中化學教材在知識內容及體系上已經開始注重與大學化學知識的銜接，但其在知識的學習側重點及完整全面性上依然相差很遠，這就需要高校教師一方面對高中的化學教材有一定的了解，能夠比較準確地衡量和定位高中生的化學水平，以便在講授大學化學知識時做到較好的鋪墊、引導；另一方面對大學教材加大研究力度，盡可能實現大學與中學化學的無縫對接。

2.2 改革教學內容

新課改后中學化學涉及的知識面更加寬泛，但是學生對知識的深度理解與掌握卻日漸不足。進入高校之后學生接觸到的大學教材，其內容的編排幾乎與中學一樣，因此有些學生無法提起足夠的興趣，缺乏新鮮感和探索欲望。即使大學階段學習內容在理論深度上加大不少，但這好比是蛋炒飯，無論花樣再變也無法吸引人。因此，為了提高學生對大學化學的熱情，高校教師應當在充分研究教材的前提下，對學生相對熟悉的知識有所拓展和突破，引導學生分析因果關系，找到問題的答案，讓學生的固有知識得到升華和提高，實現知其然也知其所以然的過程。

2.3 優化教學方式

教學的銜接不僅僅是知識的銜接，更需要教師的教法與學生學法的銜接，我們建議教師在最初的授課過程中盡量采用貼近新生知識基礎的授課方式，講授學生能聽得懂的知識語言，使用學生較容易適應的教學方法，比如板書盡量完整，重點講解盡量仔細，推導過程盡量完整，讓學生在一個相對熟悉的教學方式下逐步調整，并使其盡快進入新的學習狀態，適應大學學習的要求。

2.4 加強實驗教學

化學是一門實驗科學，許多化學理論的獲取都來源于實驗。雖已占有很大比重，但中學化學實驗仍然停留在教師講學生照樣做的水平上。并且中學實驗重視的是對其理論上的分析，強調的是化學儀器使用的規范性，滿足于課本上規定的實驗，這樣很難發揮化學實驗在培養學生創新能力方面的功能。因此，大學實驗教學應側重培養學生的思維習慣、探究能力、動手動腦的能力，使他們能夠掌握和運用一些化學原理和實驗手段，學會科學研究的基本方法，學會辯證而客觀地認識世界。

2.5 引導學習方法

在中學化學的灌輸教學下，學生對該門課程的認識往往就是如何去做題，并簡單地認為只要題做得好就掌握好了，從而學生對老師的依賴性較強，缺乏獨立思考、解決問題的能力。大學課堂教學信息量大，教師對知識的講解也并非面面俱到，僅剖析重點和難點，因此學生課前必須做好預習，課上做好筆記，課下查閱文獻，并通過親自動手實驗來將課堂知識具體化。這需要我們通過導師介紹和學長交流對新生在學習方法上加以引導，使他們清楚認識到中學與大學學習的差異，幫助他們盡快地適應大學的學習節奏。

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【關鍵詞】初中化學 情境教學 實踐性 設計方法

一、情境教學概述

情境教學法是指在教學過程中，教師有目的地引入或創設具有一定情緒色彩的、以形象為主體的生動具體的場景，以引起學生一定的態度體驗，幫助學生理解教材，并使學生的心理機能得到發展的教學方法。情境教學法的核心在于激發學生的情感。情境教學，是在對社會和生活進一步提煉和加工后影響于學生的。換言之，情境教學中的特定情境，提供了調動人的原有認知結構的某些線索，經過思維的內部整合作用，人就會頓悟或產生新的認知結構。情境所提供的線索起到一種喚醒或啟迪智慧的作用。比如正處于某種問題情境中的人，會因為某句提醒或碰到某些事物而受到啟發，從而順利地解決問題。

二、初中化學的情境教學實踐設計

1.利用化學實驗創設情境

化學教學離不開實驗教學，實驗教學是實踐內容的主要部分。化學實驗的情境設計要依靠實驗內容展開，進行明確的實驗分類和定位，根據化學實驗的具體情況展開調查研究，根據化學實驗情況創設情境。情境教學的內容主要根據化學理論課程內容為主，展現出化學實驗的技巧和具體方法，根據化學實驗的特點，按照初中學生的學習需求進行設計。

2.利用生活創設情境

化學在生活中的體現非常多，通過與生活的實踐經驗相互結合，將化學的情境教學引入到情境設計之中，利用情境設計，結合化學教學經驗，提出具體可行和有趣的生活情境，提高化學課程的教學吸引力，改善生活創設情境教學的有效性。利用生活經驗和基于生活的化學知識創設情境，保障初中化學的情境教學實踐設計，提高教學有效性。

3.利用語言創設情境設計

化學的理論教學中，語言的應用也是一個重要的教學改進方向，在語言的情境設計內容上，重點考慮到語言的特點，從傳統的化學理論生硬的詞匯用語中獲得靈感，將更加有趣活潑的化學用語加入到情境教學之中去，讓情境教學更有吸引力。根據初中化學情境教學的實踐能力和特點，結合語言本身的實用價值，開展情境教學可以有效地改善初中化學的教學實用性，提高化學教學的動力。

三、初中化學情境教學的實現途徑

1.競賽模式的情境教學

競賽模式是利用一種有效的競賽方式，換取初中學生的學習積極性，提高初中化學的教學能力，改善教學效果的一種有效方式，也是實現初中化學情境教學的有效途徑。競賽模式的情境教學開展，需要一定的知識作為基礎，競賽內容的主要構成是化學理論知識，將理論知識作為一種主要理論內容，考察每一個學生對理論知識的記憶，也考察相應理論知識的有效性。競賽模式的情境教學體現出初中化學的實用內容，突出初中化學的有益性。

2.多媒體模式的情境教學

利用現代化的信息技術能力可以將情境教學更好的體現出來，初中化學的教學過程中，可以利用多媒體教學軟件和教學系統進行教學引導。將圖片、音頻、影視等多重媒介聯系在一起，結合成為初中化學的有效內容，保證多媒體教學的有效進行。利用形象生動的情境教學直觀地為學生提供一個合適的教學環境，根據多媒體教學方法，提出具體的方法。

首先圍繞一個主題內容進行討論，展開討論的具體內容，結合化學實驗基礎為主。其次以化學知識的具體做法為主，展開情境教學，根據學生的要求和具體提問問題展開信息搜集，最后給予學生解答。

3.創意的詩意情境教學模式

根據創意的詩意情境教學為主，加強情境教學的模式內容有效性，培養創新能力為主，利用詩意情境進行模擬，根據學習興趣和學習動力模擬全新的教學環境，根據詩意情境教學內容提高初中學生的情境適應能力，改善教學方法，提高教學有效性。

創意的詩意教學是將化學知識的理論內容糅合成為一種教學環境和活動相互適應的教學方法，根據心理學教學、化學教學、環境教學、創新教學相互結合，提出化學教學的有效案例。

例如，蠟燭實驗，根據蠟燭的情境教學反應提出問題，展開分析。蠟燭在燃燒過程中有固態、液態、氣態的轉變；蠟燭燃燒時火焰分好幾層；燃燒過程中會產生黑煙，熄滅時會產生白煙；燃燒著的蠟燭吹滅后立刻點燃時一點就著，冷卻后再點燃需要的時間稍長；如果用茶杯把一支短蠟燭完全罩住，蠟燭燃燒一會火焰漸漸變小而熄滅，一股白煙緩緩上升；此時用這只茶杯再罩住另一支燃燒的短蠟燭，燃燒的蠟燭立即熄滅；如果用茶杯罩在蠟燭火焰的上方，茶杯內壁有小水珠；如果點燃兩支蠟燭，將這兩支蠟燭一高一低的靠近放在一起，高處的蠟燭火焰晃動的比低處劇烈。

實驗結束后，學生要根據實驗結果和其中的反應進行認真思考，討論結果，對蠟燭燃燒存在的火焰變化和其中燃燒存在的黑煙問題進行討論和分析，并對其中的溫度高低，玻璃與火焰交互反應以及學生觀察黃色火焰的具體情況進行深刻思考，提出觀點和看法。

四、結束語

通過研究初中化學情境教學的實踐與實驗研究，提出了具體的研究內容和技巧，對存在的初中化學情境教學實踐方法和實現途徑做出了研究，提出了可行的方向。

【參考文獻】

[1] 俞春燕. 應用“情境教學”提高高三化學復習課堂效率[J]. 教育教學論壇，2012（34）.

篇9

關鍵詞 綠色化學 高職 化學教學 教育

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.10.047

On Integration of Green Chemistry Education into Chemistry

Teaching in Higher Vocational Education

LI Jun

（Yingtan Vocational and Technical College， Yingtan， Jiangxi 335000）

Abstract Firstly， the basic concept of green chemistry and the addition of Green Chemistry Education in Chemistry Teaching shallow sense to analyze the development of applications based on the status quo of Green Chemistry Teaching in Higher Education and China's current chemistry， and finally discussed from various angles high vocational chemical teaching effectively integrated into effective strategies green Chemistry teaching.

Key words green chemistry; higher vocational; chemistry teaching; education

綠色經濟是當今世界的時代主題，無論是對于人類社會的發展來說，還是對于生態資源的可持續性利用來說，綠色經濟的發展都有著極大的現實意義。綠色化學應用就是基于綠色經濟的理論提出的，由于這一課題的研究在現實中具有非常廣泛的應用價值，因此是一項非常具有發展前景的化學課題。綠色化學對于當前的時代背景來說是一個比較新興的事物，由于各方面的研究尚未深入所以仍然有著極大的可開發前景。綠色化學的應用價值極大，不僅能夠促進化學相關應用的綠色化改變，更能夠為當前化學經濟發展提供更加有力的支持與推動。

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

綠色化學在我國高職化學教學中有著非常重要的開發意義，除了進行專門的綠色化專用教材設計和教學之外，在每一項與化學教學相關的實驗中都體現出綠色化學的原則，是深入推進綠色化學理念的有效方式，也是促進我國綠色化學研究不斷深入的重要途徑。我國當前面臨的化學工業可持續發展時代任務，要求通過高職化學教學滲入綠色化學理念來有效提高綠色化學的科研水平。

參考文獻

篇10

關鍵詞：分析化學　綠色化　重要性　原理　方法

隨著人類環保意識的增強，經濟發展越來越追求綠色化，而分析化學的綠色化旨在化學分析過程及技術設計過程中進行綠色化學原理的應用，以最大程度地降低分析化學對周圍環境所帶來的污染，因而是未來分析化學發展的一個主要方向，下文分別就分析化學綠色化的重要性、原理、特點及其方法進行了探討。

一、分析化學綠色化的重要性

作為我國的一項基本國策之一，環境保護一直都是分析化學研究人員環境科研的一個重要方向，特別是近些年來，隨著人們環保意識的普遍增強，分析化學作為環境污染排放的重要來源之一本身也越來越受到關注。例如液液萃取過程中所使用的有機溶劑中，有許多諸如二氯甲烷、氯仿及四氯化碳等等都具有極強的毒性，不僅會對環境還會對人體健康造成危害。再如某些氯代烴甚至會對大氣臭氧層造成破壞，這些明顯都違背了環境保護的宗旨。有毒溶劑的使用不僅危害了分析化學研究工作人員的身體健康，還大大增加了樣品測試的成本，有些溶劑的廢液處理也是一個棘手的問題。分析化學自上世紀60年代以來已經成為環境科學的重要的中心學科之一，不少環境分析化學研究工作人員都在從事著同環境樣品相關的分析化驗工作內容，以便于為環境科研、管理及其治理提供有力的科學依據。如今對于許多領域而言，環保活動及進步同分析化學的發展息息相關，只有通過分析化學相關技術手段才可以有效識別環境中污染物化及其代謝物的遷移過程或者所發生的形態變化，然后才能采取相應地措施對污染源進行有效地控制。由此可見，分析化學是大氣及水資源環境保護的基礎學科。

正是由于這些原因，近些年來相關研究工作者都致力于研究和發展綠色分析化學技術，盡可能少用甚至不用有污染的溶劑或其他有機化學試劑。作為綠色化學的一個主要構成方面，綠色分析化學已經成為分析化學未來發展的主要方向。

二、分析化學綠色化原理及其特點

近些年來，綠色分析化學的研究多數是圍繞著催化劑、化學反應、原料、溶劑及其產品綠色化等方面而開展的。因而無論是從原理上還是從方法上都為傳統的分析化學行業帶來了巨大的改變。例如，可通過新型化工方法或新產品的過程中運用原子經濟反應、無毒性原料、催化劑以及溶劑等實現化工的綠色生產過程，并通過所獲得的新型綠色產品為人們的身體健康、環境保護等方面帶來有利影響。

綠色分析化學研究的主要核心問題如下：一是確保所選擇的起始原料及其試劑的綠色化；二是確保所選擇的溶劑、反應條件及其催化劑的綠色化；三是確保所設計產品、目標分子及其化學品的綠色化和安全化。如今，綠色分析化學已經興起，其要求進行化學分析的整個過程中都必須始終將環境保護作為一個前提或目標，最大程度地減少甚至不產生環境污染物質，確保分析過程本身盡可能地減少或消除對環境的影響，這即為綠色分析化學的最主要特征。除此之外，綠色分析化學的另一個主要特征還表現在其過程分析中，通常來說，環境分析主要是出現了環境問題之后進行毒物的監測及其分類的過程，而分析化學則是將分析重點放在了化學過程當中，主要是通過傳感器的使用實現對整個化學反應過程監測的實時性，這樣可以了解環境污染物形成的全過程，進而即可實現對痕量有害環境污染物的有效控制，并從源頭上實現對污染物阻止的目的。整個化學反應過程中，若因溫度、壓力、原料劑量、時間改變進而導致污染物的形成，傳感器會及時地將整個過程的參數進行調整，這樣就可通過整個過程中參數的改變而實現對污染物產生全過程的有效控制，同時還提高了產品的質量極其純度。因此，綠色分析化學可以對污染物進行防治和即時控制。

三、分析化學綠色化的發展方法

通常而言，分析方法是通過精密度、靈敏度、準確度、分析的速度及其校準曲線線性范圍等等的多項指標來進行評價。對于分析化學的綠色化而言，除去上述指標之外，還需將其對于環境的影響程度作為首要指標進行考慮。

為了實現整個分析過程中分析化學綠色化的實現，必須將重點放在如何最大程度地減少甚至取消環境污染物的使用及其產生，可考慮如下方面：1）整個分析系統的微型化，這樣可以大幅度減少試劑及其載體的流耗量，實現污染的降低，還更加經濟。2）對于不得不使用大量樣品進行分析的系統而言，可借助于數理統計及化學計量學等理論，盡可能實現對采樣點數目優化的目的，這樣就可以最大程度地減少分析過程中測量的次數及其相關試劑的使用量，實現減少環境污染物使用的目的。3）通過試劑固定化等技術實現非消耗性及微消耗性等試劑的重復使用，這樣即可大幅度減少有害試劑的使用量及其有害物產生。4）通過無毒無害試劑的使用，例如，超臨界流體的開發，尤其可以將超臨界二氧化碳流體作為溶劑，其不僅具有常規流體都具有的良好的溶解性，同時還擁有氣體所具有的相當高的傳質速度，因此，借助于這種無毒無害的試劑即可實現原有毒性有機化合物的替代。5）將某些無試劑新型分析化學技術，諸如超聲、微波等技術等應用到分析化學的過程當中去，例如超聲萃取法、微波萃取及其消解等方法；6）有些待分析樣品組成相當復雜，因而測定過程中不可避免會有干擾的出現，此時可以借助于儀器掩蔽法來實現對原有化學掩蔽法的替代，例如，可通過借助于導數以及雙波長分光光度法，結合零交技術及其等吸收點法，即可在完全無任何化學試劑條件下實現對干擾的消除；7）若很難完全取代有毒試劑時，應盡量采用微型化或者使用具有較小毒性的試劑對由原有的大毒性試劑進行替代，例如，將有機相的測定方法改變為水相測定方法，以最大程度減小分析過程中自身對于環境所帶來的影響。事實證明，分析化學綠色化最基本的要求及其特征已經在如今的一些分析方法中體現了出來，例如固相萃取技術、高壓流體萃取技術、固相微萃取技術、微型液-液萃取技術、免疫分析技術、x射線熒光金屬分析技術、超臨界流體萃取技術、自動索格利特萃取技術、微萃取技術、揮發性有機化合物真空蒸餾技術及其表面聲波測定技術等等，此類方法都是在測量、監測及其識別過程中，對過程中所用試劑及其所產生的產物進行控制，以最大程度地減少環境污染物的釋放，因而沒有造成不良的環境污染問題，所以應盡可能采用此類綠色分析化學方法進行分析。如今，分析化學正朝著綜合性邊緣學科方向發展，隨著物理學、數學、電子學及激光技術、微波技術、分子束及計算機等的不斷發展，為新型儀器分析方法奠定了基礎，并為進一步實現綠色分析化學的發展提供了良好的技術及其方法支撐，如激光技術已經用于了光譜分析中，并形成了多達數十種方法，有些相當快，可實現瞬態分析。

四、結論

作為可持續發展戰略的一個重要方面，綠色分析化學是解決未來環境保護及其資源短缺問題其中的一個根本出路。因此，必須制定一系列鼓勵政策以支持綠色分析化學的發展，在新分析方法及其技術設計手段中應用綠色分析化學原理。分析化學綠色化的發展逐漸朝著微型化和儀器化方向進行發展。但是，應當了解的是我國如今的分析化學儀器制造科研力量仍相對較弱，因此必須以戰略眼光對待綠色分析化學的進一步發展及其教育，結合我國國情，注重分析化學綠色化的研究，積極探索綠色少污染甚至無污染的分析方法及其技術，并將其應用到實際的分析檢測中。

參考文獻

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