時間：2023-09-07 17:29:30
序論：在您撰寫化學(xué)反應(yīng)工程發(fā)展史時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
本文以高中化學(xué)選修新教材(人民教育出版社出版)部分課例為例，對化學(xué)史料的教育價值、教學(xué)方式、資源開發(fā)與利用等進行了探析。
1 巧用化學(xué)史。將孤立的概念連續(xù)化
在化學(xué)史上，化學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)過程中有著豐富的問題情境素材。這些化學(xué)知識是隨著人類對世界認識的深入而不斷發(fā)展變化的。在這一過程中，化學(xué)知識被補充、完善、發(fā)展或更新，成為后人探索、發(fā)現(xiàn)真理的階梯和借鑒。
案例1：選修3《物質(zhì)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)》第一章第一節(jié)“原子結(jié)構(gòu)”教學(xué)
原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展史：德謨克利特等原子論道爾頓原子論湯姆生原子模型盧瑟福原子模型玻爾原子模型電子云模型能量最低原理、Pauling不相容原理。
以科學(xué)家對原子結(jié)構(gòu)的探索過程和原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展史為背景切入課題。追尋科學(xué)發(fā)展的軌跡，讓學(xué)生感悟到人們對科學(xué)本質(zhì)的認識，是一個由“實驗事實”到“理論模型”，再經(jīng)歷新的“實驗事實”到新的“理論模型”，不斷發(fā)現(xiàn)、不斷修正，逐漸深入接近真理的過程?；瘜W(xué)史真實地記錄了科學(xué)家發(fā)現(xiàn)科學(xué)事實、形成化學(xué)概念、建立化學(xué)原理和理論的艱辛過程。其中蘊含的科學(xué)思想和科學(xué)方法。是難能可貴的課程資源，對學(xué)生科學(xué)世界觀和方法論的形成具有深刻的啟發(fā)價值，具有潛移默化的教育功能。
2 巧用化學(xué)史，將重要的原理工業(yè)化
發(fā)展科學(xué)探索和創(chuàng)新精神。必須培養(yǎng)學(xué)生的懷疑精神、求變的態(tài)度和綜合選擇的能力。整個化學(xué)發(fā)展史就是一部化學(xué)先驅(qū)們不斷探索、創(chuàng)造和發(fā)明的歷史，科學(xué)探索和創(chuàng)新推動了化學(xué)知識進步完善的進程。
案例2：選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章第三節(jié)“氯堿工業(yè)”教學(xué)
氯堿工業(yè)發(fā)展史：氯堿工業(yè)是由電解食鹽水溶液制取燒堿、氯氣和氫氣的生產(chǎn)工業(yè)，是重要的基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一。中國的氯堿工業(yè)歷史上主要采用隔膜法、水銀法和離子膜交換法等三種生產(chǎn)工藝。三種方法都離不開最基本的電解原理。在氯堿工業(yè)歷史的軌跡中，沿著化工工程師辛苦的足跡一步一步探究著氯堿工業(yè)的最佳制法。最早使用的隔膜就是用水泥多微孔材料制成的，因此其透過性差，不能連續(xù)操作，而后改用一種由石棉纖維制成的多孔滲透性的隔膜，其性能優(yōu)于前者。用隔膜法電解食鹽水法生產(chǎn)的堿液比較稀，其中含有較多未電解的NaCl，需要經(jīng)過分離、濃縮，才能得到較高濃度的NaOH溶液。而且細微石棉纖維吸入人的肺內(nèi)有損健康。離子膜交換法則是利用離子交換膜對陰陽離子具有選擇透過的特性，以達到濃縮、脫鹽、凈化，提純等目的。離子膜交換法具有傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)勢。
3 巧用化學(xué)史，將重要的方法應(yīng)用化
化學(xué)史有著豐富的實驗情境素材，可以利用其中的資源創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境。
案例3：選修5《有機化學(xué)基礎(chǔ)》第四章第二節(jié)“糖類”教學(xué)
傳統(tǒng)李比希法測定了葡萄糖的組成：稱量18.0g葡萄糖晶體，在燃燒爐中加熱，其完全燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，使生成的氣體依次通過盛有CaCl2和盛有堿石灰的干燥管，氣體全部被吸收。測得兩瓶分別增重10.8g和26.4g。又測得該晶體的相對分子質(zhì)量為180，由此可推斷該化合物的組成。隨著人們對葡萄糖的深入研究，E.H.費歇爾確定了糖的異構(gòu)現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)，并合成出葡萄糖，獲得了1902年諾貝爾化學(xué)獎。而現(xiàn)代分析方法可通過紅外圖譜、核磁共振圖譜來研究葡萄糖的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)。
教材中葡萄糖一節(jié)的篇幅較小。在教學(xué)中沿著分析葡萄糖的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的歷史軌跡，將有機化合物的分析方法、官能團的性質(zhì)、科學(xué)探究進行有效的整合。激發(fā)學(xué)生從歷史文化和科學(xué)的角度認識葡萄糖的興趣。這種結(jié)合化學(xué)史創(chuàng)設(shè)的情境有利于學(xué)生知識與技能的掌握，有利于學(xué)生體會探究的方法。更重要的是學(xué)生能將所學(xué)的知識與方法應(yīng)用于實際問題的解決之中。
綜上所述。我們不難看出?；瘜W(xué)史料是優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中要開發(fā)利用好這一珍貴的資源。將教學(xué)內(nèi)容進行適當?shù)暮侠淼挠行д希诎盐战滩膬?nèi)涵的前提下實現(xiàn)對教材的“二次開發(fā)”。體現(xiàn)“能創(chuàng)造性地使用教材”的新觀念。使學(xué)生通過對教材內(nèi)容的學(xué)習(xí)。在獲得知識和技能的同時，在過程與方法、情感態(tài)度與價值觀方面出得到全面和諧的發(fā)展。
參考文獻：
關(guān)鍵詞:情景教學(xué);物理化學(xué);課程教學(xué)
從2013年開始我國進入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級的新階段，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級在數(shù)量、層次和結(jié)構(gòu)上增加了對既具備扎實理論基礎(chǔ)，又有實踐操作能力的應(yīng)用技術(shù)型人才的多樣需求［1］。有研究表明:目前我國高級工、高級技師和高級工程師等技術(shù)應(yīng)用型人才求人倍率分別高達2.34、2.25、2［2］。為滿足新形勢下對應(yīng)用技術(shù)型人才的需求，我國對高等教育做出了新的部署，提出采取試點+示范引領(lǐng)等方式引導(dǎo)一批普通本科高等學(xué)校向應(yīng)用技術(shù)類型高等學(xué)校轉(zhuǎn)型。面對轉(zhuǎn)型發(fā)展這個現(xiàn)實問題，地方高校以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標，積極推進人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，逐步改革和完善人才培養(yǎng)體系。課程教學(xué)在人才培養(yǎng)過程中具有至關(guān)重要的作用，為切實提高應(yīng)用型化學(xué)化工專業(yè)特色人才的培養(yǎng)質(zhì)量，適應(yīng)當前地方高校應(yīng)用技術(shù)轉(zhuǎn)型發(fā)展人才培養(yǎng)模式改革的需求，各位教育工作者在教學(xué)方面都在認真貫徹教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革［3］，不斷提高學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，強化學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。物理化學(xué)作為化學(xué)化工專業(yè)的核心課程，其與物理學(xué)、高等數(shù)學(xué)和化學(xué)基礎(chǔ)理論具有緊密聯(lián)系，互相滲透。與其它專業(yè)課程相比，物理化學(xué)的理論性強，公式繁瑣，模型抽象，內(nèi)容枯燥，是一門公認的難教難學(xué)的課程。在傳統(tǒng)的物理化學(xué)教學(xué)中，主要以課堂講授為主，機械式地向?qū)W生灌輸大量抽象的理論和復(fù)雜的公式，致使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，嚴重影響物理化學(xué)課堂學(xué)習(xí)效果。如何通過物理化學(xué)課堂教學(xué)方法的改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題，解決問題的能力是物理化學(xué)課程教學(xué)中亟待解決的問題。情景教學(xué)主要是教師圍繞教學(xué)內(nèi)容，有目的地引入或創(chuàng)設(shè)一個真實或虛擬的情景，讓學(xué)生參與到教學(xué)過程中，激發(fā)其主動學(xué)習(xí)的興趣，通過分析問題、解決問題和掌握問題能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的思考能力和實踐能力，最終實現(xiàn)教學(xué)目標的一種教學(xué)方法［4］。筆者在物理化學(xué)課堂教學(xué)實踐中廣泛采用情景教學(xué)法，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用?，F(xiàn)就筆者在實踐教學(xué)中通過問題設(shè)置、實驗探究、化學(xué)史實、多媒體技術(shù)、生活實際及社會熱點等方法創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境的應(yīng)用作簡要介紹。
1創(chuàng)設(shè)問題情景，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
學(xué)生學(xué)習(xí)行為的開展是以其學(xué)習(xí)心理為基礎(chǔ)的，抓住學(xué)生學(xué)習(xí)心理特點，合理開展課堂教學(xué)活動，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果［5］。在化學(xué)化工專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案中，物理化學(xué)課程基本開設(shè)在第五、六學(xué)期，此階段學(xué)生平均年齡在21歲左右，不僅具有對未知事物強烈的探索欲望，而且具有較強的學(xué)習(xí)能力和理解能力。在課堂教學(xué)中引入積極有深度的問題，能夠引發(fā)學(xué)生探求新知的積極性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。問題情景的創(chuàng)設(shè)不僅需要與教學(xué)目標相符，緊密聯(lián)系教學(xué)內(nèi)容，還需要基于學(xué)生已有的認知水平，具有啟發(fā)性、條理性，同時符合循序漸進的認知規(guī)律才能逐步引導(dǎo)學(xué)生啟發(fā)思維、探求新知。例如，熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用是化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容中的重點，其包含功、熱、焓、熱力學(xué)能、熱容等量值計算，涉及到簡單的P/V/T過程、相變化過程和化學(xué)變化過程等。該部分內(nèi)容抽象、枯燥，理論性強，如何引起學(xué)生對該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣至關(guān)重要。鑒于現(xiàn)階段學(xué)生好奇心強烈的特點，可以合理設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生自主探索知識，解決問題。在本學(xué)時內(nèi)容講解時，筆者首先向?qū)W生介紹科普知識，例如，近年來我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進，尤其是航空航天技術(shù)的發(fā)展可謂是日新月異，火箭主要依靠攜帶的推進劑(燃料和氧化劑)發(fā)生燃燒反應(yīng)，釋放大量熱氣從火箭發(fā)動機噴射出，產(chǎn)生推動力，直到火箭達到極高的運行速度。此時學(xué)生對航天技術(shù)的神秘性產(chǎn)生了情感升華，對航天技術(shù)和化學(xué)的聯(lián)系產(chǎn)生了濃厚的探知興趣，借此向?qū)W生設(shè)置問題:火箭這一龐然大物究竟要攜帶多少推進劑才可以完成預(yù)定的飛行計劃?引發(fā)學(xué)生思考。隨后向?qū)W生介紹熱容、相變熱、相變焓、標準摩爾反應(yīng)焓、標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓以及蓋斯定律等定義，協(xié)助學(xué)生逐步探討化學(xué)反應(yīng)焓變和熱力學(xué)能變、溫度的關(guān)系，最后逐步掌握化學(xué)反應(yīng)過程中焓變和熱力學(xué)能變的計算，破解火箭飛行需要攜帶多少推進劑的問題。在該過程中，通過科普知識設(shè)問，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有助于引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的重點，具備解決問題的能力，獲得學(xué)習(xí)的成就感，提高學(xué)習(xí)效果。
2設(shè)計探究實驗，分析解決問題
物理化學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，其學(xué)習(xí)目的不僅是理解和掌握物理化學(xué)的概念和原理本身，更重要的是將所學(xué)的知識應(yīng)用于實踐中，分析和解決實際問題，創(chuàng)造出新成果。教師可以設(shè)計與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的探究實驗，通過實驗前的科學(xué)假設(shè)、實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果的分析，讓學(xué)生在實驗的情景中發(fā)現(xiàn)問題，獲得科學(xué)理論、規(guī)律和事實。通過設(shè)置探究實驗，既讓學(xué)生在增強科學(xué)體驗的過程中掌握了科學(xué)知識，又激發(fā)了學(xué)生探究科學(xué)和知識規(guī)律的興趣。美國心理學(xué)家杰羅姆•布魯納認為，在教學(xué)過程中，學(xué)生是一個積極的探究者，教師的作用是要形成一種學(xué)生能夠獨立探究的情境，而不是提供現(xiàn)成的知識［6］。在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及實踐能力的同時，培養(yǎng)學(xué)生通過實驗方法分析理論和解決問題的能力亦具有重要意義。例如，精餾分離是有機化學(xué)實驗中常見的分離方式，其分離原理是物理化學(xué)相平衡相關(guān)章節(jié)的重點學(xué)習(xí)內(nèi)容。在課時內(nèi)容學(xué)習(xí)前，讓學(xué)生通過精餾的方式分別分離甲苯－苯混合溶液、乙醇－水混合溶液、氯仿－丙酮混合溶液，利用阿貝折射儀檢測精餾塔頂、塔底餾分的組成。餾分組成差異性的結(jié)果致使學(xué)生對精餾原理產(chǎn)生濃厚的探知欲，引導(dǎo)學(xué)生繪制三種混合溶液的沸點－組成圖，結(jié)合沸點－組成圖分析得出精餾是一個部分冷凝和部分汽化過程的連續(xù)過程。通過對比甲苯－苯、乙醇－水、氯仿－丙酮三種組成的沸點－組成圖得出混合溶液沸點組成圖有無極大和極小值類型在精餾過程中塔頂、塔底餾分組成的規(guī)律。探究實驗的引入使學(xué)生主動去思考，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，通過實踐的方法獲取抽象的理論知識，做到知識的融會貫通。
3結(jié)合化學(xué)史實，啟發(fā)學(xué)生思維
理論知識體系的建立是科學(xué)家們不斷發(fā)現(xiàn)、推測、實踐與驗證的過程，化學(xué)的發(fā)展史實際上就是一部運用物理和化學(xué)實驗方法進行實驗探究，以獲取化學(xué)實驗事實，進而建立學(xué)科理論的發(fā)展史?；瘜W(xué)史料生動地向?qū)W生展現(xiàn)了科學(xué)家探知理論的艱辛過程。利用化學(xué)史實創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，可以使學(xué)生從發(fā)展的高度，以開闊的視野全面深刻地理解知識理論的演變過程，以辯證和發(fā)展的眼光去看待理論成果，激發(fā)學(xué)生完善和發(fā)展科學(xué)的興趣和動機［7］。例如，人工降雨技術(shù)的發(fā)展，可以追溯到1920年南非科學(xué)家開展的“給云注射催化劑”的初步試驗，后經(jīng)全球各國近50年的實驗，探索出利用強吸水性鹽進行人工降雨解決干旱問題或降低冰雹災(zāi)害的有效方法。通過向?qū)W生播放“人工降雨”紀錄片，使學(xué)生深入了解人工降雨的原理，利用強吸水性鹽進行人工降雨的利與弊，人工降雨技術(shù)發(fā)展的前景。將表面物理化學(xué)理論與科技緊密聯(lián)系起來，使學(xué)生直觀地體會到所學(xué)理論知識的科學(xué)價值，啟發(fā)思維，深化理論學(xué)習(xí)效果。
4利用多媒體技術(shù)，變抽象為具體，洞悉重點知識
多媒體技術(shù)的發(fā)展充實了課堂教學(xué)，其在教學(xué)中的應(yīng)用，對教育教學(xué)改革起到了巨大的推動作用。多媒體輔助教學(xué)具有傳統(tǒng)教學(xué)無法取代的優(yōu)勢，它能結(jié)合圖、文、聲、像、景等，創(chuàng)設(shè)逼真的教學(xué)情景，化抽象為直觀，化靜止為運動，將知識生動形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)習(xí)變得生動有趣，幫助學(xué)生理解抽象的物理化學(xué)概論及原理，啟發(fā)學(xué)生思維，提高學(xué)生的探究能力［8］。例如，在中學(xué)化學(xué)及大學(xué)無機化學(xué)中均涉及到電解池的相關(guān)原理，相應(yīng)課本內(nèi)容均較簡單。由于電解池相關(guān)知識點的重要性，物理化學(xué)在電化學(xué)反應(yīng)的平衡與速率章節(jié)中再次重點介紹了電解池。心理學(xué)研究表明，人們對世界的感知認識總是首先注意那些新的信息，因為它們具有刺激性和吸引力，同樣學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣也在于它是否能提供新的信息［7］。筆者在教學(xué)實踐中首先向?qū)W生展示電解鋁工作車間的照片、生產(chǎn)過程的錄像，然后推動學(xué)生猜測電解鋁槽的結(jié)構(gòu)，隨后結(jié)合電解槽的側(cè)面剖析圖引導(dǎo)學(xué)生了解電解鋁的原理，最后在此基礎(chǔ)上概括總結(jié)電解池的相關(guān)知識內(nèi)容。筆者通過利用多媒體技術(shù)，將電解池的工作原理具體到化工生產(chǎn)車間應(yīng)用中，通過計算機模擬化學(xué)實驗原理，不僅可以提高實踐教學(xué)的質(zhì)量，同時無形中調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的探究能力。
5聯(lián)系生活實際，結(jié)合社會熱點，做到學(xué)以致用
學(xué)習(xí)知識的最大價值在于能夠應(yīng)用所學(xué)知識解決其生活中遇到的實際問題，做到知識的遷移與應(yīng)用。物理化學(xué)知識在實際生活和生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用，在環(huán)境問題、能源問題、食品安全和藥品安全等方面與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)情境比比皆是。在教學(xué)實踐過程中聯(lián)系生活實際，結(jié)合社會熱點，創(chuàng)設(shè)真實的教學(xué)情景，有助于使學(xué)生了解所學(xué)知識的價值意義。例如，2016年山東警方破獲案值5.7億元非法疫苗案，涉案疫苗未經(jīng)嚴格冷鏈存儲運輸銷往全國18個省市，引起社會一片恐慌。疫苗是一種脆弱的生物制劑，對溫度的要求敏感，溫度的高低直接關(guān)系到疫苗的保質(zhì)期。筆者在化學(xué)反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系相關(guān)學(xué)時內(nèi)容講授過程中結(jié)合該教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)阿倫尼烏斯方程，利用阿倫尼烏斯方程的不定積分和定積分形式剖析速率系數(shù)與溫度的關(guān)系，再結(jié)合已學(xué)的化學(xué)反應(yīng)速率方程，計算出不同保存溫度下疫苗的保質(zhì)期。在該學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生清晰地了解了疫苗冷藏儲存的重要性，綜合掌握了化學(xué)反應(yīng)速率方程和阿倫尼烏斯方程的應(yīng)用，學(xué)習(xí)目標得到明確，學(xué)習(xí)效果得到提高。
6結(jié)語
物理化學(xué)是一門重要的理論課程，傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足當下應(yīng)用技術(shù)轉(zhuǎn)型教育的需求，如何進一步提高教與學(xué)的質(zhì)量，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才，需要授課教師不斷的探索、改革和實踐。在物理化學(xué)實踐教學(xué)中，通過創(chuàng)設(shè)豐富多彩的教學(xué)情景，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效果。同時，在不同的情景教學(xué)中可以提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新能力。情景教學(xué)的形式多樣化，如何創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系的教學(xué)情景，做到有目的地組織教學(xué)，有目標地培養(yǎng)人才，對一線教育工作者提供了新的挑戰(zhàn)和機遇。
參考文獻
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神秘的“酶”
酶作為一種特別的噱頭，吸引了大眾的眼球。其實，酶是自然界當中最為普通的一種物質(zhì)，可以說，只要是有生命的地方，就有酶。簡單地說，酶就是一種具有催化功能的特殊蛋白質(zhì)，在生命活動中必不可少，因為新陳代謝過程的各種階段都需要酶來維持和掌控。
揭開酶的生物學(xué)本質(zhì)只不過是近百年的事，在19世紀30年代，德國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了胃蛋白酶和淀粉酶，一直到了上世紀20年代，美國科學(xué)家才真正揭示了酶就是蛋白質(zhì)，也因此榮獲諾貝爾化學(xué)獎。
酶具有摧化功能，催化效率遠遠超乎我們的想象。在化學(xué)反應(yīng)中，常常需要加入一些與反應(yīng)本身無關(guān)的物質(zhì)，用來改變化學(xué)反應(yīng)的速率，但反應(yīng)前后，這種物質(zhì)本身并不發(fā)生變化，這種物質(zhì)就叫做催化劑。酶的催化能力要比化學(xué)催化劑高107到1013倍，這是因為酶有很強的專一性，一種酶只能作用于具有一定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，當彼此合適的酶和反應(yīng)物相遇時，酶就會改變自己的結(jié)構(gòu)，使其活性中心變得與反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)互補。這就是著名的“誘導(dǎo)契合學(xué)說”。
人們希望將酶的優(yōu)點應(yīng)用于實踐，于是，酶的局限性也逐漸顯現(xiàn)出來。說到底，酶是生物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)，所以它的最佳反應(yīng)條件應(yīng)是溫和的溫度和pH值。但在生物體外，特別是大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)條件中經(jīng)常會遇到高溫、高壓、有機溶劑、氧化劑、特殊pH值等極端情況，就如同溫室的花朵到了自然的惡劣環(huán)境，在這些條件下，酶會喪失活性。而且，把一種酶從生物體內(nèi)分離純化出來，需要許多步驟，還要再加入適量的穩(wěn)定劑和填充劑，制成相應(yīng)的酶制劑后才能用于催化反應(yīng)，成本不低。面對如此一筆財富，想拿不好拿。拿出來又不好用，實在是頗為尷尬。
很自然的，人們開始考慮，能不能把酶從生物體內(nèi)解放出來，再運用最新的生物技術(shù)來改造天然酶或直接設(shè)計制造出全新的人工酶，使其能夠適應(yīng)特殊的工業(yè)過程，可以在更廣闊的天地里發(fā)揮它的優(yōu)勢。
于是，一個意義重大、內(nèi)容新穎的分支學(xué)科――“酶工程”出現(xiàn)了。
讓酶“手到擒來”
雖然人們很晚才認識到酶的本質(zhì)，但這并不妨礙人們使用酶。人類對酶的使用已經(jīng)有了數(shù)千年的悠久歷史，人們利用酶來釀酒、發(fā)酵，制作面包、奶酪、飴糖等等。人類對酶的這種不自覺的使用也是一段酶工程的發(fā)展史。最初，人們直接利用動物的臟器和植物的器官，因為其中含有很多不同的酶，用現(xiàn)代的眼光看，那就是最原始的酶工程。
顯然，從動植物中取得酶的策略遠遠不能滿足需要。于是，人們轉(zhuǎn)向了高產(chǎn)、廉價的微生物。微生物種類繁多，繁殖迅速，而且價格低廉，由成千上萬的微生物作為發(fā)酵工廠再合適不過。目前酶工程中涉及到的酶絕大部分來自于微生物，也可以說，酶工程的一半都歸功于微生物。通過挑選和培育生產(chǎn)酶的微生物，確定合適的培養(yǎng)方法，采取合適的分離純化手段，最終，通過相對簡單的方案，有了我們眼前大量高純度、高活性的酶。特別是通過基因工程的手段來改造微生物，讓其利于酶的生產(chǎn)，更是事半功倍，成為第四代酶工程的顯著標志。
另外，近些年還有一個新的熱門課題――通過化學(xué)合成的方法，制造出具有與天然酶功能相似的催化物質(zhì)，相對于直接從自然界提取的天然酶，一般稱之為“人工酶”。雖然相關(guān)研究剛剛起步，而且困難重重，但因為具有誘人的前景，所以越來越多的科學(xué)家投身其中。
酶提取出來后，新的問題也伴隨而來。一方面天然酶難以應(yīng)對外界環(huán)境而迅速失活；另一方面酶的催化反應(yīng)一般在液體環(huán)境中進行，反應(yīng)完畢后，酶和反應(yīng)物混在一起，難以分離。本來酶作為催化劑可以反復(fù)使用，但現(xiàn)在卻變成了“一錘子買賣”，高昂的前期生產(chǎn)成本沒有充分利用，造成極大的浪費。
怎樣解決呢?酶工程的核心技術(shù)――“固定化酶技術(shù)”披掛上陣。所謂固定化技術(shù)，顧名思義，就是將分離純化后的酶固定到一定的載體上，形成固定化酶。這一重要的突破還來自于生物本身對人們的啟發(fā)，一位以色列科學(xué)家在上世紀60年現(xiàn)，許多酶并不是游離于細胞液中“工作”的，而是鑲嵌在細胞膜或包埋于其他細胞器當中“工作”。借助這一啟發(fā)，他嘗試著把天然酶結(jié)合到某種載體上，裝配成固定化酶。這是一個探索性的實驗，其結(jié)果卻給了世界極大的驚喜：酶經(jīng)過固定化以后，不僅沒有影響到它的活性，使酶仍具有高度的專一性和高效的催化效率，還提高了酶的穩(wěn)定性――抵抗極端環(huán)境的能力大大增加。這是因為固定化后，脆弱的天然酶就有了一道屏障，如同盔甲一般，防御了惡劣環(huán)境。而且，酶固著在固體之上，可以非常輕松地從反應(yīng)混合體系中分離出來，便于今后的反復(fù)利用。這一無心插柳的嘗試促成了酶的推廣應(yīng)用，可以說是酶工程發(fā)展的轉(zhuǎn)折點。
基于固定化的基本思路，在后來的發(fā)展中，無論是固定酶的載體，還是固定酶的方法，都日新月異，層出不窮。固定化的載體有片狀、膜狀、球狀等等，連最新發(fā)展的納米技術(shù)也被應(yīng)用于固定化酶。
關(guān)鍵詞：金屬有機化合物 有機鋰化合物 化學(xué)合成
一、引言
金屬有機化合物是指分子中至少含有一個金屬—碳鍵的化合物，可以看作是一類特殊的混合物。大體上，金屬有機化合物可以分為烷基金屬化合物和芳香基金屬化合物兩種，而烷氧基與金屬的化合物以及碳酸鹽等不屬于金屬有機化合物的范疇，這些化合物雖然含有金屬-碳鍵，但是仍然屬于典型的無機物。金屬化合物的發(fā)展歷史比較久遠，1827年至1950年是金屬有機化學(xué)的萌芽期，在這期間丹麥化學(xué)家第一次制出了金屬有機化合物Zeise鹽，但是由于當時條件限制以及相關(guān)認識的匱乏，人們還沒能發(fā)現(xiàn)Zeise鹽所具有的不同尋常的性能。而后，F(xiàn)rankland也成功研制出了乙基和鋅相結(jié)合的金屬有機化合物。到二十世紀中葉，化學(xué)家相繼發(fā)現(xiàn)了二茂鐵，并成功測定了二茂鐵的結(jié)構(gòu)，這在很大程度上成為了金屬有機化學(xué)發(fā)展史上的里程碑。而后隨著人們環(huán)境保護意識的增強，從側(cè)面催生了有機合成化學(xué)中對于催化不對稱合成反應(yīng)的研究。1966年，日本化學(xué)家研制出了以希夫堿和銅合成的催化劑，并進行了首例不對稱催化反應(yīng)。上個世紀七十年代，人們開始將研究指向金屬有機化合物的潛在應(yīng)用價值，如研究配位分子，將金屬有機化合物當做試劑來合成其他有機化合物，Grignard制成的親核性有機鎂化合物就是一個典型的例子，這也就是人們熟知的格氏試劑。
二、有機鋰化合物的制備方法
1.鹵代烷和金屬鋰反應(yīng)
金屬鋰元素和鹵代烷在無水乙醚、苯等非極性溶劑中進行化學(xué)反應(yīng)可生成有機鋰化合物。反應(yīng)過程如式（1）所示：
RX + 2Li——RLi + LiX （1）
在實際應(yīng)用中，常用溴代烷或是氯代烷來制取RLi。由于鋰的化學(xué)活性要高于鎂，而烷基鋰的活性也要高于烷基鹵化鎂，這就在一定程度上造成了有機鋰在有機合成中所具有的非常重要的地位。由于有機鋰中的碳—鋰鍵離子性過強，很容易被氧化或者是和氫相結(jié)合，所以在制備有機鋰時，要特別注意氣體保護作用以及無水環(huán)境的設(shè)置。下面以丁基鋰的制備為例，來說明有機鋰化合物的制備方法和過程：首先是準備好1/3無水乙醚和2/3溴代正丁烷，將溫度設(shè)置成10攝氏度；然后將上述原料放入反應(yīng)容器中，在氮氣的保護下加入鋰絲，并攪拌滴入少量溴代正丁烷乙醚溶液。注意觀察液體是否變渾濁，鋰絲出現(xiàn)金屬光澤后，繼續(xù)添加溴代正丁烷溶液并持續(xù)攪拌將近兩個小時；最后濾去固體LiBr（也需在氮氣的保護下操作），得到正丁基鋰乙醚溶液，并進行及時有效地封存。
2.金屬和鹵素交換制備
金屬與鹵素交換配備也是制作有機鋰的重要方法之一，鋰—鹵交換反應(yīng)的過程如式所示：
RLi + R’X——R’Li + RX （2）
鋰—鹵素交換制備方法目前主要是用于芳基鋰或是1—烯基鋰的制備，其反應(yīng)過程實際上就是將金屬連接到負性更強的碳鍵上從而生成更加穩(wěn)定的有機鋰化合物。其中有一些活性很低的鹵苯和化學(xué)活性非常高的烯丙基鹵不適合直接與鋰進行化學(xué)反應(yīng)生成有機鋰化合物，這時也可采用活潑的有機鋰和相應(yīng)的鹵苯進行置換反應(yīng)來制取。
三、有機鋰化合物在合成中的應(yīng)用
1.有機鋰化合物是重要的有機合成試劑
我們通常所說的格利雅試劑（有機鎂化合物）是不能與擁有很大空間位阻的化合物發(fā)生親核反應(yīng)的，而大體積的烷基鋰卻能夠和擁有很大空間位阻的羰基化合物發(fā)生親核加成反應(yīng)。這主要是由于有機鋰化合物的親核性和堿性都要比有機鎂化合物強。其中有機鋰與羰基化合物的反應(yīng)過程如式（3）所示：
（3）
格利雅試劑主要發(fā)生1、4加成反應(yīng)，而有機鋰化合物則主要發(fā)生1、2加成反應(yīng)。反應(yīng)過程及對比如式（4）所示：
2.有機鋰與碳—碳雙鍵的加成反應(yīng)
烴基鋰與簡單的烯烴在高壓下反應(yīng)可以生成鏈長不定的混合化合物，烯烴中含有碳—碳鍵。反應(yīng)過程如式（5）所示：
3.有機鋰與羰酸脂的反應(yīng)
有機鋰與羰酸脂的反應(yīng)目前主要是應(yīng)用在格利雅試劑沒法進行正常工作的場合，這種化學(xué)反應(yīng)的中間產(chǎn)物為酮，且不容易被分離出來，而反應(yīng)的最終產(chǎn)物為叔醇。有機鋰與羰酸脂的化學(xué)反應(yīng)過程如式（6）所示：
四、結(jié)論
本文以有機鋰化合物為例，從有機鋰化合物的制備方法、與碳—碳鍵的反應(yīng)、與羰酸脂的反應(yīng)和作為有機合成試劑等方面，詳細說明了金屬有機化合物在合成中的應(yīng)用。應(yīng)該說，當前金屬有機化合物是化學(xué)科學(xué)方面的熱門研究領(lǐng)域，具有很多傳統(tǒng)化合物無法比擬的特點和優(yōu)勢，尤其是作為試劑和催化劑在有機合成化學(xué)方面所發(fā)揮的重要作用。需要注意的是，由于金屬有機化合物一般比較活躍、性質(zhì)不穩(wěn)定，在制備金屬有機化合物過程中，要根據(jù)實際情況采用氮氣等氣體進行保護。
參考文獻
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殷金玲 景曉燕 王君 哈爾濱工程大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院
基金項目：哈爾濱工程大學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究計劃建設(shè)項目002100020632。
摘要：針對面向非化學(xué)化工專業(yè)學(xué)生開設(shè)的普通化學(xué)教學(xué)中存在的問題，通過重點利用學(xué)生所學(xué)專業(yè)與普通化學(xué)的結(jié)合點，配合
一定的其他的課堂教學(xué)方式來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)普通化學(xué)的積極性。
關(guān)鍵詞：普通化學(xué)；專業(yè)；交叉性
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號
一、普通化學(xué)教學(xué)中存在的最大問題的分析
目前許多大學(xué)里的普通化學(xué)基本上都是面向非化學(xué)化工專
業(yè)的學(xué)生開設(shè)的，大部分學(xué)生認為化學(xué)與自己將來的專業(yè)和就業(yè)
沒有什么關(guān)系，在某種程度上致使很多學(xué)生是在被動的學(xué)習(xí)普通
化學(xué)，主要就是為了考試能夠通過或者取得高分為自己的獎學(xué)金
的獲得做個準備而已，而這種被動就造成了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性大
大降低。那么如何提高非化學(xué)化工專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)普通化學(xué)的學(xué)習(xí)
興趣就成了許多普通化學(xué)教師面臨的最大問題。
二、針對學(xué)生專業(yè)與普通化學(xué)的交叉性方面采取的措施
1.了解學(xué)生所學(xué)專業(yè)
每位普通化學(xué)教師在接到教學(xué)任務(wù)后都需要首先整體了解
一下授課對象是那個系的？學(xué)哪個專業(yè)的？這樣才能有的放矢，
為下一步工作做好準備。
2.深入調(diào)查收集整理學(xué)生所學(xué)專業(yè)的特點和培養(yǎng)目標及往年
就業(yè)去向
在了解了授課對象的所在院系和所學(xué)專業(yè)后就需要針對其
專業(yè)等信息開始進行下一步的調(diào)查工作，以我校學(xué)生所學(xué)專業(yè)為
例，比如船舶與海洋工程專業(yè)，其專業(yè)培養(yǎng)目標是培養(yǎng)船舶與海
洋工程結(jié)構(gòu)物研發(fā)、設(shè)計、建造、檢驗、管理、教育等高層次專
門人才。該專業(yè)畢業(yè)生主要就業(yè)去向是到與船舶和海洋工程有關(guān)
的公司及國家各部委機關(guān)，以及沿海、沿江各船舶設(shè)計院、研究
所和造船骨干企業(yè)工作。再比如：核工程與核技術(shù)專業(yè)的專業(yè)培
養(yǎng)目標是培養(yǎng)能在相關(guān)領(lǐng)域從事核工程與核技術(shù)研究、設(shè)計、生
產(chǎn)、運行和管理的專門人才。就業(yè)去向主要是一些國內(nèi)的核電站
和核工業(yè)的研究院。還比如：環(huán)境專業(yè)的專業(yè)培養(yǎng)目標是培養(yǎng)能
從事廢水、廢氣、固體廢棄物等污染物的防治技術(shù)研究、設(shè)計、
應(yīng)用和開發(fā)工作的高級工程技術(shù)人才。本專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)面較
廣，對于我校畢業(yè)生相對集中的就業(yè)單位有各大船廠，沿海各大
型企業(yè)的水處理公司，建筑設(shè)計院等。
3.針對收集的信息尋找與普通化學(xué)授課內(nèi)容相關(guān)的交叉點，
并靈活應(yīng)用于課堂教學(xué)中
針對船舶與海洋工程專業(yè)的學(xué)生我們在講電化學(xué)基礎(chǔ)這一
章節(jié)的內(nèi)容時首先就提出一個問題：大家的專業(yè)都與船舶有關(guān)，
而我們知道船體相當一部分與海水接觸，海水對船體的鋼鐵具有
較強的腐蝕性。那么這種腐蝕在化學(xué)上屬于哪種腐蝕呢？如何在
實際中采用什么樣的方法來防止或降低這種腐蝕呢？這個問題
直接與他們的專業(yè)相關(guān)了，學(xué)生自然興趣就提上來了。然后在講
金屬的腐蝕時，讓學(xué)生們知道這種腐蝕是電化學(xué)腐蝕，而針對這
種腐蝕常采用的方法有：陰極保護法（又包括犧牲陽極保護法和
外加電流陰極保護法），陽極保護法，緩蝕劑法，金屬表面覆蓋
層等方法。有時大家去船廠會發(fā)現(xiàn)在船下面掛著一個鋁塊或者鋅
塊之類的東西，這是應(yīng)用了哪種方法呢？還有時會看到許多工人
在船體表面進行涂裝，這又是應(yīng)用了哪種方法？在這些學(xué)生感興
趣的問題的引導(dǎo)下讓學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。
針對核工程與核技術(shù)專業(yè)的學(xué)生在第一堂緒論課中就可以
給他們舉一個和他們專業(yè)密切相關(guān)也是他們這個專業(yè)非常在意
的一件事：切爾諾貝利核事故。他們可能在選擇這個專業(yè)時已有
耳聞這個核泄漏事故，但是對于這起事故的真正起因未必知道。
而這起事故的真正原因不是核爆炸，而是一種化學(xué)反應(yīng)釀成了重
大的損失。然后給學(xué)生介紹這次事故的前因后果：在進行4 號反
應(yīng)堆電能功率安全測試的過程中，操作人員有意切斷了通向核心
區(qū)域的冷卻水流，當然這個操作是測試的一部分，而且操作人員
在反應(yīng)堆中留下的控制棒數(shù)目不夠，蒸汽壓很低又難以提供冷卻
劑。這一系列的操作致使整個反應(yīng)堆功率劇增，產(chǎn)生巨大的熱量，
燒塌了燃料芯堆，而釋放出的灼熱的放射性核燃料顆粒與用作冷
卻劑的水接觸發(fā)生爆炸。這個過程中反應(yīng)堆中用來使中子減速的
石墨起火燃燒，流到著火的石墨上的水又與石墨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)
生氫氣，氫氣和空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而爆炸。這個化學(xué)反
應(yīng)的爆炸卻掀翻了覆蓋在反應(yīng)堆上的鋼板?？梢妼τ诤斯こ膛c核
技術(shù)人員掌握化學(xué)知識是必須的。
針對環(huán)境專業(yè)的學(xué)生而言，同樣在緒論課中就可以讓他們知
道化學(xué)與他們的專業(yè)是密不可分的，比如為了將普通化學(xué)主要內(nèi)
容串接起來，可以給他們舉個環(huán)境問題的例子：汽車因大部分使
用汽油內(nèi)燃機，會產(chǎn)生一氧化碳和一氧化氮等有害物質(zhì)污染環(huán)
境。如果我們能夠讓NO 和CO 在排放到大氣前就反應(yīng)生成N2 和
CO2，就可以大大降低對環(huán)境的污染。那么：①這個反應(yīng)能夠發(fā)
生嗎？（即化學(xué)反應(yīng)方向問題）②如果該反應(yīng)能發(fā)生，那么會有
多少的NO 和CO 轉(zhuǎn)化為N2 和CO2 呢？（即化學(xué)反應(yīng)限度問題）
③同時我們知道對于每一個反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時都會伴隨著吸
收和放出熱量的現(xiàn)象，那么該反應(yīng)過程中能量是如何變化的呢？
（即化學(xué)反應(yīng)能量變化問題）④這個反應(yīng)若能發(fā)生，這個反應(yīng)是
進行的快呢還是慢呢？（即化學(xué)反應(yīng)速率問題）⑤這個反應(yīng)的反
應(yīng)機理如何？而對于機理的分析比較復(fù)雜，首先我們需要了解物
質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)的問題。（即物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)問題）。這樣既可以
將普通化學(xué)的整體內(nèi)容安排與實際問題的解決聯(lián)系起來，更讓學(xué)
生了解要解決這樣的一個環(huán)境問題必須要應(yīng)用化學(xué)的知識。同時
針對環(huán)境專業(yè)的學(xué)生授課時更應(yīng)該增加一些綠色化學(xué)知識的介
紹。
三、其他課堂教學(xué)措施的配合
除了抓住學(xué)生所學(xué)專業(yè)與普通化學(xué)的結(jié)合點外，還要注意其
他的一些課堂教學(xué)方式，如：將化學(xué)與學(xué)生日常生活中遇到的一
些具體事例聯(lián)系起來，即用普通化學(xué)學(xué)過的知識來解釋一些實例
和現(xiàn)象；在課堂上引入一些著名化學(xué)家的人物介紹和相關(guān)一些理
論的發(fā)展史，像故事一樣介紹給學(xué)生，既吸引了學(xué)生的注意力，
又加深了對基本理論知識的理解；課堂上適當設(shè)有部分課堂演示
實驗和演示實驗錄像的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生從實驗中總結(jié)出化學(xué)的基本
理論和規(guī)律，同時也讓學(xué)生深刻了解化學(xué)這門學(xué)科的特點；注意
利用問題的引入來啟發(fā)學(xué)生的思維空間，并且加強訓(xùn)練學(xué)生的歸
納總結(jié)能力，進一步強化教學(xué)效果等。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：認識發(fā)展；教科書；電化學(xué)；組織方式
文章編號：1005－6629(2011)02－0009－04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
電化學(xué)內(nèi)容是中學(xué)化學(xué)概念的重要組成部分。不同教科書在組織和呈現(xiàn)電化學(xué)內(nèi)容方面有何不同?對學(xué)生的認識發(fā)展起到怎樣的影響?以及由此產(chǎn)生了哪些與學(xué)生認識發(fā)展相關(guān)的教學(xué)論問題?
1 不同教科書中電化學(xué)內(nèi)容的組織方式分析
1.1 人教版
教科書《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊將電化學(xué)內(nèi)容放在整本書的最后一章。前面的知識有化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、弱電解質(zhì)及其電離平衡、沉淀溶解平衡、鹽類水解。在這些知識的基礎(chǔ)上，通過鋅與硫酸銅的反應(yīng)，讓學(xué)生認識到化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化。并分析反應(yīng)的實質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移。但沒有得到電流，有熱放出；然后介紹如果把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同的區(qū)域進行。再以適當方式連接起來。就可以獲得電流。并演示帶有鹽橋的鋅銅原電池：最后，通過電極反應(yīng)和文字解釋分析現(xiàn)象和原理，讓學(xué)生建立原電池的工作原理。在此基礎(chǔ)上，認識日常生活中的各種電池及化學(xué)實質(zhì)。教科書通過電解氯化銅溶液的實驗，應(yīng)用電極反應(yīng)、微觀圖示和文字闡述分析電解原理。然后通過具體的實例讓學(xué)生認識到電解在制備生產(chǎn)生活中需要的物質(zhì)、物質(zhì)的純化、鍍層等方面的應(yīng)用。在原電池和電解知識的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生認識金屬的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象和原理，并且應(yīng)用電化學(xué)知識進行金屬的防腐分析。
1.2 魯科版
將電化學(xué)內(nèi)容放在第一章。前面有化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)內(nèi)容，即化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化。以從氯化鈉制備鈉需要電能的實例，引發(fā)學(xué)生分析怎樣將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。以電解熔融的氯化鈉為例分析原理和微粒的運動情況，建立電解、電解池和電極反應(yīng)的認識。然后，讓學(xué)生認識電解原理在制備燒堿、銅的精煉和電鍍方面的應(yīng)用。在電解認識的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生學(xué)習(xí)原電池。教科書通過讓學(xué)生設(shè)計把鋅與硫酸銅反應(yīng)放出的熱能轉(zhuǎn)化為電能的活動。激發(fā)學(xué)生關(guān)于原電池的已有認識，在此基礎(chǔ)上建立原電池中的電極反應(yīng)認識。緊接著，給出帶有鹽橋的銅鋅原電池，進一步深化學(xué)生對原電池的認識。然后介紹幾種常見的化學(xué)電源，并且分析其中的電極反應(yīng)，最后分析金屬腐蝕和防腐問題。
1.3 蘇教版
教科書中《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊也將電化學(xué)內(nèi)容安排于全書的第一章。首先探討化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)。然后分析化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化，最后是金屬的腐蝕與防護。該書先分析原電池，通過探究鋅與硫酸銅的反應(yīng)釋放熱能、銅鋅原電池產(chǎn)生電能的差異。引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)原電池的工作原理。進而建立半電池、負極、正極等認識。然后通過將離子反應(yīng)Fe+Cu2+=Fe2++Cu設(shè)計成一個原電池的活動，遷移應(yīng)用原電池的原理。在此基礎(chǔ)上，介紹各種化學(xué)電池。較深入分析了銀鋅鈕扣電池、鋅錳干電池、鉛蓄電池等。緊接原電池內(nèi)容，教科書探討電解池的工作原理及其應(yīng)用。通過交流討論電解熔融氯化銅。建立電解和電解池的概念。通過探究電解氯化銅溶液。使學(xué)生初步建立離子放電順序的認識。進而介紹電解原理在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用，較充分分析了電解飽和食鹽水、電鍍銀實例。最后。通過整理與歸納活動，將原電池和電解池進行分析、比較。
1.4 美國高中主流理科教材
《化學(xué)概念與應(yīng)用》在電化學(xué)之前，安排的內(nèi)容有化學(xué)鍵、化學(xué)量、水和溶液、酸堿反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等，之后安排的內(nèi)容包括有機化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)與能量變化(吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、熱效應(yīng)的測定等)、核化學(xué)等。在電化學(xué)專題中，首先介紹電解。然后探討原電池。關(guān)于電解。通過科學(xué)研究中的事件引入，在正式學(xué)習(xí)之前讓學(xué)生回顧氧化還原反應(yīng)等知識。然后沿著電化學(xué)發(fā)展史。介紹戴維制作的電池。并讓電流通過熔融氯化鈉。給出陰極和陽極，進而介紹戴維用這種方法發(fā)現(xiàn)了多種元素，以及現(xiàn)代商用電解熔融鹽的裝置。在這些介紹的基礎(chǔ)上。詳細分析電解熔融氯化鈉過程。使學(xué)生認識到電解過程的綜合效應(yīng)就是促使一個平衡的氧化還原反應(yīng)不斷進行。最后介紹電解原理的應(yīng)用，包括：電解制備化工產(chǎn)品、金屬冶煉(分析電解煉鋁。在化學(xué)與技術(shù)欄目中介紹“從銅礦石到銅導(dǎo)線”)、電鍍及其用途(在化學(xué)與生活欄目中介紹“制作一張暢銷CD”、在化學(xué)工作者欄目中介紹對電鍍工程師哈維?莫瑟的訪問)、用電解法清理、電解有毒廢棄物。關(guān)于原電池，該書以化學(xué)史和現(xiàn)實生活中對電池需求兩條線索推進。首先介紹電化學(xué)電池，讓學(xué)生進行檸檬電池實驗活動。并進行深入分析，建立電勢差認識。在此基礎(chǔ)上，以帶有鹽橋的鎂－銅原電池為例進行分析，使學(xué)生建立原電池認識，并且介紹電池的實用性。然后介紹電池的優(yōu)化，分析碳－鋅干電池、汽車的鉛蓄電池、電動汽車中的電池。其中插有各種欄目內(nèi)容，如化學(xué)實驗(氧化還原反應(yīng)與化學(xué)電池)、醫(yī)學(xué)鏈接(鋰電池與心臟起搏器)、工作原理(鎳鎘充電電池、氫－氧燃料電池)等。
2 關(guān)于電化學(xué)內(nèi)容教學(xué)論問題的提出與探討
2.1 電化學(xué)內(nèi)容是放在化學(xué)反應(yīng)原理模塊教科書的第一章還是最后一章?
如果放在第一章，需要學(xué)生通過電化學(xué)知識學(xué)習(xí)，建立微觀、動態(tài)、相互作用的認識深度，并且建立分析反應(yīng)體系中微粒及運動情況的認識思路。然后將其認識思路和認識深度應(yīng)用到化學(xué)平衡、溶液中離子平衡等問題的分析。如果放在最后一章，前面溶液中的離子平衡知識已經(jīng)為學(xué)生建立了必要的認識思路，認識深度也達到了微觀、動態(tài)、相互作用的層次，在電化學(xué)中主要是應(yīng)用和深化。這引發(fā)我們進一步思考：比較而言，是電化學(xué)內(nèi)容更利于學(xué)生建立微粒觀，還是溶液中的離子平衡更利于學(xué)生建立微粒觀?通過教學(xué)實踐不難發(fā)現(xiàn)，溶液中的離子平衡更易于學(xué)生建立微粒觀，因為學(xué)生比較熟悉溶液中的離子反應(yīng)，在必修階段具有較多的經(jīng)驗。電化學(xué)內(nèi)容對學(xué)生來說比較困難，學(xué)生擁有的已有經(jīng)驗較少。在化學(xué)反應(yīng)原理模塊第一章安排這樣的內(nèi)容。對學(xué)生學(xué)習(xí)理解來說具有一定的困難。需要教師在教學(xué)處理中把握好教學(xué)內(nèi)容的選擇和深廣度，特別是具體知識的獲得與學(xué)生認識發(fā)展的融合統(tǒng)一。
2.2 電解和原電池內(nèi)容的先后順序?qū)W(xué)生的認識發(fā)展有何影響?
魯科版教科書把電解內(nèi)容放在原電池前面。人教版教科書把電解內(nèi)容放在了原電池之后。這樣的差異，引發(fā)了一系列問題：在學(xué)生已有認識的基礎(chǔ)上，電解和原電池內(nèi)容，哪個更具備良好的認識基礎(chǔ)?在認識深度上，電解和原電池，哪個認識更復(fù)雜，學(xué)生更難以建立相關(guān)認識?在認識思路上。電解和原電池，哪個是建立電化學(xué)認識思路的基礎(chǔ)?筆者認為，關(guān)于電解內(nèi)容學(xué)生具有良好的認識基礎(chǔ)。因為學(xué)
生在必修化學(xué)中接觸到了電解水反應(yīng)、電解飽和食鹽水的反應(yīng)。關(guān)于在通電條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的問題。學(xué)生已經(jīng)具備了一定的認識基礎(chǔ)：其次，電解的原理比原電池簡單。更適合建立分析電化學(xué)問題的認識思路。能夠更好地幫助學(xué)生建立電化學(xué)的原理和裝置。包括電極反應(yīng)物、閉合回路和電極材料、電解質(zhì)溶液、其他活性材料。能夠更好地幫助學(xué)生建立綜合運用微粒觀和氧化還原反應(yīng)原理分析電化學(xué)問題的基本思路。因為電解原理涉及到的問題比原電池單純。學(xué)生在初中物理中已經(jīng)探討過外電路中電子是怎樣流動的，通過必修化學(xué)的學(xué)習(xí)。學(xué)生也了解了電解質(zhì)溶液中離子的運動情況。結(jié)合氧化還原反應(yīng)的知識，較容易掌握電解的原理。這樣的處理分散了原電池的教學(xué)難點。
2.3 金屬腐蝕與防腐內(nèi)容放在哪里更合適?
利用金屬腐蝕與防腐知識?？梢蚤_展電化學(xué)內(nèi)容的綜合認識實踐活動。單獨成節(jié)具有一定的價值和意義。這種意義體現(xiàn)為：進一步深化電極的認識(溶液內(nèi)部為陰、陽電極，外電路為正、負電極)，避免學(xué)生形成原電池只有正負極、電解池只有陰陽極的偏差認識：綜合應(yīng)用電化學(xué)知識，充分認識實際問題。因為金屬防腐措施，既有應(yīng)用原電池原理的措施(如犧牲陽極保護法)，也有應(yīng)用電解原理的措施(如陰極保護法)。
2.4 選擇怎樣的實例幫助學(xué)生建立電解和原電池的基本認識?
我國的中學(xué)化學(xué)教材通常選用電解氯化銅實驗和銅鋅原電池實例。有的教科書選用電解熔融的氯化鈉和帶有鹽橋的銅鋅原電池。有的選用帶有鹽橋的鎂－銅原電池。筆者認為使用電解熔融氯化鈉比電解氯化銅溶液更有優(yōu)勢。因為電解熔融的氯化鈉這個實例簡單，學(xué)生易于分析微粒得失電子情況。該實例不但在化學(xué)史上具有一席之地。而且現(xiàn)在仍有應(yīng)用價值，能夠?qū)W(xué)生的認識形成較大的沖擊，對學(xué)生產(chǎn)生情感上的觸動。此外，通過設(shè)計核心問題線索，有利于學(xué)生形成分析電化學(xué)的基本角度和思路，如：①接通電源后，熔融氯化鈉中Na+和Cl-各向哪個方向移動?②移動到電極表面的Na+和C1－將發(fā)生什么變化?③有什么產(chǎn)物生成?④電源、導(dǎo)線、電極材料起到了什么作用?電解氯化銅溶液，由于涉及不同離子得失電子能力問題，對于初學(xué)者來說較復(fù)雜，該素材的一個優(yōu)點在于實驗現(xiàn)象鮮明。筆者認為使用帶有鹽橋的銅鋅原電池或鎂－銅原電池比單液銅鋅原電池更有利于學(xué)生建構(gòu)原電池的認識和幫助學(xué)生解決認識發(fā)展的障礙點。通過調(diào)查訪談，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生關(guān)于原電池的認識。主要的難點之一在于形成氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)分開進行的理解，即使學(xué)生看到了分開進行的現(xiàn)象，他們?nèi)匀粺o法認同。單液銅鋅原電池更不利于學(xué)生形成科學(xué)認識。反而易形成認識偏差，因為單液銅鋅原電池中，氧化劑和還原劑仍然在一個反應(yīng)容器中。學(xué)生往往認為氧化劑和還原劑直接接觸才能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生電流。如果使用帶有鹽橋的原電池實例進行教學(xué)，恰恰能夠解決這個問題。
2.5 選擇怎樣的STS內(nèi)容使學(xué)生認識到電化學(xué)的應(yīng)用價值?
通過比較分析。不難發(fā)現(xiàn)我國教科書關(guān)于電化學(xué)應(yīng)用的內(nèi)容比較單一，主要包括氯堿工業(yè)、金屬冶煉和精制、電鍍。而《化學(xué)概念與應(yīng)用》一書中關(guān)于電化學(xué)應(yīng)用的內(nèi)容卻非常豐富。特別是注意到電化學(xué)在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，書中的一句話極具有震撼力――“毫不夸張地說，從藝術(shù)領(lǐng)域到重工業(yè)領(lǐng)域，都有電解技術(shù)的用武之地”。此外，這些素材從久遠的歷史到當今生活的現(xiàn)代科技，從規(guī)模龐大的生產(chǎn)到生活中的細節(jié)。從課堂學(xué)習(xí)到職業(yè)生涯。無論是橫向還是縱向，都具較大的視野空間。這無疑能夠使學(xué)生形成對電化學(xué)應(yīng)用的廣泛而深入的認識，觸及學(xué)生的內(nèi)心。
通過對以上問題的探討。筆者建議電化學(xué)知識放在溶液中的離子平衡之后。共分為三個部分。先后順序和內(nèi)容為：電解原理及其應(yīng)用、原電池與化學(xué)電池、金屬腐蝕與防腐。通過分析電解熔融氯化鈉幫助學(xué)生建立電解的基本認識，通過分析電解氯化銅溶液或者電解食鹽水，使學(xué)生認識離子放電的順序，通過多領(lǐng)域、多角度電解應(yīng)用實例分析，使學(xué)生建立對電解應(yīng)用價值的認識，進而幫助學(xué)生建立分析電解問題的基本思路：通過回顧氧化還原反應(yīng)。使學(xué)生認識到原電池中把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開進行，可以得到電流。然后通過帶有鹽橋的原電池實例(學(xué)生熟悉的自發(fā)氧化還原反應(yīng))，使學(xué)生建構(gòu)原電池的工作原理，即電流形成的原因和裝置的作用。最后通過分析各類化學(xué)電池，幫助學(xué)生深化對原電池原理的理解，建立解決原電池問題的基本思路，特別建議增加燃料電池的分析。
參考文獻：
[1]王磊等主編，高中化學(xué)選修課教與學(xué)[M]，北京：北京大學(xué)出版社，2005.
[2]普通高中課程標準實驗教科書，化學(xué)反應(yīng)原理[M]，濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2007(7)：2.
[3]高中化學(xué)課程標準實驗教科書，化學(xué)反應(yīng)原理[M]，北京：人民教育出版社，2007(2)：3.
【關(guān)鍵詞】制藥；新技術(shù)；應(yīng)用；價值
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生的新理論、新方法向新藥研制各環(huán)節(jié)的滲透，計算機輔助藥物設(shè)計、手性藥物合成、組合化學(xué)與高通量篩選等制藥新技術(shù)，在加速新藥研制步伐、縮短新藥研制時間方面的作用越來越大。生物制藥新技術(shù)的出現(xiàn)，使新藥研制的領(lǐng)域加廣泛，現(xiàn)代生物藥物新技術(shù)的發(fā)展，更使研制的新藥高效、可靠、安全。
1 藥物設(shè)計技術(shù)的發(fā)展
藥物設(shè)計是發(fā)現(xiàn)新的化學(xué)合成藥物的重要途徑?，F(xiàn)代的新藥設(shè)計已由經(jīng)典的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子基團修飾及藥理篩選進一步向計算機輔助設(shè)計及運用組合化學(xué)技術(shù)和機器人自動快速篩選的方向發(fā)展。
計算機輔助藥物設(shè)計是在藥物受體知識日益發(fā)展的配體與受體間相互作用原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。即以計算機為工具，采用各種理論計算方法和分子圖形模擬技術(shù)，根據(jù)大量累計的結(jié)構(gòu)和功能的有關(guān)資料，設(shè)計出具有一定藥效的新分子，可分為直接藥物設(shè)計方法和間接藥物設(shè)計方法兩種。由于分子圖形學(xué)的發(fā)展以及三維圖形工作站的出現(xiàn)，計算機輔助分子設(shè)計的技術(shù)日益方便。目前國外各大制藥公司都大量投資采用計算機輔助藥物設(shè)計，使新藥開發(fā)的效率不斷提高。我國中國科學(xué)院上海藥物研究所、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所、上海第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院等單位也在開展計算機輔助藥物設(shè)計的研究，并取得了一定的成效。盡管目前這項新技術(shù)的方法學(xué)尚未完全成熟，但畢竟具有很好的發(fā)展前景。
2 催化技術(shù)在制藥中的作用
眾所周知，催化技術(shù)在制藥工業(yè)中十分重要，適宜的專屬性催化劑對增高化學(xué)反應(yīng)收率、提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低成本都有極為重要的作用。近年來發(fā)展很快的催化羰基化技術(shù)，在制藥工業(yè)生產(chǎn)上獲得應(yīng)用。它用廉價的一氧化碳和貴金屬催化劑可在化合物上引入羰基增加碳鏈的長度。例如目前國際上生產(chǎn)布洛芬就采用羰基化工藝路線，它以異丁苯為起始原料，經(jīng)付克反應(yīng)，催化氫化和催化羰基化反應(yīng)，然后分餾得到純品，各步收率均高達 95%以上。
酶催化是食品和發(fā)酵工業(yè)的傳統(tǒng)技術(shù)，而由此發(fā)展的酶制劑已形成新興的產(chǎn)業(yè)。目前，固定化酶以及包括輔助因子在內(nèi)的固定化多酶反應(yīng)技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)上應(yīng)用日益廣泛。例如用固定青霉素酰胺酶生產(chǎn)6-氨基青霉烷酸生產(chǎn)半合成青霉素，用固定化天門冬氨酸酶轉(zhuǎn)化延胡索酸制得天門冬氨酸，用固定化葡萄糖異構(gòu)酶連續(xù)化生產(chǎn)異構(gòu)糖漿，此外在核苷酸生產(chǎn)、L- 多巴和甾體激素藥物的生產(chǎn)上酶催化技術(shù)也廣泛使用。在世界能源缺乏的今天，這種能在常溫常壓下進行反應(yīng)的工藝日益引起人們的關(guān)注。酶制劑技術(shù)對于簡化生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和減少三廢污染等都具有重大意義。
3 分離技術(shù)的發(fā)展
無論是化學(xué)合成藥物還是天然藥物或生物工程藥物，都需要使用一定的分離純化技術(shù)。經(jīng)典的吸附法、沉淀法、溶媒萃取法、離子交換和色譜等技術(shù)曾得到了廣泛應(yīng)用。隨著天然藥物和生物工程藥物的發(fā)展，對分離純化的要求不斷提高，從而出現(xiàn)了液滿逆流萃取、高效液相色譜、親和色譜等技術(shù)。此外，膜分離技術(shù)和超臨界流體萃取技術(shù)近年來已在制藥工業(yè)上日益廣泛使用。
膜分離技術(shù)即用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進行分離、提純和富集的方法。它具有節(jié)能、減少污染、不經(jīng)相變、低溫處理等優(yōu)點，所以在生物工程和抗生素下游工程中有很好的應(yīng)用前景。目前，反滲透膜、超濾膜、納濾膜等技術(shù)在制藥工業(yè)上應(yīng)用。例如用于制備無菌水、大輸液及針劑除微粒及熱源，用于生物制品、血液制品和疫苗的分離、脫鹽和提純，用于澄清或濃縮抗生素發(fā)酵液，回收母液等。
4 制劑技術(shù)的發(fā)展
目前藥劑學(xué)已從簡單的調(diào)配發(fā)展到以現(xiàn)代科學(xué)理論指導(dǎo)，集藥學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、工藝學(xué)乃至電子學(xué)為一體的現(xiàn)代藥劑科學(xué)。
控緩釋、靶向、透皮和黏膜給藥系統(tǒng)已是目前比較熟悉的幾種藥物制劑?？蒯?、緩釋制劑主要有定速、定位和定時釋藥3種類型。定速釋放常用技術(shù)的是膜控釋和骨架控釋；定位釋放的目的是增加局部吸收和治療作用，研究較多的是胃內(nèi)滯留和結(jié)腸定位釋藥；定時釋放通過調(diào)節(jié)聚合物材料的溶蝕速度而實現(xiàn)在預(yù)定時間內(nèi)釋藥，還有利用生理反饋原理和計算機調(diào)控技術(shù)達到定時釋藥的目的。
5 生物制藥發(fā)展分析
未來生物技術(shù)將對當代重大疾病治療劑創(chuàng)造更多的有效藥物，并在所有前沿性的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域形成新領(lǐng)域。
生物學(xué)的革命不僅依賴于生物科學(xué)和生物技術(shù)的自身發(fā)展，而且依賴于很多相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)走向，例如微機電系統(tǒng)、材料科學(xué)、圖像處理、傳感器和信息技術(shù)等。盡管生物技術(shù)的高速發(fā)展使人們難以作出準確的預(yù)測，但是基因組圖譜、克隆技術(shù)、遺傳修改技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、疾病療法和藥物開發(fā)方面的進展正在加快。
除了遺傳學(xué)之外，生物技術(shù)還可以繼續(xù)改進預(yù)防和治療疾病的療法。這些新療法可以封鎖病原體進入人體并進行傳播的能力，使病原體變得更加脆弱并且使人的免疫功能對新的病原體作出反應(yīng)。這些方法可以克服病原體對抗生素的耐受性越來越強的不良趨勢，對感染形成新的攻勢。
除了解決傳統(tǒng)的細菌和病毒問題之外，人們正在開發(fā)解決化學(xué)不平衡和化學(xué)成分積累的新療法。例如，正在開發(fā)之中的抗體可以攻擊體內(nèi)的可卡因，將來可以用于治療成癮問題。這種方法不僅有助于改善癮君子的狀況，而且對于解決全球性非法貿(mào)易問題具有重大影響。
