医用化学课程中溶液章节教学改革初探

刘永东 张淑芬 郑大威 钟儒刚

摘要 溶液部分是医用化学基础课程中的重要章节。对教学内容体系安排和教学方式两方面的改革进行探索和研究。教学内容体系改革以教学内容的整合和教学体系安排的优化为重点;而教学方式改革主要通过多种教学法实现理论知识与实际应用的紧密相结合,以及学生自主学习意识和学习能力的培养。

关键词 医用化学;溶液;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2009)33-0037-02

Investigation of Educational Reform of Solution Chapter in Medical Chemistry//Liu Yongdong, Zhang Shufen, Zheng Dawei, Zhong Rugang

Abstract Solution part in the medical chemistry is an important section of this basic course. This paper did an exploration for the educational reform from the course content system arrangement and the teaching way. The course content system reform mainly involved in the conformity of the course content and the optimization of the educational system arrangement; while the teaching way reform mainly included the close connection between the theory knowledge and the practical application as well as the training of the students independent study consciousness and learning capability through various kinds of teaching methods.

Key words medical chemistry; solution; educational reform

Authors address College of Life Science & Bioengineering, Beijing University of Technology, Beijing, 100124, China

1 前言

医用化学是我国高等院校医学、药学和生物学等专业学生的一门重要基础课程,它的任务是给大学一年级学生提供与生物医学相关的现代化学基本概念、基本原理及其应用的知识,在上述相关领域打下较广泛和较深入的基础。现代生物医学进入分子生物学时代,从基础研究到临床应用等工作都在由传统方法向现代方法转变,而化学在这一转变过程中体现出与现代医学之间越来越密切的联系。因此,医用化学的学习对于生命科学与医学等相关专业学生的发展起到至关重要的作用。

溶液部分是医用化学基础课程中的重要章节,是医学上认识体液的渗透平衡、酸碱度等的基础,并且对输液、血液透析等临床医学具有重要意义。国内的大部分高等院校医学、药学和生物学等专业的教材都以溶液作为继绪论后的第一个教学章节[1],因此,某种程度上可以认为溶液部分教学成功与否直接影响学生对整个医用化学课程的学习,甚至对今后生命科学与医学等相关专业课程的学习[2-3]。而溶液章节内容多,重点、难点集中,学生难以掌握。基于传统教学中存在的问题,笔者从教学内容体系安排和教学方式2方面的改革出发,进行一定的探索和研究。

2 教学内容体系改革

医用化学教材中的溶液章节的主要内容包括稀溶液的依数性、电解质溶液和缓冲溶液。而通常是以溶液的组成标度开始,再介绍电解质溶液中的强电解质溶液理论、酸碱理论、酸碱平衡和难溶强电解质的沉淀溶解平衡,最后是缓冲溶液部分。结合几年来的教学经验,笔者认为这样的教学内容体系安排还有待进一步地整合和优化,具体从2个方面着手进行。

2.1 整合教学内容对于溶液章节的教学内容,应该从分散系入手,而溶液是分散系中按分散相粒子大小分类中的一种。考虑到知识体系的系统性和连续性,从溶液的种类、形成,溶液中的分子间作用力,溶液的溶解性、溶解度及外界条件对溶解度的影响等方面做全面讲授[4],之后再引入关于溶液的4m表示方法,即物质的量浓度c(molarity)、质量浓度ρ(mass concentration)、质量摩尔浓度b(molality)和摩尔分数x(mole fraction)。此外,还应加入现代对稀溶液浓度广泛采用的表示法——质量分数(parts by mass),尤其是其中的parts per million(ppm)和parts per billion(ppb)的表示方法。由此,还可以让学生了解现今对一些化学污染物含量的规定等。待学生对整个溶液具有一定认识后,再介绍稀溶液依数性,电解质溶液和缓冲溶液。教学中需将化学知识与医学知识进行整合。如在讲溶液渗透压时需将红细胞在高渗、等渗和低渗溶液中形态变化的理论作为重点,进而联系到临床上的补液问题;严重肾病患者进行血液透析利用反渗透原理;通过血液中的缓冲系的介绍,并拓展到临床上的酸血症和碱血症,还可以强调缓冲溶液在临床研究上的重要性,比如最常用的“细胞培养”。

2.2 优化教学体系安排对于溶液章节的教学,现今大都以溶液的组成标度作为起始章节,可是这种教学安排无论从知识本身的结构体系上还是从学生学习掌握知识的规律上都不是很合理。而从分散系概念入手,介绍溶液是粒子大小小于1 nm(<10-9 m),以分子或离子状态均匀地分散在分散介质中,所形成的均相、稳定的分散系。尽管学生在中学阶段已具有一些关于溶液的知识,医用化学作为大学阶段的第一门专业基础课,应通过复习与扩展兼顾的方式,系统地介绍溶液的基本概念、基本原理和性质,从而使学生对溶液的认识不再局限于中学所学的液态溶液,溶液的种类还包括固态溶液和气态溶液。待学生具备有关溶液的基本知识后,再引入关于溶液的表示方法。这样有利于学生系统全面地掌握溶液的基本知识。而在讲电解质溶液中的酸碱理论部分时,以中学所学过的阿仑尼乌斯的电离理论开始,在复习中引导学生思考电离理论的优点及局限性,基于电离理论的局限性再引入酸碱的质子理论,再以同样的学习模式引入电子理论。这样不但使学生在接触新知识时有熟悉感,还让进入大学的学生能站在一定的高度上再来看待中学所学的溶液理论,既尊重知识本身的逻辑结构,也激发学生学习的积极性。

3 教学方式改革

由于溶液部分与生活、临床医学联系紧密,知识内容多,重点、难点集中,学生难以掌握。要激发学生的兴趣,培养学生的自主学习能力是一个关键。为了能够进行有效的课堂教学,激发学生的主观能动性,注重学习能力与发展的培养,锻炼学生发散性创新思维,笔者在教学实践中不但采用传统的启发式、互动式、探索式和比较教学等多种教学法,还引用现今流行的PBL(Problem-Based Learning,基于问题的学习)教学法和任务驱动教学法[5]。在教学设计中结合传统教学方式,在以下几个方面发挥指导作用。

3.1 将理论知识与实际应用紧密结合,培养学生自主学习意识众所周知,掌握知识的最终目的是运用其到实践中去解决实际生活中的问题。因此,在传授知识的同时更应该紧密地将理论知识与实际应用相结合。例如在介绍溶液的溶解度,讲授超饱和溶液及其特点时,结合结晶知识,采用启发式教学法让学生思考实际生活中的化学热袋的原理及生产科研工作中的重结晶技术原理;在介绍温度对气体溶解度的影响时,通过让学生分析较温暖河中难钓到鱼的现象,让他们更深刻地体会到热污染问题;在介绍渗透现象和渗透压力的时候,采用任务驱动教学法让学生思考肾衰竭的一种治疗方法——血液透析的原理;等等。

受学时的限制,课堂上讲授的内容毕竟是有限的,因此课外补充内容就显得尤为重要。采用PBL教学法,给学生留些有实际意义的思考性作业是一种很有效的补充手段,一方面可以让他们更好地消化理解所学的知识,另一方面可以锻炼学生利用学校网络图书馆检索文献,增强学生对数据库文献的利用意识。如在介绍压力对气体在溶液中溶解性的影响的时候,给学生一些资料并让学生自己再搜索相关资料,思考1986年西非喀麦隆国家Nyos湖成为“killer lake”的成因。这样使学生有针对性地上网学习,以扩大学生自主学习的空间,增强学生学习的主动性,在扩充知识面的同时,培养锻炼其获取信息和处理信息的能力。

3.2 注重学习能力与发展的培养,锻炼学生发散性创新思维教学中对于学生能力与发展的培养是重要的方面。所以,教学过程应成为既传授知识又教会学生学习方法的过程。考虑到完成人才综合能力的培养,更应重视向学生介绍学习方法,增强学习能力。例如在学习溶液依数性时,学生很容易将溶液沸点的升高和凝固点的降低混淆。所以在介绍完此部分内容后,选用比较教学法,让学生尝试将溶液的沸点和凝固点比纯溶剂有变化的特点总结到一张表格中。这样不但会使学生对此部分知识有更清晰的理解和认识,还可以引导学生学会运用比较总结的学习方法,使学生养成及时小结、注意总结归纳概括的好习惯。

通过一题多解和对实际问题的思考,锻炼学生发散性创新思维。对于学生发散性创新思维的培养和锻炼是比较困难的。几年的教学经验证实,那些思维很活跃且具有扎实基础知识的学生,很容易具有发散性创新思维。尤其是在每次布置例题让他们思考的时候,思维活跃的学生总会有不同的思路和解法。以上发现的经验可以反之用在对大多数学生发散性思维的培养和锻炼上,也就是在布置思考题时,给学生足够的时间去探索新的解题思路和方法。

本文对医学化学中溶液部分的教学内容体系安排和教学方式进行尝试性改革探讨,还需要在今后的教学实践中不断探索、完善,以推动整个医用化学课程体系的改革发展。

参考文献

[1]魏祖期,等.基础化学[M].北京:人民卫生出版社,2004

[2]邵晓月.电解质溶液教学体会浅谈[J].卫生职业教育,2007,25(2):73-74

[3]吴英华,侯小娟,季怀萍.医用化学有效教学策略初探[J].卫生职业教育,2007(9):53-54

[4]Tro N J.Chemistry: A Molecular Approach[M].New Jersey:Pearson Education, Inc.,2008

[5]温彭年,贾国英.建构主义理论与教学改革[J].教育理论与实践,2002(5):17-22