嗯。。。。。。。。。嗯
有没有大学学生物,明确分析,结果,这才好,我知道
生物方向太多了,题目都是不一样的,我们做毒理的论文简单点的就是做几种药物急毒性,或者慢性毒性。
化学与生命科学的关系生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律,以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。用于有效地控制生命活动,能动地改造生物界,造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系,是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。 生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学。支配着无生命世界的物理和化学定律同样也适用于生命世界,无须赋于生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解,无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。比如生命科学中一个世纪性的难题是“智力从何而来?”我们对单一神经元的活动了如指掌,但对数以百亿计的神经元组合成大脑后如何产生出智力却一无所知。可以说对人类智力的最大挑战就是如何解释智力本身。对这一问题的逐步深入破解也将会相应地改变人类的知识结构。 生命科学研究不但依赖物理、化学知识,也依靠后者提供的仪器,如光学和电子显微镜、蛋白质电泳仪、超速离心机、X-射线仪、核磁共振分光计、正电子发射断层扫描仪等等,举不胜举。生命科学学家也是由各个学科汇聚而来。学科间的交叉渗透造成了许多前景无限的生长点与新兴学科。 生命科学研究或正在研究着的主要课题是:生物物质的化学本质是什么?这些化学物质在体内是如何相到转化并表现出生命特征的?生物大分子的组成和结构是怎样的?细胞是怎样工作的?形形色色的细胞怎样完成多种多样的功能?基因作为遗传物质是怎样起作用的?什么机制促使细胞复制?一个受精卵细胞怎样在发育成由许多极其不同类型的细胞构成的高度分化的多细胞生物的奇异过程中使用其遗传信息?多种类型细胞是怎样结合起来形成器官和组织?物种是怎样形成的?什么因素引起进化?人类现在仍在进化吗?在一特定的生态小生境中物种之间的关系怎样?何种因素支配着此一生境中每一物种的数量?动物行为的生理学基础是什么?记忆是怎样形成的?记忆存贮在什么地方?哪些因素能够影响学习和记忆?智力由何而来?除了在地球上,宇宙空间还有其它有智慧的生物吗?生命是怎样起源的?等等。 生物技术 本专业培养具备生命科学的基本理论和较系统的生物技术的基本理论、基本知识、基本技能,能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作,能在工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。 生化技术 生物学的分支学科。它是研究生命物质的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化的科学。 生物化学若以不同的生物为对象,可分为动物生化、植物生化、微生物生化、昆虫生化等。若以生物体的不同组织或过程为研究对象,则可分为肌肉生化、神经生化、免疫生化、生物力能学等。因研究的物质不同,又可分为蛋白质化学、核酸化学、酶学等分支。研究各种天然物质的化学称为生物有机化学。研究各种无机物的生物功能的学科则称为生物无机化学或无机生物化学。60年代以来,生物化学与其他学科融合产生了一些边缘学科如生化药理学、古生物化学、化学生态学等;或按应用领域不同,分为医学生化、农业生化、工业生化、营养生化等。 生物化学这一名词的出现大约在19世纪末、20世纪初,但它的起源可追溯得更远,其早期的历史是生理学和化学的早期历史的一部分。例如18世纪80年代,.拉瓦锡证明呼吸与燃烧一样是氧化作用,几乎同时科学家又发现光合作用本质上是动物呼吸的逆过程。又如1828年F.沃勒首次在实验室中合成了一种有机物——尿素,打破了有机物只能靠生物产生的观点,给“生机论”以重大打击。1860年L.巴斯德证明发酵是由微生物引起的,但他认为必需有活的酵母才能引起发酵。1897年毕希纳兄弟发现酵母的无细胞抽提液可进行发酵,证明没有活细胞也可进行如发酵这样复杂的生命活动,终于推翻了“生机论”。 生物化学的发展大体可分为3个阶段。第一阶段从19世纪末到20世纪30年代,主要是静态的描述性阶段,对生物体各种组成成分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究。其中E.菲舍尔测定了很多糖和氨基酸的结构,确定了糖的构型,并指出蛋白质是肽键连接的。1926年.萨姆纳制得了脲酶结晶,并证明它是蛋白质。此后四、五年间.诺思罗普等人连续结晶了几种水解蛋白质的酶,指出它们都无例外地是蛋白质,确立了酶是蛋白质这一概念。通过食物的分析和营养的研究发现了一系列维生素,并阐明了它们的结构。与此同时,人们又认识到另一类数量少而作用重大的物质——激素。它和维生素不同,不依赖外界供给,而由动物自身产生并在自身中发挥作用。肾上腺素、胰岛素及肾上腺皮质所含的甾体激素都在这一阶段发现。此外中国生物化学家吴宪在1931年提出了蛋白质变性的概念。 第二阶段约在20世纪30~50年代,主要特点是研究生物体内物质的变化,即代谢途径,所以称动态生化阶段。其间突出成就是确定了糖酵解、三羧酸循环(也称克雷布斯循环)以及脂肪分解等重要的分解代谢途径。对呼吸、光合作用以及腺苷三磷酸 (ATP)在能量转换中的关键位置有了较深入的认识。当然,这种阶段的划分是相对的。对生物合成途径的认识要晚得多,在50~60年代才阐明了氨基酸、嘌呤、嘧啶及脂肪酸等的生物合成途径。 第三阶段是从20世纪50年代开始,主要特点是研究生物大分子的结构与功能。生物化学在这一阶段的发展,以及物理学、技术科学、微生物学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透,产生了分子生物学,并成为生物化学的主体。 蛋白质和核酸是两类主要的生物大分子。它们的化学结构与立体结构的研究在50年代都取得了重大进展。蛋白质方面,如β-螺旋结构的提出,测定了胰岛素的化学结构以及肌红蛋白和血红蛋白的立体结构。核酸方面,DNA 双螺旋模型的提出打开了生物遗传奥秘的大门。根据双螺旋结构,完满地解释了DNA的自我复制,在后来的发展中又阐明了转录与转译的机理,提出了中心法则并破译出遗传密码。 1973年重组DNA获得成功,从此开创了基因工程。自1977年以后,用这一技术先后成功地制造了生长激素释放抑制激素、胰岛素、干扰素、生长激素等。1982年用基因工程生产的人胰岛素获得美、英、联邦德国、瑞士等国政府批准出售而正式工业化。 在生物大分子的合成方面,1965年中国科学家首次合成了结晶牛胰岛素,合成的产物经受了严格的物理及化学性质和生物学活性的检验,证明与天然胰岛素具有相同的结构和生物活性。继美国科学家在1972年人工合成DNA以后,中国科学家又在1981年首先合成了具有天然生物活力的酵母丙氨酸tRNA。英美等国科学家在 DNA序列分析及人工合成方面作出了重大贡献。DNA自动合成仪的问世,大大简化了人工合成基因的工作。
生物化学是一门边缘学科,研究的是生命的化学,所以与其它有关的生物学科必然有或多或少的关系.生物学科总是互相为用,互相渗透的.生物体不只一种,因此生物化学有研究动物(包括昆虫)方面的,也有研究植物方面的,还有研究微生物方面的.它们之间有差异、也有共同之处.生物化学在医药、卫生、农业及工业等方面都有应用,是一门基础医学学科,也是一门基础农学学科,而在工业上,如食品加工、酿造、制药、生物制剂制备、以及制革等上,都有应用. (一)生物化学是从有机化学及生理学发展起来的 一直到现在,它与有机化学及生理学之间,仍然关系密切.了解生物分子的结构及性质,并将其合成,乃是有机化学和生物化学的共同课题;在分子水平上弄清生理功能,显然是生理学和生物化学的一个共同目的.从现在的趋向来看,生理学是在更多地采用生物化学的方法,使用生物化学的指标,以解释许多生理现象. (二)微生物学及免疫学 在研究病原微生物的代谢、病毒的化学本质,以及防治措施等,无不应用生物化学的知识和技术.就免疫学而言,不论是体液免疫,还是细胞免疫,都必须在分子水平上,才能阐明机理问题,近来一些生物化学家常以微生物,尤其是细菌为研究材料;这样,一方面可验证在动物体内得到的结果,另一方面由于细菌繁殖生长极其迅速,为在分子水平上研究遗传,提供有利条件;于是应运而生出生化遗传学,又称分子遗传学,进而又派生出遗传工程学.由此不难看出,生物化学与微生物学、免疫学及遗传学之间的关系是何等密切. (三)生物物理学是从生物化学发展起来的 主要应用物理学的理论和方法来研究生物体内各种生物分子的性质和结构,能量的转变,以及生物体内发生的一些过程,如生物发电及发光.生物物理学与生物化学总是相辅相成的.随着量子化学的发展,生物体内化学反应的机理,特别是酶促反应的机理,将来必定要应用生物分子内及作用物分子内电子结构的改变来加以说明. (四)近代药理学往往以酶的活性、激素的作用及代谢的途径等为其发展的依据,于是出现了生化药理学及分子药理学等.病理生理学也注重运用生物化学的原理及方法来研究生理功能的失调及代谢途径的紊乱.甚至,组织学、病理解剖学及寄生虫学等学科,也开始应用生物化学的知识和方法,以探讨和解决它们的问题.这些学科的名称之前,现在多冠以“分子”字样,就是这方面的一个证明. (五)生物化学称为医学学科的基础,在医药卫生的各学科中广泛应用,是理所当然的.事实也是如此.临床医学及卫生保健,在分子水平上,探讨病因,作出论断,寻求防治,增进健康,莫不运用生物化学的知识和技术.镰状细胞性贫血已被证明是血红蛋白β链N未端第六位上的谷氨酸为缬氨酸所取代的结果.关于许多疾病的防治方面,免疫化学无疑是医务工作者所熟知的一种重要的预防、治疗及诊断手段.肿瘤的治疗,不论是放射疗法,抑或是化学疗法,都是使肿瘤细胞中重要的生物分子,如DNA、RNA、蛋白质等分子,改变或破坏其结构,或抑制其生物合成.放射疗法主要是对DNA起作用.而抗肿瘤药物,如抗代谢物、烷化剂、有丝分裂抑制剂及抗生素等,有的在DNA生物合成中起作用,有的在RNA生物合成中起作用,还有的在蛋白质生物合成中起作用,当然不能除外有的药物能抑制不只一种生物合成过程.只要这三种生物分子中任何一种的生物合成有阻碍,都会使肿瘤细胞遭到不同程度的打击,其最致命的要算是破坏DNA的生物合成了,至于用生物化学的方法及指标作为诊断的手段,最为人们所熟知的莫若肝炎诊断中的血液谷丙转氨酶了.总之,生物化学在临床医学及卫生保建上的应用的例子是很多的. (一)物质组成及生物分子 生物体是由一定的物质成分按严格的规律和方式组织而成的.人体约含水55-67%,蛋白质 15~18%,脂类 10~15%,无机盐3~4% 及糖类1~2%等.从这个分析来看,人体的组成除水及无机盐之外,主要就是蛋白质、脂类及糖类三类有机物质.其实,除此三大类之外,还有核酸及多种有生物学活性的小分子化合物,如维生素、激素、氨基酸及其衍生物、肽、核苷酸等.若从分子种类来看,那就更复杂了.以蛋白质为例,人体内的蛋白质分子,据估计不下100000种.这些蛋白质分子中,极少与其它生物体内的相同.每一类生物都各有其一套特有的蛋白质;它们都是些大而复杂的分子.其它大而复杂的分子,还有核酸、糖类、脂类等;它们的分子种类虽然不如蛋白质多,但也是相当可观的.这些大而复杂的分子称为“生物分子”.生物体不仅由各种生物分子组成,也由各种各样有生物学活性的小分子所组成,足见生物体在组成上的多样性和复杂性. 大而复杂的生物分子在体内也可降解到非常简单的程度.当生物分子被水解时,即可发现构成它们的基本单位,如蛋白质中的氨基酸,核酸中的核苷酸,脂类中脂肪酸及糖类中的单糖等.这些小而简单的分子可以看作生物分子的构件,或称作“构件分子”.它们的种类为数不多,在每一种生物体内基本上都是一样的.实际上,生物体内的生物分子仅仅是由不多几种构件分子借共价键连接而成的.由于组成一个生物分子的构件分子的数目多,它的分子就大;因为构件分子不只一种,而且其排列顺序又可以是各种各样,由此而形成的生物分子的结构,当然就复杂.不仅如此,某些生物分子在不同情况下,还会具有不同的立体结构.生物分子的种类是非常多的.自然界约一百三十余万种生物体中,据估计总大约有1010~ 1012种蛋白质及1010种核酸;它们都是由一些构件分子所组成.构件分子在生物体内的新陈代谢中,按一定的组织规律,互相连接,依次逐步形成生物分子、亚细胞结构、细胞组织或器官,最后在神经及体液的沟通和联系下,形成一个有生命的整体. (二)物质代谢 生物体内有许多化学反应,按一定规律,继续不断地进行着.如果其中一个反应进行过多或过少,都将表现为异常,甚至疾病.一旦这些反应停止,生命即告终结. 生物体内参加各种化学反应的分子和离子,不仅有生物分子,而更多和更主要的还是小的分子及离子.有人认为,没有小分子及离子的参加,不能移动或移动不便的生物分子便不能产生各种生命攸关的生物化学反应.没有二磷酸腺苷(ADP)及三磷酸腺苷(ATP)这样的小分子作为能量接受、储备、转运及供应的媒介,则体内分解代谢放出的能,将会散发为热而被浪费掉,以致一切生理活动及合成代谢无法进行.再者,如果没有Mg2+、Mn2+、Ca2+、K+等离子的存在,体内许多化学反应也不会发生,凭借各种化反应,生物体才能将环境中的物质(营养素)及能量加以转变、吸收和利用.营养素进人体内后,总是与体内原有的混合起来,参加化学反应.在合成反应中,作为原料,使体内的各种结构能够生长、发育、修补、替换及繁殖.在分解反应中,主要作为能源物质,经生物氧化作用,放出能量,供生命活动的需要,同时产生废物,经由各排泄途径排出体外,交回环境,这就是生物体与其外环境的物质交换过程,一般称为物质代谢或新陈代谢.据估计一个人在其一生中(按60岁计算),通过物质代谢与其体外环境交换的物质约相当于60000kg水,10000kg糖类,1600kg蛋白及1000kg脂类. (三)物质代谢的调节控制 物质代谢的调节控制是生物体维持生命的一个重要方面.物质代谢中绝大部分化学反应是在细胞内由酶促成,而且具有高度自动调节控制能力.这是生物的重要特点之一.一个小小的活细胞内,几近两千种酶,在同一时间内,催化各种不同代谢中各自特有的化学反应.这些化学反应互不妨碍,互不干扰,各自有条不紊地以惊人的速度进行着,而且还互相配合.结果,不论是合成代谢还是分解代谢,总是同时进行到恰到好处.以蛋白质为例,用人工合成,即使有众多高深造诣的化学家,在设备完善的实验室里,也需要数月以至数年,或能合成一种蛋白质.然而在一个活细胞里,在37℃及近于中性的环境中,一个蛋白质分子只需几秒钟,即能合成,而且有成百上千个不相同的蛋白质分子,几乎象在同一个反应瓶中那样,同时在进行合成,而且合成的速度和量,都正好合乎生物体的需要.这表明,生物体内的物质代谢必定有尽善尽美的安排和一个调节控制系统.根据现有的知识,酶的严格特异性、多酶体系及酶分布的区域化等的存在,可能是各种不同代谢能同时在一个细胞内有秩序地进行的一个解释.在调节控制方面,动物体内,除神经体液发挥着重要作用之外,作用物的供应及输送、产物的需要及反馈抑制,基因对酶的合成的调控,酶活性受酶结构的改变及辅助因子的丰富与缺乏的影响等因素,亦不可忽视. (四)结构与功能 组成生物体的每一部分都具有其特殊的生理功能.从生物化学的角度,则必须深入探讨细胞、亚细胞结构及生物分子的功能.功能来自结构.欲知细胞的功能,必先了解其亚细胞结构;同理,要知道一种亚细胞结构的功能,也必先弄清构成它的生物分子.关于生物分子的结构与其功能有密切关系的知识,已略有所知.例如,细胞内许多有生物催化剂作用的蛋白质——酶;它们的催化活性与其分子的活性中心的结构有着密切关系,同时,其特异性与其作用物的结构密切相关;而一种变构酶的活性,在某种情况下,还与其所催化的代谢途径的终末产物的结构有关.又如,胞核中脱氧核糖核酸的结构与其在遗传中的作用息息相关;简而言之,DNA中核苷酸排列顺序的不同,表现为遗传中的不同信息,实际是不同的基因.生物化学近年来在这方面的发展极为迅速,有人将这部分内容叫作分子生物学. 在生物化学中,有关结构与功能关系的研究,才仅仅开始;尚待大力研究的问题很多,其中重大的,有亚细胞结构中生物分子间的结合,同类细胞的相互识别、细胞的接触抑制、细胞间的粘合、抗原性、抗原与抗体的作用、激素、神经介质及药物等的受体等. (五)繁殖与遗传 生物体有别干无生物的另一突出特点是具有繁殖能力及遗传特性.一切生物体都能自身复制;复制品与原样几无差别,且能代代相传,这就是生物体的遗传特性.遗传的特点是忠实性和稳定性,三十多年前,对遗传的了解,还不够深入.基因还只是一个神秘莫测的术语.近年来,随着生物化学的发展,已经证实,基因只不过是DNA分子中核苷酸残基的种种排列顺序而已.现在DNA分子的结构已不难测得,遗传信息也可以知晓,传递遗传信息过程中的各种核糖核酸也已基本弄清,不但能在分子水平上研究遗传,而且还有可能改变遗传,从而派生出遗传工程学.如果能将所需要的基因提出或合成,再将其转移到适当的生物体内去,以改变遗传、控制遗传,这不但能解除人们一些疾患,而且还可以改良动、植物的品种,甚至还可能使一些生物,尤其是微生物,更好为人类服务,可以预见在不远的将来,这一发展将为人类的幸福作出巨大的贡献. 生物化学是一门较年轻的学科,在欧洲约在160年前开始,逐渐发展,一直到1903年才引进“生物化学”这个名词而成为一门独立的学科,但在我国,其发展可追溯到远古.我国古代劳动人民在饮食、营养、医、药等方面都有不少创造和发明,生物化学的发展可分为:叙述生物化学、动态生物化学及机能生物化学三个阶段. (一)叙述生物化学阶段 1.饮食方面:公元前21世纪,我国人民已能造酒,相传夏人仪狄作酒,禹饮而甘之,作酒必用曲,故称曲为酒母,又叫做酶,与媒通,是促进谷物中主要成分的淀粉转化为酒的媒介物.现在我国生物化学工作者将促进生物体内化学反应的媒介物(即生物催化剂)统称为酶,从《周礼》的记载来推测,公元前12世纪以前,已能制饴,饴即今之麦芽糖,是大麦芽中的淀粉酶水解谷物中淀粉的产物.《周礼》称饴为五味之一.不但如此,在这同时,还能将酒发酵成醋.醋亦为五味之一.《周礼》上已有五味的描述.可见我国在上古时期,已使用生物体内一类很重要的有生物学活性的物质——酶,为饮食制作及加工的一种工具.这显然是酶学的萌芽时期. 2.营养方面:《黄帝内经·素问》的“藏气法时论”篇记载有“五谷为养,五畜为益,五果为助,五菜为充”,将食物分为四大类,并以“养”、“益”、“助”、“充”表明在营养上的价值.这在近代营养学中,也是配制完全膳食的一个好原则.谷类含淀粉较多,蛋白质亦不少,宜为人类主食,是生长、发育以及养生所需食物中之最主要者;动物食品含蛋白质,质优且丰富,但含脂肪较多,不宜过多食用,可用以增进谷类主食的营养价值而有益于健康,果品及蔬菜中无机盐类及维生素较为丰富,且属于粗纤维,有利食物消化及废物的排出;如果膳食能得到果品的辅助,蔬菜的充实,营养上显然是一个无可争辩的完全膳食.膳食疗法早在周秦时代即已开始应用,到唐代已有专书出现.盂诜(公元7世纪)著《食疗本草》及昝殷(约公元8世纪)著《食医必鉴》等二书,是我国最早的膳食疗法书籍.宋朝的《圣济总录》(公元前12世纪)是阐明食治的.元朝忽思慧(公元14世纪)针对不同疾患,提出应用的食物及其烹调方法,并编写成《饮膳正要》.由此可看出我国古代医务工作者应用营养方面的原理,试图治疗疾患的一些端倪. 3.医药方面:我国古代医学对某些营养缺乏病的治疗,也有所认识,如地方性甲状腺肿古称“瘿病”,主要是饮食中缺碘所致,有用含碘丰富的海带、海藻、紫菜等海产品防治.公元 4世纪,葛洪著《肘后百一方》中载有用海藻酒治疗瘿病的方法.唐·王焘(公元8世纪)的《外台秘要》中载有疗瘿方36种,其中27种为含碘植物.而在欧洲直到公元1170年才有用海藻及海绵的灰分治疗此病者.脚气病是缺乏维生素B1的病.孙思邈(公元581~682年)早有详细研究,认为是一种食米区的疾病,分为“肿”、“不肿”及“脚气入心”三种,可用含有维生素B1的车前子、防风、杏仁、大豆、槟榔等治疗.酿酒用的曲及中药中的神曲(可生用)均含维生素B1较丰富,且具有水解糖类的酶,可用以补充维生素B1的不足,亦常用以治疗胃肠疾患.夜盲症古称“雀目”,是一种缺乏维主素A的病症.孙思邈首先用含维生素A较丰富的猪肝治疗.我国最早的眼科专著《龙木论》记载用苍术、地肤子、细辛、决明子等治疗雀目.这些药物都是含有维生素A原的植物. 我国研究药物最早者据传为神农.神衣后世又称炎帝,是始作方书,以疗民疾者.《越绝书》上有神农尝百草的记载.自此以后,我国人民开始用天然产品治疗疾病,如用羊靥(包括甲状腺的头部肌肉)治甲状腺肿,紫河车(胎盘)作强壮剂,蟾酥(蟾蜍皮肤疣的分泌物)治创伤,羚羊角治中风,鸡内金止遗尿及消食健胃等.而最值得一提的是秋石.秋石是从男性尿中沉淀出的物质,用以治病者.其制取确实是最早从尿中分离类固醇激素的方法,其原理颇与近代有所相同.近代的方法为Windaus等在本世纪30年代所创,而我国的方法则出自11世纪沈括(号存中)著的《沈存中良方》中,现仍可在《苏沈良方》中寻着.其详细制法,在《本草纲目》上亦有记载,可概括为用皂角汁将类固醇激素,主要为睾酮,从男性尿中沉淀出来,反复熬煎制成结晶,名为秋石.皂角汁中含有皂角苷,是常用以提炼固醇类物质的试剂.这样看来,人类利用动物产品,调节生理功能,治疗疾病是从10世纪开始,实为内分泌学的萌芽. 明代李时珍(公元1522~1596年)撰著《本草纲目》,凡52卷,共载药物1800余种,其中除植物药物外,尚载鱼类63种,兽类123种,昆虫百余种,鸟类77种及介类45种.书中还详述人体的代谢物、分泌物及排泄物等,如人中黄(即粪)、淋石(即尿)、乳汁、月水、血液及精液等.这一巨著不但集药物之大成,对生物化学的发展也不无贡献. 这样看来,中国古代在生物化学的发展上,是有一定贡献的.但是由于历代封建王朝的尊经崇儒,斥科学为异端,所以近代生物化学的发展,欧洲就处于领先地位.18世纪中叶, Scheele研究生物体(植物及动物)各种组织的化学组成,一般认为这是奠定现代生物化学基础的工作.随后,voisier于1785年证明,在呼吸过程中,吸进的氧气被消耗,呼出二氧化碳,同时放出热能,这意味着呼吸过程包含有氧化作用,这是生物氧化及能代谢研究的开端.接着,Beaumont(1833年)及Bernard(1877年)在消化基础上,Pasteur(1822~1895年)在发酵上,以及Liebig(1803~1873年)在生物物质的定量分析上,都作出显著的贡献.1828年Wohler在实验室里将氰酸铵转变成尿素,氰酸铵是一种普通的无机化合物,而尿素是哺乳动物尿中含氮物质代谢的一种主要产物,人工合成尿素的成功,不但为有机化学扫清了障碍,也为生物化学发展开辟了广阔的道路.自此直到20世纪初叶,对生物体内的物质,如脂类、糖类及氨基酸的研究,核质及核酸的发现,多肽的合成等,而更有意义的则是在1897年Buchner制备的无细胞酵母提取液,在催化糖类发酵上获得成功,开辟了发酵过程在化学上的研究道路,奠定了酶学的基础.9年之后,Harden与Young又发现发酵辅酶的存在,使酶学的发展更向前推进一步. 以上包括我国古代及欧洲的发明创造、研究发现,均可算是生物化学的萌芽时期,虽然也有生物体内的一些化学过程的发现和研究,但总的说来,还是以分析和研究组成生物体的成分及生物体的分泌物和排泄物为主,所以这一时期可以看作叙述生物化学阶段. (二)动态生物化学阶段 从20世纪开始,生物化学进入了一个蓬蓬勃勃的发展时期.在营养方面,研究了人体对蛋白质的需要及需要量,并发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、多种维生素及一些不可或缺的微量元素等.在内分泌方面,发现了各种激素.许多维生素及激素不但被提纯,而且还被合成.在酶学方面Sumner于1926年分离出尿酶,并成功地将其做成结晶.接着,胃蛋白酶及胰蛋白酶也相继做成结晶.这样,酶的蛋白质性质就得到了肯定,对其性质及功能才能有详尽的了解,使体内新陈代谢的研究易于推进.在这一时期,我国生物化学家吴宪等在血液分析方面创立了血滤液的制备及血糖的测定等方法,至今还为人们所采用;在蛋白质的研究中,提出了蛋白质变性学说;在免疫化学上,首先使用定量分析方法,研究抗原抗体反应的机制;在营养方面,比较荤膳与素膳的营养价值,并发现动物的消化道可因膳食中营养素价值的不同及丰富与否而发生一定的改变;食素膳者与食荤膳者相比,胃稍大而肠较长.自此以后,生物化学工作者逐渐具备了一些先进手段,如放射性核素示踪法,能够深入探讨各种物质在生物体内的化学变化,故对各种物质代谢途径及其中心环节的三羧酸循环,已有了一定的了解.第二次世界大战后,特别从50年代开始,生物化学的进展突飞猛进;对体内各种主要物质的代谢途径均已基本搞清楚,所以,这个时期可以看作动态生物化学阶段. (三)机能生物化学阶段 近20多年来,除早已在研究代谢途径时所使用的放射性核素示踪法之外,还建立了许多先进技术及方法.例如,在分离和鉴定各种化合物时,有各种各样敏感而特异的电泳法及层析法,还有特别适用于分离生物大分子的超速离心法;在测定物质的化学组成时,可使用自动分析仪,如氨基酸自动分析仪等;甚至在测定氨基酸在蛋白质分子中的排列顺序时,也有可供使用的自动顺序分析仪.还有不少近代的物理方法和仪器(如红外、紫外、X线等各种仪器),用以测定生物分子的性质和结构.在知道生物分子的结构之后,就有可能了解其功能,还有可能用人工方法合成.1965年我国的生物化学工作者和有机化学工作者首先人工合成了有生物学活性的胰岛素,开阔了人工合成生物分子的途径.除此之外,生物化学家也常常采用人工培养的细胞及繁殖迅速的细菌,作为研究材料,并用现代的先进手段,不但把糖类、脂类及蛋白质的分解代谢途径弄得更清楚,而且还将糖类、脂类、蛋白质、核酸、胆固醇、某些固醇类激素、血红素等的生物合成基本上己搞明白;不但测出了某些有生物学活性的重要蛋白质的结构(包括一、二、三及四级结构),尤其是一些酶的活性部位,而且还测出了一些脱氧核糖核酸(DNA)及核糖核酸(RNA〕的结构,从而确定了它们在蛋白质生物合成及遗传中的作用.体内构成各种器官及组织的组成成分都有其特殊的功能,而功能则来源于各种组成的分子结构;有特殊机能的器官和组织,无疑是由具有特殊结构的生物分子所构成.探索结构与功能之间的关系正是现时期的任务.所以,可以认为生物化学已进入机能生物化学阶段.
化学与生命科学的关系生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律,以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。用于有效地控制生命活动,能动地改造生物界,造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系,是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。 生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学。支配着无生命世界的物理和化学定律同样也适用于生命世界,无须赋于生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解,无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。比如生命科学中一个世纪性的难题是“智力从何而来?”我们对单一神经元的活动了如指掌,但对数以百亿计的神经元组合成大脑后如何产生出智力却一无所知。可以说对人类智力的最大挑战就是如何解释智力本身。对这一问题的逐步深入破解也将会相应地改变人类的知识结构。 生命科学研究不但依赖物理、化学知识,也依靠后者提供的仪器,如光学和电子显微镜、蛋白质电泳仪、超速离心机、X-射线仪、核磁共振分光计、正电子发射断层扫描仪等等,举不胜举。生命科学学家也是由各个学科汇聚而来。学科间的交叉渗透造成了许多前景无限的生长点与新兴学科。 生命科学研究或正在研究着的主要课题是:生物物质的化学本质是什么?这些化学物质在体内是如何相到转化并表现出生命特征的?生物大分子的组成和结构是怎样的?细胞是怎样工作的?形形色色的细胞怎样完成多种多样的功能?基因作为遗传物质是怎样起作用的?什么机制促使细胞复制?一个受精卵细胞怎样在发育成由许多极其不同类型的细胞构成的高度分化的多细胞生物的奇异过程中使用其遗传信息?多种类型细胞是怎样结合起来形成器官和组织?物种是怎样形成的?什么因素引起进化?人类现在仍在进化吗?在一特定的生态小生境中物种之间的关系怎样?何种因素支配着此一生境中每一物种的数量?动物行为的生理学基础是什么?记忆是怎样形成的?记忆存贮在什么地方?哪些因素能够影响学习和记忆?智力由何而来?除了在地球上,宇宙空间还有其它有智慧的生物吗?生命是怎样起源的?等等。 生物技术 本专业培养具备生命科学的基本理论和较系统的生物技术的基本理论、基本知识、基本技能,能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作,能在工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。 生化技术 生物学的分支学科。它是研究生命物质的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化的科学。 生物化学若以不同的生物为对象,可分为动物生化、植物生化、微生物生化、昆虫生化等。若以生物体的不同组织或过程为研究对象,则可分为肌肉生化、神经生化、免疫生化、生物力能学等。因研究的物质不同,又可分为蛋白质化学、核酸化学、酶学等分支。研究各种天然物质的化学称为生物有机化学。研究各种无机物的生物功能的学科则称为生物无机化学或无机生物化学。60年代以来,生物化学与其他学科融合产生了一些边缘学科如生化药理学、古生物化学、化学生态学等;或按应用领域不同,分为医学生化、农业生化、工业生化、营养生化等。 生物化学这一名词的出现大约在19世纪末、20世纪初,但它的起源可追溯得更远,其早期的历史是生理学和化学的早期历史的一部分。例如18世纪80年代,.拉瓦锡证明呼吸与燃烧一样是氧化作用,几乎同时科学家又发现光合作用本质上是动物呼吸的逆过程。又如1828年F.沃勒首次在实验室中合成了一种有机物——尿素,打破了有机物只能靠生物产生的观点,给“生机论”以重大打击。1860年L.巴斯德证明发酵是由微生物引起的,但他认为必需有活的酵母才能引起发酵。1897年毕希纳兄弟发现酵母的无细胞抽提液可进行发酵,证明没有活细胞也可进行如发酵这样复杂的生命活动,终于推翻了“生机论”。 生物化学的发展大体可分为3个阶段。第一阶段从19世纪末到20世纪30年代,主要是静态的描述性阶段,对生物体各种组成成分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究。其中E.菲舍尔测定了很多糖和氨基酸的结构,确定了糖的构型,并指出蛋白质是肽键连接的。1926年.萨姆纳制得了脲酶结晶,并证明它是蛋白质。此后四、五年间.诺思罗普等人连续结晶了几种水解蛋白质的酶,指出它们都无例外地是蛋白质,确立了酶是蛋白质这一概念。通过食物的分析和营养的研究发现了一系列维生素,并阐明了它们的结构。与此同时,人们又认识到另一类数量少而作用重大的物质——激素。它和维生素不同,不依赖外界供给,而由动物自身产生并在自身中发挥作用。肾上腺素、胰岛素及肾上腺皮质所含的甾体激素都在这一阶段发现。此外中国生物化学家吴宪在1931年提出了蛋白质变性的概念。 第二阶段约在20世纪30~50年代,主要特点是研究生物体内物质的变化,即代谢途径,所以称动态生化阶段。其间突出成就是确定了糖酵解、三羧酸循环(也称克雷布斯循环)以及脂肪分解等重要的分解代谢途径。对呼吸、光合作用以及腺苷三磷酸 (ATP)在能量转换中的关键位置有了较深入的认识。当然,这种阶段的划分是相对的。对生物合成途径的认识要晚得多,在50~60年代才阐明了氨基酸、嘌呤、嘧啶及脂肪酸等的生物合成途径。 第三阶段是从20世纪50年代开始,主要特点是研究生物大分子的结构与功能。生物化学在这一阶段的发展,以及物理学、技术科学、微生物学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透,产生了分子生物学,并成为生物化学的主体。 蛋白质和核酸是两类主要的生物大分子。它们的化学结构与立体结构的研究在50年代都取得了重大进展。蛋白质方面,如β-螺旋结构的提出,测定了胰岛素的化学结构以及肌红蛋白和血红蛋白的立体结构。核酸方面,DNA 双螺旋模型的提出打开了生物遗传奥秘的大门。根据双螺旋结构,完满地解释了DNA的自我复制,在后来的发展中又阐明了转录与转译的机理,提出了中心法则并破译出遗传密码。 1973年重组DNA获得成功,从此开创了基因工程。自1977年以后,用这一技术先后成功地制造了生长激素释放抑制激素、胰岛素、干扰素、生长激素等。1982年用基因工程生产的人胰岛素获得美、英、联邦德国、瑞士等国政府批准出售而正式工业化。 在生物大分子的合成方面,1965年中国科学家首次合成了结晶牛胰岛素,合成的产物经受了严格的物理及化学性质和生物学活性的检验,证明与天然胰岛素具有相同的结构和生物活性。继美国科学家在1972年人工合成DNA以后,中国科学家又在1981年首先合成了具有天然生物活力的酵母丙氨酸tRNA。英美等国科学家在 DNA序列分析及人工合成方面作出了重大贡献。DNA自动合成仪的问世,大大简化了人工合成基因的工作。
生物化学是生命科学领域一门重要的基础学科,也是医学类专业必修的一门课程。只有在生物化学的基础上,才能为后续学习医学各科学(护理学、药学和临床医学、医学技术等)奠定基础。 生物化学属于研究生物体的化学组成及其变化规律的科学,是从分子水平和化学变化的本质上探讨并阐明生命现象的,生物化学就是生命的化学。人体是生物化学研究的重要对象:阐述正常人体的基本生物化学过程,包括生物大分子的结构与功能、物质代谢及其调节、基因信息的传递、细胞信号转导及与护理临床实际关系密切的有关专题,如肝的生物化学、水和电解质代谢及维生素等内容。 各基础医学的研究已深入到分子水平,并以生化的理论与技术予以解决。许多疾病的发病机理也需要从分子水平加以解释。医学与生化有密切的联系,并应用生化的理论和方法来诊断和防治疾病。生物化学知识,是医学各科学的理论基础。 希望有所帮助,谢谢
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人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时,在生产活动中不断排放出大量有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理,已开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洁工业技术,消减污染源头,生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。 绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学及其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。 化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质,但是在许多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放物,造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学,它的主要特点是“原子经济性”,即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现“零排放”,因此既可以充分利用资源,又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起,它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。1 采用无毒、无害并可循环使用的新物料 原料选择 工业化的发展为人类提供了许多新物料,它们在不断改善人类物质生活的同时,也带来大量生活废物,使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平,又不破坏环境,我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。 以塑料为例,据统计,到1989年美国在包装上使用的塑料就超过亿kg(20世纪90年代数量进一步上升),打开包装后即被抛弃,这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题:掩埋它们将永久留在土地里中;焚烧它们会放出剧毒。 我国也大量使用塑料包装,而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前国际上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目,已取得一些进展。 溶剂的选择 大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质,分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中,有机溶剂是最常用的反应介质,这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此,在无溶剂存在下进行的有机反应,用水作反应介质,以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。 固相反应 固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。 以水为溶剂的反应 由于大多数有机化合物在水中的溶解性差,而且许多试剂在水中会分解,因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性,因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”,价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的,有时可提高反应速率和选择性,更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。 水相有机合成在有机金属类反应,水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中,开发利用以水作溶剂是大有可为的。 超临界流体作为有机溶剂 超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体,是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF),特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界点(℃,7 )以上的CO2流体。它通常具有流体的密度,因而有常规常态溶剂的溶解度;在相同条件下,它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度。而且,由于具有很大的可压缩性,流体的密度,溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。 催化剂的选择 许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂,这些液体酸催化剂的共同缺点是:对设备腐蚀严重,对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境,多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手,大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟,这种催化剂选择性高,乙苯收率超过,而且催化剂寿命长。2 化学反应的绿色化 为了节约资源和减少污染,合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面,一是选择性(化学、区域、非对映体和对映体选择性),另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物,理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物,不产生副产物或废弃物,实现废物的“零排放”。为此,化学化工工作者在设计合成路线时,要减少“中转”、增加“直快”、“特快”,更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子,减少中间产物的形成,少用或不用保护基或离去基,避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多,在些不作赘述。3 生物技术的应用 生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分,生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一,它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发,它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程,其产品常常又具有特殊性能。因此,生物技术的研究和应用倍受青睐。 绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响,而且将为我国的企业与国际接轨创造条件。
化学(英语:Chemistry)是一门以实验为载体的科学以研究物质的结构、变化。化学研究的对象涉及物质之间的相互关系,或物质和能量之间的关联。传统的化学常常都是关于两种物质接触、变化,即化学反应,又或者是一种物质变成另一种物质的过程。这些变化有时会需要使用电磁波,当中电磁波负责激发化学作用。不过有时化学都不一定要关于物质之间的反应。光谱学研究物质与光之间的关系,而这些关系并不涉及化学反应。化学(chemistry)[1]是一门研究物质的组成、结构、性质以及其变化规律的一门科学。它对我们认识和利用物质具有重要的作用,世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科,它与人类进步和社会发展的关系非常密切,它的成就是社会文明的重要标志。“化学”一词,若单从字面解释就是“变化的科学”之意。化学主要研究的是化学物质互相作用的科学. 化学如同物理皆为自然科学之基础科学。很多人称化学为“中心科学”(Central science),因为化学为部分科学学门的核心,如材料科学、纳米科技、生物化学等。化学(chemistry)是研究物质的组成、结构、性质、以及变化规律的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的成就是社会文明的重要标志。
生命科学是通过分子遗传学为主的研究生命活动规律、生命的本质、生命的发育规律,以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。下面是由我整理的生命科学学术论文,谢谢你的阅读。
有机化学与生命科学的关系
摘 要:有机化学在生命科学发展中起着理论基础,研究工具,阐明本质的重要作用,它们有着密切的关系。本文从有机化学的发展与生命科学,有机化学的主要研究成果与生命科学,有机化学研究的任务与生命科学,三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。
关键词:有机化学;生命科学;关系
有机化学是生命科学的基础,有机化合物是构成生物体的主要物质,生物体中各种有机化合物的结构、性质以及它们在生物体内的的合成、分解、转化、代谢无不以有机化学为基础。有机化学产品正越来越多地应用于农业。如农药(杀虫剂、杀菌剂、除草剂)、植物生长调节剂、化肥、农膜等保证了农业生产;兽医药、饲料添加剂促进了畜牧业生产。要正确地使用,必须了解这些有机化合物的组成、性质和生理功能。但是,目前有些学校的生命科学专业越来约忽视有机化学课程,课时越来越少,这样对学生的进一步学习不利,比如生物化学、分子生物学等后续课程的学习。本文将从有机化学的发展与生命科学,有机化学的主要研究成果与生命科学,有机化学研究的任务与生命科学,三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。希望能引起从事生命科学专业人对有机化学的重视。
1. 有机化学的发展与生命科学有密切的关系
有机化学就其最初的意义而言,是生物物质的化学。1807年,J. F. Yon Berzilius首先把从活细胞中获得的化合物命名为有机化合物。那时人们对生命现象的本质还没有认识,因而便赋予有机化合物一种神秘的色彩,许多化学家认为有机物是不可能用人工的方法合成的,它们是“生命力”所创造的。但是1828年,F. Wohler从无机物氰酸铵制得了尿素,否定了关于“生命力”的假说,可以说是化学家第一次干预了生命科学。
随后有机化学的发展主要集中在有机物的结构研究和合成方法上,较少关心它们的生物功能。尽管如此,许多化学家的研究成果还是成为了生命科学发展过程的里程碑。比如,19世纪中叶,I. Pasteur关于左旋和右旋酒石酸经典式的研究,导致70年代Vanthof和LeBel碳原子四面体构型学说的建立,它是生命分子结构不对称性的基础。E. Fischer对碳水化合物立体化学和肽合成化学的贡献是这两大类重要的生命分子化学的奠基石。20世纪50年代,A. Todd建立的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的化学结构,为Vatson-Crick DNA双螺旋结构的提出铺平了道路。60年代H. G. Khorana开创的磷酸二酯法合成寡核苷酸,不但证明了DNA上每三个碱基组成一个三联体密码子编码一个氨基酸从而提出了一套遗传密码,而且也开始了人工合成DNA的研究。化学家也将用化学小分子和化学工具研究生命体系。1985年H. Smith和K. Mullis发明了聚合酶链式反应(PCR)从而使分子生物学在技术上有了一个突破和飞跃。1988年SchrEiber在做靶向合成(TOS)天然产物FK506时发现FK506的结合蛋白FKBP12。1991年他们又利用小分子探针FK506和Cyclosporin发现他们可以抑制磷酸化酶神经组蛋白Calcineuin的活性。同时发现了可以生成FKBP-12-FK506神经组蛋白复合物和cyclophilin-cyclospolin-calcineulin的复合物。这些小分子同时与两个蛋白结合,而表现出的生物活性也是细胞内信号传导通路的分子基础。1992年,SchrEIber在美国《化学与工程新闻》发表了题为“用有机化学的原理探索细胞学”的论文,确信生命的过程就是生物体中化学变化过程[1-3]。
总之,有机化学理论上和实践上的成就为现代生物学的诞生和发展打下了坚实的基础。价键理论、构象学说、反应机理等成为解释生化反应的有力手段,蛋白质和核酸的组成和结构研究,顺序测定方法的建立,合成方法的创建,酶催化机制的研究,模拟酶的合成的化学模型的建立,小分子探针技术,单分子激发的技术,单分子操作的技术等重大成就,为现代生物学及生物技术开辟了道路。有机化学与生物问题的密切结合是推动生命科学发展的有力柱,也将人们对生命过程的了解提高到一个新的层次[4, 5]。
2. 一百多年来,有机化学的最高科学成果—— 诺贝尔化学奖综览
1901-2010年共110年,除去8年未授奖外,共授化学奖102项,其中有机化学方面得化学奖65项,占整个化学奖的。碳水化合物、光合作用得研究共8项;蛋白质、酶和核酸方面得研究共18项;甾族化合物、维生素和生物碱方面研究共8项;其它方面共31项。其中与生物相关的占34项。占有机化学的。由此可以看出有机化学与生命科学有着密不可分的关系。
3. 有机化学研究的任务与生命科学的关系
有机化学研究的主要任务是分离提纯、物理有机化学、合成。分离提纯即分离、提取自然界存在的各种有机物,测定它们的结构和性质,以便加以利用。物理有机化学是研究有机物结构与性质间的关系、反应经历的途径、影响反应的因素等,以便控制反应向我们需要的方向进行。合成是在确定了分子结构并对许多有机化合物的反应有相当了解的基础上,以由石油或煤焦油中取得的许多简单有机物为原料,通过各种反应,合成我们所需要的自然界存在的,或者自然界不存在的全新的有机物[6]。
有机化合物的分离提纯与生命科学
有机化学的分离提纯与生命科学的关系主要体现在两个方面,一是天然有机化学,二是分离与分析。
天然有机化学是研究动植物(包括海洋、陆地和微生物的次级代谢产物)及生物体内源性生理活性物质的有机化学。目的是希望发掘有生理活性的天然化合物,作为发展新药先导化合物,或者直接用于临床或为农业生产服务。天然有机化学的发展与国民经济有密切的联带关系,对于开发新型药物、新型农药至关重要。我国自然资源非常丰富,又有几千年传统防治疾病的经验积累,在我国大力发展天然有机化学的研究有着非常现实的意义。对内源性生理活性物质的发现及其生理活性研究,又开辟了天然有机化学研究的新领域。充分利用开发我国动植物资源包括海洋生物资源,努力开拓新的生理活性物质,为国民经济服务是天然有机化学的重要任务。
分离提纯和分析的紧密结合是有机分析的一大特点。在生命科学中也涉及到复杂系统的痕量或微量的有机物分离分析问题,比如生物活性物质的提取和分析等。气相色谱的发展是高效分离的突破口,而高效气相色谱和高效液相色谱是现代分离技术的基础。在气相色谱中新型高选择性的耐高温固定相(如手性固定相和异构体选择性分离的固定相)仍是比较活跃的研究领域。液相色谱中选择性色谱柱和选择性流动相
的应用发展是今后若干年中的主攻方面。细径柱的合理开发,多维色谱以及以色谱为主的系统分析网络将使复杂系统有机痕量物质的分离和分析跃上新的台阶。超临界流体色谱,包括毛细管柱超临界流体色谱是正在发展中的新技术。毛细管电泳是生命科学日益发展的情况下产生的新型的高效技术,在蛋白质和核酸的分离方面已显出极大的威力,是有很强发展活力的新领域。核磁共振波谱技术在谱仪性能和测量方法上有了巨大的进步,其中二维方法的发展已成为解决结构问题最主要的物理方法。NMR今后的发展趋势是如何得到更多的相关信息、简化图谱、提高检测灵敏度和发展三维核磁共振技术。质谱技术最突出的进步是新的解析电离技术的发展。随着接口技术的进步,联用技术的应用面更扩大,效果更为提高。这将使质谱成为生命科学中的一个崭新的研究手段。
物理有机化学与生命科学
物理有机化学主要是通过现代物理实验方法与理论计算方法研究有机分子结构及其物理、化学性能之间的关系,阐明有机化学的反应机理。生命科学中的物理有机化学研究,包括主——客体化学中的模拟酶催化反应,主体分子提供的微环境可控制反应,主体分子对客体分子的识别作用以及疏水亲脂作用等都是具有重要理论意义的研究领域。量子有机化学由静态向动态方向的发展是当前物理有机化学的重要组成,分子力学方法在有机分子结构与构象的研究方面有着非常乐观的发展前景。我国化学家蒋锡夔院士等发表了题为“物理有机化学前沿领域两个重要方面——有机分子簇集和自由基化学的研究”的论文,提出了可用物理有机化学方法解决生命科学的难题。
有机合成与生命科学
有机合成也与生命科学有着密切的关系。在与生命科学的联系中,金属有机化学和元素有机化学是最为活跃的领域之一。比如,有机磷化合物在农药、医药、萃取剂等方面以及有机合成化学中都有重要的应用。开展有生物活性的有机磷化合物的研究,在生命科学研究中也具有极为重要的意义。近年生物有机硅化合物以及有机硅化合物在有机合成中的应用有新的迅速发展。在基础和应用基础研究方面,硅烯、硅宾、硅的3d空轨道化学和多硅烷的研究是当今有机硅化学重要研究课题。有机硅化合物在有机合成中特别在天然有机物的合成中占有重要的地位。
无论从有机化学的发展、有机化学的研究成果和有机化学研究的任务来看,有机化学课程在生命科学中都起着理论基础,研究工具,阐明本质的重要作用。因此在生命科学中要加强有机化学的学习。
[参考文献]
[1]SchrEiber SL. Using the principle of organic chemistry ti explore cell New,1992,70:22~ 32.
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[3]张礼和. 从生物有机化学到化学生物学. 化学进展,2004,16(2):313-318.
[4]朱光美,杜灿屏. 试谈生物有机化学研究的现状与展望. 大学化学,(4):6-8.
[5]吴毓林,陈耀叠. 探索有机体的奥秘—谈世纪交替时代的有机化学. 中国科学院院刊,1995,10(10):215-219.
[6]汪小兰,有机化学(第四版),高等教育出版社,2005,1-2.
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化学是一门是实用的学科,它是自然科学迅猛发展的基础。 化肥和农药以及杀虫剂的使用,处理有害物质 ,增加了农作物的产量 、新型药物的合成,挽救了成千上百万人的生命,洗洁精能够溶解油污,给人们清洁带来了方便,味精的发现与合成,使烧菜口味更加鲜美 。化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学.它与我们的生活息息相关,在我们的日常生活中无处不在。”没有化学创造的物质文明,就没有人类的现代生活。就化学对人类的日常生活的影响来说,化学在我们的日常生活中无处不在。首先,我们的衣、食、住、行无一不用到化学制品。“民以食为天”,我们吃的粮食离不开化肥、农药这些化学制品.如果没有化学技术,那么世界上就有一半的人得不到温饱,那么世界上就多了一半的人的生命面临危机了。加工制造色香味俱佳的食品就更离不开各种食品添加剂,如甜味剂、防腐剂、香料、味精、色素等等,多是用化学合成方法或化学分离方法制成的。如果没有合成纤维的化学技术,那世界上大多数人就要挨冻,因为有限的天然纤维根本就不够用。再有就是合成橡胶,少了合成橡胶,世界上60亿人口又有多少亿人要穿草鞋过冬啊?合成染料更使世界多了一道多彩缤纷的亮丽风景线。所谓“丰衣足食”,是生命得以延续的保证。没有了化学,就没了保证。 再看我们住的房子,石灰、水泥、钢筋,窗户上的铝合金、玻璃、塑料等材料,哪件不是化学制品?离得了铝合金的木制的窗户,也离不开化学制品油漆;就算不用玻璃吧,像一些贫穷人家用的尼龙布甚或用的报纸,不是化学制品又是什么?还有我们的日常生活用品,如牙刷、牙膏、香皂、化妆品、清洁用品等等无一不跟化学沾边,都是化学制剂。 出了门,我们踏在水泥铺成的街道上,看到的是钢筋水泥做的高楼大厦,用以代步的是各种塑料、橡胶、玻璃以及各种合金做的交通工具。这些交通工具还离不开汽油、柴油,各种汽油添加剂、防冻剂和各种润滑油。如此种种,都是化学制品。现代人类根本无法离开人造化学品.其次,我们的健康长寿也与化学息息相关。就生命本身来说,生命过程本身就是无数化学变化的综合表现。 化学科学的研究在解决粮食、能源、人体健康等人类社会主要问题中有重要作用。生命科学的研究离不开化学的研究,它是生物学、化学、物理学、数学、医学、环境学等学科之间互相渗透形成的交叉学科,缺一不可。 总之,不管是生命本身作为一个过程,还是生命得以维持所必须依赖的外在物质条件,都离不开化学。没有生命还有化学,没有了化学就绝对不会再有生命存在。化学是生命存在的支柱,也是社会存在和发展的支柱和动力
化学如同物理一样皆为自然科学的基础科学。下面我给大家分享一些化学与科技论文范文,大家快来跟我一起欣赏吧。 化学与科技论文范文篇一 实用化学应用教学 摘要:化学教育目标的确定,决定于化学教育的价值取向.化学教育里的价值研究,成了化学教育理论与实践的必备基础.近年来,在试题中出现了越来越多的有化学知识应用的命题,越来越接近化学教学价值取向.化学教育目标是让学生了解化学与社会、化学与材料、化学与能源、化学与环境、化学与生命科学等的密切关系,会应用化学知识去解决实际问题,具有化学的综合素质和创新意识. 关键词:两面性;实用性;化学教学 一、 化学是一门实用的学科 近些年来,化学物质好象成了有毒、有害的代名词,一提到某化学药品,总跟污染,健康的杀手扯到一起,但这不是化学物质的本质特点.任何化学物质都具有两面性,一方面他带给我们不利的地方,另一方面,他承担了一定的功能.王佛松院士等主编的“展望21世纪的化学”一书中提到一个很重要的观点:任何物质和能量以至于生物,对于人类来说都具有两面性.在现在现实生活中,我们经常夸大化学药品的有害性,却忽略其有用性的一面,造成了一种不好的形象,它需要我们去纠正这种片面的看法.三聚氰胺毒奶粉事件给全国人民带来很大的心理创伤,但三聚氰胺无罪,它与甲醛缩合聚合可制得三聚氰胺树脂,可用于塑料及涂料工业,也可作纺织物防摺、防缩处理剂.其改性树脂可做色泽鲜艳、耐久、硬度好的金属涂料.其还可用于坚固、耐热装饰薄板,防潮纸及灰色皮革鞣皮剂,合成防火层板的粘接剂,防水剂的固定剂或硬化剂,可用作阻燃剂等. 化学作为一门基础学科,它来源于生活,生活中很多东西都跟化学有关,处理这些问题,我们必须具备一定的化学知识,同样是污染,最后解决这个问题的关键还是化学知识.在日常生活中,没有一点化学常识的人是无法生存下去的.我们每天都在跟化学知识打交道.没有化学知识帮助我们解决问题,我们衣食住行都不可能得到发展.没有它,人类的生存和生活质量无法保证.利用化学生产化肥和农药,以增加粮食产量;利用化学合成药物,以抑制细菌和病毒,保障人体健康;利用化学开发新能源、新材料,以改善人类的生存条件;利用化学综合应用自然资源和保护环境以使人类生活得更加美好. 二、实用化学知识教育 教师是教学过程的组织者、设计者和控制者, 同时也是教学信息的发送者和评判者,要树立正确的教学理念,明确教学目标、教学对象,合理组织、设计教学过程的各要素.我们在化学教学中自已必须先认识到化学教学理念,我们教学生学习化学,是让学生去感受的化学知识的用途,了解化学知识在解决我们很多问题的方法,从而激发学生学习化学的热情. 不能仅侧重于化学知识的学术性,要让所有学生能从一些实际生活中遇到的东西去学习知识,或者学完知识能去解决一些能触摸到的问题.不要让很实用知识,变成纯理论化的知识,反而让学生无法去应用.在不同的教学思想下,学生的地位、活动及培养方法和评价方法是不同的.掌握学科的知识是一件可喜的事,但让学生学会各种有用的东西是我们最希望看到的,当学生能尝试从生活应用中学习化学知识,或者能把刚学会的化学知识应用到实际生活中去的时候,我们还会怕学生学不好化学吗?学生就会对化学产生新的认识. 在教学过程中,教学素材选择很重要,只要我们认真关注生活中知识的应用,教学就会信息丰富、科学、先进.从而促进学生综合能力的提高.化学学科的知识体系不是教条,在教学过程中加入应用性知识教育,引导学生去关注生活,去研究生活,在生活的应用中得到更大的发展,对学生的进入社会后的发展是有利的. 三、实用化学在教学过程中的应用 1.学习兴趣是学习活动的重要动力,一方面学生容易对新颖的、能引起好奇的事物产生兴趣,进而诱发内驱力,激起求知、探究、操作等意愿.同时,现实生活中的一些常识也会引导学生进入自我学习的状态.(1)合理使用教材中的资源,在“金属的腐蚀与防护”课题教学中,我们教材先谈腐蚀再研究原理,根据原理实施防护.从发现问题到研究化学知识,再谈化学知识应用,合情合理,但书本知识金属腐蚀仅从物质角度来加以研究,我们认真关注一下这节内容的课后题,就会发现当铁吸氧腐蚀的一个实用案例,利用吸氧腐蚀所释放的能量生产的取暖设备,这是教学中一个很好的素材,也有利于学生能正确认识化学知识的两面性.(2)适当拓展教学资源.如,在高中化学的“化学反应中的能量变化”,该节内容学生在初中已积累了一定的基础知识,且内容与社会生活息息相关,也是当今家喻户晓的话题, 学生很易于发挥,是把学生广泛兴趣与中心兴趣有机结合、培养的较好内容.在学习醇类的时候,我们可以把家中的食用酒拿出来作为引题,再结合医用酒精,还能联系到工业酒精(甲醇).从用途到危害,引导学生进入学习研究之中.在学习碳酸钠和碳酸氢钠的过程中,我们可以引导学生从灭火器中进入问题的思考,学生就能接受到灭火器的相关常识教育.当我们在生活中面临重金属中毒的时候,为什么一碗豆浆能解决问题呢,如果没有豆浆,能不能找出替代品呢?当我们进入蛋白质的学习之后就能解决这个问题.(3)合理引入课外资源.门捷列夫是怎么发现这个规律的,它对我们处理日常繁杂的事务有什么样的帮助呢,这种解决问题的方法对学生的成长是很有好处的,学生会发现许多解决问题的方法其实是相通的,积累了人生的智慧.学习不能仅仅为了考试,学习后能应用这才是我们的目标. 2.在教学交流过程中,我们其实就是让学生体验化学的应用并应用知识去解决问题,不仅要让学生去应用已经知道的东西,还要让学生从更多的方面去了解、理解并能尝试着找到新的使用方法.首先,学生要去认识物质使用并不是单方面的,当我们让学生认识CO2的温室效应的同时,在解析原理的同时,我们是否可以想象一下小范围的温室——大棚种植,如何应有是我们在学习过程要深刻去加以体会的.我们也可以让学生去认识一下它在多方面的应用,比如,我们都要碰到的灭火器,植物的光合作用,就会完善学生心目中的CO2的形象.当我们认识到CO煤气中毒的同时,解析原理的同时,我们也可以让学生知道它在生理病理的调节作用.当我们为有O2存在而庆幸的时候,我们也应该让学生去认识到氧中毒.其次,化学最初的知识来源于生活的经验的总结,这些知识的发展最终还是要就用于实践.当我们学习到中和水解的时候,让学生去认识肥料的搭配.当我们了解了化学反应速速率之后,我们就应当让学生清楚如何确实有效的保存家中的食物. 3.一堂课完成以后,我们不希望看到学生作业只有习题.知识只有在应用中才能得到巩固、发展.只有习题是远远不够的,它恐怕只是其中一种比较无奈的选择.当我们学完醇类之后,假酒就是学生学有所用的一个舞台,如何去检测酒中甲醇的含量就是一个很好的例子.当我们学会醛类之后,室内装潢的气体污染会成学生关注的一个方面.当我们学完电化学之后,小小的电池会吸引很多学生的眼球.当我们面临着更多生存危机的时候,我们应当相信化学能解决这些问题的. 参考文献: [1]王佛松,等.展望21世纪的化学.北京:化学工业出版社,2000. [浙江省临海市大田中学 (317000)] 化学与科技论文范文篇二 浅谈“绿色”化学教育 摘要:随着社会不断发展,人口不断增长,环境污染日益成为当今世界的突出社会问题,作为与环境问题有密切联系的中学化学,应义不容辞的承担起培养学生环保意识之职责。在中学阶段进行绿色化学理念的教育,是培养具有绿色意识和环保能力的高素质人才的根本途径,也是解决环境问题的根本途径。 关键词:绿色化学化学教育绿色化学教育 环境与发展问题,已成了当代世界共同面临的两难选择,成了对21世纪人类最严峻的挑战,人类不得不面临新的环境问题。为了从根本上预防和治理环境污染,必须依靠近年在国际上引起极大关注的化学领域——绿色化学(Green Chemisty)。 一、“绿色化学”的提出和内涵 “绿色化学”这个名称最早出现在美国环保局的官方文件中,以突出化学对环境的友好。1995年,美国总统克林顿、副总统戈尔专设了“总统绿色化学挑战奖”,以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究,鼓励支持重大的创造性的科学技术突破,从根本上减少乃至杜绝化学污染源。由于上述原因,使得“绿色化学”这个名称广为传播。 “绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%(原子经济性)。原子的利用率越高,意味着生产过程中废物的排放量越少,对环境的影响也越小。 把绿色化学融合于中学课程教材改革和课堂教学改革之中,便绿色化学成为中学化学教育的一个重要的组成部分,这是中学化学教育的崭新课题。 二、“绿色化学”在中学化学中的渗透 在化学教学中培养学生的环保意识,应该抓住教学中的各个方面,多角度的进行环保教育。 1.抓住教材的环保内容渗透环保教育 化学教师应该结合化学教材中的许多章节向学生介绍环保的相关知识。如结合硫、氮的氧化物,介绍空气污染,酸雨的形成及其危害;结合一氧化碳等有毒气体的教学,在课堂上介绍其对环境和人体的影响和相关的实验操作注意事项;结合炼钢炼铁的工业流程,介绍工业污染及废气、废渣的处理;结合重金属元素的教学,介绍重金属对水的污染并给人体健康带来的危害;结合磷肥的相关知识,介绍湖泊水质的富营养化;结合有机高分子化合物的内容介绍白色污染及其危害和解决方法等等。课堂是教师的第一阵地,作为化学教师,我们要抓住这一阵地,紧密联系教材,在日常教学中渗透环保教育,让学生理解环保的必要性和紧迫性,逐步培养起环保意识。 2.在实验教学中推进环保教育 作为化学教师,我们要利用实验教学,让学生参与到环境保护的实践中来。首先,我们要培养学生的实验习惯,如在密闭系统或通风橱中操作有毒气体,对反应后的尾气进行吸收,不让其扩散到空气中,反应后的废液、废渣不随意倒入水池,而是分类回收等等,使学生养成环保的好习惯。其次,我们要帮助学生学会从环保角度设计、改进、挑选实验方案,选取实验药品。使学生尽可能采用一些无毒无害、低污染、低能耗的实验方案和选择一些无污染、可回收、可循环利用的药品。从小培养学生在科学实验和工业生产上的环保意识。 3.发挥考试的导向功能,强化环保教育 近年来,环境保护试题在各地中考试卷中都有出现。这些题有的落点仍在化学的基础知识上,发挥考试的导向作用和教育功能,引导学生关心社会、了解社会,推动中学的素质教育,提高学生对环境保护的认识。我觉得,中考中环保试题应向着综合型发展,难度有所提高,范围更加广泛,促进我们更要培养学生的环保意识,鼓励学生多了解环保常识,多把书本中的理论与社会实践相联系。我们化学教师要在平时就注重把身边实际与知识相结合,在日常考试练习中给学生营造一个重视环境保护的外部环境。 4.利用丰富的课外活动开展环保教育 根据现行《中学化学教学大纲》的要求,学生环保意识的培养仅靠在课堂上的培养是不够的。我们应该把环保活动作为化学课外活动的一个重要组成部分,把培养学生环保意识作为化学课外活动的一个重要目标来认真有效的实施。 ① 专题讲座。结合国内外重大的环境污染问题和重大的环保活动举办专题讲座。如结合6月5 日世界环境日向学生介绍当前世界关注的全球性环境问题有哪些;结合9月16 日国际保护臭氧层日向学生介绍臭氧层的相关知识及其被破坏的原因和氟里昂的应用及其替代技术;结合我国提倡消除白色垃圾活动谈谈白色垃圾的起源及其危害。 ② 组织学生参观活动。我们可以利用假期组织学生到附近典型的污染工厂(如焦化厂、水泥厂和镀锌厂)和受污染河流等处参观,与厂里工人和技术人员及河流周围的居民交谈,明确环境污染的危害性和环保的紧迫性。③ 组织学生进行小课题调查研究 a.组织学生对雨水、江水和工厂废水、民用废水的pH值测定后进行比较;b.了解空气质量是怎样评估的,API值与空气质量级别的对应关系,调查繁忙公路上二氧化碳及空气污染气体的含量;,c.调查目前各品牌冰箱中氟里昂的使用情况,与以前情况对比如何;d.对比小白鼠在不同空气质量、不同酸度的饮用水的条件下的生长情况;e.从环保角度改进课本上一些实验,并进行讨论研究。通过这样一些课外活动,让学生活动在环保第一线,把平时所学的化学知识用到实处,亲身参与环保活动,真真切切体会到环保任务的艰巨性,有利于学生把被动的培养环保意识转为自发的主动的培养自身的环保意识。 随着世界经济的发展,一场绿色变革浪潮正席卷全球,二十一世纪将成为绿色世纪。在中学化学教学中开展绿色化教育是历史赋予我们的责任。绿色化教育有利于保护人类赖以生存的环境,实现人类社会可持续发展,中学化学必须体现绿色化学教育,要让绿色化学的思想和内容贯穿于整个教育活动之中,真正做到绿色无所不在,只有这样我们的教育才能够充满生机,绿意盎然。 参考文献: (1) 《十万个为什么—环境化学分册》 (2)《化学教育》 郑长龙、李得才、 (3)《科技素质教育的几个问题的探讨》王秀红看了"化学与科技论文范文"的人还看: 1. 大学化学科技论文范文 2. 初中化学科技论文范文 3. 大学化学小论文范文 4. 关于化学论文范文 5. 化学毕业论文范文精选
阳离子表面活性剂在电技术上的应用—表面物理化学在微电子学上的应用摘要:阳离子表面活性剂的极性基带正电荷,因而更易在带负电的表面上吸附形成吸附膜并呈现出独特的性能:固体表面疏水化、杀菌、抗静电、柔软等。其在表面活性剂这一大类中也占着重要的位置,阳离子表面活性剂在电技术上也有一定应用,例如:制造硅片表面保护板的重要成分;作为洗涤剂用于清洗电子元件及设备。另外,全氟阳离子表面活性剂用作电子元件助焊剂; 季铵盐用于陶瓷成型及电工陶瓷的制造;在一种具有很好的电流变性效果和稳定性的电黏流体中含有~10%(w%)的阳离子表面活性剂。关键词:阳离子表面活性剂 作用 电技术前言:近年来,阳离子表面活性剂(阳离子表面活性剂)的增长速度要比阴离子和非离子快得多。阳离子表面活性剂的极性基带正电荷,因而更易在带负电的表面上吸附形成吸附膜并呈现出独特的性能:固体表面疏水化、杀菌、抗静电、柔软等。这些性能不仅构成了阳离子表面活性剂在传统应用领域中的应用基础,而且使其应用领域不断拓宽,在近年来发展起来的高新技术中获得了广泛的应用。素有“工业味精”之称的表面活性剂(表面活性剂)与高新技术的结合将是一种必然趋势,也是表面活性剂领域本身发展的一种需要。正文表面活性剂1.概念:表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,并能使表面张力显著下降的物质。2.组成:分子结构具有两亲性非极性烃链: 8个碳原子以上烃链极性基团:羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐,也可是羟基、酰胺基、醚键等。3.吸附性:溶液中的正吸附:增加润湿性、乳化性、起泡性,固体表面的吸附:非极性固体表面单层吸附,极性固体表面可发生多层吸附。表面活性剂按照其极性基团的结构可分为以下几类。1、阳离子型表面活性剂 2、阴离子型表面活性剂 3、两性表面活性剂 4、非离子型表面活性剂 5、特殊类表面活性剂。阳离子型表面活性剂生产阳离子表面活性剂所用的原料: 硫酸二甲酯 。阳离子表面活性剂其分子溶于水发生电离后,与亲油基相连的亲水基是带阳电荷的。亲油基一般是长碳链烃基。亲水基绝大多数为含氮原子的阳离子,少数为含硫或磷原子的阳离子。分子中的阴离子不具有表面活性,通常是单个原子或基团,如氯、溴、醋酸根离子等。阳离子表面活性剂带有正电荷,与阴离子表面活性剂所带的电荷相反,两者配合使用一般会形成沉淀,丧失表面活性。它能和非离子表面活性剂配合使用。阳离子型具有表面活性的是阳离子部分。几乎所有的阳离子表面活性剂都是含氮化合物,就是有机胺的衍生物。主要有季铵盐、烷基吡啶盐。阳离子表面活性剂可以作为杀菌剂,也有柔软、脱脂、破乳、抗静电作用。一般来说它不具备去污能力,不能和阴离子表面活性剂配伍使用。(1)有机胺的盐酸盐或醋酸盐(RNH2•HCI或RNH2•HAC)。它可在酸性介质中用作乳化、分散、润湿剂,也常用作浮选剂以及作为颜料粉末表面改性剂。其缺点是当溶液的pH> 7时,自由胺容易析出,从而失去表面活性。(2)季铵盐(R1R2N+R3R4)。一般常用的阳离子表面活性剂为季铵盐。四个R基中,一般只有1~2个R基是长碳氢链.其余的R基的碳原子数大多为1~2个,如十六烷基三甲基溴化铵(俗称1631)季铵盐不受pH值变化的影响,不论在酸性、中性,碱性介质中,均无变化。季铵盐阳离子表面活性剂水溶性好,既耐酸又耐碱且大多数具有杀菌作用。由于大部分纤维表面带负电,用季铵盐阳离子表面活性剂可中和其电荷,因此有较好的抗静电作用。它们能在纤维表面形成疏水油膜,降低纤维的摩擦系数使之具有柔软、平滑的效果所以可作柔软剂。这种表面活,生剂除可作抗静电剂柔软剂外,还可作护发产品中的头发定型调理剂,纺织工业中的匀染固色剂。(3)吡啶盐(NC5H5的衍生物)。季铵盐的一种如十二烷基吡啶盐酸盐:C12H25(NC5H5十Cl-。在电子技术中的应用1、在电子技术中,基于阳离子表面活性剂的抗静电性和固体表面疏水化特性,阳离子表面活性剂是制造硅片表面保护板的重要成分。阳离子表面活性剂的极性基带正电荷,因而更易在带负电的表面上吸附形成吸附膜并呈现出独特的性能:固体表面疏水化。季铵盐阳离子表面活性剂水溶性好,既耐酸又耐碱且大多数具有杀菌作用。由于大部分纤维表面带负电,用季铵盐阳离子表面活性剂可中和其电荷,因此有较好的抗静电作用。2、阳离子表面活性剂也可作为洗涤剂用于清洗电子元件及设备。如:.聚氧乙烯基阳离子、双生和三生阳离子、酯基季铵盐阳离子。他们洗涤作用的基本步骤为1)吸附 洗涤剂分子或离子在污垢及纤维的界面上发生定向吸附。2)润湿与渗透 由于洗涤剂分子的定向吸附,洗涤剂渗透到污垢和纤维之间使污垢与纤维被润湿,从而减弱了污垢在纤维上的附着力。3)污垢的脱落 因洗涤剂减弱了污垢与纤维表面的附着力,再施以机械作用就促使污垢从纤维表面脱落。4)污垢的分散与稳定 由于洗涤剂的胶体性质,使脱离纤维表面的污垢分散在洗涤液中,并被乳化,或在胶束中被增溶,形成稳定的分散体系,已经乳化的污垢就不再附着于纤维上面。洗涤作用的第一步是洗涤液润湿被洗物品表面,第二步是油污的去除。液体油污的去除是通过“蜷缩”机理而实现的。对固体污垢的去除,主要是由于表面活性剂在固体污垢质点及固体表面的吸附在洗涤过程中,首先,发生的是洗涤液对污垢质点和固体表面的润湿。根据,如洗涤液中有表面活性剂存在,由于表面活性剂在固/液界面及溶液表面的吸附,γs-w、γw-G大大下降,因此铺展系数S可能变得大于零,洗涤液因此就能很好地润湿污垢质点表面,由于润湿后,表面活性剂分子会进一步插入污垢质点及织物间,使得污垢质点在织物表面的粘附力变弱,经机械作用,也比较容易自固体表面上除去。3、全氟阳离子表面活性剂用作电子元件助焊剂.如:N-[3-(二甲氨基)-丙基]全氟辛基磺酰胺碘化物结构式: C8F17SO2NH(CH2)3N+(CH3)2I-|CH3分子量: 726外观: 黄色膏体/固体离子性: 阳离子含量: 90-95% 以上稳定性: 长期存放表面张力mN/m(25°C,水溶液): 17用途: 主要用于电子元件助焊剂,降低了助焊剂的表面张力,增强被焊点的湿润性提高了表面的吸附能力,可使焊点饱满、焊剂残留物少、干燥快、消光性好、避免了虚焊、连焊、漏焊等缺陷;用于碱性电池改善电池放电、充电的循环功能,抑制电极氧化、延长电池使用寿命。表面活性剂的湿润作用:固体表面能愈高,即γs-g越大,愈易润湿。即高表面能固体比低表面能固体易于润湿。高能固体表面与一般液体接触,体系表面的吉布斯白由能将有较大降低,故能为一般液体所润湿;低能固体表面一般润湿性能不好。为了改变液体对固体表面的润湿性能,常于液体中加入某种表面活性剂。它主要起两方面的作用。(1) 在固体表面发生吸附,改变固体表面性质。(2) 提高液体的润湿能力表面活性剂的乳化作用:为了得到稳定的乳状液,常加入表面活性剂,其作用是:(1)增加界面强度。(2)降低界面张力表面活性剂在相界面上会发生吸附。由于吸附,表面活性剂分子定向、紧密地吸附在油/水界面上,使界面能降低,防止了油或水聚集。(3)界面电荷的产生。4、季铵盐用于陶瓷成型及电工陶瓷的制造。5、在一种具有很好的电流变性效果和稳定性的电黏流体中含有~10%(w%)的阳离子表面活性剂。阳离子表面活性剂的应用范围十分广泛,在电子技术上的应用只是其的冰山一角,它更广泛地应用于新材料技术、能源技术、生命科学与生物技术。阳离子表面活性剂还能直接或间接地用于其他领域,如航空航天、海洋工程等。阳离子表面活性剂成功地应用于电子技术领域仅是一系列典型的例子而已。事实上,整个表面活性剂工业将逐渐融入高新技术领域。因而,表面活性剂工业应抓住机遇,搭上高新技术产业高速发展的便车以谋求自身更大的发展。这也正是表面活性剂工业未来之希望。
不断教学改革 创建精品课程 安庆师范学院化学系 张德生摘要:安庆师院物理化学课程教学中创造了“四个第一”,研制出版了物理化学试题库(安庆办),被评为安徽省精品课程。比较详细地介绍了教学改革、课程建设的做法与体会。 关键词:物理化学 教学改革 课程建设物理化学是物理学与化学交叉的边缘学科,是化学学科的一个重要分支,是化学学科的理论基础。印永嘉先生说:“无机化学是化学的四肢,有机化学是化学的驱体,分析化学是化学的眼睛,而物理化学是化学的灵魂” ;“没有物理化学知识的人,不能说懂化学”。物理化学课程是化学专业本科生必修的一门重要的主干基础课,物理化学课程在化学人才培养中有负有极其重要的作用,对学生科学世界观和综合素质的培养、动手能力和创造思维能力的培养起着至关重要的作用。因此必须加强物理化学课程建设,不断深化教学改革,提高教学质量,创建精品课程,才能完成时代赋予我们的使命。一、 教学改革情况与课程建设成果。1980年国家教委批准建立安庆师范学院,成立了化学系, 建立了物理化学课程组,陈德宾老师(北京师大毕业)、叶松培老师(吉林大学毕业)、陈自诚老师(安徽大学毕业)等为物理化学课程早期建设做了大量工作,使物理化学教学达到本科的基本要求。1988年我们参加了全国高师物理化学教学改革协助组,开始进行教学改革,重视课程建设。十七年来,在院领导关心下,在系领导的大力支持下,在兄弟院校专家的帮助下,教学改革取得了丰硕成果。在安庆师范学院的教学改革与课程建设方面,创造了“四个第一”:(1)第一个实行教考分离。“标准化考试是提高教学质1988年开始,物理化学期末考试,采用全国高师物理化学中心组提供的统一标准化试卷,实行标准化考试,考试成绩送到中心组统计分析,与兄弟院校相比较,检查我们的教学水平。开始时,我们的学生成绩很差,平均只有分,安师大是66分多。与兄弟院校比,存在胶大的差距。经过检查分析,发现我们存在不少问题,教学内容达不到大纲要求,有的老师随意取舍内容,放低教学要求;教学中存在重视计算、轻视概念现象。针对这些问题进行教学改革,并且加强习题课教学,编写习题课教材。1990年我们的学生成绩达到分,在全国44所院校中排在第18名。自己与自己比,进步很大。并发表“努力提高客观题命题质量”、“上好习题课是提高教学质量的重要环量的好方法”等相关教学研究论文。(2)第一个建立微机管理的试题库。了许多试题1990年前,我们建立卡片,1991年从陕西师得到题库计算机管理软件,1991年开始用中山大学汉字系统,把卡片上试题输入到计算机中,建立了我院第一个微机管理的试题库,该题库有3000多个试题,主要用于本科班期中考试和专科班期末考试。(3)第一个开展计算机辅助教学。物理化学实验1993年开始把计算机运用到中,处理实验数据。用basic语言编写了8个实验数据程序,使实验数据处理标准化,提高了实验效果。1997年在北师大老师帮助下,得到多媒体工具软件,边学边做,研制出“化学热力学基本原理”和“化学热力学基本原理练习获得“优题”两个计算机辅助教学软件(又称CAI课件),是我院自己制作的第一个教学课件,该课件在第十一届高师物理化学教学研讨会上秀教学软件”奖。并发表“建立试题库,实行标准教考分离”、“用微机绘画物理化学实验中的图象”等教学研究论文。(4)第一个建立教学辅导网站-物理化学教学辅导网我们教学改革成果得到国内同行专家的认可,安庆师范学院物理化学教学研究在全国高师中占有一席之地,被选为高师物理化学中心组成员(安徽唯一的)。1991年中心组牵头建成的《高师物理化学标准化考试题库》(简称高师物化题库),是国内40多个所院校老师共同参与研制的,国家教委高教司、师范司鉴定为国内先进水平,1993年由高教出版社正式出版。大多数院校都购买使用过,当时,高师题库对推动各院校的教学改革,作出了很大的贡献。当时的计算机大都是PC/XT或PC/AT,高师题库使用CCDOS 中文操作系统,用dBASEⅢ数据库管理系统,图形用BASIC语言绘制。我们也在其中做了不少工作,并作为安徽省的唯一代表参加了在石家庄的鉴定会。后来随着计算机技术飞快发展,操作系统不断更新,使用奔腾微机,操作系统改为Windows95/98以上。在先进的微机上,高师题库基本上无法使用,丢弃十分可惜。要使几十所院校老师的心血不付之东流,就要对其进行改版、升级。然而改版、升级是一件十分艰难的、工作量巨大的事情,中心组以及很多重点大学都不愿承担这项任务。我们安庆师范学院在多年标准化考试研讨中,得到许多兄弟院校老师们的关心4站”。2001年,我院校园网开通,为教学改革提供了先进的环境,为了把先进的计算机网络技术运用到教学上,开展网上教学、网上辅导,推动教学改革,培养创新人才,我们边学边干,克服许多困难,建成了“安庆师范学院物理化学教学辅导网站”,占空间500MB之多。我院校是第一个,在安徽省以至全国也是第一个课程辅导网站,该网站得到国内许多院校老师好评,他与帮助,在安庆召开过两次全国高师物理化学教学研讨会,我们以感激回报之心,1996年提出承担这项任务。1997年向省教委申报了教学立项“通用题库管理程序研制”,获得批准,取得经费资助。1998年第十一届全国高师物理化学教学研讨会上,中心组正式委托,授权给我们,进行高师题库改版、升级、提高。经过三年多的艰苦努力,到2001年我们基本完成了这项艰巨任务。命名为《物理化学试题库(安庆版)》,目前试题数达到12000多个,是目前国内试题数最多、水平最高的物理化学试题库。2001年在中国科大出版社正式出版发行,得到国内同行的欢迎,目前全国已有30多所各类高校使用。该题库还在2001年获得安徽省教学成果一等奖。我们编写的习题课教材《物理化学分章练习题》,2002年,在安徽大学出版社正式出版发行,是一本较好的习题课教材与考研参考书。1999年后,为迎接教育部的评估,物理化学课程建设又上了一个新台阶,引进、培养了高学历的教师,购买了十几部电脑和大量的物理化学实验新型仪器,并把计算机应用实验中,控制实验、采集数据、处理数据。物理化学课程1997年列为院级重点课程,1999年被安徽省教育厅批准,确立为安徽省首批重点建设课程,在省首批重点课程中,物理化学课程只有中国科学技术大学与安庆师院两家。2000年4月,我们物理化学课程被评为院级优秀课程。2004年,我们物理化学课程被评为安徽省精品课程,目前安徽省精品课程中,物理化学课程只有合肥工业大学和安庆师院两个。我们物理化学课程建设,与省内重点大学齐名,在全国一般院校中处于先进地位。二、 教学改革的做法与体会。另外,在教学内容组织安排上,我们还主动与先行的普通物理学、无机化学课程老师协商,与后续国家实行改革开放,教育也要改革开放,物理化学教学也必然要改革开放,不改革就跟不上形势,就不能培养出符合时代要求的人才。每个教师都应该认识到这一点,把教学改革变成自己的自觉行动。化学教学改革包括教学内容(即教材)改革、教学过程改革、教学方法手段改革、教学管理(包括教学时间、教学安排、考试内容、考试方法、评分标准等等)改革。1. 教学内容改革,即教材改革。我们先后使用过南京大学傅献彩等编的《物理化学》、印永嘉编的《物理化学》、上海师大等五校编的《物理化学》,又叫高师物化,使用过第一版、第二版、第三版,2000年使用朱传征、许海涵编的《物理化学》,2002年后使用万洪文编的《物理化学》。不断选用新教材,对老师来说要加重负担,要不断写新的备课笔记,但我们体会到,写备课笔记可以加深对内容理解,提高教学效果。近些年来由于量子力学、微电子技术、波谱技术的发展,新材料、新催化剂、纳米材料的出现,促进了物理化学的发展。因此在教学内容上就不能局限于教材,要把物理化学的新知识、新成果介绍给学生。为了学得新知识,我们利用出差、探亲,委托同事、学生,通过各种渠道购买各类新出版的物理化学教材、教学参考书、考研参考书、学习指导书、习题集、解题指导、解题技巧、选择题、思考题、问答题等等书籍,并且搞到上海师大、华南师大、安徽师大、陕西师大自编油印的教学参考资料,还通过学生搞到河南洛阳师专编印的美国《Physical Chemistry》的习题解答中文版。的物质结构、化工基础老师联系,向他们提要求,请求帮助,一些教学内容分工把关。2.教学过程改革中,采用“六个相结合”。① 宏观与微观相结合。对难于理解的概念,从微观上解释,说明其物理化学意义。如讲熵定律时,补充熵流与熵产生,熵的本质与熵统计意义。这个方法是华东师大潘道凯先生首先提出的,效果很好。② 理论与实际相结合。例如讲孤立体系熵增加,而开放体系因为可以有负熵流,可使开放体系熵减少。教学中联系生物体成长、壮大、死亡过程与熵的变化情况;还联系我国的改革开放政策,孤立体系――“一个封闭的山村”,熵值会越来越大,发展的动力就越来越小,经济落后,人民受穷,而要改变面貌,必须改革开放,把山村变成开放体系,“要想富先修路,少生孩子多种树”,引进外资、引进先进科学技术,就是引进负熵流,使体系熵值减少,才能快速发展。这样既加深了对熵定律理论的理解,又能从自然科学角度说明党的改革开放政策是正确性。③ 内容与方法论相结合。对物理化学中一些原理、定律的建立,除了要讲清原理的内容外,还要说明该原理是采用何种研究方法得来的。例如讲理想气体、理想溶液、理想吸附时,向学生说明这是采用理想模型法得来的;讲可逆过程时,说明这是采用科学抽象法得来的;讲标准燃烧热、标准生成热、标准电极电位等时,说明这是采用相对数值法得来的。还结合教学内容向学生说明逆向思维、发散思维、类比思维方法的运用,教学中注意培养学生创造思维能力。④ 基础知识与前沿知识相结合。在教材的每一章末尾,或习题课上,介绍与本章内容相关物理化学前沿新知识、新理论、新成果、新技术。⑤ 课堂教学与教学研究相结合。在课堂教学中,要把自己的教学研究成果结合进去。例如在讲熵判据时,结合教研论文“总熵是过程方向的判据吗?”,在讲化学平衡移动时,结合教研论文“增加反应的浓度平衡一定向产物方向移动吗?”等等。 ⑥ 与中学化学相结合。我们是师范院校,培养的学生大多数将来要当中学化学教师,在教学中要联系中学化学中的问题,培养学生中学化学教师的素质。例如中学化学中,用NaCl与浓硫酸制备HCl气体,提出问题,为什么要用浓硫酸?浓是模糊观念,浓到什么程度才行?100毫升乙醇与100毫升水混合后是多少毫升?金属元素活动顺序表是如何确定的?为什么在空气中烧石灰,反应可以进行到底而达不到平衡状态?晴朗的天空为什么是兰色?为什么只有在早上、晚上才能看到彩霞?要说清楚这些问题,只有靠物理化学化学,引发学生学习兴趣。另外,在教学中也要注意教书育人,注意培养学生科学的自然观和辩证唯物论,注意培养学生严格的科学态度,奋发向上的精神。我们不断鼓励学生报考研究生,奋发向上。 3.习题课是提高教学质量的重要环节。 物理化学课程是一门十分强调概念、定律和逻辑推理的理论课程,要学好它很不容易的,物理化学被认为是化学专业中最难学的课程。难学的原因在于它有许多基本概念、基本定律,非常抽象不好理解,不好掌握,习题难解。我们在教学实践中体会到,要化难为易,提高学生学习积极性,除了上好理论课外,习题课是—个重要的、必有可少的环节。学过物理化学的人都知道,必需多做习题,在解题过程中,加深对理论的熟悉与理解,培养分析问题、解决问题能力,解题过程是理论联系实际的过程。上习题课要象上理论课一样,认真备课、写好教案。我们习题课的内容一般包括下列几个部分:(1)扩大知识面的新理论、新知识介绍。(2)归纳总结一章中所学的知识。学生每节课所学的知识往往是"零碎"的感觉、片段的知识,只有把它们联系在一起,形成相互关联的知识系统,才能更深刻理解,更好掌握。为此,每一章学习后,我们帮助学生把一章中所学的知识点以“联络图”形式进行归纳总结。(3)总结学生作业中问题。对学生作业中的错误,特别是典型的有代表性的错误要及时指出,对有特色的解题技巧要介绍推广。(4)组织讨论思考题。一般教材的每章后面,都有一些思考题。我们先布置给学生先思考、解答,习题课时进行讨论讲解。(5)做一定数量的练习题。每章学习后,我门都印发给学生一些数量的练习题,其中选择题30个左右,计算题、证明题5至8个。这些练习题都是历年教学中静练出来的,有代表性,有一定的难度,其中不少是选自考研究生试题。我们一般提前发给学生,要学生先做一遍,上习题课时,老师选择其中典型试题讲解。目前《物理化学分章练习题》已正式出版,每个学生都有一本。4.把现代化教学手段应用到物理化学教学中。 20世纪90年代以来,计算机技术与网络技术飞快发展,多媒体计算机集文字、声音、图形、图像、动画、影视等为一体,突破了时空限制,虚拟现实。多媒体计算机与网络成为重要的教学手段、教学工具,把多媒体计算机应用到教学上,实现教学现代化。多媒体计算机在教学上应用,使教学的思想、教学的理论发生了变化,教学手段、教学方法、教学观点与形式发生了变化,课堂教学的结构与内容、课外辅导的内容与形式、考试内容与方式、学生成绩评定的标准与手段等发生了变化。国内外的大量实践表明,进行计算机辅助教学,提高了教学质量,提高了学生的素质。把多媒体计算机和网络技术应用到教学中,是教学改革的一个重要方向。我们开展计算机辅助教学主要做法是: (1)编制课堂教学的电子教案与教学课件。不同的教材要有不同的电子教案,自己编制和交换,我们拥有多套物理化学电子教案,也《电迁移》等教学课件。 (2)对教材的思考题、练习题、习题进行详细解答,并且输入到计算机中,形成word文档。 (3)编制计算机辅助教学课件(CAI)。我们编制了《化学热力学基本原理》的CAI课件,与兄弟院校交流来《化学动力学》、《溶液》、《电化学》、《相平衡》、《表面胶体》等CAI课件,另外还有多个物理化学教学辅导网页。 (4)建立《物理化学教学辅导网站》,开展网上自学、网上练习、网上讨论等。 (5)建立计算机管理的《物理化学试题库》。期中、期末考试用计算机出试卷,各届学生的试卷保持相对稳定的常模(难度、题型、题数、考试操作等),实行标准化考试,考试的结果用计算机按标准化考试要求进行统计分析,计算出各班级的平均分、难度、区分度、信度、成绩分布直方图。 (6)编制与交流得到很多物理化学实验课件。实验课件中,有实验模拟课件、实验演示课件、实验教学课件、实验数据处理课件等。我们正计划编制《物理化学实验试题库》。用于实验考试、考核。三、课程建设经验体会。 1.积极申请教学研究课题,夯实课程建设基础 要建设好课程,必须要有一定的经费。我们的经费,主要是靠申请教学研究课题。1997年为了改版高师物化题库,向省教委申请“通用题库管理程序研制”,我们报8千元,结果批准是1万元,这个项目也安庆师院第一个省级教学研究课题。1998年,向省教委申请“微机控制物理化学实验”,是实验室改造课题,本来经费是20万元,分3年投入的,学校配套一半。但后来省里只给7万,学校配3万。这10万元使我们实验室面貌大为改观,买了一些新仪器和7台计算机,实验室里装上空调,课程组老师人人有一台电脑。1998年申报批准为安徽省重点课程,每年省里给万元,学校配套万元,共万元,连续3年。1999年与计算机系江效尧主任一起申报省重点教学课题“复习、练习型CAI通用课件制作工具研制”,得到万元资助。2004年申报批准为安徽省精品课程,省里给5万元,学校配套5万元。同时我们也申报院级教学课题,得到数千元资助。从1997年以来,我们先后共得到近30万元的资助,为课程建设打下厚实的经济基础。 2.承办教学研讨会,请专家做报告,提高学校知名度。 我们在1990年承办全国高师物理化学中心组与部分协作组老师教学研讨会,会上请河北师大金世勋先生、华东师大朱传征先生、上海师大许海涵先生、湖南师大刘世荣先生等作学术报告。1994年承办了安徽省高师物理化学教学研讨会,与省内物理化学老师建立联系与交流。1998年,在校庆100周年期间,承办了全国高师物理化学第十一次教学研讨会,会上请了中国科学院院士南京大学江元生先生、武汉大学物理化学专家曲松生先生作专题报告。还聘请了江元生院士作为我们的客座教授。在承办研讨会期间,我们得到了许多兄弟院校专家学者的指导、帮助,促进了我们教学改革,使我们教学改革紧跟国内改革步伐。同时也提高了我们学校的知名度。 3.领导重视支持,积极参加国内教学研讨会。 除了请专家来作报告外,我们系历届的领导,陈自诚主任、汪呈理主任、陈友存主任非常支持我们教学改革,早期在经费很紧张的情况下,支持我们参加全国高师物理化学教学研讨会。我们前后参加十多次,其中有8次在大会上发言,“丑媳妇不怕见公婆”,大胆与兄弟院校交流,交流教学改革经验成果,把兄弟院校的先进经验用于我们课程建设中。参加每次研讨会都有较大收获,例如,1989年,认识了南京大学的傅献彩先生,以后多次得到他与沈文霞老师的帮助;1990年,学得了用计算机管理试题库,还知道了要建设重点课程,当时,陕西师大物理化学是陕西省重点课程,而当时安徽还没有建设重点课程想法。再如1994年,知道了用计算机控制做物理化学实验,计算机采集、处理数据;1996年学得了如何做计算机辅助教学软件(CAI),以及用计算机模拟实验;1998年,学得了做教学辅导网页;2000年知道了什么是绿色化学,得到了好几个物理化学网页。同时在研讨会上认识了许多同行专家学者,交了朋友,建立了友谊,经常互通情况,收益匪浅。另外我们还走出去,到华东师大、华中师大、华南师大、南京师大、淮阴师院、临沂师院、曲阜师大、山东师大、济南大学、聊城大学、河北师大、湖州师院、浙江工业大学等院校参观学习、学习他们教学改革与课程建设的好经验。 现在许多院校都在创建精品课程,网上资料很丰富,我们经常上南京大学物理化学网页、河南大学物理化学网页、华中师大物理化学网页、中山大学物理化学网页等等,下载资料,学习他们教学成果。 4.不断建设课程档案。 我们的课程档案建设从1982年开始,现在保存了各届的学生考试卷、学生成绩;保存我们课程的各个过程的文档资料,例如早期的试题卡片;第一次用全国统一试卷考试的试卷、成绩;分章练习题的大字报版、CCDOS版、油印版、自印版、公开出版发行版;早期的题库的试题;研制CAI的脚本等等,有20多盒文字档案。后来用计算机保存了各类电子档案。这些档案真实记录了我们课程建设艰难的历史过程。 5.只有艰苦耕耘,才有好的收成。 建立试题库、编制电子教案、研制计算机辅助教学课件,创建精品课程,不是太难的事情,只要肯投入、肯学习,不怕苦、不怕累,每个课程组都可以做到。我们课程组5个人,编写出那么多文档、电子教案、习题解答、教学课件,编制输入1万2千多个试题,真正投入大量精力也就1-2个人。我们对教学改革热爱、执着,有兴趣,愿意为课程建设奉献,不怕艰难、不畏辛苦、不畏烦琐,早上早来点,晚上迟走点,计算机上少玩点,星期六星期天没有事就到计算机房来。向计算机输入试题,每天输几个,日积月累,积少成多,发扬蚂蚁啃骨头精神。我们对计算机技术,不耻下问,虚心求教,多操作多练习,不断更新知识,例如以前处理实验数据,用Basic语言,现在用Excel软件,方便多了,好看多了。我们体会到课程建设,要不怕艰难,敢于投入,一分耕耘,一分收获,投入少,回报小。我们的课程建设得到省内外专家好评,2002年教育部评估时,评估专家对物理化学课程建设给予很高评价。 从学生考研情况也可反映教学质量,不少学生考研的物理化学成绩在90分以上(按总分100分计算)。近年来,在报考研究生学生中,有三分之一人报考物理化学专业或与物理化学有关的专业。连续五届学生都考上华东师大物理化学专业研究生。2003年,化学系考研达线率占全部毕业生40%,化学系512寝室7名女生全部考上研究生,出现了闻名大江南北的“七朵金花”。当然,我们的物理化学课程建设,虽然取得了一些成绩,但也存在许多不足之处,欢迎大家批评指正,我们将进一步努力。参考文献[1] 傅献彩,沈文霞,姚天扬. 物理化学[M]. 北京:高等教育出版社,1990,第四版。[2] 印永嘉,奚正楷,李大珍. 物理化学简明教程[M]. 北京:高等教育出版社,1992,第三版。[3] 万洪文,詹正坤. 物理化学[M]. 北京:高等教育出版社,2002,第一版。[4] 张德生,建立试题库 实行标准教考分离 《中国当代教育》,2002年9期[5] 张德生,物理化学试题库(安庆版)的特色分析 安庆师范学院学报,2002年4期[6] 张德生,用微机绘画物理化学实验中的图形 安庆师范学院学报,1998年4期[7] 张德生,逆向思维在物理化学研究中的应用 安庆师范学院学报,2001年1期[8] 张德生,总熵能否判断过程的方向 安庆师范学院学报,1987年1期 [9] 张德生,增加反应物的浓度化学平衡不一定向着生成产物的方向移动 安庆师范学院学报1987年2期 [10] 张德生,努力提高客观题命题质量 安庆师范学院学报,1990年2期 [11] 张德生,标准化考试是提高教学质量的好方法 安庆师范学院学报,1995年3期 [12] 张德生,吉布斯自由能判据的应用条件 安庆师范学院学报,1995年4期 [13] 张德生,上好习题课是提高教学质量的重要环节 安庆师范学院学报,1996年1期 [14] 张德生,浅谈物理化学中的特有研究方法 安庆师范学院学报, 1997年1期 [15] 张德生,浅谈ΔrGm�=-RTLnK�公式的重要意义 安庆师范学院学报,1997年3期 [16] 张德生,熵定律对不同体系的应用 安庆师范学院学报 , 1998年1期 [17] 张德生,物理化学教学中培养学生创造性思维能力 安庆师范学院学报1998年增刊
物理化学在分式方程中的应用的论文:物理化学是我院化学教育、应用化学、材料化学及化学工程与工艺四个专业学生的必修课,其内容主要是运用物理和数学有关理论和方法进一步研究物理化学运动形式的普遍规律。物理化学实验是物理化学教学中的重要组成部分,是培养学生理论联系实际,提高学生分析问题和解决问题的重要环节。但它涉及面广,如涉及无机化学实验、有机化学实验及分析化学实验中的一些重要仪器的正确操作,还具有“公式多,概念多,公式的使用条件繁杂”,同时有些物理化学实验得到的数据较多,学生处理困难。[1,2]因此有些学生对物理化学实验产生了畏难情绪,影响了物理化学实验教学效果。下面我结合自己在物理化学生活应用教学中积累的经验,谈谈在物理化学实验教学中的感受和体会。一、课前准备工作要想让实验课正常进行,收到较好的教学效果,教师和学生都要作出努力。首先,物理化学教研室最好进行集体备课,让有经验的教师讲解实验步骤,实验操作中应该注意的事项,以及学生中易出现的问题。讲解结束后,全体教师共同制定出最佳实验方案。然后教师根据制定出的最佳实验方案亲自动手做一遍,做到心中有数。学生加强实验前预习是顺利做好实验的前提条件之一。要求每个学生都必须认真预习,填写预习报告,涉及溶液配制时,要求学生提前做好计算。学生在预习过程中会发现一些问题,以便在实验课上解决,这样有利于培养学生独立思考的能力,调动学生的自主性和创造性。二、绿色物理化学实验随着科技水平生产力的提高,能源的消耗和废弃物的排放急剧增长,由此带来了前所未有的严峻的环境问题,保护人类的家园成为人类社会的共识。近年来,由于大学扩招,开设物理化学实验的专业急剧增多,化学实验带来的环境污染已不容忽视。在物理化学实验教学中,应注重培养学生的环境保护意识,使学生养成良好的实验习惯。应尽可能地开展微型实验,避免污染;对于污染大、危险性大的实验可以采用计算机进行模拟,达到让学生如同身临其境的效果;注意废气、废水及废渣的处理。三、数据处理物理化学实验数据处理大多比较繁琐,几乎每个实验都需要作图。如碳钢极化曲线的测定,如果用坐标纸处理则比较繁琐且误差较大,可以让学生通过Excel、Origin等软件完成。这样可以使实验数据的处理变得简单,有利于提高学生的学习兴趣。当然实验教师要指导学生学习这些软件,提高学生处理数据及作图能力。四、科研在教学中的作用高校教学不仅要传授知识,传承文明,还担负着培养学生探求新知能力的任务。因此,高校教学过程本身就包括教学与科研两种因素,两者是紧密结合在一起的。基于这种共识,我们尝试采用将教师的科研课题与物理化学实验相结合的方法。例如,在讲解《磁化率的测定》这个实验时,可以讲解磁性产生的原因,如何寻找高性能磁性材料,高性能磁性材料在各个行业中的应用;在讲解燃烧热时,教师可以根据自己的科研课题,指导学生测定生活中垃圾的燃烧热。这样可以拓宽学生视野,同时让学生了解这方面的科研最新动态及国际前沿热点,培养学生的独立操作能力,激发学生的学习热情。五、结语物理化学实验教学已经取得了一定的成果。首先,帮助学生克服了畏难心理,激发了学生的学习热情;其次,培养了学生的实验操作能力和科研创新能力,学生由被动做实验变为主动做实验。今后我们要加大改革力度,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,把培养创新型人才作为教学的目标。