研究化学的重要方法范文

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中图分类号：R285 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2013）10-0108-03

代谢组学是后基因时代出现的一门新兴“组学”学科，用能反映整体的代谢物图直接认识生理和生化状态，因此，能提供区别于其他“组学”的大量信息。而化学计量学作为一门以实验为基础的边缘学科，可将多变量的分析方法引入化学研究，并对实验中产生的海量数据进行提取分析，对中药的复杂性和多样性的分析能提供切实的技术支持。以临床实效为生命力的中医药学，是具有重大的理论和应用价值的实际复杂系统[1]。对这一复杂科学系统，运用还原法研究是必需的，但不是研究的落脚点和最终目的，最终要回到其理论体系即整体观上来，这就要有认识方法上的还原论、控制论与整体论、系统论的结合[2]。笔者现就化学计量学结合代谢组学的方法应用于中药分析中的研究作一综述。

1 关于代谢组学和化学计量学

代谢组学（metabonomics）是20世纪90年代中期发展起来的一门新兴学科，是关于生物体系受刺激或扰动（如将某个特定的基因变异或环境变化）后其代谢产物（内源代谢物质）种类、数量及其变化规律的科学[3]。它研究的是生物整体、系统或器官的内源性代谢物质的代谢途径及其所受内在或外在因素的影响。代谢组学研究的思想，不是把人作为一个孤立的体系，而是对人与环境（地理的、社会的）、人与肠道菌群之间的相互作用加以综合考虑[4]。这种思想与传统中医强调人与社会环境的整体观、四时和饮食对人的影响、辨证施治等思想是十分契合的[5]。近年来，随着分析科学、生命科学和药物动力学等学科的迅速发展，中外学者对中药复杂体系整体研究的手段日益丰富，研究所获取的各类信息数量也与日俱增。中草药复杂的成分加之新的分析技术，不可避免地需要对大量的化学测量数据进行处理，于是，如何对海量的信息进行有效的提取分析成为中药复方分析化学面临的一个新课题。

化学计量学（chemometrics）自20世纪70年代初诞生起，在施行化学量测的各个领域应用中得到了迅速发展和完善。国际化学计量学学会（International Chemometrics Society， ICS）对化学计量学作出了如下的定义：“化学计量学是一门通过统计学或数学方法将对化学体系的测量值与体系的状态之间建立联系的学科。”[6]化学计量学可以优化化学测量过程，并从化学测量数据中最大限度地提取有用的化学信息。另外，化学计量学的最大特征是将多变量分析方法引入化学研究[7]。从这些特点分析，化学计量学方法与中药整体研究思路相一致，同时结合代谢组学的方法为中药现代化与国际化的研究提供理论帮助。

2 基于化学计量学的代谢组学方法在中药分析中的研究

2.1 在中药药用植物代谢组学的应用

根据代谢组学的概念，植物代谢组学简单的定义是以植物为研究对象的代谢物组学。具体地说，植物代谢物组学研究不同物种、不同基因类型或不同生态类型的植物在不同生长时期或受某种刺激干扰前后的所有小分子代谢产物，对其进行定性、定量分析，并找出代谢变化的规律[8]。代谢组学为较为全面地研究植物复杂代谢过程及其产物，从而分析植物次生代谢网络结构、限速步骤，解析细胞活动过程，以及寻找植物间的亲缘关系等提供了可能，同时也为阐明中草药“黑箱体”、更好地评价中药提供了一个良好的平台[9]。

随着科技的进步，高通量分析技术为研究纷繁复杂的植物次生代谢体系提供了可能，同时也产生了前所未有的海量数据。可应用模式识别和多维统计分析等方法从这些大量的数据中获得有用的信息，这些方法能够为数据降维，使它们更易于可视化和分类[10]。

2.1.1 中药指纹图谱分析 基于代谢组学思想的化学分析平台得出的中药成分指纹图谱（数据库），包括了体现药效信息的多个有效部位的各种指纹图谱。中药的指纹图谱大都比较复杂，色谱图中各色谱峰的保留值易受各种因素的影响，海量的数据为分析人员带来了重大的挑战。化学计量学方法在分析指纹图谱数据领域受到了越来越多的关注，并且成功地解决了在研究中药代谢组学指纹图谱中遇到的难题。

Li等[11]利用局部最小二乘法结合主成分分析（PCA）来分析33个飞蓬样品的分类情况，结果表明该法更能从化学的角度来研究飞蓬中药色谱指纹图谱，从而评价飞蓬样品的质量，同时还为其他中药的质量评价提供了模式识别方法。Kim等[12]对3种麻黄植物Ephedra进行了核磁氢谱指纹图谱分析，通过主成分分析找到了它们之间的代谢物差异，证明指纹图谱分析是植物化学分类学的一个有力工具，并为其全面质量控制带来了可能。同时，代谢指纹图谱在拟南芥[13]和番茄[14]的研究中取得了成功。

2.1.2 不同“型”中药药用植物的代谢产物比较 中药材化学成分复杂，且多为植物的干燥器官，由于其生长土壤、产地气候、采收期、储存和炮制方法的不同而导致其化学成分产生差异[15]。同一名称的中药材可能来自不同基源的植物，同时中成药生产过程中各工艺环节的稳定性等多种因素对其产品的化学组成也有很大的影响[16]。利用代谢组学的方法可对中药的质量进行良好的控制，并通过数据的分析处理，对大量代谢物分析表征，为辨别中药混淆品种、应对中药材质量良莠不齐等问题提供依据。

Yamazaki等[17]应用代谢组学技术并利用PCA、偏最小二乘（PLS）处理方法对2个Perillafrutescens品种（红色和绿色型）进行了研究，发现花青素（Anthocyanin）在红色型的叶中含量较高，而在绿色型的叶中却没有发现，其他一些主要代谢物含量和分布并没有明显差别，因此认为花青素是区分2个品种的标志性成分。Choi等[18]用代谢组学结合PCA方法区分12种大麻（Cannabis sativa）的栽培品种，提供了优质种植品种。孟氏等[19]利用PLS回归分析方法确定影响刺五加茎品质的生态因子，为优化可持续利用药用植物资源提供理论依据。

对于珍稀名贵中药材，代谢组学提供了全面评价培养型和野生型之间的异同、筛选优良品种的方法学平台，为解决资源匮乏中药材提供了可能。

2.2 在中药复方研究中的应用

方剂（复方）是中医临床治疗经验的具体体现，是中药创新药物的源泉，充分认识方剂中药物之间的关系，有助于基于中医临床经验的创新药物研究工作[20]。基于整体观点的代谢组学将研究代谢调控网络变化应用于中药及复方的整体效应评价中符合中医药的整体观以及辨证论治的特点[21]。中药复方代谢组学产生的海量数据需要进行深层次的挖掘，化学模式识别的的数据挖掘方法成为其有利的应用手段。

Wang等[22]利用PCA、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）的数据处理方法对六味地黄丸的代谢轮廓进行表征，结果表明，全方相对于拆方对甲状腺素合用利血平造成的大鼠肾阴虚模型具有良好的回调效果。王氏等[23]利用PCA数据挖掘手段对茵陈蒿汤进行研究，初步确认乙醇性肝损伤的发生、发展和回调的的4个潜在生物标记物；并对CCl4导致的肝损伤模型利用茵陈蒿汤进行干预治疗，利用PCA及PLS的方法进行分析，只有在全方的条件下，茵陈蒿汤才能使CCl4导致的大鼠代谢紊乱得以调整，使尿液代谢组轮廓向正常回调[24]。另外，利用代谢组学技术对六味地黄丸干预前后的人尿液和血浆代谢组学研究，通过PCA方法研究初步表明六味地黄丸的长期给予对机体多级代谢通路的代谢表达展示了明显的积极调节作用[25]。

用代谢组学的方法结合化学计量学探究中药可能的作用机制和寻找其主要的生物活性物质，为快速找到中药的分子靶标提供了可能。

3 小结

代谢组学同基因组学、蛋白质组学、生物信息学一样，是系统生物学的重要组成部分，处于初步发展阶段。同时，化学计量学作为一个年轻学科还有大量基础工作有待完善。如果说分析技术打开了“一扇门”，那么，正确的数据分析方法和模型建立则是“找到宝藏”的钥匙。可以说，代谢组学研究离不开化学计量学，而代谢组学研究也为化学计量学的发展提供了新的平台。如何将化学计量学合理地与中药复方物质基础实验研究相结合，建立一套系统的、规范的物质基础研究体系，使化学计量学在中药现代化进程中发挥更加积极的作用，依然是研究者面临的课题。我们相信，将化学计量学与代谢组学有机结合是引领中药现代化的重要之举。

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关键词 抗CD20单克隆抗体；人源化；ELISA；流式细胞术；药代动力学

1 引 言

近年来，随着抗体药物应用的迅猛发展，该类药物的药代动力学（Pharmacokinetics，PK）与毒代动力学（Toxicokinetics，TK）研究成为一大热点。目前，在抗体的PK研究中，定量分析方法主要依赖基于免疫微孔板的配体结合分析（Ligand binding assays，LBA）方法，如酶联免疫吸附分析（Enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）、放射免疫分析（Radioimmunoassay，RIA）等[1，2]。此外，基于免疫相关技术的表面等离子谐振（Surface plasmon resonance，SPR）[3]，Gyros[4，5]，电化学发光（Electrochemiluminescence，ECL）[1，6]等定量分析方法也在快速发展。在免疫分析方法中，通常需要精制的抗原以及特异性的单克隆抗体用于生物基质中被分析物的捕获与检测。但面对各种层出不穷的新型抗体药物，商品化的特异性单抗极少。因此，制备靶抗原、特异性抗体或抗独特型（Idiotype，ID）抗体，往往成为生物分析方法建立乃至整个PK/TK研究的瓶颈。在此情况下，不依赖于精制抗原或特异性抗体的分析方法如流式细胞术（Flow cytometry assay，FCA）[7]、液相色谱 质谱联用[8]等方法有望大大加快抗体药物的研发进程。但这些方法的适用性及通用性尚有待于进一步考证。本研究建立了基于FCA的抗体药物定量分析方法，并对其方法学以及在PK研究中的应用进行了考察。同时，对FCA法与经典的ELISA法进行了系统的比较。试图对FCA法定量分析抗体药物的方法提供较全面的评估，为后续该类药物的研究提供实验依据。

本研究选用重组抗CD20人源化单克隆抗体（rh anti CD20zumab）作为目标药物。它是基于人 鼠嵌合型单克隆抗体利妥昔单抗（Rituximab）的结构进行人源化改造而成，其CDR区与利妥昔单抗一致。针对该抗体，以抗利妥昔单抗的抗ID抗体作为捕获抗体（此抗ID抗体靶点为rh anti CD20zumab的CDR段），建立了灵敏高效的夹心ELISA法；同时，建立了基于B淋巴细胞表面抗原竞争的FCA法。在对两种方法分别进行了全面验证之后，利用两种方法同时对猕猴静脉滴注rh anti CD20zumab（30 mg/kg）后的药代动力学生物样品进行了分析。试图研究和对比不同分析方法测得的药物PK行为的异同，为抗体药物PK的深入研究奠定基础。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

Guava微毛细管分析仪（Easycyte HT，美国Millipore公司）；超纯水系统（美国Millipore公司）；ZW A微量振荡器（国华电器有限公司）；超净工作台（东联哈尔仪器制造有限公司）；微量加样器（德国Brand公司）；4MK2洗板机（美国Thermo公司）；MK3酶标仪（美国Thermo公司）。

rh anti CD20zumab（批号：20121101，纯度>98%）和FITC标记的rh anti CD20zumab由上海医药集团有限公司提供；猴血清吸附HRP标记的山羊抗人IgG多克隆抗体（Bethyl公司，批号：A80 319P 15）；抗利妥昔单抗抗体（AbD Serotec公司，批号：110213）；人IgG（Rockland公司，批号：009 0102）；小鼠IgG（Abcam公司，批号：ab37355）；Wil2 S细胞由本实验室保存。

2.2 药代动力学实验

健康猕猴4只，雌雄各半，体重（4.0±0.2） kg；于后肢外侧静脉滴注rh anti CD20zumab，0.5 h滴注完毕。于滴注前和滴注后10，20，30 min（滴注结束）；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在非给药侧后肢或前肢静脉取血约2 mL，分离血清，于

Symbolm@@ 80 ℃保存待测。

2.3 实验方法

2.3.1 双抗体夹心ELISA法的标准曲线及质控样品制备 用空白猕猴血清将rh anti CD20zumab标准品倍比稀释至19.5～10000 μg/L；另用同样方法单独配制浓度为3750，500和100 μg/L的质控样品；分析方法确证中，增加2个验证样品，浓度分别为5000 μg/L（ULOQ）和39.1 μg/L（LLOQ）。配制的标准标曲及质控样品分装后于

2.3.2 FCA的标准曲线及质控样品制备 用空白猕猴血清将rh anti CD20zumab标准品倍比稀释至2.0～400 mg/L；另用同样方法单独配制浓度为150，40.0和6.0 mg/L的质控样品；分析方法确证中，增加2个验证样品，浓度分别为200 mg/L（ULOQ）和3.1 mg/L（LLOQ）。配制的标准曲线及质控样品分装后于

2.3.3 双抗体夹心ELISA法测定血清中rh anti CD20zumab浓度 抗利妥昔单抗抗体每孔100 μL包被酶标板，4 ℃静置过夜。取包被板封闭后，加入经稀释液前处理（1∶100）后的标准溶液、各类质控样品溶液及待测样品，每个样品设2个复孔，室温孵育2 h。洗板3次后，加入猴血清吸附HRP标记的山羊抗人IgG多克隆抗体稀释液100 μL/孔，室温孵育1 h，洗涤液洗板6次后，每孔加入100 μL底物TMB（TMB浓缩液 TMB显色液，1∶20，V/V），室温避光反应13 min，加入1 mol/L H2SO4终止反应，50 μL/孔，立即用酶标仪在450 nm处测定吸光度，参比波长630 nm。

2.3.4 FCA测定血清中rh anti CD20zumab浓度 采用猕猴空白血清将待测样品中rh anti CD20zumab按一定稀释倍数稀释至标准曲线范围内，在未经稀释液前处理的标准溶液、各类质控样品溶液及待测样品中加入等体积100 mg/L FITC标记的rh anti CD20zumab。取对数生长期的Wil2 S细胞，1000 r/min离心8 min，用PBS洗涤一次，计数，再用PBS将细胞密度调整至1.6×106 个/mL，将细胞悬液分至EP管中。将以上方法制备的标准溶液、各类质控样品溶液及待测样品加入分好细胞悬液的一次性管中；室温振荡孵育45 min后重悬于200 μL PBS中。GUAVA测定荧光强度。

2.4 结果计算

使用MicroCal公司Origin 7.5软件对浓度对数和各管样品响应值Y绘制标准曲线，四参数Logistic拟合（其中最高浓度点与最低浓度点为锚定点，不参与拟合计算）：

其中，Emax和Emin分别为S 形曲线的最大值和最小值；EC50为50%响应值对应的浓度； Slope为斜率，即响应值随rh anti CD20zumab浓度的变化率。用同一批次设置的标准曲线，计算样品中rh anti CD20zumab浓度。

同时采用WinNonlin软件计算猕猴血清中rh anti CD20zumab的PK参数。

3 结果与讨论

3.1 方法学验证

3.1.1 特异性 按照制备标准曲线的方法制成低浓度质控样品（ELISA为0.10 mg/L， FCA为6.0 mg/L），并使其中含有高浓度（ELISA为5.0 μg/L， FCA为2000 μg/L）的小鼠IgG和人IgG，使用双抗体夹心ELISA和FCA进行交叉反应实验。由表1可见，两种抗体的回收率及测量精密度（RSD）均在

药代动力学研究可接受范围内，显示rh anti CD20zumab与小鼠IgG和人IgG抗体未发生交叉反应，这表明在猕猴血清中存在50和2000 mg/L 的小鼠IgG或人IgG时，均不会影响待测抗体的准确性，但FCA优于ELISA。

3.1.2 定量范围和灵敏度 猕猴血清制备标准曲线，批间重复5次。由图1可见，两种方法的标准曲线都具有良好的线性和重现性。ELISA法测得的OD值直接反映rh anti CD20zumab的浓度，其定量范围为0.04～5.0 mg/L；FCA测得的荧光强度间接反映rh anti CD20zumab的浓度，其定量范围为3.1～200 mg/L。由此可知，FCA的灵敏度与ELISA相比， 灵敏度相差约两个数量级，但以往研究表明，治疗性抗体类药物的给药剂量往往可达到mg/kg级[9～11]，因此FCA的灵敏度已足以满足绝大多数该类药物PK研究的要求。

图1 ELISA法（A）和FCA法（B）测定的标准曲线（n=5）

Fig.1 Calibration curve using ELISA（A）and flow cytometry assay （FCA）（B）（n=5）

3.1.3 方法的精密度和准确度 选取两种方法的定量上限（ELISA为5.0 mg/L，FCA为200 mg/L）和定量下限（ELISA为39 μg/L，FCA为3.1 mg/L）以及标准曲线的高、中、低（ELISA为3750，500和100 μg/L，FCA为150，40和6.0 mg/L）3个质控浓度评价2种方法的批内和批间精密度以及准确度。其中，精密度和准确度分别用RSD和RE值评价。从表2可见，ELISA的批内和批间RSD值分别小于19.5%和12.7%，FCA的批内和批间RSD值分别小于19.0%和15.4%； ELISA的RE在

之间。两种方法精密度和准确度非常接近，且均满足生物技术药物PK研究要求。

3.1.4 稀释线性 rh anti CD20zumab以30 mg/kg静脉滴注于猕猴体内，给药后一定时间内血清中的实际药物浓度高于标准曲线的最高浓度，测定时需要进行稀释后才能落入定量范围内。因此需要考察稀释方法。如表3所示，将已知浓度（ ELISA为60.0， 30.0， 6.00和1.00 mg/L， FCA为800， 500， 500和300 mg/L）的rh anti CD20zumab标准品进行不同倍数（ELISA为500， 50， 5和2倍， FCA为50， 20， 5和2倍）稀释后，其准确度均小于15%，满足生物分析方法学要求。因此，对血浆样品进行一定倍数（ELISA 为2～500倍，FCA 为2～50倍）稀释后测定，两种方法得到的结果仍准确可信。

3.2 ELISA和FCA测定猕猴给药后血清中rh anti CD20zumab的浓度

猕猴经静脉滴注30 mg/kg rh anti CD20zumab后，于不同时间点取血，采用ELISA和FCA分别测定血药浓度。结果表明，给药后血药物浓度迅速上升，给药30 min后（滴注完毕）血药浓度达到最大值，其后逐渐下降，两种方法都能检测到给药后22 d（大于4个半衰期）血液中的药物。同时，两种不同方法测定结果显示出良好的一致性，如图2所示。

3.3 ELISA和FCA测定猕猴给药后血清中rh anti CD20zumab的PK参数

猕猴静脉滴注30 mg/kg rh anti CD20zumab后，用ELISA和FCA测定经计算得到的主要PK参数如表4所示，两种方法测定得到的猕猴体内PK参数高度吻合；统计学t检验结果表明，两种不同方法测得的rh anti CD20zumab参数没有统计学差异（p>0.05）。

4 结 论

以往研究中，在缺乏高亲和力特异性抗体时，ELISA法进行定量分析常用多抗作为替代，但在纯生物基质中，此类方法极易出现交叉反应， 从而影响其特异性[12]；而FCA法在血清基质中受到的干扰更少，且样品不需进行前处理，因此在样品制备时更为方便，并且在数小时内即可完成一个分析批的样品分析，大大缩短了分析周期。因此，FCA法是一种较为快捷、简便、稳定且特异性高的检测方法。对于大多数治疗性抗体而言，在短期内难以获得理想捕获抗体，可以用FCA法代替ELISA法进行分析。但值得注意的是，采用FCA法进行PK研究时，尽量保证细胞活率>90%，同时每次使用的细胞密度应保持一致，减少批间误差。

本研究结果表明，FCA法的LLOQ明显高于ELISA法，即灵敏度相对较低。对给药剂量相对较高（mg/kg水平）的治疗性单克隆抗体类药物，FCA法虽然具有明显的优点和特点，但在面对给药剂量相对较低的药物（如细胞因子类药物，给药剂量通常在μg/kg水平）时，FCA较高的LLOQ可能会影响PK整体轮廓，尤其是浓度极低的末端消除相的描述。

同时，本研究中部分动物在末端消除期观察到一个快速“椅状”清除相（未显示），这提示在动物体内可能存在抗原介导的抗体清除机制。如能结合药物的药效、抗药抗体产生和组织分布的结果，将进一步阐述其PK/PD的相关性，并得到该抗体在体内吸收、分布、代谢和排泄的完整流程。这将为类似治疗性抗体在体内PK行为的深入研究奠定基础。

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国际化学研究的前沿内容即绿色化学，该研究主题受到世界各国的广泛关注。化学不仅能够为人们生活提供保障，还可以保护自然环境，使化学工业处于有利竞争地位。化学知识以及研究成果的应用为人们日常生活带来福音，在衣、食、住、行上均得到了有效应用。但是，伴随化学品的生产和应用，在一定程度上破坏了生态环境，污水、废物、烟尘等给人们身体健康和生态环境带来严重威胁，应引起广泛关注。对于此，我们应充分认识到绿色化学的重要意义和价值，这也将作为素质教育的重要内容之一。

1 绿色化学的概念与原则

1.1 概念

绿色化学是指基本原则为原子经济性的化学过程和化学反应，即在化学反应中对每个参与反应的原料因子进行充分利用，在获得新物质的同时确保零排放，使资源得到充分利用，且不会造成环境污染问题。同时通过无毒害的催化剂、助剂以及溶剂等，生产出对人体健康、环境保护有积极作用的环境友好型化学产品。绿色化学的核心是通过化学原理使污染在源头上得到消除。绿色化学与环境化学之间存在差异，环境化学作为一门科学，其主要研究对象是污染物，研究内容包括污染物存在形式、分布特点、迁移与运行、对生态环境造成的影响等。绿色化学是从开始阶段就通过化学原理预防污染，这也是其最大特点，所以绿色化学的过程及其终端才能够实现零污染与零排放。绿色化学又被称为环境友好化学、环境无害化学、清洁化学，针对传统化学中对环境产生破坏的反应，绿色化学将通过新环境友好反应将其取代。

1.2 原则

绿色化学的应用需要遵循一定原则，只有遵循应用原则才能将绿色化学的实际意义充分发挥出来。绿色化学应用原则概括起来主要包括以下内容：第一，从废物产生上进行预防，避免产生之后再进行处理。第二，化学反应应尽量控制能量消耗，以经济条件和生态环境可接受为准。第三，化学反应中尽量避免分离试剂、溶剂等辅物质的应用，若有涉及应选择无毒的辅物质。第四，化学产品的设计不仅要将原功能保持，还应尽量减少毒性或做到无毒。第五，化学反应所涉及的物质应尽量减少毒性甚至做到无毒，避免给人体健康和生态环境造成影响。第六，在最终产物中嵌入、并入所有起始物质是合成方法设计的重中之重。第七，化学产品设计时应将产品本身性质考虑在内，当其功能发挥之后不能在环境中滞留，应降解成为无毒、无害的产物。第八，针对衍生中一些不必要的过程应尽量避免，如临时修改化学过程、物理过程等。第九，尽量选择具备高选择性的催化剂，而非依靠反应物配料比的提高。第十，如果经济条件和技术条件允许应使用可再生原材料。第十一，深入研究并开发绿色化学的分析方法，使其实现现场监控和实时监控，避免有害物质产生。第十二，化学过程中涉及的物质应尽量避免着火、爆炸等危险事件的存在。

2 绿色化学的研究内容和方向

2.1 研究内容

通常情况下，化学反应容易受以下几方面因素影响：第一，起始物或原料性质。第二，合成路线或试剂特点。第三，反应条件。第四，目标分子或产物性质。这一系列因素之间存在着密切联系，在一定条件下可产生关联，所以这些方面也是绿色化学的主要研究内容。

绿色化学研究内容的重点在于：第一，重新设计化合物，保证人体健康和生态环境，这也是研究绿色化学的重要内容。第二，探索更安全、更新、更利于环境友好的生产工艺与合成路线，这部分内容的研究可以从起始化合物以及原料的变换、新试剂引入上着手。第三，不断改善并突破化学反应条件，使其对人体健康和生态环境的危害降低，废弃物排放减少。绿色化学追求更安全的理念，不仅体现在人体健康方面，还体现在整个生命周期影响下的动物、植物等方面。在考虑直接影响的同时，不能忽视代谢物毒性等间接影响。

2.2 研究方向

绿色化学以原料、溶剂、化学反应、催化剂、产品为中心展开研究，主要包括以下方面：第一，对绿色反应进行开发，使原子利用率得到提升。第二，选用无毒害原料。第三，在催化剂选择上应注意无毒害。第四，在溶剂选择上应注意其无毒、无害。第五，发展绿色工艺技术。第六，开发绿色产品。

3 绿色化学教育实施的方法和意义

3.1 实施方法

首先，通过化学知识渗透绿色化学意识。绿色化学的相关教育是中学化学教育工作的重点内容。由于中学化学课程中包括了化工生产相关知识，这是渗透绿色化学意识的素材，在传授知识过程中可通过实例讲解、对比的方式逐渐渗透给学生，使学生建立绿色化学意识。例如：可通过三个途径固定氮：一是人工化学固定；二是苜蓿与豆科植物根部瘤菌固定；三是闪电固定。其中人工化学固定的方式工艺复杂且能源消耗较高，生产过程会影响环境。而植物根部瘤菌固定的方式不仅不会造成能源消耗，还不需要机械设备等，同时不会污染环境，此种固定氮的方法体现了绿色化学。其次，通过化学实验渗透绿色化学意识。在绿色化学应用原则中要求化学过程中涉及的物质应尽量避免着火、爆炸等危险事件的存在。这可以在化学实验中得到体现，进而引起学生思考。例如：在化学实验中，药品取用应定量化，部分药品的取用需要通过微型化操作或取最小量；在氢气、乙烯、甲烷等物质点燃之前应先检验其纯度；在银氨溶液配置过程中，应做到随配随用，不能长时间放置等；稀释浓硫酸过程中应谨防其爆沸等。最后，通过社会实践活动中渗透绿色化学意识。化学教育除具备知识性特点之外，还具备社会性、开放性特点，因此可由学校组织，带领学生进入造纸厂进行参观，对其污水排放给环境带来的影响进行深入了解，让学生在参观过程中亲身体验到绿色化学的重要意义，丰富学生感受，增强学生意识。

3.2 实施意义

伴随着环境污染越发严重，人们对环境问题的关注程度也随之提升。在化学工业方面，人们提出了诸多质疑，怀疑化学的科学性。人们认为环境污染严重的根本原因是化学。对于此，化学研究者除坚信化学属于中心科学之外，还应做好宣传工作。首先，应面向学生进行宣传，将化学在人们生活质量提升、身体健康、社会发展等方面的积极影响介绍给学生，并宣传化学在科学技术中的关键性地位。其次，在化学研究方面应做好反思工作，积极总结前人的经验教训并努力改进和完善，以绿色化学应用的基本原则为依据，对合成路线进行深入研究，对生产工艺和技术进行认真检讨，探索出新反应条件，使原子合成路线得到突破，开发并生产出更新、更安全的化学物，让化学工?I成为绿色工业。为社会发展提供更多、更优质的技术材料，同时实现环境友好。

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我自己是学化学的，从事学化学、教化学、研究化学也几十年了，但现在似乎有点儿不太认得了。我觉得世纪之交，大家要重新有一个认识，认识学科本位的问题。

一门科学的内涵和定义至少有四个属性：

整体和局部性科学是一个复杂的知识体系，好比一块蛋糕。为了便于研究，要把它切成大、中、小块。首先切成自然科学、技术科学和社会科学三大块。在自然科学中，又有许多切法。一种传统的切法是分为物理学、化学、生物学、天文学、地理学等一级学科。近年来又有切成物质科学、生命科学、地球科学、信息科学、材料科学、能源科学、生态环境科学、纳米科学、认知科学、系统科学等的分类方法。化学是从科学整体中分割开来的一个局部，它和整体必然有千丝万缕的联系。这是它的第一个属性。

学科之间的关联和交叉如果把科学整体看成一条大河，那么按照各门科学研究的对象由简单到复杂，可以分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游科学，化学是中游科学，生命科学、社会科学等是下游科学。上游科学研究的对象比较简单，但研究的深度很大。下游科学的研究对象比较复杂，除了用本门科学的方法以外，如果借用上游科学的理论和方法，往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科学之花，可以接下游科学之木”。具有上游科学的深厚基础的科学家，如果把上游科学的花，移植到下游科学，往往能取得突破性的成就。例如1994年诺贝尔经济奖授予纳什，他在1950年得数学博士学位，1951-1958年任美国麻省理工学院数学讲师、副教授，后转而研究经济学，把数学中概率论之花，移到经济学中来，提出预测经济发展趋势的博弈论，因而获得诺贝尔经济奖。

发展性化学的内涵随时代前进而改变。在19世纪，恩格斯认为化学是原子的科学(参见《自然辩证法》)，因为化学是研究化学变化，即改变原子的组合和排布，而原子本身不变的科学。到了20世纪，人们认为化学是研究分子的科学，因为在这100年中，在《美国化学文摘》上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已从1900年的55万种，增加到1999年12月31日的2340万种。没有别的科学能像化学那样制造出如此众多的新分子、新物质。现在世纪之交，我们大家深深感受到化学的研究对象和研究内容大大扩充了，研究方法大大深化和延伸了，所以21世纪的化学是研究泛分子的科学。

定义的多维性一门科学的定义，按照从简单到详细的程度可以分为：(1)一维定义或X-定义，X是指研究对象。(2)二维定义或XY-定义。Y是指研究的内容。(3)三维定义或XYZ-定义。Z是指研究方法。(4)四维定义或WXYZ定义，W是指研究的目的。(5)多维定义或全息定义。一门科学的全息定义还要说明它的发展趋势、与其他科学的交叉、世纪难题和突破口等等。这样才能对这门科学有全面的了解。下面以化学为例加以说明。

化学的一维定义

21世纪的化学是研究泛分子的科学。泛分子的名词是仿照泛太平洋会议等提出的。泛分子是泛指21世纪化学的研究对象。它可以分为以下十个层次：(1)原子层次，(2)分子片层次，(3)结构单元层次，(4)分子层次，(5)超分子层次，(6)高分子层次，(7)生物分子和活分子层次，(8)纳米分子和纳米聚集体层次，(9)原子和分子的宏观聚集体层次，(10)复杂分子体系及其组装体的层次。

化学的二维定义化学是研究X对象的Y内容的科学。具体地说，就是：化学是研究原子、分子片、结构单元、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过渡态、吸附态、超分子、生物大分子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态，直到分子材料、分子器件和分子机器的合成和反应，制备、剪裁和组装，分离和分析，结构和构象，粒度和形貌，物理和化学性能，生理和生物活性及其输运和调控的作用机制，以及上述各方面的规律，相互关系和应用的自然科学。

化学的三维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容的科学。化学的研究方法和它的研究对象及研究内容一样，也是随时代的前进而发展的。在19世纪，化学主要是实验的科学，它的研究方法主要是实验方法。到了20世纪下半叶，随着量子化学在化学中的应用，化学不再是纯粹的实验科学了，它的研究方法有实验和理论。现在21世纪又将增加第三种方法，即模型和计算机虚拟的方法。化学的四维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。化学的目的和其他科学技术一样是认识世界和改造世界，但现在应该增加一个“保护世界”。化学和化学工业在保护世界而不是破坏地球这一伟大任务中要发挥特别重要的作用。造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋势。21世纪的化工企业的信条是五个“为了”和五个“关心”：为了社会而关心环保;为了职工而关心安全、健康和福利;为了顾客而关心质量、声誉和商标;为了发展而关心创新;为了股东而关心效益。

化学的多维定义———21世纪化学研究的五大趋势

1、更加重视国家目标，更加重视不同学科之间的交叉和融合在世纪之交，中国和世界各国政府都更加重视国家目标，在加强基础研究的同时，要求化学更多地来改造世界，更多地渗透到与下述十个科学郡的交叉和融合：1数理科学，2生命科学，3材料科学，4能源科学，5地球和生态环境科学，6信息科学，7纳米科学技术，8工程技术科学，9系统科学，10哲学和社会科学。这是化学发展成为研究泛分子的大化学的根本原因。所以培养21世纪的化学家要有宽广的知识面，多学科的基础。

2、理论和实验更加密切结合

1998年，诺贝尔化学奖授予W.Kohn和J.A.Plple。颁奖公告说：“量子化学已经发展成为广大化学家所使用的工具，将化学带入一个新时代，在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质。化学不再是纯粹的实验科学了。”所以在21世纪，理论和计算方法的应用将大大加强，理论和实验更加密切结合。

3、在研究方法和手段上，更加重视尺度效应

20世纪的化学已重视宏观和微观的结合，21世纪将更加重视介乎两者之间的纳米尺度，并注意到从小的原子、分子组装成大的纳米分子，以至微型分子机器。

4、合成化学的新方法层出不穷合成化学始终是化学的根本任务，21世纪的合成化学将从化合物的经典合成方法扩展到包含组装等在内的广义合成，目的在于得到能实际应用的分子器件和组装体。合成方法的十化：芯片化，组合化，模板化，定向化，设计化，基因工程化，自组装化，手性化，原子经济化，绿色化。化学实验室的微型化和超微型化：节能、节材料、节时间、减少污染。从单个化合物的合成、分离、分析及性能测试的手工操作方法，发展到成千上万个化合物的同时合成，在未分离的条件下，进行性能测试，从而筛选出我们需要的化合物(例如药物)的组合化学方法。

5、分析化学已发展成为分析科学分析化学已吸收了大量物理方法、生物学方法、电子学和信息科学的方法，发展成为分析科学，应用范围也大大拓宽了。分析方法的十化：微型化芯片化、仿生化、在线化、实时化、原位化、在体化、智能化信息化、高灵敏化、高选择性化、单原子化和单分子化。单分子光谱、单分子检测，搬运和调控的技术受到重视。分离和分析方法的连用，合成和分离方法的连用，合成、分离和分析方法的三连用。

化学的多维定义———21世纪化学的四大难题(中长期)(从略)

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下面我就进入高三如何复习化学的方法谈谈我个人的看法：学习好、复习好化学要抓住三点：抓基础、抓思路、抓规律。重视高一高二化学的基础知识是提高能力的保证。同时学好、应用好化学用语：如元素符号、化学式、化学方程原子结构示意核外电子排布式、排布图等基本概念及基本性质。在做题中要善于总结归纳题型及解题思路。化学知识点之间是有内在规律的，只有掌握了规律才能驾驭知识，记忆知识。

在一轮二轮高三化学的复习中还需多思考：比如，学生都知道乙醇与钠反应可以产生乙醇钠和放出氢气，可有几个学生想过：这能不能叫置换反应？为什么用无水乙醇不用酒精？反应后生成乙醇钠，它有什么性质（实际上不用酒精的另一个原因就是乙醇钠引起的）？乙醇和钠的反应类似酸、水与钠的反应，通过反应现象的剧烈程度我们有什么启示呢？（参加竞赛的学生应该去研究一下这个问题：乙醇电离，是广义的酸）

高三化学的复习有一种说法就是化学是理科中的文科，因为化学知识点要记要背的东西很多很多，而且化学也是一门实验性很强的学科，因此，在高三化学的复习过程中要注意阅读与动手、动笔结合。同时在高三化学的复习中，经过错题重做积极思考提出存在于化学事物内部或化学事物之间的矛盾，即化学问题，由自己来加以研究和解决去总结规律，当在自己解决不了时请求别人帮助解决，老师、同学、上网解惑也是高三化学复习的一种基本方法，也是提高高三化学的复习效率的一种基本方法。

在高三化学复习的同时重视每一次化学考试，高三化学考试尤其是理综化学对考生来说是高考前最重要的演练，考试的题目难易度、考查的内容范围、考试的题型安排等都跟高考非常的相似。对于高三化学的复习冲刺，越到最后越要淡定，要注意坚持。

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关键词：生物化学　绪论　学习兴趣

一、注重绪论教学，充分做好教学准备工作

一般院校对于生物化学课程通常至少安排40～50个课时，鉴于生物化学课程知识点繁多，学习难度较大，课时安排时间有限，又要在规定时间内完成教学内容，有些老师甚至直接忽略绪论部分的讲解，这么做是非常不好的。

绪论这一章节，不仅具有知识性、科学性，还集趣味与育人为一体，对整门课程来说，有着提纲挈领的重要作用。要想把绪论讲好并非易事，需要教师整体把握教材和知识体系，也需要多年专业教学经验的积累。教师在授课前，要做好充分的准备，包括教材的通读和钻研，最新文献资料的查阅以及课件的用心制作。这样，对于绪论的讲解才能生动清晰起来，才能使学生树立学好学会生物化学的信心。

二、由浅入深介绍生物化学定义，让学生理解学科特点性质

许多学生上完了生物化学课程，还不理解这么课程到底是讲的什么，所以说对于生物化学的概念讲解至关重要。把“生物化学”的概念讲清楚了，学生就能很清楚地理解本门学科的特点和性质。笔者在教学过程中先引出生物化学的基本概念：生物化学是运用化学的原理和方法，研究生物体内化学分子与化学反应的科学，是从分子水平来探讨生命现象本质的一门学科，又称生命的化学。然后再从概念为出发点提出几个问题，如生物化学的研究对象是哪些？是运用什么原理和方法、在哪个水平研究生命现象的?生物化学课程和我们学习过的生理学、解剖学的研究角度有何不一样？什么叫做生命?生物化学为什么又被叫做生命的化学?最后让学生经过讨论、发言回答，教师解答，从多层次和多角度，由浅入深的介绍生物化学的概念，这样学生就容易明白生物化学究竟是以什么为研究对象的学科。

三、介绍生物化学发展历程，提高学生学习兴趣

生物化学的发展历程总体可被划分为三个主要阶段，一是叙述阶段，研究对象主要是生物大分子的结构和功能：第二阶段是动态生物化学阶段，研究对象主要是各种物质代谢途径以及相关调控；第三个阶段就是分子生物学阶段，这个阶段主要研究对象是基因遗传信息的传递和其相关调控。总而言之，生物化学的研究内容分为三大部分：生物大分子的结构功能和物质代谢调控，以及基因遗传信息的传递及其调控。

讲述生物化学的发展史，要密切围绕这部分学习内容，并且尽多地融入相关科学家的事迹介绍，把他们去的这些科学成果的经过、趣闻给予介绍，集知识性、趣味性融为一体，这样比起蜻蜓点水式枯燥讲解课本内容，会更加容易激发学生的兴趣，从而达到良好的教学效果。

四、介绍生物化学的学习方法

生物化学课理论课程具有抽象难懂、反应复杂等特点，学生普遍反应比较难学。所以，给学生介绍一些本门课程的学习方法是很必要的。生物化学学习方法一般有目录法、图示法、比喻法等。例如在糖的代谢这一章节，利用图示法讲解效果很不错，对于代谢过程，列表法很清晰的对比出三条途径的代谢起始物、中间产物和终产物、其中的关键反应步骤和关键酶、反应前后的能量变化、代谢分支点以及调节因素。人体8种必须氨基酸的记忆可以通过编顺口溜“一两色素本来淡些”。用“一、二、三、四”来总结三羧酸循环的反应特点，也就是“一次底物水平磷酸化，二次脱羧，三个不可逆反应及其对应的三个关键酶，四次脱氢”。

在实际的教学中，老师可以对学生进行启发，学生也应该结合自身的实际情况，对课本知识进行归纳和总结，这样运用好的学习方法，就能尽可能避免走弯路，使学习效果事半功倍。

五、重视并积极改进绪论教学

绪论部分不仅要介绍给学生生物化学的学科特点、主要研究对象，还要简述学科发展历史，让学生通过了解科学发展道路的曲折，而激起学习兴趣和爱国主义情怀。总之，绪论这一章节，不仅具有知识性、科学性，还集趣味与育人为一体，对整门课程来说，有着提纲挈领的重要作用。要想把绪论讲好并非易事，需要教师对知识进行宏观把握和微观调控，与此同时，也要运用合适的讲课技巧，这样传授知识的时候才能够有的放矢、得心应手；才能更加吸引和打动学生；才可以去的良好的教学效果。通过绪论课的学习使学生明确生物化学概念、特点、学习方法等，学好生物化学课程，为其他相关学科的学习打下坚实的基础。

参考文献：

[1]张艳芳，张俊河，张煜.详尽与简略讲授绪论对生物化学教学效果的影响[J].新乡医学院学报，2010，27(5)：529-530.

[2]严冬梅，李敏军.医学院校生物化学绪论教学中的几点体会[J].现代医药卫生，2011，27(6)：948-949.

[3]姜立，马文丽.浅谈生物化学与分子生物学课程教学改革[J].中国高等医学教育，2002，（5）：52.

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1 大学化学与中学化学的区别

1.1 知识体系的变化

中学化学的知识体系主要包含一些基本概念、基本理论等。基于高考大纲，现行的人教版教材主要划分为必修1-2，选修1-6，其划分的目的是为学生减负，并使不同地域的考生在选修内容上灵活选择。进入大学以后，知识的基本框架虽与高中相似，但却变得更加专业化，而且不同的专业由于培养目标不同，所学习的知识体系也不尽相同，如化学专业的学生需要学习无机、有机、结构化学等，而物理相关专业则把有机与无机化学统一为普通化学。

1.2 知识深度的拓展

大学化学在知识的深度和广度上较中学化学都有较大的提升。比如中学化学对概念和定义要求过死，局限性较强，过多的从字面追求严格的定义与相互关系，而没有去从实质去挖掘概念和定义的意思，知识内涵较单一，严密性较薄弱。大学化学则重视知识的内涵及外延，重在化学思想、方法的引导和运用，重在了解本质，使学生清楚产生此现象的原因，明白各种公式及结论的来由，重视并强化实验的基本技术、方法、手段的训练。

1.3 教学目标及教学方式的差异

中学化学教学的根本目的是提高升学率，因此培养学生如何解题、如何考试、如何拿高分成为教师灌输式教学的核心。虽然新课改把实验环节的要求提高，但在实际的教学中学生仍然看多做少。加之目前课时压缩，教师在知识讲解的过程中无法将涉及的化学基本原理展开，只能简单地要求学生记住并学会使用某些特殊规律或者结论，但是其来源及推导与拓展则很少甚至不会讲授。然而，大学化学的教学是为各企业培养技术型人才或者培养教学、科研等研究型人才，因此它更注重对学生理论知识进行强化、拓展、提升，重点培养学生的动手能力和实验能力。

2 大学化学与中学化学的衔接

由于大学与中学化学相比课程知识容量、难度都大大增加，思维方式也由以往的直观、定性变为抽象、定量，学习环境也发生了巨大变化，且多数学生对此却并未做好足够的心理准备，学习方法和学习能力仍然停留在高中层次，仍然用老办法来面对和解决新问题，所以刚入校的新生对大学化学课程的适应变得艰难。做好大学与中学化学的知识衔接可以从以下几方面入手：

2.1 研究教材

教材直接关系到教师的课程设计、组织与实施，更关系到教学目标的实现，所以对教材的研究和分析是教师的一项重要基本功，教师应当重视教材，学会分析并正确理解和把握它。新版高中化学教材在知识内容及体系上已经开始注重与大学化学知识的衔接，但其在知识的学习侧重点及完整全面性上依然相差很远，这就需要高校教师一方面对高中的化学教材有一定的了解，能够比较准确地衡量和定位高中生的化学水平，以便在讲授大学化学知识时做到较好的铺垫、引导；另一方面对大学教材加大研究力度，尽可能实现大学与中学化学的无缝对接。

2.2 改革教学内容

新课改后中学化学涉及的知识面更加宽泛，但是学生对知识的深度理解与掌握却日渐不足。进入高校之后学生接触到的大学教材，其内容的编排几乎与中学一样，因此有些学生无法提起足够的兴趣，缺乏新鲜感和探索欲望。即使大学阶段学习内容在理论深度上加大不少，但这好比是蛋炒饭，无论花样再变也无法吸引人。因此，为了提高学生对大学化学的热情，高校教师应当在充分研究教材的前提下，对学生相对熟悉的知识有所拓展和突破，引导学生分析因果关系，找到问题的答案，让学生的固有知识得到升华和提高，实现知其然也知其所以然的过程。

2.3 优化教学方式

教学的衔接不仅仅是知识的衔接，更需要教师的教法与学生学法的衔接，我们建议教师在最初的授课过程中尽量采用贴近新生知识基础的授课方式，讲授学生能听得懂的知识语言，使用学生较容易适应的教学方法，比如板书尽量完整，重点讲解尽量仔细，推导过程尽量完整，让学生在一个相对熟悉的教学方式下逐步调整，并使其尽快进入新的学习状态，适应大学学习的要求。

2.4 加强实验教学

化学是一门实验科学，许多化学理论的获取都来源于实验。虽已占有很大比重，但中学化学实验仍然停留在教师讲学生照样做的水平上。并且中学实验重视的是对其理论上的分析，强调的是化学仪器使用的规范性，满足于课本上规定的实验，这样很难发挥化学实验在培养学生创新能力方面的功能。因此，大学实验教学应侧重培养学生的思维习惯、探究能力、动手动脑的能力，使他们能够掌握和运用一些化学原理和实验手段，学会科学研究的基本方法，学会辩证而客观地认识世界。

2.5 引导学习方法

在中学化学的灌输教学下，学生对该门课程的认识往往就是如何去做题，并简单地认为只要题做得好就掌握好了，从而学生对老师的依赖性较强，缺乏独立思考、解决问题的能力。大学课堂教学信息量大，教师对知识的讲解也并非面面俱到，仅剖析重点和难点，因此学生课前必须做好预习，课上做好笔记，课下查阅文献，并通过亲自动手实验来将课堂知识具体化。这需要我们通过导师介绍和学长交流对新生在学习方法上加以引导，使他们清楚认识到中学与大学学习的差异，帮助他们尽快地适应大学的学习节奏。

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【关键词】初中化学 情境教学 实践性 设计方法

一、情境教学概述

情境教学法是指在教学过程中，教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的生动具体的场景，以引起学生一定的态度体验，帮助学生理解教材，并使学生的心理机能得到发展的教学方法。情境教学法的核心在于激发学生的情感。情境教学，是在对社会和生活进一步提炼和加工后影响于学生的。换言之，情境教学中的特定情境，提供了调动人的原有认知结构的某些线索，经过思维的内部整合作用，人就会顿悟或产生新的认知结构。情境所提供的线索起到一种唤醒或启迪智慧的作用。比如正处于某种问题情境中的人，会因为某句提醒或碰到某些事物而受到启发，从而顺利地解决问题。

二、初中化学的情境教学实践设计

1.利用化学实验创设情境

化学教学离不开实验教学，实验教学是实践内容的主要部分。化学实验的情境设计要依靠实验内容展开，进行明确的实验分类和定位，根据化学实验的具体情况展开调查研究，根据化学实验情况创设情境。情境教学的内容主要根据化学理论课程内容为主，展现出化学实验的技巧和具体方法，根据化学实验的特点，按照初中学生的学习需求进行设计。

2.利用生活创设情境

化学在生活中的体现非常多，通过与生活的实践经验相互结合，将化学的情境教学引入到情境设计之中，利用情境设计，结合化学教学经验，提出具体可行和有趣的生活情境，提高化学课程的教学吸引力，改善生活创设情境教学的有效性。利用生活经验和基于生活的化学知识创设情境，保障初中化学的情境教学实践设计，提高教学有效性。

3.利用语言创设情境设计

化学的理论教学中，语言的应用也是一个重要的教学改进方向，在语言的情境设计内容上，重点考虑到语言的特点，从传统的化学理论生硬的词汇用语中获得灵感，将更加有趣活泼的化学用语加入到情境教学之中去，让情境教学更有吸引力。根据初中化学情境教学的实践能力和特点，结合语言本身的实用价值，开展情境教学可以有效地改善初中化学的教学实用性，提高化学教学的动力。

三、初中化学情境教学的实现途径

1.竞赛模式的情境教学

竞赛模式是利用一种有效的竞赛方式，换取初中学生的学习积极性，提高初中化学的教学能力，改善教学效果的一种有效方式，也是实现初中化学情境教学的有效途径。竞赛模式的情境教学开展，需要一定的知识作为基础，竞赛内容的主要构成是化学理论知识，将理论知识作为一种主要理论内容，考察每一个学生对理论知识的记忆，也考察相应理论知识的有效性。竞赛模式的情境教学体现出初中化学的实用内容，突出初中化学的有益性。

2.多媒体模式的情境教学

利用现代化的信息技术能力可以将情境教学更好的体现出来，初中化学的教学过程中，可以利用多媒体教学软件和教学系统进行教学引导。将图片、音频、影视等多重媒介联系在一起，结合成为初中化学的有效内容，保证多媒体教学的有效进行。利用形象生动的情境教学直观地为学生提供一个合适的教学环境，根据多媒体教学方法，提出具体的方法。

首先围绕一个主题内容进行讨论，展开讨论的具体内容，结合化学实验基础为主。其次以化学知识的具体做法为主，展开情境教学，根据学生的要求和具体提问问题展开信息搜集，最后给予学生解答。

3.创意的诗意情境教学模式

根据创意的诗意情境教学为主，加强情境教学的模式内容有效性，培养创新能力为主，利用诗意情境进行模拟，根据学习兴趣和学习动力模拟全新的教学环境，根据诗意情境教学内容提高初中学生的情境适应能力，改善教学方法，提高教学有效性。

创意的诗意教学是将化学知识的理论内容糅合成为一种教学环境和活动相互适应的教学方法，根据心理学教学、化学教学、环境教学、创新教学相互结合，提出化学教学的有效案例。

例如，蜡烛实验，根据蜡烛的情境教学反应提出问题，展开分析。蜡烛在燃烧过程中有固态、液态、气态的转变；蜡烛燃烧时火焰分好几层；燃烧过程中会产生黑烟，熄灭时会产生白烟；燃烧着的蜡烛吹灭后立刻点燃时一点就着，冷却后再点燃需要的时间稍长；如果用茶杯把一支短蜡烛完全罩住，蜡烛燃烧一会火焰渐渐变小而熄灭，一股白烟缓缓上升；此时用这只茶杯再罩住另一支燃烧的短蜡烛，燃烧的蜡烛立即熄灭；如果用茶杯罩在蜡烛火焰的上方，茶杯内壁有小水珠；如果点燃两支蜡烛，将这两支蜡烛一高一低的靠近放在一起，高处的蜡烛火焰晃动的比低处剧烈。

实验结束后，学生要根据实验结果和其中的反应进行认真思考，讨论结果，对蜡烛燃烧存在的火焰变化和其中燃烧存在的黑烟问题进行讨论和分析，并对其中的温度高低，玻璃与火焰交互反应以及学生观察黄色火焰的具体情况进行深刻思考，提出观点和看法。

四、结束语

通过研究初中化学情境教学的实践与实验研究，提出了具体的研究内容和技巧，对存在的初中化学情境教学实践方法和实现途径做出了研究，提出了可行的方向。

【参考文献】

[1] 俞春燕. 应用“情境教学”提高高三化学复习课堂效率[J]. 教育教学论坛，2012（34）.

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关键词 绿色化学 高职 化学教学 教育

中图分类号：G424 文献标识码：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

绿色经济是当今世界的时代主题，无论是对于人类社会的发展来说，还是对于生态资源的可持续性利用来说，绿色经济的发展都有着极大的现实意义。绿色化学应用就是基于绿色经济的理论提出的，由于这一课题的研究在现实中具有非常广泛的应用价值，因此是一项非常具有发展前景的化学课题。绿色化学对于当前的时代背景来说是一个比较新兴的事物，由于各方面的研究尚未深入所以仍然有着极大的可开发前景。绿色化学的应用价值极大，不仅能够促进化学相关应用的绿色化改变，更能够为当前化学经济发展提供更加有力的支持与推动。

1 绿色化学的概念及对化学教学的意义

1.1 绿色化学的概念

绿色化学是相对传统化学提出的理论，是指在化学反应过程中不产生对环境有害的化学物质，同时与反应相关的每一种化学物质或者成分都能够被利用起来，化学整个反应过程几乎是没有任何污染所以称作绿色化学。绿色化学的要求不仅是化学反应生成物被全部利用起来，不涉及任何染污及废物排放，而且反应物、催化剂也是没有任何污染性的，真正实现了化学反应全程的无污染、无排放。绿色化学将人们所有的化学知识和技术进行最有效的融合应用，将所有的化学反应进行绿色化设计，针对每一种反应材料、反应产物进行全面的污染物与有害物的再利用设计，实现了整个化学反应绿色化体系，在解决污染问题的同时还扩大了资源的使用充分度，减少了资源浪费。

1.2 绿色化学对化学教学的意义

高职院校承担着为社会培养实用型人才的重要任务，传统的化学教学模式仅仅能够适应传统化学工业生产需求，而对于当今社会追求绿色经济的发展趋势则无法适应，因此在高职化学教学中加入绿色化学教学是为了将来化学专业人才进入社会之后能够更适应当今的化学工业发展趋势，使学生拥有绿色化学的基本理念以及基础能力，在实际生产中将这种能力有效发挥来创造绿色经济价值。从另一角度来说，当前我国的绿色化学研究尚处于初级阶段，无论是化学工业整个行业的人才专业水平，还是与化学工业相关的科研人员数量，都存在着很大的市场空缺，因此培养绿色化学理念的专业学生也是行业的迫切需求。

2 绿色化学教学发展及在高职院校中的应用现状

2.1 绿色化学教学发展

绿色化学教学理念在全球范围内受到关注是自2001年美国总统布什向世界各国呼吁“在教学与工业发展中加入绿色化学理念”之后开始。这一理念原本已经在国际上出现，只是尚未受到各国关注而处于极度缓慢的发展状态中。当因化学污染产生的环境问题日益严重，绿色化学的需求变得更加迫切，无论是工业国家还是非工业国家都开始投入对绿色化学课题的研究，并且将这一课题运用到教学过程中，以促进绿色化学研究的有效推进。自1998年开始美国化学会的教育部门就与其它相关的环境部门做出了联合协作的决定，他们将绿色化学教学材料编写与课程的规划列入了教育计划中，教育部门还专门针对绿色化学进行了多次高中化学教科书的修订。其中就将绿色化学的基本理论、原则和意义作为专门性教学任务进行设计，扩大了绿色化学在高中化学教学中的影响力。

我国目前在绿色化学的相关研究上有极大的空缺，因此在化学教育中也较少涉及绿色化学的相关理论，除了基本的绿色化学研究不足之外，当前的化学教育模式与体系也存在着很多不完善的方面，使绿色化学在高中化学教育中的融入面临难题。绿色化学在教学中加入需要由各方力量的支持，针对目前我国的绿色化学研究水平来说除了需要由化学科研工作者进行深入理论与实践研究之外，还需要有国家环保事业的共同支持，而如果再将其渗入到高职化学教育中则又需要教育部与政府的支持。只有当绿色化学建立起相对完整的理论体系，并且研究达到一定深度时才能将其作为教学手段与具体的教学活动结合起来。

目前不仅是国内，纵观全面的环境形势都处于一个非常紧张的状态，各种污染类型时刻在制造着不同程度的污染物，同时由于人们在经济为第一目的的长期发展过程中对地球资源与能源的大量开发，全球资源紧张形势也是当今重要的时代问题。绿色化学理论能够很好缓解资源紧张及环境污染问题，因此即是未来化学工业发展的主要方向，也是人们寻求缓解资源与环境问题的重要途径。

2.2 高职院校绿色化学教学应用现状

目前我国的高职院校对绿色化学教学内容的涉及率几乎为零，大部分高职院校在化学教学中没有任何绿色化学意识，甚至有许多化学教师也从未认识和了解过绿色化学的相关理论。长期处于传统化学教学模式下的我国的高职化学教育尤其对绿色化学教学有着非常迫切的应用需求，而我国的教育环境暂时又不具备将绿色化学教育全面落实到化学课程中的条件。所以就需要教师对课程和教学方式进行调整，认识并学习绿色化学的基本原则与意义，在教学过程中加入绿色化学理念，使这种优秀、先进的化学理论能够被更大范围地普及，为未来我国绿色化学研究水平的有效提高提供支持。

3 高职化学教学渗入绿色化学教学方法的途径

3.1 加强对绿色化学教学的重视

作为化学教学课堂的主导者化学教师应当能够对绿色化学的理论进行全面深入的了解和学习，掌握了基本的绿色化学原则和理论之后再将其进行具体教学方式的改变，从而实现绿色化学教学与高职化学课堂教学的融合。教师认识绿色化学需要从其最基本的价值和意义入手，全面掌握绿色化学的现实意义和在可持续性发展中的作用，然后再深入了解具体的绿色化学知识，扩展自身对绿色化学的眼界，强化认识。

教师需要对自身已经掌握的绿色化学相关理论进行整理、宣传和推广，宣传与推广的对象不仅是在课堂上对学生进行理论教学，还包括在化学教师交流活动中、在化学行业研究讨论会上等。只要是能够进行创新思想交流的场合就将绿色化学的影响扩大到这个场合中。最后，重视对学生绿色化学理念的培养，自身首先应当有清晰的理论思路，同时对绿色化学有足够的重视，然后才可能在具体教学活动中加入绿色化学的教学元素。

3.2 编写绿色化学专用教材

绿色化学是一个专门性学科，其研究对象有着极大的共性，因此如果能够将其以专用教材的形式进行普及，对于绿色化学教学以及学科的发展都有着非常关键的推动意义。编写的专门针对绿色化学的教材需要做到最基本的两点要求：一是对传统化学反应式进行优化，向绿色化学的标准靠拢;二是对绿色化学进行系统整理，使之成为一个完整的学科体系。

从第一点要求来说，要实现这个目标具有较大的可实施性。例如对于工业化学中硫酸的制作有多种方法可以实现，工业硫酸的生产一般是通过接触法来实现的，这一反应中首先大量的废物、废气，根据绿色化学的理论对废物、废气进行再次利用使其转化为可被其它化学工业利用的原料，就实现了绿色化学的目标，硫铁矿在燃烧过程中产生的废渣由于含有丰富的铁元素，如果按传统的处理方法不进行再利用必然会造成资源的浪费，而以此作为炼铁原料进行回收利用，既避免了废物污染又提高了资源利用率。接触法制硫酸产生的废气含有SO2，是一种有害的环境污染气体，如果将其与石灰乳或者氨水接触进行反应，就能够产生具有利用价值的石膏或亚硫酸铵。这就是绿色化学原则的表现，既避免了化学工业生产产生的废物、废气污染，又将其利用转变为其它工业原料或材料，实现了资源利用率的提高，而且也有效控制了对环境的污染。

从第二点要求来说。绿色化学专用教材应当有完整的学科体系，因为高职化学教学需要以此来作为学生全面学习和认识绿色化学的基础，所以在教学编写时应当对绿色化学进行全面系统的理论和资源整理，从基本的基础理论入手对绿色化学的理论、实践研究、应用价值、化学原理等进行有效的梳理，以发挥在教学过程的实用性价值。

3.3 优化实验教学方式

将绿色化学的理念运用于实验教学中是实现绿色化学教学效果有效提升的重要手段。对于化学教学来说实验教学方式本身就有着非常关键的教学意义，也是最利于学生深入接触化学理论和现实意义的有效手段，绿色化学所关注的对工业化学反应过程的绿化和优化基本上都是基于化学实验手段实现的，所以实验教学中渗入绿色化学的理念是一项非常重要的教学改革途径。

首先开发微型实验。在许多重要的化学实验中其用到的化学试剂是具有一定污染性或毒性的，对这种实验进行微型开发，运用更少的原料和更小的反应规模来说明化学原理，既实现了教学目的，也减少了反应产生的污染。这种具有污染性和危险性的化学实验在高职化学课程中是非常普遍的，例如氯气的取用过程如果一旦发生泄漏就会对人体造成伤害，同时还会污染环境，微型实验就是减小氯气的取用量，设计小规模的实验选择用针管来取用就能够有效避免因此产生的污染问题。

4 结束语

绿色化学在我国高职化学教学中有着非常重要的开发意义，除了进行专门的绿色化专用教材设计和教学之外，在每一项与化学教学相关的实验中都体现出绿色化学的原则，是深入推进绿色化学理念的有效方式，也是促进我国绿色化学研究不断深入的重要途径。我国当前面临的化学工业可持续发展时代任务，要求通过高职化学教学渗入绿色化学理念来有效提高绿色化学的科研水平。

参考文献

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关键词：分析化学　绿色化　重要性　原理　方法

随着人类环保意识的增强，经济发展越来越追求绿色化，而分析化学的绿色化旨在化学分析过程及技术设计过程中进行绿色化学原理的应用，以最大程度地降低分析化学对周围环境所带来的污染，因而是未来分析化学发展的一个主要方向，下文分别就分析化学绿色化的重要性、原理、特点及其方法进行了探讨。

一、分析化学绿色化的重要性

作为我国的一项基本国策之一，环境保护一直都是分析化学研究人员环境科研的一个重要方向，特别是近些年来，随着人们环保意识的普遍增强，分析化学作为环境污染排放的重要来源之一本身也越来越受到关注。例如液液萃取过程中所使用的有机溶剂中，有许多诸如二氯甲烷、氯仿及四氯化碳等等都具有极强的毒性，不仅会对环境还会对人体健康造成危害。再如某些氯代烃甚至会对大气臭氧层造成破坏，这些明显都违背了环境保护的宗旨。有毒溶剂的使用不仅危害了分析化学研究工作人员的身体健康，还大大增加了样品测试的成本，有些溶剂的废液处理也是一个棘手的问题。分析化学自上世纪60年代以来已经成为环境科学的重要的中心学科之一，不少环境分析化学研究工作人员都在从事着同环境样品相关的分析化验工作内容，以便于为环境科研、管理及其治理提供有力的科学依据。如今对于许多领域而言，环保活动及进步同分析化学的发展息息相关，只有通过分析化学相关技术手段才可以有效识别环境中污染物化及其代谢物的迁移过程或者所发生的形态变化，然后才能采取相应地措施对污染源进行有效地控制。由此可见，分析化学是大气及水资源环境保护的基础学科。

正是由于这些原因，近些年来相关研究工作者都致力于研究和发展绿色分析化学技术，尽可能少用甚至不用有污染的溶剂或其他有机化学试剂。作为绿色化学的一个主要构成方面，绿色分析化学已经成为分析化学未来发展的主要方向。

二、分析化学绿色化原理及其特点

近些年来，绿色分析化学的研究多数是围绕着催化剂、化学反应、原料、溶剂及其产品绿色化等方面而开展的。因而无论是从原理上还是从方法上都为传统的分析化学行业带来了巨大的改变。例如，可通过新型化工方法或新产品的过程中运用原子经济反应、无毒性原料、催化剂以及溶剂等实现化工的绿色生产过程，并通过所获得的新型绿色产品为人们的身体健康、环境保护等方面带来有利影响。

绿色分析化学研究的主要核心问题如下：一是确保所选择的起始原料及其试剂的绿色化；二是确保所选择的溶剂、反应条件及其催化剂的绿色化；三是确保所设计产品、目标分子及其化学品的绿色化和安全化。如今，绿色分析化学已经兴起，其要求进行化学分析的整个过程中都必须始终将环境保护作为一个前提或目标，最大程度地减少甚至不产生环境污染物质，确保分析过程本身尽可能地减少或消除对环境的影响，这即为绿色分析化学的最主要特征。除此之外，绿色分析化学的另一个主要特征还表现在其过程分析中，通常来说，环境分析主要是出现了环境问题之后进行毒物的监测及其分类的过程，而分析化学则是将分析重点放在了化学过程当中，主要是通过传感器的使用实现对整个化学反应过程监测的实时性，这样可以了解环境污染物形成的全过程，进而即可实现对痕量有害环境污染物的有效控制，并从源头上实现对污染物阻止的目的。整个化学反应过程中，若因温度、压力、原料剂量、时间改变进而导致污染物的形成，传感器会及时地将整个过程的参数进行调整，这样就可通过整个过程中参数的改变而实现对污染物产生全过程的有效控制，同时还提高了产品的质量极其纯度。因此，绿色分析化学可以对污染物进行防治和即时控制。

三、分析化学绿色化的发展方法

通常而言，分析方法是通过精密度、灵敏度、准确度、分析的速度及其校准曲线线性范围等等的多项指标来进行评价。对于分析化学的绿色化而言，除去上述指标之外，还需将其对于环境的影响程度作为首要指标进行考虑。

为了实现整个分析过程中分析化学绿色化的实现，必须将重点放在如何最大程度地减少甚至取消环境污染物的使用及其产生，可考虑如下方面：1）整个分析系统的微型化，这样可以大幅度减少试剂及其载体的流耗量，实现污染的降低，还更加经济。2）对于不得不使用大量样品进行分析的系统而言，可借助于数理统计及化学计量学等理论，尽可能实现对采样点数目优化的目的，这样就可以最大程度地减少分析过程中测量的次数及其相关试剂的使用量，实现减少环境污染物使用的目的。3）通过试剂固定化等技术实现非消耗性及微消耗性等试剂的重复使用，这样即可大幅度减少有害试剂的使用量及其有害物产生。4）通过无毒无害试剂的使用，例如，超临界流体的开发，尤其可以将超临界二氧化碳流体作为溶剂，其不仅具有常规流体都具有的良好的溶解性，同时还拥有气体所具有的相当高的传质速度，因此，借助于这种无毒无害的试剂即可实现原有毒性有机化合物的替代。5）将某些无试剂新型分析化学技术，诸如超声、微波等技术等应用到分析化学的过程当中去，例如超声萃取法、微波萃取及其消解等方法；6）有些待分析样品组成相当复杂，因而测定过程中不可避免会有干扰的出现，此时可以借助于仪器掩蔽法来实现对原有化学掩蔽法的替代，例如，可通过借助于导数以及双波长分光光度法，结合零交技术及其等吸收点法，即可在完全无任何化学试剂条件下实现对干扰的消除；7）若很难完全取代有毒试剂时，应尽量采用微型化或者使用具有较小毒性的试剂对由原有的大毒性试剂进行替代，例如，将有机相的测定方法改变为水相测定方法，以最大程度减小分析过程中自身对于环境所带来的影响。事实证明，分析化学绿色化最基本的要求及其特征已经在如今的一些分析方法中体现了出来，例如固相萃取技术、高压流体萃取技术、固相微萃取技术、微型液-液萃取技术、免疫分析技术、x射线荧光金属分析技术、超临界流体萃取技术、自动索格利特萃取技术、微萃取技术、挥发性有机化合物真空蒸馏技术及其表面声波测定技术等等，此类方法都是在测量、监测及其识别过程中，对过程中所用试剂及其所产生的产物进行控制，以最大程度地减少环境污染物的释放，因而没有造成不良的环境污染问题，所以应尽可能采用此类绿色分析化学方法进行分析。如今，分析化学正朝着综合性边缘学科方向发展，随着物理学、数学、电子学及激光技术、微波技术、分子束及计算机等的不断发展，为新型仪器分析方法奠定了基础，并为进一步实现绿色分析化学的发展提供了良好的技术及其方法支撑，如激光技术已经用于了光谱分析中，并形成了多达数十种方法，有些相当快，可实现瞬态分析。

四、结论

作为可持续发展战略的一个重要方面，绿色分析化学是解决未来环境保护及其资源短缺问题其中的一个根本出路。因此，必须制定一系列鼓励政策以支持绿色分析化学的发展，在新分析方法及其技术设计手段中应用绿色分析化学原理。分析化学绿色化的发展逐渐朝着微型化和仪器化方向进行发展。但是，应当了解的是我国如今的分析化学仪器制造科研力量仍相对较弱，因此必须以战略眼光对待绿色分析化学的进一步发展及其教育，结合我国国情，注重分析化学绿色化的研究，积极探索绿色少污染甚至无污染的分析方法及其技术，并将其应用到实际的分析检测中。

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