“演示實驗與TED演講”醫(yī)用化學(xué)課程教學(xué)實踐*

黎挺挺

(寧波大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，浙江 寧波 315211)

1 《醫(yī)用化學(xué)》課程采用“演示實驗與TED演講”教學(xué)的必要性

《醫(yī)用化學(xué)》課程內(nèi)容涉及基礎(chǔ)化學(xué)和醫(yī)學(xué)有機化學(xué)內(nèi)容，是醫(yī)學(xué)各專業(yè)的必修課。該課程通過講授基礎(chǔ)化學(xué)部分中的滲透壓、結(jié)構(gòu)理論、電化學(xué)、膠體化學(xué)和分析化學(xué)等內(nèi)容，以及醫(yī)學(xué)有機化學(xué)中有機化學(xué)的基本概念、有機物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、反應(yīng)過程及有關(guān)應(yīng)用等內(nèi)容，從而使醫(yī)學(xué)類學(xué)生掌握醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中常用的化學(xué)知識和方法，打好從事醫(yī)學(xué)事業(yè)所必需的化學(xué)基礎(chǔ)?！夺t(yī)用化學(xué)》課程涉及的內(nèi)容繁多，理論抽象，化學(xué)反應(yīng)式復(fù)雜，同時大一新生在學(xué)習(xí)《醫(yī)用化學(xué)》課程時由于未掌握系統(tǒng)科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，容易產(chǎn)生畏難情緒。另外《醫(yī)用化學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容多、教學(xué)課時少的矛盾突出，大部分授課教師為了完成教學(xué)任務(wù)，仍然采用“以教師講授為主”的教學(xué)模式，該教學(xué)模式以教師為主導(dǎo)，追求知識的“大容量、快節(jié)奏”，片面強調(diào)知識傳授，注重短期的顯性效果，雖然有利于學(xué)生知識的建構(gòu)，但容易形成“一言堂”，沒有發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，忽視了遠(yuǎn)期的隱性效果以及創(chuàng)新能力和個人素質(zhì)的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生無法把理論知識運用到實際問題的解決當(dāng)中，難以滿足未來社會發(fā)展對人才的基本要求[1]。針對當(dāng)前《醫(yī)用化學(xué)》課程教學(xué)環(huán)節(jié)存在的普遍問題和《醫(yī)用化學(xué)》的學(xué)科特點，“演示實驗與TED演講”的教學(xué)模式整合了傳統(tǒng)面對面課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，在不失去教師主導(dǎo)作用的同時又能發(fā)揮學(xué)生的主體作用。基于此，在《醫(yī)用化學(xué)》課程講授過程中采用“演示實驗與TED演講”的教學(xué)模式可以通過演示實驗提升課堂的趣味性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，高效掌握基本化學(xué)原理，提高課堂效率。另一方面，利用TED演講作為醫(yī)學(xué)與化學(xué)相結(jié)合的應(yīng)用案例，拓展學(xué)生的思維局限性，把醫(yī)用化學(xué)和現(xiàn)實問題緊密聯(lián)系在一起，培養(yǎng)學(xué)生信息收集、傳播能力，訓(xùn)練創(chuàng)新思維，促進學(xué)以致用，實現(xiàn)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 基于“演示實驗與TED演講”的教學(xué)策略

《醫(yī)用化學(xué)》屬于化學(xué)學(xué)科，化學(xué)是一門實驗科學(xué)，實驗是化學(xué)的基石和靈魂?；瘜W(xué)演示實驗以其簡單的操作、有趣的現(xiàn)象、鮮明的特點對學(xué)生有極大的吸引力，在新課導(dǎo)入、難點攻克以及活躍課堂氣氛方面效果顯著。演示實驗在鞏固課堂理論知識的同時，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲望和學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生有效的掌握化學(xué)知識，同時培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、提問能力和探究能力[2]。因此，在《醫(yī)用化學(xué)》課堂中引入演示實驗必將極大的提升課堂魅力，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生對所學(xué)理論知識的鞏固，從而改善《醫(yī)用化學(xué)》的課堂教學(xué)效果。另外，《醫(yī)用化學(xué)》課程內(nèi)容更迭快速，每天都有大量的最新成果報道，而教材內(nèi)容滯后嚴(yán)重，造成教學(xué)內(nèi)容陳舊，與現(xiàn)實問題脫節(jié)嚴(yán)重，缺乏科技性、時代性和創(chuàng)新性。TED演講作為傳播價值思想的全球頂級演講節(jié)目，主題涵蓋能源、環(huán)境、材料、醫(yī)學(xué)和生命健康等眾多領(lǐng)域，演講嘉賓個個經(jīng)歷豐富，魅力非凡，皆為各行業(yè)的佼佼者，并且節(jié)目時間短(10分鐘以內(nèi))，具有極強的感染性和科技感。一個簡短的TED演講涵蓋了實際問題剖析、科學(xué)原理速遞、解決方案構(gòu)建和未來展望四個方面，是一個極其出色的應(yīng)用科學(xué)原理解決實際問題的樣板式案例，對于學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的拓展具有重要意義和價值?；诖耍覀儧Q定在配位化合物教學(xué)過程中采用“演示實驗與TED研究”相結(jié)合的教學(xué)策略。演示實驗和TED研究貫穿整個教學(xué)過程，同時結(jié)合以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式，不但有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，從而必將有效改善課堂教學(xué)效果[3]。

3 基于“演示實驗與TED演講”的教學(xué)實踐——以“配位化合物”教學(xué)為例

配位化合物與生物和醫(yī)學(xué)有著非常緊密的聯(lián)系，因此教師在教學(xué)設(shè)計的可以以維生素B12、葉綠素等學(xué)生熟悉的配合物來引出學(xué)習(xí)配合物的重要性。接著再通過簡單的演示實驗作為新課導(dǎo)入，結(jié)合學(xué)生的預(yù)習(xí)來講授配合物是什么，是由哪些組分構(gòu)成。演示實驗是硫酸四氨合銅配合物的制備：向盛有硫酸銅溶液的試管中加入濃氨水，請學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象。學(xué)生會觀察到隨著濃氨水的加入，溶液中會出現(xiàn)氫氧化銅淺藍(lán)色沉淀，隨著氨水的繼續(xù)加入，淺藍(lán)色沉淀會消失，并轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N深藍(lán)色的澄清溶液。這個時候可以向?qū)W生提問：氫氧化銅溶液為什么會消失？這種深藍(lán)色的溶液是什么物質(zhì)？該如何設(shè)計實驗來鑒定該深藍(lán)色溶液的組成？教師可以指導(dǎo)學(xué)生將上述溶液分裝到三支試管，在第一支試管中加入氯化鋇溶液，可以觀察到在試管底部有硫酸鋇白色沉淀生成，說明溶液中有硫酸根存在。在第二支試管中加入氫氧化鈉溶液，發(fā)現(xiàn)并沒有氫氧化銅沉淀生成，這說明溶液中幾乎沒有游離的銅離子。在第三支試管中加入無水乙醇，試管中出現(xiàn)了深藍(lán)色的晶體，將該晶體過濾后置于表面皿中在酒精燈上加熱，可以聞到氨氣的刺激性氣味，說明該晶體中含有NH3。教師對該實驗進行總結(jié)，指出該深藍(lán)色晶體為[Cu(NH3)4]SO4，是一種配合物。最后，教師依據(jù)[Cu(NH3)4]SO4對配合物、配位鍵、配體、中心原子、配位原子、配位數(shù)等概念進行教學(xué)[4]。以上的教學(xué)內(nèi)容能夠幫助學(xué)生快速掌握配位化合物相關(guān)的概念，這為后續(xù)本節(jié)課的重點—配合物命名的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。在配合物命名的過程中先向?qū)W生們展示不同的配體，然后提問如果一個配合物包括了多種不同類型的配體時，那配體的命名到底有什么樣的順序。這個時候可以根據(jù)預(yù)習(xí)情況請某位同學(xué)進行總結(jié)，然后老師再進行補充，并給出具體的例子，最后形式命名規(guī)則：配合物的命名一般遵循無機化合物的命名規(guī)則，也就是陰陽離子之間用“化”或者“酸”來相連，然后配陰離子當(dāng)成含氧酸根對待。配合物命名最重要的是其配體命名順序：不同的配體之間用“·”隔開，然后先無機配體，再有機配體；先陰離子配體，再中性配體；如果是同種類型的配體，則按照配位原子元素符號的英文字母順序排序；若配位原子相同，則是較少原子數(shù)的配體在前。等確定好了配體順序以后，按照配體數(shù)(漢)+ 配體 + “合”+ 中心原子 + 氧化數(shù)(羅馬數(shù)字)的規(guī)則命名內(nèi)界。通過展示PPT中的一些練習(xí)題，讓學(xué)生在黑板上進行課堂練習(xí)。通過這樣的方式，學(xué)生們將會很快掌握本節(jié)課的難點。

在掌握配合物相關(guān)概念以及命名規(guī)則等講授內(nèi)容后，醫(yī)學(xué)生們更需要掌握配合物與人體生理的關(guān)系。人體中各種微量金屬元素幾乎都是與體內(nèi)生物配體形成配合物而穩(wěn)定存在，這些配位化合物是人體組織的重要組成成分，并在體內(nèi)各種生化反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用。因此通過檢索TED演講中的相關(guān)內(nèi)容剪輯了四個案例，第一個案例是在一個刑事案件中，受害人鉈中毒后，醫(yī)生們采用KFe[Fe(CN)6]來進行解毒的事件。老師可以提問KFe[Fe(CN)6]是如何解毒的，而且氰基進入人體后會轉(zhuǎn)化為劇毒的HCN，但是KFe[Fe(CN)6]非但沒有毒性，而且還可以作為鉈的解毒劑。隨著視頻的播放，學(xué)生們了解到在KFe[Fe(CN)6]中，沒有游離的氰基，氰基與Fe2+是作為一個整體，叫做[Fe(CN)6]4-，其穩(wěn)定存在的原因是因為金屬離子具有空軌道，而氰基具有孤對電子的C原子，一個原子提供的孤對電子進入到另一個原子的空軌道會形成穩(wěn)定的配位鍵。這第一個案例正好也是對配合物、配位原子、中心原子等概念的復(fù)習(xí)。第二個案例是三磷酸腺苷(ATP)，ATP是生命活動的能源物質(zhì)，但是ATP只有與Mg2+形成配合物后才能作為ATP酶的底物，然后通過水解來產(chǎn)生能量，從而為細(xì)胞內(nèi)的信息傳遞和能量儲存提供能量補給。第三個案例是維生素B12，維生素B12是一種含Co(III)的螯合物，高等動植物只能體外攝入維生素B12，維生素B12缺乏癥會導(dǎo)致貧血，生長受阻，抵抗力降低等問題?，F(xiàn)階段已經(jīng)實現(xiàn)了維生素B12的人工合成，人工合成的維生素B12也叫氰鈷胺素。第四個案例是廣譜抗癌藥物順鉑，也叫順式-二氯二氨合鉑，是一種含貴金屬鉑的配合物，該藥物可以與DNA特異性契合，通過交叉聯(lián)結(jié)破壞DNA的功能，從而抑制癌細(xì)胞的有絲分裂。以上四個案例可以幫助醫(yī)學(xué)生們深入理解配合物的重要性，同時對于學(xué)生們應(yīng)用能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的拓展具有重要意義和價值。

4 基于“演示實驗與TED演講”《醫(yī)用化學(xué)》課程教學(xué)反思

《醫(yī)用化學(xué)》演示實驗教學(xué)在鞏固課堂理論知識的同時，對于醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)的形成發(fā)揮著不可替代的作用，因此如何提高演示實驗的教學(xué)效果就顯得非常重要[5]。首先，我們可以通過化學(xué)實驗短視頻結(jié)合現(xiàn)場實驗演示相結(jié)合的方式，可以在課前將實驗視頻發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生自行安排時間觀看并對課程進行預(yù)習(xí)，這樣可以改善學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，鞏固實驗的規(guī)范操作。其次是演示實驗庫的建立，可以通過查閱書籍、文獻、網(wǎng)絡(luò)搜索等手段匯總現(xiàn)有的醫(yī)用化學(xué)相關(guān)的演示實驗，并結(jié)合課程授課內(nèi)容和課程重點對演示實驗進行篩選。從實驗安全、可操作性、經(jīng)濟成本、實驗效果等角度全面評估篩選出的演示實驗庫，并對篩選出的實驗進行優(yōu)化。最后，按照《醫(yī)用化學(xué)》授課內(nèi)容對趣味演示實驗進行分類匯總，從而成功構(gòu)建《醫(yī)用化學(xué)》專用的演示實驗庫。

為了凸顯應(yīng)用能力的培養(yǎng)，豐富課堂實際問題解決案例，建立高質(zhì)量、有針對性的TED演講庫就顯得非常有必要。我們擬通過TED官網(wǎng)和網(wǎng)易公開課等手段匯總現(xiàn)有的TED演講，并結(jié)合《醫(yī)用化學(xué)》授課內(nèi)容對其進行篩選，并對篩選的TED演講視頻進行加工，包括視頻編輯、字幕翻譯等。最后，按照《醫(yī)用化學(xué)》授課內(nèi)容對TED演講進行分類匯總，主要包含化學(xué)與醫(yī)學(xué)、新藥研發(fā)、醫(yī)學(xué)與生命健康和仿生材料等門類，從而成功構(gòu)建《醫(yī)用化學(xué)》專用的TED演講庫。

相對于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，采用“演示實驗與TED演講”教學(xué)方法的教學(xué)評價更為復(fù)雜，因此應(yīng)建立和完善多元化的教學(xué)評價機制[6]?！夺t(yī)用化學(xué)》課程的教學(xué)過程中，可采用階段性考核和終結(jié)性考核相結(jié)合的考核形式。階段性考核包括預(yù)習(xí)情況，課堂小作業(yè)，小組討論，實驗操作等，提倡學(xué)生自我評價，師生互評，小組評價等渠道，教師可以通過階段性考核的成績來適當(dāng)調(diào)整教學(xué)策略。終結(jié)性考核就是最后的期末考試。學(xué)生最后的考核成績即為階段性考核和終結(jié)性考核的成績之和。以上的多元化評價體系能夠?qū)ⅰ把菔緦嶒炁cTED演講”的教學(xué)效果發(fā)揮到最佳。

5 結(jié) 語

將化學(xué)演示實驗和TED演講整合到《醫(yī)用化學(xué)》課堂教學(xué)中，一方面，通過演示實驗提升課堂的趣味性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，高效掌握基本化學(xué)原理，提高課堂效率；另一方面，利用TED演講作為醫(yī)學(xué)與化學(xué)相結(jié)合的應(yīng)用案例，拓展學(xué)生的思維局限性，把《醫(yī)用化學(xué)》和現(xiàn)實問題緊密聯(lián)系在一起，培養(yǎng)學(xué)生信息收集、傳播能力，訓(xùn)練創(chuàng)新思維，促進學(xué)以致用，實現(xiàn)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。因此，基于“演示實驗與TED演講”的教學(xué)實踐對《醫(yī)用化學(xué)》課程的教學(xué)有著十分重要的意義。