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無機化學在醫(yī)學上的應用范文1

關鍵詞：聯(lián)想 教學法 無機化學

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0160-01

高職院校無機化學課程學時少任務重，概念抽象、內容枯燥、理論難懂，加之，學生的學習基礎差，久而久之對該門課程產(chǎn)生了厭學心理。為了激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生職業(yè)能力和綜合素養(yǎng)，以更好地掌握教學內容，在無機化學課堂教學中，引想教學法，有效地提高了教學質量，達到預期的教學效果。

1 聯(lián)想教學法的含義及特征

聯(lián)想是回憶的表現(xiàn)形式，在心理活動中占有重要地位，是由當前感知的事物回憶起有關的另一件事物，或由想起的一件事物又想起另一件事物。在思維中經(jīng)常通過聯(lián)想，想到有關的資料、原則，提供解決問題的可能。聯(lián)想教學法，通常是在教學中引導學生積極展開聯(lián)想，通過縱向及橫向的聯(lián)系，將某一知識、問題轉變?yōu)榱硪粋€更容易掌握的知識、問題，使復雜的事物簡單化，抽象的內容直觀化，相關的知識系統(tǒng)化，從而達到激發(fā)學生思維、活躍課堂氛圍，提高課堂效率的教學方法。聯(lián)想教學法在無機化學教學中具有以下幾個特征。

1.1 形象性

通過聯(lián)想，將無機化學中新舊知識的本質特征，通過某些相同或相似之處的比較、參照，將彼此聯(lián)系起來。如用雪天一個人在一個固定的區(qū)域內走路時留下的腳印與電子在核外運動的軌跡聯(lián)系，使抽象的內容更形象化。

1.2 系統(tǒng)性

運用聯(lián)想把無機化學同類知識聯(lián)系起來，建立不同知識之間的關聯(lián)。如化學、電離、沉淀溶解和配位平衡這四大平衡系統(tǒng)既有共性又有個性，遵循相似的平衡移動規(guī)律，運用聯(lián)想法在學生頭腦中建立知識網(wǎng)絡，形成了知識系統(tǒng)。

1.3 靈活性

在無機教學中運用聯(lián)想法，可以根據(jù)教學的需要充分發(fā)揮聯(lián)想。如，可由醫(yī)學上常用BaSO4作為內服造影劑“鋇餐”，而不用BaCO3，聯(lián)想到沉淀的溶解平衡的移動。

2 聯(lián)想教學法在無機化學課程中的應用

心理學認為，相互有聯(lián)系的事物，或接近，或相反，或相似，它們之間的聯(lián)系容易引起人們的聯(lián)想。聯(lián)想教學法在無機化學中有廣泛的運用，根據(jù)所講述的內容不同，一般可選用對比聯(lián)想、案例聯(lián)想和比喻聯(lián)想三種類型。

2.1 對比聯(lián)想

對比聯(lián)想由某一事物的感知或回憶引起和它具有相反特點事物回憶的教學方法。事例一：講授緩沖溶液的定義。通過實驗探究，首先測試在10 ml純水中分別加入2滴l mol/L的HCl和2滴1 mol/LNaOH后的pH變化，pH發(fā)生了顯著改變。接著測試5 ml 1mol/L的HAc和5 ml 1 mol/L的NaAc的混合溶液的pH并記錄，將混合液分成等量的兩份，再分別加入2滴1 mol/L的HCl和2滴1 mol/L的NaOH，各測定記錄pH 的變化。學生通過實驗可知在HAc與NaAc混合液中無論加強酸還是加強堿，pH基本無明顯變化，與前一結果形成巨大反差，讓學生產(chǎn)生質疑。學生自然會聯(lián)想出像HAc和NaAc混合液，能對外來少量強酸、強堿有抵抗作用，維持溶液的pH不發(fā)生明顯變化，從而引出緩沖溶液的概念。運對比聯(lián)想教學法，可以吸引學生的注意力，滿足了學生的好奇心，培養(yǎng)學生敏捷的思維能力和善于分析的良好品質。

2.2 案例聯(lián)想

案例聯(lián)想，是通過列舉教學實例，啟發(fā)學生聯(lián)想討論的教學方法。事例二：講授緩沖溶液的組成。通過探究與專業(yè)相關的實例：正常人每天代謝產(chǎn)生的碳酸為15 mol，由硫酸、磷酸等強酸產(chǎn)生的H+約為0.05～0.1 mol，但血液卻能保持pH在7.35～7.45的狹小范圍內。學生會聯(lián)想到人體內必定存在著類似于HAc和NaAc的混合液的物質，能夠透徹認識到緩沖溶液的組成是弱酸和弱堿的混合物。案例聯(lián)想教學法可以滿足學生的學習需要，有效地激發(fā)學生的內在學習動機，充分調動了學生的思維，活躍了課堂氛圍。

2.3 比喻聯(lián)想

比喻聯(lián)想，根據(jù)事物之間的相似點，用比擬的方法以簡單、具體的事物或情境代替復雜、抽象的事物或情境。事例三：講授表示原子核外電子運動狀態(tài)的四個量子數(shù)。物質結構微觀抽象，內容枯燥難于記憶和理解，教學中以衛(wèi)星繞地球旋轉來比喻電子繞原子核的運動，充分發(fā)揮學生的想象力，使學生聯(lián)想地平面為原子核，用七層樓來比喻主量子數(shù)的七個取值；每一層樓內的越層來比喻電子亞層，即層內又有分層；磁量子數(shù)用同一層內不同朝向的房間來表示軌道的不同伸展方向；而自旋量子數(shù)的兩個取值，可以理解為電子繞核運動只有順時針和逆時針兩個方向，比喻貼切，加深學生對化學知識的理解和記憶，提高學生學習興趣，活躍課堂氣氛，使原子、分子的結構具體化、形象化，增強化學的趣味性。

3 無機化學課程中應用聯(lián)想教學法需要注意的問題

3.1 聯(lián)想的內容要結合時代的特點

聯(lián)想的素材可以是一個故事、一個常識、一個比喻等，但必須貼近生活、貼近學生、貼近教材，附有時代特點。如，在講授滲透現(xiàn)象時，可以聯(lián)想瓜果清洗時，需在鹽水中浸泡20分鐘左右，以除去瓜果表面殘存的農藥或寄生蟲卵。

3.2 聯(lián)想要注重師生的相互啟發(fā)

在聯(lián)想的過程中要以教師的啟發(fā)點撥為主，充分發(fā)揮學生的主體作用，注重師生雙方的相互交流、相互補充。如講授25Mn的價電子分布式為3d54s2時，學生會疑惑按能級交錯順序4s小于3d，而書寫時卻將3d寫在4s前，教師可引導學生聯(lián)想賓館房間統(tǒng)計是按樓層房間序次排列，而非房間的標價。

3.3 教師在課前要做好充分的教學準備

聯(lián)想的信息要與講授內容有相關性，要求教師多渠道的收集各種信息，能夠隨時掌控課堂節(jié)奏，應對學生提出的各種問題。

3.4 聯(lián)想要注重培養(yǎng)學生的自信心

在聯(lián)想的過程中，要使基礎差的學生也能有表現(xiàn)的機會，激發(fā)他們的學習熱情，有效地開發(fā)各層次學生的潛在智能，培養(yǎng)學生樂學、善學、勤學的良好品質。

聯(lián)想教學法具有系統(tǒng)性、形象性、靈活性。通過聯(lián)想可以激起學生濃厚的學習興趣，使學生樂于參與到課堂教學中，積極思考問題，主動獲取知識，成為學習的主體，可以有效地提高在實踐中運用知識的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

參考文獻

[1] 丁春利，張艷梅.聯(lián)想教學法[J].中國教育與社會科學，2009（6）：75-76.

無機化學在醫(yī)學上的應用范文2

教師的綜合素養(yǎng)

作為醫(yī)科大學的化學老師，其化學理論講解功底深厚，但醫(yī)學背景薄弱。要在第一節(jié)課的講解上多投入精力，在緒論部分對本課程做一個系統(tǒng)的介紹，使學生了解本課程的授課目的和重要性，激發(fā)學生的學習興趣。如何深入淺出的將具有兩百多年歷史的化學知識濃縮在短短的幾十個學時中，使學生能夠掌握對其最實用的知識點，這絕對需要老師在備課時的精心設計，需要老師對這門課程深入系統(tǒng)全面的掌握。同時由于所教授的專業(yè)是護理，從學生將來職業(yè)發(fā)展的角度來說，需要針對本專業(yè)明確有機化學中的重點內容。同時將無機化學中與其銜接的部分進行知識滲透。如在講到碳原子的雜化方式，醇羥基的氫鍵作用，需要適當?shù)奶峒安糠衷榆壍篮头肿娱g作用力等方面的知識。加入與日常生活(如食品)及生命現(xiàn)象(如藥品)相關的內容［1］。在講授乙醇的應用時，要明確指出各種濃度乙醇的醫(yī)學應用，在學習各章節(jié)時注重與醫(yī)藥相關的有機化合物的講解。同時適當?shù)牡磻臋C制，壓縮純理論部分。此外，有機化學是為后續(xù)的專業(yè)課程服務的，這就需要醫(yī)學院校的化學老師具有一定的醫(yī)學基礎知識，關注兩學科的交叉部分的研究前沿，多學習研讀英文文獻，拓展自己的知識層面。在授課中將化學與醫(yī)學緊密聯(lián)系，突出化學在醫(yī)學上的應用，使學生認識到有機化學的重要性，從而激發(fā)學生學習的熱情和興趣。此外，對于年輕的教師來說，教學經(jīng)驗和閱歷有限，為了不斷的提高教學質量，每次上課后，要及時記下自己成功之處和不足的地方。要作“教學日記”，隨時總結經(jīng)驗，自覺進行反思，及時將教學經(jīng)驗上升到模式建構。

優(yōu)化教學方法和教學手段

教無定法，因人而異。根據(jù)護理專業(yè)的特點，在教學中采用多種教學方法和手段相結合。將講授、自學、實驗等多種教學方法和教學手段相結合。教學內容要吸引人，讓學生聽起來感興趣，這與教師的投入夠不夠，問題提的好不好，分析過程是不是簡明扼要密切相關。教學如果沒有吸引力，學生的注意力當然不會集中。當然，任何形式的課堂設計都要圍繞著課程的主題，在課前精心設計疑問，課堂巧妙地提出疑問，疑問方式要能啟迪學生的創(chuàng)造思維，激發(fā)學生思維的波瀾，從而很好地引導學生在學習中發(fā)揮主體作用，養(yǎng)成主動學習的習慣，并能充分發(fā)掘學生的潛能和創(chuàng)新性［2］。問題要有生活背景，能激發(fā)興趣;問題要有實際意義，為今后學習奠基;問題解答要及時反饋，真正鞏固。要鼓勵學生提問題。要將學生的問題集中起來，進行系統(tǒng)研究。努力做到針對性強，切實幫助解決學生提出的問題。從問題到問題，學無止境。在教學過程中教師應采用設問解疑的啟發(fā)式教學法，在學生已有的知識點上加以延伸擴充，逐步加快課堂講授速度及加大容量。在教學過程中選擇一些概念少、理論較簡單、學生較易看懂的內容，指定學生課后自學，這樣既節(jié)省課堂時間，又培養(yǎng)了學生的自學能力。但是，好的課堂設計不是教學活動的全部，也不是提高教學質量的唯一環(huán)節(jié)，還應和其他教學活動結合起來。比如，鼓勵學生通過目前的互聯(lián)網(wǎng)查閱資料。在講對映異構手性問題時，讓學生自己去查閱資料，了解在植物界、動物界以及宇宙中的手性現(xiàn)象。在教學的過程中不單單要講授知識，更深一層的是要育人，表現(xiàn)出人文內涵。此外，對于有機化學的教學還應適當?shù)囊远嗝襟w教學和傳統(tǒng)的板書相結合。不能將所有的內容都放在PPT(PowerPoint)中，對著電腦屏幕宣讀。要適當精簡，將重點放在PPT中，其他要結合板書，課堂上明確指出課本中的重要內容，以便學生課后復習。適當?shù)陌鍟⑼ㄋ椎慕忉專浜隙嗝襟w的豐富動畫、醒目的圖片和文字等多種手段相結合的方法會起到意想不到的教學效果。總之，通過對2011級護理專業(yè)本科的66名同學的教授，從考試成績看，絕大多數(shù)同學都表現(xiàn)出很高的學習熱情，很好地掌握了有機化學的基礎知識，全班只有2個同學未能通過期末考試。

作者：劉娜 劉有訓 李發(fā)勝 燕小梅 徐乃進 周兆平 賀欣 單位：大連醫(yī)科大學檢驗醫(yī)學院化學教研室

無機化學在醫(yī)學上的應用范文3

[關鍵詞]納米機器人；納米科技；生物醫(yī)學

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.32.068

隨著納米科技的不斷發(fā)展，產(chǎn)生了納米機器人技術，研制可編程的納米機器人。納米機器人涉及分子仿生學和電子控制技術的范圍，以分子水平的生物學原理來設計研制出可對納米空間級進行操作的“功能分子器件”，研發(fā)出能操控生物分子的納米級結構，突破了傳統(tǒng)機器結構的限制，納米機器人的研發(fā)已成為當今科技的前沿熱點，具有較強的創(chuàng)新性和前瞻性，備受世人矚目，具有廣泛的應用前景。

1 國內外研究現(xiàn)狀

近年來，國內外對納米機器人的研究越來越熱，并取得了一定的進展，部分國家已經(jīng)研制出納米機器人的樣機。美國在納米機器人的設計和研究領域處于世界領先水平。紐約大學的科學家研制出一個雙足分子機器人，該機器人可以運送原子，可以作為精密醫(yī)學的工具。加利福尼亞大學的科學家研制出一種能夠憑借自身生長的肌肉行走的微型機器。科學家將鼠心肌細胞附著在約200μm長的硅制框架上，這些心肌細胞在接近自然狀況的培養(yǎng)環(huán)境中生長分裂，長成了約100μm的肌肉，這些肌肉吸收溶液中的葡萄糖后就能夠自主收縮和舒張，從而帶動硅制框架緩慢向前行走，形成了微型機器人，為納米機器人動力系統(tǒng)的研制提供了有效方法，這種方法在醫(yī)學上能夠用來清除血管內的脂肪斑。哥倫比亞大學研制出一種 “納米蜘蛛”微型機器人，該機器人只有4nm大小，由DNA分子構成，能夠跟隨DNA的運行軌跡移動，在二維體表面可以行走100nm，可用于醫(yī)療領域，進行疾病診斷、協(xié)助手術過程、清理血管垃圾等。加拿大、法國、日本、瑞士、以色列、德國等國也在納米機器人領域開展了富有成效的研究工作。加拿大蒙特利爾理工大學在納米機器人的運動控制方面取得了進展：在計算機控制下，成功地引導了一個微型裝置在活體動脈內以10cm/s的速度運動。法國國家科研中心則成功地利用特種顯微鏡儀器，讓一個分子做出了各種動作。日本東京大學的科學家成功地將2個分子機器人組裝在一起，形成了一個分子機器復合體，紫外線和可見光能夠為這個超微型分子機器提供動力。利用光的控制，這個分子機器人能夠充當“機器人外科醫(yī)生”，可穿行于人體血管以及殺死癌細胞。瑞士蘇黎世實驗室和巴塞爾大學、韓國等都研制出了不需要電池的納米機器人，為納米機器人未來在醫(yī)療中的應用拓寬了方向。以色列的科學家發(fā)明了一種只有幾毫米大小的微型機器人，該機器人能夠憑借細小的附屬肢體在血管里附著和移動，科學家通過在病人體外制造磁場來控制這些附屬肢體的動作，所制造的磁場能夠使微型機器人的肢體發(fā)生振動，并且在血管中進行運動。在納米加工或操作的自動化裝置方面，德國曾經(jīng)研制出具有信息處理、導航和通信能力的微型直升機，這種基于多方面納米技術的微型飛機可以旋停、低飛、高飛，可以實現(xiàn)偵察、引導導彈攻擊目標等功能。我國納米機器人的研究工作開展不多，研究工作主要集中在沈陽、重慶、上海、北京等地，其中北京在生物納米機器人的部分領域已經(jīng)達到國際先進水平。

當前生物納米機器人研究工作已從第一代生物機械簡單結合系統(tǒng)（例如用碳納米管作結構件，分子馬達作為動力組件，DNA關節(jié)作為連接件等）發(fā)展到第二代由原子或分子裝配的具有特定功能的分子器件（例如直接用原子、DN斷或者蛋白質分子裝配成生物納米機器人），未來還將向第三代包含納米計算機在內的進行人機對話的操控性納米機器人發(fā)展。第三代生物納米機器人目前還處于設想階段。目前，在全世界范圍內用于嚴格意義上納米加工或操作的自動化裝置發(fā)展較少，包括以環(huán)境掃描電鏡為平臺的多功能微納操作、表征及微加工系統(tǒng)等，能對微小零部件進行納米級加工的“納米車床”等主要還停留在概念設計階段。

2 納米機器人

一般認為，納米機器人是根據(jù)分子水平的生物學原理為設計原型，在納米尺度上應用生物學原理，研制可編程的分子機器人。它是納米機械裝置與生物系統(tǒng)有機結合的產(chǎn)物。當人體某個部分感染時往往會服用或注射抗生素，但是抗生素在血液里會被稀釋，真正起到治療效果的只有一小部分藥物，大部分人則可以直接把小劑量的藥物送至感染部位，減少了副作用，還提高了治療效果。在生物醫(yī)學上，科學家還利用納米技術制造納米機器人，讓它在人的血管網(wǎng)絡中漫游，進行巡邏和檢查，盡早發(fā)現(xiàn)異常細胞，而且可以對人體內細胞組織進行修復。它不僅可以完成早期診斷工作，更重要的是可以充當微型醫(yī)生發(fā)揮治療作用，解決傳統(tǒng)醫(yī)生難以解決的問題，如：殺死癌細胞、疏通血栓、清除動脈脂肪沉積物等。這種簡單的機器人，可以是一個人造紅細胞，約由1800 萬個主要是碳的原子構成，能模仿正常的充滿血紅素的血紅細胞行為，該裝置上的壓力傳感器可接收醫(yī)生的信號，在人體內的它們還可以實時監(jiān)測人體在不同條件下的各類信息，如不同時間人體內不同位置處的各類化合物的水平，從而形成動態(tài)圖像，形成了一種新的醫(yī)學成像方法。納米機器人還可以用來為人體器官做手術、為腦部動手術等。

3 納米機器人的應用

目前，納米機器人尚在研究開發(fā)階段，但其潛在應用十分廣泛，主要體現(xiàn)在醫(yī)療和軍事上。

3.1 納米機器人在醫(yī)療上的應用

在生物醫(yī)學上，納米技術具有無限的潛力，納米機器人的研制成功成為納米研發(fā)領域的驕傲。納米機器人不但能夠修復細胞與基因，還能夠清除體內垃圾、養(yǎng)護血管。

（1）細胞與基因的修復。隨著人類對物質控制能力的不斷進步，分子大小的機械部件將會誕生，它們可以組裝成比細胞還要小的微型機器。人工制造的“細胞修復機”在納米計算機的操縱下，可以對原子逐個進行操作，修正DNA的錯誤，維護個別細胞的成分，從而達到對整個基因細胞的修復。

（2）清理體內垃圾。人體是一個保持自然平衡的有機體，新陳代謝的過程可以起到吸收新鮮養(yǎng)分、排除有害物質的作用。但有時候人體自身平衡出現(xiàn)問題，無法實現(xiàn)自我平衡。例如，人體鉛、汞中毒后，機體無法排出，也無法分解這些元素。這時，如果讓納米機器人進入體內，就會極具目的性地把這些有害物質清出體內，使人體恢復自然平衡。

（3）養(yǎng)護血管。人體的腦部血管有些地方天生脆弱，平時很難被察覺，但在意外情況下，可能會突然發(fā)生破裂，導致腦溢血。如果讓納米機器人事先進入血管，仔細檢查，并且一一修復那些脆弱血管，就可以避免這類悲劇的發(fā)生。有時血管中會產(chǎn)生血栓，堵塞血液正常流動。如果將納米機器人導入血管，可以把血栓打成小碎片，避免血栓的進一步擴大。

3.2 納米機器人在軍事上的應用

世界各國的軍備競賽已經(jīng)延伸到了納米領域，各國都在探索利用納米技術進行軍事裝備的升級與改造。多國已經(jīng)開展了有關納米機器人在軍事應用上的探索，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）用于傳統(tǒng)的武器裝備中。納米機器人用于傳統(tǒng)的武器技術裝備，能夠改善裝備材料、工藝、控制系統(tǒng)、制導系統(tǒng)、運輸和儲存方式，提高傳統(tǒng)武器技術裝備的技術性能，使作戰(zhàn)裝備的殺傷效能得到有效提高。

（2）用于開發(fā)新的人體作戰(zhàn)手段和方式。特殊的納米微型組件能夠堵住人體的臉、鼻、口、眼或粘住手、腳等，利用其這一特性，可以限制敵軍的活動。

（3）研制納米武器。納米武器是納米機器人在軍事應用上的另一個研究熱點，如果將納米武器注入到人造或雜交的昆蟲體內，昆蟲便將這些納米武器傳播到敵國軍民的身體中，造成巨大的殺傷力。同時，納米機器人還可通過自我復制或自我繁殖的方法迅速在敵方陣營中擴散。隨著納米武器的誕生和大量運用，傳統(tǒng)的作戰(zhàn)方式不斷更新，納米技術水平的高低對戰(zhàn)爭的勝負影響越來越大。

4 納米機器人發(fā)展的前景展望

在21世紀，納米科學技術將成為科學技術發(fā)展的主流。納米機器人的發(fā)展是化學、物理、生物、工程、醫(yī)學、材料科學等多門學科發(fā)展的結果，必將促進21世紀科學技術大軍的跨學科教育。納米機器人將對21世紀初的經(jīng)濟與社會產(chǎn)生深刻影響，也許可與信息技術、細胞生物學、遺傳生物學與分子生物學的影響匹敵。從應用的范圍和潛力方面講，無論是軍用還是民用，納米機器人的未來是不可估量的，由于其不同的功能，高表面積與體積比，納米結構對于化學和生物傳感器、醫(yī)療設備、觸媒、光電材料和納米元件非常重要。多種材料選擇加上不同的合成策略，產(chǎn)生了不同形態(tài)的納米材料，如納米級薄膜、納米線、納米管、納米帶、納米粒子和納米多孔結構等。這種多功能的和多成分分層的異晶結構是非常有用的，必將在許多方面影響我們的生活，從納米汽車到納米電子技術，隨著納米機器人技術逐漸產(chǎn)業(yè)化和日趨成熟，其產(chǎn)業(yè)化和市場化的前景是十分可觀的。

5 結 論

隨著科學技術的不斷發(fā)展，納米機器人已經(jīng)與信息技術、生命科學技術等一起成為科學技術進步的重要方向。納米機器人的設計與制造已成為世界上人們關注的熱點，成為21世紀科學技術進步的發(fā)展動力。納米機器人的發(fā)展方向是多種技術的綜合應用，以實現(xiàn)各種技術的優(yōu)勢互補。因此要想通過納米機器人的研發(fā)帶動納米技術的整體蓬勃發(fā)展，還需要研究人員不斷開拓創(chuàng)新，逐一解決研發(fā)中的各種問題，為早日突破納米機器人技術占領世界技術至高點奠定基礎，最終使納米機器人早日走入人民生活，造福人類。

參考文獻：

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