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作者:扈瑞平 叶纪诚 苑红 邓秀玲 薛昕 邓凤 李薇 张建宇 娜琴 单位:内蒙古医学院基础医学院
生物化学试验以“血清白蛋白的分离纯化和鉴定”为实验题目,要求每组学生从血清中分离提取球蛋白和白蛋白,并对其进行纯化和性质的初步鉴定。这一实验涵盖了生物化学的四大技术:离心技术、分光光度技术、层析技术和电泳技术。整个实验分为4个小实验,实验结束后,要求学生写出论文式的实验报告。实验流程如:(1)硫酸铵沉淀(盐析、离心技术);(2)脱盐(透析和凝胶过滤层析技术);(3)纯度鉴定(电泳技术);(4)蛋白含量检测(分光光度法)。分子生物学实验设计为从细菌中提取基因组DNA,并实现其体外扩增、重组、转化和克隆为一整体内容,这样围绕解决一个完整的问题,分组设计成8次试验,每次实验内容都有衔接,最终完成一个综合性大实验。建立与科研课题结合的生物化学实验教学新模式在优化实验课程教学内容的过程中,逐渐建立和完善以综合能力培养为主的新的实验教学模式,其核心就是将实验教学过程与具体的研究课题相结合。以科研促进教学是提高教学质量的重要途径[2-3]。考虑到生物技术专业学生的学科特点,我们将科研方法和科研思路引入到实验教学,将教师的研究课题移植到实验教学中,或者学生参与到教师的科研项目中去,完成教师科研工作的一部分。根据指导教师的课题内容要求,和学生的学习兴趣进行双向选择,将学生分流到不同的研究领域,由指导教师负责培养。使学生跟着老师亲自动手开展一些有特色的反映现代生物技术发展前沿的典型实验,这种教学模式能够很好地培养学生的科研思维和创新意识。不仅有利于提高教师的教学效果,也使学生能更好地了解生物技术的最新发展动态、热点以及新的方法和技术。让学生参与到实验准备中以前很多的实验准备工作都是老师一手包办,从设备的调试到试剂的配制等。这样虽然能够节省时间,但学生对于整个操作流程没有连贯的概念,在实际工作中会感觉很困难,尤其是一些仪器的使用。让学生参与到实验的准备工作中来,能够让他们对整个实验流程有清晰的认识,对仪器设备也能更好地维护和利用。
实验时间集中统一安排根据生物技术实验周期较长、每个实验之间联系较密切的特点,将实验学时集中统一安排。把过去专业理论课与实验课穿插上的做法,改为前半学期上理论课,后半学期上实验课。不仅使实验课的安排更合理紧凑,也使学生能全身心投入到实验中去,真实体会做科学实验的酸、甜、苦、辣,在潜移默化中,提高学生综合科研素质及心理素质。改进实验教学方法充分利用现代化的教学手段,如计算机辅助教学录像、投影、幻灯片及实验结果动态展示等,将教学中难以用语言和图形表述的内容,向学生演示,以提高教学效果。现代化的教学手段,能够增强教师与学生的互动、交流,加深学生的兴趣和对一些实验现象与结果的理解,为设计实验打好基础;能够较好地解决因条件限制而影响实验教学的问题,提高实验教学的形象性和趣味性,增强学生的感性认识,调动学生的学习积极性、主动性,提高教学效果。在以往的实验教学中主要采取教师讲解演示,学生模仿重复的实验模式,不利于学生创新能力的培养。目前,我们优化了实验教学方法,在实验教学中采用多媒体、CAI课件等多种实验教学手段,起到了良好的教学效果[4,5]。实施严格的实验考核评估体系实验考试分实验理论和实验操作两部分,考试成绩包括实验理论及操作考试、平时操作和实验报告三部分。与以往相比,加重平时实验操作的分量,增加了实验操作考试内容。实验平时成绩和实验考试操作以小组为单位,这样能够培养同学的团队意识和协作精神。教学总结与教学评价最后教师对实验教学内容的重点要求进行总结,对学生在实验过程中的问题进行分析解答,并提出实验中需要注意的问题,适当评价学生的表现,也可以让学生进行自我评价。对于实验课的教学效果,采用问卷调查的形式进行反馈,了解学生对新教学模式的看法,了解这种教学模式能给学生带来怎样的收获,包括学生查阅文献的能力、分析解决问题的能力,主动学习的能力,并对掌握实验技能有无帮助,从而可以获取学生对新教学模式的感受和看法。
生物化学实验教学的改革为学生提供了一个能充分发挥自主创造能力的平台[6]。反馈信息显示,这种教学改革可以帮助学生更深地理解理论课的内容,对实验技术的掌握及科研能力的提高有很大的帮助。学生针对实验中的困难能积极与老师交流,主动想办法处理,而不是被动地等老师来解决,达到了激发学生创新意识与愿望,培养学生创新精神与实践能力的教学目的,同时也培养了学生独立解决问题的能力,促进学生知识、能力、思维和素质全面协调发展,实现“实践能力、学习能力、创新创业能力”的核心能力培养目标[7],突出了生物医药和应用技术特色,将教学与科研有机地结合,将“所学”施于“所用”,激发学生学习的积极性和创造能力,为培养适应社会发展需要的高素质生物技术应用型人才提供了思路。
关键词:恶性肿瘤 治疗 周期性节律 时辰化学治疗
周期性节律是生物界的普遍现象。从细胞、动物到人,在不同水平以不同方式展现出一定的生物钟节奏。时辰生物学已经成为近年来生命科学研究的热点,《Science》杂志两次将此评为“可能改变人类对自然的认识,产生重大突破,从而带来巨大社会经济效益的研究领域。”而以此为基础的时辰药理学,将有助于预测和验证药物的最佳给药时间和方式,为高效低毒的药物治疗,特别是恶性肿瘤的化疗提供依据。对时辰化疗的研究,近年来已经取得了一些进展。
一、生物学基础
大多数动物的生活节奏均表现为大约24h的周期性,这种特点在许多微生物如脉孢菌、藻青菌中亦有体现。内生性节律支配着睡眠、活动、激素分泌,甚至细胞的增殖和新陈代谢。目前已经知道,哺乳动物至少有9个特异基因(per1、per2、per3、cry1、cry2、tim、clock、bmal1、ckI)参与调节细胞的昼夜活动,并进一步影响其他相关基因的转录和转录后过程。此类时辰基因的突变(例如:果蝇中的per和小鼠中的clock),会导致睡眠-活动节律的严重紊乱,相应时间被延长或缩短,甚至完全抑制。对人类同卵和异卵双生子的研究也同样验证了时辰节律的遗传基础。近年来,随着调节基因在哺乳动物乃至人类的定位和克隆,发现物种间相关基因具有同源性(如人和鼠的per、clock),揭示了时辰节律基因控制的普遍性和相似性。
光照与黑暗,作为昼夜节律的主要协同因子,两者的交替可以通过哺乳动物昼夜节律调控中枢——下丘脑基底部的视交叉上核(SCN),影响褪黑素的分泌,借以调节不同生理功能的节奏。光照也是一种正信号,可以通过激活per1、per2启动昼夜节律调节系统,影响细胞的代谢与增殖。
二、临床及临床前研究
利用时辰原理给药,提高受体的耐受性(即降低药物的毒性),提高肿瘤组织的敏感性和药物抗瘤活性,是时辰药理学研究的目标。但受体耐受性节律、肿瘤本身节律和药物抗瘤活性节律三者之间并非总是同步。事实上,如果药物抗瘤活性降低,则耐受性提高将毫无意义。通过实验,已经对药物的时辰化应用有了一定了解。
1.临床前研究
1.1 毒性 时辰化给药影响大约30种抗癌药物(包括细胞生长抑制剂和细胞因子)对鼠类的毒性。不同时辰给予亚致死剂量的药物,鼠类生存率变化达到甚至超过50%,即使改变给药途径和给药次数,结果仍然重复。给药时间通常用光照后小时(hours after light onset,HALO)表示。因为鼠类在黑暗期活动,在光照期休息,其“光照-黑暗”亦即“休息-活动”动物模型成为时辰药理学研究的参考模型。鼠类休息期(即光照期)的开始,在人类相当于21:00~24:00。研究显示:鼠类对铂类化合物的最佳毒性耐受性时间是在活动中期,吡柔比星(piraru-bicin,THP)大约是7HALO,米托蒽醌(mitoxantrone,MIT)大约是15HALO,而长春新碱(vincristine,VCR)、长春碱(vinblastine,VLB)、长春瑞宾(vinorel-bine,NVB)分别是在14、18、20HALO。
1.2 抗癌活性 在毒性最佳耐受期,一些药物也同时具有最佳抗癌活性,如:阿糖胞苷(cytarabine,Ara-C)、5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)、氟尿苷(floxuridine,FUDR)、阿霉素(doxorubicin,ADM)、美法仑(melphalan,MEL)、顺铂(cisplatin,DDP)。有人在7~11HALO给予荷PO30胰腺癌鼠多西紫杉醇(docetaxel,DXL),其耐受性和抗癌效力得到了增强;同样结果也见于7~11HALO给予伊立替康(irinotecan,CPT-11)治疗荷Glasgow骨肉瘤鼠,19~23HALO给予NVB治疗荷P388白血病鼠。大多数药物具有以上特点,提示可能存在某些共同机制,如特定血浆药代动力学〔低血浆达峰浓度(C max ),同时高曲线下面积(AUC)〕、肿瘤或肿瘤周围组织的细胞增殖节律以及相关代谢酶活性的变化等。
2.临床研究 人体(包括健康人和肿瘤患者)进入S期的骨髓、小肠、皮肤及口腔黏膜细胞的比例随24h周期有超过50%的变化,通常低谷发生于午夜到凌晨,而高峰则在日间。同样,二氢嘧啶脱氢酶(dihydropymidine dehydrogenase,DPD,一种5-FU代谢的限速酶)在人和鼠类中也呈现昼夜节律,从午夜到早10点其活性较其他时间提高40%以上。人和鼠类等动物众多的相似性,为临床使用高效低毒的给药方案提供了平台。对人而言,由于DPD活性节律的关系,5-FU的最高血药浓度出现在每日凌晨4:00左右,而此时机体的耐受性相对较高,在这一时段给药将会起到事半功倍的效果。
1)开卷考试:考试中允许学生带教科书和笔记本进考场,在规定时间内完成试卷。考虑到采用开卷考试,出题的原则作了适当的调整,绝大部分题目有一定的灵活性。对所学过的一些基本知识、基本观点、基本概念如已理解和掌握,不用翻书,稍事思考就能找出正确答案,否则即使翻书、看笔记也无法直接找到答案。例如,在“氨基酸代谢”一章,有一道这样的题目:与S-腺苷甲硫氨酸无关的反应有:A.肌酸的生成;B.胆碱的生成;C.多胺的生成;D.尿素的生成;E.肾上腺素的生成,选项中所列反应,除去尿素的生成,其他都与S-腺苷甲硫氨酸有关。而上述相关反应,分别在脂代谢、氨基酸代谢等章节中学到过,但需要同学们自己进行归纳。其目的在于调动学生思维,更多地通过理解去掌握知识,而不是一味地死记硬背。2)计算机模拟考试:学习若干章节后,在规定时间内学生到计算机上抽题测试。测试是在师生之间充分信任的基础上实行的免监法,在充分的诚信品质教育培养的基础上由学生自觉作答,使学生的发挥达到最佳,也对学生的综合道德品质培养和主动学习的态度起到不可估量的促进作用。免监考的目的在于建设良好的学风[5]。心理学的研究表明:人都要求平等和受到尊重与信任,渴望拥有自[6]。最有力量的学校管理者不是那些只会行使行政权力人,而是那些善于尊重人、相信人的人[7]。免监考,让学生对自己的行为负更大的责任、具有更大的自,从而也更有力地调动了学生遵守纪律的自觉性。
2采用大班案例讨论课考核分析、解决问题的能力
对于一个患病的机体来讲,同时存在着机能、形态和代谢方面的改变。案例分析是生物化学教学过程中经常使用的方法,也是学生应当具备的学习能力[8]。如女性较为注意自己的形体,关注自己身体各部位的比例正常,有些女性刻意减少饮食量以保持身材苗条,有的女性由于过度减少进食量而出现低血糖的现象。教师授课时首先提出日常生活中可以见到的这个现象,引起学生的强烈好奇心,再分析糖代谢的内容,最后回到案例本身,使学生既学到了糖代谢的相关基础知识,又能将这些知识运用到生活及临床实践中,为将来的临床课程学习打下基础[9]。在案例的选择中我们特别注重案例与生化知识点的相关性及相互联系。例如:我们选择糖尿病的病例,讲解了糖代谢中血糖的来源及去路,与学生一起分析糖尿病患者为什么会出现“三多一少”的症状,糖尿病患者为什么容易出现酮症酸中毒?通过这个案例的学习,不仅讲解了糖代谢,同时还与脂代谢途径联系在一起,有利于学生对生化各章节内容从纵向到横向结合起来。在讨论的过程中,请学生先分析,教师参与讨论,及时引导,调动了学生的学习积极性、活跃课堂气氛,是一种有效的、主动的学习方式。同时建立起案例讨论成绩评定方法以考核学生分析、解决问题的能力。即大班病例讨论成绩由病例讨论课现场讨论各班成绩(70%)和个人成绩(30%)组成。其中讨论课现场讨论成绩由教师及学委组织的答辩委员会评出;而个人成绩则根据每人准备工作多少、答辩参加状况、任务完成情况等内容,由学委组织学生评分。案例式教学考核提高了学生的综合能力和团队精神[10]。
3采用论文综述撰写与答辩方法考核创新能力
关键词:研讨式教学法;理论教学;运动生物化学;考核方式;教学方法
运动生物化学是体育教育专业的专业基础课程,课程对理论和实验操作能力要求高,在运动员选材、身体机能评定和运动营养等方面起着重要的作用。同时,在指导竞技体育与大众健身科学化方面也有重要作用。因此,体育专业的学生只有掌握运动生物化学的理论知识与实验技能,才能成为高素质的体育专业人才。我校体育教育本科学生运动生物化学课程已开设10年,笔者作为专任教师,为了提高本课程的教学质量,现对10年来的教学方法、手段等进行分析、回顾总结、改革并提出相应对策。研讨式教学是将研究与讨论贯穿于课程始终的一种教学方法,在打破旧模式的“满堂灌”和“一言堂”的基础上,实行以教师指导学生研究问题,师生展开讨论的“群言堂”,重方法传授、能力培养、学生主体作用和学习主动性的发挥,通过指导学生研究和讨论问题,强化培养学生的多种科研能力。本学期,笔者总结以往的运动生物化学教学,以研讨式教学方式对2014级运动生物化学课堂教学进行改革,取得了初步效果。
一、运动生物化学课程教学存在的问题
运动生物化学是体育教育专业理论课中较难的一门基础课程,加上体育本科学生虽然具有高中化学基础知识水平,但基础低于其他专业的学生。在教学和学习过程中,学生对这门课程的理解和掌握存在一定难度。1.运动生物化学课程内容理论性强而抽象,知识点、难点较多,课时数少,由于实验室条件差,教师在教学中只能偏重理论,实验相对较少,理论与运动实践脱钩。这导致原本就重术科轻理论课的学生更加觉得理论课程枯燥乏味,更不愿进行理论的学习。因此,课堂教学效率和教学质量不佳。2.以教师为主的灌输式教学法,不利于充分发挥学生的主观能动性。部分学生在课堂上低头看手机或者睡觉。3.学生依赖性强,在没有具体要求的课堂教学中,学习的主动性和积极性不高;碰到问题不愿思考,希望教师能直接给出结果。4.由于体育学院实验室条件差,实验项目开设不足以满足实验教学的需要,理论与实验、实践脱钩,不能很好地培养学生的动手能力、分析与解决问题的能力,以及创新能力。5.目前的考核制度是一张试卷定结果,不能客观、公正地考核学生的综合素质。因此,运动生物化学课程教学方法改革势在必行。
二、研讨式教学法在运动生物化学教学中的实践
学校这几年注重应用型、创新型人才的培养,一直提倡将研讨式、合作式、微课、慕课、现代教育技术、互联网+等教学形式应用于课堂教学,运动生物化学课程有其独特的特点,也应该形成自身的特色教学形式。体育教育专业2014级运动生物化学应用的教材是张蕴琨、丁树哲主编高等教育出版社2014年出版的,全书共有绪论和12章的内容。在实际教学中,根据学生掌握内容情况,将研讨式教学法应用到本课程教学中,有利于提高学生的积极性和主动性。1.运动生物化学各章节研讨内容的确定。根据教育部体育专业课程的教学指导纲要,结合学校实际情况,充分利用教育资源,以培养应用型人才为目的,促进教学质量的提高。依据运动生物化学的定义,将运动生物化学内容应用于体育锻炼与竞技体育的运动实践之中。对课本进行认真研读之后,确立专题讨论内容,研讨内容以理论与实践相结合,以提高运动能力、增强体质,促进健康为目标。研讨内容如下表所示。从上表可以看出,除了绪论和第12章,1~11章都安排了研讨内容,在确定内容的过程中,主要考虑体育教育专业学生的基础较差,对理论学习的积极性不高,所以选择了一些与运动和训练、生活实践比较接近的题目,以提高学生的积极性。即,理论联系实际。实践的过程中学生会返回书本去寻找自己想要的答案,在这个过程中学生思考、讨论、解决问题等。2.研讨式教学法在理论课教学中的应用黄世虎认为,一个有效的研讨式教学实践模式应满足前提条件、实施过程和关键因素3个构成要件。实际操作中,教师的个人工作能力和学术涵养起着重要的作用。研讨式教学过程中,教师是组织者和学生学习的引导者。师生角色转变之后,学生应该积极参与讨论教学的全过程,加强师生交流与探讨,以此使研讨式教学处于良性循环过程。(1)上好第一次课。在教学大纲、教学日历和教学计划的共同指导下,研讨式的教学内容确立后,第一次课就显得特别重要。教师在第一次课上要立好本门课程的课堂常规,也就是首先要让学生了解课的性质、内容和学习要求。其次是知道本学期的教学计划,对学生进行4~6人的分组安排,分配每次课的研讨内容,布置学期末的考核内容。最后,教师引导小组研究、讨论研讨流程,特别是对资料收集的途径、数据整理的方法,研究报告的撰写等等进行引导。教师要让学生知道本门课程的考核方式,以便学生在资料收集过程中有条有理。(2)培养科研与创新能力。从郭汉民提出的学生必须具备检索文献、收集、阅读、鉴别文献资料、发现和提出问题、归纳综述、逻辑思维能力和分析综合、创新能力、文字和口头表达等10种科研能力出发,在教学中,注重培养学生的科研能力与创新能力。首先,在确定研讨内容之后,给学生提供相关的资料去阅读,然后根据关键词使用相关的检索工具进行文献查阅,让学生自己收集筛选资料。其次,按照索引,充分利用互联网,有目的地查找和搜集有关资料,学会利用图书馆、档案馆、博物馆等方式全面详细地占有资料,必要时可进行实验或实地调查。在课堂教学中每次安排针对性的资料进行阅读与讨论,加深学生对文献的思考,提高学生的阅读能力。再次,为避免收集的资料过多,建议学生查阅权威期刊、网站等,对搜集来的资料进行处理,鉴别真伪与价值。学生围绕专题讨论内容,对资料进行取舍与归纳,发现和提出一些有一定创新意义和研究价值的问题。最后,在资料的收集、阅读过程中,学生对不懂的问题进行关联性的查找,小组讨论试着解决问题,并在新的联系中提出新的看法、观点和假设。问题要有创新和新意,以此培养学生的创新能力。除了这些,还有问题的呈现,建议学生积极思考,用不一样的方式呈现问题。例如,一节课程中,有的学生用话剧呈现问题,有的学生用辩论形式呈现问题,有的学生以相声的形式呈现问题,显现出学生的创新思维能力。运动生物化学课上,没有重点对学生的文字表述能力进行训练练习,在以后的教学中,可以针对性地进行培养。本门课主要培养学生的口头表达能力,使学生既能加强交流和讨论,又能提高综合分析问题的能力;不仅锻炼学生的胆量,还可以提高学生的自信心等。上课之初,笔者鼓励学生要积极踊跃地发言,不发言就提问他们,慢慢地,学生习惯了发言、讨论,课堂氛围活跃起来。从一学期的课程讨论之后发现,学生的科研能力,创新能力和语言表达能力等得到了提高。(3)团结协作能力的培养。从一上课,教师就将学生分成4~6人一组,小组内各成员之间在不同的专题中有明确的分工,可以保证专题研讨的顺利进行与呈现。一学期下来,学生之间的配合更加默契,共同协作完成任务的能力逐步提高。这对学生以后踏入社会有很大的帮助。3.研讨式教学法在实验课教学中的应用。研讨式教学法在实验课中的应用,验证性实验主要是以视频的形式呈现,教师在一边指导,对实验中可能出现的问题进行提问,全组合作共同完成实验。实验对象和实验环节不同于以往。特别是对实验数据的分析讨论,更具针对性,可以保证小组之间的数据不会出现雷同,更具针对性,提高了学生分析问题的能力。在综合性、设计性和创新性实验中,首先,让学生自己查阅资料,选择研究的题目;其次设计实验方案,小组合作,分工明确,完成实验;然后对实验结果进行分析讨论,体现研讨的作用;最后总结经验得失。这样的方法不但能提高学生的积极性、创新探索能力,同时还可以保证小组之间实验设计的唯一性,提高了实验课程的价值。
三、研讨式教学后的课程考试方式
验证学生学习能力和学习水平的标准之一是课程考核。以往课程考核的内容包括平时成绩(10%)、实验实践成绩(20%)和课程考试成绩(70%),大部分成绩依赖于最后的一张试卷,不能很好地反映学生的学习掌握情况。同时,会使学生平时不学习,考前临时“抱佛脚”,不利于学生学习成绩的提高。加入研讨式教学法后,学生的考核内容发生了相应的变化,考核内容包括平时成绩(10%)、研讨式成绩(70%)和课程考试成绩(20%),研讨式的考试内容包括专题研讨视频、查阅文献资料、查阅资料与研讨内容时的照片。学生以小组为单位上交,既体现个人能力,又培养团队合作精神,题材不限,着重培养学生的创新能力。《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》中提到了讨论式教学,提倡上研讨课。我校近期举办了首届研讨式教学比赛与立项,足见学校对研讨式教学的重视。经过一个学期的研讨式教学发现,在体育学院运动生物化学理论课中进行研讨式教学,不仅提高了学生学习的兴趣,也提高了学生的科研水平,不足之处是学生的基础不牢,探讨问题的深度还不够。学生有好的学习习惯、学习能力更重要,相信学生会越做越好。
参考文献:
[1]张慧敏,李晖.运动生物化学理论课教学现状分析与对策研究[J].西昌学院学报•自然科学版,2013
[2]郭汉民.研讨式教学与大学生科研能力培养[J].吉首大学学报(社会科学版),1999
[3]李丽.高等院校运动生物化学教学探讨[J].当代体育科技,2014
一、理论教学改革
1.教学内容改革
为了使教学内容体现现代教育思想,符合科学性、先进性及教育教学规律,课堂教学必须根据药学专业培养计划和教学大纲要求选择教学内容。重视科研促教,做到课堂教学内容新颖,信息量大,并及时把学科最新发展成果(如蛋白质组学、基因诊断与治疗等)和教研教改成果引入到教学过程,使学生对科研过程有所了解,巩固理论知识,扩展知识面。此外,为了培养学生的学习兴趣,本课程增设与药学相关的生物化学专题,根据实际情况让学生自学、讨论。如果我们只重视基础知识的讲授,则会忽略科学前沿、热点和生产实践中的应用,不能激发学生的学习热情,更不利于培养学生的创新意识和综合素质。同时,需合理利用课余时间,开设选修课、定期举办学术讲座、组织课外兴趣小组、鼓励学生积极申报大学生创新课题等,弥补有限的课堂教学不能让学生更全面了解相关专业知识的缺陷,使得学生在课后能扩大知识面,提高学习兴趣。
2.教学方法改革
本课程以教师精讲、学生多练和多用为基础,改变传统的以讲授为主的课堂模式,突出学生的参与性、教学内容的实用性、教师作用的指导性和教学方式的实践性。积极实践提问式、讨论式等生动活泼的教学方法。
提问式教学方法可以选择以下手段:一是提出问题让学生作答,培养学生积极思考的能力;二是自问自答的方式,起到引导学生注意和促使学生思维;三是有些问题问而不答,让学生独立思考。讨论式教学可以选择较简单的章节(如维生素与微量元素),安排学生自己查阅资料、制作课件及上讲台讲解,最后由老师点评和总结。通过这一过程,不仅可以锻炼学生的学习能力,还可以提高学生对生物化学学习的积极性,使课堂教学更为生动。除此之外,还可以充分利用现代化网络的优势,如建立QQ群、电子邮件、精品课程网络师生互动平台等,让学生在课后也能及时与教师进行交流和答疑,有效地提高教学质量。
3.考核机制改革
改革以往使用单一终结性评价的考核方式,采取形成性评价与终结性评价相结合的方式。形成性评价的内容需要多元化,如课堂提问、课堂测验、课后练习、阶段性测试、文献综述、调查报告、研究进展、学术讨论会等,贯穿于学生学习的全过程。这种评价考核方式相较之前,不再只关注学生学习的结果,而是强调全面评价,能为学生的成长和发展提供多角度、多层面的评价信息,这样既激发学生学习的能动性和积极性,达到培养学生自主学习和创新能力的目的,又可全面提升学生的综合素质。
二、实验教学改革
根据培养计划的修订和实验学时的调整,首先,将教材进行更新,采用本院组织编写并正式出版的实验教材《生物化学与分子生物学实验教程》;其次,教学过程改变以往由老师示范为主单一的教学方法,让学生在熟练操作的情况下给其他同学演示,其他同学再进行指正;最后,实验考核评价采取形成性评价与终结性评价相结合的方法,除了课程结束后的实验操作考核外,还对学生平时的出勤、课堂操作情况、实验报告、自主学习和自主创新等内容进行考查。这样不仅能督促学生真正做到动手练习,提高实验技能,还能提升学生的科学逻辑思维能力,有利于其科研能力的提高和创新意识的培养。
英文名称:Progress in Physiological Sciences
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国生理学会;北京大学
出版周期:双月刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:0559-7765
国内刊号:11-2270/R
邮发代号:2-567
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:2010
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
联系方式
[关键词]多种方法 临床生物化学 教学研究期刊投稿网
一、研讨式教学法
一、.研究方法。研讨式教学在 2007 级 医学本科 3 班(民族预科班)中的实践。 笔者以第五章《衰老生物化学》为主题设 计的教学程序为:老师课前 1 周根据教 学内容提出 7 个子课题:(1)衰老的生物 化学变化;(2)衰老的生物化学机理;(3) 自由基与衰老以及与一些老年疾病的关 系;(4)内源性及外源性抗氧化剂抗衰老 的作用机理;(5)抗衰老中药的作用机 理;(6)遗传、环境、饮食、运动与衰老的 关系;(7)未来抗衰老的方法。
首先,以宿舍为单位,人少的并入其 它宿舍,组合成 7 个学习小组,每组约 8 人并选出小组长;然后学生课外通过查 找资料,每人都写出各自的讲稿或综述, 再以小组为单位汇总内容并讨论,提出 解决问题的方案;每小组选出一人系统阐述各自的观点;最后老师点评分析、归纳总结,并以小组为单位记录考核成绩, 能按照要求检索文献、编制索引的记 5 分,独立完成 3000 字左右讲稿的记 10 分,能上台讲课的记 5 分,小组讨论发言 及评判其它小组突出的酌量加分,共计20 分,记入最后的考核成绩。
二、.考核指标
(1)问卷调查:对实验班学生进行问 卷调查,采用自行设计的调查表,调查表 含 7 个问题,每个问题设计了好、一般和 差三个等级。问卷调查以无记名的方式 进行,共 57 名学生,问卷回收率 100%。
(2)课堂测验:对照班采用传统教学;实 验班采用研讨式教学法。随堂测验题型相同,包括客观题五个和主观题两个,满 分为 10 分。数据统计采用 t 检验。结果 实验班课堂测验成绩平均分数为 8.12 ±1.08 分,而对照班的平均分数为 7.08 ±1.34 分,两班比较有 显著性差异(P
二、病例为引导的教学法(case based study ,CBS)
如讲授异常脂蛋白血症一节内容时,举出病例,如病人扬某某,男,32 岁, 身高 1. 75 m,体重 70 kg,自觉有胸闷感。 其父 37 岁时查出高胆固醇血症,50 岁时 死于心梗;其兄 33 岁时体检发现血总胆 固醇 TC 为 7. 8 mmol/ L。对扬某某体检 时发现掌皱纹黄色瘤,未见角膜弓,不吸 烟,适量饮酒。实验室检查 TC 为 8. 1 mmol/ L,LDL-C 为 6. 4 mmol/ L,TG 和 HDL-C 在正常范围,血清外观透明。扬 某某可能的诊断是什么?机理如何?属 于哪种类型高脂蛋白血症?如何治疗? 老师讲授完该章节后,学生就可根据家 族史,血总胆固醇达正常值的两倍,掌皱 纹黄色瘤,可推断出该病人可能为家族 性高胆固醇血症(FH);是由于 LDL 受体 缺乏或载脂蛋白 B100 缺陷所致。单纯 TC 升高,TG 正常,属于 IIa 型高脂蛋白 血症;可采取饮食、降脂药物、血浆 LDL 分离法、基因治疗多种措施进行治疗。
三、对比记忆法核心期刊
讲授《血清酶》一章时,血清酶可分 为三种,在分别讲其概念、特点等时,很 难一一记住。而采用对比记忆法,可通 过归纳、比较,把一些相同或相似的内容 综合起来,协同记忆;把不同的内容鉴别 出来,区别记忆。这样不仅思路变得清 晰,且不易混淆,不易忘记。血清特异性 酶,是由肝等合成后释放入血,在血液中 发挥催化作用,当然血中含量高;当来源 脏器疾病时,合成量减少而使血中含量 降低。而外分泌酶主要分泌到消化道等 处发挥催化作用,细胞酶主要在各组织 细胞内发挥催化作用,随着细胞更新修 复等少量溢入血液,当然血中含量少;当 来源脏器疾病时,由于细胞膜通透性增 高而大量释放入血,使血中含量升高。通 过比较,一目了然。
四、因果关系法
(1)氨的代谢异常与肝性脑病:严重 肝病血氨的来源增多(门脉高压肠道淤血水肿消化吸收障碍细菌滋生,腐败加强肠道产氨加强,吸收入血 增多)去路减少(氨在肝脏合成尿素障 碍)血氨升高氨入脑脑解氨毒时 消耗 -酮戊二酸而抑制三羧酸循环,消耗 NADH 而抑制呼吸链,抑制丙酮酸脱氢 酶的活性而抑制糖的分解代谢脑 ATP 减少,又氨与钾竞争钠泵,神经传导障 碍脑功能障碍。
(2)假神经递质学说:严重肝病芳 香族氨基酸通过肠菌脱羧生成的苯已胺 和酪胺入肝代谢障碍直接入血,再入 脑羟化成苯乙醇胺和羟苯乙醇胺(假 递质),与真递质多巴胺、去甲肾上腺素 结构相似去甲肾上腺素被取代而失去 对大脑的觉醒作用昏迷,多巴胺被取 代而失去抑制机体运动的作用扑翼样 震颤。
(3)氨基酸代谢失衡学说:①严重肝 病(氨基酸代谢的组织器官特异性)芳 香族氨基酸(简称芳)入肝障碍而入血, 而支链氨基酸(简称支)入肌肉血芳/支 比值下降二者竞争同一载体入脑时 芳入脑增多脱羧羟化成假递质取代 真递质,又抑制真递质合成脑功能障 碍;②严重肝病胰岛素灭活障碍胰 岛素促进氨基酸进入组织,支大量入肌 肉,芳入肝却障碍血芳/支比值进一步 下降;③严重肝病肌肉解氨毒消耗 的谷氨酸 -酮戊二酸用支链氨基酸和支 链 酮酸转变而补充又使血芳/支比值 进一步下降脑功能障碍。
参考文献
【关键词】生物基聚酯,高分子材料,聚酯材料
0 前言
高分子材料是当今世界使用广泛的一种非金属材料,其包含很多种类,聚酯是其中很重要的一类。由多元酸和多元醇作为单体,经过分子间的酯化反应而得到的、主链中含有酯基的高分子材料称为聚酯。由不同单体合成的不同主链结构的聚酯往往存在力学性能、化学性能的不同,由此使得聚酯材料在在工程塑料、聚酯纤维、聚酯薄膜等很多不同的方面获得了广泛的应用。
聚酯材料多样的用途决定了生活中对其产量的需求十分巨大,多数重要聚酯材料的单体主要来源为石油化工,例如涤纶聚酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚碳酸酯(PC)等。在石油资源日益枯竭的今天,对石油资源的大量消耗显然不符合我国可持续发展的基本国策,于是合理利用生物质资源,通过生物化学手段获得聚酯单体及其潜在替代品已经成为热门的研究方向。
1 常见生物基聚酯的分类
利用生物质资源如农作物秸秆、残木、以及其他天然有机废弃物通过生物化学手段获得的可用作聚酯合成的单体称为生物基单体,目前较为常见的有生物基乙二醇(EG)、乳酸、2,5呋喃二甲酸(FDCA)
1.1 脂肪族生物基聚酯
脂肪族生物基聚酯的典型代表有聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)及聚丁二酸丁二醇酯(PBS)。
1.1.1 聚乳酸(PLA)
PLA是当前使用量与生产量极大的一种生物基聚酯,常见的环保购物袋、医用高分子、食品包装袋等产品中都有聚乳酸的身影。乳酸在哺乳动物体内代谢过程中即可产生,PLA对人体无毒无害,且在自然界十分容易降解形成CO2和水。目前关于PLA的生产技术已经比较成熟,特定催化剂的应用使得工业上通过直接酯化的方法即可合成高分子量的PLA。未来大力发展PLA产业不仅有利于合理利用我国丰富的生物质资源,更会极大的改善环境,走可持续发展之路。
1.1.2 聚羟基脂肪酸酯(PHA)
PHA是聚羟基脂肪酸酯的统称,其具有良好的生物相容性,对环境十分友好,且与PLA相似,可用于包装、医用高分子等多种用途[1,2]。PHA可使用的单体多种多样,目前已知的有200多种,使用不同的单体反应可以制得许多种类的PHA,例如聚羟基丙酸酯(PHP)、聚羟基戊酸酯(PHV)、不同单体的嵌段共聚物等。
1.1.3 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)
PBS同上文两类聚酯一样具有良好的生物相容性、生物降解性。从结构上看,其制备所需的两种单体为:丁二酸、丁二醇。目前这两类单体均可由生物技术制得,符合我国政府关于合理利用生物质资源的要求。值得注意的是合成PBS的过程中,在缩聚阶段温度不可过高,否则易导致聚酯的降解变色问题。当前良好的工艺合成的PBS常用在生物医药领域,因为其与PE的力学性能相似,有较低的熔点并有较高的断裂伸长率,其可加工性能、耐水性以及热稳定性均表现良好[3,4]。
1.2 PTA生物聚酯
PTA生物聚酯即以对苯二甲酸(PTA)为二酸单体,以生物基二(多)元醇为另一种单体缩聚而成的聚酯,当前对于PTA而言尚且无法通过生物化学手段制得可直接用于缩聚的高纯PTA,其主要来源仍然是石油化工,然而一些二元醇单体例如生物基EG,生物基PDO等均可利用生物化学手段获得。
利用生物基EG与PTA合成的生物基PET已经较为成熟,生物基EG在成分中有微量的其他醇类杂质,其合成产品的性能虽然在模量、断裂伸长率等方面略逊于石油基PET,但其吸湿率和纤维比电阻获得了可喜的改变[5]。与之类似的生物基PTT也有较为充分的研究,PTT纤维被证明是性能十分优良的服装纤维。生物基多元醇的生产,无疑也在一定程度上缓解了石油化工生产多元醇的压力。
1.3 2,5-呋喃二甲酸基聚酯
2,5-呋喃二甲酸(FDCA)是当前研究中比较热门的一类生物基聚酯单体,秸秆等生物质资源均可用于合成FDCA。由于FDCA中存在着共轭双键结构,与PTA均为环状结构且都含有两个羧基,FDCA被认为是潜在的可以替代石油基PTA的一类单体,事实也证明实验室中合成的聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)、聚2,5-呋喃二甲酸丙二醇酯(PTF)等与PET、PTT等聚酯在性能上有一定的相似性并有优于传统PTA类聚酯的性能,例如PEF做成的瓶子被证明有优于PET瓶11倍的氧阻隔能力、19倍的CO2阻隔能力、1.6倍的拉伸模量,生产过程中也将排放更少的CO2,使用更少的不可再生资源[6]。当前由于FDCA的产业化以及PEF加工中的降解等问题,关于PEF的研究仍然在实验室规模进行中,尚未进行产业化。
2 生物基聚酯常用的制备方法
生物基聚酯的制备方法与普通聚酯的制备方法相似,常用的方法为直接酯化法与酯交换法,界面缩聚、溶液缩聚等也在一些情况下有所使用。
通常而言,直接酯化法由于操作简单被首先考虑,然而直接酯化法对于原料单体的纯度有很高的要求,产物纯度不足时常需要使用扩链等方法来增加产物的分子量来提升其性能。与此同时,由于多种生物基单体在高温下可能存在降解问题,例如FDCA等,需要选择合适的催化剂来降低酯化和缩聚两步操作时的活化能,进而实现在单体降解之前的某个温度下完成聚酯的合成。
酯交换法虽然操作上不如直接酯化的方法直接,但是其在单体难提纯时有显著的优势,不仅可以用作提纯单体的方法,更可以在单体纯度不足时获得比直接酯化法分子量更高的聚酯。在PEF合成的早期,由于FDCA的提纯方法尚不成熟,酯交换法被一些日本学者作为制备高分子量PEF的有效方法[7]。
总之,在诸多聚合方法的选择中,需要根据单体的纯度、单体的热稳定性、产物的提纯与分离、产业化成本等因素综合考虑,通过实验探究对比来选择最优的合成方法。
3 生物基聚酯存在的问题
生物基聚酯尽管是环境友好的聚酯产品且前景大好,然而对其使用,仍然存在着一些方面的问题需要解决。
首先,生物基聚酯的翁逋ü生物化学技术获得,尽管原料成本相对低廉,但是生产的工艺流程以及提纯分离的过程往往较为复杂,这就决定了很多生物基单体的成本会在一定程度上高于石油基单体,进而增加了产品的成本。
其次,生物化学手段获得的生物基单体本身就会存在一定程度的性能不稳定问题,不同的工艺、不同的提纯手段甚至于不同的原料来源都会导致所获得单体性能以及纯度的不同。这些问题的存在致使现阶段不得不对同一种生物聚酯的不同批次的合成路线做出部分反应条件的调整,使得新开发生物基聚酯产品的产业化受限。
最后,部分生物基单体本身的热稳定性不如石油基单体,聚酯产品的性能也有待改善。例如当前尚未工业化的PEF,虽然有很大潜能替代PET,但其单体FDCA的热稳定性制约着其加工以及合成;例如聚乳酸购物袋的易破碎问题,致使当前不得不通过共混一些其他高分子材料来增加其强度。
4 产品存在问题的解决方案
生物基聚酯产品的合成过程中,催化剂的选择至关重要,尤其对于用到热稳定性差的生物基单体时,需要通过大量实验探索最佳催化剂以降低酯化、缩聚反应的温度至分解温度以下。特定催化剂的选择与反应条件的摸索将成为特定聚酯生产工艺中的关键。
对于原料单体的纯度问题,酯交换法虽然在一定程度上避免了单体纯度不够而不能直接酯化的问题,然而对于原料的提纯分离方法的探究不能停止,例如前文提到的日本学者虽然利用酯交换法合成了较高分子量的PEF,但是其也在实验过程中遇到了产物降解变色的问题[7]。单体提纯问题的解决,将会大大有利于的稳定以及生产工艺的确定。
关于产物的性能,这无疑是消费者最关注的一方面,聚乳酸塑料袋使用前期存在强度差的问题在与其他高分子共混之后得到了有效的解决。对于某些特定需求的聚酯,为了改善其性能也可以通过与其他单体共聚的方法,起到类似于共混的效果,进而改善聚酯材料某方面的特定性能。由此可见,在各类生物基聚酯产品的开发过程之中,性能的提高需要多方面的实验研究,最终才能推向产业化。
5 结论与展望
生物基聚酯是非常有前景的聚酯材料,生物基单体的获得充分利用了国内丰富的生物质资源,提供了更好地解决废弃天然有机物的方法,而可降解生物基聚酯的使用符合我国政府科学发展的理念,符合我国环境友好经济的要求。未来对于生物基聚酯的应用与开发也必将获得国家的大力支持,也必将获得国际上对于中国绿色环保可持续发展的认同。
对于当前已经产业化的生物聚酯,仍然需要进一步研究降低其生产成本的办法,从而减轻政府补贴该类产品所产生的压力;对于尚未产业化的聚酯产品,我们要树立对国内科研团队的信心,看到国内产品研发的优势。当前我国国内生产的FDCA在纯度与成本方面均优于国外产品,聚乳酸等一系列具有自主知识产权的可降解生物基聚酯产品也已经得到推广和使用,我们有理由相信未来我国将牢牢把握住生物基聚酯发展的大好机会,不断实现生物基聚酯产业的重大突破。
【参考文献】
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关键词:印染废水;酸析;锌铁复合粉;超声波;生化
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.032
1 引言
印染是纺织工业的重要过程。通过印染,可以增加纺织品的花色,提高人类的生活质量。在印染过程中,不可避免地会产生印染废水,该废水的CODCr浓度高,色度大,碱度高,若直接排入环境将对环境造成严重污染。目前印染废水的处理方法主要有生物化学处理方法、物理化学法和化学处理法。这些处理方法处理成本较高,效果不稳定,难以稳定达标排放。生物化学法由于要加入硫酸,在厌氧或水解酸化过程中产生大量H2S,造成较严重的二次污染,此外,由于大量SO42-的存在,抑制微生物的生长,严重影响废水生物化学处理的效果。开发成本低、处理效果好、二次污染小的印染废水处理方法具有较大实用价值。
2 工艺介绍
工艺流程:将经调节池调节后的印染废水用CO2(CO2可以是工业CO2,也可以是矿物分解产生的CO2、燃料燃烧产生的CO2)调节其pH值到小于7后进入沉淀池沉淀1h~3h,不定期从沉淀池中抽出污泥进行过滤,滤饼作危险固体废弃物处置,滤液返回沉淀池。沉淀池的上清液送入耐压反应器,将清洁铁锌复合粉加入反应器,并通入工业CO2进行反应。铁锌复合粉的粒度小于180目,每升废水加入铁锌复合粉5g~10g,铁锌复合粉中每种金属的含量不低于5%(返回使用的铁锌复合粉不受此限制)。在超声波作用下搅拌反应时间为8min~20min。反应温度为25℃~60℃。CO2的压力为0.1MPa~0.5MPa。每立方米废水输入超声波的功率为2kW~8kW。反应后的废水进行液固分离,分离出的铁锌复合粉返回反应器。液固分离后的废水用石灰乳或其他碱性物质调节其pH值到6~8,然后进入沉淀池沉淀1h~3h,不定期从沉淀池中抽出污泥进行过滤,滤饼作危险固体废弃物处置,滤液返回沉淀池。沉淀池的上清液送水解酸化池。U水在水解酸化池中常温停留4h~8h。水解酸化后的废水进入生物好氧池常温处理,好氧处理时间为4h~10h。好氧处理后的废水进入沉淀池沉淀1h~3h,不定期从沉淀池中抽出污泥进行过滤,滤饼作危险固体废弃物处置,滤液返回好氧池。沉淀池的上清废水送多层生物滤塔处理。生物滤塔的填料为活性炭或多孔陶粒,每层厚度为0.5m~1.2m,总厚度为1m~3m。生物滤塔的优势菌种为光合细菌中的红假单胞菌。生物滤塔的水力负荷为50m3/m2.d~150m3/m2.d。生物滤塔的出水达标排放或回用。
反应原理:印染废水通入CO2后,部分染料和纺织品溶解物通过酸析反应产生沉淀物,进而通过沉淀过程将其去除,减少后续处理过程的负荷。酸析后的废水进入耐压反应器,废水中的大分子有机物,特别是持久性有机污染物(含苯环、杂环的有机物)通过铁锌复合粉还原产生的强还原自由基的作用而破坏,为后续生化处理创造有利条件。通入压力CO2的目的是维持铁锌复合粉还原合适的pH值(2.0~5.0)。输入超声波的作用是加速反应的传质过程。还原后的废水用石灰乳或其他碱性物质调节其pH,以满足后续水解酸化和好氧过程的要求。经前述处理的废水在水解酸化过程中,通过微生物的作用,大分子有机物进一步变成小分子有机物,为后续生物氧化创造更有利条件。通过生物氧化处理,剩余的大多数有机物被去除。废水最后进入活性炭或多孔陶粒生物滤塔,在微生物,特别是红假单胞菌的作用下,进一步去除有机物,保证处理后的废水稳定达标排放。
3 应用案例介绍
(1)每日处理2m3印染废水中试(pH10.9、CODCr5875mg/L、BOD51330mg/L、色度360,苯胺22mg/L,TN1112mg/L),经过CO2调节pH(6.5)、铁锌复合粉还原(每升废水加入铁锌复合粉5g、8min、40℃、CO2压力0.1MPa每立方米废水输入超声波的功率为4kW)、水解酸化(4h)、好氧生化(4h)和活性炭生物滤塔(水力负荷为100m3/m2.d、活性炭总厚度1m)处理,出水水质为CODCr58mg/L、BOD57.5mg/L、色度12,TN10mg/L,苯胺未检出。
(2)每日处理80m3印染废水项目(pH10.4、CODCr6800mg/L、BOD51400mg/L、色度370,苯胺29mg/L,TN110mg/L),CO2调节pH(6.8)、铁锌复合粉还原(每升废水加入铁锌复合粉10g、15min、25℃、CO2压力0.3MPa、每立方米废水输入超声波的功率为2kW)、水解酸化(6h)、好氧生化(6h)和多孔陶粒生物滤塔(水力负荷为150m3/m2.d、多孔陶粒总厚度2m)处理,出水水质为CODCr47mg/L、BOD57.1mg/L、色度8,TN11mg/L,苯胺未检出。
4 小结
本工艺优点是采用CO2代替目前广泛使用的硫酸作酸化剂,不引入SO42-离子,基本消除了产生H2S的物质基础(部分染料含S),从而大大减轻了H2S的污染,同时也避免了SO42-对水解酸化和好氧过程中微生物的抑制作用,大大提高生物处理的效率;印染厂都建有锅炉,燃料燃烧产生的CO2废气可充分利用,不仅可降低处理成本,而且可以减少碳排放;处理后的废水能稳定达标排放,具有明显的经济效益和环境效益。
参考文献:
[1]陈红,李响,薛罡,高品,刘振鸿,刘亚男.当前印染废水治理中的关键问题[J].工业水处理,2015(10):16-19.
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