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关键词:立体化;教学资源;教学包;服务体系
中图分类号:G420
文献标志码:A
文章编号:1002-0845(2007)05-0021-02
伴随着现代教育技术的发展,高等学校教学资源建设正在从传统的纸质教学资源向数字化、电子化方式转变,从单一载体向多媒体产品和多样化教学资源服务方式转变,从而形成了以纸质教学资源和数字化教学资源相结合的立体化教学资源。这不仅给高校教学工作提供了强大的技术支持和资源保障,也在迅速改变着学生的学习内容和学习方式。认真探讨立体化教学资源的基本内容及其体系结构,构建一种教学资源的整体解决方案,是提高高校教学质量和教学资源使用效益的重要保证。
一、立体化教学资源的涵义及其体系结构
(一)立体化教学资源的涵义
教学资源是指向教师、学生提供的教学内容及其存储形式,是帮助个人有效学习和操作,影响和改变学生认知结构发生变化的外部条件。立体化教学资源是立足于现代教育理念和网络技术平台,以传统纸质教材为基础,以学科课程为中心,以多媒介、多形态、多用途、多层次的教学资源和多种教学服务为内容的结构性配套的教学出版物的集合,是数字化时代教学现代化的标志,是实现教育信息化、网络化,优化教育资源诸要素配置的重要途径。
(二)立体化教学资源的体系结构
从“96―750”国家规划项目到“新世纪网络课程建设工程”,以及高等教育出版社2003年启动的“教学资源立体化建设计划”,我国的立体化教学资源建设取得了巨大的成就,在理念和技术上已跻身世界先进行列。根据目前立体化教学资源建设的现状,一般将其体系结构描述为教学包、教学资源库和学科(专业)网站三个层次。
1 立体化教学包
立体化教学包是以课程为单位,将文字教材与多媒体教学资源进行有效整合而形成的以纸质主教材为核心、以相应的辅助出版物为配套的多功能、多媒体、系列化的优质教学资源和教学实施方案。
就内容而言,立体化教学包一般包括主教材、教师参考书、学习指导书、实验指导书、电子教案、CAI课件、网络课程、电子图书、试题库、案例库等。教学包的产品形态和表现形式主要有纸介质图书、音像制品、电子和网络出版物等。教学包将教学内容、教学方法和教学手段有机地结合,进行一体化教学设计,呈现包括纸质图书、音像、电子网络出版物等多媒体、立体化产品形态,在教学中充分发挥各自应有的优势,满足多种应用需求,支持多种模式的教学环境。
教学包中这些内容相关、表现形式各异的教育资源,既有重复和强调,又有交叉和补充,相互配合,形成一个教学资源的整体解决方案,为提高教学质量服务。
2 教学资源库
教学资源库是管理教学资源的计算机应用软件系统,它将教学资料以知识点为单位,按科学的存储策略组织起来,以光盘或网络服务器的方式,给使用者提供满足现代教育技术条件下教学需要的知识单元素材和媒体素材。为了加快高校教学手段现代化进程,推动教学模式的改革,从2003年开始,教育部教学指导委员会和高等教育出版社正式启动了大学教学资源库建设项目。该项目目前已取得阶段性成果,大部分骨干专业和基础课程都已建成了自己的教学资源库,丰富了教学内容。教学资源库的建设在重视教学内容和教学设计的前提下,充分利用计算机和网络等先进的教学辅助手段,为广大教师提供了高质量、高水平、内容丰富的教学基本素材与优秀的教学示范课程,促进了优秀教学资源的共享和整体教学水平的提高。
3 学科(专业)网站
学科(专业)网站是出版社根据相应的教学层次、学科、专业和领域建设的服务型、综合性的网站,内容包括信息服务、资源服务和教学过程服务。网站为教师、学生、编辑、作者和专家提供在网络上交流的平台,为广大教师信息交流、学术讨论、专家咨询提供服务,教师也可以通过网络授课。对学生来说,则通过教学支撑平台所提供的自主学习空间来实现学习、答疑、作业、讨论和测试。这样,在编辑、作者、专家、教师、学生之间建立起一个以网络为纽带、以数据库为基础、以网站为门户的立体化教学资源建设与实践的体系,用快捷的信息反馈机制和优质的教学服务促进教学改革。
二、立体化教学资源服务体系的建设
立体化教学资源的建设为课程教学提供了丰富的教学素材,要使这些教学资源得以快速地传播,有效地使用,把教学内容的精华从各个角度呈现给师生,高校必须构建可为师生提供全面教学和学习支持的立体化教学资源服务体系。
(一)立体化教学资源的建设
立体化教学资源建设是做好学校教学工作的基础和保障,它的建设是一个系统工程,涉及教务处、图书馆、教学院系、网络中心、教材中心等多个单位。学校要高度重视,统一规划,明确分工,根据学校专业特点,构建反映本校特色的专业教学资源集成方案。在立体化教学资源诸要素中,印刷教材、网络课程、教学课件和音像制品用户可以直接应用于教学、学习实践中,是教学的基础,学校应该有专门的资金用于课程教学资源建设。教务处、教学院系在选用这些资源时,首先要进行综合比较,选出最适合自己专业特色的主教材及相应配套的其他资源,用于教学实践。图书馆作为学校的资源集散地,要以教学为中心,及时了解出版社立体化教学资源的进展现状,建立比较齐全的,体现学科特点的,适合学科教学内容的教学资源库。在馆藏资源建设中,要紧密结合学校的教学实际,制定采购政策,努力保障课程教学资料的完备。对已被选为学校使用的教材的配套材料,如教师参考书、学习指导书、实验指导书、习题集、课件等,要有针对性地及时补充。在做好纸质图书供应的同时,要突出重点,不断充实、丰富与专业相关的电子图书、期刊以及其他电子教学资源。
(二)教学资源的数字化信息服务系统建设
以立体化教学资源为依托,建立面向教学的数字化信息服务系统,是有效管理资源和使用优秀资源的基础条件,是提高教学资源的使用效益的重要保证。高校要把为教学提供优质教学资源的服务融入教学的全过程。教学资源的数字化信息服务系统建设,为教学资源的快速传播和便捷使用,提供了一个先进实用的信息交流平台,为师生提供了一个在线利用教学资源的广阔空间。目前,许多高校在教学资源服务系统建设方面做了有益的探讨和实践,形成了具有本校学科专业特色的服务体系。教学资源数字化信息服务系统对学校的所有教学资源(印刷资源、光盘资源等)进行管理,提供基于海量资源的管理与检索服务。其功能主要包括:(1)浏览资源和检索资源。(2)按专业索取资源,实现教学资源的多媒体在线利用。(3)教学资源的定制推送服务。
在立体化教学诸要素中,学科网站是数字化新形态教学资源发展、推广和应用的服务平台,是数字化新形态教学资源体系结构中的支持元素。校园网络教学平台、教学资源管理平台、课程信息平台是运行在学校的教学支持系统,为校园的数字化学习提供了教学支持,也是出版社提供课程内容销售的承载平台,是课程整体解决方案中的前端服务系统。学校要加强校园网络的建设和管理,使这些教学平台经过授权后,可以使教师、学生和学校通过网络从出版社的资源中心、课程中心自动获取最新的资源,获取全面的支持服务。
三、立体化教学资源的应用
我国高校教学资源立体化建设虽然取得阶段性的成果,但是在实际教学中,应用得并不够充分,效果还有待于提高。这既有教学理念、学习习惯的因素,也有服务水平、服务质量的因素。立体化教学资源建设的核心内涵不在于资源形式的立体化,而是资源服务的立体化,高校要从以资源建设为核心转向以提供基于教学资源的增值服务为核心,以有效措施促进师生对立体化教学资源的应用。
(一)加强用户培训,提高师生综合运用立体化教学资源的能力
要提高教师和学生的信息素养,提高其高效获取信息的能力,熟练、批判性地评价信息的能力,有效地吸收、存储、快速提取信息的能力,运用多媒体形式表达信息、创造性地使用信息的能力,电子教案的改造和开发能力,网络上的教育资源的应用能力,自主高效地学习与交流的能力。在教学中,教师要注重教学方法的改革,积极采用先进的教学方法,例如,自主学习、发现式学习、探究式学习、协作式学习等,从而培养学生掌握在信息化社会中的学习能力。
(二)以立体化服务保障立体化教学资源的应用
立体化教学资源的应用,需要立体化的服务来支撑。这种服务首先要在时间上立体化,在读者使用教学资源时的疑问解答、资料补充、个性化需求的满足等方面,学校相关部门要实现动态化服务,将服务延续到读者的整个学习期间。其次是服务形式的立体化,通过教学资源数字化信息服务系统,为师生提供多样类、多形式、多阶段的教学资源应用服务。最后是服务对象的立体化,教务处、图书馆、教学单位以及教师个人可以通过不同途径,获得内容丰富的不同类型的教学资源。学校要通过整合各类分散的教学资源,为更多的服务对象提供更开放、更优质的服务。
参考文献:
[1]郭相勇,莫民.高校数字化教学资源与资源整合模型的建构研究[J].电化教育研究,2006(3):25-28.
[2]迟包东,靳灵芝.从单一教材建设向教学资源集成的转变[J].中国大学教学,2006(3):63-64.
关键词: 历史教学 历史特点 生活化教学
一、概念的界定
从字面解释“生活”是指我们为生存或发展而在日常中进行的各种活动,它包括衣食住行等各方面的事情,它是人们为维持生存与发展而不可或缺的必需活动。从教育学角度讲“生活”是一种观念,即人们进行社会活动,参与社会现实的一种日常活动。陶行知在《谈生活教育》时指出,生活教育的内涵是:给生活以教育,用生活来教育,为生活向前向上的需要而教育。生活化教学作为一种教学方法、教学模式、教学理念,其具体内涵即教师在教学中要从社会生活的情景出发,以一些生活实例、生活现象等生活化的教学方法,在课堂上营造生活化的教学氛围,使学生在此氛围中利用生活现实及生活经验,思考、探究、分析、发现并解决学习中的问题,其主要目的是注重学生的整体发展,尊重学生的自主性、创造性,使学生在将书本世界与生活世界连接的基础上,充实学生的生活体验。
二、高中历史教学的特点及教学中缺乏生活气息的原因
“历史”据《辞海》的解释是指,一切事物过去发生、发展的全过程。简单地说历史是指一切过去了的事物。高中历史作为一门人文学科,在高中教育中发挥着至关重要的作用。它是学生有效了解过去的人类发展过程的学科。高中历史学科教育的目的是让学生理解历史上不同时期,不同领域的人们的不同历史活动及行为,探究他们遇到的问题及解决结果,了解人类历史的发展变迁,探究其中的发展规律,并以此思考现实中的各种问题。高中历史教学针对的是一群生理、心理发育日渐成熟的青少年,他们对生活及学习有一定的自我经验,在传统高中历史教学中,教师过于强调学科知识的逻辑体系,将活生生的历史事件变成学生死记硬背的压力,忽视学生的学习经验,不利于学生的身心发展。基于历史学本身的特点及高中生的身心特点,我认为高中历史教学中生活气息缺乏的原因主要包括为以下几点:1.没有合理的教学理念,对教学把握不准确。在高中历史教学中一些教师认为高中生面临的是高考的巨大压力,唯有大量的知识记忆,才是考学的第一要务,导致课堂教学枯燥无味,不能将历史教学与现实生活相融合,而只是单纯地为教学而教学。2.不能合理组织教学内容。一些教师在教学中会适当与现实生活相结合,但由于对教学内容与教学形式组织不合理,单纯地进行生活材料与信息的堆积,导致教学内容变得索然无味,简单无趣,这不仅不会促进学生的历史学习,反而使学生产生不好的想法,即历史学习不过是日常生活的重现,而对学习的重难点理解不清,导致思维混乱,基本的逻辑能力得不到培养。3.教学方法使用不当。由于教师对学生的心理及经验理解不清,容易从自身角度思考、理解学生,在教学中忽视学生的主动参与,使学生在历史学习中处于一种远离实际与社会生活的情况,学习变得枯燥无味,最终导致学生失去学习兴趣。
三、生活化教学实施应用的意义及原则
新课程教学改革,要求高中历史教学从传统的知识传授转向对学生自主学习的引导,教会学生如何学习、生活、做人,让学生在历史中理解人与人、人与社会、人与自然的关系。生活化教学理解正是适应这种教学改革的要求的一种新型教学理念,在高中历史教学中运用生活化教学理念有利于教学目标的实现:1.学生的人文素养得到提高。历史是一门既展现过去,又与现实紧密结合的学科,在历史教学中运用生活化教学模式,将过去与现在有效结合起来,增强学生以史为鉴的意识,提高学生历史洞察力及社会使命感,有利于学生人文精神的培养。2.可以有效激发学生的学习兴趣。生活化教学将学生学习历史的知识与现实生活相结合,使学习贴近社会、贴近生活,增强历史学科的情趣,使学生在一种体验生活的轻松环境中进行知识的掌握,使学生的学习兴趣得到激发。3.学生的学习方式得到转换。传统高中历史教学中死记硬背的学习模式,不仅扼杀了学生的学习兴趣,而且不利于学生思维能力的培养及健全人格的发展,生活化教学模式的运用,教师引导学生自主学习,在参与中发现问题、探究问题并互相交流合作,在实践中学习,综合能力得到提高。
四、生活化教学实施的方法
在高中历史教学中运用生活化的教学方法,首先要对教学目标进行生活化的设计,然后对教学内容进行合理选取,具体的实施方法包括以下几种:1.生活化情境的创设,进行问题探究。在教学中设计问题,可以缩短教学与现实的距离,使学生在解决问题的同时进行历史知识的学习。2.生活化角色创设,利于学生体验情景,感受教学内容。只有真实体验了历史中的角色,才能对历史事件有更贴实的理解。3.创设生活化的参与情境,让学生真实参与实践情景。在情景参与中,让学生成为历史的真正决策者,从而有利于学生积极性的调动。
参考文献:
[1]牛利化.“回归生活世界”思潮的教育学省察[D].长春:东北师范大学,硕士论文,2007.
论文关键词:数字化校园,虚拟化,VMware
1.引言
随着教育信息化的迅速发展,各地高校在信息化建设和应用方面飞速发展,数字化校园中各种应用系统也不断上线,学校中心机房服务器数量也急剧增加。如何能更加有效、合理地管理、分配这些资源,提高服务器的利用率,是数字化校园建设中必须认真解决的问题。
2.西安文理学院数字化校园建设现状
西安文理学院中心机房经过多年建设,现有服务器20多台,有购置多年的塔式服务器、机架服务器,也有新购买的刀片服务器,这些设备面向学校各部门提供办公自动化系统、教务系统、学工系统、迎新系统、人事系统、档案系统、宿舍管理系统、校友系统、离校系统、二级网站等服务。由于建设时间、需求、经费等原因,这些信息系统在硬件平台、操作系统、数据库结构等方面存在不同程度的差异。
我校最初购置服务器用于各二级部门网站建设以及个别部门自己的应用系统建设。2008年起,我校开始集中部署实施数字化校园建设项目,购买了刀片服务器支持该项目,项目主要包含三大平台(1.统一身份认证平台2.门户平台3.数据中心平台)和九大业务系统(1.人事系统2.校友系统3.教务系统4.办公系统5.招生系统6.迎新系统7.公寓系统8.学工系统9.离校系统)。
3.基于虚拟化技术的改造
3.1虚拟化技术概述
服务器虚拟化技术是基于资源请求的优先级及当时服务器资源的负载情况,将资源在多个应用系统之间合理分配和回收,从而提高资源的利用率,简化管理流程,提高工作效率。它是在同一台服务器上运行多个独立的虚拟操作系统,多个操作系统之间共享服务器硬件资源,物理资源根据各个操作系统的实施负载情况动态分配和回收。此种方式不但可以通过控制在服务器上的虚拟操作系统的数量有效利用服务器的物理资源,而且可以通过对服务器物理资源的升级,提高服务器的使用强度和降低硬件采购和维护的费用。
利用虚拟机软件,可以在一台服务器上运行多台虚拟服务器。这些虚拟服务器之间独立运行,互不干涉,对使用者而言,其使用过程和使用独立的服务器没有任何区别。经过前期考察、调研,我校购买使用了VMware软件实现服务器虚拟化。
VMware虚拟化技术的工作原理是直接在计算机硬件或主机操作系统上面插入一个精简的软件层,这个软件层包含一个虚拟机监视器,用于动态和以透明方式分配硬件资源。
3.2基于虚拟化技术的数字化校园项目改造
我校数字化校园虚拟化项目主要针对2008年开始实施的三大平台和九大业务系统,采用一台华赛T8000刀箱(内含8个刀片服务器)作为虚拟化平台的硬件。在每个刀片服务器上安装VMware软件,采用虚拟化方式部署和管理刀片服务器,每服务器至少运行1个虚拟客户机。采用负载均衡方式运行,各刀片服务器组成DRS/HA虚拟机群集。具体实施拓扑图如图1所示。
图1 西安文理学院应用系统虚拟化拓扑图
3.3实施效果
1.利用服务器虚拟化技术,可以在一台物理服务器上可以虚拟出多台虚拟服务器,这些虚拟服务器可以使用不同操作系统,安装不同应用系统,大大提高了服务器的使用率,降低了购置硬件设备的资金,为学校节约了经费。
2.利用服务器虚拟化技术,可以按实际需要进行对资源进行动态调配。如我校的迎新系统,在每年开学几天使用,其他时间基本处于闲置状态;再如选课系统,每学期只使用一星期,其中第一天访问量最大。这些系统在使用时间内,访问量大,需要足够的硬件资源支撑,但单单为这几天的使用投入大量资金购买设备又十分浪费。使用虚拟化技术后,我们可以在集中使用的几天为该系统增加各项资源配额,保证系统正常、快速运行。当使用完毕后,我们可以将这些资源放回资源池,分配给其他系统使用。这样就大大提高了服务器的利用率。我校的离校系统、教务系统中的选课系统都可以使用此方法。
3.利用服务器虚拟化技术,可以提高服务器的安全性、可靠性。虚拟化技术将所有服务器作为一个资源池统一进行管理,在资源足够的情况下,如果一台物理服务器出现故障,虚拟化技术可以将故障服务器上的虚拟机迁移到其他正常的服务器上,保证了系统的不间断使用,不用担心因故障问题需要长时间维护,影响到应用平台,造成系统不能访问。在未使用虚拟化技术前,我校教务系统的一次故障,系统不能正常使用,造成教师给学生考试打分不能进行,我部门技术人员连夜排查、维修,在一天后硬件到货后得到恢复。使用虚拟化技术后,它能自动将系统进行迁移,保障系统不间断使用,缓解了技术人员的压力,避免了硬件设备没有到货时的空档。
同时,虚拟系统下的各个子系统相互独立,当其中一个系统受到攻击而崩溃时,其他系统不会受到影响。
4.利用服务器虚拟化技术,使灾难恢复简单化。完成虚拟机的规划部署后,通过VMware vSphere Client客户端软件设置执行快照的方式不断更新虚拟机文件。当虚拟服务器发生故障时,不用重新进行系统部署,配置服务器,只要复制相应的虚拟化文件,就可以迅速恢复业务系统。
5.利用服务器虚拟化技术,使服务器管理简单化。未安装虚拟化系统之前,管理多台服务器需要登录到各个服务器,进行频繁的机器切换,效率低下。使用虚拟化技术后,登录到 VMware vSphere Client,在简单的操作界面下可以对多个虚拟机进行维护,提高了管理效率。
4.结论
使用虚拟化服务器技术后,我校的服务器利用率得到了提升,解决了服务器资源利用不均衡,数据备份和系统迁移困难等问题,大大降低了管理人员的维护复杂度,为全校师生带来更优质的网络服务。
参考文献
[1]姜建峰.服务器虚拟化技术在数字化校园中的应用[J].江苏经贸职业技术学院学报. 2011(02)
[2]何卫华.基于VMware的数字化校园服务器虚拟化平台[J].价值工程. 2012(34)
1.1文献整理及经验总结首先要搞清炮制的历史和现状。炮制的历史文献比较分散,现代的炮制经验多数是“师徒相传,口传心受”继承下来,各地遵循不一。每类炮制方法及每药的炮制方法的起源、发展和临床应用的关系更应进一步深入研究,分析其演变原因,找出其理论依据,探知其炮制目的所在,从中可以找出一些规律,提出科研思路,做到古为今用。因此,认真进行文献整理和经验总结,是开展炮制研究必不可少的一项基础工作。做这些工作时,应采用取其精华,去其糟粕的态度。
1.2炮制原理及炮制理论的研究炮制原理是指药物炮制的科学依据和药物炮制的作用,即探讨在一定工艺条件下,中药在炮制过程中产生的物理变化和化学变化,以及因这些变化而产生的药理作用的改变和这些改变所产生的临床意义,从而对炮制方法做出一定的科学评价。可见,炮制原理的研究是炮制学研究的关键问题。
中药炮制在漫长的实践中,结合中医药的理论,形成自己独特的理论,这些理论虽然不能作为定论,但大多有一定的临床意义,因而探讨那些规律性的本质,不但有利于炮制原理的阐述,而且将指导炮制方法的改进及创新。
1.3炮制方法的研究中药的种类很多,品种繁杂,各地炮制方法也不一致。炮制工艺多属于手工作坊生产,尚难适应现今工业化的生产,因此研究炮制技术,改进炮制工艺是当务之急。在今天,由于科学技术的发展,新技术的不断应用,很多新的科技成果又可供借鉴,在搞清炮制原理的基础上,以炮制过程的本质变化为核心,向炮制工艺的机械化、自动化方向发展,最大限度的利用药材,充分发挥药效,是完全可以做到的。
1.4饮片质量标准的研究同一种饮片由于生产条件和环节不同,质量差异很大,直接影响疗效。当前用以控制饮片质量的标准是各省、市自治区制订的中药饮片炮制规范,而规范中的标准多数是依据广大药工长期实践经验制订的,主要依据形态、色泽、质地、气味等感观来判断饮片的真伪优劣,比较模糊,不易掌握。为了保证临床用药的准确必须进行饮片质量标准的研究。首先要制订统一的炮制工艺及饮片的质量标准,然后应用现代科学手段逐步以客观化的指标感官控制的经验性指标加以结合,建立起更为合理的质量标准,以更好的控制饮片质量,确保临床用药的效果。
2研究方法
2.1应用文献学方法进行研究中药炮制源于古代,所以搞清炮制历史才能搞清炮制意图,才能有目的地研究各种炮制原理及其优点。历史上炮制技术变化很大,其中有合理的,也有不尽合理的,也有误传误用的,现代使用的炮制方法并不完全正确,只根据现行经验进行研究,往往不能反映炮制的原来意图,得不到正确的结论。所以通过文献学研究手段,搞清炮制历史的原始意图、炮制方法及其变化,这是炮制研究不可缺少的基础手段。
2.2应用实验药理学方法进行研究中药的临床研究由于受到复方用药和患者对象的制约,一般不易进行,加之很多中药化学成分研究还缺乏与药效的紧密联系,或者上属空白,因此开展实验药理学的研究是最现实的选择。应用实验药理学的方法研究中药炮制,最好选用适合中医病理模型的方法和指标来进行。在化学成分不清的情况下,通过实验药理学的方法来研究炮制前后的生物活性变化,可达到控制炮制质量和指导工艺改革的目的。
2.3应用化学的方法进行研究中药的疗效,是由其所含的化学成分决定的。中药经过炮制后,所含的化学成分的性质和含量会产生不同程度的改变,因而药理作用、临床疗效发生相应的改变,可见,研究中药在炮制前后化学成分性质和含量的变化是中药炮制研究的核心,它的研究结果不但能阐明炮制原理,而且能指导炮制工艺的设计和改进,也是制订质量标准的依据。
2.4应用临床疗效观察方法进行研究中药炮制是为中医临床辨证治疗服务的,目的是保证临床用药安全有效。经药理学、化学等方法研究中药炮制的结果,最终也必须接受临床效果的检验。由于临床研究影响因素复杂,不可能用临床疗效指标作为炮制方法优选的手段,而往往都在各项研究指标比较成熟的条件下以临床疗效观察作为最后验证的手段。在炮制研究中,一定要注意同一药物不同炮制品的不同功效,并设法用现代科学技术手段阐明其科学性,切忌暂时说不清就轻率否定其炮制意义和作用的做法。
2.5应用多学科结合进行研究中药炮制是一门知识面比较广泛的综合性学科,应尽可能借助其他有关学科的新技术、新成就,采取多学科的研究是开展中药炮制研究的有效途径。
参考文献
[1]叶定江.中药炮制原理研究和思路[J].中国中药杂志,1992,3:8
【论文摘要】本文主要阐述中药炮制原理的研究内容与研究方法,研究内容包括:文献整理及经验总结、炮制原理及炮制理论、炮制方法、饮片质量标准的研究。研究方法包括:应用文献学、实验药理学、化学、临床疗效观察、多学科结合的方法进行研究。
1研究内容
1.1文献整理及经验总结首先要搞清炮制的历史和现状。炮制的历史文献比较分散,现代的炮制经验多数是“师徒相传,口传心受”继承下来,各地遵循不一。每类炮制方法及每药的炮制方法的起源、发展和临床应用的关系更应进一步深入研究,分析其演变原因,找出其理论依据,探知其炮制目的所在,从中可以找出一些规律,提出科研思路,做到古为今用。因此,认真进行文献整理和经验总结,是开展炮制研究必不可少的一项基础工作。做这些工作时,应采用取其精华,去其糟粕的态度。
1.2炮制原理及炮制理论的研究炮制原理是指药物炮制的科学依据和药物炮制的作用,即探讨在一定工艺条件下,中药在炮制过程中产生的物理变化和化学变化,以及因这些变化而产生的药理作用的改变和这些改变所产生的临床意义,从而对炮制方法做出一定的科学评价。可见,炮制原理的研究是炮制学研究的关键问题。
中药炮制在漫长的实践中,结合中医药的理论,形成自己独特的理论,这些理论虽然不能作为定论,但大多有一定的临床意义,因而探讨那些规律性的本质,不但有利于炮制原理的阐述,而且将指导炮制方法的改进及创新。
1.3炮制方法的研究中药的种类很多,品种繁杂,各地炮制方法也不一致。炮制工艺多属于手工作坊生产,尚难适应现今工业化的生产,因此研究炮制技术,改进炮制工艺是当务之急。在今天,由于科学技术的发展,新技术的不断应用,很多新的科技成果又可供借鉴,在搞清炮制原理的基础上,以炮制过程的本质变化为核心,向炮制工艺的机械化、自动化方向发展,最大限度的利用药材,充分发挥药效,是完全可以做到的。
1.4饮片质量标准的研究同一种饮片由于生产条件和环节不同,质量差异很大,直接影响疗效。当前用以控制饮片质量的标准是各省、市自治区制订的中药饮片炮制规范,而规范中的标准多数是依据广大药工长期实践经验制订的,主要依据形态、色泽、质地、气味等感观来判断饮片的真伪优劣,比较模糊,不易掌握。为了保证临床用药的准确必须进行饮片质量标准的研究。首先要制订统一的炮制工艺及饮片的质量标准,然后应用现代科学手段逐步以客观化的指标感官控制的经验性指标加以结合,建立起更为合理的质量标准,以更好的控制饮片质量,确保临床用药的效果。
2研究方法
2.1应用文献学方法进行研究中药炮制源于古代,所以搞清炮制历史才能搞清炮制意图,才能有目的地研究各种炮制原理及其优点。历史上炮制技术变化很大,其中有合理的,也有不尽合理的,也有误传误用的,现代使用的炮制方法并不完全正确,只根据现行经验进行研究,往往不能反映炮制的原来意图,得不到正确的结论。所以通过文献学研究手段,搞清炮制历史的原始意图、炮制方法及其变化,这是炮制研究不可缺少的基础手段。
2.2应用实验药理学方法进行研究中药的临床研究由于受到复方用药和患者对象的制约,一般不易进行,加之很多中药化学成分研究还缺乏与药效的紧密联系,或者上属空白,因此开展实验药理学的研究是最现实的选择。应用实验药理学的方法研究中药炮制,最好选用适合中医病理模型的方法和指标来进行。在化学成分不清的情况下,通过实验药理学的方法来研究炮制前后的生物活性变化,可达到控制炮制质量和指导工艺改革的目的。
2.3应用化学的方法进行研究中药的疗效,是由其所含的化学成分决定的。中药经过炮制后,所含的化学成分的性质和含量会产生不同程度的改变,因而药理作用、临床疗效发生相应的改变,可见,研究中药在炮制前后化学成分性质和含量的变化是中药炮制研究的核心,它的研究结果不但能阐明炮制原理,而且能指导炮制工艺的设计和改进,也是制订质量标准的依据。
2.4应用临床疗效观察方法进行研究中药炮制是为中医临床辨证治疗服务的,目的是保证临床用药安全有效。经药理学、化学等方法研究中药炮制的结果,最终也必须接受临床效果的检验。由于临床研究影响因素复杂,不可能用临床疗效指标作为炮制方法优选的手段,而往往都在各项研究指标比较成熟的条件下以临床疗效观察作为最后验证的手段。在炮制研究中,一定要注意同一药物不同炮制品的不同功效,并设法用现代科学技术手段阐明其科学性,切忌暂时说不清就轻率否定其炮制意义和作用的做法。
2.5应用多学科结合进行研究中药炮制是一门知识面比较广泛的综合性学科,应尽可能借助其他有关学科的新技术、新成就,采取多学科的研究是开展中药炮制研究的有效途径。
环境化学的发展大致可分为三个阶段:1970年以前为孕育阶段,70年代为形成阶段,80年代以后为发展阶段。二次大战以后至60年代,发达国家经济从恢复逐步走向高速发展,由于当时只注意经济的发展而忽视了环境保护,污染环境和危害人体健康的事件接连发生,事实促使人们开始研究和寻找污染控制途径,力求人与自然的协调发展。60年代初,由于当时有机氯农药污染的发现,农药中环境残留行为的研究就已经开始。这个阶段是环境化学的孕育阶段。到了70年代,为推动国际重大环境前沿性问题的研究,国际科联1969年成立了环境问题专门委员会(SCOPE),1971年出版了第一部专著《全球环境监测》,随后,在70年代陆续出版了一系列与化学有关的专著,这些专著在70年代环境化学研究和发展中起了重要作用。
1972年在瑞典斯德歌尔摩召开了联合国人类环境会议,成立了联合国环境规划署,确立了一系列研究计划,相继建立了全球环境监测系统(GEMS)和国际潜在有毒化学品登记机构(IRPTC),并促进各国建立相应的环境保护结构和学术研究结构。应该说,这一系列的举措在人类的环境保护事业中起到了里程碑作用。
80年代全面地开展了对各主要元素,尤其是生命必需元素的生物地球化学循环和各主要元素之间的相互作用,人类活动对这些循环产生的干扰和影响,以及对这些循环有重大影响的种种因素的研究;重视了化学品安全性评价;开展了全球变化研究,涉及臭氧层破坏、温室效应等全球性环境问题。同时加强了污染控制化学的研究范围。
1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展会议(UNCED),国际科联组织了数十个学科的国际学术机构开展环境问题研究。例如:国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)1989年制订了“化学与环境”研究计划,开展了空气、水、土壤、生物和食品中化学品测定分析等六个专题的研究。
1991年和1993年在我国北京召开的亚洲化学大会和IUPAC会议上,环境化学均是重要议题之一。
1995年诺贝尔化学奖第一次授予三位环境化学家Crutzen,Rowland和Molina,他们首先提出平流层臭氧破坏的化学机制。Crutzen于1970年提出了NOx理论,Rowland和Molina于1974年提出了CFCs理论,这几位化学家的实验室模拟结果在现实环境中得到验证。从发现平流层中氧化氮可以被紫外辐射分解而破坏全球范围的臭氧层开始,追踪对流层大气中十分稳定的CFCs类化学物质扩散进入平流层的同样归宿,阐明了影响臭氧层厚度的化学机理,使人类可以对耗损臭氧的化学物质进行控制。这些理论的研究成果因1985年南极“臭氧洞”的发现而引起全世界的“震动”,从而导致1987年《蒙特利尔议定书》的签订。这充分表明环境化学家的工作已经引起全人类的重视,环境化学已经开始走向全面发展。
我国的环境化学研究也已经有了20多年的历史,自70年代起,在典型地区环境质量评价,环境容量和环境背景值调查,污染源普查,围绕工业“三废”污染,在大气、水体、土壤中环境污染物的表征、迁移转化规律,生物效应以及控制等方面进行了大量的工作。近年来,完成了一批攻关课题和重大基金项目等国家任务。“八五”和“九五”期间,在有毒污染物环境化学行为和生态毒理效应、水体颗粒物和环境工程技术、大气化学和光化学反应动力学、对流层臭氧化学、区域酸雨的形成和控制、天然有机物环境地球化学、有毒有机物结构效应关系、废水无害化和资源化原理与途径等方面的工作分别得到了国家自然科学基金、国家科技攻关、中国科学院重大重点等项目的支持,取得了一批具有创新性的研究成果,形成了一支从政府到地方各级行政管理与环境保护部门、科研单位、高等院校等多层次的管理人员与研究人员队伍[2,3]。
在酸雨测量技术、形成机制、物理化学特征、高空云雨化学、大气酸性污染物来源和沉降过程等方面取得重要成果,在天然源研究、区域酸沉降模式和酸雨成因、能源与环境协调规划、酸雨区域综合防治和临界负荷的研究方法等方面达到国际先进水平,获国家科技进步一等奖。
在环境分析化学方面,从80年代起,我国先后制订出《环境监测标准方法》,《环境污染分析方法》和《环境监测分析方法》等,选取了200多种分析方法,近百种无机和有机物,所用的方法灵敏、准确、可靠,多年来在全国环境监测系统和有关实验室广泛应用。对监测分析方法的统一与标准化,在提高分析监测水平及实验室质量控制方面起了重要作用。
1992~1995年,国家基金委化学部资助了重大基金项目“典型有机污染物环境化学行为与生态效应”的研究,探讨了某些有毒有害污染物的环境行为、在介质中的迁移转化规律、污染物的环境风险评价、水生天然有机物的起源、表征、与重金属相互作用机理与模型以及卤代烃生成潜力等。在新农药单甲脒的环境行为和生态毒理效应以及有机锡的生态毒理效应研究中取得了创新性成果。首次发现城市水源中的硝基多环芳烃的存在,对多氯联苯等的光解规律和产物毒性提出了新的机理和解释。部分研究成果达到国际先进水平,该工作于1999年获得了中国科学院自然科学一等奖。
在O3的测量技术、中国光化学烟雾特征、室内大气光化学反应模拟、空气质量模式、汽车尾气高效净化等方面取得了重大成果,其中大气微量组分源排放、大气氧化能力、大气光化学模拟和模式的研究达到世界先进水平,曾获国家科技进步二、三等奖。
在天然水质变化与水污染控制原理、难降解有毒有害污染物的物理化学去除与生物降解和高级化学氧化、水质净化的高效生物和絮凝反应器、废水的无害化与资源化、清洁生产等方面取得了达到国际先进水平的研究成果,获中国科学院科技进步二等奖和国家教委科技进步二等奖等奖励。
中图分类号:G633.8
文献标识码:B
“化合价”这一概念,在我国中学化学教学中已经使用多年,被广大教师和学生广为接受,但“化合价”在中学阶段过早出现,会带来一些问题。
1、课程标准对“化合价”的规定
义务教育化学课程标准规定,“化合价”的内容标准是:①说出几种常见元素的化合价。②能用化学式表示某些常见物质的组成。可见,中学阶段学习“化合价”,是为了用化合价来书写化学式。
基于课程标准编写的实验教材,体现了课标的这个意图,淡化了化合价的定义,比如人教版教材,仅用“化学上用‘化合价’表示原子之间相互化合的数目”这句话,来描述“化合价”的定义,除了举例以外,没有进一步解释“化合价”到底是什么。但紧接着,较为详细地给出了确定化合价的3条规则,其实,这是氧化数的运算规则。可见,“判断和运用元素的化合价”比“理解化合价概念”更为重要。从教材的编排顺序来看,“化合价”紧跟在“化学式”内容的后面,说明教材引入“化合价”是出于书写化学式的需要,而对“理解化合价概念”并不作要求。
化学中考对“化合价”的考核遵循了课标和教材的设计意图,比如,南京市近几年的化学中考指导书中阐明的“化合价”的考点有两个:①说出几种常见元素的化合价,其目标水平是了解水平,即“知道、记住、说出、例举、找到”,“初步学会”,“体验、感受”。②能用化学式表示某些常见物质的组成,其目标水平是理解水平,即“认识、了解、看懂、识别、能表示”,“初步学会”,“意识、体会、认识、关注、遵守”。
2、“化合价”概念引起的教学困境
课标、教材、考纲引领着教学实践,中学关于化合价的教学也是重在让学生通过口诀记忆常见元素的化合价,对于化合价的概念一般都是淡化处理。教师反映,学生能够很熟练地背诵化合价的定义和常见元素的化合价,但基本不能理解化合价的真实概念,甚至老师自己也没弄清楚“化合价”到底是什么。把“化合价”说成“化学价”的学生不在少数。
从教学文件中可以看出,“理解化合价概念”在中学阶段并不是很重要。那么,教材中是否可以避而不谈,甚至把它删除呢?研究发现,如果没有化合价的概念,化合价的运算规则就缺乏铺垫,化学式的书写就无法进行,高中阶段氧化还原反应的配平也没有了基础。
现行中学化学教材中还是出现了“化合价”的概念,同时也不可避免地产生了以下自相矛盾的现实问题:
①根据教材给出的定义,既然化合价表示原子数目,那就应该是正整数,而不能是负数、分数或零。但是化合价不为正整数的例子在中学有很多,比如Fe3O4、C6H6O、Pb3O4、KO2、CH2CI2等等,特别是CH2C12中,碳的零价与定义十分矛盾。所以,教材中化合价的定义与化合价计算规则自相矛盾。如果用“平均化合价”来解释,是在用“氧化数”的概念进行解释。
②根据教材给出的定义,在Na2O2和H2O2中,其本质Na和H的化合价应该是2,为什么却都是+1?如果根据化合价定义写化学式,结果应该是NaO,HO才对。所以,教材中化合价的定义与化学事实有时候也是矛盾的。
③严格来讲,CH3C1、CH2CI2和CH3C]中,碳的-2,0,+2等价态不是碳的化合价,而是碳的氧化数。这些化合物中碳的化合价应该是+4价。氧化还原配平所用的化合价其实就是氧化数。
这就产生了两难困境:“化合价”概念的定义与一些化学事实相互矛盾,并且这个概念对于学生来讲太难理解,似乎可以从教材中删掉。但是如果没有它,化学式的书写就无法进行。
以上两难困境的产生原因在于,多年来中学教材其实―直是在误用“化合价”的概念,借“化合价”之名,行“氧化数”之实。如果改用“氧化数”替代“化合价”,则定义与化学事实就不相矛盾了,并且“氧化数”的概念比“化合价”更简单明了,用处也更多。
3、“化合价”与“氧化数”概念的区别与联系
3.1两个概念的发展历史
“化合价”确实是一个很难理解的概念,对学生如此,对古代的化学家也是一样。人类对“化合价”的认识经历了曲折而漫长的过程。最早是1799年,法国药剂师普罗斯特提出了定比定律:两种或两种以上的元素相化合成某一化合物时,其重量之比例是天然一定的,人力不能增减。他的实验依据是,天然碳酸铜的组成与人造的完全相同。这一认识是“化合价”概念的早期萌芽。但在当时,定比定律遭到了法国化学界权威贝托雷的激烈反对,两人展开了长期激烈的学术论战,贝托雷的实验依据是铅、铜、锡等金属在空气中灼烧,可以连续地吸收氧气,得到连续的一系列不同颜色的氧化物,比如Pb2O3、PbO、Pb4O4,用稀硝酸处理Pb3O4。可以得到PbO2等,金属与氧气之比根本不是固定的,这个比例―直可以增加,直至达到一个固定限度。普罗斯特承认氧和铅可以形成不同氧化物,但指出,每一种化物的组成是固定不变的,贝托雷的错误在于,将混合物与化合物混为―谈。后来,道尔顿的倍比定律和原子学说证明了定比定律的正确性。1804年,道尔顿分析了沼气(甲烷)和油气(乙烯)中的碳氢比,发现与同量碳相化合的氢重量之比是2:1,于是提出倍比定律:当相同的两元素可生成两种或两种以上的化合物时,若其中一种元素的质量恒定,则另一种元素在化合物中的相对质量有简单的倍数之比。1808年,道尔顿提出原子学说,指出不同元素的原子是以简单数目的比例相结合,形成化合物。
不同元素的原子以简单数目的比例相结合是“化合价”概念成立的前提条件。接下来的问题‘比例是多少?”就是“化合价”的概念了“比例多少”的问题显然比“知道比例存在”的问题要难得多。因为这牵涉到物质结构问题,而当时科学家们不仅不知道化合物的结构,甚至连物质的化学式、元素的原子量、分子概念、化学键概念等还都不明白,所以科学家们探索这个原子比例问题走了很多弯路。比如道尔顿认为水的组成是HO,氨气 的组成是NH。
后来,盖吕萨克、阿伏伽德罗、康尼查罗等人提出并确认了分子假说,贝采里乌斯、杜隆、米希尔里希、杜马等对一些原子量做了测定,大量无机化合物的组成被弄清楚了,人们开始关注原子相互化合时的比例问题。最早发现化合价规律的是英国化学家弗兰克兰,他在广泛研究金属与烷烃基化合反应和无机化合物化学式后发现,N、P、As等原子总是倾向于与3个或5个其他原子相结合,当处于这种比例时,原子的化合能力得到最好满足。弗兰克兰用quantiva-lenee或valency来表示这种化合能力。可以说,那时起,人们知道了N、P、As的化合价。
1857年,德国化学家凯库勒和美国化学家库帕发展了弗兰克兰的见解,指出“不同元素的原子相化合时总是倾向于遵循亲和力单位数相等价的原则”。这是化合价概念的重要突破。他们根据这一原则,把当时已知的元素分为3组:①亲和力单位数等于1的元素,例如H、Cl、Br、K等。②亲和力单位数等于2的元素,例如O、S等。③亲和力单位数等于3的元素,例如N、P、As等。他们两人还分别独立地提出了碳原子的四价学说。1864年,德国化学家迈尔又建议,以“原子价”这一术语代替“原子数”或“原子亲和力单位”。至此,原子价学说(化合价理论)基本形成了,这一学说大大推动了有机化合物结构理论和整个有机化学的发展。
但是,凯库勒当时犯了一个错误,他认为一种元素的亲和力单位数(又称原子价数)是固定的,只有一种。例如,磷的原子价数是3,五氯化磷的化学式是PCI2C12。
随着物质结构理论的发展,原子价(化合价)的经典概念已经不能正确地反映化合物中原子相互结合的真实情况,比如,按照化合价的经典定义,“表示元素原子能够化合或置换一价原子(H)或一价基团(0H-)的数目”,NH4+离子中N与4个H结合,N的化合价应该为4,可我们知道,N的化合价其实是-3,同样的例子还有,K2SiF4中si是+4价,却有6根共价键。PCIS中P的化合价是+5,但结构上却是[PCI4]+[PCI6]-,含有+4价和+6价。
于是,1938年,w.M.Latimer首先引入了氧化态的概念。1948年,在价键理论和电负性的基础上,美国化学教授格拉斯顿首先提出用“氧化数”这一术语来表明物质中各元素的氧化态。1952年日本化学教授桐山良一,1975年美国著名化学家鲍林等人分别对确定元素氧化数的方法制定了一些规则。
20世纪60年代以前,正负化合价和氧化数的概念在许多情况下是混用的。70年代初,国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)在《无机化学命名法》中,进一步定义了氧化数概念,并对氧化数的求法作出一些规定。这些规定比较严格,但在求算化合物中元素的氧化数时不够方便。现在化学界普遍接受的氧化数计算规则是:①在单质中,元素的氧化数为零。②在单原子离子中,元素的氧化数等于离子所带的电荷数。③在大多数化合物中,氢的氧化数为+1;只有在金属氢化物(如NaH、Call2)中氢的氧化数为-1。④通常氧的氧化数一般为-2,但是,在H2O2、Na2O:、BaO:等过氧化物中,-氧的氧化数是1;在OF2中是+2,O2F2:中是+1。⑤氟在其所有化合物中氧化数都为-1。⑥碱金属和碱土金属在化合物中的氧化数分别为+1和+2。在中性分子中,各元素氧化数的代数和为零。在多原子离子中,各元素氧化数的代数和等于离子所带电荷数。
3.2两个概念的区别
由“化合价”和“氧化数”概念的形成历史可以看出,“化合价”是一个与物质结构和化学键有关的概念,它反映原子结合成化合物时形成离子的电荷数(电价)或者形成共价键的个数(共价),因此,只能是整数。而“氧化数”则是根据人为制定的规则计算出来的,它反映的是化合物中各元素的表观电荷数(或者形式电荷数),而不必考虑分子结构和化学键的类型。因此,氧化数可以为整数、分数和零。比如Fe3O4,确定铁元素的化合价要考虑到电子得失情况:铁原子与氧原子结合时,铁原子分别失去两个电子形成Fe2+以及失去3个电子形成Fe3+,氧化铁中铁元素的化合价就分别为+2和+3价。而考虑氧化数时,只需要根据氧化数的计算规则:“各元素氧化数的代数和为零”,“通常氧的氧化数一般为-2”,从而算出铁元素的氧化数为+8/3。
从用途来看,“化合价”一般在解决物质结构问题时会用到,“氧化数”一般在解决氧化还原问题时会用到。
3.3两个概念的联系
由发展史可以看出,“氧化数”概念由“化合价”概念发展而来,人为制定的氧化数计算规则继承了前人对化合价的研究成果并加以补充,所以“氧化数”概念也含有“化合价”概念的基本含义:表示元素原子化合时的个数比。但它绕开了具体的物质结构,只关注整体的形式电荷,使很多与物质结构有关的化合价问题变得更加简单。
4、研究结论
4.1概念的必要性
前文述及,“化合价”概念的学习水平仅为了解水平,引入目的主要是为了书写化学式的需要。而“氧化数”概念保持了“化合价”概念所表示的原子个数比的含义,而且比“化合价”概念更加简单。现行教材中给出的化合价计算规则其实就是氧化数的计算规则。可见,“氧化数”概念及其运算规则完全能够达到中学化学的教学要求和考试要求。所以,从概念在中学化学教学中的作用来看,“化合价”可以被“氧化数”替代。
4.2概念的重要性
从概念的起源来看,“化合价”概念的提出与发展是为了解决原子化合时的个数问题,这决定了“化合价”概念在解释物质结构问题时的重要性。然而在中学阶段,尤其是“化合价”概念刚刚出现的初三阶段,物质结构方面的化学知识很少,有关“化合价”问题的解释用“氧化数”足以代替。初三阶段出现“化合价”概念,反而会引发学生产生一些物质结构方面的疑问,这类疑问用中学阶段有限的知识又难以解释清楚。
“氧化数”概念的提出与“氧化’’概念有关,因此特别适用于分析解释氧化还原的有关概念以及氧化还原反应的配平问题。氧化还原的问题是贯穿初三至高三的重要概念,其重要性远胜于化合价所能解释的物质结构问题。
从概念在中学化学知识体系中的地位与作用来看,“氧化数”比“化合价”更加重要。
4.3概念的学习难度
历史上人们对“化合价”概念的认识过程是漫长而曲折的,充满了激烈的学术争论。像道尔顿、凯库勒这样伟大的化学家,对“化合价”概念的认识中都犯过致命的根本性错误。这反映出“化合价”确实是一个比较难的概念。教材中过早地出现“化合价”概念,会给学生带来理解困难,产生无法解释的学习困惑。与“化合价”概念相比,“氧化数”概念更加简单明了,应用面更广使用更方便。