关键词：生物技术；研究型教学；分子生物学
研究型教学可以培养学生勇于探究问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力，也可以培养学生创新能力与自主学习能力[1]。我校分子生物学课程开设于生物技术专业三年级上学期，在生物技术专业知识体系的构建过程中具有承上启下的作用。分子生物学以细胞生物学、生物化学和遗传学等课程为基础，又可以为基因工程、细胞工程与生物制药等课程教学奠定基础，并且其所涵盖的分子生物学实验技术应用广泛，是医学、农学和环境科学等学科的实验技术工具。在以往的教学中，学生反馈该门课程学习难度大，影响后续课程的学习。为提高学生自主学习能力，为医药生物技术行业培养应用型人才奠定基础，我们在分子生物学课程中进行研究型教学探索。
1在分子生物学教学中应用研究型教学模式的必要性
1.1培养应用型人才需要开展研究型教学
我校生物技术专业以医药生物技术应用型人才为培养目标。生物技术专业学生只有具备较强的分析与解决问题能力、创新能力、自主学习能力和终身学习能力，才能满足社会发展需求，而研究型教学恰恰能够促进学生这些方面能力的培养[2，3]。分子生物学是生物技术专业核心课程，对后续课程的学习和操作技能的培养都有至关重要的作用。因此，在该课程中开展研究型教学，对培养应用型人才起到较好的示范和引导作用。
1.2传统教学方式不利于分子生物学课程教学
分子生物学是一门理论性和实践性很强的课程。以我校分子生物学教学为例，其内容繁杂、知识点多，学生理解、掌握、实验操作难度大。如果沿用传统教学理念进行教学，以教师讲授为主，学生被动接受，分子生物学理论的抽象性和实验操作的复杂性必然影响学生对知识的理解与掌握，导致学生产生厌烦心理，进而影响后续专业课程的学习。
1.3学生自主学习能力需要强力引导
由于学生在高中阶段处于高度紧张的学习状态，进入大学后，学习状态变得较为松懈，加之大学阶段课程开设方式和学习方式等的改变，所有课程的学习主要依赖于学生自己。课上，教师只是结合专业特点把握教学大纲，传授学生知识，培养其创新能力、操作技能，往往讲得多，对学生的要求少。大学阶段随着各种课外活动的增加，互联网、电子产品及网络游戏等的冲击，部分学生形成课前不预习、课上随“心”走、课下人自由、考试靠突击的学习态度。因此，需要探究教学方法，改变学生学习方式，将学生由被动接受知识转变为主动学习知识，培养学生自主学习能力。
2研究型教学模式在分子生物学教学中的应用
鉴于分子生物学在生物技术专业课程体系中的核心地位以及进行研究型教学的必要性，我们从教学资源、教学内容和教学设计等方面进行了研究型教学探究。
2.1构建以教材为主、网络教学平台为辅的研究型教学资源
DNA双螺旋模型的建立成为现代分子生物学研究的开端，而分子生物学作为一门生物类本科专业课程，现行的适用于本科生教学的教材较多。如在构建研究性课程体系时采用的高等教育出版社出版的朱玉贤主编的《现代分子生物学》、Robert•F•Weaver编著的《分子生物学》、戴余军主编的《现代分子生物学辅导与习题集》等教材。中英文教材结合，不仅能使学生更好地学习分子生物学知识，还能通过阅读英文辅助教材提高阅读英文文献能力。此外，要及时将分子生物学理论和技术的新进展资料上传至学校网络教学平台，让学生了解最新的分子生物学知识，激发学习兴趣。
2.2教学内容模块化重组，便于研究型教学设计
以我校分子生物学教学为例，对教学内容进行模块化设计，主要包含3个模块。模块一为“DNA的复制、转录和翻译”，这部分内容是本课程的基础知识，难点不多，以原核生物为例来讲解，穿插真核生物的相关知识点，学生容易理解和记忆。模块二为“基因的表达调控”，该部分内容中有些知识点比较难理解，例如，原核生物基因表达调控中的弱化机制、乳糖操纵子等，真核生物基因表达调控中的DAN甲基化、蛋白质乙酰化等内容，而这些都属于教学重点。模块三是以上述两个模块内容为基本原理衍生来的“分子生物学实验技术及其应用”，这部分内容与前面两个模块的内容互为依托。例如，PCR技术及其衍生技术都是基于DNA复制原理，只要把DNA复制原理理解透彻，这部分内容就会比较容易理解；酵母单杂交、双杂交技术依赖于基因表达调控中的DNA与蛋白质、蛋白质与蛋白质之间的相互作用。此外，该模块还包括相关实验教学内容，通过具体的实验操作训练，提高学生对理论知识的掌握程度和应用能力。教学内容的模块化重组使课程内容更有序，有利于研究型教学设计。
2.3教学过程的设计
在设计教学过程、选择教学方法时，要适应研究型教学需要，调动学生学习主动性，培养学生问题解析能力、自主学习能力、实践能力和创新能力，从单纯的知识传授向带动学生主动探究问题、学习知识和技能并实现学以致用转变，从以教师讲授为主转变为以学生学习为主，重点开展以问题式教学、案例式教学、综合性实验、设计性实验和参与教师科研为主的教学设计。2.3.1问题式教学设计带着问题学习，容易激发学生好奇心。在模块一“DNA的复制、转录和翻译”和模块二“基因的表达调控”教学中，可采用问题式教学方法，针对不同内容设计不同问题。在设计问题时，要注意紧扣教学内容，避免脱离教学目的。例如针对“DNA的复制”内容设计教学：首先，引用1958年Meselson和Stahl利用15N标记大肠杆菌DNA的实验，让学生推导DNA的复制模式；其次，以原核生物主要遗传物质为例阐述DNA复制过程，要求学生掌握蛋白或者酶在复制过程中所起的作用与先后使用顺序，然后观察DNA双链的变化，再以蛋白或者酶的作用为媒介，将DNA复制过程完整描述出来，加深对DNA复制的印象；最后，通过比较原核生物和真核生物主要遗传物质在复制时的异同，进一步加深对该部分内容的理解。将这些问题通过网络平台布置给学生，让学生课下查阅教材和网络资料，养成课下自主学习习惯，从而将课下变成自学场所，将课堂变成基于问题进行讨论的场所，引导学生踊跃参与到课堂中，再根据学生的回答和讨论结果，进行有重点、有目的的讲解和总结，改变传统以教师讲解为主的授课方式，提高教学质量。2.3.2案例式教学设计案例式教学法是一种运用案例进行课程教学的方法，有助于激发学生学习热情，培养学生分析问题和解决问题的能力[4，5]。在模块三“分子生物学实验技术及其应用”教学中，可穿插案例式教学设计，将相关或者相衔接的实验技术整合为一个案例进行教学。授课教师根据教学内容的目标要求确定案例，并规定材料搜集原则和方向。在授课时，不是就某个实验技术进行原理讲授，而是对实际案例从实验角度进行推导，最终归结到该实验技术的原理，并要求学生思考这一实验技术可以归结为模块一或二中的哪一个机制。例如在讲解PCR技术时，确定案例为PCR技术、RT-PCR技术和荧光定量PCR技术，要求学生收集相关技术实验方法、实验注意事项以及这些技术间的区别与联系等资料，并在此基础上推导该技术的基本原理是分子生物学中的哪一个机制。在案例式教学中，授课班级学生以小组形式进行分工合作，由各小组分别汇报收集的材料，最后教师对各小组案例分析内容进行总结与补充，并客观地给予小组成员成绩评定，以调动学生学习积极性。通过案例式教学，学生分析实验现象的能力得到了极大提高，参与实验的积极性也显著提高。2.3.3综合性和设计性实验教学实验教学是培养医药生物技术应用型人才的重要环节[6]。分子生物学是实验性很强的课程，实验课程的设置关系到学生操作技能、创新能力和综合运用知识能力的培养。在研究型教学设计中，首先通过综合性实验项目强化学生的基本实验技能，实验项目包含一般实验室常用的DNA操作技术和蛋白质操作技术，在实验过程中要求学生做到“3个独立”，即独立完成实验操作、独立分析实验现象、独立完成实验报告，培养学生熟练的实验操作技能和独立分析问题、解决问题能力，提高自主完成实验能力。然后加强设计性实验项目的训练，为了防止设计的实验项目过于宽泛而失去设计性实验项目的意义，授课教师根据实验室现有资源，限定可以选择哪些实验技术解决某个问题，要求学生分小组进行实验项目设计，并由指导教师评判项目设计的可行性和实施情况。通过这一过程，培养学生团队合作精神和综合运用知识能力，提高实验教学质量。2.3.4引导学生参与教师的科研课题，提高分子生物学知识的综合运用能力开放实验室，将专业授课教师研究方向和重点研究内容提供给学生，教师根据自己的科研安排提供3～5个名额，让学生参与到科学研究中。本专业教师虽然研究方向不同，但在课题研究过程中都会用到分子生物学知识。学生根据自己的兴趣选择相关的教师，并在教师指导下进行科研课题的研究。如此，能提高学生应用分子生物学实验技术能力、分析问题能力、综合运用知识能力、创新能力和自学能力。总之，应用研究型教学模式，不仅提高了学生学习主动性，还激发了学生积极参与科研的兴趣，不断有学生在各级各类大学生科技创新项目和实验技能大赛中获得较好的成绩，同时也使学生综合运用知识能力得到了锻炼，为培养医药生物技术应用型人才奠定了坚实的基础。
3展望
高等院校要想培养医药生物技术应用型人才，就需要适应生物技术行业的发展需求，探索应用研究型教学模式。应用型人才不仅需要有扎实的理论基础和较强实践操作技能，还要具备自主学习能力与创新能力。通过研究型教学改革，借助教学资源丰富的网络平台，应用问题式教学方法、案例式教学方法等，引导学生积极参与科研课题研究，培养学生成为勤于思考问题、解析问题、尝试创新的人才。研究型教学模式的应用必将在应用型人才培养方面发挥更大的作用，成为应用型专业教学改革中值得探究的模式。
参考文献：
[1]刘文明.高校研究型教学模式的几点探讨[J].当代教育实践与教学研究，2016（8）：262.
[2]宋义林，高树枚，陈刚.基于应用型人才培养的研究性教学模式的探索与实践[J].黑龙江高教研究，2014（6）：142-144.
[3]徐守坤，汪英姿，闫玉宝，等.高校研究型教学模式与创新人才培养探究[J].计算机教育，2009（18）：28-31.
关键词： 高分子化学 高分子物理 生物功能材料 教学探索
高分子化学和高分子物理是高分子科学相关专业的专业基础课。在专业课程设计中，一般两门课程独立设置，其中各占有48到72学时不等。我校的生物功能材料专业开设了高分子方面的课程，其中高分子化学与物理是该专业的专业基础课。根据该专业特点，生物功能材料涉及领域较广，从无机陶瓷材料到有机高分子材料都有涉及。该专业学生只需掌握有关高分子化学和高分子物理的基本理论知识和应用技能，因此我们开设了高分子化学与物理课程，所设学时为56学时，开设时间安排在二年级下学期，为三年级开设《高分子材料化学》等课程打下一定基础。该课程内容涉及高分子材料的合成与实施方法，高分子材料的结构、性能、成型加工及其应用，是一门多学科交叉、实用性很强的学科。根据该课程具有涵盖内容广，物理化学和有机化学知识运用较多等特点，这样有限的课时设置就给授课带来了一定困难，导致学生在理解和应用本课程知识方面具有一定难度。另外，我校该专业物理化学课程设置在二年级下学期和三年级上学期，其中物理化学反应动力学部分讲授时间较晚，这也给高分子化学与物理的授课带来了一定困难。那么如何在有限的学时内系统地讲授高分子学科基础知识，是本文需要重点探讨的问题。
1.选择教材，合理安排教学内容
受授课学时的限制，我们选用的教材是化学工业出版社出版的《高分子化学与物理基础》，由魏无际等主编。该教材系统地阐述高分子化学与物理的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法，教材内容全面，难度适中，比较适合生物功能材料专业的教学要求。针对课时较少的现状，我们对教学内容进行了合理安排。对于高分子化学部分，重点讲解高分子的基础概念、缩聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、阴离子聚合等内容，自由基共聚合、阳离子聚合、配位聚合等可较简单讲解，聚合物的化学反应章节主要由学生自学。这样既保证了学生能够掌握高分子化学的基本概念及反应，又没有因为课程过难给学生造成学习困难。对课程中的某些内容，例如聚合动力学的推导，在物理化学中化学动力学部分还没讲解的情况下，我们在教学中不要求学生记住所有推导和公式，仅提出聚合动力学基本知识，引导学生自己进行动力学推导。对于高分子物理部分，我们重点讲解高分子的结构、高分子的分子运动、力学状态及其转变，简单讲解高分子固体的基本力学性质、高分子溶液的基本性质章节，对高分子电学、热学和光学的基本性质章节主要由学生自学。这样课程的安排，重点讲解能够加强学生对高分子学科基本知识的掌握；简单讲解能够扩大学生的知识面、引导有科研需求的学生课下加强该部分内容的掌握；自学部分主要为了深化学生对高分子学科知识的理解。重点讲解、简单讲解与学生自学相结合的教学方法，突出了本课程重点、拓宽了学生知识面，克服了高分子学科教学中内容多、概念多、数学推导多等难于克服的难点。
2.理论联系实际，提高学生学习兴趣
高分子化合物广泛存在于日常生活中，如穿着用的化学纤维、自然界存在的棉、麻、丝绸等，食品行业中的蛋白质、淀粉、纤维素，建筑行业中用的涂料、各种高分子管材、胶黏剂、有机玻璃，行驶工具中应用的橡胶、工程塑料、增强纤维等。高分子科学在人们的日常衣、食、住、行中发挥着极其重要的作用，其是一门应用基础型的学科。高分子化学与物理的教学，单纯的讲解很难引起学生的学习兴趣，教学效果不显著。为提高学生学习兴趣，我们在讲解基本知识的同时，注重理论和实际相结合，列举了大量实例。例如讲解缩聚反应时，对涤纶、尼龙等一些重要的缩聚物的生产原理进行了重点讲解，对聚乳酸生物材料进行了系列概述，包括其生产方法、原理和应用等；自由基共聚合部分，讲到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS树脂）、丁苯橡胶（SBR橡胶）等一些著名共聚物和常见聚烯烃产品及它们的制备原理、主要性能和用途。其中举例聚四氟乙烯（PTFE）用于流量泵、反应釜内衬和搅拌棒外面涂层，聚氯乙烯（PVC）用于各种集成吊顶和各种垃圾袋等。在高分子发展史中，讲授诺贝尔奖成果和获得者的发明典故，例如电高分子的发现、齐格勒-纳塔催化剂的发展，以增强课堂的趣味性；讲述了第二次世界大战期间高分子的发展典故。此外，让学生翻看塑料水杯的材质、衣服标签让学生认识各种标志上一些材质的名称，指出我们的水杯、服装由哪些合成高分子构成，并讨论目前常用的化学纤维名称和聚合原理；通过举例讲解方式，激发学生自主学习兴趣。
3.多媒体与板书教学方法相结合，提高教学质量
高分子化学与物理基础课程知识面广，其涵盖了高分子化学、高分子物理、高分子加工等方面内容。该课程教学信息量大、理论性强，学生理解相对比较困难。因此，我们在教学过程中注意多种教学形式相结合，提高教学质量。课堂主要采用多媒体教学方式，同时辅以板书讲解，取得了不错的教学效果。利用多媒体教学方法既能够将理论的知识直观体现出来，又能够将难于理解的教学内容形象地展示出来，这样可以使学生更容易理解所学内容。例如，在讲解配位聚合时，利用动画演示双金属活性中心机理和单金属活性中心机理中单体分子的插入过程与链增长过程；自由基聚合实施方法中，利用制作动画模拟悬浮聚合和乳液聚合过程中单体的分散过程，高分子物理中拉伸对高分子结晶形态的影响、动态黏弹性模型，等等。通过多媒体的运用，可以使抽象的教学内容具体化，有效提高学生学习的趣味性。多媒体课件也会存在一些缺陷，比如讲课节奏过快，学生难以吸收；教师过于关注幻灯片屏幕，减少了和学生的交流互动，等等。在实际教学过程中，还应注意和板书的有效结合，对重点知识内容采用板书的形式进行讲解，取得了不错的效果。
4.网络教学方法的运用
针对多媒体教学存在讲课节奏过快，学生难以吸收等缺陷和板书教学进度缓慢等特点，对重要章节，我们采取课堂与课下网络教学相配合的方法。网络教学在原来多媒体教学基础上，对教学过程和教学内容提供了全面支持。目前学校构建了一个比较完整的网上教学支撑环境，提供多媒体录播室进行教学视频的录制，最后把课件与录制视频统一上传到网络教学平台。网络教学有许多传统学习方法无可比拟的优点，例如学生学习自主性增强，真正发挥学习的主观能动性，学生学习在时间和空间上少了许多限制，学习的探究性更加深入。另外，网络背景下学生在获取不同的资源时可以进行比较，相互之间取长补短，知识面更广。随着现在网络技术的发展，学生可以在宿舍、教室和学校多媒体教室通过网络对课堂内容进行学习。网络教学方法的运用，大大弥补了课堂多媒体课件存在一些不足，大大提高了教学效率。
5.开展互动式教学，发挥学生的学习主动性
教学是教师和学生的共同行为，学生是课堂的主体，教师是学生学习知识的引导者。目前高校教学方式偏重以教师“教”为主，忽视了学生“学习”的主动性，学生始终处于“被动学习”地位。这样的“被动学习”，导致学生具有学习压力大、心理负担重等特点。针对这一现状，我们采取课堂互动的教学方式，包括师生提问、讨论和学生上讲台相结合的方式进行教学活动，取得了一定效果。比如在下课前教师先提出下一节课的预习内容，提出一些讨论问题，例如在讲述缩聚反应时，提出不同聚合时间获得聚合物分子量是否相同、什么样的单体能够发生缩聚反应、什么样的单体能够获得支化的高分子等问题。让学生通过查阅资料，自己寻找答案，并在下次课堂上让学生进行讨论，然后教师补充。这样既提高了学生的学习思考能力，又增强了学生的学习主动性，提高了学习兴趣。另外，我校为农业院校，虽然学习《高分子化学与物理课程基础》课程的学生是非农业专业，但是部分学生毕业后或许从事涉农相关服务业。考虑到此种情况，我们在授课内容安排上，对目前农业应用的高分子材料和高分子在农业方面的潜在应用进行了讨论，给他们提供了创造性思维。比如在讲自由基聚合章节时，我们就对强吸水树脂的制备现状和发展前景，主要针对其在农业生产中的应用进行了讲述，对高分子薄膜在农业中的应用及带来的“白色污染”与应对措施进行了讨论。通过这样的讨论，我们锻炼了学生分析思考问题的能力，这为学生工作与科学研究的创新思维形成打下了基础，提高了学生的学习积极性和学习兴趣，加深了对本课程的理解。
6.结语
通过对本校生物功能材料专业《高分子化学与物理基础》课程教学中的一些课程设计特点、面临的问题及目前采取的措施进行了总结。《高分子化学与物理基础》虽然是一门专业基础课，但其理论性强、概念抽象难懂，如何让学生在掌握该课程基本理论的同时，调动学生的学习积极性，培养学生的自主学习能力和创新意识，是教学工作中需要不断探索的问题。我们将在总结已有教学经验的基础上，继续对本课程教学方法的改善与创新进行探索，以提高该课程的教学质量。
参考文献：
[1]魏无际，俞强，崔益华.高分子化学与物理基础（第二版）.北京：化学工业出版社，2011.
[2]黄海霞.应用化学专业《高分子化学与物理》课程教学探索.广州化工，2013，41（12）.
生物化学是运用化学原理和方法,从分子水平研究生物体的化学组成、化学反应及其生物学功能的一门基础生命科学。①生物化学理论内容抽象,代谢反应复杂,历来被学生认为是一门最难学的医学基础课之一。笔者认为要克服畏难情绪,首先要给学生上好第一堂课——绪论。怎样才能讲好绪论课?笔者经过多年生物化学教学实践,认为应从以下几个方面来加强绪论课教学。
1 高度重视绪论教学,充分准备教学内容
近几十年来,随着生物化学的迅速发展,教学普遍存在内容多、学时少等问题,导致部分教师认为绪论课很容易讲,学生自学也能看得懂,为了节省时间,往往一带而过。有相当一部分教师把绪论当作可有可无的内容,只是照本宣科,轻描淡写地介绍一番;还有部分教师认为绪论课涉及的内容太多、太泛,需要查阅大量的资料,花费大量的时间来准备, 干脆“直奔主题”,直接进入具体章节的学习。这些易导致教师从教学上对绪论不够重视,其结果是学生学完了整门课程还不知道生物化学究竟是干什么的,以至于多年以后对生物化学的印象只剩下三羧酸循环了。
绪论对整门课程起着“统领全局,提纲挈领”的重要作用,集科学性、知识性、趣味性和教书育人于一体。想要把绪论讲好并不容易,需要教师对整本教材、对整个知识结构体系的整体把握;需要教师经过多年的专业积累,具备丰富的教学经验;需要教师在授课之前,必须要统观教材,仔细钻研,查阅相关的文献资料,做好充分的准备,把整本教材吃透。只有这样,绪论的讲解才能丰富、生动起来,才能帮助学生揭开生物化学神秘的面纱,使学生克服畏惧心理,激发学习兴趣,使学生愿意,并且有信心把这门课程学好。
2 层层推进,由浅入深,讲透生物化学概念
对生物化学来讲,概念的讲解是非常重要的,很多学生学完了生物化学课还不能理解生物化学到底是讲什么的。只有讲好“生物化学”的概念,才能让学生很清楚地知道这门学科是怎样一门科学。讲清概念的标准,最主要是讲清概念的来龙去脉,讲清概念的内涵和外延及与其他相关学科概念的联系。笔者讲解时先提出生物化学概念: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。再以概念为出发点,先提出问题,如生物化学运用什么原理和方法研究生命现象的?生物化学研究对象是什么?医学生物化学的研究对象又是什么?生物化学是从什么水平研究生命现象的?生物化学和我们已经学过解剖学和生物学及生理学研究的角度有什么不同?何为生命?为什么生物化学又称为生命的化学?再由学生讨论、回答,教师解答,从多角度,多层次,由浅入深,层层推进,剖析生物化学概念,这样学生就很容易明白生物化学是研究什么的一门科学。
3 结合生物化学发展史,讲解生物化学的学习内容
生物化学经过二百多年的发展,已经成为一门独立的学科。按其发展过程可划分为三个历史阶段,第一是叙述生物化学阶段,主要是研究生物大分子的结构功能;第二阶段是动态生物化学阶段,主要是研究各种化学物质的代谢途径及其调控;第三阶段是分子生物学时期,主要是研究基因遗传信息传递及其调控。生物化学的学习内容:一是生物大分子的结构与功能;二是关于物质代谢与调控;三是基因遗传信息传递及其调控。从生物化学的发展史和学习内容来看,讲解生物化学的发展史就是学习生物化学发展的不同历史阶段取得的研究成果,其实就是生物化学的学习内容。在讲解生物化学发展史的同时紧紧围绕生物化学的学习内容,尽可能地加入相关科学家的事迹介绍,以及对取得科学成就的趣闻、经过等,将知识性和趣味性融为一体,避免了两部分内容分开重复介绍,比起蜻蜓点水式的面面俱到,枯燥地叙述课本内容,更能激发学生的学习兴趣,更能达到较好的教学效果。
4 阐明学习生物化学的重要性,明确学习明的
在教学过程中我们发现很多学生对学习生物化学的重要性认识程度不够,认为生物化学是一门边缘性学科,难学又难懂,自己以后从事的是基层医疗工作,对以后用处不大,久而久之产生了消极思想。针对这种情况,很有必要介绍生物化学的重要性。一般从以下两个方面介绍:第一,生物化学与其他基础医学的关系。生物化学是从分子水平着手来研究生命现象本质的一门新兴边缘性基础医学课程, 现代医学的很多科学研究都必须从分子水平着手,在此基础上逐渐了出现了分子免疫学、分子病理学、分子药理学、免疫化学、生物工程学等交叉学科,已经成了他们的“共同语言”。从20世纪50年代以来,诺贝尔奖获得者中,65%的生理学或医学奖和40%的化学奖属于生物化学领域。②第二,生物化学与临床医学的关系。生物化学几乎与所有疾病的发生有关,生物化学为临床医学各学科从分子水平探讨疾病的发生发展机制、进行疾病的预防、诊断和治疗提供了科学的理论和技术。如常见的糖尿病、高血压、高血脂等一大类代谢疾病就是物质代谢障碍为主因引起的。镰刀状红细胞性贫血以及很多酶缺乏而引起的先天性遗传性疾病等都是由于分子结构异常而引起的“分子病”。生化药物主要成分是氨基酸、肽、蛋白质、酶与辅酶、多糖、脂质、核酸及其降解产物,不良反应极小,广泛应用于疾病预防、诊断和治疗。生化检验是生物化学的一个分支,是临床诊断疾病的重要手段,学过生物化学就会理解各项检验项目的原理,主要临床意义,对临床疾病的诊断、治疗及愈后判定具有十分重要的意义。通过以上两方面的介绍和一些实例,能够激发学生的学习兴趣,明确学习目标,让学生们懂得将来要做一名合格的临床医生,学好生物化学这门基础课是必须的。
5 介绍学习方法,有利于学生更好地学好生物化学
一、围绕高分子的链结构,认识高分子的结构与性能
高分子物理具有“教学内容多、抽象概念多、各种性能之间的关系多、数学推导多和所涉及的基础知识多”等特点。许多教材都包括以下内容:化学结构、链结构、凝聚态结构、分子量、构象统计、溶液、橡胶弹性、粘弹性、流变学、转变与松弛、玻璃态、高弹态、粘流态、力学性能、电学性能等,各项内容之间没有联系或只有微弱的联系,基本相互独立。[1-3]学生往往害怕学高分子物理,觉得内容庞杂,没有头绪。因此,提高教学效果和教学质量的关键在于合理组织教学内容,协调好课程各部分内容之间的关系,做到“贯穿主线,系统讲述”。
高分子由于其独特的链状结构,分子运动也显示出特殊性,从而使其诸多性能显著不同于小分子体系。本课程的讲述可以从高分子结构的基本特征出发,以与小分子的比较为主线,阐述高分子的聚集态结构、溶液性质、力学性能(粘弹性)和电学性能等内容。例如,高分子的概念是建立在与小分子进行比较的基础上确立的,可以追溯到上世纪20年代H. Staudinger提出高分子是由长链大分子构成的观点。然而,当时普遍认为高分子是由小分子的不饱和碳氢化合物缔合为胶体颗粒而形成的,于是一场激烈的论战持续了数十年,最后H. Staudinger以自己的实验结果取得了论战的胜利,并最终确立了高分子的概念。[3]
说到高分子的长链结构,在构象统计中,链段概念清楚地表明了高分子和小分子的不同。Flo-ry-Huggins高分子溶液的似晶格模型,Flory的非晶态结构的无规线团模型以及晶态结构的插线板模型,以及高分子粘性流动的de Gennes“蛇形模型”,都明确地提出了高分子的结构特征不是由整个分子链参与决定的,而是由组成高分子链的链段基元决定的。正是高分子的链结构,由于熵最大化的需要,高分子链在自然状态下总是趋向无规线团的形状。在外力作用下,线团形状发生变化,撤除外力后,高分子链会自动恢复到原先的状态。也正是这种熵弹性,高分子的运动才具有不同于小分子的特殊性。橡胶弹性直接来自于熵弹性。粘弹性也来自于熵弹性,由于高分子的长链结构,分子间往往相互缠绕、穿透,从而使高分子物质表现出异于小分子的超乎寻常的高粘度,这就是粘弹性的“粘”的根源。由于巨大的粘度,高分子链的运动往往表现出强烈的时间依赖性,即对外界的刺激的响应很难是瞬时的,会表现出显著的时间延迟,这就是松弛,包括聚合物的力学松弛和介电松弛都是如此。
可见,高分子不同于小分子的特殊性都可以追溯到高分子的长链结构上,高分子物理的大部分内容都已贯穿于这条主线之中。沿着这条主线,学生可以不必死记硬背,就能够很好地理解和掌握高分子物理的大部分知识。
二、分组调研,鼓励学生积极主动参与教学活动
在已完成高分子化学学习的基础上,学生对高分子的合成方法及高分子材料的特点有了一定的认识,但对高分子物理中的微观结构及其对材料性能的影响等几乎没有概念。为使学生尽快适应新的学习内容,掌握必要知识,笔者首先围绕高分子的长链结构这条主线,科学合理地系统安排各教学环节,同时还注重培养学生独立思考问题、分析问题的能力,鼓励学生积极主动参与到教学活动中来。
笔者把比较容易理解的知识列为自学内容,课堂进行提问检查;有些概念易产生混淆,就提前给学生思考题,组织学生进行课堂讨论,通过辩论,加深学生对问题的理解和认识;把还存有争议的一些理论介绍给学生,引导学生分析讨论,让学生在讨论过程中学会接受各种学术观点,培养创新能力,避免被传统观念束缚。
在课程的后半阶段,笔者引导学生分组调研,针对某一种具体的聚合物产品,从化学合成、结构分析、所具有的性能及应用出发,运用高分子物理中所讲述的知识,举办学习论坛,谈谈对高分子结构与性能的认识;参与研讨能促使学生课后复习、查阅相关资料,学生通过实例理解和掌握基本概念和基础知识,也可以从不同聚合物的角度,加深对高分子结构与性能的认识。
三、以科研促进教学,培养学生的创新意识
根据学科发展和课程特点,在不断进行教学改革、完善教学内容的同时,笔者还积极参加科学研究和教学研究工作,通过阅读大量国内外文献资料,跟踪学科发展动向,把握学科前沿课题,及时将国内外学者的最新研究成果和见解在教学过程中适时介绍给学生;引导学生放眼于整个高分子材料学科的研究状况,并将所学知识融会贯通,在国内外各种文献资料和最新科研成果中汲取营养、丰富自己,并积极开展对不同看法的自由辩论,培养学生的创新意识。例如,在讲述高分子的力学性能内容时,笔者专门拿出一些时间来介绍清华大学张希院士的研究成果———高分子单链的力学性能,[4]通过基于原子力显微镜技术的单分子拉伸的力谱的研究,来认识高分子体系中分子内与分子间的相互作用,弥补了现有教材的局限和不足,收到了良好效果。
对于生物化学而言，生物大分子结构这一章节主要是针对蛋白质化学进行详细的分析，蛋白质化学主要包括核算化学及酶维生素等，属于静态生物化学的一部分，很多学生感到大分子化学学习过程非常困难，这是因为对抽象的结构，特别是对蛋白质的三级和四级结构，需要有一定的空间想象能力，那么讲解时可逐层推进，首先针对简单的肽链结构进行讲解，针对蛋白质的二级结构进行分析，逐渐递增，一方面是能够让学生更容易的理解，另外一方面在这样的讲解过程中还具备一定的归纳方法，使得学生在学习的过程中，记忆得更加深刻。
二、物质代谢绘图讲解
物质代谢是整个生物化学的核心，也是生物化学在学习过程中的难点，很多学过生物化学的学生，之所以过了很多年依然记得“三羧酸循环”是糖代谢中一个重要的循环，是因为在大多是课本中都有三羧酸图，让学生很容易记住，另外，糖代谢途径是整个生物化学中比较难的，同时也是考试的重点，因此“三羧酸循环”几乎成为了生物化学在学习过程中的代言词。对教师而言，在讲解代谢过程时，需要保持一定的条理，这无疑对教师的能力提出了一定的要求，教师在讲解之前需认真备课，从而明确重点。笔者在进行物质代谢的讲解过程中，经常在进入物质代谢内容的第一次课时就要明确地告诉学生哪些是必须掌握的内容，这样对于学生的学习有一个引导作用。三大代谢，不管是哪一个代谢途径，都需要了解发生大的区域，重点掌握不可逆的步骤及限速酶和伴随的能量代谢，根据途径不同，提出的要求也不同，而磷酸戊糖途径是整个糖代谢最为重要的内容，也是对人体生理最为重要的途径。学生学好物质代谢，最重要的是进行归纳和总结，笔者在讲完了三大代谢途径之后，就要求学生能够自己绘制一张代谢图，这张图上包含了三大物质的6条主要代谢途径，以及这几条代谢途径之间的关系，需要掌握的内容主要包括限速酶、不可逆反应、ATP生成和消耗的主要特点。学生必须学会自我归纳和总结，从而找出每一个代谢途径的关键，这样对于学生的基本功提高有非常大的帮助。
三、基因信息的传递和表达
20世纪后半叶，物理学在此前建立起来的狭义相对论、量子力学、量子电动力学、统计物理和许多重要物理实验基础上，以前所未有的速度发展着。许多物理学的分支学科，如原子、分子物理、原子核物理、固体物理、等离子体物理以及粒子物理等，都得到极大发展。与此同时，科学发展的另一个重要特征是学科间相互渗透和交叉综合。物理学和其他学科相互渗透，产生了一系列交叉学科和边缘学科，如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理等等。物理学的新概念、新理论和新的实验方法向其他学科转移，促成各学科的发展并成为其组成部分。
20世纪后半叶，新技术特别是高新技术发展之快也是前所未有的。高技术包含的科学知识高度密集，综合性极高，如红外和红外成像技术、激光技术、计算技术、信息技术、航天技术、生物技术等等，都无一例外地与物理学等学科的基本概念、基本理论和基本实验方法密切相关，其发展在很大程度上依赖包括物理学在内的各学科的发展。
现代军事科学技术的知识密集性、综合性极高，处于科学技术的前沿，近几年来的局部战争向人们展示，现代战争在相当大程度上是高新技术的较量。现代军事科学技术离不开物理学和物理学的新成就，如红外夜视、激光制导、激光雷达、三相弹等都与物理学原理和物理学实验技术密切相关。
这一切都表明，在科学技术发展的进程中，物理学不但在历史上曾经是处于主导地位的，在20世纪是处于主导地位的，而且毫无疑问，21世纪物理学在科学技术发展中也必将处于主导地位，它的作用将会更加突出。
大学物理课是一门重要基础课，它的作用一方面是为学生较系统地打好必要的物理基础，另一方面是使学生初步学习科学的思维方法和研究方法，这些都起着增强适应能力、开阔刘义洪盈赘大争物双教争敬沮思路、激发探索和创新精神、提高人才素质的重要作用。学好大学物理，不仅对学生在校学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识，都将发生深远的影响。物理课的这一作用，特别为许多专家、教授、高级工程技术专家所强调。
我国工科大学物理的学时一直少于理科。因此，目前实施的教学内容，主要是传统物理课内容在给定学时范围内一再精选后形成的。总的来讲，工科大学生的物理基础较薄弱，物理知识面也较窄，特别是近代物理和现代工程技术有关的物理基础和现代工程技术方面的新知识更显薄弱。如我们的课程基本要求中没有物性学、分子、原子核、粒子等内容;没有偏振光干涉、核磁共振、穆斯堡尔效应等内容;量子物理、统计物理等近代物理基础的基本概念、基本理论和知识甚为薄弱。这些内容，工科一般专业在后续课中多不再涉及，而它们恰恰是当今学习新理论、新知识和新技术所要涉及的，有些甚至已成为当今高新技术的组成部分。在这个意义上讲，大学物理课内容“老的多、新的少”。因此，更新内容，加强现代物理和现代工程技术有关知识，特别是有关基础知识，是工科物理教学改革必须面向的首要问题。
二、工科物理课教学改革
工科大学物理课程的教学改革是很复杂的，也是很困难的，不可能一嗽而就。应该坚持以下原则:不应改变物理课作为基础课的地位和作用，应着力研究现代高级工程技术人才应具备什么样的物理基础;要重点研究如何处理好经典物理和近代物理及有关近代内容的关系;应在培养学生科学思维方法和分析问题、解决问题能力上加大力度，与研究教学内容改革的同时，还必须系统地研究教学方法、考试方法等教学环节的改革。
工科大学物理课内容改革的重点在于加强物理学基础(包括经典物理基础和近代物理基础)，同时适当地介绍反映现代物理和现代工程技术的新知识，扩大学生的知识面，在整个教学过程中提高学生分析及解决问题的能力和独立获取知识的能力。由于工科物理课程教学时数少，只靠课程内容和体系本身改革回旋余地小，改革要将课内课外、理论教学与实验教学、课与课间关系诸方面综合考虑。
（一)课程教学内容改革，应以物理课程教学基本要求为依据。在保证经典的前提下，进一步精选经典物理内容，突出教学内容及能力培养，避免过分强调系统性和严密性等，在整个经典物理教学过程中应贯彻加强近代思想;在近代物理基础的基本要求部分，加强量子力学和统计物理基础知识，以利于学生在校和离校后进一步学习新理论、新知识和新技术;加强现代工程技术物理基础专题，这部分内容应侧重物理原理，而不要停留在科普水平上，上述三部分内容的讲授学时，分别约占总学时的58%、27%和15%。
(二)开设物理类和技术类专题选修课(或讲座)。物理类选修课:如现代物理导论、混沌、原子和分子物理、核物理、天体物理、等离子体物理、凝聚态物理、嫡和信息、傅里叶光学、非线性光学、非线性力学等、技术类选修课:如现代工程技术专题、激光技术、光散射技术、全息技术、穆斯堡尔谱学、核磁共振技术、薄膜技术、换能器、红外技术、低温和超导等。选修课应着重物理概念、物理思想和方法，不追求数学严密性，不过分强调系统性和完整性。
(三)教学手段改革是教学改革的重要组成部分。粉笔加教鞭不适应改革的需要已经成为人们的共识。近几年来，有许多院校在多媒体辅助教学上做了大量的工作。实践证明，把多媒体技术应用于教学可以改变信息的包装形式，在计算机上把图、文、声、像集成在一起，提高教学内容的表现力和感染力，能调动学生主动运用多种感观积极参与多媒体的活动，使学生由知识的被动接受转为主动发现。同时，这也为教学研究提供了有力工具，为教学的顺畅实施与高效提供了可靠的技术保障。在提高认识的基础上，加大这方面的资金投人，多媒体辅助教学必将成为21世纪教学手段的主体。而多媒体辅助教学软件也应向智能化方向发展。1997年n月6日，中国物理学会正式宣布中国物理教育网建立。这就为网上教学和科研提供了方便，物理教育工作者应充分利用这一有利条件，从网上获取信息服务于教学。名校、名师更应在网上传播自己的教法和经验，使大家受益。
关键词：本科生；原子物理学；开课前调查；高中知识基础；专业学习意愿
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）23-0125-04
作者简介：徐晓梅，女，副教授，硕士生导师，研究方向为大学物理及物理课程与教学论教学。
一、引言
大学课程建设和改革，是我国高等教育改革发展的重要组成部分。每一门课程的建设，都应该在整个大学课程建设和改革追求教学有效性、提高教学质量的框架下作出努力。原子物理学是物理专业必修的基础课程，它是物理系第四学期的一门基础课程，既可以作为普通物理学的最后一部分，也可以看作学习近代物理的开始。[1]该课程着重从物理实验规律出发，引进近代物理关于微观世界的重要概念和原理，探讨原子、原子核及基本粒子的结构和运动规律，解释它们的宏观性质，以及在现代科学技术上的重大应用；强调物理实验的分析，强调微观物理概念、物理图像和物理模型的建立和理解。[2]在此之前，学生所接触的大学物理课程大都偏向介绍宏观世界的物理知识，而原子物理学这门课程则主要是向学生介绍微观世界――原子、原子核物理方面的知识，这对学生的物理理解能力和任课教师讲授物理知识的方法方面提出了一些不同的要求。此外，在学生的高中物理学习阶段，对原子物理学、原子核物理学方面的知识也有浅显的涉及，学生在学习原子物理学这门课程之前，已经对这一学科有了一定的了解。而如何帮助学生将高中和大学的原子物理知识很好地衔接起来，是任课教师首要思考的问题。再者，目前高师物理专业中较大比例的学生中，被录取时往往是其它专业落选后调剂而来的，这类学生对物理的学习意愿也会影响学习效果。鉴于以上种种考虑，在开课前对学生的在高中阶段所掌握的原子物理学知识及其学生对自身专业的学习意愿和态度进行问卷调查，并对调查结果进行分析与研究，以此为依据制定教学计划，将有益于因材施教，有益于提高教学的有效性和教学的质量。
二、调查及结果
1.调查目的
了解学生对高中物理与大学原子物理学部分相应知识的掌握情况；了解学生的专业学习意愿。
2.调查对象及其一般情况
调查对象：云南师范大学（以下简称“我校”）2010级物理学专业本科生。
一般情况：这部分学生在高中阶段大都学习过一些浅显的原子物理学方面的知识，并且在入学后即将开始系统学习原子物理学课程。
3.调查方式
本次调查方式采取的是半结构式问卷调查。发放问卷是在2010级物理学专业本科生的原子物理学课堂上，发出122份调查问卷，收回122份，回收率达100%。有效问卷为119份，占97.54%，无效问卷为3份，占2.46%。
4.调查时间
2012年2月21日。
5.调查内容
调查问卷分为两部分。第一部分主要以封闭式问题为主，主要考察学生在高中阶段对原子物理学知识的掌握程度，题目选自学生高中学习用教科书里的作业中的基础题，如简述原子能级、能级跃迁等；第二部分为开放式问题，考察学生对物理专业学习意愿及态度。
第一部分调查问卷中所考察的原子物理学知识点的分布情况详见表1（满分70分）。
第二部分问卷主要对学生物理专业选择和物理专业态度进行调查，问卷内容如下：
（1）请介绍你的物理专业选择和物理专业态度：你选择了物理专业的原因是什么？你目前喜欢物理专业吗？为什么？
（2）就你学习一、二年级大学物理时遇到的主要困难及产生困难的原因作简单梳理。
（3）谈谈对将要进行的原子物理学课程教学的期望和建议。
6.调查结果
问卷调查结果统计见表1、表2。
1.调查问卷第一部分调查结果
三、分析及建议
从调查结果来看，此次调查问卷问题设计基本合理，前半部分的问卷是以试卷的形式考察学生已有的原子物理学知识，试卷测试内容范围全面，难易适度，比较能客观反映学生在高中阶段对原子物理学知识的掌握情况，为今后的原子物理学教学安排提供了可靠数据。后半部分问卷是以问答的方式来调查学生专业意愿态度，意在了解学生在学学物理过程中遇到的困难，及其对原子物理学这门课程教学的期望和建议。调查可折射出当代大学生在物理学习中的困惑，以及对即将学习的原子物理学这门课程的期望。结合调查结果，分析总结今后改进原子物理学教学的方法，并进一步深入地挖掘出大学物理教育中存在的两个共性问题。
1.原子物理学教学内容及方式选择的思考
（1）教学内容要重少、精、活。在调查问卷第一部分对学生高中阶段原子物理学知识掌握情况的测试中，学生的平均分数为28.44分，得分多在28分左右，可见学生对中学所学的与原子物理课程对应部分的内容，掌握情况不理想。这也反映出中学教学这部分内容教学地位不高的现状：高考所占比例极低引起的一个教学投入“效应”。
从学生各题得分具体情况来看，学生在光的波粒二象性（简答题第1题，填空题第3题，计算题第1题）、原子核（填空题第2、6、7、8题，选择题第1题）、原子能级跃迁（简答题第2题）这几个知识板块上掌握得不是十分理想。基于学生情况，在原子物理学的教学安排上，应注意结合学生实际情况循序渐进地讲解，在讲授新课前对新课所涉及到的高中所学的内容进行适当复习，以便学生能把高中和大学的原子物理学知识衔接起来，跟上教师的讲课思路，更好地理解新知识。此外，由于课时所限，不能将教材中的知识全部讲完，且学生也并不见得能全部吸收接受，这事实上就要求教师在原子物理教学中要处理好教学内容。对教学内容可分三层：重点的基础内容、一般内容和拓展内容。课堂着重于重点的基本内容，做到少、精、活：注重基本的物理实验、物理图像、物理思想和物理模型，每节课都注意讲清重点、突破难点、点出关键，以使学生能更好地理解教师所讲内容，并能举一反三，正向迁移。调查表明，这也是学生的要求：44%的学生希望教师讲课时注重基础知识，详略得当，突出重点。
（2）教学方式要重观察实验、理解、应用。原子物理学课程制订原则是作为普通物理层次的课程，它基本遵循由实验到规律、由现象到本质、由特殊到普遍的内容编排及讲授方式。它从光谱学、电磁学、X射线等方面的实验事实和总结出的规律，汇总到原子结构的全貌。[3]讲授应该重视学生观察实验，在此基础上形成概念、理解规律、领悟方法，并且在应用中进一步加深各项认识。一个简洁、有效的教学手段是：讲授贴近生活、增加课堂的趣味和有效性。调查给出，13%的学生要求“课程内容讲解贴近生活，增加课堂的趣味性，增加师生间互动”，客观反映了他们的心声。物理来源于生活并应用于生活，在日常教学中，应尽可能地将所讲知识同实际生活联系起来，增加课堂的趣味性，激发学生学习物理知识的热情。原子物理学与现代高新技术联系紧密，在教授这门课时，应穿插一些原子物理学背景知识和近年来的一些科技成果，如原子激光、X射线激光全息、扫描隧道显微技术、磁共振等，这不但使学生能及时了解掌握最新的科技知识，也使他们看到由原子物理学理论如何转化到实际应用，他们对原子物理学物理学的认识也将更加深入。
（3）教学目标要重学生智能的培养发展。原子物理学作为一门大学课程，使得教师讲授这门课程的目标不仅仅止于帮助学生积累一些知识，而是要特别提倡学生智能的培养与发展。所谓智能，是指人们运用知识的才能；培养智能，主要是培养学生的自学能力、思维能力、表达能力、研究能力和组织管理能力。如果只注重知识的积累，而不注意发展智能，那么，即使在头脑中有了一大堆公式、定理、概念，也不会灵活应用，不会独立地去积累更多的新知识，更不会有所创新。大学教学是否成功的标志之一，是看绝大多数学生是否经常在积极地思考，看他们在智能培养方面是否有明显的进步。[1]
（4）非智力因素要重学生物理专业学习意愿引导。调查提示，2010级被调查学生中有16%的是受高考分数限制调剂到物理专业的，学习物理并非他们的意愿。加之原子物理学是本科生进入微观世界的第一门课，其中新概念、新方法层出不穷，现象不直观、实验设计巧妙等等，都会使学生学习产生难度和不适应。事实上，随着后续理论物理课程及数理方法等课程的开设，感到物理难学的学生越来越多，怀疑自己进错了专业门，不是学习物理的材料。所以，原子物理教学中应对这类问题有所重视，除了在教学内容及方法选择上下功夫外，还要针对学科特点，适当给学生予学习兴趣、情感和毅志等非智力因素的正确引导。
2.大学物理教育存在的两个共性问题
（1）课程过多过难，学生自修时间少，基础不牢。物理学专业的学生在本科期间所要学习的课程纷繁（公共课、教师教育课、物理专业课等），几乎每天的课都是满的，这使得学生自学自习的时间少。物理学是一门比较抽象的学科，以艰深难懂而著称，要想达到课程教学的要求，学生在课前课后的投入也是必须的。不能及时预习，听课盲目；不能及时温故知新，学过的知识因为没有充分的时间复习而很快地遗忘；不能有课外的研读和拓展，缺乏学习的深度和广度。如何精设课程，如何有效整合课程，是现今大学物理教育乃至大学教育亟待解决的重大问题。目前的学校教育应警惕因课程和教学内容设置太多而使学生被动成为《学记》所论之“或失则多”的学者“失”中。[4]
（2）学生学习自觉性待激发和培养。在第二部分开放式问卷调查中，有19%的学生说明自己逃过课或上课不认真，并且认为上课缺席或上课不认真导致物理知识链产生断裂，造成了自身物理成绩的不理想；33%的学生认为自己之所以在学学物理时遇到困难，是由于课前不预习、课后不复习，导致课上跟不上教师的思路而造成的；4%的学生坦诚自己平时的作业都是抄袭习题答案参考书，并认为过于依赖答案、缺少思考的行为致使自己在学习物理中遇到困难。
由以上调查不难得出结论：激发和培养学生物理学习的自觉性，是大学物理教育中又一亟待解决的问题。
四、结束语
本文基于开课前对学生高中原子物理学基础和物理专业学习意愿的调查研究与分析，对改进今后原子物理学教学进行了思考。同时，还进一步推知大学物理教育中存在的两个普遍问题。当然，对于大学物理教育的研究远不止于此，深入调查分析现今大学物理教育存在的问题和成因并提出解决的方法，是一项有教学实践意义的工作。
参考文献：
[1]杨福家.原子物理学（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2008.
[2]辽宁科技大学理学院.原子物理学课程自评报告[EB/OL].谷歌搜索，http：//202.199.240.66/lxy/new/CEditor/uploadfile/20110307
225410703.doc，2010.
【关键词】内容体系 教材 高中化学
【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）16-0124-02
高中化学必修一、二教材（以下简称教材）在初中教材内容的基础上，更全面更深入地向学生介绍化学基础知识和基础技能。教材给人的第一印象，好像是杂乱无章、无序可循的。但在使用过程中，只要用心感悟、仔细体会，就会发现还是有一定内容体系可遵循的。
教材从具体内容上看，可以分为三部分：（1）无机化学基础，向学生介绍物质的构成、分类、性质、用途，物质间的反应、化学反应类型、化学反应原理、化学反应中能量变化、化学反应速率和限度；（2）有机化学基础，向学生介绍常见有机物、有机物的性质、简单有机反应、有机物与生活；（3）化学实验，向学生介绍化学实验安全、常见仪器的使用、基本实验技能。
教材从知识类型上看，可以分两大块：（1）元素化合物知识，向学生介绍原子的构成、物质的形成、元素周期表及元素周期律、主族元素及其化合物、副族和Ⅷ族代表元素及其化合物、常见有机物；（2）化学原理和理论，向学生简单介绍化学反应的原理、类型、速率，化学平衡、化学反应与能量转化、化学与生活。
我把新老教材进行对比并结合近十年的教学体会，从具体知识的承载对象：物质、化学反应、化学实验三个角度来阐述我对教材内容体系的一点感悟。
一 从所研究的物质角度来看教材的内容体系
物质是客观存在，作为化学研究的主要对象之一，教材对物质的介绍主要是从以下四个方面展开的：
1.原子的构成
教材内容在承接初中内容的基础上，引入玻尔原子模型。原子是由原子核和核外电子构成，原子核是由质子和中子构成。学生通过学习可以认识到构成不同原子的电子、质子、中子本身是完全相同的，不同原子的结构不同是由于构成这些原子的电子、质子、中子的数目不同。教材中引入了核素和同位素的概念，与初中所学元素的概念相比较、融合，就可以使学生明白：不同元素的原子的核内质子（或核外电子）的数目不同而已；相同元素的原子虽然核内质子（或核外电子）的数目完全相同，但原子核内的中子数目可以不同，一种元素可能会有多种原子。学生就能理解周期表中一百多种元素对应着几百种原子的事实。
教材中还引入了核外电子排布。在掌握了原子的构成后，学生通过核外电子排布的学习可以加深对原子构成的认识，可以清楚感受到随着核内质子数和核外电子数的增多，电子层数和最外层电子数的规律性变化，为学习元素周期表和元素周期律打下基础。
2.物质的形成
把原子介绍清楚之后，顺理成章地向学生介绍物质的形成。自然界中存在的宏观物质就是由原子通过各种方式形成的，教材中引入了化学键、分子间作用力、氢键。物质的形成要结合原子的最外层电子数和元素的种类进行考虑。已达稳定结构的原子，一个原子就是一个分子，分子之间通过分子间作用力结合成宏观物质（如稀有气体）。未达稳定结构的原子，由其原子种类和最外层电子数决定其结合方式。一般情况下，金属原子和非金属原子之间以离子键（也有特例）结合成宏观物质；非金属原子之间以共价键结合成分子（分子通过分子间作用力结合成宏观物质），或原子团（原子团以离子间或共价键结合成宏观物质），或宏观物质；金属原子之间以金属键结合成金属或合金。
教材中物质形成部分内容介绍得较浅，但作为中学阶段已可以解释生活中常见物质的形成原理，而且这一部分知识的介绍对学生理解化学反应原理和物质性质非常重要。
3.物质分类
教材中物质分类部分仅限于常见物质的分类，物质的分类与构成原子、化学键、物质种类多少等因素有关。教材上只介绍了交叉分类法和树状分类法。
从生活实例入手根据组成物质的种类多少，把常见物质分为混合物和纯净物。为了介绍清楚混合物，教材引入了分散系的概念，把混合物分为浊液、溶液、胶体。浊液和溶液初中已学过，这里重点介绍胶体的概念、性质、制备等。为帮助学生认识清楚纯净物，根据形成物质的元素种类把纯净物分为单质和化合物。化合物的分类是高中的重点，从电离角度分为电解质和非电解质，从化学键角度分为离子化合物和共价化合物，从性质上分为酸、碱、盐、氧化物等，从得失电子角度分为氧化剂和还原剂。
4.物质的性质
必修一中介绍了钠、镁、铝、硅、氮、硫、氯、铁、铜等元素的单质和化合物的性质。初学时觉得这一部分知识有些凌乱，但当把元素周期表和元素周期律学习过后，就会发现前面所学是在帮助学生建立必要的感性认识和后续学习的第一手材料。通过元素周期律的学习，学生可以掌握同周期和同主族元素性质的相似性及递变性。前面所学习的是每一主族、副族和第Ⅷ族的代表元素，然后利用同周期和同主族元素性质的相似性和递变性就可以将前面所学的元素化合物知识推而广之到其他元素及化合物。这样，学生就会对周期表中所有元素及其化合物的性质都有一定程度的认识。如氧气具有氧化性，可作氧化剂，根据周期律氟气、氯气具有更强的氧化性，可作强氧化剂；氢氧化钠是强碱，则氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯也是强碱，且碱性依次增强。
5.物质的用途
当学生掌握了物质的形成、物质的分类、物质的性质之后，就能联想到它的用途。教材中物质的用途都是伴随着物质的性质和结构的介绍而展开的。重在向学生传递结构决定性质，性质决定用途这一学科思想。如金属钠原子半径较大，最外层上只有一个电子，这样的结构特点决定其原子易失电子，单质具有较强的还原性，所以金属钠一般做还原剂。
二 从化学反应角度来看教材内容体系
化学反应作为物质结构性质的体现，物质用途的依据，化工生产的原理，是中学化学的重中之重。教材对化学反应的介绍主要包含以下四部分：
1.化学反应原理
化学反应是原子重新排列组合的过程，那原子是如何实现重新排组合的呢？化学键理论认为任何化学反应都是旧键断裂和新键生成的过程。旧键断裂需要吸收能量，新键生成放出能量。用化学键的断裂和生成可以解释化学反应进行的过程，但没有解释清楚吸收和放出能量时旧键是怎样断裂，新键是怎样生成的。无法从根本上解释化学反应过程，于是教材引入了分子碰撞理论，微粒间通过碰撞实现了化学键的断裂和生成。
本人认为教材对于化学反应原理的介绍，分子碰撞理论是关键，以分子碰撞理论结合化学键理论才可以较好地解释化学反应的原理。
2.化学反应类型
教材始终是以离子反应和氧化还原反应这两大反应类型为主线来介绍化学反应的。离子反应在初中学习的基础上进行了较为系统的学习，概括出了离子反应发生的条件、离子反应的本质，要求学生掌握离子反应的实质，离子方程式的书写等。氧化还原反应也是对初中所学的氧化反应和还原反应的整合、拓展、引申。向学生介绍氧化还原反应的特征和实质，使学生能从一个新的角度来看待化学反应，去理解物质的性质和用途，去解释一些生活中的化学现象。
教材中为什么要重点介绍离子反应和氧化还原反应？本人的看法是为了培养学生的逻辑思维能力，培养学生进行实验设计、实验探究的能力，培养学生的哲学素养。
3.化学反应中的能量变化
人类研究化学的目的是为了利用化学反应所产生的物质和放出的能量，改善和提高人类的生活质量，促进社会发展。教材中已用大篇幅介绍了化学反应中的物质变化，能量变化一直没有系统介绍过，教材中引入了化学反应与能量在应用的基础上介绍了化学反应中的能量变化，同时也是对前面所学知识的拓展。
教材向学生介绍了能量守恒定律、化学能与热能、化学能与电能。能量守恒定律的介绍一方面使学生的知识体系更加完善，有利于学生对化学的认识实现质的飞跃；另一方面有利于和物理、生物等学科实现交叉。
化学能与热能的介绍可以帮助学生理解生活中常见的放热反应和吸热反应的原理，帮助学生实现对化学键相关知识的复习和提升，帮助学生理解反应条件和反应原理。化学能与电能向学生介绍了常见电池和发电厂的工作原理，使学生学会原电池的设计，这也是对氧化还原反应的拓展和提升。
4.化学反应速率和反应限度
这部分内容是把化学反应和化工生产进行对接，让学生了解如何把一个化学反应转化为化工生产过程，使其产生效益。教材在化学反应速率中主要向学生介绍化学反应速率的量化办法和影响化学反应速率的因素，引导学生考虑如何控制反应进行的快慢。化学反应限度以可逆反应为例向学生介绍了化工生产中影响产率和反应物转化率的因素，介绍了化学平衡原理使学生对化学平衡状态及影响因素有所了解。
三 从化学实验角度来看教材内容的联系
