“演示实验与TED演讲”医用化学课程教学实践*

黎挺挺

(宁波大学材料科学与化学工程学院，浙江 宁波 315211)

1 《医用化学》课程采用“演示实验与TED演讲”教学的必要性

《医用化学》课程内容涉及基础化学和医学有机化学内容，是医学各专业的必修课。该课程通过讲授基础化学部分中的渗透压、结构理论、电化学、胶体化学和分析化学等内容，以及医学有机化学中有机化学的基本概念、有机物的结构、性质、反应过程及有关应用等内容，从而使医学类学生掌握医学领域中常用的化学知识和方法，打好从事医学事业所必需的化学基础。《医用化学》课程涉及的内容繁多，理论抽象，化学反应式复杂，同时大一新生在学习《医用化学》课程时由于未掌握系统科学的学习方法，容易产生畏难情绪。另外《医用化学》课程教学内容多、教学课时少的矛盾突出，大部分授课教师为了完成教学任务，仍然采用“以教师讲授为主”的教学模式，该教学模式以教师为主导，追求知识的“大容量、快节奏”，片面强调知识传授，注重短期的显性效果，虽然有利于学生知识的建构，但容易形成“一言堂”，没有发挥学生的主观能动性，忽视了远期的隐性效果以及创新能力和个人素质的培养，导致学生无法把理论知识运用到实际问题的解决当中，难以满足未来社会发展对人才的基本要求[1]。针对当前《医用化学》课程教学环节存在的普遍问题和《医用化学》的学科特点，“演示实验与TED演讲”的教学模式整合了传统面对面课堂教学和网络学习的优势，在不失去教师主导作用的同时又能发挥学生的主体作用。基于此，在《医用化学》课程讲授过程中采用“演示实验与TED演讲”的教学模式可以通过演示实验提升课堂的趣味性，激发学生学习的主动性，高效掌握基本化学原理，提高课堂效率。另一方面，利用TED演讲作为医学与化学相结合的应用案例，拓展学生的思维局限性，把医用化学和现实问题紧密联系在一起，培养学生信息收集、传播能力，训练创新思维，促进学以致用，实现创新型、应用型人才的培养目标。

2 基于“演示实验与TED演讲”的教学策略

《医用化学》属于化学学科，化学是一门实验科学，实验是化学的基石和灵魂。化学演示实验以其简单的操作、有趣的现象、鲜明的特点对学生有极大的吸引力，在新课导入、难点攻克以及活跃课堂气氛方面效果显著。演示实验在巩固课堂理论知识的同时，可以激发学生的求知欲望和学习兴趣，让学生有效的掌握化学知识，同时培养学生的思考能力、提问能力和探究能力[2]。因此，在《医用化学》课堂中引入演示实验必将极大的提升课堂魅力，提升学生的学习兴趣，有助于学生对所学理论知识的巩固，从而改善《医用化学》的课堂教学效果。另外，《医用化学》课程内容更迭快速，每天都有大量的最新成果报道，而教材内容滞后严重，造成教学内容陈旧，与现实问题脱节严重，缺乏科技性、时代性和创新性。TED演讲作为传播价值思想的全球顶级演讲节目，主题涵盖能源、环境、材料、医学和生命健康等众多领域，演讲嘉宾个个经历丰富，魅力非凡，皆为各行业的佼佼者，并且节目时间短(10分钟以内)，具有极强的感染性和科技感。一个简短的TED演讲涵盖了实际问题剖析、科学原理速递、解决方案构建和未来展望四个方面，是一个极其出色的应用科学原理解决实际问题的样板式案例，对于学生应用能力的培养和创新思维的拓展具有重要意义和价值。基于此，我们决定在配位化合物教学过程中采用“演示实验与TED研究”相结合的教学策略。演示实验和TED研究贯穿整个教学过程，同时结合以问题为导向的教学模式，不但有利于激发学生的学习兴趣和主观能动性，还有助于培养学生的创新精神和实践能力，从而必将有效改善课堂教学效果[3]。

3 基于“演示实验与TED演讲”的教学实践——以“配位化合物”教学为例

配位化合物与生物和医学有着非常紧密的联系，因此教师在教学设计的可以以维生素B12、叶绿素等学生熟悉的配合物来引出学习配合物的重要性。接着再通过简单的演示实验作为新课导入，结合学生的预习来讲授配合物是什么，是由哪些组分构成。演示实验是硫酸四氨合铜配合物的制备：向盛有硫酸铜溶液的试管中加入浓氨水，请学生观察实验现象。学生会观察到随着浓氨水的加入，溶液中会出现氢氧化铜浅蓝色沉淀，随着氨水的继续加入，浅蓝色沉淀会消失，并转变为一种深蓝色的澄清溶液。这个时候可以向学生提问：氢氧化铜溶液为什么会消失？这种深蓝色的溶液是什么物质？该如何设计实验来鉴定该深蓝色溶液的组成？教师可以指导学生将上述溶液分装到三支试管，在第一支试管中加入氯化钡溶液，可以观察到在试管底部有硫酸钡白色沉淀生成，说明溶液中有硫酸根存在。在第二支试管中加入氢氧化钠溶液，发现并没有氢氧化铜沉淀生成，这说明溶液中几乎没有游离的铜离子。在第三支试管中加入无水乙醇，试管中出现了深蓝色的晶体，将该晶体过滤后置于表面皿中在酒精灯上加热，可以闻到氨气的刺激性气味，说明该晶体中含有NH3。教师对该实验进行总结，指出该深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4，是一种配合物。最后，教师依据[Cu(NH3)4]SO4对配合物、配位键、配体、中心原子、配位原子、配位数等概念进行教学[4]。以上的教学内容能够帮助学生快速掌握配位化合物相关的概念，这为后续本节课的重点—配合物命名的学习打下了基础。在配合物命名的过程中先向学生们展示不同的配体，然后提问如果一个配合物包括了多种不同类型的配体时，那配体的命名到底有什么样的顺序。这个时候可以根据预习情况请某位同学进行总结，然后老师再进行补充，并给出具体的例子，最后形式命名规则：配合物的命名一般遵循无机化合物的命名规则，也就是阴阳离子之间用“化”或者“酸”来相连，然后配阴离子当成含氧酸根对待。配合物命名最重要的是其配体命名顺序：不同的配体之间用“·”隔开，然后先无机配体，再有机配体；先阴离子配体，再中性配体；如果是同种类型的配体，则按照配位原子元素符号的英文字母顺序排序；若配位原子相同，则是较少原子数的配体在前。等确定好了配体顺序以后，按照配体数(汉)+ 配体 + “合”+ 中心原子 + 氧化数(罗马数字)的规则命名内界。通过展示PPT中的一些练习题，让学生在黑板上进行课堂练习。通过这样的方式，学生们将会很快掌握本节课的难点。

在掌握配合物相关概念以及命名规则等讲授内容后，医学生们更需要掌握配合物与人体生理的关系。人体中各种微量金属元素几乎都是与体内生物配体形成配合物而稳定存在，这些配位化合物是人体组织的重要组成成分，并在体内各种生化反应中发挥着重要作用。因此通过检索TED演讲中的相关内容剪辑了四个案例，第一个案例是在一个刑事案件中，受害人铊中毒后，医生们采用KFe[Fe(CN)6]来进行解毒的事件。老师可以提问KFe[Fe(CN)6]是如何解毒的，而且氰基进入人体后会转化为剧毒的HCN，但是KFe[Fe(CN)6]非但没有毒性，而且还可以作为铊的解毒剂。随着视频的播放，学生们了解到在KFe[Fe(CN)6]中，没有游离的氰基，氰基与Fe2+是作为一个整体，叫做[Fe(CN)6]4-，其稳定存在的原因是因为金属离子具有空轨道，而氰基具有孤对电子的C原子，一个原子提供的孤对电子进入到另一个原子的空轨道会形成稳定的配位键。这第一个案例正好也是对配合物、配位原子、中心原子等概念的复习。第二个案例是三磷酸腺苷(ATP)，ATP是生命活动的能源物质，但是ATP只有与Mg2+形成配合物后才能作为ATP酶的底物，然后通过水解来产生能量，从而为细胞内的信息传递和能量储存提供能量补给。第三个案例是维生素B12，维生素B12是一种含Co(III)的螯合物，高等动植物只能体外摄入维生素B12，维生素B12缺乏症会导致贫血，生长受阻，抵抗力降低等问题。现阶段已经实现了维生素B12的人工合成，人工合成的维生素B12也叫氰钴胺素。第四个案例是广谱抗癌药物顺铂，也叫顺式-二氯二氨合铂，是一种含贵金属铂的配合物，该药物可以与DNA特异性契合，通过交叉联结破坏DNA的功能，从而抑制癌细胞的有丝分裂。以上四个案例可以帮助医学生们深入理解配合物的重要性，同时对于学生们应用能力的培养和创新思维的拓展具有重要意义和价值。

4 基于“演示实验与TED演讲”《医用化学》课程教学反思

《医用化学》演示实验教学在巩固课堂理论知识的同时，对于医学生综合素质和科学素养的形成发挥着不可替代的作用，因此如何提高演示实验的教学效果就显得非常重要[5]。首先，我们可以通过化学实验短视频结合现场实验演示相结合的方式，可以在课前将实验视频发送给学生，学生自行安排时间观看并对课程进行预习，这样可以改善学生的预习效果，巩固实验的规范操作。其次是演示实验库的建立，可以通过查阅书籍、文献、网络搜索等手段汇总现有的医用化学相关的演示实验，并结合课程授课内容和课程重点对演示实验进行筛选。从实验安全、可操作性、经济成本、实验效果等角度全面评估筛选出的演示实验库，并对筛选出的实验进行优化。最后，按照《医用化学》授课内容对趣味演示实验进行分类汇总，从而成功构建《医用化学》专用的演示实验库。

为了凸显应用能力的培养，丰富课堂实际问题解决案例，建立高质量、有针对性的TED演讲库就显得非常有必要。我们拟通过TED官网和网易公开课等手段汇总现有的TED演讲，并结合《医用化学》授课内容对其进行筛选，并对筛选的TED演讲视频进行加工，包括视频编辑、字幕翻译等。最后，按照《医用化学》授课内容对TED演讲进行分类汇总，主要包含化学与医学、新药研发、医学与生命健康和仿生材料等门类，从而成功构建《医用化学》专用的TED演讲库。

相对于传统的教学方法，采用“演示实验与TED演讲”教学方法的教学评价更为复杂，因此应建立和完善多元化的教学评价机制[6]。《医用化学》课程的教学过程中，可采用阶段性考核和终结性考核相结合的考核形式。阶段性考核包括预习情况，课堂小作业，小组讨论，实验操作等，提倡学生自我评价，师生互评，小组评价等渠道，教师可以通过阶段性考核的成绩来适当调整教学策略。终结性考核就是最后的期末考试。学生最后的考核成绩即为阶段性考核和终结性考核的成绩之和。以上的多元化评价体系能够将“演示实验与TED演讲”的教学效果发挥到最佳。

5 结 语

将化学演示实验和TED演讲整合到《医用化学》课堂教学中，一方面，通过演示实验提升课堂的趣味性，激发学生学习的主动性，高效掌握基本化学原理，提高课堂效率；另一方面，利用TED演讲作为医学与化学相结合的应用案例，拓展学生的思维局限性，把《医用化学》和现实问题紧密联系在一起，培养学生信息收集、传播能力，训练创新思维，促进学以致用，实现创新型、应用型人才培养目标。因此，基于“演示实验与TED演讲”的教学实践对《医用化学》课程的教学有着十分重要的意义。