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關鍵詞:”翻轉課堂教學;大學化學實驗;方法計劃
一、化學實驗課之前學生應該做的事情
根據翻轉課堂教學方案的理論要求,學生在化學實驗課上課之前要做到的事情是預習本次實驗課的實驗內容,認識試驗器械,搞懂實驗原理還有設施實驗步驟。學生僅靠實驗教材上的內容是遠遠不能完成的,學生們要在網上查找實驗相關的知識,通過自學掌握實驗的知識要領,能夠回答化學實驗的課后習題,還要能夠獨立完成本次實驗。例如,大學化學試驗中的蒸餾和沸點的測定,學生要根據教材上的內容填寫實驗報告。具體的內容有:清楚地知道本次實驗的目的是熟悉蒸餾法分離物品的實驗方法。還要認識并會使用實驗所用到的實驗器械,要能夠會用各儀器組裝蒸餾裝置,知道裝置上每部分的使用用途及注意事項,最后自主回答實驗問題。翻轉課堂模式教學的運用對學生而言,增大了學生學習的挑戰,學生獲得知識的渠道不再是靠教師一點點傳輸,現在要靠自己去查找資料獲得知識,這樣得來的知識更不易忘記,記憶更深刻。另外,同學之間在課前預習如果遇到什么問題會聚在一起討論,增進了同學之間的感情,也培養了集體團隊意識。
二、教師在翻轉教育中應該做的事情
教師要對翻轉教育有系統的學習和了解和意識到翻轉教育在化學實驗課上的重要性。教師在化學實驗課前一段時間要整理本次實驗的實驗物品,把實驗過程路程一段小的視頻。教師要根據多年的經驗分析學生易出錯的地方,在視頻中要強調實驗過程中容易出現的錯誤,減少學生在實驗發生失誤。將小視頻發送給學生,要求他們在實驗課前反復觀看學會實驗怎么做。翻轉課堂教學模式減少了教師在課上將實驗過程的時間,大大豐富了學生做實驗的時間。否則,在時間本來就不多的實驗課上還要花費很多時間去講實驗步驟和做法,留給學生自己動手做實驗的實驗就更少了,實驗課也失去了要同學們自己動手做實驗探索實驗原理的意義。在實驗課上教師應該對學生錯誤的實驗方法進行改正,講解學生不會做的題目和解決不了的問題。教師要起到統籌安排教學計劃的作用,但是將教學任務發放給學生之后,就要靠學生自己的能力去完成,教師只會為你解答一些難題,主要的工作都要靠學生獨立去完成。翻轉課堂教學模式的運用對教師來說,對教師的能力有了較大考驗,促進教師轉變教學理念和促進教師的專業水平的提高。也要將翻轉模式教育的應用方法推廣到其他學科,要將翻轉模式教育的基本方法策略進一步拓展延伸。不僅推動了師生之間的感情,最主要提高了學習成績。
三、應用翻轉模式教育的好處
化學實驗中要求同學們所知道的知識就要由學生在在課前預習階段完成,比較容易使平常接受能力較差的同學通過自己加倍的努力去學會知識。促進學習程度好的同學在自己預習階段得到更深的感觸。同學們之間互幫互助才會學到更多的知識和技巧。例如,在重結晶及過濾實驗時,可以對所用到的儀器抽濾瓶和布氏漏斗等進行詳細的了解。有些同學會對各式各樣的化學藥品產生興趣,有些同學會對試驗器械產生興趣。各個人都有不同之處,都有各自擅長的地方。在幾個同學的互相努力下,才會把實驗做成功,學到化學實驗知識。學生自主認真思考實驗題目,學會自主學習才算是真正掌握了翻轉課堂教育的使用方法。教師與同學進入一個全新的角色,大大提高了同學們對化學實驗的參與度與關注力,向翻轉模式教育取得成功邁出了一大步。教師要把握好翻轉模式教育的力度,勵志于做到不讓學生對翻轉教育生厭,也能讓學生成績有大的進步。在今后的教學中翻轉教育模式會越來越完善,本文旨在服務教師工作和幫助學生提高學習效率和學習成績水平。
四、結束語
翻轉課堂教學模式已經被越來越多的教師應用于教學中,極大地激發了學生們自主學習的能力,提高了課堂的教學效率。改變了原有的教學方案,添加了新的教學方案,改變了以前一成不變的上課的模式,促進了學生學習的興趣。學習知識的途徑由學生自己找到,課前的預習知識由學生自己預習,教師只起到促進學生學習的輔導作用。總而言之,翻轉模式教育在一定程度上是原有的教學方案得到了創新,若今后有較好的方案也要補充進翻轉教育模塊中。
參考文獻:
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[2]鐘曉流,宋述強,焦麗珍.信息化環境中基于翻轉課堂理念的教學設計研究[J].開放教育研究,2013,(01):58-64.
[3]張金磊,王穎,張寶輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志,2012,(04):6-11.
【關鍵詞】游戲化學習 翻轉課堂模式 教學設計與實踐
目前,中國的大部分教師都是經歷過傳統教育的,對于“學習”的理解莫過于“記筆記、背誦知識點、做作業”之類,而對于“教學”的理解則是傳輸知識、幫助學生答疑等。可以說教師才是課堂上獲益最大的那一個。確實,教師通過重復的施教活動,對所教的內容能有更多更深的思考。但學生才是教學的主體,學習應該是學生的自主行為。余文森教授在《有效教學十講》一書別指出:教學的有效性最終要落在學生的學習上。他用三個指標來考量學習的有效性,即學習速度、學習結果和學習體驗。具體來說就能在最短的時間內主動且快樂地學習,實現學業成績的進步以及創造性思維的發展。
一、翻轉教學模式的定義
2007年,在美國科羅拉多州落基山的林地公園高中出現了一種新的教學模式,后來這種模式經由可汗學院的推廣受到了全世界的關注,尤其是教育界,被成為“翻轉教學模式”。翻轉式學習被稱之為“21世紀學習的革命”。研究領域不乏這種教學模式的定義,可以總結為以下幾點:1.利用短小精悍的教學視頻來幫助學生進行課前知識點的自學;2.逆轉教與學的流程,重構學習流程:教師在課前通過視頻完成信息傳遞,課內學生通過互動、教師答疑等形式完成知識的吸收和內化;3.增加教師與學生的個性化互動,促使學生得到個性化教育。
二、游戲化學習的定義
美國心理學家布魯納曾經說過:最好的學習動力莫過于學生對所學知識有內在興趣,而最能激發學生這種內在興趣的莫過于游戲。而我國偉大的教育學家孔子也曾說過:知之者不如好之者,好之者不如樂之者。
近年來,游戲化學習成為研究熱門。唐麗潔從理論研究、設計和開發類研究、網路技術融合類和學習環境類研究、應用和評價類的相關研究及游戲社區類的研究對國內十年游戲化學習研究現狀進行了歸納和分析,指出雖然在理論和時間上初步形成了一些可以借鑒的框架,但是從對文獻的分析來看,仍在以下幾個方面存在局限性:1.缺乏使教育和娛樂相融合的理論研究;2.有關游戲化學習評價的研究缺失;3.致力于發展知識、技能、情感為一體的整體性任務應得到重視。經過文獻整理和歸類,不難發現,針對大學英語教學的游戲化研究較少,與翻轉課堂模式結合的游戲化教學設計則更罕見。
三、大學英語教學中實施翻轉課堂模式出現的問題
大學英語教學一直存在“學生人數多、課時不足”的問題。翻轉課堂理念的引入、微視頻的呈現確實從一定程度上緩解了課堂教學的緊張度,給予了教師很大的主觀能動性。然而教師把精力放在制作微視頻的同時卻容易忽略課堂教學的設計。翻轉教學模式下的課堂教學并不是用單純的練習題來檢驗學生的學習情況,或進行一對一輔導從而讓大部分學生處于空等的狀態,而是要充分調動學生的學習積極性,激發學習動力,從而使得學習得以順利進行。
教師是實施翻轉課堂教學的靈魂,單純的信息化技術并不能替代教師的角色。只有設計好課堂教學才能充分實現翻轉課堂的核心理念――激發學生的學習動機和自主學習能力。而利用教學游戲開展游戲化學習不僅可以活躍課堂氣氛,營造良好的學習氛圍,更主要的是可以通^合作、協作來檢驗、鞏固并深化微視頻學習內容,實現有效學習。
四、基于游戲化學習的翻轉課堂設計與實踐
1.研究背景。本次研究的教學對象是本院2016級會計及營銷專業的55位高職生。這些學生英語基礎較弱,學習自信度缺乏,學習動力不足,但喜歡團隊合作、喜歡在活動中學習。選用的教材是以筆者為主編的教學團隊編寫的《新理念交互英語教程2》。該教材經過多年教學實踐的考驗,比較符合高職學生英語水平。此外,研究選用了我院采購使用的Blackboard平臺(簡稱BB平臺)用于共享學習資源和開展話題式討論。
2.研究內容。筆者在前人游戲化翻轉課堂研究的基礎上,分別從詞匯、閱讀、語法和寫作四個維度對課堂教學進行了游戲化學習的設計和實踐。
詞匯游戲:包括同義詞搭配、單詞聽寫接龍、猜單詞、句子買賣等。同義詞搭配游戲選用微視頻中的重點詞匯及相應的近義詞,安排學生兩人一組完成組合配對,檢驗詞義的掌握程度;在單詞聽寫接龍游戲中,學生呈縱向列隊,共同用聲音傳遞單詞發音及拼法,檢驗單詞的發音準確度及拼寫正確度;猜單詞游戲以小組競賽為活動形式,每組一位同學選擇語言解釋、繪畫或肢體動作表演向同組成員傳遞一個生詞,猜中加分,鞏固并深化單詞的理解;句子買賣游戲通過小組合作完成造句并向其他組出售句子,最終獲得金額最大者為最佳小組,有助于學生掌握單詞的實際應用。
閱讀游戲:包括跑讀、翻譯競賽等。跑讀游戲中,教師將段落大意或細節信息分開張貼在教室墻壁上,學生兩人一組,分別在閱讀完發放的閱讀材料后去墻壁上尋找匹配大意或細節信息,訓練學生尋讀、略讀的閱讀技巧;翻譯競賽以小組為單位,共同就同一段落在限定時間內完成英譯中或中譯英練習,采用互批的方式決出最佳翻譯小組,幫助學生掌握文章重點、難點句。
語法游戲:包括聯網進階游戲、造句競賽等。聯網進階游戲主要利用BB平臺實現,鼓勵學生用闖關的形式掌握語法知識點;造句競賽與前面提及的詞匯句子買賣游戲操作方法類似,主要目的在于幫助學生通過造句練習,學會應用語法知識。
寫作游戲:包括主題詞匯風暴競賽、圖表描述搭配、小組寫作互批等。主題詞匯風暴競賽借用思維導圖以小組為單位將主題詞匯進行挖掘和拓展,思維導圖越復雜,分支越多為勝出,這一游戲形式為寫作提供豐富的素材和詞匯資源;圖表描述搭配采用文字描述與圖表配對的游戲方式,越早完成且正確率最高者勝出,幫助學生掌握圖表類常用句型;小組寫作互批是一個考驗學生英語綜合能力的游戲,小組完成寫作后交換文章,經組員討論后標注錯誤,并根據教師所給的評分標準判分,最終平均分最高組勝出,檢驗學生微視頻中作文基本句型的掌握程度及詞匯、語法的使用情況,促進學生英語綜合能力的提升。
3.研究結果。在為期一個學期的教學實踐后,筆者對參與實驗的學生進行了問卷調查和訪談,主要問題涉及到:
(1)你對于課堂里的游戲活動感興趣嗎?
(2)你會因為這些課堂游戲而去特別關注平臺自學嗎?
(3)你認為這些游戲能幫助你檢驗在BB平臺上的學習所得嗎?
(4)你認為通過團隊合作完成任務比個體聽講效果更好嗎?
(5)你特別喜歡什么形式的課堂游戲?為什么?
問卷調查和訪談結果均顯示,絕大部分學生都對課堂游戲活動有正面的評價,認為通過兩人一組或小組游戲形式,能更好地激發他們的學習興趣,使他們身心愉悅;同時通過游戲能較好地檢驗學生的知識掌握程度,幫助他們及時查漏補缺;此外,通過團隊合作及協作的學習形式讓學生擺脫了學習無助感,借助團隊的力量完成游戲,增強了學習自信心。而在最喜歡的課堂游戲形式一問上,學生的反饋更傾向于與信息化技術結合的聯網進階游戲和猜單詞游戲。
通過本次教學實踐,筆者也對于教學游戲的設計有了更深刻的認識。教學游戲的設計應具備以下三個要素:第一,符合學生的現有水平,難度過低或過高都會影響學生的參與積極性和學習效果;第二,游戲目的及流程清晰,;第三,游戲標準統一,體現公平性,有助于保持學生的學習興趣和參與熱情。當代的大學英語課堂不應只是采用詞匯句型講解、課文背誦等這些枯燥的教學方法,而應更多地體現英語作為語言的溝通功能,通過多種游戲促使學生在學習相關知識點的同時應用英語進行交流,實現語用性。
五、結語
在游戲化學習中,游戲的形式是多種多樣的,但萬變不離其宗。其設計的宗旨是幫助教師了解學生的課前自學情況,引起學生的學習興趣,從而激發學習動機,使得語言學習可持續。因此,筆者建議大學英語的教學應不僅單純地翻轉教學流程,制作微視頻,而是應該將更多的時間和精力投于課堂的設計中去,千萬不要本末倒置,扼殺教師的主觀能動性,將翻轉模式下的大學英語課堂變成“無聲課堂”、“題海課堂”。
參考文獻:
[1]唐麗潔.國內十年游戲化學習研究現狀與分析[J].中國教育信息化,2015(10).
[2]余文森.有效教學十講[M].上海:華東師范大學出版社,2009.
[3]張金磊,王穎,張寶輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志,2012,(4).
[4]張金磊,張寶輝.游戲化學習理念在翻轉課堂教學中的應用研究[J].遠程教育雜志,2013,(1).
關鍵詞:就業壓力;職業意識;規劃
中圖分類號:G646 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)40-0189-02
近年來,在人們對優質教育資源迫切需求的實際背景下,用人單位對畢業生的學歷要求越來越高,國家對中小學教師的學歷要求也在不斷提高;師范生就業市場本身的資源配置情況發生了較大的變化,原有的市場定位平衡被不斷打破,普通師范類專科畢業生求職之路日漸艱難。細究普通師范類專科畢業生就業難的原因,除了學歷層次低這個客觀因素外,還有以下幾個最為突出的因素,也是完全可以規避的主觀因素。
一、職業意識淡薄,沒有較為明確的職業目標
在校期間,多數的學生幾乎把所有的精力都撲在了專業課程上,特別是四、六級英語水平測試與計算機的學習上,閉門造車,沒有把就業計劃融合在學習和生活中,絕大多數的學生只是在畢業前才匆忙面對就業問題。
二、職業技能,綜合素養差
很多學生在校期間能拿到教師資格證、普通話等級證、計算機證等硬件,但是他們明顯缺乏溝通能力、語言組織表達能力、外在氣質等綜合素質和能力,不要說其他行業的操作技能,就連教學基本功,如“三字一話”、說課技能也非常薄弱。
三、信心不足,職業選擇方向窄
多數的普通師范類專科畢業生都來自于農村,基于家庭經濟壓力、學歷偏低、就業信息缺乏等原因,他們只把回當地教育系統就業作為主要的奮斗目標,而忽略一切與此無關的知識和技能的學習,沒有應聘其他行業崗位的計劃、信心和意識,也沒有拓展學歷、考取專科升本科繼續深造的愿望。普通師范類專科畢業生在就業之路上要做到“狹路逢生”,關鍵是他們應該從剛入大學校門時起,就對自己的大學生活做一個完整的、有的放矢的職業計劃,為將來就業及深造打好堅實的基礎。其次,要樹立一個正確的職業觀和就業觀,努力打造自己的技能和塑造良好的職業形象,用自己的實力凸顯就業優勢,主動地面對和解決就業問題,而不能只是在畢業時才被動地考慮就業問題。師范類專科生應該培養如下的職業觀和就業觀。
1.必須適應市場需求的人才培養模式。一是,要把職業能力與特長作為自己的目標體系,使自己的教師職業技能及教育學術研究較其他類學生具備明顯的優勢。二是,加強社會所需專業知識和能力的培養,彌補作為師范生知識的不足,提高就業能力,盡量做到“一專多能”。三是,要突破傳統的“師范性”,以時展與對未來教師素質的要求為背景,努力使自己成為一個具備現代教育理念、多門類知識與能力復合又具備教育智慧的新教師形象。
2.必須加強職業技能的培養,注重社會經驗的鍛煉和積累。扎實的專業知識、良好的職業技能和社會經驗是就業成功的一個重要法碼。大學生在專業基礎知識積累的過程中,要加強對應用知識的學習,要活用知識,在課余的時間里多參加社會實踐,從實踐中培養分析問題、解決問題的能力,使自己所學的知識更貼近市場。
3.必須加大綜合素質的培養。用人單位選聘畢業生的條件,除了要看畢業生的專業成績,還很注重他們的國家英語四、六級考試成績、計算機等級考試成績、普通話等級以及科學人文素質、社會實踐技能等綜合素質。專科畢業生往往在這一方面相對較差,畢業生整體素質與用人單位需求標準的提升反差較大,在求職市場競爭中往往會失去機會。
四、必須注重就業市場建設和開發
就業市場建設應主要從兩方面著手:第一,收集就業需求信息。借助各種資源,加大就業信息收集,做好就業市場建設的基礎性工作。第二,樹立多元化就業觀念,努力拓展就業方向和渠道。積極鼓勵、引導畢業生跨越“師范性”、“非師范性”的傳統界限,擴大主觀就業市場。
師范類專科生在三年的學習期間應怎樣打造自己的職業計劃呢?
大一:增強自我的管理能力,廣收信息,明確職業目標。大學是一個全新的環境,步入這個環境的大學生,理當樹立一個全新的意識:即獨立自主,自己來規劃自己的大學生活。再也不能依賴于“事事有人管”的環境,要變“有人管”為“自己管”。在學好本專業的同時,還應博覽群書和通過各種途徑如:網絡、社交活動等充分了解自己、社會,明白自己還應再學些什么?自己在哪些方面的知識還應補充、提高?更重要的是從中發現自己喜歡的職業范圍,明確自己的職業奮斗目標;學習關于職業方面的知識,把喜歡的領域、職業通用的基礎知識學好,為日后的應用打下基礎。比如說,雖然自己學的是英語教育專業,而在看大量的職業介紹和理論以后,也許會發現自己比較喜歡外貿行業,發現自己喜歡和別人打交道的工作……這就是大一要完成的最主要的任務。
大二:縮小職業選擇范圍,拓展職業知識,加強職業技能實踐。經驗的獲取是需要一段時間、反復進行的,個別時間的嘗試不表示個人擁有有價值的經驗。因此,學生應該珍惜有限的時間,進行實力準備,如看得見的準備(比如,證書、成績單等)和看不見的素質準備(如合作意識、溝通能力、自我認識等);同時進一步整理所選擇的職業圈子里的一流企業、人物的資料,確定自己要進入的企業,在不斷完善知識的同時,不斷的關注這個圈子的人和事,并且建立一個自己了解這個圈子的渠道。如果有可能的話,還可以設法到相關企業和單位去見習或實習,在此期間,除了了解自己所欠缺的理論知識和操作技能,并補充不足,還應該檢驗自己是否真的喜歡和適合做這份工作,及時調整自己的職業選擇方向。
大三:鎖定應聘目標,做好應聘沖刺。在這一學年應該學習寫簡歷、求職信,了解搜集工作信息的渠道,多和同學交流求職工作的心得體會,預習或模擬面試。如果有直接的公司和工作或相關的公司和工作,盡量利用假期的時間去實習。在這個實習中,就是要提前適應這個工作,尤其是生活方式上的適應,做到最大限度與公司、工作合拍、匹配,同時最大化的補充自己所欠缺的知識與能力,還有操作性的技能,最大化減少自己與工作的差距。要時刻關注自己要應聘的那些公司和工作,看他們招聘的要求,然后照著做,最好和這個單位的員工有聯系,以便及時知道公司的動態。而這個實習就是自己的工作經驗了,當要畢業時,自己就可以應聘在大二時就圈定的一流公司了。
五、結語
[關鍵詞] 全反式維甲酸;內膜增生;血管;平滑肌;增殖細胞核抗 原;兔
中圖分類號:R54
文獻標識碼: A
文章編號:1009-816X(2007)05-0309-04
Influence of All-trans Retinoic Acid on the Expression of Cdk2 and Pr oliferation of Vascular Smooth Muscle Cells in Carotid Atherosclerosis in Rabbit s. Guo Lin-lin, DONG Guo-xiong, ZHANG She-hua. The Affiliated Cardiov ascular Hospital of Medical College, Qingdao University, Shandong 266071, China
[Abstract] Objective To investigate the influence of all-trans retinoic acid (ATRA) on the neointimal formation, vascular remodeling, the expr ession of Cdk2 in carotid atherosclerosis in rabbits. Methods Thirty-six New Zealand rabbits were randomly divided int o 3 groups: normal group (n=12), control group (n=12) and ATRA-treated group (n= 12). The control group and ATRA-treated group were fed with high-cholesterol die t and two week's later they were induced into carotid atherosclerosis using air- drying technic. ATRA-treated group was predosed with ATRA by gavage 3 days before surgery. All rabbits were killed one week or four weeks af ter surgery. Using immunohistochemiscal staining, the harvested target vessels w ere measured the protein expression of Cdk2 and proliferation cell nuclear antig en PCNA. Meanwhile vessel morphological measurement was taken for all target ves sels. Results (1) In normal group, Cdk2 and PCNA could not b e detected in the target vessels. (2)In control group, there was a distinct inti ma hyperplasia and n arrowed luminal area at six weeks after surgery. The expressions of PCNA and Cdk 2 were significantly intense. (3) In ATRA-treated group, the Cdk2 expression was markedly lower than that in control group. And there was an outstanding smalle r intima/media area ratio and larger luminal area in ATRA-treated group. (4) The PCNA expression and Cdk2 expression are in remarkable positive correlation. Conclusions ATRA could inhibit Cdk2 expression and VSMC proliferati on, therefore it could reduce intima proliferation and elicit favorable geometri c remodeling of the carotid atherosclerosis in rabbits.
[Key words] All-trans retinoic acid; Intima proliferation; VSM C proliferation; PCNA; Carotid atherosclerosis; Rabbit
冠狀動脈性心臟病(冠心病)在我國發病率逐年上升,是當前危害人類健康的主要疾病。經皮 冠狀動脈腔內成形術(PTCA)及支架置入術已成為治療冠心病有效的方法之一,但術后高達25 %~30%的再狹窄率嚴重影響其遠期療效。血管平滑肌細胞(VSMCs)增殖是動脈粥樣硬化、支 架置入術后再狹窄中重要的病理改變,多種因子如血小板衍化生長因子(PDGF)、表皮生長因 子(EGF)、轉化和長因子(TGF)、白細胞介素2(IL-2)等均可刺激VSMCs增生。這些因子間相互 影 響,相互作用,信號傳遞通路相互交錯,形成復雜的網絡狀結構。單純通過抑制某一刺激因 子很難有效抑制VSMCs增生。為此,尋求多種因素刺激VSMCs增生最終的共同的途徑加以抑 制,才可能奏效。細胞分裂周期異常或障礙是VSMCs增生的共同途徑,全反式維甲酸(ATRA) 是維生素A天然的衍生物,具有抑制細胞增殖、誘導正常分化的作用,我們的前期研究表明[1-6]ATRA可明顯抑制體外培養及球囊剝脫大鼠胸主動脈內皮后新生內膜過度增生 和管腔狹窄。Cdk2是一種細胞周期依賴性激酶,可與CyclinE結合形成復合物,參與細胞從G 1期到S期的調控。Chiya等[7]研究表明ATRA可通過抑制Cdk2的表達來抑制體外培養 VSMCs的增生,本研究旨在探討ATRA能否通過抑制Cdk2的表達而抑制在體動物的動脈粥樣硬 化性狹窄及其機制,為篩選防治再狹窄藥物提供依據。
1 材料和方法
1.1 動物分組、給藥方法及標本制備:選用體重(2.50±0.25)kg的純種新西蘭雄性大白 兔(青島藥檢所)36只,隨機分為三組,每組12只:(1)ATRA治療組(T組):高脂飲食(6%豬油 、 1.5%膽固醇混于基礎飼料中),2周后按Fishman等[8]方法行頸動脈內膜空氣干燥 術,術前3d始給予ATRA(20mg/d)植物油混懸液灌胃至術后1、4周處死。取病變血管固定、脫 水、透明、石蠟包埋,測膽固醇和甘油三酯。(2)手術組(C組):除給予等量植物油灌胃外, 操作同治療組。(3)正常飲食組(N組):普通飲食,術后1、4周后處死。
1.2 形態學觀察:血管標本橫截面切片(3μm)后,HE染色,光學顯微鏡下觀察內膜增生情 況并用圖像分析系統測定動脈橫截面的腔面積(LA)、內膜面積(IA)、中膜面積(MA)、內膜/ 中膜面積比率(IA/MA)。
1.3 免疫組化染色:血管標本橫截面切片(3μm)后,分別加入鼠抗兔PCNA單克隆抗體(北 京中杉生物制品公司)、PV6001(北京中杉生物制品公司)及兔抗兔Cdk2多克隆抗體(武漢博士 德生物制品公司)、PV6002(北京中杉生物制品公司)進行PCNA、Cdk2免疫組化染色,胞核棕 色(棕黃、棕、棕褐色)為陽性。每例動物用VIDAS圖像分析儀隨機測量每張切片的6個視野中 陽性細胞的平均光密度及陽性細胞百分率,取其平均值,用兩者乘積作為陽性表達指數來表 示蛋白質的表達水平。
1.4 統計分析:用SPSS11.5進行方差分析、t檢驗。數據以x-±s表示。P<0.05為差別有顯著意義,P<0.01為差 別有高度顯著意義。
2 結果
2.1 兔血脂變化:所有實驗動物無中途死亡或患病,實驗組動物未發現局部感染,創口愈 合良好。術后第28d,正常飲食組血脂水平無變化。手術組與治療組的動物血清TC、TG均較 喂飼高脂飲食前增高(P<0.05),但兩組間比較差異無顯著性(P>0.05)(表1)。 說明高膽固醇血癥兔模型是成功的,短期攝入ATRA沒有降低血膽固醇和甘油三酯的作用,推 測ATRA抑制動脈粥樣硬化病變的作用不是通過直接降低血膽固醇水平產生的。
2.2 ATRA對血管形態的影響:正常飲食組內皮完整,內膜由單層內皮細胞及少量細胞外基 質組成,內彈力板結構完整;手術組空氣干燥術后第1周內膜開始增生,多為一層內皮細胞 ,治療組與手術組相比,管腔面積、內膜面積、中膜面積、內膜/中膜面積比,均無明顯差 異(P>0.05);手術組術后4周(圖1)內彈力板模糊,內膜下可見大量增生的VSMC,排列 紊 亂,部分出現脂質核心,與正常飲食組相比,管腔明顯縮小(P<0.01);ATRA治療組術 后4周(圖2)內膜下可見少量血管平滑肌細胞增殖,與手術組相比,新生內膜面積減少,內膜 /中膜面積減少(P<0.05),但中膜面積及血管橫截面積無顯著變化(P>0.05)(表 2)。
2.3 ATRA對PCNA表達的影響 正常飲食組血管壁PCNA呈陰性表達;手術組在術后1周可見 大量PCNA陽性的VSMCs,多位于新生內膜、內膜靠近內彈力板處,中膜的平滑肌細胞也有表 達;術后4周PCNA較前減少(P<0.05),陽性細胞主要聚集在新生內膜,陽性細胞的表 達有向管腔表面聚集的趨勢;ATRA治療組PCNA表達變化規律同手術組,但各時間點內膜、中 膜陽性指數明顯低于手術組(P<0.05)。
2.4 ATRA對Cdk2表達的影響:正常飲食組血管壁Cdk2呈陰性表達;手術組在術后1周可見C dk2表達陽性的VSMC,多位于新生內膜,內膜靠近內彈力板處,中膜的平滑肌細胞也有表達 ;術后4周(圖3)Cdk2較前減少(P<0.05),陽性細胞主要聚集在新生內膜,陽性細胞的 表達有向管腔表面聚集的趨勢;ATRA治療組Cdk2表達變化規律同手術組,術后1周內膜、中 膜陽性指數低于手術組(P<0.05),術后4周(圖4)與手術組相比差異顯著(P< 0.05)(表3)。
新生內膜中增殖指標PCNA與Cdk2表達之間做相關分析,呈顯著正相關(r=0.828,P <0.01)
3 討論
血管再狹窄的主要病理生理機制包括:早期的血管彈性回縮;血小板聚集和附壁血栓形成; 新生內膜增殖和細胞外基質形成;動脈血管重塑。其中血管壁VSMCs的遷移增殖是再狹窄發 生早期的主要機制,而VSMCs最終是通過細胞周期來完成其分裂的,因此,抑制增殖周期這 一最終通路可能是抑制VSMCs過度增殖,防治VSMCs增生性疾病的有效途徑。
PCNA是DNA多聚酶δ的輔助蛋白,在DNA合成時促進DNA的延長,是細胞進入并通過S期所必需 的,在G1期晚期和S期表達,可作為反應細胞增殖程度的可靠指標;
Cdk2是Cdks家族中的一員,可與CyclinE結合形成復合物,不僅參與細胞從G1期到S期的調控 ,而且對于DNA復制的啟動非常重要。在G1期中,CyclinD1和Cdk4結合形成CyclinD1-Cdk4, 該復合物被認為是G1/S調控點的重要正性調控因子。CyclinE-Cdk2的作用時相稍晚于Cycl inD1-Cdk4出現,不僅作用于G1/S期,而且對于DNA復制的啟動非常重要。在G1期中,Cyclin 和Cdk結合,導致Cdk活化使視網膜母細胞癌易感基因(retinoblastoma,Rb)的蛋白產物磷酸 化,失去對轉錄因子E2F-1的抑制,E2F-1作用于二氫葉酸還原酶靶基因,加速細胞從G1期進 入S期。
ATRA是維生素A的天然衍生物,其同分異構體13cis-RA和9cis-RA均能夠通過異構化而轉變為 ATRA。體外研究表明ATRA可抑制血管緊張素Ⅱ(Ang Ⅱ)誘導的VSMCs的增殖,促進VSMCs的分化,調節AP-1介導的相關基因表達,加速損傷血管 局部功能恢復性內皮再生,抑制VSMCs增殖周期,從而抑制VSMCs增殖。Wakino等[9]研究證實ATRA通過抑制CyclinD-Cdk4/6和/或CyclinA-Cdk2的表達及活性,上調CKI(P 2 7)1來抑制人冠狀動脈VSMCs增殖。候磊等[1]研究也證實ATRA可通過抑制CyclinA的 表達從而抑制培養大鼠主動脈VSMCs增殖。
動物實驗中ATRA可抑制損傷動脈新生內膜的形成,促進有益的血管重塑(代償性擴大),促進 內皮再生及功能恢復,而且新生內膜的減少與VSMCs的增殖被抑制的程度有高度相關性。董 果雄等[1-6]研究發現ATRA可通過抑制MMP-2、MMP-9、PDGF-BB,促進P16、P21的表 達來抑制VSMCs遷移和增殖,從而抑制球囊剝脫大鼠胸主動脈內皮后新生內膜過度增生和管腔狹窄。
本實驗結果表明,①正常飲食組VSMCs處于非增殖狀態不表達Cdk2;②血管損傷后VSMCs發生 表型轉化,恢復增殖能力并向內膜下遷移,新生內膜在術后7d形成,多為一層內皮細胞,PC NA與Cdk2開始表達,術后28d始形成大片新生內膜,但PCNA與Cdk2表達較前下降,VSMCs增殖 下 降;③經ATRA處理的大白兔,術后7dpCNA和Cdk2表達較手術對照組顯著下降,28d時顯著降 低,顯著抑制VSMCs向內膜遷移和增殖、抑制新生內膜過度增生,促進有益的血管重塑(代償 性擴大),從而保持較大的管腔面積;④Cdk2表達與VSMCs增殖呈顯著正相關。說明ATRA通過 抑制Cdk2的表達,顯著抑制VSMCs增殖,可能是ATRA抑制血管損傷后新生內膜增生和管腔狹 窄的可能機制。
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(四川大學化學工程學院,四川 成都 610065)
【摘 要】根據Schlessinger法制備LiAlH4的工藝原理及其物料性質,設計了工藝路線,確定了主要技術參數,在此基礎上進行了設備選型,并通過試驗驗證該工藝路線可行,設備安全可靠,產品品位達到了98%以上,產品可在多種領域得到廣泛應用。
關鍵詞 Schlessinger法;LiAlH4;制備;工藝;設計
0 引言
LiAlH4以其優良的還原性能在醫藥、香料、農藥、染料等行業中廣泛應用,并在其它精細有機合成中用做還原劑。隨著空間技術發展和宇宙探索的需要,作為運載火箭的固體燃料,由于其燃值高,占用體積小,倍受青睞。目前世界上主要有以下四種生產工藝:
1)施萊興格(Schlesinger)法
將高純粉狀氫化鋰加入到反應器中,在乙醚存在下,加入氯化鋁和少量LiAlH4引發劑到反應器進行反應,生成LiAlH4溶解在乙醚中,過濾除去氯化鋰沉淀,過濾得到清液經蒸發至干的白色結晶狀LiAlH4,經真空干燥得產品。蒸發出來的乙醚可回收利用。
2)循環利用氯化鋰法
1982年,申泮文、張允什等人利用金屬還原氫化的方法生產LiH,將LiAlH4生產的副產物LiCl循環使用,大大降低了LiAlH4的生產成本,這個循環法的反應如下:
金屬還原氫化反應
首先利用金屬還原氫化方法,用LiCl代替金屬鋰,與金屬Na和H2氣在(500~600)℃直接進行還原氫化反應,得到LiH和NaCl的混合物。
合成LiAlH4
將還原氫化產物——LiH和NaCl混合物直接與無水AlCl3在乙醚中合成LiAlH4。
3)溶劑、催化劑法
此法用金屬鋰和氫氣作為主要原料,以(Ⅰ+Ⅱ)作催化劑(其中Ⅰ可以是奈、1-甲基奈、2-甲基奈、2,7-二甲基奈、2,3-二甲基奈、1,6-二甲基奈、聯奈、蒽;Ⅱ可以是四氧化鈦或四氧化釩),其重量比Ⅰ:Ⅱ:鋰=32:0.77:3.5,使用四氫呋喃作溶劑,于常溫常壓下合成氫化鋰,后者在乙醚、苯或甲苯溶液內與無水AlCl3反應制備LiAlH4。
4)可溶性鋁鹽、鋰鹽原料法
此法以可溶性鋁鹽、鋰鹽為原料,在水溶液中加入沉淀劑,使Al3+,Li+共沉淀;沉淀物經干燥高溫分解得其氧化物;該氧化物經加氫還原得鋁鋰混合單質,將混合單質在常溫常壓條件下進行氫化得LiAlH4。
不論是以上哪種生產方法,在生產過程中都涉及到高溫、易燃、易爆等方面的問題。在生產過程中,工藝參數的控制要求十分嚴格、技術含量較高、環境條件要求很高、安全風險很大。因此,世界上生產該產品的企業非常有限,而我國生產LiAlH4的方法采用的是Schlessinger法。生產單位很少,一年中的生產時間較短,產量很有限。
1 工藝原理
合成LiAlH4采用施萊興格(Schlesinger,美國)法:令氫化鋰同無水三氯化鋁在乙醚中反應,反應方程式如下:
4LiH+AlCl3LiAlH4+3LiCl+77.9kcal/mol (3)
2 主要物料性質及質量指標
該反應過程中所用原料主要有LiH、AlCl3、LiAlH4引發劑、乙醚、高純氬氣等,以下是各主要物料質量技術標準及指標。
2.1 LiH的物化性質及質量指標
LiH是一種白色半透明結晶塊狀物或粉末,立方晶體。工業品常微帶藍灰色,密度0.78g/cm3,熔點688.7℃,沸點在950℃以上。可溶于乙醚。常溫下在干燥空氣中能穩定存在,高溫則分解為氫和鋰。塊狀者較粉狀者穩定。粉狀者與潮濕空氣接觸能著火,遇水分解生成氫氧化鋰和氫氣,在乙醚中與氯化鋁反應生成LiAlH4。是有機合成反應中的重要還原劑。
2.2 AlCl3的物化性質
AlCl3為白色至淡黃色結晶粉末,分子量為133.34 ,相對密度為2.44(25℃),熔點190℃(0.25MPa),升華溫度為177.8℃,易溶于水、乙醇、氯仿、四氯化碳、乙醚。微溶于苯,吸水性強,極易潮解,露置空氣中易吸收水分并水解產生氯化氫,遇水后會發生熱而引起爆炸,有很強的腐蝕性。
2.3 乙醚的物性
乙醚(分子式:C2H5OC2H5),無色易揮發的流動液體,易燃,有芳香氣味。具有吸濕性,味甜。沸點34.5℃,凝固點-116.3℃。相對密度0.7145(20℃)。蒸氣壓(20℃)58.9283kPa。乙醚是一種有毒物質,長久呼吸乙醚氣體能使呼吸器官受到刺激,發炎,記憶力減弱,產生頹傷情緒等。燃燒時產生毒物,可使人昏迷,甚至死亡,空氣中最高容許濃度1200mg/L。乙醚為一級易燃品,爆炸極限1.85%~36.5%(-45~+13℃),極易燃燒,遇明火即爆炸,能生成爆炸性過氧化物,與過氯酸或氯作用也發生爆炸。
2.4 LiAlH4的性質
LiAlH4是一種白色或灰白色多孔的微晶性粉末,相對密度為0.917,125℃分解,易溶于乙醚,市售有LiAlH4固體、LiAlH4的乙醚溶液(1.0mol/L)等,常溫下在干空氣中能穩定存在,在潮濕空氣中劇烈水解,釋放出大量的氫氣并引起燃燒。是一個非常重要的還原劑,通常在室溫就能進行,在有機合成中應用極廣。但毒性較大,遇水和醇發生劇烈反應,一般需在無水乙醚和四氫呋喃等惰性溶劑中使用。
3 工藝流程的設計
3.1 關鍵技術問題的解決
采用Schlessinger法生產LiAlH4,根據反應原料的相關性質,關鍵是要解決易燃易爆問題,為此,我們在設計中主要從以下幾方面進行考慮。
3.1.1 反應散熱問題的解決
該反應是放熱反應,在反應過程中考慮到其安全性,對反應的散熱進行了設計。主要從以下幾方面進行考慮:LiH與AlCl3反應所釋放出的反應熱,該熱量若不及時帶走,會引起爆炸;AlCl3溶解于乙醚所產生的溶解熱;AlCl3與乙醚中的水分反應會產生反應熱。該熱量會促使乙醚溫度上升并且揮發,從而引起AlCl3溶解效果減弱,大大影響反應效率;為此,對反應器、手套箱、蒸發器等設備進行冷卻設計以滿足其工藝要求。
3.1.2 系統水分問題的解決
由于LiAlH4遇水會發生劇烈反應,甚至爆炸,所以反應過程中需嚴格控制原料中的水分,對用來溶解AlCl3的乙醚中的水分就必須嚴格控制。乙醚原料中水分含量約為3%,必須進行除水后才可使用,經過多種除水方法試驗,得知乙醚經4A分子篩除水后水分含量可降至200ppm以下,可滿足試驗要求。采用4A分子篩是一種干燥劑,溶于強酸或強堿,不溶于水和有機溶劑。有效孔徑為0.42nm,能吸附H2O、He、Ne、O2、N2、H2等。對含水量低、溫度高、流量大的氣體和液體均有很高的干燥能力。
3.1.3 LiAlH4產品與乙醚分離問題的解決
為獲得LiAlH4產品,必須將LiAlH4與乙醚分離。由于乙醚的沸點比較低,為34.5℃。因此,我們采用了旋轉蒸發器對乙醚進行蒸發,將旋轉蒸發器水浴鍋的溫度控制在40~45℃時,可滿足工藝要求。
3.2 工藝過程的設計
在解決以上關鍵技術問題的前提下,設計工藝過程:將乙醚經4A分子篩除水后加入手套箱中的反應器及AlCl3溶解器中,向反應器中緩慢地加入LiH,直到全部溶解。在手套箱中將AlCl3粉末研磨后加入溶解器中溶解,溶解后緩慢地加入反應器中,一邊加入一邊進行攪拌;再將少許引發劑LiAlH4(2~3g)緩慢加入反應器中,并進行攪拌直至完全溶解,停止攪拌靜置約24h,在反應器底部有白色沉淀物出現。用真空抽濾器過濾反應器中的溶液,反復過濾幾次;將濾液加入旋轉蒸發器中進行蒸發結晶,可獲得LiAlH4產品。試驗中必須加強通風和反應設備降溫。工藝流程圖如圖1所示。
4 主要設備設計計算及選型
4.1 反應器的設計及選型
該反應是一放熱反應,考慮到反應過程中必須冷卻,選擇BC-S212系列雙層玻璃反應器,有以下幾個特點:可用普通自來水作為冷卻劑接入夾層玻璃之間,以迅速散熱;電子變頻調速器,電機無火花;PTFE下出料截止閥,毫無泄露;結構合理,反應器內絕無攪拌死角,確保反應充分。
主要參數為,反應器的容積:10L、電機功率:120W。加熱溫度為:室溫~250℃。額定轉速:50~600rpm(可調),額定轉矩為:~1.2N·m。
4.2 制冷設備設計
該反應過程中所產生的熱量計算如下:
4.2.1 LiAlH4合成反應生成熱的計算
LiH與AlCl3在乙醚中反應生成LiAlH4時,會放出化學反應熱,根據化學反應式可以計算出生產100g LiAlH4所釋放出的熱量為Q1,
其反應方程式如下:
4LiH+AlCl3LiAlH4+3LiCl+77.9kcal/mol
38 77.9
100 Q1
故有:Q1=77.9×100/38=205(kcal)
4.2.2 AlCl3溶解于乙醚產生的溶解熱
AlCl3溶解在乙醚中時AlCl3將與乙醚結合成AlCl3·2Eto,據相關資料表明,會形成以下結構:
AlCl3與乙醚在結合的過程中伴隨著熱量的產生,從相關資料上查知,該部分熱量大約為15.07 kcal/mol。因此可以計算出356.7gAlCl3溶解于乙醚中產生的熱量為Q2:
因此,有Q2=15.07×356.7/133.5=40.27(kcal)
4.2.3 乙醚中的水分與AlCl3反應釋放出熱量的計算
設計中對乙醚中水分含量嚴格控制在200ppm以下。本次試驗按照每生產100gLiAlH4計算乙醚總量,所用乙醚總量為1933.7ml,其中所含水分質量為m。
因此,有m=ρ·V·C=0.7135×1933.7×200/1000000=0.276(g)
乙醚中的水與AlCl3進行化學反應,在反應過程中放熱。其化學反應方程式如下:
AlCl3 +3H2O Al(OH) 3 +3 HCl+303.24 kcal/mol
3×18 303.24
0.276 Q3
因此,有Q3=303.24×0.276/(3×18)=1.55(kcal)
4.2.4 合成過程中總熱量的計算
根據以上計算可知:合成反應所釋放的總熱量由三部分組成,即:LiH與AlCl3反應所釋放的熱量Q1;AlCl3溶解于乙醚中時所產生的溶解熱Q2;乙醚中的水分與AlCl3反應釋放出的熱量Q3。
因此,在反應過程中,設總熱量為Q:
Q=Q1+Q2+Q3=205+40.27+1.55=246.82(kcal)
4.2.5 單位時間內制冷量的初步計算
根據以上的計算,可以初步計算出進行合成反應和溶液配制所需要的制冷量q。該值將作為選擇制冷設備的重要參考值。
q=Q/t,反應時間為17~21 h
故有:q=Q/t=246.82/(17~21)=11.75~14.5(kcal/h)
4.2.6 制冷設備技術參數的確定
根據工藝過程中所涉及冷卻量的初步計算,可初步確定制冷設備的性能參數。為確保所選設備性能滿足試驗要求,假設反應熱在瞬間產生。因此,初步確定制冷參數如下:
(1)設備制冷介質:水;
(2)冷卻水進口溫度:≤10℃;
(3)冷卻水出口溫度:≤15℃;
(4)冷卻水流量:m(kg/h)。
4.3 蒸發器的設計
為獲得LiAlH4產品,必須將LiAlH4與乙醚分離。由于乙醚的沸點比較低,為34.5℃。采用水浴法對乙醚進行蒸發,選擇帶有雙收集瓶的旋轉蒸發器,配有立式冷凝器,采用特殊全PTFE復合閥,可任意控制氣液流,可連續工作。帶進口變頻無級調速;加熱浴鍋可手動或電動升降,可精確設定其加熱溫度。蒸發乙醚所需總熱量Q的計算:
1)乙醚體積總量為:V=1933.7mL
乙醚質量為m,m=ρ·V=0.7135×1933.7 =1379.7(g)
乙醚物質的量為n,n=m/M=1379.7/74=18.64(mol)
2)乙醚蒸發熱為Q1,乙醚的蒸發潛熱為:Qevp=26.02(kJ/mol)
Q1=Qevp·n=26.02×18.64=485.01(kJ)
3)乙醚升溫所吸收的熱量為Q2,其中C=2.29KJ/kg·℃
4)乙醚蒸發所需總熱量為Q
Q=Q1+Q2=(485.01+77.4)÷4.18=134.5(kcal)
5)蒸發乙醚的加熱功率為N
若設上述乙醚在2小時內全部蒸發完成,則所需蒸發設備的加熱功率為N,
N=W/t=134.5/0.86/2=78.2(W)≈0.08(kW)
所以,蒸發器功率至少應大于0.08kW
5 試驗驗證
通過多次試驗,采用該工藝所制備的LiAlH4達到以下標準,試驗結果見表1所示:
由上表我們可以看出,該產品品位達到了98.2%,雜質含量均滿足標準。
6 結論
綜上所述,通過對LiAlH4制備工藝技術的設計,本文所設計的工藝路線安全可行,生成的LiAlH4品位達到98%以上,滿足質量指標要求,此工藝可投入于生產實踐。
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