時間：2023-08-20 14:59:03
導語：在化學工程和化學工藝的區(qū)別的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
一、“以學為主”的多樣化課堂教學
龔克指出,[5]大學教育區(qū)別于基礎(chǔ)教育的標志之一,應是從以教為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W為主。改進以“管灌”為主的培養(yǎng)模式,激發(fā)學生的主動求知欲是真正提高教育質(zhì)量的關(guān)鍵。在化學反應工程課程的雙語教學中,我們也在逐漸轉(zhuǎn)變觀念,采用多種多樣的課堂教學方法,改變完全以教師為中心的講授式教學為多種教學方法并用,以提高學生學習的主動性為目的,著力提高課堂教學效果。下面擬對主要采用的幾種教學方法進行介紹。
1•講授式教學:即教師系統(tǒng)地向?qū)W生傳授科學知識。由于本課程采用雙語教學,學生在學習中往往花費較大精力在理解語言、語法上,反而忽視了課程知識,導致學習效果不夠理想。[6]針對這一問題,我們在教學中改變傳統(tǒng)的灌輸式教學,采用多種形象、生動的手段,如大量的圖示、動畫,以圖文并茂的方式進行講解,避開學生在語言方面的障礙,使其注意力轉(zhuǎn)移到課程知識的學習,引導學生不要過多關(guān)注語言、語法,強調(diào)英語語言以“用”為目的,提高學生對知識的接受效果。課堂上經(jīng)常設(shè)問,激發(fā)學生克服語言障礙從課本中尋找答案的興趣。教學中重視雙語應用實效,根據(jù)學生接受知識的程度,逐漸提高英文講授和表述的比例;鼓勵學生多運用英文,從看例題、做習題開始,到逐漸習慣用英文寫作業(yè)和考試答卷。
2•互動式教學:即授課過程中教學雙方經(jīng)常進行交流互動。例如在教學中,教師提供工業(yè)反應器范例,由學生自行發(fā)現(xiàn)反應器的設(shè)計特點并主動質(zhì)疑,然后全班討論或小組討論,繼而選出學生代表,用英語表達自己對該反應器設(shè)計特點的認識和分析原理,最后教師作總結(jié)或糾正要點。教師經(jīng)常選出教材中較為生動的典型章節(jié)或例題,提出問題,由學生自行閱讀課本,讓學生帶著興趣學習,引導學生猜讀不熟悉的單詞;以學習課程知識為重點,讓學生自行討論閱讀的內(nèi)容,最后教師強調(diào)這部分內(nèi)容中的關(guān)鍵概念和原理。每次課結(jié)束,教師都布置任務給學生,要求學生總結(jié)本次課程的內(nèi)容。下次課上首先抽出幾位同學對前一次課的內(nèi)容進行提綱挈領(lǐng)的回顧,由此督促學生課下自主復習,及時回顧,保證知識的連貫性,達到溫故而知新的目的。這些互動式教學方法促使學生自主閱讀教材,并運用英語語言表達自己對課程內(nèi)容認知,取得了很好的教學效果。
3•感知式教學:教學中利用各種方式讓學生直接感知實際的反應器。我們認為,僅給學生講授理論知識,往往很難達到預想的效果,而直接感知對化學反應工程教學具有非常重要的作用。由于反應器是化工工藝過程的核心設(shè)備,我校有大量的科研力量投入在反應器設(shè)計中,已開發(fā)的反應器包括催化裂化、催化裂解兩段提升管反應器及渣油加氫裂化懸浮床反應器等。此外,各科研組用于科學研究的反應器多種多樣,如固定床反應器、流化床反應器、釜式反應器等。在教學過程中,課程組教師創(chuàng)造各種條件,讓學生進入實驗室參觀實際反應裝置,不能參觀實物的,則以生動的照片、圖片來展示,將反應器的特點直觀地展示給學生,讓學生將抽象的理論與實物建立起聯(lián)系,顯著提高教學的實效。
4•訓練式教學:即教學注重學生對所學知識的反復實際訓練。目前推進的“卓越工程師培養(yǎng)計劃”中,很注重培養(yǎng)學生的工程設(shè)計能力,在化學工程與工藝專業(yè)隨后的課程中有專門培養(yǎng)工程設(shè)計能力的化工設(shè)計課程,其中不可避免地涉及化學反應器的設(shè)計。由此,在課堂教學中,我們除了讓學生就每個知識點進行反復訓練,還設(shè)計題目,讓學生就多個知識點甚至整個知識體系進行訓練;并設(shè)法找到工業(yè)實際反應器的數(shù)據(jù),例如石油化工過程中涉及的油品催化裂化流化床反應器、乙苯脫氫制苯乙烯固定床反應器、鄰二甲苯制苯酐反應器等,讓學生身臨其境地進行反應器計算或設(shè)計的訓練。在教學中,針對具體的教學內(nèi)容,我們分別采用不同的教學方法,激勵學生充分發(fā)揮主動性,并盡力使課程理論與工程實際相結(jié)合,取得了較為滿意的教學效果。
二、理論教學與實踐教學充分融合
近年來由于校院兩級投入的加大,我們的實驗和實踐教學條件取得了較大的發(fā)展?；瘜W反應工程課程組教師,充分抓住各實踐教學環(huán)節(jié)的機會,將本課程中的理論融入實踐教學之中。
目前,針對本課程所設(shè)置的教學實驗有五個,包括:多釜串聯(lián)反應器停留時間分布測定實驗、固定床及流化床的流動特性實驗、管式反應器內(nèi)的烴類裂解反應實驗、苯酐合成反應過程實驗以及乙苯脫氫制苯乙烯實驗,以強化學生對非理想流動、流體流動示蹤方法、停留時間分布、實際反應器形式以及轉(zhuǎn)化率、選擇性、反應器換熱方式等的認識。這些教學實驗,為本課程的實踐性教學提供了良好的支撐。進行相關(guān)實驗時,我們進一步強化學生所學的理論知識,重溫重要的概念,使學生在實驗過程中切實認識真正的反應器,并運用所學理論知識進行反應器的操控和數(shù)據(jù)的處理。
我校擁有良好的實踐和實習教學條件?；瘜W工程與工藝專業(yè)的學生均要經(jīng)歷認識實習和生產(chǎn)實習等實踐環(huán)節(jié)?；瘜W反應工程課程組教師充分利用這些實踐環(huán)節(jié),引導學生把課程的相關(guān)理論知識與現(xiàn)場實踐相結(jié)合。例如在實習中,我們給學生下達任務,了解相關(guān)工業(yè)反應器的形式,認識其特點,了解其中所發(fā)生反應的類型和特點,調(diào)研并取得反應器進出物料組成和流量數(shù)據(jù),以此進行物料衡算,計算目的產(chǎn)物的收率、選擇性等,使學生對反應工程所學內(nèi)容有一個回顧,體會到本門課程所學知識在實際工作中的作用,激發(fā)學習興趣,實現(xiàn)理論與工程實際的緊密結(jié)合。
我校專為化工專業(yè)建成了一個仿真計算實驗室,安裝了常減壓、催化裂化、加氫精制等典型的煉油裝置仿真軟件。在配合實習教學的同時,它們可以進一步深化學生對化工反應器的認識。仿真實驗室還安裝了化工設(shè)計模擬軟件,為化工設(shè)計實踐提供了良好條件。承擔化學反應工程課程的教師,也參與化工設(shè)計實踐的指導,從中進一步強化有關(guān)反應器設(shè)計理論的應用,使抽象的理論體現(xiàn)于具體的工程設(shè)計中,讓學生體會到學有所用。很多學生在化工設(shè)計總結(jié)中感慨地表示:以前學了那么多理論,不知道有什么用,通過化工設(shè)計,又將以前的理論知識回顧了一遍,設(shè)計出一套實際的裝置,收獲很大,很有成就感!目前,我國推進的“卓越工程師培養(yǎng)計劃”注重提升學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力,[5]本課程理論教學與實踐教學充分融合的教學方案無疑正好吻合了“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的總體思路,也是我們進一步努力的方向。
三、教學與科研相結(jié)合
科研在高等教育中具有十分重要的地位,要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,建設(shè)一支合格的教師隊伍,必須把科學研究作為提高教師素質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教學工作是教師的天職,而科研對教師學術(shù)水平的提高有著積極的促進作用。國內(nèi)外經(jīng)驗證明,沒有高質(zhì)量的科學研究,就不可能建立一支高水平的師資隊伍。沒有高水平的師資隊伍,同樣也不可能有高水平的教學質(zhì)量和科學研究?？蒲惺翘岣呓處熅C合素質(zhì)和教學能力的第一促進力。
我?；瘜W反應工程課程組教師均具有較強的科研背景,在煉油工藝和催化領(lǐng)域取得了大量的研究成果,掌握著該領(lǐng)域的最新進展,所承擔的科研任務大多與化學反應工程課程知識有著緊密的聯(lián)系。例如,催化裂化兩段提升管反應器就是利用化學反應工程的知識所開發(fā)出的新型反應器。已開發(fā)的多產(chǎn)丙烯(TMP)技術(shù)的中心環(huán)節(jié)也與非均相催化反應動力學和反應器設(shè)計直接相關(guān)。教師在科學研究中進行自我完善與發(fā)展,通過科研工作促進自我知識結(jié)構(gòu)的更新、知識體系的充實、對知識前沿的把握和對學科知識的理解,為教學內(nèi)容和教學方法的改革奠定了“能動性”基礎(chǔ)。
有深厚的科研背景,可以保證教師授課中知識傳授的準確性與知識重點的掌握,同時教學中教師會自然而然地把科研中獲取的生動案例結(jié)合進來,實現(xiàn)將科研成果向教學內(nèi)容的轉(zhuǎn)化。將科研成果融入課堂教學,一方面能有力促使學生掌握較寬的化學反應工程基礎(chǔ)知識,學習化學反應工程的研究方法與思路,了解化學反應工程最新進展及發(fā)展方向,另一方面也激勵學生提高創(chuàng)新思維的能力,加強工程觀點、提高分析工程問題和解決工程問題的能力。以下即是科研成果向教學轉(zhuǎn)化的兩個實例:
實例1,利用兩段提升管催化裂化技術(shù)的科研成果,課上給學生講授兩段提升管反應器的設(shè)計思路,從反應動力學特性、反應器流動特性等多角度進行案例剖析講解,使學生在理解理論知識的同時,接觸到工業(yè)實際反應器設(shè)計案例,抓住學生的興趣點,大大提高教學效果。
實例2,我們利用科研中對反應器流動行為示蹤研究的經(jīng)驗,生動形象地將非常抽象、難懂的非理想流動現(xiàn)象和概念介紹給學生,并利用圖片、動畫給學生演示非理想流動示蹤研究的過程,使學生產(chǎn)生濃厚的學習興趣。
教師們在科研工作中積淀的經(jīng)典案例和對學科前沿的把握,使學生感同身受地體會到知識的力量,增強了對工程技術(shù)科學的崇尚意識,有效地激發(fā)了探索和研究的熱情。
【摘要】 氫化可的松是哺乳動物主要的腎上腺皮質(zhì)激素類藥物和重要的甾體藥物合成的中間體。本文簡要綜述了其全化學合成、半合成法及全生物合成方法、路徑的國內(nèi)、外現(xiàn)狀及相關(guān)進展情況，并對其發(fā)展方向進行了評述和展望。
【關(guān)鍵詞】 氫化可的松； 甾體藥物； 化學合成； 半合成法； 生物合成
ABSTRACT Hydrocortisone is the major glucocorticoid and an important intermediate in steroid drug synthesis. The main synthetic approaches and progresses including total chemical synthesis， semi-synthesis and whole-cell bioconversion for hydrocortisone manufacture in domestic and other countries were briefly reviewed. Prospective and evaluation of hydrocortisone synthesis were also discussed.
KEY WORDS Hydrocortisone; Steroid agents; Chemical synthesis; Semi-synthesis; biosynthesis
氫化可的松(hydrocortisone，HC)的化學名稱為11β，17α，21-三羥基孕甾-4-烯-3，20-二酮，屬腎上腺皮質(zhì)激素類藥，是激素類藥物中產(chǎn)量最大的品種，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。目前中國、英、美、日、法等國及歐洲藥典均有收載。5體HC是哺乳動物腎上腺皮質(zhì)分泌的主要糖皮質(zhì)激素，其藥理作用是通過彌散作用于靶細胞，與其受體相結(jié)合，形成類固醇-受體復合物，激活的類固醇-受體復合物作為基因轉(zhuǎn)錄的激活因子，以二聚體的形式與DNA上的特異性順序鏈結(jié)合，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄， 增加mRNA的生成， 并以此為模板合成相應的
圖1
氫化可的松結(jié)構(gòu)示意圖蛋白，這些蛋白在靶標細胞內(nèi)實現(xiàn)類固醇激素的生理和藥理效應;HC能影響糖代謝，具有抗炎、抗病毒、抗休克和抗過敏等作用。主要用于腎上腺皮質(zhì)功能減退癥的替代治療及先天性腎上腺皮質(zhì)功能增生癥的治療，也可用于類風濕性關(guān)節(jié)炎、風濕性發(fā)熱、痛風、支氣管哮喘、過敏性疾病，并可用于嚴重感染和抗休克治療等［1～4］。HC也是制備其他幾種重要甾體藥物的原料藥。1948年，美國風濕病專家Hench在風濕病關(guān)節(jié)炎的治療中發(fā)現(xiàn)可的松在體內(nèi)轉(zhuǎn)化HC才具有療效。因發(fā)現(xiàn)可的松和HC的藥理作用，Hench、Reichstein和Kendal一起獲得了1950年的諾貝爾獎，并從此掀起了開發(fā)皮質(zhì)激素的。Wendler等用化學法合成了HC，但由于步驟多、收率低，導致藥品價格昂貴而難以工業(yè)化。此后，人們開始把目光轉(zhuǎn)向生物轉(zhuǎn)化方法。Fieser首先采用微生物轉(zhuǎn)化方法使HC工業(yè)化生產(chǎn)成為可能［5］。為提高轉(zhuǎn)化率和收率，國內(nèi)外研究人員做出了不懈努力，并取得較大進展。
1 化學合成法制HC
Woodward報道的HC全化學合成法近40步合成步驟［6］，以4-甲氧基-2-甲基苯醌作起始原料，經(jīng)20步合成了第一個全合成的非芳香類固醇dl-Δ9(11)，16-雙脫氫-20-去甲孕酮，后轉(zhuǎn)化成甲基dl-3-酮-Δ4，9(11)，16-三烯膽酸，甾體骨架中A、C和D環(huán)具有對應的活性位，三重不飽和醚可全加氫和氧化成甲基三酮別膽烷，然后用三價的鉻酸對11位氧化，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化得HC。但向C11-氧代氫化茚滿的C-17位引入HC側(cè)鏈是很困難的。烯基溴化鎂可在C-11β位具有高的立體選擇性［7］。報道的18步合成可的松［8］，該方法由環(huán)己烯衍生物開始經(jīng)11步反應合成17-異丙烯基茚滿酮，再據(jù)Stork方法經(jīng)7步反應合成可的松，Oliveto將HC醋酸酯轉(zhuǎn)化成它的3，20-二肟，二腙和縮二氨基脲，再通過鉀硼氫，硝酸作用脫去縮氨基脲得HC［9］。Minagawa等［10］向2，3-二氫茚中間體同時引進11-氧代基團和可的松側(cè)鏈，可使合成步驟大大縮短，但化學合成法步驟多，總收率低。
2 半合成法制HC
2.1 HC半合成法簡介
因全化學法合成HC價格昂貴，目前生產(chǎn)幾乎都采用含甾體母核的生物質(zhì)作原料的半合成法。甾體藥物半合成法的起始原料都是甾醇的衍生物，如從薯芋科植物穿地龍、黃姜、黃獨等植物根莖萃取的薯芋皂素；從絲竺屬植物劍麻萃取的劍麻皂素等。比較薯芋皂素(圖2)與HC(圖1)的化學結(jié)構(gòu)可知，必須去掉薯芋皂素中的E、F環(huán)。薯芋皂素經(jīng)開環(huán)裂解去掉E、F環(huán)后，即能獲得理想的HC關(guān)鍵中間體——雙烯醇酮醋酸酯。在此過程中，除將C3羥基轉(zhuǎn)化為酮基，C5、C6雙鍵位移至C4、C5位外，還需要引入三個特定的羥基。這些羥基的轉(zhuǎn)化和引入，有的較易進行，如C3的羥基經(jīng)氧化可直接得到酮基，與此同時還伴有5雙鍵的轉(zhuǎn)位。C21位上有活性氫原子，可通過鹵代之后，再轉(zhuǎn)化為羥基；利用雙鍵的存在，可經(jīng)過氧化反應轉(zhuǎn)化為C17羥基，并且由于X環(huán)的立體效應使C17羥基恰好為α-構(gòu)型。在HC半合成路線中，關(guān)鍵一步是C-11β羥基的引入。由于在C-11位周圍沒有活性功能基團的影響，常規(guī)化學法很難氧化非活潑碳氫鍵，而生物催化法卻能對它立體選擇性氧化。有效的菌種是黑根霉和犁頭霉。前者可專一性的在C-11位引入α-羥基，引入構(gòu)型恰恰相反，故還需將其氧化為酮得醋酸可的松，再用鉀硼氫對其進行不對稱還原，得C-11位β-羥基物，即HC；犁頭霉卻能在化合物S的C-11位上直接引入β-羥基，后者就縮短了合成HC的工藝路線［11］。圖2
薯芋皂素結(jié)構(gòu)示意圖
這兩種合成方法都是以薯芋皂素為起始原料，經(jīng)雙烯醇酮酸酯環(huán)氧化后，再經(jīng)Oppenauer氧化得環(huán)氧黃體酮。區(qū)別是在由環(huán)氧黃體酮出發(fā)后的不同合成路徑。梨頭霉法是由環(huán)氧黃體酮先上溴開環(huán)、氫解除溴上碘置換得醋酸化合物，再經(jīng)梨頭霉氧化直接引入C11位上β-OH得HC。黑根霉法是先在C11位上引入-OH后，經(jīng)用鉻酐鉻酸氧化C11位α-OH為酮基，再上溴開環(huán)，用Raney鎳氫消除溴，上碘置換得醋酸可的松，而后以縮氨脲保護C11、C20位上的酮基，用鉀硼氫還原C11位上酮基使成為β-OH，脫去C11、C20位上的保護基和水解C21位上的乙酰基后得到HC。
梨頭霉能在去氧氫化可的松(R5)C11位直接引入β-OH，縮短了合成HC的工藝路線。目前國內(nèi)生產(chǎn)HC的菌種主要是藍色犁頭霉，但由于藍色犁頭霉氧化專一性低，HC的收率受到限制。國外大都是用新月彎孢霉進行工業(yè)化生產(chǎn)，國內(nèi)對用新月彎孢霉進行生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)HC也有相關(guān)研究，但工業(yè)化生產(chǎn)較少。一般說來，新月彎孢霉對底物去氧氫化可的松醋酸酯(RSA)具有較低的脫乙?；钚?，而犁頭霉AS3．65卻對RSA呈現(xiàn)較高的脫乙酰活性。
生物轉(zhuǎn)化法大大簡化了HC的合成路徑，成本也大幅度降低。為提高轉(zhuǎn)化率和收率，研究人員做出了重大努力，取得了較大進展。
半合成方法中其它不同中間原料的主要合成途徑見圖3［10，12～17］。上述五種合成方法中以D方法最為簡潔，但新月彎孢霉的轉(zhuǎn)化率不高。如果以乙酸化合物為底物經(jīng)新月彎孢霉轉(zhuǎn)化，雖可在C11-β位引入-OH得到HC，但同時會產(chǎn)生14α-OH副產(chǎn)物。如果改用17α-乙酸化合物為底物，其立體阻礙效應可抑制14α-OH副產(chǎn)物的產(chǎn)生，HC產(chǎn)率可提高到70%左右。德國Schering公司將將乙酸化合物乙酰化得3β，17α，21-三乙酸酯化合物，經(jīng)黃桿菌轉(zhuǎn)化得17α-乙酸化合物，再經(jīng)新月彎孢霉轉(zhuǎn)化得11β-OH化合物S-17α-乙酸酯，將其溶解于甲醇，加NaOH使17α-乙酸酯水解即得HC，產(chǎn)率70%［18］，過程如圖4所示。
2.2 提高HC半合成收率及轉(zhuǎn)化率的途徑
國內(nèi)利用微生物進行生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甾體藥物，可將微生物胞內(nèi)酶引入反應體系，利用微生物全細胞對底物進行生物轉(zhuǎn)化。而在實際生產(chǎn)中，甾體化合物在水溶液中溶解度很低，一般溶解度范圍在10-5～10-6mol/L，而微生物體內(nèi)的11β-羥化酶位于水相中，又是一種胞內(nèi)酶，底物需要透過細胞膜進入細胞才能進行轉(zhuǎn)化反應，甾體底物與生物酶的接觸十分困難。而利用“變壓生物轉(zhuǎn)化技術(shù)”［19］，根據(jù)微生物本身特性，通過在生物反應的一定階段施加溫和壓力，以破壞底物RSA晶體結(jié)構(gòu)，顯著改善其在水相中的溶解性，增加生產(chǎn)菌株的細胞膜通透性，可促進底物與胞內(nèi)酶的結(jié)合，使藍色犁頭霉HC轉(zhuǎn)化率提高15%。
楊順楷等［20］采用超聲法制備底物去氧氫化可的松(RS)-β-環(huán)糊精包合物，可提高甾體生物轉(zhuǎn)化的底物投料濃度50%。若采用連續(xù)兩批次生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)HC，也可提高底物濃度和HC的轉(zhuǎn)化率。以新月彎孢霉的Ⅱ級培養(yǎng)18h的活菌絲為C11β位羥化催化劑［21］，結(jié)合液相提取及菌絲淘析處理的方法，該工藝底物轉(zhuǎn)化率可維持在65%以上，HC的收率可達60%。此外可分離回收未轉(zhuǎn)化的高價值的甾體底物RS。
藍色犁頭霉的二級發(fā)酵培養(yǎng)工藝，分離出菌絲物在液相懸浮介質(zhì)中對RS底物進行C11β-羥基化，在底物濃度相同的情況下，與直接發(fā)酵氧化(一步轉(zhuǎn)化法)比較，氧化(C11β-羥基化)速度提高1～2倍，縮短了發(fā)酵周期；RS的投料濃度也比直接發(fā)酵氧化提高了1.2～1.3倍，間接提高了轉(zhuǎn)化率［20，22］。
對于微生物轉(zhuǎn)化合成HC的方法，為了提高產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率，國內(nèi)、外都進行了不懈的努力。發(fā)展藥物合成中一步分離的發(fā)酵工藝可使整個工藝簡化。從RS開始合成去氫HC，需要連續(xù)兩步微生物轉(zhuǎn)化反應。若對每步反應的產(chǎn)物進行提取、分離，勢必造成人力、物力和時間的浪費。若：①采用兩種微生物分別培養(yǎng)后轉(zhuǎn)化，Mazumder［23］成功地采用兩種不同的固定化微生物，連續(xù)轉(zhuǎn)化RS得到了去氫HC；②兩種微生物分別培養(yǎng)后混合轉(zhuǎn)化，Shull用培養(yǎng)好的草分枝桿菌(Mycobaccerium phlei)菌液稀釋新月彎孢霉混合，經(jīng)一步轉(zhuǎn)化使RS變成去氫HC；③兩種微生物混合培養(yǎng)與轉(zhuǎn)化也能使整個工藝簡化［24］。另外藥物合成需要與反應器設(shè)計、分離純化、過程強化等化學工程技術(shù)更加緊密地合作才能取得更大的效果。
2.3 減少副產(chǎn)物產(chǎn)生的方法
減少副產(chǎn)物的生成也是提高HC轉(zhuǎn)化率的重要方面。HC黑根霉和犁頭霉半合成工藝中最大的副產(chǎn)物是表氫化可的松，即C11α-羥基化合物。它是沒有生理活性的副產(chǎn)物。對合成甾體糖皮質(zhì)激素來說，由于11β-OH是抗炎藥物必須的基團，最重要的微生物轉(zhuǎn)化是羥化反應。Hayano將C-11-α和C-12-α位的氫用3H所取代的孕甾-3，20-二酮作為底物，用黑根霉進行羥化來進行研究，說明甾體的酶促羥化反應是羥基位置上的氫被直接取代，即羥基取代的立體構(gòu)型是由氫原子原來所占的空間位置決定的。11-β-羥化其上羥基的立置是豎直的，由于10，13角甲基的存在，11-β-豎鍵羥基的立體阻礙比11-α-橫鍵羥基位阻為大，造成11-β-羥化比11-α-羥化收率低，且副產(chǎn)物較多。表氫可的松可轉(zhuǎn)化為可的松或其它甾體，如氟氫可的松等加以利用，以減少原料的浪費。
王敏等［25］通過采用細胞通透劑二甲基亞砜和丙二醇來提高HC轉(zhuǎn)化的立體選擇性，其中二甲基亞砜能使β/α值提高5%，丙二醇能使β/α值提高9%。他們在開展犁頭霉對RSA的羥基化研究中，選擇洗滌菌絲懸浮在檸檬酸緩沖液中有利于C11β-羥基化，指出無論是犁頭霉或新月彎孢霉在C11β-羥基化反應中，洗滌菌絲可提高羥化酶的專一性，減少異構(gòu)體副產(chǎn)物的形成［26］。
波蘭學者Sedlaczek等在新月彎孢霉對RS的C11β-羥基化過程消除副產(chǎn)物方面取得了引人注目的進展［27］。通過理性了解真菌的系統(tǒng)生物學知識，借助傳統(tǒng)的誘變選育技術(shù)，對新月彎孢霉菌絲細胞的原生質(zhì)體(有完整核型)用化學誘變劑NTG處理，分離選育出對甾體RS的C11β-羥基化穩(wěn)定型的突變株，可顯著降低副產(chǎn)物量的65%，獲得產(chǎn)率較親株高28.5%。
Modilnisky等在開展藍色犁頭霉(TieghemeUa orchidis)對RSA生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)HC的實驗研究中，將培養(yǎng)基中的葡萄糖用蔗糖或淀粉替代，結(jié)果并沒有造成C11α-和C11β-羥化甾體產(chǎn)物數(shù)量比例的改變，但卻呈現(xiàn)了利用蔗糖作碳源的試驗組轉(zhuǎn)化速度較淀粉組快1.5倍，較利用葡萄糖組快2倍的試驗結(jié)果。放大試驗中，在不超過10～14h轉(zhuǎn)化期間內(nèi)，生成產(chǎn)物HC的數(shù)量比例達到55%～60%。值得指出的是該RSA的底物質(zhì)量濃度較低(0.5g/L)，實際應用價值有限［28］。
若以RS-17α，21-二醋酸酯為底物代替常規(guī)的去氧氫化可的松醋酸酯(RSA)，實驗轉(zhuǎn)化結(jié)果中副產(chǎn)物14α-羥基-RS的生成量明顯減少［29］。這是因為在甾體分子C14-位附近的α面當引入較大的取代基，如17α醋酸酯，可造成14α-位的立體障礙，抑制14α-羥基化活性，提高11β-羥基化物的收率。荷蘭Gist公司采用化合物RS-17α-醋酸酯為底物，獲得了高收率的HC及HC17α-醋酸酯的混合物，后者易水解為HC。
3 全生物合成HC
動物體內(nèi)能合成三類重要的類固醇：糖皮質(zhì)激素(如HC)、鹽皮質(zhì)激素和性激素。在動物腎上腺皮質(zhì)內(nèi)，由線粒體側(cè)鏈分裂膽固醇，使之轉(zhuǎn)化成孕烯醇酮，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(sER)和線粒體中脫氫成黃體酮，再經(jīng)過細胞色素P450酶的17α羥化、皮質(zhì)脫氧、11β羥化三步酶促反應，最終在線粒體中轉(zhuǎn)化為HC；也可用植物Δ7還原酶修飾麥角固醇主體利用簡單碳源轉(zhuǎn)化成孕烯醇酮(圖5)［30］。
Dumas等報道，酵母本身并不合成膽固醇，也不從外界吸收固醇類。它需要以簡單的含碳化合物，如乙醇和葡萄糖為原料，通過7還原酶合成類似于膽固醇的物質(zhì)，麥角固醇，然后模仿腎上腺合成HC［31］。這需要在酵母體內(nèi)重新組建人體合成HC的整個途徑，也就是將合成途徑中所需的全部基因引入酵母體內(nèi)，而酵母體內(nèi)存在的對合成目標產(chǎn)物不利的基因也將被
圖5
HC生物合成(A)在腎上腺皮質(zhì)中，(B)在重
組酵母體系中。黑框表示在線粒體中反應，灰框表示在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細胞質(zhì)表面反應①細胞色素P450側(cè)鏈分裂酶；②P450 17α羥化酶；③3β-羥基脫氫異構(gòu)酶；④P450 21-羥化酶；⑤P450 11β-羥化酶；⑥Δ7還原酶除去［32］。
酵母合成HC是在一種高專一化的酶，即細胞色素P450單(加)氧酶催化下進行的。細胞色素P450系列酶是一個亞鐵血紅素蛋白大家族，主要應用在藥物代謝和類固醇、油脂、維生素及天然產(chǎn)品的合成中。他們在不活潑C-H鍵中插入氧原子方面有顯著作用，但他們的應用受限于底物的敏感性、低活性、不穩(wěn)定性及需要輔因子。人們通過不同的途徑，如變異、化學修飾、條件工程及固定化希望有效攻破這些難題［33］。
2003年，法國、德國學者和企業(yè)界合作［31］，首次全生物合成了HC。該重組人源化酵母工程設(shè)計制備13個工程基因并表達在單個酵母體中，其中9個基因由外源機體哺乳動物及植物提供。構(gòu)建成功的這一酵母工程菌，它能表達1個植物酶基因，引入8個相關(guān)哺乳蛋白酶，需優(yōu)化兩個線粒體系統(tǒng)，敲除4個產(chǎn)生副反應基因，使得原本僅產(chǎn)生麥角甾醇的酵母菌能利用簡單碳源乙醇，糖等制得HC。這項研究成功解決了①CYP11A1底物的自生產(chǎn)；②線粒體P450及相關(guān)載體的靶目標；③人工生物合成的新陳代謝平衡；④將中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為代謝終產(chǎn)物的副反應的識別和防止；⑤對酵母有毒害作用的中間產(chǎn)物識別等難題。識別出兩個主要的副反應是：由ATF2的基因產(chǎn)物催化的孕烯醇酮的酯化和由GCY1和YPR1基因產(chǎn)物共同催化的17α-羥基孕酮的20-酮的減少?？赏ㄟ^使這兩種酵母基因失活減少副反應的產(chǎn)生。研究結(jié)果可使HC占所有類固醇產(chǎn)物的70%，理想情況下副產(chǎn)物僅有11-脫氧皮質(zhì)醇和皮質(zhì)酮。該方法簡潔，有望成為HC生產(chǎn)的新途徑。
4 結(jié)語
綜上所述，目前甾體微生物轉(zhuǎn)化中受到人們關(guān)注的領(lǐng)域有［23，30～33］：①將微生物基因工程的概念應用于甾體微生物轉(zhuǎn)化，發(fā)展整體生物催化；②發(fā)展酶催化，通過修飾和固定化以提高選擇性、穩(wěn)定性、利于它們的協(xié)同催化及循環(huán)利用；③提高水不溶性底物的溶解度或提高酶和細胞在有機相中的生物活性及穩(wěn)定性；④發(fā)展酶的在線再生和循環(huán)催化、有用物連續(xù)回收，更好地利用作為工業(yè)廢料的甾醇化合物以生產(chǎn)有用的甾體化合物中間體；⑤修飾培養(yǎng)基、產(chǎn)物連續(xù)采出以提高收率和產(chǎn)量。人們希望在控制微生物轉(zhuǎn)化方面能進一步發(fā)展，以進一步降低成本。
我國是甾體激素藥物的生產(chǎn)大國，其中HC又是產(chǎn)量很大的品種。但是HC的微生物轉(zhuǎn)化收率與國外先進水平存在一定差距，故在對發(fā)酵工藝條件改進的同時，需要進一步加強對HC基因工程和代謝組學的研究、開發(fā)全生物合成新工藝，加速新菌種引進及菌種改良，以提高其選擇性、耐受性和轉(zhuǎn)化率；另一方面藥物合成需要與反應器設(shè)計、分離純化、過程強化等化學工程技術(shù)更加緊密合作，盡快建立起多藥源、快速量產(chǎn)的柔性制藥工程體系，使我國早日成為具有循環(huán)經(jīng)濟特點的甾體藥物生產(chǎn)強國。
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關(guān)鍵詞：學科文化；中學化學教學；育人功能
文章編號：1005–6629（2013）10–0010–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
學科文化是在學科的發(fā)展過程中形成的獨特知識體系、學科價值體系、語言系統(tǒng)與行為習慣等方面的總和，它在理想人格塑造、價值取向引導、思維方式養(yǎng)成與行為方式導向各維度上對學生的發(fā)展具有極其重要的教育影響力。承擔著學科文化傳承任務的相應課程，既是學科知識的載體，也是學科文化的載體。從學科文化視角研究和探索中學化學學科的育人功能，能夠豐富和發(fā)展中學化學課程的教育價值，更多地體現(xiàn)出對人的一種訓練和培養(yǎng)，使中學化學學科教育真正為提升學生的科學精神和人文素養(yǎng)服務。
1 化學學科文化的構(gòu)成
化學是自然科學中的一個分支，在科學技術(shù)和社會生活的方方面面正起著越來越大的作用?；瘜W科學成果的應用，極大地促進了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，成為人類進步的標志?；瘜W發(fā)展成為自然科學的重要學科之一，經(jīng)歷了古代化學時期、近代化學時期和現(xiàn)代化學時期3個階段。今天化學已發(fā)展到擁有無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高分子化學與化學工程學等幾大分支，并由此衍生出了許多新興的交叉學科。
化學學科文化是指在化學學科發(fā)展的過程中，創(chuàng)造和形成的化學學科理論體系，所具有的思想、方法、概念、定律，所采用的語言符號、價值標準、科學和人文精神、文化產(chǎn)品，以及教學和行為習慣的總和[1]。而化學學科知識、價值、思維、語言、教學和行為習慣等是化學學科文化的核心要素[2～4]。
1.1 化學知識和價值觀點
化學學科知識與化學學科文化之間具有密切的聯(lián)系。一方面，化學學科知識的發(fā)展是化學學科文化產(chǎn)生的基礎(chǔ)和存在的依據(jù)，并豐富了化學學科文化。如人類對原子結(jié)構(gòu)的認識，經(jīng)歷了道爾頓實心模型、湯姆遜糕棗模型、盧瑟福行星模型、玻爾模型和量子力學模型等，在其發(fā)展過程中不但發(fā)展了原子結(jié)構(gòu)的知識和理論，其“依據(jù)事實-提出假設(shè)-抽象建模-實驗驗證”的研究思想和方法也豐富了化學學科文化；人類對酸堿的認識經(jīng)歷了樸素酸堿概念、酸堿電離理論、酸堿溶劑理論、酸堿質(zhì)子理論、酸堿電子理論和軟硬酸堿理論等發(fā)展過程，豐富了“堅韌不拔、不斷求索”的化學學科精神。另一方面，化學學科文化是維系學科學術(shù)共同體的基石，也是化學學科知識發(fā)展的內(nèi)在動力。學科共同體成員堅信化學學科是造福人類的，追求人與自然、社會和諧發(fā)展的價值取向，遵循化學學科研究的行為規(guī)范，以偉大的化學家為榜樣，不斷探索化學科學的真諦，使化學學科知識得以豐富和發(fā)展。如新元素的發(fā)現(xiàn)、稀有氣體化合物的合成等，正是化學科學方法得以科學應用所取得的成果。
從哲學意義上說，學科價值是指學科對人類的有用性。這種學科的有用性包括了理論與實踐上的有用性，個體與社會層面上的有用性等等，不同的學科有用性反映了不同的學科價值，形成學科之間區(qū)別的重要標志?；瘜W是理論和實驗結(jié)合、基礎(chǔ)和創(chuàng)新并重的學科?；瘜W學科的價值主要體現(xiàn)的兩個方面，一是通過揭示客觀事物的變化運動規(guī)律而得到價值體現(xiàn)，二是通過創(chuàng)造和識別能服務于人類社會發(fā)展的新物質(zhì)而得到價值體現(xiàn)的。
1.2 思維方法和語言系統(tǒng)
學科方法實際上是學科內(nèi)開展科學研究的基本方式與途徑，不同的學科往往以不同的方法論指導學科內(nèi)開展科學研究，形成了不同學科之間思維方式的差異。學科方法（也可以說成是學科共同體成員的思維方式）是學科文化的內(nèi)核，是學科共同體所有成員特有的研究和思維方式。
化學學科研究方法主要有觀察法、科學實驗法、歸納法、數(shù)學方法、假說與模型等等?；瘜W學科共同體成員習慣于根據(jù)實驗事實，進行歸納概括、抽象推理的思維，習慣于從實物粒子的微觀結(jié)構(gòu)視角揭示物質(zhì)變化本質(zhì)的思維；習慣于關(guān)注環(huán)境因素對體系狀態(tài)和性質(zhì)影響的思維；習慣于提出假設(shè)、建構(gòu)模型、實驗論證的思維。
化學實驗方法在化學學科方法中具有特殊的地位。化學是以實驗為主要研究方法的基礎(chǔ)科學，即使是計算化學迅速發(fā)展的今天，化學實驗依然是檢驗化學原理和計算結(jié)構(gòu)的唯一標準。正如化學教育家傅鷹先生所說，只有實驗才是化學的最高法庭。
語言是文化的產(chǎn)物、載體和現(xiàn)象，是思維的物質(zhì)外殼與呈現(xiàn)形式，是學科文化的窗口。每一學科獨特的思維方式?jīng)Q定了其獨特的語言方式或言語體系，學科共同體成員用這些專業(yè)言語體系進行學術(shù)上、思想上和情感上的交流，傳遞建立在學科知識和信仰體系之上的宇宙觀、人生觀和知識觀。
化學學科在發(fā)展過程中形成和豐富了自身學科語言?；瘜W語言主要包括文字語言、符號語言和圖表語言等。普適、通用和簡捷的化學語言，能將眾多的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、組成、變化和性質(zhì)等化學事實表達出來（如化學符號CO，表達了一氧化碳分子的組成、共價鍵成鍵情況、孤對電子數(shù)目等信息）?；瘜W學科共同體成員用化學語言表示物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性能及其變化規(guī)律，化學語言是化學學科共同體成員進行化學思維、學術(shù)和思想交流不可缺少的工具和中介。
1.3 化學研究和教學行為習慣
學科研究和學科教學是學科最主要的學術(shù)活動形式，學科研究習慣和學科教學行為不但是學科文化的重要要素，更是學科文化傳承和發(fā)展的基本保障。學科共同體成員的學科教學與研究習慣具有一致性，正是這種一致性保證了學科及其學科文化的延續(xù)和發(fā)展。學科共同體成員在長期的學術(shù)研究和教學過程中，學科知識和觀點逐漸內(nèi)化成學科成員的學識和信仰，逐漸改變著個人的人生觀和價值觀。伴隨著學科知識的獲取和傳授，學科文化就在不知不覺中深深地影響著所有學科共同體成員的思想、規(guī)范、行為和習慣等，并成為他們參加社會生活的重要經(jīng)驗和手段。
化學教學是由教師的教和學生的學所組成的雙邊活動。在教師有目的、有計劃、有組織的指導下，學生掌握系統(tǒng)的化學科學基礎(chǔ)知識和基本技能，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展能力，形成一定的學科素養(yǎng)和社會所期望的道德品質(zhì)?；瘜W教學行為體現(xiàn)了化學學科前輩們進行研究和教學的行為習慣，化學教學行為能夠內(nèi)化為學生的行為習慣。
化學的學科特點和價值觀點一定程度上決定著化學研究和教學行為習慣。化學服務于人類社會發(fā)展的價值取向，促使化學研究和教學關(guān)注化學在生產(chǎn)和生活中的應用；化學研究著力解決生產(chǎn)、生活和社會發(fā)展中的問題，化學教學關(guān)注對學生應用化學知識解決實際問題能力的培養(yǎng)；化學揭示客觀事物本質(zhì)及其規(guī)律的價值取向，要求化學研究應具有懷疑的、思辨的品質(zhì)，促使化學教學教真實的化學、有用的化學，重視實驗探究在化學研究和教學中的作用；而“化學是一門實驗的科學”這一學科特點也同樣決定了化學研究必須以實驗為主要研究手段，化學教學也應引導學生進行以化學實驗為主要方式的探究學習。
2 化學學科文化的育人功能
教育既是一個知識傳授的過程，又是一個文化育人的過程。這就表明學科教育存在兩個維度，一是知識維度，即以知識為中心，追求知識的系統(tǒng)性、理論體系的完備性，把對事物的認識作為主要目的的教育。二是文化維度，即以文化為中心，在知識教育基礎(chǔ)上關(guān)注文化，使學科教育成為關(guān)注學生如何適應社會并成為全面發(fā)展的人的教育。學科文化是教育最主要的文化資源、最基本的教育內(nèi)容。從文化視角研究和探索學科教育思想、方法，可以豐富、發(fā)展和完善當前的教育理論，有助于開闊教學的視野，優(yōu)化師生的知識結(jié)構(gòu)。
今天的化學教育已經(jīng)不單純是化學知識的教育，通過化學課程的實施，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和人文精神是化學教育的最終目標。作為中學課程結(jié)構(gòu)中科學領(lǐng)域的一個科目的化學，既是一種科學知識體系，又是一個教育科目。這就決定了化學學科的知識體系，既必須符合科學知識本身的規(guī)律，又要符合學生的學習與認知規(guī)律，符合學校的教學規(guī)律?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（實驗）》明確要求，要在人類文化背景下構(gòu)建化學課程體系，理解化學課程的人文內(nèi)涵，發(fā)揮化學課程對培養(yǎng)學生人文精神的重要作用；要在化學課程實施中，結(jié)合人類探索物質(zhì)及其變化的歷史與現(xiàn)代化學科學發(fā)展的趨勢，引導學生形成科學的世界觀；要從學生已有的經(jīng)驗和將要經(jīng)歷的社會生活實際出發(fā)，讓學生認識化學與人類生活的密切關(guān)系，關(guān)注人類面臨的與化學相關(guān)的社會問題，培養(yǎng)其社會責任感、參與意識和決策能力；要通過化學課程的實施，讓學生養(yǎng)成務實求真、勇于創(chuàng)新、積極實踐的科學態(tài)度。
因此，化學學科文化的育人功能是指化學學科文化主體、學科文化場域，以及包括知識理論體系、學科價值體系等在內(nèi)的學科文化核心要素，對學生理想人格的塑造、價值觀念的形成、思維方式與行為習慣的養(yǎng)成等方面施加影響的能力[5～7]。化學學科文化中的價值取向、思維方式、行為規(guī)范、語言系統(tǒng)等都是豐富的教育資源，對于學生的成長和發(fā)展具有重要的定向和規(guī)范作用。在中學化學課程實施中，在重視化學學科知識的教育意義的同時，關(guān)注化學學科知識背后潛藏的文化背景和價值體系的教育意義，既能引導學生思維和行為方式的養(yǎng)成，又能培養(yǎng)他們形成認識世界的科學態(tài)度與高尚理想人格，從而提高綜合素質(zhì)。
2.1 運用化學學科文化，塑造學生的理想人格
人格是人的內(nèi)在品質(zhì)結(jié)構(gòu)與外部行為方式的一種相對穩(wěn)定的個性綜合特征。人格既是個人所獨有的特質(zhì)，又是個人經(jīng)社會化所獲得的整體，具有鮮明的時代特征。當代學生的理想人格應該包括“有理想、有信念，具有與時俱進的人生觀和價值觀；既具有良好的自我意識和獨立能力，又具有良好的團隊精神和和諧的人際關(guān)系；能積極參與社會實踐，勇于開拓創(chuàng)新，具有強烈的社會責任感”等。學生人格的塑造事關(guān)社會的進步和發(fā)展，基礎(chǔ)教育承載著幫助學生建構(gòu)既適應時代的需求又不失學生個性特色的理想人格的任務。
徐光憲先生曾經(jīng)說“化學是一門承上啟下的中心學科”。他認為科學可按照它的研究對象由簡單到復雜的程度分為上游、中游和下游。數(shù)學、物理學是上游，化學是中游，生命、材料、環(huán)境、能源等朝陽科學是下游?；瘜W是中心科學，是從上游到下游的必經(jīng)之地。盡管今天的化學看上去沒有那些學科炫耀和光彩，卻始終默默地發(fā)揮著本學科必不可少的作用。化學學科發(fā)展的終極目標是促進人類社會發(fā)展。從生產(chǎn)生活實踐中孕育產(chǎn)生的化學科學，從誕生之日起就深深打上了服務于人類社會的烙印，化學學科共同體成員在化學學科中所進行的研究都是以服務于人類社會為終極目標的?；瘜W學科不僅與人類的衣、食、住、行等方面密切相關(guān)，而且通過與相關(guān)學科的滲透、交叉與融合而產(chǎn)生了眾多新興的應用性更強的學科和研究領(lǐng)域，其成果應用極大地推動了人類社會進步和發(fā)展，并造福了人類?；瘜W學科服務于社會發(fā)展的價值取向能夠有效地塑造學生報效社會的價值觀，培養(yǎng)學生的社會責任感和使命感。
在化學科學發(fā)展進程中，許多化學家為化學科學的發(fā)展做出了杰出的貢獻，他們?yōu)榭茖W而獻身的事跡是化學學科價值的核心內(nèi)容?；瘜W家們的事跡是我們進行學科文化教育，塑造學生理想人格的重要資源，門捷列夫?qū)υ刂芷诒淼木幹?、居里夫婦對放射元素鐳的發(fā)現(xiàn)、候德榜制堿工藝的發(fā)明，無一不閃爍著為科學進步和為社會發(fā)展堅持信仰、勇于創(chuàng)新、不懈追求的人格力量。而化學學科所取得的每一進步，都體現(xiàn)著“在爭論中堅持追求、在合作中取得創(chuàng)新、在堅守中獲得成功”的特點，更能對學生進行理想人格的塑造。
2.2 運用化學學科文化，培養(yǎng)學生的思維方法
不同的學科中有著各自公認的觀察問題、分析問題和解決問題的方式及衡量標準。學生通過學科學習，在耳濡目染中習得了該學科文化定的感知、思維和行為模式，即學會了本學科特有的觀察問題、分析問題和解決問題的方式，形成了該學科特定的專業(yè)習性。學生在學科學習中形成的學科習性不僅限于專業(yè)領(lǐng)域之內(nèi)觀察問題與分析問題的方式，也會（自覺或不自覺地）影響到學生觀察社會和世界的方式。
化學科學形成和發(fā)展過程中經(jīng)常運用的、具有化學學科特征的化學科學研究方法是很好的培養(yǎng)學生思維方式的素材?；瘜W在研究客觀事物及其變化、創(chuàng)造和識別物質(zhì)的過程中，運用觀察、實驗、分析比較、假說、建模、概括、歸納和抽象演繹等科學方法，推動了化學科學的發(fā)展。例如，化學對物質(zhì)結(jié)構(gòu)認識所經(jīng)歷的“歸納事實提出假設(shè)建構(gòu)模型發(fā)現(xiàn)新的事實實驗驗證……”的發(fā)展模式，化學原理和理論發(fā)現(xiàn)（如酸堿理論的發(fā)展）經(jīng)歷的“歸納實驗事實提出理論假設(shè)實踐檢驗……”的發(fā)展歷程，都是化學教育的重要內(nèi)容。這一整套科學的學習和訓練過程，使得學生在掌握學科知識的同時，不斷內(nèi)化形成看待問題的嚴謹?shù)倪壿嫹治瞿芰退急娴膶嵶C精神。因此，在化學學習中形成和發(fā)展的科學思維方法，不僅有利于化學學習，而且更能夠為學生的終身發(fā)展服務。
2.3 運用化學學科文化，規(guī)導學生的行為習慣
化學教學對學生行為習慣的養(yǎng)成具有重要意義。通過化學課程的教學實施，可以幫助學生了解化學科學發(fā)展的線索，了解化學基本概念和基本理論演進變革的總輪廓，并透過歷史過程，認識它們的發(fā)展規(guī)律；通過化學課程的教學，能讓學生更好地理解化學理論和實踐的辯證關(guān)系，具體地展示化學學科發(fā)展是如何依賴于化學實驗的進步，在實驗的推動下發(fā)展和更新理論，新的理論又如何反過來指導和開拓新實驗、新技術(shù)；通過化學課程學習，能讓學生明確化學發(fā)展的動力，認識化學發(fā)展同社會生產(chǎn)和科學技術(shù)發(fā)展的關(guān)系；通過化學課程教學，能夠讓學生了解化學發(fā)展歷史上有不少具有真知灼見、不畏艱難、孜孜以求、勇于創(chuàng)新的化學家，在曲折崎嶇的科學征途上，為后人留下他們的業(yè)績，他們高尚的思想情操，大膽的創(chuàng)新精神，嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，刻苦的治學道路，是永遠值得借鑒與學習的。
化學研究的對象是分子層次的實物粒子及其聚集體，實物粒子的客觀存在性決定了化學學科具有真實性的特征。教真實的化學，可以幫助學生形成講真話、做真人的行為準則?；瘜W堅持將化學實驗作為衡量化學理論和原理的準繩，以實驗為基礎(chǔ)，讓事實說話。教實驗的化學，在做中學化學，可以幫助學生形成實事求是的科學態(tài)度，鍥而不舍、頑強執(zhí)著的科學精神?；瘜W學科產(chǎn)生于社會實踐，化學學科發(fā)展促進了人類物質(zhì)文明，可以引導學生更加關(guān)注社會實踐活動，培養(yǎng)學生的實干精神。而實驗教學、情景教學、探究教學、問題解決教學、合作學習等化學教學方式的應用，則能更好地培養(yǎng)學生在學習和生活方面良好的行為習慣。
傳承化學學科文化、促進學生發(fā)展的化學課程的實施，一定要構(gòu)建“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態(tài)度與價值觀”相融合的化學課程目標體系；一定要重視化學方法教育，重視化學實驗教學，重視化學服務于人類社會發(fā)展的教育；一定要強化科學探究意識，促進學習方式的轉(zhuǎn)變，引導學生像科學家那樣進行探究學習；一定要幫助學生認識化學與人類生活的密切關(guān)系，關(guān)注人類面臨的與化學相關(guān)的社會問題，培養(yǎng)學生應用化學知識解決實際問題的能力；一定要理解化學課程的人文內(nèi)涵，發(fā)揮化學課程對培養(yǎng)學生人文精神和科學素養(yǎng)的重要作用。
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