劉德智，徐一新，張 穎，梁 瑩，陳雅瓊，郭可愚

（上海健康醫(yī)學(xué)院，上海 201318）

Chemistry and the Living Organism是由美國Molly M.Bloomfield教授主編，紐約John Wiley&Sons出版社出版發(fā)行的一本廣受歡迎的化學(xué)教材。正如該教材前言所強調(diào)的“教材是為大學(xué)非化學(xué)類專業(yè)學(xué)生設(shè)立的化學(xué)課程，尤其是適合于未來從事醫(yī)學(xué)類職業(yè)的學(xué)生而編寫的一本教材”[1]。教材最顯著的特色是廣泛融合大量生動的醫(yī)學(xué)案例，善于從學(xué)生熟悉或可能遇到的醫(yī)學(xué)或社會問題講述基本化學(xué)概念和原理[2]，致力于培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)的興趣，傳授學(xué)習(xí)方法。其在內(nèi)容選擇、知識呈現(xiàn)、融合醫(yī)學(xué)、資源配套等方面頗具特色，對我國醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域化學(xué)課程的開發(fā)具有借鑒意義。

1 教材體系和主要內(nèi)容

教材內(nèi)容分為3個層級，共4個單元，由17章以及2個附錄組成。第一單元是“引言”，通過對苯酮尿病兒童患者的討論來說明學(xué)習(xí)化學(xué)的意義。第二單元是“化學(xué)背景”，介紹基本的化學(xué)術(shù)語。第三單元是“生命必需的元素”，討論對生物體至關(guān)重要的元素的功能。第四單元是“生命的化合物”，討論活的有機體中的大分子和這些分子之間的相互作用。教材體系和主要內(nèi)容見表1。

表1 教材體系、主要內(nèi)容及其融合醫(yī)學(xué)內(nèi)容

2 教材特色

從表1內(nèi)容可以看出，教材內(nèi)容體系既注重知識的系統(tǒng)化，同時又靈活地融合了生物、醫(yī)學(xué)、物理等學(xué)科知識。教材以會話方式將化學(xué)術(shù)語、概念、原理融入醫(yī)學(xué)和社會問題之中，旨在強調(diào)化學(xué)與學(xué)生的個人生活和未來職業(yè)生涯的密切聯(lián)系。另外，教材非常注重對學(xué)生學(xué)習(xí)方法和思維方法的引導(dǎo)。下面結(jié)合具體案例從3個方面介紹其特色。

2.1 課程內(nèi)容醫(yī)學(xué)情境化

融合醫(yī)學(xué)內(nèi)容是該教材最為顯著的特色。教材中每一章節(jié)均以醫(yī)學(xué)案例（類似小故事）開頭引入主題，試圖幫助學(xué)生理解本章將要學(xué)習(xí)的化學(xué)知識與醫(yī)學(xué)案例之間的關(guān)系。表1中最右列，列出了每章中所融合的醫(yī)學(xué)案例。下面結(jié)合兩個案例來介紹教材融合醫(yī)學(xué)內(nèi)容的方式。

案例1：苯丙酮尿癥。第一單元引言開頭講述了一個苯丙酮尿癥遺傳性疾病的家族病史的故事。比利的父母都是丙酮尿癥性狀缺陷基因攜帶者，他們的小孩比利患有苯丙酮尿癥，因?qū)@個疾病知之甚少，沒有引起足夠重視并進行人為干預(yù)，導(dǎo)致小孩智力發(fā)展遲鈍。后來從醫(yī)生那里了解到，苯丙酮尿癥是由于負責將苯丙氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼岬倪^程出現(xiàn)障礙（缺少苯丙氨酸羥化酶），導(dǎo)致體內(nèi)苯丙氨酸濃度過高，而酪氨酸（神經(jīng)發(fā)揮正常功能所需物質(zhì)）濃度過低。過量的苯丙氨酸改變了腦組織周圍的化學(xué)環(huán)境，導(dǎo)致了腦細胞的損傷，積蓄在體內(nèi)的苯丙氨酸通過其他途徑最終轉(zhuǎn)化成了苯丙酮酸等其他代謝物。最后在第17章中核酸內(nèi)容后又回到引言中的案例，介紹引起苯丙氨酸不能轉(zhuǎn)化為酪氨酸的原因是因為負責編碼苯丙氨酸羥化酶的基因發(fā)生了突變。在理解了疾病發(fā)生的化學(xué)機制后，比利的父母又生下了一個可愛的小女孩蘇珊，雖然也是苯丙酮尿癥患者，但是，在醫(yī)生的指導(dǎo)下，通過在飲食中添加酪氨酸來彌補體內(nèi)苯丙氨酸無法轉(zhuǎn)化的缺陷?？茖W(xué)的干預(yù)最終使得小女孩獲得了和其他健康小孩一樣的智力（正文配有比利和蘇珊兄妹對比圖，11歲男孩比利未及時干預(yù)治療，智力非常遲鈍，而兩歲半的妹妹蘇珊經(jīng)干預(yù)治療非常正常）[1]。

通過上述這段描寫，可以看出，教材以類似講故事的方式向讀者講述真實發(fā)生的醫(yī)學(xué)案例，將人體的必需氨基酸苯丙氨酸的羥基化反應(yīng)、氨基氧化反應(yīng)、羰基還原反應(yīng)等相關(guān)化學(xué)知識融入故事情境中，案例中關(guān)于苯丙酮尿癥是一種怎樣的疾病、癥狀有哪些、發(fā)病機制是什么、如何干預(yù)等一系列問題的揭示貫穿教材的始終。教材試圖啟發(fā)學(xué)生深刻認識到掌握化學(xué)知識對于認識疾病甚至治療疾病是非常重要的。這種模式對于醫(yī)學(xué)生而言或許是非常有價值的，不僅可以幫助學(xué)生認識疾病的化學(xué)本質(zhì)，直觀感受化學(xué)對于醫(yī)學(xué)發(fā)展的促進作用，更為今后運用化學(xué)知識創(chuàng)造性地解決醫(yī)學(xué)問題提供了可能。

案例2：含鈣抗酸藥與臨床副作用。第二單元第八章水和溶液化學(xué)開頭講述了一個中年保險代理商夫雷德，為防止因胃酸過多引起消化不良，常備一盒抗酸藥在身邊，且常大量飲用牛奶以防止胃潰瘍的形成。一天，他突然感覺頭暈、血壓升高、惡心，胃酸比平時多，去醫(yī)院檢查沒有查出病因。最后，醫(yī)生通過與其長時間的對話中，了解到他的日常生活習(xí)慣，獲悉這是一種因吸收了含鈣量高的抗酸藥和大量牛奶所引起的“乳—堿”綜合征。為了理解在患者身上所發(fā)生的什么，然后介紹胃的工作機制，胃如何分泌胃酸、胃酸如何殺菌、軟化食物、激活胃蛋白酶等。有時胃酸過多，引起消化不良和胃灼熱。夫雷德吃的抗酸藥片的“活性成分”是碳酸鈣。碳酸鈣溶解于胃中，分解成鈣離子和碳酸根離子，碳酸根離子中和胃酸的氫離子，解除消化不良和胃灼熱。碳酸鈣是一種極好的抗酸藥，它反應(yīng)快，能中和大量的酸，且長效、成本低。然而，就像夫雷德那樣，如果長期服用，會引起嚴重的副作用。最近研究表明，碳酸鈣能刺激胃酸的分泌，碳酸鈣也容易引起便秘。若反復(fù)服用以鈣為基礎(chǔ)的抗酸藥會引起血液中鈣離子含量的升高，而對于經(jīng)常喝大量牛奶的人而言，血液中含鈣量升高的可能性就會大大增加，夫雷德就是這種情況。鈣離子對人體發(fā)揮正常功能是必要的，但若血液中含鈣量過高，就會使體內(nèi)的反應(yīng)受到破壞，引起像夫雷德那樣的綜合癥狀。這種含鈣量的升高還會削弱腎功能，引起腎結(jié)石。醫(yī)生限制夫雷德喝牛奶，要求他轉(zhuǎn)而服用鋁鎂抗酸藥，一周后，他的癥狀就消失了[1]。

上述這段描寫將氯化氫水中的解離反應(yīng)、碳酸鈣溶解反應(yīng)、碳酸鈣與鹽酸中和反應(yīng)等相關(guān)化學(xué)知識融入醫(yī)學(xué)案例中，介紹了胃酸的產(chǎn)生和作用、碳酸鈣抗酸的機制、血液中鈣離子濃度變化與臨床癥狀、如何選擇抗酸藥等醫(yī)學(xué)內(nèi)容。通過案例啟發(fā)學(xué)生思考：臨床上如何通過溝通來獲悉患者患病的可能病因？如何針對不同患者選擇最佳治療方案？進而引導(dǎo)學(xué)生形成臨床思維，為形成解決臨床實際問題的能力奠定認知基礎(chǔ)。

2.2 知識呈現(xiàn)方式圖表化

教材正文運用了大量圖片和表格，各章中圖和表的數(shù)目以及圖表總數(shù)見表2。圖片和表格既是教材內(nèi)容的重要呈現(xiàn)方式，同時又是教給學(xué)生學(xué)習(xí)方法和思維方式的重要載體。

表2 各章中圖表分布統(tǒng)計

Chemistry and the Living Organism教材中很多圖片以宏微（宏觀與微觀）結(jié)合、類比等形式呈現(xiàn)，而宏微結(jié)合是運用微觀化學(xué)知識闡釋宏觀現(xiàn)象的能力，類比則是化學(xué)抽象概念學(xué)習(xí)的重要思維方式[3]。教材介紹原子的量子力學(xué)模型時，創(chuàng)造性地將微觀原子核外電子的運動和排布規(guī)律與宏觀劇場中的某個座位相聯(lián)系，進行類比，見圖1。原子核外的電子是按照能級分布的，除第一能級之外的每個能級又分為兩個或以上的亞能級，而每個亞能級中又包含了一個或多個能態(tài)或稱軌道函數(shù)，每個軌道函數(shù)可以包含零個、一個或兩個電子。好比在劇場中找某個座位，只能在這個劇場某一樓層，某個區(qū)域的第幾排里找到。同樣，一個原子里的電子，與該原子的某個能級的某個亞能級的軌道函數(shù)相關(guān)聯(lián)。這種形象化、直觀化的呈現(xiàn)方式不僅有助于化學(xué)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生理解抽象深奧的化學(xué)概念和原理，對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生甚至教師也具有啟發(fā)意義。

圖1 原子中電子的位置和劇場里的座位相似

2.3 教材資源系統(tǒng)化

Chemistry and the Living Organism不僅僅是一本教材，更是適合于醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)的教科書。教科書屬于教材，但不等于教材。真正的教科書需要有完整的課程資源為支撐[4]，該教材配套了豐富的課程資源，主要包含《學(xué)生學(xué)習(xí)指南》（主要為學(xué)生學(xué)習(xí)教材而準備，包含每章每節(jié)的內(nèi)容摘要、每節(jié)的重要術(shù)語、一套全面的自學(xué)習(xí)題問答）；《實驗手冊》（為鞏固教材討論過的原理，為每章而設(shè)計的實驗室練習(xí)，手冊共包含25個實驗，每個實驗包括：參考教科書；簡明的實驗程序、目的、安全措施；練習(xí)和問題，通過實驗讓學(xué)生親自觀察教材中描述的相互作用。另外，還包含與實驗手冊分開的實驗報告單）；《教師手冊》（主要包含教材各章后的習(xí)題答案、實驗練習(xí)答案和實驗手冊上學(xué)生需要做的實驗所涉及的藥品和儀器清單等）。完善的教材配套資源為學(xué)生的學(xué)和教師的教提供了重要保障，這也是該教材能夠經(jīng)久不衰、廣受歡迎的重要原因之一。

3 對我國醫(yī)學(xué)類專業(yè)化學(xué)教材建設(shè)的啟示

3.1 加強與醫(yī)學(xué)類學(xué)科的交叉融合

自20世紀50年代至今，半數(shù)以上的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎被與化學(xué)密切相關(guān)的分子生物學(xué)研究項目獲得。進入21世紀，半數(shù)以上的化學(xué)獎頒發(fā)給了與醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究。醫(yī)學(xué)與化學(xué)學(xué)科的邊界隨著學(xué)科間的交叉而愈發(fā)變得模糊，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究對化學(xué)基本原理和技術(shù)的應(yīng)用依賴性越發(fā)明顯，醫(yī)學(xué)生應(yīng)該知道這些運用，以便他們能夠洞察并理解未來[5]。筆者對所教授的臨床醫(yī)學(xué)和護理專業(yè)的調(diào)查顯示，73%的學(xué)生最希望獲得與醫(yī)學(xué)相關(guān)的化學(xué)內(nèi)容?；瘜W(xué)教材應(yīng)該加強與醫(yī)學(xué)類學(xué)科的交叉融合，尤其是臨床案例的引入，這可以極大地增強學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情與興趣。這對于拓展學(xué)生的眼界和今后開展臨床工作和研究都是非常有利的[6]。因此，在開發(fā)醫(yī)學(xué)類專業(yè)化學(xué)教材時應(yīng)注重與醫(yī)學(xué)類學(xué)科的交叉，加強典型醫(yī)學(xué)案例的開發(fā)，促進化學(xué)與醫(yī)學(xué)的深度融合。

3.2 創(chuàng)新內(nèi)容體系與內(nèi)容呈現(xiàn)方式

對比國內(nèi)外教材發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)教材內(nèi)容體系趨同、變化小，知識系統(tǒng)化和邏輯性強。國外教材內(nèi)容體系在兼顧系統(tǒng)化和邏輯性之外，富含創(chuàng)新和變化。如表1所示，Chemistry and the Living Organism教材在內(nèi)容選取上非常注重與中學(xué)知識的銜接，選擇與醫(yī)學(xué)密切相關(guān)的內(nèi)容以及醫(yī)學(xué)前沿內(nèi)容，例如：核醫(yī)學(xué)、酶和維生素、色譜分離技術(shù)等。而刪去了那些只為化學(xué)專業(yè)所需要的內(nèi)容和細節(jié)，例如：能斯特方程、原子軌道理論和分子軌道理論等。醫(yī)學(xué)類化學(xué)教材在內(nèi)容選取上應(yīng)該充分考慮到醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要和學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)，形成用微觀原子、分子的視角去理解、解釋宏觀醫(yī)學(xué)現(xiàn)象能力的內(nèi)容。此外，教材內(nèi)容的呈現(xiàn)應(yīng)有意識地將學(xué)習(xí)方法、思維能力培養(yǎng)與呈現(xiàn)方式統(tǒng)一起來。充分運用圖表等形式直觀呈現(xiàn)化學(xué)知識難點和抽象理論，加強對學(xué)生類比思維、宏微結(jié)合（運用微觀化學(xué)知識闡釋宏觀醫(yī)學(xué)現(xiàn)象）等核心思維能力的培養(yǎng)。另外，也可以運用比喻、人物對話、小故事、實驗演示等多種形式來豐富教材內(nèi)容的呈現(xiàn)形式，增強教材的親和力和可讀性。

3.3 完善和拓展教材資源

一本好的教材，想要獲得好的使用效果，需要有豐富的配套資源做支撐。隨著我國高校課程改革的推進，尤其是“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的興起，教材配套網(wǎng)絡(luò)鏈接以及云教材的開發(fā)，極大地豐富了教材配套資源。但是在實體配套資源建設(shè)上還存在量和質(zhì)的不足。如：缺乏專門為教師使用教材而開發(fā)的資源、教材配套實驗內(nèi)容陳舊刻板、教材章節(jié)后習(xí)題有答案無講解等。不妨借鑒Chemistry and the living organism教材的一些做法，開發(fā)具有功能明確的配套資源，例如可以配套《教師教學(xué)指南》向教師尤其是剛?cè)肼毜慕處熃榻B每個章節(jié)中的難點和學(xué)生可能出現(xiàn)的問題等，促進教師專業(yè)發(fā)展。學(xué)生實驗手冊的開發(fā)應(yīng)注意實驗內(nèi)容與理論教學(xué)的銜接，內(nèi)容設(shè)計與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和實際生活中的現(xiàn)實問題相結(jié)合，增強實驗主題的趣味性，讓學(xué)生真切體會到化學(xué)與醫(yī)學(xué)、生活的密切聯(lián)系。如：酸度計測定模擬血液的pH、尿液分析儀測定酮體含量、探究動物紅細胞在不同溶液中的形態(tài)變化等。