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河南焦作師范高等專科學校 程敏敏
【摘 要】通過教學實踐,提出給學生建立有機化學理論體系的重要性,指出突出理論教學,引進原版英文教材,實行雙語授課,利用網(wǎng)絡資源,加強與科研、生活的聯(lián)系等幾個方面有利于提高有機化學的教學效果。
關鍵詞 基礎理論;雙語教學;有機化學;教學效果
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2015)05-0092-01
基金項目:本文系2010年度河南理工大學精品課程建設和重點課程建設資助項目“2010年重點建設課程—有機化學”(編號:201002)的研究成果。
有機化學是應用化學、化學專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課, 也是材料化工、資源環(huán)境、生命科學等學科的基礎課。有機化學涉及范圍廣,理論性強,就課程本身來說它有三個主要的特點:其一,有機化合物和有機反應種類繁多;其二,有機反應受反應條件的影響極大,雖有規(guī)律可循,但例外情況也比較常見;其三,化合物性質對結構,有機反應對機理的依賴性強。學生在學習過程中容易出現(xiàn)輕邏輯推理,重機械記憶的錯誤認識。導致出現(xiàn)知識點混淆、易忘記,一些重點和難點內(nèi)容難以理解,面對實際問題無從下手等學習困難,很容易產(chǎn)生厭煩情緒,從而失去學習興趣。如何在課堂教學中為學生建立起有機化學的理論框架,使學生從繁重的記憶任務中解脫出來,提高學習信心與積極性,就成為有機化學教師必須思考的重要問題。
一、重視有機化學的基本概念、基礎理論,以及化合物的結構和立體化學教學,建立有機化學的理論體系
建立起正確的有機化學理論體系,對于學好有機化學有非常重要的作用。許多學生在學習有機化學過程中,不重視有機化學的基本理論,認為有機化學主要靠機械記憶就能學好,這是非常錯誤的認識。需要從下面幾個方面著手來指導學生掌握有機化學的理論體系。
1.首先建立起結構(Structure)、性質(Property)、機理(Mechanism)和反應(Reaction)四者之間相互聯(lián)系的邏輯關系。在這個關系中,結構和機理是基礎,性質和反應是衍生。首先要讓學生掌握化合物的結構特點,理解結構與性質的相互關系;掌握反應的機理,用反應來驗證機理,用機理來推測反應。只有從根本上理解每類化合物的結構,才能掌握其性質;只有從根本上理解每類反應的機理,才能掌握各種化學反應。
2.掌握并理解有機化學中常用的基本概念。有機化學基本概念是有機化學基礎知識的重要組成部分,是系統(tǒng)學習有機化學理論的基礎。有機化學基本概念與其他學科有著廣泛的聯(lián)系,特別是無機化學。從教學實踐來看,大多數(shù)學困生都不理解常見的概念性問題。
3.掌握常用的基本理論。如價鍵理論、雜化軌道理論、分子軌道理論、共振論、微觀可逆性原理等。這些理論有的抽象,如分子軌道理論,雖然不要求理解分子軌道理論的數(shù)理基礎,但是對分子軌道具體成鍵的特征必須掌握,像分子軌道對稱性的特點,節(jié)點變化的規(guī)律,成鍵軌道、反鍵軌道和非鍵軌道數(shù)目的確定等,有些理論比較具體,如共振論,就不僅僅是理解的問題,而是必須熟練的掌握,這樣才能更好理解反應機理和一些特殊的反應現(xiàn)象。
4.正確書寫有機化學中常見的表達式。如Lewis結構式、共振式和反應機理等。必須強調有機化學中常用表達式的書寫規(guī)則,特別是最基本的Lewis結構式的正確書寫。否則學生無法判斷共振式書寫的對錯,也無法比較共振雜化體的穩(wěn)定性和推導正確的反應機理。
5.重視緒論的教學,對有機化學課程的整體框架及相關內(nèi)容做適當?shù)恼{整。通常在教學中安排緒論章節(jié)來學習有機化學的預備知識,作為隨后按官能團分類學習有機化學的基礎。在有機化學緒論課上,不僅要告訴學生有機化學的目的和任務,還要聯(lián)系實際講述有機化學和其他學科的關系和重要性,激發(fā)學生的學習熱情。
二、實行雙語教學,引進英文原版教材,提高學生自主學習的能力
1.實行雙語教學,引進英文原版教材的必要性。雙語教學有助于學生更深入的掌握有機化學知識點,了解有機化學學科的前沿動態(tài)。由于近代化學學科發(fā)源于西方,而絕大多數(shù)重要的化學類期刊(包括我國化學期刊)使用的語言都是英語,為使學生更準確的把握有機化學的知識脈絡,理解化學家的思維模式,通過中英雙語教學,引入英文原版教材,就顯得非常必要。
由于使用英語課件授課,學生在課堂上接受知識的難度增大,為了更好地在課堂上理解教師所講的內(nèi)容,學生就必須提前預習所學課程,以求對教師即將講授的知識有初步的了解。這樣就在客觀上提高了學生的自主學習的積極性,使得學生能夠鍛煉獨立思考問題、解決問題的能力,為以后的工作和學習打下良好的基礎。
2.實行雙語教學的可接受性。有機化學適合雙語教學。雙語教學的最大難點是需要掌握大量的專業(yè)詞匯,但是對于有機化學而言,這些詞匯都可以利用簡單的、已經(jīng)學過的單詞通過構詞法快速掌握。例如,有機化合物的命名問題,只要掌握常見的十幾種碳鏈的命名和各類官能團化合物的詞尾(頭),便能快速識別出這些專業(yè)詞匯的意思。
在有機化學的教學過程中,仍然采用以前的中文教材,但必須是加入專業(yè)英語內(nèi)容的雙語課件,課件與所采用的中文教材保持內(nèi)容的一致性,但把每一章節(jié)的大小標題、人名反應、常見的專業(yè)術語和化合物的名字都采用雙語標記的辦法,緩解學習者的語言壓力,減輕緊張感,增強學習熱情和信心,長此下去,學生通過課后進行中英文的對照、復習,經(jīng)過一個循序漸進的過程,可逐漸熟悉和接受英文的教授,從而達到雙語教學的目的。
三、有效利用網(wǎng)絡資源,快速搜索自己需要的知識,提高學生獲得化學知識的能力
網(wǎng)絡上的有機化學資源十分豐富。目前,國內(nèi)很多有機化學精品課程網(wǎng)站和世界上重點大學的有機化學課件,如哈佛大學等都在官網(wǎng)免費公開,介紹學生上網(wǎng)搜索,觀摩學習。
四、與生活、科研相結合,提高學生的學習興趣,不斷更新課件內(nèi)容
化學是理論與實踐相結合的學科。在平時的授課中要把生活中常用的有機化學品或生產(chǎn)活動與化合物和有機反應原理的學習相結合,使學生充分認識到有機化學的重要性,切實感受到有機化學的魅力,激發(fā)學習有機化學的熱情。
總之,一方面要加強有機化學基本概念和基礎理論教學,引入雙語授課,指導學生閱讀原版教材,使學生掌握正確的學習方法;另一方面, 可以根據(jù)教學內(nèi)容, 綜合運用各種教學資源,提高學生獲得化學知識和自主學習的能力,認識有機化學對社會生活的重要性,激發(fā)學習有機化學的熱情和創(chuàng)造性的學習能力,再加上教師的豐富教學手段,就一定能提高有機化學的教學效果。
參考文獻:
[1]鄭彧,等.高校有機化學雙語教學探索與實踐[J].遼寧中醫(yī)藥大學學報,2012,14(8):153-154.
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關鍵詞:有機化學;綠色化;實驗;教學模式
前言:要想實現(xiàn)有機化學實驗的綠色化必須是從思想上抓起,從人們的思想意識上改變,從每個化學老師的思想開始。對整個化學實驗的過程嚴格把關,在材質上采用安全、無污染的材料,催化劑的使用也要注意安全性,對于一定會產(chǎn)生污染的實驗要注意污染的處理。從自身坐做起,為學生做好榜樣。
1.有機化學實驗的含義及意義
有機化學是化學中極為重要的一門分支,又稱為碳化合物的化學,是研究有機化合物的結構、性質、制備的學科。
有機化學實驗對化學的發(fā)展起著至關重要的作用,對化學工業(yè)的發(fā)展也是相當?shù)闹匾袡C化學實驗是現(xiàn)在的普通高校化學、化工、材料、藥學、食品、生物、環(huán)境、農(nóng)學等專業(yè)以及相近專業(yè)本科生一門必修課。在有機化學實驗過程中經(jīng)常會用到有毒性的試劑,溶劑,有的時候也會合成一些有毒性的物質,這是化學發(fā)展中必然會產(chǎn)生的污染,但是現(xiàn)在全世界都在提倡綠色環(huán)保,低碳的概念,因此化學實驗中的這些有毒物體就必然引起公眾的反感,包括一些具有高腐蝕性的催化劑,實驗后產(chǎn)生的廢棄、廢渣、廢液處理不當對環(huán)境也會造成很大的污染,這種影響比一般的污染所持續(xù)的時間也會更久。因此,如何實現(xiàn)有機化學實驗的環(huán)保性,這是有機化學的發(fā)展中一個新的課題,一個主要的研究方向,高校如何構建有機化學的綠色實驗化成為迫在眉睫的問題,在試驗中和教學中,如何向學生灌輸“綠色化學”的概念是現(xiàn)在高校教師首要考慮的問題,必須做到學生從觀念和認識上意識到環(huán)境保護,可持續(xù)發(fā)展才是根本的發(fā)展。從根源上認識到環(huán)境的發(fā)展和環(huán)境的保護,提高實驗教學的質量同時也要注意可協(xié)調發(fā)展的重要。
2.我國有機化學實驗教學的現(xiàn)狀
我國的有機化學發(fā)展的相較于西方來說,發(fā)展的速度和技術都相對來說是落后的,我國的有機化學實驗也停留在最初的模式上,采用的是傳統(tǒng)的教學模式,我國傳統(tǒng)的有機化學實驗采用的是基本操作實驗+基礎合成實驗+性質實驗。相較于西方對化學的重視,我國在教學上仍然采用的是照本宣科,遵從教材,缺少積極主動的改革和創(chuàng)新,這是化學實驗要不得的思想,現(xiàn)在的高校教學實驗仍是簡單的基本技能,蒸餾、分餾、回流、水蒸氣蒸餾、干燥、過濾、加熱、冷卻、攪拌、萃取、重結晶等。這些基本的合成、提煉實驗都存在著諸多的弊端,首先,材料的選擇上存在著對人身的威脅以及對環(huán)境的污染,毒性較大,易揮發(fā),而且部分材質還存在著高腐蝕性的缺點;其次,這種具有諸多缺點的試劑的使用量還很大,將會產(chǎn)生很多的廢棄物,普通人用眼看不到,但是長此以往,環(huán)境將會被破壞;再次,我們做過實驗的人都知道,這只是一堂課,課堂結束后我們的實驗結果都是直接的傾倒,不會經(jīng)過任何的處理,這對環(huán)境的污染是相當?shù)膰乐氐?,而且這種基本的實驗反復的做,是沒有實際意義的。從這些分析中不難看出這都是違背環(huán)境發(fā)展原則的,違背了綠色化學的基本概念,這些在威脅我們這一代身體健康的同時也會為人類帶來無法消除的永久性威脅。面對這種情況,改變是必須的,而且是迫在眉睫的。
3.有機化學實驗綠色化教學模式及實施方案
3.1 新型教學模式
有機化學實驗綠色化教學模式就是從化學實驗的每一步去改變,達到實驗從頭到尾無污染,是有機化學實驗發(fā)展的目標。這種教學模式相較于傳統(tǒng)的模式,更加符合我國發(fā)展的要求和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求。新的模式從原料的選取到試劑的使用以及用量都是有一定的標準的,在教學手段上也運用了先進的現(xiàn)代化媒體,在試驗的方法方式上注重環(huán)保的概念,三者的配合促成了新型的有機化學實驗綠色教學模式的發(fā)展。
3.2 具體的實施方案
當設計好實驗的方式后,具體實施的時候要注意每個環(huán)節(jié)的把關,在有機化學實驗的課程中,包括很大一部分基本的實驗,傳統(tǒng)的基本實驗采用的都是有毒性的物質或者高度揮發(fā)的對環(huán)境有污染的材質,只要在不違背教學意義的基礎上,基礎實驗是可以采用簡單的無污染的試劑達到教學的目的,訓練學生的操作技能以及讓學生掌握實驗的基本目的。這種做法在達到環(huán)保的同時也達到了教學的目的。教學目的的實踐中還包括合成實驗的操作,合成實驗教學目的是讓學生充分了解化合物的制備方法,并且對基本實驗掌握的更加純熟,新的教學模式本著綠色教學的目的對合成實驗進行了改革,包括題目的選擇以及相關科研結果的使用,甚至包括多步驟的實驗,多步驟的實驗相對于單步驟的實驗產(chǎn)生的廢棄物變少,變廢為寶,是環(huán)境發(fā)展的根本要求。而且在部分高校中還出現(xiàn)了設計型實驗,也就是學生和老師共同發(fā)揮想象,創(chuàng)造新的實驗,這種實驗的要求是本著綠色化的理念,所運用的材料也要求安全、無污染,這在提升學生創(chuàng)意空間的同時也對有機化學的發(fā)展做出了貢獻,是一舉雙得的好事,值得提倡。
在進行實驗過程中,我們都選用了低污染或者無污染的材質,但是不能保證合成過程中不會產(chǎn)生廢氣物,不會對環(huán)境造成污染,因此,對實驗的方法、過程要嚴格把關,保證每一步的實驗安全且穩(wěn)定,產(chǎn)生的污染要盡可能的降低,實驗的每一步都要有相關污染的處理環(huán)節(jié)。在部分條件好的高校,采用了世界先進的技術和設備,相對產(chǎn)生的廢棄物就少,但是對條件相對較差的學校就要注意實驗的步驟,以及對每一步的廢棄物有回收利用和清理的程序。從實驗的手段到實驗的過程都需要嚴格密切的注意,不論是運用傳統(tǒng)的方式還是現(xiàn)代化的方式都要注意培養(yǎng)學生的環(huán)保意識。
關鍵詞:有機化學;學習策略;學習方法
由于有機物比起無機物在組成、結構、性質等方面有著明顯的差別,有一套新的符號系統(tǒng),而其種類和有機化學的內(nèi)容又繁多,所以很多學生覺得有機化學難學,以至于高中三年下來有機化學就是學不好。其實,只要按照科學的學習策略和方法,抓住要領、學習得法,學通乃至學好有機化學,并不難做到。
一、分清主次,明確目標,夯實基礎
1.重點抓住主干知識
這部分知識包括:各代表物的組成、結構、化學性質、用途和其代表的各類有機物的組成、結構(官能團)、化學性質及它們間的相互轉化關系,七類有機反應類型的具體類別、反應物、反應機理、反應條件,有機合成,同分異構體判斷和書寫,簡單有機物的命名等。對這部分內(nèi)容必須要掌握、學會,能弄清記住、融會貫通、綜合應用。
2.重視以下七個方面
(1)一些基本概念。如:有機物本身和各類有機物、各種基團、各類有機反應、同分異構體、同系物、高聚物的有關概念。(2)官能團及其特性。(3)有機反應類型尤其是機理。(4)有機物結構式、結構簡式、化學方程式等化學用語,并會運用模型和圖示。(5)有機化學反應方程式。(6)同分異構體判斷、書寫。(7)部分有機實驗。
3.兼顧了解其他次要內(nèi)容
如,有機物的研究方法,有機物組成測算和結構的確定,天然氣、石油液化氣、汽油的組成和應用及煤、石油的綜合利用,高分子材料的性能和應用。
二、貫穿幾個基本原理和思想意識
1.碳原子有特殊的成鍵能力以及“碳四價”原則
碳原子結構及由此決定的其成鍵能力和“碳四價”是有機物分子結構、性質、化學反應乃至構成有機物的基礎,也是有機物種類繁多、數(shù)目龐大的原因之一,可以講它是有機物一切問題的根源,但這一點往往被忽視。我們在判斷或書寫有機物結構式中某個C原子連接的H原子時就必須依據(jù)“碳四價”原則。
2.結構決定性質
有機物的性質決定于它的分子結構,而分子結構中的官能團又起著關鍵的作用。各類有機物的特性反應主要決定于它的官能團。所以弄清和把握住有機物的分子結構和官能團是學好有機化學的中心和關鍵。
3.有機分子中基團之間存在相互影響
這一點先由苯的同系物、乙醇、苯酚的性質及與相關物質的性質比較得出認識,以后在了解和研究有機物的由某一結構決定的性質時就要考慮周圍的其他基團對它的影響,而不只是孤立地去考慮。
4.條件對有機反應尤其重要
關鍵詞:有機化學及實驗;精品資源共享課;建設;共享;協(xié)同創(chuàng)新
“有機化學及實驗”課程從2003年國家精品課程建設開始[1],經(jīng)過有機化學教學團隊近十年的建設,順利實現(xiàn)轉型升級[2],入選國家級精品資源共享課立項項目,上線接受社會的評價??偨Y近十年的建設體會主要包括下面三方面。
一、深化精品資源建設是關鍵
建設精品資源共享課的關鍵是結合課程的特點建設精品資源。包括深化教學內(nèi)容和改革課程體系,研究教學方法,探索考核方式和考核內(nèi)容,研制課程教學的新資源。
1.深化教學內(nèi)容建設
(1)引入學科發(fā)展的新內(nèi)容?!坝袡C化學及實驗”是技術基礎課,在引進學科發(fā)展新內(nèi)容時要有選擇,既要保證課程的基礎性,又不能增加課程的教學學時數(shù)。
有機化學課程引進了下述新內(nèi)容:①有機化合物旋光性的螺旋理論――結構與旋光性的關系。國內(nèi)外的有機化學教材中都沒有解決有機化合物產(chǎn)生旋光性的原因,我國化學工作者提出有機化合物分子的螺旋結構使分子產(chǎn)生旋光性[3]。將這一觀點引入教學,填補了有機化合物結構與旋光性的空白。②鄰基參與反應――某些反應分子構型保持。鄰基參與反應是1942年提出[4]、近年被有機化學工作者所共識,把這個反應引入教學,糾正了對某些反應的構型、構型保持的錯誤解釋。③LDA低溫反應――實現(xiàn)羰基化合物交叉縮合反應。一直認為兩種羰基化合物交叉縮合是沒有合成意義的,近年發(fā)現(xiàn)強堿LDA在低溫下先與一種羰基化合物反應,然后加入第二種羰基化合物,實現(xiàn)了兩種羰基化合物選擇性地交叉縮合[5],變成了一種重要的合成方法。④科研新成果――酚羥基快速醚化。筆者科研專利成果,酚羥基在適當?shù)娜軇┲?,可以在室溫下,高轉化率、高選擇性、快速地被醚化[6],增添了教學新案例。⑤室溫離子液體――多用途的新化合物。室溫離子液體的概念很早就被提出來,一直沒有引起化學工作者的注意,近年來其合成、反應、應用都發(fā)展很快,是有機化學教學的新案例。⑥有機氟化合物――有特殊性能的鹵化物。有機氟化合物是近年有機化學研究的熱點領域[7],其性能特殊,有特殊用途,引進教學拓展了鹵烴的性質。⑦雙氧水――綠色氧化劑。隨著綠色化學的發(fā)展,發(fā)現(xiàn)雙氧水能氧化多種官能團化合物,有的已實現(xiàn)工業(yè)應用。因此引入用雙氧水替代污染嚴重的重鉻酸鉀作為氧化劑的教學案例。諸如這些內(nèi)容的引入保持了教學內(nèi)容鮮活性,又沒有增加學時數(shù)。
(2)全面介紹有機化合物的內(nèi)容。有機化學一直重視石油加工及其化學,而忽視煤、生物質加工及其化學。我國煤儲量多于石油,近年來,煤加工生產(chǎn)有機化學品發(fā)展很快;生物質是綠色化學品來源,生物質煉制工程包括生物柴油、天然有機化合物的轉化等。增加這兩方面的內(nèi)容,體現(xiàn)了《21世紀有機化學發(fā)展戰(zhàn)略》所提出的有機化學的定義[8],也體現(xiàn)了有機化學發(fā)展方向。
(3)引入反應控制的基本概念。動力學控制/熱力學控制是高等有機化學的內(nèi)容,將這一概念引入有機化學,既提升了教學內(nèi)容,又簡化了一些繁瑣的解釋,如共軛二烯的1,2-加成與1,4-加成、芳烴的定位規(guī)律、邁克爾加成反應規(guī)律等的解釋。
(4)數(shù)字化模擬分子模型的使用。過去用鮑林提出的抽象的共振雜化體表示離域體系,如烯醇負離子的結構和性質,學生很難理解;現(xiàn)在使用可視化的數(shù)字化模擬分子模型表示,很容易理解離域體系的穩(wěn)定性和反應性。
(5)簡化一些敘述性的內(nèi)容。如各類官能團化合物的物理性質不再講解,而是讓學生自己去查找資料,不僅加深了對物理性質的理解,還培養(yǎng)了學生自學的能力。
2.研究課程新體系
新體系把有機化學課程分成三部分,基礎知識(或稱概論)篇,主干內(nèi)容篇,前沿交叉知識運用篇。
將分散在整個課程的各章節(jié)的化合物的結構與基本性質、命名、同分異構體、結構表征(四大譜)等內(nèi)容集中,構成課程的基礎知識篇。好處是提高了課程的基礎,為后續(xù)課程內(nèi)容學習做鋪墊,節(jié)省學時,集成了知識模塊。飽和烴、不飽和烴、芳香烴、鹵代烴、含氧化合物、含氮化合物構成有機化學的主干篇,主要介紹各類官能團化合物的結構與反應。其中通過(2n+2)個π電子規(guī)律將具有芳香性的芳烴和雜環(huán)化合物組合成一章,由加成-消除反應機理將羧酸及羧酸衍生物融合成一章,鹵烴/金屬有機、含氧/含硫化合物、含氮/含磷化合物分別組合成一章,天然化合物分散到相應的章節(jié)中。組合結果強化了課程內(nèi)涵聯(lián)系,縮減了篇幅,節(jié)省了學時。糖、氨基酸蛋白質、類脂核酸、有機合成基礎為前沿交叉知識應用篇,改用反應原理為主線組織課程,知識連貫順暢,內(nèi)容容易理解,前兩篇的基本理論和基本反應得到了鞏固、應用和深化。
改革后的課程體系,體現(xiàn)有機化學是研究有機化合物的來源、制備、結構、性能、應用及有關理論和方法的科學。課程的起點提高,內(nèi)容深化,學時減少,體現(xiàn)課程的基礎性,符合認知規(guī)律,為自主學習留有空間。
3.研究式教學方法的探索與實踐
研究式教學方法起源于問題式教學的方法(PBL),是以學生為本的教學方法。筆者認為只要是實現(xiàn)以教師為中心向以學生為中心轉變,以課堂單一教學形式向以圖書館、實驗室、科學實踐多種教學形式轉變,以灌輸?shù)姆椒ㄏ蛞詥l(fā)、引導、研究等多種方法轉變,以“一次成才”為目標向培養(yǎng)“終身學習能力”為目標轉變的教學都屬于研究式教學方法范疇。不同的課程會衍生出多種形式,有機化學教學團隊探索實踐了多種教學模式,其中包括:
(1)研究式討論課。基本做法分六個步驟:教學設計、提煉問題、公布問題、集中討論、教師總結和提煉新問題等。多數(shù)學生對研究式教學模式是積極參與和支持的,學生由知識的被動接受者變?yōu)橹R的主動構建者,教師由知識的傳授者變?yōu)橹R構建的引導者。不僅訓練學生解決技術問題的能力,還要培養(yǎng)學生適應環(huán)境、與人溝通合作及協(xié)調各方面關系的綜合能力。
(2)對比遷移式教學方法。對比遷移式教學方法是引導學生將已學的知識在變化的情景中對比分析并加以運用,以實現(xiàn)掌握新知識的教學方法。這一方法特別適合有機化學課程,例如:以反應規(guī)律為主線將烯烴的知識遷移到二烯、炔、小環(huán)烷烴,芳烴的知識遷移到雜環(huán)化合物、酚、芳胺、芳酸等,鹵烴的知識遷移到醇、醚、環(huán)氧化合物,醛酮的知識遷移到羧酸及其衍生物,醇醛酮的知識遷移到糖等。每組前面的內(nèi)容精講、細學、討論深透,后面的內(nèi)容粗講、引導討論,給學生充分的自主學習空間。探索出“重點講解-對比討論-提高終身學習、知識應用能力”的有機化學教學新路子。
4.探索與教學模式相適應的考核方式和考核內(nèi)容
依據(jù)課程體系的特點和當代大學生學習的特點,本課程實施大課化小課的考核方式,采用閉卷和開卷兩種考核形式。大課化小課考核也可以期中考核50分,期末考核50分,考過的內(nèi)容不再特意考核,促使學生把精力放在平時知識積累上,減輕學生的負擔。閉卷考核增加主觀題目,引導學生自主學習主動思考,展示知識運用能力,幫助學生弄清概念,從課程整體高度掌握知識體系。開卷式考核是一個包含所學過大部分內(nèi)容的合成題目,給學生較長的時間,查閱資料,相互討論,寫出報告,完成考核。組織集中交流典型的試卷,相互借鑒,是一次復習深化過程。
5.研制課程教學新資源
配合研究式教學,有機化學教學團隊研制出版了一批體現(xiàn)現(xiàn)代信息技術和教學手段的教材和教學輔助資料。
(1)在高等教育出版社出版四套立體化教材:“十一五”國家規(guī)劃有機化學立體化教材(《有機化學》第2版、《有機化學學習指導》、《有機化學課堂教學軟件》2.0版和《有機化學電子講義》,共四部),其中《有機化學》第2版被評為2008年精品教材、“十二五”規(guī)劃教材;“十一五”國家規(guī)劃有機化學實驗立體化教材(《有機化學實驗》第4版、《有機化學實驗助教性課件》2.0版、《有機化學實驗助學性課件》附在書后,共三部),其中《有機化學實驗》第4版獲得大連市優(yōu)秀科技著作一等獎;雙語教學示范課用書立體化教材(Organic Chemistry、Organic Chemistry Experiments,共二部);校際聯(lián)合編寫工科基礎化學系列課教材中有機化學立體化教材(《有機化學簡明教程》、《有機化學簡明教程學習指南》、《有機化學簡明教程電子教案》,共三部)。
(2)研制新世紀“有機化學網(wǎng)絡課程”,獲國家優(yōu)秀網(wǎng)絡課程榮譽稱號。這是精品課程之前的工作,“有機化學網(wǎng)絡課程”是一種新的教學模式,又是一種新的教學手段,也是精品課程順利轉型升級為精品資源共享課的基礎。
二、共享是精品資源共享課的特點
1.建設精品資源共享課,教學隊伍是關鍵
有機化學及實驗現(xiàn)有教學師資隊伍包括六名教授、四名副教授、兩名講師和實驗室工作人員。其中一人為高等學校教學名師獎獲獎者,兩人為遼寧省教學名師;一人在國外教學進修過一年,負責電子資源建設和網(wǎng)上傳輸技術處理;一人負責國家雙語示范課教學;五人在教育部高等學校教師網(wǎng)絡培訓中心授過課,直接學習的有機化學教師上千人,錄制了一批授課實況。優(yōu)秀的教學隊伍保證了課程能夠實現(xiàn)共享。
2.基本資源系統(tǒng)豐富,適合網(wǎng)絡傳播
課程介紹、教學日歷、教學大綱、課程結構、重點難點解析、習題作業(yè)、課程總結、試卷、重要參考資料(網(wǎng)絡鏈接,紙質資料目錄)、講課錄像等資料齊全,網(wǎng)上傳輸流暢。除此之外,還提供了有機化學及實驗課程特有的基本資源:實驗教學錄像,實驗整體安排要求講課錄像(在高校教師網(wǎng)絡培訓中心授課錄像),數(shù)字化模擬分子模型的制備與應用授課錄像(在高校教師網(wǎng)絡培訓中心授課錄像),有機化學雙語教學部分錄像(在高校教師網(wǎng)絡培訓中心授課錄像),2005年、2008年二次出版的電子講義(高教出版社免費贈送)和開放實驗教學等資源介紹。
三、協(xié)同創(chuàng)新建設教學資源
協(xié)同創(chuàng)新是指按照精品資源共享課的要求,研制拓展資源。有機化學教學團隊研制了下述新資源。
1.研制數(shù)字化模擬分子模型庫
研制了有機化學教學常用的近500個化合物的數(shù)字化模擬分子模型,每個化合物有8種分子模型,并用于教學,既是教學新內(nèi)容又是教學新手段。在國外,數(shù)字化模擬分子模型用于教材編寫僅限于近十年幾本流行的優(yōu)秀教科書,用于教學也僅是幾所名校。將靜電勢能圖模型的彩色標改成黑白色標,用于紙質教材可降低印刷成本。
2.研制模擬計算實驗
隨著教育教學信息化技術的發(fā)展,現(xiàn)代化學教育發(fā)展趨勢是從單純動手實驗轉向動手實驗和模擬計算實驗兩方面培養(yǎng)學生解決實際問題的能力和創(chuàng)新研究能力。為此,有機化學教學團隊研制了一批模擬計算實驗,經(jīng)少數(shù)學生試用效果較好。
3.校際聯(lián)合編寫工科基礎化學系列教材
參考“化工類工程教育專業(yè)認證標準”(試用)和“化學工程與工藝專業(yè)指導性培養(yǎng)規(guī)范”(草案)的要求,大連理工大學(有機化學)、天津大學(無機化學)、浙江大學(分析化學)和北京化工大學(物理化學)聯(lián)合研究編寫了工科基礎化學系列教材。高等教育出版社出版后,經(jīng)過2年使用,反映很好。有機化學教學團隊負責編寫有機化學立體化教材(共三部)。其中《有機化學簡明教程》是按精品課程研究的新課程體系編寫(學時數(shù)為60左右),數(shù)字化模擬分子模型貫穿全書。
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中學化學由兩個大的板快組成:無機化學和有機化學,對于無機化學學生普遍覺得比較容易一些,而對于有機化學的學習,一直以來許多同學的難點,首先分子式復雜記不住,其次是有機的思維模式不容易建立起來,最后就是心理上懼怕有機化學。針對此狀,我想談一些有機化學的復習構想和建議。以減少我們在復習中的盲目性和無針對性。
1.學生情況調查分析
在進入有機化學復習之前,我們可以通過師生談話,問卷調查,或者考試摸底等方式,得到第一手的信息,了解學生的現(xiàn)狀,知道他們差在什么地方?為什么差?哪些地方是他們認為的難點。這樣方便我們制定有效合理的復習方案。我通過這三種途徑收集到了學生在復習之初的有機化學的認知水平:其一:學生對有機化學許多的基本概念理解模糊。其二:對各類有機反應能夠發(fā)生的條件,以及各類有機反應的含義似是而非。其三:對于許多有代表性的有機物結構不清,性質不熟。造成做題時的艱難。其四:這也是有機化學中的高層次要求了,使得其對這類題的解答一籌莫展,這從而暴露了學生在知識的綜合運用方面還十分欠缺。
2.對考綱的分析和對考試情況的分析
有機化學的復習不能復習太淺,也不能復習得太深,得有一個依據(jù),這個依據(jù)就是我們的教材和我們的考試說明任何超越這個基礎上的復習都是沒有意議,費力不討好的??v觀近幾年的全國各地的理科綜合考試在有機化學這方面的考核不論是考查的內(nèi)容還是考查的方式以及考查的分值基本趨于穩(wěn)定,大多數(shù)是以選擇題,推斷題的形出現(xiàn):但不管怎么考都是圍繞著 基本知識展開。對于有機推斷就常以醇,醛,羧酸,以及酯展開。
3.有機化學的復習建議
對于高三化學的復習,不能再像以前上新課那樣的上法。不能每個知識點都講得細講得慢,這樣做一來時間不夠三來都是學生學過的舊知識學生會聽得沒勁,老師雖然花了許多時間但學生的收效卻很小。所以高三這一年的時間要把三年的內(nèi)容復習完,如果沒有計劃,沒有方法那么是很難達到有效的復習的。加之高考不僅考查了學生對學科知識的理解程度,更重要的是檢測了學生的綜合分析能力以及思維能力。因此這就為高三的復習提出了更高的要求,如何有效的將學生以往的零散知識聯(lián)系起來形成一個有機的整體?這『是我們復習中必須思考解決的,一個問題。對于有機化學也是一樣,我們可以把有機化學看作一個獨立的部分,將其知識編制成一個網(wǎng)絡。其實有機化學的規(guī)律性比無機化學規(guī)律性強,有機化學知識間的牽連大而廣,如果從烴出發(fā)能夠得到鹵代烷可以通過一些反應得到醇類,醇類在氧化就能引出醛和酮,在氧化就能引出羧酸,在由羧酸和醇能得到酯(油脂),這其中還能引出許多有機反應類型。各個知識之間交連在一起,所以我們要有一套適合自己學生的有效的復習方法,才能將看似復雜的有機化學形成知識網(wǎng)絡,才能真正將書本中的知識裝入自己的頭腦中化為己有。其實學生常常感到有機化學不難,可就是學不好,考不好。他們普遍感到知識瑣碎,零亂,規(guī)律多而雜,因而不得要領。
3.1有機化學的系統(tǒng)復習要有“點”有“實”
有機化學系統(tǒng)復習的點就是知識點,能力點,實際點(聯(lián)系工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),環(huán)境保護等社會實際)在系統(tǒng)的復習中要將這三點融入其中。對于考點,知識點的把握通過教學大綱和考試說明能夠抓住。通過許多方法使學生掌握不同層次的知識,比如對于易錯的知識點,重點,難點教師可以設計成一個一個專題幫助學生突破,比如有機合成是個難點我們就可以將其設為一個專題。也可以讓學生自己團結互助相互之間幫助掌握知識點,再此基礎上將這些知識點運用起來分析問題解決問題?;瘜W本身就和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及環(huán)保等社會實際聯(lián)系密切,這就要引導同學們留心身邊的化學,運用已有知識解決實際問題。這里的“實”指得是落到實處。
3.2有機化學的系統(tǒng)復習要“有效”
在這里的效是指高效而且成績顯著,爭取在短時間內(nèi),復習更多的東西。有機化學包括三個大的內(nèi)容:烴類、烴的衍生物、以及糖類,油脂,蛋白質。這些內(nèi)容 占了高二的大部分,如果教師在復習的過程中擔心學生的知識點什么都遺忘完了,而采取按照教材的體系新課式的復習,這樣內(nèi)容多,可能復習不完,而且整個復習的過程中教師累,學生也不苦不堪言,更關鍵的是效果甚微。所以教師就應該有目的的、有重要點的復習,找出有機化學中的重點難點,以及學生的盲點,有計劃有步步驟的幫助學生理清楚。
關鍵詞:有機化學;教學;改革;創(chuàng)新
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)44-0122-02
有機化學(Organic Chemistry)是化學的一個重要組成部分,它是研究有機化合物的來源、組成、結構、制備、性質、功能、應用以及相關理論和方法學的科學。有機化合物與人類的日常生活密切相關,因而有機化學是許多學科的重要基礎,有機化學課程是化學、化工、環(huán)境、輕工、生物、農(nóng)學、林學、制藥、動物科學、臨床醫(yī)學等學科專業(yè)的一門重要基礎課程,是構成理、工、農(nóng)、醫(yī)類大學生基礎知識鏈的重要組成部分,對學生素質的培養(yǎng)和教學質量的提高起著至關重要的作用。作為綜合性大學的廣西大學,每年為化學類、化工類、輕工與食品類、農(nóng)學類、林學類、生命科學類、動物科學類、環(huán)境類、材料類等20多個專業(yè)共1600多學生開設有機化學課程。按理科、工科和農(nóng)科三種模式進行課程設計和教學,理、工、農(nóng)的理論教學學時分別為114、57、60,實驗教學學時分別為126、42、30,總學時分別為240、99、90。每年學習有機化學課程的理科類學生約110人,工科類學生約750人,農(nóng)科類學生約760人。近年來,在“211工程建設”和“中西部高校提升綜合實力計劃”的推動下,我們加大了對有機化學課程教學的改革與創(chuàng)新力度,在師資隊伍建設、教學手段和教學方法改革、實驗教學改革與教材建設、教學改革研究等方面做了很多工作,取得了一些成績,進一步提高了教學質量,使這門廣西高校省級精品課程一直煥發(fā)出生機與活力。
一、師資隊伍建設
師資隊伍是課程建設的根本。近年來,采取引進與培養(yǎng)相結合、學歷培養(yǎng)與教學實踐相結合、教學與實踐相結合、教學與科研相結合、青年教師導師制等多種方式,加強師資隊伍建設,加強青年教師的培養(yǎng),建立了一支年齡、職稱、學歷結構合理、教學與科研相結合的高素質教師隊伍。目前有機化學課程組有教師16人,其中教授6人,副教授8人,博士生導師2人,碩士生導師11人,博士11人。
二、教學手段和教學方法改革
為了配合有機化學精品課程建設,課程組于2005年自制了三套分別與理、工、農(nóng)科教學模式及其教材相符合的多媒體教學課件,并全面推廣使用,在使用中不斷改進和完善。多媒體的使用改變了傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的教學方式,大大減輕了教師的教學負擔,增加了教學信息量,使教學內(nèi)容更加直觀、生動,易于理解和掌握,改善了教學效果,進一步提高了教學質量。此外,在教學過程中注意合理使用教學模型,使有機化學中的某些抽象概念和空間結構形象化。
多年來,課程組從國內(nèi)外購買了足夠的有機化學教學模型。實踐證明,教學模型在分子結構、立體化學的課堂講解中取得了積極的教學效果,豐富了有機化學教學內(nèi)容,活躍了課堂氣氛,培養(yǎng)了學生的形象思維能力,同時也加深了學生對結構知識的理解。此外,還建立了具有自身特色的《有機化學》課程專用網(wǎng)頁,將課程簡介、師資隊伍、教學大綱、教學課件、教學視頻等課程教學資源放在網(wǎng)上,使師生逐步學會了使用網(wǎng)絡信息技術輔助教學,使學生能夠最大限度地提高學習效率和學習興趣。
在教學方法方面主要做了以下改革:(1)善于應用啟發(fā)式教學法,用問答串聯(lián)教學過程,增強教學互動,活躍課堂氣氛,使學生集中注意力,并激發(fā)學生的學習熱情。(2)教學中強調化合物的結構與性質、反應與機理以及反應與合成等的關系,引導學生學會歸納和總結,教會學生用機理串聯(lián)和記憶有機化學內(nèi)容,避免死記硬背有機化學知識,從根本上理解并掌握有機化學的精髓,提高學習效率。(3)全面實施課程改革,以考核方式的改革帶動教學方法的改革,將平時成績的比例由30%提高到40%~50%,增加討論課和期中考試,提高學生的學習主動性,促進教學質量的提升。
三、實驗教學改革與教材建設
有機化學實驗也采用理科、工科、農(nóng)科三種模式,理科實驗為獨立設課,有規(guī)范的評分法,按模塊給分。實驗安排既注重基本技能的訓練,又強調學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),采取分級進行、逐步提高的原則。一級是基本操作技能訓練和驗證性實驗(理、工、農(nóng)均開課),二級是綜合性、設計性實驗(理科開課),三級是開放實驗、創(chuàng)新實驗,使學生的認識和實踐能力得到逐步提高。尤其是設計性實驗,允許學生在教師的指導下通過查閱資料獨立設計實驗方案并獨立完成實驗,學生對此非常感興趣,收到了良好的教學改革效果。
在多年使用蘭州大學、復旦大學主編的《有機化學實驗》和周科衍、高占先主編的《有機化學實驗》的基礎上,總結多年來在有機化學實驗方面的教學改革成果,并結合本課程多模式教學的特點,課程組組織編寫了《有機化學實驗》[1]教材,2005年由華東理工大學出版社出版并投入使用,取得了很好的教學效果,深受師生歡迎。該教材獲得第二屆(2006年)廣西高校優(yōu)秀教材二等獎,現(xiàn)正在修訂,準備出版第二版。理論教學方面,理科選用獲國家教委優(yōu)秀教材一等獎的胡宏紋院士主編的《有機化學》(上、下冊)(已是第四版)。工科長期使用徐壽昌教授主編的《有機化學》;農(nóng)科在長期使用宋光泉教授主編的《新編有機化學》的基礎上,針對工科和農(nóng)科類學生學習有機化學課程的需要,研究和吸納國內(nèi)外經(jīng)典教材的優(yōu)點,并結合教師們多年來積累的教學經(jīng)驗和取得的教改成果,2009年課程組組織編寫了工科與農(nóng)科通用的《有機化學》教材,并于2010年7月由化學工業(yè)出版社出版發(fā)行,已于2010年9月開始在本科教學中使用,效果良好。2016年3月已出版第二版[2]。
四、教學改革研究
有機化學課程于2004年成為廣西大學校級重點課程,2006年成為廣西大學校級精品課程,2007年獲得廣西高校省級精品課程,且多年來堅持開展教學改革研究,發(fā)表相關教學研究論文30余篇。2008年獲得廣西大學優(yōu)秀教學成果三等獎(有機化學精品課程建設的探索與實踐);2010年獲得年廣西大學實驗室建設與實驗教學改革成果二等獎(基礎有機化學實驗教學改革初探);2012年獲得廣西大學“課改示范課程”和“資源共享課程”的立項;2012年《有機化學》(第二版)教材建設獲得廣西大學“十二五”第一批教材建設的重點立項;2014年主持完成廣西高等教育教學改革工程項目(在研究生助教協(xié)助下的有機化學基礎課程的改革與實踐);2016年獲得廣西高等教育本科教學改革工程項目(PBL與LBL相結合的教學模式在有機化學課程改革中的探索與實踐)。
五、其他
多年來,我們還在有機化學教學過程中作了如下嘗試,取得了良好的效果:(1)在教學中適當補充一些有機化學的新反應、新發(fā)現(xiàn)和前沿內(nèi)容,使學生能及時了解有機化學發(fā)展的最新動態(tài),擴大知識面。(2)在教學中引入適當?shù)挠⑽闹R,如化合物的英文名稱、一些重要的基本概念和化學反應的英文表達,為雙語教學打下基礎。(3)將自己的科研成果適當融入到相關的教學內(nèi)容中,提高學生的學習興趣,加強理論與實際相結合,如段文貴教授將其科研團隊多年來在天然產(chǎn)物生物活性化合物的合成研究方面取得的一些成果[3-6]應用于有機化學教學中,得到了學生的良好評價。(4)將一些著名高校和科研院所歷年的《有機化學》研究生入學考試試題引入到每章的課內(nèi)練習中,為學生的考研打下基礎,并起到引領學生考研的作用。(5)鼓勵學生積極參加國家級和省級“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”,走進教師的科研室從事項目研究,開闊視野,提高動手能力。
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參照國內(nèi)各級各類院校環(huán)境科學專業(yè)的基礎化學課程內(nèi)容體系及多所院校的教學計劃,考慮環(huán)境科學專業(yè)后續(xù)環(huán)境化學、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境工程學等專業(yè)課程的內(nèi)容,結合我校實際情況,我們將環(huán)境科學專業(yè)的基礎化學類課程分設為現(xiàn)代化學基礎及分析化學兩門課程?,F(xiàn)代化學基礎分兩個學期完成,理論課時共計136學時。課程的學科內(nèi)容包括現(xiàn)代無機化學、物理化學、有機化學等。通過對化學熱力學、化學動力學、化學平衡、化學反應的基本規(guī)律、物質結構理論、膠體和表面化學、環(huán)境科學相關的重要元素及其化合物、有機化合物等基礎知識的學習,學生可以了解現(xiàn)代化學的基本概念、基本原理、基本技能;學生學習后能以化學的觀點、思維方法和研究方法,激發(fā)創(chuàng)新意識,在未來實際工作中以化學觀點觀察物質變化的現(xiàn)象,對一些涉及環(huán)境科學及生活、社會實際的化學問題,具有一定的分析、解決和創(chuàng)新的能力。
分析化學單獨設課,其一,是因為分析化學素有“科學的眼睛”之稱,是環(huán)境科學甚至其他任何與化學相關的學科進行科學研究的基礎,學生打下扎實牢固的分析化學基礎是非常重要而必需的。其二,分析化學的課程特色主要是“量”,與其他基礎化學相比較,更強調“量”的概念,以及相應的思維方式和理念。系統(tǒng)學習這門課程可促使學生掌握分析化學的基礎知識和基本理論,結合實驗牢固樹立準確“量”的理念,并掌握獲得準確“量”的正確操作技術。這是環(huán)境科學專業(yè)的學生進行專業(yè)科學研究以及未來的工作中必不可少的基礎。其三,分析化學也是學生學習后續(xù)的專業(yè)課程環(huán)境化學、環(huán)境監(jiān)測的重要基礎。采用上述課程結構體系,避免了教學內(nèi)容的無謂重復,節(jié)約了大量的教學課時。同時也使一些環(huán)境科學專業(yè)非常需要的化學知識如膠體化學、表面化學、電化學、分析化學等得到了加強。
二、教材改革
教材是教學內(nèi)容的載體,一本好的教材能使學生提高學習的興趣,便于理解和掌握知識。但目前國內(nèi)還沒有完全與我們的現(xiàn)代化學基礎課程教學體系相配套的教材。針對上述情況,在教學過程中,根據(jù)環(huán)境科學專業(yè)的人才培養(yǎng)目標及特點,結合本校的課程結構體系,我們對選用的教材內(nèi)容進行了適當?shù)貏h減和補充,采取了教材為主,補充講義為輔的使用方式。目前選用胡忠鯁主編的《現(xiàn)代化學基礎》作為主教材。但其中元素化學,有機化學兩部分教學內(nèi)容則結合環(huán)境科學專業(yè)的特點,編寫補充講義。元素化學部分側重于講授常見重要元素、重要污染元素及其化合物的性質,有機化學部分則系統(tǒng)地介紹各類有機化合物的物理性質及化學性質。對于有機合成則不作要求。通過上述調整后,課程教學內(nèi)容的針對性和實用性得到了提高??紤]到現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測方法中經(jīng)常需要使用儀器分析和檢測的特點,我們選用了華東理工大學及四川大學化工學院編寫的《分析化學》(第五版)作為教材。這本教材具有如下特點:一是教學內(nèi)容包括了化學分析和儀器分析兩部分,與我們的課程結構體系相吻合;二是該課程教學內(nèi)容的編寫注重應用,簡化了某些公式的推導,加強了數(shù)據(jù)處理和儀器分析的內(nèi)容,能滿足環(huán)境科學專業(yè)的需要。
三、教學內(nèi)容改革
目前,國內(nèi)一些非化學化工專業(yè)的基礎化學課程雖然在結構體系方面與化學專業(yè)相比具有自己的特點,但由于教材編寫者基本都是純化學專業(yè)出身,缺乏對相應學科的專業(yè)知識與背景的深入認識和了解,因此教學內(nèi)容的設置基本沿用化學專業(yè)的內(nèi)容,只是在深度和難度上作些調整,沒有結合專業(yè)特點,脫離生產(chǎn)實際,學生認識不到化學知識在本專業(yè)中的應用前景與重要性,難以激發(fā)學習興趣。針對上述情況,我們對環(huán)境科學專業(yè)的基礎化學課程在教學內(nèi)容方面進行了如下的改革:
(一)夯實基礎,注重“雙基”扎實牢固的化學基礎知識是與化學相關專業(yè)的學生學習化學知識進而將其應用于認識解決本專業(yè)問題的重要基礎。因此,我們在教學中始終不渝地堅持為學生打下牢固的化學基礎,注重基礎知識、基本概念和基本原理的教學和應用。為達到此目的,我們有針對性地精選了近1500道與課程內(nèi)容相關的習題,編寫成課后練習集,讓學生通過習題練習來鞏固所學知識。
(二)結合專業(yè),偏重應用在重視基礎知識、基本概念、基本原理的同時,我們注重選用大量環(huán)境科學中的實例來作為知識應用的案例,培養(yǎng)學生用化學原理和知識解決環(huán)境問題的能力。如表面化學、氧化還原與電化學、電解質溶液、化學動力學等章節(jié)的教學案例都選用了大量環(huán)境科學中的例子。又如元素化學部分,重點講述若干和環(huán)境科學密切相關的元素,P區(qū)元素主要講了Al,Si,Pb,N,P,As,O,S等常見或與環(huán)境科學密切聯(lián)系的元素及其化合物的性質;過渡元素部分則著重介紹了Cd,Hg,Cr等污染元素,以及Fe,Mn等常見元素及其化合物的性質。再如,有機化學部分講到苯基型鹵代烴的性質時,以多氯聯(lián)苯、二噁英等持久性有機污染物為例來講,使教學內(nèi)容變得結合實際、生動有趣。又如分析化學中的應用實例也都選用環(huán)境科學中的應用來講,如高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧的測定、COD的測定、總磷的測定等。
一、有機化學多媒體實驗室的建設
(一)多媒體實驗室基本配置
在傳統(tǒng)實驗室的基礎上,加裝一套多媒體投影設備,基本由以下幾部分組成:一是電腦一臺,用來放映CAI課件,課件制作由帶教教師在其他電腦完成。二是高清投影機一臺附帶屏幕。三是展示臺一個,用來實驗示教,展示實驗過程、實驗現(xiàn)象。
(二)建立有機化學實驗資料庫
采用多媒體技術,要按照實驗教學的要求,建立完整的有機化學實驗教學資料庫。將化學現(xiàn)象通過多媒體技術與聲音、動畫等多種信息結合,使枯燥的實驗內(nèi)容變得生動、形象、逼真、直觀、便于學生理解和掌握。
二、多媒體技術應用于有機化學實驗教學的優(yōu)勢
(一)多媒體技術的應用能激發(fā)學生主動學習的積極性
醫(yī)學院校有機化學實驗課的主要內(nèi)容是要求學生驗證體會變化的過程。但對于學生來講,有時往往不能很好地理解,難以建立或形成全面的實驗知識結構。因此,如果把實驗內(nèi)容制作成圖、文、聲、像一體化的多媒體CAI課件,并通過大屏幕展現(xiàn)在學生面前,首先能極大地激發(fā)學生的學習積極性和主動性,改變以往學生只能被動接受知識的局面。按認知學習理論的觀點,人的認知是外界刺激與人的內(nèi)部心理過程相互作用的結果,只有充分發(fā)揮人的學習主動性和積極性,才能獲得有效的認知。多媒體技術為學生學習的主動參與創(chuàng)造了良好的條件,能真正體現(xiàn)學生的認知主體作用。
(二)多媒體技術的應用提高了教學效率
教師應用多媒體技術制作的CAI課件所提供的知識信息是作用于多種感官的綜合刺激,傳統(tǒng)的教學方法是教師在講臺上講解,并且給學生演示,但由于大多數(shù)學生都是第一次做實驗,且實驗室的人較多,后面同學看不清楚,所以在具體實驗的時候學生們往往手忙腳亂,實驗教師必須對學生進行逐個指導,滿堂課圍著學生轉,實驗教學效果差。應用多媒體技術可有效地解決這些問題:首先,教師把有關實驗準備的視頻加入到自制的CAI課件中,教師在利用CAI課件講述實驗操作過程后,學生單獨進行實驗時,反復播放CAI課件,學生哪一步驟不知道,就反復地對照著看,直到完全明白為止,這樣就使得全班同學大部分掌握了實驗過程,使全體學生的實驗技能得到提高,教師也能輕松地檢測出實驗教學的效果和學生對知識的掌握程度,從而大大提高了教學效率。
(三)多媒體技術的應用擴展了實驗教學內(nèi)容
多媒體CAI課件的使用不僅可以極大地擴展實驗教學內(nèi)容,提高單位時間的學習效率,也可有效地解決高效擴招與課程結構調整帶來的難題。只有使用多媒體實驗教學,才能在縮短時間內(nèi)通過課件的演示,完成盡可能多的實驗教學內(nèi)容,而且教學效果也好。
三、多媒體技術應用于實驗教學的效果
從筆者調查的結果來看,學生對多媒體實驗教學的認識和態(tài)度較為積極,具有較強的自主學習意識和探索精神,并希望自己的實踐能力和綜合素質得到較好的培養(yǎng),對多媒體實驗教學的總體評價高。
四、多媒體技術應用于實驗教學中的注意事項
由于有機化學實驗教學主要是驗證化學變化實驗過程,是圖片、掛圖和多媒體教學所不能替代的,實驗教學的操作是對學生動手能力的培養(yǎng),是其他任何方式都不能取代的。所以,在實驗教學中教師應該注意引導,避免學生過分依賴多媒體而忽視自己動手能力的培養(yǎng),只有把多媒體技術與傳統(tǒng)教學有機結合,才能更好地提高教學質量和效果。
關鍵詞:應用型;培養(yǎng)模式;有機化學;教學改革
1學情分析
本課程的授課對象是大一學生,在大一第二個學期開設。雖然第一學期學習了無機化學,但大部分學生正處于從中學的學習方式向大學學習方式的轉變過程中,仍然習慣于中學的學習模式,還沒有完全適應大學的學習方式。而且學生來自全國各地,中學時期所學的化學知識存在差異,基礎知識參差不齊,所以教學須從方法和內(nèi)容上與中學化學加強聯(lián)系,在課堂上多采用啟發(fā)式和討論式等教學模式,注重基礎,重在引導,防止?jié)M堂灌,強調理解記憶,多采用與人類生活有密切聯(lián)系的實例進行教學,提高學生學習興趣,加深對所學知識的印象。具體從以下四個方面進行教學引導:(1)根據(jù)實際情況,先易后難,深入淺出傳授給學生課程知識,理論聯(lián)系實踐,穿插一些與人類生產(chǎn)、生活相關的知識,補充一些相關的知名化學家學習、生活、工作方面的趣事,勉勵學生勇攀科學高峰,引入一些有機化學最新研究成果,提高學生的學習興趣。(2)要讓學生盡快適應大學的學習環(huán)境,盡快適應大學老師上課的方式方法,傳授給學生適用的學習方法,提高學習效率。(3)強化學生的專業(yè)思想,增加一些典型有機化合物工業(yè)生產(chǎn)的方法,使學生盡快形成學以致用的思維方式,提高學習能力。(4)采用線上線下聯(lián)動的教學模式,要求學生充分利用我校有機化學精品視頻開放課程進行課前預習,并完成相應的任務點。
2課程教學目標
2.1“情感態(tài)度與價值觀”目標
激發(fā)學生自主學習的熱情,并培養(yǎng)他們的科學思維和嚴謹求實的態(tài)度,能夠在今后的生活、工作中應用所學知識分析問題、解決問題并提出創(chuàng)新想法;結合有機化學的特點,加強對學生進行辯證唯物主義和愛國主義教育,增強保護自然環(huán)境和服務社會的責任感。
2.2知識目標
掌握各類有機化合物的命名法、同分異構,結構和性質、重要合成方法以及它們之間的相互關系;應用價鍵理論的基本內(nèi)容,理解典型有機化合物的基本結構;通過乙烯、丁二烯和苯等物質的結構理論,定性了解分子軌道理論的基本內(nèi)容;掌握誘導效應和共軛效應,并能運用解釋某些有機反應機理;了解過渡態(tài)理論;掌握碳正離子、碳游離基、碳烯等活性中間體及其在有機反應中的作用;重點掌握親核取代、親電取代、親電加成、親核加成和游離基反應的歷程;了解氧化、還原、缺電子重排歷程和周環(huán)反應并能用以解釋相應的化學反應及在合成上的應用;掌握立體化學的基本知識和基本理論;掌握各類重要有機物的來源,工業(yè)制法及其主要用途;熟悉金屬有機化合物在有機合成上的應用;掌握重要的有機人名反應機理。
2.3能力與素質目標
提高自我學習能力;提高創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識和思想政治素質;提高理論聯(lián)系實際和整理歸納能力;提高邏輯推理能力。能進行目標產(chǎn)物的設計、合成與檢測,具有一定分析和解決問題的能力、方案設計與開發(fā)能力。明確有機化學研究的一般思路與方法;能夠合理的進行官能團引入、轉化和保護;具有利用所學知識解釋典型反應歷程的能力;具有分析、比較、選擇合理合成路線的能力。
3注重課程教學內(nèi)容設計
本課程的基本內(nèi)容有:有機化合物的結構、命名方法、同分異構、物理性質、化學性質、制備方法、重要基本理論、典型反應機理、特定結構的有機化合物的制備及應用。線上教學根據(jù)實際需要建設有機化學各知識點網(wǎng)格,將有機化學中的知識點碎片化再重新編排,使經(jīng)碎片化重排后的有機化學知識更體系化,不同學生可根據(jù)實際需要,個性化挑選學習內(nèi)容?;趯W科特點和發(fā)展趨勢設計線上學習任務、課堂教學討論話題和練習題,使教學內(nèi)容與實際生產(chǎn)、生活相結合,提高學生學習興趣和應用知識的能力;將實驗操作視頻引入線上資源,達到理論與實踐相融合,激發(fā)學生學習熱情,提高動手能力。線下教學要求學生掌握有機化學的基本概念、基本理論、典型反應,掌握不同有機化合物結構特征;引導學生設計一些簡單的與食品、藥品、化工相關的化合物合成路線,激發(fā)學生的心理效能感;聯(lián)系生產(chǎn)生活,引入案例分析。及時補充有機化學最新研究成果和發(fā)展趨勢,不斷將任課老師的科研成果充實到教學內(nèi)容中,開拓視野,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識,為提高學生科研興趣和科研能力打下堅定的基礎。將有機化學相關科學家的先進事跡和科研成果引入到教學過程中,鼓勵學生學好本領,勇攀科學高峰。通過采用問題導向、任務驅動、學生展示、案例式教學方法,充分應用線上教學平臺和富媒體教學資源,提高學生學習的積極性和主動性,達到預期教學效果,達到預定的知識目標、能力目標、情感價值目標。
4優(yōu)化課程考核方法
課程考核設計思路是通過考核發(fā)現(xiàn)學生的潛能,有效提高學習興趣和學習主動性,培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力,提高創(chuàng)新能力和思想政治素質??己烁采w整個學習過程,采取過程成績和期末考試(閉卷)成績相結合,對學生綜合成績進行客觀全面科學合理的評價??荚囶}型設置要合理,應包括命名題、填空題(完成反應)、選擇題(含排序題)、簡答題、鑒別題、推斷題、合成題等有機化學典型題型,各題型分值分布要合理,題目難度要適當,要能夠有效反應學生對所學知識的掌握程度。過程成績包括線上預習和線上交流、線下課堂回答問題和討論問題的積極性、課堂考勤、課后作業(yè)。線下課堂教學問題設置根據(jù)每個章節(jié)的自身特點,為了及時掌握學生的學習情況,通過學習通教學平臺采取搶答和隨機挑人的方式進行,充分調動學生的學習積極性,活躍了課堂氣氛,提高教學效果。
5課程思政建設
在“立德樹人”根本宗旨的指導下,對有機化學教學大綱進行了修訂,重新定位人才培養(yǎng)目標,以培養(yǎng)德才兼?zhèn)?、高素質的應用型人才為目標。培養(yǎng)學生良好的職業(yè)道德、團隊合作與奉獻精神、實事求是的科學態(tài)度,培養(yǎng)學生“敬業(yè)、愛崗、專注、創(chuàng)新”的工匠精神,增強學生對中華民族的文化自信與愛國主義情懷,讓學生在學習過程中樹立積極正確的人生觀和價值觀,成為實現(xiàn)中華民族偉大復興中國夢的建設者。在課堂教學過程中,涉及到與我國有機化學家有關的知識點時,向學生介紹科學家求學經(jīng)歷、刻苦鉆研、勇攀高峰的高尚品格及強烈的愛國主義情懷。如學習醛酮相關知識時,引入邢其毅關于醛酮在有機化學知識理論體系及實際應用中的地位論述,介紹邢其毅對有機化學發(fā)展所做出的杰出貢獻,激發(fā)學生的學習熱情。介紹有機化學教材中唯一以中國人名字命名的反應“黃鳴龍還原法”,該法與沃爾夫法相比,易于操作、原料廉價易得、產(chǎn)品收率高、經(jīng)濟效益好,這是讓我們中國人引以自豪的成就,培植學生愛國主義熱情,提高學生民族自豪感,增強文化自信。在學習氨基酸相關知識前,介紹1965年世界上第一個人工合成的蛋白質———結晶牛胰島素,為人類揭開生命奧秘做出的重要貢獻,這一成就標志著我國在蛋白質的研究領域已經(jīng)處于世界前列。在講解有機天然產(chǎn)物化學時,介紹第一位獲得諾貝爾生理醫(yī)學獎的華人科學家屠呦呦,屠呦呦具有強烈的事業(yè)心和責任感,在并不好的科研條件下,通過數(shù)十年的執(zhí)著奮斗與努力,永不言敗,以身試藥,成功提取青蒿素,明顯降低了瘧疾患者的死亡率,并對天然提取的青蒿素進行了結構修飾,她也因此入選2016年時代周刊年度“最具影響力人物”。這些例子可以培養(yǎng)學生埋頭苦干,鍥而不舍的科研態(tài)度。有機化學是化學、化工、制藥及相關專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程,是學習其他專業(yè)課程的基礎,要適應社會發(fā)展對人才需求特點,不斷改革和創(chuàng)新教學方法,優(yōu)化設計教學內(nèi)容,完善教學手段,建立科學有效的評價體系,為培養(yǎng)應用型人才做出應有的貢獻。
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