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學生在學習《有機化學基礎》時普遍都感到比較困難。他們認為有機物的種類多,官能團多,化學反應多,各反應的條件又有所不同,記憶量很大,要把它們逐一背下來非常艱難,即使當時記下來了過一段時間又忘記了,所以他們認為有機化學的學習很繁重。另外,學習過程中,學生雖然知道官能團決定物質(zhì)的性質(zhì),但只停留在記憶的層面,沒有深入到真正理解層面,比如反應時斷鍵的位置、反應的機理等沒有很好地理解,面對“換了一種有相同官能團的新物質(zhì)”時就束手無策,面對“官能團的性質(zhì)去進行綜合運用”就更是紙上談兵了。
學習遷移法,主要是指學生基于原有的知識,通過聯(lián)系、比較、轉(zhuǎn)換、化歸、聯(lián)想,對新知識進行理解和應用,具體表現(xiàn)為學生個體主動運用舊知識去設法認識新事物和處理問題的自覺意識和思維習慣,達到自主學習。針對學生學習《有機化學基礎》的困難,教學過程中采用學習遷移法,逐步引導學生利用已有的知識去理解新的知識,讓學生形成“結構決定性質(zhì)”的思維,讓他們分析問題和解決問題,提高了學生的科學素養(yǎng)。
一、通過原子結構原子性質(zhì)遷移,形成有機化學知識原點
學習的遷移,是學生根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗去辨認新的課題,并把新課題納入已有的知識系統(tǒng)中的過程。有機化合物是指含有碳的化合物,學生在學習《化學必修2》時對碳原子結構有一定的了解,有機化合物均含有碳原子。在學習的過程中,特別是初學《有機化學基礎》的時候,要以碳原子為中心,引導學生圍繞碳原子的結構、成鍵情況進行分析,形成有機化學的知識原點,再通過正確的知識遷移,引導學生對其他有機物的成鍵情況、化學性質(zhì)進行預測及分析等,既加深學生的學習興趣,又能讓他們探索有機物的無窮奧秘。
在《有機化學基礎》第一章第一節(jié)的學習時,一方面,先復習碳原子的結構示意圖、電子式等,強調(diào)碳原子的最外層有4個電子,與非金屬結合時會形成4對共用電子對,結合碳的價電子情況分析了C和H結合為CH4的電子式、結構式等。用模型進行演示,還可以組織學生進行“真人演出”,讓學生明白:碳原子形成單鍵是與其他原子以一對共用電子對成鍵。接著根據(jù)上述已有的碳原子4對共用電子對結構的知識進行遷移,引導學生分析C與C相連結合的情況:可共用一對電子對、兩對電子對、甚至三對電子對,但不能形成四對共用電子對(單質(zhì)狀態(tài)),即可以形成碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵,但不能形成碳碳四鍵,然后很輕易地讓學生明白碳碳單鍵是飽和鍵,碳碳雙鍵和碳碳三鍵是不飽和鍵,它們的性質(zhì)將有所不同。另一方面,復習已經(jīng)學過的CO2的成鍵情況和電子對偏移情況,利用“氧的得電子能力強于碳”這一知識點,對C和O結合的情況進行知識的遷移,分析乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯的成鍵情況,容易得出碳氧共用電子對偏向氧原子,使含氧官能團起主導作用,導致含氧有機物的性質(zhì)不同于烷烴。
通過對碳原子知識的復習,引導學生對知識進行了有效遷移,學生對各種有機物的成鍵情況有著深刻的理解,培養(yǎng)對有機物的探索欲望,對后來學習的官能團性質(zhì)、反應斷鍵位置、同分異構等有機化學知識的學習和理解有很大的幫助,起到了知識原點的作用。
二、通過對官能團知識遷移,連成有機化學的知識線
學習遷移要求在教學過程中,抓住知識的共同因素來促進遷移,通過知識規(guī)律增強學習效果。有機化合物種類繁多,不同的有機物因為官能團不同性質(zhì)不同,所發(fā)生的反應也不同,然而對于相同的官能團,雖然它所在的物質(zhì)不同,但表現(xiàn)的性質(zhì)幾乎一樣的(羥基在醇和酚中有區(qū)別)。在教學過程中,通常需要對某一種官能團的性質(zhì)進行詳細學習,然后將知識遷移上升到其同系物的物質(zhì)(甚至具有相同官能團的物質(zhì))上,連成有機化學的知識線,讓學生輕松掌握同一類物質(zhì)的性質(zhì)。
例如在學習乙烯的性質(zhì)時,通過學習,知道乙烯能夠發(fā)生加成反應和加聚反應,理解乙烯能發(fā)生上述反應的原因:碳碳雙鍵其中的一個鍵容易斷裂,與其他共價化合物結合。掌握此性質(zhì)和原理后,可以將知識在同系物中進行遷移,讓學生寫出丙烯、1-丁烯、2-丁烯加成反應、加聚反應的方程式,學生就會較為輕松地完成任務,并加深對這兩個反應的理解。然后再將知識進行遷移拓展,引導學生掌握1,3―丁二烯的1,2加成、1,4加成和完全加成等反應。又例如學習乙醇與乙酸發(fā)生的酯化反應,理解了羥基斷開O-H鍵、羧基斷開C-O鍵后,可以將知識在同系物甚至在具有羥基的物質(zhì)中進行遷移,讓學生寫出乙二醇與乙酸、丙三醇與乙酸、乙二醇與乙二酸反應的化學方程式和反應原理,學生完成任務后,可以讓學生寫出纖維素制造醋酸纖維反應的化學方程式和反應原理。
通過對某一個官能團知識的學習認識,不僅讓學生掌握該物質(zhì)的性質(zhì),還可以以此為知識線,通過正確引導知識遷移,全方位認識掌握具有相同官能團的物質(zhì),使有機化學的學習具有“由此及彼”的連接作用,既提高學生學習效率,也能讓他們自主學習,學會分析問題和解決問題,還可以擴寬他們的知識面。
三、通過對不同官能團知識遷移,構成有機化學的知識面
學習遷移并不是自然而然地發(fā)生的,實際上是在新舊兩種事物或情景非常相像的情況下發(fā)生,需要學生自己通過主觀上的積極努力才能實現(xiàn)某些知識的遷移。有機化合物某些官能團之間是有一定的相似性和一定的內(nèi)在聯(lián)系的,可以從組成、結構、性質(zhì)等多方面進行研究分析,再將知識遷移到相關的官能團,讓學生對比著學習,形成完整的知識面。
例如在學習乙醇的性質(zhì)時,教材給出了對“一起嚴重化學事故”的材料,要求學生討論“用水還是用乙醇來消除鈉的安全隱患”。可以通過討論得出解決方案,再根據(jù)鈉與水反應劇烈、鈉與乙醇反應平緩得出結論:乙醇和水均有O-H鍵,O-H鍵的共用電子對向氧原子偏移,而水中的H-和乙醇中的CH3CH2-均為供電子基團,供電子能力CH3CH2-大于H-,所以對O-H鍵影響結果不同,導致水中的O-H鍵比乙醇中的H更易電離,所以鈉與水反應較乙醇與水反應劇烈。通過這知識點的學習,可以進行知識遷移,讓學生根據(jù)乙酰基比苯基得電子能力強來比較乙酸、苯酚分別與鈉反應的劇烈程度,他們會在水和乙醇的基礎上進行分析:苯酚和乙酸均有O-H鍵,苯基和乙酰基均是得電子基團,且得電子能力乙酰基比苯基大,所以O-H鍵極性增大,兩者均能電離出H+而顯酸性,且乙酸酸性比苯酚強,所以與鈉反應的劇烈程度順序為乙酸>苯酚>水>乙醇,有的學生經(jīng)過知識遷移學習后,甚至還總結出“有連在氧上的氫均能被鈉轉(zhuǎn)換出H2”的結論。同理可以利用學習遷移法,比較乙醛、乙酮、乙酸、乙酸乙酯等中的乙酰基結構活潑性的大小,這里就不作詳述了。
通過這樣的遷移,學生將不同的官能團聯(lián)系起來理解,通過對比找出相同部分和不同部分,真正體會“結構決定性質(zhì)”的真諦,對有機物有更深入的認識,構成有機化學的知識面,激發(fā)他們學習、探索、研究有機化學的結構性質(zhì)的熱情。
四、通過對有機合成知識遷移,建立有機化學知識空間
聯(lián)想遷移是較高層面的遷移,它可以使學生更好地理解某一方法的適應性以及在其他情景中更好地遷移和利用。有機合成,它是利用簡單易得的原料,通過有機反應,生成具有特定結構和功能的有機化合物,具有經(jīng)濟意義,最能體現(xiàn)有機化學的核心價值。因為合成的物質(zhì)具有多樣性,所以在學習過程中,要通過知識進行聯(lián)想遷移,舉一反三,建立知識空間。
例如在學習有機合成時,先設計簡單的合成路線:任務(1)乙烯一氯乙烯乙醇乙醛乙酸乙酸乙酯,讓學生充分討論認識此過程,分析該合成路線中各物質(zhì)的官能團,合成過程中各個官能團之間的轉(zhuǎn)化情況、斷鍵和成鍵情況、反應條件等等,要求學生寫出每一步的反應方程式。在學生理解掌握后,進行知識聯(lián)想遷移,設計合成路線;任務(2)乙烯1,2-二氯乙烯乙二醇乙二醛乙二酸乙二酸乙二酯或聚乙二酸乙二酯;任務(3)對二(一氯甲基)苯對苯二甲醇對苯二甲酸對苯二甲酯或聚對苯二甲酸對苯二甲酯。學生相互討論后發(fā)現(xiàn),對任務(1)的知識遷移即可得到答案,很快就完成了任眨并能理解透徹。
任務(4)從目標產(chǎn)物聚乙二酸乙二酯出發(fā),逆推每一個步驟,直至簡單化工原料乙烯為止。學生能將前面合成路線的知識用在這小題上,也很快完成任務。最后,讓學生完成任務(5)總結能夠引入碳碳雙鍵、碳碳叁鍵、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、酯基的化學反應有哪些?通過分析上述合成路線,學生很快就能總結出來了。
通過對合成路線的學習,學生能熟悉掌握各種官能團的性質(zhì)及它們之間的轉(zhuǎn)化要素,通過知識的聯(lián)想遷移,他們能由此及彼很好地掌握各有機物的性質(zhì),特別是完成任務(5)后,學生能總結出官能團的變化情況,深入理解有機合成的規(guī)律,使有機化學知識網(wǎng)格化、立體化,形成有機化學的知識空間。
關鍵詞: 實驗教學方法 有機化學實驗 動手能力 創(chuàng)造意識
化學是一門以實驗為基礎的學科,其中有機化學是高等院校中化工、醫(yī)學、制藥及相近專業(yè)的一門重要基礎課[1]。隨著有機化學研究和應用的深入發(fā)展,要求學生掌握的內(nèi)容不斷增加,這對有機化學教學提出了新要求。化學實驗課是實施全面化學教育的一種最有效的教學形式。實驗是一種學生認識客觀世界,了解生產(chǎn)、生活實際和社會問題的工具,是十分重要的教學內(nèi)容[2]。近年來,筆者多次承擔有機化學實驗教學工作,對教學方法和實驗成績考核方面做了一些經(jīng)驗總結,認為在教學方法方面:將所學實驗內(nèi)容和科研及當下社會問題有效結合,重視培養(yǎng)學生的學習興趣和創(chuàng)新意識;在實驗成績考核方面:注重對學生實驗過程的操作考核和做好課后實驗總結督促學生的每一個實驗環(huán)節(jié),有效培養(yǎng)他們的動手能力。
一、教學方法方面
根據(jù)有機化學實驗課程的教學大綱,詳細闡述所學實驗的目的和意義,不是簡單地照搬,照讀書本上簡單的目的,要深入擴充該實驗的重要性,擴展應用領域及其在社會生活中的應用實例。讓學生了解學科發(fā)展與科技創(chuàng)新的前沿領域,進而受到良好的科技氛圍的熏陶,培養(yǎng)學生的濃厚實驗興趣。例如:在學習茶葉中咖啡因的提取這一實驗時,首先介紹學生日常熟知的各種茶葉,然后提問茶葉中的主要成分有哪些,隨后引入學習的主題一咖啡因。然后具體介紹咖啡因在茶葉中所起的作用,比如:咖啡因能使中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮,能夠增加警覺度,使人警醒,有快速而清晰的思維,集中注意力和保持較好的身體狀態(tài)。咖啡因具有刺激心臟、興奮大腦神經(jīng)中樞和利尿等作用,它也是復方阿司匹林(APC)等藥物的重要組分[3]。告訴學生適量飲茶對人體是有益的。同時要告訴學生大劑量或長期使用咖啡因也會對人體造成損害,特別是它也有成癮性,會引起陣發(fā)性驚厥和骨骼震顫,損害肝、胃、腎等重要內(nèi)臟器官,誘發(fā)呼吸道炎癥、婦女乳腺瘤等疾病,甚至導致吸食者下一代智能低下,肢體畸形。從兩方面讓學生更進一步了解咖啡因。因此,有效提取茶葉中的咖啡因具有重要意義。隨后,可以繼續(xù)引申,很多中草藥活性組分大部分也要從天然植物中提取。可以再舉例,如:青蒿素是從黃花蒿中提取分離得到的一種化合物,是目前世界上公認的最有效治療腦型瘧疾和抗氯喹惡性瘧疾的藥物青蒿素。緊接著自然提到青蒿素治療瘧疾的發(fā)現(xiàn)者屠呦呦――第一位獲得諾貝爾科學獎項的中國本土科學家。全方位多角度地挖掘一切和實驗相關的人、事、物,不斷向?qū)W生傳遞實驗的正能量。鼓勵學生在生活中善于發(fā)現(xiàn),善于創(chuàng)造,更要珍惜每一次實驗。這樣有意識地把實驗學習和社會生活聯(lián)系,不僅激發(fā)學生實驗的興趣,而且培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。
二、實驗考核方面
對學生實驗課程學習進行考核,是實驗教學中的一個重要環(huán)節(jié),也是實驗教學改革的重要手段。在實驗中我采取了課堂考核、課后考核和期末考核相結合的考核方式。第一部分是課堂考核,包括簽到、操作考核、簽退、產(chǎn)率考核等。簽到即每一位學生按照學號依次簽到,排除代簽名;此外,實驗過程中不定時檢查操作是否規(guī)范;最后,實驗做完之后需要簽退,即學生實驗完成后需到老師處按照先后順序登記,這里主要考察學生的實驗效率、合成的產(chǎn)品及產(chǎn)率和儀器的后處理。第二部分是課后考核。主要包括學生的每一次實驗的預習情況、實驗完成的報告撰寫情況,其中每個人還要寫實驗總結,字數(shù)不少于一百五十字,主要總結實驗成功的經(jīng)驗和失敗的原因分析。最后期末考核包括實驗基本理論方面的筆試與基本操作綜合評估。這樣,不僅調(diào)動了學生的實驗積極性,而且促使學生更重視有機化學驗課。
通過對大學有機化學實驗教學過程中實驗教學方法和實驗考核的探索,筆者將理論聯(lián)系實際,全面分析學生,注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)造意識和動手能力,以期實現(xiàn)化學實驗教育的培養(yǎng)目標。但是,隨著有機化學的發(fā)展,有機化學實驗教學應當與時俱進,這對從事有機化學實驗教學的教師而言,任重而道遠[4]。
參考文獻:
[1]王志偉,張?zhí)锩?以創(chuàng)新教育培養(yǎng)創(chuàng)新型科技人才[J].中國高等教育,2007(24):29-30.
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【關鍵詞】高中化學;有機化學;教學方法
現(xiàn)階段我國教學事業(yè)發(fā)展較快,社會以及相關教育部門更加重視各個階段的教育工作。當前高中化學教中有機化學是重要的基礎教學內(nèi)容,做好有機化學的教學環(huán)節(jié)也是當前高中化學教師研究的重點教學方向。
一、掌握有機化學的發(fā)展趨勢是進行教學的前提
當前在高中化學教學中要做好有機化學的教學工作,首先需要讓學生對于高中化學有明確的認知理解。教師要在教學中引導學生掌握有機化學的實際發(fā)展。目前階段的有機化學分為三個時期,分別是提取時期、創(chuàng)立時期以及后期的發(fā)展階段。提取時期主要是人們通過有機化學的知識對要去進行研究提取。創(chuàng)立時期主要指的是化合物的基本合成,比如乙酸和油脂等化合物的創(chuàng)立。后期發(fā)展是目前有機化學主要的發(fā)展趨勢,以量子力學為基礎構建現(xiàn)代結構理論體系,合成了較多復雜的天然物,以上這些就是有機化學的基本概述。
二、了解有機化學教學難點,強化知識點與高考命題特點的聯(lián)系
現(xiàn)階段化學教學課程標準與過去教學大綱之間的目標存在著相應的差異性,所以教師在教學過程中要更嚴格按照教材的內(nèi)容來把握教學的范圍。比如現(xiàn)階段化學教材中增加了“溴乙烷”而刪減了“乙二醇、甲醛和乙二酸”等。
起初大多數(shù)學生在接觸學習有機化學時,都表現(xiàn)了極高的興趣。但是隨著課程學習難度不斷深入,大多學生會感受到有機反應方程式較為難寫,在化學式同分異構體的書寫中表F能力較差,知識網(wǎng)絡化的程度較差,知識遷移能力較差等情況。當前新課標理念下的理科綜合卷中的有機化學部分仍舊對傳統(tǒng)的有機化學熱點內(nèi)容較為關注,其中以社會生活、醫(yī)藥以及新材料等內(nèi)容為教學背景材料,來綜合考查學生對于有機化學知識的理解掌握程度。既測驗了學生對于基礎知識的理解掌握程度,又能以實驗題的內(nèi)容標準來考察判斷學生的綜合能力。
三、高中化學有機化學的教學方法探析
1.以教材內(nèi)容為引導,落實化學教學的目標
目前高中化學教材中包含許多有效的教學框架欄目對學生的學習提供了明確的方向引導。教材中的“交流與討論”、“拓展視野”等欄目,教師要充分發(fā)揮出其實際作用,以此對學生開展積極性的引導。教材中所包含的此類知識點能夠有效提升師生之間良好的互動性,為高中化學教師的教學提供有效的教學空間,能夠為學生創(chuàng)設更多樣化的學習環(huán)境。在實際教學過程中,教師可以通過多樣化的教學方法引導學生去探究教材中教學內(nèi)容所包含的教學價值。
例如在日常教學過程中,教師可以通過教材中的“回顧與總結”的內(nèi)容,為學生梳理教學的主體以及知識內(nèi)容的細節(jié)部分,引導學生進行全面有效的思維探究,提高學生的自我評價方法。在教學過程中,教師主要起到引導作用,探究性的活動讓學生完全自主化學習。教師再通過的對學生的問題進行全面總結,創(chuàng)設更為有有效的探究性學習環(huán)境,引導學生有效地解決問題。
2.以課程標準來提升學生的探究能力和學習能力
通過化學教材中所設置的“活動與探究”環(huán)節(jié),教師要在教學過程中著重培養(yǎng)學生的自主探究能力和學習能力,從而有效提升有機化學的教學成果。教材中的內(nèi)容都是根據(jù)現(xiàn)階段高中學生自身的實際情況而制定的,內(nèi)容難易度都有明確的層次劃分,教師要在有機化學的理論教學中加強對學生實踐技能的培養(yǎng),使得學生的學習能力有效提升。比如在驗證該反應為取代反應的實驗中,嚴重鹵代烴中的鹵素,教師可以為學生準備相關的實驗材料以及實驗試劑,讓學生進行試劑添加觀察相關的實驗現(xiàn)象,從而得出有效實驗證明。
3.建立有機化學的知識體系
教師要在日常教學過程中對有機化學的知識價值進行深度探究,逐步輔助形成有機化學的知識體系。比如在教學鹵代烴時,教師可以通過探究性的實驗讓學生掌握教學知識點。比如溴乙烷在NaOH溶液中進行充分的水解過程。教師在探究性實驗開始之前為學生提出相關的探究性問題,如果在實驗中沒有各類添加試劑,能夠判斷出溴乙烷在加熱過程中在NaOH溶液中的化學反應情況嗎?讓學生在預習理論知識的基礎上對水解現(xiàn)象進行自主探究,以此來提升高中生的創(chuàng)新探究性思維能力以及科學素養(yǎng),從而有效提升有機化學的教學質(zhì)量。
四、結語
總而言之,當前我國科學技術發(fā)展迅速,有機化學已經(jīng)與多個學科之間也有著密切的聯(lián)系。有機化學與生活中各類實際應用較為明顯,所以當前加強有機化學教學具有重要的作用。
參考文獻:
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[2]劉璐.淺談高中有機化學教學的策略[J].新課程?中學,2014(6):36-36.
[3]黃兆金.有機化學在高中化學教學中的重要作用[J].教育界,2015(19):128-128.
關鍵詞:有機化學教學;綠色化學;研究
“綠色化學”是化學界提出來的一種新觀念,主要特點就是經(jīng)濟性和環(huán)保性,既要做到充分利用資源,同時又要實現(xiàn)“零排放”,不對環(huán)境產(chǎn)生任何污染[1]。將綠色化學滲透到有機化學教學中,在拓寬學生視野、知識面的基礎上還能使學生樹立環(huán)保意識。本文從有機化學教育中滲透綠色化學教育的重要意義著手,針對具體的滲透方法展開詳細的論述。
一有機化學教學中滲透綠色化學教育的重要意義
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和生活水平的逐步提高,當前社會環(huán)境污染問題越來越嚴重,人們對于綠色生活的呼聲也越來越高。在這種背景下,綠色教育也受到了社會、學校以及各級政府的重視,當前開展綠色教育的高校數(shù)量也在與日俱增,有機化學教學中也逐漸開始滲透綠色化學教育[2]。高校肩負著培養(yǎng)人才的重任,在培養(yǎng)目標上要以創(chuàng)新型、實用性人才為主,并且培養(yǎng)出來的人才要有可持續(xù)發(fā)展觀念,不僅要處理好人與人之間的關系,還要處理好人與自然之間的關系,能夠運用科學技術等手段使人和自然和諧相處。當前高校存在課時短、任務重等特點,這些特點導致綠色化學很難作為一門專業(yè)的獨立學科開進行教學。而有機化學是公共基礎課,在高校的開課面比較廣,將綠色化學滲透到有機化學課程之中具有可行性和現(xiàn)實意義。這樣不僅可以豐富有機化學教學內(nèi)容,還能降低學生的學習負擔。化學老師在進行有機化學教學的時候,若是涉及到了綠色化學內(nèi)容,可以進行針對性講解,并且適當加深和更新知識內(nèi)容并對學生的思維進行拓展。在化學教學課堂上引用實例進行講解,不僅可以拓寬學生的視野和知識面,還能使化學教學內(nèi)容活潑、生動、有趣,學生在不知不覺中接受了綠色化學教育。這種滲透式的教學方法,既不會造成課時緊張,又激發(fā)了學生的學習興趣,一舉兩得。
二有機化學教學中進行綠色化學教育的策略
(一)加強化學教材的建設
教材是教學的根本,也是學生學習的主要資料。在有機化學教學中進行綠色化學教學,首先要從教材著手。前文中也已經(jīng)提到,在當前高校課時原本就緊張的情況下,單獨開設一門綠色化學專業(yè)不切實際,化學老師進行有機化學教學的時候,在涉及到綠色化學教育內(nèi)容時可以針對這部分內(nèi)容進行深入講解,因此,加強教材的建設應當作為滲透教學的第一步驟。“綠色化學”是化學界提出來的一個新觀念,這個領域的發(fā)展時間并不長,綠色化學的內(nèi)容在化學教材中并未做具體詳細的闡述,很多有關于綠色化學的內(nèi)容都并未在教材中突出來。因此,在有機化學教學中進行綠色化學教育,第一步就是調(diào)整化學教材。遵循綠色化學基本原則并以此為出發(fā)點,更新和選擇一些與綠色化學有關并且具有時代性的化學內(nèi)容,例如洗滌劑無磷化、汽油無鉛化等,采用新技術和新試劑開發(fā)環(huán)境友好工藝[3]。舉個簡單的例子,在化學教材中,有一節(jié)內(nèi)容是介紹烴類烷基化反反應,在這類反應中使用的催化劑一般是三氯化鋁和氫氟酸,這些催化劑屬于液體酸類,具有較強的腐蝕性,能夠腐蝕相關的化學設備,并且還會污染環(huán)境,對人體也有一定的危害。為了保護環(huán)境,降低污染和對人體的危害,近年來,國內(nèi)外都在對新型催化劑進行研究,從超強酸、雜多酸以及分子篩等新型催化材料中對烴類烷基化反應的催化劑進行探索,并且已經(jīng)取得的一定的成果。其中用生產(chǎn)線性烷基苯催化劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氫氟酸催化劑,可以有效降低環(huán)境污染,改善環(huán)境,目前已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化。還有一種乙苯液相烴化技術在化學界也引起了高度的關注,這種技術來自于新型分子篩催化劑,這種催化劑具有很高的選擇性,催化的壽命比較長,而且乙苯質(zhì)量回收率比較高,據(jù)資料顯示,已經(jīng)超過99.6%。類似這樣的綠色化學研究,將其整合到化學教材之中,就可以讓學生對綠色化學有了更清楚的認識,而不是僅僅停留在表面的認知上。化學老師在進行有機化學教學的時候,涉及到了這方面的內(nèi)容,可以進行深入分析,讓學生了解到當前綠色化學的最新發(fā)展和最新成果,并且知道了新的應用方法和應用材料。除此之外,還可以在將綠色化學的一些基本原則等以專題化形式納入到化學教材的后面,豐富教材的內(nèi)容。在教材的整改和編寫中,要實現(xiàn)教材內(nèi)容由傳統(tǒng)化學到綠色化學的轉(zhuǎn)變,但是不能對傳統(tǒng)的化學采用完全否定的態(tài)度,而是采取“取其精華去其糟粕”的調(diào)整思想,將綠色化學中概念、原理和新思維有效凸現(xiàn)出來。
(二)精簡課堂教學內(nèi)容
教學內(nèi)容是決定課堂教學效率的關鍵因素之一。有機化學在高校無論是一門公共課還是一門基礎課,教材的篇幅和學時都會受到了一定的限制,化學老師在進行有機化學教學的時候滲透綠色化學教學,面臨著諸多挑戰(zhàn)和難以克服的困難。因此,化學老師要選擇合適的教學內(nèi)容,并結合學生的專業(yè),對化學教學內(nèi)容作適當?shù)恼{(diào)整,即精簡教學內(nèi)容,讓學生學習到的化學知識都是有用的,能夠和專業(yè)其他學科實現(xiàn)有效整合。例如,園林專業(yè)或者農(nóng)學專業(yè)的有機化學教學,農(nóng)藥是有機化學中的重點教學內(nèi)容,農(nóng)業(yè)與園林和農(nóng)學都是息息相關,因此老師可以將關注點放在這一方面,并在這方面教學中滲透綠色化學教育,對農(nóng)藥知識進行深入分析。農(nóng)藥的發(fā)展過程就是不斷降低副作用、提高藥效的過程。例如艾氏劑、六六六,這種毒藥的毒性可以不斷累積,內(nèi)吸磷,這種毒藥有嚴重的急性毒性,還有二溴路丙烷、殺蟲脒等,這類毒藥有致癌作用。這些毒藥具有多樣性,而且在殺蟲方面也有一定的成效,但是對環(huán)境造成了嚴重的污染,對人體也有很大的危害,在全世界范圍內(nèi),已經(jīng)被先后禁用。隨著科學技術的不斷發(fā)展,近十幾年,人們對于新型農(nóng)藥的研究步伐也在不斷加快,并且取得了一定的成效。有一些生物活性很高的農(nóng)藥,在殺毒的時候只是針對靶標,而對于非靶標的生物基本無害無毒,還有一些除草劑和殺菌劑等,也具有特別的作用機制,此外還有一些昆蟲生長調(diào)節(jié)劑,都是新型的農(nóng)藥品種,這些新研發(fā)的農(nóng)藥和試劑,既起到了殺菌殺蟲的目的,又無害于環(huán)境和人體。除此之外,化學防治概念也在最近幾年得到了重視,以前人們對于有害生物,采取消滅和殺害的態(tài)度,而現(xiàn)在更多的采取是控制措施,隨著綠色化學的研究發(fā)展,化學農(nóng)藥也逐漸成為綠色農(nóng)藥,可以被直接應用在綠色植物和相關的綠色農(nóng)產(chǎn)品上。除了園林和農(nóng)學專業(yè),還有很多專業(yè)也涉及到有機化學教學,老師在教學有家化學教學的時候,要結合學生的專業(yè)實際情況對綠色化學教育內(nèi)容選擇性滲透。還有一些專業(yè)的學生,例如獸醫(yī)、食品等,這些專業(yè)的學生很少涉及到這方面的知識,化學老師在教學過程中可以適當減少綠色化學的教學內(nèi)容,采取少講或者不講的方式。對教學內(nèi)容進行精簡,既可以讓學生學習到有用的知識,又節(jié)約了教學時間,提高了教學效率。
(三)采用合適的教學方式
教學方式在很大程度上決定了課堂教學質(zhì)量,在有機化學教學中滲透綠色化學教學,適合采用誘導式和啟發(fā)式教學方式。當前的教育是以素質(zhì)教育為主,老師不能采用傳統(tǒng)的灌輸式教學方式對學生進行教學,而應該將啟發(fā)學生思維作為主要的教學目標,對學生的思維進行啟發(fā),指導學生自主探索,發(fā)現(xiàn)問題并解決問題,從而加深對綠色化學的認識。例如,在講解“原子利用率”這個綠色化學概念的時候,老師可以適當引入兩個案例,一個是利用現(xiàn)代催化氧化法制取環(huán)氧乙烷,還有一個是利用氯乙醇法制取環(huán)氧乙烷,通過讓學生比較這兩種方法制取環(huán)氧乙烷的優(yōu)勢和劣勢,指導學生掌握“原子利用率”的基本概念。在講解類似酯縮合等縮合反應以及狄艾反應等加成反應時,化學老師可以讓學生對原子利用率進行計算,加深學生對“原子利用率”的理解,并學會用這一新型概念去體會有機合成中不同反應的環(huán)保意義和經(jīng)濟價值。
(四)充分利用多媒體教學資源
相對于傳統(tǒng)的板書教書,多媒體教學擁有更多的教學優(yōu)勢,化學老師可以利用投影儀和計算機等現(xiàn)代教學設備在課堂上進行教學,與傳統(tǒng)的黑板加粉筆相比,這種利用多媒體進行教學的方式能夠在同樣的時間內(nèi)給學生傳遞更多的知識點,有效緩解高校課時緊的問題。除此之外,采用多媒體進行教學,可以將抽象的化學知識以圖片、視頻等方式立體化展現(xiàn)給學生,加強學生的理解,幫助學生快速消化,還能激發(fā)學生的學習興趣和學習積極性。
關鍵詞:教學改革;有機化學;高校轉(zhuǎn)型
O65-4
當前,我國正逐步建成世界上規(guī)模最大的教學教育體系,但是隨著經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展,教育體系中存在的問題正逐步凸顯出來,主要表現(xiàn)在人才的供給和市場的需求的不對等需求。大學生就業(yè)難、就業(yè)質(zhì)量低;而企業(yè)對于自身需求的高質(zhì)量的應用型人才則需求不到。學生的就業(yè)和企業(yè)的需求出現(xiàn)了不對等的矛盾,為緩解就業(yè)問題中的這一矛盾,教育部等三部委印發(fā)了《關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉(zhuǎn)變的指導意見》,《意見》為地方普通本科高校指明了發(fā)展方向,也正式拉開了精英教育到應用教育的序幕。
有機化學是化學、化工、生工、制藥、食品等領域的基礎課程,有機化學實驗作為進一步鞏固有機化學知識起到關鍵作用,該課程的實際目的是使得學生掌握有機化學專業(yè)的知識并能夠熟練運用所學知識掌握有機實驗的一般操作技能及簡單有機物的合成、分離、提純等一些列操作方法,,通過基礎操作培養(yǎng)學生獨立操作、準確觀察實驗現(xiàn)象、分析及解決實驗問題的能力,為后續(xù)相關課程的學習、畢業(yè)論文打下良好的基礎。
一、高校轉(zhuǎn)型發(fā)展下有機化學教學方法改革的必要性
有機化學又稱為碳化合物的化學,是研究有機化合物的結構、性質(zhì)、制備的學科,是化學中極重要的一個分支,也是高等院校化學體系的四大基礎課程之一。
有機化學又可分為有機合成化學、生物有機化學、物理有機化學、元素有機化學和金屬有機化學等分支。隨著現(xiàn)代科學技術的迅猛發(fā)展,有機化學的教學內(nèi)容雖然在持續(xù)增加,然而教學課時卻有逐漸壓縮的趨勢,所以教學內(nèi)容多、學時少也就隨之成為教學工作中的矛盾主體。因此,作為一名化學學科的教師要傳授給學生的不應該僅僅是定義、公式和實驗方法,而是要盡可能提高學生學習熱情的同時,讓學生更多地了解各種化學現(xiàn)象在現(xiàn)實生活中的作用以及如何準確快速尋求到解決今后所遇到的化學問題的方法和思路。高校有機化學教學要適應新世紀對新人才的需求,迫切需要由理論公式型向現(xiàn)實應用型模式轉(zhuǎn)變,以培養(yǎng)真正適應科技發(fā)展需要的復合型人才。
目前,關于傳統(tǒng)的化學教學方法和教學實驗現(xiàn)狀存在一些問題,這些問題在新的高校教育改革形勢下阻礙基礎有機化學的教學和學生們關于課程的學習和理解。主要體現(xiàn)在兩個方面:教學內(nèi)容和考核方式比較傳統(tǒng),教學效果欠佳;學生安全意識低,應急能力差。有機化學的教學內(nèi)容一般不會針對專業(yè)的差異進行適度的延伸,而是傳統(tǒng)的講解、演示,這種單一的教學模式不利于學生挖掘本專業(yè)的側(cè)重點,另外對于有機實驗,傳統(tǒng)的實驗考核方法讓學生養(yǎng)成了報告“照搬硬抄”,操作“照方抓藥”的不良習慣,學生很難體會到實驗帶來的樂趣及思考過后的成就感,因此消極對待實踐課程。在實驗過程中,學生接觸較多的有機化學試劑,這些試劑往往是易燃、易爆的有毒試劑,學生在實驗開始之前,很少去了解實驗藥品的毒理特性和安全使用規(guī)范,使用完的藥品隨意排放,另外,在實驗中遇到一些緊急的狀況,如著火、加熱套接口處冒火花等問題便會陷入慌亂、尖叫中。
因此,對于有機化學教學方法改革是十分有必要性的。
二、有機化學教學方法改革方案與實踐應用
1.整合教學內(nèi)容,為各專業(yè)實驗做好鋪墊
整合有機化學的知識,結合不同的專業(yè)進行針對性的詳細解讀,對于化學專業(yè)的學生,著重理論性的講解,對于化工類學生,多介紹實際應用的知識。對于有機化學實驗課的內(nèi)容,也要有針對性的選擇,整合一套各專業(yè)均“剛需”的實驗項目,注重實驗思維模式的建立、培養(yǎng)良好的實驗習慣、同時注意實驗內(nèi)容的銜接性。對于專業(yè)后續(xù)知識開展意義不大的實驗可以適當性的放棄,例如:熔沸點的測定及溫度計的校正實驗,而對于涉及常用操作較多的實驗,例如蒸餾分餾、乙酸乙酯的制備實驗則是必須掌握的。
2.改革教W方法,充分利用資源
隨著網(wǎng)絡平臺的發(fā)展,我們也借此對教學方法進行了改革優(yōu)化,針對專業(yè)知識和專業(yè)性實驗,我們制作了相關的視頻、微視頻課程,對于必須了解的知識和關鍵點,專業(yè)實驗開展的目的和操作均進行了講述,將此視頻在學校的網(wǎng)絡教學平臺,方便學生在上課之前可以進行預習了解,以便于在正式課堂上對于難點進行針對性的學習和把握。
3.改革考核方式,提高學生的興趣
傳統(tǒng)的知識考核方式是進行書面考試,對于實驗考核是實驗報告,這些方式過于單調(diào),并且不能很好的對于學生的學習興趣進行挖掘,針對此問題,需要對于考核方式進行改革。課前,學生通過微視頻進行知識預習,回答老師精心設置的問題,同時提出自己預習中的疑難點; 課中,學生按照教師發(fā)放的實驗操作評分標準給自己評分,做到認識實驗操作,認識自身操作,有的放矢的學實驗技能; 課后,教師通過網(wǎng)絡平臺點評學生的實驗報告,及時學生作業(yè)的優(yōu)缺點,讓學生充分了解自己的“勞動成果”,調(diào)動學生的學習熱情; 最后通過隨機抽題的方式完成理論與操作的考核。
三、結語
高校新改革形式下,結合專業(yè)的特點進行針對性教學利于將專業(yè)、就業(yè)更好的結合,將地方辦學的特色凸顯出來,使得高校與所在地的經(jīng)濟、創(chuàng)新更好的銜接在一起,與經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)創(chuàng)新發(fā)展對接,與行業(yè)企業(yè)人才培養(yǎng)和技術創(chuàng)新需求對接。
參考文獻
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[2]吳紅梅, 郭宇, 張震斌. 高校有機化學課程教學方法改革探析[J]. 當代教育理論與實踐, 2014(5):120-121.
[3]黃楠楠. 現(xiàn)代教育教學理念下有機化學課程教學方法的研究與實踐[J]. 時代教育, 2016(7):66-66.
關鍵詞:有機化學 教學方法 興趣
有機化學是藥學專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程,對于生物化學、藥物化學、藥物分析、化學制藥技術等后續(xù)課程的學習具有重要作用。我院藥學專業(yè)的學生,他們大多數(shù)高中學的是文科,所以對于中學所學的有機化學的知識已經(jīng)所剩無幾,故他們的理解能力就比較差,基礎知識也很薄弱,這給學生的學習帶來一定的難度,容易導致學生失去學習興趣。那么,怎樣調(diào)動他們的學習積極性,將這些基礎課程真正學扎實,就成為我們教師的主要任務。通過幾年來講授有機化學課程,我深刻認識到,培養(yǎng)學生對所學課程的興趣是教學中的一個重要環(huán)節(jié),也是學生學好本門課程的關鍵。
為此,我在這方面進行了一些嘗試,并取得了一定的成效。愛因斯坦曾經(jīng)說過“對于一切來說,只有興趣才是最好的教師”。如果學生對所學的內(nèi)容產(chǎn)生了興趣,他就會以積極、科學的態(tài)度,頑強的毅力,克服一切困難,去主動地學習和掌握知識,并且會從中感到愉快、喜悅和滿足。然而,興趣并不是先天就有的,更重要的是靠后天的引導、教育和培養(yǎng)。我努力從以下兩個方面注意培養(yǎng)學生學習有機化學的興趣。
1.直接興趣的培養(yǎng):
直接興趣,指學習活動本身吸引人,學生對有機化學有一個全面系統(tǒng)的認識,是激發(fā)學習興趣的前提。有機化學可以從基本概念、有機化學與藥物的關系等方面讓學生全面了解掌握學科的理論體系和發(fā)展脈絡,深入展現(xiàn)有機化學自身蘊含的美,通過審美而培養(yǎng)興趣。
1.1深入淺出的講授基本概念
人的思維形式分為概念(人腦反映事物本質(zhì)的思維形式)、判斷(確定概念與概念之間的關系)、推理(從一個或幾個已知的判斷出發(fā)推出另一個新判斷)。概念是思維的基本單位,所以要建構成完整的知識體系必須以概念為基石。有機化學的概念有的是高度抽象出來的。如有機化學緒論部分有許多基本的概念,如共價鍵類型中的σ建、π鍵;同分異構現(xiàn)象、有機化合物的反應類型中的均裂、異裂、親電反應、親核反應、重排反應等。如在講解共價鍵類型中的σ建、π鍵時,不僅讓學生了解σ建、π鍵的定義,還應讓學生知道σ建、π鍵這兩種共價鍵是有機化合物結構中的主要化學鍵,對有機物的化學性質(zhì)起著至關重要的決定性作用,所以必須要區(qū)分清楚二者成鍵時原子軌道的重疊方式。學生只有較好地掌握有機化學基本概念之后,才可以通過分析、綜合、抽象、慨括、分類、類比等心智操作構建完整的理論體系,才可能進行判斷、推理,從而迸發(fā)學習興趣。
1.2有機化學與藥物的關系
藥物是用于治療、預防和診斷疾病所用化學物質(zhì)的總稱。目前臨床上使用的藥物主要是化學藥物,而化學藥物絕大多數(shù)是化學合成的,有些來源于天然物或微生物的藥物,現(xiàn)在也可以用化學合成的方法制得,如在講解緒論中有機化學與藥物的關系時,我就特意向?qū)W生講解了臨床上用到的嗎啡、可卡因、奎寧、阿托品等雖然最初都是從天然植物中分離出來的有效成分,但通過對它們有效成分的研究可以精確地測定其理化性質(zhì)和化學結構,從而可以大量進行化學合成制備。在這些化學藥物中有機化合物所占比例很大,而且多半是一些結構復雜的有機化合物,還向?qū)W生講到對這些化學藥物的認識就離不開有機化學的知識。例如,一個中草藥有效成分的研究,要經(jīng)過提取、純化、結構測定、人工合成等步驟,所有這些程序都需要有機化學的知識;化學藥品合成路線選擇更是離不開有機化合物的反應,只有熟悉了有機化學反應的特點,經(jīng)過相互的比較,才能選擇出合理的路線。此外的后續(xù)專業(yè)課程中將進行的藥物的鑒定、藥物的保存、藥物的制劑生產(chǎn)等,都必須通曉藥物的理化性質(zhì)。學生只有了解了有機化學與藥物的關系后,要想學好后續(xù)的專業(yè)課,就必須先學好有機化學,這樣就能激發(fā)學生濃厚的學習興趣。
2.間接興趣的培養(yǎng)
間接興趣是與學習的結果密切關聯(lián)的,也就是說當學生對學習內(nèi)容本身并不感興趣,但他又意識到學習的結果對他具有重要意義的時候,他就會自覺地堅持學習。直接興趣和間接興趣在活動中可以相互轉(zhuǎn)化的。教師可以從有機化學學習的結構著手,從培養(yǎng)學生間接興趣出發(fā)培養(yǎng)學生的直接興趣。
2.1重點講授有機物的結構和性質(zhì)
有機物的理化性質(zhì)是由其結構決定的。有機物結構往往很復雜,種類繁多,學生不容易掌握,易產(chǎn)生厭學情緒。在教學過程中應以有機物的化學結構為中心來展開教學,要求學生掌握有機物的結構特點即找出有機物的官能團,以結構為中心: ①講解命名 ②根據(jù)結構中的官能團講解其理化性質(zhì) ③講解其在藥物保存及合成中的應用。如羰基化合物的命名,醛、酮都屬于羰基化合物,雖然它們都含有羰基官能團,但醛類化合物中的羰基碳一端必須連接氫原子稱為醛基,而酮類化合物中的羰基碳兩端都必須連接烴基稱為酮基,所以在命名含羰基的化合物時要先判斷結構中的特征官能團是醛基還是酮基,這樣才能正確的命名。而且醛、酮結構中雖都是羰基但由于其特征官能團不同,它們的理化性質(zhì)有不同之處。特征官能團不僅決定有機化合物的性質(zhì),在藥物中也決定藥物的理化性質(zhì),決定藥物的鑒定、藥物的存放、配伍等,如羧酸衍生物中的碳酸衍生物,碳酸衍生物包括脲、丙二酰脲、胍。其中丙二酰脲具有雙縮脲的結構(-CONHCONHCO-),我就提到了鎮(zhèn)靜催眠藥巴比妥類藥物也具有丙二酰脲結構,所以巴比妥類藥物易水解,在水溶液中存在酮式-烯醇式互變異構,故顯弱酸性,臨床上常用其鈉鹽,其水溶性的鈉鹽可與銀等重金屬離子形成難溶鹽,與吡啶-硫酸銅溶液作用生成紫色絡合物,同樣這一結構特征決定了其鈉鹽水溶液顯堿性,在臨床使用中是不能與酸性藥物配伍使用的。根據(jù)有機物的化學結構,找到合適的切入點,串聯(lián)成知識鏈,再結合后續(xù)專業(yè)課程中將要涉及到的知識點,進行講解,有助于學生很好的掌握有機物的骨架,同時也對后續(xù)藥物化學中有關藥物的結構有了一定的了解,對學好有機化學起到了關鍵作用。
2.2及時真誠地贊賞學生
根據(jù)教育心理學家分析:凡在一定情境中引起滿意之感的動作會和該情景發(fā)生聯(lián)系,結果是再遇到此情景時這一動作會更易出現(xiàn)。在學習中,學生獲得贊賞就會產(chǎn)生愉快的心情。這種情景反復發(fā)生,學習和愉快的情緒就會建立起穩(wěn)定的聯(lián)結,也就會形成越學越有興趣,越有興趣就越想學良性循環(huán)。我在有機化學的教學中就經(jīng)常刻意去發(fā)現(xiàn)學生學習中所取得的些許成績,并及時的給予表揚和認可,漸漸地,這些學生為了得到社會的承認和贊賞就會專心致志地學習,并把學習看著是一種樂趣。為此,作為一名教師,在教學工作中首先要真誠、真實地理解學生。教師不能高高在上,要到學生中去,要善于發(fā)現(xiàn)學生的出色之處,盡可能地給他們提供成功的機會,對他們的點滴進步給與激勵。學生在與課程的接觸中,時刻用他們特有的眼光去理解和體驗課程,并經(jīng)常創(chuàng)造出鮮活的、出人意料的想法,對此教師要給予真誠、真實的贊賞,以激發(fā)學生的學習興趣。從信息論和控制論角度看,沒有及時的反饋就不能激發(fā)成就需要。學生學習的情況需要教師及時地給予恰當評價,以強化學生學習的興趣,并及時矯正學習中出現(xiàn)的偏差。教師既要注意課堂上及時贊賞評價,也要注意及時對平時的作業(yè)、測試、試驗等情況給予贊賞評價。使贊賞與評價、指導相結合,從分發(fā)揮信息反饋的診斷、指導和激勵作用。在這種和諧的教學氛圍中,教師可以敏感地意識到學生的進步和不足,教與學相互溝通,課堂氣氛火活躍、學習興趣濃厚。
有機化學是藥學專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程,也是學習難度較大的一門課程。教師在教學中注意培養(yǎng)學生對有機化學的學習興趣,激發(fā)他們的學習熱情,讓學習和興趣相交融,這將對學生理解和掌握這門課程起到積極的作用,也為后續(xù)有關專業(yè)課程學習鋪平了道路。
參考文獻
1.《心理學導論》 黃希庭 北京:人民教育出版社,1991
有機化學教學是醫(yī)學基礎課程的重要組成部分,它對于培養(yǎng)學生獲取化學知識和實驗技能,培養(yǎng)科學的觀察能力、實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度和合理的學習方法具有重要的作用,并且也是提高學生綜合素質(zhì)的重要途徑[1]。盡管醫(yī)學院校都開設了有機化學課程,學生對有機化學也不陌生,但是有機化學在醫(yī)學院校課程體系中的附屬地位,加之學生整天忙于專業(yè)知識的學習、社會實踐的鍛煉、文體活動的參與等,沒有足夠的時間來了解和學習有機化學的相關知識和學習的重要意義。
2 明確實驗教學在有機化學教學中的重要地位
有機化學課程屬于實驗性較強的基礎課。特別是在目前理論課學時減少的情況下,實驗和理論課內(nèi)容充分結合具有深刻的意義,教學中應高度重視。實驗教學是理論教學的重要補充,可驗證和鞏固有機化學的基本理論和化學性質(zhì),而理論又可以作為實驗的依據(jù)[2]。最終通過實驗達到對理論內(nèi)容的強化理解,加深印象。達到實驗教學目的的同時,大大提高了學生的學習熱情,避免了只是單純的做實驗簡單應付的現(xiàn)象。另一方面,有機化學實驗與其他學科實驗一樣,對培養(yǎng)學生縝密思考、仔細觀察、主動探索問題等能力的培養(yǎng)上有著不可低估的作用,同時也是提高學生綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要途徑。
3 精心設計課堂教學, 激發(fā)學生的學習興趣
據(jù)了解醫(yī)學院學生普遍反映有機化學比較難,原因在于:有機化學各個章節(jié)相對獨立,自成體系,內(nèi)容繁多枯燥,專業(yè)性較強,記憶性的知識較多,化學反應復雜,不易理解;化學是一門試驗科學,很多反應,很多理論都是經(jīng)過無數(shù)次試驗,反復論證,高度總結的精華[3]。學生對這些試驗過程缺乏詳細的了解,覺得有機化學抽象難以理解;一方面學生基礎較差;另一方面教師受到主觀條件的制約,教師在教學中往往采用填鴨式的教學方式,直接扼殺學生的主動性和積極性,使學生覺得學習化學是一個枯燥無味的過程,學習興趣不高是受教學過程的無趣直接影響的。化學教學應該改變目前教師單方面的教學模式,讓學生積極參與進來,充分調(diào) 動 學 生 的 學 習 興 趣,興 趣 是 最 好 的 老師[ 4 ]。因此,在教學中充實的課堂內(nèi)容才能有效的喚起學生的學習熱情。例如在講解配合物及其構象時可以比較順式和反式二氯二氫合鉑的抗癌作用,講到原子雜化共價鍵時可以用多媒體使抽象變?yōu)榫唧w,靜態(tài)轉(zhuǎn)為動態(tài),增強教學效果的直觀性和有效性,還可以結合化學史和化學家的生平軼事進行教學,提高學生的人文素養(yǎng)和科學素養(yǎng),拓寬學生的視野,提高學生的學習興趣和主動性。
4 在教學方法上要勇于創(chuàng)新, 提高教學效果
課堂教學是教學過程的重要環(huán)節(jié),教師需要把握少而精的原則,既要把基礎知識和基本技能用準確清晰的語言傳授給學生。教師要多采用以學生為主導的探究性學習方式,運用與學生學習動機相一致的各種教學策略,創(chuàng)造多種教學誘導機制,不失時機引導學生自己發(fā)掘、思考、解決問題。以專業(yè)知識為載體,構建師生主動參與,共同發(fā)展的互動教學模式。
5 建立起醫(yī)用有機化學知識系統(tǒng)結構, 提高學生學習效率
鑒于有機化學的學科特殊性,將學習內(nèi)容詳細的,系統(tǒng)的劃分出來。例如可以根據(jù)實際的性質(zhì)及其酸堿性分類,反應的類型、中間體的特性、過渡狀態(tài)等,當然也有異于常規(guī)的現(xiàn)象則依據(jù)既定的規(guī)律進行研究。下面以試劑的分類劃分為例。
5.1 試劑的分類與試劑的酸堿性
(1)自由(游離)基引發(fā)劑:在自由基反應中能夠產(chǎn)生自由基的試劑叫自由基引發(fā)劑(free radical initiator),產(chǎn)生自由基的過程叫鏈引發(fā)。少量的自由基引發(fā)劑就可引發(fā)反應,使反應進行下去。(2)親電試劑 :簡單地說 ,對電子具有親合力的試劑就叫親電試劑(electrophilicreagent)。親電試劑一般都是帶正電荷的試劑或具有空的p軌道或d軌道,能夠接受電子對的中性分子。(3)親核試劑 :對電子沒有親合力 ,但對帶正電荷或部分正電荷的碳原子具有親合力的試劑叫親核試劑(nucleophilic reagent)。親核試劑一般是帶負電荷的試劑或是帶有未共用電子對的中性分子。(4)試劑的分類標準 :在離子型反應中 ,親電試劑和親核試劑是一對對立的矛盾。如:CH3ONa+CH3Br CH3OCH3+NaBr的反應中,Na+和CH3+是親電試劑,而CH3O-和Br-是親核試劑。這個反應究竟是親反應還是親核反應呢?一般規(guī)定,是以在反應是最先與碳原子形成共價鍵的試劑為判斷標準。在上述反應中,是CH3O-最先與碳原子形成共價鍵,CH3O-是親核試劑,因此該反應屬于親核反應,更具體地說是親核取代反應。
5.2 相關規(guī)律[5]
(1)馬氏規(guī)律 :親電加成反應的規(guī)律 ,親電試劑總是加到連氫較多的雙鍵碳上。(2)過氧化效應 :自由基加成反應的規(guī)律,鹵素加到連氫較多的雙鍵碳上。(3)空間效應 :體積較大的基團總是取代到空間位阻較小的位置。(4)定位規(guī)律 :芳烴親電取代反應的規(guī)律,有鄰、對位定位基,和間位定位基。(5)查依切夫規(guī)律 :鹵代烴和醇消除反應的規(guī)律,主要產(chǎn)物是雙鍵碳上取代基較多的烯烴。(6)休克爾規(guī)則:判斷芳香性的規(guī)則。存在一個環(huán)狀的大π鍵,成環(huán)原子必須共平面或接近共平面,π電子數(shù)符合4n+2規(guī)則。
【關鍵詞】有機化學;視頻;圖像;教學
由天津工業(yè)大學環(huán)化學院有機化學課程組開設的《有機化學》課程是天津市市級精品課程。近年來,課程組全體成員一直致力于提高有機化學教學質(zhì)量的研究中,并取得了杰出的成績。有機化學是一門重要的基礎學科,已成為各理工專業(yè),如化學、化工、材料、紡織、生物、食品、制藥、環(huán)境等專業(yè)的必修基礎課程。該課程具有較強的系統(tǒng)性、理論性和應用性,與許多專業(yè)課程聯(lián)系密切,因此,其教學質(zhì)量將直接影響到后續(xù)課程的學習,甚至影響系統(tǒng)專業(yè)知識的構架和培養(yǎng)人才的質(zhì)量。然而,有機化學的教學內(nèi)容相對龐雜,理論抽象,如果教師只是按部就班地講述教材內(nèi)容,不僅會使同學們感到枯燥乏味,并且也不利于學生理解和掌握所學知識。綜觀高校的有機化學教學,以往用于傳統(tǒng)教學的技術手段主要依靠任課教師的一張嘴和一支粉筆,此時學習者的狀態(tài)往往比較被動,學生在課堂上走神,開小差的情況屢有發(fā)生。因此,如何進一步提高有機化學的教學質(zhì)量,豐富和完善有機化學課程的教學形式,就成為擺在我們面前的一個重要課題。
隨著現(xiàn)代科技的創(chuàng)新和發(fā)展,教學手段變得越來越多樣化。在現(xiàn)代的教學中,圖像和視頻資源的作用越來越重要[1]。圖像、視頻資源在每一門學科的教學中,都起著舉足輕重的作用。就圖像而言,它蘊含極為豐富的信息,對學生具有強烈的吸引力,學生在課堂上有機會進行有意識的、有目的的感知,有利于培養(yǎng)和發(fā)展學生的智力。視頻則更為直觀生動,利用視頻來輔助教學是一種新型的行之有效的教學手段和方法,它可以起到調(diào)動學生的情感,激發(fā)學習興趣,拓展學生積極思維的空間,培養(yǎng)創(chuàng)新精神,優(yōu)化課堂教學結構,提供更多、更新、更廣的知識點,開闊視野等作用。因此,充分利用圖像和視頻資源,教學效果就能得到最大程度的發(fā)揮,教師的教學工作也能達到事半功倍的效果。
由傳統(tǒng)教學向現(xiàn)代化的教學手段邁進,是落實素質(zhì)教育,提高教學質(zhì)量的有效途徑,因此也需要任課教師提高自己相關方面的技能。對高校有機化學教學來講,上述這些資源替代了教具的使用,教師不需要再帶一些實物給學生們展示[2]。例如,教師不必再實際地給學生演示一些比較危險,或者比較難成功的實驗。很多實驗視頻清晰度高,還帶有解說,可以節(jié)省時間,也很方便。而一些生活中的例子,很難用語言去形容,視頻就解決了這一難題。學生們通過視頻可以直觀地看到一些現(xiàn)象,不僅更容易理解,還會留下深刻的印象[3-4]。
鑒于此,筆者對有機化學課程的教學模式進行了改革,突破了有機化學教學的傳統(tǒng)模式,在教學過程中植入了新的元素。通過天津工業(yè)大學環(huán)化學院有機化學課程組全體成員的一致努力,制作了生動的有機化學電子教案,錄制了完整的有機化學課程教學視頻,并將上傳于《有機化學》精品課程網(wǎng)站上,以供學生們下載學習。以下,筆者將簡單介紹此次對有機化學課程視頻教學模式的探索。
(1) 精選教學內(nèi)容,編寫并完善教學大綱
有機化學的教學內(nèi)容相對龐雜,理論抽象,在規(guī)定的學時內(nèi)講完所有有機化學知識,時間非常緊迫,而且學生也難以理解和掌握重點的理論知識。因此,需要有機化學課程組成員們重新商討、完善有機化學課程的教學大綱,篩選和精簡教學內(nèi)容,盡量做到知識脈絡清晰,學習重點突出。
此外,我校為工科院校,在有機化學的教學過程中,也應該融入和滲透與化工相關的有機化學知識,讓學生真正能夠?qū)W以致用。經(jīng)過有機化學教研組全體教師的商討,確定了最終的有機化學教學大綱,并將上傳于有機化學精品課程網(wǎng)站上。
(2) 制作生動形象、重點突出的電子講義
根據(jù)所編寫的教學大綱,制作有機化學電子講義。鑒于目前有機化學教學所使用的電子課件都是由任課教師自己制作的,難免會出現(xiàn)教學重點不統(tǒng)一的狀況,對學生課后的學習、交流和探討會產(chǎn)生諸多的不便,直接影響到學生課后的復習,以及教學的效果。因此,需要結合我校專業(yè)設置情況和課時分配現(xiàn)況,針對所有開設有機化學課程的專業(yè),制作一套重點明確的有機化學電子講義。針對不同專業(yè)同學產(chǎn)生的教學重點的差異,也可以在電子講義中直接標注出來,使每個專業(yè)的學生都能明確自己學習的重點,做到有的放矢的學習。
(3) 將《有機化學》全部課程內(nèi)容錄制成完整的教學錄像
以制定的教學大綱和電子講義為依托,錄制完整的有機化學課程教學錄像。教學錄像在學生后期學習和復習過程中都是重要的參考資料,對于尚未掌握的基礎理論知識,學生可以通過觀看教學視頻的方式回顧和理解所學知識。然而,雖然有機化學課程是市級精品課,但是目前只有“烯烴”和“醛、酮”兩個章節(jié)有部分教學視頻以供學生參考,其他大多數(shù)的教學章節(jié)都沒有教學視頻資源。針對這一現(xiàn)狀,課程組將重新完整錄制有機化學課程的全部教學視頻,并將其上傳至有機化學精品課網(wǎng)站上,以便學生們用來參考和學習。
有機化學是一門看似很難,但是學習起來卻很有技巧,很有樂趣的學科。通過如上所述的電子教案的制作和教學視頻的錄制,學生們不僅可以在課后自主的學習有機化學課程相關教學內(nèi)容,而且對于要求掌握的重點和難點內(nèi)容,也可以通過反復觀看教案、視頻的方式得以掌握和鞏固。這樣,學生擁有了更豐富的有機化學學習資源,原本枯燥乏味的有機化學課程變得生動起來,對提高學生的學習興趣,學習熱情,建立有機化學知識框架,加深學生對于理論知識的理解和掌握程度,提升有機化學課堂教學效率,起到了事半功倍的效果。因此,該方法值得廣大有機化學教學工作者嘗試推廣使用。因此,通過有機化學視頻教學的實踐和發(fā)展,對進一步提高有機化學的教學效果必然會具有極其重要的意義和推動作用。
參考文獻:
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關鍵詞:有機合成 閃速化學 微反應器
有機合成是人類改造、創(chuàng)造世界的有力工具,是有機化學不可分割的重要內(nèi)容,其發(fā)展水平直接關系到有機化學研究的發(fā)展。近年來,隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學技術的不斷進步,在有機合成化學領域也取得了許多令人矚目的成績,例如生物活性天然產(chǎn)物合成、金屬參與有機合成等方面有很多突破性的成果,并逐漸從物理有機化學向化學生物學、計算化學、綠色化學等領域發(fā)展,科研與生產(chǎn)能力得到了大幅度的提升。本文對閃速化學的原理與應用進行研究,旨在發(fā)揮新理念、新技術的優(yōu)勢,更好的促進我國有機合成化學的發(fā)展。
一、有機合成化學發(fā)展回顧
據(jù)統(tǒng)計,目前已知的有機化學反應數(shù)量達到3000多個,被廣泛應用的有200多個,并且不斷有新的有機合成被研發(fā)出來投入應用,這些有機化學反應直接催生出2000多萬種有機化合物。在有機合成化學領域研究中,合成路線、合成策略、合成方法需要兼顧原子經(jīng)濟性、高效性、環(huán)境友好等原則,通過科學合理的合成設計與巧妙的方法確保有機合成的綜合效益。
在1902年至2005年前,諾貝爾化學獎有25項給予了對有機合成領域有突出貢獻的科學家,可見有機合成的重要地位及其發(fā)展速度之快。最近幾十年來有機合成領域發(fā)展速度進一步加快,傳統(tǒng)有機合成已向綠色合成轉(zhuǎn)變,并滲透到生命科學等學科中產(chǎn)生了巨大的推動作用,組合化學、正向合成分析等理論與技術為精細化學品的研發(fā)提供助力,超聲波、微波等技術的應用日益廣泛,微生物、人工酶的利用工藝日益精湛,很好的體現(xiàn)了有機合成的創(chuàng)造性魅力,為人類的生產(chǎn)生活提供方方面面的支持和幫助。
二、閃速合成目標化合物的原理及特點
在有機合成過程中,我們通常要考慮如何在不降低產(chǎn)物收率的情況下更大幅度的減小反應時間,而一般情況下二者相互矛盾難以統(tǒng)一,降低反應時間往往導致反應過程無法有效控制,最終導致產(chǎn)物收率降低,甚至生成許多副產(chǎn)物。為了有效解決這一問題,Yoshida提出了閃速化學的方法,并在聚合物快速合成中實驗成功。其實早在上個世紀該理念便已體現(xiàn)在有機合成中,例如我們所熟知的閃速真空熱解技術即是利用載氣將前驅(qū)物帶入裂解室快速獲得產(chǎn)物,但因無法控制反應過程僅停留在理論層面。
新世紀以來微反應器技術的應用使閃速化學的實現(xiàn)成為了可能,微反應器的結構特點決定了其具有高效的熱轉(zhuǎn)換能力,可以對反應溫度進行有效控制,能夠快速、精確混合反應物料,并且精確控制滯留時間、快速實現(xiàn)物質(zhì)分離轉(zhuǎn)移,避免不必要的副產(chǎn)物生成。借助微反應器的諸多功能優(yōu)勢,閃速化學得以真正在有機合成中得到應用,對提高合成產(chǎn)物的產(chǎn)量和效率做出了重大的貢獻。
閃速化學反應包括五種類型,主要針對有活性物質(zhì)參與,或是易生成副產(chǎn)物、產(chǎn)物不穩(wěn)定、放熱劇烈以及需要高活性激發(fā)源的有機合成反應。閃速化學反應的特點主要是反應時間短,需要對反應物分子通過熱激發(fā)、微波輻射等方式進行活化,并且往往產(chǎn)生敏感的高活性物質(zhì)。
三、閃速合成目標化合物的應用
閃速化學的應用領域十分廣泛,可以在氧化、酰化、取代、縮合等反應過程中應用,借助微反應器可以完成許多常規(guī)容器中無法實現(xiàn)的反應。下文中將進行列舉分析。
1.中間體易分解反應中的應用
在常規(guī)容器中中間體易分解的反應,可以利用微反應器的滯留時間控制能力,在中間體分解前轉(zhuǎn)移到后續(xù)反應,使化學合成得以順利實現(xiàn)。例如以醇制備羰基化合物時需要進行低溫 Swern-Moffatt 氧化,反應過程需要在零下50℃條件下進行以抑制副產(chǎn)物生成,而利用微反應器,在20℃條件下將滯留時間控制在0.01s產(chǎn)物收率高達90%,與使用常規(guī)容器相比不僅對反應條件限制更小,而且產(chǎn)物收率更高。又如羥醛縮合反應中生成的烯醇鹽活性高不易積累,而借助微反應器控制滯留時間將其快速轉(zhuǎn)移,僅用15s即可生成高產(chǎn)率的合成產(chǎn)物。另外如溴鋰置換反應等均可通過控制中間體滯留時間來實現(xiàn)閃速置換。
2.易生成副產(chǎn)物反應中的應用
為了提高合成反應速度通常需攪拌反應體系,導致難以研究動力學過程和產(chǎn)品選擇性,需要依靠降溫等方式來減慢反應速率。而憑借微反應器可以在自然速率下控制反應,獲得動力學信息,得到選擇性產(chǎn)物。例如通過微反應器控制格式反應能夠抑制多取代產(chǎn)物的生成,其他如微反應器中的芳香化合物碘化反應也可提高產(chǎn)物選擇性。
3.產(chǎn)物易分解反應中的應用
許多有機合成反應產(chǎn)物穩(wěn)定性差,滯留時間長會分解從而降低收率,憑借微反應器中的閃速合成可以精確控制滯留時間,避免產(chǎn)物分解。例如β-羥基酮的酸催化脫水反應在微反應器中用氫氧化鈉溶液冷浸停止,能夠有效降低產(chǎn)物滯留時間,避免酸催化產(chǎn)生的環(huán)化產(chǎn)物等副產(chǎn)物,獲得接近100%純度的產(chǎn)物。
4.高放熱反應中的應用
對于高放熱反應常規(guī)方法是控制反應速率,然而局部過熱現(xiàn)象難以避免,利用微反應器可以及時導出熱量,對反應溫度進行有效控制,從而提高產(chǎn)物收率和反應速率。有文獻研究證實,憑借微反應器對氟化反應的放熱量和反應溫度進行控制具有顯著效果,類似的研究還有硝化反應、鹵素與金屬置換反應等等。
四、結語
有機合成是化學研究領域的重要內(nèi)容,推動有機合成化學的發(fā)展對于經(jīng)濟發(fā)展與科技進步具有積極意義。閃速化學借助微反應器的功能優(yōu)勢,能夠更高速、高效的完成許多常規(guī)容器內(nèi)無法實現(xiàn)的合成反應,對于有機合成化學的發(fā)展有著重要的促進作用。但是關于閃速化學的研究與應用尚不成熟,未來需要進一步深入研究,將其推向工業(yè)生產(chǎn),以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)生活對分子快速合成的需求。
參考文獻
[1](美)卡雷,(美)松德貝里.高等有機化學:反應與合成[M]. 科學出版社,2009.1.