時間:2023-10-31 10:14:31
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇有機化學基本反應,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
A.CH3+Cl2光照
CH2Cl+HCl
B.2CH3CH2OH+2Na
2CH3CH2ONa+H2
C.CH3CH2CH2CH2OH +HBr
CH3CH2CH2CH2Br+H2O
D.C2H5OH+HOC2H5濃硫酸140℃
C2H5OC2H5+H2O
解析根據(jù)取代反應的概念可知,反應A、C、D均屬于取代反應;而反應B不屬于取代反應(屬于置換反應)。
故答案為B。
知識點撥①取代反應的特點是“交換成分,有上有下”。
②常見的取代反應有:烷烴、苯及其同系物、酚等的鹵代反應,苯及其同系物、酚等的硝化反應與磺化反應,酯化反應,醇與氫鹵酸(HX)的反應,醇分子間脫水生成醚的反應,有機物的水解反應。
③取代反應與置換反應的主要區(qū)別:一是取代反應的反應物和生成物不一定有單質(zhì),而置換反應的反應物和生成物一定有單質(zhì);二是取代反應一般進行不完全、速率慢,而置換反應一般能進行完全、速率快;三是取代反應無電子得失,而置換反應有電子得失。
二、加成反應
例2下列有機反應中,不屬于加成反應的是()。
A.CH3CH=CH2+HCl催化劑
CH3CHClCH3
B.CH2=CHCH2CH3+H2O催化劑CH3CHOHCH2CH3
C.CH2=CHCH3+2Cl2光照CH2=CHCHCl2+2HCl
D.CH2=CHCH2CHO+2H2催化劑CH3CH2CH2CH2OH
解析根據(jù)加成反應的概念可知,反應A、B、D均屬于加成反應;而反應C不屬于加成反應(屬于取代反應)。
故答案為C。
知識點撥①加成反應的特點是“合二為一,只上不下”。
②常見的加成反應有:不飽和烴及其衍生物與H2、鹵素(X2)或鹵化氫(HX)的加成反應,不飽和烴與水的加成反應,芳香烴、醛、酮、葡萄糖、果糖等與H2的加成反應。
③能發(fā)生加成反應的有機物一般含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵、碳氧雙鍵等不飽和鍵。
④取代反應與加成反應的主要區(qū)別是:取代反應反應前后分子數(shù)目一般不變,而加成反應反應后分子數(shù)目一般減少。
三、酯化反應
例3下列有機反應中,不屬于酯化反應的是()。
A.CH3CH2CH2OH+HCl
CH3CH2CH2Cl+H2O
B.CH3CH2COOH+HOCH2CH2CH3
CH3CH2COOCH2CH2CH3+H2O
C.CH3CH2OH+HO―SO3H(濃)濃硫酸CH3CH2O―SO3H+H2O
D.\[C6H7O2(OH)3\]n(纖維素)+3nHO―NO2(濃)濃硫酸\[C6H7O2(ONO2)3\]n+3nH2O
解析根據(jù)酯化反應的概念可知,反應B、C、D均屬于酯化反應;而反應A不屬于酯化反應(因HCl是非含氧酸,且生成物CH3CH2CH2Cl屬于鹵代烴、而不屬于酯)。
故答案為A。
知識點撥①酯化反應概念中的酸指有機酸(羧酸)或無機含氧酸(如H2SO4、HNO3等);醇不僅指醇類,而且包括含醇羥基的有機物(如葡萄糖、纖維素等)。
②酯化反應屬于取代反應。
③羧酸與醇發(fā)生酯化反應的原理:一般是羧酸分子里羧基上的羥基跟醇分子里羥基上的氫原子結(jié)合成水(即脫水方式為“酸脫羥基醇脫氫”),其余部分互相結(jié)合成酯。無機含氧酸與醇發(fā)生酯化反應的原理:一般是無機含氧酸分子里羥基上的氫原子跟醇分子里的羥基結(jié)合成水(即脫水方式為“醇脫羥基酸脫氫”),其余部分互相結(jié)合成酯。
④常見的酯化反應:無機含氧酸與醇或糖等的酯化反應,羧酸與醇或糖等的酯化反應,羥基羧酸分子內(nèi)或分子間的酯化反應。其中,二元羧酸與二元醇或羥基羧酸發(fā)生酯化反應時,可以生成鏈狀酯、環(huán)狀酯或高聚酯。
四、消去反應
例4下列有機反應中,不屬于消去反應的是()。
A.CH3CH2CH2CH2OH濃硫酸CH3CH2CH=CH2+H2O
B.CH2CH2CH2Cl+NaOH
乙醇
CH2CHCH2+NaCl+H2O
C.BrCH2CH2CH2CH2Br+2NaOH
乙醇CH2=CHCH=CH2+2NaBr+2H2O
D.2CH3CH2CHOHCH3+O2
催化劑
2CH3CH2COCH3+2H2O
解析根據(jù)消去反應的概念可知,反應A、B、C均屬于消去反應,而反應D不屬于消去反應(根據(jù)氧化反應的概念可知,反應D屬于氧化反應)。
選D。
知識點撥①消去反應的特點是“一分為二,只下不上”。
②常見的消去反應有:鹵代烴與強堿的醇溶液共熱的反應,醇分子內(nèi)的脫水反應。
③與連有鹵素原子或羥基碳原子的鄰位碳原子上有氫原子的鹵代烴或醇,才能夠發(fā)生消去反應。
④由于苯環(huán)是穩(wěn)定結(jié)構,鹵素原子直接與苯環(huán)相連的鹵代烴(如Br)或酚(如OH),既使與連有鹵素原子或羥基碳原子的鄰位碳原子上有氫原子,也不能發(fā)生消去反應。
五、氧化反應與還原反應
例5下列既不屬于氧化反應,又不屬于還原反應的是()。
A.2C6H6+15O2乙醇12CO2+6H2O
B.2CH3CH2CH2CHO+O2
催化劑
2CH3CH2CH2COOH
C.CH3COOH+HOCH2CH2CH3濃硫酸
CH3COOCH2CH2CH3+H2O
D.CH2=CHCHO+2H2催化劑
CH3CH2CH2OH
解析根據(jù)氧化反應的概念可知,反應A、B屬于氧化反應;根據(jù)還原反應的概念可知,反應D屬于還原反應;而反應C既不屬于氧化反應,又不屬于還原反應(屬于酯化反應或取代反應)。答案為C。
知識點撥①氧化反應的特點是“得氧”或“失氫”;還原反應的特點是“得氫”或“失氧”。
②常見的氧化反應有:有機物的燃燒反應、有機物(不飽和烴及其衍生物、與苯環(huán)相連的碳原子上有氫原子的苯的同系物、醇、醛等)與酸性KMnO4溶液的反應、苯酚與空氣中的氧氣的反應、醛及含有醛基的有機物與銀氨溶液或新制Cu(OH)2的反應、醇或醛的催化氧化或被強氧化劑氧化的反應。
③常見的還原反應有:有機物與氫氣的加成反應。
④連有羥基的碳原子上含有氫原子的醇才能發(fā)生催化氧化反應;含有碳碳不飽和鍵的有機物、芳香烴、醛、酮、單糖等能夠發(fā)生還原反應。
六、水解反應
例6下列有機反應中,不屬于水解反應的是()。
A.在一定條件下,乙烯與水反應生成乙醇
B.在一定條件下,丙酸乙酯與水反應生成丙酸和乙醇
C.在一定條件下,蔗糖與水反應生成葡萄糖和果糖
D.在加熱條件下,2-溴丙烷與NaOH的水溶液反應制2-丙醇
解析根據(jù)水解反應的概念可知,反應B、C、D均屬于水解反應;而反應A不屬于水解反應(屬于加成反應)。
故答案為A。
知識點撥①有機物的水解反應屬于取代反應。
②能發(fā)生水解反應的有機物主要有:鹵代烴、酯、油脂、雙糖、多糖、肽和蛋白質(zhì)等。
③鹵代烴發(fā)生水解反應的條件是與強堿(NaOH或KOH)的水溶液共熱,鹵代烴水解可生成醇(或酚);酯在酸性條件下水解生成相應的酸和醇,酯在堿性條件下水解生成相應酸的鹽和醇;油脂在酸性條件下水解生成相應的高級脂肪酸和甘油,油脂在堿性條件下水解生成相應的高級脂肪酸鹽和甘油;麥芽糖水解生成葡萄糖,蔗糖水解生成葡萄糖和果糖;淀粉和纖維素水解的最終產(chǎn)物為葡萄糖;肽和蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物為氨基酸。
④油脂在堿性條件下的水解反應稱為皂化反應。
⑤單糖(如葡萄糖、果糖)不能發(fā)生水解反應。
七、加聚反應和縮聚反應
例7下列有機反應中,屬于縮聚反應的是()。
A.由甲基丙烯酸甲酯合成聚甲基丙烯酸甲酯的反應
B.由3-羥基丙酸合成聚3-羥基丙酸的反應
C.由1,3-丁二烯合成聚1,3-丁二烯的反應
D.由HOOC(CH2)4COOH和H2N(CH2)6NH2合成高聚物的反應
解析根據(jù)加聚反應的概念可知,反應A、C都是由不飽和的單體通過加成的方式生成高聚物的反應,則反應A、C都屬于加聚反應;根據(jù)縮聚反應的概念可知,反應B、D在生成高聚物的同時都有小分子生成(反應B生成的小分子物質(zhì)是水,反應D生成的小分子物質(zhì)是氨),則反應B、D都屬于縮聚反應。
故答案為B、D。
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)12(b)-0236-02
有機化學是一門集理論性、實踐性和系統(tǒng)性為一體的學科。醫(yī)學有機化學是醫(yī)學、藥學以及生命科學等相關專業(yè)的基礎課程之一。它銜接無機化學,并為后續(xù)的生物化學、微生物學、免疫學、藥物化學、藥理學和醫(yī)學檢驗等課程提供了必備的基礎知識和基本理論。醫(yī)學有機化學的內(nèi)容雖與化學、化工、生物工程等專業(yè)的有機化學課程大致相同,但教學的側(cè)重點、教學的方法須有所差異,對任課教師也提出了更高的要求。筆者從自身的教學實踐出發(fā),從以下4個方面談醫(yī)學有機化學教學實踐中的
1 了解學生化學基礎
筆者所在學校的醫(yī)學專業(yè)面向全國招生,而現(xiàn)階段各省或地區(qū)的高考政策不盡相同,部分新生參加了化學學科的高考,因而具有較為系統(tǒng)的中學化學知識結(jié)構,同時對基本的元素、物質(zhì)以及化學反應有一定的認識,這類學生具備較好的學習醫(yī)學有機化學的基礎;另有部分考生,未參加化學學科的高考,在高中階段學業(yè)水平測試之后便停止了化學的繼續(xù)學習,這部分新生的中學化學基礎薄弱,普遍存在概念模糊,對元素、官能團的認知不清以及對化學反應幾乎一無所知的問題,這些問題導致這部分學生學習困難,課堂參與度低,進一步導致學習興趣和信心的喪失,最終難以順利完成該課程的學習任務。針對不同生源的中學化學基礎參差不齊的情況,我們不僅需要在合班上課時考慮班級合理編排,更需要在課堂教學中照顧到基礎薄弱的學生,同時滿足基礎較好的學生更高的學習需求。另外,我們嘗試適當安排時間對基礎薄弱的學生單獨進行中學化學的重要知識點的回顧和講解,將有利于這部分學生跟上該課程的課堂教學進度,也有助于他們對后續(xù)課程的學習。
2 引導學生系統(tǒng)建立有機化學知識結(jié)構
多數(shù)有機化學教材,包括該校使用的醫(yī)學有機化學教材均按照化合物類型(如烷烴、烯烴、炔烴、芳烴、醛酮、羧酸及其衍生物、糖、氨基酸和蛋白質(zhì)……)進行章節(jié)編排,雖利于學生依據(jù)化合物類型建立知識結(jié)構,但各章節(jié)內(nèi)容仍稍顯分散,知識點較為繁雜,學生掌握不易。為了學生能夠從最基本的有機化學概念、原理出發(fā)建立完善的有機化學知識體系,我們有意識地加強了緒論部分尤其是關于有機結(jié)構和有機反應的基本理論的闡述。比如:緒論中我們介紹有機化學反應包含兩個基本的組成:反應物共價鍵的斷裂以及產(chǎn)物共價鍵的生成。共價鍵的斷裂方式只有兩種:異裂和均裂。前者產(chǎn)生自由基,后者產(chǎn)生離子對,兩者均為有機反應的活性中間體,大多數(shù)有機反應與這兩種活性中間體的生成及參與有關,從而派生出有機反應的三個基本類型:自由基反應、離子型反應(親核或親電反應)以及協(xié)同反應。在后續(xù)章節(jié)的講解中,我們將具體反應歸屬到上述基本反應類型進行講解。比如:講解烯烴的化學性質(zhì)時,引導學生關注碳正離子如何形成、如何穩(wěn)定以及如何參與化學反應;講解羥醛縮合時,引導學生關注碳負離子如何形成、如何穩(wěn)定以及如何參與親核反應。這樣不僅讓學生能夠從根本上理解反應,并且能夠圍繞基本反應的類型及活性中間體,將內(nèi)容龐雜的知識點進行歸類并逐步建立相應的知識體系。
3 注重有機化學與醫(yī)學的學科交叉
有機化學之所以成為醫(yī)學專業(yè)的基礎課程,不僅因為有機分子是構成動物、植物體的基本單位,體內(nèi)的物質(zhì)轉(zhuǎn)換及能量傳遞也均與有機化學反應息息相關。在醫(yī)學有機化學的教學中,我們有意識地引入相關的醫(yī)學知識,在強化對知識點理解的同時,闡釋相關的生物學或醫(yī)學現(xiàn)象,從而提升學生對有機化學的學習興趣和熱情。例如:在講解立體化學這一章節(jié)時,我們開篇即以“反應停”(沙利度胺)事件為例,讓學生認識到確定化合物立體構型的重要性。在20世紀50~60年代,“反應?!痹谂R床上被普遍用于抑制孕婦的妊娠反應,但隨之而來的大量“海豹畸形嬰兒”的出生使該藥物被禁止使用。后來的研究表明,當時使用的藥物“反應?!睂嶋H為一對對映體混合物,即安全的R構型及致畸的S構型的混合物。通過這一實例,學生自然意識到立體化學對于有機化合物結(jié)構的重要性,課堂專注度也顯著提高。
在具體章節(jié)的講解中,我們還嘗試以常見藥物分子為例來闡釋相關的官能團或者分子片段,做到醫(yī)學、藥學知識與有機化學知識點的融合。比如:在羧酸及其衍生物的講解中,我們以青霉素等為例向?qū)W生介紹了含特殊結(jié)構片段――“β-內(nèi)酰胺”的一類抗生素,使學生對酰胺的理解得以強化。同時,我們還對青霉素的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和臨床應用背景進行了介紹,從而一定程度上激發(fā)了學生對醫(yī)學研究的興趣。如圖1
4 傳統(tǒng)教學手段與現(xiàn)代教學手段相結(jié)合
有機化學雖然是一門經(jīng)典的理論學科,但是課程講授中也需要表達有如電子軌道、分子軌道、化合物空間結(jié)構以及反應機理、反應歷程等較為具象化的內(nèi)容,因而多媒體的使用可以幫助學生理解和記憶相關內(nèi)容、培養(yǎng)空間思維能力,從而提高教學效果。多媒體課件中,內(nèi)容的呈現(xiàn)方法還應做到多樣而豐富,比如:我們課堂上利用Flas等形式向?qū)W生展示反應歷程、反應現(xiàn)象以及部分實驗的操作方法,取得了很好的效果。此外,在教學中仍然需要板書課堂內(nèi)容的提綱和要點,以便于學生課堂記錄并迅速把握重要的知識點。
參考文獻
關鍵詞
少學時;有機化學;教學改革
有機化學課程是化學類相關專業(yè)非常重要的一門基礎課程。有機化學課程主要研究有機化合物來源、組成、結(jié)構、制法、性質(zhì)、用途及其相關理論等問題,是許多有關學科的理論基礎或技術基礎。因此,學好有機化學對學習有關專業(yè)知識非常重要。
一、課程內(nèi)容的革新
1.注意與高中所學相銜接
有機化學是螺旋式上升的課程,在新的課程標準中高中有機化學主要是讓學習者初步掌握有機化學的基本知識,了解有機化學研究的基本方法,認識有機化學知識在日常生活和社會發(fā)展中的重要作用和意義。然而,本科有機化學則是在高中有機化學的基礎之上進行一定的升華,學生得到一個完整的認識過程,使知識系統(tǒng)化。理論部分是在中學的基礎上加以提高,在理論教學過程中,充分引用生活中常見的與有機化學相關的現(xiàn)象與實例,擴展和改變學生的思維,將理論與實踐聯(lián)系起來并應用于實踐。
2.注意課程內(nèi)容的取舍
有機化學發(fā)展到今天,其內(nèi)容面廣點深,絕不是短時間內(nèi)可以掌握的和了解的,更不可能在如此少的學時內(nèi)完成這一任務,這也要求我們在教學內(nèi)容上采取少而精的原則,突出重點、難點,對于簡單而必須了解和掌握的學生必須學會自學。從內(nèi)容上分為基本理論和知識、主干內(nèi)容(飽和烴、不飽和烴、鹵代烴、醇酚醚、醛酮,羧酸等)。基本理論包括緒論里的內(nèi)容(共價鍵的知識、雜化理論),還有命名,異構現(xiàn)象,電子效應、結(jié)構和表征,基本性質(zhì)等。主干內(nèi)容包括各類有機化合物的化學性質(zhì)。每一類化合物中必有一個特征反應,或是親電取代、或是親電加成,或是親核取代,或是親核加成,這個和官能團的結(jié)構有著密切的關系,也是這一類化合物首先要掌握的反應。其次有的一類化合物還有氧化還原反應、α-H的反應,氧化、還原等等也是必須要學會的反應。還有的一類化合物獨有的反應必須要著重講明,如鹵代烴和金屬鎂的反應。有的還要結(jié)合所講專業(yè)的特點將某個章節(jié)重點突出講解,以達到學習有機化學的目的。有些知識可以略講或留給學生自學,如物理性質(zhì)、聚合反應,等等。
3.注重教材選擇
教材是學生學習的重要資源,課堂學習的參照,教材的重要性不言而喻。目前,工科類有機化學教材很多,我們選用的是天津大學高鴻賓主編的《有機化學簡明教程》第二版,這本書增加了一些與有機化學相關的在生產(chǎn)和生活方面有實用價值的內(nèi)容,與專業(yè)相關性連接緊密。我們學院還自己編寫了習題集《有機化學導學》,這些習題結(jié)合上課內(nèi)容,對學生針對性的聯(lián)系很有幫助,實際效果良好。
二、實驗教學的改進
工科的有機化學實驗課時也較少,所以所做實驗一定要突出有機實驗基本操作、有機化合物合成的基本步驟、提純的方法,為了更好的達到實驗效果,就需要在有機化學實驗教學中滲透創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)。我們將實驗教材中提到的知識點逐一加以分析,選擇能夠包含這些知識點的連續(xù)合成實驗代替原有化合物的性質(zhì)操作練習,以合成產(chǎn)物作為下一步合成的原料,此實驗方案解決了長期以來學生對有機化學實驗興趣不高的現(xiàn)實,學生每步的實驗過程都是最終產(chǎn)品的一個重要組成部分,強化了有機實驗過程的邏輯性,使學生主動了解實驗過程,分析實驗成敗與得失,在過程中不僅學習了實驗基本操作,更以系統(tǒng)的觀點掌握有機化學實驗的要點。任課教師要不斷提高自身的教學能力,加強實驗教學的研究,提高實驗教學質(zhì)量。理論課老師兼帶實驗的模式可以跟好地將理論與實踐相結(jié)合,在理論課上講授基本原理,在實驗過程中教師可以引導學生自行設計更優(yōu)的實驗方法,使學生的創(chuàng)新性思維得以發(fā)展。
三、授課方法的改革
蘇霍姆林斯基說過:“不能使學生參與是教師的最大過失。”這就是說,只有教學過程中多與學生互動,才能引起學生對教學內(nèi)容的高度關注,才能有興趣去關心現(xiàn)實問題。在課堂教學中,可以適時向?qū)W生提問,或提出問題與學生共同討論,用啟發(fā)性的語言誘導學生的思維活動,使學生根據(jù)教師講授的線索進行獨立思考,開展積極思維活動,真正成為主體。啟發(fā)式教學是以充分調(diào)動學生的主觀能動性為教學指導思想的教學活動,啟發(fā)式教學方法是現(xiàn)代大學教學方法的主要特征。啟發(fā)式教學強調(diào)教師在教學中最大限度地調(diào)動學生的思維和學習的自覺性,引導學生融會貫通地掌握知識、培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。
第一,在每章開始前把該章的教學目的、重點、難點明確告訴學生。在講授時,對重難點講深講透,根據(jù)有機化學的特點辯證施教。學習有機化學需要抓住以下幾點并聯(lián)系起來看問題。一是結(jié)構決定性質(zhì),性質(zhì)反應結(jié)構。所以知道化合物的結(jié)構至關重要,也要深入并用自己的語言來理解價鍵理論、雜化軌道理論等重要理論。二是官能團的定義。官能團是活潑的容易發(fā)生反應的原子或基團。有機化學課本都是根據(jù)官能團分類的結(jié)果來分配成相關章節(jié)講解的,所以每一章中官能團首當其沖會發(fā)生反應。三是有機化學反應就是舊鍵的斷裂和新鍵的生成。一定要看反應的部位和有機化合物中主要的碳原子的去向。四是電子效應(誘導效應、共軛效應和場效應)、立體效應。這兩個效應是以影響有機化合物的結(jié)構和有機化學反應的重要因素,考慮問題時需要時刻考慮的。五是有機化學穩(wěn)定性原理,從反應物到中間體再到生成物,越穩(wěn)定越容易反應。
第二,短學時的課程注重知識間的銜接、對比和總結(jié)。烷烴、烯烴和炔烴是鋪墊章節(jié),重點讓學生掌握sp、sp2、sp3雜化:有機化合物中主要的原子是碳原子,它都是雜化了以后去形成化合物的。不飽和烴、芳烴和鹵代烴要深深理解官能團的特征反應(親電取代、親核取代、親電加成和親核加成)的意思。芳烴由于共軛效應形成了芳香大π鍵,所以雖有雙鍵不容易加成而是取代的特殊一章,此章總結(jié)性講解,五個化反應,一取代到二取代,二取代到三取代。鹵代烴和醇,醇和酚,酚和芳烴,醛酮和羧酸及其衍生物中有相似的化學性質(zhì),可以對比著講解。
第三,課堂中滲透學習有機化學反應的方法,學習起來就會變得容易很多。抓住官能團及其附近是容易發(fā)生反應的部位,再看舊鍵新鍵的變化、碳原子的去向以及一些規(guī)則就可以很好的記住化學反應方程式。第四,遇到上節(jié)課有重要的化學性質(zhì)或理論時,都會回憶上節(jié)課所學習的內(nèi)容,形式可以多樣化,比如讓學生回答上節(jié)課所學內(nèi)容或者針對上節(jié)課的重點做幾道相關的習題,并給學生進行打分制,記錄到平時成績里,這樣可以使得學生關注每節(jié)課所講的知識,使學生的知識由感性上升到理性,由分散到系統(tǒng)化、完整化,完成教學上的又一次升華。
總之,通過幾年的有機化學教學,我們逐步探索出了一套少學時有機化學課程的教學規(guī)律和方法,優(yōu)化了教學內(nèi)容,改善了課堂教學效果,提高了有機化學的教學質(zhì)量,取得了較好的效果。當然,有機化學的教學建設與改革仍在不斷地向前發(fā)展,需要我們不斷地提高教學水平,研究和分析少學時課程教學規(guī)律仍將是我們提高教學質(zhì)量的一項重要工作。
作者:楊卉 李松波 郝燕 王延銘 單位:內(nèi)蒙古科技大學化學與化工學院
參考文獻:
“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(zhuǎn)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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┲校梢栽谑覝叵?,高轉(zhuǎn)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(zhì)。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(zhì)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(zhì)是綠色化學品來源,生物質(zhì)煉制工程包括生物柴油、天然有機化合物的轉(zhuǎn)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(jié)構和性質(zhì),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(zhì)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(zhì)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(jié)構與基本性質(zhì)、命名、同分異構體、結(jié)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(jié)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(jié)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(zhì)、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(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變,以灌輸?shù)姆椒ㄏ蛞詥l(fā)、引導、研究等多種方法轉(zhuǎn)變,以“一次成才”為目標向培養(yǎng)“終身學習能力”為目標轉(zhuǎn)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?;咀龇ǚ至鶄€步驟:教學設計、提煉問題、公布問題、集中討論、教師總結(jié)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(diào)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(zhuǎn)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?qū)崿F(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(jié)構、重點難點解析、習題作業(yè)、課程總結(jié)、試卷、重要參考資料(網(wǎng)絡鏈接,紙質(zhì)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(zhì)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(zhuǎn)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。
參考資料:
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[2] 教育部關于國家精品開放課程建設的實施意見[Z]. 教高[2011]8號.
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[4] S. Winstein et al. J. Amer. Chem. Soc. 1942, 64: 2780.
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中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)01-0115-02
有機化學是農(nóng)業(yè)院校許多專業(yè)重要的基礎課,尤其是對于中藥學、環(huán)境科學、食品科學、植物保護、應用化學、生命科學等專業(yè),有機化學更是占有極其重要的地位。掌握有機化學的基本理論、基本知識和實驗技能,對學好后續(xù)的專業(yè)課都有很大幫助[1]。但是,由于有機化合物數(shù)目龐大,反應類型眾多,反應機理復雜,許多學生對這門課程望而生畏。因此,如何引導學生系統(tǒng)地學好這門課程是有機化學教學面臨的重要課題。當前,為適應時代的發(fā)展提出了“終身學習”和“自主學習”的理念,自主學習是學習的最高境界[2]。因此大學教育的使命不只是傳授有限的知識,更重要的是幫助大學生普遍養(yǎng)成自主學習能力。因此,本文將筆者在有機化學教學中培養(yǎng)學生自主學習能力的一些探索、實踐和體會總結(jié)如下,與大家交流分享。
一、精選教學內(nèi)容,構建合理課程體系
在當前農(nóng)林類高校,基礎課程的學時數(shù)日益減少,而課程的知識卻在更新和增加,因此教師必須結(jié)合專業(yè)特點和學生接受能力精選教學內(nèi)容,構建合理的課程體系。本著“少而精,博而通”的教學思想,教學抓住基本內(nèi)容、突出重點、教深教透,使學生能舉一反三,觸類旁通,融會貫通。例如結(jié)合本校中藥學專業(yè)特點,選用吉卯祉主編的全國高等醫(yī)藥院校規(guī)劃教材《有機化學》[3],此教材突出中藥學、藥學特色,在各類有機化合物的舉例中盡量采用藥物為例,且在各章節(jié)后附加與本章對應的代表性化合物。此教材將內(nèi)容分成有機化學基本概念和各類有機化合物兩部分?;靖拍畈糠株U述有機化學基本理論知識,其中電子效應和立體效應是重點,是貫穿各個章節(jié)的主線;各類有機化合物部分則介紹各類有機化合物的結(jié)構、命名、性質(zhì)、制備和有關反應歷程等。在具體教學過程中,考慮學生的基礎和接受能力,對教學內(nèi)容的講授順序進行調(diào)整,如將“立體化學基礎”這一章的內(nèi)容分散到不同章節(jié)中講解,構象異構在講烷烴和環(huán)烷烴時介紹,順反異構放在烯烴講解,對映異構放在芳香烴后獨立一章講解,這樣把復雜難理解的知識點分散開,避免學生學習起來吃力,厭學。另外,重點講授與中藥化學關系密切的糖類、含氮化合物和雜環(huán)化合物3章內(nèi)容。簡要介紹一些天然化合物的基本結(jié)構,如甾體的母核、萜類、蒽醌等,為學生后續(xù)專業(yè)課學習奠定基礎。
二、聯(lián)系專業(yè)知識,提高學生學習興趣
課堂教學是學生獲得知識的主要途徑之一,是影響教育教學效果的主要因素之一[4]。傳統(tǒng)的課堂教學多是注重知識的理論性和邏輯性,忽視了課程知識與實際生活、生產(chǎn)實踐的緊密聯(lián)系,使學生學習而不會用。在講授有機化學課程的各個環(huán)節(jié),聯(lián)系專業(yè)特點,提高學生學習的動力。例如,在緒論的講解,首先采用回憶復習法,提問學生“你還記得哪些學過的有機化學知識?”,根據(jù)學生的回答,教師將內(nèi)容分類分塊寫在黑板上,在此基礎上總結(jié)有機化學將要學習的內(nèi)容,這樣就使學生對有機化學的一些基本知識、結(jié)構框架有所了解。向?qū)W生說明有機化學的特點,學習方法,減輕學生對有機化學學習的恐懼,使學生“樂學”。其次,引導學生思考“有機化學的研究對象是什么?日常生活中與有機化學相關的事物?對于自己的專業(yè)有多少了解?”等,通過提問與總結(jié),使學生了解學習有機化學課程的必要性和重要性,從而“想學”。在授課過程中根據(jù)不同知識點融入專業(yè)知識,使學生了解有機化學知識在專業(yè)學習中的地位,知識點也由淺到深,由簡到難。如對于環(huán)境科學專業(yè)學生在講解酚時會留給學生作業(yè)“污染水中酚的測定及處理”,講授胺類物質(zhì)前,讓學生查閱“為什么嬰幼兒奶粉會摻加三聚氰胺?”等,而對中藥學和食品科學專業(yè)學生的教學過程中介紹“酚的成酯反應時,以解熱鎮(zhèn)痛藥阿司匹林的合成為例;在講羧酸的酸性時,聯(lián)系酸性天然產(chǎn)物一般先用堿水液提取,再加強酸使有機酸性物質(zhì)游離出來”等,從而激發(fā)學生學習的興趣,其自主學習能力會逐漸提高。
三、突出重點,使知識結(jié)構網(wǎng)絡化
要使學生在有限課時內(nèi)掌握紛繁復雜的有機化學眾多知識點,教師必須熟悉教材,善于歸納總結(jié),抓住重點,將知識點串聯(lián)進行分析,使知識結(jié)構網(wǎng)絡化。對于基本概念和基礎理論,教師要在課堂上反復強調(diào),反復應用;而對于一般性知識如化合物的命名和分類等,只需作簡要講解。教師要善于運用立體化學、電子效應這條主線,對各類有機化合物作結(jié)構分析,進而指導學生學習化學反應。這樣使學生能清晰了解有機化學反應中的規(guī)律,進而輕松掌握各章節(jié)內(nèi)容,也培養(yǎng)了學生歸納總結(jié)和舉一反三的能力。
四、合理布置作業(yè),使學生學會分析解決問題
有機化學課程要講授的內(nèi)容多,學生往往是聽課時明白了,而課下很快又忘記,因此教師在講解過程中要多舉例子。有機化學課程學時少,因此課后要精心布置作業(yè),使學生在完成作業(yè)的過程中鍛煉如何運用有機化學知識,同時也逐漸學會如何記憶和掌握有機化學知識,漸漸學會自學。對于所留習題無時間講解的,教師將分析、解答過程及結(jié)果給學生參考,并且建立課程網(wǎng)站和聯(lián)系群等與學生交流。
五、改進教學方法與手段,提高教學質(zhì)量
有機化合物結(jié)構復雜,理解時比較抽象,但是系統(tǒng)性很強。所以在教學過程中一定要充分運用類比法、歸納式、啟發(fā)式、邏輯推理法等教學方法[5]。在教學中減少大課精講細教的時間,留給學生足夠的探索空間和時間。
采取板書、模型演示、多媒體等教學手段有機結(jié)合,提高課堂效率。板書可以使學生掌握復雜的結(jié)構和有機反應機理的寫法,對于來龍去脈更清楚。多媒體教學通過圖形、文字、動畫等使有機分子的結(jié)構形象、直觀,不僅激發(fā)學生學習興趣,也可加強其感性認識,同時也使教師有更多時間專注于知識講解和與學生間互動交流。如將銀鏡反應、糖的顯色反應等一些特殊反應現(xiàn)象的實驗影像放在課件中,使枯燥的化學反應變得生動。搜集和篩選與課程有關的網(wǎng)絡上的優(yōu)秀教學資源,以及教師根據(jù)本校學生特點制作的課件、教學錄像等資源放置在有機化學的精品課程網(wǎng)站上,或者將信息獲得和使用方法交給學生,讓學生根據(jù)自己的情況自由去選擇學習,做到因材施教。
六、改革考評方式,體現(xiàn)學生自主學習結(jié)果
將有機化學課程考核分為三部分,一是平時成績占20%,平時主要考察學生出勤、課堂討論、課外作業(yè)、課堂測驗等,以調(diào)動學生認真對待課堂;二是期中考試占30%,在課程中期采用開卷考試,學生可以帶教材,也可以帶參考資料,既檢驗了學生對基礎知識的掌握程度,也使學生對自己的學習情況有一個認識,做出評價,從而思考自己的學習方法是否合適,以便在后面的學習中進行合理調(diào)整;三是期末考試占50%,采用閉卷考試,考察學生對知識的理解和掌握。通過多元考核方式使學生逐步掌握有機化學的基本知識和技能,體現(xiàn)了學生自主學習的結(jié)果,也培養(yǎng)和提高了學生的自主學習能力。
總之,大學生自主學習能力的培養(yǎng)是一個日積月累的復雜過程,需要教師在教學過程中要不斷探索,多角度、深層次的研究大學生自主學習與教育模式之間的關系,在教學實踐中為學生營造出良好的學習氛圍,因材施教,幫助學生正確定位。這一切需要教師付出更多的時間和精力,教師要真正做到愛教育事業(yè)、愛學生、尊重學生、接納學生,一切為了學生。
參考文獻:
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Study on Organic Chemistry Teaching Based on Students' Self Regulated Learning
ZHAO Shu-Jie,LI Ming-tang,HONG Bo,ZHU He
1.反應速度比較慢
無機物反應往往是迅速的,例如鹵離子和銀離子相遇時,立刻會形成難溶解的鹵化銀.而有機物的反應往往是緩慢的,需要一定的時間.例如,很多有機鹵化物與銀離子不容易發(fā)生反應,首先需要把有機分子破壞,使鹵素變成離子型,才能與銀離子生成沉淀.有些有機反應也可進行得相當快,例如有機炸藥的爆炸.但有些有機反應則需要幾十小時或幾十天甚至更長的時間才能完成,因此在實驗室進行有機反應時,我們常采用加熱、加催化劑或用光照射等手段,以加速反應.
2.在有機化學反應進行時,常伴隨有副反應發(fā)生.
有機物的分子是由較多的原子結(jié)合而成的一個復雜分子,所以當它和一種試劑發(fā)生反應時,分子的各部分可能都受影響,也就是說,當反應時,并不限定在分子某一特定部位發(fā)生反應,因此在反應后,時常產(chǎn)生復雜的混合物(個別的還難以分離),使主要的產(chǎn)物的產(chǎn)率大大地降低.因此,與一般無機化學反應不同,有機反應往往并不是按照某一反應式定量地進行的,但我們可以通過控制反應條件,使用不同的試劑,選擇最有利反應,以提高目的產(chǎn)物的生成率.
3.條件控制要求嚴格
每一個化學反應的發(fā)生都要在一定的條件下進行,反應條件的變更往往會導致完全不同的產(chǎn)物,對有機化學反應來說這一點更為突出,因而有機化學反應的條件控制要求十分嚴格.所以,要掌握一個有機化學反應,只注意反應物結(jié)構中起反應部位的變化是不夠的,還需特別注意反應發(fā)生時的外部條件,比如溫度的控制、反應介質(zhì)的控制等等.
二、高中有機化學實驗的教學策略
1.引導學生密切注意反應條件,培養(yǎng)學生控制實驗條件的意識
控制實驗條件是中學有機化學實驗較為突出的一個特點,因此教師應注意發(fā)展學生控制實驗條件的能力.教師可以在有機物化學性質(zhì)的教學中,引導學生密切注意有機化學反應的反應條件,再將其過渡到有機化學實驗的條件控制上,從而培養(yǎng)學生控制實驗條件的意識.例如,在學習乙醇在濃硫酸催化下脫水生成乙烯的反應時,教師首先引導學生關注該反應的溫度條件即 160~170℃,提醒學生如果溫度在 130~140℃時,就會生成乙醚而不是乙烯,當學生了解該反應的溫度條件之后,教師再將該認識過渡到乙烯制備實驗的條件控制上,學生自然會明白該實驗要將溫度迅速升高到 170℃的道理.
2.通過具體教學示例以及具體的實驗探究活動,發(fā)展學生控制實驗條件的能力
教師可以通過具體的教學示例,使學生體會控制實驗條件的重要性.教學示例的使用要盡可能調(diào)動學生的積極性,使學生通過討論、交流等自主性學習活動,來分析哪些實驗條件影響實驗結(jié)果,是如何影響的,科學家是如何對這些實驗條件進行控制的,使學生在具體的討論、交流活動中體會控制實驗條件的重要性.教師還可以通過具體的實驗探究活動,使學生親身經(jīng)歷控制實驗條件的過程.學生控制實驗條件意識的發(fā)展,不僅體現(xiàn)在觀念層面、理論層面,還要落實到實踐活動中,讓學生學習和運用控制實驗條件的方法.學習和運用實驗條件的控制方法,不能脫離具體的實驗探究活動,應緊密結(jié)合具體的化學實驗教學內(nèi)容來進行.學生只有親身經(jīng)歷了控制實驗條件的過程,才能增強控制實驗條件的意識,才能發(fā)展他們的實驗探究能力.
2有機化學教材引進概況
隨著越來越多的國外優(yōu)秀有機化學教材被引入國內(nèi)課堂,為基礎有機化學教材的改革提供了更多更豐富的素材,也為我們提供了了解國外優(yōu)秀有機化學教材編寫模式的視角。我們調(diào)查了北京大學、清華大學、浙江大學、復旦大學、南京大學、南開大學、蘭州大學、中山大學、吉林大學等9所國內(nèi)化學學科發(fā)展較好的學校,搜尋了各校圖書館2001至2010年國外有機化學教材引進情況(不含電子資源)。近10年來,北京大學引進有機化學教材數(shù)最多,達30套,南開大學、吉林大學、復旦大學各達20余套、清華大學引進12套,其他大學則不足10套。從時間上看,2008年以來,北京大學、吉林大學、復旦大學明顯加快了引進國外教材的步伐。從引進書目看,各大學引進的國外教材很接近,集中于McMurry、Wade、Carey、Solomons、Vollhardt、Bruice、Smith、Brown等編著的有機化學教材,具體情況見表1。從表1信息可以看出,引進L.G.Wade編著的有機化學教材的學校最多,所調(diào)查的9所大學全部引進,其次是FrancisA.Carey編著的有機化學教材,有7所大學引進。國外有機化學教材的翻譯本則只有McMurry、Wade、Morrison、Vollhardt等編著的少數(shù)幾種有機化學教材,而且原版出版時間都是2006年及2006年之前的。顯然,國外教材的翻譯工作遠遠落后于國外教材的再版速度,因此國外教材的翻譯工作已迫在眉睫。
3引進版有機化學教材的利用情況
目前國內(nèi)大學的國外教材利用情況,僅限于圖書館引進、教師當做參考書的范疇,離廣泛用作學生的參考書還很遙遠。各個大學雖然加快了引進有機化學教材的步伐,但是引進的數(shù)量很有限,一般都是1~2本館藏,僅夠1~2位教師作參考書。從教師對有機化學課程的安排看,給學生指定的教材中,國外教材所占比例不多。表2列出了9所大學指定的有機化學課程教材和參考書。從表2可以看出,只有清華大學將Solomon的《有機化學》列為教材,其他學校都將國外教材列為參考書,浙江大學沒有分教材和參考書。從表2信息還可注意到,授課教師和圖書館的聯(lián)系不夠密切,有時不能及時地了解到新版教材信息,給學生指定的教材基本停留在20世紀90年代的版本,新世紀的參考書也停留在2005年以前的版本。與內(nèi)容改進日新月異的國外教材相比,學生從授課教師那里得到的教材和參考書信息都滯后,這不利于學生從最便捷的渠道了解最新知識及開闊眼界。
4主要引進版有機化學教材與國內(nèi)教材特點對比分析我們所調(diào)查的9所大學全部引進了L.G.Wade編著的有機化學教材,這本書是L.G.Wade編寫的OrganicChemistry(第6版,2005年)的改編版,是根據(jù)教育部關于高等學校本科教學質(zhì)量工程要重視雙語教學的文件精神,選擇國外優(yōu)秀英文原版有機化學教材,結(jié)合雙語教學的實踐經(jīng)驗改編而成的雙語教材。國內(nèi)各大學教師指定的有機化學教材及參考書的特點是:教材基本上選用本校自編教材,參考書則選擇外校編的有機化學教材。各大學選擇最多的參考書是邢其毅等編著的《基礎有機化學》(第2版)。下面就L.G.Wade編著的英文原版[2]《有機化學》(第6版)和邢其毅等編著的《基礎有機化學》(第2版)在內(nèi)容構架上的特點以及雙語版[3]有機化學教材的改編特點進行分析。
4.1美國原版教材的內(nèi)容構架與國內(nèi)教材的對比L.G.Wade編著的《有機化學》(第6版)與邢其毅等編著的《基礎有機化學》(第2版)在內(nèi)容構架上有不同的特點,表3列出了兩本書的目錄。從表3可以看出,L.G.Wade編著的有機化學(第6版)分為三大部分。第一部分是前5章,介紹有機化學的基本概念、基本理論和基本方法,有機化合物的基本結(jié)構及靜態(tài)立體化學中的相關知識,突出了美國教材注重基礎理論的特點;第二部分是第6章至第17章,對于各官能團化合物,先由一章介紹結(jié)構與制備,再由另一章介紹反應,循序漸進、由淺入深地引導學生學習有機化學基礎知識;第三部分是第18章至最后,每章一個官能團,集中介紹結(jié)構、命名、制備、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)和應用,引導學生運用前17章所學的基礎知識,分析推測新官能團的結(jié)構、性質(zhì),激發(fā)學生的參與性與主動性,敦促學生積極思考、認真分析官能團的結(jié)構特點與反應的關系。教材的這種結(jié)構特點符合學生認知順序和心理發(fā)展順序,有利于學生最大限度地理解教學內(nèi)容、把握有機化學的規(guī)律、提高學習興趣和學習能力。邢其毅等編《基礎有機化學》(第2版)的結(jié)構特點是每種官能團化合物自成一章,相關的命名、結(jié)構、機理、運用等在該章中統(tǒng)一介紹,全書內(nèi)容整齊、規(guī)整,但重點不夠突出,尤其是有關基礎理論、機理和立體化學部分沒有國外教材內(nèi)容豐富。L.G.Wade編著的有機化學教材,從每章的內(nèi)容構架上顯示出了作者的獨具匠心。例如烯烴的反應一章,首先講述碳碳雙鍵的反應性,概括出加成反應、消除反應、取代反應,再分別講述這3種反應的機理及應用,于章末給出解題要點,最后附上本章小結(jié)。全書基本上沿用了這種先概括、后展開、提要點、再歸納這樣的結(jié)構安排,非常有利于整章內(nèi)容的貫穿以及建立綜合題解的思路,有利于對內(nèi)容紛繁復雜的有機化學反應進行歸納、整理和記憶。邢其毅等編《基礎有機化學》(第2版),全書每章基本上遵循了結(jié)構、命名、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)(反應)、制備這樣的結(jié)構順序,體現(xiàn)了教材結(jié)構的整體性和規(guī)律性,但在內(nèi)容的歸納和整理方面優(yōu)勢不明顯。
4.2改編版教材的內(nèi)容和特點由王梅、姜文鳳改編的Wade《有機化學》(第6版)是有機化學雙語教材,對英文原版教材只做章節(jié)順序的調(diào)整和內(nèi)容的刪減,未增加新的英文內(nèi)容,目的是使改編的雙語教材保持英文版教材的“原汁原味”,保持原版教材的學術思想。為了使改編教材的章節(jié)編排遵循有機化學雙語教學的特點,該教材將有機化合物的命名部分從各章中抽出來,合并為新的一章,作為第3章“BriefIntroductionandNomenclatureofOrganicCompounds”,并對部分有機化學專業(yè)詞匯、術語及化合物名稱給出中文注釋,在書后增加了專業(yè)詞匯中英文對照表,以便于學生自學和查閱。改編教材適當調(diào)整了章節(jié)順序,例如,將原版教材第15章“ConjugatedSystems,OrbitalSymmetry,andUltravioletSpectroscopy”調(diào)換為第11章,緊隨介紹烯烴(第9章)和炔烴(第10章)的章節(jié)之后;并將第15章中紫外光譜的內(nèi)容抽出來與紅外光譜合并作為第12章,將質(zhì)譜與核磁共振譜合并作為第13章;同時,在每章末增加中文概要,以利于學生對教學重點的理解和掌握。改編后的雙語教材的內(nèi)容符合國內(nèi)的教學特點,便于國內(nèi)教師進行雙語教學時使用。
5對引進與利用國外教材的建議
有機化學是一門實踐性很強的學科。有機化學實驗課能夠幫助學生從理論上升到實踐來理解和掌握有機化學中的基本理論和基本反應,是幫助學生學好有機化學理論知識的必要環(huán)節(jié)和有效途徑。有機化學實驗教學是培養(yǎng)學生掌握有機化學實驗基本操作、基本技能的必經(jīng)手段。良好的實驗教學能夠激發(fā)學生對有機化學的學習和探索激情。
一、大學有機化學和實驗教學的現(xiàn)狀與存在的問題
1.教學中演示不直觀
有機化學實驗教學中,反應方程式和機理數(shù)目繁多,書寫費時費力,并且很不直觀。尤其對于講解中的重點和難點,如有些有機分子的立體結(jié)構和立體化學問題感到困難。在黑板上畫出具體的立體異構時,很是費時,并且不具備規(guī)范性的比例關系。即使利用掛圖和自制分子模型也不能很好地顯示出實際分子的立體化學。而有機化學中的大分子和高分子的結(jié)構,如淀粉、糖類和蛋白質(zhì)等,都不能很好地給學生進行演示,只能根據(jù)書本中的內(nèi)容作簡單介紹?,F(xiàn)在的課程一方面強調(diào)培養(yǎng)學生的自學能力,一方面大力壓縮課時。故而,教師在課堂上只能進行精簡的講解,自學多練大都依賴學生的自覺行為。如果要系統(tǒng)地闡述某些問題,時間上不允許。但是部分學生反映自學時難度很大,這樣,就產(chǎn)生了一個矛盾。我們主動積極地進行了網(wǎng)絡自學課件的開發(fā),利用網(wǎng)絡CAI課件從很大程度上緩解了由于課時縮短、教學內(nèi)容難以系統(tǒng)講解的困難。
2.實驗內(nèi)容零散,重點不突出
傳統(tǒng)有機化學實驗與理論課程的進程不協(xié)調(diào),實驗的重點內(nèi)容限于物質(zhì)性質(zhì)的驗證性實驗和一些簡單的制備實驗,教學方法側(cè)重“依瓢畫葫蘆”式的照方抓藥操作,而且整個實驗室所有的學生的實驗內(nèi)容和方式都一樣,缺乏創(chuàng)造性的激勵等弊端。因此,學生對有機化學實驗沒有多大興趣,把做實驗當作完成任務,將學習有機化學的重點放在記憶一些理論有機化學中的基本理論、基本概念和一些反應以應付考試,不能理論聯(lián)系實驗深刻理解有機化學中的精華。
二、大學有機化學實驗教學模式改革
1.運用多媒體實驗教學,加強學生學習的能動性
在有機實驗中積極引入多媒體教學軟件,視聽教材、錄像、Powerpoint課件。在基礎理論課上運用多媒體電教室對基本實驗儀器,基礎操作進行演示和講解。每次實驗前,在對將要做的實驗進行講解后,在電腦中演示三維操作動畫,先將整個操作流程播放一遍,然后操作步驟進行回放和停頓,引導學生發(fā)現(xiàn)需要特別注意的,并對學生提出問題,學生在思考討論后,抽查一位同學進行示范和講解實驗操作鼓勵其他同學提出問題,并討論操作是否正確和規(guī)范。最后由老師進行點評和操作示范,學生按照操作順序和要點再練習獨立操作,并由老師逐一進行檢查評估,指導并及時對存在的問題加以糾正。
2. 精心選擇有機物合成實驗
在有機物制備實驗中,本著學習控制實驗條件以及鞏固基本操作訓練的原則,選擇了一些產(chǎn)率較高的比較經(jīng)典的有機合成實驗,盡量保證每個合成實驗都能有針對性地訓練學生的實驗操作基本技能。在實驗中,注意培養(yǎng)學生的觀察能力,思維能力與實驗動手能力。教育學生不放過實驗中的異?,F(xiàn)象,不輕易茍同書本或文獻的說法,允許學生在一定范圍內(nèi)探索實驗,在保證安全性的前提下對實驗裝置進行改進,同時培養(yǎng)學生的良好實驗習慣:操作快速、規(guī)范,臺面整潔有序,裝置美觀、穩(wěn)固,并且要求學生精確控制反應條件,力求達到較高的產(chǎn)率,得到純凈的產(chǎn)品。由于選擇的反應屬于經(jīng)典反應,實驗條件易于控制,只要按照規(guī)定的要求進行規(guī)范操作,一般都可以達到滿意的效果。
3.開設設計性實驗
設計性實驗,需要學生結(jié)合理論課和實驗課知識,進行合成路線的設計,實驗條件的控制,實驗方法與實驗裝置的選擇,產(chǎn)物的提純與純度的鑒別的設計,還需要學生在實驗過程中探索最佳的反應條件,根據(jù)實驗中出現(xiàn)的問題認真分析討論,進行綜合,反復修改實驗設計方案,直至達到最佳實驗方案與結(jié)果。這種研究性的實驗給學生提供了獨立動腦、動手的機會,使他們自覺地去查閱相關文獻,綜合應用所學的理論知識與實踐技能,選擇實驗方法,制定實驗步驟,使學生在實驗過程中處于完全主動的地位,充分發(fā)揮他們的想象力與創(chuàng)造力,對培養(yǎng)他們獨立進行科學研究的能力有著非常重要的作用。
有機化學實驗教學應以培養(yǎng)學生的思維能力、動手操作能力、觀察能力、設計實驗的能力、提出實驗中遇到的問題并設計方案來解決問題的能力、以實驗為基礎理解化學的能力為重點,特別是要以培養(yǎng)具有基礎科研能力的人才為教學目標。
參考文獻
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)39-0067-03
有機化學是研究有機化合物的性質(zhì)、組成、結(jié)構、變化和應用的科學。有機化學學科自身特定的語言系統(tǒng)、價值觀念、思維、行為方式,形成了獨特的理論體系和研究方法,擁有自己穩(wěn)定的范疇體系。有機化學學科文化中的價值標準、哲學思想、思維模式、語言系統(tǒng)等不僅影響著該學科的發(fā)展趨勢也影響著其他學科包括人的發(fā)展。
思維是人對客觀事物和現(xiàn)象的一種本質(zhì)上的概括和間接的認識,是人的心理活動中最高級、最復雜的反映形式。在有機化學學習中,通過閱讀、聽課、觀察、實驗、練習等活動得到的感性材料,需要經(jīng)過大腦的思維活動進行加工、改造、升華,最終變成理性認識,轉(zhuǎn)化為學習的成果。化學中的基本思維方法主要包括抽象思維和形象思維兩大類,并內(nèi)含科學抽象、邏輯方法、觀察聯(lián)想、想象創(chuàng)新等豐富內(nèi)容。
有機化學是化學及相關專業(yè)的一門重要基礎課程,內(nèi)容廣泛,知識點多。如果在有限的課時內(nèi)為完成教學任務而采取滿堂灌的方法,學生就會在教學過程中處于十分被動的地位,能力培養(yǎng)更無從談起。為了打破這種沉悶的教學局面,活躍課堂氣氛,應該對有機化學的教學內(nèi)容和教學方法進行不斷探索,形成有自己特色的較為完整的有機化學教學及教學改革思路。以下就筆者在有機化學教學中貫穿對學生化學思維方法的訓練談談做法和體會。
一、化學思維方法與基本理論、基本知識的辯證關系
化學思維是從事化學教學與研究的基本手段和工具,既有自然科學的一般思維方法的共性又有個性。當前,隨著現(xiàn)代化學的迅猛發(fā)展,在校學生不可能完全掌握化學的所有知識,這在客觀上要求我們把化學思維方法充實到實際的教學中,給學生較為系統(tǒng)的訓練和指導,使他們學到最有用最基本的化學思維方法,以便能夠自主、獨立、能動、持續(xù)地獲取化學知識,成為一個具有創(chuàng)造活力的化學工作者。
有機化學課程大綱的一般要求是“使學生比較系統(tǒng)地掌握有機化學的基礎理論、基本知識和基本技能”,而對化學思維方法的訓練缺乏足夠的認識。事實上化學思維的訓練與有機化學的基礎理論、基本知識和基本技能的掌握有著科學的辯證關系,基礎理論、基本知識和基本技能的掌握是具備化學思維方法的基礎和前提,反之有良好的化學思維方法能促進對化學基礎理論、基本知識和基本技能的掌握,既表現(xiàn)了對化學知識量的積累的加速也加深了對知識的理解,提高了對知識的概括和運用能力。
二、在有機化學課堂教學中,注意培養(yǎng)良好的化學思維方法
注意將化學思維方法引入自己的課堂教學中,例如在講解環(huán)己烷的構象時,可以采用模型,學生看到用球棍模型連成的環(huán)己烷,發(fā)現(xiàn)環(huán)己烷的所有鍵的鍵角都符合四面體的要求,說明環(huán)己烷是一個無角張力的環(huán),而且隨鍵的轉(zhuǎn)動環(huán)己烷不只有一種構象。隨后引導學生注意環(huán)己烷的兩種典型的構象,比較兩者在能量上的不同。根據(jù)直觀模型學生很快可以比較出椅式構象比船式構象穩(wěn)定,因為船式構象原子之間比較擁擠,斥力大,在此基礎上進一步引導學生利用已經(jīng)學過的乙烷構象知識從另一個角度來說明為什么椅式構象比船式構象穩(wěn)定。通過觀察學生比較容易比較出椅式構象相當于乙烷的交叉式構象而船式構象相當于乙烷的重疊式構象,所以椅式構象比船式構象穩(wěn)定,通過對環(huán)己烷的構象分析學生很快能夠?qū)ζ渌h(huán)烷烴的構象穩(wěn)定性做出判斷。再如,在教學中以“穩(wěn)定性”原理作為貫穿有機化學全局的主線,將有機化合物的結(jié)構和反應性能的關系辯證地統(tǒng)一起來,將穩(wěn)定性大小、體系能量高低、結(jié)構因素、反應活性以及反應規(guī)律連成有機化學教學的一條主線,這樣講授的結(jié)果可以取得前呼后應、貫穿始終、深入淺出、舉一反三的效果。學生如果掌握了“穩(wěn)定性”原理這一思維方法就會對有機化學中的結(jié)構問題、反應歷程、反應活性問題以及反應方向問題有深刻的理解,從而達到事半功倍的作用。
三、將化學思維方法用于解釋人的社會行為和社會現(xiàn)象
筆者在有機化學的課堂教學中經(jīng)常將“雜化軌道”理論、“誘導效應與共軛效應”理論、“動力學控制與熱力學控制”、“非鍵原子之間的作用力”、“空間位阻效應”等等用來解釋人在社會中的行為活動,雖然有些例子也許還不是十分恰當,但這樣結(jié)合和擴展的結(jié)果增強了學生的學習興趣,也使學生認識到知識和原理都是彼此有內(nèi)在聯(lián)系和相通的,化學思維方法既體現(xiàn)了化學學科自身的特點也有自然科學和社會科學一般思維方法的共性。這樣做的結(jié)果學生既感到有機化學有很好的規(guī)律性可循也增加了有機化學這門經(jīng)典學科的魅力,加深了對所學知識和原理的認識。例如,空間位阻效應又稱立體效應,主要是指分子中某些原子或基團彼此接近而引起的空間阻礙和偏離正常鍵角而引起的分子內(nèi)的張力,空間阻礙一般會降低反應速率,例如,在溴代烷的雙分子親核取代反應中,由于烷基體積的增大,引起空間阻礙,使反應速率變小。然而在有些反應中,立體效應有可能增加反應速率,例如,在單分子親核取代反應中,三烷基取代鹵代烷的烷基增大時,由于取代基之間的空間斥力,引起碳鹵鍵的異裂,導致碳正離子的形成,從而提高了反應速率??臻g位阻效應緣于非鍵原子或基團之間在其距離小于范德華半徑是產(chǎn)生的排斥力是體系能量升高,而避免這種排斥力從而降低體系的能量是分子體系在靜態(tài)和動態(tài)時的必然要求。根據(jù)這一原理就不難理解人們在處理各種人與人之間的關系時需要保持適當距離,距離太近會產(chǎn)生排斥,太遠則不構成作用力,所以人們在交談時,身體應該保持一個適當距離,朋友關系、戀人關系也是這樣,即所謂的“度”?!昂镭i原理”其實也是該原理的具體體現(xiàn),用以上化學原理來解釋是空間位阻效應的使然。
四、有機化合物結(jié)構測定方法原理對于分析處理事物的指導意義
分析綜合與綜合分析這一哲學思想在確定有機化合物的結(jié)構時是普遍遵守的一種方法原理。在進行天然有機化合物的結(jié)構分析時,首先要從大量的天然有機物中提純、分離出各種不同組分的純物質(zhì)或有效成分,然后再根據(jù)各種譜學方法所提供的不同角度的信息,經(jīng)分析、綜合、推理、判斷,常能做出合乎邏輯的結(jié)構鑒定,因此把這種從分析到綜合的思想方法,叫作分析綜合法。要想對最初化合物的結(jié)構弄清楚,必須分析在前、綜合在后,而只有分析徹底、才能綜合得體。所謂分析,則必經(jīng)前期對物質(zhì)客體進行精細的分離提純,然后通過多種現(xiàn)代物理測試手段進行分析表征,從中收集各種不同的資料信息。所謂綜合,就是作為主體的人對紛繁實驗數(shù)據(jù)現(xiàn)象進行去粗存精、去偽存真、由此及彼、由表及里的全方位思考,同時通過篩選、邏輯推理,最終達到準確判斷。不言而喻,綜合并非簡單加和或機械加工,而是一個主客體對話、認識飛躍的創(chuàng)新過程,所以綜合比分析在認識層次上更高級更復雜,在思維運作上更抽象更精彩。無數(shù)事實也說明,客觀事物的抽象性程度愈高,對物質(zhì)運動的認識就愈深刻。也由此領會到有機化學研究的方法在于努力借助現(xiàn)代手段、珍惜客觀反映信息,又重視抽象而辯證的思想方法、力促本體規(guī)律的真實體現(xiàn),這樣才能達到合乎邏輯的結(jié)構鑒定的效果。進行結(jié)構測定的目的,在于掌握性能與結(jié)構之間的聯(lián)系,從而找出設計合成及應用領域的內(nèi)在規(guī)律。
五、引導學生用辯證唯物主義觀點認識問題解決問題,加強化學思維方法訓練
使學生正確認識理論與實驗的關系。學生在學習有機化學時容易形成重理論輕實驗的現(xiàn)象,為了糾正這種想法,可以講一些有關有機化學實驗的化學史。如韋勒在實驗室用無機物合成尿素,成為打破傳統(tǒng)的生命力學說的開端,為人工合成有機物提供了例證。另外,格林試劑的由來,伍德沃德合成,扎依切夫規(guī)則和霍夫曼規(guī)則等都是在實驗基礎上成功的。這些事例使學生們體會到了化學確實是一門以實驗為基礎的科學,絕不能重理論輕實驗。
化學家們的很多偶然發(fā)現(xiàn),如:黃鳴龍對Wolff―Kishner還原方法的改進、費歇爾糖的發(fā)現(xiàn)、D?L甘油醛構型的確立,阿柯糖的意外得到等,這些看似偶然的發(fā)現(xiàn),其實存在有一定的必然性,揭示了事物內(nèi)部的客觀發(fā)展規(guī)律。如果苯肼與碳基沒有親核加成反應,費歇爾不可能意外地得到糖,沒有費歇爾的嘔心瀝血,這些偶然也不可能發(fā)生在他身上。
六、發(fā)揮教師的主導作用,調(diào)動學生學習的主觀能動性
在新的科學技術革命的浪潮中基礎課程要反映當代科學的新成就,如現(xiàn)在的有機化學教學內(nèi)容中增加有關富勒烯、相轉(zhuǎn)移催化、均相催化、超分子化學、色-質(zhì)聯(lián)用技術的內(nèi)容等。科學技術的飛速發(fā)展使知識不斷更新,這就要求學生有較強的自學能力以適應畢業(yè)后工作的需要,這也對教師提出了更高的要求。圍繞整個課程的主干內(nèi)容,緊密圍繞“穩(wěn)定性原理”這條主線由淺入深地將最基本的東西教給學生,使學生能舉一反三掌握住一把打開本學科知識的鑰匙。講課過程中可留下問題,指定參考資料,布置思考題,讓學生自己去學習思考,引導學生多思多想,發(fā)現(xiàn)更多的疑點,提出更多的問題,掌握有機化學學科體系的思維方法。若將學生的積極性調(diào)動起來,他們就會主動地查閱參考資料,增進知識,從而鍛煉自己的思維能力,這樣的學習效果才會得到保證。放寬有機化學知識口徑,調(diào)整課程內(nèi)容,明確課程目標和要求,在切實加強“三基本”的前提下,精選教學內(nèi)容,結(jié)合國內(nèi)外最新研究成果和動態(tài),注意把新的知識引入課堂。解決好四個矛盾,即課時少與內(nèi)容多的矛盾;經(jīng)典理論與現(xiàn)論的矛盾;理論與應用的矛盾;課程體系與相關學科之間融合、滲透與交叉之間的矛盾。還應活躍課堂教學氣氛,鼓勵學生與教師平等地討論問題,爭論問題。創(chuàng)造尊師愛生,在學術問題上平等的良好學風,這將有利于教師和學生知識的更新和水平的提高,完成人才培養(yǎng)的目標。
有機化學正伴隨著人類科學技術的巨大進步而迅猛發(fā)展,有機化學研究領域不斷擴張,有機化合物的化學結(jié)構及其作用機理揭示了豐富的哲學思想,并向世人展示出一幅物質(zhì)世界普遍聯(lián)系的壯美景象,啟迪著人們的心智,也為人類探索有機物質(zhì)世界的本質(zhì)提供可遵循的思路。因此,學習有機化學基本知識的目的不在于為知識而知識,更在于了解和學習化學的思維方法,從有機化學學習的角度掌握辯證唯物主義的世界觀和方法論,啟迪科學思維,培養(yǎng)科學方法,提高科學素養(yǎng),為真正成為具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才奠定基礎。
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1綠色化有機化學實驗教學改革的意義
1.1降低實驗過程中有毒化學試劑造成的嚴重污染高校有機化學實驗教學的綠色化教學改革是一個多層面、全方位的實踐操作環(huán)節(jié),需要從教學目標至高校學生專業(yè)技能的全面培養(yǎng),從有機化學實驗教學的基本內(nèi)容至教學理念,從課程結(jié)構至教改模式評價等方面進行全面性的改革.綠色化學是高校化學專業(yè)近年來興起的一門學科,其實質(zhì)是采用相應的化學理論知識和專業(yè)技能,從根本上解決由于有機化學實驗所引發(fā)的環(huán)境污染問題.綠色化教學改革模式提倡,在有機化學實驗中使用化學試劑時,應嚴格遵守5個基本原則,稱為“5R”原則,即不進行危險化學物品的使用(Reject),減少化學試劑在實驗過程中的使用劑量(Reduce),通過有效的策略促使化學試劑循環(huán)應用(Recycle),化學品采取科學的措施回收再利用(Reuse),促使化學物品再生(Regeneration)[1-2].高校實施有機化學實驗教學改革的本質(zhì)是促使學生的專業(yè)技能、實踐精神和創(chuàng)新能力得到全面提升.但是,整個有機化學實驗操作過程中,由于有毒試劑所造成的自然環(huán)境污染現(xiàn)狀較為嚴重,需要通過綠色化教學改革對此進行調(diào)整與改善.
1.2綠色化有機化學實驗教學改革的作用
實行綠色化高校有機化學實驗教學改革是我國高?;瘜W實驗改革的全新環(huán)節(jié)和創(chuàng)新階段.有機化學實驗在具體操作過程中,有毒化學試劑會形成巨大的毒性,這些毒性散播到空氣中,將會對自然環(huán)境造成嚴重的危害,所形成的廢氣、廢液將會引發(fā)一系列環(huán)境污染問題的產(chǎn)生[3].就我國當前的技術水平而言,未能有效對整個實驗操作環(huán)節(jié)實行全綠色化教學模式改革,但可以通過當前已有的實驗條件和設施,科學地針對高校有機化學實驗的基本特征,對實驗過程中的有毒試劑實行可行性的綠色化改進.促使化學物品通過科學性的策略能夠再利用,從而促使學生有機化學實驗操作技能得到全面增強,同時也合理地降低有機化學實驗過程中由于廢物排放所引發(fā)的環(huán)境污染.高校有機化學實驗課程中,實行綠色化學教學模式,按照綠色化學的基本思想,在整個有機化學實驗操作中,化學物品的使用操作嚴格依照“5R”的實驗原則,以此有效降低由于化學實驗造成的自然環(huán)境危害[4].
2創(chuàng)設科學、完整的有機化學課程結(jié)構體系
高校有機化學實驗結(jié)構體系對于高校學生化學實驗興趣的培養(yǎng)、實驗知識的掌握以及實驗操作技能的提升具有促進作用.但是,傳統(tǒng)模式中的有機化學實驗課程存在一定的弊端.在實驗過程中,一些化學試劑或有毒化合物對環(huán)境造成嚴重破壞,并且學生無法對化學實驗進行全面、深入的掌握與認識.此外,在整個有機化學實驗教學環(huán)節(jié)中,大部分學生會將諸多的時間與精力放置在實驗結(jié)果中,而忽視了實驗過程.與此同時,諸多高校學生在有機化學實驗操作過程中,不能按照科學的標準進行規(guī)范性操作,學生的專業(yè)技能與科學素養(yǎng)無法得到有效提升.因此,需要創(chuàng)設科學、完整的有機化學課程結(jié)構體系.
2.1全面重視實驗操作過程
在保障有機化學實驗操作的前提下,需要將綠色有機化學理念引入到實驗過程中,確保實驗操作不會對環(huán)境造成嚴重危害,提倡高校學生對整個實驗操作過程的基本操作流程進行合理化的改革.采取創(chuàng)新方式,由學生自主確定并實施實驗方案,這樣可以降低化學試劑所造成的毒性,促使學生形成良好的實驗操作習慣.使學生對實驗能整體把握,提高學生運用有機化學理論知識的能力和獨立思考的能力,進而使學生對有機化學實驗操作過程能夠全面重視[5].
2.2注意實驗課的教學方式
諸多高校教師依舊采用傳統(tǒng)方式的化學實驗操作,未能有效與學生進行及時溝通與互動,對于學生知識的掌握情況無法及時掌握,一部分學生對實驗基本操作不能有效地理解與掌握.這些問題主要是由于在實驗操作過程中照本宣科的傳統(tǒng)模式導致的.因此,從綠色和節(jié)約成本的目的出發(fā),提出改革建議:(1)改變現(xiàn)有的陳舊教學方式,有效利用“互聯(lián)網(wǎng)+”,建立新型的慕課關系,注重學生創(chuàng)新能力和學習主動性,慕課不僅能夠提煉教學內(nèi)容,還能提高學生學習效率[6];(2)提倡實驗教學的微量化,縮短實驗進程,降低實驗經(jīng)費.然而減少投料量就可能導致實驗失敗,所以微量化在體現(xiàn)“綠色化”的同時,又對學生的實驗操作能力提出更高的技能要求[7].
3基于綠色化教學的高校有機化學實驗的實施
3.1實驗教學適當與信息技術相結(jié)合
化合物性質(zhì)的實驗是高校有機化學實驗的重要內(nèi)容,涉及諸多種類的化學試劑,可以有效強化學生對實驗理論知識、實驗思想的全面理解,促使學生通過實驗提升對化合物的鑒別能力.若在高校化學實驗中,按照傳統(tǒng)的教學模式,在實驗過程中2個學生為一組進行實驗操作,需要將所有的實驗內(nèi)容全部完成.這種情況下,將會用到諸多種類的化學試劑,且試劑的使用量較多,花費時間長,整個實驗將會給環(huán)境造成嚴重的破壞.為了對該現(xiàn)狀進行合理解決,需要采取科學可行的策略,即將此實驗教學內(nèi)容通過一次教學過程進行有效的操作.對于造成嚴重性的環(huán)境破壞、毒性巨大的實驗(如苯的硝化反應),以我國目前的科技水平而言,無法對其污染情況進行綠色化改進.針對此情況,可以利用信息技術將實驗過程進行模擬.近幾年,隨著網(wǎng)絡技術的日益完善與發(fā)展,網(wǎng)絡中模擬化學實驗的視頻資源十分豐富,將高校有機化學實驗教學適當?shù)嘏c信息技術手段有機結(jié)合,能夠有效降低由于化學實驗造成的環(huán)境破壞[8].
3.2整合實驗內(nèi)容,設置綜合性實驗
傳統(tǒng)模式下的高校有機化學實驗包括3個基本部分的實驗操作內(nèi)容:第一部分,化學實驗基礎.如化合物的萃取等操作.第二部分,實驗部分.此環(huán)節(jié)中的實驗是驗證性的有機化學實驗操作,主要是對每一類化合物的基本性質(zhì),通過實驗的方式進行全面的檢驗與證明,進而能夠有效促使學生對化合物基本知識與理論的深入掌握,并確保學生對化學實驗內(nèi)容進行全面吸收.第三部分,合成實驗.此部分主要是對學生的綜合化學實驗操作技能進行全面性的考查.一般情況下,高校有機化學實驗中的合成實驗,僅僅是通過化合物的合成反應進行設計,這種傳統(tǒng)的教學模式導致了有機化學中的部分實驗具有一定的鼓勵性,一部分學生在實驗操作過程中,單一地對實驗結(jié)果進行重視,忽略了實驗的基本操作過程,多數(shù)學生對于化合物合成實驗的基本理念與思想沒有掌握.由此可見,傳統(tǒng)的有機化學實驗操作造成學生無法對化學實驗進行全面性、深入化的掌握與認識,忽視了化學實驗內(nèi)容之間的關聯(lián)性.這就造成一部分學生在進行有機化學實驗操作時,存在到了后面環(huán)節(jié)卻忘記了學過的理論知識.另外,合成實驗部分通常會安排在實驗教學的后期,實驗之后所回收的諸多化學物品不能采取科學可行的措施對其再用,進而給自然環(huán)境帶來嚴重性的破壞,這種操作方式嚴重違背了綠色化教學模式與教學理念.由此可見,為了在實驗操作過程中全面提升化學試劑的使用效率,促使學生對有機化學實驗進行深入掌握.同時,實驗過程中所涉及到的化學試劑采用科學化的方式,避免其對環(huán)境造成一定的負面影響,將高校有機化學實驗中的一部分內(nèi)容進行有效整合,在其中設置一些綜合性的實驗.
4結(jié)束語
通過有機化學實驗教學改革,有效解決了傳統(tǒng)教學中存在的問題,培養(yǎng)了學生的實驗動手能力、創(chuàng)造能力和科研能力,教學質(zhì)量和學生的綜合素質(zhì)都得到了提高.有機化學實驗綠色化教學改革的順利進行,必須從實際出發(fā),進一步完善教學內(nèi)容,探索行之有效的實驗操作模式,不可盲目實施.此外,實驗綠色化教學改革還可以將微波反應技術、仿真實驗運用于其中,既可以緩解設備不足的壓力,也能減少有機化學實驗造成的環(huán)境污染和對實驗人員的健康損害.
參考文獻:
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