时间:2023-09-25 18:01:10
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇大学有机化学总结,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
从市场上购买的有机溶剂由于长时间的储存、中途分装或者在生产过程中纯化不彻底等原因可能含有水、氧气、过氧化物等杂质,这些杂质对有机化学反应会产生明显的副作用。在现有的纯化方法中[1-5],通常使用金属(比如:钠、镁)、金属化合物(比如:四氢铝锂)、强酸、强碱除去上述杂质。对于刚刚接触大学有机化学实验的学生而言,在使用上述试剂的过程中存在很大的安全隐患。作者在近些年的教学过程中逐渐探索大学有机化学实验常用溶剂安全、经济、便捷的纯化方法,现归纳总结如下,供大家参考。
一、二氯甲烷
在每升二氯甲烷加入无水硫酸钠10克,静置过夜后过滤。加入五氧化二磷5克,回流4小时,蒸馏收集40℃的馏分,保存在棕色瓶中。
二、乙酸乙酯
在每升乙酸乙酯中加入碳酸钾10克,静置过夜后过滤。加入五氧化二磷10克,回流30分,蒸馏收集77℃的馏分,保存在棕色瓶中。
三、正己烷、环己烷及石油醚
在每升正己烷中加入无水硫酸钠3克,静置过夜后过滤。加入氧化钙10克,回流4小时,蒸馏收集69℃的馏分,保存在棕色瓶中。
石油醚、环己烷的纯化方法与正己烷的纯化方法类似。
四、甲醇、乙醇
在每升甲醇中加入无水硫酸钠100克,静置过夜后过滤。加入氧化钙100克,回流4小时,蒸馏收集65.0℃的馏分,保存在棕色瓶中。
乙醇的纯化方法与甲醇的纯化方法类似。
五、已腈
在每升已腈中加入4?分子筛100克,静置过夜后过滤。加入五氧化二磷10克,回流4小时,蒸馏收集81.1℃的馏分,保存在棕色瓶中。
六、四氢呋喃
将四氢呋喃流经氧化铝色谱柱除去其中的过氧化物。之后在每升四氢呋喃中加入无水硫酸钠100克,静置过夜后过滤。加入氧化钙100克,回流4小时,蒸馏收集65.5 ℃的馏分,保存在棕色瓶中。在每升纯化后的四氢呋喃中加入0.5克 2,4,6-三叔丁基苯酚作为抗氧化剂。
七、1,4-二氧六环
将1,4-二氧六环流经氧化铝色谱柱除去其中的过氧化物。之后在每升1,4-二氧六环中加入氢氧化钾200克,搅拌1小时,静置过夜,蒸馏。每升蒸馏出的液体再加入氧化钙100克,回流4小时,蒸馏收集101.5 ℃的馏分,保存在棕色瓶中。在每升纯化后的1,4-二氧六环中加入0.5克 2,4,6-三叔丁基苯酚作为抗氧化剂。
八、DMF和DMSO
在每升DMF中加入无水硫酸钠100克,静置过夜后过滤。加入硫酸钙20克。在80 ℃的条件下搅拌4小时,减压蒸馏出DMF,保存在棕色瓶中。在每升纯化后的DMF中加入100克 4?分子筛。
DMSO的纯化方法与DMF类似。
九、甲苯
在每升甲苯中加入无水硫酸钠20g,静置过夜后过滤。加入五氧化二磷20克。回流4小时,蒸馏收集110.6 ℃的馏分,保存在棕色瓶中。
十、吡啶
在每升吡啶中加入氧化钙100克,静置过夜后回流4小时,蒸馏收集115.2 ℃的馏分,保存在棕色瓶中。在每升纯化后的吡啶中加入100克 4?分子筛。
十一、结语
需要说明三点:
1.本文总结的纯化方法可用于大学有机化学实验以及大部分有机化学实验。如果反应条件对溶剂要求较高,须严格按照试剂纯化手册中[2-3]的步骤对溶剂进行纯化。
2.在溶剂蒸馏过程中,需要待温度计恒定之后再接收蒸馏的组分。
3.蒸馏之后的废液需要进行处理,具体步骤如下:待烧瓶冷却,滴加乙醇与干燥剂反应。之后用1M盐酸或者1M氢氧化钠水溶液调节pH值为7.0。该废液可装入有机废液桶进行处理。
参考文献:
[1]D. D. Perrin, W. L. F. Armatego, Purification of Laboratory Chemicals, 3rd. ed., Pergamon Press, New York, 1988.
[2]实验室化学品纯化手册,威尔弗雷德编著,化学工业出版社,2007年.
[3]有机合成试剂的纯化和制备手册,冯骏材等编,科学出版社,2006年.
[关键词]生物;有机化学;教学改革
有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质、反应以及制备的学科;有机化学课程是我校为生命科学与技术学院生物科学、生物技术、生物工程以及食品专业本科生开设的一门重要的基础课之一,我校使用的是高等教育出版社出版汪小兰编著的第四版《有机化学》。随着如今高考扩招的盛行,入学学生的化学专业知识水平相对较低,而且我校的有机化学教学时数的进一步压缩(理论64学时,实验32学时),如何为生物类专业本科生教授好这门课程成为每位任课教师面临的难题,如何进行科学的教学改革是我们需要承担的一项长期而艰巨的任务。我们需要不断的进行探索、研究、总结,为学生能更好地掌握这门课程的核心内容做到“量体裁衣”。下面从以下几个方面进行介绍。
1钻研教材,认真备课
教材是知识的主要载体,也是师生完成教与学双边活动不可缺少的媒体。但是由于受篇幅的限制,教材在内容的系统性和前沿性等方面存在一定的局限性。如果在教学中仅仅对教材内容做简单陈述,无意会对学生造成照本宣科的印象,这样势必会影响最终的教学效果。“给别人一碗水,自己得有一桶水”,教师在在备课时不仅要参考大量的有机化学教材,还应融入一点有机化学前沿领域的研究热点。教师应对教材的内容进行分析、比较、归纳和总结,使知识更加调理清晰、浅显易懂和生动形象。同时从多角度、多层次、综合、全面理解和诠释每一个知识点,这样更有助于学生加深对所学知识点的理解和记忆。例如对于亲核取代反应两种历程SN1和SN2的影响因素的讲解,我们可以以图表的形式列出不同烃基、离去基团、试剂的亲核性以及溶剂对两种反应历程的不同影响。教师在讲解时逐个比较,使不同之处得以彰显。备课时要要尽量做到重点和难点突出,学生要掌握的重点和难点要精讲细讲,可以按照自己编排的顺序,不必按照教材的章节顺序来讲,尽量使用学生容易接受的方式来进行讲授。
2培养学生的学习兴趣
培养学生的学习兴趣是教授一门课程的重要环节。教师在教学中应努力激发并培养学生学习有机化学的兴趣,使学生在学习过程中感受到这门课程的乐趣[1]。我们日常生活中的许多方面都与有机化学有千丝万缕的联系,如药物、材料、能源和染料等都与有机化学密不可分。在课程的导入和讲解过程中,适当地穿插一些有机化学小故事、小趣闻。不但能起到活跃课堂气氛的作用,而且能增强学生对这门课程的求知欲,同时也能提高教学效果。例如在绪论中讲述药物和有机化学的关系时,先向学生介绍临床上用的一些药物,如奎宁、可卡应、阿托品和吗啡等药物都是从天然的植物中发现的,但是这些药物分子结构的确证都是通过有机化学的分析方法实现的,而且有机合成化学的发展最终使这些药物分子实现人工合成。从而让学生认识到,一种天然药物的发现,要经历分离提取、结构确证和人工合成等步骤,所有这些步骤的进行有需要有机化学的知识作为基础。在讲解烯烃的化学性质之前,我向学生介绍乙烯能作为植物生长调节剂以及乙烯的产量是世界上衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一,我们新疆就有能够年生产百万吨乙烯的工厂,它就是中国石油独山子石化分公司乙烯厂。这些能够结合专业特点的丰富的课堂教学内容、联系与生命现象及人类日常生活紧密相关的化学知识,能够激发学生对有机化学的学习兴趣,从而调动学生学习有机化学知识的主观能动性,最终加深理解并增强记忆。此外,我校设立了大学生创新实验,教研室的部分老师承担了一些创新实验计划项目,将一些对有机化学有研究兴趣的学生吸纳到课题组开展一些创新实验的研究也能够提高学生对于这门课程的学习兴趣。
3发挥多媒体教学的优势
采用多媒体教学使在传统教学中难以描述的教学内容和无法观察的现象以图象和动画进行动态模拟,生动直观地展示出来,克服了传统教学无法用语言和板书的形式体现以及难以理解的弊端,从而能够解决传统教学模式下的一些教学难点。例如:在讲到卤代烃的双分子亲核取代反应机理时,在经历过渡态之后会出现产物的构型翻转,因为产物的立体结构发生了变化[2],在平面上很难描绘清楚,很难让学生直观的去体会这一构型翻转的过程,增加了学生的理解难度。此时,可以利用多媒体课件做出卤代烷的立体结构以及反应过程的动画演示,形象直观地展示在屏幕上,让学生一目了然,更深刻的理解为什么这是一个双分子取代的过程,同时也调动了学生的学习兴趣。另外,多媒体技术可以用形象的声音和画面把课堂演示实验中有毒的、有危险性的实验通过过程模拟,使学生很快地理解并接受。例如:讲解醇与金属钠的反应时,应用此反应与醇和水的反应作比较来说明醇比水的酸性弱些,可以用演示实验,但是控制不好用量的话,会有一定危险,则可以用flas将整个过程形象的展示出来,大大降低了学生理解的难度。多媒体教学作为一种新型的教学手段,极大地激发了学生的学习兴趣。它使静止的化学问题动态化、复杂的化学问题简单化、枯燥的知识趣味化,有助于培养学生的创造性思维。
4加强实验课的教学
有机化学是一门以实验为基础的学科。有机化学基础理论和有机化学实验是相辅相成的,理论的学习为实验的顺利进行奠定一定的基础,而学生通过做实验又会加深对于有机化学理论的认识,任何重理论轻实验的教学都是错误的[3]。因此,在有机化学教学中要加强实验课的管理。在实验教学中,我们提前通知学生下一周将要进行的实验,要求学生做出充分的准备,书写出合格的预习报告(包括实验目的、实验原理、需要的试剂药品及其重要的物理常数、实验装置图、详细的实验步骤等)。在实验开始前,逐一检预习报告并指出存在的问题,经签字同意后,学生才开始做实验。实验装置由学生自己装配,自己由原料合成指定产物,并分离提纯,要求学生仔细观察实验过程,如实记录实验现象,在实验记录本上叫学生编号,不得任意涂改、撕毁原始记录。在实验过程中出现的问题,我们只进行启发性的引导,由学生自己找出原因并解决问题,绝不让学生养成在实验中过度依赖指导老师的习惯。实验完成后检查实验记录本,最后签字认可,方可离开实验室。并要求学生课后独立完成实验报告,坚决杜绝相互抄袭的现象,要求学生将重点放在讨论部分,要求他们对该实验的成败以及产率高低的原因进行分析,写出自己对该实验的意见和体会。实验课的教学不仅培养了学生的实际动手能力,还使学生加深了对理论知识的理解与掌握,掌握了研究有机化合物的实验方法和技术。同时,也培养了学生实事求是与积极探索的精神,善于思考和敢于创新的能力,全面提高了学生的综合素质,从而使学生具备一定的科研能力。
5改革考试考核办法
改革考试考核形式,纠正应试型学习习惯是教学过程的重要一环,是对教与学两个方面效果的检验。通过考试,不仅可以全面评价学生对基础知识、基本技能以及应用能力的掌握程度,还可以获取进一步教学改革的信息。我校之前的有机化学考试都以期末考试为单一形式,这样“一考定输赢”的考核办法造成学生忽略平时的学习,考试前两周加班突击的学习状况,其分析问题和解决问题的能力并没有在学习中得以提高。这种传统的考试办法已经不能适应当今知识信息化的时代。我们改革了这门课程的考试办法,全面评定学生的成绩,采取考核与考试相结合,平时与期末相结合的策略。在这门课程的最终总评成绩中,平时成绩占10%,实验成绩占20%,期末考试占70%。其中,平时成绩由考勤、作业和课堂提问组成。这样全面评定成绩的方法调动了学生在平时学习有机化学基础知识的主动性,也促使学生不能忽视有机化学实验的教学,同时也避免了学生期末考试前加班突击的局面。有机化学知识的获得源自于对有机化学基础理论的认知以及科学地进行有机化学实验,对培养学生的创新能力以及综合素质的提高十分必要,为学生后续专业课的学习奠定一定的基础。在教与学的过程中,勇于尝试并加强教学改革,在改革中不断完善和发展,不但能提高学生学习有机化学的主观能动性,而且在全面提高学生的科学素养方面发挥出应有的功能。
参考文献
[1]李炳奇,廉宜君,马彦梅.多学科综合性大学有机化学教学改革的研究与实践[J].广东化工,2007,34(1):95-97.
[2]汪小兰.有机化学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2005.
【关键词】医学院校药学专业;有机化学;学困生;转化策略;学习兴趣;学习动力;思政教育;学生主体性
有机化学是医学院校的一门重要基础课程,开设的专业范围很广,例如我校药学、中药学、临床医学、医学检验、护理、卫生检验与检疫、口腔医学、生物医学工程等多个专业都开设了有机化学。学生通过高考进入同一所医学院校,文化课成绩相差不多,但经过一学期的有机化学课程学习,部分学生因无法达到教学要求而成为有机化学学困生。有机化学是医学院校培养药学人才的重要必修课程,为后期学习生物化学、药物分析、药物化学、天然药物化学等专业课程奠定坚实的基础,有机化学学困生在后续的专业课程学习中将会面临更大的困难。因此,分析医学院校药学专业有机化学学困生的成因、研究有机化学学困生的转化策略刻不容缓。
1有机化学学困生的成因
1.1不适应教学方式的转变
有机化学是医学院校药学专业大一学生的必修课程,是高中化学知识的延伸,但是两者的教学方式完全不同。高中化学强调理论学习,学生对化学知识是填鸭式学习,每节课都有大量的习题,高三更是刷题无数,学生习惯于老师“手把手”的教,习惯于通过大量的背诵和习题强化巩固化学理论知识,这就造成学生发散思考和自主学习的能力较弱。药学专业有机化学作为一门内容多、课时少、理论性强的基础学科,教师在突出重点的同时,更多的是教授如何应用,而且讲授进度较快,有时一节课会讲解教材十几页甚至几十页的内容,这就要求学生合理利用课余时间,积极思考,自主学习。此外,高中化学对化学实验能力的要求相对薄弱[1],而药学有机化学实验是有机化学课程的重要组成部分,尤其对于医学院校药学专业的学生而言,将有机化学理论知识应用于实验研究,培养分析问题解决问题的能力,对以后的学习和工作至关重要。因此,不适应教学方式的转变是部分学生成为学困生的原因之一。
1.2思想消极,缺乏学习动力
高中学习的动力多来源于高考压力,学生废寝忘食的学习,过着两耳不闻窗外事的生活,很多家长与老师为了缓解学生的高考压力,常常将“大学不挂科就好”“大学可以谈恋爱”“大学可以打游戏”等思想传递给学生。部分学生信以为真,来到大学后,在社交、恋爱、游戏等方面投入了大量的时间与精力,迷失了方向,导致学业变差。我们现在处于信息爆炸的自媒体时代,学生通过智能手机等电子设备接触到各式各样的文化思想,俗话说积极的文化思想使人奋进,消极不良的文化思想使人堕落,初入大学的学生心智还不成熟,很容易受不良文化思想的影响,产生功利、任性攀比、不劳而获等消极思想,失去了学习动力,严重的还走上违法犯罪的道路[2],例如大学生被人哄骗参加传销组织、为了攀比陷入网贷泥潭等事件。因此,思想消极、缺乏学习动力是有机化学学困生的成因之一。
1.3缺乏良好的学习和生活习惯
部分学生成绩无法达到教学要求,成为有机化学学困生,与他们缺乏良好的学习和生活习惯是分不开的。高中时代,学生接受的是固定几十人的小课堂教学,固定的教室、座位,固定的教师、同学,与老师距离感小,与同学亲和力强,家长更是对他们的生活照顾周到,饮食作息非常规律,这些容易造成学生对外界环境依赖性强,独立意识和自我管理能力较差[3]。大学课堂动辄几个班的百人大合堂,不固定的教室、位子和同学,与教师距离感强,与同学亲和力差,对环境适应能力弱的学生容易注意力不集中,很难进入学习状态,而自我管理能力差的学生更是饮食作息不规律,精神萎靡,无力应对学习。面对考试,学生只能死记硬背,记忆过程痛苦且效率低,遇到应用型或开放式的问题依旧不会作答,部分学生便对自己降低要求,只求及格,最终成为了学困生。
2有机化学学困生的转化策略
2.1激发有机化学学困生的学习兴趣
对有机化学学困生而言,有机化学是一门知识繁杂、枯燥无味的课程,因此,他们对有机化学的学习没有太大兴趣。而且大部分有机化学学困生的化学基础较差,想要学好有机化学,相较于其他学生需要付出更多的时间和精力,这往往使他们对有机化学的学习产生畏难情绪,部分学生甚至还出现厌恶、恐惧等情绪。兴趣是最好的老师,应激发有机化学学困生的学习兴趣,使他们体会到学习有机化学的乐趣,帮助他们消除负面情绪,主动学习,爱上学习[4]。2.1.1增强教学内容趣味性有机化学发展已经有了几百年的历史,每类有机化合物的发现与合成都离不开化学家的努力,我们在对化合物讲解时,不仅要讲化合物的结构性质、合成方法、发展历史,还要讲解相关结构的临床药物案例,包括药物的制备、用途、对人类的贡献、副作用等。此外,还可以结合所学知识,引导学生发散联系,让学生认识到有机化学就在身边,生活中充满了有机化学[5]。例如,在“羧酸及其衍生物”的教学中,让学生查找青霉素、头孢类抗菌素和阿司匹林等常见药物的结构,分析以上各类药物有哪些特征官能团、归属哪类有机化合物、此类有机化合物具有的化学性质,进而思考以上各类药物的合成制备以及影响这些药物储存、副作用的因素有哪些。教学重心从掌握知识转向用所学知识分析并解决实际问题,从而激发学生学习兴趣。2.1.2运用现代教学手段针对有机化学反应的结构式复杂、化合物的立体结构抽象、有机反应历程难懂等问题,我们将现代教学手段应用于教学实践中,例如卤代烃SN1反应的立体化学是有机化学中的难点,若用传统的教学方法,教师花费很多时间讲解,学生仍是似懂非懂。在学习此内容时,我们展示卤代烃及亲核试剂的的结构模型,同时动画演示反应历程、产物形成过程,将复杂知识简单化,抽象知识形象化,让学生学得懂、学得轻松,增强学生知识获得感与成就感,从而激发学生学习有机化学的兴趣。2.1.3建立良好的师生关系良好的师生关系是教育教学活动顺利进行的保障,教师的知识水平、性格、兴趣等综合自身素质是影响师生关系的重要因素。调查表明,知识渊博、性格开朗、兴趣广泛的教师与学生的师生关系最好,学生喜欢这位老师的课并且整体成绩好[6]。因此,教师应提高自身素养,成为学生喜欢的“好老师”,建立良好的师生关系,更有利于帮助学生激发学习兴趣,培养良好的学习习惯。
2.2发挥有机化学学困生的主体性
科技正在改变传统课堂,老师讲、学生听的填鸭式教育方法正在离我们远去。科技使枯燥难懂的有机化学知识通过视频动画等形式直观展现在学生面前,学生通过智能设备搜索自己想要了解的内容,通过检索查阅获得学术前沿的知识,对学生而言,教师不再是知识唯一的传递者。学生是学习的主体,我们应该做好引导者,给学困生更多的空间,教会学困生自主学习,充分发挥他们的主体性。2.2.1改变教学方法我们在教学过程中以平等的态度对待学困生,鼓励学困生质疑,尊重学困生的想法,以讨论或谈话等形式解决问题,保护学困生学习的积极性。根据教学内容特点,我们还可以尝试多种教学方法,如引导式教学法、案例教学法(casebasedlearning,CBL)、团队教学法(teambasedlearning,TBL)、基于问题的教学法(problembasedlearning,PBL)等[7-9]。例如,课前采用问题的形式来布置学习任务,进行分组学习,学生带着问题去学习,更有目的性和方向性,小组成员之间可以相互监督、相互配合学习,增强协同合作意识。课上小组汇报学习情况,老师引导学生讨论,解决学习过程中遇到的疑难问题,最后老师归纳、总结本节课知识点,并作适当延伸拓展。此外,老师对整个学习过程进行评价,以肯定学生的学习成果为主,尽可能发现每个小组成员尤其是学困生的闪光点,加以表扬,针对学习过程中的不足之处提出可行性的建议,充分调动学困生的主观能动性,确立学生在课堂教学中的主体地位和教师的引导作用[10]。2.2.2作业形式多样化学习是知识获得与内化的过程,课后复习和课后作业是强化内化学习过程的重要环节。背诵化合物的结构和反应类型等记忆型作业,不能帮助学生完全理解掌握知识内容,我们可以增加开放式作业,例如采取思维导图总结章节内容[11],学生通过制作思维导图梳理所学内容,迅速回忆和提取章节知识,进一步查漏补缺,有效地构建知识体系;也可以撰写课程论文作为教学内容的延伸,老师可以给学生题目,学生也可以根据自己感兴趣的内容自选题目完成课程论文,这不仅可以巩固知识,提高学生查阅文献能力,还可以为学生今后的科研打下良好的基础。2.2.3引入线上答疑平台在学习过程中,学困生经常会出现对新知识理解不透彻、无法独立分析解决问题的情况。教师答疑是学困生解决问题的重要环节,但由于部分学困生的心理或性格等因素,不愿面对面地与教师交流,为此我们引入线上答疑平台。线上答疑平台能够打破时间和空间的限制,消除学生与教师交流壁垒,让教师最大限度地为学生答疑解惑,及时解决学困生在学习过程中遇到的问题。教师分析总结学生提出的问题,对于个性问题,教师针对其个人做出有效的解答,而对于共性问题,教师及时反思,分析问题出现的原因,调整教学策略,完善教学方法,设计教学活动解决共性问题[12]。另外,利用线上答疑平台,学生之间也可以在网上互助答疑,在班级内形成了一个良好的学习气氛。
3结语
有机化学是医学院校药学专业的必修课程,为后期专业课程的学习提供理论基础。有机化学学困生在后期的专业课程学习中将会面临更大的困难,因此研究有机化学学困生的转化策略刻不容缓。转化有机化学学困生的过程,不只是帮助他们掌握有机化学的知识,重要的是激发学困生学习有机化学的兴趣,充分发挥学困生的主体性,渗透思政教育,增强学困生的学习动力,最终帮助有机化学学困生从“因为考试要学习”转变为“因为爱学要学习”。
参考文献
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【关键词】微课;有机化学;教学;现状及探索
随着多媒体技术与信息技术理念的不断深入与推进,微课以其智能化、大众化的特点吸引了众多学者的关注,并纷纷将其运用到高校课堂。“有机化学”作为一门与人们生产生活息息相关的应用型学科,许多抽象的内容在多媒体的辅助下更加直观、形象,它不仅调动了学生的学习热情,而且极大地提升了教学效果。因此,深入探索微课在大学“有机化学”教学中的积极作用就显得尤为重要。
一、微课的概念产生与特点
对于微课的概念,国内最早是由广东省佛山市教育局研究所的胡铁生引进,他对微课的定义为“一种以教学视频为主要载体,对单一知识点进行重点突破的教学模式”。随后,我国高校纷纷将微课引入课堂教学中,然而目前学者尚未给出统一的意见与解读,但是究其根本,微课的概念本质并无多大差别。在2013年,著名教育学家黎加厚对微课的定义提出了自己的见解:微课即时间控制在10分钟以内,内容单一却具有明确的目标性,以专题巩固的形式集中说明一个问题的微课程体系。据心理学研究,通常人们能够将注意力限度保持在10分钟以内,因此,微课的设置理念符合学生身心发展规律,以学习单元理论为基础,是一种高效有序的新型教学模式。另一方面,微课教学是一种创新性教学模式,是对传统课堂的补充和修缮,它能够拓宽学生的视野,丰富日常的教学课堂,让学生学习到课堂之外的知识。同时,微课对于教师的专业成长也具有一定的积极作用。教师在设计与制作微课的过程中可以对学生的学习情况进行反思,对自己授课过程中的缺憾和不足进行思考。因此,从该意义出发,微课是教师实现自我成长的重要途径。总之,微课将成为今后高校课程教学的新形式,并逐渐凸显出其广泛性和大众性的主要特征。
二、微课与常规课的比较
在实践教学中,微课与常规课之间的差异更加明显,下面着重从几个方面介绍两者之间的不同:
1.课程内容方面
微课是侧重其中一个知识点,采用多种形式进行突破和渗透,帮助学生理解;而常规课是一套全面系统的课程体系,是一节完整的课堂,从课程导入到知识讲解,最后是对本堂课程知识点的总结。
2.授课形式方面
微课的授课形式体现了多样化的特征,教师可采用文字、图片、视频、动画等多种辅助手段,将知识内容以多种形式进行再现和解读,还可以根据学习者的需求进行回放;而常规课是教师通过板书、教学语言等传统载体进行知识讲解,教授方式呈现出明显的单向性。
3.课堂时间方面
微课的授课时间保持在3~10分钟左右,恰好能充分集中学生的注意力,提高教学效率;而常规课的教学时间一般在45分钟以上,学生难以集中注意力,经常在课堂上出现思维的跳跃与听课的空白,教学效果并不理想。4.教学场地方面微课的教学场地限制相对宽松,只要有计算机和网络,学生在家中就可以学习;而常规课则不同,需要在特定的教学场所内进行。5.教学知识点方面微课教学的知识点体现出较强的针对性和专业性,会对单一知识点进行重点讲解,对于某一知识点出现盲区的学生大有裨益,学生在学习微课时可以查漏补缺,有效弥补知识漏洞;而常规课的知识点比较混乱,针对性较弱,更加注重对全局的把握和掌控。
三、微课在当前大学“有机化学”教学中的应用类型
1.三维分子模型微课的使用
在有机化学领域中,化合物的种类繁多,结构复杂,其官能团、分子键的形式可谓是错综复杂。在教授相关化合物的结构和功能时,教师可通过插入三维分子模型微课,对学生进行专题教授,积极引导学生对有机化合物的直观认识,并对各类化合物的联系和区别进行细致解读,以帮助学生对该类问题的认识和掌握,降低学习难度,从而提高学习效果。例如,醇类化合物的官能团是羟基,烯烃的标志是双键等,这种三维分子模型微课可以对物质的三维立体结构进行生动、详细的展示,有助于提高学生对不同物质的形象认识。
2.三维动画模型微课的使用
“有机化学”课程中的反应类型很多,主要是官能团的转换与化学键的重组等内容,学生只要掌握了有机化合物的反应原理,就能简单写出相关的化学反应方程式,掌握实验现象。在有机化学推导中,学生了解各类化合物的检验方法及物质判断,有助于提高他们对有机化学知识点的认知。例如,对于苯的取代反应、烯烃的加成反应、醛基的缩合反应等抽象的知识点,教师可以利用三维动画微课将化学键与官能团的变化情况展示给学生,从而加深学生对化学反应的理解。
3.实验视频微课的使用
大学生群体的求知欲与探索欲都较强,因此,化学实验是激发学生学习兴趣的关键与“钥匙”。教师要充分利用学生的好奇心理,在教学中适当引入实验,从而引导更多的学生参与到课堂之中,增加课堂活跃度。例如,在学习银镜反应、溴水与各种烃化物反应、高锰酸钾与烃化物反应、萃取实验等课程内容中,教师利用实验视频微课教学让学生清晰直观地了解反应过程及实验现象,强化了学习效果,也在一定程度上避免了化学资源浪费,实践了绿色环保的重要理念。
四、微课在大学“有机化学”教学中应用的优势
1.立足基础,拓宽知识
“有机化学”课程要求学生具备较好的抽象思维与逻辑思路,其典型特征就是凸显出较强的理论性,对于初学该课程的学生来说无疑是一个巨大的挑战。常规授课中,教师只能采用黑板、粉笔、实物模型等有限的教学道具,在教授这些抽象的概念时,教师光靠这些器具和语言表达难以体现有机化学概念及模型的本质。例如,甲烷的结构是正四面体,苯环的“特殊键”采用单双键交替的形式,共轭效应中电子云的变化等,这些内容极其抽象,即使是空间能力强的学生也难以理解。而微课可以借助文字、图片、视频等多种辅助手段,将这些有机分子的轨道、化学效应在三维空间中的形成过程展现得淋漓尽致,有助于学生从多重角度理解和观察,加深学生对基本原子轨道形成的认识,拓宽思维,加强其对三维立体空间结构的构建。同时,“有机化学”课程中化学反应的具体过程也是该课程的重点和难点,了解“旧键断裂,新键形成”是掌握该有机物变化的前提和基础,而微课就可以将该过程恰如其分地表达出来。例如,乙烯加成反应过程,教师可以利用制作的微课视频将这一反应展示出来,不但增强了该课堂的渲染力与表现力,而且大大调动了学生学习化学的积极性。因此,利用微课模式,可以帮助学生了解“有机化学”中基本概念及相关模型的具体构建过程,还可拓宽学生的知识面,为其今后“有机化学”课程的学习奠定坚实的基础。
2.加强实践,提高技能
化学作为自然科学的一个重要分支,是众多科研工作的重要理论基础。因此,要加强对学生实验能力操作技能的培养,让学生在实践中验证真理,获取知识。但是受高校课时时数的制约,学生不能将课上涉及的实验仪器及装置都进行操作,因此,要充分利用微课教学的便捷性和全面性等优势。例如,在测定旋光性物质的旋光度时,旋光仪作为一种新的实验仪器,学生只能根据旋光仪掌握读数的技巧,不能对其内部结构进行细致了解。如果拆卸仪器,不但有可能会损坏仪器,还会浪费大量的时间。而依托于微课可以有效避免这一弊端,微课视频中的图片、flash等素材可对旋光仪的内部结构进行展示,帮助学生了解其内部构造极其工作原理。另外,许多仪器具有较大的危险性和不可操作性,学校并没有开设专门的实验室让学生了解仪器的应用情况。此时,教师可以利用微课教学让学生掌握该实验的安装事项及先后顺序,帮助学生了解此类实验的注意问题及常见错误操作,进而建立对该实验的全面认知。实验作为“有机化学”课程中的一项必修、必学技能,能够培养学生求真知意识的形成,因此,微课教学在学生实践能力的培养中发挥着不可替代的作用。
3.启发思路,学有所用
“有机化学”课程要与实际生活挂钩,增强学生的知识迁移能力与综合实践能力,让学生学有所长,学以致用。对于不同专业的学生,要有所侧重地实施教学任务,制定教学计划和教学目的,将理论与实际紧密结合,增强学校课程的实用性。例如,对生物学科专业的学生要加强“有机化学”与生物学科之间的联系;对农学专业的学生要侧重讲解磷、硫等有机化合物;对医药专业的学生要着重药用医学方面知识的讲解等。并将国际最新学术前沿的动态与课堂知识有机结合,让学生真正学有所用。任课教师要充分利用微课资源并将课程信息传递给学生,增强学生独立思考的能力,激发学生的创造性,培养学生的创新意识,进而激励学生将“有机化学”的相关知识迁移运用到其他学科。
五、结语
综上所述,在高校“有机化学”课程的教学中,微课教学相较于常规课教学更具有强调和突出意义,对于促进我国高校教育发展、提高教学效果等方面有着至关重要的作用。因此,开发和构建高效、系统的微课教学体系是很有必要的。然而,我国微课教学体系发展尚不成熟,仍存在诸多问题亟待解决。作为一把“双刃剑”,我们要充分发挥微课教学的优势,制定合理的实施策略,进而促进我国高等教育教学蓬勃发展。
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一、激活学习兴趣,激发学习动力
做好无机化学和有机化学的有效过渡,让学生充满信心,消除畏惧心理,乐观地面对以后的学习,为有机化学的学习打下坚实的基础。有机化学的学习首先使学生将了解新事物的积极性和好奇心转化为自身学习动力,然后把教学方法的选择和教具的使用与学生的学习方法融合在一起,最终将有机知识体系打造为学生自身知识网络,达到融会贯通的效果。
二、广泛了解学情,促进知识迁移
通过与各层次学生交流,了解他们的学习情况和心理;通过听课请教,获取、分析课堂实录,在个人的教学实践中,不断总结思考。
1.找到一个好的抓手――结构决定性质、性质决定用途,由个别到一般,让学生“有法可依”。无机化学教学中强调“结构决定性质,性质决定用途”的思想,这为各类有机物的学习“有法可依”。在有机化学入门学习阶段,教师要及时给予学生学法指导,在教学中处理好结构与有机物性质之间的关系,结构理论指导性质,性质帮助理解结构,由典型有机物的结构和性质推测出同系物的性质,体现由个别到一般的思想。
2.用生活素材创设学习情境,从生活走进有机化学。“化学与社会生活实际有着广泛而紧密的联系。”化学知识的形成来源于自然,来源于生活。教师在教学中应有所创新,要注意从学生熟悉的身边现象入手,引导他们发现问题,展开探究,以获得有关的知识和经验。要紧密结合学生的生活实际,使他们感受身边的化学物质和化学变化,增强学习化学的兴趣。如:在乙酸教学中创设醋的传说,在乙醇教学中介绍中国的酒文化及酒驾入刑等社会问题,激发学生求知的欲望,并渗透爱国情感和价值观教育。再如选修模块《有机化合物的分类》一节,可事先让学生收集身边的常见药品,查阅它的说明书,从俗名、分子式、结构式、官能团及物质的类别对身边的常见药品进行分析,引导学生了解有机化合物的分类方法,认识一些重要的官能团。
3.利用电教技术,活化教学衔接。多媒体和网络技术被引入课堂教学,在一定程度上代替了粉笔、黑板等传统媒体,实现了它们无法实现的教育功能。使用微观模拟软件可以帮助学生跨越宏观微观的思维障碍。如在学习立体结构,再现价键的断裂与形成,扩大了课堂的时间与空间,化抽象为具体,化腐朽为神奇。同时,积极整合传统教学和现代教学,扬长补短,相得益彰,提高了教学的有效性。
4.积极开展校本课程,通过研究性学习,联系无机化学与有机化学,拓宽学生的视野。校本课程的开展为学生研究性学习提供了有力保障,能够发挥学生的个性特长和想象力,培养学生的这些本领和能力,满足他们终身发展的需要。研究性学习打破了传统课堂教学模式,让学生联系课堂的知识去拓展,又应用于课堂,给学生们以研究过程的体验,激发其对科学研究的意识和兴趣。如我校开设的《化学与烹饪》选修课程,探索实施STS教育,使学生通过实践获得直接体验;再如指导学生结合学习工具――修正液,提出“修正液的成分分析及利弊探讨”,也收到了很好的效果。
三、在反思中进步,在实践中成长
1理工科专业有机化学课程教学中存在的问题
有机化学作为一门基础学科,其涉及范围很广,存在内容多、知识点多、结构复杂、反应类型多样、理论知识抽象等特点,这就使学生容易产生畏难情绪,学习效率下降,从而影响教学效果。特别是对理工科专业学生而言,有相当多的学生对有机化学课程重视不够,学习兴趣不高,加上学生入校时化学基础知识差异大,学习起来较困难,也影响到课堂教学效果。此外,随着高校教学改革的逐步推进,有机化学理论课程学时有所压缩,导致理论课程课堂教学中每节课程教学信息量日益增加,但又不能增加学生的课外负担,教师的教学难度也在不断加大。因此,对理工科专业有机化学课程的课堂教学,应摒弃“填鸭式”教学讲授方法,要因材施教,强调基础知识的掌握,注重培养学生的学习兴趣。在整个教学过程中,应精心安排各个环节,精心设计教学内容和过程,灵活运用各种教学手段,以提高教学质量和学生的综合能力。
2理工科专业有机化学课程教学方法探讨
课程教学有法而无定法。在有机化学课程教学中,教师应在立足“学生主体,教师主导”的教学指导思想的基础上,根据教学内容灵活选择和变换各种教学方法。
2.1知识点设计法
各类有机化合物、基本概念、基本原理之间,既有共性又有个性,要通过课程教学设计提高教学效率,就必须对每个知识点进行巧妙设计,这样才能达到调动学生的学习积极性、让学生主动探究的目的。例如,在进行单烯烃、炔烃和二烯烃的教学中,正常情况下护理学、生物科学、生物教育和环境科学专业的学生这部分内容授课为4学时,化学教育、应用化学、化学工程与工艺专业的学生授课为6学时。对于前者学生会感觉到教学内容过多,时间紧张。为了避免这种情况,就可以通过对某些知识点的巧妙设计来达到调动学生的学习积极性、发挥学生分析问题、解决问题的能力。在讲烯烃、炔烃的命名这个知识点时,可以先让学生回顾烷烃命名的规则,之后简要说明烯烃、烷烃在命名规则上的相同点与不同点,然后通过练习题帮助学生学会利用系统命名法进行命名。做了这些知识铺垫之后,再设计提问:有顺反异构的不饱和烃如何命名?当双键两碳原子所连接的四个原子或基团不相同时又怎样命名?以此引出顺反命名法与Z/E命名法。这样,通过巧妙设计知识点,就会极大地调动起学生主动思维和学习的积极性,学生会很轻松地用较少的时间掌握较多的知识。
2.2归纳总结法
在学习有机化学课程中,由于化合物种类繁多,化学性质丰富,有机反应形式各异,变化万千,且与反应条件密切相关,所以很多学生耗费了大量的时间记忆,却事倍功半。这时,教师要随时引导学生运用归纳法,从个别反应中找它们的共同规律。例如贯穿有机化学课程教学始终的有机反应历程问题,是学生较难以理解和记忆的重点内容。在讲授过程中,我们可以将有机反应比喻为有机化学的“词汇”,而反应机理则类似于有机化学的“语法”。反应历程根据共价键的断裂方式可归纳为两大类:即自由基反应一由共价键均裂成带单电子基团引起;离子型反应一由共价键异裂成带正负电荷的基团引起。在此基础上再经过系统的归纳,又可细分为以下几类:自由基反应:(1)自由基取代反应,如烷烃的卤代反应;(2)自由基加成反应,如烯烃在有过氧化物存在下与溴化氢的自由基加成反应;离子型反应又分两类:一类是被亲电试剂进攻的亲电取代反应(如芳环上的硝化、卤代、磺化反应等)和亲电加成反应(如烯烃的亲电加成反应);另一类是被亲核试剂进攻的亲核取代反应(如卤代烃的亲核取代SN1、SN2)和亲核加成反应(如醛、酮的亲核加成反应),以及β-消除反应E1和E2(如卤代烃脱卤化氢反应和醇的分子内脱水)和α-消除反应(如卡宾的反应)等。这样,借助反应历程作为贯穿有机化学课程教学内容的主线索使知识系统化,避免死记硬背繁多的有机化学反应,帮助学生把许多表面上看来完全不同的反应通过反应历程相应地联系起来,进一步加深对有机化学反应本质的理解。
2.3多重导入法
课堂教学的导入是指课堂教学的开头,它起着酝酿情绪、提示内容、带入环境的作用。一个好的导入可以抓住学生的心弦,引起学生的求知欲望,调动学生的积极主动性,加强师生间的双边活动,从而为课堂教学的效果提供一个好的前提保证。有机化学是一门以描述性知识为主的学科,大量的基本资料可由结构、性质和合成三部分内容来概括。它们之间的关系是结构决定性质,性质反映结构,性质和合成则是一个问题的两个方面。课堂导入方式很多,如有通过演示实验、分子模型等直观导入;有通过化学史来导入,例如脂环烃环的张力学说、苯环的结构等。而提问式导入经常出现在章与章、节与节之间关系紧密、前后连贯处,归纳式导入则在总结前一节的教学内容或习题、实验后,针对学生存在的问题分析原因,从而导入新课。更能激起学生兴趣的是事例式导入。有机化学与日常生活密切相关,因此可运用日常生活中学生所熟悉的例子来引入。例如学习酯类化合物时,可以从水果蔬菜的风味品质来导入,如乙酸异戊酯是香蕉的香味,正戊酸异戊酯是苹果的味道,乙酸乙酯和乙酸异戊酯是梨子的香味,丁酸乙酯和丁酸异戊酯是草莓的味道等。类比导入法是充分发挥学生形象思维的好方法,分子是看不见、摸不着的,但对宏观物体学生比较熟悉,所以,可从宏观物体作类比引入微观世界。例如在讲授有机化合物分子具有对映异构现象时,可以从镜前的物与像,山水画中的倒影以及人体的左、右手等非常相似但不能重合来说明分子也有镜像关系的存在。在讲到外消旋体与内消旋体的区别时,展示一张非洲羚羊的照片,羚羊的两只角呈现出完美的内消旋体形状,一个物体,不可拆分。帮助同学们记住内消旋体纯物质不能拆分,外消旋体是混合物,可以拆分等知识点。
2.4问题探究法
问题探究教学法,就是通过创设活动情景,引导学生提出问题、分析问题和解决问题,最终获取知识。学生探究活动是以思维的激发、深化作为手段进行的。在有机化学课程教学中可以问题意识驱动学生思维,而问题是学生探究活动的诱因,人一旦对某些难以解决或疑惑的实际问题产生困惑、怀疑、焦虑的心理状态,问题意识就形成了。为了培养学生的问题意识,教师在教学时要营造民主、和谐的教学氛围,巧妙营造问题情境积极鼓励学生主动提问,敢于向权威挑战。例如在讲授卤代烃消除反应机理时,由于卤素原子的吸电子诱导效应造成β-H变得活跃,在这种情况下卤代烃易于脱去β-H而发生消除反应。如果有思维敏捷的学生就可能提出这样的问题:如果卤素原子的吸电子诱导效应使得α-H要比β-H更为活跃,那么为什么不脱去α-H呢?听到这样的问题,教师首先应该对学生提问给予肯定与鼓励,然后再引导学生共同进行深入讨论,进一步了解α-消除反应与β-消除反应的区别,从而达到教师引导学生思考的目的。又如当讲到卤代烃消除反应的主要产物取向遵循扎依采夫(Saytzeff)规则,即主要产物是双键碳原子上连接烃基较多的烯烃,也有学生可能会提问,在什么情况下主要产物可以是双键碳原子上连接烃基较少的烯烃呢?这就可以进一步引入对“扎依采夫烯烃”和“霍夫曼烯烃”的讨论。
3结论
1.对口生学习态度不够端正,学习自觉性不强对口生上课迟到、旷课现象严重,作业完成质量不高,抄袭现象普遍,字体潦草,错别字出现频率高。如把熔点写成溶点、苯写成笨、乙酸乙酯写成乙酸乙脂、烯烃写成稀烃、酮写成铜等不胜枚举。
2.对口生思维模式僵化,缺少质疑和创新精神通过与对口生的交谈,发现他们在职业高中的学习主要以死记硬背为主,特别是专业课的学习,由于缺乏相应的基础课作铺垫,难求甚解,教师强调最多的就是背诵教材中的重点。可能受职高教学方法的影响,多数对口生对教师和课本过分崇拜,教材上明显的错误不敢纠正,必须教师明确说明才敢改动。
3.对口生学习方法不当,学习能力不强80%以上的对口生没有笔记本,半数以上的学生上课时除了教材连一张纸都不带,还有个别学生连教材、笔都不带。重要的知识点及教师拓展的内容不知道做笔记,课堂上的即时小练习和习题课的习题,不知道抄写也没有纸张用来抄写,并且大多数学生很少问问题。对理论性较强的知识不喜欢深入探究和学习,往往只知其一不知其二,稍一变化就不会。
4.对口生化学基础薄弱,缺少有机化学学习的动机和兴趣讲次序规则,很多学生不知道原子序数是什么;讲马氏规律,有一些学生可以把内容背下来,但是却不会做题,原因是不知道哪个碳上含氢多,哪个碳上含氢少,最根本的是不知道有机化合物结构式中各个原子之间的位置关系;甚至学到最后都不知道在有机化合物中碳是四价,所以连写对一个有机化合物的结构式都很难。另外,对口生对专业课不陌生,在职业高中就接触过,只是内容多少、深浅不同,使他们产生错觉,不会有机化学不影响专业课的学习。因此,有机化学在学生心目中就成了听不懂、学不会、用不着的一门课程。
二、提高对口生有机化学教学质量的对策
(一)多关心对口生,帮助他们树立自信心
对口生是大学校园中一个特殊的群体,他们更需要教育者的关注和引导。教师要利用课前、课间和课后的时间多和对口生真挚交流,对他们能考上大学有了再次深造的机会表示肯定和赞赏,帮助他们树立自信心。对他们在学习中所犯的错误,要耐心讲解和改正,并要明确告诉学生人都是在犯错误中成长和完善的,消除他们因为害怕犯错产生对学习有机化学的畏惧心理。鼓励学生多问问题,强调问题没有简单复杂高级低级之分,只要是不理解不会的地方都可以问,打消学生害怕老师笑话的顾虑。鼓励学生利用业余时间多阅读人文社科书籍,既提高了人文素养又促进了专业课的学习。在课堂上,教师要走下讲台,时常在教室中走动,特别是有学生不听讲时,轻轻的走近就是制止。教师无微不至的关心和鼓励、平易近人的作风以及坚持不懈的努力,会让学生从心底升起对知识的渴望并发奋努力。教师传授给学生的知识固然重要,但学生更需要激励,对他们的激励才能真正改变他们的一生。
(二)理论联系实际,让对口生认识到有机化学的重要性
随着社会的发展和科技的进步,有机化学的研究成果被广泛应用到工农业生产及日常生活的各个层面。创造低毒、高效、环境友好的新农药、植物生长调控剂的研制、农副产品深加工以及改变食品色、香、味的食品添加剂的生产等都离不开有机化学。在有机化学教学中,有许多理论知识都可以和实际生活建立某种联系。如警察对司机进行酒精测试的原理是利用乙醇被重铬酸钾氧化的特性;“酒香不怕巷子深”,酒长时间存放香气的产生是因为酒中的乙醇和乙酸反应生成了有香味的乙酸乙酯;苯因其特殊的稳定性难以氧化,属于累积性中毒化合物,相反,甲苯因为甲基可以氧化,最终生成苯甲酸随尿液排出体外,所以不具有累积性毒性,苯甲酸钠常用作食品防腐剂。总之,通过理论联系实际让学生认识到,有机化学与人类的衣食住行密切相关,学好有机化学不仅是学好专业课的基础,也是驾驭和创造物质世界的基础。而且学好有机化学,通过掌握应有的化学知识和技能,还能有效地解决现代生活中遇到的一些问题。
(三)合理安排教学内容和学时比例,解决知识的衔接问题
对口生化学基础薄弱,理论性太强的内容很难理解和掌握;再者受英语、数学等其他基础课差的影响,绝大多数对口生进一步考研深造困难重重,毕业后主要从事应用性较强的工作。因此,有机化学课程应突出其实用性,不必过分追求学科知识的系统性和完整性,重点放在有机化合物的性质和应用上,对物质的结构、反应历程、电子效应等理论性较强的内容略讲。另外,在教学过程中,应根据学生的实际水平进行教学,适当增加一些必要的前续课程的内容,以弥补断层,使学生的知识有一个良好的衔接。
(四)积极开展课外辅导活动,增强对口生学习有机化学的积极性
对口生整体化学基础差,程度也不完全一致。有少数学生上大学之前化学基础是零,也有部分学生是中途由普通高中转入职业高中的,化学基础相对较好。整齐划一的教学内容和模式不能满足所有学生的需求,特别差的学生仅靠课前、课后短时间的答疑不能完全解决他们的问题,程度好的学生也许会觉得课堂上所讲内容太简单不能满足他们的需求。所以,教师应积极开展多种形式的课外辅导活动,除了每周固定时间答疑指导以外,还可以通过E-mail、QQ等形式与学生互动,及时解决他们的疑问。如果教研室有多位有机化学教师,可以建立轮流值班制度,这样既满足了学生课外辅导的需求,又节省了教师的时间。通过课外辅导与交流,学生学习道路上的困难和障碍被及时清除,有利于其学习积极性的提高。
(五)灵活选用教学方式和手段,培养对口生的学习能力、创新能力和质疑精神
变化是生活的调味剂,教学也是如此,一层不变的教学方法会使学生感到无聊和乏味,教师应针对不同的教学内容,利用一切有利于提高教学效果的方法和手段,吸引学生的注意力。
1.利用模型随着多媒体教学的普及,越来越多的教师喜欢使用多媒体图片展示物质的结构,其实模型比图片更直观和生动,并且有不理解的地方,课下学生可以自己对照模型进行学习,更有感性认识。
2.多采用启发式教学法教学过程中应尽力避免向学生一点一点地灌输事实,而应该鼓励他们独立思考,特别是一些有争议的或尚处于发展中的理论,要把各种论点都展示给学生或以问题的形式布置给学生,让学生通过查阅资料自己解决。如酮糖发生银镜反应的原因;乙烷交叉式构象比重叠式构象更稳定的原因;苯胺中氮原子采用何种杂化方式;卤素是邻对位定位基为什么对苯环有致钝作用等。这样既培养了学生搜集、阅读文献的能力又打破了他们答案唯一化的固定思维模式及过分崇拜教师和教材的僵化思维模式。
3.尝试导入新课的不同方法新课的导入方法有很多种,经常使用的有承上启下导入、直观导入、提问导入、疑点导入等。笔者发现利用新闻热点导入,更能引起学生对课堂内容的关注,如讲含氮化合物和蛋白质时,可利用毒奶粉事件导入,利用所学理论解释为什么不法分子要在奶粉中添加三聚氰胺这种有毒物质;学习羧酸时可用白酒塑化剂风波导入,揭示塑化剂的真面目;讲偶氮化合物时,可用红心鸭蛋事件引入,让学生明白苏丹红(一号)是一种工业染料,有致癌性,并非食品添加剂。这种方法不仅能培养学生从化学角度理性分析新闻报道,增加生活常识,提高学习有机化学的积极性,还可以培养学生的社会责任感与使命感。
关键词:有机化学实验;废弃物;绿色化学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)50-0265-02
随着工业化生产的不断提高,环境污染越来越受到人们的关注。防止工业污染特别是化学污染,从根源上解决环境污染问题,是一个迫在眉睫的课题,更是绿色化学的根本任务。绿色化学给化学工作者提出了一项新的挑战。化学实验室在学生的化学学科知识以及实验技能方面起到一个非常重要的作用,化学实验室的科学利用,对学生的科技创新思维有很大的提高。化学实验室管理的规范性、创新性,特别是绿色化管理程度直接影响到实验教学。有机化学实验在四大基础化学中又不同于其他化学实验,这就要求有机化学实验室的管理具有一定的特殊性。我院有机化学实验室承担着化学、化学工程、应用化学以及制药工程、生物技术等专业的有机化学实验教学,实验室使用频率高,难于管理。作为从事有机化学实验室的管理工作者,将环保与绿色化学理念贯穿于整个实验教学中,是我们责无旁贷的责任。本文试图从我院有机化学实验的绿色化学意识、微型化、低值易耗品管理、注重有机废弃物的回收利用等方面,探索实验室的绿色化管理。
一、加强绿色化学意识
学生环保意识、绿色化学管理意识的提高贯穿于整个有机化学实验教学过程中。有机实验教学中常用到或产生一些污染环境的药品和试剂,要减少环境污染,必须培养学生的环保意识,养成良好的实验习惯。因此,在新学期的第一堂有机化学实验课中,我们用现代化多媒体工具,通过一些教学事故案例、化工类产业事故等图片或视频,对学生进行实验室安全、环保教育,每次实验前让学生分析该实验的安全隐患,做到实验前心中有数,实验过程认真负责,实验结束后及时总结,让学生直观的认识实验室绿色化管理的重要性。其次,从有机化学实验教学出发,对有机实验的教学内容进行合理的调整,改变以现有教材为标准的教学方法,逐步实施绿色化的实验教学模式,让学生在做实验过程中自觉养成绿色化学的环保意识。
二、实验微型化
为了加强实验室的绿色化学管理,我们采取半微量实验装置,从实验源头上减少药品的使用量从而减少污染。近年来,在保证实验教学的前提下,对多数有机实验进行了微型化实践。如溴乙烷的制备、己二酸的制备、乙酰苯胺的制备、乙酸正丁酯的制备等。将试剂用量由常规用量减至原来的1/2~1/5后,通过对比实验可知,微型化后同样能达到教学要求。同时,改变传统的合成方法,例如,在肉桂酸的制备、乙酰水杨酸的合成中引进现代有机合成实验新技术与新方法,分别采用微波辐射法和超声波合成法,在节约药品用量、减少“三废”排放、提高学生实验技能的同时,也让学生在微型化实验合成方法中感受绿色化学的重要性。而实验微型化的实施、药品用量的减少,也让实验室药品的库存降低,从而提高实验室的绿色化管理。
三、低值易耗品管理
有机实验室中的低值易耗品的管理主要涉及有机化学试剂和玻璃仪器。因化学试剂使用不当或管理不当而引起教学事故或意外的案件常有发生。针对有机化学试剂品的特殊性,即品种多,具有易燃、易爆、易挥发、易腐蚀,毒害性,在管理上,采取专人管理制度。玻璃仪器在实验操作过程中极易打碎,学生操作不规范,极易造成玻璃仪器的破损。针对上述情况,在化学实验室管理中对化学试剂、玻璃仪器进行规范化管理。
1.化学试剂的管理。实验室的管理工作很大程度上是化学试剂的管理工作。有机化学试剂的特殊性,要求管理工作者必须是化学专业的管理人员。化学试剂的绿色化管理可从药品的存放和保管两方面进行。药品存放库房通风设施必须良好,所有试剂标签清楚明了,密封合格;易挥发、易燃、易爆试剂按教学计划购买,保证实验教学,控制库存,分类存放在药品房中。一般试剂的存放要注意酸、碱性物质以及氧化剂、还原剂分开,以免发生意外反应。管理人员应该做到熟悉各种试剂的名称、数量、存放位置等详细信息,采用专用的账本记录,并借用电子化管理;药品的领用情况做好记录,期末清点库存,按实验教学项目进行相应的采购计划,避免多余库存。对于易挥发的有毒药品,必须在通风橱内进行操作,以防污染环境;对于强腐蚀性药品,必须戴乳胶手套,必要时还要戴护目镜或面罩进行操作,以防灼烧,造成伤害;对于危险品和贵重类药品,按实验项目和学生实验用品量控制实验用量,要求学生严格按量称取,不得超量,实验结束后,认真检查验收,及时归位,以防危险品外流,发生意外事故。常规性药品可放置在普通药品柜中。用量比较大或较小的药品,由管理人员提前准备,放到实验室公用桌面或小组试剂架上供学生公用,避免学生称量过程造成不必要的损失。实验结束后,实验员及时整理归位。通过实验室中各类药品的使用、存放等注意事项,加强学生绿色化管理意识。
2.玻璃仪器的管理。完成有机化学实验的器材多数是易碎的玻璃仪器,管理的不当或者学生操作不规范,极易造成玻璃仪器的损坏。在玻璃仪器的管理上,实验常用玻璃仪器,每组分发一套《少量半微量有机制备仪》玻璃仪器,如半微量三颈圆底烧瓶、单颈圆底烧瓶、球形冷凝管、直型冷凝管等,以及一些常用的烧杯、漏斗、量筒等存放在各小组的实验柜中,实行管理责任制。开学初期,要求学生对照仪器清单清点仪器,实行“多还少补”制度。实验结束后,进行学生检查、教师监督,做好仪器损坏登记,损坏仪器的学生及时领用补充完整,适当实施赔偿。重复使用的小组成员实验前须检查玻璃仪器的完整性。不常用的玻璃仪器,如滴液漏斗、分液漏斗、恒压滴液漏斗、油水分离器等,实验结束后清洗干净,在磨口旋塞上垫上小纸片以防旋塞打不开,并用橡皮筋固定,贴上实验小组编号,单独存放,需要时再按编号发放给学生。特别是水银温度计,使用过程中极易打坏,造成水银脱落掉出来,严重影响环境和人体健康。每次实验结束后,学生必须清洗玻璃仪器,有机实验玻璃仪器比较难清洗,很多学生用完后用水冲一下,或干脆不洗,实验管理人员可配制一些特殊的洗涤剂做清洗仪器使用,同时实验教学老师应加强监督管理。
四、注重有机废弃物的回收利用
在有机化学实验教学中,有机化学试剂的使用,必然会产生一定量的废弃物,这些废弃物若处理不当,学生或教师不够重视,对我们的人体、实验室环境甚至周边的环境有非常大的危害。注重废弃物的回收利用,减少实验室环境污染,可以增强学生的绿色化学意识和环保意识。因此在实验中的废酸、废碱,我们采用集中收集的方式,尽量回收,如“熔点的测定”实验用过的浓硫酸,回收后可以用作洗涤剂或配制50%的硫酸,备“正丁醚的制备”实验中用,不能回收的倒弃前将其中和到规定的pH值。回收的废碱液,可以和95%乙醇配成洗液,用于洗涤油脂、焦油、树脂等残留物。有机实验中常用的一些有机溶剂如苯、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等,直接倒弃严重污染环境,造成药品的浪费。如实验中用过的萃取剂苯,精制后可作“乙酰苯胺”实验的原料,该实验产物可掺入一些杂质,在“重结晶与提纯”实验中利用;其他废弃液如乙醇、丙酮、四氯化碳等,因实验中用量较少,回收后可用做有机洗涤剂。对实验过程中产生的废气,如“苯乙酮的制备”过程中产生的HCI气体,将吸收液由碱液改为水吸收,既有效地吸收了HCI气体,又可将吸收液与废碱作用,从而减少废碱液,是一举两得的好方法。实验教学过程中,可以组合优化实验教学内容,一些基本操作实验和重要的性质实验可结合合成实验,做到节省时间和化学试剂,也有利于学生对相关有机知识的理解和掌握,提高原子经济性,又减少有毒试剂对环境的污染。通过实验教学中产生的废弃物的环保处理,培养学生实验室绿色化管理意识。因此,在实验教学和管理过程中,只要用心去研究、探索化学实验的绿色化,就能增强学生的环保意识和绿色观念,培养具有环保意识的人,为实验环境、社会环境的“绿色化”尽一份力量。
实验室的管理工作繁琐但却重要。有机化学实验室的特殊性使得其管理在实验室管理要求更高,实验室管理水平的高低直接影响学生的实验技能以及实验室的建设和发展,必须对其实行科学化、规范化的管理。实验室的每一个主体都要以主人翁的态度对待实验室的管理。实验技术人员在做好实验室管理工作的同时还要积极进行自我学习和交流,教育、感染学生,在实验室的管理中不断提高管理能力,确保实验室教学和科研工作有条不紊地进行,使学生在掌握基本知识的前提下,深化实验室绿色化理念,增强自身的综合素质。
参考文献:
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[5]杨国玉,徐翠莲.有机化学实验绿色化教学的改革与实践[J].实验室科学,2010,(4).
一、有机化学教学内容的精选
为了培养矿物分选加工和矿产资源综合应用领域的工程技术人才,有机化学的教材内容应以培养学生的科学思维方法,分析问题、解决问题的能力和创新能力为目标,突出矿物加工工程专业特点,着力拓宽学生知识面。据此,本课程选择的是获得第三届国家教委优秀教材一等奖,由徐寿昌主编的《有机化学》,该教材按照官能团系统分类,每一个章节介绍一类有机化合物,而每一章节又按照结构、制备方法、物理和化学性质为主线,便于学生归纳总结和综合应用。但是在2011年我校在本科生培养方案的调整中,将矿物加工工程专业有机化学的教学课时由64学时缩减为48学时,有机化学的教学内容必须做出相应的调整。首先,我们贯彻“少而精”的原则,对教学内容进行了优化处理,在缩减课时的情况下,精选本学科中最基本、最重要、最精华的部分作为重点教学内容。例如,教材中烷烃、烯烃、炔烃、脂环烃、芳烃、卤代烃、醇和醚、酚和醌、醛和酮、羧酸、胺、杂环化合物等每一个章节都包含有机化合物的分类和命名,而很多学生在高中阶段对这些内容略有掌握,因此我们在第一章有机化合物的分类中,补充有机化合物的命名,将有机化合物按照官能团命名方法进行归纳和总结,后面的章节中就不再介绍。教材中某种有机化合物的制备反应和另一种有机化合物的化学反应前后重复介绍,可以将这一部分内容合并简化。以醇制备卤烃为例,教材第九章卤烷的制备方法中介绍了醇与氢卤酸作用,而第十章醇的化学性质又详细介绍了卤烃的生成,将这两部分内容整合有助于学生的理解,避免了重复。教材中立体化学的内容比较抽象,对学生的空间想象力有一定的要求,而立体化学和矿物加工的专业知识关联较少,我们将其内容适当简化删减。其次,为了强调矿物加工专业特色,激发学生对专业的兴趣,有机化学的教学内容必须重点讲授一些和专业相关的内容。例如,我们学校的矿物加工专业主要是面对煤炭行业,学生必须对煤的相关知识了解透彻。煤是由有机质和矿物质组成,煤中的有机质又是由苯环、脂环、杂环和一系列的含氧、硫、氮的官能团组成,要认清煤的大分子结构,必须掌握好有机化学中芳烃、环烷烃、酚和杂环化合物这些章节的内容,另外煤经常发生的一些化学反应,如氧化反应、裂解反应、芳构化反应、加氢反应、缩聚反应、脱氧反应和磺化反应等也渗透在有机化学各章节中。煤的浮选过程中浮选药剂分为捕收剂、起泡剂和调整剂三种,这些药剂大多是有机化合物。捕收剂主要是煤油、轻柴油等,它们是石油裂解的馏分产品,主要是C11-C16的烷烃,在有机化学烷烃的学习中可以介绍;起泡剂包含天然起泡剂松醇油(α-萜烯醇),工业副产品起泡剂杂醇和仲辛醇,人工起泡剂醚醇类化合物,在有机化学萜类、醇类和醚类化合物的讲授中介绍;调整剂主要是一些乳化剂和絮凝剂,涉及有机化学中高分子聚合物的知识。水煤浆是一种新型的煤基流体燃料,由煤70%、水30%和少量添加剂经一定工艺流程加工而成,添加剂起着关键作用。水煤浆添加剂中主要是分散剂和稳定剂,分散剂是磺酸盐、羧酸盐、聚烯烃类化合物,稳定剂是高分子表面活性剂、聚丙烯酸盐类化合物,这些涉及羧酸和高分子聚合物的相关知识。目前,多学科交叉、渗透、融合,以基础知识与专业知识密切结合为切入点,将相互具有内在联系的有机化学、煤化学、选矿学的教学内容融合,将打破过去有机化学、煤化学和选矿学在课程设置上过于独立、缺乏联系的局面,整合原有课程内容,拓展学生知识结构。
二、有机化学教学方法的改革
传统教学方法以教师在课堂上的“填鸭式”教学模式为主,往往忽略了学生的主体性,不利于学生自主学习和创新能力的培养。为了培养学生的自学能力和思考能力,提高教学效率和质量,我们在教学中采用了灵活多样的教学方法,通过启发式、互动式和讨论式等多种教学方法,引导学生课堂上积极思考,独立解决问题。在教学过程中我们增加一些教科书上没有列出的反应及其具体应用实例,将同类型的反应随时进行总结,既可提高学生的学习兴趣和积极性,又可开拓学生的视野和扩大知识面。例如,水煤浆添加剂中普遍用到的分散剂是萘磺酸盐,在萘磺酸盐的制备过程中涉及我们所学有机化学中萘的磺化反应,萘在165℃时与浓硫酸反应的主要产物是β-萘磺酸,β-萘磺酸经过与甲醛发生缩合反应后与碱中和即可得到我们所需的产品萘磺酸盐。学生通过这个实例的学习,将会加深对萘的磺化反应的认识,同时拓宽了知识面,还与所学的专业知识也联系起来。FS-201作为一种浮选剂在很多选煤厂使用,它的药剂用量比煤油低30%左右。这种药剂的主要成分是轻质烷基苯。这种药剂的合成涉及有机化学中最著名的傅克烷基化反应。它的合成是烯烃与苯在三氯化铝的催化作用下进行傅克烷基化反应,反应物经碱洗、水洗再经脱苯、精馏,截取255℃以前的馏分。课本中一个普通的化学反应在工业上得到应用,学生将会印象深刻。通过这些实例的学习,学生发现有机化学课程并不是完全和自己所学的专业没有关系,专业知识也并不是深奥难懂,基础课程和专业课程相辅相成,融会贯通。
三、有机化学教学手段的更新
随着计算机的发展,多媒体教学成为课堂的主流教学手段,它增加了课程容量,提高了课堂效率,使有机化学中抽象的内容变得形象生动化。但是多媒体教学在有机化学的教学中也存在一些弊端,如学生觉得幻灯片的变换太快,知识内容太多,难以领悟,学生在课堂上看得多,思考得少。因此我们在教学过程中将多媒体技术与传统教学手段结合起来,每次课堂前十分钟,通过板书的方式回忆上一次课堂内容,这样就能巩固和复习旧的知识点。在课堂上我们还增加了一些课练习,让同学上讲台演示做法,大大提高了学生的兴趣。为了让多媒体生动形象,教师根据教学大纲的要求,对原有的扫描的方程式和图表采用ChemOffice软件重新制作,使课件更加美观,内容更加饱满。ChemOffice是英国剑桥公司出版的世界上优秀的桌面化学软件,包括ChemDrawUltra、Chem3DUltra、ChemFinderUltra等一系列完整的软件。它可以将化合物名称直接转为结构图,省去绘图的麻烦;也可以对已知结构的化合物命名,给出正确的化合物名称;还能够绘制化合物的3D分子轮廓图及对分子轨道特性进行分析。与此同时,我们还引导和鼓励学生自学掌握ChemOffice软件的使用,课后作业用软件完成,上交电子作业。学生对于这些基本工具的掌握,将对未来毕业论文(设计)中化合物的书写,以及发表学术论文有很大的帮助。模具教学也是我们有机化学的重要辅助手段,有机化学中的分子、原子、各种基团以及化合物的构型是肉眼看不见和摸不着的,学生对有机化合物的立体结构、反应机理感到抽象和难以理解,我们通过购买的模具演示,学生更易接受和理解,加深印象。总之,多种教学手段的结合,将发挥各自的优势,取长补短,各种教学手段的使用恰到好处,使课堂教学更加丰富,充满活力和吸引力。
作者:张军王启宝王立艳单位:中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院
关键词:药学专业;有机化学;教学内容;教学方法
大部分药物都是有机化合物,有机化学课程是药学专业重要的专业基础课程,在大一的第二学期进行开设,前期开设的课程是无机及分析化学。学生只有掌握有机化学的基础知识、基本理论和基本技能,才能较好地进行后续专业课程《药物化学》、《药物合成》等的学习。本文对高职层次有机化学课程的教学内容和方法进行探讨,旨在提高课程教学质量和效率,使学生充分掌握药学职业岗位所必需的有机化学基本理论、基础知识,并培养应用所学知识分析和解决药物生产实际问题的能力,为他们学好专业课和将来从事相关工作,打下坚实的基础。
一、高职类药学专业学生情况分析
(1)文理兼招、文化基础差。
高职学生虽属于专科层次,但录取分数线实际较低,而且在录取工作中,由于高职生生源不足,部分是通过单招录取,这些学生学习成绩相对较差,而且因招生老师的宣传以及市场需求,很多文科学生也选择了这理科性较强的专业。
(2)学习目的不明确,学习动力不足。
经过前面一学期的学习,部分同学发觉即使通过自己的努力,有些课程还是听不明白。于是觉得听和不听老师讲解结果都是一样,从而产生消极的不听课的念头,认为混个文凭就算了,失去了学习的动力和主动性。
二、药学专业有机化学课程教学内容探讨
(1)药学专业有机化学教材选择。
有机化学课程囊括了各类有机物的命名、物理性质、化学性质以及各类反应机理。这些内容通常理论性强、耗时多,理解难度大。针对药学专业的高职学生的具体情况,综合人才培养目标及就业所需技能情况,我们必须选用一本难度相对较低,学生学习起来感觉轻松、易懂的教材。通过多方了解及实际教学经验,最终决定以化学工业出版社出版,初玉霞主编的有机化学第三版教材作为教学内容。该教材针对高职高专教学特点,精简了教学内容,适当拓展了知识面,更加注重实用性和指导性。
(2)药学专业有机化学教学内容选择。
有机化学内容繁多,理论性强,而且前后连贯性特别强,而我校药学专业有机化学课程只开设了42学时的理论课及一周的综合实训。其它,如应用化工技术专业、精细化学品生产技术专业、石油化工生产技术专业则开设了96学时理论课时及一周综合实训,理论课时的骤减,这给教师和学生在教与学中增加了很大难度,因此在教学内容的选择上我们遵循如下原则:
1)体现所学学科专业的特点,遵循“必须、够用”原则,精选有机化学教学内容。对于有机物的推导、合成等内容可不讲。
2)对于一些难度较大与专业知识联系不紧密的内容可进行适当删减,教学内容先后可做适当调整,如:与该课程同时开设的有《天然药物化学》,这课程里就含有很多的关于手性碳原子的内容,左旋体、右旋体等,因此我们可把对映异构这章提前讲解,以便其它课程的学习。把握有机化学主线,适当增加一些与专业相关的知识,如对硝基-苯基-2-氨基-1,3丙二醇的制备(氯霉素中间体C6),使教学内容与学科紧密结合。
3)教师在安排具体内容时要主次分明、重点突出,针对化学性质将其讲透、讲活,对于一些化学性质类似的如烯烃、共轭二烯烃、炔烃可前后联系结合在一起讲解。
三、药学专业有机化学课程教师教学方法探讨
(一)上好第一堂绪论课,调动学生学习积极性。
学生对所学内容有一定的疑惑,他们不知道为什么要学有机化学,这门课程到底跟自己所学的专业有什么相关性?很多教师习惯性的直接切入教学内容的主题,一学期下来,书上内容讲完了,学生还是云里雾里一头雾水。俗话说得好:“好的开始是成功的一半”。学生只有明白了为什么要学这门课程,知道了课程地位和作用,才能很好的发挥学习的主动性。因此,做为有机化学教师必须上好这第一堂课,通常我们要从课程地位与作用、教学内容的安排、课堂要求、考核形式等方面进行讲解。针对专业的特殊性找到一些药物合成的实例让学生明白该课程的重要性。学生首先要认识这些物质,要能知道他们所发生反应的类型,找到对应官能团等。从而对有机化学的理论知识产生浓厚兴趣。
(二)以具体的药物为实例讲解有机物的有关化学性质。
有机物的化学性质繁多,单纯的理论角度去讲解学生听起来枯燥、乏味。很难从专业的角度去理解这门课程的作用,因此,若我们在讲解的过程中能具体的穿插一些实例,一能提高学生的兴趣,二能更加了解这些内容对后续课程的重要性。如在讲解官能团时,我们可以以具体药物结构,让同学们找出有关的官能团,然后判断其有哪些物质的结构,如硝苯地平(心痛定)里就含有酯基、双键、苯环等。又比如在讲解物质的手性时,许多药物的对映体常表现出不同的药理作用,往往一种构型体有这样的药效,而另一种构型体却有那样的药效。甚至在一对对映体中,有时一种具有治病功能,而另一种却有致毒作用。如1961年,曾因人们对对映的药理作用认识不足,造成孕妇服用外消旋的“反应停”后,产生了畸胎事件。后经研究发现,“反应停”的,能缓解孕期妇女恶心、呕吐等妊娠反应;而R构型非但没有这种功能,反而导致胎儿畸形。
(三)布置具体任务,培养学生自学能力。
可安排一些比较合适的自学知识,布置好任务,以小组的形式探讨、交流。这样既节约了上课时间也提高了学生的学习主动性,锻炼了自学能力。如命名,主链的选择我们就可以一官能团为主线进行归纳和总结。也可适当安排些任务,以各种不同类型的方式查找药物的结构,化学性质,如网络,平时买的感冒药,或到药房查询
(四)利用现代化教学提高学生的感观认识。
随着科技的发展,传统的教学方式已经不能吸引学生的眼球。现代化教学是形式所驱,利用多媒体,可以收集一些图片、声音文件,增加学生对有机物空间结构的认识,同时可以利用网络播放一些药物生产视频,这样增强了学生学习兴趣,使课堂变得生动、有趣。课后,我们可以利用世界大学程空间,一些难掌握的内容可以制作成微视频传到空间,这样学生可以利用课余时间进一步消化有关内容,同时有什么疑问可以直接在空间互动解决,学生的作品也可传到自己空间上供大家参考和学习。
四、考核形式探讨
因大学都没有期中考试,有机化学是一门考试课程,传统的考核方式是作业、出勤情况、期末考试相结合的方式,这就使得很多同学平时上课不听课,玩手机、看小说,作业一把抄,考试的时候也不复习,抱着投机取巧的心理。这种现象的严重性,大大降低了学习的积极性和上进心。因此我们加大学生平时情况的考核,对上课玩手机、睡觉、迟到、旷课不是单纯的进行提醒而是采取扣分制。对于老师所布置得任务能认真完成,大胆上台讲解的同学进行加分。若平时考核不及格则期末综合一定不能及格。考核力度的加大,大大提高了学生的积极性,同时锻炼了学生的胆识和表达能力。结语:通过以上几个方面情况的分析和探讨,紧扣药学专业特点,对有机化学课程内容进行整合,教学方式适合专业特点。学生明白了这门课程的地位和作用,也知道了它与后续课程的紧密联系,由被动学习转化为主动学习、提高了学生的积极性,达到了很好的教学效果。
参考文献:
[1]黄冠,郭勇安,周红等.有机化学教学与实践的思考[J].化工高等教育,2007,5:14-17.
【关键词】教学实践;有机化学实验;学习兴趣;主体作用;教学效果
有机化学实验课程是我校应用化学的最重要的基础课之一,有机化学实验教学的目的是通过学习,学生掌握有机化学实验的基础知识和基本技能,能正确掌握有机化合物的合成、鉴别、和分离提纯的方法,能分析和解决实验中所遇到问题,主要目的是培养学生的实验操作能力、培养学生实事求是的科学态度、严谨的工作作风和良好的生活习惯,通过实验课的学习使学生受到科学方法的初步训练,提高学生的综合素质。我校应化专业的学生毕业后主要从事化学、应用化学、化工工艺和食品以及相关专业的教学、科研开发及管理工作,所以更应该学好有机化学实验这门课程。
兴趣是最好的老师,当一个人一旦对某事物产生了浓厚的兴趣,就会主动去求知、去探索、去实践。因此,在教学活动中,教师应该注重激发学生的学习兴趣,让学生主动地去学习。对于应化专业学生而言,学好有机化学实验,对他们后续课程如分析化学实验、物理化学实验、综合化学实验等都具有重要作用。如何才能学好有机化学实验,认为应该从提高学生的学习兴趣出发,本文从强调课前预习;重视课堂教学效果两个方面对有机化学实验的教学进行了改革和探索。这样学生学习有机化学实验的主动性、积极性逐渐被调动起来,激发学生的科研创新意识,增强学生对有机化学实验的学习兴趣。
一、强调课前预习
大学生的学习不同于中学生,大学里教学时间相对不足,有机化学实验课一次实验基本上是一个下午,一般是教师先讲大约三十分钟,然后学生自己在实验室做实验。实验预习要求学生了解实验的目的、实验原理,关键是实验步骤和注意事项,所使用的仪器,药品实际用量和性能。如果老师不强调预习,基本上没有学生去预习。如果学生事先不进行预习,照着书本上的内容去做实验,基本上不动脑,尤其是第二个学期,效果很差。我们可以在做实验前检查预习实验报告,通过抽查学生的预习实验报告,提高了学生对有机化学实验的学习兴趣,相对缩短了做实验的时间,能更快、更好的完成实验,取得了较好的效果。
二、重视课堂教学效果
怎样去搞好应化专业有机化学实验的教学,首先任课教师必须做到认真、负责,想办法激发学生学习有机化学实验的兴趣、采用多种有效的教学手段和方法,这样才能提高教学质量,达到更好的教学效果。实验操作只有多实践才能掌握,然而在学时和资金的限制下,如何让学生在有限的时间内熟练掌握实验操作技能是摆在我们面前的一个难题。提高课堂教学质量是学校和教师不断追求和研究的永恒主题。影响课堂教学效率的因素是多方面的。如何激发学生学习的兴趣?怎样才能使学生积极主动的参与到课堂教学中?除了教师掌握本领域渊博的知识首先得到学生的认可使学生信服外,还需要教师改变循规蹈矩的教学方法,改变课堂沉闷的学习气氛。具有学习积极性的学生,能自觉、主动的去学习。在教学实践中,充分发挥教师的主导作用,提高教学质量,提高学生的学习的兴趣,把蕴藏在学生身上的巨大潜力挖掘出来,提高学生学习的效率。教师在教学过程中注重培养、激发学生的学习兴趣,督促学生积极主动的参与是十分重要的。传统的教学方式是主讲教师对实验目的、实验原理、实验步骤、实验仪器以及注意事项等内容进行详细的讲解,然后学生照着书本来做实验。这种方式虽然训练了学生的基本实验操作技能,但是也让学生产生很大的依赖性,不动脑,这样激发不了学生的实验兴趣和对实验进行创新的欲望。尤其是有机化学实验的第二个学期,若还是经常采取这种授课方式,效果不好。我们着重从采取有效的教学方法来提高学生学习有机化学实验的兴趣。
采取有效的教学手段和方法:教学方法有很多,比如指导阅读法、启发式讲授法,对比法,讨论法等。传统的有机化学实验教学采用单纯的讲授式教学法,不利于调动学生的思维主动性和学习积极性,不利于学生能力的培养。如果采用合适的教学教法,对课堂进行精心设计,多种手段并用,能明显提高学生学习兴趣,达到事半功倍的教学效果。通过对往届学生的调查,没能把学生的学习兴趣和求知欲激发出来。例如:边讲边实验法,教师适当地讲解提示,然后让学生自己亲自动手做实验,独自去解决这些问题,这样能提高学生的学习兴趣。另外可以增加一些设计性实验[1],提高创新能力,多调动学生的积极性,从学生的角度来说,学生面临着两个问题,一方面是老师压得太紧学生会产生逆反的心理,导致学生的逃学厌学心理,另一方面是当老师给了学生自由,学生就以为真正的自由了,没有了义务和责任的担当,没有强烈自主学习意愿的学生也会沉迷于虚幻的游戏和各种与同学的攀比之中。
教学过程,教师必须创造条件,创设一定的情境,让学生在课堂上充分活动、动脑、动口、动手,在学有所得中体会到学习的乐趣,促使学生形成认识兴趣。教学实践证明,学生一旦对学习活动产生兴趣,就会产生探求新知识的热情。就会成为学生较稳定的,持久的学习动力[2]。例如:讨论法,教师不讲解,由学生自己做实验,然后分小组讨论。在学生交流讨论的基础上,鼓励学生提出不同的想法和思路,使不同的学生得到不同的发展。这样,对培养学生的创新意识是有好处的。这样学生积极主动地参与讨论、参与探索,通过各同学之间的探讨,使学生积极参与到课堂中来,感觉课堂学习的轻松和自由。教师有目的的提问可以激发学生的主体意识,鼓励他们积极参与学习活动,这些提问往往是教师根据课程教学的目标和内容,在课堂教学中创设良好的教育环境和氛围,精心设置提问的情景,有重点、有计划、有启发地提出的,能激发学生主动参与的欲望和兴趣,提高课堂教学效率。
做实验时老师多走动、勤指导,及时纠正学生的实验操作错误。严格要求学生,要求实验记录要及时、真实、详实,由于每位同学的实验现象都是不完全相同的,都会出现一些独有的现象,要求学生在写实验报告时进行总结与讨论。在学生的探究学习中,教师要注重学生创新意识和能力的培养,可以让本科生参与教师的科研工作,给学生营造自主探索、合作交流、动手实践的活动空间,创造良好的科研环境,提供更多的、更好的科研平台,熟悉化学科研工作的流程,初步获得自主进行科研的能力。老师尽可能激发同学们的创新、大胆想象以及大胆下结论的能力,既激发了学生的参与意识,又提高了学生对有机化学实验的兴趣,起到了事半功倍的成效。学生做实验之前可以让学生自己讲解实验,并演示搭实验装置,最后老师纠正错误的地方,对于实验过程中遇到的问题,任课教师提供及时的指导,能避免学生在实验过程中的消极心理和盲目性。
在抓好化学教学的理论学习的同时,加大本科生的实践力度,使本科生能很好地把理论与实践结合起来,努力打造本科生的整体素质,提高他们的就业、工作的竞争力。
教师在教学过程中注重培养、激发学生的学习兴趣,是学好知识的重要基础和保障,也是培养学生创新意识和创新能力的重要手段。
参考文献:
关键词:《有机化学》;对比教学法;教学质量
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)37-0048-03
《有机化学》是研究有机化合物的结构、组成、性质、制备的学科,是化学、制药、医学、化工、食品等各专业的必修基础课,尤其是在医药院校该课程是后续药物化学、药物合成化学、生药学等诸多课程的重要基础。与其他课程相比该课程的理论性比较强,再加上有机化合物种类众多、结构多样,各种反应及机理极易混淆,因此学生普遍反映《有机化学》学起来比较困难。如何在有限的学时内让学生掌握基础知识,达到培养目标的要求,是提高教学质量和教学效果的关键。教学效果的好坏除了与学生的努力程度有关外,教师在授课时采用的方法和态度也是一个非常重要的因素。在多年的《有机化学》授课中,笔者将对比教学法贯穿于《有机化学》授课的全过程中,并起到了良好的效果。对比教学法就是指在教学中将一些相关、相似或具有某种联系和区别的教学内容放在一起进行讲解,便于学生理解、掌握和记忆[1]。通过这种教学方法,不仅可以将化合物之间的关系、区别组织起来,培养学生分析、归纳、概括的能力,使其更好的学习新知识,巩固旧知识,而且能够培养学生学习的兴趣,活跃学生的思维,创造良好的教学气氛和秩序,从而提高有机化学的教学效果[2]。
一、对比教学法在结构与性质关系阐述中的应用
有机分子遵循“结构决定性质,性质决定反应”的基本规律,因此笔者在授课过程中采取以化学反应为授课重点,以结构为出发点的思路进行讲解,前面章节学习的内容往往是后续章节学习的基础,基于此,笔者将对比教学法巧妙地应用到《有机化学》的授课中,达到良好的教学效果。
1.结构不同,性质不同的对比。有机分子中的碳碳键有σ键和π键两种,在授课时就可以采用对比的方法进行讲授,便于学生理解。σ键是轨道间以“头碰头”的形式形成,重叠成度大,因此σ键的特点是电子云沿键轴呈圆柱形对称分布;可自由旋转而不影响电子云重叠的程度;结合的较牢固,键能大,因此不易断裂,不易发生化学反应。所以烷烃的化学性质稳定,在一般条件下(常温、常压),与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都不起反应,只能发生自由基取代反应。而与此对比,在烯烃中,由于存在π键,它是由两个p轨道以“肩并肩”的形式侧面重叠而成,轨道间的重叠程度小,因此不如σ键牢固,不能自由旋转(旋转会使轨道间的重叠程度变小,导致断键)。π电子云沿键轴上下分布,受原子核的引力小,在外界环境的作用下易极化,易发生反应。因此烯烃比烷烃活泼得多,可以发生多种类型的反应。同时正是由于σ键可以自由旋转使得烷烃有构像异构体的存在,由于π键不能自由旋转使得烯烃存在顺反异构体现象。通过这种比较既可以使学生更好的理解σ键与π键的形成,又可以使学生对于烷烃和烯烃的性质有了更深的认识。
2.结构相似,不同反应类型的对比。笔者在讲述“芳烃”一章时与“烯烃”一章对比设疑,由于芳烃的结构中有3个π键,因此好多同学认为它跟烯烃的性质类似,容易发生亲电加成反应。做了这个对比之后,笔者再进行讲解,否定了上述的结论。事实上芳烃发生的反应是亲电取代,而非亲电加成,原因是由于苯环中的这3个π键形成了非常稳定的共轭体系,使得苯环的结构非常稳定,因此反应中苯环的结构不会被破坏,所以不会发生亲电加成。当然他们的共同点都是“富电子”的,因此都可以为少电子的试剂提供电子,均发生“亲电”类型的反应,而反应的最终结果是不同的,烯烃的双键变单键的加成反应,而芳烃是H被取代的取代反应。
在讲“卤代烃”一章时,可以跟烷烃对比。在“烷烃”中是碳氢σ键断裂的反应,在“卤代烃”一章中是碳卤σ键的断裂反应,同是σ键,但断裂的结果却不同,由于碳氢σ键是非极性的共价键,断裂的时候是均裂,因此发生的反应是自由基取代反应,而在卤代烃中由于碳卤键是极性共价键,卤原子的电负性比碳原子大,因此在碳卤键中碳显正性而卤原子显负性,断裂的时候是异裂,因此卤代烃更容易发生亲核取代反应。
与卤代烃类似,在醇和醚的结构中同样存在碳氧极性共价键,由于氧的电负性也比碳强,所以在醇和醚中与氧相连的碳也显正性,该碳原子也容易受到带负电荷试剂的进攻发生亲核取代反应,这是与卤代烃相似的地方,但不同的是卤代烃中的卤原子是非常好的离去基团,所以反应比较容易,而醇中的羟基及醚中的烷氧基由于不是好的离去基团,因此亲核取代反应往往在酸性条件下才能发生,使羟基和烷氧基首先质子化变成易于离去基团水及醇,该反应才能进行,所以讲解醇和醚的亲核取代时,酸性条件是非常重要的一个因素。
通过在以上章节中对比教学方法的应用,使得《有机化学》中常见的几种反应形式很清晰地呈现在学生面前,更利于学生从本质上理解各类分子的反应特点以及各类反应的特征。
二、对比教学法在反应机理讲解中的应用
大学有机化学课程中反应机理是一个非常重要的内容,也是学生学习的难点,为便于学生更好地理解,笔者在讲授机理时也采用了对比的教学方法,例如羟醛缩合反应和酯缩合反应是《有机化学》教学大纲中的两个重点反应机理,分别出现在“醛酮”一章和“羧酸衍生物”一章中[3],笔者发现采用对比的教学方法教授这两个反应达到了很好的效果。
由于学生刚学完醛酮的其他亲核加成反应,在此基础上讲羟醛缩合反应时,经老师提示就会自然想到这是一个以碳负离子作为亲核试剂的亲核加成反应。笔者在讲授酯缩合时首先会把羟醛缩合反应的过程以提问复习的形式再次呈现在学生面前,在这个反应机理的基础上讲解酯缩合反应。首先让学生比较羟醛缩合反应和酯缩合反应,找出相同点和不同点,然后引导学生思考为什么不同,并进一步对比分析原因。学生通过比较得出相同点主要有两点:一是两个反应中,醛和酯的羰基碳都显正性。二是各自的α-H都有一定的酸性,都是以碳负离子作为亲核试剂,去进攻另一分子醛或酯羰基碳。不同点主要有三点:一是形成碳负离子用的碱不一样,羟醛缩合是氢氧化钠等弱碱,而酯缩合用的是乙醇钠等强碱。二是反应机理不一样,羟醛缩合是亲核加成机理,而酯缩合除了亲核加成外还有消除乙氧基负离子的过程。三是酯缩合反应比羟醛缩合反应过程多了一步。通过让学生自己对比这两个反应的异同会使学生在脑中引发“为什么”,会对酯缩合反应这一新的知识点印象更加深刻,并在潜意识里思考形成异同点的原因。在学生自己分析比较之后,笔者会进一步引导学生对比思考以下问题:一是为什么醛和酯的α-H都有一定的酸性?这两个α-H的酸性哪个强?这个问题解决了,第一个不同点的原因也就迎刃而解了。二是为什么酯缩合反应不是亲核加成而是亲核加成―消除的机理?学生在比较思考过程中,教师要起到引导、提示的作用。
在第一个问题中,首先让学生回顾醛酮α-H有酸性,这是由于醛基和酮羰基是吸电子基团导致的,当学生再比较酯的结构时自然会想到酯基也是吸电子基,因而其α-H也有酸性。再引导学生思考比较哪个酸性强,学生通过以前所学的知识自然想到的是醛酮的酸性强于酯,因为酯基的吸电子能力较醛酮弱。所以脱除酯的α-H形成碳负离子时需要更强的碱才可以,这样第一个问题就解决了。第二个问题在两个反应里面均有比较活泼的氧负离子,在羟醛缩合反应里,它可以夺取水里面的氢质子,而在酯缩合反应里,由于反应在强碱的溶液中进行,存在氢质子的可能性比较小,所以酯缩合反应的氧负离子不会结合氢质子得到亲核加成产物,而是消除乙氧基负离子从而发生亲核加成―消除反应。至于第三个不同点是酯缩合反应的动力,需要由教师从整个反应出发进行启发式讲解。通过这种对比的教学方法,使学生学习有机反应机理时更加易于理解、易于掌握。
三、对比教学法在研究同一分子性质时的应用
由于有机化合物结构复杂,反应条件多样,同一分子在不同条件下的反应机理、反应结果往往不同,采用对比的教学方法同样可以达到事半功倍的效果。
在有机化学教学中离不开有机反应,同一分子在不同的催化剂或温度、压力等条件下,可能得到不同产物。而学生在学习过程中往往忽视反应条件,只记反应物和产物,实际应用中经常混淆。例如在烯烃化学性质的讲授中,烯烃和溴化氢反应如果反应条件里没有过氧化物,得到的产物是符合马氏规则的,即氢加在含氢较多的双键碳上,在有过氧化物的存在下产物是反马氏规则的,即氢加在含氢较少的双键碳上。同样仲卤烃在氢氧化钠的醇溶液里反应得到烯烃,而在水溶液里反应得到的是醇。
《有机化学》里像这种反应有很多,及其容易混淆,在授课时笔者就会将其归纳在一起进行对比讲解,通过对比不仅可以引导学生分析不同物质、不同反应的共同特点及同类物质、相似反应的差异,从而更好地掌握有机反应的本质和特征,而且可以帮助学生获得更加鲜明、准确的新知识,使已学的知识更加巩固、深刻。同时,对比法的反复使用,能潜移默化地提高学生分析问题和解决问题的能力[4]。当然这种对比不是简单的结果对比,如果仅仅进行简单的对比分析,将知识体系建立在表层,这些知识将很快被遗忘,应该从机理上进一步阐明形成这些结果的原因是什么,只有这样学生从道理上懂了才会真正理解,才会更好的记忆。
实践证明,对比教学法在《有机化学》的授课中起到很好的作用。教师在实际授课中应该因材施教,具体问题具体分析,选择恰当的对比方法,不是所有的知识点都需要进行比较,也不是所有的异同点都值得比较。教师运用对比教学法要做到以下几点[5]:首先教师授课前应认真钻研教材,备好课,只有深层次地理解课程的整体内容,才能找出各知识板块的内在联系,归纳出可对比的知识结构,才能运用对比教学法对课程内容的知识点进行对比。其次,在教学过程中,教师可以先提出对比的知识点让学生去独立思考,留给学生一个广阔的思维空间从而发展学生的思维能力。进行分析讲解时,可以通过讨论、提问等方式进行。再次,通过对比教学法的应用,教师应引导学生自己学会筛选知识点,培养学生养成归纳总结对比的习惯,尤其在《有机化学》的学习中,这是一个非常好的学习方法。
总之,对比教学法在《有机化学》授课中的运用,使学生对教学内容的理解更为深刻,知识点的记忆更为牢固,有助于培养学生深入思考、整合知识和分析探究的能力。实践证明,正确运用这种教学方法,在提高教学质量的过程中发挥了很好的作用。
参考文献:
[1]陈玉.对比教学法在有机化学教学中的应用[J].化学工程与装备,2012,(8):229-232.
[2]陈鹏飞.对比教学法在《工程制图》教学中的应用[J].职业教育研究,2008,8(1):147-148.
[3]陆涛.有机化学[M].第七版.北京,人民卫生出版社,2011.
[4]李贵深,李琳,葛薇,等.有机化学课程教学改革的尝试[J].河北农业大学学报,2000,2(3):7-8.