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关键词 民办本科院校;有机化学;实验设备
中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)27-0107-02
近年来,民办本科院校得到快速发展。但是,随着办学规模的不断扩大,在教学中出现越来越多的问题。在化学化工、环境工程、生物工程等专业当中,有机化学和有机化学实验是两门必修的基础课。有机化学内容相当丰富,课堂讲授学时相对较少,如何提升这门课程的教学质量,调动学生学习的积极性和兴趣,不断提升学生的基础理论知识和有机化学实验技能,仍然需要同行不断进行创新研究。
在有机化学教学中,让学生系统掌握有机化学的基础理论、基本知识和基本技能,适当了解有机化学领域的新成就、新发展、新理论、新技术、新方法,仍然是每个有机化学教育者不断追求的目标。目前,已有教育者总结了这方面的先进经验[1-5],但是教学同样是一个需要不断创新、改革实践的过程,如何提升民办本科院校有机化学教学质量,仍然是一个研究的挑战。笔者主要对民办本科院校中有机化学教学中存在的问题进行分析,并提出解决的合理对策。
1 民办高等本校院校在有机化学教学中遇到的问题
1.1 学生基础较差,对基础知识的领悟较差
大多数民办本科院校学生的录取分数线较低,生源基础较差,对高中有机化学基础知识掌握不够,对基本有机化学概念不熟悉。大学丰富的有机化学知识使学生更难以掌握,学生对基础知识的灵活应用较差。
1.2 学生学习氛围较差,学生自我控制力差
从高中的封闭式管理到大学的开放式管理,很多大学生一下难以适应,一些学生整天沉溺于网络、游戏当中,导致学习的氛围较差,平时对有机化学的重视程度不够,学习成绩和能力难以提高。
1.3 实验课教学与理论课教学脱节
民办高校研究经费紧张,实验设备较少,实验课开设学时相对较少;实验课教学与理论课教学脱节,导致学生对有机化学知识的掌握处在一个记忆的阶段,动手能力较差,科研创新能力较弱。
1.4 不同专业之间差别较大
在高等有机化学教学中发现,不同专业学生之间的差距很大:化学专业学生对有机化学的学习比较重视,成绩相对较好;而非化学专业尤其生物工程、制药、环境工程等专业学生认为化学非他们的专业课,因此对有机化学学习兴趣不高,成绩相对较差。
2 提高有机化学教学质量应采取的措施
2.1 精心设计教学过程,采用多媒体等现代教学手段
转变观念,转变思想,细心备课,精心设计教学课件,不断转变传统的粉笔板书的讲课方式,结合计算机等多媒体手段进行授课。如在讲授亲核取代反应时,学生对SN2亲核取代反应和SN1亲核取代反应中遇到的立体化学很难理解,教师可以适当做一些动画方案,或结合化学结构教具、模型,让学生对反应过程的立体结构变化有更深入的理解,使这些抽象的化学反应变得通俗易懂。同样,在讲解立体化学判断手型分子R、S构型时,涉及分子的空间结构,对这部分内容,初学有机化学的学生也是不容易理解,教师就可以采用多媒体手段,结合分子的球棒模型来授课,让分子的空间结构变得更加直观,大大提高学生学习的兴趣,从而提高教学质量。
2.2 结合有机化学反应的机理,突破教学的难点
在有机化学教学中,重视反应机理的教学,通过反应机理的讲解,使学生更加容易理解有机化学反应的规律。如在自由基取代反应中,烷烃与溴水在光照下反应,结合自由基取代反应机理,通过自由基的稳定性顺序来决定最终产物。烯烃高温α-H的卤代、芳烃侧链α-H的卤代同样属于这一类型的反应,通过解释自由基的稳定性顺序解释最终的产物,举一反三,提高教学质量。烯烃与溴化氢在过氧化物存在下的自由基加成时,同样决定产物最终结构的为中间体自由基的稳定性。
通过有机化学反应机理教学,不断培养学生的创新思维和意识。在讲到烯烃与不对称试剂发生亲电加成反应时,加成产物符合马氏规则,为什么是这样呢?通过讲解亲电加成反应机理,以中间体碳正离子的稳定性来解释最终的主要产物。同时举一反三,如烯烃、炔烃与水、次卤酸的反应,都主要属于亲电加成反应。
2.3 重视教学的各个环节,培养学生学习的兴趣
兴趣是最好的老师,由此可见学生学习兴趣的重要性。在教学中,要重视教学的各个环节,做好课堂讲授的同时,通过课堂讨论或提问,使更多的学生参与课堂讨论,调动学生学习的积极性和兴趣。同时,每章结束后都布置一定量具有代表性的习题,通过习题的训练,让学生对课堂所学的基本知识点能够进行灵活应用。教师应对作业中出现的问题集中进行课堂讲解。教师每周应抽取至少半天的时间采用固定地点进行答疑,也可采用网络等不同方式进行答疑,解答学生在课后复习中遇到的难点。
教师应融入学生,以微笑的姿态对待每一个学生和每一个问题,不断提高学生学习有机化学的热情。同时介绍一些优秀的课外辅导书,或组织知名的专家教授做学术报告,让学生进一步了解学习书本以外的知识,不断开拓学生的视野。
2.4 重视实验课教学,理论联系实际
在民办高校中,研究经费紧张,实验室和仪器设备简陋,实验课学时相对较少。学校应采取各种措施克服遇到的困难,大力加强实验课教学,培养学生的动手能力和使用所学知识解决实际问题的能力。如在讲授有机化学烷烃、烯烃、炔烃的鉴别、不同卤代烃的鉴别、醇的鉴别及胺的鉴别等内容时,教师可以通过动画演示实验,让学生更好地理解。如条件允许,最好在实验室进行实验,使学生由单纯的记忆实验现象变为自己动手进行操作,提高学生通过实验更加牢固掌握有机化学知识的能力。在实验课教学中加强有机合成实验的教学工作,让学生通过有机合成实验进一步熟悉基本的化学反应和实验操作技能,把所学的理论应用到实际合成中去,培养学生动手进行科研创新的能力。
3 结论
本文对民办院校有机化学教学出现的问题进行分析和总结,并提出四点提高有机化学教学质量应采取的措施。当然,提高有机化学的教学质量还需要不断进行改革和尝试,不断进行教学创新,提升有机化学的教学效率,巩固学生有机化学的理论基础知识,培养学生的创新思维和实验动手能力,为我国培养复合型人才做出贡献。
参考文献
[1]黄继秋.民办高校提高有机化学课堂教学效果的探索和实践[J].创新教育,2009(34):125.
[2]陈鸶,杨英杰.有机化学教学方法改革的研究与实践[J].吉林化工学院学报,2011(12):63-66.
[3]刘亚群.有机化学教学改革的实践和探讨[J].中北大学学报:社会科学版,2006(3):79-81.
一.知识准备
1.第一维度――有机化学反应的主要类型。
常见的有机反应类型有取代反应(酯化、水解)、加成反应、消去反应、聚合反应(加聚、缩聚)、氧化反应、还原反应等。考试说明中重点强调的是取代反应、加成反应、消去反应和聚合反应。
(1)取代反应:有机化合物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团代替的反应。条件是具有极性单键。比如:
①烷烃与X2的反应(x表示卤素原子)。
②芳香烃的取代反应(苯的卤代、硝化、磺化反应)。
③烯烃、炔烃、醛、酮、羧酸等α氢的取代反应。
④羧酸与醇的酯化反应。
⑤卤代烃、酯类、蛋白质的水解反应(重点考查酯类)。
(2)加成反应:有机化合物分子中的不饱和键两端的原子与其他原子或原子团结合,生成新化合物的反应。条件是具有不饱和键。比如:
2.第二维度――常考官能团及其性质(苯基不是官能团)。
官能团是指有机化合物分子中,比较活泼、容易发生反应并反映着某类有机化合物共同特性的原子或原子团,代表着某一类有机物的化学性质。要想解答有机化学推断题,必须灵活掌握以下常考官能团的性质。
(1)碳碳双键、碳碳三键。
①加成反应、加聚反应。
②烯烃与酸性KMnO4溶液反应(因双键碳上的氢原子个数不同分三种情况)。
(2)醇羟基。
①跟活泼金属反应产生H2。
②跟卤化氢或浓氢卤酸反应生成卤代烃。
③脱水反应(140°C分子间脱水成醚、170°C分子内脱水生成烯)。
④催化氧化为醛或酮。
⑤与酸反应生成酯。
(3)酚羟基。
①弱酸性。
②与浓溴水发生取代反应生成沉淀。
③遇FeCl3呈紫色。
④不稳定,易被氧化。
(4)卤素原子。
①与NaOH水溶液共热发生取代反应生成醇(无醇得醇)。
②与NaOH醇溶液共热发生消去反应生成烯(有醇得烯)。
(5)羧基。
①具有酸的通性。
②酯化反应时一般断裂羧基中的碳氧单键,碳氧双键不能与H2加成。
③能与含一NH2物质反应缩去水生成酰胺(肽键)。
(6)醛基。
①与H2、HCN等加成为醇。
②被氧化剂(O2、斐林试剂、酸性高锰酸钾溶液等)氧化为羧酸。
③与弱氧化剂如银氨溶液、新制的Cu(OH)2悬浊液发生加氧氧化。
(7)酯基。
①发生水解反应生成羧酸和醇。
②发生醇解反应生成新酯和新醇。
(8)氨基。
①能与酸反应。
②缩聚反应。
(9)醚键。
性质稳定,一般不与酸、碱、氧化剂反应。
3.第三维度――典型颜色变化。
(1)苯酚与三氯化铁溶液反应呈紫色。
(2)酸性KMnO4溶液的褪色。
(3)溴水的褪色。
(4)淀粉遇碘单质变蓝色。
(5)蛋白质遇浓硝酸变黄。
4.第四维度――常考典型条件。
二.解题基本步骤解答有机化学推断题,主要是寻找突破口,上述知识准备中“五个维度”是我们的主要突破要点。下面是做题的基本步骤:
1.仔细读题,审清题意,重点观察题目给予的新信息,题干中相关数据、结构的限制、物质性质等。
2.寻找典型反应条件,从“五个维度”进行分析(官能团的特征反应、颜色的变化),挖掘隐含条件。
3.分析反应条件(官能团的衍变关系、颜色变化反应的实质),确定官能团,进而预测出物质。
4.正向推导、逆向推导、正逆综合、知识迁移,甚至必要的计算等方法得出初步结论,并且要注意全面考虑、整体把握。
5.书写规范、正确表达,按照题目的要求作答。
三,典例赏析
例1.席夫碱类化合物G在催化、药物、新材料等方面有广泛应用。合成G的一种路线如下:
回答下列问题:
(1)由A生成B的化学方程式为
反应类型为 。
(2)D的化学名称是,由D生成E的化学方程式为。
(3)G的结构简式为
。
(4)F的同分异构体中含有苯环的还有――种(不考虑立体异构)。其中核磁共振氢谱中有4组峰,且面积比为6:2:2:1的是――。(写出其中一种的结构简式)
(5)由苯和化合物C经如下步骤可合成N一异丙基苯胺。
反应条件1所选用的试剂为,反应条件2所选用的试剂为,I的结构简式为――。
关键词:有机化学;教学方法;消防专业
著名教育家叶圣陶指出:“教育的最终目的在学生能自学自励,出了学校,担任了工作,一直能自学自励。”做“一辈子坚持自学的人”。“教者,在于引导,启发。”
对于消防专业的学生来说,无机化学和有机化学是两门必修的专业基础课。特别是有机化学,化合物种类多,数目巨大,有机反应类型多,学生容易产生畏难情绪,要想在短时间内让学生掌握有机化学知识,困难重重;同时学生在学习时不注重学习方法的改变和化合物规律的变化,这样很难掌握有机化学知识。为此必须打破传统的课堂教学模式,从学生的实际出发,灵活使用教学方法,变教学生为教学生学,变要我学为我要学。“我以为好的先生不是教书,不是教学生,乃是教学生学”。为此,在授课过程中以下两点至关重要:
一、学习方法的培养
有机化学中有机物的结构决定其化学性质,性质反映其结构。因此在教学中要善于由结构推导其性质,将化学性质与结构特征紧密联系起来。
(一)理论知识的强化和理解
有机化合物有其自身的结构特点,原子间的成键方式是共价键,而碳骨架的成键方式又决定了有机物的分类。因此杂化轨道理论是必须学习的理论知识。特别是烃类的学习,碳原子以不同的杂化方式决定了碳碳单键(碳原子以sp3杂化方式成键)、碳碳双键(sp2杂化方式成键)、碳碳叁键(sp杂化方式成键)等不同烃类的结构。同时着重强调电子云重叠的程度不同,共价键的类型不同(σ键和π键),其稳定性不同,化学性质必然不同。有了理论知识的支撑,才能正确地掌握有机物的空间结构,推测有机物是怎样发生化学反应和预测反应后可能生成的物质。
(二)规律学习法
具备了相应的理论知识,就可以从不同原子间成键的方式推出化合物的结构,由结构推导其相应的化学性质(反应),将化学性质与结构特征紧密联系起来。在讲解有机物性质时,着重阐述它的结构、性质以及结构与性质之间的关系。要求学生紧紧抓住:结构―性质―制法―用途的规律,才能较好地掌握有机化学知识。比如讲到烷烃时,碳与氢形成的最简单的有机物分子CH4(甲烷),先由分子组成讲到化学键类型(共价键中的σ键)、分子的极性(非极性分子)、空间构型(正四面体);由甲烷结构推出烷烃中只含有C-C键和C-H键,没有官能团,原子间成键时电子云重叠程度大,较稳定,因此,在常温下烷烃的化学性质最不活泼,也就是最不容易发生化学反应(烷烃的稳定也是相对的稳定)。比如讲到烯烃时,就以“乙烯”为例,介绍乙烯分子的结构时,先由分子组成讲到化学键类型(两个碳原子的杂化方式是sp2)、分子的极性(非极性)、空间构型(平面形结构),然后由其结构推性质。烯烃中存在不饱和键(碳碳双键),不饱和健的成份是σ键和π键,其中π键的重叠程度小,不稳定,易发生化学反应(加成反应),等等。
(三)对比学习法
有机物的官能团决定了该有机物的主要化学性质和化学反应,在教学过程中,除了要认真讲解各种官能团的结构之外,还要让学生找出各官能团之间的异同进行对比,加强对该有机物性质的认识和理解。比如:同样是不饱和键,烯烃π键和芳香烃π键的稳定性不同而导致烯烃容易发生加成反应,芳香烃不容易发生加成反应但易发生亲电取代反应;醛类中的羰基和羧酸中的羰基的异同导致羧酸中的羰基不容易发生加成反应等等。通过对比学习可以让学生进一步理解有机物的官能团,并由官能团来掌握有机物的性质。
在以后章节的学习中,都要反复强调这样的学习方法:结构――性质――制法――用途,这样让学生理解,虽然有机化学种类多,数目巨大,但有规律可遁,有方法可用,并不是生搬硬套,主要是学习方法的掌握。
二、学习能力的培养
“教师之为教,不在全盘授予,而在相机诱导”。教育的最终目的是使学生能自学自励,重要的是学习能力的培养。
(一)理解归纳能力的培养
教育就是培养习惯,理解归纳能力的培养是学习能力培养的关键,在学习有机化学知识的过程中,教会学生学习方法的同时一定要强调自学能力的培养,要让学生养成自己阅读教材自己归纳总结的习惯。比如说:每章节给学生20分钟的时间阅读当天上课的主要内容,按照由结构――性质的学习方法,推导出相应有机物可能的有关反应。让学生对学习内容有一个初步的认识来进行教学,这样不但强化了方法,更培养了能力,特别是理解归纳能力。
(二)观察动手能力的培养
化学是一门以实验为基础的学科,进行实验是学习能力培养的重要步骤。通过实验可以激发学生的学习兴趣,启迪学生思维,培养学生开拓创新精神。在实验前要认真阅读实验内容和步骤,在实验过程中既要注重实验现象的观察,更要注重动手能力的培养,总结实验的规律,思考实验中出现的问题。比如说:实验室制备乙烯,实验的目的是掌握乙烯结构和乙烯的性质,实验的原料是乙醇,催化剂是浓硫酸,加热温度必须是1400C(这样才能发生分子内消去反应),特别要求学生注意温度的升高(1700C)收集到的气体是否是乙烯(能否使溴的红棕色褪去)。这样既提高学生的兴趣也能激发学生学习的积极性。同时结合理论知识加强对有机化合物和有机化学反应的理解和认识。理论指导实践,实践论证理论,理论与实践的统一才是学习的最终目的。
(三)想象能力的培养
每讲一种物质的分子结构式时,多用球棒模型让学生认识分子的空间构型,不同颜色的小球代表不同的原子,小棒代表原子间形成的化学键,原子间成键的方式不同(σ键和π键),电子云重叠的程度不同,稳定性不同,化学性质必然不同,有的可以发生取代反应,有的可以发生加成反应,有的可以发生消去反应等等,让学生以宏观的球棒模型想象微观状态的原子结构,充分理解结构决定物质的性质。想象能力是学习能力培养的重要环节。
(四)记忆能力的培养
没有了记忆就没有学习的继续,人从一生下来就如此。学生以为化学的学习不需要记忆,这是错误的想法。没有记忆,思维、想象、创造就失去了基础,任何学科的学习都是认识、练习、总结、复习的过程,这样知识才能有积累,继续学习才会有条件。所以记忆能力的培养也是不容忽视的。比如说:有机物的分类可以以官能团的分类进行记忆,也可以碳骨架的分类进行记忆; 根据分子中官能团的异同对比记忆物质的化学性质,比如说:醛中的醛基(―CHO)和羧酸中的羧基(―COOH)结构上的异同而导致羧酸有酸性而醛没有酸性。
三、结语
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
“科学素养”这一名词是伴同20世纪五六十年代美国的课程变革运动而建立起来。把科学素养作为科学教育的目标与意义,已在世界各地取得共识。西方理论的教育理论中关于“科学素养”存在着两个意思:一个是指有学问,另一个是指可以浏览,可以书写,目标是日常的普通大众。我国关于科学修养的理解是人在处理与自然、社会的关联中应当具备的知识、精神因素和实际本领,即人具有的科学文化知识和利用科学文化知识处理问题的能力。我国学者对科学素养从四个方面来进行分析与阐述:一是科学知识、技能和科学方法,二是科学本领,三是科学观,四是科学品质。科学素养是在家庭、学校和社会的教学情况中逐步形成的,是一个耳濡目染的过程。不能不强调的是,科学素养的内涵是动态的,是随着人们意识的不断深入和社会条件的变化而成长的。
二、阻碍学生科学素养提升的因素
从对周围从事有机化学教学相关人员的教学工作之观察,以及相关同人的交流与探讨,造成当前大学生科学修养不高的因素是多方面的,首先国内缺少培养科学素养的泥土,其次是教育体制弊病、教学活动主体思想认识偏差等要素。笔者结合几年来从事有机化学的教学以及科研的实际情况,认为在有机化学教学中主要存在以下因素阻碍学生科学素养的提升。
1.受中小学教育的影响。
我国目前在中小学的教学中实行的是应试教育,这类教育体制具有两个致命缺点:其一是中小学不看重科学素养教育的习惯在高校中被延续;其二是学生长时间疲于应对考试成为测验机器,即使到了进修环境相对轻松的高校也依然沿用以往在中学时形成的学习方法和学习态度,对于科学素养养成的重要性认知不足。现在,全国大部分的高校仍缺少针对大学生的专门科研活动,只有部分高校将大学生科研活动作为一项长效机制固定并且坚持下来,但是,缺乏专门机构做出引导和安排,在某种意义上这类体制上的遗憾使得大学校园缺少浓郁的科学素养氛围,不利于大学生科学技术的磨炼与培育。
2.教材内容陈旧、难学的问题。
有机化学是一门应用性、实践性较强的学科,有必要将有机化学的最新动态、前沿理论引入教材。然而,现在各个高校所使用的有机化学的主流教材基本上是相对比较经典的有机化学内容,其中反映现代科学技术前沿的内容很有限;方程式和人名反应繁杂,难以理解和记忆;立体化学和反应机理抽象,难以掌握理解;有机化学的课时数相对较少,使得在课堂上教师与学生之间缺乏有效的互动,从而使得教学效果不理想。
3.部分教师科研观念淡薄,无法实现有机化学教学与科研相长。
目前,在有机化学教学与科研人员的配置中,仍然存在这一现状:长期从事教学的教师基本不搞科研,而大量从事科研工作,并且成果非常优秀的教师基本不担任讲授任务。这样的人员配置有利于实现人才的专业化和高水平科研成果的产出。但是,教学与科研的完全脱离,使得科研无法促进教学;而在教学中发现的问题,也无法为科研提供有效素材和动力。
4.多媒体教授方式与传统讲授方式缺乏有效整合。
目前,有机化学存在传统教学和多媒体教学两种方式,二者各有利弊。多媒体教学在有机化学中的应用能够实现从平面式教学向立体式教学的转变,有利于学生加倍形象地、直观地了解分子结构特点;从静态展示向动态模拟的转变,有利于学生提高对化学反应机理的理解;从封闭式教学向开放式教学的转变,有利于丰富有机化学教学内容。不过,多媒体教学可能会阻碍师生的有效交流,造成教学中的形式主义。因此,需对有机化学多媒体讲授形式与传统讲授形式进行优化整合,发挥各自的比较优势。但是,从有机化学的教学实践来看,有些教师偏重于多媒体教学模式,有些教师偏重于传统教学模式,二者缺乏有效整合。
三、提高学生科学素养的途径
在有机化学教学中对学生科学素养的培养与提升,要求学生对有机化学中的基本概念、科学方法、反应机理等等具有充分的认识和理解,形成稳定的心理素质。因此,在有机化学教学中,提升大学生们的科学素养与品德,可从以下几个方面进行考虑。
(一)编写与时俱进的有机化学教材
建立有机化学教材的定期更新机制,积极更新有机化学教材,将有机化学发展中的前沿理论、前沿知识、最新动态引入有机化学教材中。在20世纪90年代初,为了解决传统有机合成方法以及传统有机合成工业对环境造成的巨大污染与破坏,化学家们提出“绿色化学”的概念,即从源头减少、甚至消除污染的产生,通过钻研和改良化学化工工艺,从本质上减少和消除副产物的产生,达到保护和改善环境的目的。在有机化学教材的编著中就可以引入“绿色化学”的内容。在有机化学教学中,适当增加与有机化学相关的社会热点问题、事件,比如三聚氰胺事件,激发学生的学习热情及兴趣。现在高等学校所开的有机化学方面专业选修课以及必修课内容枯燥,专业性强,不利于化学专业以外的其他需要学习化学课程的相关专业学生学习,提不起学生在选修课中对化学或者有机化学的兴趣,就更别谈提高科学素养。因此应该加大有机化学中与生活密切相关的教学内容,例如糖为什么是甜的?醋为什么是酸的?以及生命现象的起源等等,这些内容不仅可以让学生更深入了解身边的生活,更让学生增强对有机化学的学习兴趣,进而提高学生的科学素养。
(二)创新有机化学教学方式
充分发挥多媒体与传统教学法这两种教学法的各自优势,克服各自的缺点,最大限度地提高教学效果。精心设计多媒体课件,利用多媒体丰富多彩的表现形式,有利于模拟反应进行的过程,从而使学生了解反应机理。将相应的化学反应、发明、应用及相关历史资料短时间内呈现给学生,提高学生对有机化学的学习兴趣,扩大学生的知识面。在基础有机化学课程教学中将原理与案例结合起来,采用案例作为解释、证实实验原理和方法的资料,使学生学得更加灵活与自如,理解知识能够更加全面和深入。激发和培养学生的创新精神。
(三)强化有机化学实验的教学改革
实验教学能够激发起学生学习的兴趣,从而培养学生动手本领,增强科研能力,提高学生综合水平,培育学生的创新能力。改革传统实验教材,使实验教材与理论课讲授结合更加紧密。在当今相当一部分高校中,有专门选拔一些对化学有兴趣,并通过一定考核的本科学生,使他们直接进入该校的特定课题组,在组内协助研究生及导师完成他们所承担的科研项目,并取得一定的学分。此方法不仅使学生增强了动手本领,更使学生提早接触科研氛围,有利于学生综合能力的提高。
(四)培养学生的问题意识,倡导“探究取向”
【关键词】课堂教学 教学模式 实验教学 教学质量
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)22-0060-02
有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质、反应、合成、反应机制以及化合物之间相互转变规律的一门科学。学习有机化学对培养学生运用有机化学知识分析问题和解决问题的能力,同时对满足药学、临床、检验和生物技术等专业学生对所需的基础知识的掌握和运用都有着重大的作用。故而,有机化学的课堂教学就显得尤为重要。
近十多年来,随着教学改革的发展,课堂教学有了不少新的教学组织形式,更开始注重学生的主动投入。而传统的课堂教学是以教师为中心,多采用讲授法这种单一形式。它之所以在实践中能长期存在的一个重要原因是其操作性强,但也存在着明显的弊端,其后果是封杀了教师在理论和创新意义上探索教学工作的需求,也封杀了学生的学习主动性、创造性。笔者认为采取适当的教学形式、方法和手段,在课堂教学的过程中做到以学生为中心,以教师为组织者、指导者、帮助者及促进者,将有利于学生主动性、积极性的发挥和开发学生的创新能力,如果使课堂教学的过程能成为一种多边活动的教育过程,就会调动学生的潜能,激发学生的学习兴趣,从而,从“要我学”转变为“我要学”,就会提高他们的创新能力和综合素质。本文就这一问题结合多年教学实践,对课堂教学模式进行了探讨,现总结如下:
一 理论课教学变单一讲授为多样化教学
我们课题组要求授课教师每节课至少有三分之一的时间让学生主动学习,这就需要灵活运用多种课堂教学组织形式。常用的组织形式如下:
1.加强课堂教学中的提问
提问是一种非常好的引发学生思考、提高学生学习积极性的教学方法。首先,在每次讲授新课之前,都要坚持课堂提问,检查教与学的效果;其次,导入新课。对提问的要求是提问的重点和质量,旨在加深学生对重点内容的掌握和理解,使教学安排得详略得当,内容主次分明。再次,通过提问设疑,造成学生思维上的悬念,使学生积极开动脑筋,把好奇引导到对知识的探索上来,如在讲立体化学基础一章时,常用的抗菌药物左氧氟沙星为什么在氧氟沙星之前冠之以“左”,类似这样的问题提问,就会激起学生的学习兴趣,点燃学生思维的火花,对教学能产生积极的效果。最后,瞄准教学模糊点提问并加以点拨,可引导学生找出其内在联系,分清其不同之处,消除错误印象。如亲核取代反应和亲核加成反应的异同点问题,通过对比性提问,就会让学生在学中思、思中学,这样不仅能提高课堂利用的时效性,还能切实达到“有比较才能鉴别”的教学效果。
2.充分利用现代化教学手段,如多媒体及教具
药学有机化学的教学可谓是“任务重,时间紧”,虽然教学经过筛选,但内容依然十分丰富,信息量大,涉及大量的分子结构式、构型、构象、化学反应方程式以及应用的案例等。将这些信息在黑板上写出来,需要很多时间。应用高水平多媒体课件能很快将这些内容展示出来,通过图形、文字、动画等多种媒体信息使有机分子的结构和空间形状变得十分形象和直观,真正实现交互式教学,活跃课堂气氛,提高教学效果。尤其是课件在展示分子立体结构方面具有直观性、高效、快捷的长处。
在有机化合物的立体结构教学中,初学者往往觉得难以建立有机化合物的空间结构,教师主要采用立体模型教具,让学生与教师一起搭建分子模型,配合化学绘图软件的分子三维图进行教学,取得了较好的效果。并采用立体三维结构式,以动画演示的方式让学生充分掌握各基团间的连接部位与方式。充分利用多媒体课件对分子结构图直观、灵巧的优势,多进行结构特点的剖析。
3.分组讨论
教师设置问题(提前给出)―预先查阅资料―讨论问题,让学生有充分的发言机会,以暴露学习中存在的各种问题与障碍,让学生各自的观点在争论中碰撞、比较,从而形成共识。也可让学生将自己探讨的过程展示在黑板上,由同学们自主评说。这样做,不同层面的学生都有发言的机会,既能体现合作的价值,又能在教室空间里建立起学习的联合体,让学生感受到集体的智慧。
4.习题答疑
笔者根据多年的教学经验感悟认为,有机化学的教学更适合课堂理论与习题答疑相结合。即在理论讲解的过程中穿插习题讲解,理论与应用相结合。课堂授课后往往留下习题作业,用以反馈学生对授课内容的掌握情况。学生作业中存在的问题以及学生对习题所提出的问题,可以进行有针对性的答疑。
5.小讲课
有机化学的重点是有机化合物的结构与性质的关系,这是有机化学的精髓所在,也是同学们今后能否灵活运用有机化学的知识和方法去分析解决问题的关键,然而这一部分需要善于总结。针对有机化学学科的这一特点,教师在每一章节讲述的最后,总是让学生总结这一章节的结构与性质。针对有机化学机理是教学难点,引导学生去总结亲电加成,亲电取代,亲核加成,亲核取代,自由基反应,离子型反应。另外,如何设计化合物的合成路线,也是有机化学的教学难点。启发学生逆向思维后,要求同学们能从产物的结构特征出发,从中找到合适的切入点。
6.提高学生兴趣,督促学生对所学内容进行比较、总结、归纳
教学中可以采用比较教学法、形象教学法、分析教学法等多种形式帮助学生学习记忆。我们在讲述每一个反应时,都会对它的反应物和产物特征进行对比、分析。并要求学生自己进行各类官能团化合物的反应与合成方法小结。鉴于有的章节内容多,化学性质及反应条件、应用条件复杂,可以采用表格的形式进行系统的归纳和阐释,力求使一些复杂的问题简单化、抽象的理论形象化、深奥的知识通俗化。
7.课下网络交流
课堂教学由于受到时间、环境的限制,不可能满足学生的所有要求,有待利用课下时间进行交流和信息反馈,作为教学补充,如在固定时间利用QQ答疑,有针对性地解决学生自学、作业中遇到的问题等。
另外,利用学院建立的网络平台使学生能通过网络得到有机化学学科丰富的学习资料,这样就有效地拓展了教学时空,充分调动了师生教与学的双重积极性,增强了学生探究问题的兴趣和获取知识的方法、能力,让学生由被动的接受者变成自主学习和探究创新者,把单纯的讲授知识过程转变为学生自主发现和解决问题的过程。
二 实验教学的模式转变
有机化学是一门实践性很强的学科,实验课在有机化学教学中起着举足轻重的作用。有机化学实验是药学等专业学生必修的一门重要的实践性和操作性课程,其应坚持的指导思想是:“全面推进素质教育为根本目的,以培养学生创新精神,提高学生实践能力和操作能力为重点,构建以基础训练―综合应用―研究创新为主线的实验课程教学体系”。它对培养学生周密思考、仔细观察、主动探索问题,促使学生掌握化学实验的基本操作方法和实验技能、提高学生学习能力、激发学习兴趣、培养其科研能力方面具有重要作用,同时也是提高学生综合素质、培养学生创新能力的重要途径。
在传统实验教学中,实验教师是教学的主体,而学生则被动地接受知识和技能。学生按教师所讲对照实验指导书按要求操作、运行一遍取得数据即可。显然这种模式存在许多弊端:(1)理论课上讲解一个定理,而实验课上用实际的数据来验证这个定理,可以说几十年不变,内容单一枯燥,其结果是一门课程学完后仍有很大一部分学生对其所学的课程没有实际应用的感受,所学不知何用;(2)教师经常在讲解某个实验的同时进行演示,造成学生对老师的依赖;(3)学生对实验设备的运行原理、运行情况了解不深,连一些简单的故障都不能排除。
可采用的改进方法有:(1)在实验前,通过网络指导学生进行预习和主动性的进行实验设计,将学生推到实验的主置,使学生从具体实验入手,查阅文献资料,设计实验方案,实施实验步骤并做出分析等。(2)在实验中,由2人一组进行实验,教师作简单讲解后学生独立完成实验,整个实验过程中,教师对学生的操作能力、知识能力、研究能力和创新能力等进行观察、记录,作为考核依据,从而掌握有机化学实验的各项技能和有机化学研究问题的一般方法。(3)在实验后,指导学生正确撰写实验报告,并通过课堂展示优秀实验报告。注重实验结果的分析与讨论,培养学生分析问题和解决问题的能力。(4)增加综合型实验和设计性实验,在实验教学过程中,学生有目的地自选实验课题、仪器设备,自行制订实验步骤,分析和处理实验数据和实验结果。实验教师只是做方向性的指导及辅助工作。这种方式才能充分调动学生学习的积极性,激发学生的兴趣与信心,培养科学的思维方式和应用能力,提高其主动性和创造性。
总之,近年来,我们致力打破过去传统的教学模式,从课堂教学的过程、教学内容、教学手段、师生互动等多方面,对有机化学教学模式进行改革实践。力图以课堂教学活动进行整体优化设计为切入点,使每一个教师在每一节课中,把握好教学设计与课堂学生状况的互动关系,从而,感受到课堂中生命的涌动和成长,感受到学生的存在与力量,不断构建相宜的课堂教学过程,让学生真正成为情感体验的主体、思维的主体、思想的主体、自我生命的主体,构建课堂教学新景观,提高教学质量。
参考文献
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关键词: 有机化学反应 有机实验教学 探究式教学
有机化学反应的特点是:大部分有机反应要在一定条件下进行。因其反应速率较慢,反应过程中副反应较多,仪器装置也较为复杂,特别适合探究式教学。
一、在问题情境中启发学生探究
思源于疑,没有问题就无以思维,思维总是从解决问题开始的。在教学中,教师要通过提出启发性问题或质疑性问题,给学生创造思维的良好环境,让学生经过分析思考交流讨论来加深对知识的理解。
如:在“乙烯的实验室制法和性质”实验教学过程中,教师可设计问题情境启发学生作如下探究:
设问:浓硫酸在该反应中有什么作用呢?
学生已学过浓硫酸的性质:强氧化性、吸水性、脱水性,由于该反应中生成水,可以很快得出浓硫酸在该反应中所起的脱水性。
引导补充:浓硫酸在此反应中作为催化剂、脱水剂,进而延伸:在有机反应中生成水的反应,经常用到浓硫酸的这点性质。
设问:该反应装置有什么特点?要用到哪些仪器?
学生分析判定与固液加热制气装置相类似。有学生提出,该反应不仅要加热,而且对温度有严格要求,否则会产生副反应。
教师:如何选择温度计呢?有什么样的要求?
学生讨论,教师引导分析原因。
设问:加药品要怎样的顺序?顺序颠倒行吗?为什么?
探讨得出:该反应除了要注意浓硫酸稀释放热引起暴沸,还由于反应温度较高,要防止加热过程的液体暴沸,因此还须在反应液中加入碎瓷片或沸石。
教师总结:今后在加热至沸腾的液体反应中都要用这种方法防止暴沸。
设问:温度计水银球位置如何?为什么?
讨论得出:既然温度计是控制反应温度,且温度计的测温度部位是水银球。所以水银球应浸没在反应液中,但又不能接触烧瓶底部(底部温度更高,测不准反应液温度,还可能使温度计破裂。)。
设问:如何检验乙烯气体?
学生根据前一节乙烯的性质,知道用溴水或酸性高锰酸钾溶液检验。反应开始,达到170℃后开始检验乙烯的生成。检验结论也相符。至此,该实验似乎可完成了。这时有学生注意到反应液变黑了。
设问:反应液为什么变黑?生成什么物质?
生甲:可能是生成了炭,因为浓硫酸可能使乙醇过度氧化生成了炭。
教师:那刚才怎么能证明一定是乙烯生成呢?
设问:如何设计实验,验证刚才我们的讨论结果(即有乙烯和二氧化硫气体)。学生分组进行了激烈的讨论。
生甲:可用品红验证二氧化硫。
这类物质同时又是我们人体自身的重要组成,我们体内所发生的无数个生化反应,很多正是我们在这门课程中所学习研究并努力应用于生产实践的。生物有机化学的主要研究目的在于仿效生化过程以提高化学反应速率和选择性(或专一性),使经典有机合成中难于实现的反应可以在温和的条件(常温、常压和水溶液中)下高效率、专一性地完成。这一研究目的的实现可以极大的改进一些现有的化工工艺,有效的提高生产效率。通过在生物有机化学教学过程中旁征博引,使学生深刻认识到诸多领域都面临众多的相关问题亟待我们去解决,从而更有利于开阔学生视野,激发学生的创新欲望,培养学生的创新精神与能力素质。
二、理论联系实际,激发学习兴趣
学生在学习过程中普遍认为生物有机化学知识点琐碎、反应杂且多、理论性强,甚至感到生物有机化学的内容杂乱无章,产生厌学。爱因斯坦说:“兴趣和爱好是最好的老师”。因此培养学生的学习兴趣显得尤为重要。产生抗药性,就是因为变异细菌可以产生一种能够水解β-内酰胺的酶,从而使青霉素类药物中的β-内酰胺环被破坏而失效。而利用生物有机化学中的酶学相关理论,提出了多种避免β-内酰胺酶作用的方案,这样改良的青霉素类药物就能继续对致病菌产生抑制作用。由此展开介绍,可以将多种药物设计的实践与生物有机化学理论相结合,如设计生物还原烷基化剂来作为抗癌药物;设计血管紧张肽转化酶抑制剂作为降血压药物;设计万古霉素类似物作为新型抗菌素等等。通过这些切近生活并应用到生产实践中的例子能使学生产生极大的求知欲和学习的兴趣,提高学习效率,加深对所学知识的记忆和理解。
三、加强直观教学,提高教学效果
生物有机化学教学内容中的很多知识点抽象、复杂,为了提高教学效果,很有必要将教学过程直观化。在课堂上除展示讲解外,还可以让学生自己动手拼装各种分子模型,使生物有机化学中的抽象内容变得直观易懂。例如,在讲解潜手性碳原子、氢原子和潜手性面时,可让学生上台自己组装分子的球棍模型,再将两个手性对映体模型展示给学生,让他们思考两个模型是否完全相同、能否重合等问题,接着深入阐述潜手性的概念。让学生从易到难,环环紧扣,系统掌握对应知识点。多媒体教学也是一种促进教学直观化的的重要教学手段。多媒体教学将抽象、枯燥的学习内容以图像、文字、动画、声音相结合的直观形式表现出来,使学生通过多种感官刺激,全方位地获取丰富的信息,便于学生理解、记忆,更好地解决知识的重点和难点,起到事半功倍的教学效果。例如,在介绍PCR技术时,采用传统的教学方法很难将抽象的的过程表现出来。而利用多媒体模拟其过程,制作成直观的动画,形成一个动态的过程,使DNA双链扩增的过程形象地呈现在学生面前。使学生一目了然,对知识的掌握会更加准确。
四、采用启发式教学,激发学习主动性
启发式教学是教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律,从学生的实际出发,采用多种方式,以启发学生的思维为核心,调动学生的学习主动性和积极性,促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想,采用启发式教学可以增强学生学习专业知识的主动性和自发性。教师可结合生物有机化学教学内容,在教学中提出一些问题或设置一些讨论题,鼓励学生独立思考,使学生主动参与教学过程,这对调动学生思维,激发其学习热情,培养独立思考能力,促进个性发展大有裨益。例如在进行抗体酶内容的教学时,让学生思考抗体和酶分别有什么特点,是否具有相似性,能否利用两者相似性将抗体的产生应用于酶的大规模制备?提出问题后,就让学生带着问题去思考,查阅资料并进行分析和综合,寻找问题的答案。这样就培养了学生的创新精神和研究问题的能力,同时在自学的过程中又了解了本学科的前沿知识、发展动态。
五、进行类比小节,加深知识理解
关键词: 基础有机化学实验 绿色化学 实验室安全教育
基础有机化学实验是一门实验性很强的基础学科,对创新型人才的培养起到了非常重要的作用。安徽师范大学化学与材料科学学院十分重视化学实验教学改革,不断优化化学实验内容,调整教学方法,努力探索在实验过程中提高学生的动手技能和创新能力,把对学生能力的培养贯穿于实验教学的每一个环节。基础有机化学实验教学改革正逐步走向完善。
一、目前安徽师范大学基础有机化学实验教学状况
1.强化学生课前预习,不打无准备之仗。
实验前预习是做好化学实验的前提条件之一,实验前预习包括认真阅读实验教材、掌握实验原理、掌握实验操作步骤、了解所用到的实验仪器使用方法及相关药品的物理和化学性质,掌握化学实验成败的关键点。并且写出预习报告,课前接受教师的检查和提问。预习报告内容包括:实验目的、实验原理、主要试剂和仪器、反应装置图等。通过实验前预习,学生在做实验前能深刻理解掌握实验原理和步骤,避免在实验中出现“按方抓药”的现象,从而保证实验效果[1]。
2.精选实验内容,节省实验时间,取得良好的教学效果。
通过安徽师范大学几代教育工作者共同努力,通过实验教学实践,基础有机化学实验课内容已经初步形成,具体见表1。原来有机物合成实验比较多,比如苯甲酸的制备,肉桂醛的提取和鉴定等,现行实验已经做了更改。作为基础有机化学实验,我们增加了基本操作性实验,减少了有机合成实验。所谓万丈高楼平地起,作为省属重点师范大学,我们很重视基础知识的掌握和基本操作的练习,这为学生以后的综合有机化学实验的学习和将来的科学研究和创新奠定了良好基础。
表1 基础有机化学实验课程安排表[6]
3.优化教学方法,培养学生创新思维能力。
首先,运用多媒体进行教学以适应社会发展的需要。将多媒体运用到教学中展现出了较以往黑版式书写教学更多的优点,尤其对实验教学更加体现出良好的效果。它能将文字转变为图形,生动地体现实验操作过程,使学生能及时注意到实验操作中容易出现的纰漏点,降低学生在具体实验操作过程中出现错误的几率,增强实验效果。其次,加强了对学生实验过程的指导,指导教师一直坚守在实验室,及时和学生进行交流,为学生解答实验中所遇到的疑惑。在实验即将结束时,对学生的实验结果进行检查,对于产率低、产品纯度差等由操作失误引起的问题进行分析,让学生彻底领悟实验要点和掌握实验技能,这是实验教学改革的目的,同时让学生自己找出其他可行性实验方案,并进行对比,找出优缺点。此举极大地了开发了学生的创新能力。
4.完善了实验教学考核体系。
我们改变了以往只通过实验考试和实验报告考察(各占50%)的考核体系,现在的考核模式在以往基础上,更加侧重于平时的实验技能的考察:包括学生的实验预备情况、实验过程中操作能力、实验结果的分析和实验结束后学生整理台面、处理污染物的方法和能力。新的考核体系实验考试占30%,实验预习占30%,平时实验室实际操作能力占40%。此举不仅避免了单一的考核体系对学生实验成绩考核的误差,而且使学生实验更加规范化,避免了学生平时实验课出现不认真的现象。[2]
二、基础有机化学实验教学改革的探索
1.绿色化学改革。
绿色化学已成为当今社会化学研究的前沿区域,全球化学污染比较严重,严重影响居民生活和生命安全。[3—4]随着工业生产批量化,人类对环保要求越来越高。要有效地控制污染,必须从源头上加以遏制。虽然每次化学实验排放污染物的量很少,但是多批次的学生实验会使排放的污染物的累积量惊人。控制好化学实验室污染物的排放对于环境保护有重大意义。以下对有效控制实验室污染物的排放进行分析:
(1)减少实验反应物物质的量并将有机物循环利用。
要控制污染物的排放,必须从源头着手。在化学实验中,有效减少反应物物质的量势在必行。对于有机物合成实验,必须改变原来将大量药品用于实验的模式,代之以微量进行实验。将有机物循环利用也是减少化学污染排放的良好措施,表一中实验(3)和实验(8)的药品可以循环利用,在对乙酰苯胺进行制备后,保存多余的乙酰苯胺,待下一年度有机物重结晶进行再次利用。加强有机物的循环利用既能节省药品,又能保护环境。
(2)尽量使用易处理、无毒性药品代替管制、毒性比较大的药品。
目前,国家对药品进行控制和管理。尤其是对剧毒、易制毒、易燃易爆性药品限制性出售,一般市面上这类药品已经销声匿迹,需要采购的单位必须经过公安部门的审批。使用易处理、无毒性药品已是大势所趋。使用危害小的化学试剂,提高了实验教学安全性,且有利于社会治安。在实验(4)中,我们可以选择乙酸乙酯代替乙醚萃取冰醋酸和水的混合液中的醋酸。乙醚属于易制毒药品,并且具有麻醉性,用乙酸乙酯代替乙醚,既能达到萃取醋酸的目的,又易于购买,对环境污染小。
(3)对反应产生的污染物进行后续处理,严禁向下水道倾倒。
有机化学实验很难避免化学反应产生的污染物,尤其是有机合成实验,为防止这类化学污染物危害生活环境,对反应产生的污染物进行后续处理已经迫在眉睫。化学污染物的处理有两种方式,一是实验室人员对污染物进行处理,二是采购污染物处理设备。针对基础有机化学实验,污染物主要来源于实验(8)和实验(9),一般采取方式一进行解决。乙酸乙酯的合成实验中,可以在合成装置后面接上尾气吸收装置。这样既能使废气得到处理,又能增强学生的环保意识。在乙酰苯胺熔点测定实验中,实验结束后,我们可以将装有乙酰苯胺的熔点管收集起来,放置于空气中自然冷却,经过研碎、溶解、过滤,重新收集乙酰苯胺。少量的废弃物排放对环境污染小,但是周而复始的有机化学实验教学会使这种污染物积少成多,为防止污染,我们不得不引起足够重视。
2.适当增加应用型实验和开放性实验。
为了提高学生对基础有机化学实验的学习兴趣,缩小学校和社会对人才培养与需求之间的差距,增强学生社会竞争力,可在实验教学内容上增加应用型实验和开放性实验。阿司匹林学名乙酰水杨酸,具有解热止痛和治疗感冒的作用。增加阿司匹林的合成实验,不仅巩固了重结晶提纯法操作,而且对于应用型人才培养起到了举足轻重的作用。设置开放性实验必须根据学校实验室自身条件和学生总体素质水平展开。开放性实验项目可包括现代有机分析仪器的操作实验、与科研相结合的开放性实验、[5]与校企合作项目相结合的开放性实验。开放性实验让学生接触到平常很少或者几乎没见过的大型仪器,极大地提高了学习积极性,很快参与到全开放实验教学的全过程中。开放性实验教学为学生提供了一个展示自我能力的机会和平台,与我校的人才培养目标紧密结合。过去的实验教学目的是培养学生的基本操作技能,验证理论的正确性,培养学生实事求是的科学素养,这固然重要,但忽略了学生的主动性和创新性。通过增加应用型实验和开放性实验,能拓宽学生视野,增强学生科研创新能力,激起学生的求知欲,同时为学生学习后续专业课程打下坚实基础。
3.开设化学实验室安全教育课,增强师生安全意识。
随着我国高等教育的不断发展,化学实验室教科研活动日趋平凡,各种实验室安全问题日益凸显,强化实验室安全管理,建设教科研不断运行及不断创新的实验室是高校师生不可忽视的一项重要工作。长期以来,化学实验室安全教育一直以来没有得到足够重视,一般只是在学生上实验课之前由授课老师简单提一下,并没有做系统、全面的讲解。学生掌握的只是支离破碎的安全教育相关知识。在此境况下,开设化学实验室安全教育课已不可或缺。化学实验室安全教育课内容包括:①化学实验室规则和注意事项;②各种常见的强酸、强碱、易燃、易爆、易制毒、剧毒药品的使用方法和预防;③常见灭火器分类和使用方法;④实验室废液的处理;⑤外伤、化学腐蚀的预防和处理;⑥安全用电。[6]对学生实施系统性、全面性实验室安全教育,不仅能大大提高实验室的利用率,减少人为灾害带来的损失,而且能强化学实验教学效果。
三、结语
我们在现有化学实验教学框架下进行了改革,优化了实验教学体系,学生的综合素质得到了提高。他们基础扎实、动手能力强,并且具有一定的开拓创新能力,得到了社会各界一致好评。在进行有机化学实验改革的同时,还要着力促进教师团结合作,提高教师业务水平。基础有机化学实验改革还需继续探索,为培养出与现实接轨、社会满意的新型人才作出贡献。
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