前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的生物途径的有机化学主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
例如通过“化学与生活”的学习,学生将了解氨基酸、蛋白质的结构和性质特点,了解某些药物(如阿司匹林)的主要成分和疗效,了解生活中常用的高分子材料的化学成分及其性能,能够评价高分子材料对人类生活质量和环境质量的影响,知道甲醛等主要污染物的危害,认识“白色污染”危害和防治办法等。通过“化学与技术”的学习,学生学习的有关煤、石油、塑料等材料等专题中渗透了有机化学研究的基本思想和方法。通过“实验化学”的学习,学生将对醛、酚、羧酸、酯等有机化合物的性质与相关反应有更深入的认识。由此可见,高中化学新课程是经过整体设计的体系,学生不管选择哪一个模块进行学习,都可以掌握必备的有机化学知识,都能够达到高中阶段基本的要求,既保证基础性又具有选择性。“有机化学基础”模块则系统地对有机化合物的组成、结构、性质、应用等进行研究,同时对学生进行有机化学研究方法指导与训练,其难度和要求与其他模块涉及的有机化学内容要求相对要高。该模块为选修模块,对有机化学感兴趣的学生,可以通过学习提高学生对科学探究重要性的认识,并发展学生的实验技能,激发学生学习有机化学的兴趣,帮助学生认识有机化学对促进社会发展、提高人类生存质量、提高人类社会文明发达程度所发挥的重大作用,从而帮助学生树立学习化学和研究化学的志向,提高学生的科学素养。
二、化学作业的重要性
化学作业作为连接教师和学生的纽带,起着非常重要的作用。学生通过完成作业,对所学知识内容进行巩固和消化,能培养科维和分析问题、解决问题的能力,是提高素养、培养学生能力的重要途径。其次,教师通过批改作业,能发现教学中存在的问题,便于及时洞察教学进度和改革教学方法,提高教学质量。因此,化学作业是与有机化学教学活动的有机组成部分,是检验、巩固和反馈教学效果的有效途径,是教学活动的延续和补充,更是学生发挥创造力、张扬个性的渠道之一。把作业作为一种手段和教学过程,不仅能反馈、吸收、弥补、加强知识,而且能把所学知识加以应用。
三、有机化学作业有效设计的途径
(一)兴趣类型作业,激发学生的学习有机化学的兴趣。学生在初中时,已学过一些有机物的知识,所学知识比较简单,高中阶段的有机化学理论难度大、范围广,学生学起来有点吃力,容易产生厌学情绪。为此,我们为了激发学生学习兴趣,让学生对“有机化学基础理论中的规律“编排成“快板”,并在校园艺术文化节中表演。既激发了学生学习有机化学的兴趣,又陶冶了情操。《趣味有机化学快板》:有机化学并不难,记准通式是关键。双键为烯叁键炔,单键相连便是烷。脂肪族的排成链,芳香族的带苯环。异构共用分子式,通式通用同系间。烯烃加成烷取代,衍生物看官能团。羧酸羟基连烃基,称作醇醛及羧酸。羰基醚键和氨基,衍生物是酮醚胺。苯带羟基称苯酚,萘是双苯相并联。去H加O叫氧化,去O加H叫还原。醇类氧化变酮醛,醛类氧化变羧酸。羧酸比碳酸强,而碳酸强于苯酚。光照卤代在侧链,催化卤代在苯环。烃的卤代衍生物,卤素能被羟基换。消去一个小分子,生成稀和氢卤酸。钾钠能换醇中氢,银镜反应可辨醛。氢氧化铜多元醇,溶液混合呈绛蓝。醇加羧酸生成酯,酯类水解变醇酸。苯酚遇溴沉淀白,淀粉遇碘色变蓝。氨基酸兼酸碱性,甲酸是酸又像醛。聚合单体变链节,断裂π键相串联。千变万化多趣味,无限风光任登攀。
(二)生活类型作业,让化学作业回归生活。设计作业时,面向学生,立足课本,放眼课外,充分利用现实生活中的资源,让学生在生活中学化学、用化学。案例:学习有机物的性质、用途。设计作业:课前布置学生调查日常生活中接触的有机物的性质、用途。上课时,分小组汇报调查结果。例如,有一个小组在探究生活中化学物质的溶解性、可燃性、耐热性、电离性,设计了实验。①将一定量的食盐、花生油分别加入到两支盛有2ml水的试管中,震荡片刻。②将一定量的食盐、花生油分别加入到两支盛有2ml汽油的试管中,震荡片刻。③取一小块聚乙烯塑料碎片,用酒精灯加热。④将氯化钠溶液和汽油溶液分别作导电性试验,接通电源后,观察电流表指针是否偏转。
(三)自主类型作业,向自主型、研究型、合作型课题作业转变。新课程改革就是为了改变以往只重视知识的传授,让学生在学习基础知识与技能的同时也学会学习,倡导学生主动学习并注重培养学生的探究动手能力、搜集和处理信息的能力、分析解决问题的能力和交流合作的能力。案例一:(学习了乙烯的性质后,布置课后思考作业。)请根据自己学过的化学知识设计一个实验,证明乙烯与溴水发生地反应是加成反应而不是取代反应。案例二:(学习苯的结构前,布置预习作业。)探究苯的结构:1.按照苯的凯库勒式,你认为苯可能有哪些结构特点?2.根据苯的凯库勒式,预测苯应该具有怎样的化学性质?3.如何设计实验证明你的猜想?
关键词:有机化学;生物化学;有机及生物化学;实践教学改革
高等职业院校食品专业的培养目标是使学生掌握食品专业的基本知识、基本技能,具有较高综合素质、较强实践能力,能够适应食品生产企业及相关行业、部门第一线工作岗位需要的高级技术性人才[1]。这样的培养目标,既要强调“高层次”,以区别于中等职业教育,又要强调“应用型”和“一线性”,以区别于普通高等教育。为实现这一培养目标,按照专科教育“理论教学以够用为度”的原则,加大实践教学的力度,同时注意在整个教学过程中处理好各方面的关系。
长期以来,受我国教育教学模式的制约,食品专业四大化学(无机化学、有机化学、分析化学、生物化学)都是独立设课,这种模式存在的问题一是未考虑专业培养目标及专业特点的差异,教学方法、教学内容都不能做到有的放矢;二是课程的内容存在不同程度的重复,给理论教学和实践教学带来许多不便,该加强的基础理论得不到加强,该突出的实践环节得不到突出;三是未考虑到专科生学时学制短、需强化实践技能训练[2]。有机化学和生物化学的整合缩短了学时,使学生有更多的时间学到更多的专业知识,又有合理的专业基础知识结构,为后期学习专业技术核心课程打下基础,又可在进入某一特定职业后仍具有灵活的转岗能力。这不仅满足科技发展和职业领域变化的需要,还可满足个人职业生涯不断发展的需要。
一、实践课程整合的可行性
1.有机化学和生物化学课程的性质、目的和任务
有机化学和生物化学课程都是高等学校食品加工、食品营养与检测等专业的技术理论基础课。有机化学课程的目的和任务是使学生系统地掌握有机化合物的命名、结构、性质等方面知识。生物化学课程是研究生物体物质的组成、结构及其在体内的化学变化,以及这些变化与生理机能关系的一门学科。从两门课程的性质、目的和任务,可以看出有机化学是生物化学的基础,二者具有整合重组的条件。
2.两门课程的内容
有机化学主要是关于各大类基本的有机化合物的化学,生物化学主要是蛋白质、糖类、脂类、核酸的化学及其代谢。无论从化合物的结构,还是从化学反应上讲,有机化学是生物化学的基础,生物化学是有机化学的延伸,两者相互补充。因此,从内容上看,仅仅只是知识的深浅,教学的要求和处理的方法不同。
二、实践课程整合的具体内容
两门实践课程内容整合的基本原则:(1)食品专业培养目标和特点;(2)缩短教学时数,增加实践教学时数,不影响教学效果;(3)有利于教师的教学和学生的学习。
原来课程设置为一年级第一学期开设有机化学,教学时数60学时,第二学期开设生物化学,教学时数60学时,课程体系改革后一年级第一学期就开设有机及生物化学,教学时数80学时,教学时数大大减少。主要内容及学时分配见表1。
三、课程整合,不断深化实践教学改革
课程体系改革后一年级第一学期就开设有机及生物化学的实验,而多数学生的化学基础比较薄弱。因此,教学过程中,我们又从以下几个方面进行教学改革。
首先,我们觉得应给学生打好基础。有机化学部分,着重从有机化合物的结构、命名和化学反应特点上下功夫,让学生体会到有机化合物的基本结构都是以碳链为骨架,只不过由于官能团连在不同碳链骨架上,才产生了种类繁多的有机化合物。在烃中一定要把命名讲透。只要烃类的命名掌握好,以后各类化合物的命名就迎刃而解了。注重分析基本化学反应,部分与生化联系紧密的知识点详细讲解,有的放矢,如酯化反应、烯醇式化合物重排、缩醛反应等。
生物化学部分让学生明确生化是以四大生物分子的结构、功能和代谢为主线的,让学生从总体上来把握这部分内容。生物大分子的结构与功能部分,物质代谢部分在讲授时一般做到条理清晰、言简意赅、突出重点。尽量体现动态生化的特点,使学生了解单个细胞中所发生的某一条代谢途径,让学生了解各条代谢途径之间的相互联系,系统的学习生物化学。
第二,运用多媒体技术与板书相结合的教学手段[3]。有机及生物化学是研究微观的看不到的世界,是一个常变常新的动态世界,理论性强,内容抽象,代谢途径错综复杂且相互联系,知识更新快,使学生感到既枯燥乏味又难以理解和记忆。在充分利用现代化教学方法的基础上,采用必要的板书教学,二者取长补短,取得了良好的教学效果。如在讲解糖酵解时,由于这是学生学到的第一个代谢途径,一定要详细讲解,先采用板书详细分析分子化学结构、能量水平、酶的特性等,让学生体会到代谢途径是生命体的化学反应规律,最后采用幻灯片总结归纳帮助学生理解和记忆。通过多媒体与板书相结合的教学手段,大大提高了学生的学习效率,提高了教学质量。
第三,重视化合物立体结构的教学。立体化学是有机及生物化学中的一个重要组成部分,教学过程中我们始终把化合物的结构贯穿于全书之中,是本书的一个重点和难点。主要包括碳架的空间结构,旋光异构,蛋白质、糖、脂、核酸的空间结构。其中有机化学部分碳架的结构、旋光异构是学习理解生化部分生物大分子结构的基础。同时注重前后知识点的联系,比如在讲解旋光异构体时,可以以肉碱为例,让学生认识到旋光性异构体的生理活性不同,只有左旋肉碱有减肥的功能,而右旋肉碱没有。左旋肉碱为什么可以用作减肥药,是因为其参与脂肪的分解代谢,这样前后知识就连贯起来了。不仅加深学生对知识点的理解,还能激发学生的兴趣,感受到学科发展的动态、进展和成果的应用。当然这些知识的学习需要学生有很强的空间想象力,同时借助模型和多媒体帮助学生理解生物大分子的结构。
第四,教学内容要结合专业课补充相关知识。有机及生物化学课是一门专业基础课,在主要章节教学切题处补充跟专业课相关的知识,以提高学生的实际运用能力。如,在学习蛋白质变性时,让学生认识到,食物煮熟的过程就是蛋白质变性的过程,变性后的蛋白易被消化吸收,豆浆中的蛋白质不变性是制不成豆腐的;讲到酶一章,适当介绍食品加工过程中常用的酶及酶工程相关的知识。
第五,重视实验课教学。有机及生物化学是一门理论与实验密切结合的课程。尽管两门课融合后教学时数减少,但我们提出必须重视实验课的教学。对于一些性质或验证性试验,拍成录像,课堂播放,如烃的性质、酶的底物专一性等。重点放在对学生基本技能的培养,基本实验操作,基本仪器的使用,规范操作手法。开设的实验要能够培养学生技能,如红辣椒中红色素的测定、蛋白质等电点的测定、还原性糖的测定等。实验课教学时数为16学时,为日后其它实验课打下良好的基础。
四、课程整合的可行性的评价
1.教学改革实施成功与否的评价标准有很多方面,但学生考核成绩是一个重要的检验标准
我校2010级食品专业的学生164人,一年级第一学期开设有机化学,第二学期开设生物化学;2011级食品专业学生156人,一年级第一学期开设有机及生物化学,对其期末考核成绩(包括期末考试成绩和实验考核成绩)进行分析研究。采用难度相当的两套试卷测试,2010级平均成绩为70.6分,2011级平均成绩为72.5分,方差分析P>0.05,两者不显著。实验技能考核,2010级平均成绩82.6分,2011级平均成绩为84.8分,两者不显著P>0.05。由此可见,两门课的整合并未影响学生学习效果。
2.专业课老师对教学改革给出了很高的评价
课程改革后,我们走访了专业课老师,对课程整合的改革,他们给予充分的肯定,称课程的整合,并未影响学生的基础知识,削弱学生实践动手能力,反而可以为学习更多的专业课或提早开设专业课提供更多的时间,更好地提高了学生的动手能力。有机化学和生物化学两门课程的重组整合,打破课程间的壁垒,删去重复性内容,突出知识以专业技术课程服务为原则。既为学生打下一定的专业理论基础,又使学生具有较强的应用能力;既有较强的针对性,又考虑到学生个人在专业上的发展。
五、实践课程整合存在的问题及应对措施
1.师资队伍的调整
多年来,由于两门课都独立设课讲授,课程整合后,势必要求授课教师在教学内容、教学手段等方面有所改进,要求教师具有更广的知识面,为完成好整合后新课程的教学,要合理配备师资,要加强教师的交叉专业交叉学科培养[2]。
2.学生化学基础不同
随着高等教育大众化的不断推进和高考科目设置的改革,专科院校招考时对学生高中所选科目没有限制,把未选考化学的学生招进了本专业,导致同一个班的学生化学基础不同,给专科院校的大学化学教学提出了巨大挑战。教学过程中,该加强的基础理论要加强,该加强的动手能力要加强,该突出的专业相关的实验实践环节要突出。教师要了解每一位学生的情况,做到教者有的放矢,学者心中有数,争取共同进步。
3.有机及生物化学内容多,难度大
在调查的252名同学中,70%的学生认为课程内容多,难度大。兴趣是学生学习的原动力,这就要求教师在教学过程中充分激发学生的学习热情。多运用比喻,多联系生产生活实际,多开设实践课,使授课变得生动有趣,师生互动,教学相长,激发学生的主观能动性。对学生的学习始终要给予及时的、耐心的鼓励、指导、辅导,始终激励学生奋发向上。通过老师的鼓励和细心的教授,学生就会喜欢这门课,对有机及生物化学难度的认识就会降低。
当然,食品专业的行业涉及面广、分工复杂、体系庞大,而专业知识所涉及的基础理论知识多而广,我们将继续深化教学和实践的改革,提高教学质量。
参考文献:
[1] 朱珠.高职高专教育农学类食品专业人才培养规格和课程
体系改革与建设的研究与实践[R].吉林粮食高等专科
学校,2005.
[2] 刘彬.环境工程专业普通化学和物理化学融合教学的改革
[J].大学化学,2003,(4):27-29.
有机化学实验数字化教学优势问题条件有机化学是药学专业必修的基础课,是学生后续专业课程(生物化学、中药化学等)学习的基础。化学是一门以实验为基础的学科,有机化学实验是有机化学教学中必不可少的内容,通过实验除了可以加深、巩固课堂讲授的知识外,更重要的是培养学生观察能力、独立思考能力、创新能力,培养学生实事求是的科学态度、严谨细致的工作作风和良好的实验工作习惯,为以后进一步的学习、工作和科研打下扎实的基础。
目前,有机化学实验大多是验证性实验,综合性、设计性实验较少,教学方法陈旧,通常是教师将实验目的、步骤、注意事项反复讲解后学生按部就班的完成实验,学生在实验过程中被动的接受信息,不需要思考、探索,只需按照预设指令进行操作即可。通过实验,学生只是熟悉、规范了仪器的基本操作,加深了实验现象,并不能提高思考、创造能力,对于培养学生的创新意识和科学研究的精神具有抑制作用。如何提高实验课程的效率,提高学生实验热情,培养学生实验能力是我们目前亟待解决的问题。
随着现代教育信息技术的发展,校园网的建立和完善,数字化教学手段越来越广泛的运用于教学过程中。将数字化教学手段运用的实验教学中,实现有机化学实验数字化教学,将能更好地实现有机化学实验的培养目标。
一、有机化学实验数字化教学内容及优势
数字化实验是基于计算机平台的使用,以真实的实验为基础完成的实验,包括多媒体展现的实验、虚拟仿真实验及借助传感器的实验。与传统实验相比,数字化实验采集数据量大,占用时间少,实验不受时空的限制等优势。
1.多媒体展现实验
有机化学实验中会用到的很多易燃、易爆,有毒的试剂,或实验过程中会产生有毒有害气体,做这些实验有一定危险性,且会对学生的身体有一定伤害,因此我们可以通过图片、视频、视频剪辑、Flas、PowerPoint等多种方式展现实验,避免这些危害。如对于毒性、气味很大或条件不允许的实验,我们可以将实验过程录制或模拟制作出来,让学生观看视频。再如,一些有机化学实验反应原理,我们可以利用Flas将实验原理制作成动画,促进学生对知识的理解,增强学生学习兴趣。在学生进入实验室进行实验操作前,我们可以通过多媒体展示实验,使学生熟悉实验装置、操作步骤和实验变化情况,这将有助于学生对实验的实际操作。
2.虚拟仿真实验
由于学生的数量较多,分组实验不能达到让每个同学都能动手操作的要求,通过开展虚拟仿真实验,可以给学生提供更多的实验机会,使每个学生都能进行实验操作。学生可以通过数字化实验平台访问虚拟实验室,做各种虚拟仿真实验。通过虚拟仿真实验,学生可以更多的接触、了解实验,同时虚拟实验可以为学生提供一种更便捷的实施自己设计的实验方案的途径。在虚拟仿真实验室,学生想做什么实验就可以做什么实验,想怎么操作就怎么操作,不受实验教程的约束,可以进行多种尝试,不用担心危险,对提高学生实验热情,激发实验积极性有重要意义。
3借助传感器的实验
传感器的精密度极高,反应极灵敏,可以保证实验准确无误,得到的结论真实可靠。有机化学实验中有许多实验是需要学生进行温度、pH值等测定的,学生在进行试验时经常会由于操作问题使读数有所偏差,若用相应的传感器进行实验则可避免这类误差。如可利用温度传感器测定有机化合物熔点,利用 pH值传感器测定食醋的总酸量、利用色度传感器测定食物中铁元素的含量等。借助传感器进行实验,可以使实验数据更加精确,减少误差,调动学生实验积极性。
二、实现有机化学实验数字化教学必备条件
实现有机化学实验数字化教学需要多方面的准备,如有机化学实验室、数据采集器与各类传感器、计算机等硬件设备;应用软件、数字化实验平台等。
1.有机化学实验室
有机化学实验室的建设,除了配备基本的实验药品、仪器、通风装置等有机化学实验必需设备,为学生进行科学探究活动奠定物质基础外,还应能够做到定时向学生开放实验室,为学生开展探究活动创造良好的条件。
2.硬件设备
实现有机化学实验数字化教学必不可少的专业技术设备主要包括:数据采集器、各种传感器、计算机投影仪、电子白板等。传感器可精确地测量与传递实验中所测定的各种实验参数,所得实验数据通过数据采集器转到计算机中,计算机经由配套软件将数据以表格和图像形式呈现,并进行分析处理。
3.应用软件
多媒体实验常用软件多媒体实验常用软件有 Flash、PowerPoint等;传感器实验常用的主要是数据处理软件,如 DataStudio数据处理软件;仿真实验软件有多种,如美国 COREL公司开发的虚拟化学实验室 COREL Chemlab,南京金华科软件有限公司开发的仿真化学实验室 V3.5。
4.创建有机化学数字化实验教学网络平台
创建基于数字化校园网的化学数字化实验教学网络平台,通过数字化实验教学网络平台把各种教学资源整合起来,把教师、学生、教学资源联系起来。
目前,有机化学实验数字化教学还存在一些问题,如数字化实验室建设不完善,无法完全对学生开放;教师观念落后,数字化实验教学能力和水平较低;学生已经习惯了传统实验教学,独立思考能力较差;有机化学实验内容单一,缺乏数字化实验案例等,但相信随着经济的发展,科技的进步,有机化学实验数字化教学将成为有机化学教学的一个重要方式。
有机化学实验数字化教学具有多方面优势,在培养具有实践能力和创新能力的高素质人才方面具有重要意义。有机化学数字化教学并非否定、摒弃传统实验教学,而是将二者有机融合,这样才能更好地达到培养学生的目的。
参考文献:
[1]钱扬义,杜永峰.掌上实验技术(The lab Hand technology)与中学理科探究[J].化学教育,2004,(08):12-16.
[2]吴秀玲,杜召民.化学课程中数字化教学设计的探索[J].化工设计通讯,2015,41(02):54-56.
[3]原渭兰,邱杰.数字化实验教学改革的研究与思考[J].实验技术与管理,2011,28(07):138-140.
教学内容是课堂教学的核心,合理编排教学内容是关系着学生能否理解接受课堂知识的关键。由于现代有机化学与各学科间的交叉关系进一步发展,尤其与生命科学的关系更加密切,我们在教学内容的编排上,注重理论联系实际和关注前沿知识,把最新的信息及时传达给学生。例如:自由基是有机化学课程重要的教学内容,也是生命科学常用的术语,我们在教学中将自由基与人的衰老和疾病的产生联系起来,将抽象的立体异构现象与医学中经典事例结合起来讲解,通过这样的教学使医学专业学生能感受到所学知识的实用性,提高了其学习兴趣。这些内容所占的教学时间也许只有几分钟,但前沿性与医学实践联系紧密的内容一定要有,这样可以更好地激发学生的好奇心与求知欲。医用有机化学的教学应淡化有机化合物的工业制备等纯化学反应和性质内容的教学,加大有机化学基础理论和基本反应规律的教学。我们牢牢把握“结构决定性质”这一基本规律,在教学中先把不同类的有机物的结构特征讲透彻,引导学生去发现“此类有机物主要会发生什么化学反应”的问题,然后在与学生探究“这类反应是怎样进行的”的问题过程中运用活性中间体的稳定性、反应能量变化、过渡态理论、化学热力学和动力学方法来分析反应的活性和反应的区域选择性,把医用有机化学中六大基本反应类型如氧化还原反应、自由基取代反应、亲核取代反应、亲核加成反应、亲电加成反应和亲电取代反应等基本内容介绍给学生。这样有助于学生理解和掌握有机化学的本质和规律,为学习和研究生命体中化学变化规律奠定基础。另外,在有机化学教学中要重视前后关联知识点,使每堂课的内容形成一条鲜明的主线,然后围绕它讲清楚。例如讲解“环己烷的椅式构象”这个知识点,六元环是一种非常普遍的环状结构,是许多有机物的基本结构。其中椅式构象中直立键和平伏键,它们在椅式构象中的排布规律,椅式构象的转环后变化乃至椅式构象的画法都非常重要。我们借助视频和三维动画把这些内容讲明白,学生掌握了并能正确地画出椅式构象的透视式,就可以使学生少走弯路,少点迷惑,用节省下的时间去理解更深刻的知识内容。
2发挥多媒体教学的优势,精心优化教学设计
计算机技术的发展和网络资源平台的完善,为教学提供了多样化的技术支持。这要求教师学会利用丰富的网络资源去充实有机化学课堂的信息量,能熟练地使用现代信息技术制作生动有趣的多媒体课件去吸引学生的注意力。如今医学专业的有机化学的教学课时有所减少,但不能降低有机化学的教学质量。针对这一现状,我们反复审视医用有机化学的教学内容,精心优化教学设计,制作了《有机化学CAI教学课件》和《有机化学双语教学网络课程》多媒体课件。在制作这些课件过程中,充分运用了Chem3D、Flash等软件演示了有机化合物的立体结构并形象地模拟了经典的有机化学反应机制,将以往平面的和相对抽象的讲解立体地、多角度地表现出来,使学生更容易接受课堂内容,从而达到有效的课堂教学。我们使用Firework、Dreamweaver、Photoshop等软件制作了网络课程,其特色是将整个教学软件分成预习与自学、习题库、知识拓展、立体结构演示等几个模块,每个模块中的内容相对独立,但其中关联部分又做好链接,把3D动画、视频等丰富的信息融合在一起。学生可以根据自己的学习情况,利用软件进行自助式学习,巩固了学习的效果。《有机化学双语教学网络课程》多媒体课件和《有机化学CAI教学课件》曾在国家级、省级多媒体课件大赛中获得一等奖,课件已被多个院校引进,师生反映良好。一个优秀的多媒体课件在医用有机化学多媒体教学上合理使用是必需的。教师要驾驭好课堂,利用好课堂的每一分钟,就要将教学设计做好。我们在课堂上积极运用启发式教学,重视学生思考互动的设计以及对知识点延伸拓展程度的把握。例如讲解有机化学中“电子效应”这一内容时,先让学生们根据课前收集的资料在课堂前10分钟内先做一个陈述,然后老师与学生就“电子效应”的成因、传递的途径等相关问题进行讨论,鼓励学生发挥自己的想象力,畅所欲言。讨论之后,老师讲解时注意把“电子效应”对化合物的物理性质、化学性质的影响作为经典例子进行详细分析,使学生认识到“电子效应”在有机化学中重要性。最后,师生一起比较归纳“诱导效应”和“共轭效应”这两种“电子效应”的不同之处。这其中老师运用问题驱动式教学充分调动学生的学习主动性,抽象的有机化学理论通过“讨论-分析-比较-归纳”的教学设计,使整个教学过程符合学生的认知规律,学生也容易理解接受这些知识点。
3以“学生为本”,培养学生的自主学习
社会信息化程度的提高,学习资源大为丰富,大学生已有很好的获取知识途径,他们的学习模式也逐渐由“被动”变为“主动”。因此,我们在医用有机化学教学中强调“以学生为本”,为学生营造和谐、合作、平等、相互尊重的学习氛围,让学生在轻松、愉快的心情下学习,鼓励他们大胆质疑,可以自由提问;积极引导学生思考,探讨解决问题的不同方法。在教学过程中注重培养学生的自主性学习,提高学生的实践能力和创新能力。如在学习“对映异构与药物的生物活性”时,这个知识点的本质就是再次强调“结构决定性质”,我们引导学生分析了对映异构与顺反异构、构象异构的异同点,使学生掌握了对映异构现象的一般性,而为什么对映异构体会有不同的生物活性甚至有的异构体没有活性,这一内容没有专门讲授,则是根据医学生已具备相当的医学专业知识,有意留下思考和探索的空间,让他们自己去查资料撰写小论文进行讨论,学生自然而然地就会对“对映异构”知识点有较全面系统的认识,这真正使学生感受到他们是学习的主人,是良好的教学效果的最终体现者。另外,良好的师生关系也是保证有效完成教学任务的重要条件,也是调动学生自主学习积极性的要素。老师在课堂教学中面对学生时应多些微笑,语气和蔼但要有激情,切忌平铺直叙;有时需要下讲台走进学生中,而不是一副“高高在上”的架势,这些举止可以拉近老师与学生间的距离,营造轻松活泼的教学氛围,为学生提供一个锻炼创新能力的舞台。老师在课后应主动与学习状况不理想的学生谈心,耐心地倾听,悉心为他们指导。
关键词:绿色化学;有机化学;教学
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)51-0250-02
一、引言
“绿色化学”又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,是设计研究没有或尽可能少的环境负作用,并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程,包括原料和试剂在反应中的充分利用。它是实现化学污染防治的基本方法和科学手段,是一门从源头上阻止污染的化学。绿色化学适用各种化学领域,是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂和产物、副产物等的使用和产生。
有机化学是化学的重要组成部分,有机化学实验是高校化学化工、环境、医学、农学等专业重要的基础课,对学生掌握有机化学知识,培养思维能力有着十分重要的作用。有机合成化学实验中使用的许多试剂、溶剂、催化剂以及排放的废料,都易对环境产生污染,影响实验者的健康,所以在有机化学实验教学中实行绿色化学教育,培养学生的绿色化和环保意识有十分重要的意义,也是高校有机化学实验教学改革的重点,因此,实现有机化学实验绿色化教学势在必行。作为多年从事有机化学实验教学的教师,结合实际教学情况和体会,对有机化学实验的绿色化,提出了一些想法,并进行了初步的实践。现将我们在有机化学实验教学过程中的一些经验总结如下。
二、合理设计实验,体现绿色化学思想
在保证达到实验教学目的和使学生能够掌握基本操作技能的前提下,有机化学实验要尽力遵循绿色化的途径。实验内容应尽量选用毒性小、废弃物少、污染轻的实验。例如:“己二酸的制备”实验,可以采用高锰酸钾替代硝酸做氧化剂,避免实验中产生大量有毒的氮氧化物气体和使用硝酸带来的强腐蚀性。又如:利用液溴制备溴苯的实验,液溴有毒,腐蚀性大,可以选用低毒高活性的溴化剂N-溴代丁二酰亚胺代替。
三、绿色化学理念在实验过程中的渗透
我们在有机化学实验教学中尽可能地实现实验内容的绿色化,注意培养学生的绿色化学意识。结合学校的实际情况,合理选择有机化学实验内容,不选用苯、甲苯、二氯甲烷、硝基苯、苯胺等毒性较大的试剂作为溶剂、原料和产品进行实验。总之,在有机化学实验的操作过程中,要把绿色化学的理念贯穿到整个有机化学实验的教学之中。
(一)试剂的选择
时至今日,人们己形成了一种固定思维模式,习惯地将有机反应放在溶剂中进行。在传统的有机合成中,有机溶剂是最常见的反应介质,因为他们能很好地溶解有机物,保证物料混合均匀和热量交换稳定,但有机溶剂的毒性和难以回收又成为对环境造成污染的主要因素。随着绿色化学的发展,新的绿色合成技术和合成方法不断涌现,这为有机实验的绿色化提供了很多有效途径。近年来无溶剂、绿色溶剂(离子液体、超临界流体、水)在有机合成中的应用得到了空前的发展,这些手段对于加快反应速度、减少能耗、减小污染有很重要的作用。
1.无溶剂的化学合成。在过去的近30年中,无溶剂化学合成得到很大发展。在合成中通常需要使用一些助剂,如催化剂或固体载体,也可能用到光、研磨、微波加热和超声波等方法。例如:苯基环己酮与查尔酮的Michael加成反应,可以使用溴化四丁胺为催化剂,在室温下用研磨的方法合成。又如:2-苯基四氢喹唑啉的合成,可以在无溶剂条件下由2-氨基苯胺与苯甲醛的缩合,转化率很高。
2.选用水为介质的合成。以水为介质的有机反应是“与环境友好的合成反应”的一个重要组成部分。水相中的有机反应具有许多优点:操作简便、安全,没有有机溶剂的易燃、易爆等问题。在有机合成方面,可以省略许多诸如官能团的保护和去保护等的合成步骤。水的资源丰富,成本低廉,不会污染环境,因此是潜在的“与环境友善”的反应介质。
3.选用绿色溶剂的化学合成。绿色溶剂被认为是绿色化学中很有前景的一类反应介质,尤其是离子液体。离子液体的研究是近年来绿色化学领域的研究热点之一,室温离子液体是一类特殊的液体熔融盐,具有优良的物理化学性质及可修饰、调变的阴阳离子结构,且可循环使用,被认为是替代常用挥发性有机溶剂的新型绿色溶剂。近几年来,离子液体作为一种绿色溶剂及催化剂在有机合成中发挥了独特的作用,受到人们越来越多的关注。因此,在离子液体中进行有机反应成为化学研究的一个重要领域。例如:在芳醛与丙烯酸甲醋的不对称Baylis-Hillman合成反应中,用季铵盐型离子液体作为溶剂,产率很高。又如:在离子液体中进行的Suzuki交叉偶合反应与传统方法相比具有诸多优势:少量的催化剂即可使反应活性明显提高;无副产物产生,产物纯净且容易分离;反应可以在空气中进行,产率不降低,催化剂不分解;催化体系可以重复使用。
(二)积极开展微量或半微量实验,减少试剂消耗和污染
传统的常量实验具有现象明显、操作方便的优点,但消耗多、污染大,不利于环境友好。微量或半微量实验推广已有十几年,逐渐引起各国化学教育界的广泛重视,已成为国际趋势,成为化学实验改革的方向之一。目前我国已有数百所大中学校开始在化学教学中采用微型实验,取得了很好的社会与经济效益。微型化学实验主要有以下几方面的特点:节约药品、节省能源、降低实验成本;实验迅速;减少环境污染,避免不安全隐患;能激发学生学习的兴趣,提高学生实验技能。例如:2-甲基-2-己醇的制备、乙酰乙酸乙酯的制备、肉桂酸的制备等实验,按照实验教材药品用量的■进行实验。在同样可以达到实验目的同时,减少了废弃物的排放量,保护了环境。总之,微型化学实验不仅有利于培养学生的创新能力、提高教学质量,也有利于师生的身心健康以及培养环保意识和绿色化学的理念。
(三)绿色催化剂的选择
催化剂在化学合成中起着十分重要的作用,每种新型催化剂的发现及催化工艺的研制成功,都会引起化学工业的重大革新。绿色催化自然是绿色化学研究的另一个重要内容。少量、高效催化剂的加入可以大大加快反应的速率、提高反应的选择性及降低副反应的产生。绿色催化剂还应该具备清洁无毒和可循环使用的特点。目前有机合成中使用的绿色催化剂主要包括固体酸、固体碱、晶格氧选择氧化催化剂等非均相催化剂以及生物催化剂(酶催化剂)。例如:在传统的有机合成中,烷基化、酯化、水合、酰化、烃类异构化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸催化剂,这些催化剂在工艺上难以连续生产,不易分离,对设备腐蚀严重,危害人体健康,产生废液废渣,污染环境。而我们可以选择分子筛、杂多酸、超强酸等新型催化剂。又如异丁烷与丁烯的烷基化反应原来使用氢氰酸或硫酸作催化剂,现在可用新开发的负载型磺酸盐/SiO2催化剂代替。
(四)目标产物的绿色化
绿色产品,应具有合理的使用功能及使用寿命,产品易于回收、利用和再生,在使用过程中和使用后不会危害生态环境和人体健康,报废后易于处置,在环境条件下容易降解。在有机实验中联系实际,如目前大量使用的聚苯乙烯发泡塑料快餐盒,使用以后成为垃圾,在自然条件下,需数百年才能降解,对环境带来严重的影响。为了加速它的自然降解,我们生产时可以在其中加入光敏剂、化学助剂等,使其在使用后几个月内即分解成无害物质。
(五)废弃物的回收利用
有机化学实验过程中使用的有机溶剂,一般毒性较大、难处理,随意倒掉这些有机溶剂,不仅对环境造成严重污染,还会造成药品的浪费。基于绿色化学原则,处理这些有机溶剂,应进行重新蒸馏后利用,或在实验中重复再次使用。对于在实验过程中产生的有毒物质也要积极处理,例如:在制备正溴丁烷的实验中会产生腐蚀性气体溴化氢,要使用氢氧化钠溶液进行吸收处理,对水银温度计破损洒出的汞认真进行收集,并撒硫磺粉进行处理,尽可能减少对学生的危害。对于某些数量较少、浓度较高确实无法回收使用的有机废液,可采用活性炭吸附法、过氧化氢氧化法处理,或在燃烧炉中供给充分的氧气使其完全燃烧。对实验中产生的废酸、废碱,要指导学生倒入相应容器中,经中和至近中性(pH=6-9)时方可排放。通过有机化学实验绿色化实践,有效地做到实验药品循环使用,减少环境污染,使绿色化学教育在实验教学中对学生起到潜移默化的作用,提高了学生的环保意识。
(六)多媒体在有机实验教学中的应用
随着科技的发展和计算机普及,多媒体已成为化学实验教学发展的趋势和必然,将多媒体技术引入实验教学,对提高学生化学实验操作技能和对实验的理解起着重要的作用。例如:像易燃易爆等危险性较大的实验、毒性较大且不易控制的实验,可使用多媒体教学辅助手段来代替此类实验,既保证了学生的安全,保护了环境,又达到了良好的教学效果。例如:在制备亚磷酸二苯酯的实验中,反应出来的粗品需进行减压蒸馏,如反应瓶温度达到250℃,体系中存在微量的氧,亚磷酸将会冒烟,发生爆炸。
四、学生绿色化学意识的加强
我国绿色化学教育还处于起步阶段,但化学实验绿色化已经成为化学教学改革发展的必然趋势,将成为培养学生的绿色化学观念和创新能力的重要途径。有机化学实验教学不仅需要培养学生的基本化学实验技能,同时应把绿色化学思想融于实验教学之中,让学生了解绿色化学,树立起绿色意识。
实践证明,在有机化学实验教学中渗透绿色化学教育是可行的。
参考文献:
性综合性有机化学实验考核制度。通过几届尝试性教学,极大提高了学生的学习兴趣,使有机化学实验教学效果得到明显改善。为高校有机化学实验课的教学提供了一个创新体系与借鉴。
关键词:信息化;有机化学实验;课程;教学研究
0引言
随着现代科技的发展,多媒体与网络技术的进步,信息化在教育教学改革中发挥着更加重要的作用。信息化为教学模式、教学内容、教学方法与手段的改革都注入了新活力[1],席卷全球的“慕课”、国家精品开放
课程、“微课”等,都是对传统高等教育的冲击和挑战。基于网络平台的优质学术资源可方便地传播和共享,促进了教育公平及教育均衡的发展[2]。有机化学实验是化学、生物和医学等专业的一门重要的基础实践
课,是一门实践性非常强的学科。有机化学实验的目的是培养学生有机化学基本实验操作技能,是对有机化学理论的验证与补充,是提高学生实际动手能力和创新能力的重要途径。在如今信息化的时代,将信息化资
源应用到有机化学实验教学中,将会使教学手段、教学内容、教学效果和效率等方面有较大的改善。作者结合有机化学实验课程的理论实践教学,根据多年的有机化学理论课和实验课的教学经验,探讨如何进行有机
化学实验课教学改革,以适应信息化条件下学生学习有机化学实验技能的需要,满足社会对高技能型人才培养的需求。
1建设“教、学、做”理实一体化有机化学实验教学场所
2016年,学校实现了全无线网覆盖,在此条件下,我们在实验室增加配备了多媒体、投影仪、若干台电脑和少量课桌凳,将原有实验室改建为“教、学、做”理实一体化教学场所。实践教学时可以播放动画、视频文
件,并且在实验过程中遇到问题的时候,可以在实验室用电脑利用校园数据库和信息化平台迅速解决问题。例如:当进行正丁醚制备实验,对粗产品进行萃取操作时,会出现不分层,分三层,甚至分四层的现象。这时
老师可引导学生利用网络查资料解决这一疑难问题,从而改变了以前有问题总是找老师解决的状态,让学生学会自己解决问题,使学生学习自然而然的由被动变为主动,由此实现“教、学、做”理实一体化教学场景
。我们通过几届这样的教学改革实践,极大地调动了学生对有机化学实验课的学习积极性,取得了令人满意的效果。
2信息化条件下,增加有机化学实验慕课(MOOC)网络课堂教学
大规模开放在线课程(massiveopenonlinecourses,MOOC)是2012年兴起的一场席卷全球的信息化教学革命[3]。教师将课程内容拍摄成微视频,学生可以通过网络平台观看学习每次课的视频。学生这种自主学习的方
式,改变了传统的教育方式,学生更容易快速的获取吸收知识。早期的实验课教学采取的方式都是老师先讲,学生再做实验。由于在学生做实验之前老师会认真讲解,造成了学生依赖心理,学生课前对今天所做的实
验几乎不预习,以至于在实验中不思考,实验失败的几率很大,并且也不去主动探究实验过程中出现的问题(实验正常和异常现象)的原因,从而导致理论和实践的验证达不到完美的合理解释。如今,由于信息化的发
展,网络教学已广泛应用到很多课程的教学中,近几年,我们也完成了有机化学实验课程的MOOC视频制作,开发了有机化学实验的课前预习思考题,并上传至网络平台上。我们要求学生课前在网络平台上利用慕课资
源对每一个实验进行预习。由于网络视频化的教学方式比较受学生欢迎,学生在睡觉之前拿着手机就能对明天的实验进行预习,通过视频观看之后再写预习报告,这样两遍预习之后,学生在实验中就可以脱离课本,
独立的操作实验,专心的观察实验现象,避免了以往变看书边操作,实验过程在心里连贯不上的问题。改变了以前“照方抓药”的坏习惯,达到了实验教学是为例让学生学习知识、培养能力、掌握技能的目的;同时,
也培养了学生独立思考问题和解决问题的能力。
3以任务为驱动,进行教学内容的整合,变零散性实验为综合性实验
目前,有机化学实验的教学内容大体上分为三大块:基本操作实验、有机合成实验及有机物的性质实验,而且大多数院校都是按照这样的顺序去安排实验。这种实验安排方法会阻碍学生的探索性和综合考虑问题能力的
提高,许多学生基本就“按部就班“,按照书本上的实验步骤,一步一步地边看书边完成实验操作,对实验的过程和每一步实验的目的只知其然而不知其所以然。这样不但提高不了学生的实验技能,还容易使学生成
为一个不动脑的机器人。鉴于此,我们在实验内容的安排上做了调整,把这三大块穿插在一起,以任务为驱动,让学生每次实验都是有目的的、有步骤的、有原理和操作过程的、有具体的实验任务的、能看到成果的
,使有机化学实验多步骤、多元化。例如:以制备纯净的乙酰苯胺为任务,将三个有机实验进行整合,顺序为:乙酰苯胺的制备实验、重结晶基本操作实验、熔点的测定实验、红外光谱检测实验。学生首先制备乙酰苯
胺,然后再以乙酰苯胺为原料,进行重结晶实验,接着用熔点的测定的方法来检测重结晶分离的好坏,针对纯度比较高的乙酰苯胺产品做红外检测。做这类综合性实验时学生思想上会高度重视,通过前期基础实验的
锻炼,学生们已经具备了非常熟练的操作技能,做综合实验时,操作起来谨慎认真,出现问题了会及时分析,认真总结经验教训,因此实验能达到满意的效果。通过对几届实验后的学生调查,学生对改革后的有机实
验课的满意度由以前的65%提高到96%。这种类型的实验既能提高学生分析问题和解决问题的能力,又能巩固各类有机反应的理论知识,使学生在做有机化学实验时具有综合思考问题的习惯,理论和实践同步得到大步
提升。
4最终构建“两层次、一创新、递进式”有机化学实验教学体系
本着实践教学要“保证学生的主体地位、教师辅助”的教学理念,培养学生的学习兴趣及探索精神,我院有机化学实验教学采用“两层次、一创新、递进式”教学体系。其中“两层次”是指有机化学实验教学体系和
信息化网络教学体系。在学生进实验室做有机实验之前,学生在学校的网络平台上自主学习有机实验的基本知识,如加热、冷却、干燥等,并且观看有机化学实验慕课的相关内容,对本次实验进行预习。在网络教学
平台上,教师对每次实验留有预习思考题,学生带着问题去做实验,在实验过程中学生可以认真操作,仔细观察,及时记录实验现象,积极思考实验原理,进而解答思考题。“创新性、递进式”是指在前期基础实验
结束后,为培养学生完整的实验研究工作方法及科研创新能力,完成实现从知识技能向研究能力培养的转化过程,以培养学生的科研素质和创新能力,使他们的综合素质有所提高。我们对一部分学生开设“创新开放
式实验课”,其课程的设计为:①学生可以自主选择课题和实验内容;②根据其课题通过校园网数据库查阅有关文献、设计出合成路线、装置图及实验方案等;③学生制定实验方案,老师指点修改,最终制订出行之有效
的实验方案;④学生独立进行实验,有问题时,教师给予相应的指导;⑤利用校园网数据库,撰写有关的研究性实验报告论文。这样的课程设计可以使学生增进师生交流、扩大知识面,进一步提高学生的学习积极性。
同时,增加了两个开放实验室,为学生课余时间完成自己感兴趣的课题提供了条件,使学生能掌握一套自主完成科研创新实验的技能方法。
5建立过程性综合性有机化学实验考核制度
以往的实验考核制度大都是根据学生的成绩报告评分。但由于报告可能存在着相互抄袭的情况,或是有的学生报告写得很好,其实操作水平一般,所以仅凭报告打分存在着极大的不合理性,这样会极大损伤实验动手
能力强的学生的积极性。经过本次的有机化学实验教学改革,我们将有机化学实验考核分为了两大块:线上考核和线下考核。线上考核成绩占期末总评成绩的40%,线下考核成绩占期末总评成绩的60%。线上考核是让学
生在每个实验预习时,完成网络平台上的每个实验的视频教学,实验结束后完成网络平台上每个实验的思考题解答;线下考核即是老师对学生的实验过程的表现、实验操作能力、实验报告的书写及实验操作技能的期末
考核等方面的打分。有机化学实验的期末考核采取学生抽签决定自己做哪一个实验,实验完成后由教师针对其操作的熟练程度对其进行打分。线下考核注重过程性,即使学生本次实验失败,没有得到产品,只要其实
验过程中认真操作,并且能很好的分析出自己失败的原因,那么本次实验报告的成绩仍然可以拿到高分。
6结语
在如今的信息化环境下,我们充分利用信息化资源提高了教学效果,完善了实训设施以及先进的信息化教学资源和手段,建立了一套完整的有机实验课程教学体系。这套改革方法是对有机化学理论学习的重要补充和
拓展,是实现“做中学”的重要保障。有机化学实验通过实训教学场所的改善,课程网络预习的补充,实验内容的整合,建立了“两层次、一创新、递进式”有机化学实验教学体系。通过这次教学改革,大大提高了
学生学习有机化学实验课程的兴趣,提高了学生在实践操作过程中的专注力、独立思考能力、综合分析能力和解决问题的能力,最终大大提高了有机化学实验教学的教学效果。本次教学改革为有机化学实验课程的教
学提供了一种新型方法,是信息化与有机化学实验融合的一种有益探索。关于信息化和有机实验融合的深度研究有待今后进一步开发。
参考文献:
[1]李建英.高职信息化课程教学模式改革的研究.文教资料,2015,(18):151-152.
[2]薛晶滢,倪小勇.教育信息化趋势下的大学英语教学改革探析.中国教育信息化,2015,(24):42-45.
关键词:药学;有机化学;教学改革;农业院校
中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1002-4107(2014)04-0003-02
有机化学是高等农业院校药学专业重要的基础课之一,担负着培养厚基础、宽口径、动手能力强、有创新性的全面发展的药学人才的任务[1]。药物的分子设计、化学合成、构效关系分析以及药物与生物靶标的相互作用的研究等,都涉及了大量的有机化学的原理与方法。缺少有机化学原理和方法的支撑,药物化学和新药研发难以发展。为培养新世纪的应用型药学人才,有机化学的教学内容必须结合药学专业的特点来设置。这也符合《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》和《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》中提出的全面提高高等教育质量、扩大应用型人才培养的要求。
一、药学专业有机化学教学现状
有机化学是高等农业院校中植物类、动物类、食品类和生命科学等各专业的重要基础课,并与许多学科交叉渗透,在解决人类可持续发展和生命运动等问题中发挥着越来越重要的作用。目前许多农业院校有机化学课程的开设还是涉农的不同专业用一样的教材、学要求、统一考试,对不同专业没有区分,导致基础课程与专业需求有脱节现象,不利于研究型、应用型人才的培养。药学领域与有机化学关系十分密切,如在新药的研究开发、药物的合成、制备、质量控制和体内代谢的研究中都要应用有机化学的理论和知识,从分子水平认识疾病和药物的作用机制将推动新药的研究与开发。这样的专业对有机化学知识的要求就要比农业院校其他专业高,内容要深。
针对药学专业的特点,结合培养目标,设置有别于其他专业的有机化学教学内容,不仅可以为学生后续课程如中药化学、药物化学、药物分析、制药工程反应基础、生物药剂学等的学习打下坚实的理论基础,也可以使学生在这些课程学习中自觉应用化学原理加深对药物合成、检测、分析等过程的理解,进而培养学生综合运用知识和解决实际问题的能力,使培养出来的学生理论水平高,动手能力强,专业素养好,能够满足社会对高级药学人才的需求。因此,农业院校药学专业有机化学教学的改革具有很强的现实意义。
二、药学专业有机化学教学改革的对策
(一)单独设课
有机化学教育同其他高等教育一样,也经历了不断的教学改革,并在教学内容和方法上取得了显著成效。但是,多数农业院校有机化学基础课程内容的设置并没有因专业不同而不同,当然也有些院校的药学专业开设与其他专业不同的教学内容。黑龙江八一农垦大学有制药工程和动物药学专业,以前有机化学课程设置完全一样,用同样的教材,讲授相同的教学内容,各专业没有区别。但是问题逐渐暴露出来,这点化学知识对于药学专业的其他后续课程的学习根本就不够。2010年生命学院和动物科技学院的领导与化学教研室部分教师一起探讨、协商了有机化学的教学改革问题。目前,黑龙江八一农垦大学药学专业有机化学课程设置已做了调整,采用单独的教材、教学进度、教学大纲,增加学时,单独考核。
根据制药学专业的特点以及专业定位, 在教材的选用、 教学大纲的确定、 教学内容的选择等方面,我们都做了充分论证,选用倪沛洲主编的《有机化学》作为教材,教学大纲与专业课教师共同研究制定[2]。教学内容在保持有机化学理论体系相对完整和系统的前提下,在内容的选择、重点与难点的把握方面,反复研究,力求使该课程所讲授的内容更贴近药学专业的特点和需求。例如立体化学、手性化合物、杂环部分,对于农科各专业,只讲授比较基础的内容,不作过高过深要求,但对于药学专业讲的内容要多、要深,要重点要求;再比如碳负离子的反应,在农科有机化学教材中并没有单独列出一章,只是在相关章节中介绍了几个简单的反应,而在倪沛洲主编的《有机化学》中单独列出一章,这部分内容在药物合成中有很重要的应用,所以要重点讲授,重点要求。
(二)尝试多种教学方法
课堂教学是提升教学质量的关键,师生互动是培养学生兴趣的手段,学生课下探究是提高学生能力的有效办法。我们重点围绕提高课堂效率,培养学生兴趣和提升能力进行教学方法改革,改革过程中正确处理普遍性与特殊性的关系,既要提炼出符合药学相关专业共性的教学方法,又要结合学生的层次、其他课程的开设顺序、学生的知识储备,任课教师做出必要的调整。即所谓 “教学有法而无定法”,探讨符合学生实际、易于调动学生学习的积极性、激发学生学习的兴趣的教学方法是我们教学改革追求的目标。教学中改变传统的“满堂灌”式教学方法,采取问题探究、类比归纳、专题讨论等多种教学方法。将教材的部分内容及学生提出的疑难问题进行加工整理,提出具有普遍性、启发性的问题。比如在讲旋光异构时,可以从同分异构现象出发,设计出一系列问题,层层深入,引导学生思考、辨析、解决问题,在此基础上加以分析、 归纳,总结出知识的内在联系和一般规律,这样可以培养学生分析问题和解决问题的能力。还可以就某些问题进行专题讨论,培养学生语言表达、逻辑思维能力,有利于学生互相取长补短、相互学习,激发学生学习兴趣。教学过程中,我们还让学生撰写科研小论文、综述、查阅学科前沿,比如“手性药物的研究进展”、“阿司匹林的多种合成方法简介”等,在课堂上加以介绍,开阔学生视野,培养学生科研能力,提高学生的综合素质。
有机化学涉及微观世界的内容较多,如电子云的空间形状、轨道的杂化过程、化学反应机理、旋光异构体、立体异构、共价键的形成等内容抽象,理解难度大。针对这些内容我们开发了多媒体课件,课件力求形象、逼真,通过课件对抽象的反应过程、分子形状、分子构型进行宏观模拟,变静为动。同时我们利用多媒体课件形象再现了药物生产的工业过程,使有机化学教学过程更加直观、生动,加深了学生对知识的理解。多媒体课件的制作既要突出专业特点,又要不断创新,为此我们制定了多媒体课件使用准用制度,保证授课质量。有些内容如分子结构、立体化学等也运用模型进行讲授。同时我们还引导学生利用网络资源进行学习,培养学生的自学能力。
(三)优化实验内容
黑龙江八一农垦大学药学专业的实验课教学和理论教学的改革是同步进行的,由于有机化学课程设置的改革,所以在实验内容上也进行了相应的变动,除了开设一些基础知识、基本技能训练的实验内容之外,还陆续和准备开出与药学专业相关的综合实验内容,如药物合成、药物分析等,比如冬青油的合成,乙酰水杨酸的制备等。此外,我们结合国家和省实施的大学生创新训练项目,学院教师开展的科研项目,组织学生结合自身职业规划有目的地进行申报,在实践中培养学生的基本技能和创新能力,为使之成为合格的药学人才奠定基础。
(四)提升课程实习质量
学校确定了培养高素质应用型本科人才的培养目标,为了确保目标的实现,必须加强课程实习环节。目前,由于学生人数较多,教学经费投入不足,学生实习场地和实习组织难度较大,课程实习有被削弱的倾向,甚至有被毕业实习、学生暑期社会实践所替代的现象。这种现象必须引起高度重视,课程实习有助于提升学生对课程的整体认知,进而对学生加强专业教育,有助于了解工业生产流程和劳动纪律,进而加强学生的团结协作精神的教育。所以课题组着重研究了课程实习的整体设计方案,提出课程实习注重时效性,即将课程实习安排在理论课程的前期或中期,以便于学生对课程的整体把握。课程实习注重合理的规模,将学生适当分组,避免走马观花。课程实习要加强组织,做到要求明确,指导到位,考核科学。
(五)完善课程考核方法
课程成绩仍然是学生关注的重点之一,所以课程考核是课程教学的隐形指挥棒,适应课程特点、培养要求,调动学生积极性的考核方法是我们追求的。所以该课程的考核办法确定的基本原则为:理论和实验单独考核、注重过程、方法多样、随时调整。即任课教师根据学生课堂学习的出勤率、回答问题、上课纪律、平时测验、课程实习、专题研讨报告等实际状况在合理的区间内设计平时成绩的比重,进而强化过程考核。鼓励任课教师进行多种考核模式探讨,比如同一门课程内根据内容设计必修与选修相结合的考核模式,微课程考核模式等等。教师设计的考核模式如果科学,可以定期调整考核办法。
(六)组建稳定的教学团队
自药学专业有机化学课程设置改革,我们立即组建了相对稳定的教学团队,组建教学团队的原则:除了注重合理的年龄结构、职称结构、学历结构之外,注重考虑了不同科研方向教师的合理搭配,加强双师型教师的培养和配备。使得任课教师均有多年授课经验,职称、学历高,经验丰富,同时也加强对年轻教师的培养,通过听课、外出培训、国内访学等多种途径培养青年教师,使之迅速成长,使该课程教学团队更加稳定,结构合理,保证教学任务的顺利进行。
21世纪是药学迅猛发展的一个世纪[3]。随着知识经济的到来,对高校培养的药学专业人才提出了更高的要求,要使他们不仅具有扎实的专业知识和广博的基础知识,更应具有科研创新能力和良好的综合素质。而有机化学课程是基础,是重要基石,我们应坚持不懈地进行教学方法改革,没有最好,只有更好。优化教学环节,灵活运用教学方法,提高教学质量,使培养出来的学生既具有一定的理论水平,又具备较强的专业技能,能够适应社会对高级药学人才的需求[4]。
参考文献:
[1]汪佳凤,王萍,薛璇等.对药学类专业有机化学课的教学体会[J].广州化工,2011,(1).
[2]倪沛洲.有机化学[M].北京:人民卫生出版社,2010.
[3]王孝伟,刘俊义.六年制药学专业有机化学教学方法初探[J].医学教育,2005,(1).
[4]闫云辉等.药学(剂)专业有机化学教学改革的探索与实践[J].中国现代药物应用,2010,(13).
收稿日期:2013-09-16
关键词:有机化学;教学改革;探索
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)32-0050-02
《有机化学》是一门实践性强、理论性高的基础课,随着科技的高速发展,目前已经广泛渗透到生命、材料、环保、能源、信息等多学科领域中。《有机化学》作为化学学科中最活跃的领域,发展异常迅速,其基本内容较多,而高校在教学改革中不断压缩基础课学时,重视实验实践课程,使得高校在《有机化学》教学内容和学时安排上的矛盾日益突出[1]。既要完成既定的教学计划、保证教学质量,又要重视培养学生的素质和创新能力,《有机化学》教学改革工作尤显重要。因此,如何提高教学质量,改革《有机化学》的教学内容和教学方法,建立适合现代化教学进程的新的教学体系,是我们目前面临的新课题[2]。
一、精选教学内容,培养学生学习兴趣
爱因斯坦说:兴趣是最好的老师。在整个教学过程中,针对笔者所在的学校本科生实际招生情况,首先得激发学生对《有机化学》的兴趣。
1.重视化学史的学习,激发学生对《有机化学》的兴趣。绪论课是学生接触和了解《有机化学》的第一课,绪论课内容的安排和讲解对学生的学习心理、学习态度和学习方法等会有深远的影响。在其他章节的课堂上,适时适量穿插一些有关化学史的故事,也可激发学生对《有机化学》的兴趣。如德国化学家维勒说:有机化学看起来就像一个原始森林,充满着最诱人的东西……。如讲解苯的凯库勒结构式时,介绍其发现的场景及其后来化学和物理手段的验证,让同学们感受伟人的猜测、想象及成功的喜悦,感受科学研究和探索的乐趣,激发创造性学习和研究《有机化学》的兴趣[4]。
2.结合专业知识,丰富课堂内容,增强学习兴趣。“诺贝尔奖”是众所周知的,《有机化学》中涉及人名的规则或反应非常多,每章中选择具有代表性的获得“诺贝尔化学奖”的名人,介绍其生平及主要成就,如俄国化学家扎依采夫、法国化学家格利雅等。黄鸣龙还原法是有机化学史上迄今唯一一个用中国人名字命名的反应!介绍其在做Kishner-Wokff还原反应时的经历,说明此方法的发现有其偶然性,更重要的是其一贯严格的科学态度和严谨的治学精神。以黄鸣龙的经历激励学生努力学习,他严谨认真的实验态度完成每一个实验。另外,在介绍不同种类化合物时,结合专业知识丰富课堂教学内容。介绍立体化学时,联系化合物结构与生命现象,如减肥瘦身产品左旋肉碱、血浆代用品右旋糖酐等;食品专业介绍与人们日常生活密切相连的化学知识,如木糖醇;说明生活中红糖、白糖、冰糖和糖精的区别。这样的介绍不仅让学生了解生活常识,也激发他们的学习兴趣,进一步提高课堂教学的质量[5]。
另外,本书每一章节后都编有“阅读材料”,主要是与章节内容有关的有机化合物最新科技进展等。如可燃冰、烯烃的复分解反应、有机超分子化学等。
二、改进教学方法,重视学生能力的培养
1.课堂引题方式多样化。课堂教学的起始环节——引题,在课堂教学中至关重要,与能否激发学生的学习动机,提高学生的求知欲望密切相关[6]。一般而言,“复旧导新”的引题模式是教师课堂常用的,作者在介绍同类型的化学反应时常用,如复习烯烃的亲电加成反应,引出炔烃相应的化学性质;在介绍化合物命名方法时也常用,如复习烷烃的命名方法,引出烯烃的系统命名法。另外,运用与所学内容有关的故事或最新科技动态等,导入新章节的学习,如介绍苯环结构确定的故事。或用巧妙设疑的方式提出问题、引起“认知冲突”,激发学生的学习兴趣,如碳原子最外层2p轨道只有两个电子,而有机物碳原子四个价电子,这是为什么?引出共价键形成的杂化轨道理论。或用有机物分子结构模型,提出问题引起学生的关注和思考,如烯烃的构型异构,环烷烃的结构特点及环己烷的构象等。总之,课堂教学的引题方式不能一成不变,应该尽可能采用多种形式引题以激发学生的学习热情,使学生保持较高的学习兴趣。
2.课堂教学形式多样化。学生参与课堂教学的方式多种多样。如课堂上适时适量的“提问”,应该是教师上课必不可少的一种方式,是学生参与课堂教学的最简单的方法。这不仅能促进学生课堂注意力集中,也能激发学生的学习兴趣,引导学生认真思考,让学生的学习化被动为主动。让学生授课,教师听课的“角色互换”型教学方式,是学生直接参与课堂教学的一种形式,但不是所有的教学内容都可以这种形式进行。本教材第六章对映异构,前两小节基本概念较多,也有物理学中介绍的旋光性理论,可以“角色互换”型教学方式进行,也可在学生讲解的基础上,提出不足或不当之处,让学生进一步讨论。
3.课堂教学手段多样化。笔者所在的学校的学生来自全国各地,目前各省份高考科目的不统一,招生分数的不一致,使得同一专业学生基础知识的差异偏大,如食品专业,大部分学生学了生物没学化学,化工制药专业少部分学生没有学过化学等特殊现象。这就要求教师根据学生的智力、学习能力、学习基础和积极性的不同,做到尊重学生的个性特点,因材施教,以多样化的教学手段来激发学生的学习兴趣,引导学生学习。例如,在介绍烃分子结构时,以球棒模型进行现场演示,说明烷烃、烯烃和炔烃中碳原子的杂化形式的不同,既有效地表达了有机化合物结构的差异,也满足了学生的好奇性心理,增强了学生主动学习的意识。
在介绍对映异构现象时,利用多媒体手段制作Flas,说明生活中的手性现象,利用球棒模型现场演示说明有机物存在的手性现象。这既增强了学生的感性认识,也提高了学生的兴趣,并进一步提出手性化合物在现代医药方面的应用,提出什么是手性药物?结合之前的参与式讨论化合物的立体构型与其对映的药理作用,让学生深刻理解“化合物的结构决定其性质”的含义。
三、理论联系实际,强化“绿色化学”概念
在21世纪,随着人们生活水平的提高和健康意识的增强,人们更加重视环境保护,这就要求在工业生产中必须降低环境污染,提倡和推行绿色化工。因此,教师课堂授课时应该增加环境保护和绿色化工等方面的知识。在炔烃的亲电加成反应中,以二价汞盐为催化剂,与水加成后生成醛或酮,工业生产上以前曾用乙炔水合制备乙醛,但目前已经很少用了。这种方法既简便也容易分离纯化,优点较多,但反应中的催化剂汞盐极难处理,在环境中造成污染。在介绍合成方法设计合成路线时,强调选择最佳合成路线的理念,包括合成步骤少、合成路线合理、产物生成率高、易分离纯化等,以此说明使得“绿色化学”概念深入人心,为学生毕业后跟上时代步伐,解放思想,与时俱进打下坚实的基础。
总之,课堂教学是教师向学生传授知识的重要途径。为实现目前“厚基础、宽口径”人才的培养模式,在《有机化学》的教学中应抓住授课环节,改变教学方式,精选教学内容,理论联系实际,不断推陈出新,促进教学质量的提高,更好的实现教育目的。
参考文献:
[1]施鹏飞.基础有机化学教学的方法与实践[J].考试周刊,2008,2(40):138.
[2]王键.有机化学课程教学改革的探索与实践[J].宜宾学院学报,2007,27(12):107-108.
[3]何建玲.有机化学基础教程[M].北京大学出版社,2011.
摘要:本文根据成功素质教育要求,结合笔者多年的教学实践,就本校《有机化学》课程建设的指导思想、应把握的基本点极其教学基本要求作出自己的思考,以求教于同行。
关键词:《有机化学》;课程建设;素质本位;教学要求
中图分类号:G642.3文献标识码:A
武昌理工学院以“一切为了学生”、“办人民满意的教育”为宗旨,以促进大学生成人、成才、成功为根本目的,以成功素质教育为特色,致力于培养“专业素质扎实、非专业素质过硬、个性特长突出、创新与实践能力强”的高素质人才,促进学生实现学业成功与就业成功,并为今后的创业成功与事业成功奠定素质基础。学校创立的成功素质教育不仅是一种全新的大学教育理念与人才培养模式,更是激励学生志存高远、成就人生的大学精神和大学文化!
实施成功素质教育,课程建设是其关键之一。为加强课程建设,真正落实向每一门课要质量。学校今年要求进行每门课程建立核心档案材料,从11个方面进行要求,包括了教学的基本环节:备课、讲课、答疑、批改习题、实验课、生产实习、课程设计、毕业设计、考核等,通过对《有机化学》的研讨我感到收获很大。
一、《有机化学》课程建设的指导思想:从“知识本位”转变为“素质本位”
在建立制药工程《有机化学》课程档案材料的过程中,我对教育理念、课程设置、教学方式、考评体系及教学管理等方面进行了总结,认为新教育理念和培养模式的关键是将传统的“知识本位”转变为“素质本位”,进行全方位改革,整体推进素质教育。素质教育不仅仅是单方面的品德教育、知识教育或心理教育等,而需要从教育制度、培养模式、课程计划、教育方法、教育评价等方面全面贯彻“素质本位”理念,树立“内化”教育观。通过各种方式和途径促使学生将教育内容内化为素质,成为专业素质扎实、非专业素质过硬、个性特长突出,具有较强创新精神和创新能力的人才,必须实行“两条腿走路”的教育,即在强化专业素质教育的前提下,同步推进非专业素质教育,按观念、品格、知识、能力、方法“五大体系”全面培养学生的专业素质和非专业素质。
通过本课程学习,培养学生以下专业素质
(1)使学生系统掌握有机化合物的结构和反应的基本理论和方法,正确理解碳化合物的变化规律
(2)有机化合物结构和性能相互联系的原则
(3)掌握分离、提纯及结构测定技术
(4)培养学生具有分析和解决一般有机化学问题,自学有机化学的能力
通过本课程学习,使学生养成以下非专业素质:
(1)诚实守信的作风;
(2)开拓创新的精神;
(3)团队合作的能力;
(4)实事求是的学习态度。
同时,应采取有力措施,着重帮助学生发现自己的发展潜质,以解决每个同学不同的问题进行因材施教,和学生共同定下答疑时间。充分开发学生的优势潜质和思维,促进学生个性和特长的充分发展。使学生在学习专业的同时,“观念体系”(世界观、人生观、价值观和创新精神、敬业精神、拼搏精神)和“能力体系”(创新能力、学习能力、管理能力、应变能力等)都得到提高。
二、《有机化学》课程建设应该把握的基本点
《有机化学》是制药工程专业重要的专业基础课,是理论和生产实际密切结合的应用性很强的课程,对本专业的人才培养有着至关重要的作用。本课程标准适合制药工程专业的学生使用,《有机化学》是在无机化学课程的基础上一门新的专业基础课,要求学生能应用现论和方法研究有机化合物的组成、结构、合成、物理和化学性质及其相互转化规律,注重培养基本技能,掌握实验的基本技能,培养实践能力和创新意识,应用所学的知识分析和解决制药生产中的实际问题,为学习后续课程如有机合成、药物化学、药物合成反应、药物分离反应等打下坚实的基础。
为了达到此目标,应把握以下几个基本点:
1. 注重创新能力、学习能力培养。注重专业基础素质教育,激发他们的学习兴趣,提高抽象思维能力,增强理论联系实际的能力。鼓励有强烈的怀疑精神、批判精神和创新精神,培养勇于的创新精神。
2. 突出学生个性、尊重潜质个体差异、因材施教。本门课程在目标设定、教学过程、课程评价和教学资源开发等方面都突出以学生为主体的思想。课程实施应成为学生在教师指导下构建知识、提高技能、活跃思维、展现个性和拓展视野的过程。
3. 教材选用和推荐的参考书相结合,拓展知识面。教材可使用由李良学主编的《有机化学》,参考书可推荐如下几种:
姚映钦,《有机化学》(第二版),武汉理工大学出版社(2004);
吕以仙、陆阳,《有机化学》(第6版),人民卫生出版社(2005);
邢其毅、徐瑞秋、周政、裴伟伟,《基础有机化学》第三版(上、下册),高等教育出版社(1993)。
4.改变教学方式、运用现代教学技术。积极利用音像、多媒体等技术,改变传统教学方式,增加学生对知识的感性认识,培养学生分析问题、解决问题的能力。改变一刀切、满堂灌、教完“拍了屁股走人” 的方式。而是要认真布置和批改作业,耐心解答学生的提问,有计划的辅导和答疑。,有针对性的开小灶。
5.考试改革。该课程采用理论考核和实践考试相结合的方式进行考核。理论考核以课堂提问、讨论、互动、课后作业和期末考试的形式记分,实验考核课以预习报告分、实验过程管理分、实验报告分和实验考核分记分。培养学生独立思考、团队精神、诚信品格。近几年将护理学专业的有机化学的考查改为以小论文的形式。一方面使学生将理论和实践相结合,另一方面为学生的毕业论文打下基础。总之,该课程考试改革要实现两个转变:一是由以考知识为主向以考应用能力为主转变;二是由闭卷考试的单一形式向开卷、面试和实验等多种考试形式转变。
6.实践教学培养学生的创新精神,提高管理能力、应变能力。本课程要求学生独立完成实验,写出预习报告、实验报告、实验考核。利用寒暑期到医药企业参观学习,完成认识实习,生产实习,把产、学、研有机的结合起来。
暑期每年我系都到制药厂进行社会实践活动,09级到武汉联合有限公司进行暑期社会实践,10级到中联药业四厂进行暑期社会实践。以培养“专业素质扎实、非专业素质过硬、个性特长突出、创新与实践能力强”的高素质人才,促进学生实现学业成功与就业成功,并为今后的创业成功与事业成功奠定素质基础。通过下到制药厂的社会实践活动,能让学生看到自己和市场需求之间的差距,看到自身知识和能力上存在的不足,比较客观地去重新认识、评价自我,逐渐摆正个人与社会、个人与人民群众的位置。同时有利于发展学生的组织协调能力和创新意识。我系学生在组织安排、以及校内外联系等方面积极参与的过程中,逐渐养成较强的组织能力、应变能力、适应能力、坚韧顽强的吃苦能力,逐渐养成务实的学习态度和生活作风,不断提高自己、完善自己。
三、《有机化学》课程教学的基本要求