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大学有机化学主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
有机合成化学,金属有机化学,生物有机与化学生物学,天然有机化学,物理有机化学。
考试科目如下:思想政治理论,英语,基础化学,物理化学。
参考书目:《基础有机化学》,《有机合成》,《Organic Chemistry》。
化学键是理解有机化合物结构的理论基础,有机化学中最常见的是σ键和π键,借助于GAMESS-US的计算结果可清楚地从三维空间立体显示σ键和π键的形成过程。图1是乙烷中的两个碳原子在最小基基组下相距不同距离时所对应的分子轨道的图像,从图中可明显看出当碳原子相距为3倍平衡键长(3Re)时,两个碳原子上的sp3杂化轨道不能有效重叠成键;当碳原子间距离靠近为2Re时,两个碳原子的sp3杂化轨道能够部分重叠形成弱的σ键;当碳原子间距离靠近到Re时,两个sp3杂化轨道可最大重叠形成稳定的沿键轴呈圆柱形对称的σ键。图2则显示了乙烯中两个碳原子上的2pz轨道从相距3Re逐渐靠近到Re按“肩并肩”方式形成成键π和反键π*轨道的过程。从图2可明显看出,π轨道在乙烯平面上的电子云密度为零,而通过两个位相相反的2pz轨道组合形成的反键π*轨道,原子间电子云密度明显降低。
2构象的演示
构象是有机化学中的一个基本概念,一般是在讲述烷烃的时候引入。这里以正丁烷中C2-C3单键内旋转为例来说明如何通过量子化学计算直观解释构象以及构象间的相互转换这些概念。图3是正丁烷在6-31G(d)基组下绕中心C2-C3旋转不同角度并限制性优化得到的不同构象的能量曲线。图中同时给出了各典型构象的相对能量及其立体分子结构。从图中所标示的分子结构的球棍模型可以明显看出,在二面角为180°(反交叉式)时,丁烷的两个甲基相聚最远,整个分子能量最低;而在二面角为60°(顺交叉式)时两个甲基的相互排斥使能量升高大约4.2kJ/mol,两者都处于势能曲线上的极小值点,都是较稳定的构象。从反交叉式转换到顺交叉式需要越过15.3kJ/mol的势垒。而另外的全重叠式和部分重叠式构象由于甲基相距太近,排斥能较大使得它们处于能量曲线上的极大值点,因此是不稳定构象。我们还可以利用频率计算得到的各构象相对自由能根据玻尔兹曼公式近似计算室温下各构象所占的比例。
3反应机理的演示
有机反应机理是有机化学的重要组成部分,也可以说是理解和掌握基本有机反应的基础。但是有机反应机理普遍较为抽象,对于刚接触到有机反应的学生而言显得难以掌握。若能够以动画的形式来直观化整个反应过程,显然有助于学生对反应机理的理解。这里我们以有机化学里常见的双分子亲核取代(SN2)反应和(氢迁移反应来说明如何通过计算化学来动画图示整个反应历程。3.1SN2反应图4显示的是6-31+G(d)基组下由内禀内坐标(IRC)方法计算得到的SN2反应F-+CH3ClCH3F+Cl-整个反应历程[6]。从IRC计算得到的反应路径可以很直观地阐明整个反应过程:F-从C-Cl键背面进攻C原子,随着反应的进行,F-和中心C原子的距离逐渐接近;与此同时,原来的C-Cl键的键长逐渐拉长;在反应的过渡态,C原子近似采用sp2杂化,和三个氢原子形成一个近似平面的结构,F-和Cl-分别位于这个平面的两侧,F和C以及C和Cl均是靠弱的σ键联系在一起,随后F-进一步靠近和C形成F-C键,Cl-离去最后形成自由的Cl-。整个反应过程可以制作成一个动画进行直观演示,活化能的数据也可直接从反应混合物和过渡态的相对能量差得到。3.2σ迁移反应σ迁移反应属于周环反应的一种,和有机化学中大多数离子型或者自由基反应机理不同,σ迁移反应一般是通过环状过渡态协同完成。这里我们以1,3-戊二烯的[1,5]σ氢迁移反应为例,说明通过量子化学计算结果所展示的整个协同反应历程(图5)。从IRC计算得到的结果可以直观重现整个反应过程:甲基上的氢逐渐向端基的烯基碳原子靠近,形成一个六元环过渡态结构,随后旧的碳氢键逐渐断裂、新碳氢键生成,最后形成产物。
4红外光谱的指认
[关键词]研究型大学;有机化学;教学探索;创新能力
在我国工科院校,不论理科方向还是工科方向,有机化学都是相关专业的基础课,有机化学的教学在学生的知识体系中占据着举足轻重的地位。同时,有机化学教学的实践与探索一直在进行,经过几十年的发展与改革,市面上针对有机化学的教材层出不穷,但万变不离其宗,历来有机领域所建立起来的基础知识、基本原理不变,仍然是我们教学工作者需要讲授的基本内容与重点,也是对学生提出的基本要求和研究型大学要求学生所必须理解、掌握与融会贯通的基础知识。在信息化技术改革与飞速发展的今天,学生获取知识与信息的手段和方法比以往发生了天翻地覆的变化,这就对我们现在大学课堂的教学模式与方法提出了更高的要求,特别是对于工科专业基础课的教学,不仅要与时俱进,更要推陈出新,从课程中引导学生的创新能力培养与课本知识学习无缝衔接。但目前存在这样的问题:一是学生群体用于科学文化知识的学习意识和学习能力发生了较大的质变。近几年来,高校基本上迎来了历史上独生子女比例较高的一批批大学生,个性强但独立性也稍差,用于对课本知识学习的时间不多动力不足[1]。二是先进电子科技的发展,查文献搜索科技信息以及互相之间的信息交流更加便利和及时,为学生提供了便利的同时却也给学生带来了消极的影响,多数学生基本不动手做笔记,而是依赖于教师的课件及希望教师所划出的考试重点,对化学反应的机理理解不透甚至不理解。三是由于课时的压缩,系统复习的时间不够,造成学生复习的仓促和顾此失彼。四是理论教学内容乏味单一,无法与基本的生产生活实际相联系,引起学生感兴趣的新东西新内容太少,教学效果不好[2]。基于这些问题,结合我校实施研究型大学发展模式的启动,我们从教学内容方面突出工程特点、教学方法方面实践有效学习、教学手段上引入新式工具及教学目标上注重培养学生创新能力四个方面对有机化学教学进行了初步的探索与实践,建立了一套适合于工科专业的有机化学教学模式,增强了学生对有机化学的学习兴趣,提高了教学质量。
1教学内容上突出工科特点
有机化学就是研究有机化合物的化学,是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用及其有关理论和方法的科学。有机化学不仅是化工专业的重要基础课,也是我校矿物加工专业和环境工程专业的必修基础课之一。在人类更加关注地球的生存环境和追求无害化生活质量的今天,有机化学的地位已经越来越突出,其原因是多类行业的污染排放控制中毒害最大也是最难处理的那部分有害物质大多与有机结构的物质有关,因此对有机物质的认识、研究与分析是实现可持续环保化发展所必备的知识与技能[3]。有机化学教学已经延续了上百年的历史,教学内容几十年不变但工科性不强,因此,对于我校研究型工科大学的特点,在教学内容安排上我们突出工科特点,由基本的有机合成原理引伸出这些原理在最新的科研领域中的应用,即能引发学生极大的课堂兴趣,又能拓宽学生的知识面,为后续专业领域的研究奠定一定的基础。首先,对教学内容进行精简和侧重点划分式讲解。目前,我校有机化学课程选择的是由徐寿昌主编的高等教育出版社的《有机化学》作为教材,并且根据我校学科特点及调整后的培养方案,将前十七章即从绪论、烷烃至杂环化合物作为教学内容,该教学内容的设置是按官能团分类方式进行安排,从各章的内容结构来看,基本上每章内容分为三大部分,第一部分为含有相同官能团的有机化合物的基础性质,包括分子结构、构造特征、物理性质和波谱特征等;第二部分为相同类官能团有机化合物的制备方法与反应、化学性质与反应机制,此部分是有机化学的重点内容,也是有机化学教学的核心部分;第三部分为含有此类官能团有机化合物的典型代表。根据这样一条主线,每章内容都有相同的规律性,便于学生总结归纳,同时把章节之间相互交叉的内容前后渗透着讲解,比如后面章节有机化合物制备的化学反应与前几章节化合物化学性质的反应部分相互重叠,讲课时进行了简化合并,让学生一目了然。从工科体系对有机化学知识的要求来看,每章的第一部分为物质基础知识,内容基本雷同,这部分在绪论的有机化合物的分类和命名中系统讲解后,后面章节不再累赘,完全可以靠学生自学解决,既能训练学生的总结归纳能力,又能让学生学会自己思考得出其中的规律性,有助于对基础理论的理解、掌握与记忆。而第三部分内容则相对简单易懂但又有些过时和繁琐,因此完全可以不放在课堂讲解,只作为一种常识留给学生自学,把更多的课堂时间用于扩展第二部分内容并向工科基础延伸。其次,对重点内容突出工科特色,强化有机化学在实践中的作用。工科最大的特点在于通过学习化学反应借助于工艺过程不仅仅是解决能得到什么,还要从原材料的来源、工艺路线、条件、以及产率等多方面考虑,而这些工程特点的内容通过引入有机化学最新的科研动态和应用成果体现出来,这也是最能引起学生极大学习兴趣的方式之一。大学生的课堂教学,调动学生的学习兴趣是教学过程中最为重要的一个方面,在精简教学内容、适当删除部分过时和繁琐部分内容的背景下,将经典有机化学理论与相关学科前沿发展相结合,适当交叉讲述与有机化学关系密切学科的新成果、新方法和新技术,如材料、环境、食品、能源等等,让学生感受到有机化学与我们身边的生活息息相关,既能激发学生听课与思考的动力,引发学生的兴趣,又能使学生充分体会到所学知识的实用性。例如,讲解“苯酚与羰基化合物的缩合反应”时,这历来都是学生最难以理解的几个反应之一,很可能因为难以理解而导致学生逐渐失去了兴趣,有些学生甚至放弃了这一部分,造成对这部分内容教师难教、学生难学的局面。为此,我们首先以生活中最新发生的事例——双酚A事件开始:有机化合物双酚A是世界上使用最广泛的工业原料之一,在塑料制品中添加双酚A可以使其具有无色透明、耐用、轻巧和突出的防冲击性能等特性,广泛用于水瓶、奶瓶、牙齿填充物等。可是最近卫生部明令禁止生产双酚A塑料奶瓶,而且这个禁令最早由欧盟提出而且已经在欧盟实施半年,但双酚A依然以其不可替代的优点广泛应用于其他方面。那双酚A又是什么呢?双酚A正是“苯酚与羰基化合物的缩合反应”的一种产物,由此切入这一反应类型机理的讲解,将复杂繁琐的有机反应机制与生产生活实际产品相结合,不但可以激发学生的好奇心,更会让学生带着强烈的求知欲在脑海里留下深刻的印象,并为后续课程中双酚A作为原材料去制备环氧树脂的工程路线的学习做好了铺垫。当然,诸如此类的反应机制大多都能与生产生活中的实例相结合,这些突出工科特点的教学内容既能强化基础又能保证教学内容的科学性和先进性,使学生充分体会到所学知识的可用性。再者,教学过程中渗透绿色化学,增强环保意识。有机化学的基本反应类型中有些化学反应尽管典型但后来在应用过程中综合考虑环境污染问题,已经过时或基本已被淘汰,对于这些反应,在教学过程中可以适当弱化其地位,只作为了解性内容介绍;同时,结合讲授内容适时补充一些绿色有机合成路线,提高学生的环保意识,使其感受到有机化学发展具备良好的应用前景。例如,酯交换反应是有机化学反应中的一大类,如聚碳酸酯的合成,作为一种工程塑料,聚碳酸酯是五大工程塑料中增长速度最快的,有机化学课程中是由双酚A和光气(COCl2)的酯交换法来合成,而Tundo报道了一种经酯交换和缩聚反应的绿色合成路线,先用二氧化碳代替光气生产碳酸二甲酯,然后在固态熔融状态下由双酚A和碳酸二甲酯聚合生产聚碳酸酯。此工艺取代了常规的光气合成路线,并同时实现了两个绿色化学目标,一是不使用有毒有害的原料,二是不再使用可疑的致癌物——甲基氯化物作为溶剂。通过这样的实例使绿色化学的概念深入人心,让学生意识到有机化学反应具备广阔的可持续化发展的空间,同时也赋予了学生将来从事创新活动的思考空间,学生对此充满兴趣,保证和提高了教学质量。
2教学方法上践行有效学习
有机化学教学内容多、基本概念和理论复杂,需要记忆的化学反应又多,因此,课堂讲解起来显得比较零散,尤其是讲到后面几章时,学生也失去了耐心,造成了前后混淆或者是学了后面忘了前面的局面,复习的时候也是越复习越没有信心[4]。但仔细研究发现,按照官能团分类的教学内容安排,章节内及章节之间内容的规律性还是比较明显的,因此,根据多年教学经验总结,我们在教学过程中采取了随时总结归纳的方式,把前后交叉的内容串联起来,合理科学地安排在有限的课时内,这样能激发学生课堂学习效果的最优化,引导学生将重要的知识点都能在课堂上最大化地消化与吸收,达到有效学习。例如:(1)对乙烯的氧化反应产物,不同条件下有不同的氧化机制和产物,学生对此总是把握不好。为此,我们在综合了所有章节内容的基础上,对烯烃的氧化反应条件及相应的产物进行了归纳,如图1所示,这张图就让学生有了清晰的区别式记忆,不容易混淆而且对知识点的把握更加牢固。(2)有机化学中两大类型的四种反应贯穿教学内容的始终,包括亲电取代、亲电加成、亲核取代和亲核加成四大反应,其反应机理及反应发生的方向与快慢的影响因素这部分知识是教学中的难点,也是最容易让学生感觉到杂乱无章的内容。为此,我们采取了逐级总结、分步展开的方法进行讲解,先对卤代烷烃的化学反应总结,三类反应:亲核取代反应、消除反应和与金属的反应;再对三类反应进行分类总结,如卤代烷烃的亲核取代反应归纳如图2所示。这样的讲解与总结方式,很好地梳理了各类型反应特点、机理与影响因素,如图2所示,对学生理解与掌握难点内容起到了一目了然的作用,不仅记忆起来容易而且能让学生即时在课堂上把这些内容消化掌握,提高了课堂学习效率。(3)醛酮类的化学反应和β-二羰基化合物的化学反应是有机化学教学的重点,在整个有机体系中占有举足轻重的地位,其所参与的化学反应是有机工业的基础与纽带。但教学过程中研究发现,学生对这部分内容特别容易混淆,分辨不清,甚至无法正确掌握其反应机理和反应产物。为此,我们对醛酮类官能团的羟醛缩合反应和交叉歧化反应与β-二羰基化合物的合成即“三乙合成”反应进行类比式总结归纳,前后对照,找出其中的差异化,使学生对不同类型官能团的反应机理及产物有了明确的辨别与分析,同时记忆,达到了高效地掌握重点记忆重点,学生也在最短的时间内理解并掌握了这一部分即是重点又是最为复杂的内容。通过这种逐级归纳、分类总结及类比式、区别式归纳教学方法,能让学生对每一部分知识点都一目了然,有助于学生更快更牢固地理清容易混淆的内容,既提高了学生的学习效率,做到了课堂上有效学习,又培养了学生自主的归纳总结能力。
3教学手段上拓展新型科技渠道
信息化技术的应用为各行各业的工作带来了前所未有的智能化工具,将其充分地应用于教学工作中,也必将使教师的授课方式和学生的学习方式发生深刻的变化,这些变化为我们开创了新的途径和教学模式。同时,学生对信息化工具的使用已经成为常态,观看和应用手机、电脑等影像与视频也越来越方便和快捷,因此,我们所采用的教学手段完全有条件拓展更多更好更新型的信息化科技渠道。首先,电脑多媒体教学手段已经很好地呈现出了其优越性,在有机化学的教学工作中发挥了其不可替代的作用,因为有机化学涉及大量的物质结构、分子构象、反应机理等抽象性的概念,这些空间结构不能只靠平面式的讲解和学生的想象力去理解,而是在通过多媒体在教学课件中通过图片、视频及动画的方式,对开拓学生的空间意识、加深学生对抽象知识的理解与掌握起到了至关重要的作用,很大程度上激发起了学生的求知欲,更愿意去思考和提问,活跃了课堂气氛的同时提高了教学质量。再次,我们将新型的有机化学软件引入到教学工作中,如ChemDraw、ChemWindow、ChemOffice等,这些桌面化学软件不仅能更加准确形象地描绘出有机化合物的分子结构,还能够以动画和三维Flash的形式展现出分子结构的3D空间及分子轨道形成过程。这些软件的使用丰富了多媒体教学的内容,使多媒体更加形象生动,由此制作的多媒体课件更加美观内容更加充实和饱满。与此同时,教师还引导和鼓励学生自学使用这些软件中的一种或几种,增加学生对电脑的应用技能,学生对此也有浓厚的兴趣,因为这对学生将来的毕业论文设计环节和工作环节都颇有帮助。另外,微课是最新发展起来一种教学方式,以其灵活方便、针对性强、教学时间短和与教师随时互动的特点,深受学生喜欢。在网络、信息与通讯技术快速发展的时代,微课在大学教学中作为传统课堂学习的一种重要补充,可以为学生拓展学习资源,实现个性化差异化教学,满足不同学生对不同知识点的按需学习,帮助学生巩固课堂学习内容并进行自我查缺补漏,尤其对对学有余力的学生起到了更大的帮助作用。比如我们用微课建立了涉及格利雅(Grignard)试剂的各种合成反应,并把由此建立了一张合成各类有机化合物的网状散射图,将各种醇(伯、仲、叔醇)、羧酸及酮的合成方法、合成路线与合成机理呈现得淋漓尽致,微课里的视频将授课内容大幅浓缩,将简单易懂的知识点去掉而仅保留难点重点,学生能够做到专注地记忆与思考;同时附有习题与测试可供学生加以巩固,这在接下来有机合成题的课堂练习与检测中明显地体现出来,以往学生对大部分有机合成题目都感到无从下手,不知道从哪里开始,不知道用哪类简单有机物质去合成,更不知道用什么方法或路线来合成,而通过这样的方式授课,既让学生抓住了课堂内容的主线又让学生有了充分的独立思考与分析的时间,针对不同的有机合成题学生能够做到分步分析,逐步找出正确合理的合成路线,始终保持思路清晰。微课不仅是一种教学模式,更是一种学习方式,即提高了学生的学习效率,又提高了教师的授课效率,它提供了一种可以让学生自主学习、可以随时跟授课教师沟通交流、可以让学生进行探究性学习的平台。
4教学目标上注重创新能力培养
大学在教育历史的延展中承担了育人、科研、服务的职能,研究型大学的本质就是“研究与教学相结合”,其发展目标必然是把研究放在首位,在大学的本科阶段即提供全面的学位计划,宽基础的学习也是为今后的科学研究打基础做铺垫。因此,作为专业基础课程的有机化学,我们在讲授过程别地提出对学生创新能力的培养,这是研究型大学今后发展的必然趋势,也是为培养多层次人才所必备的教书育人模式。现代社会是个发展突飞猛进、竞争异常激烈的时代,当代大学生不管是将来走向科研领域还是进入社会,其未来的发展前景必将依赖于创新能力,学生创新能力的培养自然而然成为教学工作目标的重要组成部分。我们将有机化学课堂内容、实验课与大学生创新实验训练相结合,针对目前学生在创新实践过程中出现的问题与不足,在有机化学教学中研究并设计了引导学生创新意识培养其创新能力的教学方式。在教学中注重学生创新能力培养方面,首先,当今大学生想象力丰富、思维活跃,总是想追求新颖的东西,但由于他们的知识面不够宽、对行业认知不深,无法把所学知识与行业中的发展需求相联系,从而缺乏创新的源泉和创新性思维的方式。为此,我们在教学过程中及时将所学有机合成反应与相应行业的最新发展相联系,引导学生结合行业中需要解决的问题自己思考。如“单环芳烃”这一章,在讲到单环芳烃的来源时,学生了解到苯及其同系物主要来源于煤的干馏分解产物,为了让学生更多地了解与之相关的行业发展动向,我们在此引入了目前研究最热的课题之一——煤燃烧过程中的结焦与结渣问题,这是影响燃煤发电厂的经济效益和安全运行的严重问题,要求学生与课堂内容相联系,思考如何去研究,同时与前面章节讲到的红外光谱前后呼应去分析结焦与结渣与哪些因素尤其是哪些有机物质有关,可以采取哪些研究方法去发现、分析并解决问题。同样的例子,我们在讲到“羧酸及其衍生物”一章时,其中一部分有机化学反应学生在高中已经学过且有些反应产物已经被淘汰或过时,在此,在精简课堂教学内容的基础上我们适时地引入与羧酸衍生物相关的材料科学方面的最新研究动向,即一种新型的超塑化剂——聚羧酸系高性能减水剂(PCE),它是一种新型建筑材料添加剂,以减水率高、保坍性能好、强度增长快等特点被广泛用于配制超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土,其分子结构与合成路线与本章内容息息相关。通过这些问题的引入,既能让学生接触到了学科发展的前沿,又能为学生的创新思维提供素材与源动力,同时教育学生要善于自己利用和创造条件,充分发挥自己的特长,把握本学科最新发展的动态和相关学科知识的横向关系,由此学生的创新意识与创新能力才能够得到进一步发展。再者,创新能力培养光有创新灵感和热情是远远不够的,还必须学习、掌握并具备相应的创新技能以及持之以恒的信心。为此,我们为充满创新意识又学生余力的学生提供了实验平台,培养学生的动手能力和运用创新科技的方法,比如上面所提到的“羧酸及其衍生物”部分,教学过程中摒弃了过时的和学生高中所学过的部分内容,而将“聚羧酸减水剂的合成”作为这一章节内容的拓展教学,鼓励并指导大学生发挥其敏捷的思维与创新思想、大胆地去尝试新的合成工艺路线,不怕失败还是从失败中总结规律和经验,通过学生坚持不懈的尝试与创新,通过不断失败的合成路线的实验摸索,综合分析了各种合成工艺条件及对合成的产品的评价后,发现了一种新的合成工艺即低温合成聚羧酸减水剂的方法。因此,在现有的高等教育体制与教学模式下,学生的创新能力是在学习基础知识的基础上,通过教师在教学过程中适当的引导与启发而培养起来的。总之,通过多年的有机化学教学经验体会,我们在教学内容、教学方法、教学手段及教学目标的研究、探索与实践,很好地结合了我校研究型大学培养工科技术人才的要求,优化了教学内容,改善了课堂教学效果,提高了有机化学的教学质量。当然,有机化学的教学建设与改革仍在不断地向前发展,需要我们不断地提高教学水平,使课堂教学更加充满活力,从而提高教学质量,培养更多的创新型合格化工专业人才。
参考文献
[1]刘涛,杜荣斌,孔学军,等.突出工程教育特点的有机化学教学改革-以化学工程与工艺为例[J].广东化工,2014,41(21):263-264.
[2]张军,王启宝,王立艳.矿物加工工程专业有机化学课程建设的探索[J].大学教育,2015(4):164-165.
[3]陈立根,颜秀花,张红,等.化工专业有机化学教学改革的研究与实践[J].广东化工,2014,41(21):268-269.
一进门,一片绿色的海洋又出现在我们的面前,这可真称得上是“群英荟萃”,有什么圆柏、红色花槐、垂柳……
听人说清华大学中有几个著名的景点。于是,我们迎着凉风上路了。经过“长途跋?i”,我们终于来到了一个景点,我疑惑不解地问:“这里是哪儿呀?”“清华的大礼堂!”一位与我们同行的大姐姐说道。我想:原来是清华的大礼堂,怪不得这么宏伟,干脆拍几张照片做个纪念吧。心动不如行动,我让姑姑到每个景点时都给我拍几张照片留念。姑姑爽快地答应了。我们继续开始我们的“”了。
过了一会,我们来到了清华大学的二校门,只见上面写着三个大字“清华园”,我觉得仿佛自己已变成大学生在清华大学里读书呢!我赶紧让姑姑给我们多拍了几张照片。
关键词:高校 有机化学 学习
有机化学,是研究有机化合物的结构组成、性质、制备及应用的科学,是化学领域极为重要的分支之一。它作为高校基础教育课程的主要组成部分,直接影响着大学生对其他专业知识的理解和掌握。有机化学教学的主要目的在于使大学生系统地掌握其基本理论知识、基本技能及方法,了解有机化学学科领域的新进展,培养他们综合分析、灵活运用和解决问题的能力,为培养高素质专业人才打下坚实的基础。随着科技进步与社会发展,大学有机化学教学面临新的挑战。高校必须不断进行教学总结,开展教学改革创新,调动大学生的学习能动性,以满足现代人才培养需求。下面笔者从目前大学生有机化学学习中存在的实际问题入手,就如何解决这些问题提出几点对策。
一、大学生有机化学学习中出现的主要问题
(一)学生学习态度不端正
实际教学过程中,许多大学生出现了学习效果很差、厌学甚至不学的现象。笔者通过与学生交谈,并进行查访,总结原因主要有:有些大学生认为学习有机化学没有用,因为以后工作也不会涉及化学知识,还不如花时间学自己感兴趣的知识;有些大学生心思根本没在学习上,而是专注于课外活动、玩游戏等;少部分大学生根本就是太懒惰,无心学习,老师劝教也不听,最后临考前却想着让老师帮忙辅导,完全放弃了自我学习的主动性。出现这些问题的结果就是,班级整体有机化学学习水平下降。
(二)学生化学知识基础水平不一
有机化学教学中还普遍存在一个问题,即组成各班级的学生来自不同省市,各地教学水平和质量不尽相同,造成了学生间化学知识基础存在较大差异,尤其是部分来自教学条件相对落后地区的学生。尽管这些学生很大部分一直在努力学习,但是其理解力和动手能力不强,学习很吃力,跟不上进度,以至于出现了弃学现象。
二、针对有机化学学习问题的探讨
(一)加强大学生教学考核
加强大学有机化学课程教学过程的考核,有助于学生认真对待课程学习,正确理解学习目的,顺利完成对化学知识的理解和掌握。目前,高校多采用多因素考核制度,包括平时考核和考试考核。平时考核是根据学生在日常课程学习中的表现,即从学习纪律、预习、回答问题、课后作业等方面进行考核。考试考核即答卷测评考核。虽然各高校考核内容所占比例不尽相同,但这种考核制度对学生学习效果评定是客观公正的。与此同时,要想更好地督促学生自觉学习,整个考核过程还应加大课堂测验考核。这样就能够很好地维持大学生的学习紧迫感,使其用心听课和回答问题,进一步激发其自我学习的主动性。另外,还应该加强考核制度的执行。对于学习好的学生给予奖励;对于学习不认真的学生、多次考核不合格者,必须执行相关处罚。同时,考核过程中应注重公平,严禁出现考核武断或者失误,避免学生出现心理不平衡及产生学习失落感。
(二)提高学习兴趣
对于那些学习积极性不高的学生,在加强学习考核的同时,还应该通过优化教学内容和教学方法,激发他们的学习兴趣,调动他们对于有机化学知识学习的积极性。具体做法:第一,有机化学是一门与生命科学和人们日常生活密切相连的化学分支学科,教师可以通过选择性增加教学内容,以“贴近实际应用、贴近生活”为基本原则,增强学生的好奇心与学习兴趣,让学生从内心重视该门课程;第二,调整课堂教学日历,通过让学生亲自进行课堂讲学,让学生更加紧密地加入到有机化学的教与学过程中,一方面督促其学习知识,另一方面使其获得学习成就感,这有助于调动起他们更深层次的学习动力。此外,可以通过设立各种化学相关科研项目,鼓励学生开展自主创新科学实验,培养他们的创新思维和动手能力,提升其对有机化学科学的探索热情。
(三)加强学习交流与合作
大学课程知识的学习,除了自己主动外,还要相互交流,尤其对于那些有求知欲但又学习吃力的学生。大学有机化学学习需要学生与教师的互动,更需要学生与学生的互动。现代高校具备强大的信息资源和学习交流渠道,大学生之间可以不受约束地进行学习交流。共同学习,共同进步,这似乎是多少代人的教学和学习经验总结。可现在的很多大学生都存在自我封闭的趋向,这很不利于沟通学习。对于这一点,笔者认为需要班级干部和学院负责人合理安排,并配合心理教育专业人士,开展各种有针对性的教学或课外活动,对这些学生进行心理辅导和帮助,使其能够更多地接触同学,更好地进行专业知识学习,促进其身心健康发展。
三、结语
大学有机化学学习需要学生的主动,高校需要让大学生准确认识到自己目前扮演的角色和将来担当的责任和使命。针对目前高校大学生有机化学学习出现的现实问题,我们要不断开展教学改革,最大限度地调动学生学习积极性和自信心,培养当代社会应用型人才,进一步加快社会进步和满足社会发展要求。
参考文献:
[1]李彦伟,孙广,李海艳,别红彦.大学化学教学方法探讨[J].廊坊师范学院学报:自然科学版,2011(11):111-112.
[2]王枫,张会菊.大学化学教学中的问题及对策[J].科协论坛,2011(2):173-174.
关键词:有机化学 实验教学 现状 改革措施
有机化学实验是一门重要的基础实验课,是高等学校化学专业教学体系中一个必不可少的教学环节。它的任务是使学生掌握有机化学实验的基本操作技能,巩固和加深有机化学基本理论,培养学生实事求是的科学态度,良好的实验习惯和理论联系实际的工作作风,提高学生分析问题和解决实际问题的能力。
目前的有机化学实验教学实践过程存在着许多问题和矛盾,很大程度上制约了学生学习积极性和主动性的发挥,不利于学生分析问题和解决实际问题的能力。这种现状不利于当代大学生综合素质的提高,也不符合“创新型人才”培养目标的要求。所以,对有机化学实验开展教学改革势在必行,以求提高课程教学效率,增强学生的综合素质。
一、目前大学有机化学实验教学存在的问题
著名化学家戴安邦教授曾说:“为贯彻全面的化学教育,化学教学既要传授化学知识的技术,更要培养科学精神和品德,化学实验课是实现全面的化学教育的最有效教学形式。”但长久以来,有机化学实验课普遍被当成有机理论的附属品,师生普遍都不重视,所以实验课的开设存在一些不可忽视的问题。
1.教学模式枯燥、单一
首先学生根据教师安排的实验内容预习,写好预习报告,在实验教学课堂上由教师现场讲解实验原理、具体的操作方法、实验中应注意的事项等,然后学生分组再进行实验。由于学生人数较多,仪器设备有限等,只能采取循环式开课,每班学生分成两批,每组 2~3个同学,严重影响学生的实际操作。教师常常感到整个实验教学活动中难以发挥学生的主体作用,容易使其产生依赖心理,缺乏积极性,从而导致学生对实验课的重视程度不够,教学效果较差。
2.教学体系本身的弊端
教学内容主要以掌握基本操作技术、验证有机化合物的性质及简单化合物的制备实验为主,以课本中已经通过验证的实验为主,与学科领域的快速发展严重脱节,不利于提高学生的综合分析能力和创新能力。
3.教学仪器投入严重不足
实验室投入远远不够,缺乏设备维护和更新,一些表征手段的大型仪器设备无法满足教学的需要,常常是好几个人分配到一套实验仪器,共同完成一组实验,这样不利于独立实践能力和独立思考能力的培养。实验教学的质量也往往靠实验报告内容的多少及好坏进行评估,不能体现学生对实验技能的掌握,更不能体现学生对理论到实践的综合能力的提高。
二、有机化学实验教学改革措施
1.采取多种教学方式,丰富教学内容
在保证有机化学实验基本知识和操作技能学习基础上,选择性增加实验教 学内容,以“贴近实际应用、贴近生活”为基本原则,增强学生的好奇心与学习兴趣,让学生从内心重视该门实验课程。例如:从茶叶中提取咖啡因以及从烟叶中提取烟碱这两个实验,由于其中加入生活中常用的茶叶和烟叶,激发了学生对 于日常生活的观察和探索的兴趣,能够使学生在实验开始前就产生一种期待和想做实验的心理冲动。此外,加强综合型实验内容。综合型实验在于能够将所学的基础实验知识和技能进行整合,这其中包括诸如萃取、升华、回流、蒸馏等多种 基础实验操作,使学生能够有机会对充分发挥所学内容,提高其综合思考问题能 力。另外,通过设立公共实验室、鼓励大学生开展自主创新实验,可以进一步培养学生的创新思维和动手能力,提升大学生的科学探索热情和追求。
2.改进有机化学实验教学体系
传统的实验内容往往是系列独立的内容,尤其是基本操作部分,就是对教材内容已知结果的验证,很难调动学生学习的积极性。我们可以精选有机化合物制备内容来改变这种情况,将实验内容与学生专业实践相结合。
在教学实践中,我们在教学内容上根据专业的不同,选择了一些与专业联系密切的实验内容,如:在水蒸气蒸馏实验中,对食品工程专业采用八角茴香作为实验材料,提纯出来的是八角茴香油,八角茴香是我国传统的调味香料,其精油可用于糖果、饮料和酒类香精,亦可与其他香料同用于蜜饯型香精,学生做过很有成就感。在实验课中讲解实际工业中的天然产物中挥发油的提取方法及提取物在食品工业中的作用,学生能切身感受到专业的联系性,课程的应用性。
3.加大教学仪器的投入
相关教育部门应该对有机化学实验教学引起足够的重视,加大教学仪器的投入和优秀教师人才的引进,对一些必要的实验仪器要做到人手一套,并配备专业维护和更新人员。另外,对于可共用的大型表征手段的仪器设备,也要配备完善,尽量做到与专业实践相关的基础实验都可以在学校的实验室完成的程度。最后,学校也要派实验指导教师进行岗位培训,比如到工作一线考察、学习、交流,将最新的技术带到课程教学当中来。
三、结束语
有机化学实验是学生巩固理论知识,掌握操作技能,提高动手能力和综合素质的教学环节,实验指导教师有责任不断提高自身业务素质,更新教学理论,改进教学方法,提高教学质量,为培养高素质人才而不懈努力。
参考文献
[1]王克勤主编.化学教学论[M].北京:科学出版社,2006,(1):234.
[2]张永华,郭长彬等.在有机化学实验教学中培养学生的创新能力[J].首都师范大学学报(自然科学版 ),2007,(12):88-91.
【关键词】有机化学;教学改革;构建
有机化学是高校化学系四大基础课程之一, 具有课程内容丰富, 社会应用性强等特点。当今有机化学已经广泛渗透到生命科学、材料科学、环境科学、能源科学等诸多学科领域中。人们的现代生活也处处显现出有机化学的重要地位和作用,使得高校有机化学在有限的学时与不断膨胀的课程内容之间的矛盾日益突出。既要完成教学计划、保证教学质量, 又要重视学生素质的培养和创新能力的提高, 有机化学教学改革已是日益重要。在新的有机化学教学背景下,要应对新挑战,提高教学质量的重要出路就是针对专业、课时、教学对象等变化,构建满足新形势要求的教学新模式[1]。
一、展示有机化学的魅力,体现其重要性,激发学生学习兴趣
《有机化学》 的学习由于有机物数量之大、 结构复杂、 反应式繁多且理论很抽象,学生普遍感到难掌握。 在教学过程中我们发现,部分学生的有机化学基础知识非常薄弱,学生总体知识体系层次不齐,大多数学生对有机化学的学习缺乏信心和兴趣,并且对有机化学学习的重要性认识不足。有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质及其变化规律的科学。人类的衣、食、住、行离不开有机物质。国防、石油化工、合成材料、医药、农药、染料、 香料、日用化学品都依赖于有机化学。生物体的组成除了水和一些无机盐外,绝大多数都是有机化合物。生物体内的新陈代谢、遗传变异都涉及到有机化合物的转变,生命过程说到底是一个有机化学问题。有机化学与生物学、物理学等学科的密切配合,预计将来在征服疾病、控制遗传、延长寿命等方面起巨大的作用。如果没有抗生素和化学药物,人的平均寿命就会缩短.让学生们充分认识有机化学的魅力,提高学习兴趣。
二、改革课程体系
课程体系改革是教学改革的核心, 也是重点和难点, 考虑学生的就业及个性发展, 在不影响整个有机化学知识的系统性和完整性的前提下, 借鉴国内一些高校的改革经验, 对有机化学的课程体系进行了调整, 建立以有机化学基础理论课为主线,以有机合成、有机波谱解析、精细有机合成和立体化学为辅线的课程网络体系, 使学生对有机化学有一个系统的全面认识,选修课程的开设使学生进一步巩固了有机化学所学的知识, 同时也拓宽了知识面, 既有利于学生就业和考研的需要, 也克服了学生“ 学一点、忘一点、学到最后剩一点” 的现象。
三、改革教学内容
21 世纪的新一代大学生, 他们思维活跃, 见多识广, 富于思考,作为一门化学基础课, 如果我们一味照本宣科, 就很容易使学生感到枯燥无味, 从而达不到好的教学效果, 因此, 我们必须对教材的内容进行系统的分类, 可以按章节顺序, 也可以分成几个专题进行讲解, 但在内容上一定要有所取舍与填补, 对于中学已涉及的知识可以一带而过, 而对于某些反应在实际生活中的应用则应添加进来,例如: 在讲醇的氧化反应时可以介绍用此反应而生产的测量人体内酒精含量的呼吸测量仪, 用来检测司机是否酒后驾车,这样便会激发学生的学习兴趣,化学的生动有趣和引人入胜之处就在于化学现象的复杂多变又如此的贴近生活, 具有强烈的实在感,21 世纪的化学又有其新特点, 即与各学科间的交叉关系进一步发展, 其中和高新技术、环境、材料, 以及生命科学的关系更加密切, 因此在教学内容的编排上, 要大胆创新, 关注前沿, 将当代科学技术的新成就、新思想和新发展及时传授给学生,为学生的创造性学习开拓思路,以满足时展的需要[2]。
四、教学手段上继承和创新并举,提高课堂教学质量
在改革教学方法的同时,要充分利用教学资源[3],应用现代教育技术,更新教育教学手段,拓宽学生思维能力,不断提高教学质量.在有机化学教学中结合教学的实际需要,我们应用多媒体技术手段辅助课堂教学,不但扩大了课堂教学容量,而且充分利用多媒体教学形象、直观的特点,增强课堂教学的表现力。使学习内容生动有趣,容易记忆和理解,同时注意发挥传统教学特有的随机、灵活、节奏感与互动性强的优势,来弥补多媒体教学课件即定性、程序化、交流少等不足。 各教师在此基础上自制多媒体课件, 拥有自我发挥的空间, 展示教师的个性和发挥教师的主导作用,同时课件可以让学生拷贝, 使学生上课时不再急于记笔记。因此有利于节省学时, 提高教学效率和质量, 缓解学时减少与教学内容日益膨胀的矛盾。但必须注意到多媒体课件只是一种教学手段, 在教学中存在既定性、程序化和交流少等缺陷, 因此在教学中仅起辅助作用, 必须发挥教师的主导性, 将传统教学特有的随机、灵活、节奏感和互动性强的特点与多媒体教学有机地结合起来, 优势互补, 才能获得较好的课堂教学效果。
五、 理解知识体系,传授学习方法
有机化合物数目庞大,种类众多,反应复杂,若不能掌握正确的学习方法,往往容易对这门学科感到望而生畏.现代有机化学的教育任务不仅是传授知识,更要教给学生学习方法,引导学生把握体系规律,加强理解提高记忆效果.学习有机化学可根据结构影响性质,性质决定用途,机理控制合成这种模式进行学习,在此基础上学会整理笔记,在笔记中把重要的化学性质进行总结。有机化合物之间不是孤立的,是可以相互转化的,只要条件允许,一类化合物可转为另一类化合物.掌握官能团间的转变关系,对于相同反应物,条件不同产物也会不同.因此,要求学生着重掌握化合物的性质及转变的条件[4]。
参考文献:
[1] 薛红艳,吴晓旭.构建有机化学目标型课堂教学模式[J],高师理科学刊,2007,27(1): 64-66.
[2] 梁开玉.有机化学教学如何面向新世纪[J],重庆工商大学学报( 自然科学版),2004,21(2): 199-202.
关键词:原创题;有机化学;命题思路;考查意图;教学研讨
文章编号:1005C6629(2015)2C0070C04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
2 命题思路
2.1 渗透新课程理念,追求命制形式的创新
两道试题命制均以能力立意,对学科知识、方法和素养等方面进行综合考查。
(1)有机基础试题采用物质中心或反应中心的辐射命题模式,而有机实验探究试题采用以处理工业废水的问题解决模式,追求化学源于生活,服务于社会的理念。
(2)在命制形式上追求创新,如有机基础考查中增加了知识的动态建构和科学方法的运用,突破有机推断和合成的内部静态封闭考查。废水处理的有机实验探究包括“成分探究、物质分离、物质检测”等过程,突破考查角度单一、功能相对集中的情况,挖掘和展示有机实验基本操作的方法和应用的独特性和丰富性。
2.2 动态考查核心知识,关注多种信息的解读
结构简式、方程式、反应类型作为中学有机化学基础知识与技能,具有基础性、建构性和生长性。结构简式是有机化学的“词汇”,它表明了有机物的结构方式,以价键为准则表示原子间的连接顺序、数目配比、碳骨架和官能团,方程式是有机化学的“语言”,主要是用结构式及反应条件来表明有机物之间的转化;反应类型是有机化学的“内涵”,是有机反应的微观表征,与反应机理密切相关[6]。三者都是试题命制关注的重点。
试题融合高考四大题型中的文字信息、工艺流程、图表信息,提示信息等形式,将综合素养考核进行项目分解,达到能力与方法考查的设计与追求。信息多样性主要基于能力选择和层次的要求。在信息解读、迁移和运用过程中,追求思维的深刻性和灵活性。
2.3 问题针对性强,兼顾引导性与开放性
笔者在问题设计时,首先针对有机基础或实验的重难点和核心步骤,反映主干知识、科学方法和化学思维,关注知识点、线、面结合和重、难点的突破。其次,注意兼顾答案的预设性和开放性,让学生有思考的空间和创新的可能。其三,针对体现能力追求的引导性和综合性,如通过原理分析、有序实施、数据处理达到方案设计的不断深入,同时在实验的“取样、操作、现象和结论”等的相关性和匹配性中完成探究过程。
参考文献:
[1]广东省教育考试院编. 2014年普通高等学校招生全国统一考试(广东卷)语文、数学(理科)、英语、理科综合考试大纲的说明[M].广州:广东高等教育出版社,2014:195.
[2][3]刘在群编著.有机化学学习笔记[M].北京:科学出版社,2005:239~296.
[4]林屹,秦炜,黄少凯,戴猷元.溶剂萃取法处理苯酚稀溶液及其废水的研究[J].高校化学工程学报,2003,(3):261~265.
关键词:实验教学方法;有机化学实验;动手能力;创造意识
化学是一门以实验为基础的学科,其中有机化学是高等院校中化工、医学、制药及相近专业的一门重要基础课[1]。随着有机化学研究和应用的深入发展,要求学生掌握的内容不断增加,这对有机化学教学提出了新要求。化学实验课是实施全面化学教育的一种最有效的教学形式。实验是一种学生认识客观世界,了解生产、生活实际和社会问题的工具,是十分重要的教学内容[2]。近年来,笔者多次承担有机化学实验教学工作,对教学方法和实验成绩考核方面做了一些经验总结,认为在教学方法方面:将所学实验内容和科研及当下社会问题有效结合,重视培养学生的学习兴趣和创新意识;在实验成绩考核方面:注重对学生实验过程的操作考核和做好课后实验总结督促学生的每一个实验环节,有效培养他们的动手能力。
一、教学方法方面
根据有机化学实验课程的教学大纲,详细阐述所学实验的目的和意义,不是简单地照搬,照读书本上简单的目的,要深入扩充该实验的重要性,扩展应用领域及其在社会生活中的应用实例。让学生了解学科发展与科技创新的前沿领域,进而受到良好的科技氛围的熏陶,培养学生的浓厚实验兴趣。例如:在学习茶叶中咖啡因的提取这一实验时,首先介绍学生日常熟知的各种茶叶,然后提问茶叶中的主要成分有哪些,随后引入学习的主题一咖啡因。然后具体介绍咖啡因在茶叶中所起的作用,比如:咖啡因能使中枢神经系统兴奋,能够增加警觉度,使人警醒,有快速而清晰的思维,集中注意力和保持较好的身体状态。咖啡因具有刺激心脏、兴奋大脑神经中枢和利尿等作用,它也是复方阿司匹林(APC)等药物的重要组分[3]。告诉学生适量饮茶对人体是有益的。同时要告诉学生大剂量或长期使用咖啡因也会对人体造成损害,特别是它也有成瘾性,会引起阵发性惊厥和骨骼震颤,损害肝、胃、肾等重要内脏器官,诱发呼吸道炎症、妇女乳腺瘤等疾病,甚至导致吸食者下一代智能低下,肢体畸形。从两方面让学生更进一步了解咖啡因。因此,有效提取茶叶中的咖啡因具有重要意义。随后,可以继续引申,很多中草药活性组分大部分也要从天然植物中提取。可以再举例,如:青蒿素是从黄花蒿中提取分离得到的一种化合物,是目前世界上公认的最有效治疗脑型疟疾和抗氯喹恶性疟疾的药物青蒿素。紧接着自然提到青蒿素治疗疟疾的发现者屠呦呦———第一位获得诺贝尔科学奖项的中国本土科学家。全方位多角度地挖掘一切和实验相关的人、事、物,不断向学生传递实验的正能量。鼓励学生在生活中善于发现,善于创造,更要珍惜每一次实验。这样有意识地把实验学习和社会生活联系,不仅激发学生实验的兴趣,而且培养学生的创新意识。
二、实验考核方面
对学生实验课程学习进行考核,是实验教学中的一个重要环节,也是实验教学改革的重要手段。在实验中我采取了课堂考核、课后考核和期末考核相结合的考核方式。第一部分是课堂考核,包括签到、操作考核、签退、产率考核等。签到即每一位学生按照学号依次签到,排除代签名;此外,实验过程中不定时检查操作是否规范;最后,实验做完之后需要签退,即学生实验完成后需到老师处按照先后顺序登记,这里主要考察学生的实验效率、合成的产品及产率和仪器的后处理。第二部分是课后考核。主要包括学生的每一次实验的预习情况、实验完成的报告撰写情况,其中每个人还要写实验总结,字数不少于一百五十字,主要总结实验成功的经验和失败的原因分析。最后期末考核包括实验基本理论方面的笔试与基本操作综合评估。这样,不仅调动了学生的实验积极性,而且促使学生更重视有机化学验课。通过对大学有机化学实验教学过程中实验教学方法和实验考核的探索,笔者将理论联系实际,全面分析学生,注重培养学生的创造意识和动手能力,以期实现化学实验教育的培养目标。但是,随着有机化学的发展,有机化学实验教学应当与时俱进,这对从事有机化学实验教学的教师而言,任重而道远[4]。
参考文献:
[1]王志伟,张田梅.以创新教育培养创新型科技人才[J].中国高等教育,2007(24):29-30.
[2]马祥梅,王斌,张晓梅,邢宏龙,何杰.关于大学有机化学实验教学的思考[J].宿州学院学报,2013(28):110-111.
[3]张万明.自茶叶中提取咖啡因实验教学探索与研究[J].化学教育,2007(1):51-52.