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总体来看,现行人教版有机化学知识的内容十分注重知识的获取过程和与生活、生产实际的联系,但知识的体系不如以前教材那样有系统性,给实际教学带来不便。对于必修2有机知识教学,仅要求介绍几种有机物的知识,然而遇到了其他一些简单同系物的名称、同分异构体、性质等问题时,也要有基本认知,否则,那些独立的知识点不容易被学生接受。这样一来,教师教学时如果做一些整合,把选修5的部分内容提前讲,效果会更好。由于教学课时有限,这样处理教材时间不允许。那么如何处理这两部分有机化学知识教学的关系,在教学中应该注意什么问题,就自己的教学体会,谈一些看法,欢迎同行指教。
1. 调整选修教材的顺序
在必修2之后就进行选修5的教学,有利于知识体系的构建和形成。我们学校的教材配备顺序是在必修2学完后,马上进行选修4《化学反应原理》的教学,这样的安排,有它的科学性和合理性,但也有一定的弊端。我觉得在必修2学完几种重要的有机物之后,就进行选修5《有机化学基础》的教学,有利于有机化学知识体系的形成,也有利于学生归纳总结、逻辑推理能力的培养和提高。
2. 贯串突出“结构决定性质,性质决定用途”的主线
有机化学强调“结构决定性质,性质决定用途”的思想,学生在学习有机化学的过程中应体会到这种思想,为后续的各类有机物的学习搭建一个理论平台。那么,如何帮助学生搭建这个平台,就是我们在课程教学设计中始终要关注的核心问题。教师在教学中要处理好物质结构与有机化合物性质之间的关系,结构理论指导性质,性质帮助理解结构,由典型有机代表物的结构和性质推测出同系化合物的性质。
例如,在必修2中,学生已经学习了甲烷、乙烯的结构和性质。在“烷烃和烯烃的结构和性质”教学中,教师可先从复习必修2知识入手,通过结构和化学反应类型对比归类,将甲烷、乙烯的结构和性质迁移到烷烃和烯烃,进行甲烷、乙烷和乙烯的结构和性质对比,并以此推广到烷烃和烯烃的结构和性质的相似性、递变性和差异性的对比。通过本节课的学习,使学生意识到“结构决定性质”是今后研究有机化合物的重要方法,知道分析有机物的结构,首先要分析官能团的结构特点,其次要考虑官能团与相邻基团的相互影响,在此基础上,可以推测有机物的性质。
3. 充分利用探究实验,切实做好衔接教学工作
化学是一门以实验为基础的学科,在教学中改变传统的实验授课方式,倡导学生主动参与探究实验教学模式对教学大有裨益。在选修模块教学中,可先从学生在必修模块中学习的典型代表物的相关实验入手,设计实验方案,充分利用实验研究物质的性质与反应,再从结构角度深化认识。 转贴于
例如,以《有机化学基础》第二章第2节——芳香烃中观察苯的溴代或硝化反应、甲苯与酸性高锰酸钾溶液作用的现象为例。
关于“苯的溴代或硝化反应”探究化学反应原理和条件在人教版必修2中已体现,在本章第2节主要体现在对化学反应条件控制方面方案的设计,要引导学生思考从物理性质、化学性质、尾气处理等多方面来思考问题,从而掌握实验设计的要素、理解化学反应条件对化学反应的影响及对反应装置的要求。
关于“甲苯与酸性高锰酸钾溶液作用”的探究活动,利用对比实验原理,从结构决定性质的角度出发,考虑甲基的影响,思考苯的同系物有何通性和特性?做出假说,最后让学生通过设计实验,并比较实验现象验证自已的假设。
4. 巧用信息技术,活化教学衔接
当今社会是信息技术高速发展的社会,个人计算机附加多媒体和网络技术被引入课堂教学领域,一定程度上代替了幻灯、投影、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与微观的思维障碍。例如,在复习甲烷、乙烯的结构和性质——通过计算机课件展示甲烷、乙烯的立体结构模型;通过实验录像再现甲烷、乙烯的燃烧,以及它们与溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液的反应,引导学生讨论甲烷、乙烯的结构和性质的相似点和不同点,过渡到烷烃和烯烃的结构和性质的相似性和差异性。
【关键词】药学,有机化学,困惑
一、积极心理暗示,消除学生学习有机化学的畏惧心理
学生对有机化学课程的学习缺乏自信,甚至产生抵触心理。原因是我校大部分高职生都是文科生,化学基础相对薄弱,这种原有的认知,使他们从心理上排斥有机化学。因此,在第一堂有机化学课上,应该通过积极的心理暗示消除学生对这门课程的畏惧心理,树立学好有机化学的信心。此外,部分学生还觉得化学难学是因为一个个的化学元素符号或化学式,就像英文单词一样让他们头疼,这个时候可以告诉他们只要认识C、H、O、N、S这几种元素,然后跟着老师的思路走就可以学好,这样就能够消除学生原有的认知带来的抵触性,使学生在身心放松的状态中进入对有机化学的学习。另外,在教学过程中,要使用鼓励欣赏的语气给予学生反馈,暗示学生勇敢地学习和发言,这样可以有效地克服学生的厌学情绪。“试一试,你没问题”,“分析的很有道理”“不错,很好,就是这样的”等褒奖式语言可以起到鼓励的效果。
二、理论联系实际,改变学生对有机化学的短视症
1、结合日常生活,激发学生的学习兴趣
在有机化学绪论课上,要结合日常生活,消除他们印象中枯燥无味的化学,激起学生学习有机化学的兴趣。教师可以联系生活实际创设问题情境,给学生设置悬念,激发其好奇心,带着问题听课,使他们以最佳状态尽快的融入到学习中。例如,“有的人喝酒会脸红,有的人脸发白,这是什么原因呢?喝醉酒后又如何解酒呢?”;“醋是酸的,糖是甜的,咖啡是苦的,是什么成分让它们的味道不一样呢?”;“茶叶有很多作用,有助于延缓衰老、预防和治疗辐射伤害、美容护肤、醒脑提神。”等等,这些都需要有机化学的知识来解释。
2、紧扣药学专业知识,提高学生的学习积极性
大一学生对药学专业认识尚浅,认为将来就是卖药的,学有机化学没有用处。针对学生的这种困惑,结合自己的教学体会,可以采取以下几个对策:首先,教师在第一节课应让学生了解所学专业的就业方向及要求。作为一所高职医学院校的药学生,就业方向主要有医院药剂师、医药企业相关岗位、社会药店店员等岗位。其次,告诉学生工作中会需要考取药剂师、执业药师等药学专业的资格证书,而这些证书的获得都需要有机化学的基础知识。最后,在教学过程中,应密切联系药学专业知识,提高学生学习有机化学的积极性。例如,在讲对映异构体的生理活性差异时,可以列举学生感兴趣的“减肥药”-左旋肉碱,左旋肉碱是一种营养强化剂,被广泛用于食品、临床医疗等领域,在2003年被国际肥胖健康组织认定为最安全无副作用的减肥营养补充品,但左旋肉碱不是减肥药,它的主要作用是运输脂肪到线粒体中燃烧,是一种运载酶。要想用左旋肉碱减肥,必须配合适当的运动,控制饮食。右旋肉碱是左旋肉碱的对映异构体,却已被证实对人体有害,可造成肌肉酸痛,严重时会导致肌肉萎缩!
三、教学方式多样化,降低学生学习的困难度
1、多媒体技术与传统板书相结合
有机化学知识量较大,各章节的知识既有抽象的化学结构,又有具体实际的化学反应以及有机物的命名,学生很难适应,无法及时接受所学知识。因此,在教学过程中,可根据教学内容的特点采取不同的教学形式。具体的做法是以板书为主,配合PPT展现,中间穿插模型讲解。例如对于有机物的命名以及有机化学反应,用传统板书讲授,在板书的过程中,学生能够跟着老师的节奏走,知道一个有机物的名称是怎么来的,一个有机反应是如何发生的,有足够的思考时间来吸收所学知识,如果用多媒体技术来讲授这部分内容,学生普遍反应跟不上。在这里,多媒体所展示的知识量比较大,学生会忘记,而板书是做给学生看,学生就会记住, 在此基础上如果再让学生做题,也就是让学生参与,学生就会掌握。
2、对照比较,归纳总结
学生在学习有机化学时觉得内容繁杂,知识点分散,容易混淆,头绪乱。普遍出现了“上课能听懂,下课就忘;学了新知识点,忘旧知识点”的困惑。原因是学生脑海中只是知识点的复杂罗列与堆砌,没有使之系统化。针对这种情况,在教学过程中,可对相似的知识点采取对照比较的方法,让学生找出其共性和个性,就可以使知识系统化,从而做到融会贯通。同时,应注意各个章节知识点的相互关联,对相关的知识点进行归纳总结,揭示知识点之间的内在联系,搭建起知识的整体框架。例如可针对不同有机化合物的命名、常见有机物的鉴别、有机反应式等分类归纳总结,让学生从中把握知识点的内在联系,从而对所学内容有一个系统而完整的理解,这样就会提高学习效果。
3、案例教学法
学生在学习过程中,主动意识薄弱。通过课下与学生交流发现,大多数学生做不到课前预习和课后复习,老师布置的作业也是机械的去完成,很少主动动脑思考。针对这种情况,可选择性的对某些章节进行案例教学。案例教学比较重视学生的学习主动性、积极性与创造性的开发,学生的思维是开放的,不受教师行为的限制。学生可通过查阅相关资料,分析案例,从自己的角度出发来解决问题,可以以小组为单位进行讨论并进行互评、提出质疑,最终得出结论。例如,在羧酸这一章中,教师可引入案例:惊动全国的“齐二药”药害事件,就是患者使用齐齐哈尔第二制药厂生产的亮菌甲素注射液后出现急性肾衰竭临床症状。学生通过查阅资料,分析整理,经小组讨论,归纳总结了出现这种症状的原因:该批号的亮菌甲素注射液含有有毒有害物质二甘醇,二甘醇在人体内经氧化代谢会产生对人体有害的乙二酸(草酸),草酸能与人体血液中的钙离子形成不溶性的草酸钙结石沉降在肾脏,从而导致肾衰竭。在这个案例教学中,学生主动参与,积极搜集和处理信息,小组内学生间乐于讨论与交流,基于此案例教学,学生体会到了有机化学在药学专业中的重要性,分析和解决问题的能力得以提高,并养成了自主学习的兴趣和团队协作的能力。
参考文献:
[1]刘春叶.浅谈医学有机化学教学的几点体会[J].西北医学教育,2011(3).
关键词:非金属有机催化剂 有机化学反应 应用过程
催化剂的使用十分广泛,特别是在有机合成化学与化工中广泛使用。通过调查发现,催化过程生产的新型催化剂起到的催化工艺效果引起了化学工业革命的创新,这也是大多数现代化学工业产品的研制成功重要关键所在。金属有机催化剂在有机催化剂中有着重要的作用,但是正是因为它带动了非金属有机催化剂的大力发展。非金属有机催化剂更是激发了无数化学研究者的无限兴趣。促使无数的非金属有机催化反应更多的应用于现代工业发展中。
一、非金属有机催化剂在有机化学反应中的应用
纵观现代化学工业的发展历程,催化剂成为一种发展过程中必不可少的必需品。它是一种在化学反应里不改变化学平衡的状态,却能适时的催化反应物的化学反应速率,并且其自身的质量和化学性质均为发生任何改变的物质。非金属有机催化剂被广泛的应用于有机化学反应中,并通过其特有的反应,显现出独特的化学原理。
(一)松香酯化催化剂的应用
作为自然界极为丰富的一种天然树脂,松香主要分为脂松香、木松香和浮油松香三种。松香特有的抗腐蚀、绝缘好、粘合性等特性,被广泛的运用于食品制作行业、电子产业以及胶念剂工业等领域。但是研究发现,松香本身具有着易氧化、热稳定性差等缺点严重妨碍了在各个领域的应用,因此学者通过研究发现可以通过适当的改变松香的性能,来人为的赋予其各种优良的特性,使其更好的服务于各个领域的工作。
(二)环加成反应
环加成反应涉及活化中间体的价电子重组,通过热反应和光反应激发分子来提供所需要的能量,并且不会涉及其他试剂,如果在此过程中,反应物和产物分子对光和热含有敏感的基团,环加成反应则不能得到充分的应用。
(三)氰化氢的反应
非金属有机催化剂的应用过程中,氰化氢对亚胺的不对称加成是一个非常重要的反应,通过水解将会得到具有光活性的氨基酸,在此过程中未产生不对称产物,经过实质性的研究发现,是苯甲醛亚胺中的N原子特有的碱性导致氰化氢过程不发生质子的转移,经过催化剂将咪唑部分与胍基进行转换之后,才取得了具有突破性的进展,因此在特定的温度之下,使得N-二苯甲基亚胺的氢氰化产物α氨基腈有非常高的收率和对映选择性。
二、非金属有机催化剂的未来趋势
工业发达的现代社会,人类对非金属有机化研究希望得到更多的突破,因为太多的科学家看到了非金属有机催化剂在工业上的发展前景。有机催化剂之前也存在着千丝万缕的联系。比如叔膦既是金属有机催化剂的配体又是非金属催化剂。又比如酶的特性和催化机理与有些非金属有机催化剂非常相似。在不对称的合成中,非金属有机催化剂展现出了超高的催化活性,它的这一特点或许会在以后更多的造福于人类。
所以现在越来越多的各国科学家都在开始注重非金属有机催化剂在各类有机反应中的应用,他们或许会在不远的未来,将非金属有机催化剂的优势在化工工业中发挥得淋漓尽致。
综合非金属有机催化剂具有容易操作和一些“绿色的”优点:
1.不一定需要金属来引发,不必担心有毒金傩孤兜交肪常造成环境污染;
2.非金属有机催化剂通常价格非常低廉,容易制备;
3.非金属有机催化剂通常可以在湿溶剂或者空气中进行反应,不必用到苛刻的无水无氧条件;
4.非金属有机催化剂容易从产物中分离和回收(例如:脯氨酸易溶于水,难溶于有机溶剂,利用此特点很容易从反映体系中分离。)
非金属有机催化剂不但有优点,但是也有它的缺点,如何综合所有非金属有机催化剂的优点,避免其缺点,称为今后发展的主要方向。而且,在今后的研究中,非金属有机催化剂的研究也许会成为化工业发展研究中的重中之重。当前研究发现,反应底物决定着大多数非金属有机催化剂反应的效果。底物的改变可以能直接导致的是反应效果大大下降。所以把非金属有机催化剂变得更具有普遍适用性,仍然是化学研究中的重大问题。例如:非金属有机催化反应中,一般非金属有机催化剂使用量较大,反应时间较长,要想提高催化剂的活性和催化剂的再利用率,需要用离子液体为溶剂,将催化剂固载化。所以目前科学家的研究方向是减少非金属有机催化剂的使用量,提高非金属有机催化剂的效率。这将对人类的生态建设,和人类生命健康提供了又一强有力的工具。
三、结语
现代有机合成工业通过不断的发展,随之出现的催化剂种类也不断增多,作为重要的催化剂类型,金属有机催化剂备受关注,而相应存在的非金属有机催化剂更是占有举足轻重的地位。非金属有机催化剂的工艺不断成熟,悄然的掀起了有机化学的重要革命,特别是通过实质性的研究案例发现,非金属有机催化剂拥有良好的催化性能,渐渐成为其他催化剂的替代品,成为化学反应催化剂中的主流,现代科技的蓬勃发展,使越来越多的催化剂应用过程居于现代化学研究领域的前沿。
参考文献:
[1]罗伟宏.非金属有机催化剂及其在有机化学反应中的应用探讨[J].辽宁化工,2016,(07).
[2]刘浩吉.非金属有机催化剂在有机化学反应中的应用[J].化工管理,2016,(12).
关键词:有机化学;教学方法;兴趣
在高中化学中,有机化学占教材内容的四分之一,且在高考考试中占化学总成绩的25-30%。有机化学除了涉及到化合物的性质外,还涉及了化合物复杂的结构。因此,初中学习无机化学的学习思路无法在高中的有机化学中应用,许多学生在学习过程中因无法转变思路而对化学产生抵触心理,从而失去对学习有机化学的兴趣。因此,如何让学生学好有机化学,是高中化学教师的一大难题。笔者通过结合本人高中时代学习有机化学的经历、多年的化学教学理论学习以及高中化学教学实践,对高中有机化学的有效教学方法作以一一讨论。
一、兴趣是学习的第一动力
许多教师在教学过程中往往忽略了这一点,以为教学就是“把知识点教给学生”。事实上,教学应该是“老师教,学生学”的过程。教师在教学过程中应该将学生的主动性放在第一位,注重培养学习学习相关课程的兴趣[1]。兴趣是最好的老师,它能化“被动”学习为主动学习,使枯燥无味变得生动有趣。学生进入高中后要学习有机化学,它的学习思维完全有别于初中时期的无机化学。许多学习会因无法找到学习有机化学的正确方法而失去对学习有机化学的兴趣。而同时,由于学生在高中时期首次接触有机化学,对有机化学保持着较高的新鲜感。教师应把握时机,及时对学生的这种新鲜感进行升华,使之成为学习有机化学的不竭动力。那么如何调动学生学习有机化学的兴趣呢?
笔者认为,调动学生学习兴趣的责任在于教师。在教学中,如果教师只是为了迫于教学压力而不能放开手脚,只能按部就班地向学生“填鸭式”地灌输知识点,怎么可能激发还生学习有机化学的兴趣?呆板的教学方式极易让学生感到反感,使学生产生逆反心理,对学习产生厌恶感。在学生对有机化学还处于新鲜期时,教师要能够抓住培养学生学习有机化学的兴趣,引导学生在兴趣的基础上做深入的学习与探索。尤其是有机化学这个与生活实际联系密切的学科,生活中有许多生动的实例可以利用。笔者认为,教师可以利用生活中的实例让学生明确学习有机化学的目的和培养学生学习有机化学的成就感。向学生介绍有机化学在生活中的重要应用,如家庭用到的洗涤剂、洗发水、洗衣粉起到去污作用的主要成分就是有机物――十二烷基苯磺酸钠。我们生活中用到的塑料、合成橡胶就是通过石油化工制得有机物单体,然后经过高分子化学得到的。此外,有机化学还涉及到药物合成、农业、国防科技、航空航天等领域。可以说,人类离开有机化学将寸步难行。如此,通过向学习介绍有机化学在生活中的地位和作用,强化学生学习有机化学的使命感和成为一名有机化学家的荣誉感,可以最大程度地提高学生学习有机化学的兴趣。
二、适当开展多媒体教学。
不同于无机化学的学习,有机化学涉及到有机物的结构,甚至是三维结构,这需要学生具有一定的空间想象力。此外,有机化学还涉及复杂的反应方程式和反应机理。高中阶段,许多教师迫于教学压力,一节上下来基上处于教师讲学生听的状态。这种“填鸭式”的教学方式并不可取,许多学生一堂有机化学课下来,完全不知教师所云。多媒体教学在展示空间三维结构、展示化学反应过程以及展示化学反应机理方面具有无可比拟的优势。此外,多媒体教学在引起学生学习有机化学兴趣方面也有许多优势。在讲到有机化合物的结构时,可以通过多媒体向学生演示模型。比如讲到化合物成键时,可以向学生展示碳、氧、氢和氮等元素是如何互相连结形成有机化合物的。用红色带有四个孔的小球代表碳原子,用绿色带有三个孔的小球代表氮原子,用蓝色带有两个孔的小球代表氧原子,用白色带有一个孔的小球代表氢原子,再用一个圆柱小棍代表键。同时,向学生解释碳原子、氮原子、氧原子和氢原子分别可以连接四个、三个、两个和一个键,通过棍与球之间的连接,可以非常直观地向学生展示有机物的成键过程,这就是典型的球棍模型。如讲到甲烷的结构时,教师可以事先做好多媒体动画,先出现一个红色的小球表示碳原子,然后四根圆棍接在碳原子上表示四个键,然后再将四个白色的小球连接在圆棍上,表示形成四个碳-氢键,最后就形成甲烷分子。同样地,可以通过多媒体技术展示甲醇、乙醇、乙烷等等有机物的成键过程。此外,对于复杂的有机反应过程,可以通过动画分割成多个可见的步骤,让学生直观明了地“观察”反应过程。
三、开展探究式教学
有机化学学习不同于无机化学,不能单纯地通过记忆达到学习的目的,需要对有机物的结构、官能团的性质以及反应机理有较深的理解。因此,学生的主动思考在有机化学教学中非常重要。传统有机化学教学方式主要是学生被动接受的授课方式,学生在上课的过程中仅处于接受状态。利用探究式教学,可以改变传统教学这一授课方式,调动学生主动参与课堂知识点的思考。在教学过程中引入与知识点相关的实验,设计合理的实验方案,通过研究物质的反应与性质,从结构的角度深化学生对相关知识点的认识,诱发学生对相关知识点的思想,从而达到良好的教学目的。例如在讲到醇与酸的酯化反应时,许多教师会按教材上的知识点进行教学,即向学生介绍醇与酸之间脱去一个水形成酯,其中醇提供一个氢、酸提供一个羟基,氢与羟基结合形成水。但是,为什么不能是酸提供一个氢、醇提供一个羟基呢?许多学生肯定会有这样的疑问。因此,在讲授酯化反应这个知识点时,教师可以进行探究式教学。即提出假设:假设氢是由酸提供的,羟基是由醇提供的,让学生进行讨论,并让学生提出进行验证的方法。这种探究式教学通过诱发学生主动思考,可以达到激发学生学习的热情,达到良好的教学效果。
四、培养学生学习有机化学的思维
由于有机化学在初中化学中很少涉及,且学习方法也完全不一样,因此许多学生因为找不到正确的方法而放弃有机化学学习。正确的学习思维,可以让有机化学的学习事半而功倍,因此教师在有机化学教学的前期要注意培养学生的思维。有机化学教学要让学生重视有机物的结构,结构决定了有机物的性质,通过对结构的深入理解,可以很容易地记住有机物的性质。总之,无机化学重性质轻结构,而有机化学重结构轻性质,有机化学是从结构出发。
五、培养学生合理的有机化学归纳策略
有机化学知识点多且易混淆,即使老师在课堂上对每个知识点进行一一详细讲解,但学生课后如果不进行合理的归纳,根本无法学好有机化学。笔者认为,老师除了把知识点教给学生,更要教学生如何举一反三。而高中有机化学的归纳主要还是通过有机物的结构(主要是官能团)进行,不能的官能团决定了有机物不同的性质。如乙烷、卤代乙烷、乙醇、乙酸、乙醛、乙酸乙酯就可以通过官能团进行归纳总结,轻松地辨别它们的性质。
六、培养学生解答有机试题的方法与技巧
有机化学试题相对繁琐,但是具有固定的解题思路。老师在教学有机化学知识的过程,同时也要向学生传授有机化学习题的解题技巧[2]。许多学生不是对有机化学不感兴趣,而是因为有机化学题目难解以及有机化学成绩差,而失去学习有机化学的信心。有机试题的解答与学习异曲同工,都需要从有机物的结构出发。让学生养成从有机物的结构出发来解答问题,对题目中涉及的有机物,要看其本质,看其具有哪些典型的官能团,从而辨别属于哪类物质,最后通过简单地对号入座即可达到解题的目的。(作者单位:哈尔滨师范大学化学化工学院)
参考文献:
有机化学作为一门非常生活化的学科,它涉及到的人们衣食住行的方方面面,而有机化合物也在人们没有意识到的时候,渗透到人们的生活当中去,比如先人的酿酒技术以及制醋的技术,都运用的了有机化学,逐步发展到如今的燃料以及中草药和香料的合成,都是有机化学与生活密切结合的表现。同样的,有机化学在药物的研发中也起到了极大的作用。
一、中药与西药的区别
众所周知的,药物有中药和西药之分,古语有言:良药苦口,熬煮中草药通常是一碗苦苦的褐色汤汁,直到近代,我国才引进了西药,西药通常表现为片剂和胶囊形状,相对而言,西药入口显然要更容易许多。而药物,包括中药和西药,他们的有效成分几乎都是有机化合物,但是相比较而言,西药在有机化合物的形状方面要表现得更纯粹一点,西药的药物说明书上也通常会直接直观地注明其有效成分的结构式。
与传统的中药相比,西药在服用上要更方便和省时一些,但是,西药在安全性方面显然就不如中药,中医在开出药单时要讲究"君臣配本文由收集整理伍",也就是各种草药的各有作用,药量的斟酌与彼此的混合以及相互作用都需要互相配合,通常不会只有一种草药,何况中药材并不经过提取,因此它的药效成分在药材中的含量一般不会很高,因此,中药药剂的药物作用通常比较温和、缓慢。
相反的,西药是经过高度提纯的化合物,并不讲究君臣配伍的规律,又存在着其他的杂质成分,因此,人们在服用西药时,常常会出现副作用,所谓副作用通常来自于药物的杂质,西药的杂质对人体产生的副作用可大可小,可能仅仅只是在短期内造成注意力不集中的影响,也可能对人体产生严重的毒副作用,比如在上个世纪中叶出现的"反应停"药物的例子,这种药物可以有效缓解妊娠初期孕妇的孕吐现象,但其中却含有造成胎儿畸形的手性异构体,服用药物后,许多孕妇出现死胎和畸形胎的状况。包括如今许多国内上市的西药,都极有可能存在在一定程度的副作用。
二、有机化学在中药研发中的作用
显而易见的,当今时代是高速发展的时代,对于药物来说,许多人也更崇尚见效快、服用方便的西药,因为西药的有效成分相对单一,含量高,因此可以缩短因为疾病痛苦的时间,因此许多人如果不是为了调养身体,慢慢调补的病情通常会选择找西医就医,吃西药,而不是选择熬制过程漫长、见效较慢而且口感不好的中药。但是有机化学的出现正在慢慢对中草药这种含量较少的情况进行改变,科学技术的发展使得人们已经可以利用化学技术,对中草药中含有的有效成分进行研究和分析,同时研发相对安全稳定并且方便服用的新的中药剂,比如含剂以及冲剂等,对中草药的有效成分进行提取能充分利用中草药,同时也可以减少熬制的麻烦和时间,在这个时代更易于被人们所接受。而中药学如果不对有机化学进行研究,也只能停留在表面的认知阶段,不能对中药中的有效成分进行深入的研究,而使得中药中的成分变成神秘的东西,学好了有机化学才能对中药进行分类,对于中药材的结构、性质、制备方法以及化学反应有所了解,才可以对进一步研究中药打下基础,这也是现在中药学专业之所有要学习有机化学的原因。
二、有机化学在西药研发中的作用
有机化学在中药当中的应用和发展对于西药的发展也会有促进作用,比如将中药研发当中的有效成分应用到西药当中去,有机化学的工作者想方法去对中药的有效成分进行合成和提取,制成西药。同样提高了药物的纯度和有机成分的含量,也就提高了药效。因此,中药与西药尽管在来源和性状以及制作方法等方面截然不同,但在于药效和有效成分却是殊途同归的。在有机化学的作用下,中药与西药的发展相辅相成,互相促进和发展。
中药是中华民族上下五千年来的璀璨结晶之一,是先人不断进行实践和研究总结经验下的产物,对于中华民族有非常巨大的意义。人们是到了有机化学出现以后才渐渐对中药的各种有效成分的结构体有所研究,然后对于中药的提纯方面更是有所发展。因此,有机化学对于中药的发展起到了促进和发扬的作用。
学生在学习《有机化学基础》时普遍都感到比较困难。他们认为有机物的种类多,官能团多,化学反应多,各反应的条件又有所不同,记忆量很大,要把它们逐一背下来非常艰难,即使当时记下来了过一段时间又忘记了,所以他们认为有机化学的学习很繁重。另外,学习过程中,学生虽然知道官能团决定物质的性质,但只停留在记忆的层面,没有深入到真正理解层面,比如反应时断键的位置、反应的机理等没有很好地理解,面对“换了一种有相同官能团的新物质”时就束手无策,面对“官能团的性质去进行综合运用”就更是纸上谈兵了。
学习迁移法,主要是指学生基于原有的知识,通过联系、比较、转换、化归、联想,对新知识进行理解和应用,具体表现为学生个体主动运用旧知识去设法认识新事物和处理问题的自觉意识和思维习惯,达到自主学习。针对学生学习《有机化学基础》的困难,教学过程中采用学习迁移法,逐步引导学生利用已有的知识去理解新的知识,让学生形成“结构决定性质”的思维,让他们分析问题和解决问题,提高了学生的科学素养。
一、通过原子结构原子性质迁移,形成有机化学知识原点
学习的迁移,是学生根据已有的知识和经验去辨认新的课题,并把新课题纳入已有的知识系统中的过程。有机化合物是指含有碳的化合物,学生在学习《化学必修2》时对碳原子结构有一定的了解,有机化合物均含有碳原子。在学习的过程中,特别是初学《有机化学基础》的时候,要以碳原子为中心,引导学生围绕碳原子的结构、成键情况进行分析,形成有机化学的知识原点,再通过正确的知识迁移,引导学生对其他有机物的成键情况、化学性质进行预测及分析等,既加深学生的学习兴趣,又能让他们探索有机物的无穷奥秘。
在《有机化学基础》第一章第一节的学习时,一方面,先复习碳原子的结构示意图、电子式等,强调碳原子的最外层有4个电子,与非金属结合时会形成4对共用电子对,结合碳的价电子情况分析了C和H结合为CH4的电子式、结构式等。用模型进行演示,还可以组织学生进行“真人演出”,让学生明白:碳原子形成单键是与其他原子以一对共用电子对成键。接着根据上述已有的碳原子4对共用电子对结构的知识进行迁移,引导学生分析C与C相连结合的情况:可共用一对电子对、两对电子对、甚至三对电子对,但不能形成四对共用电子对(单质状态),即可以形成碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键,但不能形成碳碳四键,然后很轻易地让学生明白碳碳单键是饱和键,碳碳双键和碳碳三键是不饱和键,它们的性质将有所不同。另一方面,复习已经学过的CO2的成键情况和电子对偏移情况,利用“氧的得电子能力强于碳”这一知识点,对C和O结合的情况进行知识的迁移,分析乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯的成键情况,容易得出碳氧共用电子对偏向氧原子,使含氧官能团起主导作用,导致含氧有机物的性质不同于烷烃。
通过对碳原子知识的复习,引导学生对知识进行了有效迁移,学生对各种有机物的成键情况有着深刻的理解,培养对有机物的探索欲望,对后来学习的官能团性质、反应断键位置、同分异构等有机化学知识的学习和理解有很大的帮助,起到了知识原点的作用。
二、通过对官能团知识迁移,连成有机化学的知识线
学习迁移要求在教学过程中,抓住知识的共同因素来促进迁移,通过知识规律增强学习效果。有机化合物种类繁多,不同的有机物因为官能团不同性质不同,所发生的反应也不同,然而对于相同的官能团,虽然它所在的物质不同,但表现的性质几乎一样的(羟基在醇和酚中有区别)。在教学过程中,通常需要对某一种官能团的性质进行详细学习,然后将知识迁移上升到其同系物的物质(甚至具有相同官能团的物质)上,连成有机化学的知识线,让学生轻松掌握同一类物质的性质。
例如在学习乙烯的性质时,通过学习,知道乙烯能够发生加成反应和加聚反应,理解乙烯能发生上述反应的原因:碳碳双键其中的一个键容易断裂,与其他共价化合物结合。掌握此性质和原理后,可以将知识在同系物中进行迁移,让学生写出丙烯、1-丁烯、2-丁烯加成反应、加聚反应的方程式,学生就会较为轻松地完成任务,并加深对这两个反应的理解。然后再将知识进行迁移拓展,引导学生掌握1,3―丁二烯的1,2加成、1,4加成和完全加成等反应。又例如学习乙醇与乙酸发生的酯化反应,理解了羟基断开O-H键、羧基断开C-O键后,可以将知识在同系物甚至在具有羟基的物质中进行迁移,让学生写出乙二醇与乙酸、丙三醇与乙酸、乙二醇与乙二酸反应的化学方程式和反应原理,学生完成任务后,可以让学生写出纤维素制造醋酸纤维反应的化学方程式和反应原理。
通过对某一个官能团知识的学习认识,不仅让学生掌握该物质的性质,还可以以此为知识线,通过正确引导知识迁移,全方位认识掌握具有相同官能团的物质,使有机化学的学习具有“由此及彼”的连接作用,既提高学生学习效率,也能让他们自主学习,学会分析问题和解决问题,还可以扩宽他们的知识面。
三、通过对不同官能团知识迁移,构成有机化学的知识面
学习迁移并不是自然而然地发生的,实际上是在新旧两种事物或情景非常相像的情况下发生,需要学生自己通过主观上的积极努力才能实现某些知识的迁移。有机化合物某些官能团之间是有一定的相似性和一定的内在联系的,可以从组成、结构、性质等多方面进行研究分析,再将知识迁移到相关的官能团,让学生对比着学习,形成完整的知识面。
例如在学习乙醇的性质时,教材给出了对“一起严重化学事故”的材料,要求学生讨论“用水还是用乙醇来消除钠的安全隐患”。可以通过讨论得出解决方案,再根据钠与水反应剧烈、钠与乙醇反应平缓得出结论:乙醇和水均有O-H键,O-H键的共用电子对向氧原子偏移,而水中的H-和乙醇中的CH3CH2-均为供电子基团,供电子能力CH3CH2-大于H-,所以对O-H键影响结果不同,导致水中的O-H键比乙醇中的H更易电离,所以钠与水反应较乙醇与水反应剧烈。通过这知识点的学习,可以进行知识迁移,让学生根据乙酰基比苯基得电子能力强来比较乙酸、苯酚分别与钠反应的剧烈程度,他们会在水和乙醇的基础上进行分析:苯酚和乙酸均有O-H键,苯基和乙酰基均是得电子基团,且得电子能力乙酰基比苯基大,所以O-H键极性增大,两者均能电离出H+而显酸性,且乙酸酸性比苯酚强,所以与钠反应的剧烈程度顺序为乙酸>苯酚>水>乙醇,有的学生经过知识迁移学习后,甚至还总结出“有连在氧上的氢均能被钠转换出H2”的结论。同理可以利用学习迁移法,比较乙醛、乙酮、乙酸、乙酸乙酯等中的乙酰基结构活泼性的大小,这里就不作详述了。
通过这样的迁移,学生将不同的官能团联系起来理解,通过对比找出相同部分和不同部分,真正体会“结构决定性质”的真谛,对有机物有更深入的认识,构成有机化学的知识面,激发他们学习、探索、研究有机化学的结构性质的热情。
四、通过对有机合成知识迁移,建立有机化学知识空间
联想迁移是较高层面的迁移,它可以使学生更好地理解某一方法的适应性以及在其他情景中更好地迁移和利用。有机合成,它是利用简单易得的原料,通过有机反应,生成具有特定结构和功能的有机化合物,具有经济意义,最能体现有机化学的核心价值。因为合成的物质具有多样性,所以在学习过程中,要通过知识进行联想迁移,举一反三,建立知识空间。
例如在学习有机合成时,先设计简单的合成路线:任务(1)乙烯一氯乙烯乙醇乙醛乙酸乙酸乙酯,让学生充分讨论认识此过程,分析该合成路线中各物质的官能团,合成过程中各个官能团之间的转化情况、断键和成键情况、反应条件等等,要求学生写出每一步的反应方程式。在学生理解掌握后,进行知识联想迁移,设计合成路线;任务(2)乙烯1,2-二氯乙烯乙二醇乙二醛乙二酸乙二酸乙二酯或聚乙二酸乙二酯;任务(3)对二(一氯甲基)苯对苯二甲醇对苯二甲酸对苯二甲酯或聚对苯二甲酸对苯二甲酯。学生相互讨论后发现,对任务(1)的知识迁移即可得到答案,很快就完成了任眨并能理解透彻。
任务(4)从目标产物聚乙二酸乙二酯出发,逆推每一个步骤,直至简单化工原料乙烯为止。学生能将前面合成路线的知识用在这小题上,也很快完成任务。最后,让学生完成任务(5)总结能够引入碳碳双键、碳碳叁键、卤素原子、羟基、醛基、羧基、酯基的化学反应有哪些?通过分析上述合成路线,学生很快就能总结出来了。
通过对合成路线的学习,学生能熟悉掌握各种官能团的性质及它们之间的转化要素,通过知识的联想迁移,他们能由此及彼很好地掌握各有机物的性质,特别是完成任务(5)后,学生能总结出官能团的变化情况,深入理解有机合成的规律,使有机化学知识网格化、立体化,形成有机化学的知识空间。
一、纵横联系,理解基本概念
理解基本概念的含义是学习的基础,也是基础知识灵活运用的前提。在复习过程中,为使学生能够正确地理解基本概念,要纵横联系,把容易混淆的概念放在一起进行辨析学习,排同求异,抓住实质,准确理解。如:(1)基和根;(2)基团和官能团;(3)“五同”即同系物、同素异形体、同分异构体、同位素和同一物质;(4)苯、苯的同系物、芳香烃和芳香族化合物;(5)酯和脂;(6)水解、水化、皂化和酯化;(7)聚合、加聚和缩聚;(8)蒸馏、分馏和干馏;(9)裂化和裂解等等。
二、主次分明,掌握重点知识
首先,从知识的编排体系上,按照从简单到复杂的认知顺序由小分子到大分子再到高分子,书本(鲁科版)依次介绍了烃、烃的衍生物、糖类、脂类和蛋白质合成材料。烃是简单、基础的有机物,是后续知识的基石;烃的衍生物部分内容是烃的延续和拓展,重点介绍了官能团的性质和相互转变;三大营养物质及合成材料结构特点、性质和用途予以简单介绍。
再者,根据《考试大纲》的要求:以一些典型的烃类为例,了解有机化合物的基本碳架结构,掌握各类烃的碳碳键、碳氢键的性质和主要化学反应;以一些典型烃的衍生物为例,了解官能团在化合物中的作用,掌握各主要官能团的性质和主要化学反应;了解糖类、蛋白质的基本组成和结构、主要性质和用途;初步了解重要合成材料的主要品种、主要性质和用途,理解由单体通过聚合反应生成高分子化合物的简单原理。
通过以上可以看出,烃的衍生物部分内容在有机化学中的重要地位而烃的衍生物之间的相互转化是重中之重,所以在复习过程中应详略得当,合理安排时间,重点掌握有机化学学习的精髓――官能团。
三、反思归纳,形成知识网络
“学而不思则罔”,有机化学知识具有多、乱、碎的特点,在复习期间,要及时认真思考,细心地归纳总结,将这些看似繁杂、零碎的知识通过一定的内在联系和相关的理论知识,形成“知识主线、知识点、知识网”,从而使知识“结构化、网络化、系统化”,并根据“由线到点,由点连网,由网成体”的程序进行复习,则用很少时间就可以掌握这部分知识,达到事半功倍之效。
四、针对训练,提高解题能力
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――。
一、教学过程与学习方法的培养
中学阶段,化学可分为有机与无机两大块,结束无机化学的学习,同学刚接触到有机化学,兴趣很浓。这时候,是再一次激发学生学习兴趣的最佳时期,也是进行学习方法与学习能力培养的最佳时期。在学完甲烷、乙烯、乙炔之后,我就总结出有机化学学习的一般规律与方法:结构性质(物理性质、化学性质)用途制法(工业制法、实验室制法)一类物质。
比如“乙烯”这一节的教学,我就打破书本上的顺序,先讲乙烯的分子结构。介绍乙烯分子的结构时,先由分子组成讲到化学键类型、分子的极性、空间构型;根据碳原子结合的氢原子数少于烷烃分子中碳所结合的氢原子数引出不饱和烃的概念,得出乙烯是分子中含有碳碳双键的不饱和烃。再由其结构看其物理、化学性质,展示一瓶事先收集好的乙烯气体,让学生从颜色、状态、气味、溶解性、密度、毒性等几个方面来思考;根据乙烯结构中化学键的特征——双键容易断裂讲乙烯的特征化学反应——加成反应、加聚反应,根据绝大部分有机物易燃烧的性质讲乙烯的氧化反应(补充讲乙烯能跟强氧化剂发生氧化反应)。再由乙烯的物理、化学性质来讲其用途并结合实际生活中的事例,如作有机溶剂(物理性质)、制造塑料和纤维(化学性质)等。最后对这一类含有碳碳双键的烃,介绍其物理、化学性质的相似性和递变性。
以后几节的教学,我都反复强调这样的学习方法:结构性质用途制法一类物质。到了讲烃的衍生物,我请同学自己站起来阐述这样的研究方法,顺着这样的思路一点一点地讲下去,很清晰。学生自己掌握,复习时也就感觉到有规律可循、有方法可用。有机化学其实很好学,重要的是要培养学生学习方法,时时提醒学生,以后就是进入高一级学校,有机化学的学习与研究也采用的是同样的方法,这在一定程度上也激发了他们探索的兴趣。
二、教学过程与能力培养
1.自学能力的培养
适应于有机化学的特点,在教学学习方法和知识的同时,我还加强了学生自学能力的培养。在学生基本上都掌握了有机化学的一般学习方法的基础上,我让学生自己阅读教材,自己总结。比如“乙醛”这一节,通过约20min的阅读,我就请同学自己列提纲,然后复述,重点围绕乙醛的组成和结构是什么?有哪些物理性质(展示样品)、化学性质?由这样的物理、化学性质决定了它有哪些重要用途?工业上如何制取?这类物质(如甲醛)有哪些物理、化学性质?进行教学,通过这样的训练,我觉得学生不但强化了方法,更培养了能力,特别是自学能力。 2.观察能力的培养
化学是一门以实验为基础的学科,在有机实验的过程中,我时时提醒同学要细致、全面,而且要有思维。比如实验室制取乙烯时,加药品的过程,温度计的位置,实验中烧瓶、集气瓶内的变化,为什么要加石棉网、碎瓷片等等都应特别重视,不但要知其然,还要知其所以然。
3.动手能力的培养
在强调观察、思维能力培养的同时,我还特别注重动手能力的培养。比如演示完乙醛的银镜反应和乙醛与氢氧化铜的反应后,我就请两个同学来演示用甲醛代替乙醛的同样反应,要求其他同学注意观察并指出其错误。在演示完乙醇与钠的反应实验后,要求同学做钠与水反应的实验,有的同学竟用手去拿拨大块的钠。通过这些课堂实验,课堂上及时纠正错误,学生感受颇深,他们自己做实验时就很动脑筋,也很规范,提高了他们的动手能力。