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教材的整体水平高于目前所用的生物类和医学类基础有机化学,但低于化学专业的基础有机化学。该书在编写的指导思想、编排体系和教学内容上都有较大的改革和突破,具有以下5个方面的特色[2]。编写教材的目的在满足学生有机化学知识需求的同时,提高学生的自学能力,把培养学生分析问题和解决问题的能力作为首要目的。不仅要求学生要知道有机化学的主要内容和知识点是什么,更重要的是让学生明白这些理论与知识为什么是这样。为此,教材将“有机化合物的构性相关规则”应用并贯穿于所有章节[3-4],以培养学生逐渐掌握以结构为中心来分析问题和解决问题的习惯和能力,避免学生养成过分依赖死记硬背的不良习惯。教学内容和编排体系不刻意追求内容与体系的完整性,而是以有利于教师教学和学生自学为主要原则。例如,在介绍完各类单官能团化合物和一些重要合成反应(如周环反应)之后,在第十六章引入以单官能团转换为主的“有机化合物制备”。这种编排不同于现有其他教材的各章单独介绍的做法,避免了有些合成反应(如武兹反应)的过早出现,既达到对前面各章内容的复习和总结的效果,又有助于学生了解各种官能团之间的相互联系以及系统掌握一些常见的重要有机合成反应。编写教材的指导思想以共价键理论和电子效应理论为基础,以构性相关规则为指导和基本程序,以反应机理为重点。介绍反应机理时,不重要或不是很清楚的反应机理一般不做介绍,对重要的已经明确的具有普遍性的反应机理则一定要讲清讲透。例如,本书用较大的篇幅对亲核取代反应机理做了详细介绍,而不饱和烃的常规催化氢化反应、醇/酚类的氧化反应等机理则不做介绍或一带而过。英文专业词汇的补充为了便于双语教学,给出了一些常见且重要的化学名词的英文名称。新发展学科与技术的介绍为了提高学生学习有机化学的兴趣,扩宽学生的知识面,每章的最后都附加了一些仅供学生自学的内容。主要包括3个方面:与有机化学密切相关的分支学科的介绍,如绿色化学、组合化学、超分子化学、抗体酶学、有机合成化学、不对称合成技术等;有机化合物的分离技术,如色谱技术;与相关章节密切相关的重要化合物的介绍,如生物碱、黄酮、β—内酰胺类抗生素、维生素C、维生素D等。该教材难易适中,各章节内容安排合理,内容丰富而广泛,有较大的专业覆盖面,可适用于各类应用化学专业以及对有机化学知识需要较多的生物类、医学类、制药类等专业的教学。自出版以来,一直被中国农业大学、西北农林科技大学、石河子大学、青海大学、青海师范大学、延安大学、塔里木大学、渭南师范学院、洛阳师范学院等10所高校使用,受到师生的一致好评。
量身定制适合应用化学专业的教学大纲
对不同专业的学生,有机化学教学大纲的要求自然不同,课时的多少也不一样,专业侧重点也应当有所区别。我们收集了全国18所高校应用化学专业有机化学课程的教学大纲,其课时分配(表略)。调查中发现,包括我校在内的很多高校应用化学专业的有机化学课程的教学大纲是在理科化学专业的教学大纲基础上稍作调整而制定的,这无法达到应用化学专业有机化学课程的教学目标。此外,由表1可以看出,以上18所高校应用化学专业有机化学教学大纲中,无论是总学时还是各章节的课时分配差异都很大,这不能满足新的课程建设的要求。因此,为了使学生在有限的教学课时内掌握有机化学的基本知识和理论,结合近10年的教学实践,我们为应用化学专业的学生制定了新的教学大纲,其教学内容及课时分配(表略)。
不断革新教学内容
调查中发现,各所高校应用化学专业有机化学的教学内容陈旧落后,没有专业特色,自然不能满足学生的需求。为此,我们在教材中安排了21章内容,划分为七大学习模块。第一模块为有机化学的基础理论,简要介绍从高中化学、大学化学原理、无机化学到大学有机化学的过渡性和共性的基础理论以及学习有机化学所必备的一些基础理论知识。第二模块由第六章和第七章组成,分别介绍有机化合物中的立体化学和如何利用现代波谱技术确定有机化合物的结构。第三模块由第二到第五章、第八到第十四章组成,主要按照官能团分类介绍各类有机化合物,这是教学的重点。第四模块为第十五章,根据反应类型重点介绍周环反应。第五模块为第六章,该章是在学完各类有机化合物之后,集中介绍它们的制备方法,主要是不同单官能团之间的相互转化,是对前面各章中一些具有重要合成价值的化学反应的复习、总结和归纳。第六模块为生物大分子,由第十七到第二十章组成,主要介绍与生物有机体相关的有机化学知识。第七模块为第二十一章,是人工合成高分子化学简介。各模块之间既相互联系,又相互独立。第四到第七模块可根据不同专业的需要而选择讲授。以该教材为教学指南,结合我们多年的教学经验,教学过程中还应注意以下5点。(一)教学目标明确教学目标是教学活动预期的教学效果。目标明确是教学成功的前提,它直接影响教学效率。不能单强调教师教的目标,更要让学生清楚学的目标。只有教与学的目标明确一致,教学才能成为双方自觉的追求,形成教学合力[5]。我们从加强学生知识、培养学生素质和能力的角度出发,制定了有机化学教学的总体目标;对于每一章节,还制定了相应的具体教学目标,指出重点、难点,设计不同的教学方法,安排不同的教学形式来突破难点,突出重点;使每一章节乃至每一堂课的教学方法都有针对性,有效利用有限的课堂时间来完成预定的教学任务。(二)教学内容要主次分明,重点突出例如,讲解命名时,重点讲述系统命名法,但也要提及习惯命名法和俗名法。讲解各类有机化合物时重点为化合物的化学性质与制备等,化合物的分类和物理性质则应略讲或让学生自学。学生自学能力也是大学生培养的一个重要方面,可以安排一些自学知识,提前布置好任务,让学生有目的地去学习,这样既节约了上课时间,又锻炼了学生的自觉学习能力。(三)及时更新教学内容安排教学内容时,应当略去部分过时和繁琐的内容,及时补充当代有机化学最新的科研发现和应用成果,特别是生物、材料、环境、能源、纺织等领域的交叉发展及应用,还应适当介绍诺贝尔化学奖获得者的标志性工作,力争把最新信息及时传达给学生,以激发学生创新的动力和学习的劲头[6]。此外,在强化基础知识的同时,及时引入与有机化学关系密切的学科,如生命科学、材料科学、食品科学、农药化学等的新成果、新技术、新方法,将经典有机化学理论与学科前沿发展相结合,既保证了教学内容的科学性和先进性,又使学生充分体会到自己所学知识的可用性[7]。例如,自由基是生命过程、大气污染等有关问题中常用的一个术语;等离子体被称为物质的第四态,已成为一种在加工工艺和材料科学中使用的新技术;纳米材料与纳米合成技术等均可加入到教学内容中,当然它们所占时间很短,也许只有几分钟时间,而且不必每节课都涉及;但这些前沿问题一定要有,它们可以吸引学生,激发其好奇心与求知欲。(四)导入式教育,激发学生的学习兴趣有机化学是一门基础学科,经过了长时间的发展积累成型,大多是最基本的知识,讲解较为枯燥。而兴趣是最好的老师,是学生主动学习的原动力,只要学生对所学课程产生浓厚兴趣,他们就会主动地去学习[8]。教师平时应注意多收集和有机化学相关的生活小常识,将科普知识和生活常识引入教学,使课堂学习有趣生动,以提高学生的学习兴趣。例如,在绪论中介绍有机化学在应用化学专业中的地位和作用,使学生了解有机化学的重要性。又如讲烯烃这一章内容时,介绍乙烯对水果的催熟作用,提醒学生在以后的章节里还会遇到其他类型的植物催熟剂,要求他们注意总结;讲解醇和酚时,结合过度饮酒对人体的危害,介绍红酒、白酒、医用酒精及工业酒精的区别、作用及危害,使学生在增长知识的同时,也接受了安全教育。另外,要介绍有机化学的学习目的和学习方法,以加深学生对这门课程的了解,帮助他们更好地学习。(五)将绿色化学渗透到教学中,增强学生环保意识绿色化学不仅是当前的热门话题,而且代表了化学的发展方向。课堂教学中把绿色化学与有机化学恰当地连接起来,在给学生讲解有机化学知识的同时培养他们的环保意识,提高学生的整体素质,自觉将绿色化学应用到生活和工作中去。教师要在教学中结合实际,对教学内容中涉及的绿色化学知识进行强化,使学生自觉地树立起绿色化学意识。
一、抓住要点,掌握规律,形成研究有机化学的思维方法
有机化学的中心问题是性质与结构的关系问题,把握性质与结构的关系是学好有机化学的基本.首先学习理解化合物的结构,掌握有机化合物的性质特征,包括物质的物理性质和化学性质.结构决定性质是学习有机化学的有力武器.例如烷烃化学性质的稳定性由其单键结构决定,而相应的烷烃的特征反应为取代反应;不饱和烃化学性质比较活泼,因为不饱和烃中的双键、叁键易断裂,相应的其特征反应为加成反应和加聚反应;由于苯环结构的特殊性使苯芳烃具饱和烃和不饱和烃的双重性质,能发生加成和取代反应;烃的衍生物官能团的性质决定其性质,如葡萄糖、乙酸乙酯,尽管它们不属于醛类,但它们含有醛基,因而具有醛的化学性质(如与斐林试剂反应出现砖红色沉淀等),甲酸(H―CO―OH)从结构看,既有―CHO,又有―COOH,所以甲酸具有醛和羧酸的双重性质.由此可见可根据物质官能团种类分析烃衍生物的性质.
有机化学学习的一般方法与规律:结构性质用途制法物质.有机化学学习的基本思想理念――“结构决定性质,性质反映结构”及思维方法――“归纳推理,演绎推理,类比推理”.
二、弄清机理,类比迁移
学习每类有机物时,把握有机物的反应机理是关键,例如:当化学反应发生时,何处断键?何处连键?需要什么样的反应条件?是什么样的反应类型?这些都需要理解记牢.之后利用类比迁移等方法来分析思考问题.例如已知某物质的结构式,则根据其拥有的官能团分析它具备的性质――观察到醇羟基便想到醇的性质,观察到酚羟基便想到酚的性质等等.写化学方程式时按照该类物质的反应机理书写,即常说的照葫芦画瓢.在学习有机化学性质与结构过程中,以抓住官能团结构特征作为分析有机物的起点与终点,进一步全面认识官能团的性质,推导含该官能团的化合物性质,并分析各种官能团之间联系,例如相互关系、性质的影响.弄清机理,类比迁移可谓是学习有机化学中的法宝.
三、经常归纳,沉淀记忆
学习完一章后,及时复习,并把该章的内容按表格形式进行归纳总结.从中找出各类物质的相似与不同,着重记忆不同的知识点.长此以往,在做题时便会清晰明了,不再混淆题目信息.学完有机化学后归纳总结,各章比较记忆,重要的性质不断重复记忆,逐渐形成永久性记忆.此外还可利用巧记法,如:高中有机化学知识“四项基本原则”、顺口溜等等.利用多样的方法帮助学生记忆.例如表1,归纳三者(乙烷,乙醇,溴乙烷)之间的联系.
四、学练结合,活学活用
理科光学不练等于白学.例如部分同学对有机物的性质记得很牢固,背的很熟练,解释起来也头头是道,但是做起题来便
表1乙烷乙醇溴乙烷结构简式CH3CH3CH3CH2OHCH3CH2Br结构特点(官能团)无―OH―Br结构中相同部分烃基部分均为乙基结构中的相同点烃基部分都是饱和的化学
性质取代反应√√√消去反应×√√其他被氧化,与钠反应手足无措,无法将所学灵活运用在做题上,这便是存在知识学与用隔阂的问题.我认为在日常的学习中就应看重知识与典型练习题的结合,做题不仅加深对知识的印象,还有助于做题思路的形成.“题海战术”虽然不提倡,但是要学会做题,做典型例题,自己心里要明白,哪些题是自己不会的,要学会分析自己不会的原因,从课本上找到相对应的知识点,学透,这一类的题就能触类旁通,所学知识点就能很好地运用到做题上,事半功倍,活学活用,同时,也要避免盲目做题,为了做题而去做题,不要只在乎数量,而不求质量,做题的目的是要让我们更好地理解知识点.另外,要做好错题整理与归纳,将自己做错的题整理,归纳,比较,避免以后再犯类似错误.例如:在学习酯的物理性质时,酯不溶于水,且密度比水大,便可向学生提问:水与酯混合现象是怎么的?学生做出回答:出现分层现象,上层液体是水,下层液体是酯.在练习中总结经验,在经验中巩固知识,触类旁通,下一次遇到类似问题的时候就很容易找到切入点,这个过程是最有效的学习方法.
五、掌握联系,融会贯通
在学习有机化学过程中,不仅要掌握好各类有机物的性质、应用,更要掌握有机物之间相互转化的关系,理顺知识间的联系,形成知识网络,是自己对知识的融会贯通.
例如重要烃及烃的衍生物的相互转化关系可表示为:CHCHCH2=CH2CH3CH3 CH3CH2ClCH3CH2OHCH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3
在有机物的相互转化中,要掌握转化过程的反应类型、反应方程式,更要明白转化过程与物质性质、制备、用途的关系.
六、针对训练,迅速突破
关键词:有机化学;教学;改革;创新
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)44-0122-02
有机化学(Organic Chemistry)是化学的一个重要组成部分,它是研究有机化合物的来源、组成、结构、制备、性质、功能、应用以及相关理论和方法学的科学。有机化合物与人类的日常生活密切相关,因而有机化学是许多学科的重要基础,有机化学课程是化学、化工、环境、轻工、生物、农学、林学、制药、动物科学、临床医学等学科专业的一门重要基础课程,是构成理、工、农、医类大学生基础知识链的重要组成部分,对学生素质的培养和教学质量的提高起着至关重要的作用。作为综合性大学的广西大学,每年为化学类、化工类、轻工与食品类、农学类、林学类、生命科学类、动物科学类、环境类、材料类等20多个专业共1600多学生开设有机化学课程。按理科、工科和农科三种模式进行课程设计和教学,理、工、农的理论教学学时分别为114、57、60,实验教学学时分别为126、42、30,总学时分别为240、99、90。每年学习有机化学课程的理科类学生约110人,工科类学生约750人,农科类学生约760人。近年来,在“211工程建设”和“中西部高校提升综合实力计划”的推动下,我们加大了对有机化学课程教学的改革与创新力度,在师资队伍建设、教学手段和教学方法改革、实验教学改革与教材建设、教学改革研究等方面做了很多工作,取得了一些成绩,进一步提高了教学质量,使这门广西高校省级精品课程一直焕发出生机与活力。
一、师资队伍建设
师资队伍是课程建设的根本。近年来,采取引进与培养相结合、学历培养与教学实践相结合、教学与实践相结合、教学与科研相结合、青年教师导师制等多种方式,加强师资队伍建设,加强青年教师的培养,建立了一支年龄、职称、学历结构合理、教学与科研相结合的高素质教师队伍。目前有机化学课程组有教师16人,其中教授6人,副教授8人,博士生导师2人,硕士生导师11人,博士11人。
二、教学手段和教学方法改革
为了配合有机化学精品课程建设,课程组于2005年自制了三套分别与理、工、农科教学模式及其教材相符合的多媒体教学课件,并全面推广使用,在使用中不断改进和完善。多媒体的使用改变了传统的“黑板+粉笔”的教学方式,大大减轻了教师的教学负担,增加了教学信息量,使教学内容更加直观、生动,易于理解和掌握,改善了教学效果,进一步提高了教学质量。此外,在教学过程中注意合理使用教学模型,使有机化学中的某些抽象概念和空间结构形象化。
多年来,课程组从国内外购买了足够的有机化学教学模型。实践证明,教学模型在分子结构、立体化学的课堂讲解中取得了积极的教学效果,丰富了有机化学教学内容,活跃了课堂气氛,培养了学生的形象思维能力,同时也加深了学生对结构知识的理解。此外,还建立了具有自身特色的《有机化学》课程专用网页,将课程简介、师资队伍、教学大纲、教学课件、教学视频等课程教学资源放在网上,使师生逐步学会了使用网络信息技术辅助教学,使学生能够最大限度地提高学习效率和学习兴趣。
在教学方法方面主要做了以下改革:(1)善于应用启发式教学法,用问答串联教学过程,增强教学互动,活跃课堂气氛,使学生集中注意力,并激发学生的学习热情。(2)教学中强调化合物的结构与性质、反应与机理以及反应与合成等的关系,引导学生学会归纳和总结,教会学生用机理串联和记忆有机化学内容,避免死记硬背有机化学知识,从根本上理解并掌握有机化学的精髓,提高学习效率。(3)全面实施课程改革,以考核方式的改革带动教学方法的改革,将平时成绩的比例由30%提高到40%~50%,增加讨论课和期中考试,提高学生的学习主动性,促进教学质量的提升。
三、实验教学改革与教材建设
有机化学实验也采用理科、工科、农科三种模式,理科实验为独立设课,有规范的评分法,按模块给分。实验安排既注重基本技能的训练,又强调学生创新能力的培养,采取分级进行、逐步提高的原则。一级是基本操作技能训练和验证性实验(理、工、农均开课),二级是综合性、设计性实验(理科开课),三级是开放实验、创新实验,使学生的认识和实践能力得到逐步提高。尤其是设计性实验,允许学生在教师的指导下通过查阅资料独立设计实验方案并独立完成实验,学生对此非常感兴趣,收到了良好的教学改革效果。
在多年使用兰州大学、复旦大学主编的《有机化学实验》和周科衍、高占先主编的《有机化学实验》的基础上,总结多年来在有机化学实验方面的教学改革成果,并结合本课程多模式教学的特点,课程组组织编写了《有机化学实验》[1]教材,2005年由华东理工大学出版社出版并投入使用,取得了很好的教学效果,深受师生欢迎。该教材获得第二届(2006年)广西高校优秀教材二等奖,现正在修订,准备出版第二版。理论教学方面,理科选用获国家教委优秀教材一等奖的胡宏纹院士主编的《有机化学》(上、下册)(已是第四版)。工科长期使用徐寿昌教授主编的《有机化学》;农科在长期使用宋光泉教授主编的《新编有机化学》的基础上,针对工科和农科类学生学习有机化学课程的需要,研究和吸纳国内外经典教材的优点,并结合教师们多年来积累的教学经验和取得的教改成果,2009年课程组组织编写了工科与农科通用的《有机化学》教材,并于2010年7月由化学工业出版社出版发行,已于2010年9月开始在本科教学中使用,效果良好。2016年3月已出版第二版[2]。
四、教学改革研究
有机化学课程于2004年成为广西大学校级重点课程,2006年成为广西大学校级精品课程,2007年获得广西高校省级精品课程,且多年来坚持开展教学改革研究,发表相关教学研究论文30余篇。2008年获得广西大学优秀教学成果三等奖(有机化学精品课程建设的探索与实践);2010年获得年广西大学实验室建设与实验教学改革成果二等奖(基础有机化学实验教学改革初探);2012年获得广西大学“课改示范课程”和“资源共享课程”的立项;2012年《有机化学》(第二版)教材建设获得广西大学“十二五”第一批教材建设的重点立项;2014年主持完成广西高等教育教学改革工程项目(在研究生助教协助下的有机化学基础课程的改革与实践);2016年获得广西高等教育本科教学改革工程项目(PBL与LBL相结合的教学模式在有机化学课程改革中的探索与实践)。
五、其他
多年来,我们还在有机化学教学过程中作了如下尝试,取得了良好的效果:(1)在教学中适当补充一些有机化学的新反应、新发现和前沿内容,使学生能及时了解有机化学发展的最新动态,扩大知识面。(2)在教学中引入适当的英文知识,如化合物的英文名称、一些重要的基本概念和化学反应的英文表达,为双语教学打下基础。(3)将自己的科研成果适当融入到相关的教学内容中,提高学生的学习兴趣,加强理论与实际相结合,如段文贵教授将其科研团队多年来在天然产物生物活性化合物的合成研究方面取得的一些成果[3-6]应用于有机化学教学中,得到了学生的良好评价。(4)将一些著名高校和科研院所历年的《有机化学》研究生入学考试试题引入到每章的课内练习中,为学生的考研打下基础,并起到引领学生考研的作用。(5)鼓励学生积极参加国家级和省级“大学生创新创业训练计划”,走进教师的科研室从事项目研究,开阔视野,提高动手能力。
参考文献:
[1]林桂汕,段文贵,张淑琼.有机化学实验[M].上海:华东理工大学出版社,2005.
[2]段文贵.有机化学[M].第2版.北京:化学工业出版社,2016.
[3]Lin G S,Ma C H,Duan W G,et al. Synthesis and biological activities of α-pinene-based dithiadiazoles[J].Holzforschung,2014,68(1):75-83.
[4]莫启进,段文贵,李行任,等.2-取代氨基-5-去氢枞基-1,3,4-f二唑衍生物的合成及除草活性[J].有机化学,2011,31(7):1114-1121.
一、前四年的高考试题对比分析
全国新课标理综Ⅰ中有机化学模块试题以选择题、选做题两种形式出现,题型固定,所占的分值比例基本稳定。
1.选择题部分
(1)考题统计比较。
(2)规律分析。四年的选择题均是对有机化学的基础知识的考查,其特点是:①四年均对同分异构现象进行了考查,且难度有不断增大的趋势,要求对同分异构现象的碳链异构、官能团位置异构、异类异构现象进行书写和判断。②以烃、烃的衍生物等常见有机化合物为试题的载体,考查有机反应类型、化学用语的书写规律、典型官能团性质,但试题对知识考查的综合应用和知识迁移能力在提高。
2.选做题部分
(1)统计分析:(如下表)
(2)规律分析。①从考题形式来看非常相近。近四年的有机综合题的题型都是创设情境,给出某种有机化合物常识知识和有机合成线路图,提供部分相关信息,考生首先要读懂题意,领会运用信息,结合所学的有机化学知识来解决有机合成线路中的一些问题。②从考点内容上看基本稳定。主要对有机化合物的命名、分子式、结构简式、键线式和方程式的书写等要熟练掌握。从能力要求上来讲要具有接受、吸收、整合化学信息的能力,能够从试题提供的新信息中,准确提取实质性内容,并与已有知识块整合,转变为解决问题的能力。
二、2014年有机化学模块的综合复习建议
(1)明确常考知识点,高度重视课本知识复习。高考命题特点是回归基础,无论高考题怎么出,大部分都会落到基础知识的考查上,那些在高考中创造奇迹的学生,无一例外都是基础知识牢固、熟练、全面、扎实的学生。所以,在复习中要把主要精力投放到基础知识、基本题型的夯实,熟练上。
(2)善于把握常见规律。有机化学模块内容少,很多知识具有一定规律性,在复习中要抓住各物质内在转化和联系的规律,通过比较学习其区别和联系,掌握变化的特点和规律,就能更熟练地运用知识。
(3)要重视有机化学实验。2012年和2013年的理综实验题出人意料地是以有机化学模块知识作为载体来考试的。这是一个新的导向。重要的实验如乙烯、乙炔的制备和性质实验、苯的溴代、硝化等性质和制备实验。复习时应依据课本上出现的实验,注意实验操作的科学规范,把动手操作与动脑思考结合起来,把化学实验原理与实验设计、安全操作结合起来,把不同的有机实验进行对比,近似的有机实验进行类比,既要掌握多种不同的有机实验,又要能够分析一种有机实验的不同做法。
(4)学会归纳,使有机化学知识系统化和条理化,形成立体的网状知识结构。能准确观察有机反应,判断反应类型;熟悉各类有机物的性质,复习中应注重帮助学生对已基本掌握的零碎的知识进行归类、整理、加工,使之规律化、网络化。对知识点、考点、热点,进行思考、总结、处理,从而将学生获得的知识转化成能力,使学生突破难点。
(5)要突出重点知识的复习。重点知识要重点突破复习,例如同分异构体是高考试题的高频考查点之一,同分异构体的书写要重点练习。从同分异构体书写的规律和分类着手,熟练掌握烷烃同分异构体的书写技巧,进而延伸到卤代烃、醇的异构体书写,最后全面掌握醛、酚、酸、酯的异构体的书写。
(6)针对题型要进行专题强化训练,突破难点。汇集典型试题进行分析,掌握解题规律,学会举一反三,跳出题海。针对不同题型进行专项突破训练和变式训练,培养接受、吸收、整合化学信息和迁移化学知识的能力,以适应高考灵活多变的考题。特别是针对选做题有机合成推断题要作为重点强化训练的对象。要学会审题、寻找突破口、准确地回答问题。
(7)培养规范使用化学用语的习惯。规范作答既是答卷、做题的良好习惯,也是一种能力和技巧。包括字迹工整清晰、步骤规范、用语规范、结论规范等。在复习中,特别强调养成规范使用化学用语的习惯,要注意减少随意性,注意规范性,减少不必要的丢分。
三、2014年有机化学模块的高考试题展望
(1)稳中有变是高考化学命题的一个特点。2014年的考试范围与要求与前4年相比基本上没有任何变化,其命题形式和趋向、试题难度等估计都会保持相对稳定。必修部分是两道选择题共计12分,考试内容应以必修部分考试范围与要求为主,选修部分是有机综合题,但2012年和2013年的有机化学实验的考查值得我们注意。
(2)考试命题一般会以主干知识网络为主进行命题。近四年的全国理综Ⅰ的有机化学考题基本上都是以主干知识网络为主进行命题的,这与有机化学模块知识少,知识之间内在关联主线明确有关,作为综合考查的高考试题在题量限定的条件下及考查学生全面掌握知识的前提下,以主干网络为主的命题是其必然选择。
(3)有机推断、合成题要注意能力考查训练。要注意由知识立意向能力立意转化的高考命题方向。试卷中越来越多的试题由知识型考查转向能力型考查,对知识点的要求难度降低,但能力要求提高。对学生的阅读信息、处理信息的要求在提高,要求考生首先要接受试题所给出的信息,其次将试题所给出的信息与课内所学的知识点相结合起来,最后在仔细了解本题的要求后迅速、全面、正确地给予回答,这就是信息题的要求,即自学能力的要求。
关键词: 有机化学;能力;帮助
中图分类号: G427 文献标识码: A 文章编号: 1992-7711(2013)22-077-1
有机化学学科的特点是:有机化合物结构的多样性,转化的复杂性,实验的繁琐性,应用性强。从具体到抽象、从微观到宏观、从本质到现象、从直观到理论和规律,需要记忆的东西与其他学科相比较多且难,这对学生学好有机化学提出了很高的能力要求。
针对有机化学系统性很强,知识网络清晰和灵活性较大等诸多特点,笔者经过几年的教学经验总结,认为学生在有机化学模块的学习过程中,需要具备观察能力、知识建构能力、实验能力和解决实际问题的能力等诸多能力,注重这些能力的培养可以帮助学生在学习有机化学时收到事半功倍的效果。
一、观察能力
有机物的结构变化多样,在有机化学教学中,为了更好地再现有机物的丰富的空间结构,出现了大量的有机结构模型,比如甲烷、乙烯、乙炔、苯、甲醛等常见有机物的结构模型,学生需要仔细观察这些模型,从而理解一些特殊的空间构型,再如,在讲到立体异构时,需要让学生亲手搭建模型,进而仔细观察,才能更为深刻地理解立体异构是怎么回事。但是,还有很多有机物的结构式是没有模型可以参考的,这个时候需要学生能够对写出的结构式进行观察,并想象其应有的空间构型,这就对学生的观察能力提出了更高的要求。同时有机化学的实验相对比较复杂,这就要求学生对实验装置以及不同条件下可能产生的不同实验结果进行细致入微的观察才能归纳出准确到位的实验结论。
在有机化学课堂教学中对学生观察能力的培养应该是潜移默化的,要让学生对被观察的事物有浓厚的兴趣,并要善于观察,具体应做到以下几点:首先对于每次观察的目的要明确,重点突出,尽量能做到观察敏锐、快速和细致;其次要具备从宏观观察折射到到微观想象的能力,例如要能把摆在面前的“死”的分子立体模型“活”化;再次要能够去粗取精,去伪存真和比较鉴别,并能对观察到的宏观现象进行分析、综合和概括,并总结出一些相对应的结论,还要会用较为简炼的语言描述一些记忆方法和规律。
二、实验能力
《普通高中化学课程标准(实验)》中明确指出,化学实验对全面提高学生的科学素养有着极为重要的作用,有助于激发学生学习化学的兴趣,帮助学生理解和掌握化学知识和技能,启迪学生的科学思维,培养学生的科学态度和价值观。由此可见,学生在《有机化学基础》模块的学习过程中要注意分析教材中实验的内涵及其操作,当学生看到具体的实验现象时,对有些知识的理解不再是抽象的,而是实实在在的。学生通过实验的研究,既有利于他们对概念的理解,又有助于学生学习兴趣的提高。
同时,新教材变演示实验为“活动与探究”,这相比较过去的教师演示实验而言,学生的参与性增加了,教师给学生提供一定的实验用品,引导学生根据所学知识,独立设计实验方案对问题进行探究,即变验证性实验为探究性实验。例如有机化学教材中有关醇、酚的性质实验,原来学生只需“按方抓药”不用做过多的思考,这样的结果是学生的主动性和创造性根本得不到发挥,因此,我们有必要引导学生将部分性质实验改变为探究性实验。可以说,学生提出的方案越多,思考的角度就越广,思维就越深刻。与此同时,学生经过交流讨论,碰撞出许多创造性思维的火花,不仅给学生增加了活动的机会,让学生亲历实验操作的过程,而且还让学生体验了科学探究的方法,更能培养学生科学探究的能力。有机化学实验的繁琐性要求学生具备较强的实验理解能力和动手能力。
三、知识建构能力
有机化合物转化的复杂性就要求学生要有很强的建构知识结构的能力。一门学科理想的认知结构理应是一个充满层次感的金字塔结构,包括范围最大的那些概念位于金字塔的顶点,它们容纳了那些概括性越来越低的一些事实材料。学生自身具备的有关某一学科的认知结构虽然与教材结构是不完全相同的,但主要是由教材结构转化而来的。对于高中有机化学来说,学生应该建立的认知结构是以有机物的分类(即官能团)为基本框架,以各种官能团的相互转化为横向线索的,同时适当的穿插一些陈述性的材料,比如有机化学的发展史、有机化合物的类型和特性等。教学中有效地进行知识组块能够梳理知识,使知识网络化、系统化,这就是具体的良好认知结构的构建。所谓建模,就是建立模型,即建立知识模块一知识的组织。
【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”。
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关键词:对话教学;试卷讲评;教学设计;教学实践
文章编号:1008-0546(2017)05-0030-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.05.009
有机化学是中学化学的重要内容,是学生学习的重点和难点。高中有机化学内容编排主要分布在必修《化学2》和选修五《有机化学基础》,课程内容编排呈交叉性、重叠性、层次性等特征,使知识呈现螺旋上升,符合学生的认知发展规律。但是有机化学学科本身“抽”、“乱”、“混”、“偏”的特点[1],使学生在学习的时候很困惑,有机化学与无机化学相比结构不同,性质不同,反应都是千差万别,学生很难从无机化学思维过渡到有机化学的思维,无法掌握其规律性。学完《有机化学基础》后,学生对有机物的认知还是零散的,杂乱的,不能建构出完整的知识体系。
近年高考有机化学试题都是以信息题的形式出现,主要考查常见官能团的结构与性质,同分异构体书写及数目的判断,有机方程式的书写以及有机合成,试题综合性很强。突破有机化学,需丰富认识角度,转变认识方式,形成稳定的认识思路。
一、 有机化学复习教学现状
有机化学的复习应该能够帮助学生构建有机物性质的认识视角:“结构―性质―转化”,建立研究有机物的基本思路和方法。但是学生在基础年级的学习并没有建立正确认识有机物的方式,对官能团的性质掌握也不到位,从高二到高三又有部分知识遗忘,教师觉得学生什么都不会,这要讲、那要讲,索性像新授课一样对待,详实地介绍各个官能团的结构与性质,再通过习题强化巩固。这样的复习学生能掌握具体官能团的结构和性质,但是知识的迁移不够,不会举一反三,知识之间的联系不够,有机物之间的相互转化还是存在困惑,遇到具体问题时不能有效地提取相关知识去解决问题。
“能够培养和发展学生认识的教学是高水平的教学,是将化学知识转化为学生化学认识的教学,是使学生将化学知识内化了的教学”[2]。因此,有机化学的高三复习教学需要改进。
二、 有机化学复习教学的功能分析
有机化学复习教学主要达成两方面的目标,一是促进知识的结构化,让学生形成有机化学的知识网络,建立研究有C物的基本思路和方法。有机化学教学的核心思想:“结构决定性质,性质体现结构”。复习教学中我们应该通过认识具体官能团的结构,分析其性质,再类推含有相同官能团物质的性质,也就是从单一的结构具体的物质同类有机物的性质,纵向认识有机物的基本思路。除此之外,我们还应建立有机物横向之间的联系,也就是官能团之间的相互转化,如图1:
因此,知道官能团的性质,了解官能团之间的衍变,有机合成也就能水到渠成。
二是提高学生运用知识解决问题的能力。学习的目的不仅仅是为了认识一种有机物,会书写一个有机方程式,更重要的是运用知识解决问题。
“基础教育化学课程的主要目的是发展学生的化学认识素养,即培养和发展学生从化学视角认识客观事物的方式和结果的水平。”[3]研究发现,学生掌握了相应的知识,但却没有解决相关问题的能力,也就是通过教学学生的认识并没有得到发展。如何通过教学让学生不但掌握知识,又能促进其认识的发展呢?本文主要从四个方面阐述促进学生认识发展的高三有机化学复习教学策略。
三、 高三有机化学复习教学策略
1. 重视学生的已有知识,搭建学生认识发展的平台
最近发展区理论告诉我们,教学必须要考虑学生已达到的水平并要走在学生发展的前面。复习教学不仅是温故的作用,更是让学生将零散的知识形成网络,并且融会贯通,最终将这些具体的知识转化为认识。盲目地复习只能使学生“原地踏步”,对学生的发展没有促进作用。所以任何形式的教学之前都要先了解学生,知道学生已有的知识水平和通过教学学生应该达到的水平,并分析跨越这两种水平需要的知识准备,然后再探讨搭建跨越这种差距所需的平台,建构认识发展的层级模型,只有符合学生认识发展规律的教学才是有效的[3]。
案例1:同分异构体教学中学生的两种水平分析
同分异构体内容学生认识发展的层级:会判断常见的同分异构体多角度建构简单有机物同分异构体的书写的方法建立书写有限制条件同分异构体的认识思路应用认识思路解决实际问题。分析学生同分异构体知识的两种水平,如图2。
2. 重视实验的教育功能,丰富学生的认识角度
有机化学中烃、卤代烃、烃的含氧衍生物的学习,都可以增加学生对有机物类别、官能团种类、结构和性质方面的知识,丰富学生的认识角度。但是教学发现,学完有机化学,学生不一定有相应的认识角度。由于受无机化学学习思维方式的影响,学生在描述有机物性质的时候往往忽略反应试剂、条件和转化等认识角度,他们只注重“反应的结果”,不考虑“反应的过程”。在常规教学中,教师也会不断强调反应条件的重要性,但是即使强调学生还是忘记,或忽略这个认识角度。怎样才能让学生有比较全面、丰富的认识角度,并且能记住这些认识角度?著名教育家陶行知说过“行是知之始”,化学教学中“实验”是最好的“行”的方式。笔者在教学实践中采取这样的措施:第一,通过实验控制不同的反应的试剂条件,观察现象,并检验产物,让学生在真实的实验情境中认识到试剂条件不同,产物不同,深刻体会有机反应试剂条件的重要性;第二,将知识外显,就是将认识角度罗列出来,让学生知道有这些认识角度,然后让学生分别从这些角度去认识有机物的性质,在认识实践的过程中建构认识角度。
案例2:卤代烃教学中丰富学生认识角度的教学设计
(1)溴乙烷水解和消去的对比实验
试剂:溴乙烷、10%氢氧化钠溶液、氢氧化钠的乙醇溶液、0.1%的高锰酸钾溶液、溴水、硝酸银溶液、硝酸溶液。
主要实验仪器:圆底烧瓶、铁架台、洗气瓶、试管、大烧杯。 按图3所示,搭建装置。
第一组,溴乙烷的水解。在圆底烧瓶中加入2mL10%氢氧化钠溶液、5mL溴乙烷和10mL水。用40℃的水浴加幔并且不断振荡烧瓶。反应一段时间,高锰酸钾溶液不褪色。从圆底烧瓶反应液中取出1mL上层清液,滴加硝酸酸化,再加硝酸银,观察有淡黄色沉淀。
第二组,溴乙烷的消去。将第一组实验中的圆底烧瓶换成装有5mL溴乙烷和8mL饱和氢氧化钠的乙醇溶液,用50℃-60℃的水浴加热,并且振荡圆底烧瓶。反应一段时间,试管中有大量气泡,高锰酸钾溶液褪色。
按书本进行实验反应速率慢、现象不明显,所以进行上述改进,由于实验条件限制,学生实验只能用振荡来增加反应的接触面积,后演示实验改成磁力搅拌器,反应速率更快,现象更明显。相同的装置,相同的反应物,不同的反应试剂条件,导致截然不同的实验现象和实验结果。学生在观察、比较中感悟试剂条件对反应的影响。
(2)有机物性质认识角度细化表,见表1。
通过表格的形式将认识角度展示出来,给学生直观、清晰的印象,也使学生容易接受;通过表格也可以引导学生发现:反应物相同,反应试剂条件不同,产物不同,断键位置不同,官能团的转化类型不同。学生在分析、比较中认识到反应试剂、条件的重要性,以及结构对性质的影响,学生自然而然也会关注这些角度。
3. 展示本质的教学,提高学生认识方式类别
有机化学教学中,教师往往通过官能团的视角来指导学生认识有机物,这种教学主要通过类比的方法让学生掌握同类有机物的性质,学生容易接受也便于理解,但随着时间的推移容易遗忘,不能让学生很好地去建构对有机物性质的认识方式。教学实践发现,追求本质的教学能够提高学生的认识方式类别,促进学生的认识发展。在学生有了一定知识储备的基础上,展示本质的复习教学可以帮助学生提炼知识的本质,有利于学生形成较高层次的认识方式;升华学生对知识的理解和认识,使学生透过现象抓本质;提升学生自我建构的能力,形成研究问题稳定的认识思路。
案例3:卤代烃教学中展示本质的教学设计
要让学生知道为什么卤代烃有这样的性质,先要引导学生分析官能团中的化学键,以溴乙烷为例,让学生知道由于官能团溴原子的吸电子能力较强,使C―Br键的极性增强,反应活性增强,所以在一定条件下C―Br键容易断裂发生取代或消去反应。再引导学生从反应类型、反应试剂条件、断键位置、生成物、官能团的转化这些角度认识溴乙烷的性质。
从分析具体官能团的结构,到认识有机物性质的过程,让学生不但知其然,更要知其所以然。这种展示本质的教学,可以培养学生从化学键的角度认识有机物的性质,并且增加新的角度认识有机物性质,使学生的认识由孤立变为系统。因此,展示本质的教学可以培养学生微观、系统的认识方式类别。当然本质的教学也要适当,尽量符合学生的认识水平。
4. 重视规律总结和方法指导,理清学生的认识思路
促进学生的认识发展离不开规律的总结和方法的指导。有机化学的学习中有很多规律可循,教学中教师往往把规律、方法蕴涵于过程中,没有特意去把规律、方法展示或罗列出来,这样大多数学生不能自主地从中提取规律和方法,没有形成一定的认识思路,更谈不上应用。教学研究发现,有规律的总结和方法的指导可以有效地帮助学生找到解题的思路和方法,有利于学生形成思维范式。所以教学中,通过学生之间的交流与思考,学生的自主探究等活动,让学生自己归纳,总结,将规律和方法外显,让学生解题时有法可循,使学生形成稳定的认识思路,促进学生认识的发展。
案例4:培养学生有机合成思路的教学设计
有机合成一直是学习的难点,在有机合成的教学中,首先要让学生总结常见官能团引入和消除的方法;其次,让学生讨论交流,归纳有机合成解题的基本思路,如图4;最后在具体有机合成解题情境中感悟规律方法的指导作用。
参考文献
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关键词:双语有机化学;人才培养;双语教学
中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1671-0568(2012)11-0065-02
科学技术高度发展决定了知识的创新已成为人类最重要的活动,高等教育要紧跟时代步伐。鉴于此,双语有机化学教学正是新升本科院校适应时展的必开之课程,它重在学生专业知识和英语应用能力的双重提高,并在大学生综合能力的培养上具有举足轻重的作用。双浯有机化学教学与普通教学很大的区别在于:对教师和学生的英语水平都有较高的要求,尤其是由于本科生的英语水平参差不齐,且以前没有接触过双语有机化学,因此在教学准备中要力求以易懂为主,也可为学生准备一些国外教材的资源,熟悉一些专业词汇,等等。
衢州学院原为专科学校,对学生的培养目标是以工科为主的生产一线人才,强调实际操作能力。随着2010年升本,2011年已开设化工和高分子材料两个本科专业。其中化工专业已有两届学生,很快进入大三。由于本科院校已普遍开设双语课程,其中有机化学因其逻辑性、重要性强,成为化学化工类首选的双语课程之一。我院拟在大三开设双语有机化学,以下是笔者对开设此课程的一些初步思考。
一、开设双语有机化学的必要性
首先,新升本科院校开设双语有机化学顺应了中国高等教育发展的趋势。经济的全球化推动了教育的全球化,[1]新升本科院校双语有机化学教学也可以视为顺应时代的需要,适应我国高等教育适应国际化发展的需要。
其次,对于化学专业研究人员来说,用于国际交流的绝大部分科研论文、著作、学术会议都使用英语。而双语有机化学教学则有利于学生在掌握专业知识的同时学习英语,可以为学生获取更多本学科领域最前沿的知识,为从事科学研究与国际交流奠定良好的基础。当前,国际间的交流、合作,以英文写作科学内容日益普遍。按照课程的目标,开展锻炼,可以大大提高学生的实际语言和专业能力。[2]同时让学生检索国外专利中的目标产物合成路线和目标反应,锻炼实际的双语有机化学能力。
再则,新升本科院校采用双语有机化学教学是有机化学学科发展的需要。化学学科的发展日新月异,国际交流日益频繁。作为化学类专业基础课,双语有机化学教学在提高学生专业素养和实践能力中将发挥重要作用。
二、开设双语有机化学的条件
我院原专科学生英语成绩和有机化学成绩普遍较差,毕业时英语四级通过率不足20%。2010年首届化工专业本科生两个班共69人,已有53位学生一次通过英语四级,英语水平与以往专科生相比有很大提高。另外,本科生基础好,学习积极性高,对有机化学的掌握也远超原专科生,成绩一般在70分以上。原专科有机化学为一个学期课程56学时。而本科有机化学为两学期课程80学时。由于多年来拥有较强的师资队伍,有机化学已是我院的老牌精品课程。因此无论英语还是有机化学水平,都已适合开设双语有机化学的课程。另一方面,近年我院先后引进了一些高层次人才,如学科带头人,海外博士等,师资队伍已拥有一些英语水平面较高的教师,有能力开设双语有机化学课。
三、双语有机化学的主要教学语言、教学内容选定和教材选用
双语有机化学教学坚持以英语为主要教学语言,采用多媒体教学,板书和PPT电子教案全部使用英语,但在一些专业术语后面采用中文注释,以方便学生理解。同时,在PPT教案里引入大量的已知反应和机理,附以中英文对照注释;并且引入大量的图片和动画,生动形象地表达教学内容。在课程内容安排上,以一些简单英文表达,然后逐步在教学过程中加大英语的表达难度,直至最后全部教学内容采用一些相对难度的英语表达,这样不仅使学生在课堂上对专业知识点一目了然,很快获得大量的专业英语信息,能够有针对性地学习,而且为学生创设了一个适应的过程,可以很好地进入英语学习状态,增强学习的信心。考虑到学生的基础和特点,分别对不同的教学内容采用因材施教的方法,通过撰写课程报告,加强学生查阅文献,进行文字归纳的能力等。
我院本科有机化学采用高鸿宾《有机化学》教材,学生对有机分子的命名、成键、结构、物理性质、制备、化学性质、应用研究等已有较好的掌握。考虑到双语有机化学的一些特点,笔者认为,双语有机化学的教学内容既不应是大一有机化学的重复,也不应是全新的内容;应把重点放在反应和合成上,与大一有机化学的重复度以20~40%为宜,但即使是相同的反应,也应讲解得更深入、重透切,同时应有更多的应用实例,以激发学生的学习兴趣。
双语有机化学教学要有合适的教材和参考书。国外有很多优秀教材,但因为每个国家的教育体制不同,所以教材的设计也不同。双语有机化学课程使用的主教材是由Wade主编的Organic Chemistry(6th Edition);并选定McMurry的Fundementals of Organic Chemistry为主要参考用书。我院所选用的教材是L.G.Wade,Jr编著的Organic Chemistry(第六版),由王梅、姜文凤改编的双语有机化学教材,该书是突出双语教材特色,既保持原作原汁原味,又适合国内实际的教材,具有国内使用的版权,价格很合理,学生能承受。同时每章结束都有中文总结以及书末的词汇表,解决了有机化学专业术语特别多的困难,部分有机化学专业词汇、术语及化合物名称给出中文注释,方便了学生查阅。该教材涉及内容广,在全国大多数本科院校双语教学中使用。
四、双语有机化学的教学目的
在双语有机化学教学的过程中,让学生积极参与到到课堂活动中,能主动地运用所学的知识,发挥自身的潜能,在愉悦的学习环境中,提高听说读写译等方面的能力。同时,使学生通过学习双语有机化学教材来掌握本课程的专业知识,不仅能够阅读本课程所涉及的专业知识与技能的英文文献资料,而且还能够用英语以口语和书面的形式、采用符合国际惯例的方式,处理和交流与本课程有关的专业事务和信息。学习和掌握双语有机化学基本原理、基本知识和实验基本操作技能,培养严谨的科学态度,提高分析问题和解决问题的能力,为学习后续课程和将来从事化工、环境行业打好基础。在学习中应调动学生的积极性,变被动学习为主动学习。应注重学生能力的培养,可以通过听课,收集阅读参考资料,归纳总结,发现和提出问题,逻辑思维和分析综合,文字表述,口头表达,实验动手,等等。
根据新升本科院校双语有机化学现有教学的现状,笔者认为,今后在师资上应加大专业知识培训,注重培养英语水平较好的中青年教师,同时应提高学生英语水平面,提倡学习与实践相结合,鼓励学生参加科研项目的实践,将课堂所学知识与应用相结合,培养出具有良好的专业英语水平、坚实的理论基础知识的人才,为今后的就业打下良好的个人综合素质基础。也可根据学生的现实情况,建议只为有机化学与英语成绩都比较好的学生选学(限选),采取小班化教学。
参考文献:
[关键词]地方本科高校;环境工程;有机化学;教学体会
1讲好绪论,让学生体会到学习有机化学的有用性。
思维活跃是九零后大学生的重要特点,感兴趣与否经常成为他们学习动力的出发点,尤其是环境工程专业学生较多是由其它专业调剂而来,他们对环境工程专业不了解,可能更不感兴趣,如果一开始就从专业学习需要的角度引导可能会事倍功半了,起不到激发他们学习兴趣的效果。因此,在绪论开始讲解部分,我们通常以糕点和饼干中常见的氢化植物油例子,通过让学生了解其特点和危害让他们明白本专业的有机化学这门课程可以直接指导他们的日常生活。接着再以阿司匹林的开发,苏丹红事件等事例[3-4],让学生明白有机化学的知识非常重要,既可以来造福人类也可能会危害社会,所以对于知识应当树立正确的态度,同时结合有机化合物分析检测仪器的性能不断发展让他们明白他们所要学习的内容不仅是人们对过去认识总结的书本知识,更会带来新的问题和要求亟待他们去解决和实现。在有机化学发展情况简介方面,以井冈霉素,青蒿素的开发研究,以及有机化学家黄鸣龙的人名反应和屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖的故事,让学生明白我们国家在有机化学研究方面的成绩和差距,从而逐渐克服畏难情绪,激发学习热情。而在有机化学理论知识学习方面,适当引入理论研究者的一些故事,比如在杂化轨道理论学习中,加入其创始人鲍林整个人生的一段争议。让学生能够多角度了解有机化学理论和知识产生的过程,化枯燥的机理知识为生动具体的事例。
2帮助学生认识到有机化学在环境工程专业培养体系中的重要性和价值
正是由于有机化学在日常生活中的广泛应用,有机化合物也成为重要的污染物之一,人们追求有机化学产品的稳定性与耐用性与其废弃物的处理难度之间存在必然的正相关关系,环境工程专业有机化学的学习目的就是帮助学生认识和掌握有机污染物的性质,来源,转化规律等内容。由于有机化学多在大一的课程中开设,学生还没有相应的环境工作知识背景,因而在章节学习过程中应当有必要通过多种方式和手段从环境工程专业素养提升角度展开有机化学知识体系的学习。让他们提前认识到有机化学的知识在环境工程专业学习中的重要性。例如,在醛酮章节部分,通过对甲醛小专题研究,让学生明白为什么甲醛会成为日常生活中常见的有机污染物,如何利用甲醛等室内气体污染物易被臭氧或者催化氧化的特点开发室内空气净化器。
3多种引导形式构建学生学习和应用有机化学知识的平台
3.1帮助学生熟悉有机化学学习基本规律
初学者大多都会感觉有机化学的知识内容繁多,机理深奥难于理解,对于地方本科高校的学生来说,在记忆力和抽象思维能力都是重要考验。因此在实际教学中结合学生以及环境工程专业的学习特点对内容进行了取舍和梳理,着重讲解烃类和有机含氧化合物,有机含氮化合物简要介绍,天然化合物作为自主学习内容。在知识体系上面分为纵横两方面,横向体系从甲烷,乙烯,丙炔,苯开始循序渐进地延伸到饱和烃,不饱和烃以及芳香烃,烃加氧之后有了醇酚醚,醇酚醚,醇初步氧化得到醛酮,再进一步氧化形成羧酸及其衍生物。它们也可以在适当条件下被还原为醛酮,醛酮又可以被还原为羧酸。纵向方面,以命名,典型化合物特点,化学反应规律以及涉及机理为重点进行介绍,最后还要进行相应的专题总结[4]。例如各种机理的归纳汇总,鉴别方法的对比应用,让学生形成一个全局观的知识体系,并在记忆中去不断加深理解。
3.2理论课内容讲授体现环境工程特点
在学生有机化学知识体系形成的同时,还要帮助学生建立有机化学与其它专业之间的关联体系。例如,我们在学习完自由基反应机理之后,引入世界上环境公害之一的洛杉矶光化学烟雾事件。让学生用所学的知识解释环境化学中光化学烟雾的产生原因。在羧酸及其衍生物一章,向学生介绍柠檬酸的发酵制备与环境工程微生物知识中重要的三羧酸循环机理之间的关系,还有环境监测分析中的有机显色反应,快速检测有机试剂的开发等等。
3.3增强有机化学实验的趣味性,提高知识应用能力
针对于地方本科高校学生的特点,以及实验课时现状,有机化学实验更多是操作能力的训练,我们考虑的是将更多的操作糅合在有限的实验课时中,同时多方面增强实验的趣味性和动手能力的培养[5]。例如,我们开设了两个学时的玻璃工操作,通过该课程学习制作出胶头滴管,毛细管,弯管,三通,微生物实验中用到的涂布棒等工具。还开设了香味皂的制作,在基本肥皂制备的基础上,发挥个人想象力改进成各种类型的香味皂[6,7]。在授课过程中加强实验预习的要求,重视操作过程的规范化,减少随意性。在设计性实验教学过程中引入PBL教学法,注重提高学生思考解决问题的主动性和创造性。考核方面结合预习,出勤,实际操作表现以及期末的实验问答多方面综合评判学生的知识掌握情况。
3.4利用新的工具和形式进行知识的传播,兼顾不同化学基础的学生
有机化学的理论知识和反应机理相对抽象和枯燥,尤其是对于地方本科高校学生化学基础参差不齐的现状,经过前期的诱导和激发,大多数学生已经有了比较强烈的学习意愿,接下来则是对授课方式的细致考量。借助于各种形式的视频和动画演示让学生对于所学知识形成具体和形象的认知。同时可以建立课程邮箱,提供上课的各种材料和练习题目供学生自由下载学习,对于学习能力较强的学生还可以在其中提供更多的选学部分的相关资料,并借助该邮箱对学生进行答疑解惑,从而让不同基础的学生都能从中获取自己需要的学习内容。
3.5保障有机化学知识的延续性学习
有机化学课程的结束并非意味着有机化学知识学习的结束,作为一名有机化学教师,还应该采取各种方式为学生后期从事的业余科研,大学生创新创业训练,毕业论文等提供有机化学相关内容的支持和帮助。保持他们对有机化学学习的持久性动力[8]。
4结语