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【文献编码】 doi:10.3969/j.issn.0450-9889(A).2011.11.019
在小学数学课堂教学中,因学生思维的具体形象性与概念抽象性之间的固有矛盾,概念教学成了数学课堂教学中的一大难题。为突破这一难题,巧用信息技术辅助教学,以其独特的“图、文、声、像”来创设教学情境,使抽象的概念具体化、清晰化,不仅可以提高学生的学习兴趣,还可以锻炼学生的思维能力,给概念教学增添无穷的乐趣。
一、 巧用信息技术,鲜活地引入概念
运用多媒体课件解决抽象的定义,通过观察事物的“变化”,得出数学结论,是概念教学的重要手段,已被广大数学教育工作者所认同。而通过观察事物变化的轨迹,得到事物的本质属性,是概念教学引入的重要方法。运用多媒体信息技术,联系学生熟悉的事物,鲜活形象地引入概念,为学生后续学习中形成鲜明、准确的概念奠定基础。
例如,在教学四年级《垂线》时,我们可以这样引入垂线的概念:首先,多媒体课件出示校园平面图,让学生观察学校周围的道路,哪些路是相交成直角的。然后,选取其中的一个垂直点,课件演示红蓝两条直角边,蓝线闪烁,告诉学生蓝线垂直于红线;红线闪烁,红线垂直于蓝线,这样让学生直观地感知两条线段互相垂直。接着,课件演示红线无限延长后成为直线,我们就说蓝线垂直于红线;同理,蓝线无限延长后成为直线,我们就说红线垂直于蓝线,再让学生用自己的语言表述。
上述教学,通过多媒体课件从学校周围的道路引入概念,符合小学生的生活经验和认知规律,借助多媒体课件的层层演示,让学生经历了一系列的观察活动,把生活化经验和感性材料抽象出概念,为学生建立垂直的概念奠定了良好的基础。
二、 巧用信息技术,形象地讲解概念
在数学概念教学中,传统的 “粉笔加黑板”的教学方法,在某些概念的理解上存在一定的局限性。而将信息技术引入课堂,尤其是在二维或三维空间的教学中,通过计算机的动态演示,能够在很大程度上弥补传统教学方式在直观感、立体感和动态感等方面的不足,从而实现精讲,讲清概念,理解概念。
例如,在《三角形的面积》教学时,可以利用已有的《求三角形的面积》课件,用PPT动画的形式通过“变色”“闪烁”“移动”等连续的动态过程,让学生清楚地观察出拼成的平行四边形是由两个三角形组成的,每个三角形的面积是平行四边形面积的[12],使学生弄清了平行四边形与三角形的关系,理解了为什么能化三角形为平行四边形的道理,从而切实掌握了三角形面积公式的知识。
这样恰到好处的动画演示,对帮助学生建立正确的空间观念,弄清正方体、长方体、圆柱体的特点及其表面积公式的由来起到了传统教学方式所不能替代的作用,使学生顺利地理解概念,大大提高了教学效率,培养了学生的空间想象能力。
三、 巧用信息技术,深入地巩固、辨析概念
在小学数学概念中,有些概念比较相似或接近,学生常常因为没有理解概念的本质而混淆。此时如果我们能够通过多媒体设计一些对比的教学活动,通过直观的观察和启发思考,就可以使学生认识它们之间的联系和区别,从而巩固加深对概念的理解。
如,在教学“直线”和“线段”这一对概念时,我们可以运用多媒体课件首先显示一条直线,用flas的形式进行延长演示,学生就有了更直观深入的理解,然后再利用变色、闪烁的效果在直线的某一部分上点上两点,并指出两点间的一段就是线段,它的长度可以度量,从而引导学生通过观察、对比和分析,深刻理解“直线”和“线段”的概念及其联系和区别。
四、 巧用信息技术,恰当地拓展、深化概念
学生掌握某一概念后,并不等于概念教学的结束。作为数学教师,我们要用发展的眼光看待概念的教与学,适当地拓展、深化概念。教学中,教师可以借助信息技术打破时空的局限,利用丰富的学习资源,有意识地让学生自己去查阅相关资料,不仅能丰富学生对概念的了解,拓展、深化概念,而且能提高学生自主探求知识的能力及搜集和处理信息的能力。
例如,在《轴对称图形》教学中,学生理解了“轴对称图形”的概念和特征后,教师可以启发学生,要求学生绘出一个或几个轴对称图形。学生根据所学概念的特征,利用信息技术,在“几何画板”中自由创作。有的学生直接用鼠标拖出一个三角形,然后对其进行复制、旋转,再移到一起;有的学生拖出一个长方形,再拖出一个等腰三角形,把它们按轴对称的要求进行组合;有的学生甚至画出颇有创意的复杂的轴对称图形。
关键词:有机化学 教学方法 兴趣
有机化学是药学专业的一门重要的专业基础课程,对于生物化学、药物化学、药物分析、化学制药技术等后续课程的学习具有重要作用。我院药学专业的学生,他们大多数高中学的是文科,所以对于中学所学的有机化学的知识已经所剩无几,故他们的理解能力就比较差,基础知识也很薄弱,这给学生的学习带来一定的难度,容易导致学生失去学习兴趣。那么,怎样调动他们的学习积极性,将这些基础课程真正学扎实,就成为我们教师的主要任务。通过几年来讲授有机化学课程,我深刻认识到,培养学生对所学课程的兴趣是教学中的一个重要环节,也是学生学好本门课程的关键。
为此,我在这方面进行了一些尝试,并取得了一定的成效。爱因斯坦曾经说过“对于一切来说,只有兴趣才是最好的教师”。如果学生对所学的内容产生了兴趣,他就会以积极、科学的态度,顽强的毅力,克服一切困难,去主动地学习和掌握知识,并且会从中感到愉快、喜悦和满足。然而,兴趣并不是先天就有的,更重要的是靠后天的引导、教育和培养。我努力从以下两个方面注意培养学生学习有机化学的兴趣。
1.直接兴趣的培养:
直接兴趣,指学习活动本身吸引人,学生对有机化学有一个全面系统的认识,是激发学习兴趣的前提。有机化学可以从基本概念、有机化学与药物的关系等方面让学生全面了解掌握学科的理论体系和发展脉络,深入展现有机化学自身蕴含的美,通过审美而培养兴趣。
1.1深入浅出的讲授基本概念
人的思维形式分为概念(人脑反映事物本质的思维形式)、判断(确定概念与概念之间的关系)、推理(从一个或几个已知的判断出发推出另一个新判断)。概念是思维的基本单位,所以要建构成完整的知识体系必须以概念为基石。有机化学的概念有的是高度抽象出来的。如有机化学绪论部分有许多基本的概念,如共价键类型中的σ建、π键;同分异构现象、有机化合物的反应类型中的均裂、异裂、亲电反应、亲核反应、重排反应等。如在讲解共价键类型中的σ建、π键时,不仅让学生了解σ建、π键的定义,还应让学生知道σ建、π键这两种共价键是有机化合物结构中的主要化学键,对有机物的化学性质起着至关重要的决定性作用,所以必须要区分清楚二者成键时原子轨道的重叠方式。学生只有较好地掌握有机化学基本概念之后,才可以通过分析、综合、抽象、慨括、分类、类比等心智操作构建完整的理论体系,才可能进行判断、推理,从而迸发学习兴趣。
1.2有机化学与药物的关系
药物是用于治疗、预防和诊断疾病所用化学物质的总称。目前临床上使用的药物主要是化学药物,而化学药物绝大多数是化学合成的,有些来源于天然物或微生物的药物,现在也可以用化学合成的方法制得,如在讲解绪论中有机化学与药物的关系时,我就特意向学生讲解了临床上用到的吗啡、可卡因、奎宁、阿托品等虽然最初都是从天然植物中分离出来的有效成分,但通过对它们有效成分的研究可以精确地测定其理化性质和化学结构,从而可以大量进行化学合成制备。在这些化学药物中有机化合物所占比例很大,而且多半是一些结构复杂的有机化合物,还向学生讲到对这些化学药物的认识就离不开有机化学的知识。例如,一个中草药有效成分的研究,要经过提取、纯化、结构测定、人工合成等步骤,所有这些程序都需要有机化学的知识;化学药品合成路线选择更是离不开有机化合物的反应,只有熟悉了有机化学反应的特点,经过相互的比较,才能选择出合理的路线。此外的后续专业课程中将进行的药物的鉴定、药物的保存、药物的制剂生产等,都必须通晓药物的理化性质。学生只有了解了有机化学与药物的关系后,要想学好后续的专业课,就必须先学好有机化学,这样就能激发学生浓厚的学习兴趣。
2.间接兴趣的培养
间接兴趣是与学习的结果密切关联的,也就是说当学生对学习内容本身并不感兴趣,但他又意识到学习的结果对他具有重要意义的时候,他就会自觉地坚持学习。直接兴趣和间接兴趣在活动中可以相互转化的。教师可以从有机化学学习的结构着手,从培养学生间接兴趣出发培养学生的直接兴趣。
2.1重点讲授有机物的结构和性质
有机物的理化性质是由其结构决定的。有机物结构往往很复杂,种类繁多,学生不容易掌握,易产生厌学情绪。在教学过程中应以有机物的化学结构为中心来展开教学,要求学生掌握有机物的结构特点即找出有机物的官能团,以结构为中心: ①讲解命名 ②根据结构中的官能团讲解其理化性质 ③讲解其在药物保存及合成中的应用。如羰基化合物的命名,醛、酮都属于羰基化合物,虽然它们都含有羰基官能团,但醛类化合物中的羰基碳一端必须连接氢原子称为醛基,而酮类化合物中的羰基碳两端都必须连接烃基称为酮基,所以在命名含羰基的化合物时要先判断结构中的特征官能团是醛基还是酮基,这样才能正确的命名。而且醛、酮结构中虽都是羰基但由于其特征官能团不同,它们的理化性质有不同之处。特征官能团不仅决定有机化合物的性质,在药物中也决定药物的理化性质,决定药物的鉴定、药物的存放、配伍等,如羧酸衍生物中的碳酸衍生物,碳酸衍生物包括脲、丙二酰脲、胍。其中丙二酰脲具有双缩脲的结构(-CONHCONHCO-),我就提到了镇静催眠药巴比妥类药物也具有丙二酰脲结构,所以巴比妥类药物易水解,在水溶液中存在酮式-烯醇式互变异构,故显弱酸性,临床上常用其钠盐,其水溶性的钠盐可与银等重金属离子形成难溶盐,与吡啶-硫酸铜溶液作用生成紫色络合物,同样这一结构特征决定了其钠盐水溶液显碱性,在临床使用中是不能与酸性药物配伍使用的。根据有机物的化学结构,找到合适的切入点,串联成知识链,再结合后续专业课程中将要涉及到的知识点,进行讲解,有助于学生很好的掌握有机物的骨架,同时也对后续药物化学中有关药物的结构有了一定的了解,对学好有机化学起到了关键作用。
2.2及时真诚地赞赏学生
根据教育心理学家分析:凡在一定情境中引起满意之感的动作会和该情景发生联系,结果是再遇到此情景时这一动作会更易出现。在学习中,学生获得赞赏就会产生愉快的心情。这种情景反复发生,学习和愉快的情绪就会建立起稳定的联结,也就会形成越学越有兴趣,越有兴趣就越想学良性循环。我在有机化学的教学中就经常刻意去发现学生学习中所取得的些许成绩,并及时的给予表扬和认可,渐渐地,这些学生为了得到社会的承认和赞赏就会专心致志地学习,并把学习看着是一种乐趣。为此,作为一名教师,在教学工作中首先要真诚、真实地理解学生。教师不能高高在上,要到学生中去,要善于发现学生的出色之处,尽可能地给他们提供成功的机会,对他们的点滴进步给与激励。学生在与课程的接触中,时刻用他们特有的眼光去理解和体验课程,并经常创造出鲜活的、出人意料的想法,对此教师要给予真诚、真实的赞赏,以激发学生的学习兴趣。从信息论和控制论角度看,没有及时的反馈就不能激发成就需要。学生学习的情况需要教师及时地给予恰当评价,以强化学生学习的兴趣,并及时矫正学习中出现的偏差。教师既要注意课堂上及时赞赏评价,也要注意及时对平时的作业、测试、试验等情况给予赞赏评价。使赞赏与评价、指导相结合,从分发挥信息反馈的诊断、指导和激励作用。在这种和谐的教学氛围中,教师可以敏感地意识到学生的进步和不足,教与学相互沟通,课堂气氛火活跃、学习兴趣浓厚。
有机化学是药学专业的一门专业基础课程,也是学习难度较大的一门课程。教师在教学中注意培养学生对有机化学的学习兴趣,激发他们的学习热情,让学习和兴趣相交融,这将对学生理解和掌握这门课程起到积极的作用,也为后续有关专业课程学习铺平了道路。
参考文献
1.《心理学导论》 黄希庭 北京:人民教育出版社,1991
关键词:高中化学;有机化学;解题方法;解题技巧
有机化学是高中化学中的重要内容,也是每年高考的必考题。但是,许多同学面对有机化学题时,却感到无从下手,表面上感觉应该会做,却并未解答出来。究其原因,还是由于学生们的基础知识不牢固、解题思路不正确,解题技巧不到位。所以在高中化学教学中,加强有机化学的基础知识训练,强化有机化学各题型的解题方法和技巧十分必要,也十分关键。
1.有机化学的概念及基本题型
有机化学是与无机化学相对立的一个化学名词。简而言之,它就是指研究有机物的化学,而有机物是指含炭元素的化合物。
有机化学主要研究有机化合物的基本性质及其转化规律,而高中有机化学的各题型也主要是围绕几十种有机化合物的基本概念、基本性质、重要反应、结构特性、机理规律等而设计的。归纳起来,高中有机化学的基本题型有以下四大类:①命名与结构;②反应转化与反应机理;③结构式推导与合成设计;④活性比较及有机化学鉴别。
2.有机化学的解题思路
高中学生已经具备了一定的思维能力,掌握了一定的思维方法。解答有机化学类的题目,就是要通过思维方法将有机化学的基础知识转化为问题答案,带着疑问去思索、探究。根据有机化学的学科性质,笔者认为其解题思路主要分为三个步骤,依次递进、层层深入(如图1所示)。
第一是审题。从题目中获取相关信息、收集信息,并进行分析理解和定位,将不熟悉的知识点转化成熟悉的知识点,将概括性、抽象性的目标问题分解为若干具体的、形象的小目标问题,从而真正读懂题目、理解题意。第二是解题。这时需要将题目中的若干小问题与所学的有机化学知识点联系起来,提出假设,并根据所收集的信息进行正向推导、反向思维、逆向演变,用已知的概念、程序和方法来解答问题。第三便是检查与完善。用熟知的知识、原理来检验前面的推断过程是否正确,信息是否吻合,并通过画示意图的方式,将问题转化为公式,补充完善答案。
图1 有机化学的解题思路
3.有机化学各题型的解题技巧
(1)命名与结构类
高中有机化学中的这类题型主要是考察学生是否掌握有机化合物中的顺式、反式、手性特征;是否了解如螺环、桥环、杂环化合物殊的母体;是否掌握了各个官能团的位次、原则、性质和有机反应条件;是否能够根据化合物命名的结构式推断其属于哪一类,从而得出其母体名称等等。
例如,在分子结构“CH3-CH=CH-CC-CF3”中,这六个碳原子是否在一条直线上和一个平面上呢?这是一道典型的有机化学命名与结构题型,解决这类题目的方法,就是要以扎实的基础知识为后盾,对各官能团的性质理解并掌握透彻,然后分析已知条件、推导未知答案。根据题目,我们看到结构中的前面四个(CH3、CH、CH、C)碳原子在碳碳双键(具有120°键角)的作用下,处于同一个平面;而后四个(CH、C、C、CF3)碳原子在碳碳三键的作用下,处于同一直线上。所以,这六个碳原子未在一条直线上,但在一个平面上。
(2)反应转化与反应机理类
这一类题型主要考察两个方面,一是能否根据已知反应进行分类、确定反应的方向、特殊性以及反应产物的顺反式、构象的稳定性等等。二是了解有机化合物的反应原理,知道反应物与产物间的结构变化,其分子结构中的化学键、官能团有何变化;学会区分其反应的属性和反应机理类型,找到反应的进攻质点、中间体、过渡态等等。
解答这类题目时,也必须要有扎实的基础知识,要有比较地掌握有机化合物的反应现象、反应条件、反应类型和反应机理,熟知不同化合物的不同反应规则、效应及活性次序等,解题时才能做到游刃有余。比如某有机化合物的结构式为:
CH2=CH-CH2- -CHO
那么,请问该有机物是否具有加成反应和加聚反应的性质呢?解答这道题,首先我们要知道什么是加成反应、什么是加聚反应?其次,我们要学会分析和理解题目中的分子结构式,将“结构式语言”转化成我们熟悉的语言表达;再者,要善于分析结构式中的各化学键、设想各官能团可能出现的变化,然后判断其反应归属。这样一来,我们就很容易得出答案。
(3)结构式推导与合成设计类
有机化学中的结构式推导题目,其题目本身就是一种思考和解题的方法。即运用流程图的方式,将问题罗列出来;能够列出各种化学键的组合、计算出结构式中的不饱和度。当然,除了正向推导,也可以采取反向推理的方法,从最简单、最熟悉的知识点进行突破,然后假设,一步步推导、演变、排除,从而得出结论。而合成设计类题型,则是根据目标分子结构式,分析其骨架结构、所涉及的官能团、对称性质,学会如何对结构进行分割组合,最终选择方式合成目标化合物。
(4)活性比较及有机化学鉴别类
高中有机化学中的化合物活性比较是十分重要的,有助于学生更加清晰地了解不同化合物的性质。化合物有酸碱性、溶解性、亲核性及亲电性等性质。例如区分叔醇、仲醇及伯醇与盐酸之间的反应活性。我们首先要熟记基本物质的活性次序;然后,要知道这三类化合物的异同处,区分它们的反应特征及现象;最后做出判断。此外,还需要注意的时,在进行化合物活性比较鉴别时,要考虑吸电子基团与斥电子基团,诱导效应与共轭效应等因素对其性质的影响。这样更有助于我们的学习和推导。
参考文献:
[1]赵文刚.张英锋.探析有机推断题的解题策略[J].高中数理化,2009年第4期.
关键词:有机化学;临床医学;教学效果
在临床医学专业的课程设置中,有机化学是一门重要的基础理论课程。对有机化学知识的掌握直接为后续专业课程如生物化学、药理学等学习奠定了理论基础。在提高有机化学教学效果方面,值得借鉴的方法有很多[1-8]。但在实际教学中我们仍然发现,许多学生在学习有机化学时经常会出现听不懂,听懂了但记不住,记住了但不会做题的现象,致使学习效果不理想,进而产生一定的厌学情绪。分析原因主要有以下三个方面:一是有机化合物的种类比较多,且各种化合物官能团的结构特征也各不相同,特别是对一些立体结构的认识更是难上加难;二是每一种有机化合物通常都有不同的化学性质,致使部分同学在面对大量的有机化学反应时总感到无从下手;三是有机化学本身就属于一门理论性较强的学科,特别是对反应机理的推导和认识,一些同学虽然花了很大功夫去死记硬背但效果甚微。针对以上问题,笔者在十年的教学实践中一方面不断借鉴一些成熟有效的教学方法,另一方面也积极探索尝试一些新的教学方法和技巧,旨在为提高教学效果贡献自己的微薄之力。
1前后对比联系,基础知识清晰化
有机化学学习中有两个最基础也是最重要的知识点———化合物的种类和命名。常见的有机化合物往往是根据官能团进行分类的。有机化合物的官能团很多,看似彼此孤立,实则联系密切。经过前后对比不难发现学习有机化合物的顺序往往也是一个组成元素逐渐增多、官能团结构逐渐复杂的一个顺序。烃类有机物主要由C、H组成,包括烷烃、不饱和烃、脂环烃、芳香烃等,官能团主要和碳碳键(如单、双、三键等)有关。醇、酚、醚类主要由C、H、O组成,官能团主要以极性的碳氧单键(羟基、醚氧键)为特征。醛、酮类仍然是由C、H、O组成,但官能团是极性的碳氧双键所组成的羰基。羧酸类化合物虽然也是由C、H、O组成,但官能团却是以碳氧单键和碳氧双键共同组成的羧基。有机胺类物质主要由C、H、N组成,官能团主要是结构与NH3分子类似的氨基、亚氨基等。氨基酸则由C、H、O、N组成,官能团包括羧基和氨基。至于糖类及代谢中的辅酶等物质需结合杂环化合物的结构进行学习。掌握了这样一个规律之后,学生对各类化合物的认识也就大致有了个轮廓,再学习起来也就容易一些。我校临床医学专业所使用的教材是由吕以仙主编、人民卫生出版社出版的《有机化学》,该教材中各类有机化合物命名在每一章中单独进行讲解,其中系统命名法是要求学生重点掌握的。由于不同化合物之间的系统命名规律完全相似,为加深学生对该知识点的理解和认识,笔者在教授烷烃类化合物时就对系统命名法进行高度概括和归纳。先将命名原则总结为三大步骤:第一步选主链;第二步给主链编号;第三步确定支链。除了在选主链和给主链编号时注意把握“主官能团”优先考虑这一原则之外,确定支链的办法对于所有的链状化合物来说基本上都是完全相同的。然后再以学生比较熟悉的烷烃、烯烃、醇等几类化合物的命名为实例,,这样一来,学生对命名通则的理解和认识就变得容易了。环状化合物的命名也可以参考之。掌握了构造式的命名之后,再讲到后面的顺/反异构、对映异构体的命名时,重点放在构型的判断上,再加上相应构造式的名称就可以了。
2搭建分子模型,抽象结构形象化
在有机化学的教学中,有关碳原子的杂化类型、顺反异构及对映异构等立体异构体的概念,常常会让学生感到既枯燥又难懂。采用多媒体授课方式,虽然可以将这些抽象的概念较为生动且直观地展现出来[9-10],但对于一些空间思维较差的同学来说理解起来总还是有难度。故而可以考虑使用传统的教学工具———球棍模型,再借助问题教学法[11]进行辅助教学。例如,在讲解对映异构现象时,可以分成以下几个步骤进行:(1)让学生分成几个小组自己动手搭建2-丁醇分子的球棍模型(见图1,结构式1),再任意互换2-位碳上的两个基团后又得到一个2-丁醇的分子模型(结构式2),此时让学生思考这两个分子模型是否完全相同?能否完全重合?当学生发现这两个看似相同的分子模型不能完全重合时,及时向学生强调这是一种立体异构现象,结果表明结构式1和结构式2为不同的化合物;(2)使用完全相同的办法引导学生搭建2-丙醇的分子模型,根据2-丁醇和2-丙醇分子结构之间的差异引出“手性碳原子”的概念;(3)引导学生将结构式2在竖直方向沿着底平面旋转180°,这样得到的结构式3和结构式2实则为同一种化合物,然而结构式3和结构式1明显具有相互照镜子的关系,这种分子就称为“手性分子”,结构式1和结构式3之间互称为“对映异构体”。经过这样一步一步动手搭建模型,同学们不但对这种立体结构有了一定的认识,而且对其中所涉及到的基本概念也会理解比较透彻。在建立了对映异构体的概念之后,再利用多媒体教具对2-丁醇的球棍模型进行投影,并根据课本上的要求按“横前竖后”的原则引出Ficsher投影式的书写要点,引导学生顺利地将立体结构向平面式进行转化。最后,利用前面所搭建的两种不能重合的2-丁醇分子模型,讲解“方向盘法”所确定的R/S构型。对有兴趣的同学还可根据立体构型和Ficsher投影式之间的转换关系,总结直接利用Ficsher投影式判断R/S构型的方法。这样逐步引导学生充分利用手中的分子模型,从简单到复杂,环环相扣,在掌握与对映异构相关的基本概念的同时,也对这种立体异构体的特征留下了深刻的印象。
3紧扣结构特征,化学性质生动化
有机化学课程的学习重点就是掌握各类有机化合物的结构特征和性质特点,由于有机化合物种类繁多,各类化合物的性质又各不相同,因此学生在学习有机化学时总感到内容多、共性少,既难学又难记。如果我们在重点分析官能团的结构特征之后能因势利导,让学生尝试自己根据官能团的结构特征推断这类化合物可能表现出来的化学性质,将会有利于学生对各类有机化合物化学性质的记忆。比如在讲有机胺类物质这一章的内容时,首先以大家熟悉的氨分子结构特征(三角锥型)为例,当氨分子中的氢不同程度被烃基取代之后就得到不同结构的伯、仲、叔胺,而这种取代并没有破坏氮原子本身所含有的孤对电子,由此让学生对此类化合物的化学性质进行简单的推理:(1)按照路易斯(Lewis)酸碱理论,孤对电子将赋予胺类物质碱性,而氮原子上所连接的取代基必将会影响到其供电子性,即碱性强弱;(2)孤对电子的存在使胺类物质具备了亲核试剂的结构特征,可以与卤代烃、酰卤、酸酐、酯等发生亲核取代反应;(3)当氮原子上连接有苯环时,会发生p-π共轭效应,使苯环电子云密度增加,有利于苯环上亲电取代反应的进行。这样先通过简单的推理,使学生对胺类化合物的化学性质有一个大致的认识,然后再进行具体讲解学生就比较容易接受了。在有机化学的学习中,对反应机理的理解也是学生普遍遇到的难题。对于临床医学专业学生,教材中所涉及的反应机理都只是进行简单的推理[12],即使这样,大部分学生还是搞不清“亲电”和“亲核”是怎么回事。经过多年的实践教学,笔者在讲解反应机理时,首先会引导学生观察此类化合物官能团的结构特征可能会引起什么反应?如果反应可能带来什么产物?接着给学生重点介绍一些实验事实,根据实验事实再引导学生分析具体反应过程。比如,在讲苯环的亲电取代反应时,先让学生根据苯环上碳原子的sp2杂化特征判断出苯环存在共轭效应,共轭大π键的存在使环平面上下都有密度较大的电子云分布。而外界试剂在进攻这样的“富”电子结构时势必是“亲电”的过程,再加上苯环共轭结构的稳定性,最可能发生的就是取代氢的反应。所以苯环上发生的化学反应从机理上来说是亲电取代反应。这样通过摆事实,讲道理的方法引导学生自己进行合理的推断,加深其对化学性质和反应机理的理解和认识非常有帮助。
4理论联系医学,授课内容趣味化
我校为临床医学等医学相关专业所开设的有机化学通常都安排在大学一年级第二学期,对于接触医学专业课较少的一年级学生来说,还意识不到学习有机化学的重要性,这也是他们在思想上对有机化学学习不够重视的主要原因。笔者在平时的授课中,一般会利用上绪论课的时间向学生介绍有机化学与人体疾病、遗传变异等的密切联系,以及有机化学与医学、分子生物学之间的相互影响、促进和发展,激发学生从专业的角度对有机化学有个较为客观的认识。在学习各类有机化合物时,遇到与医药关系密切的结构就适当进行展开,拓宽学生的知识面。比如在讲到顺反构型时,以临床上广泛使用的己烯雌酚为例,其反式构型与天然激素分子相似,具有较强活性,可用于对某些妇科疾病的治疗;而顺式构型却因为药效低而不能药用。在讲到羧酸的酸性时,以早期临床上普遍使用的抗生素青霉素为例,先将青霉素的结构呈现给学生,然后让他们思考青霉素为什么常常是以钠盐或钾盐的形式存在?等同学们发现是利用其羧基成盐的性质改变溶解性时,又进一步提问学生为什么做成粉针剂现配现用,而不是直接做成注射剂?引导学生发现结构中的四元环,这样又把前面所学习过的小环不稳定性复习了一遍。除此之外,平时还可以通过网络资源或和专业课教师多交流,也可以多读一些与医学基础相关的书籍,积累与有机化学相关的基本医学知识,在教学中将有机化学内容与医学知识相互融会贯通。这样的教学方式,不但可以达到增加学生对有机化学学习兴趣的效果,同时还能充分让学生认识到有机化学与医学之间的紧密联系,从思想上重视有机化学。两者相互促进,共同提高学生的学习效率。每当看到学生一脸恍然大悟的表情,以及逐渐露出的笑脸,作为老师也会感到收获满满。总之,有机化学教学是一个长久的、不断探索、不断进步的过程,以上所谈到的几点仅仅是笔者在多年教学实践中的一点经验和总结,对激发学生的学习积极性和提高教学效果均有一定的帮助。在今后的教学实践中我们还需不断努力,改进教学,为培养高质量的医药卫生人才打下坚实的基础。
参考文献
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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:有机化学教学;绿色化学;研究
“绿色化学”是化学界提出来的一种新观念,主要特点就是经济性和环保性,既要做到充分利用资源,同时又要实现“零排放”,不对环境产生任何污染[1]。将绿色化学渗透到有机化学教学中,在拓宽学生视野、知识面的基础上还能使学生树立环保意识。本文从有机化学教育中渗透绿色化学教育的重要意义着手,针对具体的渗透方法展开详细的论述。
一有机化学教学中渗透绿色化学教育的重要意义
随着经济的快速发展和生活水平的逐步提高,当前社会环境污染问题越来越严重,人们对于绿色生活的呼声也越来越高。在这种背景下,绿色教育也受到了社会、学校以及各级政府的重视,当前开展绿色教育的高校数量也在与日俱增,有机化学教学中也逐渐开始渗透绿色化学教育[2]。高校肩负着培养人才的重任,在培养目标上要以创新型、实用性人才为主,并且培养出来的人才要有可持续发展观念,不仅要处理好人与人之间的关系,还要处理好人与自然之间的关系,能够运用科学技术等手段使人和自然和谐相处。当前高校存在课时短、任务重等特点,这些特点导致绿色化学很难作为一门专业的独立学科开进行教学。而有机化学是公共基础课,在高校的开课面比较广,将绿色化学渗透到有机化学课程之中具有可行性和现实意义。这样不仅可以丰富有机化学教学内容,还能降低学生的学习负担。化学老师在进行有机化学教学的时候,若是涉及到了绿色化学内容,可以进行针对性讲解,并且适当加深和更新知识内容并对学生的思维进行拓展。在化学教学课堂上引用实例进行讲解,不仅可以拓宽学生的视野和知识面,还能使化学教学内容活泼、生动、有趣,学生在不知不觉中接受了绿色化学教育。这种渗透式的教学方法,既不会造成课时紧张,又激发了学生的学习兴趣,一举两得。
二有机化学教学中进行绿色化学教育的策略
(一)加强化学教材的建设
教材是教学的根本,也是学生学习的主要资料。在有机化学教学中进行绿色化学教学,首先要从教材着手。前文中也已经提到,在当前高校课时原本就紧张的情况下,单独开设一门绿色化学专业不切实际,化学老师进行有机化学教学的时候,在涉及到绿色化学教育内容时可以针对这部分内容进行深入讲解,因此,加强教材的建设应当作为渗透教学的第一步骤。“绿色化学”是化学界提出来的一个新观念,这个领域的发展时间并不长,绿色化学的内容在化学教材中并未做具体详细的阐述,很多有关于绿色化学的内容都并未在教材中突出来。因此,在有机化学教学中进行绿色化学教育,第一步就是调整化学教材。遵循绿色化学基本原则并以此为出发点,更新和选择一些与绿色化学有关并且具有时代性的化学内容,例如洗涤剂无磷化、汽油无铅化等,采用新技术和新试剂开发环境友好工艺[3]。举个简单的例子,在化学教材中,有一节内容是介绍烃类烷基化反反应,在这类反应中使用的催化剂一般是三氯化铝和氢氟酸,这些催化剂属于液体酸类,具有较强的腐蚀性,能够腐蚀相关的化学设备,并且还会污染环境,对人体也有一定的危害。为了保护环境,降低污染和对人体的危害,近年来,国内外都在对新型催化剂进行研究,从超强酸、杂多酸以及分子筛等新型催化材料中对烃类烷基化反应的催化剂进行探索,并且已经取得的一定的成果。其中用生产线性烷基苯催化剂代替传统的氢氟酸催化剂,可以有效降低环境污染,改善环境,目前已经实现工业化。还有一种乙苯液相烃化技术在化学界也引起了高度的关注,这种技术来自于新型分子筛催化剂,这种催化剂具有很高的选择性,催化的寿命比较长,而且乙苯质量回收率比较高,据资料显示,已经超过99.6%。类似这样的绿色化学研究,将其整合到化学教材之中,就可以让学生对绿色化学有了更清楚的认识,而不是仅仅停留在表面的认知上。化学老师在进行有机化学教学的时候,涉及到了这方面的内容,可以进行深入分析,让学生了解到当前绿色化学的最新发展和最新成果,并且知道了新的应用方法和应用材料。除此之外,还可以在将绿色化学的一些基本原则等以专题化形式纳入到化学教材的后面,丰富教材的内容。在教材的整改和编写中,要实现教材内容由传统化学到绿色化学的转变,但是不能对传统的化学采用完全否定的态度,而是采取“取其精华去其糟粕”的调整思想,将绿色化学中概念、原理和新思维有效凸现出来。
(二)精简课堂教学内容
教学内容是决定课堂教学效率的关键因素之一。有机化学在高校无论是一门公共课还是一门基础课,教材的篇幅和学时都会受到了一定的限制,化学老师在进行有机化学教学的时候渗透绿色化学教学,面临着诸多挑战和难以克服的困难。因此,化学老师要选择合适的教学内容,并结合学生的专业,对化学教学内容作适当的调整,即精简教学内容,让学生学习到的化学知识都是有用的,能够和专业其他学科实现有效整合。例如,园林专业或者农学专业的有机化学教学,农药是有机化学中的重点教学内容,农业与园林和农学都是息息相关,因此老师可以将关注点放在这一方面,并在这方面教学中渗透绿色化学教育,对农药知识进行深入分析。农药的发展过程就是不断降低副作用、提高药效的过程。例如艾氏剂、六六六,这种毒药的毒性可以不断累积,内吸磷,这种毒药有严重的急性毒性,还有二溴路丙烷、杀虫脒等,这类毒药有致癌作用。这些毒药具有多样性,而且在杀虫方面也有一定的成效,但是对环境造成了严重的污染,对人体也有很大的危害,在全世界范围内,已经被先后禁用。随着科学技术的不断发展,近十几年,人们对于新型农药的研究步伐也在不断加快,并且取得了一定的成效。有一些生物活性很高的农药,在杀毒的时候只是针对靶标,而对于非靶标的生物基本无害无毒,还有一些除草剂和杀菌剂等,也具有特别的作用机制,此外还有一些昆虫生长调节剂,都是新型的农药品种,这些新研发的农药和试剂,既起到了杀菌杀虫的目的,又无害于环境和人体。除此之外,化学防治概念也在最近几年得到了重视,以前人们对于有害生物,采取消灭和杀害的态度,而现在更多的采取是控制措施,随着绿色化学的研究发展,化学农药也逐渐成为绿色农药,可以被直接应用在绿色植物和相关的绿色农产品上。除了园林和农学专业,还有很多专业也涉及到有机化学教学,老师在教学有家化学教学的时候,要结合学生的专业实际情况对绿色化学教育内容选择性渗透。还有一些专业的学生,例如兽医、食品等,这些专业的学生很少涉及到这方面的知识,化学老师在教学过程中可以适当减少绿色化学的教学内容,采取少讲或者不讲的方式。对教学内容进行精简,既可以让学生学习到有用的知识,又节约了教学时间,提高了教学效率。
(三)采用合适的教学方式
教学方式在很大程度上决定了课堂教学质量,在有机化学教学中渗透绿色化学教学,适合采用诱导式和启发式教学方式。当前的教育是以素质教育为主,老师不能采用传统的灌输式教学方式对学生进行教学,而应该将启发学生思维作为主要的教学目标,对学生的思维进行启发,指导学生自主探索,发现问题并解决问题,从而加深对绿色化学的认识。例如,在讲解“原子利用率”这个绿色化学概念的时候,老师可以适当引入两个案例,一个是利用现代催化氧化法制取环氧乙烷,还有一个是利用氯乙醇法制取环氧乙烷,通过让学生比较这两种方法制取环氧乙烷的优势和劣势,指导学生掌握“原子利用率”的基本概念。在讲解类似酯缩合等缩合反应以及狄艾反应等加成反应时,化学老师可以让学生对原子利用率进行计算,加深学生对“原子利用率”的理解,并学会用这一新型概念去体会有机合成中不同反应的环保意义和经济价值。
(四)充分利用多媒体教学资源
相对于传统的板书教书,多媒体教学拥有更多的教学优势,化学老师可以利用投影仪和计算机等现代教学设备在课堂上进行教学,与传统的黑板加粉笔相比,这种利用多媒体进行教学的方式能够在同样的时间内给学生传递更多的知识点,有效缓解高校课时紧的问题。除此之外,采用多媒体进行教学,可以将抽象的化学知识以图片、视频等方式立体化展现给学生,加强学生的理解,帮助学生快速消化,还能激发学生的学习兴趣和学习积极性。
关键词:有机化学 教学过程 中医药院校
中图分类号:G642 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.23.129
有机化学是各中医药院校中医中药学等专业的一门重要的专业基础课,也是大一学生的一门必修课,它为以后药物分析、药物化学、中药化学等专业课的学习奠定了基础。同时在有机化学的学习过程中,学生又要尽快适应大学老师的教学方法,并掌握大学课程的学习方法,因此教师在教授课本知识时,还要不断地给予学生学习方法、技能等方面的指导。笔者结合自身的教学实践,谈谈对有机化学的教学体会。
1 紧扣教学大纲,勾勒教学内容的框架结构
在中学时学生已经学过了化学,到了大学化学有了更为详细的分科,有机化学主要学习什么,针对这些问题,笔者在讲解绪论时特意安排了一节课,根据大纲分析有机化学主要内容的框架结构及各章节的编排。将基本框架介绍给学生,让他们做到心中有数,思路清晰。
2 授课过程条理清楚,重点突出,注意与中学内容的衔接
第一,授课过程条理清楚,重点突出,不必机械地按照教材讲解。我院各专业基本上理论课为72学时,要想在这么短的时间内讲完有机化学,并使学生接受和掌握,教师必须合理安排课时,对课本内容作必要的删减,对中学已学过和对以后的学习影响不大,或者在以后的其他课程中还会重点学习的内容可作简要介绍。
第二,设计教学过程应注意与中学教材的衔接。大学化学是对中学化学的拓展和深化,在学习过程中,加强引导学生的学习。
第三,注意学生课堂反应,及时归纳总结课堂内容。中学时教师讲课速度很慢,往往一页内容讲好几节课,而且还会反复复习,大学教师讲课速度快,一节课能讲好几页,而且不一定按照课本上讲,没有预习的学生根本不知道教师讲到哪儿了,讲的什么内容,有些学生上课忙于记笔记,不听教师讲解。因此教师应该及时注意学生的课堂反应,提醒学生课前预习,讲课内容的起止页码,只需对书上没有的、教师重点讲解的内容才要作笔记,课堂上要尽量理解讲课内容。大学有机化学一节课的信息量大,知识面广,因此教师对授课内容应及时归纳总结,还可布置相关作业督促学生课后及时复习,让学生做到掌握知识时条理清楚,重点突出,难点突破。
3 运用灵活多样的教学方法,调动学生学习兴趣
第一,使用多媒体教学,使教学过程生动形象。特别是对于原子结构和分子结构这部分内容,以往常利用平面图形和实物模型来讲解,平面图形过于呆板,在大教室运用实物模型后面的学生看不清楚,且它们体现不出电子的激发、原子轨道的杂化、形成分子轨道的动态过程。我们借助Flas放映三维立体图片的动态变化过程,能将抽象的概念具体化,利于学生理解。
第二,将理论讲授与学生实验相结合,引导学生从实验现象了解和巩固理论知识。比如学生通过性质实验,加深对有机化合物结构和性质的认识。
第三,采用启发式、讨论式教学法,集中学生注意力,激发学生学习兴趣。思源于疑,提出问题是促进学生思维活动的有效方法,提出的问题既要注重与旧知识的联系,又要能启发引导学生掌握新知识。层层深入,可让学生独立思考一段时间后互相讨论,相互启发,加深印象,那么在教师讲解后学生就能更好、更深刻地掌握这部分内容。
4 培养大学生创造性思维的能力和综合分析的能力
教学是一个创造过程。前苏联教育家苏霍姆林斯基指出:“教学是人与人心灵上的最微妙的相互接触”。教学, 绝不是简单的知识传授, 而是一个创造过程。在教学过程中为学生创造良好的思维条件, 对培养学生的创造能力有着十分重要的现实意义。首先, 让学生学好基础知识, 对一些基本定律和基本概念, 注意由浅入深, 循序渐进, 层层分析, 使学生对所学的知识有深刻的理解。其次, 集中精力弄清基本概念、命名、反应、性质的来龙去脉, 掌握系统的知识。在教学中注意抓重点和关键以及不易理解的内容, 删除陈旧内容, 将学生能够看懂的内容略讲, 甚至不讲。第三, 在讲授基本理论的同时, 尽量穿插一些有机化学的最新进展, 包括药物、环境、生物等各个领域中的新成果、新进展, 教师在教学中跳出书本的限制, 注重学生思维的开拓与能力的训练, 将学生的思维由课堂向课外延伸。这样, 不仅可以活跃学生学习气氛, 调动学生的积极性, 而且可以鼓励学生不受老师惯性思维的影响。
5 关心学生,时常与学生沟通
爱心是每个教师必备的教育素质,平等对待每个学生是教师的职业道德。某著名教育家曾说过:“教育之没有情感,没有爱,如同池塘里没有水一样,没有水就不能成为池塘,没有爱就没有教育”。学生也常常会“亲其师而重其课”,可见教师平易近人,言谈文明,关心学生,平等待人,才能形成一个轻松、和谐的氛围。特别是对于高中没有选修化学的学生,他们本来基础就比一般学生薄弱,对学习有机化学感到无从下手,缺乏信心,而如果大一时没有打好基础,没有掌握学习化学的方法,往往会在以后的学习中造成“逢化学必不过”的局面。所以对他们教师应该更加关心,增加答疑时间,耐心、细致地解答他们的问题,帮助他们树立信心,寻找适合自己的学习方法。
总之,在有机化学教学过程中教师不仅要认真学习,提高自身素质,充分备课,做到教授知识条理清楚,重点突出,难点突破;还要不断探求新的、适合中医药院校学生的教学方法,提高课堂教学效果;更要注重与学生的情感交流,建立良好的师生关系。
参考文献:
[1]铁步荣.有机化学[M].科学出版社,2005.
[2]吕惠柳.有机化学教学经验与体会[J].药学教育,2005,21(3):34-35.
[3]王萍.中药专业有机化学教学方法探讨[J].广东化工,2012,39(5):254-255.
关键词:高校;有机化学教育;理论;实践;结合
高校是社会各行业专业人才培养的摇篮,鉴于现代科学技术的快速升级、发展,特别是社会各行业对专业人才素质要求的不断提高,几乎所有高校都在探索如何更好的结合本校所开设专业特点,采取有效措施提高本校的办学质量和教学水平,旨在培养出满足社会发展要求的高素质专业人才。为此,笔者结合工作实际,欲对高校有机化学教育问题进行专门探讨。虽然近些年来关于高校有机化学教育教学体系、内容改革的研究在不断增多,也取得了令人可喜的研究成果,但是仍然存在着种种问题,制约着我国高校有机化学教育教学质量、水平的提高,其中一个重要问题就是有机化学理论教学与实践教学的严重分离,可谓是理论与实践“两张皮”;为了更好促进高校有机化学教育教学质量的提高,笔者在总结当前我国高校有机化学教育理论与实践“结合”现状基础上,探索性提出几条有效改进措施与建议。
1我国高校有机化学教育理论与实践“结合”的现状
理论与实践相结合是最为重要的教育教学原则之一;对于高校有机化学理论教学来说,其有必要与相关实验教学、实践教学及专业实习结合起来,旨在对有机化学教育进行整体优化;对于高校有机化学实践教学来说,其离不开有机化学理论的指导,同时它也使那些相对抽象、难懂的理论知识变得更加具体、可操作,从而有利于学生尽快掌握;总之,理论与实践相结合既是高校有机化学教育需要坚持的基本原则,也是提高教育教学质量的有效方法。从当前我国高校有机化学教育现状来说,主要存在着两种理论与实践相分离倾向;一种倾向是部分高校有机化学教育过于重视基本理论教学,即重视有机化学概念、原理、定律等基本理论知识的教学,对有机化学实验、实践,乃至实习重视不足,甚至可以说忽略不见,这种倾向是非常不利于学生专业素质提高和全面发展的;另一种倾向是部分高校过于重视有机化学实验操作专业实习,对学生应该掌握的有机化学基本理论的教学重视不足,甚至片面认为学生只要会操作、能工作就行,没有必要掌握其深层次的原理,这就倾向虽然能够使学生获得较高水平的化学专业操作技能,但是从长远看是非常不利于学生专业发展的。总体来说,上述两种倾向都非常不利于培养学生理论与实践相结合的专业学习态度,更不利于有机化学教学质量的提高;从影响角度来说,上述两种倾向影响的绝不仅仅是高校有机化学教育教学的质量、水平,其影响的可能是学生走上工作岗位后一生的职业生涯发展。
2高校有机化学教育理论与实践“结合”措施与建议
(1)将有机化学重点理论知识与实践结合起来
高校有机化学教师有必要针对有机化学学科的重点理论知识内容进行详细、深入的研究,找到可以与之结合的实验教学、实践教学方式、方法,力争做到多数有机化学理论知识内容都有与之对应的“实践教学”方法;虽然这样做可能会很难,但相信通过探索这一目标一定能够实现。比如,将特定的有机化学理论知识教学,与现实生活内容、生活应用结合起来,逐渐使学生体会到“理论与实践相结合”对专业知识学习的重要作用,进而逐步形成、应用“理论与实践相结合”的学习态度和学习方法。
(2)将有机化学重点实验内容与理论结合起来
高校有机化学教师有必要仔细、深入研究高校有机化学实验教学重点知识内容和每一步实践操作,之所以这样做,主要目的是使相关有机化学理论知识内容能够有效贯穿于每一步实验操作中,真正做到让有机化学理论指导有机化学实践;并且整个实验过程要严格遵循理论指导实践原则,坚决杜绝实验过程中学生盲目进行操作而“不知其所以然”现象发生。只有做到了理论与实践相结合,才能真正保证学生从实验中学到知识、锻炼能力,真正使学生体会到理论知识学习,以及进行实验、实践的重要作用。
(3)将实习实践环节与有机化学理论结合起来
高校有机化学教育绝不能仅仅局限在课堂,专业实习同样是高校有机化学教学的重要组成部分,其重要性不亚于专业知识学习的任何一个环节;因此,要求高校要积极引导、要求学生参与专业实习实践,积极了解学生的专业实习实践情况,并指派专门教师指导学生的实习实践。这样做的目的就是要让学生能够真正将所学知识应用到生产实践中,以及在真实的生产实践中深化知识、提高能力。
参考文献:
[1]赵婕.高校有机化学实验教学改革与探索[J].化工设计通讯,2017,(05).
[关键词] 高职院校;药学专业;有机化学;虚拟实验室
[中图分类号] G423 [文献标识码] C [文章编号] 1673-7210(2012)05(c)-0163-03
虚拟实验室是一种基于Web技术、虚拟仿真技术构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统,是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化[1-2]。虚拟实验室为开设各种虚拟实验课程提供了全新的教学环境。学生通过点击具体实验,可直观了解该实验的内容、过程及其相关有机化学基础知识。虚拟实验室是未来实验室建设的发展方向。
1 虚拟实验室的概念及其研究背景
虚拟实验室的概念最早由美国弗吉尼亚大学(University of Virginia)的教授威廉·沃尔夫(William Wolf)于1989年首先提出的,它描述了计算机网络化的虚拟实验室环境,在这个环境里,用户可以非常有效地利用世界上分布的各种数据、信息、仪器设备及人力等资源。
虚拟实验室概念的提出至今仅十余年,但因其诱人的应用前景,各国均在大力开发,己经取得了一些进展[3]。目前,虚拟实验室的建设在发达国家己十分普及。美国作为当今的科技强国,继续保持其在该领域的领先地位。国外的一些大学己组建了远程虚拟实验室。德国的汉诺威大学建立了虚拟自动化工作平台;意大利帕瓦多大学建立了远程虚拟教育实验室;新加坡国立大学开发了远程示波器实验和压力容器实验。
在国内,虚拟实验室的建设起步较晚,但也得到了应用上的重视。目前,已有部分高校初步建立了虚拟实验室。例如:清华大学利用虚拟实验仪器构建了汽车发动机检测系统;华中理工大学机械学院工程测试实验室将其虚拟实验室成果在网上公开展示,供远程教育使用;四川联合大学基于虚拟仪器的设计思路,研制了航空电台二线综合测试仪,将八台仪器集成于一体,组成虚拟仪器系统;北方交通大学的网上电工电子教学实验系统;中国农大的虚拟土壤-作物系统实验室。复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学等一批高校也开发了一批新的虚拟仪器系统用于教学和科研。这些尝试为虚拟实验室在教学中的应用提供了初步的经验和可供参考的模式[4]。
本文结合药学专业有机化学虚拟实验室构建和河南省十二五规划课题的实施,探索了构建有机化学虚拟实验室的必要性和可能性、构建方法、实施措施以及实施效果,为虚拟实验室在各学科实验教学中的应用提供可借鉴的经验[5]。
2 构建药学专业有机化学虚拟实验室的必要性和可能性
高等职业院校培养目标的突出特点就是其实践性和技术性,培养技术型实用型人才,这是我们国家已经明确了的高职高专院校培养人才的方向。实验或实训是高等职业教育教学活动中最重要的教学环节,实验或实训对于培养学生的实际操作能力和解决实际问题的能力是至关重要的,学生的大部分实践能力都是通过实验或实训课程得到的,学生只有通过足够的实验或实训和实习,才能具备理解和掌握该专业的理论知识,才能获得足够的实践技能和动手能力。但是,随着学生数量和实验或实训任务量的不断增大,实验或实训设备的数量已经远远不能满足要求。虚拟实验或实训室是改变这一现状最有效的途径。
现代信息技术的飞速发展和校园网络的建设使虚拟实验或实训室的构建成为可能,并赋予虚拟实验或实训室的智能化特征,无论是学生还是教师,都可以自由地、无顾虑地随时进入虚拟实验或实训室,进行各种实验或实训练习。
有机化学实验在药学教育中占有非常重要的地位,它是对学生进行素质教育的一个重要环节。实验教学不仅是传授知识和教会操作,更重要的是传授获取知识的方法和思想,培养学生的创新意识和科学品质,使学生具有潜在的发展能力和基础。虚拟实验是实验教学的一个必要的有益补充,既能节约大量的教学经费,也使实验在时间和空间上得到有效的延伸。它在教育、科研等领域中具有广阔的应用前景,是实验教学的一个新的发展方向。因此,虚拟实验室的构建具有重要的现实意义,是改善传统实验或实训教学条件不足的一种良好手段和一大趋势。
3 药学专业有机化学虚拟实验室的特点
虚拟实验或实训室具有传统实验或实训室无法比拟的功能特点,资源共享性、交互性、开放性、先进性、安全性等特点决定了它在科研和教育教学中的美好应用前景[6]。
3.1 资源共享性
网络技术的迅猛发展,校园网的建立,使教学信息资源共享成为可能。建立虚拟实验或实训室的目的之一就是为了资源共享。不管是教师还是学生,无论何时何地只要网络存在,都可以通过输入给定的密码进入虚拟实验或实训室进行学习,不受时间地点条件的限制。
3.2 开放性
虚拟实验或实训室提供在线教学视频、在线实验动画演示等全方位立体化学习模式,保证了教师和学生在任何时间、任何地点都能得到实时指导,从而更好地完成实验实训项目,也可以自由地进入或退出实验系统,毫无限制地进行基本操作练习,仪器组装等,实现实验教学的开放性。
3.3 交互性
虚拟实验或实训室以现有校园网络硬件设备为基础,有机化学虚拟实验学习网站为平台,仅仅通过鼠标点击或拖拽就能完成实验装置的组装、实验基本操作、仪器使用的练习;通过按钮控制实现实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据的处理,具有学习的交互性。交互性是虚拟实验室的显著特点。
3.4 先进性
虚拟实验室使用非常简单,不需要复杂的设置与安装,资源也可以随着技术的发展,不断充实完善,随时为学生提供更多、更新、更好的仪器,具有良好的可维护性、扩展性和先进性。
3.5 安全性
化学实验试剂大多数具有易燃、易暴、剧毒、强腐蚀性,在实际操作过程中即使学生高度认真,也难免因为一时疏忽致事故发生。虚拟实验室的构建可以为学生提供一个虚拟的实践空间,可以无限制地重复练习,可以放心地去做各种危险的或危害人体的实验,避免真实实验或操作所带来的各种危险。
4 药学专业有机化学虚拟实验室构建
4.1 构建药学专业有机化学虚拟实验室的方法
采用Web技术,使用图形设计软件Adobe Photoshop或Fireworks或Corel DRAW或Illustrator图像处理,动画设计软件Macromedia Flash MX或Ulead GIF Animator或Image Ready或3D Max进行Flash虚拟实验动画制作,网页设计软件Macromedia Dreamweaver MX或Microsoft Front Page在本地磁盘上创建站点并编辑网页,然后上传到校园网Web服务器上,供全校师生使用[3]。
4.2 药学专业有机化学虚拟实验室的设计思想
根据职业教育的国家整体培养目标和药学专业培养目标,体现职业教育的特色,树立以技能带动理论的思想,设计开发实用、交互、开放型的药学专业有机化学虚拟实验室教学平台。因此,以基本操作实验为核心,以药物有效成分的提取实验为重点,以有机化学性质实验为补充。构建基本操作虚拟实验室、有效成分的提取虚拟实验室和有机化学性质验证实验虚拟实验室,体现虚拟实验室学习平台的“高交互性、高参与性、实用性强”的特点。
4.3 构建药学专业有机化学虚拟实验室的创新点
药学专业有机化学虚拟实验室以动画为核心,通过鼠标拖拽完成实验装置的组装、仪器使用的练习;通过按钮控制,实现实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据的处理等交互性学习,交互性、参与性和简单实用性成为药学专业有机化学虚拟实验室教学平台的特色。
4.4 药学专业有机化学虚拟实验室学习平台的设计与内容
有机化学虚拟实验室学习平台网站设计包括:界面设计、动画设计、文字排版与网页制作。操作界面要求美观简洁、重点突出、操作便利、能适应各种不同的分辨率,目录导航、各种按钮和主窗口位置在整体界面中的比例协调美观大方。
药学专业有机化学虚拟实验室教学平台内容由文字材料、实验视频、虚拟实验三大模块组成:①文字材料包括化学有机化学实验课程标准、有机化学实验常用仪器用途使用方法和注意事项、实验基本操作、有机化学实验基本操作技术、有机化学实验讲义、有机化学实验装置组装练习;②实验视频的作用是,通过教师的讲解与示范,提供给学生正确的操作过程,并指出基本操作需注意的关键点,使学生对于基本操作有完整的认识;③虚拟实验以Flas为主,包括基本操作虚拟实验、有效成分的提取虚拟实验和有机化学性质验证实验虚拟实验。其中,虚拟实验是虚拟实验室教学系统的重点,仪器基本操作虚拟实验,主要是以动画仿真的形式演示实验装置组装或仪器使用的基本操作过程及要点,强化感知,增强学生的动手能力。该模块主要由过滤、萃取、固液提取、热滤、抽滤、重结晶、干燥、蒸馏、减压蒸馏、分馏、水蒸气蒸馏、回流、熔点测定、沸点测定、纸色谱、柱色谱、薄层色谱基本操作单元组成。有效成分的提取虚拟实验由实验原理、实验装置、实验步骤、实验演示、模拟实验、注意事项等组成一个完整的实验项目,它是多个基本操作单元的有机组合的整体。通过提取虚拟实验的训练,能进一步加深对实验原理的再认识,强化实验基本操作的能力。既是对基本操作实验所获得的知识和能力的综合检验,亦是培养综合实验技能和应用能力的重要途径。该模块由蒸馏实验、分馏实验、重结晶提纯实验、茶叶中咖啡因的提取、八角茴香油的提取、植物色素柱层析分离等组成。
有机化学性质验证实验在药学专业有机化学实验中占有相当的份量,它对于丰富学生的感性认识以及巩固理论课的知识内容有重要的作用。该模块由醇的化学性质、醛酮化学性质、烯醇的性质、有机化合物溶解性比较组成。
4.5 药学专业有机化学虚拟实验室学习平台
药学专业有机化学虚拟实验室教学平台最大的特点在于与Web技术的结合,依托校园网服务器可以随时到校园网上。亦可刻录成光盘,在任何安装有光驱的计算机上脱机使用。
5 药学专业有机化学虚拟实验室实施效果
基于校园网络的有机化学虚拟实验室建立,为学生提供一种崭新的不受时间、地点、空间、仪器、试剂、师资、经费等条件限制的自由学习模式,缓解仪器缺乏、师资不足,学生动手操作机会少的普遍矛盾,学生可以随时进入虚拟实验室,进行各种实验练习。实践证明,经过虚拟实验室的训练,学生正式实验时,实验的自主性显著增强、目的更加明确,实验进度明显加快;实验一次性成功率有很大提高;仪器损坏率和试剂消耗率明显下降;实验操作熟练程度显著提高。
因此有机化学虚拟实验室的建立,在创新人才培养和教学质量提高中发挥重要作用,学生实验动手能力和实践能力会有效提高,学生的创新意识、创新精神和创新能力得到明显提升,从而对提高学校办学实力、办学水平和教学质量起到有力的推动作用。
6 小结
有机化学实验网络虚拟学习系统——有机化学虚拟实验室,并不能完全代替学生动手做实验,它只是一种辅助的教学手段,只有将其与课堂教学或实验教学有机地结合起来,找好切入点,才能最大程度地发挥作用,从而达到提高实验教学效率的目的。
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