前言:我们精心挑选了数篇优质有机化学的反应文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
A.CH3+Cl2光照
CH2Cl+HCl
B.2CH3CH2OH+2Na
2CH3CH2ONa+H2
C.CH3CH2CH2CH2OH +HBr
CH3CH2CH2CH2Br+H2O
D.C2H5OH+HOC2H5浓硫酸140℃
C2H5OC2H5+H2O
解析根据取代反应的概念可知,反应A、C、D均属于取代反应;而反应B不属于取代反应(属于置换反应)。
故答案为B。
知识点拨①取代反应的特点是“交换成分,有上有下”。
②常见的取代反应有:烷烃、苯及其同系物、酚等的卤代反应,苯及其同系物、酚等的硝化反应与磺化反应,酯化反应,醇与氢卤酸(HX)的反应,醇分子间脱水生成醚的反应,有机物的水解反应。
③取代反应与置换反应的主要区别:一是取代反应的反应物和生成物不一定有单质,而置换反应的反应物和生成物一定有单质;二是取代反应一般进行不完全、速率慢,而置换反应一般能进行完全、速率快;三是取代反应无电子得失,而置换反应有电子得失。
二、加成反应
例2下列有机反应中,不属于加成反应的是()。
A.CH3CH=CH2+HCl催化剂
CH3CHClCH3
B.CH2=CHCH2CH3+H2O催化剂CH3CHOHCH2CH3
C.CH2=CHCH3+2Cl2光照CH2=CHCHCl2+2HCl
D.CH2=CHCH2CHO+2H2催化剂CH3CH2CH2CH2OH
解析根据加成反应的概念可知,反应A、B、D均属于加成反应;而反应C不属于加成反应(属于取代反应)。
故答案为C。
知识点拨①加成反应的特点是“合二为一,只上不下”。
②常见的加成反应有:不饱和烃及其衍生物与H2、卤素(X2)或卤化氢(HX)的加成反应,不饱和烃与水的加成反应,芳香烃、醛、酮、葡萄糖、果糖等与H2的加成反应。
③能发生加成反应的有机物一般含有碳碳双键、碳碳三键、碳氧双键等不饱和键。
④取代反应与加成反应的主要区别是:取代反应反应前后分子数目一般不变,而加成反应反应后分子数目一般减少。
三、酯化反应
例3下列有机反应中,不属于酯化反应的是()。
A.CH3CH2CH2OH+HCl
CH3CH2CH2Cl+H2O
B.CH3CH2COOH+HOCH2CH2CH3
CH3CH2COOCH2CH2CH3+H2O
C.CH3CH2OH+HO―SO3H(浓)浓硫酸CH3CH2O―SO3H+H2O
D.\[C6H7O2(OH)3\]n(纤维素)+3nHO―NO2(浓)浓硫酸\[C6H7O2(ONO2)3\]n+3nH2O
解析根据酯化反应的概念可知,反应B、C、D均属于酯化反应;而反应A不属于酯化反应(因HCl是非含氧酸,且生成物CH3CH2CH2Cl属于卤代烃、而不属于酯)。
故答案为A。
知识点拨①酯化反应概念中的酸指有机酸(羧酸)或无机含氧酸(如H2SO4、HNO3等);醇不仅指醇类,而且包括含醇羟基的有机物(如葡萄糖、纤维素等)。
②酯化反应属于取代反应。
③羧酸与醇发生酯化反应的原理:一般是羧酸分子里羧基上的羟基跟醇分子里羟基上的氢原子结合成水(即脱水方式为“酸脱羟基醇脱氢”),其余部分互相结合成酯。无机含氧酸与醇发生酯化反应的原理:一般是无机含氧酸分子里羟基上的氢原子跟醇分子里的羟基结合成水(即脱水方式为“醇脱羟基酸脱氢”),其余部分互相结合成酯。
④常见的酯化反应:无机含氧酸与醇或糖等的酯化反应,羧酸与醇或糖等的酯化反应,羟基羧酸分子内或分子间的酯化反应。其中,二元羧酸与二元醇或羟基羧酸发生酯化反应时,可以生成链状酯、环状酯或高聚酯。
四、消去反应
例4下列有机反应中,不属于消去反应的是()。
A.CH3CH2CH2CH2OH浓硫酸CH3CH2CH=CH2+H2O
B.CH2CH2CH2Cl+NaOH
乙醇
CH2CHCH2+NaCl+H2O
C.BrCH2CH2CH2CH2Br+2NaOH
乙醇CH2=CHCH=CH2+2NaBr+2H2O
D.2CH3CH2CHOHCH3+O2
催化剂
2CH3CH2COCH3+2H2O
解析根据消去反应的概念可知,反应A、B、C均属于消去反应,而反应D不属于消去反应(根据氧化反应的概念可知,反应D属于氧化反应)。
选D。
知识点拨①消去反应的特点是“一分为二,只下不上”。
②常见的消去反应有:卤代烃与强碱的醇溶液共热的反应,醇分子内的脱水反应。
③与连有卤素原子或羟基碳原子的邻位碳原子上有氢原子的卤代烃或醇,才能够发生消去反应。
④由于苯环是稳定结构,卤素原子直接与苯环相连的卤代烃(如Br)或酚(如OH),既使与连有卤素原子或羟基碳原子的邻位碳原子上有氢原子,也不能发生消去反应。
五、氧化反应与还原反应
例5下列既不属于氧化反应,又不属于还原反应的是()。
A.2C6H6+15O2乙醇12CO2+6H2O
B.2CH3CH2CH2CHO+O2
催化剂
2CH3CH2CH2COOH
C.CH3COOH+HOCH2CH2CH3浓硫酸
CH3COOCH2CH2CH3+H2O
D.CH2=CHCHO+2H2催化剂
CH3CH2CH2OH
解析根据氧化反应的概念可知,反应A、B属于氧化反应;根据还原反应的概念可知,反应D属于还原反应;而反应C既不属于氧化反应,又不属于还原反应(属于酯化反应或取代反应)。答案为C。
知识点拨①氧化反应的特点是“得氧”或“失氢”;还原反应的特点是“得氢”或“失氧”。
②常见的氧化反应有:有机物的燃烧反应、有机物(不饱和烃及其衍生物、与苯环相连的碳原子上有氢原子的苯的同系物、醇、醛等)与酸性KMnO4溶液的反应、苯酚与空气中的氧气的反应、醛及含有醛基的有机物与银氨溶液或新制Cu(OH)2的反应、醇或醛的催化氧化或被强氧化剂氧化的反应。
③常见的还原反应有:有机物与氢气的加成反应。
④连有羟基的碳原子上含有氢原子的醇才能发生催化氧化反应;含有碳碳不饱和键的有机物、芳香烃、醛、酮、单糖等能够发生还原反应。
六、水解反应
例6下列有机反应中,不属于水解反应的是()。
A.在一定条件下,乙烯与水反应生成乙醇
B.在一定条件下,丙酸乙酯与水反应生成丙酸和乙醇
C.在一定条件下,蔗糖与水反应生成葡萄糖和果糖
D.在加热条件下,2-溴丙烷与NaOH的水溶液反应制2-丙醇
解析根据水解反应的概念可知,反应B、C、D均属于水解反应;而反应A不属于水解反应(属于加成反应)。
故答案为A。
知识点拨①有机物的水解反应属于取代反应。
②能发生水解反应的有机物主要有:卤代烃、酯、油脂、双糖、多糖、肽和蛋白质等。
③卤代烃发生水解反应的条件是与强碱(NaOH或KOH)的水溶液共热,卤代烃水解可生成醇(或酚);酯在酸性条件下水解生成相应的酸和醇,酯在碱性条件下水解生成相应酸的盐和醇;油脂在酸性条件下水解生成相应的高级脂肪酸和甘油,油脂在碱性条件下水解生成相应的高级脂肪酸盐和甘油;麦芽糖水解生成葡萄糖,蔗糖水解生成葡萄糖和果糖;淀粉和纤维素水解的最终产物为葡萄糖;肽和蛋白质水解的最终产物为氨基酸。
④油脂在碱性条件下的水解反应称为皂化反应。
⑤单糖(如葡萄糖、果糖)不能发生水解反应。
七、加聚反应和缩聚反应
例7下列有机反应中,属于缩聚反应的是()。
A.由甲基丙烯酸甲酯合成聚甲基丙烯酸甲酯的反应
B.由3-羟基丙酸合成聚3-羟基丙酸的反应
C.由1,3-丁二烯合成聚1,3-丁二烯的反应
D.由HOOC(CH2)4COOH和H2N(CH2)6NH2合成高聚物的反应
解析根据加聚反应的概念可知,反应A、C都是由不饱和的单体通过加成的方式生成高聚物的反应,则反应A、C都属于加聚反应;根据缩聚反应的概念可知,反应B、D在生成高聚物的同时都有小分子生成(反应B生成的小分子物质是水,反应D生成的小分子物质是氨),则反应B、D都属于缩聚反应。
故答案为B、D。
知识点拨①加聚反应的特点是“加成聚合,只上不下”;缩聚反应的特点是“缩合聚合,有上有下”。
有机化学是发展最迅速的化学学科,利用有机合成可以生产出人们所需要的具有特殊功能的有机物,而这正是基于对有机化学反应的研究。本节课从反应机理出发研究有机反应,以逆合成分析理论为指导合成有机物,让学生对有机合成有一个初步的认识,为学生将来学习相关专业打好基础。通过本课的学习也可以让学生认识到学习有机化学的意义,对立志于从事化学相关职业的学生有一定的指导价值。
二、教材分析
“有机化学反应的研究”属于苏教版选修模块《有机化学基础》专题1的内容。该专题介绍了科学家研究有机物的方法,教材按照有机物组成的研究
有机物结构的研究有机化学反应的研究这样的顺序编排,使得学生对研究有机物的方法有一个系统的了解,而关于有机化学反应的研究不仅巩固了必修2中所学的有机反应类型,并且对有机反应的本质有了更加深刻的解读,为后续有机的推断和有机的合成的学习奠定了更加坚实的基础。
三、学情分析
学生通过必修2专题3的学习,已经具备了一定的有机化学基础知识,这对学习本节课提供了必要的知识储备,本节课中的逆合成分析理论,有机反应机理是属于大学有机内容,难度较大,需要教师进行简化处理以适应学生的认知水平。
四、教学目标
1.知识与技能
认识反应机理在有机化学反应研究中的重要性;能用同位素示踪法解释简单的化学反应;知道甲烷卤代反应、酯化反应、酯的水解反应机理。
2.过程与方法
通过小组讨论的方式培养学生的合作意识,通过查阅资料的方式培养学生的收集信息等能力,通过理论与生活、生产、科研的联系,提高学生解决实际问题的能力。
3.情感态度与价值观
通过对科学史料的介绍激发学生对科学研究的热情,增强学生学习化学的动力;使学生了解化学在生产生活中的应用,为学生的职业生涯规划作指导。
五、教学过程
环节一:有机反应在有机合成中的价值体现
PPT展示 屠呦呦以及青蒿素的分子结构(如图1所示)。
教师:屠呦呦获得了2015年的诺贝尔医学生理奖,她获奖的原因是什么?
学生:发现了青蒿素。
教师:那么人们是从哪里获取青蒿素的呢?
学生:从青蒿这种植物中提取出来的。
PPT展示 青蒿素资料。青蒿素是最有效的抗疟疾药物之一,目前青蒿素主要从植物黄花蒿中分离提取得到,由于黄花蒿中青蒿素含量极低,加上黄花蒿的种植又会受自然灾害、地理条件和种植技术等因素的影响,使得青蒿素的产量并不稳定,对于贫困地区的患者来说青蒿素的价格过于昂贵。
相较于植物提取,科学家想到了依靠有机合成的方法合成青蒿素,让青蒿素的生产不再依赖于一年一茬的黄花蒿,以保证稳定供应。
总结:通过有机合成可以获得大量有特殊功能的有机物,如人们现在使用的西药都是通过有机合成获得的。作为高中生需要了解有机合成的方法和规律,为将来从事相关职业打好基础。
设计意图:以2015年重大科学成就――屠呦呦获得诺贝尔奖为素材创设情境有利于激发学生的学习欲望,同时借助合成有机物这一载体将本节课的主题“有机反应的研究”渗透其中。
问题探究 乙酸乙酯是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂,可用作香料。如何合成乙酸乙酯?
学生1:乙酸和乙醇通过酯化反应得到
学生2:将乙醇先氧化得到乙醛,再将乙醛氧化获得乙酸,最后将乙酸和乙醇酯化。
学生3:乙烯先和水反应生成乙醇,乙醇再氧化得到乙醛,乙醛氧化得到乙酸,最后乙酸和乙醇酯化。
教师:那么选择哪种原料好呢?
学生4:第1种方法好,因为步骤少。
学生5:第3种方法好,因为乙烯原料广泛,成本低。
教师:很好,合成有机物选择的原料应满足廉价易得,绿色环保的要求。
设计意图:合成乙酸乙酯没有直接给出原料,有一定的开放性,有利于拓展学生的思维。通过比较几种原料,使学生认识到合理选择原料的重要性。
环节二:有机反应研究的重要方向――反应机理
1.酯化与水解反应的反应机理
教师:有机反应是有机合成的基础,对于有机反应哪些方面是值得我们研究的?
学生1:反应类型、反应条件、影响因素。
教师:从微观角度分析,乙酸和乙醇酯化时的断键情况如何?
学生2:酸脱羟基、醇脱氢。
教师:如何通过实验方法证明呢?
学生3:同位素示踪法。
教师:很好!同位素示踪法是研究反应机理的有效方法之一,请同学们描述一下实验方法。
学生4:将乙醇中的氧原子用放射性的18O标记,反应后观察18O是在水中还是在乙酸乙酯中从而判断断键的位置。
教师:同位素示踪法是由匈牙利化学家海维西获发现的,他也因此获得了1943年的诺贝尔化学奖。
设计意图:以乙酸和乙醇的酯化反应为例,教师分别从浓硫酸的作用、反应温度、乙酸乙酯的产率、乙酸和乙酸的断键情况等角度引导学生认识到有机反应可以从反应条件、影响因素、反应机理等方面去研究。同时介绍同位素示踪法的发现者海维西获得诺贝尔化学奖,让学生体会到科学研究需要创新意识。
2.甲烷和氯气的反应机理学生活动 书写甲烷和氯气反应的方程式(反应物和生成物均用结构式表示),并描述甲烷和氯气反应的实质。
学生:甲烷和氯气的反应属于取代反应,甲烷中一个碳氢键断裂,同时氯气中的氯氯键断裂,氯气中的一个氯原子代替了甲烷中的一个氢原子,生成了一氯甲烷和氯化氢。生成的一氯甲烷继续和氯气发生类似的反应生成二氯甲烷和氯化氢,以此类推分别生成三氯甲烷和四氯甲烷。
教师:甲烷和氯气按体积比1∶4混合,反应后产物的成分是什么?
学生1:只有四氯甲烷和氯化氢。
学生2:有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷及氯化氢。
教师:到底是哪位学生正确呢?下面我们就来研究一下这个问题,请同学们思考甲烷和氯气是否是同时断键,同时交换原子呢?(展示表1中数据)
学生:由于氯气中的氯氯键比甲烷中的碳氢键键能更小,因此更容易断裂。
教师:很好,请同学们观察一下甲烷和氯气反应机理的图片(见图2),并根据微观符号描述一下该反应的历程。
学生:光照后氯气分子首先发生断裂生成氯原子,氯原子和甲烷分子碰撞生成氯化氢和・CH3,・CH3再和氯气分子碰撞生成一氯甲烷和氯原子,氯原子接下去又发生碰撞,从而使反应延续下去。
教师补充:化学家对氯气和甲烷的反应提出如下的假设:
自由基理论很好地解释了甲烷和氯气产物的复杂性,随着科技的发展自由基反应已经不再是一种假设,利用电子顺磁光谱可捕捉到反应过程中自由基信息,证实了自由基历程的真实性。
设计意图:甲烷和氯气反应产物众多,学生在没有学习该反应的机理前往往会认为书本上甲烷和氯气的反应是逐步进行,通过自由基反应机理的学习可以有效地纠正学生的这一错误观点,并且使学生认识到学好反应机理的重要性。
学以致用 已知有机分子中同一碳原子上连接两个羟基是不稳定的,会自动脱水。
请在方框中填写加氧氧化的中间产物的结构式。
要证明这两种过程哪一种是正确的,我们仍然准备用同位素原子示踪法。用18O2和铜催化剂在一定的温度下氧化乙醇,下列有关说法中正确的是
(填字母序号)。
A.若18O只存在于产物H2O分子中,则说明醇的氧化是按①的过程进行
B.若在产物H2O分子中含有18O,则说明醇的氧化是按①的过程进行
C.若在产物乙醛分子中含有18O,则说明醇的氧化是按②的过程进行
D.若醇的氧化按②的过程进行,则18O只能存在于产物乙醛分子中
设计意图:及时巩固反应机理以及同位素示踪法等相关知识点,做到学以致用。
环节三 逆合成分析理论的具体应用
交流讨论 对于较复杂的有机物的合成,美国化学家科里提出的逆合成分析理论可以给我们提供帮助。逆合成分析法即分析目标分子结构,断开化学键将其拆解为更简单、更容易合成的前体和原料,从而完成路线的设计。请同学们找出下列有机物的断键位置并推测合成原料。
学生:高聚物可以断开主链2号碳和3号碳之间的碳碳键,推测出原料为乙烯和丙烯。环酯可以断开酯基中的碳氧键,推测出原料为乳酸。
能力提升 草酸二乙酯是合成医药的重要中间体,请你以乙烯为原料采用逆合成分析理论推导出合成该物质的方法。
写出有机合成路线图。
设计意图:逆合成分析理论是有机合成的重要理论之一,但仅仅介绍该理论并不能使学生有深刻印象,通过分析几个常见有机物的合成方法,将逆合成法的思路应用到具体的实例中去,有利于提高学生的有机推断能力,也使学生明白该理论在有机合成中的重要意义。
六、板书设计
七、教学反思
1.本节课的部分教学内容不属于高考考试范畴,因此有很多教师将教材中的这块内容简单处理或者忽略不讲,其实从教材的编排上看本专题是要告诉学生研究有机化学的方法是什么,以及过往的化学家是如何研究有机化学的,因此该章节更多的是侧重于过程与方法以及情感态度价值观的教育。学生在高一已经学习过必修1中的有机化学,该专题内容既是对高一内容的总结又是对后续不同种类有机物的学习做铺垫,同时也将高中有机化学和大学有机化学相衔接,拓展了学生的视野,有利于学生对将来是否从事有机化学研究提早进行职业规划。因此笔者认为本节内容不仅不能舍弃,还应充分挖掘教材中的素材,力求使课堂教学更加饱满,更加有内涵。
2.本节课的设计分为三个环节:环节一以合成青蒿素为背景使学生认识有机合成的意义;环节二以学生已知的合成乙酸乙酯为素材总结有机合成的一般方法;环节三以合成复杂有机物为例使学生了解逆合成分析理论在有机合成中应用。三个环节环环相扣,并将有机反应条件的选择、有机反应机理的研究融入其中,从而使学生对有机合成的流程有了更加全面的认识。同时在教学过程中还不断渗透情感、态度和价值观的教育,如将屠呦呦和青蒿素,美国化学家科里和匈牙利化学家海维西获得诺奖及电子顺磁光谱检测自由基等科学界的成就及现代前沿科技介绍给学生,使学生意识到化学不仅仅是停留在课本上的知识而且还是一门很有研究价值的学科。
现代有机合成工业不断的发展,其化工产品制造过程中的催化剂种类也不断增多。其中非金属有机催化剂是有机化学反应中十分重要的一种催化剂,其工艺的成熟引起了有机化学的一场重要的变革。由于非金属有机催化剂的催化性能比较好,逐渐取代了其他的催化剂,成为有机化学反应中催化剂的主流。随着科学技术的不断发展,不同种类的非金属有机催化剂也不断被研发出来,不断地革新有机化学反应的催化剂使用,成为了现代有机化学的前沿研究领域。
一、非金属有机催化剂
非金属有机催化剂指的是具有催化剂的基本性能,但元素中不含有金属离子的有机化合物。其催化的原理是通过分子中含有的氮、磷等元素与被反应物的化学键结合从而形成活化的中间体,随后利用自身的结构来控制形成不同产物。目前非金属有机催化剂主要有三大类,一类是有机胺类、一类是有机磷类、一类是手性醇类质子催化剂。相比较于金属有机催化剂,非金属有机催化剂有更好的催化性,在尤其是当应用与不对称合成的时候,经其催化的反应大都有很好的收率和对映选择性。另一方面,非金属有机催化剂具有成本比较低廉、更容易制造、更容易保存等优势,使得其不断替代金属有机催化剂,成为有机催化剂的主流。目前,我国对于非金属有机催化剂的利用还是刚刚起步阶段,对于非金属有机催化剂的理论研究比较多,但在实际应用中仍然不多,许多化学反应还仍然未找到合适的非金属有机催化剂,只能够使用金属有机催化剂,因此,对于非金属有机催化剂的各个方面的研究实验还是十分必要的。本文就目前已经有的非金属有机催化剂的利用原理做一个简单的汇总,对于一些新的非金属有机催化剂的利用做一个简单的展望。
二、非金属有机催化剂在有机化学反应中的应用
1、重新排列分子结构反应
重新排列分子结构指的是对于分子中的碳骨架进行重新排列,从而发生结构的异化,其模式是一个取代基从一个原子转移到另一个原子中,在非金属有机催化剂的催化过程中,使用的是类似的原理,使用有机叔磷作为催化剂,在化学反应过程中使得叔磷和三建发生加成反应,三苯基膦脱除后又与三苯基膦进行加成,从而生成共轭二烯酮。一个催化反应就完成了,这样一个反应的效率比较高,而且比较简单,在大生产中能够直接用于生成中间体。
2、环加成反应
环加成反应指的是两个共轭体系的分子结合成一个环状分子的反应,是使得两个小分子结合形成一个比较大的环状分子的过程。像是利用丁二烯酸酯和贫电子烯烃在非金属有机催化剂的催化作用下发生环加成反应,形成了环戊烯,或者是通过非金属有机催化剂的催化作用,使得丁二烯酸甲酯和芳环发生环加成反应生成相应的环加成产物,两种反应都是通过原有物质中的烯的结构,在非金属有机催化剂的催化作用下,生成偶极子,再通过加成的方式形成了大型环状分子;另外一种环加成的方式是利用反应的过程中生成的中间体,利用非金属有机催化剂的催化作用使得醛逐渐加成形成环加成的产物,像是乙烯酮和三氯乙醛的加成反应;此外,环加成的原理还包括不对称的环加成反应,Diels-Alder反应等等不同的方式。
3、缩合反应
缩合反应是指一个以上的有机分子在催化剂的作用下形成一个大分子的反应,在这一过程中往往会失去比较小的分子像是水分子或者是一些结构比较简单的分子。在有机化学反应中,缩合反应包括羟醛缩合反应即烯胺上的氮原子与羧基上的氧原子以及醛羰基上的氧原子共享同一个氢原子从而发生缩合反应,也包括米希尔加成、罗宾森环化反应等等。
4、共轭加成
共轭加成是指共轭体系的两侧或者是中间的原子发生加成从而形成共轭加成反应体。共轭加成包括硫醇的共轭加成、多氮化合物的共轭加成。其原理都是在非金属有机催化剂的作用下,共轭体系中的两个原子发生了加成反应形成新的物质,其反应的对映选择性比较高,因此反应的效果比较好。5、氢氰化反应氢氰化反应通过醛和氰化氢在非金属有机催化剂的催化作用下生成手性氰醇,作为一种十分重要的反应中间体。原本手性氰醇的生成比较复杂需要使用氰酶进行催化,但由于非金属有机催化剂的使用,同样能实现反应过程中的高转化率和高对映性,因此极大的提高了手性氰醇的生产效率。另外一种是亚胺的氢氰化,其原理与手性氰醇生成的原理是类似的。
6、烷基化反应
烷基化反应是指有机化合物中的碳氮氧中的氢原子被烷基替代,从而形成新的烷基化产物。其包括了不饱和双键烯丙基化等不同种类的烷基化反应。
三、结语
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.
一、高中有机化学的知识体系
高中有机化学知识建构在学生已有知识和经验之上.从内容上看,九年级化学出现了煤和石油、天然气、乙醇、蛋白质、糖类、油脂和有机合成材料的相关知识.让学生知道一些基本的常识,了解有机化合物特点,为高中《化学2》中有机化学和《有机化学基础》的学习奠定了基础,符合认知规律,体现了课程标准提出的“认知性学习目标”、“技能性学习目标”、“体验性学习目标”的水平从低到高的要求.有机化合物的组成与结构有机物的结构、分类和命名是学习有机化学的基础.确定有机物的组成和结构时,教材介绍了科学家及现代化学中常用的一些方法.有机物结构的介绍并没有涉及具体的有机化合物,重点放在系统的、较抽象、具有规律性的有机化学基本知识上,如有机物中碳原子的成键方式、有机物结构的表示方法、同分异构体的识别等.有机化合物的性质与反应结构决定性质,有机化学中,官能团决定了有机化合物的类别和化学性质.教材中介绍有机物的性质和反应时,均是通过典型物质的性质来归纳、演绎具有相同官能团的同一类别的物质的性质和反应.也是在学习有机物性质的同时认识了基本的有机反应类型:取代、加成、氧化、加聚、缩聚等.有机化合物的合成与应用教材在介绍完有机物的性质之后,紧接着出现了有机物的合成.从简单的由乙烯合成乙酸乙酯,再到稍微复杂的有机物的合成.对学生而言,合成时要考虑到选料的选择,经历的过程,还要综合考虑需要的条件.当然学生学习有机物的合成和应用还能更直接的体会到有机化学的价值,可以更好的服务和造福人类.
二、高中有机化学的知识体系的特点
组成与结构的复杂性和无机物相比,有机物数目众多,其原因是:①有机物组成丰富.不同的有机物中,碳原子数量可以是1、2个,也可以是几千、几万个.很多有机物不仅含有碳、氢元素,还含有S、O、N、P、Cl、Br等元素.②有机物结构多样性.首先,碳原子的成键方式多样;其次,有机物存在同分异构现象.分类与表征的困难性有机化合物的反应主要是官能团发生变化,官能团是对有机物分类的依据之一.然而,很多有机物拥有两个或两个以上的官能团,此时,对它们进行分类就显得比较复杂.此外,描述有机物可以采用多种方法.有结构式、结构简式、键线式等.有机物还可以直接用分子式、最简式、电子式表示,也用比例模型和球棍模型表示其空间构型.性质与反应的丰富性有机物在发生反应时,分子的各部分可能都受影响,使得有机反应就变得非常复杂.具体体现为:①副反应很多.由于有机物的分子中各部分相互影响,就使得反应并不限定在分子某一特定部位发生,往往并不是按照某一个反应定量进行,常常会多种反应同时进行.②反应条件影响大.反应条件的变更往往会产生完全不同的产物,有机化学反应的条件控制就显得更为重要.③不同官能团之间相互影响.很多有机物往往含有多个官能团,而官能团的不同决定了性质的不同,所以很多有机物在与另一种物质反应时往往会发生多重反应.合成与应用的多样性不同的官能团性质不同,转化的方式也不同,有机物的合成有时就会出现多种选择.比如:由乙烯合成乙酸乙酯,最终是乙醇和乙酸发生酯化反应得到,乙醇来自乙烯先与水的加成,乙酸则可以有多种路线合成:可以先由乙醇催化氧化到乙醛,乙醛再氧化到乙酸;也可以由乙烯氧化到乙醛,乙醛再氧化到乙酸;还可以乙烯直接氧化到乙酸.
三、高中生学习有机化学的能力要求
【关键词】高中化学;有机化学;教学方法
现阶段我国教学事业发展较快,社会以及相关教育部门更加重视各个阶段的教育工作。当前高中化学教中有机化学是重要的基础教学内容,做好有机化学的教学环节也是当前高中化学教师研究的重点教学方向。
一、掌握有机化学的发展趋势是进行教学的前提
当前在高中化学教学中要做好有机化学的教学工作,首先需要让学生对于高中化学有明确的认知理解。教师要在教学中引导学生掌握有机化学的实际发展。目前阶段的有机化学分为三个时期,分别是提取时期、创立时期以及后期的发展阶段。提取时期主要是人们通过有机化学的知识对要去进行研究提取。创立时期主要指的是化合物的基本合成,比如乙酸和油脂等化合物的创立。后期发展是目前有机化学主要的发展趋势,以量子力学为基础构建现代结构理论体系,合成了较多复杂的天然物,以上这些就是有机化学的基本概述。
二、了解有机化学教学难点,强化知识点与高考命题特点的联系
现阶段化学教学课程标准与过去教学大纲之间的目标存在着相应的差异性,所以教师在教学过程中要更严格按照教材的内容来把握教学的范围。比如现阶段化学教材中增加了“溴乙烷”而删减了“乙二醇、甲醛和乙二酸”等。
起初大多数学生在接触学习有机化学时,都表现了极高的兴趣。但是随着课程学习难度不断深入,大多学生会感受到有机反应方程式较为难写,在化学式同分异构体的书写中表F能力较差,知识网络化的程度较差,知识迁移能力较差等情况。当前新课标理念下的理科综合卷中的有机化学部分仍旧对传统的有机化学热点内容较为关注,其中以社会生活、医药以及新材料等内容为教学背景材料,来综合考查学生对于有机化学知识的理解掌握程度。既测验了学生对于基础知识的理解掌握程度,又能以实验题的内容标准来考察判断学生的综合能力。
三、高中化学有机化学的教学方法探析
1.以教材内容为引导,落实化学教学的目标
目前高中化学教材中包含许多有效的教学框架栏目对学生的学习提供了明确的方向引导。教材中的“交流与讨论”、“拓展视野”等栏目,教师要充分发挥出其实际作用,以此对学生开展积极性的引导。教材中所包含的此类知识点能够有效提升师生之间良好的互动性,为高中化学教师的教学提供有效的教学空间,能够为学生创设更多样化的学习环境。在实际教学过程中,教师可以通过多样化的教学方法引导学生去探究教材中教学内容所包含的教学价值。
例如在日常教学过程中,教师可以通过教材中的“回顾与总结”的内容,为学生梳理教学的主体以及知识内容的细节部分,引导学生进行全面有效的思维探究,提高学生的自我评价方法。在教学过程中,教师主要起到引导作用,探究性的活动让学生完全自主化学习。教师再通过的对学生的问题进行全面总结,创设更为有有效的探究性学习环境,引导学生有效地解决问题。
2.以课程标准来提升学生的探究能力和学习能力
通过化学教材中所设置的“活动与探究”环节,教师要在教学过程中着重培养学生的自主探究能力和学习能力,从而有效提升有机化学的教学成果。教材中的内容都是根据现阶段高中学生自身的实际情况而制定的,内容难易度都有明确的层次划分,教师要在有机化学的理论教学中加强对学生实践技能的培养,使得学生的学习能力有效提升。比如在验证该反应为取代反应的实验中,严重卤代烃中的卤素,教师可以为学生准备相关的实验材料以及实验试剂,让学生进行试剂添加观察相关的实验现象,从而得出有效实验证明。
3.建立有机化学的知识体系
教师要在日常教学过程中对有机化学的知识价值进行深度探究,逐步辅助形成有机化学的知识体系。比如在教学卤代烃时,教师可以通过探究性的实验让学生掌握教学知识点。比如溴乙烷在NaOH溶液中进行充分的水解过程。教师在探究性实验开始之前为学生提出相关的探究性问题,如果在实验中没有各类添加试剂,能够判断出溴乙烷在加热过程中在NaOH溶液中的化学反应情况吗?让学生在预习理论知识的基础上对水解现象进行自主探究,以此来提升高中生的创新探究性思维能力以及科学素养,从而有效提升有机化学的教学质量。
四、结语
总而言之,当前我国科学技术发展迅速,有机化学已经与多个学科之间也有着密切的联系。有机化学与生活中各类实际应用较为明显,所以当前加强有机化学教学具有重要的作用。
参考文献:
[1]陈喜有.高中化学教学中优化有机化学教学方法[J].中学生数理化(教与学),2016(12):9.
[2]刘璐.浅谈高中有机化学教学的策略[J].新课程・中学,2014(6):36-36.
[3]黄兆金.有机化学在高中化学教学中的重要作用[J].教育界,2015(19):128-128.
摘 要:有机化学是医学院校的一门重要基础课。近年来,随着教育教学改革发展,使医学有机化学的教学面临不少困境,如理论课时的减少,学生人数的扩增,学生基础参差不齐等。对此,本文作者分别提出了具体解决方法,并在实践中进行了应用,取得了良好的教学效果。
关键词:有机化学论文
有机化学是一门集理论性、实践性和系统性为一体的学科。医学有机化学是医学、药学以及生命科学等相关专业的基础课程之一。它衔接无机化学,并为后续的生物化学、微生物学、免疫学、药物化学、药理学和医学检验等课程提供了必备的基础知识和基本理论。医学有机化学的内容虽与化学、化工、生物工程等专业的有机化学课程大致相同,但教学的侧重点、教学的方法须有所差异,对任课教师也提出了更高的要求。笔者从自身的教学实践出发,从以下4个方面谈医学有机化学教学实践中。
一、了解学生化学基础
笔者所在学校的医学专业面向全国招生,而现阶段各省或地区的高考政策不尽相同,部分新生参加了化学学科的高考,因而具有较为系统的中学化学知识结构,同时对基本的元素、物质以及化学反应有一定的认识,这类学生具备较好的学习医学有机化学的基础;另有部分考生,未参加化学学科的高考,在高中阶段学业水平测试之后便停止了化学的继续学习,这部分新生的中学化学基础薄弱,普遍存在概念模糊,对元素、官能团的认知不清以及对化学反应几乎一无所知的问题,这些问题导致这部分学生学习困难,课堂参与度低,进一步导致学习兴趣和信心的丧失,最终难以顺利完成该课程的学习任务。
针对不同生源的中学化学基础参差不齐的情况,我们不仅需要在合班上课时考虑班级合理编排,更需要在课堂教学中照顾到基础薄弱的学生,同时满足基础较好的学生更高的学习需求。另外,我们尝试适当安排时间对基础薄弱的学生单独进行中学化学的重要知识点的回顾和讲解,将有利于这部分学生跟上该课程的课堂教学进度,也有助于他们对后续课程的学习。
二、引导学生系统建立有机化学知识结构
多数有机化学教材,包括该校使用的医学有机化学教材均按照化合物类型(如烷烃、烯烃、炔烃、芳烃、醛酮、羧酸及其衍生物、糖、氨基酸和蛋白质……)进行章节编排,虽利于学生依据化合物类型建立知识结构,但各章节内容仍稍显分散,知识点较为繁杂,学生掌握不易。为了学生能够从最基本的有机化学概念、原理出发建立完善的有机化学知识体系,我们有意识地加强了绪论部分尤其是关于有机结构和有机反应的基本理论的阐述。
比如:绪论中我们介绍有机化学反应包含两个基本的组成:反应物共价键的断裂以及产物共价键的生成。共价键的断裂方式只有两种:异裂和均裂。前者产生自由基,后者产生离子对,两者均为有机反应的活性中间体,大多数有机反应与这两种活性中间体的生成及参与有关,从而派生出有机反应的三个基本类型:自由基反应、离子型反应(亲核或亲电反应)以及协同反应。
在后续章节的讲解中,我们将具体反应归属到上述基本反应类型进行讲解。比如:讲解烯烃的化学性质时,引导学生关注碳正离子如何形成、如何稳定以及如何参与化学反应;讲解羟醛缩合时,引导学生关注碳负离子如何形成、如何稳定以及如何参与亲核反应。这样不仅让学生能够从根本上理解反应,并且能够围绕基本反应的类型及活性中间体,将内容庞杂的知识点进行归类并逐步建立相应的知识体系。
三、注重有机化学与医学的学科交叉
有机化学之所以成为医学专业的基础课程,不仅因为有机分子是构成动物、植物体的基本单位,体内的物质转换及能量传递也均与有机化学反应息息相关。在医学有机化学的教学中,我们有意识地引入相关的医学知识,在强化对知识点理解的同时,阐释相关的生物学或医学现象,从而提升学生对有机化学的学习兴趣和热情。例如:在讲解立体化学这一章节时,我们开篇即以“反应停”(沙利度胺)事件为例,让学生认识到确定化合物立体构型的重要性。在20世纪50~60年代,“反应停”在临床上被普遍用于抑制孕妇的妊娠反应,但随之而来的大量“海豹畸形婴儿”的出生使该药物被禁止使用。后来的研究表明,当时使用的药物“反应停”实际为一对对映体混合物,即安全的R构型及致畸的S构型的混合物。通过这一实例,学生自然意识到立体化学对于有机化合物结构的重要性,课堂专注度也显著提高。
在具体章节的讲解中,我们还尝试以常见药物分子为例来阐释相关的官能团或者分子片段,做到医学、药学知识与有机化学知识点的融合。比如:在羧酸及其衍生物的讲解中,我们以青霉素等为例向学生介绍了含特殊结构片段――“β-内酰胺”的一类抗生素,使学生对酰胺的理解得以强化。同时,我们还对青霉素的发现、发展和临床应用背景进行了介绍,从而一定程度上激发了学生对医学研究的兴趣。如图1
关键词:医学有机化学 教学 探索 知识结构
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)12(b)-0236-02
有机化学是一门集理论性、实践性和系统性为一体的学科。医学有机化学是医学、药学以及生命科学等相关专业的基础课程之一。它衔接无机化学,并为后续的生物化学、微生物学、免疫学、药物化学、药理学和医学检验等课程提供了必备的基础知识和基本理论。医学有机化学的内容虽与化学、化工、生物工程等专业的有机化学课程大致相同,但教学的侧重点、教学的方法须有所差异,对任课教师也提出了更高的要求。笔者从自身的教学实践出发,从以下4个方面谈医学有机化学教学实践中的
1 了解学生化学基础
笔者所在学校的医学专业面向全国招生,而现阶段各省或地区的高考政策不尽相同,部分新生参加了化学学科的高考,因而具有较为系统的中学化学知识结构,同时对基本的元素、物质以及化学反应有一定的认识,这类学生具备较好的学习医学有机化学的基础;另有部分考生,未参加化学学科的高考,在高中阶段学业水平测试之后便停止了化学的继续学习,这部分新生的中学化学基础薄弱,普遍存在概念模糊,对元素、官能团的认知不清以及对化学反应几乎一无所知的问题,这些问题导致这部分学生学习困难,课堂参与度低,进一步导致学习兴趣和信心的丧失,最终难以顺利完成该课程的学习任务。针对不同生源的中学化学基础参差不齐的情况,我们不仅需要在合班上课时考虑班级合理编排,更需要在课堂教学中照顾到基础薄弱的学生,同时满足基础较好的学生更高的学习需求。另外,我们尝试适当安排时间对基础薄弱的学生单独进行中学化学的重要知识点的回顾和讲解,将有利于这部分学生跟上该课程的课堂教学进度,也有助于他们对后续课程的学习。
2 引导学生系统建立有机化学知识结构
多数有机化学教材,包括该校使用的医学有机化学教材均按照化合物类型(如烷烃、烯烃、炔烃、芳烃、醛酮、羧酸及其衍生物、糖、氨基酸和蛋白质……)进行章节编排,虽利于学生依据化合物类型建立知识结构,但各章节内容仍稍显分散,知识点较为繁杂,学生掌握不易。为了学生能够从最基本的有机化学概念、原理出发建立完善的有机化学知识体系,我们有意识地加强了绪论部分尤其是关于有机结构和有机反应的基本理论的阐述。比如:绪论中我们介绍有机化学反应包含两个基本的组成:反应物共价键的断裂以及产物共价键的生成。共价键的断裂方式只有两种:异裂和均裂。前者产生自由基,后者产生离子对,两者均为有机反应的活性中间体,大多数有机反应与这两种活性中间体的生成及参与有关,从而派生出有机反应的三个基本类型:自由基反应、离子型反应(亲核或亲电反应)以及协同反应。在后续章节的讲解中,我们将具体反应归属到上述基本反应类型进行讲解。比如:讲解烯烃的化学性质时,引导学生关注碳正离子如何形成、如何稳定以及如何参与化学反应;讲解羟醛缩合时,引导学生关注碳负离子如何形成、如何稳定以及如何参与亲核反应。这样不仅让学生能够从根本上理解反应,并且能够围绕基本反应的类型及活性中间体,将内容庞杂的知识点进行归类并逐步建立相应的知识体系。
3 注重有机化学与医学的学科交叉
有机化学之所以成为医学专业的基础课程,不仅因为有机分子是构成动物、植物体的基本单位,体内的物质转换及能量传递也均与有机化学反应息息相关。在医学有机化学的教学中,我们有意识地引入相关的医学知识,在强化对知识点理解的同时,阐释相关的生物学或医学现象,从而提升学生对有机化学的学习兴趣和热情。例如:在讲解立体化学这一章节时,我们开篇即以“反应停”(沙利度胺)事件为例,让学生认识到确定化合物立体构型的重要性。在20世纪50~60年代,“反应停”在临床上被普遍用于抑制孕妇的妊娠反应,但随之而来的大量“海豹畸形婴儿”的出生使该药物被禁止使用。后来的研究表明,当时使用的药物“反应停”实际为一对对映体混合物,即安全的R构型及致畸的S构型的混合物。通过这一实例,学生自然意识到立体化学对于有机化合物结构的重要性,课堂专注度也显著提高。
在具体章节的讲解中,我们还尝试以常见药物分子为例来阐释相关的官能团或者分子片段,做到医学、药学知识与有机化学知识点的融合。比如:在羧酸及其衍生物的讲解中,我们以青霉素等为例向学生介绍了含特殊结构片段――“β-内酰胺”的一类抗生素,使学生对酰胺的理解得以强化。同时,我们还对青霉素的发现、发展和临床应用背景进行了介绍,从而一定程度上激发了学生对医学研究的兴趣。如图1
4 传统教学手段与现代教学手段相结合
有机化学虽然是一门经典的理论学科,但是课程讲授中也需要表达有如电子轨道、分子轨道、化合物空间结构以及反应机理、反应历程等较为具象化的内容,因而多媒体的使用可以帮助学生理解和记忆相关内容、培养空间思维能力,从而提高教学效果。多媒体课件中,内容的呈现方法还应做到多样而丰富,比如:我们课堂上利用Flas等形式向学生展示反应历程、反应现象以及部分实验的操作方法,取得了很好的效果。此外,在教学中仍然需要板书课堂内容的提纲和要点,以便于学生课堂记录并迅速把握重要的知识点。
参考文献
[1]陆阳,刘俊义.有机化学[M].8版.北京:人民卫生出版社,2013.
关键词:有机化学;无机化学;应用
随着人们认识的水平的提高,科学技术的发展,无机化学和有机化学的界限已经越来越模糊,二者之间的联系也慢慢被开发出来。
1无机化学与有机化学的基本内容
无机化学是对所有化学元素及化合物的性质和反应进行研究。近代的无机化学的发展主要分三个步骤,一是搜集科学知识,化学最注重的就是实验,搜集事实就是为实践做验证,自然界的现象变化复杂,通过直接的观察不能够得到事物的本质,而且两个事物之间在一定的条件作用下有可能发生反应,这些现象都必须通过更可靠的实验进行验证。只有获得了正确的事物事实,然后根据熟练的技术和科学的仪器来对这些进行检验。二是确定定律,定律是通过归纳相似的事实而成,而相似的事实是大量科学的所在,并将这些科学的知识进行比较分析,取其精华。三是学说的建立,化学定律中是互相联系的,只有建立一个学说才能够将其中的联系进行总结。有机化学是研究碳元素的结构和性能,有机化学中都具有碳原子,其中有机化合物的结构是共价键,这也是有机化学和无机化学联系的关键。通过对有机化学的研究,可以了解到生物的呼吸作用和整个新陈代谢的过程。有机化学的合理应用可以对疾病的预防、控制等起到中间的作用。
2无机化学在有机化学中的应用
无机化学中的分子化合物是通过共价键联合起来的,无机化学中的分子结构不但包括共价键,还离不开离子键和金属键的发展。共价键也称电子配对,或者分子轨道,是在分子内进行运动。对于无机化学的共价键讲述的是无机物的形成和发展的本质,在充分利用好模型的同时,建立了轨道的空间形象,并对简单的有机分子构成进行了更为科学的描述,为有机化学的分子结构形成和发展打下坚实的基础。分子的轨道理论是从分子的运动出发,去研究每个电子的运动状态。无机化学中对分子的应用主要是通过分子轨道理论进行的,但是却通过共价键的理论解释的,这些都建立起了有机化学和无机化学间的联系。通过对共价键的研究,将无机化学中的内容进行总结和整理,再运用到有机化学的分子中去,这两种理论互为补充,二者共同作用到有机分子中去。比如两种有机分子是平面结构的共同体系,在定域键的作用下,通过共价键理论,就构成了分子的骨架,有机化学中的碳元素加入到平面结构中构成一个垂直的轨道,通过各种平面的组合重叠构成一个中心键,并在整个骨架中进行反复的运动,最后可以形成离域键。离域键的性质与有机化合物的性质相关性很大,在一个酸性的离域中加入一些有机化合物可以减轻碱性物质,稳定离域,这样才能够将无机化学合理的应用到有机化学中。无机化学中无论是共价键还是其他键都有固定的参数,这个参数结合了无机物可以更好的描述分子的空间,参数的强弱代表着电极的正负,在有机化学中这就是共价键的基本属性。有机物中即使是相同性质的键也存在着不同的分子变化,因为有机物组成的复杂性,原子间还会相互影响,这就会导致不同键之间的变化。有机分子的应用就是通过不同键的功能实现的,具体的正负极性是通过键来衡量的,而无机化学的分子的正负极性拥有更为详细的描述,然后再通过空间模型的构建消除或者抵消之间的排斥性,为有机化学的发展打下基础。共振理论是无机化学应用到有机化学中的重要理论基础。这一理论的发现和发展证明了离域键的存在,而且一些化合物的性质和结构并不相符,这剧需要利用共振来重新定位。共振理论对有机化学的分子结构和性质的解释有着重大的作用,在现代的化学体系中也是较为先进的。在无机化学中的分子结构也得到了相关的应用。不同的化学符号结构中的长度不尽相同,通过共振理论能够将分子结构进行合理的安排。在一些含氧酸的元素中酸性较强,这可以通过共振来进行研究,通过共振理论,可以对无机化学和有机化学进行更多的解释。
3结语
无机化学和有机化学都是化学界的基础,构成了化学的重要理论,只有将无机化学和有机化学进行良好的结合,并将无机化学有效的运用到有机化学之中,无论是有机化学还是无机化学,只有将二者结合起来研究才能够创造出更好的化学理论和技术,完成更高的目标,只是单一的发展无机化学或是有机化学,都无法对化学界的发展进行有效的质变。
参考文献:
[1]定性及定量共振论[J].张爱清,沈长虹.中南民族大学学报(自然科学版).2014(02).
[2]共振论与有机化合物的酸碱度[J].李钦玲.青海师专学报.2015(03).
[3]无机化学理论与实验课程的教学改革与实践[J].詹秀环.周口师范高等专科学校学报.2015(05).
关键词:教学内容;有机化学;学习兴趣;教学质量
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)44-0105-02
一、引言
有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用以及有关理论和方法学的科学。作为化学学科重要的专业基础课之一的有机化学,其内容渗透至各个学科,是理工科院校化学、制药、化工、应有化学、高分子、生物、材料、冶金环境等专业的必修的主要基础理论课程,为后续理论课程、毕业论文、科研工作、生产实践打下必要的基础,因此其重要性是不容置疑的。笔者近年一直从事有机化学的教学与科研工作,认为提高有机化学教学质量和水平关键在于提高学生学习兴趣。本文结合近年在有机化学教学的探索与实践,就兴趣缺失的原因及如何在课堂教学中将教学内容与社会生活、企业生产、化学史、学科前沿结合,谈谈体会和实践。
二、学生学习有机化学兴趣缺失的原因
美国心理学家和教育学家布卢姆说:“学习的最大动力,是对学习材料的兴趣。”“有志必有趣,有趣必有志,趣从志生,志能生趣。”对有机化学兴趣的缺失不仅影响学生对知识的掌握、能力的培养,甚至影响学生情感品质的培养。可见提高学生学习有机化学兴趣,是理工科化学类有机化学教学重中之重。目前部分学生对有机化学学习兴趣缺失的原因主要有以下几点。
1.有机化学学科的原因。有机化学学科本身具有“多”、“杂”、“抽”、“偏”等特点,因而学生难以对有机化学产生兴趣。有机化学种类繁多,体系庞大,结构复杂,物理、化学性质多样,学生不易理清线索,不易构建出完整的知识体系;有机化学存在大量抽象概念、理论,如原子、分子、晶体结构、电子云、化学键、活化能、立体化学、反应机理等,学生不易形成形象思维和抽象思维,不易发展化学思维和创新能力;有机化学普遍性中存在特殊性,一般规律中有特例,学生不易把握区分点,不易熏陶化学情感,难以激发终身从事有机化学工作的志向。
2.学生的原因。学习目的不明确,动力不足造成兴趣缺乏。部分化学类的学生对化学类专业并不了解,不感兴趣;部分学生对自己的未来缺乏理想、没有目标、没有动力;部分学生虽目的明确,但带有强烈的功利色彩,没有真正在学习过程中提高自己的专业技能;部分学生学习态度不端正,意志不足,不能培养学习兴趣。对于内容抽象、思维跳跃较大、理论性较强、趣味性较少的有机化学的学习更需要学生自主钻研,但有的学生缺乏吃苦精神和深入钻研的精神;有的学生享乐主义、功利主义思想严重;有的学生因学习成绩不理想而自暴自弃等;有的学生学习方法和大学学习要求不适应、专业学习与业余兴趣间存在矛盾及心理上的不适应进一步制约了大学生对学习有机化学兴趣的培养。
3.教师素质因素。教师的品行修养、专业素质、学术背景和科研成果、授课水平及教学研究也影响学生的学习兴趣的培养与提高。
三、丰富教学内容,激发大学生学习有机化学的兴趣
在充分考虑本校理工融合的应用型人才培养的实际和教学要求,本文结合近年在有机化学教学、科研工作的实践,就如何提高化学专业学生的学习兴趣的问题,谈一些教学内容上的体会和尝试。
1.与日常生活紧密联系。有机化学是一门应用性很强的科学,与日常生活息息相关。教学的目的不仅是要求学生掌握有机化学知识及技能,学会观察、分析生活中的化学现象,而且要会自觉运用所学知识解决生活中的问题。故在教学中,首先,引导学生让他们明确有机化学在日常生活中的重要性,密切关注有机化学与日常生活的紧密联系。其次,引导学生用学到的有机化学知识为生产生活服务,学以致用。如在烷烃自由基反应中,联系到重大疾病的预防、材料抗老化,引起学生的思考;烷烃的应用中,联系到汽油的质量,再拓展到军事武器的装备与国防事业,唤起学生的社会责任感及使命感;介绍烯烃时,引入水果、鲜花的催熟,再联系水果、鲜花的保鲜;烯烃的聚合反应讲解结束后,让学生从感受所穿衣服的外观稳定性、坚牢耐用性、穿着舒适性等,再拓展到材料性质、应用;介绍醇的磺化反应时,引入表面活性剂及其在洗涤、化妆品等日化、药品、石油开采及选矿等行业中的应用;讲解醇与磷酸反应时联系现代农药,引入现代解决粮食问题的措施;讲解醛与亚硫酸氢钠的反应、含氮化合物与亚硝酸钠的反应,使学生关注食品安全问题等。将日常生活与教学内容紧密结合,让学生体会到有机化学无所不在,学习有机化学有广泛的用武之地,促进学生以积极的态度、振奋的精神投入有机化学的学习中,感觉到学习有机化学其乐无穷,增强学好化学的自信心,激发学生的化学学习兴趣。
2.与社会实际紧密结合,关注社会问题。有机化学在推动科技发展、社会进步,提高人类的生活质量,改善人类的生存环境的努力中,已经并将继续显示出它的高度开创性和解决重大问题的巨大能力。在有机化学教学中,应将理论联系实践,引导学生关注人类生存、社会经济发展、国防计划、人的自身发展等重大社会问题。如介绍卤代烃时,介绍含卤素的及其在医药中的应用,介绍氟利昂,提到臭氧空洞的形成及危害,让学生意识到科学技术是一柄双刃剑,既能造福人类,又能给人类带来灾难。讲解Williamson合成醚的反应时,在讲解反应机理的基础上,以既能提高汽油抗震性又能无铅化、不造成环境污染的添加剂甲基叔丁基醚为例,介绍了工业上原子利用率为100%的甲基叔丁基醚的绿色合成方法,让学生意识到工艺的先进性对生产重要;苯甲醚的制备,介绍书本上的甲基化试剂硫酸二甲酯后,介绍现在工业上用无毒碳酸二甲酯使反应变得绿色经济环保。介绍羧酸与醇反应生成酯,广泛应用在药物、食品添加剂、塑料生产中,但最典型的催化剂是强酸,腐蚀设备的同时又污染环境。有机化学正视这个现实,不断用有机化学理论和知识去寻找绿色的、原子经济性的生产工艺,提高收率,成功地解决了污染问题。在含氮化合物及其反应的学习中即引入这些化合物在医药、染料、食品的应用,也讲解这些化合物的滥用,比如事件、食品安全事件、瘦肉精事件,让学生明白,科学提供知识,技术提供应用知识的方法,而价值观念则指导我们如何对待科学和技术。将社会实际与教学内容紧密结合,让学生体会到有机化学具有高度开创性和解决重大社会问题的能力,有机化学家负有重大的责任,而且可以大有作为。培养学生的社会责任感和创新精神,培养学生的辩证思维能力,进一步增强学生学好有机化学的信心和兴趣,使学生的有机化学素养和科技素质在教学中得以不断提高。
3.与科研工作结合,介绍有机化学前沿知识。随着科学技术的发展,有机化学从实验方法到基础理论都有了巨大的发展,显示出蓬勃发展的强劲势头和活力。我们结合教学内容,选择适当的科研实例进入课堂,将学术研究的最新成果转化为教学内容,让学生感受到所学的知识并不是抽象的理论、生硬的概念,而是身边活生生的现实,从而激发学生的学习热情,巩固其学习兴趣。如在讲完杂环芳香化合物和金属有机化合物后,笔者扩展到了近年来从事的荧光染料领域,介绍其发光机理及其在生物分析、能源、仿生催化、荧光探针、光电材料、医药方面的应用,这样既复习了前面的知识,又抓住时机,介绍了1905年诺贝尔化学奖得主拜耳在有机染料方面的研究,实现了他母亲所希望的“使我们这个世界更加多姿多彩”的愿望,促进了有机化学与化学工业的发展;介绍了2008年诺贝尔化学奖得主下村修、马丁·查尔菲、钱永健发现和研究的绿色荧光蛋白让科学家们就好像在细胞内装上了“摄像头”,得以实时监测各种病毒“为非作歹”的过程。讲完碳水化合物(糖、淀粉、纤维素)的性质后,将知识扩展本学院生物质能源研究所的研究的可再生资源转化:生物质能源的前体成分之一——生物质基多元醇,可以通过生物质水解,比如纤维素水解生成葡萄糖,然后加氢转化为山梨醇(六元醇)、乙醇、丙酮、丁醇或从植物或动物的油脂中富含的脂肪酸甘油酯水解中获得甘油(三元醇),它们进一步转化为燃料和化学原料。这些内容渗透到教学内容中,构建学生的知识网络体系,拓宽学生的知识视野,使学生深切感受到科学技术的飞速发展给社会带来的巨大变革,有助于激发学生学习有机化学的热情与兴趣,使其迸发出创新的火花。
4.与化学史结合。著名化学家傅鹰曾说过:“化学可以给人以知识,化学史可以给人以智慧。”有机化学学科的发展历史中蕴含着丰富的教学素材。我们在教学中将有机化学重要理论及重要的反应从它的孕育、产生和发展甚至扩展到蕴含的科学、人文精神及社会贡献去解读这些知识,将书本上静态、抽象理论和反应变成动态的、生动的、发展的知识。如范特霍夫和勒贝尔的碳四面体的结构理论、凯库勒梦中的苯环结构式、伍德沃德和霍夫曼的分子轨道对称守恒原理、布朗硼氢化反应、狄尔斯和阿尔德的D-A反应、格氏试剂的由来、黄鸣龙反应的偶然发现等。尽管这部分所占的教学比重非常小,但通过引入化学史,不仅能使学生从发展的高度,以开阔的视野,全面深刻地理解有机化学知识,把握有机化学发展的规律,而且能用发展的眼光去看有机化学的今天和未来,激起补充完善和发展化学科学的兴趣和动机,从而活跃思维,培养科学探索和创新精神,形成健全的人格,积极乐观的生活态度。
5.与哲学紧密联系。有机化学学科从诞生之日就与哲学密切联系。一方面,有机化学中蕴含着丰富的哲学思想,有机化学家在哲学的指导中不断成熟;另一方面有机化学的发展为哲学提供了事实依据,哲学观点在有机化学成果的推动下不断进步。我们在教学中注意将哲学观点融入教学:用唯物辩证法的观点,全面、联系地看待所讲内容,注意知识之间的前后衔接,使学生形成完整、系统的知识体系。例如让学生在烷烃同系物的状态、醇的溶解性、羧酸衍生物化学性质中体会质量互变规律;在卤代烃亲核取代反应、消除反应、芳环上取代基定位效应中感受对立统一规律;在烯炔还原、醛酮亲核加成、杂环芳香化合物酸碱领会共性和个性;在常温下、高温下烯烃与氢卤酸的不同生成物,炔在Lindlar条件下与碱金属在液氨发生还原得到顺式或反式产物,醇的分子内、分子间的脱水感受内因和外因的作用、现象和本质;由烷、烯、炔、卤代烃、醇、醛酮、羧酸、羧酸的衍生物相互转化中体会世界是普遍联系的;在杂化轨道理论、构象理论、共轭理论中进一步感悟到社会及人与人之间也需要相互配合、相互制约,才能有更好的发展等。教学中渗透着哲学思想,以简明的哲理突破抽象的有机化学问题,有助于学生掌握知识和技能,从而激发其兴趣,增强求知欲;有助于学生学会分析问题和解决问题的方法。
[关键词] 有机化学;绪论;教学;兴趣
[中图分类号] G423[文献标识码]C [文章编号]1673-7210(2011)04(a)-126-02
Design for introductory class medical organic chemistry
LI Shuang, WANG Haijun
(Qiqihar Medical College, Heilongjiang Province, Qiqihar 161006, China
[Abstract] Organic chemistry is a basic course in medical college. It is significant to learn organic chemistry. The introduction of organic chemistry is the first lesson to freshmen. It is important to them for the future study. Students understood the purpose of organic chemical by introduction “what is”, “what to learn”, “why to learn” ”how to learn” through our explaining of introduction class. Develop their interest in learning organic chemistry.
[Key word] Organic chemistry; Introduction; Teaching; Interest
有机化学是医学高等院校开设的一门重要基础课程,其教学目的是为了使学生掌握与医学有关的有机化学的基本概念、基本理论及其应用知识等,对学好医学知识有重要的作用,特别是为后续的生物化学、药理学课程的学习打下必要的基础[1]。但对于一年级的医学生来说,他们往往未能了解有机化学课的重要性,常认为只要学好那些直接讲授医学知识的课程就行,而对有机化学课不够重视,这给有机化学的教学带来相当大的压力。如何在短时间内激发学生学习有机化学的兴趣,并不断巩固和增强这种兴趣,笔者认为上好绪论课是关键。那么绪论课应该讲什么、怎么讲?结合几年的执教经验,为了使学生明确有机化学“是什么”、“学什么”、“为什么学”和“怎么学”这几个问题,本文从有机化学绪论课如何设计与讲授入手,为学生学好有机化学建立一个良好的开端[2]。
1 什么是有机化学
在讲解这个问题时,不要简单直接地给出一个抽象的概念,而要从教材内涵出发,引导学生。首先要简单地介绍一下有机化学的发展史及成就。在讲解这一发展史时可以引出“有机”一词的历史根源及它的建立和不断发展过程。接着介绍一下不同时期对有机化学的发展做出重大贡献的化学家。如首先将有机化学和无机化学分开的著名化学家柏哲里(Berzelius),打破生命力学说的韦勒(Wohler)、柯尔柏(Kolbe)和柏赛罗(M. Berthelot),提出分子轨道对称守恒原理的有机合成大师伍德沃德(Woodward)和量子化学家霍夫曼(Hofmann)等。通过这一部分的介绍和学习,能使学生领悟到一门学科发展的漫长和艰辛及这些化学家热爱科学,献身科学的崇高精神,从中受到启迪和教育[3]。
2 有机化学学习什么内容
这一部分主要是讲解有机化学研究的内容。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一门科学。我们主要研究的内容包括有机化合物的特点、分类方法、构造式的表示方法、有机反应的基本类型以及它们的物理性质和化学性质。这就是我们有机化学研究的范畴。通过讲解有机化学研究的内容,不仅使学生明确了“学什么”的问题,还使学生对有机化学有了进一步的理性认识,对学生学好有机化学有着积极的促进作用[4]。
3 医学生为什么要学习有机化学
通过前两个问题的讲述,学生对有机化学这门课有了初步的认识。接下来要向学生解释的问题就是“医学生为什么要学习有机化学”。讨论这个问题主要是让学生明确学习这门课程的目的。这部分主要是讨论医学与有机化学的关系。有机化学与医学的关系非常密切。医学的研究对象是人体的生命过程,人体是以生命物质为基础构成的,而生命物质绝大多数是有机化合物,如糖类、脂肪、蛋白质和核酸等。生命过程本身就是无数有机化学反应的综合表现,例如糖类分为单糖、低聚糖和多糖。血液中还有0.1%的葡萄糖,由血液输送到全身,在组织中发生代谢,提供人体所需要的能量。糖原是由许多葡萄糖聚合而成的,人体能把多余的葡萄糖转变为糖原储存起来,需要时糖原再水解生成葡萄糖,以满足人体需要。人的肝脏和肌肉中都储存有大量的糖原。核酸是人体内一类含有磷酸基团的大分子化合物,它在细胞内常与蛋白质结合以白质的形式存在。一切生物体内均含有核酸。随着医学各学科的研究向分子水平的发展,越来越多的生命现象归结为最基本的化学过程。再例如,某些疾病的发生与体内自由基的产生及消除的失衡有关;体内某些大分子的细微空间结构的改变可能是某些知名疾病的诱因。此外,有机化学还是研究药物构效关系的基础。近年来,随着新试剂和新反应的大量出现,对生物的不对称合成反应以及外消旋药物的拆分方法研究已成为发展最快的领域之一。这部分内容的讲解及举例能使学生认识到有机化学无论对现阶段其他医学基础课的学习,还是将来从事的临床工作都有举足轻重的作用,从而引起学生对学习有机化学的重视。
4 怎样学习有机化学
有机化学是医学院校的一门基础课程,为后续的专业课程的学习打基础,一般都在第一学年第二学期开课,面对的是刚刚迈入大学校门的新生。由于刚入大学不久,对大学和高中的区别,尤其是教与学的区别可能没有深刻体会,会继续用高中的学习方法。因此必须让他们明白,大学开设的课程一般具有课本内容多,上课进度快、信息量大、辅导课和习题课少、自习时间相对较多的特点。要想尽快适应大学的学习生活,必须做到三点:刻苦、自学和掌握适合自己的学习方法。有机化学的学习方法很多,比如:归纳法、比较法、结构分析法、读书指导法、理解记忆法、联想记忆法、复习记忆法等。这些学习方法并不是对每个人都适应,因为自身条件和兴趣爱好不同,所以一定要根据自身的特点而选择适合自己的学习方法。教师在介绍这些学习方法时,应该结合具体实例进行讲解。如介绍比较法时,可以结合甲烷、乙烯、苯、苯酚在一定条件下都能跟溴单质反应,但反应条件、反应现象、反应类型都不同,学习时进行重点对比,加深记忆[5]。介绍复习记忆法时,让学生以烷烃或烯烃为原料合成羧酸及其衍生物, 再将羧酸及其衍生物制备成卤代烃[6]。不管用什么学习方法,学生在学习有机化学过程中,都要抓住一条主线:结构决定性质,性质决定用途。
俗话说的好,好的开端是成功的一半,绪论作为有机化学的第一堂课,其作用不言而喻。如果能够在绪论部分的学习中使学生明确学习目的、内容,激发学生对有机化学学习的兴趣,将对后续的教学工作有很大的帮助。
[参考文献]
[1]赵雪梅.浅谈医用有机化学的教学体验[J].中国科技信息,2009,21(24):312-313.
[2]张,尹战海,李霞.浅谈生物化学绪论课教学[J].西北医学教育,2008, 16(3):608-609.
[3]李钦玲.有机化学绪论课讲解初探[J].青海师专学报,1991,11(3):79-82. [4]徐春祥.有机化学[M].北京:高等教育出版社,2009:1-8.
[5]殷焕顺,周杰,钱萍,等.有机化学绪论课的重要性及教学实践[J].广州化工,2007,35(2):61-63.
中学化学由两个大的板快组成:无机化学和有机化学,对于无机化学学生普遍觉得比较容易一些,而对于有机化学的学习,一直以来许多同学的难点,首先分子式复杂记不住,其次是有机的思维模式不容易建立起来,最后就是心理上惧怕有机化学。针对此状,我想谈一些有机化学的复习构想和建议。以减少我们在复习中的盲目性和无针对性。
1.学生情况调查分析
在进入有机化学复习之前,我们可以通过师生谈话,问卷调查,或者考试摸底等方式,得到第一手的信息,了解学生的现状,知道他们差在什么地方?为什么差?哪些地方是他们认为的难点。这样方便我们制定有效合理的复习方案。我通过这三种途径收集到了学生在复习之初的有机化学的认知水平:其一:学生对有机化学许多的基本概念理解模糊。其二:对各类有机反应能够发生的条件,以及各类有机反应的含义似是而非。其三:对于许多有代表性的有机物结构不清,性质不熟。造成做题时的艰难。其四:这也是有机化学中的高层次要求了,使得其对这类题的解答一筹莫展,这从而暴露了学生在知识的综合运用方面还十分欠缺。
2.对考纲的分析和对考试情况的分析
有机化学的复习不能复习太浅,也不能复习得太深,得有一个依据,这个依据就是我们的教材和我们的考试说明任何超越这个基础上的复习都是没有意议,费力不讨好的。纵观近几年的全国各地的理科综合考试在有机化学这方面的考核不论是考查的内容还是考查的方式以及考查的分值基本趋于稳定,大多数是以选择题,推断题的形出现:但不管怎么考都是围绕着 基本知识展开。对于有机推断就常以醇,醛,羧酸,以及酯展开。
3.有机化学的复习建议
对于高三化学的复习,不能再像以前上新课那样的上法。不能每个知识点都讲得细讲得慢,这样做一来时间不够三来都是学生学过的旧知识学生会听得没劲,老师虽然花了许多时间但学生的收效却很小。所以高三这一年的时间要把三年的内容复习完,如果没有计划,没有方法那么是很难达到有效的复习的。加之高考不仅考查了学生对学科知识的理解程度,更重要的是检测了学生的综合分析能力以及思维能力。因此这就为高三的复习提出了更高的要求,如何有效的将学生以往的零散知识联系起来形成一个有机的整体?这『是我们复习中必须思考解决的,一个问题。对于有机化学也是一样,我们可以把有机化学看作一个独立的部分,将其知识编制成一个网络。其实有机化学的规律性比无机化学规律性强,有机化学知识间的牵连大而广,如果从烃出发能够得到卤代烷可以通过一些反应得到醇类,醇类在氧化就能引出醛和酮,在氧化就能引出羧酸,在由羧酸和醇能得到酯(油脂),这其中还能引出许多有机反应类型。各个知识之间交连在一起,所以我们要有一套适合自己学生的有效的复习方法,才能将看似复杂的有机化学形成知识网络,才能真正将书本中的知识装入自己的头脑中化为己有。其实学生常常感到有机化学不难,可就是学不好,考不好。他们普遍感到知识琐碎,零乱,规律多而杂,因而不得要领。
3.1有机化学的系统复习要有“点”有“实”
有机化学系统复习的点就是知识点,能力点,实际点(联系工农业生产,环境保护等社会实际)在系统的复习中要将这三点融入其中。对于考点,知识点的把握通过教学大纲和考试说明能够抓住。通过许多方法使学生掌握不同层次的知识,比如对于易错的知识点,重点,难点教师可以设计成一个一个专题帮助学生突破,比如有机合成是个难点我们就可以将其设为一个专题。也可以让学生自己团结互助相互之间帮助掌握知识点,再此基础上将这些知识点运用起来分析问题解决问题。化学本身就和工农业生产以及环保等社会实际联系密切,这就要引导同学们留心身边的化学,运用已有知识解决实际问题。这里的“实”指得是落到实处。
3.2有机化学的系统复习要“有效”
在这里的效是指高效而且成绩显著,争取在短时间内,复习更多的东西。有机化学包括三个大的内容:烃类、烃的衍生物、以及糖类,油脂,蛋白质。这些内容 占了高二的大部分,如果教师在复习的过程中担心学生的知识点什么都遗忘完了,而采取按照教材的体系新课式的复习,这样内容多,可能复习不完,而且整个复习的过程中教师累,学生也不苦不堪言,更关键的是效果甚微。所以教师就应该有目的的、有重要点的复习,找出有机化学中的重点难点,以及学生的盲点,有计划有步步骤的帮助学生理清楚。
关键词:绿色化学理念;有机化学教学;渗透
中图分类号:O622 文献标识码:A
有机化学的不断发展一方面促进了人类生活质量的提高,另一方面则对生态环境产生了严重污染。绿色化学则有助于从源头上遏制污染。有机化学是大学阶段药学专业的基础课程,绿色化学则是有机化学发展的新阶段。因而,在有机化学教学中渗透绿色化学,是教学改革的发展方向之一。
1.有机化学教学渗透绿色化学的重要意义
当前,绿色化学在西方蓬勃发展,也引起了我国政府的极大重视。绿色化学是对可持续发展理念的贯彻,有利于促进人与自然的和谐发展,因而开展绿色化学宣传及教育意见成为当务之急。高校教育的目的在于培养高素质人才,是进行绿色化学宣传及教育的最优选择。在药学专业有机化学课程中渗透绿色教学最为合适,因为有机化学与绿色化学的研究内容高度相关。高校有机化学任课教师需要在有机化学课中为学生介绍化学学科发展的新形势,并且推广新的研究方法。
2.将绿色化学渗透有机化学教学中
(1)不同种类的有机化学反应的原子经济性。所谓“原子经济性”,即反应物中原子进入产物的量。理想状态的原子经济性反应是反应物中的全部原子都进入产物,因而,教师需要在有机化学反应教学中强调原子经济性[1]。例如,加成反应是把反应物的所有原子加入另外一个反应物上,原料中原子得到充分利用,其原子经济性是100%。
(2)不同种类的有机化合物均与绿色化学相关。在有机化学教材中,有机化合物基本与绿色化学相关。例如,卤代烃,如果排放的氯氟烃量过大,臭氧层就会遭到破坏。氯氟烃进入大气,在光的作用下产生分解现象,大量的氯自由基就会释放出来,导致产生连锁反应,使臭氧分子受到更为严重的破坏。
3.将绿色化学理念渗透有机合成教学中
(1)反应的原子经济性。合成反应过程中,降低废物排放比例的核心是提升目标产物的原子经济性及选择性。例如,教师可以为学生介绍新型的催化氧化法,就是把银作为催化剂,使用氧气氧化乙烯,进而合成环氧乙烷,这种反应的原子经济性可达到100%。
(2)反应原料绿色化。在当前化学反应中有毒有害的原料使用较多,它们会对人体健康造成不利影响。例如,教师在讲解制备α-甲基丙烯酸甲酯时,通常的方法是将丙酮作为原料,并与氢氰酸进行反应,并在浓硫酸作用下加以合成。教师需要帮助学生分析这种方法的缺陷,也就是指出氢氰酸的毒性及浓硫酸的腐蚀性,可这个反应的原子经济性很低,可考虑为学生介绍一种新的方法。
(3)催化剂的绿色化。教师在讲授傅-克反应时,规定的催化剂是三氯化铝。但是,这种物质容易水解,并且腐蚀设备,与绿色化学的要求不符。教师应当为学生讲解新的催化物,比如,固体超强酸、分子筛催化剂、离子液体等。
(4)溶剂的绿色化。在进行有机反应时,溶剂也发挥着重要作用。较为常用的溶剂包括苯类芳香烃、卤代烃 等[2]。但是,大多数有机溶剂是存在一定毒性的,并且容易挥发,挥发物进入空气,经过阳光照射,就会产生光化学烟雾,引发呼吸系统的疾病。教师可以为学生讲解几种绿色溶剂,比如,水、超临界流体、离子液体等。
(5)合成方法的绿色化。通常条件下,化学教材中羧酸的脱酸反应内容只会简单介绍柯尔伯反应,教师应该为学生适当地补充一些绿色化学知识。相较于一般有机合成,有机点合成的优势在于不需要添加氧化还原试剂,在常温环境下就能进行,控制反应则通过调节电流密度和电位来实现,自动控制十分方便。
4.结语
绿色化学提出了崭新的理念及方法,是化学发展的一大趋势,因而,在有机化学教学中渗透绿色化学理念仍然是教育界需要研究和推进的课题,这有助于拓宽学生视野,为实现素质教育奠定基础。
参考文献:
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
近年来,随着课程的改革,农科有机化学课时在逐渐减少,已由原来的60-80学时减少为40-50学时(我校理论课只有45学时,理论27学时)。特别是2008年以来,根据教育部统一安排,化学成为全国硕士研究生入学考试农学门类公共基础考试科目之一,化学的教学,特别是有机化学的教学就显得尤其重要。在这种情况下,制定出一套新的教学体系和教学方法,如何在课时减少的情况下,激发学生的兴趣,提高教学质量,是摆在我们面前的一个迫切课题。根据多年的教学经验,本文作者谈谈对农科有机化学的教学的一些体会。
1.加强教材建设
教材是教学内容的主要的载体,教材建设是搞好教学的基础。原有的教材存在教学内容陈旧,缺少现代的新知识和新理论,没有与现代农科知识实现交叉渗透,缺乏特色,难以激发学生学习的兴趣。原有的教材已不能满足现在的教学要求。为此,我们结合3所高等农业院校的骨干教师,修订了有机化学课程的教学大纲,整合和精选教学内容,重新编写一部《有机化学》全国高等农林院校“十二五”重点建设教材[1]。新的《有机化学》教材广泛收集并借鉴了同类教材的优点,结合编者多年的教学经验,并以农林院校《有机化学》教学大纲和教育部考试中心颁布的全国硕士研究生入学统一考试农学门类联考考试大纲为依据编写的。在内容编排方面:①保持系统性的基础上,删除了陈旧内容,增加了新内容;②以结构和性质的关系作为主线,分析结构特点,进行逻辑推理,借以培养学生分析问题、解决问题的能力;③结合本学科的发展趋势与科研动态,增设一些世界发展前沿课题内容,借以扩大学生的知识面和提高学生的学习兴趣;④在每章之后,对重要知识点进行了系统的归纳总结,以便提高学生的学习效率。然而教材的内容是固定的,教师必须不断跟踪社会生活的新动向及相关的新信息,掌握有机化学发展的新动态,同时结合农科有机化学的特点,精心组织,有机化学的教学内容就可得到不断充实。
2.注重绪论教学
绪论是开场白,是学生接触有机化学的第一课,对学生的学习心理、学习态度和学习方法等将有深刻的影响[2]。作者从日常生活中的有机化学常识引出有机化合物的含义,从有机化学发展史,讲到有机化学的重要性,最后讲到如何学习有机化学。在绪论课教学中,通过介绍一些日常生活中的有机化学常识,既可激发学生的学习兴趣,更能使学生体会到有机化学的魅力。例如讲有机化合物的分类时,讲到烷烃,可以给学生讲讲汽油,辛烷值等;讲到卤代烃,可以讲讲塑料,白色污染,加拿大高中生丹尼尔伯德找到塑料克星等;讲到醇,可以谈谈假酒,工业酒精,酒驾,酒精测试等等,这样会大大激发学生的学习兴趣和求知欲望。
其次介绍有机化学与农科专业的关系,使学生了解有机化学对其专业学习的重要性,引起学生对有机化学学习的高度重视。例如:要获得作物优质高产,提高和作物病虫害作斗争的有效性,除了改良品种和进行生物防治外,目前仍离不开农药防治,合成低毒高效与环境友好的新农药离不开有机化学;为了使作物的农艺学形状、果实色泽、果实大小、品质风味、抗逆能力等符合人们的需要,就要对作物的生长发育进行人工调控,所需的植物生长调节剂的研制也离不开有机化学;为了提高农产品的附加值,对农副产品进行的深度加工以及改善食品的色香味等等都与有机化学密切相关;为了提高防治疾病的有效性,药物的研制和开发需要有机化学。
最后特别介绍农科专业的考研状况。介绍化学课目是农学门类公共基础考试科目之一,而且其中有机化学的分值占化学科目总分的一半(总分150分,有机化学75分)。现在很多学生在进入大学就立志考研,因此考研情况的介绍,不但可以帮助学生树立正确学习目标,而且可以进一步说明有机化学的重要性,引起学生高度重视。俗话说,好的开始是成功的一半,讲好绪论课的教学,就可以成功地吸引学生的注意,激发学生对有机化学的学习兴趣,为整个学期有机化学教学奠定良好的基础。
3.灵活采用教学手段
3.1注重传统教学与多媒体教学的结合
随着有机化学内容的增多和学时数的减少,单纯采取传统教学,学生学习任务加重,在短时间内难于熟练掌握所学内容[3]。而单纯采用多媒体教学,多媒体教学节奏太快,部分学生对教学内容来不及思考,影响教学效果。因此,教师在教学过程中应注重传统教学与多媒体教学的结合,取长补短,能调动学生的学习热情,提高教学质量。例如,在讲烷烃的结构和构象异构和Fisher投影式时,我们利用球棍模型给学生展示并操作。这样就把复杂的抽象的空间概念一下子变得通俗易懂、形象直观了。在讲对映异构体的R/S命名、反应机理等理论性较强、较抽象的内容时,可以把相关内容做成多媒体课件,模拟反应的动态机理,使枯燥、抽象、微观的教学内容变得直观、生动、有趣,再结合教师的理论讲解,就能使学生很好地掌握这部分内容。
3.2构建有机化学网络教学平台
传统的答疑方式主要是利用课间时间或者课后时间,由于时间有限,来答疑的学生又多,不能满足学生的需求[4]。为此,我们在校园网上构建《有机化学》网络教学综合平台,在平台中除了提供教案、授课课件和课后习题答案与详解等资料外,最主要的是设立了答疑讨论平台。学生可随时上网就有机化学相关话题进行讨论,也可以提问,任何一个有机化学的任课老师都可以给予及时地指导和帮助。另外,平台中还建有试题库,学生可以进行在线检测。网络教学综合平台的构建,老师和学生就可以在课余时间进行交流互动,开展全方位的立体化教学,在学生中形成了一个很好的学习气氛。