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例1下列有机反应中,不属于取代反应的是()。
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”。
河南焦作师范高等专科学校 程敏敏
【摘 要】通过教学实践,提出给学生建立有机化学理论体系的重要性,指出突出理论教学,引进原版英文教材,实行双语授课,利用网络资源,加强与科研、生活的联系等几个方面有利于提高有机化学的教学效果。
关键词 基础理论;双语教学;有机化学;教学效果
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2015)05-0092-01
基金项目:本文系2010年度河南理工大学精品课程建设和重点课程建设资助项目“2010年重点建设课程—有机化学”(编号:201002)的研究成果。
有机化学是应用化学、化学专业的一门重要专业基础课, 也是材料化工、资源环境、生命科学等学科的基础课。有机化学涉及范围广,理论性强,就课程本身来说它有三个主要的特点:其一,有机化合物和有机反应种类繁多;其二,有机反应受反应条件的影响极大,虽有规律可循,但例外情况也比较常见;其三,化合物性质对结构,有机反应对机理的依赖性强。学生在学习过程中容易出现轻逻辑推理,重机械记忆的错误认识。导致出现知识点混淆、易忘记,一些重点和难点内容难以理解,面对实际问题无从下手等学习困难,很容易产生厌烦情绪,从而失去学习兴趣。如何在课堂教学中为学生建立起有机化学的理论框架,使学生从繁重的记忆任务中解脱出来,提高学习信心与积极性,就成为有机化学教师必须思考的重要问题。
一、重视有机化学的基本概念、基础理论,以及化合物的结构和立体化学教学,建立有机化学的理论体系
建立起正确的有机化学理论体系,对于学好有机化学有非常重要的作用。许多学生在学习有机化学过程中,不重视有机化学的基本理论,认为有机化学主要靠机械记忆就能学好,这是非常错误的认识。需要从下面几个方面着手来指导学生掌握有机化学的理论体系。
1.首先建立起结构(Structure)、性质(Property)、机理(Mechanism)和反应(Reaction)四者之间相互联系的逻辑关系。在这个关系中,结构和机理是基础,性质和反应是衍生。首先要让学生掌握化合物的结构特点,理解结构与性质的相互关系;掌握反应的机理,用反应来验证机理,用机理来推测反应。只有从根本上理解每类化合物的结构,才能掌握其性质;只有从根本上理解每类反应的机理,才能掌握各种化学反应。
2.掌握并理解有机化学中常用的基本概念。有机化学基本概念是有机化学基础知识的重要组成部分,是系统学习有机化学理论的基础。有机化学基本概念与其他学科有着广泛的联系,特别是无机化学。从教学实践来看,大多数学困生都不理解常见的概念性问题。
3.掌握常用的基本理论。如价键理论、杂化轨道理论、分子轨道理论、共振论、微观可逆性原理等。这些理论有的抽象,如分子轨道理论,虽然不要求理解分子轨道理论的数理基础,但是对分子轨道具体成键的特征必须掌握,像分子轨道对称性的特点,节点变化的规律,成键轨道、反键轨道和非键轨道数目的确定等,有些理论比较具体,如共振论,就不仅仅是理解的问题,而是必须熟练的掌握,这样才能更好理解反应机理和一些特殊的反应现象。
4.正确书写有机化学中常见的表达式。如Lewis结构式、共振式和反应机理等。必须强调有机化学中常用表达式的书写规则,特别是最基本的Lewis结构式的正确书写。否则学生无法判断共振式书写的对错,也无法比较共振杂化体的稳定性和推导正确的反应机理。
5.重视绪论的教学,对有机化学课程的整体框架及相关内容做适当的调整。通常在教学中安排绪论章节来学习有机化学的预备知识,作为随后按官能团分类学习有机化学的基础。在有机化学绪论课上,不仅要告诉学生有机化学的目的和任务,还要联系实际讲述有机化学和其他学科的关系和重要性,激发学生的学习热情。
二、实行双语教学,引进英文原版教材,提高学生自主学习的能力
1.实行双语教学,引进英文原版教材的必要性。双语教学有助于学生更深入的掌握有机化学知识点,了解有机化学学科的前沿动态。由于近代化学学科发源于西方,而绝大多数重要的化学类期刊(包括我国化学期刊)使用的语言都是英语,为使学生更准确的把握有机化学的知识脉络,理解化学家的思维模式,通过中英双语教学,引入英文原版教材,就显得非常必要。
由于使用英语课件授课,学生在课堂上接受知识的难度增大,为了更好地在课堂上理解教师所讲的内容,学生就必须提前预习所学课程,以求对教师即将讲授的知识有初步的了解。这样就在客观上提高了学生的自主学习的积极性,使得学生能够锻炼独立思考问题、解决问题的能力,为以后的工作和学习打下良好的基础。
2.实行双语教学的可接受性。有机化学适合双语教学。双语教学的最大难点是需要掌握大量的专业词汇,但是对于有机化学而言,这些词汇都可以利用简单的、已经学过的单词通过构词法快速掌握。例如,有机化合物的命名问题,只要掌握常见的十几种碳链的命名和各类官能团化合物的词尾(头),便能快速识别出这些专业词汇的意思。
在有机化学的教学过程中,仍然采用以前的中文教材,但必须是加入专业英语内容的双语课件,课件与所采用的中文教材保持内容的一致性,但把每一章节的大小标题、人名反应、常见的专业术语和化合物的名字都采用双语标记的办法,缓解学习者的语言压力,减轻紧张感,增强学习热情和信心,长此下去,学生通过课后进行中英文的对照、复习,经过一个循序渐进的过程,可逐渐熟悉和接受英文的教授,从而达到双语教学的目的。
三、有效利用网络资源,快速搜索自己需要的知识,提高学生获得化学知识的能力
网络上的有机化学资源十分丰富。目前,国内很多有机化学精品课程网站和世界上重点大学的有机化学课件,如哈佛大学等都在官网免费公开,介绍学生上网搜索,观摩学习。
四、与生活、科研相结合,提高学生的学习兴趣,不断更新课件内容
化学是理论与实践相结合的学科。在平时的授课中要把生活中常用的有机化学品或生产活动与化合物和有机反应原理的学习相结合,使学生充分认识到有机化学的重要性,切实感受到有机化学的魅力,激发学习有机化学的热情。
总之,一方面要加强有机化学基本概念和基础理论教学,引入双语授课,指导学生阅读原版教材,使学生掌握正确的学习方法;另一方面, 可以根据教学内容, 综合运用各种教学资源,提高学生获得化学知识和自主学习的能力,认识有机化学对社会生活的重要性,激发学习有机化学的热情和创造性的学习能力,再加上教师的丰富教学手段,就一定能提高有机化学的教学效果。
参考文献:
[1]郑彧,等.高校有机化学双语教学探索与实践[J].辽宁中医药大学学报,2012,14(8):153-154.
[2]陈博,等.有机化学双语教学网络资源分类介绍[J].化学教育,2009,30(5):47-48.
有机化学是高等医学院校重要的专业基础课,我校一般将有机化学课程安排在大学一年级第二学期开设。学生有明显的特点,一年级的学生,学习热情高,往往具有中学时的学习劲头,习惯于多做题,多做笔记,大量的时间花费在做练习题上。特别是部分学生在高中阶段没有系统地学习有机化学,连命名也不懂的学生都存在。对大学繁多的有机化合物感到很大压力。对有机化学的基本理论、反应机理、分子结构复杂感到迷茫和头痛,其化学基础参差不齐。还有部分学生觉得有机化学是专业基础课,对其重视不够,认为自己不学好有机化学也没关系,不影响自己将来做一名好医生。因此,老师在上第一课时就要讲清楚二个问题,第一,为什么学有机化学?第二,如何学好医学有机化学?使学生认识医学有机化学在医学中的重要地位,较好地掌握医学有机化学基础知识,为后续的课程打好基础,必须提高医学有机化学教学质量。首先是要提要高学生对化学的认识,激发学生对医学有机化学的兴趣。要讲清楚学习有机化学不是使大家能直接运用到行医中,但有机化学跟药学联系紧密,医生行医离不开药物,众多的药物结构和名称与有机化学紧密相关。另外一点是学习的过程提高的是学习能力,而不是记住多少书本知识。没有学习的能力,做医生也做不好。同时要介绍有机化学学习的主线;先集中讲授有机化学的相关基本知识,再按照官能团分类,讨论各类有机化合物的基本内容,然后介绍天然有机化合物,以结构为中心,以反应为重点,讨论有机化合物的结构、性质、反应、规律与应用[2]。
2浓缩教材,合理安排教授内容,教学中突出重点和难点
传统的有机化学主要讲授有机物的命名,结构,性质,反应机理及有机波谱分析。在医学有机化学课程教学过程中,教师可以重点讲授物质的结构、命名、性质等基本理论,弱化化学反应机理的解释,同时更要注重联系有关医学药学的实际知识。这样既能使学生掌握基本的知识面,提高学生的学习兴趣,又能使学生时时刻刻意识到有机化学与自身专业息息相关。在教学过程中,应特别注重讲解物质结构、性质与医学药学的联系。教师可以在重点难点知识讲授中引入故事激发学生的学习兴趣。如讲解手性分子的来源和生物作用时介绍[3]。20世纪60年代出现的沙立度胺(Thalidomide)事件,沙立度胺具有镇静催眠作用,还可显著缓解妊娠妇女的呕吐反应,沙利度胺分子结构中含有一个手性中心,从而形成两种光学异构体,其中构型R-(+)-的结构有中枢镇静作用,另一种构型S-(-)-的对映体则有强烈的致畸性,无数妇女服用了消旋药物,减轻了妊娠反应,但随后全球有近万例畸形胎儿出生,沙立度胺事件成为药学史上的沉痛教训。通过事例教学能迅速提高学生的学习兴趣。在讲到硫醇的时候,可以讲授重金属的中毒原理。重金属是指相对原子质量大于65的金属,所以从元素周期表上来看铜以后的金属都是属于重金属。重金属能够使蛋白质的结构发生不可逆的改变,蛋白质的结构改变功能就会丧失,体内的酶就不能够催化化学反应,细胞膜表面的载体就不能运入营养物质、排出代谢废物,肌球蛋白和肌动蛋白就无法完成肌肉收缩等。然后深入到蛋白的中毒原理和解毒原理[4]。最后提到工业的发展,部分土壤中重金属超标,教育学生树立环保意识。
3对知识点进行加工处理,避免平铺直叙
有机化学中描述的内容相当多,教师在教学中如果平铺直叙,面面俱到,学生就会感到枯燥乏味,容易走神睡觉,达不到好的教学效果。教师需要对教材进行深加工处理,根据教学目的对教材内容进行统筹安排,对语言进行加工处理,用通俗易懂的语言讲解深奥的知识点,能最大限度地激发学生的热情和兴趣。电子效应中的诱导效应、共轭效应、超共轭效应等经典理论,在有机化学中应用很广,贯穿于有机化学的始终,利用电子效应可以分析有机化合物的结构,推断有机化合物的性质,判断有机化学反应的产物;对有机化合物反应速度、反应选择性、反应机理等都有着显著影响[5]。在解释有机化学中不对称试剂与不对称烯烃进行加成反应时的加成规律,即著名的“马氏规则”。“马氏规则”的核心是异性相吸。在亲电加成中,一般根据“马氏规则”是“氢多碳原子上(亲)上加氢(亲)”,简称为“氢上加氢”,然后从电荷的分布在讲解原因。这样能使呆板的课堂气氛活跃起来。
4理论与临床结合,提高教学效果
关键词:有机化学及实验;精品资源共享课;建设;共享;协同创新
“有机化学及实验”课程从2003年国家精品课程建设开始[1],经过有机化学教学团队近十年的建设,顺利实现转型升级[2],入选国家级精品资源共享课立项项目,上线接受社会的评价。总结近十年的建设体会主要包括下面三方面。
一、深化精品资源建设是关键
建设精品资源共享课的关键是结合课程的特点建设精品资源。包括深化教学内容和改革课程体系,研究教学方法,探索考核方式和考核内容,研制课程教学的新资源。
1.深化教学内容建设
(1)引入学科发展的新内容。“有机化学及实验”是技术基础课,在引进学科发展新内容时要有选择,既要保证课程的基础性,又不能增加课程的教学学时数。
有机化学课程引进了下述新内容:①有机化合物旋光性的螺旋理论――结构与旋光性的关系。国内外的有机化学教材中都没有解决有机化合物产生旋光性的原因,我国化学工作者提出有机化合物分子的螺旋结构使分子产生旋光性[3]。将这一观点引入教学,填补了有机化合物结构与旋光性的空白。②邻基参与反应――某些反应分子构型保持。邻基参与反应是1942年提出[4]、近年被有机化学工作者所共识,把这个反应引入教学,纠正了对某些反应的构型、构型保持的错误解释。③LDA低温反应――实现羰基化合物交叉缩合反应。一直认为两种羰基化合物交叉缩合是没有合成意义的,近年发现强碱LDA在低温下先与一种羰基化合物反应,然后加入第二种羰基化合物,实现了两种羰基化合物选择性地交叉缩合[5],变成了一种重要的合成方法。④科研新成果――酚羟基快速醚化。笔者科研专利成果,酚羟基在适当的溶剂中,可以在室温下,高转化率、高选择性、快速地被醚化[6],增添了教学新案例。⑤室温离子液体――多用途的新化合物。室温离子液体的概念很早就被提出来,一直没有引起化学工作者的注意,近年来其合成、反应、应用都发展很快,是有机化学教学的新案例。⑥有机氟化合物――有特殊性能的卤化物。有机氟化合物是近年有机化学研究的热点领域[7],其性能特殊,有特殊用途,引进教学拓展了卤烃的性质。⑦双氧水――绿色氧化剂。随着绿色化学的发展,发现双氧水能氧化多种官能团化合物,有的已实现工业应用。因此引入用双氧水替代污染严重的重铬酸钾作为氧化剂的教学案例。诸如这些内容的引入保持了教学内容鲜活性,又没有增加学时数。
(2)全面介绍有机化合物的内容。有机化学一直重视石油加工及其化学,而忽视煤、生物质加工及其化学。我国煤储量多于石油,近年来,煤加工生产有机化学品发展很快;生物质是绿色化学品来源,生物质炼制工程包括生物柴油、天然有机化合物的转化等。增加这两方面的内容,体现了《21世纪有机化学发展战略》所提出的有机化学的定义[8],也体现了有机化学发展方向。
(3)引入反应控制的基本概念。动力学控制/热力学控制是高等有机化学的内容,将这一概念引入有机化学,既提升了教学内容,又简化了一些繁琐的解释,如共轭二烯的1,2-加成与1,4-加成、芳烃的定位规律、迈克尔加成反应规律等的解释。
(4)数字化模拟分子模型的使用。过去用鲍林提出的抽象的共振杂化体表示离域体系,如烯醇负离子的结构和性质,学生很难理解;现在使用可视化的数字化模拟分子模型表示,很容易理解离域体系的稳定性和反应性。
(5)简化一些叙述性的内容。如各类官能团化合物的物理性质不再讲解,而是让学生自己去查找资料,不仅加深了对物理性质的理解,还培养了学生自学的能力。
2.研究课程新体系
新体系把有机化学课程分成三部分,基础知识(或称概论)篇,主干内容篇,前沿交叉知识运用篇。
将分散在整个课程的各章节的化合物的结构与基本性质、命名、同分异构体、结构表征(四大谱)等内容集中,构成课程的基础知识篇。好处是提高了课程的基础,为后续课程内容学习做铺垫,节省学时,集成了知识模块。饱和烃、不饱和烃、芳香烃、卤代烃、含氧化合物、含氮化合物构成有机化学的主干篇,主要介绍各类官能团化合物的结构与反应。其中通过(2n+2)个π电子规律将具有芳香性的芳烃和杂环化合物组合成一章,由加成-消除反应机理将羧酸及羧酸衍生物融合成一章,卤烃/金属有机、含氧/含硫化合物、含氮/含磷化合物分别组合成一章,天然化合物分散到相应的章节中。组合结果强化了课程内涵联系,缩减了篇幅,节省了学时。糖、氨基酸蛋白质、类脂核酸、有机合成基础为前沿交叉知识应用篇,改用反应原理为主线组织课程,知识连贯顺畅,内容容易理解,前两篇的基本理论和基本反应得到了巩固、应用和深化。
改革后的课程体系,体现有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用及有关理论和方法的科学。课程的起点提高,内容深化,学时减少,体现课程的基础性,符合认知规律,为自主学习留有空间。
3.研究式教学方法的探索与实践
研究式教学方法起源于问题式教学的方法(PBL),是以学生为本的教学方法。笔者认为只要是实现以教师为中心向以学生为中心转变,以课堂单一教学形式向以图书馆、实验室、科学实践多种教学形式转变,以灌输的方法向以启发、引导、研究等多种方法转变,以“一次成才”为目标向培养“终身学习能力”为目标转变的教学都属于研究式教学方法范畴。不同的课程会衍生出多种形式,有机化学教学团队探索实践了多种教学模式,其中包括:
(1)研究式讨论课。基本做法分六个步骤:教学设计、提炼问题、公布问题、集中讨论、教师总结和提炼新问题等。多数学生对研究式教学模式是积极参与和支持的,学生由知识的被动接受者变为知识的主动构建者,教师由知识的传授者变为知识构建的引导者。不仅训练学生解决技术问题的能力,还要培养学生适应环境、与人沟通合作及协调各方面关系的综合能力。
(2)对比迁移式教学方法。对比迁移式教学方法是引导学生将已学的知识在变化的情景中对比分析并加以运用,以实现掌握新知识的教学方法。这一方法特别适合有机化学课程,例如:以反应规律为主线将烯烃的知识迁移到二烯、炔、小环烷烃,芳烃的知识迁移到杂环化合物、酚、芳胺、芳酸等,卤烃的知识迁移到醇、醚、环氧化合物,醛酮的知识迁移到羧酸及其衍生物,醇醛酮的知识迁移到糖等。每组前面的内容精讲、细学、讨论深透,后面的内容粗讲、引导讨论,给学生充分的自主学习空间。探索出“重点讲解-对比讨论-提高终身学习、知识应用能力”的有机化学教学新路子。
4.探索与教学模式相适应的考核方式和考核内容
依据课程体系的特点和当代大学生学习的特点,本课程实施大课化小课的考核方式,采用闭卷和开卷两种考核形式。大课化小课考核也可以期中考核50分,期末考核50分,考过的内容不再特意考核,促使学生把精力放在平时知识积累上,减轻学生的负担。闭卷考核增加主观题目,引导学生自主学习主动思考,展示知识运用能力,帮助学生弄清概念,从课程整体高度掌握知识体系。开卷式考核是一个包含所学过大部分内容的合成题目,给学生较长的时间,查阅资料,相互讨论,写出报告,完成考核。组织集中交流典型的试卷,相互借鉴,是一次复习深化过程。
5.研制课程教学新资源
配合研究式教学,有机化学教学团队研制出版了一批体现现代信息技术和教学手段的教材和教学辅助资料。
(1)在高等教育出版社出版四套立体化教材:“十一五”国家规划有机化学立体化教材(《有机化学》第2版、《有机化学学习指导》、《有机化学课堂教学软件》2.0版和《有机化学电子讲义》,共四部),其中《有机化学》第2版被评为2008年精品教材、“十二五”规划教材;“十一五”国家规划有机化学实验立体化教材(《有机化学实验》第4版、《有机化学实验助教性课件》2.0版、《有机化学实验助学性课件》附在书后,共三部),其中《有机化学实验》第4版获得大连市优秀科技著作一等奖;双语教学示范课用书立体化教材(Organic Chemistry、Organic Chemistry Experiments,共二部);校际联合编写工科基础化学系列课教材中有机化学立体化教材(《有机化学简明教程》、《有机化学简明教程学习指南》、《有机化学简明教程电子教案》,共三部)。
(2)研制新世纪“有机化学网络课程”,获国家优秀网络课程荣誉称号。这是精品课程之前的工作,“有机化学网络课程”是一种新的教学模式,又是一种新的教学手段,也是精品课程顺利转型升级为精品资源共享课的基础。
二、共享是精品资源共享课的特点
1.建设精品资源共享课,教学队伍是关键
有机化学及实验现有教学师资队伍包括六名教授、四名副教授、两名讲师和实验室工作人员。其中一人为高等学校教学名师奖获奖者,两人为辽宁省教学名师;一人在国外教学进修过一年,负责电子资源建设和网上传输技术处理;一人负责国家双语示范课教学;五人在教育部高等学校教师网络培训中心授过课,直接学习的有机化学教师上千人,录制了一批授课实况。优秀的教学队伍保证了课程能够实现共享。
2.基本资源系统丰富,适合网络传播
课程介绍、教学日历、教学大纲、课程结构、重点难点解析、习题作业、课程总结、试卷、重要参考资料(网络链接,纸质资料目录)、讲课录像等资料齐全,网上传输流畅。除此之外,还提供了有机化学及实验课程特有的基本资源:实验教学录像,实验整体安排要求讲课录像(在高校教师网络培训中心授课录像),数字化模拟分子模型的制备与应用授课录像(在高校教师网络培训中心授课录像),有机化学双语教学部分录像(在高校教师网络培训中心授课录像),2005年、2008年二次出版的电子讲义(高教出版社免费赠送)和开放实验教学等资源介绍。
三、协同创新建设教学资源
协同创新是指按照精品资源共享课的要求,研制拓展资源。有机化学教学团队研制了下述新资源。
1.研制数字化模拟分子模型库
研制了有机化学教学常用的近500个化合物的数字化模拟分子模型,每个化合物有8种分子模型,并用于教学,既是教学新内容又是教学新手段。在国外,数字化模拟分子模型用于教材编写仅限于近十年几本流行的优秀教科书,用于教学也仅是几所名校。将静电势能图模型的彩色标改成黑白色标,用于纸质教材可降低印刷成本。
2.研制模拟计算实验
随着教育教学信息化技术的发展,现代化学教育发展趋势是从单纯动手实验转向动手实验和模拟计算实验两方面培养学生解决实际问题的能力和创新研究能力。为此,有机化学教学团队研制了一批模拟计算实验,经少数学生试用效果较好。
3.校际联合编写工科基础化学系列教材
参考“化工类工程教育专业认证标准”(试用)和“化学工程与工艺专业指导性培养规范”(草案)的要求,大连理工大学(有机化学)、天津大学(无机化学)、浙江大学(分析化学)和北京化工大学(物理化学)联合研究编写了工科基础化学系列教材。高等教育出版社出版后,经过2年使用,反映很好。有机化学教学团队负责编写有机化学立体化教材(共三部)。其中《有机化学简明教程》是按精品课程研究的新课程体系编写(学时数为60左右),数字化模拟分子模型贯穿全书。
参考资料:
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关键词 民办本科院校;有机化学;实验设备
中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)27-0107-02
近年来,民办本科院校得到快速发展。但是,随着办学规模的不断扩大,在教学中出现越来越多的问题。在化学化工、环境工程、生物工程等专业当中,有机化学和有机化学实验是两门必修的基础课。有机化学内容相当丰富,课堂讲授学时相对较少,如何提升这门课程的教学质量,调动学生学习的积极性和兴趣,不断提升学生的基础理论知识和有机化学实验技能,仍然需要同行不断进行创新研究。
在有机化学教学中,让学生系统掌握有机化学的基础理论、基本知识和基本技能,适当了解有机化学领域的新成就、新发展、新理论、新技术、新方法,仍然是每个有机化学教育者不断追求的目标。目前,已有教育者总结了这方面的先进经验[1-5],但是教学同样是一个需要不断创新、改革实践的过程,如何提升民办本科院校有机化学教学质量,仍然是一个研究的挑战。笔者主要对民办本科院校中有机化学教学中存在的问题进行分析,并提出解决的合理对策。
1 民办高等本校院校在有机化学教学中遇到的问题
1.1 学生基础较差,对基础知识的领悟较差
大多数民办本科院校学生的录取分数线较低,生源基础较差,对高中有机化学基础知识掌握不够,对基本有机化学概念不熟悉。大学丰富的有机化学知识使学生更难以掌握,学生对基础知识的灵活应用较差。
1.2 学生学习氛围较差,学生自我控制力差
从高中的封闭式管理到大学的开放式管理,很多大学生一下难以适应,一些学生整天沉溺于网络、游戏当中,导致学习的氛围较差,平时对有机化学的重视程度不够,学习成绩和能力难以提高。
1.3 实验课教学与理论课教学脱节
民办高校研究经费紧张,实验设备较少,实验课开设学时相对较少;实验课教学与理论课教学脱节,导致学生对有机化学知识的掌握处在一个记忆的阶段,动手能力较差,科研创新能力较弱。
1.4 不同专业之间差别较大
在高等有机化学教学中发现,不同专业学生之间的差距很大:化学专业学生对有机化学的学习比较重视,成绩相对较好;而非化学专业尤其生物工程、制药、环境工程等专业学生认为化学非他们的专业课,因此对有机化学学习兴趣不高,成绩相对较差。
2 提高有机化学教学质量应采取的措施
2.1 精心设计教学过程,采用多媒体等现代教学手段
转变观念,转变思想,细心备课,精心设计教学课件,不断转变传统的粉笔板书的讲课方式,结合计算机等多媒体手段进行授课。如在讲授亲核取代反应时,学生对SN2亲核取代反应和SN1亲核取代反应中遇到的立体化学很难理解,教师可以适当做一些动画方案,或结合化学结构教具、模型,让学生对反应过程的立体结构变化有更深入的理解,使这些抽象的化学反应变得通俗易懂。同样,在讲解立体化学判断手型分子R、S构型时,涉及分子的空间结构,对这部分内容,初学有机化学的学生也是不容易理解,教师就可以采用多媒体手段,结合分子的球棒模型来授课,让分子的空间结构变得更加直观,大大提高学生学习的兴趣,从而提高教学质量。
2.2 结合有机化学反应的机理,突破教学的难点
在有机化学教学中,重视反应机理的教学,通过反应机理的讲解,使学生更加容易理解有机化学反应的规律。如在自由基取代反应中,烷烃与溴水在光照下反应,结合自由基取代反应机理,通过自由基的稳定性顺序来决定最终产物。烯烃高温α-H的卤代、芳烃侧链α-H的卤代同样属于这一类型的反应,通过解释自由基的稳定性顺序解释最终的产物,举一反三,提高教学质量。烯烃与溴化氢在过氧化物存在下的自由基加成时,同样决定产物最终结构的为中间体自由基的稳定性。
通过有机化学反应机理教学,不断培养学生的创新思维和意识。在讲到烯烃与不对称试剂发生亲电加成反应时,加成产物符合马氏规则,为什么是这样呢?通过讲解亲电加成反应机理,以中间体碳正离子的稳定性来解释最终的主要产物。同时举一反三,如烯烃、炔烃与水、次卤酸的反应,都主要属于亲电加成反应。
2.3 重视教学的各个环节,培养学生学习的兴趣
兴趣是最好的老师,由此可见学生学习兴趣的重要性。在教学中,要重视教学的各个环节,做好课堂讲授的同时,通过课堂讨论或提问,使更多的学生参与课堂讨论,调动学生学习的积极性和兴趣。同时,每章结束后都布置一定量具有代表性的习题,通过习题的训练,让学生对课堂所学的基本知识点能够进行灵活应用。教师应对作业中出现的问题集中进行课堂讲解。教师每周应抽取至少半天的时间采用固定地点进行答疑,也可采用网络等不同方式进行答疑,解答学生在课后复习中遇到的难点。
教师应融入学生,以微笑的姿态对待每一个学生和每一个问题,不断提高学生学习有机化学的热情。同时介绍一些优秀的课外辅导书,或组织知名的专家教授做学术报告,让学生进一步了解学习书本以外的知识,不断开拓学生的视野。
2.4 重视实验课教学,理论联系实际
在民办高校中,研究经费紧张,实验室和仪器设备简陋,实验课学时相对较少。学校应采取各种措施克服遇到的困难,大力加强实验课教学,培养学生的动手能力和使用所学知识解决实际问题的能力。如在讲授有机化学烷烃、烯烃、炔烃的鉴别、不同卤代烃的鉴别、醇的鉴别及胺的鉴别等内容时,教师可以通过动画演示实验,让学生更好地理解。如条件允许,最好在实验室进行实验,使学生由单纯的记忆实验现象变为自己动手进行操作,提高学生通过实验更加牢固掌握有机化学知识的能力。在实验课教学中加强有机合成实验的教学工作,让学生通过有机合成实验进一步熟悉基本的化学反应和实验操作技能,把所学的理论应用到实际合成中去,培养学生动手进行科研创新的能力。
3 结论
本文对民办院校有机化学教学出现的问题进行分析和总结,并提出四点提高有机化学教学质量应采取的措施。当然,提高有机化学的教学质量还需要不断进行改革和尝试,不断进行教学创新,提升有机化学的教学效率,巩固学生有机化学的理论基础知识,培养学生的创新思维和实验动手能力,为我国培养复合型人才做出贡献。
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1有机实验教学存在的问题
目前我们的有机化学实验课程总课程主要分为两类:基础有机化学实验和有机物制备,课程分两个学期完成。此外还开设了综合实验和精细品化工实验(专业选修课)。从课程的安排可以看出,第一学期主要培养学生的基本实验操作能力,然后在掌握好基本操作之后将其融入到有机物制备的实验项目中巩固练习。第二学期课程基本为有机物制备。根据长时间观察以及和学生的交流,我们发现,95%以上的学生一开始接触有机化学实验时兴趣浓厚,积极性高;然而,一学期下来对有机化学实验还保持着浓厚兴趣的学生比例大幅度下降。学生对有机化学实验逐渐失去兴趣的原因主要有以下几个方面:①性质实验时,有机物气味太刺激;②部分实验时间过长,如柱色谱;③制备实验很辛苦,经常还产率较低甚至失败没有产品等。实验指导老师经过观察教学发现以下问题:①学生基本照方抓药,学生都是“听话”的学生,缺乏自主思考能力;②学生过于谨慎胆怯,不敢大胆创新[3];③实验装置安装好后,大部分学生缺乏观察记录实验现象以及实验探索思考的习惯等。无论是从学生还是老师的角度我们都发现现行有机化学实验教学存在很多的问题。这些问题日益突显,导致无法达到我们的教学培养方案。因此,是时候对我们的有机化学实验教学进行深刻的反思了。
2有机实验教学改进措施
2.1传统实验教学与先进仪器教学相结合
目前,根据调查发现高校有机化学实验内容安排陈旧[4],部分“经典”实验开设几十年未变。如b型管法测定物质熔点,在该实验中用硫酸作为导热介质,升温至上百摄氏度再降温再升温,如此平行做9次。该实验耗时较长,并且学生基本处于等待降温,学生觉得枯燥乏味,硫酸使用量大且温度高,实验过程危险系数较大,实验结束后废硫酸处理难度大。然而,随着科技的发展,实际生产过程中更多的使用现代先进仪器,熔点测定主要采用熔点仪,方便快捷,实验误差受操作者影响较小。因此传统b型管法测定物质熔点可以由熔点仪代替,并且该实验可以整合在有机物制备实验中,学生做出的产品使用熔点仪测定熔点,学生更容易接受先进技术,从而调动学生实验的积极性。再比如,在制备实验过程中有时需要蒸馏除去溶剂,传统方法需要学生搭建蒸馏装置,而现代先进设备旋转蒸发仪能代替传统蒸馏方法,实际生产过程中也是多数使用旋转蒸发仪除去溶剂。采用先进仪器教学相结合培养出的学生能更快的适应现代科技生产发展过程。
2.2实验课程时间优化
学生反映有机实验课持续时间过长,导致有机化学实验课时过长的原因主要有以下两个方面:①实验开始前,老师讲解时间过长。一般有机化学基本实验操作的讲授板块分为实验目的、实验原理、实验装置、实验过程及实验注意事项等。根据调查,学生听课注意力集中时间一般在30~40min,超过这个时间段学生注意力开始分散。因此实验教学重点放在操作和注意事项上。根据问卷调查,学生普遍认为实验课只PPT教学,一堂课结束后,老师原理讲太多而学生基本操作依然不会;相比较而言,课堂中老师操作演示,演示过程中强调注意事项的教学模式更容易接受。②实验过程中,常常反应时间就需要1~2h左右。通过观察发现,这段时间学生大多数处于“低头族”玩手机的状态。传统的实验教法导致学生都是“听话的好学生”,缺乏主动思考,不利于学生探索能力的培养。好的教学应该引导学生充分利用这段时间进行问题思考,一个有机物的制备也许可以有不同的实验方案,为什么我们是按照教材编写的实验方案来操作,而不是用其他的方案,这些问题都是需要同学们探索思考的。实验教学应该分阶段采用不同的教学方法。在学生刚开始接触有机实验时,对有机实验的性质不太了解,这个阶段应该注意培养学生规范操作,让学生掌握安全操作技能。随着学习的不断加深,学生已经掌握基本实验操作,这个阶段要注重培养学生思考探索能力。对于一个有机制备实验来讲,学生应该通过自主学习,主动思考,初步完成实验原料筛选,仪器装置筛选,产物提出方案等方面。在这个阶段,教师的作用就是指引学生完成整个实验方案,而不是直接告知学生这个实验的方方面面,造成学生按部就班完成实验,把学生培养成为一个操作工。
3紧密围绕培养目标
教学的目标是培养人才,培养适应社会生产需求的人才[5]。教育培养出来的人才最终是要服务社会的,在服务社会中才能体现教育的价值[6]。尽管我校是以师范命名的高校,但我院是学科专业包含师范专业和应用化学两个专业。针对不同专业,我们的培养目标不同。对于师范专业的学生来说,人才目标是培养出中学教师,有机化学基础知识以及教师教学技能是主要培养方向。因此师范专业学生有机化学实验具体项目可以侧重于验证性实验,比如性质实验比例可以提高,通过性质实验学生对有机物化学性质有更直观深刻的理解,加深有机化学基本理论知识。此外增开贴近生活的实验,如药物阿司匹林的制备,除草剂的合成等,这些实验项目不仅能提高学生的学习兴趣,还能给师范专业的学生提供以后教学的素材。对师范专业学生实验教学方式可以改变传统实验教学中的老师主讲,学生听课然后学生实验的教学模式。在实验课程中可以给师范专业学生更多讲课的机会。对学生进行分组,让学生通过预习实验,制作讲课文稿课件,然后每次实验课让学生先讲解自己准备的实验教学课件,其他同学提问点评,最后老师对整个实验统一指导把控。通过实验教学课件的准备,学生需要查阅更多的资料,实验预习更加充分,对所要进行的实验有更充分的预知性。同时,学生通过自己讲解实验还练习师范专业学生讲课技能,在一次课程中得到既教又学的目的。这样的教学模式不仅可以大大调动学生学习兴趣和积极性,还紧紧围绕着我们的培养目标。对于应用化学专业学生,人才培养目标是实验研究型人才,有机化学实验基本操作和技能是主要培养重点。因此应用化学专业学生有机化学实验项目主要有机物制备实验和综合实验。遵循教学中的循序渐进原则,实验项目先开设有机化学实验基本操作(如蒸馏、重结晶、薄层色谱、柱色谱等)然后开设有机物制备实验,最后提升到综合实验。对于应用化学专业,学生的主要流向分为两部分:一部分是在化工、制药等公司做应用实验员,另一部分进入其他高校继续攻读研究生。这两个流向均要求学生在有机化学实验基本操作方面有过硬的本领。因此,在实验项目开设过程中,第一阶段主要培养实验基本操作技能。有机化学实验基本操作不仅是有机制备实验和综合实验的基础,而且在实际生产过程中,有机化学实验基本操作也是应用最广的一种技能。在抓好基本操作这一关后,逐渐开设有机制备实验和综合,将基本操作技能在有机物的合成实验过程中得以巩固练习。有机合成实验项目的开设也要注意同实际生产相结合。例如开设一些简单药物合成实验,具体有阿司匹林、苯佐卡因等的制备。这种贴近生活生产药物合成实验的开设能大大激发学生实验兴趣,让实验课程不再枯燥乏味。此外,对于应用化学专业还应该掌握一些特殊反应技能和特殊药品处理方式,特殊类型反应有微波反应、催化反应、高压釜反应等,特殊药品有铝锂氢、酰氯、钯/碳等。在基本操作学习基础上,进一步拓宽学生的知识面。努力做到让学生学得开心,让用人单位对学校培养出的学生满意,朝着“读书的好地方,选才的好去处”的目标培养学生。
4结语
有机化学实验教学中存在的诸多问题是长时间累积下来形成的,要想改善有机化学实验教学中问题,提高学生对有机化学学习积极性也不是一蹴而就的事情。目前,我们对有机化学实验教学的思考与改进也还处于初探过程中,我们将在今后的教学过程中不断反思,努力改善,达到更高的人才培养目标。
作者:杨琴 杨辉 单位:西华师范大学化学化工学院
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教材是体现教学理念的载体,对教学内容、教学方法的改进具有重要影响,在深化教学改革、提高人才培养质量方面发挥着重要作用。近30年来,我国引进和利用国外教材工作发展很快。1985年4月,教育部召开了外国教材中心工作座谈会,进一步明确了外国教材中心图书室的主要职责:要按照各自分工承担的专业类别,根据需要,通过各种渠道引进世界各国具有先进技术水平的理、工、农、医和经管各科教材。既要注意引进各种通用的、基本的教材,又要注意引进各种具有一定特色和独到见解的教材,并注意一些丛书、多卷书的系列性,逐步在全国范围内积累起理工农医各科各类专业的全面、系统、配套的外国教材体系[1]。在这样的背景下,各大学外国教材中心开始有计划地引进国外教材,有机化学教材引进也从20世纪90年代的起步阶段进入了新世纪的发展阶段。
2有机化学教材引进概况
随着越来越多的国外优秀有机化学教材被引入国内课堂,为基础有机化学教材的改革提供了更多更丰富的素材,也为我们提供了了解国外优秀有机化学教材编写模式的视角。我们调查了北京大学、清华大学、浙江大学、复旦大学、南京大学、南开大学、兰州大学、中山大学、吉林大学等9所国内化学学科发展较好的学校,搜寻了各校图书馆2001至2010年国外有机化学教材引进情况(不含电子资源)。近10年来,北京大学引进有机化学教材数最多,达30套,南开大学、吉林大学、复旦大学各达20余套、清华大学引进12套,其他大学则不足10套。从时间上看,2008年以来,北京大学、吉林大学、复旦大学明显加快了引进国外教材的步伐。从引进书目看,各大学引进的国外教材很接近,集中于McMurry、Wade、Carey、Solomons、Vollhardt、Bruice、Smith、Brown等编著的有机化学教材,具体情况见表1。从表1信息可以看出,引进L.G.Wade编著的有机化学教材的学校最多,所调查的9所大学全部引进,其次是FrancisA.Carey编著的有机化学教材,有7所大学引进。国外有机化学教材的翻译本则只有McMurry、Wade、Morrison、Vollhardt等编著的少数几种有机化学教材,而且原版出版时间都是2006年及2006年之前的。显然,国外教材的翻译工作远远落后于国外教材的再版速度,因此国外教材的翻译工作已迫在眉睫。
3引进版有机化学教材的利用情况
目前国内大学的国外教材利用情况,仅限于图书馆引进、教师当做参考书的范畴,离广泛用作学生的参考书还很遥远。各个大学虽然加快了引进有机化学教材的步伐,但是引进的数量很有限,一般都是1~2本馆藏,仅够1~2位教师作参考书。从教师对有机化学课程的安排看,给学生指定的教材中,国外教材所占比例不多。表2列出了9所大学指定的有机化学课程教材和参考书。从表2可以看出,只有清华大学将Solomon的《有机化学》列为教材,其他学校都将国外教材列为参考书,浙江大学没有分教材和参考书。从表2信息还可注意到,授课教师和图书馆的联系不够密切,有时不能及时地了解到新版教材信息,给学生指定的教材基本停留在20世纪90年代的版本,新世纪的参考书也停留在2005年以前的版本。与内容改进日新月异的国外教材相比,学生从授课教师那里得到的教材和参考书信息都滞后,这不利于学生从最便捷的渠道了解最新知识及开阔眼界。
4主要引进版有机化学教材与国内教材特点对比分析我们所调查的9所大学全部引进了L.G.Wade编著的有机化学教材,这本书是L.G.Wade编写的OrganicChemistry(第6版,2005年)的改编版,是根据教育部关于高等学校本科教学质量工程要重视双语教学的文件精神,选择国外优秀英文原版有机化学教材,结合双语教学的实践经验改编而成的双语教材。国内各大学教师指定的有机化学教材及参考书的特点是:教材基本上选用本校自编教材,参考书则选择外校编的有机化学教材。各大学选择最多的参考书是邢其毅等编著的《基础有机化学》(第2版)。下面就L.G.Wade编著的英文原版[2]《有机化学》(第6版)和邢其毅等编著的《基础有机化学》(第2版)在内容构架上的特点以及双语版[3]有机化学教材的改编特点进行分析。
4.1美国原版教材的内容构架与国内教材的对比L.G.Wade编著的《有机化学》(第6版)与邢其毅等编著的《基础有机化学》(第2版)在内容构架上有不同的特点,表3列出了两本书的目录。从表3可以看出,L.G.Wade编著的有机化学(第6版)分为三大部分。第一部分是前5章,介绍有机化学的基本概念、基本理论和基本方法,有机化合物的基本结构及静态立体化学中的相关知识,突出了美国教材注重基础理论的特点;第二部分是第6章至第17章,对于各官能团化合物,先由一章介绍结构与制备,再由另一章介绍反应,循序渐进、由浅入深地引导学生学习有机化学基础知识;第三部分是第18章至最后,每章一个官能团,集中介绍结构、命名、制备、物理性质、化学性质和应用,引导学生运用前17章所学的基础知识,分析推测新官能团的结构、性质,激发学生的参与性与主动性,敦促学生积极思考、认真分析官能团的结构特点与反应的关系。教材的这种结构特点符合学生认知顺序和心理发展顺序,有利于学生最大限度地理解教学内容、把握有机化学的规律、提高学习兴趣和学习能力。邢其毅等编《基础有机化学》(第2版)的结构特点是每种官能团化合物自成一章,相关的命名、结构、机理、运用等在该章中统一介绍,全书内容整齐、规整,但重点不够突出,尤其是有关基础理论、机理和立体化学部分没有国外教材内容丰富。L.G.Wade编著的有机化学教材,从每章的内容构架上显示出了作者的独具匠心。例如烯烃的反应一章,首先讲述碳碳双键的反应性,概括出加成反应、消除反应、取代反应,再分别讲述这3种反应的机理及应用,于章末给出解题要点,最后附上本章小结。全书基本上沿用了这种先概括、后展开、提要点、再归纳这样的结构安排,非常有利于整章内容的贯穿以及建立综合题解的思路,有利于对内容纷繁复杂的有机化学反应进行归纳、整理和记忆。邢其毅等编《基础有机化学》(第2版),全书每章基本上遵循了结构、命名、物理性质、化学性质(反应)、制备这样的结构顺序,体现了教材结构的整体性和规律性,但在内容的归纳和整理方面优势不明显。
4.2改编版教材的内容和特点由王梅、姜文凤改编的Wade《有机化学》(第6版)是有机化学双语教材,对英文原版教材只做章节顺序的调整和内容的删减,未增加新的英文内容,目的是使改编的双语教材保持英文版教材的“原汁原味”,保持原版教材的学术思想。为了使改编教材的章节编排遵循有机化学双语教学的特点,该教材将有机化合物的命名部分从各章中抽出来,合并为新的一章,作为第3章“BriefIntroductionandNomenclatureofOrganicCompounds”,并对部分有机化学专业词汇、术语及化合物名称给出中文注释,在书后增加了专业词汇中英文对照表,以便于学生自学和查阅。改编教材适当调整了章节顺序,例如,将原版教材第15章“ConjugatedSystems,OrbitalSymmetry,andUltravioletSpectroscopy”调换为第11章,紧随介绍烯烃(第9章)和炔烃(第10章)的章节之后;并将第15章中紫外光谱的内容抽出来与红外光谱合并作为第12章,将质谱与核磁共振谱合并作为第13章;同时,在每章末增加中文概要,以利于学生对教学重点的理解和掌握。改编后的双语教材的内容符合国内的教学特点,便于国内教师进行双语教学时使用。
5对引进与利用国外教材的建议
5.1加强对引进和利用国外教材必要性的认识化学是理论与实践相结合的学科。在我国的化学教材尤其是有机化学教材中,理论联系实际和反映有机化学领域最新科技成果方面还有很多不足;而国外教材在新知识的介绍、引用以及著名科学家介绍等方面做得较好。由碳、氢等几种有限的元素组成的有机化合物有几千万种,相比只有几万种的无机化合物,有机化合物的结构、性质、反应的复杂程度可想而知。国外有机化学教材在教学内容与编排上的精心考虑,充分体现了使学生最大限度地理解教学内容、把握好规律、尽可能减少死记硬背的教学理念,这对高难度、大学习量的有机化学学科的学习是非常有益的,可使学生从繁重的记忆任务中解脱出来,提高学习信心与积极性。然而,从调查的9所大学引进的国外有机化学教材看,虽然近5年来从各大学图书馆外国教材中心引进的数量和规模有显著扩大之势,但引进有机化学教材的种类和数量仍然离教学要求和教材编写的需要相差甚远。因此,引进与利用优秀的国外有机化学教材是很必要的。
关键词: 高职教育;CBE理论;医疗卫生专业有机化学教学
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)16-0263-03
0 引言
在国家大力发展职业教育和高等职业教育办学指导思想不断成熟、培养目标逐步明确的形势下,为适应卫生事业发展改革对医药卫生职业人才的需求,高职医药卫生专业有机化学教学必须体现构建和谐社会对技能型、高素质劳动者的需求、教育部门的培养目标、医药卫生部门的用人需求三者的紧密结合。有机化学又是高职院校医药卫生类药剂、医学检验、护理、药学、中药制药、影像及药品经营与管理等专业一门十分重要的文化基础和专业基础课程。结合宝鸡职业技术学院医学分院实际情况和本人二十多年的教学体会,本文对高职医学专业有机化学教学从以下几个方面分析研究。
1 有机化学是生命科学-医学的支柱
早在十七世纪初,有机化合物被认为是“有生命机能”的神秘物质,随着科学的发展,科学家们在实验室里由无机物成功地合成了有机物。例如1828年德国化学家魏勒用典型的无机物——氰酸钾和氯化铵成功合成尿素。之后,又有醋酸(1845年)和油脂(1854年)等许多有机物合成了。在陆续人工合成的成千上万种有机物的实验事实面前,化学家摆脱了生命力学说的束缚,促进了有机化学发展。如今,许多蛋白质、核酸、激素等大分子的生命物质也都可以人工合成。有机物有了准确定义:碳氢化合物极其衍生物。研究有机化合物结构、性质、合成方法、应用以及它们之间的相互转化和内在联系的科学叫有机化学。有机化学是化学的一个重要分支。
医学的发展和进步离不开有机化学。有机化学是医学的基础,与人体健康息息相关。①医学的研究对象是人体,人体组织是由蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生素等许多有机物质组成。人体的生命活动如呼吸、消化、循环、排泄及器官的各种生理活动,都是建立在体内的许多有机化学反应基础上的。②医学的目的是预防和治疗疾病,药物是预防、治疗疾病的主要武器。无论中药还是西药,都是有机物。疾病治疗的作用和效果都是建立在药物的化学结构和化学性质的基础之上的。③运用有机化学的原理和方法诊断疾病。医学活动首先始于疾病的诊断,临床上常运用化学原理和方法进行诊断。例如测定有机物血糖、尿糖、血酮体的含量,能够进行糖尿病的诊断;测定血液中有机物转氨酶活性的变化,能反应肝和心肌的功能等。
有机化学的成就在许多方面促进了医学科学的进步,反过来医学科学提出的课题也启示和推动了有机化学的发展。生命现象的物质基础和有机物分子的生物功能是医学研究的主题;有机化学理论和实验的成功,为现代医学的诞生和发展打下坚实基础,20世纪初,有机化合物糖、维生素、血红素等生物小分子研究成功,20世纪50年代有对核酸、蛋白质等生物大分子研究突破,21世纪初,基因组工作框架图组装完成,确定了人体细胞核中遗传性DNA的全部物质。这一切为人类根治疾病、延长寿命展现了光明前景,几乎所有生命科学中的问题都要接受有机化学的挑战。
高职医药卫生专业学生毕业后将一生从事医疗工作,应该学好有机化学课程。美国化学家布莱斯罗指出:“考虑到有机化学在了解生命过程中的重要性和药物对健康的的重要性,在医务人员的正规教育中包括不少有机化学课程一事就不足为奇了…,今天的医生要为化学在人类健康中起着更大作用的明天做好准备。”
2 高职医药卫生专业教学理念及CBE教学模式
2.1 高职医药卫生专业教学理念 职业教育的目的不仅仅是传授学科或专业知识,而是形成学生从事某种职业的能力或职业技能,培养职业能力是职业教育的核心。高职医学专业教学的培养目标定位为:以服务为宗旨、以就业为导向、以岗位需求为标准,培养与我国社会主义建设要求相适应、与就业岗位要求相符合,为医疗卫生事业发展服务的技能型的高素质劳动者。教学过程体现“以就业为导向、以能力为本位、以发展技能为核心”的职业教育理念,理论知识强调“必须、够用”、符合高职卫生职业教育生源的特点和就业的需求;强化技能培养,包括专业技能、就业技能、创业技能;体现统一性与灵活性的结合。教学内容模块化,可根据不同医学专业特点选择和组合教学内容模块以培养特色人才。强调“宽口径、重实用”的思路,优化课程结构,精选教学内容。“宽口径”是指教学内容覆盖面宽,力求使学生医学专业素质的内涵得到拓宽;“重实用”是指教学内容实际、实用,紧密联系医疗卫生工作岗位实际需求和职业资格考试、相关职业考试大纲的要求。
2.2 CBE理论 CBE含意是基于能力的教育或以能力为基础的教育,强调对学生能力特别是职业能力的培养。能力特别是职业能力是不能通过灌输而使学生掌握的,必须通过学生积极而主动的活动来培养。这一套教学方法由以下几个部分组成:
①市场分析方法,通过对人才市场的分析,确定何种职业人才是市场所需要的。
②DACUM方法,将从事该职业所需要的能力逐级分解成若干项综合能力和专项能力。具备若干专项能力则具有或形成一项综合能力,具备所有的综合能力后,就具备了从事该职业的职业能力。
③开发教学内容,即开发学生学习指导书(学习包)。根据各项技能的内容和要求,开发相应的教学内容,即学习指导书。内容包括学习这项技能应了解或掌握的相关理论知识和实践教学内容。学习包才是真正的教学内容。4是教学方法和学生的学习方法。强调学生积极主动地学习,教师只是教学活动指导者、组织者的角色。
高职院校教师主要考虑CBE理论3开发教学内容及4教学方法和学生的学习方法。本文根据中国社会文化的特点、高职院校教育的环境特点、学生学习的特点,借鉴并适当调整CBE理论,探索形成适合我国高职医学专业有机化学课程教学体系。
3 建立高职医疗卫生专业有机化学课程模块体系
3.1 高职医药卫生专业有机化学课程的任务和要求(课程目标)
①学习有机化合物的分类、异构和命名方法。
②掌握有机化合物的重要的化学性质和实验室制备、工业制备方法,并具有较强的实验操作技能和技巧。
③能根据教学大纲和培养目标的要求,运用所学的基本理论、基本知识和基本技能,熟练有机化合物的性质反应、制备方法与合成线路的选择、结构推导等内容。
④培养和发展一定的空间想象和表达能力,了解重要有机化合物的结构特征、空间结构以及反应机理,提高思维能力和自学深造能力。
⑤培养认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风,培养良好的实验操作技能。
3.2 高职医疗卫生专业有机化学理论知识规划 高职院校基本是中专学校整合升格形成,各校的教材选取上有很大随缘性。一本好的教材在于其专业针对性、教育层面的适用性和培养目标的差异性。我校医学分院选用华中医科大学出版社出版、我参与主编的《有机化学》教材。这本教材依据专业特点精选出与医学培养目标密切相关的、最基本的、最活跃的有机化学内容,把化学知识与生命科学知识有机融合起来。依据这套教材构建的理论教学内容分为有机化学概述、各类有机化合物、立体异构、有机生命化合物及有机合成四大模块。
①第一是有机化学概述模块 就是第一章绪论,属基础有机化学。主要讲有机化合物的价键理论、有机物分子中的电子效应、有机反应机理、有机反应的类型、有机化合物的分类。对于必需的反应机理,从学生已有的结构知识,特别是价电子结构入手分析,有利于学生理解。
②第二是各类有机化合物模块 是有机化学重点之一。包括内容有:链烃、脂环烃、芳香烃、卤代烃;醇酚醚、醛和酮、羧酸及其衍生物、取代酸、有机含氮化合物、萜类和甾族化合物。
这一部分主要学习有机小分子的分类、结构、异构、命名、物理性质、化学性质、制备方法和重要的有机化合物应用等基础知识。首先使学生对各类有机物结构、化学原理和基本反应做必要的纯化学的深入理解,再教会学生把有机化学反应规律渗透到生命科学中去,了解有机物的特殊性及医药学功能,理解生物合成的有机化学过程。例如:取代酸水杨酸本身就有解热镇痛作用,但因对肠胃刺激大,所以不能直接服用。在临床上最早使用其钠盐(即水杨酸钠)作为解热镇痛和抗风湿的药物,却常常引起呕吐甚至胃出血,停止使用。后来将水杨酸合成为乙酰水杨酸(即阿司匹林),其作用要比水杨酸钠持久,还可减轻对胃肠黏膜的损伤。由于科学发展不断显示出含杂原子的N、P、S的有机物在生命体中的重要地位,因此,特别加强了对这3个杂原子形成的有机衍生物-硫醇、硫醚、胺类、酰胺、重氮、偶氮的结构和应用教学。最后,以两类重要天然产物萜类和甾族化合物的的结构和生命作用结束这部分。
③第三是立体异构模块 主要内容包括构象异构、顺反异构体、对映异构。这部分首先掌握相关概念,熟悉旋光异构的表示方法和命名,同时了解顺反异构和旋光异构在性质上的差异及在医药上的应用。理论教学与实际应用相结合,激发学生的学习兴趣。如讲授手性碳原子化合物的对映异构,结合手性药物的生理作用、药效差异很大。例如四环素类抗生素具有抗菌作用,但如果C4上的二甲氨基构型发生改变,生成C4差项异构体,原有的抗菌作用消失,而且对人体具有毒性。又如左旋氯霉素有抗菌作用,而其对映体右旋氯霉素没有此疗效。
④第四是有机生命化合物及有机合成模块 这部分不仅是现代有机化学重要组成,而且还多是前沿性的医学热点。具体内容包括:糖类;氨基酸、蛋白质、核酸;杂环化合物和生物碱;酯类、;药用高分子化合物;有机化合物的合成。
首先学习各类大分子有机化合物的重要化学反应及常用的增长和缩短碳链的方法;各类官能团形成的途径及官能团之间的互相转化规律,并注意官能团的保护和占位。杂环化合物学习放在糖类和酯类之后,把有机小分子和大分子有机物联系起来,为后续蛋白质、核酸学习打下基础。氨基酸、蛋白质、核酸是除糖之外的最重要的生命物质基础,了解编码氨基酸结构和性质,为理解肽和蛋白质的复杂结构和化学性质及揭示生命奥秘、研制新药奠定良好的化学基础。介绍核酸的结构到遗传的携带和传递,体会核酸在生命体的生存和繁衍的主宰地位。
有机合成是有机化学的中心,它不仅要合成自然界含量稀少、使用广泛的有机物及药物,也要合成自然界不存在的、具有重要意义的有机物。应用重要的反应规律,如苯环上取代反应的定位规律、不对称烯烃的马氏加成规则以及卤代烃和醇的扎依采夫消除规则、碳链的增长和缩短方法规则、官能团的转化方法规则、官能团的保护等方法规则,选择有机合成路线。熟悉格林试剂、乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等典型试剂在有机合成中的应用。了解一些药物如:盐酸胍法辛、氨酚酸钠、吡洛芬等的化学合成实例。以生产过程为任务,讨论其生产中的反应物性质、反应条件、反应本质等。当一种有机物有几种不同的合成路线时,选择反应步骤少、原料便宜易得、操作简单、副反应少、产率高、三废很少、对环境污染很小的合成路线。
3.3 高职医疗卫生专业有机化学学生实验内容规划 由以下三个模块组成,根据不同专业选择组合下列模块实验内容。
①有机化学实验的基础知识模块。包括有机化学实验室规则、有机化学实验室安全知识(有机化学实验室安全规则、有机化学实验事故的处理)、有机化学实验常用仪器简介、有机化学实验报告的书写等。
这部分采用传统的老师黑板讲解很难面面俱到,应用多媒体技术教学,将抽象的规则要求、仪器用法、实验事故处理等直观、动态的展示出来。改变实验条件如温度、反应物等,会出现不同结果现象。犹如身临其境,弥补实验课不足,教学效果好。
②有机物的性质、制备与基本操作实验模块。包括:熔点的测定及温度计的矫正;蒸馏和沸点的测定;水蒸气蒸馏;减压蒸馏;葡萄糖溶液旋光度的测定;烃与卤代烃的性质;醇、酚、醛、酮的性质;羧酸极其衍生物、取代羧酸的性质;含氮化合物和糖类化合物;乙酸乙酯的制备;乙酰水杨酸(阿司匹林)的制备与纯化;肉桂酸的制备;乙酰苯胺的制备;对氨基苯甲酸乙酯(苯佐卡因)的制备;从茶叶中提取咖啡因实验教学是从理论到实践再认识再提高的过程,它不是理论知识的简单验证,而是培养学生动手能力,更是培养学生综合运用理论知识解决实际问题能力的重要途径。对于经典的理论与验证基本技能训练实验,对学生有基础和能力解决的问题,采用启发式、提问式。对学生难于理解和容易出现的问题采取讲授法,主要教学目标是双基培养,故主要采取教授法、演示法,并要求学生反复进行操作,达到规范操作、运用灵活的程度。
③有机化学实验设计与考核模块。考核可选下列内容:证明水杨酸结构中有醛基和酚羟基;证明水杨酸结构中有羧基和酚羟基;证明乳酸是α-羟基丙酸;证明乙酰乙酸乙酯中的互变异构现象;证明葡萄糖含有多个相邻的羟基、游离的醛基含量极少。
有机化学实验考核的目的是检测并巩固有机化学实验基本操作技能,运用所学知识和技能,独立完成简单的实验设计及相关实验的操作,提高综合分析问题和解决问题的能力。在所列试验项目中,每个学生根据本人的兴趣选择其中一项,选择同一题目的为一组。设计方案内容包括实验原理、仪器和试剂、实验步骤。经老师审阅修改的实验方案,由学生完成一切步骤,包括试剂配制和样品预处理,并要准确记录。不要求实验结果的一致,重在研究过程,实验完成后对实验结果进行讨论评审。
4 提高高职医疗卫生专业有机化学课程教学质量的途径
4.1 引导学生分析就业形势,加强有机化学与医学的联系,激发学习兴趣 高职医疗卫生专业的学生普遍认为他们毕业后从事医务工作,有机化学是公共基础课,对他们用处不大。另外学生以前接触了无机化学,例如酸、碱、盐、氧化物等多数见过,比较直观,而有机物结构复杂抽象,开始学习没有形成体系,觉得难学后来甚至放弃学有机化学。21世纪所需要的医务工作者,不仅要懂得专业理论知识,更要是懂得医疗保健、延年益寿的高素质、能力强的复合型应用人才。近年来,高职院校医学类毕业生及本科、研究生人数在剧增,高职院校医学类毕业生在县、市级医院就业受到很大冲击,只能到村、乡、镇卫生所工作。而村、乡、镇卫生所的医疗条件不齐全,附近乡民医疗卫生知识缺少,偶然突况多,医务工作很复杂。要求医务工作者不仅要会治病救人,又要组织卫生科技宣传活动,他们必须具备一定的药物结构、性质、来源、药效及副作用知识,像遗传科学及氨基酸、蛋白粉等保健药物的知识更应具备,这些都是有机化合物知识。
4.2 树立“以人为本”的教学理念,灵活运用“提问-答疑”互动教学方法,营造和谐课堂气氛 “以人为本”的教学理念是充分发挥学生自主性和创造性的主体作用,让学生成为学习的真正主人。还要真正解放学生,不用考试、作业等条条框框压迫学生。学生大胆思考,才能提出和教师不同见解,这才是学生主动参与教学,以“教师为中心”转移到“学生为中心”。教学改变满堂灌的方法,教学过程要善于向学生随时提问,同时鼓励学生向老师质疑,教师更要恰当解释疑问,使授课成为提出问题-分析问题-解决问题-又不断提出新问题的过程。例如:学习单糖的性质时,提问学生单糖的结构怎样?醛基、酮基、邻羟基各有什么性质?然后一起归纳多羟基醛或多羟基酮的单糖性质。提问式教学可以使学生把过去所学知识与现在要学的知识联系起来,活跃了课堂气氛,是学生对老师的讲授引起共鸣并达到同步思维。
参考文献:
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关键词:有机化学;教学内容优化整合;教学改革
中图分类号: G642 文献标识码: A 文章编号: 1674-0432(2014)-06-90-2
根据《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》(教高[2012]4号)精神,我校不断深化本科人才培养模式改革,构建本科人才培养方案新体系,培养多种类型的、高素质的、全面发展的创新人才。以学生为中心,全面优化课程体系,把知识传授、能力培养与素质提升贯穿人才培养方案的全过程。因而,随着大环境发展趋势和我校特点,我们必须优化整合适合农业院校科学的、全面的、发展的有机化学教学内容。从根本上激活有利于各方面与各因素活力,提高全校有机化学教学质量和效果,使学生科学素质与创新能力得到显著提升,其探索和研究实际意义是非常重大的。
1 农业院校有机化学教学的现实状况
有机化学具有教学内容丰富、应用性强和发展速度特别快等特点,有机化学是化学、环境、材料、能源、食品、生物、制药、农学和园林等专业学生的必修课。然而部分同学学习有机化学课程时感到有些困难,这是由于有机物的数量之多、记忆困难、结构方面复杂导致理解起来很不容易、副产物还比较多就难找到主产物等原因。另外随着现在大学教育教学改革的不断深入,减少基础课的学时数,增加专业课的学时数,这样就使得本来不断发展的有机化学教学内容增加和教学的学时数减少之间的关系表现得更加突出。现在大多数教师教学时使用多媒体技术增加了教学内容,表现为老师讲得快且很多学生当时清楚明白,同学们课上思考很少、创新能力就非常薄弱。所以培养多种类型的、高素质的、全面发展的创新型的人才,对有机化学课程的教学内容进行优化整合的改革、教学方式方法和教学手段进行改革,其寻找、探索和研究过程是非常有现实意义的。
农业院校有机化学过多注重本学科系统性,与学生所学专业知识结合不够,导致学生学习茫然,不了解有机化学课程与专业课程之间关系,误认为有机化学对专业学习没有用或联系很少,这些都会造成学生学习兴趣不浓,传统教学不利于学生各方面能力培养和综合素质提高。因此,培养新世纪农业院校新型人才必须优化整合教学内容、优化传统教学理念、更新教学方式、改进教学方法和手段,目的是提高教师教学艺术、效果与提升学生学习质量及培养创新能力人才。
2 有机化学教学内容优化整合的必要性
有机化学课程是应用化学、农药学、医药学、食品科学、生命科学、动植物学和园林园艺等专业的重要基础课,其理论及相关技术涉及科学各个领域,所以随时展,合理优化教学内容,突出教学理念、教学模式与学生学习模式整体优化和改革,构建适合于各个学科门类基础有机化学课程新型教学模式是提高学生科学素质与培养创新能力人才的关键。
合理优化整合适合农业院校学生可持续发展公共基础有机化学教学内容必须符合现代教育理念、教学规律及具有科学性和先进性。通过优化整合有机化学课程和灵活的综合的利用现代教学技术、方法手段等来提高教学效果,对全校教学工作具有示范、辐射和推广作用。
有机化学是全校覆盖面较大的公共基础课及专业基础课,每学期有7个学院2000名左右学生学习本课程,优化整合教学内容、教与学方式方法为学生提供更多优质教育服务;基础课教学质量、效果是教育评估部门重点考察目标,直接影响到整个学校教学水平评价,该研究工作可极大提升整体教学水平,具有十分重要的现实意义。
因此,既要解决重视知识的掌握,又要巧妙而有针对性地培养学生自学能力、创新能力等综合素质,充分调动学生积极性、主动性和创造性,激发学习兴趣和热情。积极探索优化整合教学内容,尽快提高有机化学教学质量和效果是非常重要的。
3 优化整合有机化学课程教学内容
3.1 以五大模块优化重组教学内容
优化整合有机化学教学内容时我们应该充分研究考虑怎么去重组优化如此之多的基本知识、基本概念和基本理论,重点凝炼教学内容,同时提炼出知识要点,才能够抓住有机化学课程的基本概念、基本理论等基本知识。还要注意处理好现代化内容和经典知识之间的关系,达到和谐统一的目的。利用现代教学理念去完成有机化学内容优化整合,其目的是实现教学内容的科学化、现代化的可持续性发展。
为使有机化学能在有限的学时内适应各个不同专业学生的需要,同时也对基础知识的讲解有充分的保证,我们在教学过程中,将教学内容重组优化,分模块教学即绪论、立体化学、烃类化合物、含氧化合物、含氮化合物、生命基础物质5大模块。通过学习烷烃、烯烃、炔烃等内容来掌握有机化学的基本理论和基本工具;然后以亲核取代、消除反应为核心学习卤代烃、醇、醚、脂肪胺;以亲电取代反应为核心学习芳香族化合物包括苯、萘、酚、芳香胺、杂环化合物;最后以亲核加成反应、负碳离子机理为核心的醛、酮羧酸及其衍生物,同时包括生命物质基础糖和氨基酸等知识。这五模块教学内容之间是相互联系、相互关联、协调统一,它们又各自有所侧重,构成有机化学教学的整体。
3.2 根据学生所学专业需要,优化整合设计教学内容
有机化学教学内容优化重组把传统的基本概念和基本理论等基本知识和不断更新的知识内容有机完美的结合起来,把有机化学知识与科学方法论和谐统一起来,同时把21世纪有机化学内容和学生所学的相关专业基础知识整合联系起来。还要把有机化学基础知识和其科学发展的新知识有机协调统一,让有机化学的教学内容不断丰富、不断完善,更好地为学生们服务,并提升他们的创新潜能。
由学生所学专业建立教学内容、教学目标,结合教材和大纲要求,及时将科学发展最新成果纳入课程教学并增加技巧、诀窍和能力等科技含量,确保有机化学教学内容完整和谐统一。合理地、灵活地加以运用,使其在教学中充分发挥其效能和作用,目的是研究提高有机化学的教学质量和效果。
以优化教学内容,结合专业特点,注意学科交叉,及时更新和引入教研、教改成果为原则。利用实践性教学环节,积极开设综合性、创新性的实验和研究型课程,激发本科生参与科研活动,培养和提高学生的创新能力。结合学生专业特点探索更加适合学生发展的有机化学教学理论与实验教学内容,融知识传授、能力培养、素质教育于一体的具有农业院校特色的有机化学教学理念,组成完善合理的、科学可行的有机化学教学内容模块化的新体系。
3.3 优化整合教学内容和科研成果有机结合
有机化学教学必须适应新的形势,跟上科技发展的脚步,不断优化新教学内容,与时俱进。所以要把有机化学教学内容和日新月异的生活生产、新科研成果有机联系在一起,尽最大能力优化农业院校有机化学教学内容。
根据有机化学教学内容适当地、适时地与我们所研究的课题或者已发明的专利协调统一结合在一起。这样优化整合教学内容会激发学生学习时产生生动、深刻的印象,还会使学生的视野得到拓宽,学生们就会认识到科研成果的取得不是想象的那么难,这样就呈现出榜样就在我们面前。与此同时,此方法很容易调动学生学习的积极性,深入理解教学内容,实现学习内容高质量成功构建,而且还有利于培养学生的创新意识,激发他们的创新热情,开发他们的创新能力。
另外,把学者或科学家的科研成果及其有机化学进展优化到教学内容之中,如将烯烃和2005年诺贝尔化学奖-烯烃的复分解反应的内容优化整合在一起。揭示有机化学发展的规律性,引发学生到所学习的内容之中去发现理论知识中存在的缺陷和不足,找到获得。其实我们只要具有坚固的扎实的基础知识和基本技能,同时有端正的科学态度、努力学习、敢于创新、勤奋钻研,那么一定会有所突破和创新。
我们要坚持不断地将科研成果及时优化到教学内容之中,整合设计农业院校基础有机化学课教学内容达到适合学生可持续发展的目标,把典型有特色的最新研究成果及有机化学在社会、生活各方面应用。随时跟踪有机化学的科研成果,把科研成果优化整合到有机化学教学内容之中,实现教师主导作用和学生主动精神的优化组合,达到学生掌握较坚实的有机化学基础知识、具有较强的实际能力和较高的科学素质。培养造就一批建设创新型国家所需要的人才。
因此, 传统有机化学教学内容已经明显不能满足现代科技高速发展对高素质人才的需求。整合优化设计教学内容模块化科学化,使学生乐于接受从而实现提高有机化学教学质量和效果的目的。重组整合教学内容为对经典的有机化学基本知识进行优化,适当补充化学前沿知识。根据我校的本科人才培养方案,有机化学课程是学科基础和学科拓展的两大核心课程。优化整合有机化学课程内容,搭建个性化和多元化的人才培养平台,促进学生全面和个性的发展是非常必要的。有机化学教学内容的优化整合体现为科学性、基础性、前沿性、可持续性,是对过去、国内与国外有机化学教学内容的比较和教学现状的优化,利用吉林省教育厅教育科学“十二五”规划重点教研课题研究机会,更新有机化学教学内容,探索、实施、尝试优化整合有机化学内容的新教学方式,实现全面提高农业院校有机化学教学质量和教学效果的目的。
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关键词:绿色化教学;有机化学实验;教学改革
1绿色化有机化学实验教学改革的意义
1.1降低实验过程中有毒化学试剂造成的严重污染高校有机化学实验教学的绿色化教学改革是一个多层面、全方位的实践操作环节,需要从教学目标至高校学生专业技能的全面培养,从有机化学实验教学的基本内容至教学理念,从课程结构至教改模式评价等方面进行全面性的改革.绿色化学是高校化学专业近年来兴起的一门学科,其实质是采用相应的化学理论知识和专业技能,从根本上解决由于有机化学实验所引发的环境污染问题.绿色化教学改革模式提倡,在有机化学实验中使用化学试剂时,应严格遵守5个基本原则,称为“5R”原则,即不进行危险化学物品的使用(Reject),减少化学试剂在实验过程中的使用剂量(Reduce),通过有效的策略促使化学试剂循环应用(Recycle),化学品采取科学的措施回收再利用(Reuse),促使化学物品再生(Regeneration)[1-2].高校实施有机化学实验教学改革的本质是促使学生的专业技能、实践精神和创新能力得到全面提升.但是,整个有机化学实验操作过程中,由于有毒试剂所造成的自然环境污染现状较为严重,需要通过绿色化教学改革对此进行调整与改善.
1.2绿色化有机化学实验教学改革的作用
实行绿色化高校有机化学实验教学改革是我国高校化学实验改革的全新环节和创新阶段.有机化学实验在具体操作过程中,有毒化学试剂会形成巨大的毒性,这些毒性散播到空气中,将会对自然环境造成严重的危害,所形成的废气、废液将会引发一系列环境污染问题的产生[3].就我国当前的技术水平而言,未能有效对整个实验操作环节实行全绿色化教学模式改革,但可以通过当前已有的实验条件和设施,科学地针对高校有机化学实验的基本特征,对实验过程中的有毒试剂实行可行性的绿色化改进.促使化学物品通过科学性的策略能够再利用,从而促使学生有机化学实验操作技能得到全面增强,同时也合理地降低有机化学实验过程中由于废物排放所引发的环境污染.高校有机化学实验课程中,实行绿色化学教学模式,按照绿色化学的基本思想,在整个有机化学实验操作中,化学物品的使用操作严格依照“5R”的实验原则,以此有效降低由于化学实验造成的自然环境危害[4].
2创设科学、完整的有机化学课程结构体系
高校有机化学实验结构体系对于高校学生化学实验兴趣的培养、实验知识的掌握以及实验操作技能的提升具有促进作用.但是,传统模式中的有机化学实验课程存在一定的弊端.在实验过程中,一些化学试剂或有毒化合物对环境造成严重破坏,并且学生无法对化学实验进行全面、深入的掌握与认识.此外,在整个有机化学实验教学环节中,大部分学生会将诸多的时间与精力放置在实验结果中,而忽视了实验过程.与此同时,诸多高校学生在有机化学实验操作过程中,不能按照科学的标准进行规范性操作,学生的专业技能与科学素养无法得到有效提升.因此,需要创设科学、完整的有机化学课程结构体系.
2.1全面重视实验操作过程
在保障有机化学实验操作的前提下,需要将绿色有机化学理念引入到实验过程中,确保实验操作不会对环境造成严重危害,提倡高校学生对整个实验操作过程的基本操作流程进行合理化的改革.采取创新方式,由学生自主确定并实施实验方案,这样可以降低化学试剂所造成的毒性,促使学生形成良好的实验操作习惯.使学生对实验能整体把握,提高学生运用有机化学理论知识的能力和独立思考的能力,进而使学生对有机化学实验操作过程能够全面重视[5].
2.2注意实验课的教学方式
诸多高校教师依旧采用传统方式的化学实验操作,未能有效与学生进行及时沟通与互动,对于学生知识的掌握情况无法及时掌握,一部分学生对实验基本操作不能有效地理解与掌握.这些问题主要是由于在实验操作过程中照本宣科的传统模式导致的.因此,从绿色和节约成本的目的出发,提出改革建议:(1)改变现有的陈旧教学方式,有效利用“互联网+”,建立新型的慕课关系,注重学生创新能力和学习主动性,慕课不仅能够提炼教学内容,还能提高学生学习效率[6];(2)提倡实验教学的微量化,缩短实验进程,降低实验经费.然而减少投料量就可能导致实验失败,所以微量化在体现“绿色化”的同时,又对学生的实验操作能力提出更高的技能要求[7].
3基于绿色化教学的高校有机化学实验的实施
3.1实验教学适当与信息技术相结合
化合物性质的实验是高校有机化学实验的重要内容,涉及诸多种类的化学试剂,可以有效强化学生对实验理论知识、实验思想的全面理解,促使学生通过实验提升对化合物的鉴别能力.若在高校化学实验中,按照传统的教学模式,在实验过程中2个学生为一组进行实验操作,需要将所有的实验内容全部完成.这种情况下,将会用到诸多种类的化学试剂,且试剂的使用量较多,花费时间长,整个实验将会给环境造成严重的破坏.为了对该现状进行合理解决,需要采取科学可行的策略,即将此实验教学内容通过一次教学过程进行有效的操作.对于造成严重性的环境破坏、毒性巨大的实验(如苯的硝化反应),以我国目前的科技水平而言,无法对其污染情况进行绿色化改进.针对此情况,可以利用信息技术将实验过程进行模拟.近几年,随着网络技术的日益完善与发展,网络中模拟化学实验的视频资源十分丰富,将高校有机化学实验教学适当地与信息技术手段有机结合,能够有效降低由于化学实验造成的环境破坏[8].
3.2整合实验内容,设置综合性实验
传统模式下的高校有机化学实验包括3个基本部分的实验操作内容:第一部分,化学实验基础.如化合物的萃取等操作.第二部分,实验部分.此环节中的实验是验证性的有机化学实验操作,主要是对每一类化合物的基本性质,通过实验的方式进行全面的检验与证明,进而能够有效促使学生对化合物基本知识与理论的深入掌握,并确保学生对化学实验内容进行全面吸收.第三部分,合成实验.此部分主要是对学生的综合化学实验操作技能进行全面性的考查.一般情况下,高校有机化学实验中的合成实验,仅仅是通过化合物的合成反应进行设计,这种传统的教学模式导致了有机化学中的部分实验具有一定的鼓励性,一部分学生在实验操作过程中,单一地对实验结果进行重视,忽略了实验的基本操作过程,多数学生对于化合物合成实验的基本理念与思想没有掌握.由此可见,传统的有机化学实验操作造成学生无法对化学实验进行全面性、深入化的掌握与认识,忽视了化学实验内容之间的关联性.这就造成一部分学生在进行有机化学实验操作时,存在到了后面环节却忘记了学过的理论知识.另外,合成实验部分通常会安排在实验教学的后期,实验之后所回收的诸多化学物品不能采取科学可行的措施对其再用,进而给自然环境带来严重性的破坏,这种操作方式严重违背了绿色化教学模式与教学理念.由此可见,为了在实验操作过程中全面提升化学试剂的使用效率,促使学生对有机化学实验进行深入掌握.同时,实验过程中所涉及到的化学试剂采用科学化的方式,避免其对环境造成一定的负面影响,将高校有机化学实验中的一部分内容进行有效整合,在其中设置一些综合性的实验.
4结束语
通过有机化学实验教学改革,有效解决了传统教学中存在的问题,培养了学生的实验动手能力、创造能力和科研能力,教学质量和学生的综合素质都得到了提高.有机化学实验绿色化教学改革的顺利进行,必须从实际出发,进一步完善教学内容,探索行之有效的实验操作模式,不可盲目实施.此外,实验绿色化教学改革还可以将微波反应技术、仿真实验运用于其中,既可以缓解设备不足的压力,也能减少有机化学实验造成的环境污染和对实验人员的健康损害.
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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
树立学生的学习信心
近几年,由于高考的改革,中学采取模块式教学,学生根据高考需要,可以选择不同课程学习,导致许多学生根本没有学过有机化学。而高校授课学时的压缩又导致学生无机化学的理论基础非常薄弱,所以很多学生担心有机化学很难学好。可以告诉学生有机化学与无机化学联系并不紧密,对有机化学的学习影响不是太大,主要用到部分物质结构知识,我们会在课堂中复习,消除学生的恐惧心理。还应结合专业特点,介绍有机化学与专业的关系,有机化学知识在相关行业领域的应用及重要性,使学生了解有机化学学习的重要性,并让学生感受到有机化学是可以学以致用的,从而提高学生的学习信心及积极性。如:针对生物制药类专业的同学,可着重讲述有机化学在药物合成中的作用。现今,95%的药品都来自化学合成,没有有机化学的发展就没有新药物开发,就没有现代医学。过去曾长期危害人类健康的结核病、霍乱、伤寒、疟疾、传染性肝炎等疾病,由于特效药的出现已得到有效的治疗[2]。针对环境科学的同学可重点介绍与环境治理相关的有机化学知识,如:室内装修甲醛、甲苯的危害,墨西哥湾漏油事件,各种固气体废弃物的处理等。针对高分子专业的同学则要重点介绍有机高分子材料如:聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、双酚A等的制备与应用。这样能成功地吸引学生的注意力,激发学生对有机化学的学习兴趣,为课程的教学奠定良好的基础。
精致课件,提高有机化学的趣味性
多媒体教学具有传统教学方式无法比拟的优势,利用多媒体可以达到事半功倍的效果。它不但能增加课堂教学传播的信息量,提高教学效率,而且能使教师教学更形象生动,提高教学质量。选用图文并茂、数据翔实、多彩多色的PPT教学来取代传统黑板板书,可以让抽象内容形象化、直观化,学生学习起来就会觉得生动有趣而不再枯燥乏。根据课程需要精致一套切实可用的课件非常必要,课件制作太呆板会使学生产生视觉疲劳而厌倦,而过于花哨的课件又会过于分散学生的注意力,影响学生思考[2]。一般来讲,朴素的底色配以清晰的文字、版面简洁、题目醒目的多媒体课件很受欢迎。利用Flas制作技术及PPT动画设计功能,可以将每一个分子的结构、反应及反应机理,反应中反应物的立体变化等演变历程清楚地呈现在学生的面前,从而使有机反应更生动、明了、直观、逼真。利用三维立体图,辅助动态效果以及声音,能够将复杂的立体结构及反应过程生动形象地表示出来。这些将抽象内容形象化的多媒体教学,可以使学生更直观地了解抽象的反应过程,降低接受理解的难度,从而对知识掌握得更深刻更全面。
【关键词】 教学实践; 有机化学; 教学效果
培养具有创新能力、知识面广、动手能力强的全面发展的医学复合型人才,是当前高等医学教育面临的一项紧迫任务。医用有机化学教学是医学基础课程的重要组成部分,它对于培养学生获取化学知识和实验技能,培养科学的观察能力、实事求是、严肃认真的科学态度和科学的学习方法具有重要的作用,并且也是提高学生综合素质、培养创新能力的重要途径。
医用有机化学所涉及的内容广泛,概念比较抽象,分子结构复杂,化学反应多,但是由于课时的限制,不能深人展开讲解,学生普遍感到难于理解,难于掌握。因此,作为授课教师,如何达到预期教学目的,取得良好的教学效果是教师经常思索的问题。笔者近年来在承担该门课的教学工作中,积累了一些经验,认为如果能根据学生的实际水平,把握医用有机课程的特点,处理好教学中的几个重要环节,灵活运用各种教学手段,将会取得事半功倍的效果。
1 精心设计绪论课教学.激发学生学习兴趣
在高等医学院校,一般将《医用有机化学》放在大学一年级第二学期,与《医用有机化学》同时开设的还有《解剖学》专业基础课程。许多学生只重视专业课,对学习化学兴趣不大。针对这种现状,必须重视绪论课的教学,要认真钻研教材,精心备课,用心安排好绪论课的内容,要使学生充分认识到医学离不开化学,激发学生学习有机化学的热情。为此,我认为在绪论课上除了介绍有机化学的发展简史外,还要讲授以下两个方面内容:一是有机化学新的成就和贡献以及有机化学与生命科学的关系。这就要求我们不能局限于教材,备课时应该查阅文献,了解有机化学的前沿,激发学生学习兴趣。例如,可以通过列举上世纪80年代以来诺贝尔化学奖的主要工作来分析化学的发展方向。因为通常诺贝尔化学奖所表彰的工作是10年前甚至20年前完成的.但是这一评选则是以现代科学发展的眼光来进行的,一定程度上反映了对化学发展趋势和方向的看法[1]。值得注意的是直接与生命科学有关的化学诺贝尔奖至少有10项之多。这些实例能够激发学生科学地认识到化学在生理过程、疾病的防治、诊断、治疗中的重要作用。人类全面揭开遗传、变异繁殖、疾病、死亡等生命的奥秘必须依靠化学、医学、分子生物学家们共同努力..。二是有机化学学科的特点、自己对学生的具体要求,以及授课计划等。使学生对教材知识结构有一个大概的了解,并且让学生明白应如何学习该课程。有机化学教材一般是按有机化合物的官能团体系划分章节,在每一章节,先学习命名,然后对其中一种或几种典型物质进行结构、性质、应用等内容的学习,并掌握它们同系物的相似性和规律性,有很强的系统性。医学专业学生要通过学习简单有机分子的反应,掌握有机化学的普遍原理,并初步具备联等系体内复杂反应的能力。例如,醛与醇的亲核加成反应是糖的环状结构形成以及成苷反应的基础,含氮化台物的性质是蛋白质和核酸中涉及的一些反应的基础。这就要求我们要授予学生有机反应历程的理论知识,而不是孤立地陈述一个个具体的反应。因此绪论课上有必要介绍有机化学反应几大类型,使学生初步接触自由基、亲核试剂、亲电试剂等概念,对有机化学反应过程形成初步认识。
2 传统和现代教学手段相结合,有效提高教学效果
传统的教学手段主要是课堂讲授、板书和实物、模型的展示等。随着多媒体技术的普及,多媒体在教学中也得到了越来越广泛的应用。传统教学手段与多媒体教学的结合,丰富了教学手段,提高了学生学习化学的兴趣。有机化学结构、反应机制、电子效应等教学,因学生缺乏空间结构意识和空间想象力,故而在板书难以引起学生的共鸣。在教学实践中,在一些内容的讲解上采用多媒体教学方法,收到了良好的效果[2]。如卤代烃的亲核取代反应,按SNl历程进行时,碳原子由SP3杂化的四面体构型到SP2杂化的平面构型,亲核试剂有机会从这个平面两边与碳结合,理想状况下得到一个外消旋产物。若按SN2历程进行,则化合物经历一次瓦尔登转化,发生构型翻转。我们用多媒体的三维动画功能直观地表现了这两种不同的历程,使学生很好地理解了反应的详细过程和立体化学变化,学生对内容掌握较好。但是,同其他新技术的应用都具有两面性一样,多媒体教学手段也有其局限性,如果过多地使用,学生会感觉速度过快,来不及深入思考和做笔记等。所以,我们在讲解化合物的基本性质时,仍主要采用板书形式,使师生间保持良好的互动。这样将传统和现代教学手段结合应用,有效地提高了教学效果。
3 以“性质一结构”作为教学主线,提高学生学习效率
在历年的教学中发现学生在学习有机化学时觉得有机化学内容太多,头绪太乱,难记难学。其实有机化学课程的中心内容就是有机化台物的结构和性质,因此学习有机化学的重点应放在认识化学结构上。结构决定性质,性质反映结构,“结构性质”就是掌握有机化学的“金钥匙”。 在各章的教学中,讲解化学性质之前,以“结构决定性质”为出发点,对各类官能团的结构特征,反应特性作全面的剖析,使学生在接触具体性质之前,对结构这一内因对化学性质的决定性影响先有一个轮廓认识。有了这种理论对实际的指导作用,学生就会摆脱“不知其所以然”、“规律难寻”的状况。
4 理论教学与实验教学紧密结合
有机化学课程属于实验性较强的基础课。特别是在目前理论课学时减少的情况下,实验与理论课内容充分结合具有深刻的意义,教学中应高度重视。实验教学是理论教学的重要补充,可验证和巩固有机化学的基本理论和化学性质,而理论又可作为实验的依据。如果某些理论内容也安排了相应的实验,则在理论教学中着重强调基本理论、反应机理,具体的反应条件及影响因素等可以在实验课上结合相应的实验进行详细的讲解。实验课上教师通过提问或与学生讨论将所学的基本理论与相应的实验结合起来,督促学生仔细观察实验现象,并用所学的理论解释实验中每一步操作的目的及出现的问题和实验现象,通过实验达到对理论内容的强化理解,加深印象,同时,也提高了学生做实验的热情,避免只单纯地做实验、敷衍了事、简单应付的现象。另一方面,有机化学实验与其他学科实验一样,对培养学生缜密思考、仔细观察、主动探索问题、操作技能、严谨的科学作风、搞科研的能力等方面有着不可低估的作用,同时也是提高学生综合素质、培养学生创新能力的重要途径。
5 建立多种考核方法
即使课堂讲授,大部分学生可以理解,基本内容都能掌握,但往往是期末考试效果并不理想。主要是有机化学的内容多,前后各章联系密切,学习后面忘记前面,难以做到融会贯通,不能综合运用所学的知识解决问题。为改变一考定乾坤的局面,可以设想采用多种考核的方法,综合、公正、客观地给出成绩:①加强平时成绩的管理。书后习题作业、自学报告等都要进行量化考核,考核成绩按一定比例计入到总成绩中。②分散考核。把整个有机化学分成几个模块,如烷烃、烯烃、炔烃、共轭二烯烃、环烷烃作为一个模块学习后,进行一次小范围的考核,期末考试时,有关内容可以少考或不考,以减轻学生期末复习的负担。这样的模块可以分成几个,如含有苯环的、具有相似性质的化合物等,最后将期末考试与几种考核方法结合起来,综合分析,得出学生的最后成绩。这样能使学生抓紧平时学习的时间,全面地反映出学生的实际水平,避免考试前突击学习,考试后印象不深的局面,为提高学生的素质做出有益的尝试。
有机化学实验教学改革是一项复杂、艰苦、难度大的系列工程。在此只进行了初步探讨,但还不够深入和完善,我们会将此项工程伴随整个化学实验体系教学改革继续开展下去。医学有机化学的课程体系、教学内容、教材建设是一项长期的系统工程,只有不断跟踪科技发展、与时俱进,才能满足高等医学教育不断发展的要求。
【参考文献】
1 钟益宁.21世纪医学有机化学教学与科研的改革设想.广西中医学院学报,2005,8(2):137~139.
[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。
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关键词:高中化学;有机化学;知识网络;学习方法
在高中化学学习过程中,存在大量需要学习掌握的知识点,但相对分立的知识点学习记忆的难度明显高于成体系系统的知识网络,所以,如何对已学习的知识点进行总结归纳,整理成知识网络体系,一直是化学学习过程中的一大难点。而在高中化学中,有机化学作为相对独立的一部分,其包含的知识点在高中化学体系中占有相当重要的比重,根据2017年高考考试大纲,有机化学部分除了作为必修部分的考点,还作为选考内容的两大模块之一,考生可任意选择一个模块进行考试。而高中有机化学部分相对于无机化学部分的知识网络脉络更加清晰,有机物种类明确且相互有密切联系,在搭建了高中有机化学知识网络后,对解决高中有机化学的高考题,应该已经有比较大的把握。
1高中有机化学知识网络的构建
高中化学中有机化学的知识分立在必修2和选修5两本教材中,而在必修2中给出的知识点少,主要属于介绍性知识,不能依托于此构建知识网络,只能进行分立知识的记忆,在正式构建知识网络的过程中,将这些相对分散的知识点补充进去。因此,构建高中有机化学知识网络更多的依托于选修5。
1.1网络知识节点:人教版《化学选修5———有机化学基础》中,在第一章先给出了有机化合物的分类,对有机物的类别和官能团进行了介绍,此时将有机物分为烃和非烃。烃分为烷烃,烯烃,炔烃和芳香烃;非烃则依据官能团进行分类,主要的类型如下:实际上,根据后面的学习可以发现,有机物的性质在很大程度上受官能团的影响,所以,在学习过程中,为了更加直观的学习,可以先采用具有代表性的有机化合物,教材中绝大多数反应式采用的有机化合物都是包含2个碳原子,所以,在构建知识网络时可以先采用乙烷及其衍生物代表不同类别的有机物。以这些不同类别的有机物作为网络知识节点,现在各个知识节点处于孤立状态,同时包含的内容非常单薄,需要在后续的学习过程中,根据所需的内容对知识节点进行丰富补充,并形成连接知识点的线条,进一步完善知识网络。
1.2知识节点的内容补充和网络线条的搭建:在上一节中根据第一章节的内容,以有机物类别作为知识网络的网络节点,本节中进一步根据后续章节中的内容对知识节点内容进行补充,以及构建连接知识节点的线条,主要需要把握的是不同有机物类别的特殊性质,和相互转化的反应类型及对应的反应条件。如果说选修5的第一章是对高中有机化学的基本介绍,供学生提炼出一个个知识节点,那么第二章到第四章的内容,其实都是对于第一章所提到的知识节点的内容补充和网络线条连接。这三章的内容分别介绍了不同的类型的有机化合物的官能团及化学性质,还有涉及到的化学反应。以课本第二章第一节为例,在这一节中介绍了三种有机化合物:烷烃、烯烃和炔烃,还有三种反应类型:取代反应,加成反应以及聚合反应。其中取代反应连接了烃类和卤代烃,加成反应连接了不饱和有机物和饱和有机物,或者不同不饱和度的不饱和有机物,聚合反应是属于不饱和有机物的特殊反应。根据这三个反应,可以将第1节中的烷烃,烯烃,炔烃,卤代烃及有机聚合物联系在一起,主要脉络是烷烃烯烃炔烃的衔接。对知识节点的补充中,重点在于其具有的特殊性质和其涉及到特殊反应。例如在第三章第二节醛这一部分中,醛所涉及的特殊反应有银镜反应和与新制Cu(OH)2生成Cu2O红色沉淀,这在高考中都属于标志性的破题点,解开这一环后,根据有机知识网络,基本可以推导出前后涉及到的各个反应以及相关的有机化合物的分子结构式。高中有机化学的学习中,也需要注意“将知识读少”,比如在学习芳香烃和醇\酚这两节时。根据历年有机化学部分的高考题,芳香烃在大题中通常作为R-基存在,即作为有机分子中除了官能团剩下的部分。故而在搭建网络时,在明确酚类和芳香烃的特性后,不妨将芳香烃作为一个单纯的R-基看待。在不涉及到芳香烃和酚类的特殊性质时,作用普通的烷烃烷烃知识节点看待。
2总结