前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的有機合成路線設計總結(jié)主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
⑴舉例說明烴類物質(zhì)在有機合成和有機化工中的重要作用,有機合成說課稿。
⑵認識鹵代烴、醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的組成和結(jié)構(gòu)特點,知道它們的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
二、教學背景分析
1.學習內(nèi)容分析:
有機合成是本章的最后一節(jié),在以往的教科書中沒有專門講解。本節(jié)教學要在幫助學生復習再現(xiàn)烴及烴的衍生物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)上,初步學習有機合成的過程;理解有機合成遵循的原則;初步學會使用逆推法合理地設計出有機合成的線路;同時培養(yǎng)并提高學生綜合運用所學知識解決實際合成問題的能力,為學生順利學習本模塊第五章進入合成有機高分子化合物時代及選修一《化學與生活》的學習奠定基礎(chǔ);同時讓學生感受合成的有機物與人們生活的密切關(guān)系,使學生認識到有機合成是有機化學服務于人類的橋,是有機化學研究的中心,是化學工作者改造世界、創(chuàng)造未來最重要的手段,對學生滲透熱愛化學、熱愛科學的思想教育。
2. 學生情況分析:有機合成是有機物性質(zhì)的應用,要求學生在前兩章及本章前三節(jié)的學習基礎(chǔ)之上熟練掌握好各類有機物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互衍生關(guān)系以及重要官能團的引入和消去等基礎(chǔ)知識。因此在本節(jié)之前我們上了一節(jié)《烴及烴的衍生物》的鞏固課,幫助學生把學過的有機化學知識形成知識網(wǎng),使學生能夠正確理解官能團結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的辯證關(guān)系,掌握重要有機物相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,能夠從斷鍵、成鍵的角度正確書寫化學方程式,讓學生的認知盡可能達到其“最近發(fā)展區(qū)”,這樣為我們本節(jié)的學習打下了堅實的基礎(chǔ)。
基于以上分析,我制定了本節(jié)課的教學目標
三、本節(jié)課教學目標
1.知識目標:①使學生掌握烴及烴的衍生物性質(zhì)及官能團相互轉(zhuǎn)化的一些方法
②讓學生初步了解逆向合成法的思維方法
2.過程與方法:
①通過小組討論、歸納、整理知識,培養(yǎng)學生對有機物性質(zhì)和官能團轉(zhuǎn)化方法的歸納能力。
②通過有機物的合成方法的學習,培養(yǎng)學生的逆合成分析法的邏輯思維能力以及信息遷移能力。
③通過分析有機合成過程鞏固各類有機物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。
3.情感、態(tài)度與價值觀:
①體會新物質(zhì)的不斷合成是有機化學具有的特殊的科學魅力,對學生滲透熱愛化學的教育。
②培養(yǎng)學生將化學知識應用于生產(chǎn)、生活實踐的意識。
③加強學生的溝通能力和合作學習能力;以化學主人翁的身份體會化學學科在生產(chǎn)、生活中的實用價值,激發(fā)學習化學的興趣。
四、教學設計流程與教學設計
㈠教學設計理論依據(jù)
布魯納認知結(jié)構(gòu)理論、皮亞杰建構(gòu)主義學習理論、維果茨基“最近發(fā)展區(qū)”理論。
㈡教學策略與方法選擇標準
根據(jù)教學目標的內(nèi)容與層次,化學教學內(nèi)容的具體特征,高二學生的年齡與思維發(fā)展情況,我班學生的知識儲備和能力特征,化學學科的特征(研究方法、基本思想、邏輯結(jié)構(gòu)),教師的教學優(yōu)勢能力及我校化學教學的技術(shù)條件,教案《有機合成說課稿》。
㈢教學策略
小組合作式教學、啟發(fā)式教學
㈣重、難點突破
本節(jié)的學習重點逆合成分析法,我首先讓學生閱讀教材,初步了解逆合成分析法,再讓學生自主探究學習來理解逆合成分析法的思維方法,最后利用圖表引導學生掌握合成草酸二乙酯的逆推法,體會逆合成分析法的思維過程。
五、教學過程
【活動1】
我利用多媒體展示有關(guān)福島核電站起火爆炸、核輻射危害、核輻射防護服及生活中的有機合成材料,通過社會的熱點問題的呈現(xiàn),吸引學生的注意力引出本節(jié)要學習的主要內(nèi)容,讓學生了解有機合成在人類社會進步中的意義,同時激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望。
【活動2】
學生自學教材初步了解有機合成的定義、任務、過程。本環(huán)節(jié)的設計目的是:讓學生獨立利用教材內(nèi)容資源進行學習,了解什么是有機合成、明確要進行有機合成的任務是什么、要完成有機合成需要怎樣的過程、如何進行思考等,培養(yǎng)學生的閱讀能力和信息素養(yǎng)。
【活動3】
學生小組討論用盡可能多的方法合成乙烯、氯乙烷、乙醇。本活動的目的是:從學生已有的知識出發(fā),為學生搭建學習平臺,以便學生在原有的學習和掌握的規(guī)律的基礎(chǔ)上積極主動建構(gòu)知識。學生通過思考、交流、評價不僅知道了如何制取乙烯、氯乙烷、乙醇,更重要的是還知道了可以用過已經(jīng)學過的有機化學反應用多種方法制取同一物質(zhì),激活了學生理解新知識的橋梁。為順利完成活動4提供了真實的學習情境。
【活動4】
學生通過完成練習歸納完成問題導學3,再現(xiàn)官能團間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。目的在于讓學生在利用活動3中原有認知結(jié)構(gòu)中的知識經(jīng)驗去同化當前學習到的新知識,以引發(fā)學生的認知沖突,激發(fā)學生的學習興趣,讓學生親身感受到某種官能團的轉(zhuǎn)化有多種方法,同時培養(yǎng)學生的歸納總結(jié)能力。滲透在實際應用進行物質(zhì)合成時,必須依據(jù)某些原則選取合理的方法,從而順利過渡到逆合成分析法。
【活動5】
學生自學教材體會“逆合成分析法”在有機化學中的應用,并展示合成草酸二乙酯的逆推法。
本活動的內(nèi)容是本節(jié)的重點及核心知識,讓學生在原有知識的基礎(chǔ)上通過自主合作探究性學習理解這些重點知識、核心知識的形成過程,學案上采用圖表引導學生構(gòu)建乙二酸二乙酯逆合成分析法的思維過程。讓學生初步學會利用逆合成分析法設計簡單的有機化合物的合成路線,通過交流展示培養(yǎng)學生的合作學習的能力及自信心,進一步體會如何利用逆推法解決具體有機合成問題,培養(yǎng)學生綜合運用已有知識解決實際問題的能力,給學生充分表現(xiàn)的機會,感受成功的喜悅,從而學會學習。
【活動6】
學生討論小結(jié)有機合成的原則,在前面的活動中已經(jīng)滲透了有機合成的一些原則,在此基礎(chǔ)上讓學生通過討論歸納總結(jié)。考慮到本節(jié)是有機合成的第一節(jié)基礎(chǔ)課,鑒于學生的基礎(chǔ),可能總結(jié)不夠全面,我再利用大屏幕幫助學生完善。這樣可為以后評價合成線路打下基礎(chǔ)。
學生觀看大屏幕“20世紀在有機合成方面獲諾貝爾化學獎的重要事件” ,對學生滲透熱愛化學、熱愛科學的思想教育。
【達標訓練】
達標訓練共安排了兩道題,一題涉及的是正合成分析法,另一題是逆合成分析法。難度逐漸加深。
【活動7】
學生完成達標訓練1,再小組討論,最后板演展示化學方程式。
本題已經(jīng)給出合成路線,只要求學生根據(jù)合成路線寫出各步反應的化學方程式。本題所寫的化學方程式均是以前沒有學過的,但是可利用官能團之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系正確寫出化學方程式。學案將本題作為達標訓練第一題的目的有三個:一是通過實例讓學生了解如何畫合成路線圖;二是通過化學方程式的書寫考察學生對官能團相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的掌握情況,同時培養(yǎng)學生靈活應用所學知識的能力;三是讓學生感覺此題并不簡單,但經(jīng)過思考又可以解出正確答案,增強學生的自信心及成就感。
【活動8】
學生用5分鐘獨立完成,用2分鐘組內(nèi)討論合成路線,學生搶答展示合成線路。
關(guān)鍵詞:有機合成綜合實驗;實踐教學改革;研究性學習
作者簡介:梅群波(1978-),女,湖南常德人,南京郵電大學材料科學與工程學院,講師。(江蘇 南京 210046)
基金項目:本文系國家自然科學基金項目(項目編號:GZ208017)、江蘇省高校自然基金項目(項目編號:TZ208012)的研究成果。
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)16-0133-02
隨著社會的日益進步,經(jīng)濟的高速發(fā)展,對人才的要求也上升到一個新的層面。在知識更新如此快捷的經(jīng)濟時代,社會需要更多的具有創(chuàng)新意識和開拓精神的科技性人才,而完備的教育體制是提供此類儲備人才的唯一渠道。要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和動手能力,極大地發(fā)揮學生的主觀能動性,必須有效地改變以往的以知識接受為主的應試教育,倡導一種更適合培養(yǎng)學生的有效的教育體制。將研究性學習融入到教學中和不斷開展教學改革的倡導就是在這樣的背景下展開的,國家開始對各個學習階段、各類課程進行教學改革,教學改革的宗旨是全面提高學生的素質(zhì),培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
一、開設有機合成綜合實驗的意義
大學化學實驗主要分為基礎(chǔ)化學實驗和綜合化學實驗,而有機合成綜合實驗主要是為了擴大對學生綜合能力的訓練及體現(xiàn)學科發(fā)展趨勢的實驗內(nèi)容,也是為了加強化學合成及綜合分析手段的運用等開設的實踐性課程。有機合成綜合實驗是把基礎(chǔ)化學的理論知識、多種實驗技能和實驗方法加以歸納、分析、相互滲透的一種有效的實驗形式,它是在學生對基礎(chǔ)的化學實驗有一定了解的前提下,通過講授式、啟發(fā)式、討論式與實際操作實驗相結(jié)合,訓練學生使用現(xiàn)代儀器和實驗方法研究有機合成反應,在半微量或微量的規(guī)模下,合成、分離和鑒定某些有機化合物,以及利用一些常見的著名有機反應進行多步驟合成等。[1]
有機合成綜合實驗的目的是全面培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新意識,本實驗課程是向畢業(yè)論文過渡的一個重要教學環(huán)節(jié)。本課程作為集中實踐性環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和實踐能力的重要途徑。對于深化學生的專業(yè)知識,鍛煉學生的實踐能力及提高學生分析、解決問題的綜合能力,全面推進素質(zhì)教育,有著特別重要的意義。
另外,本課程具有實驗技能的綜合性、實驗操作的獨立性、實驗過程的可思考性等特點,在該實踐教學環(huán)節(jié)中,要求學生自己查閱文獻資料,設計實驗路線,獨立解決實驗中所遇到的問題,改變了以前做實驗完全依靠教師的被動局面,充分調(diào)動了學生的積極性,挖掘了學生的潛力。有利于拓寬學生的知識面,使學生了解和學習到學科前沿領(lǐng)域的新知識與先進的現(xiàn)代技術(shù)實驗,提高學生的科學研究興趣和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。有利于學生把所學的知識與生產(chǎn)實踐相結(jié)合,讓學生有“學以致用”的感覺,提高學生學習的興趣,培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力。
二、有機合成綜合實驗實踐教學改革的必要性
開展研究性實踐教學是大學培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的根本要求,如何充分發(fā)揮實踐教學的作用,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已成為各類實踐教學必須思考的重要問題。創(chuàng)新人才的培養(yǎng)不僅離不開課堂上理論知識的傳授,還必須借助實踐教學并且需要強化實踐教學。因此,實踐教學效果的好壞對于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)有著重要的影響。一般大學的實踐教學絕大多數(shù)仍停留在“知識驗證”的層面上,傳統(tǒng)的實踐教學模式不利于學生的知識創(chuàng)新,不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng),必須進行實踐教學方法的改革。
有機合成綜合實驗課程設立的宗旨是使學生在完成有機化學實驗的基礎(chǔ)上,實施開放式教學,促進學生知識、能力、思維和素質(zhì)的全面協(xié)調(diào)發(fā)展。在傳統(tǒng)的實驗教學中,都是實驗員準備好所需的實驗用品,教師在實驗課開始之前詳細的講解并演示,學生再依樣將每個步驟重復一遍,這樣的應試教育完全不能激發(fā)學生的興趣,無法發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)新能力。實驗教學改革的指導思想是化學實驗不僅僅是為了傳授化學知識、驗證化學理論、掌握實驗基本操作技能,而應該是更重視能力和素質(zhì)的培養(yǎng),通過實驗培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新意識和科學思維。[2]為了實現(xiàn)實驗教學理念的轉(zhuǎn)變,打破舊實驗體系,構(gòu)建新實驗體系,有機合成綜合實驗從根本上改變了實驗教學完全依附于理論教學的傳統(tǒng)觀念,作為集中實踐環(huán)節(jié)展開教學。有機合成綜合實驗在教學方面進行了積極的探索與教學改革實踐,重點是對實驗課程體系、教學內(nèi)容、教學模式、教學方法和手段、教學管理等進行了一體化的設計與改革,實施了研究性實踐教學。[2]
三、實施正確的教學方式,發(fā)揮學生的主觀能動性
在推進實驗教學的過程中,首先要明確材料在21世紀的重要地位,包括材料科學與社會的關(guān)系,對社會發(fā)展的重要影響;化學正向其他學科滲透和衍生,對科技、生活領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響。實際上,讓學生理解化學與社會的關(guān)系,是實驗教學中素質(zhì)教育的重要組成部分。讓學生了解前沿的新興學科,可以幫助學生拓寬學習視野。有機合成綜合實驗實施研究性實踐教學,將有機合成綜合實驗中各類加熱、冷卻、干燥、攪拌、過濾、萃取、常壓蒸餾、減壓蒸餾和柱色譜分離等操作內(nèi)容通過錄像、動畫等形式直觀的演示出來,寓教于樂,不僅增加了教學的權(quán)威性和規(guī)范性,還使簡單的、枯燥的講述變得更為生動、形象、立體、活潑,加深了學生的印象,激發(fā)了學生的學習興趣,為后續(xù)實驗打下了良好的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的教學模式是以教為主體的模式,學生沒有自主創(chuàng)新意識,也沒有主觀能動性。教師應該本著服務學生的教學思想,突出學生的主體地位,在教學中創(chuàng)設能引導學生主動參與的教學環(huán)境,激發(fā)學生學習的積極性,不斷培養(yǎng)學生的主觀能動性。
研究性實踐教學將“研究性學習”引入到實驗課堂,實施正確的教學方式。[3]學生在該實踐環(huán)節(jié)中是按照發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的模式來進行實踐。學生在教師的指導下查閱文獻,獲得與實驗相關(guān)的信息,設計合理的實驗路線,形成學習報告、進行交流。對比傳統(tǒng)的應試教育,這種學習方式更具有吸引力,更能調(diào)動學生的主觀能動性。
在實驗前,給學生提供查找資料的方法,讓學生自己查閱文獻,設計實驗路線,明確實驗步驟,理解每步反應所涉及到的機理和實驗原理,將實驗每一步中所用的儀器、藥品和溶劑詳細記錄與標明,并查閱所用到的物品的物性和毒性,將自己對實驗了解的部分清晰的寫在預習報告上。充分的預習可以幫助學生詳細的了解實驗的具體過程,在查閱資料和記錄預習報告的過程中,培養(yǎng)學生獨立思考的能力和解決具體問題的能力。實驗過程中,給學生提供充分的動手機會,從而培養(yǎng)學生的動手能力和獨立工作的能力。實驗結(jié)束后,要求學生整理實驗結(jié)果,撰寫詳細的實驗報告。除了基本的必做實驗外,還可以配合學生的興趣安排不同的選做實驗,以調(diào)動學生實驗的積極性和能動性。從預習的獨立思考到實驗中的實際操作,再到處理實驗結(jié)果的嚴謹客觀,都培養(yǎng)了學生“研究性學習”的學習模式,有效地發(fā)揮了學生的主觀能動性。
“研究性學習”是實踐性很強的學習,其中充滿了樂趣也極富挑戰(zhàn)性。學生必須親自去做,才能夠體會到該“如何做”。通過這種拓展學習,學生的各項技能和能力都將得到最大程度的發(fā)展,創(chuàng)新意識也會在其中得到提高,進而提高學生的自我教育能力。在有機合成綜合實驗課上開展“研究性學習”,可以培養(yǎng)學生的動手能力、開拓能力以及學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力,以及交流與合作的能力等。
四、改革實驗內(nèi)容和考核方式,提高創(chuàng)新能力
有機合成綜合實驗作為培養(yǎng)計劃中的一個集中實踐環(huán)節(jié),是檢驗學生對知識的綜合運用能力的環(huán)節(jié)。在無機化學實驗、分析化學實驗、大學化學實驗和有機化學實驗課程開設之后,學生已具備了一定的實驗基本技能和專業(yè)知識,其觀察能力、理解能力以及動手能力都有了一定的提高。在此前提下,開設了有機合成綜合實驗,它不同于一些認識性的生產(chǎn)實習,也與一般的實驗課程有很大的區(qū)別。它主要包含研究型、綜合性和設計性實驗,通過該集中實踐環(huán)節(jié)的學習,可以幫助學生進一步鞏固現(xiàn)有知識,并通過自發(fā)學習、自我教育開拓視野,更深層次地將理論和實踐聯(lián)系起來。
為了提高大學生的學習興趣和創(chuàng)新精神,培養(yǎng)他們觀察、分析和解決實際問題的能力,充分發(fā)揮學生的主觀能動性,挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力,必須對原有的教學內(nèi)容進行改革。[4]考慮到學生的興趣各異,安排不同的選做實驗。例如,在有機合成綜合實驗課程中,安排了一個選做實驗是“顏料黃的制備”。顏料黃的化學名稱是1,1'-[(6-苯基-1,3,5-三嗪-2,4-二亞氨基]雙蒽醌,C37H21N5O4,外觀為橙色粉末,不溶于水和乙醇。顏料黃為酰胺類蒽醌還原染料,學生根據(jù)所查閱的資料,找到了幾種制備方法。它可以用三聚氯氰作為?;瘎?,與α-氨基蒽醌衍生物作用制得。還可以由2-苯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪與1-氯蒽醌反應制備。同時,學生通過對試劑的調(diào)研,發(fā)現(xiàn)2-苯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪很難購買,最后通過對實驗方法的查閱,2-苯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪可由苯甲腈和雙氰胺在氫氧化鈉和丁醇的條件下反應制得。通過對這個實驗的預習、調(diào)研、資料的查閱,啟發(fā)了學生合理安排實驗路線和試劑藥品。另外,顏料黃與人們?nèi)粘I钕⑾⑾嚓P(guān),主要用于棉、黏膠、維/棉混紡織物的染色和印花,還可以用作有機染料。這類還原染料使得光敏脆損性變小,且對纖維素具有良好的親和力。分散性、勻染性好,耐氯漂、濕處理牢度高。顏料黃在堿性保險粉還原液中為紫色;在酸性保險粉還原液中為暗橙色;在濃硫酸中為黃色??梢怨膭顚W生用自己制備的顏料對棉質(zhì)的布料在不同的介質(zhì)中進行染色,并觀察布料最終的顏色,練習顏料黃在不同介質(zhì)下的著色機理。將實驗內(nèi)容安排合理且貼近生活,激發(fā)學生對自己專業(yè)的興趣,增強學生的動手能力和解決實際問題的能力,提高學生對理論貫穿到實際的能力和綜合分析能力,進而提高了學生的綜合素質(zhì)。
對實驗內(nèi)容的改革非常重要,對考核方式的完善也勢在必行。合理的考核體系有利于培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度,有利于激勵學生的積極性,還可以及時正確的反應該課程制定的實驗內(nèi)容是否合理、學生對該課程的掌握是否達標??紤]到本課程的特殊性,在考核方式上也進行了不斷的調(diào)整和完善。實驗的總成績包括以下三部分:預習報告的成績、實驗操作的成績和實驗報告成績。其中預習報告的成績占50%,這部分主要包括實驗路線設計是否合理、實驗步驟是否正確、對實驗原理是否清楚、是否詳細例舉了實驗所用的儀器藥品等,主要考察學生獨立思考的能力、主觀能動性和創(chuàng)新能力;實驗操作成績占30%,這部分主要包括考勤、實驗態(tài)度、實際操作能力等,主要考察了學生的動手能力和獨立處理問題的能力;實驗報告成績占20%,這部分主要包括實驗報告書寫的條理性、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理是否規(guī)范、實驗結(jié)果是否合理可信等,培養(yǎng)了學生嚴謹和實事求是的科學態(tài)度,更有效地發(fā)揮了學生的主觀能動性。
開設研究型、綜合性和設計性實驗時,教師只適當加以指導,學生在掌握了查閱文獻的技能后,通過對文獻的查閱,獲得所做實驗的詳細信息,包括原物料的物理化學特性,查閱總結(jié)所有實驗方案的資料,設計合理的實驗路線,了解實驗的目的,每個實驗的實驗原理,匯總實驗所需的簡單儀器裝置和藥品,并能設計初步的實驗裝置,寫出詳細的實驗步驟及每個步驟的注意事項,完成每個實驗的預習報告。這樣學生在進行實驗時就可以有據(jù)可查,不會盲從搭建反應裝置,是帶著疑問來進行實驗的。學生對每個實驗的設計和準備,提高了學生獨立思考的能力;對每個實驗的設計和對所學知識的靈活運用,提高了學生的創(chuàng)新能力,逐漸培養(yǎng)了學生科學和創(chuàng)新的學習態(tài)度與學習習慣,為學生進一步深造和后續(xù)高層次人才的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。
五、結(jié)語
有機合成綜合實驗是化學類專業(yè)高年級學生的必修實驗課,也是一個重要的向畢業(yè)論文過渡的實踐性教學環(huán)節(jié)。實踐性教學環(huán)節(jié)的改革和探索是一項長期的系統(tǒng)工程,它是一種全新的教學模式,與課堂上的講授以及實驗性教學相比,有較大的變化。實踐性教學需要更新教學思想,融入新的教學理念,教師只有改革自己的學習方式、轉(zhuǎn)變教育觀念,讓研究性學習融入到實踐教學課堂、實現(xiàn)科學教學,才能真正實現(xiàn)學生學習方式的轉(zhuǎn)變。不斷加強實驗教學改革與探索力度,完善實驗內(nèi)容,使學生對有機合成綜合實驗產(chǎn)生濃厚的興趣,使學生在實驗中得到全方位的鍛煉。通過改進實踐性教學方法、更新實踐內(nèi)容、完善考核制度,提高學生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學生科學和創(chuàng)新的學習態(tài)度,為培養(yǎng)高層次人才奠定基礎(chǔ)??傊?,實踐性教學需要在實踐過程中進行不斷探索,才能形成一種科學、合理、有效的實踐性教學模式。
參考文獻:
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一、通過原子結(jié)構(gòu)原子性質(zhì)遷移,形成有機化學知識原點
學習的遷移,是學生根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗去辨認新的課題,并把新課題納入已有的知識系統(tǒng)中的過程。有機化合物是指含有碳的化合物,學生在學習《化學必修2》時對碳原子結(jié)構(gòu)有一定的了解,有機化合物均含有碳原子。在學習的過程中,特別是初學《有機化學基礎(chǔ)》的時候,要以碳原子為中心,引導學生圍繞碳原子的結(jié)構(gòu)、成鍵情況進行分析,形成有機化學的知識原點,再通過正確的知識遷移,引導學生對其他有機物的成鍵情況、化學性質(zhì)進行預測及分析等,既加深學生的學習興趣,又能讓他們探索有機物的無窮奧秘。在《有機化學基礎(chǔ)》第一章第一節(jié)的學習時,一方面,先復習碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖、電子式等,強調(diào)碳原子的最外層有4個電子,與非金屬結(jié)合時會形成4對共用電子對,結(jié)合碳的價電子情況分析了C和H結(jié)合為CH4的電子式、結(jié)構(gòu)式等。用模型進行演示,還可以組織學生進行“真人演出”,讓學生明白:碳原子形成單鍵是與其他原子以一對共用電子對成鍵。接著根據(jù)上述已有的碳原子4對共用電子對結(jié)構(gòu)的知識進行遷移,引導學生分析C與C相連結(jié)合的情況:可共用一對電子對、兩對電子對、甚至三對電子對,但不能形成四對共用電子對(單質(zhì)狀態(tài)),即可以形成碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵,但不能形成碳碳四鍵,然后很輕易地讓學生明白碳碳單鍵是飽和鍵,碳碳雙鍵和碳碳三鍵是不飽和鍵,它們的性質(zhì)將有所不同。另一方面,復習已經(jīng)學過的CO2的成鍵情況和電子對偏移情況,利用“氧的得電子能力強于碳”這一知識點,對C和O結(jié)合的情況進行知識的遷移,分析乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯的成鍵情況,容易得出碳氧共用電子對偏向氧原子,使含氧官能團起主導作用,導致含氧有機物的性質(zhì)不同于烷烴。通過對碳原子知識的復習,引導學生對知識進行了有效遷移,學生對各種有機物的成鍵情況有著深刻的理解,培養(yǎng)對有機物的探索欲望,對后來學習的官能團性質(zhì)、反應斷鍵位置、同分異構(gòu)等有機化學知識的學習和理解有很大的幫助,起到了知識原點的作用。
二、通過對官能團知識遷移,連成有機化學的知識線
學習遷移要求在教學過程中,抓住知識的共同因素來促進遷移,通過知識規(guī)律增強學習效果。有機化合物種類繁多,不同的有機物因為官能團不同性質(zhì)不同,所發(fā)生的反應也不同,然而對于相同的官能團,雖然它們所在的物質(zhì)不同,但表現(xiàn)的性質(zhì)幾乎一樣的(羥基在醇和酚中有區(qū)別)。在教學過程中,通常需要對某一種官能團的性質(zhì)進行詳細學習,然后將知識遷移上升到其同系物的物質(zhì)(甚至具有相同官能團的物質(zhì))上,連成有機化學的知識線,讓學生輕松掌握同一類物質(zhì)的性質(zhì)。例如在學習乙烯的性質(zhì)時,通過學習,知道乙烯能夠發(fā)生加成反應和加聚反應,理解乙烯能發(fā)生上述反應的原因:碳碳雙鍵其中的一個鍵容易斷裂,與其他共價化合物結(jié)合。掌握此性質(zhì)和原理后,可以將知識在同系物中進行遷移,讓學生寫出丙烯、1-丁烯、2-丁烯加成反應、加聚反應的方程式,學生就會較為輕松地完成任務,并加深對這兩個反應的理解。然后再將知識進行遷移拓展,引導學生掌握1,3—丁二烯的1,2加成、1,4加成和完全加成等反應。又例如學習乙醇與乙酸發(fā)生的酯化反應,理解了羥基斷開O-H鍵、羧基斷開C-O鍵后,可以將知識在同系物甚至在具有羥基的物質(zhì)中進行遷移,讓學生寫出乙二醇與乙酸、丙三醇與乙酸、乙二醇與乙二酸反應的化學方程式和反應原理,學生完成任務后,可以讓學生寫出纖維素制造醋酸纖維反應的化學方程式和反應原理。通過對某一個官能團知識的學習認識,不僅讓學生掌握該物質(zhì)的性質(zhì),還可以以此為知識線,通過正確引導知識遷移,全方位認識掌握具有相同官能團的物質(zhì),使有機化學的學習具有“由此及彼”的連接作用,既提高學生學習效率,也能讓他們自主學習,學會分析問題和解決問題,還可以擴寬他們的知識面。
三、通過對不同官能團知識遷移,構(gòu)成有機化學的知識面
學習遷移并不是自然而然地發(fā)生的,實際上是在新舊兩種事物或情景非常相像的情況下發(fā)生,需要學生自己通過主觀上的積極努力才能實現(xiàn)某些知識的遷移。有機化合物某些官能團之間是有一定的相似性和一定的內(nèi)在聯(lián)系的,可以從組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等多方面進行研究分析,再將知識遷移到相關(guān)的官能團,讓學生對比著學習,形成完整的知識面。例如在學習乙醇的性質(zhì)時,教材給出了對“一起嚴重化學事故”的材料,要求學生討論“用水還是用乙醇來消除鈉的安全隱患”。可以通過討論得出解決方案,再根據(jù)鈉與水反應劇烈、鈉與乙醇反應平緩得出結(jié)論:乙醇和水均有O-H鍵,O-H鍵的共用電子對向氧原子偏移,而水中的H-和乙醇中的CH3CH2-均為供電子基團,供電子能力CH3CH2-大于H-,所以對O-H鍵影響結(jié)果不同,導致水中的O-H鍵比乙醇中的H更易電離,所以鈉與水反應較乙醇與水反應劇烈。通過這知識點的學習,可以進行知識遷移,讓學生根據(jù)乙?;缺交秒娮幽芰妬肀容^乙酸、苯酚分別與鈉反應的劇烈程度,他們會在水和乙醇的基礎(chǔ)上進行分析:苯酚和乙酸均有O-H鍵,苯基和乙酰基均是得電子基團,且得電子能力乙酰基比苯基大,所以O-H鍵極性增大,兩者均能電離出H+而顯酸性,且乙酸酸性比苯酚強,所以與鈉反應的劇烈程度順序為乙酸>苯酚>水>乙醇,有的學生經(jīng)過知識遷移學習后,甚至還總結(jié)出“有連在氧上的氫均能被鈉轉(zhuǎn)換出H2”的結(jié)論。同理可以利用學習遷移法,比較乙醛、乙酮、乙酸、乙酸乙酯等中的乙?;Y(jié)構(gòu)活潑性的大小,這里就不作詳述了。通過這樣的遷移,學生將不同的官能團聯(lián)系起來理解,通過對比找出相同部分和不同部分,真正體會“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的真諦,對有機物有更深入的認識,構(gòu)成有機化學的知識面,激發(fā)他們學習、探索、研究有機化學的結(jié)構(gòu)性質(zhì)的熱情。
四、通過對有機合成知識遷移,建立有機化學知識空間
關(guān)鍵詞:有機化學實驗;教學改革;實踐
中圖分類號:G642.423 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)22-0042-02
化學是一門實驗性的科學,而有機化學實驗是一門獨立的化學基礎(chǔ)課程,該課程目的在于訓練學生基本的有機化學實驗操作技能,讓學生掌握簡單有機化合物的合成、純化及結(jié)構(gòu)測定方法;加深學生對化學基礎(chǔ)理論、基本知識的理解,提高觀察、分析和解決實際問題的能力,培養(yǎng)學生嚴謹和實事求是的科學態(tài)度。在高等師范院?;瘜W專業(yè)教學計劃中,有機化學實驗所占的學時比重比較大,實驗教學對于培養(yǎng)化學專業(yè)人才的重要性是人所共知的,所以有機化學實驗的教學不容忽視。在過去的二十多年教學過程中,我們深刻體會到在有機化學實驗的教學中首先要強化技能訓練。下面談談我們在有機化學實驗教學改革與實踐的體會。
一、改革實驗教學內(nèi)容,突出操作技能訓練
1.弱化性質(zhì)實驗,增加制備及綜合性實驗。有機化學實驗一般由性質(zhì)實驗、基本操作實驗、制備實驗所組成。而目前高師通常所用的教材為華南師大等五校合編的?有機化學實驗?(由高等教育出版社出版),此種實驗類型只是驗證了原先從教材中得知的結(jié)論,學習過程相對來說缺乏探索的樂趣。因此,在教學改革過程中增加設計性實驗成了當前教學改革的一個重要方向。通過這種改革,我們淡化了原有有機化學實驗教學的知識體系,而更注重于學生的基本操作、制備及綜合性實驗操作技能和產(chǎn)物的分離提純方法等能力的訓練上面。
2.增加開放性質(zhì)實驗。我們在實際教學過程中,根據(jù)中學化學教師教學的實際需要,對有機化學實驗教材中的性質(zhì)實驗由傳統(tǒng)的驗證型性質(zhì)實驗改為設計型性質(zhì)實驗,在實驗室的開放時間段,讓學生有所選擇地完成有機化合物性質(zhì)實驗的操作。
3.規(guī)范實驗操作。高師化學專業(yè)是培養(yǎng)中學化學教師的搖籃,它要求學生有較強的動手能力。有機化學實驗作為培養(yǎng)優(yōu)秀中學化學教師的一門重要課程,它直接和長久地影響著學生的素質(zhì)和能力。因而在有機化學實驗操作過程中要求學生操作規(guī)范化,隨著實驗課程的進行,教師的指導重點也應有所改變。通過每次實驗對每一個基本實驗操作的反復訓練,結(jié)果表明這種做法確實加強了本科生的實驗操作能力,而且使他們養(yǎng)成了良好的規(guī)范實驗操作的習慣。
二、開設設計性實驗,培養(yǎng)學生科研素質(zhì)
1.增設設計性實驗,可以培養(yǎng)學生科研素質(zhì)。有機化學實驗的目的不僅僅是使學生獲取知識,更重要的是要在以后的實際工作中提高分析問題和解決問題的能力。因此,在有機化學實驗教學過程中,要設計有益于學生探究的環(huán)節(jié)。高師院?;瘜W專業(yè)學生在大二階段普遍地學習勁頭較足,特別是那些有意向報考研究生的本科生,會強烈要求有機會自己設計一些實驗探究的項目。這種情況下,我們可以讓這些學有余力的本科生在周末或其他課余時間來完成自己設計的有機化學方向的實驗以補充專業(yè)基礎(chǔ)課時間和實驗設施的不足。在實施實驗前要求學生做好充足的準備,實驗設計要求首先進行同學間討論,寫成預習實驗報告后交給專任實驗教師檢查,并讓專任教師提出建議后再形成完善的思路。選擇讓在進入實驗室前有充足準備的本科生進行探究實驗,這樣不僅有利于達到預期效果,也能防止實驗安全方面不良事故的發(fā)生。例如針對我校有機化學專業(yè)研究生有糖化學的研究方向,我們特開設了設計性實驗“2,3,5,6-二-O-異丙叉基-α-D-呋喃甘露糖的制備”。實驗課前要求先查閱文獻,根據(jù)前面所學知識和所查閱的文獻確定合成2,3,5,6-二-O-異丙叉基-α-D-呋喃甘露糖的路線。實驗實施前教師先通過檢查,認為實驗路線及步驟可行后再開始實施。實驗過程中若出現(xiàn)某些問題先要求學生自己解決,若解決不了,可以同學間或師生間進行討論,實驗結(jié)束后小組間進行比較和總結(jié)。通過此類設計性的有機化學合成實驗,可以培養(yǎng)學生有機合成實驗路線與步驟的設計、操作、結(jié)果分析及獨立解決實際問題的能力,全面系統(tǒng)地訓練學生有機化學實驗操作技能和科學研究的素質(zhì),為本科生以后的工作及繼續(xù)深造打下堅實的基礎(chǔ)。有機化學(及實驗)的兩大支柱為有機合成與有機分析,在有機合成過程中所合成的產(chǎn)物的分離提取及結(jié)構(gòu)鑒定也離不開有機分析。如何從天然產(chǎn)物中進行分離提取某一有機化合物大學有機化學實驗教材中只涉及了生物堿的提取,如黃連中提取黃連素和茶葉中提取咖啡因。這兩個實驗只涉及簡單的回流及升華法進行分離提取,以及薄層色譜技術(shù),尚未涉及天然產(chǎn)物分離提取研究中普遍采用的柱層析(或稱為柱色譜)分離技術(shù),而且如何進行產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)鑒定尚未涉及。因此,在有機化學實驗教學中開展生產(chǎn)實踐性實驗內(nèi)容,是提高學生實踐能力、提高學生考研與就業(yè)競爭力亟待解決的一個關(guān)鍵問題。為此我們增加了一個以類胡蘿卜素的分離提取及結(jié)構(gòu)鑒定的設計性實驗。以從蕃茄中分離提取蕃茄紅素或胡蘿卜中提取胡蘿卜素為研究目標,要求學生通過文獻查閱和優(yōu)選實驗條件,尋找出一種適合于實驗室學生實驗的低成本、綠色環(huán)保的實驗方案。通過專職教師的檢查后再實施。通過本實驗,學生掌握了天然產(chǎn)物分離提取常用的柱層析技術(shù),學會了用薄層色譜檢測有機化合物的技術(shù),并學會用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進行濃縮的技術(shù),以及用波譜分析法測定有機化合物結(jié)構(gòu)的方法。通過該實驗教學,也使本科生的有機化學實驗教學緊密與現(xiàn)代科學研究相結(jié)合,從而提高學生分析問題、解決問題的實踐能力。
2.高水平科研教師參與實驗教學。有機化學綜合性實驗和設計性實驗對高等院校培養(yǎng)創(chuàng)新人才是非常關(guān)鍵的,此類實驗具有所需專業(yè)知識多、需要綜合運用和實驗難度大等特點。開設此類實驗的目的是要提高本科生綜合運用多學科知識與實際工作中分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,鍛煉學生對專業(yè)知識綜合運用的能力,以及實事求是和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。如果能充分利用現(xiàn)有的高??蒲匈Y源,將科研背景、專職的科研教師融入有機化學實驗教學中,可以幫助本科生在較短的時間內(nèi)完成一些綜合性設計實驗,將對學生專業(yè)知識的運用及創(chuàng)新能力的提升起到非常大的幫助。高??蒲薪處焻⑴c有機化學實驗教學也能保證實驗教學隊伍的穩(wěn)定和實驗教學水平的提升,也可為有機化學實驗教學注入新的研究方式和實驗教學思維,并有力地促進有機化學實驗課內(nèi)容和教學思想的更新。在設計性實驗指導過程中如果能有較高水平的科研教師在有機化學實驗思路和實驗方法上給予適當?shù)刂笇?,對本科生的科研能力、?chuàng)新能力的培養(yǎng)將有很大的幫助,這樣培養(yǎng)出來的學生才能滿足社會對創(chuàng)新型、實用型人才的需求。
總之,我們經(jīng)過多年的有機化學實驗教學改革與實踐證明,高師有機化學實驗教學改革是今后高師化學教學中的一項長期而艱巨的任務,培養(yǎng)化學專業(yè)本科生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力是當前和今后的教學目標,是當今時代的需要,也是化學教育的新課題。因此,高校教師需要更新教育理念,當好主導,把握新的機遇,迎接新的挑戰(zhàn),積極探索,努力實踐,為社會培養(yǎng)出具有綜合能力和創(chuàng)新能力的人才。
化學高考考試說明明確指出:化學科考試旨在測試考生對中學化學基礎(chǔ)知識、基本技能的掌握情況和所應具有的觀察能力、實驗能力、思維能力和自學能力。也就是說,我們應及時調(diào)整教學策略,在教學中注意培養(yǎng)學生的能力,尤其是創(chuàng)新思維能力。考生學習了學科的許多概念、原理,如能在上述能力上得到提高,則必能更好地理解、掌握這些知識,為進一步深造奠定基礎(chǔ),或者能把知識運用于實際中解決一些具體問題。
一般來說,以能力立意的試題大致具有以下特點:(1)試題不是單純從化學物質(zhì)、化學用語、化學方程式出發(fā),就化學卷談化學,而是帶有明顯的能力要求,往往有情景作依托,題干中會給出若干信息。考生應通過這些信息反復進行處理、加工,得出最后的結(jié)論;(2)試題設計常常以某個中心問題或某個事件為題材以流程、框圖、數(shù)據(jù)表格、曲線圖形等形式提供信息,要求考生回答有關(guān)問題。如以課題形式模擬科學家的科研過程,以學生興趣小組做的某次課外實驗,以合成一個產(chǎn)品為題材,要求考生回答某些反應條件、實驗操作、生成物分離及提純等問題,或驗證化學原理中某個結(jié)論、書寫化學方程式、計算某個物理常數(shù)和總結(jié)出某些規(guī)律等;(3)試題不拘泥于傳統(tǒng)的、規(guī)范的方式。如計算題可以不給足數(shù)據(jù),不要求具體計算過程,可以用字母按指令列式子表達;實驗可不給出具體裝置,讓你設計一個簡單方案。在形式上比較活潑,語句、指令比較明確,給考生以“新面孔”;(4)有些試題帶有跨學科的知識聯(lián)系,要求考生有比較廣闊的知識面和知識的遷移能力,要善于運用化學知識、數(shù)學方法、物理概念來解決綜合性問題。
一 化學計算邏輯思維的培養(yǎng)
運用化學知識和數(shù)學手段,培養(yǎng)化學計算思維,形成嚴謹?shù)乃季S過程,是解決化學計算題的關(guān)鍵,教師的授課不應該讓學生停留在煩瑣的數(shù)學計算或單純數(shù)學工具的應用上。
例題:硝酸與金屬反應,其還原產(chǎn)物隨金屬的活潑性和硝酸濃度不同可分別為N2O、NO、NO2和NH4NO3等。已知6.5g某金屬與過量稀硝酸反應(并無氣體放出),反應后所得溶液加入過量熱堿溶液可放出一種氣體,其體積為560ml(標準狀況下)。溶于硝酸的金屬是______,推理過程是______。
解析:設n為金屬M的化合價
8M+10nHNO3 = 8M(NO3)n+nNH4NO3+3nH2O,
NH4NO3+NaOH = NaNO3+NH3+H2O
根據(jù)以上反應,可以建立關(guān)系:8M—nNH4NO3—nNH3
設M的相對原子質(zhì)量為Ar(M),n(NH3)= 0.56L/22.4L/mol = 0.025 mol
8M — nNH4NO3 — nNH3
8Ar(M)g
n mol
6.5g
0.025mol
Ar(M)=32.5n討論:
(1)當n=1時,Ar(M)=32.5,一價金屬無此相對原子質(zhì)量。
(2)當n=2時,Ar(M)=65,二價金屬鋅符合。
(3)當n=3時,Ar(M)=97.5,三價金屬無此相對原子質(zhì)量。
二 構(gòu)建元素化合物知識網(wǎng)絡
構(gòu)建元素化合物知識網(wǎng)絡,把學生頭腦中零散的碎片重新整合起來,形成新的知識體系,有助于學生把知識系統(tǒng)化,理順知識的脈絡。
三 構(gòu)建有機化學知識框架
有機合成往往要經(jīng)過多步反應才能完成,因此確定有機合成的途徑和路線時就要進行合理的選擇。選擇的基本要求是原料價廉、原理正確、路線簡捷、便于操作、條件適宜、易于分離、產(chǎn)率高、成本低。
四 化學平衡的綜合應用
化學的思維能力可以分為普通思維能力和辨證思維能力。普通思維能力包括了形成化學概念的能力、化學判斷能力、化學推理能力;辯證思維能力又叫理性思維能力,這種能力要求能對化學概念的矛盾、聯(lián)系、轉(zhuǎn)化、運動和發(fā)展的過程有深刻的理解?;瘜W平衡的教學在高中教材中屬于知識概念抽象、跨度較大的章節(jié),從基本概念的理解、影響因素、計算、圖像、推理、綜合應用都有一系列的具體要求。因此,化學平衡承擔著考查學生的思維能力的任務,而在多個考點中,思維能力的考查,尤其是辯證思維能力的考查,成為學生備考過程中的熱點和難點。
五 培養(yǎng)審題的能力
化學本身就是一門活而實,在社會、生產(chǎn)、生活等各方面的應用面廣、量大的學科,現(xiàn)代的科技成果不斷涌現(xiàn),為高考命題提供了取之不盡的素材?,F(xiàn)代高考已不再是單純的中學學科知識考察了。在日常教學中,滲透科技、社會、生活的教育、教學內(nèi)容,使學生學會使他終生受益的學習信息,并把有關(guān)的學習內(nèi)容應用于解決有關(guān)問題中。在高考中,引導和體現(xiàn)有關(guān)的教學指導思想,這是一個可以肯定的考試方向。培養(yǎng)學生在短時間內(nèi)審題,閱讀題干信息,并在頭腦中有正確的反映,運用已經(jīng)學過的知識解決新問題,這是突破學生考試心理障礙的重要的一步。我們的做法是,在復習過程中,既要進行基礎(chǔ)知識復習,也要注意審題、閱讀能力訓練。在平時的練習、測驗中增加一個版塊——社會與生活,每節(jié)2至3題。
情景題的特點是在題干中為考生提供某些應用背景信息材料,或為解答試題中設問而提供鋪墊知識、流程圖、關(guān)鍵點等。它要求考生具備以下幾方面的能力:(1)閱讀、理解能力:面對新的情景,考生必須能通過閱讀、審題,迅速接受新的信息,正確理解信息的含義;(2)聯(lián)想、分析能力:根據(jù)新的信息,迅速從自己已有的知識系統(tǒng)中檢索出與之有關(guān)的內(nèi)容,并進行分析、比較,尋找解決問題的突破口;(3)遷移、應用能力:在分析、比較的基礎(chǔ)上,將檢索出來有用的內(nèi)容遷移到新情景中,在不斷處理、加工信息過程中最后找到解決問題的方法或答案。
那么,情景題涉及到哪方面的內(nèi)容呢?
從題型看:有選擇題、填空題、簡答題、計算題等。
從內(nèi)容看:涉及環(huán)境保護(工業(yè)廢氣、廢水的排放和治理、汽車尾氣轉(zhuǎn)換、酸雨、冰箱制冷劑破壞臭氧層、自來水消毒和凈化等);能源利用(煤、石油、航天飛機用的固體燃料、太陽能利用等);材料(醫(yī)用高分子材料、涂料、黏合劑、塑料的生產(chǎn)、金屬、合金、磁性粉料、礦樣的組成分析等);工業(yè)生產(chǎn)(氯堿工業(yè)、聯(lián)合制堿法、接觸法制硫酸、工業(yè)制濃硝酸、制硝酸銀、高爐煉鐵、海水、鹵水和海藻中碘等);生活與健康(人體血液pH、血紅蛋白的組成及破壞、甲狀腺腫大的病因、加碘食鹽、同位素治癌、牙膏及牙齒蛀蝕與保護、抽煙的危害、衛(wèi)生球、維生素A的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、假金元寶的識別、酒后駕駛、內(nèi)燃機抗凍劑、生活用消毒劑、吸附劑、滅火劑、培養(yǎng)液配制等);模擬研究課題(銅的相對原子質(zhì)量的測定、人體呼出氣體中CO2含量的計算、模擬呼吸面具中生成氧氣體積的測定、電解CuCl2溶液驗證阿伏伽德羅常數(shù)值等)。
一、有機化學課程內(nèi)容和特點
有機化學是研究有機化合物的化學,是-N研究有機化合物的來源、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應用及其有關(guān)理論和方法的科學目,可以使人們從分子水平上探索未知的世界。它既是一門內(nèi)容豐富,理論性、社會應用性強的課程,又是-f3重視實驗、實踐性強的課程。其內(nèi)容主要分為三大部分:第一部分為有機化學基礎(chǔ)知識和基本理論,包括有機化合物分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、立體化學、波譜化學等;第二部分為各類有機化合物的物理性質(zhì)和化學性質(zhì),有機化合物是按其分子中包含的官能團類型分類,官能團對化合物的性質(zhì)起決定性作用,這一部分是整個有機化學的重點也是難點,要求學生能夠運用有機化學基本原理去認識化學反應的規(guī)律,掌握各類反應及應用;第三部分為天然有機物化學,包括糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等內(nèi)容,也被稱為生物有機化學。對于材料科學專業(yè)學生來說,需要重點掌握的是第一、二大部分內(nèi)容,而且,第二大部分中不同類型的有機化合物的重要程度也不同,例如,不飽和烴、芳香烴、醇酚、醛酮等是重中之重。這些重點內(nèi)容可以歸納為:1個理論(電子理論)、2個效應供軛效應、誘導效應)、2種試劑(親電試劑、親核試劑)、3類6大反應(自由基取代、加成反應,親電取代、加成反應,親核取代、加成反應)等01。
二、材料學專業(yè)有機化學教學改革的必要性
材料科學專業(yè)既是本科教學中最為重要的專業(yè)之一,同時也是最難學習的專業(yè)之一,它要求學生全面地掌握化學、物理、材料學等方面的基礎(chǔ)知識。專業(yè)課程數(shù)量的巨大,使得專業(yè)課程的設置課時緊、任務重。對于有機化學這門課程來說,材料科學專業(yè)的授課課時由化學專業(yè)的大于120學時縮短為小于64學時,實驗課時也相應地大大減少,這就容易造成學生對有機化學基礎(chǔ)知識掌握膚淺,實驗技能相對匱乏,嚴重影響后續(xù)課程的學習。同時,相對于其他專業(yè),材料科學專業(yè)有著自身的特點,并不是有機化學中所有的內(nèi)容都必不可少,即材料科學專業(yè)對有機化學教學側(cè)重點需求不同,精選有機化學中針對材料科學專業(yè)十分重要的內(nèi)容,既能完成大綱規(guī)定的教學任務,又能保證教學質(zhì)量。另外,由于招生人數(shù)的增加,學生的基礎(chǔ)知識水平有下降趨勢,并且參差不齊。這些都對材料科學專業(yè)教學的正常進行造成嚴重的影響。所以,材料科學專業(yè)有機化學教學改革勢在必行。
三、材料學專業(yè)有機化學教學改革方法
1.教材的改革。教材是教學內(nèi)容的載體,優(yōu)秀的教材是高教學質(zhì)量的保證。由于有機化學的重要性,各類教材數(shù)量繁多,內(nèi)容豐富,但本校材料科學專業(yè)特點鮮明,直接沿用現(xiàn)有的有機化學教材無法在有限的學時內(nèi)使本專業(yè)學生完善地掌握其必需的化學方面基礎(chǔ)知識。為此,我們根據(jù)本校材料科學專業(yè)學科特點,參考現(xiàn)有優(yōu)秀有機化學教材,精選本專業(yè)學生必需之基礎(chǔ)知識,秉承遵循思維規(guī)律組織教學的原則,編寫適合本專業(yè)有機化學教學的校內(nèi)講義。相對于一般的有機化學教材,我們新編的講義內(nèi)容精練,篇幅縮減,既加強了對學生素質(zhì)的培養(yǎng),又適應了學時較少的需求。主要以上文所述的有機化學教學主要內(nèi)容的第一、二大部分為主,新編講義共分為十一章,第~章:結(jié)構(gòu)與性能概論,重點內(nèi)容為價鍵理論、共振論、誘導和共軛效應、反應類型和試劑分類、酸堿理論、溶劑化作用等;第二章:立體化學,重點內(nèi)容為構(gòu)造、構(gòu)象、幾何、對映4大異構(gòu)現(xiàn)象;第三章:結(jié)構(gòu)表征化學,重點內(nèi)容為紅外光譜、核磁共振譜、紫外光譜及質(zhì)譜。以上內(nèi)容為有機化學基本理論,是以下各章學習的基礎(chǔ)。第四章:脂肪烴及其衍生物,包括飽和烷烴、烯烴、炔烴、鹵代烴的物理性質(zhì)和化學反應;第五章:芳香烴,重點內(nèi)容為芳烴親電取代反應;第六章:醇酚,重點內(nèi)容為醇酚的共性和特性;第七章:醛酮,重點內(nèi)容為羰基親核加成反應;第八章:羧酸及其衍生物,包括羧酸、酰氯、酸酐、酯、酰胺的物理和化學性質(zhì);第九章:有機含氮化合物,包括硝基化合物、胺、重氮及偶氮化合物、雜環(huán)化合物的物理和化學性質(zhì)。以上內(nèi)容幾乎涵蓋全部對本專業(yè)后繼課程十分重要的有機化合物,知識要點就重避輕側(cè)重點鮮明,為整個講義的重點內(nèi)容。第十章:有機合成基礎(chǔ),重點為有機合成路線控制;第十一章:有機化學資源,包括常用軟件、期刊檢索、網(wǎng)絡化學資源等。以上為選學內(nèi)容。用以開拓學生視野,加深學生學習興趣。新編有機化學講義在內(nèi)容上精練有序,既涵蓋了與材料科學專業(yè)息息相關(guān)的基礎(chǔ)理論,也包括了有益于后續(xù)課程學習的幾大類重要有機化合物。主線清晰,內(nèi)容展開層次感強,保證了在少學時的基礎(chǔ)上使學生能完整的了解重要的知識,強調(diào)對學生素質(zhì)的培養(yǎng),著重有機化合物的共性與特性,給學生思考的空間,培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力。另外,我們充實了新的內(nèi)容,使學生了解有機合成的手段和最近研究熱點,輔以材料科學研究方向?qū)n}的建立,擴寬了學生的知識面,增強了學生的興趣,適應新時代材料科學專業(yè)有機化學教學。
2.課堂教學的改革。教材是教學的根本,而課堂教學則是教學實施的天地。通過課堂教學,不僅要使學生掌握新知識,更重要的是教會學生獲取新知識的方法。有機化學理論性強,內(nèi)容比較抽象,為了使學生盡快地掌握有機化學的學習方法,更好地理解有機化學的內(nèi)涵,極大地提升學習有機化學的興趣,我們本著“以學生為主體,以教師為主導”的指導思想,借鑒他人的經(jīng)驗,總結(jié)自己的教訓,采用豐富的教學手段,提高有機化學課堂教學的效率。
(1)教學方式:多媒體教學。“工欲善其事,必先利其器”。有機化學涉及大量的分子結(jié)構(gòu)式、化學反應式,傳統(tǒng)的教學方式即使輔以掛圖和模型演示,也無法在有限的學時內(nèi)完成巨大的教學任務。借助多媒體手段,可以將有機化學中比較抽象的問題生動形象地展示給學生,而且可將圖、文、聲、像并茂,將“講”課演變?yōu)椤把菔尽闭n,既擴大了單位學時內(nèi)的授課內(nèi)容,又可以節(jié)省出學生上課時記筆記的時間,大大地提高了教學效率151。我們根據(jù)大綱的要求,以PowerPoint為主要制作工具,輔以Flash(制作動畫)、ChemOfice(畫有機化合物的結(jié)構(gòu)式及反應方程式)、Photoshop(處理圖像)、3DMax(制作立體動畫)等軟件,開發(fā)了侑機化學》CAI課件,使課堂的教學面貌煥然一些,課堂氛圍輕松愉快,課堂質(zhì)量極大提高。
(2)教學方法:運用開放式教學,采取列表比較法、系統(tǒng)歸納法等展開課堂教學。在有機化學的課堂教學中,針對學科及學生的特點選擇正確的教學方法,對教學目標的實現(xiàn)至關(guān)重要。我們以開放式教學作為貫穿整個課堂教學的基礎(chǔ),不僅要求學生聽老師的講解,還要求學生帶著問題去思考,指導學生查閱文獻去解決問題,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。介紹與材料科學專業(yè)密切相關(guān)的前沿課題,讓學生提出自己感興趣的方向,組織專題討論,豐富學生相關(guān)的知識,做到真正的開放、啟發(fā)式教學。輔以系統(tǒng)歸納、列表比較等合理的教學方法,取得更好的教學效果。
(3)教學方針:采用“啟發(fā)、引導”的教學方針,更好地體現(xiàn)老師的“主導”作用。雖然在課堂教學上,老師應主要向?qū)W生講授系統(tǒng)的知識,但學生自己獨立思考、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)亦尤為重要。課堂教學中老師應充分發(fā)揮“主導”的作用,使學生從積極地聽從老師的講授,過渡到獨立思考,有所創(chuàng)新。對于學生在思考、創(chuàng)新過程中遇到的問題、困難,老師應給予學生幫助。不僅僅是鼓勵和支持,更重要的是給予學生解決問題、困難的知識、經(jīng)驗,通過問題的提出和解決,使學生體會到創(chuàng)新的,從而產(chǎn)生更大的興趣和熱情。
3.實驗教學的改革。有機化學是一門實驗性較強的課程。實驗教學是有機化學教學的組成部分,也是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要環(huán)節(jié)。但一般的材料科學專業(yè)對有機化學實驗安排的課時較少,甚至不安排,不利于學生動手能力的培養(yǎng)。為了在有限的學時內(nèi)達到實驗教學最大的效果。我們經(jīng)過探索,采用如下思路和方法:采用階段性實驗教學,首先安排一些趣味性、實用性強的驗證實驗,例如,結(jié)合日常生活實際,安排阿司匹林、染料合成、茶葉提取咖啡因等。既讓學生掌握有機化學實驗的基本操作方法和技能,又讓學生在實踐中體會到自己的學習是有用的,提高學習興趣,激發(fā)主觀能動性。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)材料科學專業(yè)特色,逐步增加綜合性、創(chuàng)新型實驗。在這一階段中主要培養(yǎng)學生綜合性能力,讓學生提出自己感興趣的課題,指導學生查閱文獻一設計實驗方案一擬定合成路線一完成產(chǎn)物合成一分析實驗結(jié)果一提交實驗報告。由學生自己設計合成路線,分析、總結(jié)合成過程中的收獲和不足,可以培養(yǎng)學生獨立思考,綜合運用所學理論知識和實驗技能的能力。另外,我們還安排一些開放性實驗,實驗室在特定的時間內(nèi)向?qū)W生開放,使得對有機化學實驗感興趣的學生在業(yè)余時間可以到實驗室做實驗。這樣,既彌補了實驗課時少、學生意猶未盡的不足,又可開拓學生的視野,使學生提前感受到科研的氛圍,對學生實驗水平的提高起到較大的促進作用。
【關(guān) 鍵 詞】 全國新課標I卷;高一;化學教學
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2016)27-0101-02
高一必修1、比修2主要涉及的內(nèi)容和知識點是:化學實驗基本方法、物質(zhì)的量、物質(zhì)的分類、離子反應、氧化還原反應、元素及其化合物的性質(zhì)和用途、元素周期律和元素周期表、化學鍵、化學能與熱能(電能)的轉(zhuǎn)化、化學反應的速率和限度,簡單的有機化合物,自然資源的開發(fā)和利用、環(huán)境保護等知識,本文僅是對全國I卷形勢下的高一化學的教學提出自己幾點粗淺看法和思考。
一、全國I卷試卷結(jié)構(gòu)說明
全國卷理科綜合試卷結(jié)構(gòu)如下:
其中,生活中的化學、實驗基本操作、元素周期律和周期表、有機化學、離子平衡問題是全國卷選擇題基本穩(wěn)定的命題范疇,其他考點分布就不穩(wěn)定了,對學生的考查更加注重綜合知識的運用能力,注重實用性和靈活性。元素化合物知識靈活分布在生活中的化學和實驗基本操作兩道選擇題中。比如:
T7(2013).化學無處不在,下列與化學有關(guān)的說法不正確的是( )。
A. 侯氏制堿法的工藝過程中應用了物質(zhì)溶解度的差異
B. 可用蘸濃鹽酸的棉棒檢驗輸送氨氣的管道是否漏氣
C. 碘是人體必需微量元素,所以要多吃富含高碘酸的食物
D. 黑火藥由硫黃、硝石、木炭三種物質(zhì)按一定比例混合制成
所以在講元素及其化合物知識時就要聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際進行知識的滲透了,比如在高一講Na及其化合物的時候就要滲透侯氏制堿法。
二、2013~2015年全國I卷選擇題核心考點總結(jié)
三、全國I卷的結(jié)構(gòu)和核心知識點對高一教學導向的幾點思考和關(guān)注點
1. 元素化合物知識的思考
選點切入點的考慮,內(nèi)容首先是從周期系中的代表性金屬元素鈉、非金屬元素氯元素及其化合物切入,再延伸到周期系中的其他元素,進而綜合考查元素及其化合物的知識(元素及其化合物的主要物理和化學性質(zhì),在自然界中的廣泛存在,以及在生產(chǎn)生活中的應用與環(huán)境保護),主要考查鈉、鎂、鋁、鐵、銅;氯、硫、氮、碳、硅等主要元素及其化合物的知識,和由此基礎(chǔ)上外延拓展出來的其他元素及化合物的知識。比如:
Na――延伸到Li及其化合物:2013年T27的鋰離子電池。
Cl――延伸到碘及其化合物:2013年T13考查實驗乙醇萃取碘;2014 T9I-濃度與反應速率的關(guān)系,I-也是該反應的催化劑;2015年考查富集在海藻中的碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途及涉及的元素及化合物的知識。
N――延伸到P及其化合物:2014年T27考查次磷酸(H3PO2)及其衍生出的化合物的性質(zhì)。
Al――延伸到B及其化合物:2015年T27考查的硼及其化合物(硼酸等)的性質(zhì)及在工業(yè)上的應用。
2. 原理知識更深入和難度加大
物質(zhì)的量的計算比重比廣東卷大和難;電化學情景較新穎,難度加大,原電池由基本原電池延伸――生物電池,固態(tài)熔融電池等;氧化還原反應知識的拓展、氧化還原反應原理中的電子守恒配平,這在原來廣東卷必修課程里講的較粗略,現(xiàn)在要細講了,重點講了,因為這些也正是學生的難點。它一般出現(xiàn)在無機綜合題中,強調(diào)對工藝流程的分析解讀,就新情境下書寫化學方程式的要求看,全國卷的靈活度更大,在配平、物質(zhì)推理方面需要學生有充足的訓練經(jīng)驗。反應原理題除了考查學生從圖表中獲取關(guān)鍵信息的能力,對于圖像中定態(tài)的點和動態(tài)的點與對應的化學意義的相互轉(zhuǎn)換能力要求顯著,基于真實情景下的化學計算能力要求遠高于廣東卷。特別是在新情景下的化學方程式、電極方程式的書寫,K/Ksp的應用及其計算,質(zhì)量百分含量,產(chǎn)率、轉(zhuǎn)化率等的計算考點上體現(xiàn)得更淋漓盡致。
2013全國I卷T28.(節(jié)選)(5)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點,其能量密度高于甲醇直接燃料電池(5.93kw?h?kg-1)。若電解質(zhì)為酸性,二甲醚直接燃料電池的負極反應為 ,一個二甲醚分子經(jīng)過電化學氧化,可以產(chǎn)生 個電子的電量;該電池的理論輸出電壓為1.20V,能量密度E= (列式計算。能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量,lkW?h=3.6×106J)。
參考答案:(5)CH3OCH3+3H2O=2CO2+12H++12e- ÷(3.6×106J?kW-1?h-1)=8.39kW?h?kg-1
尤其是2015全國I卷 T8.阿伏伽德羅常數(shù)的值的考查,T9.元素守恒在有機物中的應用,T11.微生物電池的考查,T13.電解質(zhì)溶液及T28,整題就是原理和計算能力的考查了,涉及的知識點有氧化還原反應、K/Ksp、正逆反應速率及速率常數(shù)及影響因素、化學能與鍵能的關(guān)系等。
3. 有機知識考查的范疇廣泛
有機物知識點的考查沒有明確的方向,2013年,T8.考查的是烴的衍生物的性質(zhì),T12考查的是重新組合成醇的種類,T13考查有機物的分離和提純;2014年,T7考查同分異構(gòu)體;2015年,T9新情景烏洛托品甲醛和氨氣的加成和脫水取代的量之比。
有機選做題一般就是有機推斷和推理,有機物的分子式、結(jié)構(gòu)簡式,反應類型,反應條件,官能團的性質(zhì),同分異構(gòu)體數(shù)目判斷、書寫及計算;對有機物的結(jié)構(gòu)理解和認識、有機方程和合成路線等。內(nèi)容的邏輯性和規(guī)范性強,有機合成路線對思維和知識要求較高。
4. 實驗內(nèi)容和有機知識的綜合考查
化學實驗在必修1第一章從實驗學化學進一步學習了溶解、過濾、蒸發(fā)等基本操作,并在此基礎(chǔ)上練習蒸餾、萃取等分離、除雜和提純的方法和操作,認識了一些高中實驗儀器和實驗安全等注意事項。這在選擇題上得到了充分體現(xiàn)。全國I卷的26題,近三年考查的都是有機知識和實驗內(nèi)容的綜合考察,當然也是實驗基本操作和方法的遷移應用為主,難度不是很大。在2015年的實驗題中首次出現(xiàn)了開放性的實驗設計問題,說明廣東卷在實驗探究命題上的探索已引起教育部考試中心的關(guān)注。
關(guān)鍵詞:有機反應;藥物合成;教學改革;教學實踐
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)12-0080-02
藥物合成反應課程是制藥工程專業(yè)本科階段必修主干課程之一。這門課既不同于有機合成,也不同于藥物化學,是有機反應理論和藥物合成實際應用的有機結(jié)合體。課程內(nèi)容以有機化學為基礎(chǔ),對化學合成藥物生產(chǎn)和研發(fā)中常用的反應作了重新分類、概括和總結(jié)。該課程從有機藥物分子官能團與化學鍵的形成為主線出發(fā),系統(tǒng)學習藥物合成的基本反應及應用。由于該課程較強的實踐性和應用性,其教學效果的好壞,直接影響學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),為了保障授課的質(zhì)量,教學過程中應該遵循以下幾點:
一、建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定反應”的教學方法
藥物合成會涉及到很多種不同結(jié)構(gòu)的有機化合物,它們之間的化學反應千差萬別。許多同學對于藥物合成反應的學習不知道如何入手。有些同學單純地記憶反應來進行學習,試想有機反應成千上萬,不計其數(shù),記憶力再好的同學又能記住多少!即使記住了,還很容易互相混淆!因此,單純地靠背大量的反應不是學習藥物合成反應的有效途徑,只有通過理解反應機理,了解反應本質(zhì),找出反應規(guī)律,才能很好地掌握藥物合成反應。在講授一類化合物的化學反應時,首先對它們的結(jié)構(gòu)進行分析:讓學生學會怎樣應用空間結(jié)構(gòu)和電子效應對有機物化學成分進行分析,進而掌握其組成。例如在講到特殊芳香鹵代烴的化學性質(zhì)時我們首先來分析它的結(jié)構(gòu):當鹵素的鄰、對位有強吸電子基團(如:-NO2,-SO3R,-CN,-CF3等)時,這些基團通過吸電子的共軛效應會削弱其鄰、對位碳原子上的電荷密度,進一步提高了碳原子的電正性,因而容易受到親核試劑的進攻,發(fā)生親核取代反應,并以圖示來進行說明。
二、運用多種教學方法提高學生的學習興趣,增強學生的學習能動性
傳統(tǒng)的“填鴨式”教學已不能適應當前的教學形勢,培養(yǎng)不出綜合素質(zhì)高、動手能力和分析問題能力強的學生,在一定程度上限制了學生主觀能動性和思維能力的發(fā)揮。因此,教師在授課過程中應該采用多種教學方法進行講課??梢赃\用“啟發(fā)式”教學法、“問題式”教學法、“探究式”教學法、“學生主導式”教學法等。對每一問題要求學生理解,單靠任課教師的講解學生未必理解得很透徹。這時可以考慮采用探究式教學進行授課,讓他們主動思考來解決,進行分組討論,然后各個小組上臺講解自己的研究方案。如:利用所學過的知識如何合成對硝基苯乙酮?首先給出這樣一個實例,然后讓學生用已學反應來設計該化合物的合成路線。學生就要思考:該化合物中的硝基(-NO2)和乙?;?COCH3)兩個基團具有什么電子效應?通過什么反應來引入這兩個基團?這兩個基團在引入時是不是有先后的次序問題?這樣學生對這些問題的理解不單單停留在化學反應方程式的表面,更加深了對化合物的性質(zhì)和反應機理的理解。通過這種有教師主導變?yōu)閷W生主導的換位教學方式不僅增加了師生互動,活躍了課堂氣氛,也促進了學生對所學內(nèi)容的理解和綜合運用。教學形式多種多樣,教師只有不斷地學習新的教學方法,才能提高學生的學習能動性,取得滿意的教學效果。
三、注入新知識,理論聯(lián)系好實際
現(xiàn)代科學技術(shù)快速發(fā)展,新成果、新技術(shù)不斷涌現(xiàn),在課堂講授中,注意將國內(nèi)外一些最新科研成果及時充實到教學內(nèi)容中,盡可能地為學生介紹藥物合成中的一些新反應、新技術(shù)及新試劑,如綠色溶劑離子液體在藥物合成中的應用;有機小分子催化反應在構(gòu)建手性藥物合成中的應用,綠色催化氧化反應在氯霉素合成中的應用,從而使教學內(nèi)容得到較多的補充和更新,進一步拓寬了學生的知識面,更加明確了藥物合成反應在藥物生產(chǎn)過程中的重要性,同時增強了學生適應社會工作的能力和科學思維能力。另外,在授課過程中,還應向?qū)W生講述它們在藥物實際生產(chǎn)過程中的應用情況,例如活性亞甲基化合物,特別是丙二酸二乙酯在抗癲癇藥物普瑞巴林、非甾體抗炎藥物洛索洛芬等藥物合成中的應用。
四、傳統(tǒng)教學方法與現(xiàn)代教學方法相結(jié)合
計算機科學技術(shù)及多媒體網(wǎng)絡技術(shù)的快速發(fā)展,為我們提供了新的現(xiàn)代教學手段。多媒體教學在藥物合成反應教學中尤為重要,它使教師在課堂中不需要花大量的時間去書寫化學結(jié)構(gòu)式,使授課教師節(jié)省板書時間,用更多的時間去講解內(nèi)容,增大了課堂的信息量,去運用各種教學方法進行教學,解決了內(nèi)容多課時不斷減少的矛盾。然而,在教學過程中筆者也發(fā)現(xiàn),全部采用多媒體教學,效果也不是最理想,學生不太容易跟得上教師的講課節(jié)奏,不容易領(lǐng)會有機反應的過程,特別是在進行反應機理的推導,多步驟合成反應這些信息量較大的內(nèi)容時,就需要適當?shù)亟Y(jié)合傳統(tǒng)的“粉筆+黑板”的教學模式。這樣通過傳統(tǒng)和現(xiàn)代相結(jié)合的教學方法,即可以集中學生的注意力,同時也加深了學生對學習內(nèi)容的理解和記憶。
五、建立藥物合成反應理論框架,強化歸納總結(jié)能力訓練
在教學過程中應該讓學生了解藥物合成反應的基本框架,將一些零散的知識點經(jīng)分析綜合后串聯(lián)起來,形成一條學習主線,讓學生看到整個藥物合成反應發(fā)展進程中的變化和創(chuàng)新,激發(fā)學生探求這些知識的興趣。為此,在授課之前首先向?qū)W生介紹藥物合成反應課程的整體教學內(nèi)容、教學方式、課程要求、考核方式及主要參考書。從電子理論的角度認識有機物結(jié)構(gòu),從廣義和狹義上理解酸堿理論在藥物合成反應中的應用及路易斯酸堿與親核試劑、親電試劑之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系,讓學生對有機酸堿概念有一個整體、本質(zhì)的認識。課堂教學多采用提問式,讓學生邊聽邊思考,提升教學效果。比如在講到馬氏加成規(guī)則時,提出一個問題:馬氏加成規(guī)則的核心思想是什么?在教學過程中要求學生針對某一類化合物的合成或官能團的構(gòu)建進行歸納總結(jié),以形成一個完整的知識鏈,把相對分散獨立的內(nèi)容聯(lián)系起來,強化學生對所學知識的鞏固和理解。如講授硝基還原為氨基的各種反應試劑時,對藥物合成反應中構(gòu)建伯氨基的方法進行歸納總結(jié)。這種歸納總結(jié)工作應始終貫穿于整個學習過程中,如碳碳雙鍵的形成、環(huán)氧結(jié)構(gòu)的建立、醇羥基的氧化方法、丙二酸和乙酰乙酸乙酯等活性亞甲基化合物在藥物合成中的應用等。
六、教師應該堅持好的學習習慣
不同的教學方式的實施是和老師的講課激情離不開的,否則課堂教學就會陷入一潭死水,索然無味。筆者發(fā)現(xiàn),學生的好學精神在很大程度上感悟于教師授課時的那份激情。老師應該做到可以及時補充新的知識點,使學生獲得教科書以外的知識,保持課堂教學的科學性和先進性,提升學生的科研興趣。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】藥物化學;有機化學;課程群;教學改革
為適應21世紀藥學人才的培養(yǎng)需求,各高校紛紛對藥學專業(yè)人才培養(yǎng)計劃和課程設置進行了改革。按照“大藥學”的模式培養(yǎng)復合型藥學人才,以拓寬藥學人才就業(yè)面的理念也已被社會廣泛接受。在這一思想指導下,淡化課程意識,注意課程之間的交叉滲透,使基礎(chǔ)知識與專業(yè)知識相結(jié)合,進行課程群建設的教學改革已經(jīng)成為目前藥學教學的發(fā)展趨勢。
1 構(gòu)建有機藥物化學課程群的指導思想
藥物化學是一門與生物學、化學、醫(yī)學等學科相互交叉滲透的應用性學科,是藥學專業(yè)重要的專業(yè)課,其課程建設已成為藥學專業(yè)課程建設中的重點[1]。該課程對于藥學生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和理論聯(lián)系實踐能力的培養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用,但如何在有限的學時內(nèi)更有效地深化理論知識的學習和提高實際動手能力,就更多地需要考慮到專業(yè)基礎(chǔ)課程-有機化學和專業(yè)課程-藥物化學在實驗和理論教學過程中的銜接、優(yōu)化和提高等問題。各高校開展了藥物化學課程群的建設,但將專業(yè)基礎(chǔ)課程-有機化學與專業(yè)課-藥物化學兩門課組建成課程群并不多見。鑒于有機化學和藥物化學二門課程之間相輔相成的密切聯(lián)系[2],針對當前藥學教育的要求和自身的教學實踐特點,以培養(yǎng)復合型創(chuàng)新藥學人才為目標,我們進行了有機藥物化學課程群體系的構(gòu)建與教學改革。
有機藥物化學課程群的主要課程包括:藥物化學、有機化學、藥學文獻及專業(yè)外語。其中,藥物化學為專業(yè)課程且是主干課程,有機化學是專業(yè)基礎(chǔ)課程,藥學文獻及專業(yè)外語是專業(yè)課的后續(xù)課程。課程群的構(gòu)建緊緊圍繞“新藥創(chuàng)制方法與原理”這一主線開展,教學內(nèi)容涵蓋藥物的設計與發(fā)現(xiàn)、藥物合成原理以及文獻與外語的應用,各門課程之間有機聯(lián)系,相互滲透與深化。
2 構(gòu)建課程群的措施與實踐
2.1 理論課程群的措施與實踐
在以往教學中,藥物化學與有機化學課程設置的時間間隔較長,二門課程之間不注重交叉融合,使得學生在學習藥物化學的時候不能很好的回顧與理解與有機化學相關(guān)的知識點,嚴重影響學習效果。為此,理論教學方面,有機藥物化學課程群以“基礎(chǔ)知識與專業(yè)知識密切結(jié)合”為切入點,體現(xiàn)“以藥物結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),以藥物研究實踐為目標”的特色,整合原有課程內(nèi)容。藥物化學課程是該課程群的核心課程,我們以“新藥設計的基本原理與方法”為出發(fā)點,突出新藥創(chuàng)制方法的理念,緊緊圍繞這一主題開展相關(guān)“藥物篇”的學習;有機化學是藥物化學的學習基礎(chǔ),其上半學年課程側(cè)重化合物的結(jié)構(gòu)與反應原理,其下半年課程結(jié)合藥物化學中的藥物合成部分授課,側(cè)重藥物合成方法。通過有機藥物化學課程群的建立,促進藥學基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間的交叉融合,加深學生對大藥學的理解,拓展學生知識結(jié)構(gòu),提高知識的綜合應用能力,有利于復合型藥學人才的培養(yǎng)。
2010年上半學年,我們以08級藥學專業(yè)學生為授課對象,實踐了有機化學課程中藥物化學內(nèi)容的引入,比如在講述酮類化合物時,縮酮在有合成中是一類重要的化合物,在一些唑類抗真菌藥物中也有縮酮的結(jié)構(gòu),授課重點由有機化合物的官能團到藥物、藥物的合成,最后再介紹構(gòu)效關(guān)系研究,這樣就可以將有機化學與藥物化學的知識點進行有機整合。在2010年下半學年,我們以07級藥學專業(yè)為授課對象,在藥物化學課程中,更加注重有機化學與藥物化學二門學科之間的內(nèi)在聯(lián)系,從結(jié)構(gòu)分析入手,推斷該藥物的理化性質(zhì)、合成以及合理的結(jié)構(gòu)改造,同時,還十分注重理論課程與藥物的研究與實踐過程之間的聯(lián)系。授課教師打破教科書傳統(tǒng)的框架與要求,不是讓學生死記硬背,而是注重新藥研發(fā)的理念與方法,從眾多藥物研究與發(fā)現(xiàn)的案例中總結(jié)歸納出經(jīng)驗與規(guī)律。比如,先導化合物的發(fā)現(xiàn)途徑、優(yōu)化方法、新藥設計的方法等內(nèi)容,都作為整個課程中始終穿插于體現(xiàn)的知識點,這樣會提高學生在新藥設計與研發(fā)方面的敏感度,提高對藥物發(fā)現(xiàn)的理性認識。
2.2 實驗課程群的措施與實踐
在實驗教學過程中我們發(fā)現(xiàn)實驗課程過于從屬于理論教學,以驗證課堂教學理論為主要目的,對實驗課重視程度不夠,有時還存在理論和實踐相互脫節(jié)的問題。且近年來理論教學內(nèi)容愈來愈深入,在教學實驗室里驗證課堂學習內(nèi)容幾乎是不可能的,應該重新認識實驗課在藥學教育中的地位。為強化實驗課程,提高資源共享和使用效率,提高學生的實踐創(chuàng)新能力,我們將有機化學實驗和藥物化學實驗整合成為系統(tǒng)的實驗體系,單獨設課,形成“有機藥物合成實驗模塊”,使內(nèi)容有一定的連貫性及漸進性,實驗教學減少了驗證性實驗,增加了綜合性、研究探索性實驗的比重,加大了實驗、實踐教學的學時數(shù)。
具體改革與措施如下:(1)改革后的實驗課程體系包括基本操作實驗、有機合成實驗、藥物合成實驗、綜合性實驗和研究探索性實驗。這樣的實驗布局有利于強化實驗教學,系統(tǒng)訓練學生實驗技能;(2)原有的藥物化學實驗課程反應類型較單一,我們對藥物合成部分實驗進行了調(diào)整,刪掉環(huán)境污染大、反應類型單一的實驗,加入環(huán)境友好、綜合性強的新實驗內(nèi)容,調(diào)整后的實驗內(nèi)容為阿司匹林的制備、普魯卡因的制備、磺胺醋酰鈉的制備以及苯妥英鈉的制備;(3)開設了新型的探索性實驗課程,以往我們開展的綜合技能實驗是阿司匹林的合成、質(zhì)量分析及其片劑的制備,但該實驗與原有的藥物化學實驗內(nèi)容重復,不能充分體現(xiàn)綜合性與設計性實驗的理念。因此,我們實施新的探索性實驗項目——“萘普生的拆分、分析、制劑及藥理活性檢測”,該實驗體現(xiàn)了藥物化學、藥物分析、藥劑學與藥理學的交叉融合,能夠使學生在實驗過程中了解藥物研究、設計與生產(chǎn)的基本流程。尤其重要的是該實驗項目是我院與江蘇恩華藥業(yè)、徐州市化工研究所進行企業(yè)合作開發(fā)的“拳頭產(chǎn)品”,這為該實驗項目的順利開展提供了有力地技術(shù)保障。這種綜合性設計性實驗能使學生得到實驗技能的全面訓練,有助于提高學生分析問題和解決問題的能力,開闊學生的視野,增強藥品質(zhì)量意識,能對所學知識有系統(tǒng)性的認識,能將各相關(guān)學科的知識融會貫通。
此外,我們注重實驗教學與藥學文獻與專業(yè)外語課程的結(jié)合,一方面用雙語進行實驗教學,講解實驗步驟及注意事項,強化專業(yè)詞匯的學習與積累;另一方面,讓學生通過查閱文獻,自主設計藥物合成路線,并按照論文格式書寫實驗報告,加強文獻查閱與論文寫作能力。
2.3 實踐課程群的措施與實踐
在實踐教學方面,我們十分注重讓學生參與藥物研究與發(fā)現(xiàn)過程。具體措施如下:(1)以校企合作實驗室為平臺,開展“大學生科技創(chuàng)新實踐活動”[3],采取導師責任制,根據(jù)學生特點制定培養(yǎng)計劃,利用課余、周末以及寒暑假時間,以參與導師課題的方式,在實驗室與校企合作單位參與藥物研究實踐過程,讓學生在科研實驗室感受藥物的研究與發(fā)現(xiàn)過程。(2)依托醫(yī)藥企業(yè)中試基地進行實踐教學。目前,我院已經(jīng)與多家制藥企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系,并合作開發(fā)了一系列項目,這為學生的實踐教學創(chuàng)造了良好的條件。我們定期組織學生到醫(yī)藥企業(yè)進行參觀、學習,讓學生切實感受生產(chǎn)的工藝流程,縮短理論與實驗、實驗與實際生產(chǎn)的差距。比如,我們帶領(lǐng)學生重點參觀了萘普生的生產(chǎn)車間,對藥物萘普生的生產(chǎn)設備、工藝流程等方面與公司生產(chǎn)技術(shù)人員進行了學習交流,同時,相關(guān)指導教師對萘普生工業(yè)化投產(chǎn)進行了技術(shù)指導。(3)開展“藥物研究、實踐與應用”相關(guān)的講座。邀請國內(nèi)外學者、制藥企業(yè)研發(fā)人員來校進行講座,由企業(yè)人員介紹企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、產(chǎn)品研發(fā)等現(xiàn)狀,增強學生對職業(yè)的認識和定位。
2.4 加強教學管理工作
我們不僅在授課內(nèi)容上進行了改革,還在授課方式上進行了調(diào)整。教研室所有專業(yè)教師都講授藥物化學與有機化學二門課程,通過對二門課程的系統(tǒng)講述,可以讓教師更深層次的體會二門課程之間的聯(lián)系,從而迸發(fā)出新的學科融合點。
我們根據(jù)課程群的教學內(nèi)容與特色,面對不同專業(yè)的要求,重新修訂了教學大綱。教學大綱明確提出“注重學生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)”。堅持按照教學大綱進行集體備課,討論授課內(nèi)容中課程之間前呼后應的緊密聯(lián)系。為保證教學質(zhì)量,教研室內(nèi)部還設立了教學督導小組,對課程群的任課任課教師進行教學評價,以提高整體的教學水平。
3 課程群建設的效果
3.1 科技創(chuàng)新平臺的建立
課程群的構(gòu)建基于對藥學類大學生的培養(yǎng)出發(fā),打破行業(yè)壁壘及學科壁壘,建立大學生科技創(chuàng)新團隊,并與企業(yè)合作積極建立教師科研成果轉(zhuǎn)化中試基地,使之成為開放、高效、有序的校內(nèi)科技創(chuàng)新平臺。該平臺包含藥物基礎(chǔ)研究、新藥臨床前研究、新藥臨床研究等三個子科研平臺的藥物研究與技術(shù)開發(fā)平臺,并使之成為了能夠面對大學生實踐創(chuàng)新的又一個開放、高效、有序的科技創(chuàng)新平臺。
校企雙方利用共建的實踐教學中心與實訓基地,共同制定學生實踐教學培養(yǎng)方案,共同參與學生實踐能力的培養(yǎng),共同進行新產(chǎn)品的研發(fā)及醫(yī)藥從業(yè)人員的技能培訓,將真正實現(xiàn)產(chǎn)學研的融合,可為徐州乃至周邊地區(qū)提供優(yōu)秀的教學、科技服務與產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化平臺,具有技術(shù)實力強、影響面寬、受益面大的特點。通過校企雙方的積極運作該平臺,以教師為代表,大學生為骨干的實踐創(chuàng)新團隊已與企業(yè)簽定橫向課題10項,總金額253萬元;進行了4項成果轉(zhuǎn)讓,總金額16萬。申請專利7項,已授權(quán)2項。
3.2 教學質(zhì)量
課程群的建設激發(fā)了教師進行教學改革的積極性與主動性,師資隊伍的教學水平得到顯著提高,所取得的教學改革效果顯著。通過對學生的問卷調(diào)查表明,學生對于普遍反應改革后的課程給予較好的評價。研究成果“校企協(xié)同創(chuàng)新機制下培養(yǎng)藥學應用型創(chuàng)新人才模式的探索與實踐”獲得2013年江蘇省教學成果獎二等獎。此外,教師獲得省級教育教改課題2項,發(fā)表教學改革論文9篇。
3.3 人才培養(yǎng)
在教師指導下,學生獲得了3項江蘇省普通高等學校本??苾?yōu)秀畢業(yè)設計(論文)優(yōu)秀畢業(yè)團隊獎,獲得了3項江蘇省普通高等學校本??苾?yōu)秀畢業(yè)設計獎;學生參與發(fā)表了10篇SCI、EI收錄論文;2012年,學生獲得了3項國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目;學生多次在“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽中取得了可喜的成績;2010級藥學專業(yè)本科生黃榮榮與吳彥等同學的“木犀草素對慢性不可預知性溫和應激所致小鼠抑郁的改善作用”獲得江蘇省第一大學生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果(項目)交流會的參展邀請;大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊也參與基于企業(yè)需要的課題,與指導教師共同完成了“素及其衍生物對糖尿病引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的保護作用”、“D-萘普生及其中間體藥物綜合利用研究”以及“七氟醚效及安全藥理的對照研究”等研項目,通過教師的悉心栽培,學生的不懈努力,學生得到了學校和用人單位的廣泛認可,并且有多名同學就業(yè)于合作企業(yè)。
我們依靠校企協(xié)同創(chuàng)新機制,有效地開放校內(nèi)和校外科研實踐平臺,有效提升了學生的實踐創(chuàng)新能力。在該模式培養(yǎng)下,經(jīng)過層層選拔,脫穎而出,2名優(yōu)秀學生將赴新加坡國立大學攻讀碩士學位。
4 課程群的創(chuàng)新點
4.1 加強了學科間聯(lián)系,提高了教學質(zhì)量。課程群根據(jù)藥學各學科性質(zhì)和特點,在國內(nèi)藥學教育中率先提出以有機化學為基礎(chǔ),以藥物化學為目標的的有機藥物化學課程群。課程群的建立改變了以往教學中各門課程聯(lián)系松散,缺乏統(tǒng)一完整的教學指導思想的狀況,突出了有機化學基本理論在課程群教學中的基礎(chǔ)服務作用,也突出了以藥物化學為目標的課程指導作用,對藥學教學改革產(chǎn)生了巨大的推動作用。
4.2 能解決學生基礎(chǔ)課學習中目的性不強的問題,提高他們的求知欲及對專業(yè)課學習的興趣,能加強學生在專業(yè)課學習過程中深入對知識的掌握和理解,達到“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的培養(yǎng)要求。提高了藥學人才培養(yǎng)質(zhì)量,促進了師資隊伍建設、教學條件建設,符合創(chuàng)新型藥學人才的培養(yǎng)目標,同時也為培養(yǎng)社會經(jīng)濟發(fā)展需要的醫(yī)藥兼?zhèn)涞膹秃闲退帉W人才做出貢獻。
4.3 有機藥物化學課程群的建立,促進了知識的前后呼應,相互滲透,提高總體教學效果。同時通過有機化學和藥物化學教學體系的結(jié)構(gòu)重組及實驗踐教學改革,打破教師為中心、課堂為中心、教本為中心的“三中心”傳統(tǒng)教學模式,發(fā)揮教師在教學中的主導作用,樹立學生為教學活動的主體,促進學生的主動參與,也促進學生與教師的雙向交流,對學生進行因材施教,促進學生個性發(fā)展,對于培養(yǎng)學生各方面能力與綜合素質(zhì)起到極大的促進作用。
5 總結(jié)
總之,有機藥物化學課程群的教學經(jīng)過幾年的實踐探索正在成長,仍需要在實踐中不斷摸索、改進和總結(jié)。我們會在今后的教學中進一步摸索和總結(jié)新的教學理念與方法,培養(yǎng)符合社會需要的藥學人才。
【參考文獻】
[1]徐進宜,尤啟冬,姚其正.藥物化學課程群的改革與建設[J].藥學教育,2005,21(2):23-26.