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關(guān)鍵詞:環(huán)境學(xué)科專(zhuān)業(yè);有機(jī)化學(xué)教學(xué);教學(xué)改革
有機(jī)化學(xué)是高等院校化學(xué)、化工、環(huán)境、制藥、醫(yī)學(xué)和材料等專(zhuān)業(yè)的重要的基礎(chǔ)學(xué)科,有機(jī)化學(xué)教學(xué)包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué),理論課程教學(xué)內(nèi)容包括各類(lèi)有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用以及各類(lèi)有機(jī)化合物之間相互轉(zhuǎn)化等[1]。隨著科技的迅速發(fā)展,在內(nèi)蒙古地區(qū)環(huán)境(大氣、水、土壤)污染日益嚴(yán)重,而環(huán)境污染檢測(cè)與治理人才匱乏,少數(shù)民族人才更為稀少,針對(duì)這一現(xiàn)象內(nèi)蒙古師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院2004年開(kāi)設(shè)環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè),2015年向蒙古族考生招生,培養(yǎng)地方性、民族性的環(huán)境專(zhuān)業(yè)復(fù)合型技術(shù)和管理人才。在我學(xué)院環(huán)境學(xué)科專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)中有機(jī)化學(xué)在無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等理論基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)的必修理論課程,其教學(xué)質(zhì)量對(duì)于學(xué)生的建立完整的知識(shí)結(jié)構(gòu),培養(yǎng)獲取和應(yīng)用知識(shí)的能力以及創(chuàng)新能力有重要作用。然而,從有機(jī)化學(xué)課程性質(zhì)而言,理論性強(qiáng),有機(jī)化合物種類(lèi)繁多,各種官能團(tuán)結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同而反應(yīng)機(jī)理不同,不過(guò)眾多有機(jī)化合物只有C、H、O、N少數(shù)原子組成,各類(lèi)官能團(tuán)的化學(xué)反應(yīng)有規(guī)律可循,其影響因素主要與誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)等電子效應(yīng)和空間效應(yīng)有關(guān)。雖說(shuō)學(xué)生常常感到難理解和掌握,但是通過(guò)教學(xué)改革創(chuàng)新,有機(jī)化學(xué)完全可以讓學(xué)生簡(jiǎn)單易懂,且記憶深刻的學(xué)科。另外,由于教學(xué)內(nèi)容頗多,而課時(shí)相對(duì)少,正所謂時(shí)間緊任務(wù)重。導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)學(xué)習(xí)壓力大,查詢(xún)相關(guān)文獻(xiàn)的時(shí)間相對(duì)少,從而學(xué)習(xí)興趣不高,失去學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性,因此達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。目前,加強(qiáng)環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革迫在眉睫,面對(duì)有機(jī)化學(xué)教學(xué)存在的問(wèn)題,立足于地方性和民族特性,從提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣入手,以教學(xué)內(nèi)容和方法改革提高教學(xué)質(zhì)量。
1有機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)改革
內(nèi)蒙古師范大學(xué)是培養(yǎng)基礎(chǔ)教育、民族教育師資和蒙漢兼通少數(shù)民族復(fù)合型人才的重要基地,奔著培養(yǎng)環(huán)境人才為目標(biāo),化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院對(duì)環(huán)境專(zhuān)業(yè)設(shè)置了合適的培養(yǎng)方案及目標(biāo)。對(duì)環(huán)境專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言,有機(jī)化學(xué)課程為必修理論課程,其教學(xué)內(nèi)容要服務(wù)于后續(xù)開(kāi)設(shè)的環(huán)境專(zhuān)業(yè)課程,要起到其上承下的作用。并其教學(xué)目的為:通過(guò)比較系統(tǒng)和全面地學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)熟悉有機(jī)化合物微觀結(jié)構(gòu)與物理、化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系,掌握有機(jī)基本的反應(yīng)類(lèi)型及反應(yīng)機(jī)理;并引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)和分析環(huán)境問(wèn)題,激發(fā)探究能力和創(chuàng)新能力,達(dá)到運(yùn)用有機(jī)化學(xué)理論學(xué)習(xí)有關(guān)專(zhuān)業(yè)課程,解決實(shí)際問(wèn)題。根據(jù)學(xué)校特色和環(huán)境專(zhuān)業(yè)特性對(duì)有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)改革要求,應(yīng)優(yōu)化課程內(nèi)容,體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)特性。
1.1精選教材和教學(xué)內(nèi)容
以我校環(huán)境專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置來(lái)看,大二學(xué)年要完成學(xué)校開(kāi)設(shè)的必修課程學(xué)習(xí)以外,環(huán)境專(zhuān)業(yè)必修課程學(xué)習(xí),有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)及其實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí),有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)分為理論和實(shí)驗(yàn)部分,其中理論教學(xué)在一個(gè)學(xué)期。不同專(zhuān)業(yè),有機(jī)化學(xué)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)不同。首先,根據(jù)環(huán)境專(zhuān)業(yè)要求,精選教材。我學(xué)院通過(guò)比較非化學(xué)專(zhuān)業(yè)使用的教材,選用了高等教育出版社出版的由汪小蘭主編的“有機(jī)化學(xué)”進(jìn)行課堂教學(xué)。這本教材涵蓋了有機(jī)化合物的基本性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、命名等基本理論知識(shí)和分子軌道理論以及現(xiàn)代光譜學(xué)原理等內(nèi)容,重點(diǎn)介紹了反應(yīng)機(jī)理和立體化學(xué)。其次,結(jié)合實(shí)際情況,精選教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合目前課時(shí)少,內(nèi)容多的情況,制定了環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)計(jì)劃。由于后續(xù)開(kāi)設(shè)了有機(jī)分析和波譜分析等相關(guān)課程,所以對(duì)有機(jī)化合物的分離提純,結(jié)構(gòu)分析以及光譜在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用等內(nèi)容進(jìn)行刪減。除此之外,含硫和含磷有機(jī)化學(xué)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì),與含氧和含氮化合物類(lèi)似,作為學(xué)生自學(xué)內(nèi)容。
1.2體現(xiàn)環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)特色
非化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生普遍存在“重專(zhuān)業(yè)知識(shí),輕化學(xué)知識(shí)”的觀念,于是學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)首要任務(wù)是使學(xué)生認(rèn)識(shí)到其重要性,從而觸發(fā)學(xué)習(xí)激情[1]。自入學(xué)起,環(huán)境學(xué)科的學(xué)生有困惑,那就是環(huán)境專(zhuān)業(yè)為何學(xué)化學(xué)知識(shí)?于是要求教師講授有機(jī)化學(xué)時(shí),注重與環(huán)境學(xué)科之間鏈接。有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)手段與環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)后續(xù)開(kāi)展的環(huán)境學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境檢測(cè)等環(huán)境專(zhuān)業(yè)必修及其實(shí)驗(yàn)課程和相關(guān)選修課程內(nèi)容都是息息相關(guān)的。教師將有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)與環(huán)境實(shí)際問(wèn)題結(jié)合起來(lái),可以結(jié)合地方特性,舉出身邊的例子,比如黃河水內(nèi)蒙古段干、直流水源是呼和浩特市人民主要飲水來(lái)源,其中有機(jī)污染物直接危害到本地區(qū)的人民(包括學(xué)生本人),來(lái)詳述有機(jī)污染物的來(lái)源,結(jié)構(gòu),檢測(cè)以及治理方法等。另外,教師通過(guò)介紹國(guó)內(nèi)外環(huán)境科學(xué)的發(fā)展情況和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用,比如白色污染塑料等高分子材料通過(guò)化學(xué)手段降解形成燃料,使學(xué)生豁然開(kāi)朗,提高學(xué)習(xí)積極性,主動(dòng)查閱文獻(xiàn),切身感受到有機(jī)化學(xué)的重要性及其在環(huán)境科學(xué)中應(yīng)用[2]。
2課程教學(xué)方法的改革
在有機(jī)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中,以課堂教學(xué)為主,在環(huán)境專(zhuān)業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)中,結(jié)合環(huán)境科學(xué)國(guó)內(nèi)外發(fā)展、地方和學(xué)校實(shí)際情況、環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置與理論需求、學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài),以教師深入學(xué)生,以提高學(xué)習(xí)興趣,以使用先進(jìn)的教學(xué)手段,以查閱學(xué)科前沿為輔助,以進(jìn)行針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)等改革教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量。
2.1因材施教,培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境責(zé)任感
在教學(xué)活動(dòng)中,學(xué)生是主體。環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)的有機(jī)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中,出現(xiàn)教師注重理論的教育忽視專(zhuān)業(yè)特色。因此,教師應(yīng)因材施教,以培養(yǎng)環(huán)境科學(xué)人才為目標(biāo),針對(duì)環(huán)境專(zhuān)業(yè)的特色進(jìn)行系統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)理論教學(xué)的同時(shí)發(fā)揮專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng),以介紹國(guó)內(nèi)外環(huán)境污染情況,污染根源以及治理措施并用專(zhuān)業(yè)角度分析其原理等,培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境責(zé)任感。
2.2旁搜遠(yuǎn)紹,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力。教師在環(huán)境專(zhuān)業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的環(huán)境問(wèn)題,培養(yǎng)環(huán)境責(zé)任感的同時(shí)激發(fā)應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)去改變世界的創(chuàng)新想法。教師巧用具體例子,促使學(xué)生認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)理論的重要性。比如,在緒論中講述有機(jī)化學(xué)的進(jìn)展,日常生活中的有機(jī)化學(xué),有機(jī)污染物以及藥物有機(jī)化合物等內(nèi)容,使學(xué)生感受到有機(jī)化學(xué)與人和社會(huì)息息相關(guān);在講述烷烴過(guò)程中,汽油的“辛烷值”、汽油柴油的區(qū)別、石油醚的成分等為例,講別能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán),其化學(xué)反應(yīng)在官能團(tuán)的周?chē)l(fā)生,而且化合物之間一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,引發(fā)學(xué)生的探究能力,使學(xué)生帶著興趣去掌握和應(yīng)用有機(jī)化學(xué)理論知識(shí);從介紹苯系物對(duì)環(huán)境污染及其對(duì)人類(lèi)健康的影響,介紹此類(lèi)化合物的機(jī)構(gòu)、性質(zhì)等,引導(dǎo)學(xué)生去查閱文獻(xiàn),使了解污染源以及治理方法;以舉實(shí)例如“三聚氰胺”的形成及其危害、“復(fù)旦大學(xué)的投毒案”、疊氮化合物的爆炸性、禁用偶氮染料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及生態(tài)環(huán)境的危害等等,詳述含氮化合物的結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)換等,使學(xué)生對(duì)其產(chǎn)生濃厚的興趣同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境責(zé)任感。另外,教師布置學(xué)生查閱學(xué)科前沿文獻(xiàn),擴(kuò)展知識(shí)體系。在我學(xué)院環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在第一學(xué)年有“專(zhuān)題講座”課程,三位環(huán)境專(zhuān)業(yè)科班出身、具有出國(guó)留學(xué)背景、承擔(dān)國(guó)家和自治區(qū)科研項(xiàng)目并具有碩士研究生導(dǎo)師資格的教師承擔(dān)這門(mén)課程,系統(tǒng)的介紹學(xué)科發(fā)展,學(xué)術(shù)前沿。在此基礎(chǔ)上,教師在有機(jī)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中,特定的內(nèi)容布置相關(guān)的查閱文獻(xiàn)任務(wù),組織小組討論,總結(jié)寫(xiě)查閱文獻(xiàn)報(bào)告。使學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外的環(huán)境學(xué)科中有機(jī)化學(xué)理論的應(yīng)用,進(jìn)一步體現(xiàn)有機(jī)化學(xué)與環(huán)境學(xué)科之間的銜接,培養(yǎng)查閱文獻(xiàn)能力,文獻(xiàn)總結(jié)歸納能力。另外,使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的興趣,培養(yǎng)探究能力;擴(kuò)展知識(shí)體系,初步形成科研意識(shí)[3]。
2.3殊途同歸,適當(dāng)使用多媒體教學(xué)手段展示不同內(nèi)容
有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜,反應(yīng)機(jī)理中涉及到電子轉(zhuǎn)移、重排以及立體化學(xué),教師使用單一的講述形式,使學(xué)生感到枯燥,缺乏空間想象力的同學(xué)無(wú)法跟上課程進(jìn)度,從而很難達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。不同教學(xué)內(nèi)容選用適當(dāng)?shù)亩嗝襟w手段,可提高教學(xué)質(zhì)量和效率。比如,講述旋光異構(gòu)現(xiàn)象時(shí),使用FLASH展示物質(zhì)的實(shí)物和鏡像不重疊的性質(zhì)———手性,用圖表列示物質(zhì)的異構(gòu)現(xiàn)象以及旋光異構(gòu)的范疇,使用PPT簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)形象的描述手性物質(zhì)的費(fèi)歇爾投影式表示方法;在烯烴的親電加成和鹵代烴的親核取代反應(yīng)中的立體化學(xué)的講述假如使用傳統(tǒng)的板書(shū)展示,學(xué)生很難領(lǐng)悟其中立體變化,使用簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)視頻演示物質(zhì)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)中的立體化學(xué)可克服此類(lèi)困難;再如,單糖的結(jié)構(gòu)特征,結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換以及通過(guò)不同糖苷鍵形成不同類(lèi)型的雙糖、寡糖和多糖,氨基酸的結(jié)構(gòu)特征以及通過(guò)肽鍵形成多肽和蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu),這兩個(gè)章節(jié)內(nèi)容較多,涉及到的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,使用板書(shū)講述耗去大量的課堂時(shí)間,無(wú)法重復(fù)展示和對(duì)比介紹,使用生動(dòng)的PPT和簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)演示,使教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單易懂,同時(shí)克服課時(shí)少,內(nèi)容多的弊端。然而,多媒體是一種教學(xué)輔助手段,教師在課堂上需要積極與學(xué)生互動(dòng),觀察學(xué)生的反映來(lái)調(diào)整進(jìn)度,重復(fù)放映或者進(jìn)行對(duì)比,忌諱教師脫離主體,唱“獨(dú)角戲”[4]。
2.4學(xué)以致用,理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合
環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在后續(xù)開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)操作與有機(jī)化合物密不可分,需要選作針對(duì)性的實(shí)驗(yàn),理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,掌握有機(jī)化合物的研究方法和手段,提高學(xué)生動(dòng)手能力、解決和分析問(wèn)題的能力。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容包括:(1)物理常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn):固體化合物的熔點(diǎn)測(cè)定、液體化合物的沸點(diǎn)和沸程、旋光活性物質(zhì)的旋光度的測(cè)定、液體化合物的折光率的測(cè)定等,使學(xué)生掌握有機(jī)化合物的物理常數(shù)的測(cè)定操作,了解物理常數(shù)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,進(jìn)一步體會(huì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的原理;(2)分離提純實(shí)驗(yàn):蒸餾方法分離提純有機(jī)化合物、重結(jié)晶和升華的方法提純固體有機(jī)化合物、紙上層析的方法分離氨基酸,使學(xué)生熟練的掌握有機(jī)化合物的分離提純的方法和手段,有機(jī)化合物的物理化學(xué)性質(zhì)是其分離提純的依據(jù);(3)簡(jiǎn)單合成實(shí)驗(yàn):合成簡(jiǎn)單的環(huán)烴、醚、羧酸衍生物等有機(jī)化合物,使學(xué)生了解有機(jī)化合物之間的相互轉(zhuǎn)化,熟悉根據(jù)反應(yīng)物質(zhì)和反應(yīng)產(chǎn)物設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)步驟,力求達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率,熟練掌握有機(jī)化合物的合成、分離提純以及相關(guān)的操作手段;(4)性質(zhì)實(shí)驗(yàn):在有機(jī)化學(xué)理論教學(xué)中,醛酮的化學(xué)反應(yīng)較復(fù)雜、反應(yīng)種類(lèi)多,學(xué)生很難記牢,通過(guò)性質(zhì)驗(yàn)證試驗(yàn)加深理論知識(shí),經(jīng)過(guò)觀察反應(yīng)速度和沉淀顏色等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析其原因,培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力。而在后續(xù)環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)到有機(jī)化合物的元素定量分析、用氣質(zhì)聯(lián)用法測(cè)定室內(nèi)空氣中的苯系物測(cè)定等實(shí)驗(yàn),使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到有機(jī)化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)課程的重要性、延伸性以及實(shí)踐性[5]。
2.5南腔北調(diào),教學(xué)語(yǔ)言母語(yǔ)外語(yǔ)兼用
目前環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重新型詞匯屢屢涌現(xiàn),有機(jī)化學(xué)教學(xué)語(yǔ)言需要南腔北調(diào),解決目前出現(xiàn)的教學(xué)難題。我校介于少數(shù)民族地區(qū)高等院校,漢語(yǔ)授課班需要使用漢語(yǔ)兼英語(yǔ)教學(xué),蒙語(yǔ)授課班需要蒙語(yǔ)兼漢語(yǔ)、英語(yǔ)進(jìn)行教學(xué),以此克服某些教學(xué)中專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)難解釋、難理解的困難。教師在專(zhuān)精專(zhuān)業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革中,結(jié)合地方性和學(xué)科實(shí)際情況合理制定教學(xué)目標(biāo),結(jié)合學(xué)科的專(zhuān)業(yè)要求精選教材和教學(xué)內(nèi)容,根據(jù)整體培養(yǎng)計(jì)劃注重環(huán)境學(xué)科專(zhuān)業(yè)的其他課程的銜接。結(jié)合實(shí)際情況,將教師、學(xué)生、多媒體、學(xué)科前沿、實(shí)驗(yàn)、教學(xué)語(yǔ)言等五個(gè)因素有機(jī)融入到教學(xué)實(shí)踐中,實(shí)現(xiàn)有效的教學(xué)活動(dòng),提高教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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必修2中只學(xué)習(xí)了幾個(gè)有限的有機(jī)化合物,像甲烷、乙烯、苯乙醇、乙酸等。選修課程要豐富代表物的類(lèi)型,增加新的物質(zhì)——醛。其次,每一類(lèi)有機(jī)物中,必修僅僅研究簡(jiǎn)單的代表物的性質(zhì),選修課程要豐富學(xué)生對(duì)一類(lèi)有機(jī)化合物的認(rèn)識(shí)。因此,我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中要讓學(xué)生明確有機(jī)物的類(lèi)別。例如烴的教學(xué),一定要能夠舉出多種烴的代表物的名稱(chēng),以及其在自然、生活生產(chǎn)中是否真實(shí)的存在,掌握其應(yīng)用,再例如酸,必修僅僅學(xué)習(xí)乙醇性質(zhì),還應(yīng)了解其他常見(jiàn)醇、酚以及其物理性質(zhì)、用途以及一元醇的簡(jiǎn)單命名。
從必修到選修,對(duì)有機(jī)物分類(lèi)、組成和存在的認(rèn)識(shí)從代表物上升到類(lèi)別。也就是,不應(yīng)該一到有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí),就奔著化學(xué)反應(yīng)去,然后就拘泥于典型有機(jī)化合物身上。
二、從認(rèn)識(shí)水平、能力和深度的層面。
對(duì)于同樣一個(gè)反應(yīng),在必修階段只是感性的了解這個(gè)反應(yīng)是什么樣的,能不能發(fā)生,反應(yīng)有什么現(xiàn)象;到了選修不應(yīng)該僅僅停留在描述的階段,而要達(dá)到以下要求:
1.能夠進(jìn)行分析和解釋?zhuān)夯诠倌軋F(tuán)水平,學(xué)生需要了解在反應(yīng)當(dāng)中官能團(tuán)發(fā)生了什么變化,在什么條件下由什么變成了什么。
2.能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)性質(zhì)的預(yù)測(cè):不僅能分析給定的事實(shí),還應(yīng)該對(duì)化學(xué)性質(zhì)有預(yù)測(cè)性。對(duì)于給定的反應(yīng)物能分析出與哪些物質(zhì)能發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)生何種產(chǎn)物。
3.明確結(jié)構(gòu)信息:在預(yù)測(cè)反應(yīng)的產(chǎn)物的基礎(chǔ)上,能明確指出反應(yīng)的部位,以及原子間結(jié)合方式,重組形式,應(yīng)該基于官能團(tuán)和化學(xué)鍵,要求學(xué)生了解官能團(tuán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。例如羥基的氫氧鍵是能夠斷裂的,羥基也不是孤立存在的,應(yīng)該是連接在碳原子上的,而碳氧鍵是可以斷裂,進(jìn)一步,還可能了解這個(gè)原子的成鍵環(huán)境。這樣就要求建立化學(xué)鍵的認(rèn)識(shí),極性、飽和性等。
因此,從必修到選修,對(duì)有機(jī)物化學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)應(yīng)上升到用官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)及化學(xué)鍵變化來(lái)解釋、預(yù)測(cè)反應(yīng)水平。
三、從合成物質(zhì)層面:
選修階段要從碳骨架上官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化來(lái)認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng),這也就是從轉(zhuǎn)化與合成角度認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)反應(yīng)。在教學(xué)過(guò)程中要關(guān)注反應(yīng)前后化合物之間的關(guān)系,能夠順推,逆推。
二 教學(xué)目標(biāo)任務(wù)要求
《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié),也是高考內(nèi)容的重點(diǎn)選考部分。它是為對(duì)有機(jī)化學(xué)感興趣的學(xué)生開(kāi)設(shè)的選修模塊,該模塊的內(nèi)容主要涉及有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用,共設(shè)置了三個(gè)主題:
1.有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)——烴
2.官能團(tuán)與有機(jī)化學(xué)反應(yīng)——烴的衍生物
3.有機(jī)合成及其應(yīng)用——合成高分子化合物
在新課程“以學(xué)生為主體,為學(xué)生的發(fā)展服務(wù)為中心”的核心理念引導(dǎo)下,教學(xué)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。
高中化學(xué)課程目標(biāo)規(guī)定了學(xué)生在整個(gè)高中階段通過(guò)化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到的發(fā)展目標(biāo),整個(gè)體系由三個(gè)目標(biāo)緯度(知識(shí)與技能、過(guò)程與方法和情感態(tài)度與價(jià)值觀)、兩個(gè)目標(biāo)層次(面向全體學(xué)生的和針對(duì)部分學(xué)生的)構(gòu)成。體現(xiàn)了“培養(yǎng)全體學(xué)生的科學(xué)綜合素養(yǎng)”、“科學(xué)教育為大眾”等教育理念;完善了課程目標(biāo)的維度;實(shí)現(xiàn)了與課程結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)。
了解化學(xué)課程的總目標(biāo)體系,對(duì)教師合理、全面的設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)有重要的指導(dǎo)作用,可以幫助教師樹(shù)立科學(xué)的教學(xué)理念,并將其體現(xiàn)于教學(xué)目標(biāo)中?!队袡C(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》模塊的學(xué)習(xí)安排于高中二年級(jí),是在初中化學(xué)和高中化學(xué)必修2“有機(jī)物”的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上拓展,其目的是讓學(xué)生通過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)更有系統(tǒng)、有層次加深認(rèn)知程度。
《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》模塊的設(shè)置在于學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著十分重要的意義。因?yàn)?,有機(jī)物是人類(lèi)賴(lài)以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ),它們廣泛的存在于現(xiàn)代生活的每個(gè)角落及生產(chǎn)、研究的各個(gè)領(lǐng)域?;诖嗽O(shè)置意圖,教師設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)時(shí)應(yīng)更關(guān)注學(xué)生較高層次的科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。
在應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變的今天,教學(xué)目標(biāo)中就加大關(guān)注對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的指導(dǎo)及創(chuàng)造精神的培養(yǎng)。理論知識(shí)、實(shí)踐活動(dòng)、生活經(jīng)驗(yàn)的相互關(guān)系的聯(lián)系和應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:有機(jī)合成 逆合成分析 切斷 官能團(tuán)
中圖分類(lèi)號(hào):G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-9795(2014)05(a)-0112-02
1824年,德國(guó)化學(xué)家魏勒(Wohler)在蒸發(fā)氰酸銨的水溶液時(shí),意外地得到了一種白色晶體―尿素。這是第一個(gè)人工合成的有機(jī)化合物,開(kāi)創(chuàng)了有機(jī)化合物人工合成的新紀(jì)元。有機(jī)合成是一個(gè)富有創(chuàng)造性的領(lǐng)域,它不僅要合成自然界含量稀少的有用化合物,也要合成自然界不存在的、新的有意義的化合物。有機(jī)合成的基石是各種類(lèi)型的有機(jī)反應(yīng)以及組合這些有機(jī)反應(yīng)以獲得目標(biāo)化合物的合成設(shè)計(jì)及策略。
有機(jī)合成是有機(jī)化學(xué)的中心,有機(jī)合成的教學(xué)貫穿于整個(gè)有機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中,也是有機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)目的所在。在講解各類(lèi)有機(jī)化合物的制備時(shí),其實(shí)就是進(jìn)行有機(jī)合成,只不過(guò)這類(lèi)合成比較簡(jiǎn)單,通常一眼就可以看出由什么原料來(lái)制備,由原料到產(chǎn)物所經(jīng)反應(yīng)步驟也不會(huì)太長(zhǎng)。但對(duì)于復(fù)雜有機(jī)化合物分子的合成,特別是那些具有特殊結(jié)構(gòu)的新物質(zhì)的合成,就很難看出由哪些原料,經(jīng)過(guò)什么反應(yīng)來(lái)制備。這就必須從所要合成產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)著手,通過(guò)逆推得到簡(jiǎn)單的起始原料,即“逆合成分析”[1]。逆合成分析于20世紀(jì)60年代由哈佛大學(xué)教授科瑞(E.J.Corey)提出的[2],該法是針對(duì)目標(biāo)分子(target molecule,簡(jiǎn)寫(xiě)為T(mén)M),通過(guò)化學(xué)鍵切斷(disconnection,簡(jiǎn)寫(xiě)為dis,在反應(yīng)式中,切斷用波紋線表示)的方法得到目標(biāo)分子的前體,這些前體用已知的反應(yīng)可重新生成目標(biāo)分子。上述過(guò)程反復(fù)進(jìn)行,直至前體為簡(jiǎn)單的起始原料(start molecule,簡(jiǎn)寫(xiě)為SM)。逆合成分析用雙線箭頭“”表示。將逆合成分析逆轉(zhuǎn),加上試劑、條件并作適當(dāng)修改,即得合成設(shè)計(jì)方案(圖1)。
由此可見(jiàn),逆合成分析的關(guān)鍵是如何進(jìn)行化學(xué)鍵的切斷。因?yàn)槿魏斡袡C(jī)化合物分子,特別是復(fù)雜的有機(jī)化合物分子中都含有很多化學(xué)鍵,切斷時(shí),確定如何把它分割成更小的部分以及應(yīng)當(dāng)打破哪一個(gè)化學(xué)鍵是極其重要的。一個(gè)好的切斷應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足三點(diǎn):(1)有合適的反應(yīng)機(jī)理,即切斷后所得的分子碎片(正、負(fù)離子或自由基)有對(duì)應(yīng)的合成等價(jià)物。(2)最大可能的簡(jiǎn)化。(3)給出認(rèn)可的原料。除烷烴外,一般有機(jī)化合物都含有官能團(tuán),目標(biāo)分子中的官能團(tuán)是確定切斷位置的最好方法。在逆合成分析的過(guò)程中,有時(shí)需要進(jìn)行官能團(tuán)的轉(zhuǎn)換(functional group interconversion,簡(jiǎn)寫(xiě)為FGI,由一種官能團(tuán)轉(zhuǎn)換成另一種或幾種官能團(tuán),包括官能團(tuán)的引入和官能團(tuán)的消除)來(lái)達(dá)到實(shí)現(xiàn)好的切斷的目的[3]。筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了含不同官能團(tuán)化合物的逆合成策略,并運(yùn)用實(shí)例加以闡明,以期學(xué)生能運(yùn)用逆合成分析的方法去進(jìn)行合成設(shè)計(jì),在進(jìn)行合成設(shè)計(jì)的過(guò)程中增強(qiáng)運(yùn)用各種有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的能力和技巧。
1 含一個(gè)官能團(tuán)化合物的切斷
對(duì)于單官能團(tuán)化合物通常在官能團(tuán)旁或附近切斷。這里需要強(qiáng)調(diào)的是:醇是有機(jī)合成的重要中間體,醇可通過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)轉(zhuǎn)變成含其他官能團(tuán)的各簇化合物(圖2),而各種結(jié)構(gòu)的醇本身很容易通過(guò)格利雅(Grignard)試劑或烷基鋰試劑與含羰基化合物的親核加成或與環(huán)氧化合物的開(kāi)環(huán)反應(yīng)來(lái)合成。因此,對(duì)于只含一個(gè)官能團(tuán)化合物的合成,在可能的情況下我們可以先把它通過(guò)FGI,轉(zhuǎn)變?yōu)榇嫉暮铣桑ɡ?)。
例1 如何用苯和不超過(guò)兩個(gè)碳的化合物合成(TM 1)
逆合成分析如圖3。
分析:(1)官能團(tuán)轉(zhuǎn)換,把酯基轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的醇,使合成大為簡(jiǎn)化。(2)該步的切斷是利用對(duì)稱(chēng)的二級(jí)醇可以通過(guò)Grignard試劑與甲酸酯反應(yīng)來(lái)制備。(3)鹵代烴與金屬鎂反應(yīng)可制備Grignard試劑。(4)又是官能團(tuán)轉(zhuǎn)換,鹵代烴的合成轉(zhuǎn)變成醇的合成。(5)環(huán)氧乙烷與Grignard試劑反應(yīng)可以制備多兩個(gè)碳的伯醇。(6)苯通過(guò)溴代,再與鎂反應(yīng),很容易制備苯基溴化鎂。因此,制備TM 1所使用的原料有:苯,環(huán)氧乙烷,甲酸甲酯,乙酸。(無(wú)機(jī)試劑略去)
2 含兩個(gè)官能團(tuán)化合物的切斷
由于篇幅所限,這里我們只考慮含碳的官能團(tuán)。根據(jù)兩個(gè)官能團(tuán)的位置關(guān)系,又可分為以下幾種。
2.1 1,2-雙官能團(tuán)化合物的切斷
1,2-雙官能團(tuán)化合物常見(jiàn)的有α-氰醇、α-羥基酸、α-羰基酸、α-羥基酮、1,2-二醇、1,2-二酮等。在進(jìn)行逆合成分析時(shí),通常將接有官能團(tuán)的兩個(gè)碳原子之間的鍵切斷。該類(lèi)切斷運(yùn)用的反應(yīng)有醛酮和HCN的親核加成、苯偶姻(Benzoin)縮合反應(yīng)、酮或酯的雙分子還原、烯烴的部分氧化、環(huán)氧化合物的開(kāi)環(huán)等。
2.2 1,3-雙官能團(tuán)化合物的切斷
1,3-雙官能團(tuán)化合物常見(jiàn)的有β-羥基醛(酮、酸、酯)、β-羰基酯、1,3-二酮以及α,β-不飽和羰基化合物等。這些化合物可以通過(guò)α,β-之間的碳碳鍵的切斷得到合理的合成等價(jià)物。它們的正向合成反應(yīng)主要包括羥醛(Aldol)縮合、克萊森(Claisen)酯縮合、迪克曼(Deckmann)酯縮合、酮酯縮合、瑞弗馬斯基(Reformatsky)反應(yīng)、烯胺的酰化、活性亞甲基化合物的?;?。
2.3 1,4-雙官能團(tuán)化合物的切斷
1,4-雙官能團(tuán)化合物有γ-羰基酸(酯)、1,4-二酮等,逆合成分析主要在中間鍵斷開(kāi)。乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等含活性亞甲基的化合物以及酰胺與α-鹵代羰基化合物的反應(yīng)是制備1,4-雙官能團(tuán)化合物的重要方法。
2.4 1,5-雙官能團(tuán)化合物的切斷
典型的1,5-雙官能團(tuán)化合物有1,5-二酮、1,5-酮酸、1,5-酮酯以及1,5-二酸,這類(lèi)化合物可以對(duì)兩個(gè)中間鍵之一進(jìn)行逆向切斷。含有活潑氫的化合物(如乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等)與α,β-不飽和羰基化合物進(jìn)行的邁克爾(Michael)加成反應(yīng)是構(gòu)建該類(lèi)分子骨架的重要反應(yīng)。
2.5 1,6-雙官能團(tuán)化合物的切斷
1,6-雙官能團(tuán)化合物的變換常使1,6位逆向連接得到環(huán)己烯或其衍生物,因此環(huán)己烯及其衍生物的氧化是制備1,6-雙官能團(tuán)化合物,尤其是1,6-二羰基化合物的常用反應(yīng),而環(huán)己烯及其衍生物可以由狄爾斯-阿德?tīng)枺―iels-Alder)反應(yīng)得到。
綜上所述,對(duì)于雙官能團(tuán)化合物的合成,根據(jù)兩個(gè)官能團(tuán)的位置關(guān)系,我們有不同的合成策略。若所要合成的目標(biāo)分子含有兩個(gè)以上的官能團(tuán),此時(shí)不同的官能團(tuán)之間將有不同的位置關(guān)系,那么在進(jìn)行逆合成切斷時(shí),總是本著最大程度簡(jiǎn)化目標(biāo)分子的原則進(jìn)行分析(例2)。
例2:合成目標(biāo)分子
(TM 2)
逆合成分析如圖4。
分析:在目標(biāo)分子TM 2里,共有四個(gè)官能團(tuán):三個(gè)酯基,一個(gè)羰基,它們的位置關(guān)系有1,3-位,1,4-位和1,5-位。經(jīng)過(guò)分析,首先考慮1,3-雙官能團(tuán)的切斷,對(duì)應(yīng)的正向反應(yīng)是迪克曼酯縮合;得到的前體A再經(jīng)過(guò)1,5-雙官能團(tuán)切斷進(jìn)一步簡(jiǎn)化得前體B,此步利用的反應(yīng)是邁克爾加成;前體B經(jīng)1,4-雙官能團(tuán)切斷得最終的簡(jiǎn)單的原料,利用的反應(yīng)是丙二酸二乙酯的活性亞甲基與α-溴代酯的反應(yīng)。
有機(jī)分子骨架構(gòu)建、官能團(tuán)的引入和轉(zhuǎn)換以及反應(yīng)的立體化學(xué)控制是有機(jī)合成中的三個(gè)方面的任務(wù),其中有機(jī)分子骨架的構(gòu)建,通常是碳碳鍵的構(gòu)建是最基礎(chǔ)的有機(jī)合成工作。本文主要介紹利用目標(biāo)分子中官能團(tuán)及官能團(tuán)之間的位置關(guān)系對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行碳碳鍵的構(gòu)建的逆合成策略,并總結(jié)了實(shí)現(xiàn)這些策略所需運(yùn)用的基本有機(jī)反應(yīng)。當(dāng)然,學(xué)生要想熟練運(yùn)用這些逆合成策略,除了需要熟練掌握基本有機(jī)反應(yīng)外,還需要加強(qiáng)練習(xí),在不斷練習(xí)的基礎(chǔ)上總結(jié)經(jīng)驗(yàn),最終做到“胸有成竹”。
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一.知識(shí)準(zhǔn)備
1.第一維度――有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的主要類(lèi)型。
常見(jiàn)的有機(jī)反應(yīng)類(lèi)型有取代反應(yīng)(酯化、水解)、加成反應(yīng)、消去反應(yīng)、聚合反應(yīng)(加聚、縮聚)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)等??荚囌f(shuō)明中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、消去反應(yīng)和聚合反應(yīng)。
(1)取代反應(yīng):有機(jī)化合物分子中的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)代替的反應(yīng)。條件是具有極性單鍵。比如:
①烷烴與X2的反應(yīng)(x表示鹵素原子)。
②芳香烴的取代反應(yīng)(苯的鹵代、硝化、磺化反應(yīng))。
③烯烴、炔烴、醛、酮、羧酸等α氫的取代反應(yīng)。
④羧酸與醇的酯化反應(yīng)。
⑤鹵代烴、酯類(lèi)、蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)(重點(diǎn)考查酯類(lèi))。
(2)加成反應(yīng):有機(jī)化合物分子中的不飽和鍵兩端的原子與其他原子或原子團(tuán)結(jié)合,生成新化合物的反應(yīng)。條件是具有不飽和鍵。比如:
2.第二維度――常考官能團(tuán)及其性質(zhì)(苯基不是官能團(tuán))。
官能團(tuán)是指有機(jī)化合物分子中,比較活潑、容易發(fā)生反應(yīng)并反映著某類(lèi)有機(jī)化合物共同特性的原子或原子團(tuán),代表著某一類(lèi)有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)。要想解答有機(jī)化學(xué)推斷題,必須靈活掌握以下??脊倌軋F(tuán)的性質(zhì)。
(1)碳碳雙鍵、碳碳三鍵。
①加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)。
②烯烴與酸性KMnO4溶液反應(yīng)(因雙鍵碳上的氫原子個(gè)數(shù)不同分三種情況)。
(2)醇羥基。
①跟活潑金屬反應(yīng)產(chǎn)生H2。
②跟鹵化氫或濃氫鹵酸反應(yīng)生成鹵代烴。
③脫水反應(yīng)(140°C分子間脫水成醚、170°C分子內(nèi)脫水生成烯)。
④催化氧化為醛或酮。
⑤與酸反應(yīng)生成酯。
(3)酚羥基。
①弱酸性。
②與濃溴水發(fā)生取代反應(yīng)生成沉淀。
③遇FeCl3呈紫色。
④不穩(wěn)定,易被氧化。
(4)鹵素原子。
①與NaOH水溶液共熱發(fā)生取代反應(yīng)生成醇(無(wú)醇得醇)。
②與NaOH醇溶液共熱發(fā)生消去反應(yīng)生成烯(有醇得烯)。
(5)羧基。
①具有酸的通性。
②酯化反應(yīng)時(shí)一般斷裂羧基中的碳氧單鍵,碳氧雙鍵不能與H2加成。
③能與含一NH2物質(zhì)反應(yīng)縮去水生成酰胺(肽鍵)。
(6)醛基。
①與H2、HCN等加成為醇。
②被氧化劑(O2、斐林試劑、酸性高錳酸鉀溶液等)氧化為羧酸。
③與弱氧化劑如銀氨溶液、新制的Cu(OH)2懸濁液發(fā)生加氧氧化。
(7)酯基。
①發(fā)生水解反應(yīng)生成羧酸和醇。
②發(fā)生醇解反應(yīng)生成新酯和新醇。
(8)氨基。
①能與酸反應(yīng)。
②縮聚反應(yīng)。
(9)醚鍵。
性質(zhì)穩(wěn)定,一般不與酸、堿、氧化劑反應(yīng)。
3.第三維度――典型顏色變化。
(1)苯酚與三氯化鐵溶液反應(yīng)呈紫色。
(2)酸性KMnO4溶液的褪色。
(3)溴水的褪色。
(4)淀粉遇碘單質(zhì)變藍(lán)色。
(5)蛋白質(zhì)遇濃硝酸變黃。
4.第四維度――常考典型條件。
二.解題基本步驟解答有機(jī)化學(xué)推斷題,主要是尋找突破口,上述知識(shí)準(zhǔn)備中“五個(gè)維度”是我們的主要突破要點(diǎn)。下面是做題的基本步驟:
1.仔細(xì)讀題,審清題意,重點(diǎn)觀察題目給予的新信息,題干中相關(guān)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)的限制、物質(zhì)性質(zhì)等。
2.尋找典型反應(yīng)條件,從“五個(gè)維度”進(jìn)行分析(官能團(tuán)的特征反應(yīng)、顏色的變化),挖掘隱含條件。
3.分析反應(yīng)條件(官能團(tuán)的衍變關(guān)系、顏色變化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)),確定官能團(tuán),進(jìn)而預(yù)測(cè)出物質(zhì)。
4.正向推導(dǎo)、逆向推導(dǎo)、正逆綜合、知識(shí)遷移,甚至必要的計(jì)算等方法得出初步結(jié)論,并且要注意全面考慮、整體把握。
5.書(shū)寫(xiě)規(guī)范、正確表達(dá),按照題目的要求作答。
三,典例賞析
例1.席夫堿類(lèi)化合物G在催化、藥物、新材料等方面有廣泛應(yīng)用。合成G的一種路線如下:
回答下列問(wèn)題:
(1)由A生成B的化學(xué)方程式為
反應(yīng)類(lèi)型為 。
(2)D的化學(xué)名稱(chēng)是,由D生成E的化學(xué)方程式為。
(3)G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
。
(4)F的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)的還有――種(不考慮立體異構(gòu))。其中核磁共振氫譜中有4組峰,且面積比為6:2:2:1的是――。(寫(xiě)出其中一種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)
(5)由苯和化合物C經(jīng)如下步驟可合成N一異丙基苯胺。
反應(yīng)條件1所選用的試劑為,反應(yīng)條件2所選用的試劑為,I的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為――。
【關(guān)鍵詞】有機(jī)化學(xué);教學(xué)方法;多媒體教學(xué)
1引言
有機(jī)化學(xué)是高?;瘜W(xué)化工、環(huán)境、醫(yī)學(xué)、材料等學(xué)科的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,是構(gòu)成理、工、農(nóng)、醫(yī)類(lèi)本科生基礎(chǔ)知識(shí)鏈的重要組成部分,對(duì)學(xué)生后續(xù)的高年級(jí)專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)能夠提供重要的有機(jī)化學(xué)理論基礎(chǔ)。青海大學(xué)是教育部和青海省共同建設(shè)的“211工程”大學(xué),現(xiàn)擁有農(nóng)、醫(yī)、工、經(jīng)濟(jì)等多個(gè)學(xué)科門(mén)類(lèi),共有61個(gè)本科專(zhuān)業(yè)。盡管如此,青海大學(xué)學(xué)生的高中有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)參差不齊,主要為本省生源,特別是少數(shù)民族學(xué)生,高中有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)較差。這需要我們教師在上課的過(guò)程中不斷地進(jìn)行摸索和總結(jié),在當(dāng)前的信息化時(shí)代,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)手段,在不改變知識(shí)主體的前提下,大量搜集相關(guān)知識(shí)信息,豐富課堂講授內(nèi)容,對(duì)自己的教學(xué)方法不斷地更新和完善,針對(duì)不同的對(duì)象采用不同的方法。
2熟悉深入研究大綱與教材,認(rèn)真?zhèn)浜谜n
教師備課的內(nèi)容,在某種意義上決定了學(xué)生學(xué)什么,怎樣學(xué),因此,認(rèn)真?zhèn)湔n是上好一門(mén)課的前提。在備課時(shí),首先要了解學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)水平,這主要從整個(gè)班級(jí)的高考成績(jī)和少數(shù)民族學(xué)生比例來(lái)估量,因材施教。然后再按照教學(xué)大綱的總體要求,結(jié)合教材的內(nèi)容,參考各個(gè)章節(jié)學(xué)時(shí)數(shù)要求來(lái)具體制定教學(xué)方案。大學(xué)有機(jī)化學(xué)教學(xué)的最大瓶頸是知識(shí)點(diǎn)繁多瑣碎難以記憶,這是以往的教師和所有的學(xué)生普遍提出的問(wèn)題。在備課的過(guò)程中,如果能把所有涉及的知識(shí)點(diǎn)以知識(shí)樹(shù)的形式進(jìn)行整理,這樣能夠使知識(shí)點(diǎn)之間相互連接,從而使知識(shí)系統(tǒng)化。而每一部分知識(shí)的細(xì)節(jié),我們應(yīng)該用邏輯性強(qiáng)的思維進(jìn)行分析和整理。例如,對(duì)于有機(jī)化合物的制備,應(yīng)該以官能團(tuán)為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行思考。制備含某種官能團(tuán)的有機(jī)化合物,我們可以通過(guò)兩種方式去尋找原才料,一種是尋找含有此官能團(tuán)的其他化合物,另一種是不含有此官能團(tuán)的卻能通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成的化合物。備課的質(zhì)量決定了講課的質(zhì)量。要想備好課,就要在熟悉教學(xué)大綱和教材的基礎(chǔ)上抓好備課內(nèi)容、備課對(duì)象兩個(gè)環(huán)節(jié)。備課內(nèi)容就是要對(duì)教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)作出分析。備課對(duì)象就是要深入了解學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、素質(zhì)狀況以及接受和掌握知識(shí)的能力,使課堂教學(xué)具有良好的針對(duì)性。
3調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高課堂教學(xué)質(zhì)量
學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的章節(jié)知識(shí)點(diǎn)感興趣,自然就會(huì)產(chǎn)生力求掌握該知識(shí)的強(qiáng)烈愿望,學(xué)習(xí)就比較主動(dòng),上課注意力就會(huì)集中,不感到乏味,學(xué)習(xí)效果就比較好。在課堂教學(xué)過(guò)程中,注意收集和整理具有重要影響力的有機(jī)化合物,并結(jié)合教材的有關(guān)內(nèi)容及時(shí)介紹給學(xué)生。這樣不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的興趣,而且可以給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)情境,有助于吸引學(xué)生的注意力。例如,在講授硫醚化合物時(shí),可以先向?qū)W生介紹戰(zhàn)爭(zhēng)中用于制備化學(xué)武器的臭名昭著的芥子氣─二氯二乙硫醚,講解一下在戰(zhàn)爭(zhēng)中芥子氣對(duì)人們的危害,展示它的分子結(jié)構(gòu)。由于這些知識(shí)的介紹,學(xué)生就會(huì)自然而然地產(chǎn)生了學(xué)習(xí)硫醚有機(jī)化合物的興趣,同時(shí)為學(xué)生創(chuàng)造了真實(shí)的情境。因勢(shì)利導(dǎo),引入正題向?qū)W生講解硫醚化合物的相關(guān)知識(shí),學(xué)生就會(huì)聽(tīng)得很入神,這樣自然就會(huì)收到很好的教學(xué)效果。
4使用多媒體教學(xué)
目前,多媒體教學(xué)在有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)中已經(jīng)起到了關(guān)鍵作用[1]。一般的,有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的,教師在制作課件時(shí)使用Chemoffice軟件展示各種有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu),這樣非常有助于學(xué)生理解有機(jī)物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)[2]。例如,在講述有機(jī)化學(xué)發(fā)展過(guò)程是我們會(huì)提到20世紀(jì)“有機(jī)合成的珠穆朗瑪峰”─??舅氐暮铣?。由于??舅胤肿咏Y(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,我們根本無(wú)法再黑板上畫(huà)出。這是我們利用Chemoffice軟件輕松畫(huà)出來(lái),展現(xiàn)在多媒體上。教師在講課時(shí)從容應(yīng)用這個(gè)軟件既將復(fù)雜的有機(jī)分子結(jié)構(gòu)形象化,又給學(xué)生示意了這個(gè)軟件的特點(diǎn)。多媒體教學(xué)能夠?qū)⒋罅康男畔Ыo學(xué)生,使授課方式變得方便、快捷,節(jié)省了教師授課時(shí)的板書(shū)時(shí)間,提高了教學(xué)效率。這樣大大增加了課堂教學(xué)的信息量,教師可以有的放矢地去講課,重點(diǎn)內(nèi)容教師詳細(xì)講解,其它內(nèi)容可以簡(jiǎn)單介紹,讓學(xué)生課后再消化吸收。這樣培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和分析問(wèn)題的能力,開(kāi)闊了學(xué)生的視野。
5融入科研內(nèi)容
教師在教學(xué)中適當(dāng)融入自己的科研內(nèi)容對(duì)學(xué)生的直觀教學(xué)效果是非常好的[3]。一成不變的講授書(shū)本上的內(nèi)容,這樣會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得上課時(shí)所學(xué)知識(shí)沒(méi)有用,自然就提不起學(xué)習(xí)的興趣。如果教師在授課時(shí)能將自己的科研上的東西和教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合,就能夠和容易的吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和欲望。筆者從事的科研方向就是光電活性有機(jī)材料,所以在課程講授過(guò)程中能將科研內(nèi)容和講授內(nèi)容巧妙的結(jié)合在一起,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到理論學(xué)習(xí)的重要性。例如,在講到某一個(gè)反應(yīng)時(shí),筆者可以將利用此反應(yīng)合成的性質(zhì)出色有機(jī)材料發(fā)表的學(xué)術(shù)文章展示給同學(xué)們,從合成路線中講授這個(gè)反應(yīng)的魅力,通過(guò)討論總結(jié),讓學(xué)生不僅能夠深刻掌握這個(gè)反應(yīng),而且學(xué)生體會(huì)到學(xué)以致用的快樂(lè),認(rèn)識(shí)到理論學(xué)習(xí)對(duì)于科研的指導(dǎo)性作用,很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)而就會(huì)收到非常好的課堂教學(xué)效果。
6結(jié)語(yǔ)
在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中,采取搜集只是信息、加強(qiáng)備課、調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣、使用多媒體教學(xué)、融入科研內(nèi)容等多種教學(xué)方法,能夠夠很好的提高課堂教學(xué)質(zhì)量,能夠激起化學(xué)基礎(chǔ)比較差的同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,取得了較好的教學(xué)效果。
【參考文獻(xiàn)】
[1]洪建權(quán),石剛,鄭昌戈.有機(jī)化學(xué)多媒體教學(xué)實(shí)踐與思考[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備,2017,4:125-126.
[2]劉鴻.淺談Chemoffice軟件在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的幾點(diǎn)應(yīng)用[J].廣東化工,2016,43(15):262-263.
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