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序论:在您撰写有机化学的知识时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
论文摘要:基于新形势下的学生特点,文章对如何提高高等院校有机化学教学质量,提出了自己的观点。
有机化学是生物工程专业的一门重要基础课程,具有课程内容多、课时少、应用性强的特点。它是学好生理学、生物化学以及其他一些专业课的基础。有机化学教学的目的不仅仅是让学生掌握有机化学的知识,更重要的是培养学生科学思维的方法和严谨的科学态度。因此,如何使学生在较少的学时内掌握有机化学的精髓、提高化学素质是大家共同关注和探讨的课题。本文就新形势下如何提高有机化学教学效果,提出自己的观点和看法。
一、讲究教学方法
传统的教学方法以灌注式教学为主,基本上遵循“老师讲、学生记、考试背笔记,考完就忘记”的规律。而事实上,课堂教学不仅是知识的灌输,更重要的是教学生学习的能力和创造性思维的方法,使学生能够按照化学特点来寻找规律巧妙的学习。在课堂教学中,注意科学的系统性,抓住有机化学的教学主线——结构、结构与性质来启发学生的思维,注意培养学生思维的广度和深度、逻辑性、独立性、批判性、敏捷性和灵活性,使学生积极接受知识。
二、精心设计教学内容和过程,做好备课工作
在备课过程中,教师必须刻苦钻研教材,精心设计教学过程,使知识变得浅显易懂、生动有趣。现在的有机化学教材有许多版本,教师对不同教材的侧重点应心中有数,虽然非化学专业对化学知识的要求不如化学专业深,但作为教师,备课时最好能多参考一些相关的教材,进行分析比较、归纳总结,这样才能避免片面偏颇。在解释同一问题时,不同的教材有不同的角度,对教材的提炼可以将知识转化为条理清晰的脉络,把文字转化为生动的语言,有利于学生的理解和记忆。也可以通过总结规律来整理教材,在讲课过程中,应采取精讲,突出重点。精讲部分是学生必须掌握的基础知识及书上的重点、难点等。讲课时,一定要讲清思路。教师的思路往往成为学生学习的模式,因此教师首先应将思路理顺。讲课时也不必完全按照教材的顺序,如何讲解学生容易接受?教师应从心理学角度去考虑,这在备课阶段就应事先设计好。从而使学生较易理解,问题也讨论得全面深入。达到在教学时用时间不多,但收效显著。
三、抓住主线,以点带面
有机化学的特点是化合物多、反应式多,反应机理复杂烦琐。在有限的学时内,将庞大的有机化学体系学好,难度很大,但只要我们把握其内在规律,重点掌握其核心内容,以点带面,则会使庞大的有机体系大大浓缩。有机化学的精髓就是化合物的结构。美国斯坦福大学著名的有机化学家Paul A.Wender教授说过“有机化学只关心三件事情:结构、结构的变化和新的结构”。因此我们把“结构”作为主线,按“结构—反应机理—有机合成”的线条对教学内容进行浓缩、分类,将同一官能团物质归纳为一类物质讲解,不同类物质之间通过反应衔接,让学生能够同时从横和纵两个方向去充分认识化合物结构与性质的关系。建立以结构为主线、化学反应为纽带的点、线、面一体的有机化学知识网络,使有机化学烦琐的知识形成为网络式的知识体系。这样,学生通过对结构的充分理解,以点带面,真正全方位系统地掌握有机化学体系,从而提高有机化学的教学效率。例如:对于醇类化合物,首先了解醇的结构特点,得出决定物质主要性质的是其中的羟基,根据羟基特点可推出低分子量的醇水溶性强、熔沸点高、易被氧化、取代、酯化、脱水等性质,通过这些性质和反应,将醇和其他类物质如醛酮、酯、卤代烃、烯、醚等物质纵向联系起来。使学生很好地掌握本章的知识,同时又纵向地将相关章节内容有机衔接起来,这种形式的教学,有利于学生从整体的角度完整地掌握有机化学体系,提高有机化学教学质量打下基础。 转贴于
四、教学过程与能力培养
1、自学能力的培养
适应于有机化学的特点,在教学学习方法和知识的同时,教师还加要强学生自学能力的培养。在学生基本上都掌握了有机化学的一般学习方法的基础上,让学生自己阅读教材,自己总结。
2、观察能力的培养
化学是一门以实验为基础的学科,在有机实验的过程中,教师应时时提醒同学要细致、全面,而且要有思维。比如实验室制取乙烯时,加药品的过程,温度计的摆放,实验中烧瓶、集气瓶内的变化,为什么要加石棉网、碎瓷片等等都应特别重视,不但要知其然,还要知其所以然。
3、动手能力的培养
在强调观察、思维能力培养的同时,教师还特别注重动手能力的培养。比如演示完乙醛的银镜反应和乙醛与氢氧化铜的反应后,就请两个同学来演示用甲醛代替乙醛的同样反应,要求其他同学注意观察并指出其错误。通过这些课堂实验,课堂上及时纠正错误,学生感受颇深,他们自己做实验时就很动脑筋,也很规范,提高了他们的动手能力。
4、记忆能力的培养
人类没有记忆就没有智力活动可言,“不记则思不起”,没有记忆,思维、想象、创造就失去了。基础化学是半记忆性学科,同样的教,同样的学,有的同学就是学得好,究其原因,其中一个主要的原因就是记得牢。因此在有机化学教学与复习中,教师应重视记忆方法、记忆能力的培养。
5、创新能力的培养
努力开拓实验教学的新构想,探索设计性实验教学的新路子。要求学生分组分工合作,利用互联网、图书馆独立查阅资料,独立制订实验方案。在自己认真思考讨论的基础上,提出自己分析、解决问题的设想。研究方案首先要通过指导小组的讨论和甄选,确定安全性和可行性,然后在教师的指导下进行实验操作。学生参与整个实验的设计,探索,实践,独立地逐步解决问题,最后写出实验报告。教师只提出研究要求,在必要时加以指导,不限定具体实验方法和所用仪器。这种教学方法的改革使学生得以多角度,多方位分析和解决问题,有效地训练学生的发散思维,培养自主分析解决问题的能力。这种对教学方法手段的改革与创新,使学生从照方抓药的学习模式中解脱出来,进而真正得以开展自主创造性学习。学生直接参与科研活动,可以提高学习兴趣,学到方法和本领,锻炼思维,真正实现创新教育能力培养的目的。
参考文献
[1] 王拜. 论学生主体参与教学[J]. 教育研究, 2001,2:29-31.
[2] 裴娣娜. 现代教学论[M]. 北京: 人民教育出版社, 2005.
关键词:高分子化学;教学研究;有机化学;融通应用
中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2013)33-002-01
有机化学(Organic Chemistry)是一个名词,由瑞典化学家贝采里乌斯(Berzelius)在1806年提出的。当时是与无机化学相对立而命名的。同时,又被称为碳化合物的化学,其主要是研究有机化合物的结构、性质以及制备的一门学科,是化学中十分重要的一个分支。其中,含碳化合物被称为有机化合物,这是由于原先的化学家们认为含碳物质一定要由生物(有机体)才能制造,然而,1828年德国化学家弗里德里希・维勒(Friedrich Whler),在实验室中第一次成功合成尿素(一种生物分子),从此以后,有机化学便脱离传统所定义的范围,扩大为含碳物质的化学。
一、高分子化学
高分子化学主要包括高分子化学、高分子物理和高分子工艺,它是高分子科学的三大领域之一。高分子化学主要就是研究高分子化合物合成、化学反应、物理化学、加工成型以及应用等方面的一门综合性学科。在内容上,高分子化学和有机化学以及物理化学有直接关系,所以,我们必须学好这门学科,这对学生掌握有机化学知识的理解十分有利,同时,又为以后的学习打下一个坚实的基础。从而,我们要注意将有机化学知识融入到高分子化学的学习中,提高学生的学习兴趣,进而对学生的创新思维进行培养,学会融会贯通。
二、有机化学分类
对于有机化学我们可以从两方面进行不同分类。
1、有机化合物的碳原子结合的基本结构不同
(1)链状化合物,主要是其化合物分子中的碳原子连接成链状,最开始是在脂肪中发现的,因此可成为脂碳环化合物。
(2)碳环化合物,主要是其化合物分子中含有碳原子组成的环状结构,所以称之碳环化合物,其可以分为脂环族化合物以及芳香族化合物两大类,前者是和脂肪族化合物相似的碳环化合物;后者是其分子中还有苯环、稠苯体系的化合物。
(3)杂环化合物,在这类化合物中除了碳原子以外,还有其他元素的原子,所以就叫做杂环化合物。
2、依据官能团分类
官能团就是决定某一类化合物性质的主要原子、原子团。含有相同官能团的化合物,其化合物的基本性质相同。如下图:
三、高分子有机化学的反应
1、聚合反应
由有机小分子(单体)经过聚合反应制成的就是高分子化合物。聚合反应主要分为两类:
(1)缩聚反应
经过缩聚反应产生的缩聚物,如涤纶,学名聚对苯二甲酸乙二醇酯,它主要是对苯二甲酸和乙二醇合成的。这些都是官能团单体之间多次缩合小分子而成的。
(2)加聚反应
经过加聚反应产生的聚合物,如苯乙烯合成聚苯乙烯等,都是由于烯类单体的双键加成聚合成的。
在有机化学中,我们要通过学习熟练地掌握聚合反应的性质、特点。聚合反应中的缩聚反应和加聚反应是不同性质的,他们的结构、性能也不尽相同。缩聚是为了平衡反应通过官能团(二个或以上)的单体的缩合反应,并去掉某些小分子而成,这种情况属于逐步聚合,要有大于98%的高的基团反应程度才能得到高分子化合物并伴有副反应。加聚是烯类单体通过双键断裂相互加成并且在引发剂、光照等的作用下的聚合反应,在反应中没有生成小分子,这种情况属于连锁聚合,万一发生的话可以很快形成高分子化合物。但必须加快反应的转化率,同时,所得聚合物多属于碳链聚合物。
2、电子效应与位阻效应
电子效应与位阻效应作为有机化学中的重要内容,是高分子化学中的一个非常重要的体现,它涉及到化合物的稳定性以及反应机理的选择等多个方面。如单体对聚合机理的选择性直接影响着分子结构中的电子效应。又因为电子效应中包含着共轭效应以及诱导效应,正因为共轭和诱导作用,可以进行阴、阳离子和自由基聚合。单体中取代基的位阻效应影响着聚合动力学的影响,取代基中的多种效应(共轭效应、极性效应以及位阻效应等)影响了聚合中单体、自由基的活性,但是影响程度并不一样。
3、合成与改性高分子化合物
作为高分子化学中的教学内容,高分子化合物的改性十分重要,它是以高分子材料的性能与引入功能制备新的聚合以及扩大应用范围为主要目的。通常有共聚化学改性以及聚合物化学改性等改性方法。它融入了很多相关的有机化学知识,使其在高分子化学教学中得到融通实践。
综上所述,将有机化学知识融入到高分子化学教学中,不仅使学生的学习兴趣提高了,更加有效的保证了教学效果。
参考文献:
关键词:教学;有机化学;高分子教学
中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2013)34-001-01
高分子化学即研讨聚合反应原理以及聚合方式的学科体系,是有关高分子材料的专业性课程,其与有机化学紧密联系,形成统一的高分子教学课程,帮助学生在学习过程中积极探讨,增强其学科原理的讨论,在有效完善授课质量的同时,促进我国化学教学更好的发展前景。本文将就有机化学在高分子化学教学中的实践应用,进行深入分析,实现我国科学领域的不断创新发展。
一、自由基组合方式
在高分子化学课程中有提到关于自由基聚合的链接成长反应堆的内容,其自由基分子结构组合中会存在着两种情况,即头-尾相接和头-头相接,但其主要是以头-尾相接为主。教学中采用电子效应或者是位阻效应对此类组合进行解析其是不太容易被人接受的。虽然通过长期的学习,学生基本全面了解了详尽的有机化学知识,但就实践教学情况分析而言,经过一段时间的停滞学习,学生会对之前所接受的知识感觉困惑、迷糊,甚至有可能完全忘记之前所涉及到的化学内容,所以定期带领学生回顾理论知识的学习是很有必要的。对于这种教学方法其实质就是唤醒学生过往的学科知识,调动学生学习兴趣,将其从自己所了解的、熟悉的知识体系中过渡到新知识内容的学习中来,使新旧知识体系更好的联系起来,在学习中实现师生的互动交流,帮助学生加深学科记忆,从而更好的实现课堂教学效果。
立体效应即位阻效应,是单体中的双键两个端点中的一个连接两个相同类型的氢原子,对于另外一个端点则应有效连接一个氢原子和一个取代基,这样可以明显看出由两个氢原子构造而成的那一端口位阻较小,所以自由基会优先选择侵入这一端口,帮助其建立头-尾相连的自由基形式。同时对于电子效应而言,在有机化学课程汇总中所涉及的关于自由基稳定性的探讨顺序具体是叔碳自由基较仲碳自由基稳定性较强,而仲碳自由基较伯碳自由基稳定性较强。这一系列稳定性反应都是受超共轭效应所控制的。在特殊情况下,教学人员会发现当自由基上的有苯基上有π键的取代基时,会在一定程度上发生p-π共轭效应,帮助自由基实现更强的稳定性能。只有有效的加强自由基的稳定性,才能更好的促成自由基的形成,实现其从头到尾的连接方式。通过此类易于让学生接受的方式教学,可以有效提高学生学习效率,提高其科研质量。
二、缩聚的副反应
在化学教程中有关于缩聚和逐步聚合中有提到关于缩聚的副反应,其副反应的作用大体上涵盖了消除、环化、链交换反应以及化学降解等。详细论述可以得出:第一,消除反应。在消除反应试验中,聚合反应的有效开展是受官能团化学作用影响的,其分解头里作用能在一定程度上阻碍聚合效应,在这之间最具代表性的要属脱羧反应了。针对于这一部分化学知识的讲解可以采用开放式提问法进行课堂教学,帮助学生回忆有关有机羧酸脱羧的课程,运用灵活的提问方式,如何种情况,何种结构会产生自由基脱羧效应。第二,环化反应。环化反应阻碍聚合反应的产生,环化与开环是两个不同层面的逆反应,相对而言,五、六元环化合物质是比较而言是相对稳定的,容易形成自由基。化学教学中成环原因是有机化学学习中的重点内容,是高分子化学学习中学生应重点把握的。第三,链交换反应。在缩聚反应副反应中,链交换反应的发生会在一定程度上缩小聚合物质的分散程度,其一般作用与两个大体分子链间的副反应。比如PET和尼龙共同加热,可以帮助其实现链的交换过程,从而形成了衔接式的聚酯一聚酰胺物质。第四,化学降解。在高分子链接中,其化学降解效应可以降低聚合物质聚合程度。比如,在PET和尼龙化化合反应过程中,其具体化合物质成分中的PET即酯基或者是尼龙成分即酰胺基相对而言容易与水、羧酸等化合物质发生反应,其实质性的理解即在有机化学学习中所遇到的羧酸类进行化合反应后所产生的衍生物质,具体而言即水的分解反应、醇的分解反应、酸的分解反应以及胺的分解反应等。
在有机化学根本性理论知识体系中,其相关化学知识内容有效的反映在高分子化学体制中的各个方面。如果能在高分子化学日常教学过程中,循序善诱,帮助学生更好的回顾有机化学知识要点,通过就的所学知识体系的牢固掌握将其运用到新的化学知识的学习中,实现学生思维的开拓与创新,从而指导学生更好的学习科学知识。
参考文献:
[1] 陈 静.侯文华.高分子化学教学中有机化学知识的融通实践[J].大学化学,2013(3).
首先,有机化学不像数学那样具有严密的逻辑性与规律性,又不像物理学科那样贴近生活并具有完整的系统性,有机化合物种类繁多、反应复杂、副产物多、分子式及结构复杂,再加上中职学生薄弱的化学基础,使得学生在学习有机化学时,头绪混乱,并产生“繁杂”、“模糊”的感觉。
其次,高中教学模式和初中有较大差别,有机化学内容和初中科学跨度很大,因此很多学生在学习时没有掌握学习要领,理不清有机化学内容的头绪与脉络。在学习有机化学性质时,对结构与性质的对应关系也没有把握好。
因此,帮助学生理清有机化学知识脉络,构建起有机化学的知识框架,十分必要。
一、归纳有机化学中的常见官能团,掌握其对应性质
有机化合物结构复杂,种类繁多,反应千变万化,但归根结底,有机化合物的性质主要取决于其所拥有的官能团。在中职有机化学教材中,最主要的官能团主要有碳-碳双键、三键、羟基、羰基、羧基等十几种,它们的具体性质如表1 所示。
在有机化合物的学习过程中,官能团及其性质十分重要,只有把官能团及其对应性质烂熟于心,才能在有机化学学习中举一反三,即使遇到一些陌生的有机化合物,也能依据其所拥有的官能团而大概推测其性质。
二、抓重要的有机化学反应类型
有机化合物反应复杂,类型众多,但最主要、最常用的还是以下六类反应。
1.取代反应
取代反应是有机化合物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应,取代反应是有机化学反应中最常见的反应,取代主要分为三种类型:亲电取代、亲核取代和自由基取代。从具体的取代方式上,主要包含以下几种情况:
(1)一个原子被另外一个原子所替代,如甲烷中的氢被卤素所取代;
(2)一个原子被另一个原子团所替代,例如醇分子间的脱水反应,事实上就是醇羟基中的氢被烷基所取代;
(3)一个原子团被另外一个原子或原子团所替代,例如酯脱水生成酸和醇的反应等;
(4)几个原子或原子团被其他一个原子或原子团替代。
2.加成反应
有机物分子里不饱和的碳原子和其他原子或原子团直接结合生成更趋饱和的别的化合物的反应叫加成反应。加成反应从反应机理上说主要有四种:亲电加成、亲核加成、带有吸电子基加成、自由基加成。从反应具体形式看,加成反应主要有以下三种情形:
(1)不同分子间的加成反应,如烯烃和卤素加成生成卤代烃;
(2)相同分子间的加成反应,如聚乙烯的合成即加聚反应;
(3)分子内加成,如葡萄糖中1号碳原子和5号碳原子之间的加成。
3.消去反应
有机化合物在适当的条件下,从一个分子脱去一个小分子(如水、卤化氢等分子),而生成不饱和(双键或三键)化合物的反应,叫做消去反应。例如醇类和卤代烃都能发生消去反应。消去反应一般有两种情况,即对称消除和不对称消除。发生消去的前提是和羟基、卤素相连的碳的相邻那一个碳必须要有氢。
4.氧化反应
氧化反应很多,例如有机化合物的燃烧就属于氧化反应。一般来说,加氧或者去氢的反应都是氧化反应。
5.还原反应
加氢或者去氧的反应属于还原反应,如炔烃加氢生成烯烃、烷烃。
6.聚合反应
高分子材料的合成大都属于聚合反应,一般有缩聚和加聚两种类型。
事实上,有机化学中的很多反应都可以归纳到上述六大类反应中。譬如,羧酸衍生物的生成实际上是取代反应,三大高分子材料的合成属于聚合反应,氨基酸可由羧酸中的氢被氨基取代而得,油脂的硬化属于加成反应,有机物的燃烧都是氧化反应等。在日常的教学中,如果能有意识地引导学生对反应进行归类,将有利于学生对整个有机化学教材当中的大部分化学反应形成一个知识框架,有利于学生对各类反应的记忆并深入理解。
三、把握每类有机化合物的知识脉络
有机化学教材中各章节,各类有机化合物的知识脉络一般遵循一定规律。
对于烃类,一般的内容安排有如下规律:
概念结构―通式―同分异构体―分类及命名―物理性质―化学性质―主要的有机化合物及用途―制法(实验室及工业制法)。
对于烃以后的有机化合物的学习,一般按以下规律进行:
概念―结构―分类及命名―物理性质―化学性质―主要的有机化合物及用途―制法(实验室及工业制法)。
对于物理性质,主要是颜色、状态、气味、溶解性、密度、毒性等。
如果在教学过程中,反复强调这样的学习顺序与方法,引导学生有意识地去进行强化,经过一段时间的训练,学生学习有机化合物时思绪就会比较清晰。
四、理清两条知识线
在有机化学教材中,有两条非常重要的知识线。
1.关于烃的知识线
2.关于烃的衍生物的知识线
在中职有机化学的教学中,烃及烃的衍生物是重中之重,两条知识线的形成,可以帮助学生清晰烃与的衍生物之间的相互关系,形成较为系统的知识脉络。
五、关注乙烯、醇、苯、羧酸四个中心
乙烯、醇、苯、羧酸是烃及烃的衍生物中非常重要的化合物,以它们为中心可以合成大量的有机化合物,因此,掌握这四个核心化合物,然后以此为中心进行发散,有助于对烃及其衍生物的学习与理解。
1.以乙烯为中心
乙烯是有机化学合成中非常重要的原料,从乙烯出发,通过不同的途径,几乎可以合成极大部分的有机化合物。例如,烯烃加氢还原可以得到烷烃,失去氢可以得到更加不饱和的炔烃,烯烃和卤素或氢卤酸加成可以得到卤代烃,和水加成则得到醇,工业制取乙醇经常用乙烯水合法,乙烯氧化可以制取甲酸,乙烯聚合则可以得到聚乙烯。因此,乙烯是有机合成工业和石油化学工业的重要原料,就像钢铁产量可以反映一个国家的重工业水平一样,世界上以乙烯的产量来衡量一个国家石油化工的生产水平,事实上,以乙烯为原料可以合成很多有机化合物,所以乙烯在有机合成中扮演着非常重要的角色。
2.以苯为中心
苯是芳香族化合物的母体,苯环特殊的结构及其中的大π键,决定了苯独特的性质。苯环上最主要的反应是取代反应,常见的取代反应有苯硝化生成硝基苯,磺化生成苯磺酸,卤化则可以得到卤代苯。苯还可以被烷基化,在苯环上引入烷基,如常用的洗涤剂里面的主要成分十二烷基苯磺酸纳,就可以通过苯环烷基化得到。重氮盐、染料中的苯胺、偶氮化合物等也可以通过苯来制得。
事实上,依据苯环上取代基定位规律,苯环上的氢可以继续被其他取代基所取代,从而形成了成千上万的芳香类化合物。
3.以醇为中心
乙醇是最重要的烃的含氧衍生物,从醇开始可以合成醛、酮、羧酸、醚等含氧衍生物及卤代烃、硫醇等。例如,乙醇氧化可以得到乙醛,继续氧化则得到乙酸;醇和乙酸能进行酯化反应生成酯;乙醇分之间脱水得到乙醚,分之内脱水则得到乙烯;醇与卢卡斯试剂反应得到卤代烃,醇蒸汽与硫化氢混合后反应制得硫醇等。因此,醇是烃的含氧衍生物中最核心的一种,它是连接烃、卤代烃、烃的含氧衍生物之间的重要纽带。
4.以羧酸为中心
羧酸是羧酸衍生物的核心,羧酸卤化可以得到酰卤,和醇发生酯化反应可以得到酯,氨化可以制得酰胺,分子间脱水可以得到酸酐。反之,酯、酸酐、酰卤、酰胺等水解均可以得到羧酸。羧酸及羧酸衍生物之间的关系可以用图1表示。
总之,有机化学虽然对中职学生来说学起来有一定难度,有机化合物及化学反应虽然复杂且变化无穷,但是有机化学有其内在的规律,如果能帮助学生理清脉络,构建起有机化学比较完整的知识框架,那么有机化学也将不再那么难学。
(作者单位:浙江省绍兴市技工学校)
高职高专教育的特点是以适应社会需要为目标,以培养技术应用能力为主线,强调理论教学和实践训练并重,毕业生具有直接上岗工作的能力,这就对高职高专学生的实践技能提出了更高的要求。因此,我们培养的学生应当具有熟练的职业技能,走上工作岗位后同时应具备持续发展的能力。高职高专院校必须本着“以就业为导向,以服务为宗旨”①的教育目标,重视和强化实践教学,突出培养学生的技能,培养出技术应用型而非研究性、设计型人才。
世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科。有机化学作为化学科学中极重要的一个分支,已经广泛渗透到化工生产的各个领域。然而,目前高职高专有机化学的教育教学职能尚不尽人意,其教学体系就存在理论与实践相脱节的矛盾。实践教学既是理论联系实际的重要环节,又是训练学生基本技能、培养工作能力和全面提升素质的重要途径。因此,如何加强有机化学中的实践教学已经成为一个迫在眉睫的问题。
1高职高专有机化学教学的现状
随着高职高专院校人才培养方案的逐步转变,要求高职高专院校传统教学实践教学与理论脱节的现象必须改变。由于长期以来对实践教学的作用认识不够,因此在教学的管理、内容和方法等诸多方面不能突破传统教育思想及教育模式的束缚。体现在有机化学实验教学大纲、教学计划、考核体系以及实验课时权重计算等方面,即不重视实践教学。因此,学生也不重视实验课,所以动手操作技能很差。实验与理论间有机联系被人为割裂,忽视了实践对理论形成的推动作用,致使学生按实验教材操作,操作过程程式化、简单化,结果分析单调,造成学生缺乏独立自主的思维。
美国著名教育家Bruner指出:“教学生任何科目,绝不是对学生灌输固有的知识,而是启发学生主动去获取知识和组织知识,教师不能把学生教成一个活动的书木厨,而是教学生如何思维。”作为教师必须改变过去以教师传授为主学生单纯接受的教学方法,必须为学生构建开放的学习环境,提供多渠道获取知识的途径和将学到的知识加以综合应用于实践的机会,促进学生形成积极的学习态度,培养创新精神和实践能力。
2加强有机化学的实践教学
2.1教学改革,要培养学生自主探究知识的能力
由于有机化学基础主要是陈述知识,在教学中容易出现富含探究要素的变化,如果将其演变为验证性实验,不仅能帮助学生加深理论知识的理解,提高他们的兴趣,同时也加强了他们的探究能力和实践能力。
在充分认识到实践教学的重要性前提下,课堂教学情境设定应多样化,积极推广启发式、互动式、问题式②教学。在增加有机化学实验课时的同时,应对实验内容进行改革,减少验证性实验,增加设计性、探索性实验的比例。通过增加设计性、探索性实验,能够最大程度的调动学生的积极性,在增强学生动手能力的同时,也培养了学生的创新思维,这为以后走上工作岗位、解决实际问题打下了一个坚实的基础。
2.2实验改革,要促进学生理解的有机理论
化学是一门以实验为基础的学科,实践教学的开设和加强为学生掌握理论和技能提供了更为广阔的天地。我们可以开放实验室,开设专门的“综合有机化学”实验课程,其中的实验主要是“综合-设计型”,实验项目的综合性主要体现在实验技能的综合和学科甚至专业的综合。以基础实验为平台,通过这些实验让学生观察一些未知的现象,运用已经学过的理论知识来解释这些现象,鼓励运用已掌握的实验技能和方法来解决实验中的问题,总结实验结果,揭示实验变化规律,培养创新能力。开放实验室不仅能够提高实验室的利用率,更能促进学生由被动学习转为主动求知,培养综合型科技人才需要开放的实验平台。③
我们也可以开设开放式创新实验项目,让学生综合运用多方面的基础知识和技能,全面锻炼学生的综合素质。
2.3考核改革,要全面的评价学生
考核是检验教学效果的重要手段,科学的考核方法不仅能检验学生对有机化学知识的掌握程度和对知识的把握能力,更是提高学生分析和解决问题的能力,是培养学生创新能力的有效手段。④
理论考试成绩虽然能客观地反映学生对有机化学与实验技术基本知识的掌握程度,但对于学生的动手能力却没有一个很好的评价。因此可以适当的增加实验课程在考核中的比例,包括实验操作过程的熟练程度及操作的规范性、实验报告的撰写及实验现象和数据记录的真实性、实验后的思考等。鼓励创新性实验,对于在实验过程中发现并解决新问题的学生,给予适当的加分。
3结语
培养学生独立思考和解决实际问题的能力是实践教学的目标,有机化学是一门是实用的学科,日益渗透到生活的各个方面,因此其目的归根结底是应用于改善现实生活,分析和解决实际问题。
例如在学习有机物中的甲醇时,即可以结合室内甲醛来源及假酒案等,提出问题。如何快速检验出是否含甲醇以及最有效的除去甲醇?鼓励学生到图书馆或上网查有关的资料,独立设计出一套分析方案,安排学生进行实验或实践验证分析方案可行度,查找存在问题及解决方法。这样,一方面提高了学生学习的兴趣及思考能力,更重要的是让他们认识到有机化学的实用性。
关键词:有机化学实验;绿色化学;绿色化实验
《有机化学》是高职环境治理、工业分析、石油化工、生物制药、医学类等专业的一门专业基础课,有机化学实验是不可缺少的重要组成部分。通过实验,学生能更好地理解理论教学的内容,学会在实验室里合成、分离、提纯有机物的方法和操作技术,培养自身良好的实验习惯,科学、严谨的工作态度以及观察问题、分析问题和解决问题的能力。而有机化学实验中所使用的试剂大多数会危害人体健康和污染环境,有些试剂甚至有剧毒。如何保证有机化学实验课程既能正常开设,又将其危害和污染降低到最低限度,是摆在广大化学教育工作者面前长期而又艰巨的任务。为此,在有机化学实验中,笔者对开展绿色化学实验和实施绿色化学教学进行了一些探索与尝试。
在实验教学中实施绿色化学教学绿色化学起源于有机化学,是有机合成化学家提出的,它的内容与有机化学学科密切相关。有机化学实验中客观存在着许多有害的废弃物,在实验室通风、排污等硬件设施较差的情况下,不仅威胁人体健康,而且直接排放会严重污染环境。特别是近年来学校办学规模不断扩大,实验排废量也同步增长,有机化学实验教学绿色化不得不提到议事日程上来。应采用适合实验室的废弃物处理措施,将有机化学实验对环境的污染降至最低限度。在实验教学的全过程中,应引导学生建立对环境保护和人类可持续发展的高度责任心,使绿色化学理念渗透到实验教学的过程中。例如,在实验过程中,学生不小心打碎了温度计,温度计里面的汞洒到实验台上。这时,应该用滴管收集大部分汞并回收到密闭的容器中,对于散落在地上及部分难以收集起来的汞应撒上适量的硫黄粉进行处理,使之生成毒性小的硫化汞然后清除。又如酚类、苯胺类物质,在验证其性质后,应将废液集中与漂白粉混合煮沸后再处理,这样可使酚类、苯胺类物质的毒性降低至几乎为零,大大减少对环境的污染。通过对有机化学实验废弃物的基本处理实践,可使学生掌握绿色化学知识,形成强烈的环保意识。
精选实验内容,体现绿色化学的教育思想选择有机化学实验教学内容时,应根据高职的教学目标,本着体现绿色化学教育的指导思想,精选实验项目,突出实验技能培养。根据现行教材保留符合或基本符合绿色化学要求的实验,如基本操作实验中熔点的测定、蒸馏和沸点的测定、重结晶提纯法;性质实验中的碳水化合物、氨基酸和蛋白质;制备实验中的从茶叶中提取咖啡因等。在一些重要的合成反应中选择污染少、废物易处理的制备项目开展实验教学,对有毒气排放的实验应予以删除。尽可能少用或不用有毒性的试剂。在实验教学内容的安排上不仅要满足培养学生实验技能的需要,同时也要体现绿色化学的教育思想。
改进实验方案,控制药品用量有机化学实验室承担的教学任务重,消耗化学试剂多。近几年,我们在逐步实施常量、微量与半微量相结合的实验方案,不仅体现绿色化学的教育思想,同时废弃物处理相对容易。例如,在性质实验中,醛、酮与2,4-二硝基苯肼试剂的反应,由于该试剂的毒性很大,实验就改为在点滴板上进行。于孔穴中滴入两滴试剂,再依次滴入醛、酮试样各1滴,现象与常量实验现象基本一致,而试剂用量大大减少,污染程度大大降低。类似的性质实验均可采用此法,不仅减少了废弃物的处理量,降低了对环境的污染,而且可使学生在化学实验中树立环保意识。又如在1-溴丁烷的制备实验中,试剂用量为常规用量的十分之一,实验时间缩短了五分之一,且可以得到较好的实验效果。再如,在乙酸乙酯的制备中,我们改进了催化剂。现用教材是用浓硫酸作催化剂,但浓硫酸具有强氧化性、强吸水性、低选择性,造成反应物氧化、碳化,产品质量不高、产率低,产生的废气、废水多,污染环境,且实际生产中对设备腐蚀严重。我们参照目前关于酯化反应的研究成果,用固体超强酸(SiO2/SO42-)代替浓硫酸,即用1.2gSiO2/SO42-代替教材中的3.0ml浓硫酸,其余步骤仍按教材进行,试剂回收率可由使用浓硫酸时的48%提高到93%,并且催化剂可循环使用6次。这样改进后的实验安全性好,对环境无污染。
采用连续性实验,实现资源利用的最大化有机化学实验中的合成实验,是纯粹的消耗性实验。一次实验下来,除原料和试剂的消耗外,生成的产物大部分都是废弃物,造成对环境的污染。在实验教学中,应把相关的单一实验联系起来,使其组成一个系列,使实验的产品为后一步需要合成的原料完成系列制备。这种教学方法不仅能渗透绿色化学教育的思想,而且也能较好地检验学生的操作技能和实验教学效果,培养和增强学生的环保意识。例如在基本操作中做“蒸馏”和“分馏”两个实验时回收的乙醇可用于“茶叶中提取咖啡因”,提取咖啡因回收的乙醇留待下一届学生做“蒸馏”实验用;“柱色谱”实验所用的洗提溶剂乙醇,由实验室统一回收,留待下一届学生做“分馏”实验用,从而提高了溶剂的利用率。几年来,在有机实验室承担的实验项目中,凡能循环利用的实验资源,我们都将粗品全部回收,经处理后继续留做他用。另外,应充分利用废料,如在简单的玻璃工操作实验项目中,学生按要求完成各种规格的弯管、滴管后,利用剩下的短管继续拉制熔点管,拉制的熔点管可以在合成实验中用作沸石。这样,充分利用实验材料,不仅可节约经费,而且可使绿色化学教学落到实处。
采用多媒体技术,将部分实验改为演示对人体危害大和对环境污染严重的实验,可做成课件给学生演示。如芳烃和卤代烃的性质实验,这两个实验所用药品均有很大的毒性,对环境污染严重,而且其中有的实验学生实际操作时实验现象不明显,实验效果不理想。改用计算机模拟教学,既没有污染,现象又明显。学生如亲临其境,感到很新颖,兴致很高,同时,调动了学生上网查找资料和自己做课件的积极性,培养了动手能力,取得了很好的教学效果。
近几年来的实践证明,将绿色化学教育思想渗透于高职有机化学实验教学中的做法有利于学生综合素质的提高,有利于学生实验技能的培养。通过绿色化学教育思想在有机化学实验教学中的渗透,不少学生尤其是环境治理专业的学生反映他们的知识面扩展了,感到基础课与专业课能有机融合,提升了对专业的认识,激发了学习化学的兴趣,实验技能得到了进一步提高。要在有机化学实验中完全实现绿色化,还需要化学工作者共同努力,做更加深入的研究工作。
参考文献
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[2]方富禄,周荣才,周允明,尹玉英.有机化学实验[M].北京:高等教育出版社,1999.
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[4]田景芝,荆涛,赵光.固体酸催化合成羧酸酯研究的新进展[J].高师理科学刊,1998,(2).
关键词:高职教育;有机化学;自主学习模式;构建
【中图分类号】G640
对于新的教学模式进行构建,应该充分的考虑教学的内容,教学的目的以及学生的实际情况。教学模式应该符合教学的实践需求,充分满足学生的心理状态。常言道"授人与鱼,不如授人以渔。"在进行教学模式设计过程中,不仅应该考虑老师怎样给学生传授各种知识,而且还应该引导学生怎样通过自主学习,去学习各种新知识和新技能。在整个教学过程中应该创造一种,以学生自主学习为主,老师指导和引导为辅的教学模式。在这个过程中老师确定教学的内容,教学的目标以及对于学生的要求,学生进行自学学习,发现新问题和新知识。通过自身对于知识和技能的了解,形成对于新事物的感知和认识,真正实现学生是学习的主体。本文将对高职有机化学自主学习模式构建的必要性及其方法展开全面的论述,为今后如何在高职教学中构建自主学习模式提供相应的理论基础和方法。
1高职有机化学自主学习模式构建的必要性
1.1符合高职教育对于专业基础课程学习的要求
在高职教育教学计划中,对于化学这一基础学习的时间安排为1年,这充分保证了学生进行自主学习的时间。对于高职学生而言,在升学过程中不存在什么压力,这就要求学生在高职学习过程中不断的提升自身的综合能力,以适应今后工作的需要。学生在进行高职教育以前的教学模式就是老师讲,学生听的应试教育模式,这种模式严重的制约了学生自主学习能力以及综合能力的培养。学生对于学习已经厌倦了这种一程不变的教学模式,为了能够使学生不对高职教学失去信心,就应该进行教学方式的改进,以期学生在本阶段教学过程汇总能够使自己的能力得到不断地提升。在高职有机化学教学过程中存在这样一种现象,在学习之处学生对于该课程的学习还是充满兴趣的,但是随着教学的深入,各种反应方程式、反应条件的增加和复杂化,以及老师采用的传统的教学模式使得学生逐渐对于该门学科的学习失去应有的兴趣。对于学习过程中复杂的、琐碎的知识点缺乏相应的归纳总结的能力,面对复杂繁琐的知识,学生无所适从,不知道从何处入手进行深入的学习。时间久了学生就主动放弃了对于该学科的深入学习。将自主学习模式引入到高职有机化学教学过程中,老师可以将重点放在学生平时的学习表现上而不是学生最终的成绩上,注重学生平时学习过程的评价,注重学生对于知识的掌握情况,注重学生的学习策略和方法,更注重学生综合能力的提高。自主学习模式能够让学生之间进行交流,讨论自己学习过程中遇到的问题,每个学生能够对于自己学习的情况有一个清晰的认识,知道自己学习过程中存在的问题和不足,这样在进行后续的老师指导过程中就能够有针对性的去学。自主学习模式的构建能够让学生在学习开始,就能够让学生按照自己的兴趣制定自己的学习目标,构建自己的学习计划,不断搭建自己的知识体系,提升自身的综合能力。随着学习的不断深入,学生的求职欲望和学习兴趣不断增强。
1.2符合高职有机化学课程的特点
高职化学的学习是由简单的元素,物质的学习到复杂的反应,由小分子到大分子,由氧到各种氧化物以及复杂的脂类等,所有这些知识一方面单独组成体系,另一方面各个知识点之间又相互勾结。每种化学物质都有其自身的的分类、化学名称、组成结构、物理性质以及化学性质。各种物质之间又存在着各种各样的化学反应,产生特定的化学现象以及生成新的化学物质。虽然有机化学的知识点相对比较琐碎,各知识点的学习存在着相应的难度。但是,将自主学习模式应用到高职有机化学的学习过程中,能够显著的改善这一局面。通过在老师的指导下学生学习了中化学物质,相应的起就可以学习其他同一类型的其他物质。例如,学习了一种脂的各种组成、性质以及和其他物质之间的反应,学生就能够采用同样的学习思路和学习步骤对新的物质进行深入的学习。有机化学的分类性质很好的满足了学生进行自主学习的需要。
2构建自主学习模式的方法策略
2.1注重学生非智力因素的发展
所谓的非智力因素是一个广泛的范围,包括学生的兴趣、动机、情趣和性格等多方面的因素。非智力因素的发展对于高职学生进行自主学习具有重要的意义,对于学生非智力因素的发展有利于充分调动学生自主学习的内在动力,激发学生进行自主学习的兴趣以及动机。对学生的非智力因素的发展,让学生从自身明白学习的意义和价值,知道对于高职有机化学进行自主学习的重要性。
2.2引导学生自主参与到认知活动
在高职化学的学习过程中,鼓励学生积极的参与到自主学习和讨论的学习中,积极的发表自己遇到的问题和自己对于学习内容的新见解和新观点。使学生自己能够从互动的过程中,学习到应有的知识和提高自身的技能水平。在自主讨论学习的过程中提高自身的认知能力,使自己能够从一开始的一无所知到最后对问题的自我分析。在学生参与认知的过程中,老师要对学生的情况进行正确的评价,对于学生正确的观点给与鼓励,对于学生理解存在偏差的地方给与及时的纠正。通过积极的引导学生进行自主的参与学习,不断提升学生的综合学习能力。
2.3培养学生对问题的质疑能力和批判的思想
构建学生自主学习模式的关键,就是要培养学生对于问题的质疑能力和批判思想。能够在学生过程中对于书本上的知识进行质疑,认真的分析问题的来龙去脉,对于不正确的地方要敢于对课本上被被称其为权威的知识进行质疑。采取批判的思想对问题进行深入浅出的思考,对于正确的东西分析其因果关系,对于存在质疑的问题,可以通过实验或者其他的方式进行验证,在实践中检验理论的正确性。只有采用对问题进行不断的质疑的方式,以批判的思想对于新知识进行自主学习,才能够使学生不断培养缜密的思维,提升自身的综合能力。
参考文献
[1]罗宣.高职有机化学教育中的自主学习模式探析.《都市家教(上半月)》.2011年8期