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⑴舉例說明烴類物質(zhì)在有機(jī)合成和有機(jī)化工中的重要作用,有機(jī)合成說課稿。
⑵認(rèn)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(xué)背景分析
1.學(xué)習(xí)內(nèi)容分析:
有機(jī)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(xué)要在幫助學(xué)生復(fù)習(xí)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(xué)習(xí)有機(jī)合成的過程;理解有機(jī)合成遵循的原則;初步學(xué)會使用逆推法合理地設(shè)計出有機(jī)合成的線路;同時培養(yǎng)并提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際合成問題的能力,為學(xué)生順利學(xué)習(xí)本模塊第五章進(jìn)入合成有機(jī)高分子化合物時代及選修一《化學(xué)與生活》的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ);同時讓學(xué)生感受合成的有機(jī)物與人們生活的密切關(guān)系,使學(xué)生認(rèn)識到有機(jī)合成是有機(jī)化學(xué)服務(wù)于人類的橋,是有機(jī)化學(xué)研究的中心,是化學(xué)工作者改造世界、創(chuàng)造未來最重要的手段,對學(xué)生滲透熱愛化學(xué)、熱愛科學(xué)的思想教育。
2. 學(xué)生情況分析:有機(jī)合成是有機(jī)物性質(zhì)的應(yīng)用,要求學(xué)生在前兩章及本章前三節(jié)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)之上熟練掌握好各類有機(jī)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(tuán)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(xué)生把學(xué)過的有機(jī)化學(xué)知識形成知識網(wǎng),使學(xué)生能夠正確理解官能團(tuán)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的辯證關(guān)系,掌握重要有機(jī)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(xué)方程式,讓學(xué)生的認(rèn)知盡可能達(dá)到其“最近發(fā)展區(qū)”,這樣為我們本節(jié)的學(xué)習(xí)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(xué)目標(biāo)
三、本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)
1.知識目標(biāo):①使學(xué)生掌握烴及烴的衍生物性質(zhì)及官能團(tuán)相互轉(zhuǎn)化的一些方法
②讓學(xué)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(xué)生對有機(jī)物性質(zhì)和官能團(tuán)轉(zhuǎn)化方法的歸納能力。
②通過有機(jī)物的合成方法的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)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(jī)合成過程鞏固各類有機(jī)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(jī)化學(xué)具有的特殊的科學(xué)魅力,對學(xué)生滲透熱愛化學(xué)的教育。
②培養(yǎng)學(xué)生將化學(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)、生活實踐的意識。
③加強(qiáng)學(xué)生的溝通能力和合作學(xué)習(xí)能力;以化學(xué)主人翁的身份體會化學(xué)學(xué)科在生產(chǎn)、生活中的實用價值,激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。
四、教學(xué)設(shè)計流程與教學(xué)設(shè)計
㈠教學(xué)設(shè)計理論依據(jù)
布魯納認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論、皮亞杰建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、維果茨基“最近發(fā)展區(qū)”理論。
㈡教學(xué)策略與方法選擇標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的內(nèi)容與層次,化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的具體特征,高二學(xué)生的年齡與思維發(fā)展情況,我班學(xué)生的知識儲備和能力特征,化學(xué)學(xué)科的特征(研究方法、基本思想、邏輯結(jié)構(gòu)),教師的教學(xué)優(yōu)勢能力及我?;瘜W(xué)教學(xué)的技術(shù)條件,教案《有機(jī)合成說課稿》。
㈢教學(xué)策略
小組合作式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)
㈣重、難點突破
本節(jié)的學(xué)習(xí)重點逆合成分析法,我首先讓學(xué)生閱讀教材,初步了解逆合成分析法,再讓學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)來理解逆合成分析法的思維方法,最后利用圖表引導(dǎo)學(xué)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(xué)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(hù)服及生活中的有機(jī)合成材料,通過社會的熱點問題的呈現(xiàn),吸引學(xué)生的注意力引出本節(jié)要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,讓學(xué)生了解有機(jī)合成在人類社會進(jìn)步中的意義,同時激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。
【活動2】
學(xué)生自學(xué)教材初步了解有機(jī)合成的定義、任務(wù)、過程。本環(huán)節(jié)的設(shè)計目的是:讓學(xué)生獨立利用教材內(nèi)容資源進(jìn)行學(xué)習(xí),了解什么是有機(jī)合成、明確要進(jìn)行有機(jī)合成的任務(wù)是什么、要完成有機(jī)合成需要怎樣的過程、如何進(jìn)行思考等,培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力和信息素養(yǎng)。
【活動3】
學(xué)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(xué)生已有的知識出發(fā),為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)平臺,以便學(xué)生在原有的學(xué)習(xí)和掌握的規(guī)律的基礎(chǔ)上積極主動建構(gòu)知識。學(xué)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(xué)過的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)用多種方法制取同一物質(zhì),激活了學(xué)生理解新知識的橋梁。為順利完成活動4提供了真實的學(xué)習(xí)情境。
【活動4】
學(xué)生通過完成練習(xí)歸納完成問題導(dǎo)學(xué)3,再現(xiàn)官能團(tuán)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。目的在于讓學(xué)生在利用活動3中原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的知識經(jīng)驗去同化當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識,以引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生親身感受到某種官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化有多種方法,同時培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。滲透在實際應(yīng)用進(jìn)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(xué)生自學(xué)教材體會“逆合成分析法”在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)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(xué)生在原有知識的基礎(chǔ)上通過自主合作探究性學(xué)習(xí)理解這些重點知識、核心知識的形成過程,學(xué)案上采用圖表引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建乙二酸二乙酯逆合成分析法的思維過程。讓學(xué)生初步學(xué)會利用逆合成分析法設(shè)計簡單的有機(jī)化合物的合成路線,通過交流展示培養(yǎng)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)的能力及自信心,進(jìn)一步體會如何利用逆推法解決具體有機(jī)合成問題,培養(yǎng)學(xué)生綜合運用已有知識解決實際問題的能力,給學(xué)生充分表現(xiàn)的機(jī)會,感受成功的喜悅,從而學(xué)會學(xué)習(xí)。
【活動6】
學(xué)生討論小結(jié)有機(jī)合成的原則,在前面的活動中已經(jīng)滲透了有機(jī)合成的一些原則,在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生通過討論歸納總結(jié)。考慮到本節(jié)是有機(jī)合成的第一節(jié)基礎(chǔ)課,鑒于學(xué)生的基礎(chǔ),可能總結(jié)不夠全面,我再利用大屏幕幫助學(xué)生完善。這樣可為以后評價合成線路打下基礎(chǔ)。
學(xué)生觀看大屏幕“20世紀(jì)在有機(jī)合成方面獲諾貝爾化學(xué)獎的重要事件” ,對學(xué)生滲透熱愛化學(xué)、熱愛科學(xué)的思想教育。
【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】
達(dá)標(biāo)訓(xùn)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(xué)生完成達(dá)標(biāo)訓(xùn)練1,再小組討論,最后板演展示化學(xué)方程式。
本題已經(jīng)給出合成路線,只要求學(xué)生根據(jù)合成路線寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式。本題所寫的化學(xué)方程式均是以前沒有學(xué)過的,但是可利用官能團(tuán)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系正確寫出化學(xué)方程式。學(xué)案將本題作為達(dá)標(biāo)訓(xùn)練第一題的目的有三個:一是通過實例讓學(xué)生了解如何畫合成路線圖;二是通過化學(xué)方程式的書寫考察學(xué)生對官能團(tuán)相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的掌握情況,同時培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力;三是讓學(xué)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(qiáng)學(xué)生的自信心及成就感。
【活動8】
學(xué)生用5分鐘獨立完成,用2分鐘組內(nèi)討論合成路線,學(xué)生搶答展示合成線路。
關(guān)鍵詞:有機(jī)合成綜合實驗;實踐教學(xué)改革;研究性學(xué)習(xí)
作者簡介:梅群波(1978-),女,湖南常德人,南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,講師。(江蘇 南京 210046)
基金項目:本文系國家自然科學(xué)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(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)16-0133-02
隨著社會的日益進(jìn)步,經(jīng)濟(jì)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(jì)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(xué)生的創(chuàng)新精神和動手能力,極大地發(fā)揮學(xué)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(yīng)試教育,倡導(dǎo)一種更適合培養(yǎng)學(xué)生的有效的教育體制。將研究性學(xué)習(xí)融入到教學(xué)中和不斷開展教學(xué)改革的倡導(dǎo)就是在這樣的背景下展開的,國家開始對各個學(xué)習(xí)階段、各類課程進(jìn)行教學(xué)改革,教學(xué)改革的宗旨是全面提高學(xué)生的素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
一、開設(shè)有機(jī)合成綜合實驗的意義
大學(xué)化學(xué)實驗主要分為基礎(chǔ)化學(xué)實驗和綜合化學(xué)實驗,而有機(jī)合成綜合實驗主要是為了擴(kuò)大對學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練及體現(xiàn)學(xué)科發(fā)展趨勢的實驗內(nèi)容,也是為了加強(qiáng)化學(xué)合成及綜合分析手段的運用等開設(shè)的實踐性課程。有機(jī)合成綜合實驗是把基礎(chǔ)化學(xué)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(xué)生對基礎(chǔ)的化學(xué)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(xùn)練學(xué)生使用現(xiàn)代儀器和實驗方法研究有機(jī)合成反應(yīng),在半微量或微量的規(guī)模下,合成、分離和鑒定某些有機(jī)化合物,以及利用一些常見的著名有機(jī)反應(yīng)進(jìn)行多步驟合成等。[1]
有機(jī)合成綜合實驗的目的是全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)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(xué)環(huán)節(jié)。本課程作為集中實踐性環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力的重要途徑。對于深化學(xué)生的專業(yè)知識,鍛煉學(xué)生的實踐能力及提高學(xué)生分析、解決問題的綜合能力,全面推進(jìn)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(xué)環(huán)節(jié)中,要求學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)資料,設(shè)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(xué)生的積極性,挖掘了學(xué)生的潛力。有利于拓寬學(xué)生的知識面,使學(xué)生了解和學(xué)習(xí)到學(xué)科前沿領(lǐng)域的新知識與先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)實驗,提高學(xué)生的科學(xué)研究興趣和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。有利于學(xué)生把所學(xué)的知識與生產(chǎn)實踐相結(jié)合,讓學(xué)生有“學(xué)以致用”的感覺,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。
二、有機(jī)合成綜合實驗實踐教學(xué)改革的必要性
開展研究性實踐教學(xué)是大學(xué)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(xué)的作用,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已成為各類實踐教學(xué)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(xué)并且需要強(qiáng)化實踐教學(xué)。因此,實踐教學(xué)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(xué)的實踐教學(xué)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(xué)模式不利于學(xué)生的知識創(chuàng)新,不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng),必須進(jìn)行實踐教學(xué)方法的改革。
有機(jī)合成綜合實驗課程設(shè)立的宗旨是使學(xué)生在完成有機(jī)化學(xué)實驗的基礎(chǔ)上,實施開放式教學(xué),促進(jìn)學(xué)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(xué)中,都是實驗員準(zhǔn)備好所需的實驗用品,教師在實驗課開始之前詳細(xì)的講解并演示,學(xué)生再依樣將每個步驟重復(fù)一遍,這樣的應(yīng)試教育完全不能激發(fā)學(xué)生的興趣,無法發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新能力。實驗教學(xué)改革的指導(dǎo)思想是化學(xué)實驗不僅僅是為了傳授化學(xué)知識、驗證化學(xué)理論、掌握實驗基本操作技能,而應(yīng)該是更重視能力和素質(zhì)的培養(yǎng),通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新意識和科學(xué)思維。[2]為了實現(xiàn)實驗教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變,打破舊實驗體系,構(gòu)建新實驗體系,有機(jī)合成綜合實驗從根本上改變了實驗教學(xué)完全依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)觀念,作為集中實踐環(huán)節(jié)展開教學(xué)。有機(jī)合成綜合實驗在教學(xué)方面進(jìn)行了積極的探索與教學(xué)改革實踐,重點是對實驗課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法和手段、教學(xué)管理等進(jìn)行了一體化的設(shè)計與改革,實施了研究性實踐教學(xué)。[2]
三、實施正確的教學(xué)方式,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性
在推進(jìn)實驗教學(xué)的過程中,首先要明確材料在21世紀(jì)的重要地位,包括材料科學(xué)與社會的關(guān)系,對社會發(fā)展的重要影響;化學(xué)正向其他學(xué)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(xué)生理解化學(xué)與社會的關(guān)系,是實驗教學(xué)中素質(zhì)教育的重要組成部分。讓學(xué)生了解前沿的新興學(xué)科,可以幫助學(xué)生拓寬學(xué)習(xí)視野。有機(jī)合成綜合實驗實施研究性實踐教學(xué),將有機(jī)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(xué)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(xué)生的印象,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為后續(xù)實驗打下了良好的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以教為主體的模式,學(xué)生沒有自主創(chuàng)新意識,也沒有主觀能動性。教師應(yīng)該本著服務(wù)學(xué)生的教學(xué)思想,突出學(xué)生的主體地位,在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)能引導(dǎo)學(xué)生主動參與的教學(xué)環(huán)境,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,不斷培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性。
研究性實踐教學(xué)將“研究性學(xué)習(xí)”引入到實驗課堂,實施正確的教學(xué)方式。[3]學(xué)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(jìn)行實踐。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下查閱文獻(xiàn),獲得與實驗相關(guān)的信息,設(shè)計合理的實驗路線,形成學(xué)習(xí)報告、進(jìn)行交流。對比傳統(tǒng)的應(yīng)試教育,這種學(xué)習(xí)方式更具有吸引力,更能調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。
在實驗前,給學(xué)生提供查找資料的方法,讓學(xué)生自己查閱文獻(xiàn),設(shè)計實驗路線,明確實驗步驟,理解每步反應(yīng)所涉及到的機(jī)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(xì)記錄與標(biāo)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(yù)習(xí)報告上。充分的預(yù)習(xí)可以幫助學(xué)生詳細(xì)的了解實驗的具體過程,在查閱資料和記錄預(yù)習(xí)報告的過程中,培養(yǎng)學(xué)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(xué)生提供充分的動手機(jī)會,從而培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和獨立工作的能力。實驗結(jié)束后,要求學(xué)生整理實驗結(jié)果,撰寫詳細(xì)的實驗報告。除了基本的必做實驗外,還可以配合學(xué)生的興趣安排不同的選做實驗,以調(diào)動學(xué)生實驗的積極性和能動性。從預(yù)習(xí)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(yán)謹(jǐn)客觀,都培養(yǎng)了學(xué)生“研究性學(xué)習(xí)”的學(xué)習(xí)模式,有效地發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性。
“研究性學(xué)習(xí)”是實踐性很強(qiáng)的學(xué)習(xí),其中充滿了樂趣也極富挑戰(zhàn)性。學(xué)生必須親自去做,才能夠體會到該“如何做”。通過這種拓展學(xué)習(xí),學(xué)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(jìn)而提高學(xué)生的自我教育能力。在有機(jī)合成綜合實驗課上開展“研究性學(xué)習(xí)”,可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、開拓能力以及學(xué)生收集和處理科學(xué)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(jī)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(xué)生對知識的綜合運用能力的環(huán)節(jié)。在無機(jī)化學(xué)實驗、分析化學(xué)實驗、大學(xué)化學(xué)實驗和有機(jī)化學(xué)實驗課程開設(shè)之后,學(xué)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(shè)了有機(jī)合成綜合實驗,它不同于一些認(rèn)識性的生產(chǎn)實習(xí),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(shè)計性實驗,通過該集中實踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí),可以幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固現(xiàn)有知識,并通過自發(fā)學(xué)習(xí)、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(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革。[4]考慮到學(xué)生的興趣各異,安排不同的選做實驗。例如,在有機(jī)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(xué)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(xué)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cα-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(yīng)制備。同時,學(xué)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(yīng)制得。通過對這個實驗的預(yù)習(xí)、調(diào)研、資料的查閱,啟發(fā)了學(xué)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(jī)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。可以鼓勵學(xué)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(jìn)行染色,并觀察布料最終的顏色,練習(xí)顏料黃在不同介質(zhì)下的著色機(jī)理。將實驗內(nèi)容安排合理且貼近生活,激發(fā)學(xué)生對自己專業(yè)的興趣,增強(qiáng)學(xué)生的動手能力和解決實際問題的能力,提高學(xué)生對理論貫穿到實際的能力和綜合分析能力,進(jìn)而提高了學(xué)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(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度,有利于激勵學(xué)生的積極性,還可以及時正確的反應(yīng)該課程制定的實驗內(nèi)容是否合理、學(xué)生對該課程的掌握是否達(dá)標(biāo)??紤]到本課程的特殊性,在考核方式上也進(jìn)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(yù)習(xí)報告的成績、實驗操作的成績和實驗報告成績。其中預(yù)習(xí)報告的成績占50%,這部分主要包括實驗路線設(shè)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(xì)例舉了實驗所用的儀器藥品等,主要考察學(xué)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(xué)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(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)和實事求是的科學(xué)態(tài)度,更有效地發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性。
開設(shè)研究型、綜合性和設(shè)計性實驗時,教師只適當(dāng)加以指導(dǎo),學(xué)生在掌握了查閱文獻(xiàn)的技能后,通過對文獻(xiàn)的查閱,獲得所做實驗的詳細(xì)信息,包括原物料的物理化學(xué)特性,查閱總結(jié)所有實驗方案的資料,設(shè)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(shè)計初步的實驗裝置,寫出詳細(xì)的實驗步驟及每個步驟的注意事項,完成每個實驗的預(yù)習(xí)報告。這樣學(xué)生在進(jìn)行實驗時就可以有據(jù)可查,不會盲從搭建反應(yīng)裝置,是帶著疑問來進(jìn)行實驗的。學(xué)生對每個實驗的設(shè)計和準(zhǔn)備,提高了學(xué)生獨立思考的能力;對每個實驗的設(shè)計和對所學(xué)知識的靈活運用,提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力,逐漸培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)和創(chuàng)新的學(xué)習(xí)態(tài)度與學(xué)習(xí)習(xí)慣,為學(xué)生進(jìn)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(jī)合成綜合實驗是化學(xué)類專業(yè)高年級學(xué)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(xué)環(huán)節(jié)。實踐性教學(xué)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(xué)模式,與課堂上的講授以及實驗性教學(xué)相比,有較大的變化。實踐性教學(xué)需要更新教學(xué)思想,融入新的教學(xué)理念,教師只有改革自己的學(xué)習(xí)方式、轉(zhuǎn)變教育觀念,讓研究性學(xué)習(xí)融入到實踐教學(xué)課堂、實現(xiàn)科學(xué)教學(xué),才能真正實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。不斷加強(qiáng)實驗教學(xué)改革與探索力度,完善實驗內(nèi)容,使學(xué)生對有機(jī)合成綜合實驗產(chǎn)生濃厚的興趣,使學(xué)生在實驗中得到全方位的鍛煉。通過改進(jìn)實踐性教學(xué)方法、更新實踐內(nèi)容、完善考核制度,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)和創(chuàng)新的學(xué)習(xí)態(tài)度,為培養(yǎng)高層次人才奠定基礎(chǔ)??傊?,實踐性教學(xué)需要在實踐過程中進(jìn)行不斷探索,才能形成一種科學(xué)、合理、有效的實踐性教學(xué)模式。
參考文獻(xiàn):
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一、通過原子結(jié)構(gòu)原子性質(zhì)遷移,形成有機(jī)化學(xué)知識原點
學(xué)習(xí)的遷移,是學(xué)生根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗去辨認(rèn)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(jī)化合物是指含有碳的化合物,學(xué)生在學(xué)習(xí)《化學(xué)必修2》時對碳原子結(jié)構(gòu)有一定的了解,有機(jī)化合物均含有碳原子。在學(xué)習(xí)的過程中,特別是初學(xué)《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》的時候,要以碳原子為中心,引導(dǎo)學(xué)生圍繞碳原子的結(jié)構(gòu)、成鍵情況進(jìn)行分析,形成有機(jī)化學(xué)的知識原點,再通過正確的知識遷移,引導(dǎo)學(xué)生對其他有機(jī)物的成鍵情況、化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測及分析等,既加深學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能讓他們探索有機(jī)物的無窮奧秘。在《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》第一章第一節(jié)的學(xué)習(xí)時,一方面,先復(fù)習(xí)碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖、電子式等,強(qiáng)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(jìn)行演示,還可以組織學(xué)生進(jìn)行“真人演出”,讓學(xué)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(jìn)行遷移,引導(dǎo)學(xué)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(xué)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(fù)習(xí)已經(jīng)學(xué)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(qiáng)于碳”這一知識點,對C和O結(jié)合的情況進(jìn)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(tuán)起主導(dǎo)作用,導(dǎo)致含氧有機(jī)物的性質(zhì)不同于烷烴。通過對碳原子知識的復(fù)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生對知識進(jìn)行了有效遷移,學(xué)生對各種有機(jī)物的成鍵情況有著深刻的理解,培養(yǎng)對有機(jī)物的探索欲望,對后來學(xué)習(xí)的官能團(tuán)性質(zhì)、反應(yīng)斷鍵位置、同分異構(gòu)等有機(jī)化學(xué)知識的學(xué)習(xí)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(tuán)知識遷移,連成有機(jī)化學(xué)的知識線
學(xué)習(xí)遷移要求在教學(xué)過程中,抓住知識的共同因素來促進(jìn)遷移,通過知識規(guī)律增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。有機(jī)化合物種類繁多,不同的有機(jī)物因為官能團(tuán)不同性質(zhì)不同,所發(fā)生的反應(yīng)也不同,然而對于相同的官能團(tuán),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(xué)過程中,通常需要對某一種官能團(tuán)的性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)學(xué)習(xí),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(tuán)的物質(zhì))上,連成有機(jī)化學(xué)的知識線,讓學(xué)生輕松掌握同一類物質(zhì)的性質(zhì)。例如在學(xué)習(xí)乙烯的性質(zhì)時,通過學(xué)習(xí),知道乙烯能夠發(fā)生加成反應(yīng)和加聚反應(yīng),理解乙烯能發(fā)生上述反應(yīng)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(jìn)行遷移,讓學(xué)生寫出丙烯、1-丁烯、2-丁烯加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)的方程式,學(xué)生就會較為輕松地完成任務(wù),并加深對這兩個反應(yīng)的理解。然后再將知識進(jìn)行遷移拓展,引導(dǎo)學(xué)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(yīng)。又例如學(xué)習(xí)乙醇與乙酸發(fā)生的酯化反應(yīng),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(jìn)行遷移,讓學(xué)生寫出乙二醇與乙酸、丙三醇與乙酸、乙二醇與乙二酸反應(yīng)的化學(xué)方程式和反應(yīng)原理,學(xué)生完成任務(wù)后,可以讓學(xué)生寫出纖維素制造醋酸纖維反應(yīng)的化學(xué)方程式和反應(yīng)原理。通過對某一個官能團(tuán)知識的學(xué)習(xí)認(rèn)識,不僅讓學(xué)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(dǎo)知識遷移,全方位認(rèn)識掌握具有相同官能團(tuán)的物質(zhì),使有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)具有“由此及彼”的連接作用,既提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率,也能讓他們自主學(xué)習(xí),學(xué)會分析問題和解決問題,還可以擴(kuò)寬他們的知識面。
三、通過對不同官能團(tuán)知識遷移,構(gòu)成有機(jī)化學(xué)的知識面
學(xué)習(xí)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(xué)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(jī)化合物某些官能團(tuán)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(jìn)行研究分析,再將知識遷移到相關(guān)的官能團(tuán),讓學(xué)生對比著學(xué)習(xí),形成完整的知識面。例如在學(xué)習(xí)乙醇的性質(zhì)時,教材給出了對“一起嚴(yán)重化學(xué)事故”的材料,要求學(xué)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(yīng)劇烈、鈉與乙醇反應(yīng)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(tuán),供電子能力CH3CH2-大于H-,所以對O-H鍵影響結(jié)果不同,導(dǎo)致水中的O-H鍵比乙醇中的H更易電離,所以鈉與水反應(yīng)較乙醇與水反應(yīng)劇烈。通過這知識點的學(xué)習(xí),可以進(jìn)行知識遷移,讓學(xué)生根據(jù)乙酰基比苯基得電子能力強(qiáng)來比較乙酸、苯酚分別與鈉反應(yīng)的劇烈程度,他們會在水和乙醇的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析:苯酚和乙酸均有O-H鍵,苯基和乙?;堑秒娮踊鶊F(tuán),且得電子能力乙酰基比苯基大,所以O(shè)-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(qiáng),所以與鈉反應(yīng)的劇烈程度順序為乙酸>苯酚>水>乙醇,有的學(xué)生經(jīng)過知識遷移學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(xué)生將不同的官能團(tuán)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(jī)物有更深入的認(rèn)識,構(gòu)成有機(jī)化學(xué)的知識面,激發(fā)他們學(xué)習(xí)、探索、研究有機(jī)化學(xué)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)的熱情。
四、通過對有機(jī)合成知識遷移,建立有機(jī)化學(xué)知識空間
關(guān)鍵詞:有機(jī)化學(xué)實驗;教學(xué)改革;實踐
中圖分類號:G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)22-0042-02
化學(xué)是一門實驗性的科學(xué),而有機(jī)化學(xué)實驗是一門獨立的化學(xué)基礎(chǔ)課程,該課程目的在于訓(xùn)練學(xué)生基本的有機(jī)化學(xué)實驗操作技能,讓學(xué)生掌握簡單有機(jī)化合物的合成、純化及結(jié)構(gòu)測定方法;加深學(xué)生對化學(xué)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(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)和實事求是的科學(xué)態(tài)度。在高等師范院?;瘜W(xué)專業(yè)教學(xué)計劃中,有機(jī)化學(xué)實驗所占的學(xué)時比重比較大,實驗教學(xué)對于培養(yǎng)化學(xué)專業(yè)人才的重要性是人所共知的,所以有機(jī)化學(xué)實驗的教學(xué)不容忽視。在過去的二十多年教學(xué)過程中,我們深刻體會到在有機(jī)化學(xué)實驗的教學(xué)中首先要強(qiáng)化技能訓(xùn)練。下面談?wù)勎覀冊谟袡C(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革與實踐的體會。
一、改革實驗教學(xué)內(nèi)容,突出操作技能訓(xùn)練
1.弱化性質(zhì)實驗,增加制備及綜合性實驗。有機(jī)化學(xué)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(jī)化學(xué)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(xué)習(xí)過程相對來說缺乏探索的樂趣。因此,在教學(xué)改革過程中增加設(shè)計性實驗成了當(dāng)前教學(xué)改革的一個重要方向。通過這種改革,我們淡化了原有有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)的知識體系,而更注重于學(xué)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(xùn)練上面。
2.增加開放性質(zhì)實驗。我們在實際教學(xué)過程中,根據(jù)中學(xué)化學(xué)教師教學(xué)的實際需要,對有機(jī)化學(xué)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(shè)計型性質(zhì)實驗,在實驗室的開放時間段,讓學(xué)生有所選擇地完成有機(jī)化合物性質(zhì)實驗的操作。
3.規(guī)范實驗操作。高師化學(xué)專業(yè)是培養(yǎng)中學(xué)化學(xué)教師的搖籃,它要求學(xué)生有較強(qiáng)的動手能力。有機(jī)化學(xué)實驗作為培養(yǎng)優(yōu)秀中學(xué)化學(xué)教師的一門重要課程,它直接和長久地影響著學(xué)生的素質(zhì)和能力。因而在有機(jī)化學(xué)實驗操作過程中要求學(xué)生操作規(guī)范化,隨著實驗課程的進(jìn)行,教師的指導(dǎo)重點也應(yīng)有所改變。通過每次實驗對每一個基本實驗操作的反復(fù)訓(xùn)練,結(jié)果表明這種做法確實加強(qiáng)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(xí)慣。
二、開設(shè)設(shè)計性實驗,培養(yǎng)學(xué)生科研素質(zhì)
1.增設(shè)設(shè)計性實驗,可以培養(yǎng)學(xué)生科研素質(zhì)。有機(jī)化學(xué)實驗的目的不僅僅是使學(xué)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(jī)化學(xué)實驗教學(xué)過程中,要設(shè)計有益于學(xué)生探究的環(huán)節(jié)。高師院?;瘜W(xué)專業(yè)學(xué)生在大二階段普遍地學(xué)習(xí)勁頭較足,特別是那些有意向報考研究生的本科生,會強(qiáng)烈要求有機(jī)會自己設(shè)計一些實驗探究的項目。這種情況下,我們可以讓這些學(xué)有余力的本科生在周末或其他課余時間來完成自己設(shè)計的有機(jī)化學(xué)方向的實驗以補(bǔ)充專業(yè)基礎(chǔ)課時間和實驗設(shè)施的不足。在實施實驗前要求學(xué)生做好充足的準(zhǔn)備,實驗設(shè)計要求首先進(jìn)行同學(xué)間討論,寫成預(yù)習(xí)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(jìn)入實驗室前有充足準(zhǔn)備的本科生進(jìn)行探究實驗,這樣不僅有利于達(dá)到預(yù)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(jī)化學(xué)專業(yè)研究生有糖化學(xué)的研究方向,我們特開設(shè)了設(shè)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(xiàn),根據(jù)前面所學(xué)知識和所查閱的文獻(xiàn)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(rèn)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(xué)生自己解決,若解決不了,可以同學(xué)間或師生間進(jìn)行討論,實驗結(jié)束后小組間進(jìn)行比較和總結(jié)。通過此類設(shè)計性的有機(jī)化學(xué)合成實驗,可以培養(yǎng)學(xué)生有機(jī)合成實驗路線與步驟的設(shè)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(xùn)練學(xué)生有機(jī)化學(xué)實驗操作技能和科學(xué)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(jī)化學(xué)(及實驗)的兩大支柱為有機(jī)合成與有機(jī)分析,在有機(jī)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(jī)分析。如何從天然產(chǎn)物中進(jìn)行分離提取某一有機(jī)化合物大學(xué)有機(jī)化學(xué)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(jìn)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(jìn)行產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)鑒定尚未涉及。因此,在有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中開展生產(chǎn)實踐性實驗內(nèi)容,是提高學(xué)生實踐能力、提高學(xué)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(shè)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(biāo),要求學(xué)生通過文獻(xiàn)查閱和優(yōu)選實驗條件,尋找出一種適合于實驗室學(xué)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(xué)生掌握了天然產(chǎn)物分離提取常用的柱層析技術(shù),學(xué)會了用薄層色譜檢測有機(jī)化合物的技術(shù),并學(xué)會用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行濃縮的技術(shù),以及用波譜分析法測定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的方法。通過該實驗教學(xué),也使本科生的有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)緊密與現(xiàn)代科學(xué)研究相結(jié)合,從而提高學(xué)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(xué)。有機(jī)化學(xué)綜合性實驗和設(shè)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(shè)此類實驗的目的是要提高本科生綜合運用多學(xué)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(xué)生的創(chuàng)新能力,鍛煉學(xué)生對專業(yè)知識綜合運用的能力,以及實事求是和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)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(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中,可以幫助本科生在較短的時間內(nèi)完成一些綜合性設(shè)計實驗,將對學(xué)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(jī)化學(xué)實驗教學(xué)也能保證實驗教學(xué)隊伍的穩(wěn)定和實驗教學(xué)水平的提升,也可為有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)注入新的研究方式和實驗教學(xué)思維,并有力地促進(jìn)有機(jī)化學(xué)實驗課內(nèi)容和教學(xué)思想的更新。在設(shè)計性實驗指導(dǎo)過程中如果能有較高水平的科研教師在有機(jī)化學(xué)實驗思路和實驗方法上給予適當(dāng)?shù)刂笇?dǎo),對本科生的科研能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)將有很大的幫助,這樣培養(yǎng)出來的學(xué)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(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革與實踐證明,高師有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革是今后高師化學(xué)教學(xué)中的一項長期而艱巨的任務(wù),培養(yǎng)化學(xué)專業(yè)本科生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力是當(dāng)前和今后的教學(xué)目標(biāo),是當(dāng)今時代的需要,也是化學(xué)教育的新課題。因此,高校教師需要更新教育理念,當(dāng)好主導(dǎo),把握新的機(jī)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(xué)高考考試說明明確指出:化學(xué)科考試旨在測試考生對中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能的掌握情況和所應(yīng)具有的觀察能力、實驗?zāi)芰Α⑺季S能力和自學(xué)能力。也就是說,我們應(yīng)及時調(diào)整教學(xué)策略,在教學(xué)中注意培養(yǎng)學(xué)生的能力,尤其是創(chuàng)新思維能力??忌鷮W(xué)習(xí)了學(xué)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(jìn)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(xué)物質(zhì)、化學(xué)用語、化學(xué)方程式出發(fā),就化學(xué)卷談化學(xué),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(yīng)通過這些信息反復(fù)進(jìn)行處理、加工,得出最后的結(jié)論;(2)試題設(shè)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(xué)家的科研過程,以學(xué)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(yīng)條件、實驗操作、生成物分離及提純等問題,或驗證化學(xué)原理中某個結(jié)論、書寫化學(xué)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(dá);實驗可不給出具體裝置,讓你設(shè)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(xué)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(xué)知識、數(shù)學(xué)方法、物理概念來解決綜合性問題。
一 化學(xué)計算邏輯思維的培養(yǎng)
運用化學(xué)知識和數(shù)學(xué)手段,培養(yǎng)化學(xué)計算思維,形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S過程,是解決化學(xué)計算題的關(guān)鍵,教師的授課不應(yīng)該讓學(xué)生停留在煩瑣的數(shù)學(xué)計算或單純數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用上。
例題:硝酸與金屬反應(yīng),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(yīng)(并無氣體放出),反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)狀況下)。溶于硝酸的金屬是______,推理過程是______。
解析:設(shè)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(yīng),可以建立關(guān)系:8M—nNH4NO3—nNH3
設(shè)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(dāng)n=1時,Ar(M)=32.5,一價金屬無此相對原子質(zhì)量。
(2)當(dāng)n=2時,Ar(M)=65,二價金屬鋅符合。
(3)當(dāng)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(luò)
構(gòu)建元素化合物知識網(wǎng)絡(luò),把學(xué)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(xué)生把知識系統(tǒng)化,理順知識的脈絡(luò)。
三 構(gòu)建有機(jī)化學(xué)知識框架
有機(jī)合成往往要經(jīng)過多步反應(yīng)才能完成,因此確定有機(jī)合成的途徑和路線時就要進(jìn)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(xué)平衡的綜合應(yīng)用
化學(xué)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(xué)概念的能力、化學(xué)判斷能力、化學(xué)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(xué)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(xué)平衡的教學(xué)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(yīng)用都有一系列的具體要求。因此,化學(xué)平衡承擔(dān)著考查學(xué)生的思維能力的任務(wù),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(xué)生備考過程中的熱點和難點。
五 培養(yǎng)審題的能力
化學(xué)本身就是一門活而實,在社會、生產(chǎn)、生活等各方面的應(yīng)用面廣、量大的學(xué)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。現(xiàn)代高考已不再是單純的中學(xué)學(xué)科知識考察了。在日常教學(xué)中,滲透科技、社會、生活的教育、教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生學(xué)會使他終生受益的學(xué)習(xí)信息,并把有關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)用于解決有關(guān)問題中。在高考中,引導(dǎo)和體現(xiàn)有關(guān)的教學(xué)指導(dǎo)思想,這是一個可以肯定的考試方向。培養(yǎng)學(xué)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(xué)過的知識解決新問題,這是突破學(xué)生考試心理障礙的重要的一步。我們的做法是,在復(fù)習(xí)過程中,既要進(jìn)行基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí),也要注意審題、閱讀能力訓(xùn)練。在平時的練習(xí)、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(yīng)用背景信息材料,或為解答試題中設(shè)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(jìn)行分析、比較,尋找解決問題的突破口;(3)遷移、應(yīng)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(hù)(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(jī)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(hù)、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(jī)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(jī)化學(xué)課程內(nèi)容和特點
有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的化學(xué),是-N研究有機(jī)化合物的來源、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用及其有關(guān)理論和方法的科學(xué)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(yīng)用性強(qiáng)的課程,又是-f3重視實驗、實踐性強(qiáng)的課程。其內(nèi)容主要分為三大部分:第一部分為有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識和基本理論,包括有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、立體化學(xué)、波譜化學(xué)等;第二部分為各類有機(jī)化合物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),有機(jī)化合物是按其分子中包含的官能團(tuán)類型分類,官能團(tuán)對化合物的性質(zhì)起決定性作用,這一部分是整個有機(jī)化學(xué)的重點也是難點,要求學(xué)生能夠運用有機(jī)化學(xué)基本原理去認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律,掌握各類反應(yīng)及應(yīng)用;第三部分為天然有機(jī)物化學(xué),包括糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等內(nèi)容,也被稱為生物有機(jī)化學(xué)。對于材料科學(xué)專業(yè)學(xué)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(jī)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(yīng)供軛效應(yīng)、誘導(dǎo)效應(yīng))、2種試劑(親電試劑、親核試劑)、3類6大反應(yīng)(自由基取代、加成反應(yīng),親電取代、加成反應(yīng),親核取代、加成反應(yīng))等01。
二、材料學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革的必要性
材料科學(xué)專業(yè)既是本科教學(xué)中最為重要的專業(yè)之一,同時也是最難學(xué)習(xí)的專業(yè)之一,它要求學(xué)生全面地掌握化學(xué)、物理、材料學(xué)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(shè)置課時緊、任務(wù)重。對于有機(jī)化學(xué)這門課程來說,材料科學(xué)專業(yè)的授課課時由化學(xué)專業(yè)的大于120學(xué)時縮短為小于64學(xué)時,實驗課時也相應(yīng)地大大減少,這就容易造成學(xué)生對有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識掌握膚淺,實驗技能相對匱乏,嚴(yán)重影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。同時,相對于其他專業(yè),材料科學(xué)專業(yè)有著自身的特點,并不是有機(jī)化學(xué)中所有的內(nèi)容都必不可少,即材料科學(xué)專業(yè)對有機(jī)化學(xué)教學(xué)側(cè)重點需求不同,精選有機(jī)化學(xué)中針對材料科學(xué)專業(yè)十分重要的內(nèi)容,既能完成大綱規(guī)定的教學(xué)任務(wù),又能保證教學(xué)質(zhì)量。另外,由于招生人數(shù)的增加,學(xué)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(xué)專業(yè)教學(xué)的正常進(jìn)行造成嚴(yán)重的影響。所以,材料科學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革勢在必行。
三、材料學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革方法
1.教材的改革。教材是教學(xué)內(nèi)容的載體,優(yōu)秀的教材是高教學(xué)質(zhì)量的保證。由于有機(jī)化學(xué)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(xué)專業(yè)特點鮮明,直接沿用現(xiàn)有的有機(jī)化學(xué)教材無法在有限的學(xué)時內(nèi)使本專業(yè)學(xué)生完善地掌握其必需的化學(xué)方面基礎(chǔ)知識。為此,我們根據(jù)本校材料科學(xué)專業(yè)學(xué)科特點,參考現(xiàn)有優(yōu)秀有機(jī)化學(xué)教材,精選本專業(yè)學(xué)生必需之基礎(chǔ)知識,秉承遵循思維規(guī)律組織教學(xué)的原則,編寫適合本專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)的校內(nèi)講義。相對于一般的有機(jī)化學(xué)教材,我們新編的講義內(nèi)容精練,篇幅縮減,既加強(qiáng)了對學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng),又適應(yīng)了學(xué)時較少的需求。主要以上文所述的有機(jī)化學(xué)教學(xué)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(dǎo)和共軛效應(yīng)、反應(yīng)類型和試劑分類、酸堿理論、溶劑化作用等;第二章:立體化學(xué),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(xué),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(jī)化學(xué)基本理論,是以下各章學(xué)習(xí)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(xué)反應(yīng);第五章:芳香烴,重點內(nèi)容為芳烴親電取代反應(yīng);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(yīng);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(xué)性質(zhì);第九章:有機(jī)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(xué)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(jī)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(jī)合成基礎(chǔ),重點為有機(jī)合成路線控制;第十一章:有機(jī)化學(xué)資源,包括常用軟件、期刊檢索、網(wǎng)絡(luò)化學(xué)資源等。以上為選學(xué)內(nèi)容。用以開拓學(xué)生視野,加深學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。新編有機(jī)化學(xué)講義在內(nèi)容上精練有序,既涵蓋了與材料科學(xué)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(xué)習(xí)的幾大類重要有機(jī)化合物。主線清晰,內(nèi)容展開層次感強(qiáng),保證了在少學(xué)時的基礎(chǔ)上使學(xué)生能完整的了解重要的知識,強(qiáng)調(diào)對學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng),著重有機(jī)化合物的共性與特性,給學(xué)生思考的空間,培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。另外,我們充實了新的內(nèi)容,使學(xué)生了解有機(jī)合成的手段和最近研究熱點,輔以材料科學(xué)研究方向?qū)n}的建立,擴(kuò)寬了學(xué)生的知識面,增強(qiáng)了學(xué)生的興趣,適應(yīng)新時代材料科學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)。
2.課堂教學(xué)的改革。教材是教學(xué)的根本,而課堂教學(xué)則是教學(xué)實施的天地。通過課堂教學(xué),不僅要使學(xué)生掌握新知識,更重要的是教會學(xué)生獲取新知識的方法。有機(jī)化學(xué)理論性強(qiáng),內(nèi)容比較抽象,為了使學(xué)生盡快地掌握有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)方法,更好地理解有機(jī)化學(xué)的內(nèi)涵,極大地提升學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的興趣,我們本著“以學(xué)生為主體,以教師為主導(dǎo)”的指導(dǎo)思想,借鑒他人的經(jīng)驗,總結(jié)自己的教訓(xùn),采用豐富的教學(xué)手段,提高有機(jī)化學(xué)課堂教學(xué)的效率。
(1)教學(xué)方式:多媒體教學(xué)?!肮び破涫拢叵壤淦鳌?。有機(jī)化學(xué)涉及大量的分子結(jié)構(gòu)式、化學(xué)反應(yīng)式,傳統(tǒng)的教學(xué)方式即使輔以掛圖和模型演示,也無法在有限的學(xué)時內(nèi)完成巨大的教學(xué)任務(wù)。借助多媒體手段,可以將有機(jī)化學(xué)中比較抽象的問題生動形象地展示給學(xué)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(kuò)大了單位學(xué)時內(nèi)的授課內(nèi)容,又可以節(jié)省出學(xué)生上課時記筆記的時間,大大地提高了教學(xué)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(jī)化合物的結(jié)構(gòu)式及反應(yīng)方程式)、Photoshop(處理圖像)、3DMax(制作立體動畫)等軟件,開發(fā)了侑機(jī)化學(xué)》CAI課件,使課堂的教學(xué)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(xué)方法:運用開放式教學(xué),采取列表比較法、系統(tǒng)歸納法等展開課堂教學(xué)。在有機(jī)化學(xué)的課堂教學(xué)中,針對學(xué)科及學(xué)生的特點選擇正確的教學(xué)方法,對教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)至關(guān)重要。我們以開放式教學(xué)作為貫穿整個課堂教學(xué)的基礎(chǔ),不僅要求學(xué)生聽老師的講解,還要求學(xué)生帶著問題去思考,指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)去解決問題,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。介紹與材料科學(xué)專業(yè)密切相關(guān)的前沿課題,讓學(xué)生提出自己感興趣的方向,組織專題討論,豐富學(xué)生相關(guān)的知識,做到真正的開放、啟發(fā)式教學(xué)。輔以系統(tǒng)歸納、列表比較等合理的教學(xué)方法,取得更好的教學(xué)效果。
(3)教學(xué)方針:采用“啟發(fā)、引導(dǎo)”的教學(xué)方針,更好地體現(xiàn)老師的“主導(dǎo)”作用。雖然在課堂教學(xué)上,老師應(yīng)主要向?qū)W生講授系統(tǒng)的知識,但學(xué)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(xué)中老師應(yīng)充分發(fā)揮“主導(dǎo)”的作用,使學(xué)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(xué)生在思考、創(chuàng)新過程中遇到的問題、困難,老師應(yīng)給予學(xué)生幫助。不僅僅是鼓勵和支持,更重要的是給予學(xué)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(xué)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(xué)的改革。有機(jī)化學(xué)是一門實驗性較強(qiáng)的課程。實驗教學(xué)是有機(jī)化學(xué)教學(xué)的組成部分,也是培養(yǎng)學(xué)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(xué)專業(yè)對有機(jī)化學(xué)實驗安排的課時較少,甚至不安排,不利于學(xué)生動手能力的培養(yǎng)。為了在有限的學(xué)時內(nèi)達(dá)到實驗教學(xué)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(xué),首先安排一些趣味性、實用性強(qiáng)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(xué)生掌握有機(jī)化學(xué)實驗的基本操作方法和技能,又讓學(xué)生在實踐中體會到自己的學(xué)習(xí)是有用的,提高學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)主觀能動性。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)材料科學(xué)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(xué)生綜合性能力,讓學(xué)生提出自己感興趣的課題,指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)一設(shè)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(xué)生自己設(shè)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(xué)生獨立思考,綜合運用所學(xué)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(jī)化學(xué)實驗感興趣的學(xué)生在業(yè)余時間可以到實驗室做實驗。這樣,既彌補(bǔ)了實驗課時少、學(xué)生意猶未盡的不足,又可開拓學(xué)生的視野,使學(xué)生提前感受到科研的氛圍,對學(xué)生實驗水平的提高起到較大的促進(jìn)作用。
【關(guān) 鍵 詞】 全國新課標(biāo)I卷;高一;化學(xué)教學(xué)
中圖分類號:G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)實驗基本方法、物質(zhì)的量、物質(zhì)的分類、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、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(xué)鍵、化學(xué)能與熱能(電能)的轉(zhuǎn)化、化學(xué)反應(yīng)的速率和限度,簡單的有機(jī)化合物,自然資源的開發(fā)和利用、環(huán)境保護(hù)等知識,本文僅是對全國I卷形勢下的高一化學(xué)的教學(xué)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(xué)、實驗基本操作、元素周期律和周期表、有機(jī)化學(xué)、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(xué)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(xué)和實驗基本操作兩道選擇題中。比如:
T7(2013).化學(xué)無處不在,下列與化學(xué)有關(guān)的說法不正確的是( )。
A. 侯氏制堿法的工藝過程中應(yīng)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(jìn)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(xué)導(dǎo)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(jìn)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(xué)性質(zhì),在自然界中的廣泛存在,以及在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)),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(yīng)速率的關(guān)系,I-也是該反應(yīng)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(yīng)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(xué)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(yīng)知識的拓展、氧化還原反應(yīng)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(xì)講了,重點講了,因為這些也正是學(xué)生的難點。它一般出現(xiàn)在無機(jī)綜合題中,強(qiáng)調(diào)對工藝流程的分析解讀,就新情境下書寫化學(xué)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(xué)生有充足的訓(xùn)練經(jīng)驗。反應(yīng)原理題除了考查學(xué)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(yīng)的化學(xué)意義的相互轉(zhuǎn)換能力要求顯著,基于真實情景下的化學(xué)計算能力要求遠(yuǎn)高于廣東卷。特別是在新情景下的化學(xué)方程式、電極方程式的書寫,K/Ksp的應(yīng)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(fù)極反應(yīng)為 ,一個二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)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(jī)物中的應(yīng)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(yīng)、K/Ksp、正逆反應(yīng)速率及速率常數(shù)及影響因素、化學(xué)能與鍵能的關(guān)系等。
3. 有機(jī)知識考查的范疇廣泛
有機(jī)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(jī)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(jī)選做題一般就是有機(jī)推斷和推理,有機(jī)物的分子式、結(jié)構(gòu)簡式,反應(yīng)類型,反應(yīng)條件,官能團(tuán)的性質(zhì),同分異構(gòu)體數(shù)目判斷、書寫及計算;對有機(jī)物的結(jié)構(gòu)理解和認(rèn)識、有機(jī)方程和合成路線等。內(nèi)容的邏輯性和規(guī)范性強(qiáng),有機(jī)合成路線對思維和知識要求較高。
4. 實驗內(nèi)容和有機(jī)知識的綜合考查
化學(xué)實驗在必修1第一章從實驗學(xué)化學(xué)進(jìn)一步學(xué)習(xí)了溶解、過濾、蒸發(fā)等基本操作,并在此基礎(chǔ)上練習(xí)蒸餾、萃取等分離、除雜和提純的方法和操作,認(rèn)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(jī)知識和實驗內(nèi)容的綜合考察,當(dāng)然也是實驗基本操作和方法的遷移應(yīng)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(shè)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(jī)反應(yīng);藥物合成;教學(xué)改革;教學(xué)實踐
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)12-0080-02
藥物合成反應(yīng)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(jī)合成,也不同于藥物化學(xué),是有機(jī)反應(yīng)理論和藥物合成實際應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合體。課程內(nèi)容以有機(jī)化學(xué)為基礎(chǔ),對化學(xué)合成藥物生產(chǎn)和研發(fā)中常用的反應(yīng)作了重新分類、概括和總結(jié)。該課程從有機(jī)藥物分子官能團(tuán)與化學(xué)鍵的形成為主線出發(fā),系統(tǒng)學(xué)習(xí)藥物合成的基本反應(yīng)及應(yīng)用。由于該課程較強(qiáng)的實踐性和應(yīng)用性,其教學(xué)效果的好壞,直接影響學(xué)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(xué)過程中應(yīng)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(yīng)”的教學(xué)方法
藥物合成會涉及到很多種不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物,它們之間的化學(xué)反應(yīng)千差萬別。許多同學(xué)對于藥物合成反應(yīng)的學(xué)習(xí)不知道如何入手。有些同學(xué)單純地記憶反應(yīng)來進(jìn)行學(xué)習(xí),試想有機(jī)反應(yīng)成千上萬,不計其數(shù),記憶力再好的同學(xué)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(yīng)不是學(xué)習(xí)藥物合成反應(yīng)的有效途徑,只有通過理解反應(yīng)機(jī)理,了解反應(yīng)本質(zhì),找出反應(yīng)規(guī)律,才能很好地掌握藥物合成反應(yīng)。在講授一類化合物的化學(xué)反應(yīng)時,首先對它們的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析:讓學(xué)生學(xué)會怎樣應(yīng)用空間結(jié)構(gòu)和電子效應(yīng)對有機(jī)物化學(xué)成分進(jìn)行分析,進(jìn)而掌握其組成。例如在講到特殊芳香鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)時我們首先來分析它的結(jié)構(gòu):當(dāng)鹵素的鄰、對位有強(qiáng)吸電子基團(tuán)(如:-NO2,-SO3R,-CN,-CF3等)時,這些基團(tuán)通過吸電子的共軛效應(yīng)會削弱其鄰、對位碳原子上的電荷密度,進(jìn)一步提高了碳原子的電正性,因而容易受到親核試劑的進(jìn)攻,發(fā)生親核取代反應(yīng),并以圖示來進(jìn)行說明。
二、運用多種教學(xué)方法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性
傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)已不能適應(yīng)當(dāng)前的教學(xué)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(qiáng)的學(xué)生,在一定程度上限制了學(xué)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(yīng)該采用多種教學(xué)方法進(jìn)行講課??梢赃\用“啟發(fā)式”教學(xué)法、“問題式”教學(xué)法、“探究式”教學(xué)法、“學(xué)生主導(dǎo)式”教學(xué)法等。對每一問題要求學(xué)生理解,單靠任課教師的講解學(xué)生未必理解得很透徹。這時可以考慮采用探究式教學(xué)進(jìn)行授課,讓他們主動思考來解決,進(jìn)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(xué)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(xué)生用已學(xué)反應(yīng)來設(shè)計該化合物的合成路線。學(xué)生就要思考:該化合物中的硝基(-NO2)和乙酰基(-COCH3)兩個基團(tuán)具有什么電子效應(yīng)?通過什么反應(yīng)來引入這兩個基團(tuán)?這兩個基團(tuán)在引入時是不是有先后的次序問題?這樣學(xué)生對這些問題的理解不單單停留在化學(xué)反應(yīng)方程式的表面,更加深了對化合物的性質(zhì)和反應(yīng)機(jī)理的理解。通過這種有教師主導(dǎo)變?yōu)閷W(xué)生主導(dǎo)的換位教學(xué)方式不僅增加了師生互動,活躍了課堂氣氛,也促進(jìn)了學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解和綜合運用。教學(xué)形式多種多樣,教師只有不斷地學(xué)習(xí)新的教學(xué)方法,才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性,取得滿意的教學(xué)效果。
三、注入新知識,理論聯(lián)系好實際
現(xiàn)代科學(xué)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(xué)內(nèi)容中,盡可能地為學(xué)生介紹藥物合成中的一些新反應(yīng)、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(yīng)用;有機(jī)小分子催化反應(yīng)在構(gòu)建手性藥物合成中的應(yīng)用,綠色催化氧化反應(yīng)在氯霉素合成中的應(yīng)用,從而使教學(xué)內(nèi)容得到較多的補(bǔ)充和更新,進(jìn)一步拓寬了學(xué)生的知識面,更加明確了藥物合成反應(yīng)在藥物生產(chǎn)過程中的重要性,同時增強(qiáng)了學(xué)生適應(yīng)社會工作的能力和科學(xué)思維能力。另外,在授課過程中,還應(yīng)向?qū)W生講述它們在藥物實際生產(chǎn)過程中的應(yīng)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(yīng)用。
四、傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代教學(xué)方法相結(jié)合
計算機(jī)科學(xué)技術(shù)及多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,為我們提供了新的現(xiàn)代教學(xué)手段。多媒體教學(xué)在藥物合成反應(yīng)教學(xué)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(xué)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(xué)方法進(jìn)行教學(xué),解決了內(nèi)容多課時不斷減少的矛盾。然而,在教學(xué)過程中筆者也發(fā)現(xiàn),全部采用多媒體教學(xué),效果也不是最理想,學(xué)生不太容易跟得上教師的講課節(jié)奏,不容易領(lǐng)會有機(jī)反應(yīng)的過程,特別是在進(jìn)行反應(yīng)機(jī)理的推導(dǎo),多步驟合成反應(yīng)這些信息量較大的內(nèi)容時,就需要適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合傳統(tǒng)的“粉筆+黑板”的教學(xué)模式。這樣通過傳統(tǒng)和現(xiàn)代相結(jié)合的教學(xué)方法,即可以集中學(xué)生的注意力,同時也加深了學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和記憶。
五、建立藥物合成反應(yīng)理論框架,強(qiáng)化歸納總結(jié)能力訓(xùn)練
在教學(xué)過程中應(yīng)該讓學(xué)生了解藥物合成反應(yīng)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(xué)習(xí)主線,讓學(xué)生看到整個藥物合成反應(yīng)發(fā)展進(jìn)程中的變化和創(chuàng)新,激發(fā)學(xué)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(yīng)課程的整體教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)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(rèn)識有機(jī)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(yīng)中的應(yīng)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(xué)生對有機(jī)酸堿概念有一個整體、本質(zhì)的認(rèn)識。課堂教學(xué)多采用提問式,讓學(xué)生邊聽邊思考,提升教學(xué)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(xué)過程中要求學(xué)生針對某一類化合物的合成或官能團(tuán)的構(gòu)建進(jìn)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(qiáng)化學(xué)生對所學(xué)知識的鞏固和理解。如講授硝基還原為氨基的各種反應(yīng)試劑時,對藥物合成反應(yīng)中構(gòu)建伯氨基的方法進(jìn)行歸納總結(jié)。這種歸納總結(jié)工作應(yīng)始終貫穿于整個學(xué)習(xí)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(yīng)用等。
六、教師應(yīng)該堅持好的學(xué)習(xí)習(xí)慣
不同的教學(xué)方式的實施是和老師的講課激情離不開的,否則課堂教學(xué)就會陷入一潭死水,索然無味。筆者發(fā)現(xiàn),學(xué)生的好學(xué)精神在很大程度上感悟于教師授課時的那份激情。老師應(yīng)該做到可以及時補(bǔ)充新的知識點,使學(xué)生獲得教科書以外的知識,保持課堂教學(xué)的科學(xué)性和先進(jìn)性,提升學(xué)生的科研興趣。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】藥物化學(xué);有機(jī)化學(xué);課程群;教學(xué)改革
為適應(yīng)21世紀(jì)藥學(xué)人才的培養(yǎng)需求,各高校紛紛對藥學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)計劃和課程設(shè)置進(jìn)行了改革。按照“大藥學(xué)”的模式培養(yǎng)復(fù)合型藥學(xué)人才,以拓寬藥學(xué)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(dǎo)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(jìn)行課程群建設(shè)的教學(xué)改革已經(jīng)成為目前藥學(xué)教學(xué)的發(fā)展趨勢。
1 構(gòu)建有機(jī)藥物化學(xué)課程群的指導(dǎo)思想
藥物化學(xué)是一門與生物學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科相互交叉滲透的應(yīng)用性學(xué)科,是藥學(xué)專業(yè)重要的專業(yè)課,其課程建設(shè)已成為藥學(xué)專業(yè)課程建設(shè)中的重點[1]。該課程對于藥學(xué)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(xué)時內(nèi)更有效地深化理論知識的學(xué)習(xí)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(jī)化學(xué)和專業(yè)課程-藥物化學(xué)在實驗和理論教學(xué)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(xué)課程群的建設(shè),但將專業(yè)基礎(chǔ)課程-有機(jī)化學(xué)與專業(yè)課-藥物化學(xué)兩門課組建成課程群并不多見。鑒于有機(jī)化學(xué)和藥物化學(xué)二門課程之間相輔相成的密切聯(lián)系[2],針對當(dāng)前藥學(xué)教育的要求和自身的教學(xué)實踐特點,以培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新藥學(xué)人才為目標(biāo),我們進(jìn)行了有機(jī)藥物化學(xué)課程群體系的構(gòu)建與教學(xué)改革。
有機(jī)藥物化學(xué)課程群的主要課程包括:藥物化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、藥學(xué)文獻(xiàn)及專業(yè)外語。其中,藥物化學(xué)為專業(yè)課程且是主干課程,有機(jī)化學(xué)是專業(yè)基礎(chǔ)課程,藥學(xué)文獻(xiàn)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(xué)內(nèi)容涵蓋藥物的設(shè)計與發(fā)現(xiàn)、藥物合成原理以及文獻(xiàn)與外語的應(yīng)用,各門課程之間有機(jī)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(xué)中,藥物化學(xué)與有機(jī)化學(xué)課程設(shè)置的時間間隔較長,二門課程之間不注重交叉融合,使得學(xué)生在學(xué)習(xí)藥物化學(xué)的時候不能很好的回顧與理解與有機(jī)化學(xué)相關(guān)的知識點,嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)效果。為此,理論教學(xué)方面,有機(jī)藥物化學(xué)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(biāo)”的特色,整合原有課程內(nèi)容。藥物化學(xué)課程是該課程群的核心課程,我們以“新藥設(shè)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(xué)習(xí);有機(jī)化學(xué)是藥物化學(xué)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ),其上半學(xué)年課程側(cè)重化合物的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)原理,其下半年課程結(jié)合藥物化學(xué)中的藥物合成部分授課,側(cè)重藥物合成方法。通過有機(jī)藥物化學(xué)課程群的建立,促進(jìn)藥學(xué)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間的交叉融合,加深學(xué)生對大藥學(xué)的理解,拓展學(xué)生知識結(jié)構(gòu),提高知識的綜合應(yīng)用能力,有利于復(fù)合型藥學(xué)人才的培養(yǎng)。
2010年上半學(xué)年,我們以08級藥學(xué)專業(yè)學(xué)生為授課對象,實踐了有機(jī)化學(xué)課程中藥物化學(xué)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(jī)化合物的官能團(tuán)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(jī)化學(xué)與藥物化學(xué)的知識點進(jìn)行有機(jī)整合。在2010年下半學(xué)年,我們以07級藥學(xué)專業(yè)為授課對象,在藥物化學(xué)課程中,更加注重有機(jī)化學(xué)與藥物化學(xué)二門學(xué)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(xué)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(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)途徑、優(yōu)化方法、新藥設(shè)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(xué)生在新藥設(shè)計與研發(fā)方面的敏感度,提高對藥物發(fā)現(xiàn)的理性認(rèn)識。
2.2 實驗課程群的措施與實踐
在實驗教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)實驗課程過于從屬于理論教學(xué),以驗證課堂教學(xué)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(xué)內(nèi)容愈來愈深入,在教學(xué)實驗室里驗證課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容幾乎是不可能的,應(yīng)該重新認(rèn)識實驗課在藥學(xué)教育中的地位。為強(qiáng)化實驗課程,提高資源共享和使用效率,提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力,我們將有機(jī)化學(xué)實驗和藥物化學(xué)實驗整合成為系統(tǒng)的實驗體系,單獨設(shè)課,形成“有機(jī)藥物合成實驗?zāi)K”,使內(nèi)容有一定的連貫性及漸進(jìn)性,實驗教學(xué)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(xué)的學(xué)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(jī)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(qiáng)化實驗教學(xué),系統(tǒng)訓(xùn)練學(xué)生實驗技能;(2)原有的藥物化學(xué)實驗課程反應(yīng)類型較單一,我們對藥物合成部分實驗進(jìn)行了調(diào)整,刪掉環(huán)境污染大、反應(yīng)類型單一的實驗,加入環(huán)境友好、綜合性強(qiáng)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(shè)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(xué)實驗內(nèi)容重復(fù),不能充分體現(xiàn)綜合性與設(shè)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(xué)、藥物分析、藥劑學(xué)與藥理學(xué)的交叉融合,能夠使學(xué)生在實驗過程中了解藥物研究、設(shè)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(jìn)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(shè)計性實驗?zāi)苁箤W(xué)生得到實驗技能的全面訓(xùn)練,有助于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力,開闊學(xué)生的視野,增強(qiáng)藥品質(zhì)量意識,能對所學(xué)知識有系統(tǒng)性的認(rèn)識,能將各相關(guān)學(xué)科的知識融會貫通。
此外,我們注重實驗教學(xué)與藥學(xué)文獻(xiàn)與專業(yè)外語課程的結(jié)合,一方面用雙語進(jìn)行實驗教學(xué),講解實驗步驟及注意事項,強(qiáng)化專業(yè)詞匯的學(xué)習(xí)與積累;另一方面,讓學(xué)生通過查閱文獻(xiàn),自主設(shè)計藥物合成路線,并按照論文格式書寫實驗報告,加強(qiáng)文獻(xiàn)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(xué)方面,我們十分注重讓學(xué)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(xué)生科技創(chuàng)新實踐活動”[3],采取導(dǎo)師責(zé)任制,根據(jù)學(xué)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(dǎo)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(xué)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(jìn)行實踐教學(xué)。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(xué)生的實踐教學(xué)創(chuàng)造了良好的條件。我們定期組織學(xué)生到醫(yī)藥企業(yè)進(jìn)行參觀、學(xué)習(xí),讓學(xué)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(xué)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(shè)備、工藝流程等方面與公司生產(chǎn)技術(shù)人員進(jìn)行了學(xué)習(xí)交流,同時,相關(guān)指導(dǎo)教師對萘普生工業(yè)化投產(chǎn)進(jìn)行了技術(shù)指導(dǎo)。(3)開展“藥物研究、實踐與應(yīng)用”相關(guān)的講座。邀請國內(nèi)外學(xué)者、制藥企業(yè)研發(fā)人員來校進(jìn)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(qiáng)學(xué)生對職業(yè)的認(rèn)識和定位。
2.4 加強(qiáng)教學(xué)管理工作
我們不僅在授課內(nèi)容上進(jìn)行了改革,還在授課方式上進(jìn)行了調(diào)整。教研室所有專業(yè)教師都講授藥物化學(xué)與有機(jī)化學(xué)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(xué)科融合點。
我們根據(jù)課程群的教學(xué)內(nèi)容與特色,面對不同專業(yè)的要求,重新修訂了教學(xué)大綱。教學(xué)大綱明確提出“注重學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)”。堅持按照教學(xué)大綱進(jìn)行集體備課,討論授課內(nèi)容中課程之間前呼后應(yīng)的緊密聯(lián)系。為保證教學(xué)質(zhì)量,教研室內(nèi)部還設(shè)立了教學(xué)督導(dǎo)小組,對課程群的任課任課教師進(jìn)行教學(xué)評價,以提高整體的教學(xué)水平。
3 課程群建設(shè)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(xué)類大學(xué)生的培養(yǎng)出發(fā),打破行業(yè)壁壘及學(xué)科壁壘,建立大學(xué)生科技創(chuàng)新團(tuán)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(xué)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(xué)中心與實訓(xùn)基地,共同制定學(xué)生實踐教學(xué)培養(yǎng)方案,共同參與學(xué)生實踐能力的培養(yǎng),共同進(jìn)行新產(chǎn)品的研發(fā)及醫(yī)藥從業(yè)人員的技能培訓(xùn),將真正實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研的融合,可為徐州乃至周邊地區(qū)提供優(yōu)秀的教學(xué)、科技服務(wù)與產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化平臺,具有技術(shù)實力強(qiáng)、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(xué)生為骨干的實踐創(chuàng)新團(tuán)隊已與企業(yè)簽定橫向課題10項,總金額253萬元;進(jìn)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(xué)質(zhì)量
課程群的建設(shè)激發(fā)了教師進(jìn)行教學(xué)改革的積極性與主動性,師資隊伍的教學(xué)水平得到顯著提高,所取得的教學(xué)改革效果顯著。通過對學(xué)生的問卷調(diào)查表明,學(xué)生對于普遍反應(yīng)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(jī)制下培養(yǎng)藥學(xué)應(yīng)用型創(chuàng)新人才模式的探索與實踐”獲得2013年江蘇省教學(xué)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(xué)改革論文9篇。
3.3 人才培養(yǎng)
在教師指導(dǎo)下,學(xué)生獲得了3項江蘇省普通高等學(xué)校本??苾?yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(論文)優(yōu)秀畢業(yè)團(tuán)隊獎,獲得了3項江蘇省普通高等學(xué)校本??苾?yōu)秀畢業(yè)設(shè)計獎;學(xué)生參與發(fā)表了10篇SCI、EI收錄論文;2012年,學(xué)生獲得了3項國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目;學(xué)生多次在“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中取得了可喜的成績;2010級藥學(xué)專業(yè)本科生黃榮榮與吳彥等同學(xué)的“木犀草素對慢性不可預(yù)知性溫和應(yīng)激所致小鼠抑郁的改善作用”獲得江蘇省第一大學(xué)生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果(項目)交流會的參展邀請;大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊也參與基于企業(yè)需要的課題,與指導(dǎo)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(hù)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(xué)生的不懈努力,學(xué)生得到了學(xué)校和用人單位的廣泛認(rèn)可,并且有多名同學(xué)就業(yè)于合作企業(yè)。
我們依靠校企協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制,有效地開放校內(nèi)和校外科研實踐平臺,有效提升了學(xué)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(xué)生將赴新加坡國立大學(xué)攻讀碩士學(xué)位。
4 課程群的創(chuàng)新點
4.1 加強(qiáng)了學(xué)科間聯(lián)系,提高了教學(xué)質(zhì)量。課程群根據(jù)藥學(xué)各學(xué)科性質(zhì)和特點,在國內(nèi)藥學(xué)教育中率先提出以有機(jī)化學(xué)為基礎(chǔ),以藥物化學(xué)為目標(biāo)的的有機(jī)藥物化學(xué)課程群。課程群的建立改變了以往教學(xué)中各門課程聯(lián)系松散,缺乏統(tǒng)一完整的教學(xué)指導(dǎo)思想的狀況,突出了有機(jī)化學(xué)基本理論在課程群教學(xué)中的基礎(chǔ)服務(wù)作用,也突出了以藥物化學(xué)為目標(biāo)的課程指導(dǎo)作用,對藥學(xué)教學(xué)改革產(chǎn)生了巨大的推動作用。
4.2 能解決學(xué)生基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)中目的性不強(qiáng)的問題,提高他們的求知欲及對專業(yè)課學(xué)習(xí)的興趣,能加強(qiáng)學(xué)生在專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中深入對知識的掌握和理解,達(dá)到“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的培養(yǎng)要求。提高了藥學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量,促進(jìn)了師資隊伍建設(shè)、教學(xué)條件建設(shè),符合創(chuàng)新型藥學(xué)人才的培養(yǎng)目標(biāo),同時也為培養(yǎng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的醫(yī)藥兼?zhèn)涞膹?fù)合型藥學(xué)人才做出貢獻(xiàn)。
4.3 有機(jī)藥物化學(xué)課程群的建立,促進(jìn)了知識的前后呼應(yīng),相互滲透,提高總體教學(xué)效果。同時通過有機(jī)化學(xué)和藥物化學(xué)教學(xué)體系的結(jié)構(gòu)重組及實驗踐教學(xué)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(xué)模式,發(fā)揮教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用,樹立學(xué)生為教學(xué)活動的主體,促進(jìn)學(xué)生的主動參與,也促進(jìn)學(xué)生與教師的雙向交流,對學(xué)生進(jìn)行因材施教,促進(jìn)學(xué)生個性發(fā)展,對于培養(yǎng)學(xué)生各方面能力與綜合素質(zhì)起到極大的促進(jìn)作用。
5 總結(jié)
總之,有機(jī)藥物化學(xué)課程群的教學(xué)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(jìn)和總結(jié)。我們會在今后的教學(xué)中進(jìn)一步摸索和總結(jié)新的教學(xué)理念與方法,培養(yǎng)符合社會需要的藥學(xué)人才。
【參考文獻(xiàn)】
[1]徐進(jìn)宜,尤啟冬,姚其正.藥物化學(xué)課程群的改革與建設(shè)[J].藥學(xué)教育,2005,21(2):23-26.