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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇大學有機化學的重要性,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
[關鍵詞] 有機化學;緒論;教學;興趣
[中圖分類號] G423[文獻標識碼]C [文章編號]1673-7210(2011)04(a)-126-02
Design for introductory class medical organic chemistry
LI Shuang, WANG Haijun
(Qiqihar Medical College, Heilongjiang Province, Qiqihar 161006, China
[Abstract] Organic chemistry is a basic course in medical college. It is significant to learn organic chemistry. The introduction of organic chemistry is the first lesson to freshmen. It is important to them for the future study. Students understood the purpose of organic chemical by introduction “what is”, “what to learn”, “why to learn” ”how to learn” through our explaining of introduction class. Develop their interest in learning organic chemistry.
[Key word] Organic chemistry; Introduction; Teaching; Interest
有機化學是醫學高等院校開設的一門重要基礎課程,其教學目的是為了使學生掌握與醫學有關的有機化學的基本概念、基本理論及其應用知識等,對學好醫學知識有重要的作用,特別是為后續的生物化學、藥理學課程的學習打下必要的基礎[1]。但對于一年級的醫學生來說,他們往往未能了解有機化學課的重要性,常認為只要學好那些直接講授醫學知識的課程就行,而對有機化學課不夠重視,這給有機化學的教學帶來相當大的壓力。如何在短時間內激發學生學習有機化學的興趣,并不斷鞏固和增強這種興趣,筆者認為上好緒論課是關鍵。那么緒論課應該講什么、怎么講?結合幾年的執教經驗,為了使學生明確有機化學“是什么”、“學什么”、“為什么學”和“怎么學”這幾個問題,本文從有機化學緒論課如何設計與講授入手,為學生學好有機化學建立一個良好的開端[2]。
1 什么是有機化學
在講解這個問題時,不要簡單直接地給出一個抽象的概念,而要從教材內涵出發,引導學生。首先要簡單地介紹一下有機化學的發展史及成就。在講解這一發展史時可以引出“有機”一詞的歷史根源及它的建立和不斷發展過程。接著介紹一下不同時期對有機化學的發展做出重大貢獻的化學家。如首先將有機化學和無機化學分開的著名化學家柏哲里(Berzelius),打破生命力學說的韋勒(Wohler)、柯爾柏(Kolbe)和柏賽羅(M. Berthelot),提出分子軌道對稱守恒原理的有機合成大師伍德沃德(Woodward)和量子化學家霍夫曼(Hofmann)等。通過這一部分的介紹和學習,能使學生領悟到一門學科發展的漫長和艱辛及這些化學家熱愛科學,獻身科學的崇高精神,從中受到啟迪和教育[3]。
2 有機化學學習什么內容
這一部分主要是講解有機化學研究的內容。有機化學是研究有機化合物的組成、結構、性質及其變化規律的一門科學。我們主要研究的內容包括有機化合物的特點、分類方法、構造式的表示方法、有機反應的基本類型以及它們的物理性質和化學性質。這就是我們有機化學研究的范疇。通過講解有機化學研究的內容,不僅使學生明確了“學什么”的問題,還使學生對有機化學有了進一步的理性認識,對學生學好有機化學有著積極的促進作用[4]。
3 醫學生為什么要學習有機化學
通過前兩個問題的講述,學生對有機化學這門課有了初步的認識。接下來要向學生解釋的問題就是“醫學生為什么要學習有機化學”。討論這個問題主要是讓學生明確學習這門課程的目的。這部分主要是討論醫學與有機化學的關系。有機化學與醫學的關系非常密切。醫學的研究對象是人體的生命過程,人體是以生命物質為基礎構成的,而生命物質絕大多數是有機化合物,如糖類、脂肪、蛋白質和核酸等。生命過程本身就是無數有機化學反應的綜合表現,例如糖類分為單糖、低聚糖和多糖。血液中還有0.1%的葡萄糖,由血液輸送到全身,在組織中發生代謝,提供人體所需要的能量。糖原是由許多葡萄糖聚合而成的,人體能把多余的葡萄糖轉變為糖原儲存起來,需要時糖原再水解生成葡萄糖,以滿足人體需要。人的肝臟和肌肉中都儲存有大量的糖原。核酸是人體內一類含有磷酸基團的大分子化合物,它在細胞內常與蛋白質結合以白質的形式存在。一切生物體內均含有核酸。隨著醫學各學科的研究向分子水平的發展,越來越多的生命現象歸結為最基本的化學過程。再例如,某些疾病的發生與體內自由基的產生及消除的失衡有關;體內某些大分子的細微空間結構的改變可能是某些知名疾病的誘因。此外,有機化學還是研究藥物構效關系的基礎。近年來,隨著新試劑和新反應的大量出現,對生物的不對稱合成反應以及外消旋藥物的拆分方法研究已成為發展最快的領域之一。這部分內容的講解及舉例能使學生認識到有機化學無論對現階段其他醫學基礎課的學習,還是將來從事的臨床工作都有舉足輕重的作用,從而引起學生對學習有機化學的重視。
4 怎樣學習有機化學
有機化學是醫學院校的一門基礎課程,為后續的專業課程的學習打基礎,一般都在第一學年第二學期開課,面對的是剛剛邁入大學校門的新生。由于剛入大學不久,對大學和高中的區別,尤其是教與學的區別可能沒有深刻體會,會繼續用高中的學習方法。因此必須讓他們明白,大學開設的課程一般具有課本內容多,上課進度快、信息量大、輔導課和習題課少、自習時間相對較多的特點。要想盡快適應大學的學習生活,必須做到三點:刻苦、自學和掌握適合自己的學習方法。有機化學的學習方法很多,比如:歸納法、比較法、結構分析法、讀書指導法、理解記憶法、聯想記憶法、復習記憶法等。這些學習方法并不是對每個人都適應,因為自身條件和興趣愛好不同,所以一定要根據自身的特點而選擇適合自己的學習方法。教師在介紹這些學習方法時,應該結合具體實例進行講解。如介紹比較法時,可以結合甲烷、乙烯、苯、苯酚在一定條件下都能跟溴單質反應,但反應條件、反應現象、反應類型都不同,學習時進行重點對比,加深記憶[5]。介紹復習記憶法時,讓學生以烷烴或烯烴為原料合成羧酸及其衍生物, 再將羧酸及其衍生物制備成鹵代烴[6]。不管用什么學習方法,學生在學習有機化學過程中,都要抓住一條主線:結構決定性質,性質決定用途。
俗話說的好,好的開端是成功的一半,緒論作為有機化學的第一堂課,其作用不言而喻。如果能夠在緒論部分的學習中使學生明確學習目的、內容,激發學生對有機化學學習的興趣,將對后續的教學工作有很大的幫助。
[參考文獻]
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[關鍵詞]藥學專業;有機化學;教學改革
有機化學是研究有機化合物的組成、結構、性質、反應規律的一門學科,是藥學專業很重要的一門專業基礎課程,是生物化學、藥物化學、藥物合成、藥物分析、天然藥物化學等專業課程的重要基礎[1]。在教學中我們發現,有機化學的基本概念、基本理論和化學反應繁多且復雜,在課堂學習中學生感覺有機化學難記、難學且枯燥無味,甚至部分學生對有機化學課程產生厭倦情緒[2]。如何引導學生學好有機化學,為后續專業課程學習打下堅實基礎,積極探索教學方法,提高教學質量,是值得我們認真探討的問題。筆者結合近幾年教學經驗對教學方法進行改革探討。
1激發學習興趣,提高學習積極性
有機化學課程知識點多,結構性質多,反應多且易混淆,概念抽象,反應機理抽象難理解,讓學生在學習過程中感覺枯燥,難懂難學,易失去信心,從而產生厭學情緒。此外,地方院校的學生,基礎稍顯薄弱,在高中階段部分學生對化學就不感興趣,進入大學后對化學類學科還殘留一些不“感冒”心理。“興趣是最好的老師”,因此激發學生學習興趣至關重要。首先,我們在第一次課講講生活中的“衣食住行”與有機化學的關聯性。如一些食品安全問題都是由于此類化合物濫用引起的,比如“吊白塊”、“西瓜膨大增甜劑”、“面粉增白劑”、“反式脂肪酸”、“增塑劑”等[3];講講有機化學與藥學互相關聯的例子,比如磺胺類藥物的發現,簡述喹諾酮類藥物的構效關系等,這些能讓學生充分認識到有機化學在生活中的重要性,在藥學專業中的重要地位,從而讓學生從內心感受到學好有機化學的重要性。其次,可以講有機化學諾貝爾獎獲得者的勵志故事,從人文思想上陶冶學生,無形中會增加學生對有機化學的興趣與重視程度。最后,老師第一次上課在形象、教學內容、激發方式上要根據學生特點進行精心琢磨。比如,我院藥學專業學生化學基礎普遍相對薄弱,對有機化學有愄具心理,第一次上課適時鼓勵他們就顯得相當重要。現在的大學生平時學習積極性不高,普遍課前不預習,課后不復習,這樣容易造成知識點越積越多,學習越來越吃力,慢慢產生“放縱式”學習,這種現象值得我們深究。我們平時把學生分成幾個學習小組,多布置團體作業給他們,這樣無形中可增加團隊協作精神和能力,無形中促進他們要學習,不能拖團隊的后腿,從而保持學習積極性。此外,我們組織學生在課余時間進行有機化學學習交流會,由高年級學生分享學習有機化學的心得,談談沒有學好有機化學導致以后在學習藥物化學、天然藥物化學等專業課程時的困境,“前車之鑒”有一定的鞭策作用。提高積極性的方法還很多,根據實際情況靈活運用,會有不錯效果。
2改革教學內容,教學手段多元化
有機化學教學內容稍顯陳舊,這就要求我們對教學內容進行一些改革,以適應教學發展和創新藥學人才需要。首先,我們根據自身院校辦學特色并結合學生整體情況,對教學內容進行精講、略講與自學等不同層次進行分類。比如波譜解析的知識和糖、氨基酸、蛋白質等內容作調整。其次,對教學內容進行整合,如李霞[4]、劉玉梅[5]等人對有機化學教學內容的整合很有借鑒意義。我們借鑒前人的教學經驗,加以改進形成一套適合自身院校的教學內容。此外,在教學過程中緊緊圍繞藥學專業培養體系的特點,把藥物化學、天然藥物化學、藥物分析等專業課程知識與有機化學緊密結合,比如:講酚這一章時,講酚羥基性質,可以聯系藥物化學有酚羥基的藥物,讓學生課后去尋找歸納總結,然后再課堂討論總結,這樣既能豐富有機化學視野,又可讓學生體會基礎學科的重要性,從而提高教學效果。有機化學教學手段不斷發展,形成很多不同特色的教學方法。我們在教學中根據不同章節加以應用,形成多元化特色。如我們可以用案例教學法講馬氏規則,親核加成反應等;可以用啟發式教學法[6]講化合物的命名、性質等;采用多媒體,把一些抽象知識形象化,提高學生的認知效果;當然,傳統的板書教學方法也必不可少,特別是機理解釋,習題講解時,板書的現場推理,能更好地讓學生對知識點的理解掌握。當然,有機化學教學手段還很多,根據自身教學特色,創新性地結合應用,不斷提高教學質量。
3調查總結學生學習情況,科學建立試題庫
有機化學課程內容多,很多知識點易混淆,如果課后不復習,很容易學了后面的忘了前面的,達不到好的學習效果。為了平衡考察學生對知識的掌握情況,提高教學效果,我們建立試題庫。這樣方便學生課后利用試題對知識點深入了解,同時期末還可用來作考察學生的試題,這樣可以達到每屆平衡科學考察學生。我們建立試題庫,根據自身院校特色與學生綜合情況,調查總結學生學習情況,精心鉆研,每年不斷改進。首先,根據每屆期末考試試卷分析情況,對試題難易程度、得失分情況、題型變化、知識點掌握等作個匯總,逐步建立題型多樣的試題庫。其次,通過發放問卷調查,調查學生對知識點的理解,掌握情況,對某些知識點講解所用教學方法,容易混淆的知識點等作個匯總,根據教學大綱要求科學平衡建立試題。再次,讓學生參與建立試題庫,根據他們在學習過程中容易混淆,容易忘記,難于理解的知識來出題,然后老師篩選出一套試題庫,這套試題庫用于學生以練題促進對部分知識點的理解掌握。通過學生出題,可以提升他們的學習能力。
4創新實驗教學,優化考核方法
有機化學是理論和實踐很強的一門課程,通過實驗教學不但可豐富理論知識,還可提高學生動手能力和思考、發現、解決問題的能力,因此實驗教學在有機化學教學中起著重要作用。但如果學生做實驗按照實驗指導書按部就班進行,實驗效果并不好,學生的積極性和主動性普遍不高。為適應藥學人才培養發展需求,提高實驗課教學質量,我們對實驗教學進行試探性改革。首先,精選實驗內容,改編部分教學內容。有些實驗內容陳舊,我們根據藥學專業,把部分有機化學實驗進行改編。其次,安排綜合性實驗,開設創新性實驗。有機化學與其他課程有交叉滲透,我們會開設綜合性實驗,指導學生完成。最后,為進一步提升實驗教學質量,豐富教學內容,鼓勵教師對實驗內容和方法進行改革。我們有機化學考核分為平時成績、實驗成績、期中成績和期末成績。我們可以科學創新改革,建立多元化考核體系。首先,可以在平時成績這一塊增加比重和考核類別。如課題討論、課后習題、小組討論、團隊作業(PPT形式)、調查總結報告等,這樣不斷促進他們學習,慢慢提高學習積極性。其次實驗成績,我們對平時的動手操作和實驗結果很重視,把它作為實驗成績考核的一部分,這樣無形中讓學生平時增加對實驗的重視程度,起到好的實驗效果。期末時,我們會組織實驗操作考核,這樣可以培養學生平時實驗動手能力的培養。期中成績,我們在教學中段進行期中考試,作為階段性考察學生學習情況。現在的學生較懶散,有中段考核,在一定程度上能讓他們保持學習積極性。有機化學隨著藥學專業學科建設的發展而不斷發展,為適應社會發展需要,培養創新藥學人才,我們必須對有機化學教學不斷創新改革。在教學中,根據不同院校辦學特色與學生綜合情況,不斷總結教學經驗和理念,不斷豐富課堂文化,在改革探索中形成特色教學體系。如何更好地促進有機化學教學發展和改革創新從而提高教學質量,培養創新人才,需要教學工作者進行長期深入研究。
參考文獻
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關鍵詞:有機化學;教學模式;教學效果
課堂教學是學校最基礎、最核心的教學工作,是培養人才過程中的重要環節。課堂教學是實現人才培養目標的途徑之一,教學質量直接影響著人才培養質量的核心因素。有機化學作為應用化學專業的一門重要基礎課,通過學習有機化學的基本概念和理論,有機化合物的結構及性質,有機化合物的合成及相互之間的轉化[1],可以培養學生正確選擇有機化合物的合成、分離提純,及時掌握現代有機合成分離鑒定的手段以及提高分析問題、解決問題的能力。但有機化學內容繁雜,加上一些理論較為抽象,不少學生反映有機化學比較難學。目前我國處于進一步深化教育改革、提高教育質量的階段,在課堂教學中如何真正做到以學生為主體、以教師為主導,在傳授基本理論知識和技能的同時,培養學生的創新意識和能力,提高教學質量,是近幾年河南工業大學有機化學教學團隊一直在探討的重要課題。團隊根據多年來有機化學課程的教學經驗,結合河南工業大學應用化學專業的特點和學生的實際水平,對有機化學課堂教學進行了深入研究和探討。
一、根據專業培養目標,進行明確的定位
同一課程在不同的大學以及不同的辦學層次應該有不同的培養目標,其教學內容、學時和教學方法等也應有不同的定位[2]。河南工業大學應用化學專業是介于化學和化學工程與工藝之間的專業,培養理工結合,以工為主的應用型人才。諾貝爾獎獲得者李遠哲教授說過:“應用科學的研究要想真正解決工業上一些比較重要的科學問題,必須要有非常良好的基礎訓練”,因而應用化學專業培養的人才必須有堅實的理論知識和解決實際問題的能力。根據應用化學專業人才培養目標,結合現在的學生具有多元化價值觀的實際情況,在有機化學教學目的和要求上進行了改變。
這就要求基礎課教師在教學過程中不僅要傳授相關的基礎知識,將該課程及其所在學科的最核心內容展示出來,更要注意傳授基本的思想方法,注意培養學生用科學的思想方法去分析、認識、歸納、總結知識的能力,讓學生切實感受到有機化學課程及學科的魅力及精華所在。為了達到這一目的,我們必須將授課內容與專業培養目標聯系起來。同時,隨著近些年招生人數的增加,學生基礎參差不齊,但學生都是可以培養造就的。因而教學中要注意到學生的個體差異,通過分層教學、能力分組、抓兩頭帶中間等教學組織形式,既能適應個別差異又有較高效率實現最優發展、面向全體,以達到良好的教學效果。
二、構建學生為主體,教師重引導的教學模式
現代教學理論認為,教師在教學活動中應是組織者、引導者;學生是學習的真正主人,教學的成敗往往取決于學生參與學習的主動性[3]。有機化學教學的根本目的是在傳授有機化學基本知識的同時,不斷提高和培養學生的專業素質。要想達到這一目的,就要用學生自學為主,教師講授重點、難點為輔的教學模式,而不再是以教師講授為主的傳統教學模式。在教學中教師應是教學活動中的編導,要創設各種情景和條件,引發學生的主動性和創造性,引導學生自學,善于提出問題讓學生思考;同時要尊重學生,信任和鼓勵學生,培養學生的問題意識。如教師可以選取新反應較少的取代酸、雜環等章節,鼓勵學生充分利用圖書館等平臺查閱資料,在學生先自學總結的基礎上,要求學生寫出教案并指導其修改后,由學生作為教師進行講授,以充分調動學生的積極性和主動性,鼓勵學生主動獲取知識、應用知識解決問題。開展學生共同參與、分組討論的課堂教學活動,以培養學生的創新意識,提高教學效果。也可以提前指定內容讓學生在查閱文獻資料的基礎上,與其他同學進行討論,最后以講座或報告的方式進行匯報交流。這種以學生討論為主的學習方式,不但有利于學生對有機化學課程所學知識的理解,也能加深對化學發展及有機化學對人類生產生活的重要性的認識,有利于提高學生的科學素養,激發學生的社會責任感,培養學生的團隊精神。通過課堂教學和自主學習的合理分配,讓學生積極主動參與,教師還可以根據學生反饋的信息及時調整自己的教學。這些成為學生自主獲取知識、提高學習效率、深化理解書本知識的手段,是提高教學效果非常有效的方法。
三、理解學科特點,引導學生掌握學習方法
有機化學作為一門獨立的學科,其研究對象為有機化合物,“結構決定性質,性質反映結構”[4]。在有機化學課程教學中,一是要教會學生根據有機化合物的結構理解、歸納有機化合物的性質與反應;會通過性質與反應確認有機化合物的結構。這就要求教師在教學過程中要善于由結構推導出性質,將化合物的性質反應與其結構特征緊密聯系起來。例如:通過分析醛酮中化學鍵的特征,可以理解其結構并歸納出其性質。醛酮的官能團是碳氧雙鍵即羰基,所以醛酮的性質主要由羰基決定。我們在講授同系列的化合物時,應注意找一種有代表性的化合物,著重講解它的結構以及結構與性質之間的聯系后,再歸納出這類化合物的通性。同時,要求學生在學習有機化合物的性質時,不能拋開有機化合物的結構孤立地羅列、記憶性質與反應,而應該緊緊抓住主線:結構性質用途制法一系列物質,從而系統掌握有機化學的知識。二是要在課堂教學中注意引導學生學會運用“相似類比”的學習方法。“相似類比”是識記知識,掌握及應用有機化學知識的重要方法之一,可以幫助學生了解掌握各類有機化合物的相互聯系和彼此間的異同,不僅能提高學生對有機化學知識的科學性與系統性的認識,而且有助于理解和掌握有機化學的基本內容。例如:烯烴和醛酮的官能團分別為碳碳雙鍵和羰基,結構相似,二者都由一個σ鍵和一個π鍵構成,屬于不飽和化合物,因而醛酮像烯烴一樣易發生加成反應、α-H的反應;但碳碳雙鍵是非極性鍵,而醛酮的碳氧雙鍵中氧原子電負性大是極性鍵,因此烯烴碳碳雙鍵易發生離子型親電加成反應,而羰基上的加成反應是親核加成。同時,醛和酮的結構相似但也有區別,醛有一個氫原子直接與羰基碳相連,能發生氧化反應等,而酮通常情況下不發生此類反應。通過“相似類比”的方法,尤其是對于容易混記的有機化學知識能夠得到清晰認識,這樣既會增強記憶效果,又會掌握得比較準確。
四、合理運用新知識,提高學生學習興趣
在有機化學教學計劃的安排上,我們教學團隊結合學生的實際情況,選用教材上的內容作為參考,在教學中注意保持課程體系自身的科學性、邏輯性、系統性和完整性,并適當地引入和社會實際相關的知識成果來豐富教學內容。如,在有機化學中講到酯化反應和苯環上親電取代的烷基化反應時,傳統上分別用硫酸、路易斯酸等作為催化劑,但在實際工業生產中存在腐蝕設備、污染環境、后處理復雜等問題。現在新型的催化劑如固體雜多酸、活性生物酶等對環境友好且原子經濟化已被廣泛使用。還有根據諾貝爾化學獎獲得者Crutzen等在臭氧層空洞方面的最新研究成果來引入有關自由基、鏈反應和光化學反應中的一些知識等,不但激發了學生的學習興趣,還幫助學生理解學習有機化學的實際意義;與此同時,還可以結合溫室效應、蘇丹紅一號以及三聚氰胺等事例進行講解,這樣既培養了學生的環保意識和社會責任感,還提高了學生學習的積極性和興趣。
五、分析課程內容,選擇合適的教學手段
現在課堂教學方式不再是單一的以教師用粉筆寫板書的方式來進行,多媒體由于其生動、形象的教學效果得到了廣泛的應用。那么,如何把板書方式的傳統教學手段與多媒體的現代教學方式有機地結合起來,從而提高學生的學習興趣就顯得尤為重要。多媒體教學因其包含信息量大,為教學提供了圖形、聲音和語言等而表現出逼真動人的效果,從而使教學內容更加豐富多彩且富有吸引力;有機化學中的重點和難點如有機化合物的空間立體結構、有機化學反應歷程等內容,學生感到比較抽象,只用傳統的板書教學手段來講述,學生難以理解掌握,但用多媒體教學可以通過動畫放映等形式使微觀內容宏觀化,抽象內容形象化,從而更有利于學生理解掌握化學變化的本質。但多媒體信息量大,如果處理不好,反而不利于課堂上生師互動反而可能不如傳統教學。結合實際情況我們有機化學教學團隊開發了適合我校應用化學專業的有機化學課件。在教學中并不是每一節課都使用多媒體授課,而是從有機化學課程的實際出發,從學生的實際出發,注意將多媒體教學手段和傳統板書教學方式在課堂上有機地結合起來,充分發揮學生的主體地位、教師的主導地位,加強了學生對于重點難點知識的理解,從而有效地提高了有機化學的教學效果。此外,網絡課堂作為輔助教學手段也是傳統教學模式的有效補充,把好的教學課件和豐富的教學資源進行共享,不僅加強了教師之間的溝通和交流,也拉近了師生的距離;既鞏固了課堂所學知識,又培養了學生對新知識的關注和探討。
六、加強交流學習,提高教師的業務素質
“教學永遠是一門缺憾的藝術”。教師要通過多種途徑加強交流學習,不斷提升自身業務素質。一是不斷自我反思,提高自身素質。不斷對自己的教學進行自我觀察、自我調節和評價后提出問題,以促進教學能力的提高。學無止境,教無止境,教案要不斷修改,要經常調整。要從教學問題研究入手,通過自我反思,重點分析影響教學有效性的各種教學觀念,尋找解決問題的對策,以提高課堂教學效果。二是組織觀摩課,并進行交流。“他山之石,可以攻玉。”在觀摩課中,分析其他教師的課堂教學組織情況以及這樣組織教學的效果;將自己的課堂教學環節和教學效果與他人相比異同之處在哪,從他們的教學中受到什么啟發等。開放互動的研討能夠促進教師更有效地進行反思,促使把實踐經驗上升為理論。三是開展教研活動,發揮教學團隊作用。如進行集體備課,可以使教師共同交流教學經驗,也可邀請學校中富有經驗的老教師、優秀教師開展講座,并加強聽后的交流與切磋。加強交流,促進課堂教學的改革,把教研活動不斷引向深入。鼓勵大家參加校內外的各種研討活動,掌握新的教改信息,把握新的動態。此外,教師也要參與科研工作,不斷了解學科前沿和掌握新的學術成果,并運用到教學中,做到精益求精。
總之,“國家興盛,人才為本;人才培養,教育為本。”教師是實現學校教育目的的主要力量,如何提高應用化學專業有機化學教學質量是我們需要不斷研究的問題。在教學過程中,只有不斷提高自己,不斷改革創新,將教學內容與教學手段、教學方法有機地結合在一起,才能讓學生學會思考問題、分析問題的方式方法,,從有機化學角度解決問題的技巧,讓學生領略到有機化學這門學科的內涵,從而達到教學目標。
參考文獻:
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關鍵詞:生命科學;有機化學;教學質量;教學任務
一、根據教學內容,將生命科學的例子運用到教學中
有機化學在生命科學專業中具有十分重要的作用,所以首先要讓學生知道為什么要學習這門課程。一個人只有知道為什么要做一件事情,才會尋找辦法、激發潛能。對于生命科學專業的學生來說,總有一個疑慮:為什么一定要學習有機化學知識呢?有機化學知識在生命科學上能用得到嗎?如果存在這些疑慮,勢必會影響到有機化學的學習效果。因此,教師應該掌握化學與生命學科方面的綜合知識,并融合在課堂講解中。如在講解“乙醇氧化反應”時可給學生介紹乙醇在人體內的生物轉化過程,使學生能感受到所學有機化學與本專業的銜接性,從而明確有機化學作為基礎課的重要性,使學生在課堂中保持高度的興趣和旺盛的精力來完成學習任務。
二、改革教學方法,將多媒體教學手段應用在教學中
為了保質保量地完成教學任務,除了優化教學內容、改進教學方法外,更新教學手段也是重要措施之一。多媒體技術輔助教學作為一種新型的現代化教育模式和手段已經逐步應用于教學領域。多媒體教學是由教師主導的,但并不是以教師為中心,而是把“教”建立在“學”的基礎上,踐行教書育人的宗旨,實現學生的主體地位,促進學生的全面發展。在教學過程中,學生不應是消極被動的“主體”,而應是“學”的主體。運用多媒體教學技術,展示分子的立體結構,實現對有機化學反應過程和反應機理的動態模擬,把某些微觀的、抽象的內容(如原子軌道、分子軌道等)具體化、形象化、生動化,有利于增進學生對所學知識的理解和記憶,有利于學生想象力和思維能力的培養。
三、關注學術動態,將學術前沿引入教學中
當今世界,科技迅猛發展,科研成果日新月異。有機化學雖然是一門基礎學科,但它滲透到生命科學、科學研究、日常生活的方方面面,隨著時代的發展而發展的。因此,為了拓寬學生視野,我們可緊密結合科研,將研究成果穿插到教學當中。如向學生介紹近年來諾貝爾化學獎的情況,尤其是與生命科學相關的方面;結合自己的科研項目和研究成果向學生講述與教材相關的最新科研進展。“教而不研則淺,研而不教則空。”要讓教學與科研緊密結合起來。如當講到“糖、蛋白質的結構和功能”時,筆者結合“懷山藥的藥用成分和它的保健功能”的科研成果,使學生理解更加深刻,同時對學生綜合運用知識解決問題的能力和科研創新能力的培養起到促進作用。
四、完善成績評定形式,將多種考核方式應用到教學中
有機化學的成績評價分為平時成績和期末考試成績。平時成績的考核機制有助于培養學生自主學習能力,提高學生的課堂參與能力、分析問題能力和創造能力。平時成績的考核主要分為學生考勤、課堂表現、作業、總結和單元測驗。考勤是一項繁重的工作,由于課時緊張,堂堂點名檢查考勤是不現實的,為此,可結合所授內容,靈活地安排兩三道小題目,要求學生在課堂上做出答案并交上,如此可同時考察學生的學習和出勤情況,實屬一項兩全其美的舉措。每章從課后題中精選一部分留為作業,鼓勵學生通過作業發現問題,提出不同的解題思路。鼓勵學生利用作業本與老師加強聯系,將疑問寫在作業本上,共性的問題在課堂上抽出一定時間統一解決,個別同學的問題利用課間休息時間來解決。要求學生自己分章節進行書面總結,學期末交上總結,作為學生平時成績的一部分。為了充分體現學生的自主性,期末考試題目設置部分選做題,這也有助于提高學生的學習積極性。
總而言之,充分結合生命科學的內容和知識,緊密聯系生命科學領域的發展動態,通過靈活多變的教學方式和方法,使老師和學生互動起來,不僅可以豐富課堂教學內容,而且能夠提高學生學習興趣,提高教學效果,因此在今后的教學中應予以加強。
參考文獻:
關鍵詞: 實驗教學方法 有機化學實驗 動手能力 創造意識
化學是一門以實驗為基礎的學科,其中有機化學是高等院校中化工、醫學、制藥及相近專業的一門重要基礎課[1]。隨著有機化學研究和應用的深入發展,要求學生掌握的內容不斷增加,這對有機化學教學提出了新要求。化學實驗課是實施全面化學教育的一種最有效的教學形式。實驗是一種學生認識客觀世界,了解生產、生活實際和社會問題的工具,是十分重要的教學內容[2]。近年來,筆者多次承擔有機化學實驗教學工作,對教學方法和實驗成績考核方面做了一些經驗總結,認為在教學方法方面:將所學實驗內容和科研及當下社會問題有效結合,重視培養學生的學習興趣和創新意識;在實驗成績考核方面:注重對學生實驗過程的操作考核和做好課后實驗總結督促學生的每一個實驗環節,有效培養他們的動手能力。
一、教學方法方面
根據有機化學實驗課程的教學大綱,詳細闡述所學實驗的目的和意義,不是簡單地照搬,照讀書本上簡單的目的,要深入擴充該實驗的重要性,擴展應用領域及其在社會生活中的應用實例。讓學生了解學科發展與科技創新的前沿領域,進而受到良好的科技氛圍的熏陶,培養學生的濃厚實驗興趣。例如:在學習茶葉中咖啡因的提取這一實驗時,首先介紹學生日常熟知的各種茶葉,然后提問茶葉中的主要成分有哪些,隨后引入學習的主題一咖啡因。然后具體介紹咖啡因在茶葉中所起的作用,比如:咖啡因能使中樞神經系統興奮,能夠增加警覺度,使人警醒,有快速而清晰的思維,集中注意力和保持較好的身體狀態。咖啡因具有刺激心臟、興奮大腦神經中樞和利尿等作用,它也是復方阿司匹林(APC)等藥物的重要組分[3]。告訴學生適量飲茶對人體是有益的。同時要告訴學生大劑量或長期使用咖啡因也會對人體造成損害,特別是它也有成癮性,會引起陣發性驚厥和骨骼震顫,損害肝、胃、腎等重要內臟器官,誘發呼吸道炎癥、婦女乳腺瘤等疾病,甚至導致吸食者下一代智能低下,肢體畸形。從兩方面讓學生更進一步了解咖啡因。因此,有效提取茶葉中的咖啡因具有重要意義。隨后,可以繼續引申,很多中草藥活性組分大部分也要從天然植物中提取。可以再舉例,如:青蒿素是從黃花蒿中提取分離得到的一種化合物,是目前世界上公認的最有效治療腦型瘧疾和抗氯喹惡性瘧疾的藥物青蒿素。緊接著自然提到青蒿素治療瘧疾的發現者屠呦呦――第一位獲得諾貝爾科學獎項的中國本土科學家。全方位多角度地挖掘一切和實驗相關的人、事、物,不斷向學生傳遞實驗的正能量。鼓勵學生在生活中善于發現,善于創造,更要珍惜每一次實驗。這樣有意識地把實驗學習和社會生活聯系,不僅激發學生實驗的興趣,而且培養學生的創新意識。
二、實驗考核方面
對學生實驗課程學習進行考核,是實驗教學中的一個重要環節,也是實驗教學改革的重要手段。在實驗中我采取了課堂考核、課后考核和期末考核相結合的考核方式。第一部分是課堂考核,包括簽到、操作考核、簽退、產率考核等。簽到即每一位學生按照學號依次簽到,排除代簽名;此外,實驗過程中不定時檢查操作是否規范;最后,實驗做完之后需要簽退,即學生實驗完成后需到老師處按照先后順序登記,這里主要考察學生的實驗效率、合成的產品及產率和儀器的后處理。第二部分是課后考核。主要包括學生的每一次實驗的預習情況、實驗完成的報告撰寫情況,其中每個人還要寫實驗總結,字數不少于一百五十字,主要總結實驗成功的經驗和失敗的原因分析。最后期末考核包括實驗基本理論方面的筆試與基本操作綜合評估。這樣,不僅調動了學生的實驗積極性,而且促使學生更重視有機化學驗課。
通過對大學有機化學實驗教學過程中實驗教學方法和實驗考核的探索,筆者將理論聯系實際,全面分析學生,注重培養學生的創造意識和動手能力,以期實現化學實驗教育的培養目標。但是,隨著有機化學的發展,有機化學實驗教學應當與時俱進,這對從事有機化學實驗教學的教師而言,任重而道遠[4]。
參考文獻:
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[關鍵詞]有機化學 綜合能力 教學方法 教學手段
有機化學是化學類以及與化學相關專業的重要基礎課之一,也是學生后續專業課的基礎課程。多年來很多高校教師都致力于有機化學教學改革探索[1-5]。為了適應教育部“卓越工程師”的培養目標,如何在有限的學時內提高學生的學習興趣、提高他們對概念和方法的理解能力,是我們在教學過程中一直致力要解決的問題。有機化學的教學內容主要是有機化合物的結構和性質的關系及其相互轉化的方法,而其中的有機反應的基本規律、機理及影響因素等則是讓學生掌握這種關系之間的聯系是如何建立起來的。在有機化學的教學中,不僅要講清基本概念和基本理論,而且還要讓學生懂得如何來建立這些概念和理論的化學方法、思維方法。本文主要闡述了作者在多年的有機化學教學中,采用多種手段來提高學生的學習興趣、提升教學效果。
一、知識點的融會貫通
提到有機化學大多數同學都會說:內容好多,好難學!這主要是同學們在學習的過程中往往是單一地去記知識點,而不是去找到其中的規律。數學、物理有規律可循,對于有機化學的學習同樣是這樣。我們會從某類化合物的結構出發,推導出它所具有的性質,然后再講解具體反應。另外有機化學對于知識點的掌握,很大程度上取決于應用,多用,自然就熟記了,就不會覺得難,那么在有限的學時內,要達到這一要求,就需要在授課過程中頻繁運用知識點。
1.結構決定性質
在講授某一類化合物的性質前,我們會從它的結構出發,推測它可能具有的性質,這樣同學對這一類化合物的總體性質有一個大概的理解。例如:我們再講到醛酮這一章時,我們會從最基本的電負性開始,由于氧的電負性比碳大,必然導致碳氧雙鍵的電子云偏向于氧,那么使得氧顯電負性,而羰基碳顯電正性。這樣同學們就能理解羰基碳容易與親核試劑發生加成反應。接下來吸電子誘導效應可沿著碳鏈傳遞,那么就導致α碳上的氫具有弱酸性,容易被強堿奪去。一旦被強堿奪去,那么α碳上則帶有負電荷,這個負電荷會與旁邊的碳氧雙鍵形成p-π共軛體系,形成了烯醇式負離子,就形成了烯醇氧負離子和α碳負離子兩個共振式。這樣同學們就可以理解除了α碳具有親核性之外,羰基氧可以作為親核試劑進行反應。這樣同學們就能記住對于羰基化合物,發生反應的位點可以是羰基的親核加成反應,或者是α碳的烯醇負離子作為親核試劑的反應。
接下來再講親核加成和α氫的反應,就容易多了。
2.最大限度地將知識點融合在一起
大家都知道有機化學各類化合物之間都有著或多或少的關聯,往往我們在學習一種化合物的性質和反應時經常用到其他類化合物的性質和反應。比如我們講到醇,醇的制備就要用到了鹵代烴的堿性條件下水解反應、烯烴的水合等等。以往這些知識都是老師總結好的,或者有的教材上直接給出的,但是同學們僅僅是學過、看過,沒有真正去理解這些制備跟前面化合物或者后面要講的化合物之間的聯系。在講課過程中我們就要同學們自己來總結,醇的制備方法有哪些?在給同學們復習以前學過的知識的同時,又讓他們知道了這幾類化合物之間的聯系。再有講到醇的親核取代反應時,我們會將鹵代的親核取代反應與之進行對比,這樣同學們會覺得:醇的反應跟鹵代很像啊,那么鹵代的親核取代反應和消除反應掌握后,那么醇的反應就迎刃而解了。再如我們講鹵代烴會講到有機金屬試劑―格氏試劑的應用,這個問題會提到格氏試劑與醛酮的反應,那么我們就把醛酮的親核加成反應在這里做了講述。當講到醛酮部分內容時,再進行講解并加入例題進行鞏固,那么這部分內容就很容易掌握。
3.潛移默化講授知識點
有些知識點我們可以進行單獨講解,但收效不好,因此我們將這樣的知識點融入到平時章節的教學當中,這個知識點就會反復被提及并使用,學生學起來就非常輕松。例如對于有機化合物的合成設計這一部分內容,幾乎所有的教材都是放在了二羰基化合物這一章的后面來講的。我們曾經按照教材上進行講授,發現學生對著一塊的內容很難掌握,于是我們將這一部分內容融合在每一章里面,我們在講到這一類化合物的合成時,會給出很多例子或者以課后題目為例進行鞏固練習,我們就利用合成設計這章的方法―反合成分析進行講解。剛開始學生不理解為什么會這么做?讓他們自己做題目的時候也無從下手,但我們從第二章烯烴開始,就讓同學們接觸到這一方法,那么到了課程結束,幾乎所有的同學都可以利用反合成分析的方法來解決合成題目了。
二、教學手段的多樣化
1.多媒體與板書同時應用。
多媒體教學已經是目前主要的教學手段,它極大地節約了板書時間,使得上課內容信息量大增,就可以將大量的例題運用其中,起到鞏固知識點的作用。但它也有不足之處就是多媒體演示速度快,往往有些同學不能很好地理解。而板書剛好彌補了這一不足,對于重要知識點,我們通常板書和多媒體同時應用。在板書地書寫過程中也是同學們認真思考的過程,只有經過思考才能提出問題,這樣老師在講解過程中同學們就能很好地理解知識點了。
2.分子模型的應用。
這一手段在講述立體化學這一章起到了重要的作用。環己烷的椅式構象,利用分子模型可以很直觀地看出a鍵、e鍵,以及a鍵、e鍵之間的相互轉化,同時在環上的取代基的順反異構現象就迎刃而解;在手性碳的命名中,利用模型來解釋如何確定手性碳的構型是R型還是S型[6];在寫Fisher投影式時,如何解釋豎直方向的兩個基團是朝黑板面里面的,橫向兩個基團是指向黑板面外的,有了模型同學們會覺得這個問題很簡單。
3.充分利用網絡資源。
網絡的存在可以將教學拓展到課堂之外,多媒體教學的利用使得課堂信息量大增,有些內容同學們并沒有很好的理解、掌握、消化和吸收,我們將多媒體課件上傳至網絡,同時開展了網絡答疑交流。建立網絡交流最初的目的是教師利用課外時間幫助同學,幫他們解決學習過程中出現的問題。在進行網絡交流過程中,我們發現不單單我們授課教師在幫助同學解答疑問,對于有些問題同學們自己會討論交流,老師只是起到了一個引導作用。在他們討論的過程中我們發現同學們思考的問題,有部分是我們在教學過程中很少能考慮到的問題,同時達到了教學相長的作用。
4.課后作業找出弱點,強化練習
大學教學很大程度依賴于同學們的自學能力,除了網絡交流答疑外,課外作業有利于授課教師了解學生對于知識點的掌握情況。我們會根據大綱要求給學生布置一定量的課后作業,教師會及時批改,可以發現哪些知識點同學們掌握的比較好;哪些知識點掌握的不好,可以針對性地進行講解,針對性給出相應的練習,讓學生鞏固學習。
三、教學方法的多樣化
興趣是最好的老師,但大多數同學在學習《有機化學》課程時都有一種畏難心理。如何幫助同學們克服這一心理,提高他們對這門課程的興趣,在教學過程中至關重要。
1.利用生活中的實例來激發他們的興趣
食品安全問題是當前比較熱門的一個話題,我們在講解有機化學這門課程的重要性時,會將食品添加劑內容引入進來。將同學們平時經常吃的零食的包裝袋給同學們看看它們的配料表,給他們講解相關的食品添加劑的作用,比如苯甲酸鈉是防腐劑、BHT是抗氧化劑等等。當然我們會告訴同學們在食品安全級別內添加這些添加劑對于人們對身體健康是無害的,只是為了增加食物的色香味,讓吃食物的人有一種愉悅感。了解了有機化學在日常生活中的用途,學習過程中就不是單單為了學分而學習了。
在講到烯烴時,我們會給同學們講吃大蒜后,很多人覺得嘴巴里的大蒜味道很難聞,為什么呢?因為大蒜素是一種含硫的烯烴,它是讓我們嘴巴里留有氣味的罪魁禍首!那么如何出去這個味道呢?這個問題可以留在后面講醇醚的時候解答,留一個懸念;也可以直接講有機硫化物的只是簡單介紹,并告知最簡單的方法就是喝點牛奶,就可以消除這個味道。
日常生活中這樣的例子有很多很多,我們可以充分利用它們來為我們的教學服務。
2.啟發式、提問式教學
啟發式教學方法我們需要在基礎理論知識講解之后采用的,掌握了基礎理論知識,在講授化合物的性質的時候,我們就可以采用啟發式教學,讓同學們自己來分析這一類化合物可能具有哪些性質?例如在講醇的化學性質的時候,我們會引導同學們根據電負性差異,來分析醇可能具有的化學性質:氧原子的電負性比碳的大,那么就可能導致氧和碳共用的一對電子的電子云偏向于氧原子,這就導致碳原子略顯電正性,那么它就可以和顯電負性的基團發生反應。這樣啟發學生,讓他們自己分析出化合物的性質,比我們直接講授結論更有利于同學們記憶。
在教學過程中始終使用提問式教學,化合物之間都是相關聯的,在講授過程中也是前后密切相關的,因此在講課過程中,經常使用提問式教學方法來幫助同學們鞏固前面講過的相關知識,這樣既鞏固了前面的知識,又達到了知識點的交叉關聯,有利于學期末知識點的總體融合,起到了事半功倍的效果。
3.課堂練習鞏固知識點
有機化學的學習,要想很好地掌握知識點,還要有相應的練習跟上。課后的習題是為了課后同學們自己復習鞏固來用的,那么如何知道同學們上課是否已經掌握了相應的知識點呢?我們在課堂上,對于重要的知識點內容,都配有一定量的課堂小練習,通過這個小練習,教師可以很好地知道班級里大概有多少同學已經很好地掌握了,有多少同學還沒有掌握,那么就可以根據情況對相應的知識點在進行詳細講解;同時教師可以根據上課同學們掌握的情況,將課后的相應部分的習題留給同學們自己做,達到進一步鞏固的目的。
在當前綜合能力培養的前提下,通過以上方法和手段我們不但提高了學生對于有機化學的興趣,使得看似很難的問題,讓同學們學會了如何去學習它、攻克它,同時也培養了他們利用學過的基礎理論來分析問題、解決問題的能力。當然還有其他資源有待提高他們的利用率,尤其是網絡資源,我們現在正著手建設我們的有機化學教學網站,希望能通過網絡進一步提升我們的教學效果,使學生們的綜合能力得到進一步提高。
[參考文獻]
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1.精選實驗項目,滲透綠色化學觀念
在選擇實驗時,確保內容上與理論相呼應,除了培養學生研究自然科學的正確態度與思維外,更有利于驗證理論。充分考慮各專業的培養目標,根據不同專業對有機化學的需求安排教學項目,例如針對生物工程和化工工程的學生,對學生進行了基本操作技能的訓練,要求掌握玻璃管的簡單加工,玻璃儀器的清洗與干燥,常用玻璃儀器的裝配和拆卸,加熱和冷卻,回流、蒸餾、萃取和洗滌、重結晶和過濾、液體和固體有機物的干燥,沸點和熔點測定和溫度計的校正,同時還開設了環己烯的制備以及環己酮的制備兩個合成實驗;而對于應用化學與高分子化學專業的學生,增加了乙酸乙酯的制備、甲基橙的制備以及呋喃甲酸和呋喃甲醇的制備這三個合成實驗項目。另外,在實驗室條件允許的條件下,提供了一些開放性的實驗項目,例如電化學還原馬來酐合成丁二酸、微波法合成二苯甲酮、超臨界二氧化碳流體萃取南瓜籽油、相轉移催化法制備苯甲醇以及納米二氧化鈦薄膜催化氧化降解苯胺,鼓勵學有余力的學生在教師的指導下利用課余時間查閱文獻,設計實驗方案,裝配反應裝置,觀察實驗現象以及記錄和分析實驗數據。筆者發現,學生對于這類實驗非常有興趣,看著自己制備出的產品,很有成就感。在實驗教學過程中,通過選擇實驗教學內容、微型化實驗、連續性實驗、合理處置“三廢”等方面,有效促進有機化學實驗的綠色化改革。傳統的萃取實驗是用乙醚萃取醋酸溶液中的醋酸,乙醚沸點為35℃,其蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物,遇明火、高熱極易燃燒爆炸;此外乙醚具有很強的滲透性,實驗中易出現滲液和漏液現象大;而且利用乙醚作為萃取劑用量大,成本高,還會污染環境。以水為萃取劑,從醋酸與乙酸乙酯混合溶液中的醋酸萃取出來,乙酸乙酯毒性低,分液后上層溶液中的乙酸乙酯可以用碳酸鈉溶液洗滌后回收利用,整個實驗操作簡單,分層速度快,對環境友好,而且萃取效率高。在環己烯的制備中,傳統方法是采用濃硫酸或者濃磷酸液相脫水環己醇,收率一般只有46~56%,同時硫酸的腐蝕性強,炭化嚴重,而磷酸的成本較高。而且用濃硫酸或者濃磷酸作為催化劑制備環己烯,副產物多,對實驗造成較大影響。采用環己醇氣相脫水制備環己烯,六水合三氯化鐵代替濃硫酸或者濃磷酸作為催化劑,后續處理工藝簡單,并且產率較高,同時催化劑可以重復使用,有效減低實驗成本。在實際教學過程中利用這些措施,從源頭和過程中盡可能減少原料的用量,節約了成本,同時降低對環境的污染。實踐證明,教學效果與傳統實驗教學一樣,能達到鍛煉學生實驗動手能力的目的,在提高學生能力的同時,增強了學生的環保意識,從而有效提高教學質量。
2.現代化教學手段的運用
傳統的實驗教學方式采用的是“填鴨式”,致使學生失去了主動學習的興趣,并且傳統的教學手段(掛圖、模型、幻燈等)無法生動表現神奇的化學微觀世界。在實驗教學活動中引入多媒體技術,利用其集合文字、聲音、圖像、動畫于一體的特點,極大激發學生獲取新知識的興趣,從而提高課堂效率。有機化學實驗的第一個內容是有機化學實驗單元操作錄像,給學生一個感性認識,使枯燥的教學活動以形象靈活的方式展現在學生面前,或娛樂課堂氣氛,縮短了教學時間,收到了較好的效果。通過向學生展示回流、蒸餾和分餾、水蒸氣蒸餾、干燥、洗滌、重結晶以及熔點的測定等過程中的儀器安裝以及操作演示的正確方法,使學生對基本操作的了解更加直觀,為后續的實驗奠定良好的基礎,同時向學生介紹實驗室安全與防護知識,基本常識與技巧以及常用儀器與設備的維護,提高學生有機化學實驗水平,提升教學質量。
3.改革實驗教學方法
實驗課教學不僅僅是單純傳授操作技能的訓練以及對理論知識的驗證,同時還對學生進行科學研究能力的培養,以及培養良好的科學素養以及實驗室工作習慣,提高學生的綜合素質,適應社會發展的需求。遵循“以學生為主體、以教師為主導”的教學理念,力圖在教學中實現教與學的互動,促進師生互動,同時培養學生的團隊合作精神。要求學生在實驗課前認真做好預習,寫好預習報告,為使預習具有針對性,教師先提些思考題,這樣學生才能認真思考,通過理論課已經掌握的知識,對實驗中可能出現的現象做出解釋。此外,還要求學生查閱常見有機化合物的物理常數,對不同合成路線的利弊進行分析,該模式扭轉了傳統實驗教學中存在的按照實驗教材“照方抓藥”的現象。指導教師講解實驗目的原理、演示儀器的正確操作后,對于實驗操作中需要注意的事項以隨機問題的方式要求學生回答,以檢查學生的預習情況,對于學生理解不透徹的地方再次強調。在實驗進行過程中,要求學生獨立完成儀器的裝備、實驗操作條件的控制,對于不規范的操作及時糾正,并且要求如實記載實驗現象和數據,培養嚴謹求是的科學態度。還增加了幾項設計性實驗等方法,供有余力或者是感興趣的學生提供實驗條件,在教師的指導和參與下,學生利用課余時間開展,通過網絡以及圖書館查閱文獻資料等手段,貫穿綠色化學的理念,通過采用綠色催化劑、溶劑、氧化劑、減少原料用量等方法來實現有機化學實驗綠色化,鼓勵學生的創造性思維,培養學生獨立工作和初步的科學研究能力。
4.學習成績的評價
傳統的實驗教學中,主要通過考查學生的實驗結果以及實驗報告的撰寫來判定學生的實驗成績,再作為平時成績以一定的比例計入學生的總成績,所占比例較小,學生忽視了實驗課的重要性。為了切實提高學生的綜合素質和解決實際問題的能力,有必要對實驗課程的考核方法和對學生學習成績的評分標準進行改革。將“有機化學實驗”課作為單獨的一門必修課,綜合平時成績和期末考核成績計入總成績。平時成績主要考查學生回答問題的情況,資料查閱情況、實驗過程中操作的規范性、實驗結果與分析、實驗報告的撰寫以及與同學的協作精神等方面,全方位衡量學生的能力。在全部實驗項目結束后,將有機化學實驗課進行閉卷考核,內容涉及所開設實驗項目的原理,儀器的操作方法以及事故的處理方法,有效督促學生對實驗課的重視,養成良好的學生習慣,同時有利于教師總結教學經驗,及時調整教學內容和方法,做到了全方位、客觀地評價學生的實驗課成績,改變了以往實驗考核體系中僅依靠單一的實驗數據和實驗報告來評價實驗成績的弊端,有效提高了學生獨立的實驗操作技能和分析問題解決問題的能力。
二、結束語
關鍵詞:課程改革 高中化學 知識體系
G633.8
總所周知,高中所學的化學知識的課本本身其實就是一個知識結構,所以老師在傳授知識的時候,就更應該結合書本加強學生對知識構建能力的培養,這種能力不僅能夠快速提高學生的化學成績,也可以對學生以后在生活中對問題的解決也有結構概念。所以高中化學老師要重視這個方面,幫學生構建完整的知識體系。
一、高中化學教學中對于幫學生構建知識體系的重要意義
對于一般的高中學生來說,構建知識結構是相當的重要,對今后的學習生活有著極其重大的影響。
(一)有利于串聯知識
在學習過程中通過建立知識體系,可以將雜亂無雜的理論知識串聯起來,方便以后學生在以后的實際應用中更快、更準確的自由運用,從而提高學生在考試中的化學成績。
(二)有利于在考試中有效節約時間
現在我國的教育一般都是應試教育,對于高中學生最重要的也就是高考,隨著課程的改革,學生所面對的化學考試題目也發生了很大的改變,像推理題、計算題往往比以前更要復雜了,對于這樣的變化,高中學生不能再采取以往的方式進行逐一的計算,因為這樣會耗費很多時間,最終影響到考試的成績。而且眾所周知的,告示都是規定了時間的,所以需要在有限的時間里盡可能的多進行答題,所以構建知識的體系非常有效,這樣能幫助學生在答題時能夠游刃有余,盡可能為其他題六出足夠的時間。
(三)可以培養良好的學習方法
高中化學中含有很多實驗內容,對于這部分的知識不僅僅是對概念熟記,還要對實驗的化學物質的屬性、實驗器材、以及最終實驗結果進行詳細記憶,但是因為這部分知識很零碎,記起來就十分不容易。但是如果能夠構建知識體系,就可以很輕松的解決這些問題。通過對知識長期的積累,可以養成良好的學習方法,加深學生對知識點的記憶。只有這樣子,學生會在提高成績上比較輕松。
二、引導學生建立化學知識的具體方法
在課程改革以后,很多學校的教學方式其實仍然沒有發生本質性的變化,學生的表現也不盡人意。大概是體現在自己創新和思考的能力很差。于是很多老師開始要求學生對知識進行構建,并取得了很好的效果,但是在這構建知識的體系過程中出現了一些問題,需要不斷的進行改進。
(一)進行課前、課中、課后的知識梳理
學生在學習化學知識的時候,很多情況下需要在老師的引導下進行學習。所以在課前、課中、課后都應該加強對學生所學知識的梳理。在課前,老師應該學生對這部分的知識進行大體了解;課中要有結構的進行知識的講解,比如對于一種化學物質的介紹首先是對它概念進行學習,然后詳細介紹它在實驗中所發生的化學反應,并延伸到器材的使用,這樣學生就可以進行發散性的思維;課后。老師應該布置相應的學習任務,使學生在課后對知識進行一個回顧。
(二)從整體出發,顧全全局
在知識的構建過程中,需要把高中的化學知識進行整合,所以在低年級的時候,老師應該主要培養學生構建知識的思想和意識,當進入高三的時候就應該從全局入手進行知識的復習和構建。在這個階段,由老師引導學生對高中化學的整體認識,構建出知識的框架,例如化學的概念、化學的實驗、化學物質屬性、計算推論等等。然后進行延伸和補充,讓學生對高中化學有整體的認識,對重難點進行分析,有利于在答題中提高對題目的解析能力。
(三)加強對細節的學習
學習框架確定以后,接下來是對知識的完善,從細節入手掌握化學的細小部分。對于一些基本概念的學習,可以采用貫穿整個知識點的方式來學習,也可以利用化學中的平衡等式來計算,不管是在化學中還是其他學科中,我們所學到的都是等式的兩邊相等。比如水的電解、電離子這些理論都可以通過一個知識點來進行闡述,這樣就能夠對化學系統來進行明了的學習。
而對于高中化學的實驗部分,應該分兩個方面來進行知識構建,首先是化學實驗中的實驗器材,再然后就是化學物品。通過記憶化學實驗中所需要的器材和藥品,可以延伸到該藥品的自身屬性,以及藥品通過實驗以后的屬性,將整個知識點進行結合,構建出層次分明的只是習題,以免知識混淆。
在對于化學元素框架構件時候,最重要的事對化學元素進行記憶,可以將有關的化學元素結合在一起進行記憶,并且對化合物的屬性進行總結歸納,同時對于將元素與化合物二者之間的關聯進行有效的整合,讓其在知識框架中更加具體和規范,條理性更清楚。
對于學習有機化學的這部分,通常是把感官加進去,也就是所說的官能團,老師可以引導學生去記憶官能團的一些主要性質,充分了解到有機化學的規律,然后將兩部分知識結合起來,建立起詳細的有機化學知識體系。在化學的學習中,會牽扯到大量的運算,對于這部分的學習,可以通過構建物質量來作為中心,老師要引導學生對于各種單位不同量之間進行準確的轉換,將化學中的各種化學概念牢靠的掌握,比如我們很熟悉的摩爾定律、溶液濃度,對他們進行區別記憶、以免對知識不熟悉發生的混記現象。
(四)將全體進行整合,構建知識體系
通過上述部分,我們對各部分的知識都建立相應的框架體系,最后的過程就是將框架進行完善,然后將其進行整合。首先將一些基本概念進行整合變為一個整體,比如對于化學物質的特點、基本概念、化學實驗這些知識點就可以串聯在一起。并且可以采取想象的記憶,加深印象,將知識進行融會貫通,時常復習,避免對知識點的遺忘。在復習過程中如果發現對知識點的記憶發生模糊現象,就應該加大學習力度反復理解,將知識點化為應對考試的利器,進而提高學習成績。
三、結語
總的來說,在高中化學知識的學習中對于學生構建知識體系是非常必要的,它能夠有效的提高學生的學習成績。這不僅僅需要學生的努力,同時也需要老師很好的進行引導。
參考文獻:
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關鍵詞:微型實驗;綠色化學教育;環保意識;教育模式
Mini-experimental and green chemistry education: approach to implement environmental education in the chemistry experimental teaching
Gu Chunxiu, Wang Zijun, Li Ying, Zhang Tong, Liu Cheng, Ma Aiqi
Beijing Union University, Beijing, 100023, China
Abstract: "Education is the foundation of environmental protection ". In order to achieve sustainable development, we pay attention to penetrating environmental awareness education in the analytical experimental teaching, and focus on the quality of environmental education and skill training and development. Combining teaching contents and processes, based on practice, we focus on the environmental awareness education and environmental knowledge penetration during the practical experimental teaching process. In this way we have accumulated a certain amount of experiences in experimental teaching and have achieved good results.
Key words: mini-experimental; green chemistry education; environmental awareness; education model
1 問題的提出
綠色化學理念應用于實驗教學可有效提高學生的環境意識。對于高校來說,實驗室特別是化學類實驗室是不容忽視的污染源,應引起高度的重視。開發與研究微型實驗,讓學生參與微型實驗設計的過程就是一種非常好的綠色化學教育形式。對于學生環境意識的滲透與實驗操作技能的培養同等重要[1,2]。要使學生認識到實驗過程所產生的廢棄物對環境所產生的危害,并盡可能將廢棄物回收、利用、化害為利,變廢為寶[3],包括對暫時不能利用的廢物進行無害化處理,培養學生樹立綠色化學觀念[4],至關重要。微型實驗從環保綠色的角度出發,對有毒有害的實驗內容或試劑進行微型化、綠色化改進,旨在提高學生化學素養、增強其綠色環保意識與解決環境問題的本領[5]。
2 本實驗課題研究的目標
本研究所涵蓋的范圍是高校化學、生物、醫藥等相關專業基礎化學類實驗。從試劑用量入手,用盡可能少的試劑,獲得較明顯、清晰的反應結果。使常規實驗微型化,做到實驗藥品的微型化與綠色化,實驗儀器的微型化,改進實驗教學內容,開發微型化和綠色化實驗,提高實驗教學效能,是我們研究的目標[1]。研究的內容涉及生物醫藥系學科專業實驗,如無機與分析、基礎化學、有機化學、生物化學等實驗課程內容。研究從綠色化學的角度出發,針對課程實驗中涉及有毒有害化學試劑、有毒有害生物材料、價格昂貴或對環境污染嚴重的實驗內容、實驗項目進行微型化、綠色化改造。
具體目標[5]:
(1)不改變實驗方法,保持常規實驗儀器,從試劑用量入手,進行半微量和微量探索,力求在符合常量分析滴定準確度和精密度的前提下,減少試劑用量,降低實驗成本。
(2)推廣使用微型實驗儀器,縮短實驗時間,節約藥品,提高實驗安全性。
(3)對易產生有毒有害廢氣、廢液的實驗進行綠色化改造,降低藥品濃度,降低實驗排廢量,提高實驗效果,減少環境污染。
(4)對大量使用“有機溶劑”和“有機試劑”,因產生“三廢”對環境污染嚴重的實驗進行微型化改造,重新設計實驗路線和實驗方法,根除污染源。
(5)對實驗內容進行選擇,改進實驗教學,盡量做到溶劑、原料及產品無毒或低毒,盡可能少用或不用劇毒的有機物,開發微型循環實驗,提高實效性。
3 實驗微型化、綠色化改造
綠色化的根本是從根源上去除污染,而不是先污染后治理。理想的綠色化方法是不再使用有毒、有害的試劑、原料,不再產生有毒副產物,不用再處理廢物,達到“零排放”。將綠色化學的新理念用于預防化學污染,開展微型實驗是對常規實驗進行改造和發展的必然結果。
3.1 實驗藥品試劑的微型化與綠色化
有機試劑大多有毒、易燃、易揮發,若按常規實驗量進行,既消耗試劑,又增加成本,而且污染大、三廢處理困難。在微量化學實驗中縮減試劑用量可節約藥品、降低成本,降低事故發生率和危害性,縮短時間,減少污染,節能減排。如1-溴丁烷的制備有機實驗,可以將藥品正丁醇由原來的10 g減為5 g,無水溴化鈉由原來的15.5 g減量為8 g,濃硫酸由20 mL減為10 mL,進行微量化改造。又如乙酸乙酯的制備實驗,可改用微型實驗裝置[6],試劑冰醋酸由14.3 mL減為2.0 mL,乙醇由23.0 mL減為3.0 mL,濃硫酸由7.5 mL減為1.0 mL,達到優化教學的目的。在無機與分析[7]―莫爾法沉淀滴定實驗中,降低AgNO3標準滴定溶液濃度,從常用的0.1 mol/L降到0.02 mol/L時,其測定結果的相對偏差仍可達到0.5%以內的要求;滴定終點的磚紅色仍很敏銳,由于試劑量降低,產生的廢物相應減少,污染程度明顯降低,減少了硝酸銀貴重試劑的用量,降低了實驗成本。而且實驗的AgNO3廢液通過AgCl,Ag2CO3逐級轉化,再經高溫加熱分解得到單質銀,徹底解決了含銀廢水對環境的污染問題。
3.2 開發微型循環實驗,提高實效性
高校各化學類實驗室實驗產物的簡單回收和實驗廢液的長期積累,造成的直接結果是污染危害程度加劇,同時面臨實驗廢物處理費用的高昂支出。如果我們進行各實驗間的串聯[8],將無機及分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗、儀器分析化學實驗、普通化學實驗與綜合實驗各實驗項目有機整合,開展循環實驗,可使產物變為部分實驗的原料。如將有機合成實驗中無水乙醇的制備的產物無水乙醇作為茶葉中咖啡因的提取實驗的提取溶劑;茶葉中咖啡因的提取實驗的產物咖啡因作為儀器分析實驗紫外光譜測定飲料中的咖啡因的標準品等。在萃取或重結晶操作化學實驗中[10],產生的廢有機溶劑,如乙醇、石油醚、乙酸乙酯、丙酮等,提純后都可用于后續實驗。如乙醇可反復用于茶葉中咖啡因的提取、柱色譜分離等實驗。適當開設多步合成實驗,將多個單元操作實驗串聯在一起,如開設的有機物或藥物的合成與表征實驗,將酰化、氧化、水解、酯化、熔點測試、薄層色譜技術和紅外分析等單元操作有機地結合在一起。串聯實驗,不僅可以實現多學科交叉和高度的綜合,全面培養學生的綜合實驗技能,還可以提高化學試劑的使用率,降低實驗成本,使學生養成不輕易排放廢物的習慣,減少化學實驗室的污染,對學生進行綠色化學教育,增強學生的環保意識,從而推進化學實驗綠色化。
3.3 選擇毒性低的藥品及原料―用無毒或低毒試劑代替高毒試劑
及時修訂實驗內容[8-11],制定適宜的實驗教學計劃。盡量采用無毒、低毒試劑,用天然產物代替毒性高的化學試劑。在水蒸氣蒸餾實驗中將原教材中毒性較大、不易自然降解的有機試劑改成從一些天然產物中提取揮發性油,如從橙皮中提取橙皮油或八角茴香水蒸氣蒸餾等,原料來源廣泛,產物處理簡單,低毒性替代品的使用,既可減少污染又可達到實驗教學的標準,增強學生理論聯系實際的能力。
如不選用苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷等作為溶劑或原料的實驗[11],不選用重鉻酸鉀等毒性大、污染嚴重的試劑作氧化劑,不選用硝基苯或苯胺作為產品的實驗。提純試劑盡量使用綠色溶劑―水。盡量選擇低毒、污染較小且后處理容易的實驗項目。在應用波譜解析液相色譜實驗流動相的選擇時,倡導盡量使用環境污染小、毒性小、危險性小、三廢處理容易的流動相溶液。
3.4 實驗儀器的微型化改造
儀器微型化不但能減少試劑在器皿上的附著量,還能克服實驗時儀器裝置復雜、易燃易爆藥品和副反應多以及污染環境等缺點。在有機實驗和藥物合成與天然藥物提取實驗中,我們將實驗儀器進行微型化改造,采用微型實驗制備儀,同時將試劑用量縮減,在完成整個操作的同時,學生還可以根據實驗的特點開發新的微型實驗。如在天然大蒜油的提取實驗中,學生采用微型儀器對市售大蒜進行大蒜素的提取,試劑的減量使微型實驗時間大大縮短,學生可以根據實驗過程對大蒜素實驗條件進行正交實驗設計,并可以充分利用課堂時間完成實驗方案的開發。為此類有機制藥類實驗提供了參考。
4 充分利用各種途徑進行環境綠色化教育
在各種化學類及專業實驗中,教師對實驗廢物的態度對學生環境綠色化意識的培養具有直接示范和表率作用。教師應是“綠色化學實驗”的積極倡導者,努力做到實驗無害化,處理廢氣、廢水,變廢為寶;實驗微型化,節約藥品,減少對環境的污染。
4.1 以活動為載體的環境意識培養
在教學中,我們讓學生結合一些問題,搜集大量資料,展開討論,進行展覽宣傳,強化環境意識。同時,開展社會實踐,滲透環境知識。如組織參觀污水處理廠、密云環保局、密云水庫,并請專家介紹講解,從實際出發,以環境知識滲透為重心,開展教育活動。學生在社會活動中探究學習,真題真做,提高綜合素質。通過實驗使學生掌握污水來源、測定意義,樹立可持續發展觀、生態觀,樹立經濟效益與環境效益相統一的觀念。
4.2 開展第二課堂,掌握環保技能
化學類、生物制藥類實驗廢液種類多,每次實驗后,對污染大、毒性大的溶液進行專項回收,然后利用第二課堂活動進行溶液處理[12]。由于學的是生物、醫藥專業,學生完全可以在本專業知識的基礎上通過查閱資料,尋找方法,對溶液進行處理。由于將所學知識運用在解決實際問題中,學生表現出極大的熱情和興趣,同時認識到自己所學專業的重要性和實際意義,通過環保活動,使學生掌握一定的環保技能。
4.3 進行環保法制教育
化學類及生物制藥類實驗課不是法律課,不能在課堂上大量講授法律,只能利用滲透的方式,在講到某個知識點時,自然引入相關的法律知識:介紹某物質或某操作方法可能產生的危害―相關法律條款―消除污染的方法,以增強學生的環保意識。
5 教育評價
多年來的綠色化學教學實踐證明,在化學類實驗教學中實施環境素質教育具有如下特點:
(1)以實踐教學為載體,將綠色化學實驗教學與環境意識培養相結合,學生在提高專業素質、實驗技能的同時,大大提高了環保意識。
(2)促進了學生理論知識的學習,培養了學生的創新能力,提高了教學質量。
(3)強化了環境教育的滲透,有利于學生整體綜合素質的提高和個性的發展。
(4)互動式綠色化學教學有利于提高學生的學習動機和創造力,創造輕松的學習氛圍。
(5)環境污染、生態破壞、資源與能源的浪費等是人為造成的,讓學生理解這些問題的出現不是化學本身造成的,而這些問題的解決必須依靠化學方法,培養學生正確的環境道德觀念。
(6)實驗教師通過微型實驗方案設計和靈活多樣的教學方法及手段的運用,豐富環境教育的內涵。
(7)從綠色化學教育現實出發,聯系社會與環境,使教學內容與形式更生動、更靈活、更充實。
從環境的角度去認識綠色化學,利用各種教學資源,提供參與多層次應用綠色化學知識解決環境問題、研究綠色化學的機會,培養學生的參與意識,養成良好的環境行為習慣[5]。讓學生在研究活動中思考問題,保護環境,獲得綠色化學與環境問題有關的新知識、新技能,增強用綠色化學知識解決環境問題的本領,使學生樹立環境道德觀、環境價值觀。
綠色化學教學中素質教育的目標之一是“讓學生了解與化學有關的環境、資源、能源等問題,培養學生關心自然、關心社會、關心環境的情感,樹立環境保護意識和人類的生存、發展意識”。在與環境密切相關的化學學科(各類污染中化學污染占80%~90%)中,結合環境教育及可持續發展的思想對學生進行教育,提高學生對環境問題的感知和對環境保護的認識,努力將環保意識轉化為一種自覺心理,一種潛意識,最終使每人、每時、每刻、每處都感受著保護環境的必要性,并在日常生活中成為一種自覺的行動,自覺地為環境保護做出貢獻,實現可持續發展。
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關鍵詞 化學化工專業學生 綠色化學意識 綠色化學原則 綠色化學素養建構
近年來,隨著科技的進步、社會的發展,資源與能源消耗逐漸加大,大量生活垃圾和工業污染物的排放,以及化學品的濫用,使人類的生存環境日益惡化,這不僅嚴重威脅到人類的健康、生存與發展,更危及子孫后代的前途和命運。然而,幾乎所有的環境問題都與化學有著直接或間接的關系。就化學化工本身來說,傳統上,一方面化學家在開發化學物質合成方法時,主要考慮效率,另一方面合成化學家在開發與設計如何合成所需化學品的方法時,只重視化學工程的始端,往往忽略處于過程末端的廢物處理問題。所以,許多已存在的化學過程,在獲得滿意經濟效益的同時,卻對環境和人類健康造成了極大的負面影響。為了保護環境,走可持續發展的道路,培養具有社會責任感的年輕一代,在大學化學教學中滲透綠色環保理念是非常必要的。化學教師不但應是科學文化知識的傳播者,更應成為綠色環保理念的創導者和踐行人。為了有針對性地對化學化工專業學生進行綠色化學教育,筆者就化學化工專業學生對綠色化學的認識進行了調研。
1.調查方案的設計
以綠色化學的概念、作用及原則為主要調查內容,通過查閱相關文獻資料,進行問卷設計;采用問卷調查及訪談方法對山西晉中學院化學化工學院2—4年級化學(含師范)及應用化學專業學生進行調查。對獲得的第一手資料進行統計,并對有關問題進行綜合分析,在此基礎上參閱相關文獻給出相應對策與建議。本次調查采用以班發放問卷、現場答卷與收卷方法。實發問卷400份,收回有效問卷364份。
2.調查結果統計
化學化工專業學生對綠色化學認識的調查統計見表1。
3.調查結果分析
表1顯示,多數學生對綠色化學的屬性有較好的理解與認識;不少學生對綠色化學的作用理解與認識不足,甚至是錯誤的。如約74.2%的學生誤認為“綠色化學使化工過程含有廢物處理環節,因而會使整個費用增加”。這些學生不懂得,先污染后治理,不僅難度大,費用不菲,而且多數需要停產整頓,隨之而來的是更大的經濟損失。如果化工過程實現了綠色化,即做到五個“R”:第一Reduction——“減量”,即減少“三廢”排放;第二Reuse——“重復使用”,即重復使用催化劑、載體等;第三Recycling——“回收”;第四Regeneration——“再生”;第五Rejection——“拒用”,指對一些無法替代、無法回收、無法再生和重復使用的,有毒副作用及污染作用明顯的原料,拒絕在化學過程中使用,這就能有效實現節省資源、能源,減少污染,變廢為寶,降低成本的目標,避免出現先污染后治理的惡劣情況。僅約54.2%的學生能夠認識到“綠色化學追求高選擇性化學反應,極少副產品,甚至達到原子經濟性”。原因是不少學生缺少對原子經濟性的認識。原子經濟性是綠色化學的核心內容,指原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化成了產物。理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物,不產生副產物或廢物,實現廢物“零排放”。可見,綠色化學的原子經濟性反應,首先是最大限度地利用原料,其次是最大限度地減少廢物的排放。
表1中選項8-19是綠色化學的12條原則。學生對其中9條原則有較好的理解與認識。但僅約52.7%的學生能夠認識到綠色化學要求“能量使用應最小,并應考慮其對環境和經濟的影響”。以前化學家在設計化學過程時,往往考慮的是如何提高產率,而忽略了能量問題,認為該問題是工程師的事情,使得化學工業成為了耗能大戶。生產和使用能量的工程,往往也會造成污染,如以煤為燃料所提供的熱能,多用一份能量,就多一份污染。因此,設計化工過程的化學家需要對化工各階段進行調節與優化,從根本上改變其對能量的需求,從而使能量最低,減小對環境和經濟的影響,減輕對能源危機帶來的壓迫。僅約42.3%的學生能夠認識到,化工過程應盡量避免不必要的衍生步驟。衍生步驟會帶來更多的副產物,消耗更多的資源與能量。更多的產物意味著可能會對環境產生更多的污染和破壞,必然產生需要處理更多廢物的費用;更多能量的使用會使成本變高,造成不必要的能源浪費。因此,在化工過程中應最大限度地避免衍生步驟,以降低原料的消耗及對人類健康與環境的影響。僅約32.4%的學生能夠認識到化工過程中催化試劑優于化學計量試劑。化學化工專業學生應該明確,催化反應不僅具有提高原料利用率與降低廢物產生的益處,而且催化劑可以降低反應活化能,既利于控制,也可以降低反應發生所需要的溫度。選擇性催化劑是綠色化學的重要工具和重點研究方向。
4.思考與建議
不少學生對綠色化學的作用、原則缺少認識,其主要原因:一是學校對學生進行綠色化學教育重視不夠,缺少要求;二是化學類專業課的課堂教學缺少綠色化學思想與原則的滲透;三是沒有開設“綠色化學”課程,學生缺少了對綠色化學系統學習的機會。樹立綠色化學思想,不僅是化學家與化工專家的事,而且是所有從事與化學有關的人們關注的事。作為專門培養化學化工專業高級人才的高校,應把綠色化學理念滲透到化學教育的全過程中,并作為課改與教改的指導思想。
4.1在化學類的基礎課教學中滲透綠色化學思想
化學教材中蘊涵有大量綠色化學的素材,因此,在課堂教學中要時時體現綠色化學的原則和思想。通過環境污染及其危害的具體事例,讓學生了解我國乃至全球環境日益惡化的現狀,并探討相應的解決措施,使學生認識到石油、天然氣、煤炭等能源與資源作為現代工業的基礎都是不可再生的,新能源和可再生能源是重要的戰略選擇,從而對環境保護、資源與能源的重要性、必要性和緊迫性有清醒的認識,明確發展經濟不能走先污染再治理的老路。把“原子經濟性理論”、現代化學技術與方法滲透到理論課與實驗課中,就如何優化定量與定性實驗、物質合成及當前資源利用、環境污染、化學品亂用等重大問題與學生進行討論,培養學生的綠色化學思想及可持續發展戰略,為學生在校學習與以后的工作中能夠充分發揮化學的正面作用,更好地造福于人類社會奠基。
4.2在化學實驗課中培養綠色化學理念
化學化工專業,各類實驗課所占的比重很大,實驗過程中往往會產生、排放大量的污染環境的有毒有害物質,這就需要實驗教師盡量改進傳統實驗,應用先進的實驗研究新成果,以綠色化學思想與原則指導實驗儀器和試劑的選擇,指導實驗設計、實驗方法與實驗“三廢”的處理,在每一個實驗中力求減少或避免有毒有害廢物的產生,為師生和工作人員提供安全的工作環境。為此,首先,在實驗中盡量采用無毒無害的反應原料。在進行無機、有機、分析、物化等實驗時,在滿足教學需要的情況下,為避開毒害品的使用,可考慮尋找替代品,變更反應路線,設計綠色實驗方案,如用維生素B1替代劇毒的KCN做催化劑進行安息香縮合反應;以葡萄糖替代有致癌作用的苯為起始原料,用遺傳工程獲得的微生物為催化劑合成已二酸;用新型的固體溴化劑四丁基三溴化銨替代Brz與苯酚、苯胺反應制備對位的一溴代物,不僅反應產物更易于控制,避免了使用Br2帶來的有毒、易揮發、不便準確量取等弊端,而且還具有可回收利用等優點。其次,使用封閉實驗裝置,回收實驗廢料。注意化學實驗內容的選擇、設計和呈現體現綠色化。一方面盡量減少污染很嚴重的實驗,另一方面對一些實驗過程中產生有毒有害氣體、且污染環境的實驗,進行改進與創新,想方設法將其設計成為封閉的實驗裝置。包括:氣體發生與收集裝置、氣體性質反應容器、尾氣收集與處理、導氣裝置等。在無法封閉的情況下,要注意回收、通風或采取其他防護措施。對實驗過程中產生的廢料,設法予以回收或適當處理。第三,采用微型實驗。在微型化的條件下對實驗進行重新設計與探索,以達到用盡可能少的試劑來獲取盡可能多的化學信息。
4.3開設專門的綠色化學課程
首先,從課程設置上滿足培養具有綠色環境意識的新一代化學工作者和公民的需要出發,借鑒國內外大學的經驗,開設“環境生態化學”、“零排放有機化學”、“環境友好催化”、“綠色生態材料”、“生物技術”、“綠色能源”、“綠色化學導論”等綠色化學選修課程。其次,使綠色化學課程內容體現基礎性、系統性與時代性。教學內容以綠色化學的12條原則為主線,圍繞綠色化學的基本問題展開討論,介紹綠色化學的產生與發展,綠色化學的概念、原理、應用、主要研究成果及動向。第三,依據綠色化學課程內容的特點,采用講授、討論、研究、參觀、調查和文獻研究等適當的教法,提高教學質量,把學生的心留在課堂上。
一、教師改變已有的形象,讓學生樂意接受
以往在教學過程中,教師有居高臨下的感覺,一切都是以教師為中心,學生是絕對的服從。但現在,教師應該放下架子,與學生打成一片,方能達到令人滿意的指導效果。
那個把“你抄,或者不抄,分數就在那里,不增不減”寫在黑板上的監考老師,還有那個把文言文改寫成網絡流行語的成都語文老師。就連幼兒園的潮人老師都開始用微博布置作業,用QQ群聯系學生和家長,如果學生上博客和老師進行交流,還會得到小紅花。大多數人都認為,老師們新潮的教學方式和開放的個性教學,改變了以前老師一本正經的面孔,大大拉近了師生之間的距離。代溝減小了,學生們更是喜歡這樣新鮮有趣的教學方式,“太有意思了,創意無處不在啊,這樣的學習有趣又有料!“親其師才能信其道”同學們一般對這樣的個性老師更樂于接受和真心喜愛。
因此我們一定不要再做那個一臉嚴肅、八股死板的“先生”了,否則就不能適應社會的發展。
二、教師改變觀念,變傳授為引導
為了改變傳統教學帶來的弊端以及彌補其存在的不足,我們當前正在經歷著一場深刻的教育變革,新課程提出了三大學習方式,目的是改變傳統教學中單一的“接受式”為主的課堂教學,進而提高學生的學習能力以及培養他們的個性品質。
在學校教育中,我們不可能教給學生全部的知識,只能通過培養學生自主學習的能力,使其在獨立的情況下也能獲取相應的知識,獲得更大的發展空間。教師要善于在教學內容和學生求知欲之間創設問題情境。在教學中,要根據化學學科的特點,注意激發學生的學習興趣并使之保持和發展,努力使學生產生從“要我學”到“我要學”的轉變。
1.教學生活化,激發學生的學習動機,引導學生自主學習。在有限的課堂教學中,讓學生獲得盡可能多的知識,將是教師面臨的新問題,對此教師要轉變思想,創設良好的教學情境,激發學生的學習興趣。
高考方案對化學學科的教學有一定的影響,現在的學生“怕吃苦、怕動腦”,大多數選擇了逃避學習。因此,在教學中,應設法激發興趣,學生有了興趣就不會感到乏味。化學與社會、環境、人類健康息息相關,在化學教學中,盡可能地將所學內容與社會、生活相聯系,使學生對化學的學習變得好奇有趣、輕松愉快。
如在學習有機化學時,介紹汽油、柴油的提價與環境污染以及節能減排問題。在講金屬材料時,就可以自然而然的引入世博會的建筑材料等方面的相關內容;在講重金屬離子中毒的時候,可以引入生活中的一些常用方法:牛奶、豆漿、雞蛋清解毒等。讓化學更貼近我們的現實生活,使學生認識到化學學科的重要性,增強學習化學的興趣。
2.運用化學實驗激發學生的學習興趣。生動形象的化學實驗對學生具有很強的吸引力,將演示實驗轉變成學生自主實驗,將課本結論實驗變為探究實驗,大大提高學生的觀察能力,也激發了學生學習化學的熱情。
在實驗教學中,設置恰當的懸念,激發學生思考,如將二氧化硫通入紫色石蕊試液中,學生會根據已學的理論知識得出“紫色石蕊試液變紅”的結論;當紫色石蕊試液變紅后又褪色時,學生會感到奇怪。此時利用學生的認知沖突,引導學生回想氯氣通入紫色石蕊試液所產生的現象,從而分析SO2和C12的漂白原理有何不同;另外在講到油脂的水解時,我們可以進行演示實驗,向學生介紹肥皂的生產原理,學生既獲得了求知和探索的滿足,同時也在潛意識上激發了其學習興趣。
3.利用多媒體創設活潑立體的學習情境,引導學生主動思維。要使教學中師生有效互動、教學流程有創意、效果好,可充分運用集文字、圖像、聲音、動畫、影視等信息傳輸手段為一體的多媒體教學,以營造具體生動立體的教學氛圍。學生邊聽邊看邊思考,寓學于樂,充分調動學生多種感官來認識理解化學的現象和本質,從而有效激發學生學習興趣,提高分析理解能力,增強學習的主動性。
尤其是有的實驗危險性大、污染大、受條件限制,實驗室很難實現,多媒體課件中的動畫、視頻播放等手段可有效彌補這方面的缺失。而對于太快或太慢的化學反應,如氯水分解反應速度非常慢,課堂上難以演示;Na與H2O反應實驗,通過投影實驗能使全體學生基本看清,但反應太快,學生完整描述實驗現象有困難。這時可將該實驗的視頻文件反復播放,這樣學生就能將實驗的整個過程看得十分清楚;
關鍵詞 無機化學 雙語教學 教學方法
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
Freshman Inorganic Chemistry Bilingual Teaching
Problems and Teaching Methods
HE Zhen
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha, Hu'nan 410083)
Abstract This article describes some of the problems encountered in bilingual programs opened inorganic chemistry at the university of freshmen, the analysis of the causes of these problems and how to solve these problems for the introduction of the personal teaching experience and teaching effectiveness, from teaching methods level to explore how to improve the level and teaching quality of bilingual teaching in Chinese universities.
Key words inorganic chemistry; bilingual teaching; teaching methods
無機化學是研究無機物質組成、結構、性質和變化規律的科學。無機化學是化學、化工、制藥、材料、生物、醫學、農學等多學科多專業本科生進入大學后接觸的第一門化學課程,可以認為該課程在相關專業學生大學四年學習的課程中處于基礎地位,其重要性毋庸置疑。筆者從美國獲得博士學位后回國工作,教授的第一門本科生課程便是材料科學與工程專業大一新生的無機化學(雙語)。筆者從熟悉教材到編寫教案以及制作多媒體課件,花了兩個多月的時間認真準備。然而,第一堂課講課不到30分鐘,我就觀察到學生的表情有些迷茫,記筆記的學生很少,提問也沒有學生敢回答。我感到了問題的嚴重性。課后通過找學生座談,向學院有經驗的老教師請教和查閱相關文獻資料,經過認真分析總結,歸納了在大一學生中開設無機化學雙語課程的一些問題。為解決這些問題,筆者主要從教師的教學方法上做了諸多探索,收到了較好的效果。
1 存在的問題
關于雙語課程教學,諸多文獻報道了在教材的選擇、教師綜合運用多種語言的能力、學生的外語水平、教學模式、教學評價系統和信息資源等方面存在的問題及對策。①②③④⑤⑥本文僅針對在大一學生中開設無機化學雙語課程存在的問題進行分析,從細節入手,逐步完善雙語課程的教學。
(1)無機化學課程內容復雜,學生缺少對課程重要性的認識。無機化學課程涵蓋的基礎知識點多,研究范圍廣泛,化學科學中早期的許多規律和重要概念都是在無機化學的發展過程中發現和形成的,其他化學學科都是由此分化出去并發展起來的。⑦無機化學研究的對象涵蓋了元素周期表中所有元素及其化合物,除了所涉及的物質結構類型眾多、化學鍵型復雜、化學反應多式多樣外,熱力學、動力學、物質結構等現代化學理論與反應規律大多與無機化學有關。由于這門課程教學內容復雜,專業知識較難掌握,造成學生對學習重點難以把握,對突破難點信心不足。即使用母語教學,學生的學習難度也較大,學起來枯燥無味。在采用雙語教學時,部分學生忽略了本課程的主要教學目的是攝入專業知識,只一味地注重語言的學習,以至于毫無學習專業課程的感覺,只是當一門專業英語來學。而授課教師不是英語教師,教師授課的重點不是教英語,只是用英語的思維和表達方式來引導學生分析理解專業知識,用兩種語言進行溝通與互動,使學生在掌握學科知識的基礎上同時掌握相關專業英語的表達方法。因此,師生的教學目的沒有統一,學生對本課程所涉及的知識領域和學好本課程基礎知識對后續課程及未來工作的重要性認識不足,學習側重點定位不準,是在大一學生中開設無機化學雙語課程存在的問題之一。
(2)大一學生英語交流能力有限。目前我國英語教學開始的時間趨向于低齡化,許多學生在進入小學前就已開始學習英語。很多大一的學生雖然已經接受了十年甚至更長時間的英語教育,并且經歷過高考英語考試,但大部分學生的英語水平還停留在應付考試的水平,聽力和口語表達能力嚴重欠缺,應用英語的能力較差。此外,對于部分來自偏遠地區的學生,由于環境與條件的限制,他們實際接受到的英語語言能力訓練還很少。加之在無機化學雙語課程中,許多專業詞匯在同學們之前的英語學習中從來沒有接觸過,甚至從普通英漢詞典中都找不到,學習起來確實有難度,造成學生把過多的注意力放在語言形式上,忽視了對專業知識的學習。因此,大一學生英語水平較低,是在大一學生中開設無機化學雙語課程存在的又一問題。為解決這一問題,國內許多高校把雙語教學課程安排在大三開設。但筆者所教的學生是本校與澳大利亞高校聯合培養的學生,按培養計劃,在國內只有兩年時間學習基礎與專業課程。為了使學生在有限的時間內既能打好專業基礎,又能在出國后盡快適應西方文化教育模式,具有較強的專業英語交流能力,我們對該班級的學生在大一就開了設雙語課程。
(3)教師缺少雙語教學經驗,綜合運用雙語進行教學的能力有待提高。筆者雖有較好的英語聽、說能力,在課堂上也能較靈活地穿插使用兩種語言進行授課,但在開課伊始未顧及大一學生的接受能力,講課時用英語太多,用母語太少,語速過快,自以為該講的都講清楚了,但實際上學生并沒有完全聽懂,從而導致記筆記的學生不多,敢回答問題的更少。因此,專業課教師在綜合運用雙語開展教學方面還缺乏教學經驗,是對大一學生開設無機化學雙語課程存在的又一問題。
2 教學方法的探索
2.1 借鑒傳統教育思想,采用靈活的教學方法幫助學生突破學習難題
針對無機化學課程涵蓋的基礎知識點較多、學生學習難度大、學生對本課程所涉及的知識領域和學好本課程基礎知識對后續課程及未來工作的重要性認識不足、學習側重點定位不準等問題,探索使用如下方法開展教學:(1)激發學生的學習主觀能動性。要想學生重視本門課程的學習,培養學生正確的學習動機非常重要。故在教學過程中,應注重向學生介紹所學知識與后續課程的聯系以及在國民經濟和科技發展中的作用,增強學生對本課程的重視;使學生明確學習要求,給學生的自主學習指明方向;同時引入本學科的前沿知識以及著名科學家對本學科的貢獻,增強學生的好奇心;鼓勵學生多讀原版書籍,歸根索源,激發學生對課程知識的探究意識,提高學生的學習成就感,激發學生的學習熱情。(2)突出重點,主攻難點。無機化學內容多,信息量大,每個章節內容如果按教材完整地講下來,即使全部用母語授課,課時也很緊張,在雙語教學過程中課時不夠的問題猶顯突出。為了不至于在課堂上趕時間搶進度,任課教師上課前認真閱讀和分析教材,對每個章節內容分為學生必須掌握和一般了解的兩部分,在學生必須掌握的部分中挑選出較難的內容重點講解,精講多練,讓學生有足夠的時間理解消化教師所講的內容,以此攻克學生學習上的難點;對于較易和一般了解的內容只花少量時間帶過,讓學生課后自學。(3)進行歸納總結,注重不同知識點的相互關聯。無機化學課程不同章節內容關系錯綜復雜,一般初學者很難將其相互關聯,應用起來容易產生思維混亂。故在教學過程中注重引導學生將不同章節的相關知識內容相互串聯,理清思路,既便于理解與記憶,又逐步培養了學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。例如:在“化學熱力學基礎”、“化學反應速率與化學平衡”和“氧還原反應”等多個章節中均涉及到化學反應吉布斯自由能變()的計算與應用,學生常常對在什么條件下采用什么方法計算容易混淆。但實際歸納起來,對于給定的反應:,相關的計算與應用就只有以下幾個公式:
① 標準狀態,298K時的計算:
= (產物) (反應物)
② 標準狀態,任何溫度下的計算:
() = ()()
③ 任一狀態,任何溫度下()的計算:
() = () +
④ 標準平衡常數的計算: = ()/
⑤ 標準平衡常數與及原電池標準電動勢的關系:() = = =
歸納以后,不同計算公式的適用條件非常明顯,容易理解與記憶。
2.2 創建良好語境,使學生在潛移默化中提高外語水平
針對大一學生外語水平不高,不太適應雙語教學的問題,探索用如下教學方法來提高學生學習效果:(1)教師在每次授課結束階段,向學生簡要介紹下次課的重點與難點,并提供課前整理好的下次課將涉及的相關專業詞匯,讓學生提前熟悉,節省預習時間,快速了解下次課程的教學內容,明確學習要求,減少聽課過程中的語言障礙。(2)英文電子課件上的專業詞匯應標注中文解釋,在講課過程中,講到較難懂的專業詞匯時應同時在課件上提示學生,通過反復強調一些重要的詞匯,讓學生加深印象。(3)按照循序漸進的教學原則組織教學,不可操之過急,根據學生的接受能力逐步提高講授過程中英語的使用比例,開始階段約為50%,后續階段約為70%。(4)組織課堂討論,逐步提高學生應用英語的能力。我們在教學過程中,注重創建良好的語境,探索每堂課留一定的時間,由教師有意設置一些簡單的問題或學生自主提出一些問題供學生用英語進行交流討論,鍛煉學生在不同語言環境轉換的能力。實踐表明,課堂討論環節非常重要,由一些英語水平相對較高并自信的學生帶動了全體同學主動和老師及同學交流學習中的問題,這樣既為學生提供了一個英語表達的平臺和展示自己的機會,培養了學生團隊合作精神和有效交流溝通的技能,也促進了學生在集體中互幫互學、教學相長,在潛移默化中提高了英語水平,無形中激發了學生的學習熱情,促進了學生的學習。
2.3 教師刻苦鉆研,不斷提高自身的綜合素質
針對教師自身缺少雙語教學經驗的問題,一是多聽有經驗的老教師講課,向他們請教;二是狠下功夫,扎實備好每一堂課,熟悉所教內容,在認真編寫教案和多媒體課件的同時,每個教學內容用何種語言講授在教案中有明確規定,不在課堂上隨意更換語種,課前自己多講多練,努力確保課堂講述流利、語速恰當、聲音宏亮、語言清晰、板書工整、條理清楚、重點突出、概念準確、學生易懂。通過以上努力,自身的教學經驗和綜合運用英語開展教學的能力也得到了提高。
3 教學效果
課程結束時,采用與中文無機化學課程相同難度的試題用雙語試卷(中、英文題目各占50%)對授課學生進行了閉卷考試,學生考式成績合格率為96%,其中優良率56%,與同年級同課程用中文教學與考試的同學的成績基本相當。但雙語教學班級的同學用英語思維和表達事物的能力有了明顯的提高,達到了課前預期的教學目標。學生對雙語課程越來越喜愛,教學方法及內容得到了學生的肯定,大多數學生認為,這種教學方法及教學內容有助于他們更快、更好地掌握專業基礎知識,提高英語交流能力。課后,學生對任課教師教學質量均給出了優秀的評價。
總之,我們通過分析大一無機化學雙語課程教學過程中存在的問題,并采取相應的對策解決問題,收到了較好的教學效果,既使學生較好地掌握了現代無機化學的基本理論、基本知識,為接下來的專業課學習和今后的工作奠定了基礎,又使學生較好地掌握了專業英語,培養了學生的英語聽說讀寫交流能力,為今后學生接受國際化教育打下了良好的基礎。
基金項目:湖南省普通高等學校“十二五”專業綜合改革試點項目(應用化學)
注釋
① 關成斌,王捷.大學本科雙語教學的實踐與思考.創新教育研究,2014.2(1):13-16.
② 彭亮,鄧小燕.醫學檢驗專業雙語教學中的問題與對策.檢驗醫學與臨床,2013.10(3):373-374.
③ 王玉琨,何煒,高鵬,蘭婷,王平安.醫用有機化學雙語教學的探索與思考.基礎醫學教育,2013.15(4):431-433.
④ 郭生偉,陳宇紅,楊鵬元.大學化學雙語教學模式初探.科技視界,2013(5):107-108.
⑤ 陳靜.高校理工科雙語教學的問題與對策.教學研究,2013.36(1):43-44.