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大学有机化学范文精选

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大学有机化学实验教学

【摘要】有机化学课程是大学理工类部分专业的必修课之一,而有机化学实验则是该课程教学中无法缺少的重要内容,对于巩固大学生的理论知识、拓展大学生的实践技能、培育大学生的科研素质来说显得至关重要。然而,当前大学有机化学实验教学中尚存在大量问题,一定要对其加以改革,才能更好地适应于新形势下的有机化学教学工作。本文从强化基础操作实训提升实际动手能力、改进课程结构精心选择实验内容、不局限于教材内容积极提升科研素质、健全完善有机化学实验考核机制等四个方面对大学有机化学实验教学进行了探讨。

【关键词】大学 有机化学 实验 教学

有机化学实验教学是高等院校有机化学课程体系的组成部分之一,往往设于高校二年级阶段,因为该时期的大学生恰好处在实验技巧与能力不断提升之阶段。实施实验教学对于提升学习者们的实践能力,提升其综合素质等具备了十分重要的价值。由于有机化学实验在提升学习者们的化学实验能力上具备了非常重大的作用,所以一定要对当前大学有机化学实验教学状况加以分析的基础上,进一步探讨有机化学教学的方法,从而力争取得更好的教学成效。

1强化基础操作实训提升实际动手能力

大学生们今后均要走入社会踏上化学相关工作岗位,这就要求其一定要有良好的化学知识储备,所以提升有机化学基本操作能力就成为了提升大学生群体实验能力的重要内容之一。基础操作实训为有机化学实验之前提,也就是说,有机化学实验完全是通过数个基本操作部分组建而成的十分复杂的操作系统之一。有机化学实验基础操作实训涵盖了蒸馏、分馏、重结晶、测定熔点与沸点以及色谱分离等内容。大学生们在实施基础操作实训中应当进行更加规范的操作。大学生们来到有机化学实验室,第一步是要为其讲解实验室的相关规则尤其是安全操作制度。其次是要求其在实验中和实验后能够保持整洁、无污水,且有秩序地摆放好物品。再次是要培养大学生们规范化的实训习惯,包括铁架台与烧瓶夹的固定形式、各类仪器的清洗方法以及安装次序等。最后是在大学生们掌握了以上基本实训技能之后,要在实验过程中更加灵活地选择具体的操作内容。这样一来不仅能够提升学习者们实际操作能力,而且还能培养其解决各类实际问题之能力。

2改进课程结构精心选择实验内容

以往的有机化学实验只是有机化学理论教学的附属内容,教师觉得上不上关系并不大,因为并未真正将实验教学列为提升大学生技能的必备手段。与此同时,在具体实验内容的安排上,验证性与基础性的实验偏多。这样一来,在实验的内容上也往往具有过于繁琐、耗费时日,而且实验的成效较差,并不侧重于综合素质的提升等。为切实提升有机化学实验教学的基础性地位,应当重新全面修订实验教学的大纲,明确有机化学实验教学的相关要求,从而精心选择有机化学实验的内容,实现基础实验与综合实验之间的彼此融合。例如,制备乙酰苯胺这个实验可以划分成合成乙酰苯胺、纯化乙酰苯胺以及纯度测定等三个实验来做,从茶叶当中提取相应的咖啡因成份则可分成提取、浓缩以及纯化等三个部分。如此一来,能够很好地提升学习者们对于实验学习的积极性,不但能够让其掌握了有机化学实验的操作内容,而且还能提升其分析与解决问题之能力。

3不局限于教材内容积极提升科研素质

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大学有机化学教学论述

1碳-碳σ键和π键形成的图示化

化学键是理解有机化合物结构的理论基础,有机化学中最常见的是σ键和π键,借助于GAMESS-US的计算结果可清楚地从三维空间立体显示σ键和π键的形成过程。图1是乙烷中的两个碳原子在最小基基组下相距不同距离时所对应的分子轨道的图像,从图中可明显看出当碳原子相距为3倍平衡键长(3Re)时,两个碳原子上的sp3杂化轨道不能有效重叠成键;当碳原子间距离靠近为2Re时,两个碳原子的sp3杂化轨道能够部分重叠形成弱的σ键;当碳原子间距离靠近到Re时,两个sp3杂化轨道可最大重叠形成稳定的沿键轴呈圆柱形对称的σ键。图2则显示了乙烯中两个碳原子上的2pz轨道从相距3Re逐渐靠近到Re按“肩并肩”方式形成成键π和反键π*轨道的过程。从图2可明显看出,π轨道在乙烯平面上的电子云密度为零,而通过两个位相相反的2pz轨道组合形成的反键π*轨道,原子间电子云密度明显降低。

2构象的演示

构象是有机化学中的一个基本概念,一般是在讲述烷烃的时候引入。这里以正丁烷中C2-C3单键内旋转为例来说明如何通过量子化学计算直观解释构象以及构象间的相互转换这些概念。图3是正丁烷在6-31G(d)基组下绕中心C2-C3旋转不同角度并限制性优化得到的不同构象的能量曲线。图中同时给出了各典型构象的相对能量及其立体分子结构。从图中所标示的分子结构的球棍模型可以明显看出,在二面角为180°(反交叉式)时,丁烷的两个甲基相聚最远,整个分子能量最低;而在二面角为60°(顺交叉式)时两个甲基的相互排斥使能量升高大约4.2kJ/mol,两者都处于势能曲线上的极小值点,都是较稳定的构象。从反交叉式转换到顺交叉式需要越过15.3kJ/mol的势垒。而另外的全重叠式和部分重叠式构象由于甲基相距太近,排斥能较大使得它们处于能量曲线上的极大值点,因此是不稳定构象。我们还可以利用频率计算得到的各构象相对自由能根据玻尔兹曼公式近似计算室温下各构象所占的比例。

3反应机理的演示

有机反应机理是有机化学的重要组成部分,也可以说是理解和掌握基本有机反应的基础。但是有机反应机理普遍较为抽象,对于刚接触到有机反应的学生而言显得难以掌握。若能够以动画的形式来直观化整个反应过程,显然有助于学生对反应机理的理解。这里我们以有机化学里常见的双分子亲核取代(SN2)反应和(氢迁移反应来说明如何通过计算化学来动画图示整个反应历程。3.1SN2反应图4显示的是6-31+G(d)基组下由内禀内坐标(IRC)方法计算得到的SN2反应F-+CH3ClCH3F+Cl-整个反应历程[6]。从IRC计算得到的反应路径可以很直观地阐明整个反应过程:F-从C-Cl键背面进攻C原子,随着反应的进行,F-和中心C原子的距离逐渐接近;与此同时,原来的C-Cl键的键长逐渐拉长;在反应的过渡态,C原子近似采用sp2杂化,和三个氢原子形成一个近似平面的结构,F-和Cl-分别位于这个平面的两侧,F和C以及C和Cl均是靠弱的σ键联系在一起,随后F-进一步靠近和C形成F-C键,Cl-离去最后形成自由的Cl-。整个反应过程可以制作成一个动画进行直观演示,活化能的数据也可直接从反应混合物和过渡态的相对能量差得到。3.2σ迁移反应σ迁移反应属于周环反应的一种,和有机化学中大多数离子型或者自由基反应机理不同,σ迁移反应一般是通过环状过渡态协同完成。这里我们以1,3-戊二烯的[1,5]σ氢迁移反应为例,说明通过量子化学计算结果所展示的整个协同反应历程(图5)。从IRC计算得到的结果可以直观重现整个反应过程:甲基上的氢逐渐向端基的烯基碳原子靠近,形成一个六元环过渡态结构,随后旧的碳氢键逐渐断裂、新碳氢键生成,最后形成产物。

4红外光谱的指认

红外光谱是鉴定有机化合物结构的常规方法,但红外振动模式较多,使得红外谱的识别并不容易。量子化学计算可以动态演示红外光谱的各种振动模式,从而可凭直观直接理解。图6是甲醛分子的红外光谱以及对应的振动模式[6],各红外吸收峰所对应的振动模式均可在Avogadro[5]中以动画的形式予以展示。计算化学在有机化学教学中的应用远不止上述所提到内容,计算化学现今已经渗透到有机化学的各个方面,在指导有机合成设计、预测反应机理等方面都有诸多应用[8]。本文只是挑选其在有机化学教学中的一小部分应用示例加以说明,相信在今后的有机化学教学中计算化学的作用能更多地被挖掘和应用,来辅助教学,提高教学质量。

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大学有机化学论文

一、认真备课,结合学生专业进行正确引导

备课时需针对不同的专业要求,确定讲课内容和重点。例如,在给生物制药专业本科生讲授有机化学时,需向学生阐述有机化学在制药领域中的应用,在药物合成过程中所用到的有机反应类型和机理,特别是引入绿色化学的概念,以减少在制药过程中产生的环境污染,达到资源最大化利用。在讲到乙烯聚合这一部分内容时,可向学生介绍聚合物在生活中的具体应用。比如说,生活中塑料制品的主要成分大多是聚乙烯,常用药物纯化分离、污水治理领域的膜分离技术,其核心部件膜组件也大多是高分子聚合物,比如聚醚砜超滤膜、聚偏氟乙烯超滤膜、聚氯乙烯微滤膜等。而在膜技术领域,膜污染问题是制约膜技术发展的瓶颈,可以通过对膜表面进行化学改性的方法提高膜的抗污染性能,这些都要用到有机化学相关知识。通过这些事例,进行专业引导,可以提高学生对本门课程的学习热情。

二、充分利用多媒体,丰富教学形式

有机化学中涉及到大量化学方程式、电子结构、分子构型等抽象概念,而多媒体课件则可以对其进行有效的补充。在讲解相关反应机理时,对于化学反应过程最好做成动画演示,帮助学生理解并且加深印象。例如,在讲解碳原子杂化轨道形成过程中,电子跃迁,轨道的杂化过程可通过flas演示,教师应结合每一步动画讲解相应的机理,从而让学生对抽象的过程有宏观的认识。同时,在采用多媒体教学过程中,需注意板书与多媒体课件有机地结合,对于一些反应过程必须利用板书进行详细的讲解,过分依赖课件有可能造成细节讲解不透彻。在教学过程中,要注意引入生活中的案例,使枯燥的理论生活化。例如,在讲授蛋白质化学这一章内容时,可先布置一个有关蛋白质的小课题,让学生课后查阅相关资料,并在课中进行讲解。例如,在生活中,如果误服了含有大量重金属的食物,如何采用急救措施,其解毒原理又是什么?儿童重金属中毒会对其生长发育有什么影响?学生通过对这些问题的查阅,搞清楚相关问题的原理,同时又增加了生活常识,从而达到学以致用。

三、理论联系实际,重视实验教学

在实验教学过程中,可采用阶段性实验教学,首先安排一些趣味性、实验性较强的验证实验,例如,阿司匹林、染料合成、茶叶提取咖啡因等。对于这类实验,学生往往表现出较大的兴趣。另外,结合教师的科研项目,我们还可安排一些开放性实验,实验室在特定的时间内向学生开放。例如,本课题组主要从事环境固体废物处理及资源化研究,对于生物科学专业的学生,可让他们参加到城市污泥好氧生物发酵的课题研究中,通过对课题的参与加深对本专业知识的理解,并且培养独立思考和解决问题的能力。

四、完善课程考核体系

课程考核体系对一门课程的顺利开展具有重要意义。大学学习中主要在于掌握学习方法,扩大知识面,而不能过分的强调考试分数的高低,不能单纯以期末卷面考试成绩的高低来考核学生对有机化学这门课的掌握情况。因此,需完善课程考核体系,加大平时成绩和实验操作成绩的比重。在教学中可根据教学章节实际内容,布置综合性知识总结论文,要求学生在查阅大量文献的基础上撰写学习报告,培养学生总结、思考、分析、概括问题的能力,还可以让个别有能力的学生根据自己的兴趣整理设计有机化学小课件,在学生中进行讲解,并对相关学生进行加分,以提高其积极性。另外,适当增加课堂提问和设问并给出成绩记录,也能有效地提高和强化学生对课程学习的积极性。结合随堂小考、课堂提问、综述论文、课件等平时成绩,进行学生成绩的综合考查,并且加大平时成绩在总成绩中的比重,而不是仅仅以期末考试成绩来考察对本门课程的掌握情况。

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大学本科药学专业有机化学教学改革

摘要:有机化学实验是应用型药学大学本科专业中重要的课程之一,在新课程改革过程中,必须加强对实验教学的重视,注重教学方式方法的改革,激发学生对有机化学学习的积极性。本文就从三个方面入手,对药学专业有机化学实验教学改革进行探讨,希望能够给相关人员提供参考。

关键词:应用型本科;药学专业;有机化学实验;教学改革

对于药学专业学生来说,通过有效的实验教学能够对理论教学实施有效的补充,同时促进学生创新意识与能力的提升。有机化学实验教学是药学专业重要的基础课程之一,传统教学模式单一,学生对实验教学兴趣不高,导致整体的教学质量受到影响。因此,必须加强实验教学改革,从教学内容、教学方式、教学评价等方面入手,切实提升药学专业有机化学实验教学效率。

1转变传统的教学理念,认识实验教学的重要性

在传统教学理念下,有机化学教学中,理论教学在整个教学体系中占据主导地位,实验教学主要是为理论教学所服务的。在这种理论观点下,学生对实验教学认识不足,对实验学习不够重视,在实验课前不懂得预习。教师对实验教学重视不足,课堂中往往按照实验大纲进行教学,对实验教学中可能出现的结果、现象等没有预知的分析,很难做到理论与实践的结合。因此,为了有效的提升教学效率,实现教学理论与实践相结合的目标,必须从思想上提高认识,转变实验教学理念,强化实验教学意识,充分认识到实验教学是培养应用型药学人才的关键所在。

2加强药学专业有机化学实验教学模式改革

2.1加强实验教学内容改革

在传统实验教学过程中,通常以验证性实验为主,缺少探究性实验,学生在实验课堂中仅仅能够重复的按照实验步骤进行操作,限制了学生创新能力的发展与提升。因此,对于本科药学专业有机化学实验教学来说,必须加强教学内容改革,增加探究性实验,保留基本的化学实验操作,强化实验操作技能训练。同时,在实验教学中对实验内容不断进行优化,提升实验内容的科学性。萃取分离、蒸馏、重结晶都是有机化学实验中最为基本的操作,教师应该多增加这方面的实验内容。在基本操作训练过程中,应该从实验操作注意事项、实验原理以及基本操作技能方面加以训练。实验教学内容应该是一个完整的体系,教师应该根据药学专业特点,设置有效的实验内容,增强实验内容的趣味性,激发学生对有机化学知识的探究欲望。

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有机化学课堂有效性如何最大化

摘要:高中化学教学新课程的目标是课堂教学效益的最大化,实现这个目标需要有效教学的教学理念和策略。新课程理念的“有效”教学倡导教师个性化、多元化的教学理念,更强调教师引导学生的主动学习,主动建构知识,发展能力,培养学生积极向上的学习态度和素质。高中有机化学教学不仅要有科学的基础,而且还可以用科学的方法来研究。有机化学教学有效高效的实现需要哲学、心理学、社会学的理论基础综合的来观察、研究教学问题。

关键词:有机化学;课堂有效性;高效

高中有机化学教学要以学生为主体,激发学生的学习兴趣。兴趣是一切学习的动力,化学的兴趣能促使学生积极主动的学习,为了学生的发展,在教学活动中促进学生的全面发展、主动发展和个性发展。通过学生的自主能动学习,使学生有效学习,实现提高教学效率的目标。教师要激发学生的学习思维,创建轻松快乐的课堂学习环境,激发学生大胆创新,学生的积极性被全面的调动起来,学生的学习效率得到提高,教学效率自然大大的提高。教师教学过程中要注重学生个性的发展,重视学生的学习过程、经历和体验,使学生积极主动的学习,使学生全面健康的发展,进而提高教学的有效性。

要加强师生、生生互动。教学过程中的本质属性就是师生、生生交流互动,是主体间的相互联系与能动的反应,是相互启发,相互补充的真正意义的“学习共同体”。课堂教学教师要注重与学生的沟通,只有这样才能了解学生的心理,才能实现知识信息和各种那个情感的交流,实现促进学生发展的目标。从某种意义上说,课堂教学就是教师、学生的活动。现阶段课堂教学中,教师与学生之间的互动仅仅是教师和学生之间的互动,比较单一,很容易使教师忽视课堂教学中其他知识信息的传递,很容易忽略了课堂教学中人际交往因素对学生发展的促进作用。课堂积极有效的互动能使枯燥死板的教学课堂气氛更加的鲜活有活力。并且在课堂中师生、生生之间有效的互动,能集思广益、取长补短、相互启发,能共享思维、经验和知识信息,彼此进行情感和体验的交流,能使教师发现学生的思维闪光点,从而保持多样化的教学,不仅丰富了教学内容,又求得了教学模式的新的发展,从而达到共享、共识、共进的目标,实现了教学相长和共同发展的目标,达到教学目标有效性的最大化。

课堂教学中有效的交流要尊重客观事物的真理性、和社会规律的正当性、以及人际交流的真诚性。师生互动及生生互动,要具有多元性,多情况、多内容、多难度、多形成的互动关系。其次还要注意个体与群体、师生与教材之间的对话和沟通。课堂教学情景上的互动,不仅能够让学生很有效的利用生活经验的积淀,还能引导学生对学习知识,乃至对生命意义的感悟。互动合作的师生和生生关系,需要教师根据学生特有的发展特点,如遗传因素、性格特点、社会环境、家庭条件、自我意愿等相关信息,有针对性的引导学生进行课堂互动,分析学生的心理活动、激发学生的思维,引导学生潜能的发展,引导学生积极主动的掌握学习的规律,积极主动的利用自己建构的知识系统来解决问题,并且能够创新性的探索研究问题。

有机化学主要对学生所学知识理解的准确性、思维的完整性、推理的严密性和表述的条理性。高中化学相对来说比较的复杂,概念和理论知识容易混淆,表述容易不规范,因此容易导致学生的思维混乱,因此引导学生将复杂的问题简单化的技巧和教学方法显得尤为重要。怎样有效的激发学生的潜能,让学生掌握解决问题的学习技巧、能力和素质,都需要教师和学生的互动,需要学生的主动参与。只有学生有效的参与,才能促进学生学习的主动权,才能拓展学生学习的发展空间,才能使学生的学习能力得到很大的提高。

提高化学教学的有效性,在化学的教学中除应加强基础知识教学外,还应注意学生认真审题、抓住答题的关键和要点、并且能准确使用化学用语表述问题的能力的培养。

例80℃时,纯水的pH值小于7,为什么?

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研究型大学工科有机化学教学探索

[摘要]有机化学是矿业大学化学工程、矿物加工工程和环境工程三大专业的必修基础课程之一,是连接专业基础和专业应用的纽带。随着学科发展的推进和行业战略方针的调整,有机化学教学也在面临不断的改革与新发展。文章从现阶段有机化学教学建设的现状与特点出发,针对工科专业对有机化学教学的要求,结合我校研究型大学发展模式的实施,对有机化学教学内容、教学方法、教学手段以及教学目标的建设与改革进行探索与实践。

[关键词]研究型大学;有机化学;教学探索;创新能力

在我国工科院校,不论理科方向还是工科方向,有机化学都是相关专业的基础课,有机化学的教学在学生的知识体系中占据着举足轻重的地位。同时,有机化学教学的实践与探索一直在进行,经过几十年的发展与改革,市面上针对有机化学的教材层出不穷,但万变不离其宗,历来有机领域所建立起来的基础知识、基本原理不变,仍然是我们教学工作者需要讲授的基本内容与重点,也是对学生提出的基本要求和研究型大学要求学生所必须理解、掌握与融会贯通的基础知识。在信息化技术改革与飞速发展的今天,学生获取知识与信息的手段和方法比以往发生了天翻地覆的变化,这就对我们现在大学课堂的教学模式与方法提出了更高的要求,特别是对于工科专业基础课的教学,不仅要与时俱进,更要推陈出新,从课程中引导学生的创新能力培养与课本知识学习无缝衔接。但目前存在这样的问题:一是学生群体用于科学文化知识的学习意识和学习能力发生了较大的质变。近几年来,高校基本上迎来了历史上独生子女比例较高的一批批大学生,个性强但独立性也稍差,用于对课本知识学习的时间不多动力不足[1]。二是先进电子科技的发展,查文献搜索科技信息以及互相之间的信息交流更加便利和及时,为学生提供了便利的同时却也给学生带来了消极的影响,多数学生基本不动手做笔记,而是依赖于教师的课件及希望教师所划出的考试重点,对化学反应的机理理解不透甚至不理解。三是由于课时的压缩,系统复习的时间不够,造成学生复习的仓促和顾此失彼。四是理论教学内容乏味单一,无法与基本的生产生活实际相联系,引起学生感兴趣的新东西新内容太少,教学效果不好[2]。基于这些问题,结合我校实施研究型大学发展模式的启动,我们从教学内容方面突出工程特点、教学方法方面实践有效学习、教学手段上引入新式工具及教学目标上注重培养学生创新能力四个方面对有机化学教学进行了初步的探索与实践,建立了一套适合于工科专业的有机化学教学模式,增强了学生对有机化学的学习兴趣,提高了教学质量。

1教学内容上突出工科特点

有机化学就是研究有机化合物的化学,是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用及其有关理论和方法的科学。有机化学不仅是化工专业的重要基础课,也是我校矿物加工专业和环境工程专业的必修基础课之一。在人类更加关注地球的生存环境和追求无害化生活质量的今天,有机化学的地位已经越来越突出,其原因是多类行业的污染排放控制中毒害最大也是最难处理的那部分有害物质大多与有机结构的物质有关,因此对有机物质的认识、研究与分析是实现可持续环保化发展所必备的知识与技能[3]。有机化学教学已经延续了上百年的历史,教学内容几十年不变但工科性不强,因此,对于我校研究型工科大学的特点,在教学内容安排上我们突出工科特点,由基本的有机合成原理引伸出这些原理在最新的科研领域中的应用,即能引发学生极大的课堂兴趣,又能拓宽学生的知识面,为后续专业领域的研究奠定一定的基础。首先,对教学内容进行精简和侧重点划分式讲解。目前,我校有机化学课程选择的是由徐寿昌主编的高等教育出版社的《有机化学》作为教材,并且根据我校学科特点及调整后的培养方案,将前十七章即从绪论、烷烃至杂环化合物作为教学内容,该教学内容的设置是按官能团分类方式进行安排,从各章的内容结构来看,基本上每章内容分为三大部分,第一部分为含有相同官能团的有机化合物的基础性质,包括分子结构、构造特征、物理性质和波谱特征等;第二部分为相同类官能团有机化合物的制备方法与反应、化学性质与反应机制,此部分是有机化学的重点内容,也是有机化学教学的核心部分;第三部分为含有此类官能团有机化合物的典型代表。根据这样一条主线,每章内容都有相同的规律性,便于学生总结归纳,同时把章节之间相互交叉的内容前后渗透着讲解,比如后面章节有机化合物制备的化学反应与前几章节化合物化学性质的反应部分相互重叠,讲课时进行了简化合并,让学生一目了然。从工科体系对有机化学知识的要求来看,每章的第一部分为物质基础知识,内容基本雷同,这部分在绪论的有机化合物的分类和命名中系统讲解后,后面章节不再累赘,完全可以靠学生自学解决,既能训练学生的总结归纳能力,又能让学生学会自己思考得出其中的规律性,有助于对基础理论的理解、掌握与记忆。而第三部分内容则相对简单易懂但又有些过时和繁琐,因此完全可以不放在课堂讲解,只作为一种常识留给学生自学,把更多的课堂时间用于扩展第二部分内容并向工科基础延伸。其次,对重点内容突出工科特色,强化有机化学在实践中的作用。工科最大的特点在于通过学习化学反应借助于工艺过程不仅仅是解决能得到什么,还要从原材料的来源、工艺路线、条件、以及产率等多方面考虑,而这些工程特点的内容通过引入有机化学最新的科研动态和应用成果体现出来,这也是最能引起学生极大学习兴趣的方式之一。大学生的课堂教学,调动学生的学习兴趣是教学过程中最为重要的一个方面,在精简教学内容、适当删除部分过时和繁琐部分内容的背景下,将经典有机化学理论与相关学科前沿发展相结合,适当交叉讲述与有机化学关系密切学科的新成果、新方法和新技术,如材料、环境、食品、能源等等,让学生感受到有机化学与我们身边的生活息息相关,既能激发学生听课与思考的动力,引发学生的兴趣,又能使学生充分体会到所学知识的实用性。例如,讲解“苯酚与羰基化合物的缩合反应”时,这历来都是学生最难以理解的几个反应之一,很可能因为难以理解而导致学生逐渐失去了兴趣,有些学生甚至放弃了这一部分,造成对这部分内容教师难教、学生难学的局面。为此,我们首先以生活中最新发生的事例——双酚A事件开始:有机化合物双酚A是世界上使用最广泛的工业原料之一,在塑料制品中添加双酚A可以使其具有无色透明、耐用、轻巧和突出的防冲击性能等特性,广泛用于水瓶、奶瓶、牙齿填充物等。可是最近卫生部明令禁止生产双酚A塑料奶瓶,而且这个禁令最早由欧盟提出而且已经在欧盟实施半年,但双酚A依然以其不可替代的优点广泛应用于其他方面。那双酚A又是什么呢?双酚A正是“苯酚与羰基化合物的缩合反应”的一种产物,由此切入这一反应类型机理的讲解,将复杂繁琐的有机反应机制与生产生活实际产品相结合,不但可以激发学生的好奇心,更会让学生带着强烈的求知欲在脑海里留下深刻的印象,并为后续课程中双酚A作为原材料去制备环氧树脂的工程路线的学习做好了铺垫。当然,诸如此类的反应机制大多都能与生产生活中的实例相结合,这些突出工科特点的教学内容既能强化基础又能保证教学内容的科学性和先进性,使学生充分体会到所学知识的可用性。再者,教学过程中渗透绿色化学,增强环保意识。有机化学的基本反应类型中有些化学反应尽管典型但后来在应用过程中综合考虑环境污染问题,已经过时或基本已被淘汰,对于这些反应,在教学过程中可以适当弱化其地位,只作为了解性内容介绍;同时,结合讲授内容适时补充一些绿色有机合成路线,提高学生的环保意识,使其感受到有机化学发展具备良好的应用前景。例如,酯交换反应是有机化学反应中的一大类,如聚碳酸酯的合成,作为一种工程塑料,聚碳酸酯是五大工程塑料中增长速度最快的,有机化学课程中是由双酚A和光气(COCl2)的酯交换法来合成,而Tundo报道了一种经酯交换和缩聚反应的绿色合成路线,先用二氧化碳代替光气生产碳酸二甲酯,然后在固态熔融状态下由双酚A和碳酸二甲酯聚合生产聚碳酸酯。此工艺取代了常规的光气合成路线,并同时实现了两个绿色化学目标,一是不使用有毒有害的原料,二是不再使用可疑的致癌物——甲基氯化物作为溶剂。通过这样的实例使绿色化学的概念深入人心,让学生意识到有机化学反应具备广阔的可持续化发展的空间,同时也赋予了学生将来从事创新活动的思考空间,学生对此充满兴趣,保证和提高了教学质量。

2教学方法上践行有效学习

有机化学教学内容多、基本概念和理论复杂,需要记忆的化学反应又多,因此,课堂讲解起来显得比较零散,尤其是讲到后面几章时,学生也失去了耐心,造成了前后混淆或者是学了后面忘了前面的局面,复习的时候也是越复习越没有信心[4]。但仔细研究发现,按照官能团分类的教学内容安排,章节内及章节之间内容的规律性还是比较明显的,因此,根据多年教学经验总结,我们在教学过程中采取了随时总结归纳的方式,把前后交叉的内容串联起来,合理科学地安排在有限的课时内,这样能激发学生课堂学习效果的最优化,引导学生将重要的知识点都能在课堂上最大化地消化与吸收,达到有效学习。例如:(1)对乙烯的氧化反应产物,不同条件下有不同的氧化机制和产物,学生对此总是把握不好。为此,我们在综合了所有章节内容的基础上,对烯烃的氧化反应条件及相应的产物进行了归纳,如图1所示,这张图就让学生有了清晰的区别式记忆,不容易混淆而且对知识点的把握更加牢固。(2)有机化学中两大类型的四种反应贯穿教学内容的始终,包括亲电取代、亲电加成、亲核取代和亲核加成四大反应,其反应机理及反应发生的方向与快慢的影响因素这部分知识是教学中的难点,也是最容易让学生感觉到杂乱无章的内容。为此,我们采取了逐级总结、分步展开的方法进行讲解,先对卤代烷烃的化学反应总结,三类反应:亲核取代反应、消除反应和与金属的反应;再对三类反应进行分类总结,如卤代烷烃的亲核取代反应归纳如图2所示。这样的讲解与总结方式,很好地梳理了各类型反应特点、机理与影响因素,如图2所示,对学生理解与掌握难点内容起到了一目了然的作用,不仅记忆起来容易而且能让学生即时在课堂上把这些内容消化掌握,提高了课堂学习效率。(3)醛酮类的化学反应和β-二羰基化合物的化学反应是有机化学教学的重点,在整个有机体系中占有举足轻重的地位,其所参与的化学反应是有机工业的基础与纽带。但教学过程中研究发现,学生对这部分内容特别容易混淆,分辨不清,甚至无法正确掌握其反应机理和反应产物。为此,我们对醛酮类官能团的羟醛缩合反应和交叉歧化反应与β-二羰基化合物的合成即“三乙合成”反应进行类比式总结归纳,前后对照,找出其中的差异化,使学生对不同类型官能团的反应机理及产物有了明确的辨别与分析,同时记忆,达到了高效地掌握重点记忆重点,学生也在最短的时间内理解并掌握了这一部分即是重点又是最为复杂的内容。通过这种逐级归纳、分类总结及类比式、区别式归纳教学方法,能让学生对每一部分知识点都一目了然,有助于学生更快更牢固地理清容易混淆的内容,既提高了学生的学习效率,做到了课堂上有效学习,又培养了学生自主的归纳总结能力。

3教学手段上拓展新型科技渠道

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大学有机化学课程的教学概述

传统实验教学中存在的问题高等教育改革研究的结果表明,在当前情况下,传统的有机化学实验教学确实存在一些问题[4]。重视程度不一致社会、高等学校、教师和学生对有机化学实验课程的重视程度不一致。表现在于:社会和用人单位看中实验教学和学生的应用能力,学校和教师重视培养学生的实践能力,学生本人轻视甚至忽视实践动手能力。从社会对人才的需求来看,有机化学实验是很重要的,从事有机化工工作必须要能够熟练的掌握有机化学实验,并能够通过实验来判断、分析和解决实际问题。因此,学校和教师也重视实践教学。可是,社会、学校和教师对实验教学的重视并不能引起所有学生的重视。不少学生认为有机化学实验仅仅是有机化学的“副产品”,处于从属地位。实验原理在有机化学理论学习中已经掌握,花几分钟就能从实验教材中知道实验方法、实验步骤和实验现象,实验结果都是可以预料的,没有必要做实验。师生角色不恰当在传统的有机化学实验教学中,学生处于被动地位。老师在实验指导书上指出实验内容,学生按照指导书完成预习,了解实验的目的要求、原理、需要仪器和试剂、实验步骤、实验的注意事项等,到实验课开始的时候,除了一些基本操作需要老师示范,其他的几乎都可以按照指导书的要求来做。学生只需要按照老师要求,在规定时间和指定地点、用给定的仪器设备、按照给定的实验操作步骤完成规定内容的实验。这种情况下,学生一般只有两种选择:一种是严格按照指导书操作,实验效果肯定会比较好,考核的分数也高;第二种是不严格按照指导书操作,实验效果一般会稍差一点,考核分数也低一些。这种传统的教学方式把学生放在被动服从的地位,主要培养的是学生的服从意识和执行能力,很难培养学生的创新能力,就算有部分同学有想法,也无法付诸实践中,久而久之也产生了服从和依赖指导书、倦怠和厌烦实验课程的心理。实验课程体系不合理实验课程体系的不合理主要表现在一些基础实验课程(如无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验等)之间以及大学化学实验跟高中化学实验之间在教学内容的设置上各自为政、彼此脱节不协调或衔接不好,部分实验内容专业特色不明显且有重复现象。如“塞子的钻孔”、“简单玻璃仪器加工”等基本技能训练和“加热和冷却”、“溶液配制”等实验单元操作在不同课程的实验课程中都有,既浪费了教学时间和教学资源,又易使学生产生对实验的轻视和厌倦心理。实验课程体系不合理还表现在实验内容更新缓慢,新的实验内容、实验方法和现代化实验设备不能及时被吸纳和运用。实验时间和内容不协调由于很多的有机反应时间长、反应条件苛刻(需要高温高压或者高真空、隔绝空气等),反应产物的处理复杂多样化,所以,一个完整的实验一般需要四个小时以上,有些甚至需要更长的时间,所以课堂时间往往不够,需要拖堂;可是,在长时间的有机反应过程中,往往又显得无事可做,一些同学为了节省时间去参加其他的活动,就私自减省实验过程,也达不到很好的教学效果。考核体系的不完善在传统的有机化学实验教学考核中,按照指导书做的,操作规范正确的,一般考核分数高,不按照指导书的正确规范操作操作偷工减料的,往往效果不好,分数低,这看起来貌似是公平的。可是学生的综合素质得不到全面、准确的评价,并且容易使学生产生一种实验只是看结果不重过程的错觉和投机取巧的心理[5]。自然扼杀了学生的创新意识和怀疑精神,培养的人才大多是一批合格的操作工,与创新型应用人才的培养目标还有很大的差距。

开放实验教学的实施

建立完善的实验管理制度完善的管理制度可以保证实验计划的顺利实施[6]。因此,应制定操作性较强的规则,明确教师、学生的责任,建立安全管理制度和教学效果的考核体系等。征集确定实验项目实验项目的确定对完成实验教学任务、培养学生创新能力具有重要的意义。因此首先考虑把系统的实验理论培训、系统的实验技能培训与培养学生综合能力结合起来;其次,考虑到学生实验能力的差异,使实验内容和难度在不同的层面上满足学生实验的需要。鼓励指导教师根据自己的研究方向、时间精力等多因素考虑,申报并最终集体讨论确定实验项目。组织学生选定实验项目公开实验项目、实验时间及要求,组织学生自由选题。提前公布要开设的实验项目,详细列出每个实验项目的具体要求,开设的具体时间,每个实验的分组人数和实验分值,实验指导教师等情况。学生根据个人情况预约实验项目和实验时段,实验的频率和节奏由学生调节。实验室再根据预约情况对实验时段等进行适当调控,以兼顾学生的需要和实验室的资源利用率。严格实验过程管理为保障实验的正常秩序,使实验教学能顺利实施,必须在进行实验前与指导教师和有机化学实验室技术人员联系,由学生自己在开放的规定时间内确定具体的实验时间,确定实验人员组合,并按实验计划的要求写出实验计划报告,学生在进入实验室完成实验前必须提交计划报告。指导教师负责对预习报告进行审查,合格则可以进行实验,否则不能进行实验,实验过程由指导教师进行检查和指导,实验室技术人员提供服务和帮助。开放实验允许其他同学按照要求观摩后。实验结果评定实验结束后,学生应按照要求提交开放实验报告,教师应按照相关的评定细则评定学生的开放实验成绩,实验技术人员应核查学生所借仪器药品是否归还,破损的按照相关管理条例进行赔偿。

问题和思考

有机化学实验课程开放实验教学对提高学生的整体素质和能力是有积极作用的,同时,在开放实验教学中,还存在一些问题值得思考。安全责任问题开放实验中的安全问题是一个重大的问题,要引起足够的重视。有机化学实验通常用到一些危险药品和试剂,这些药品和试剂一旦使用不当就会威胁实验人员的健康甚至是生命安全,一旦流出实验室就有可能对人和社会产生极大的危害。例如:常用的硫酸等强酸、氢氧化钠等强碱、乙醚等危险试剂、甲醇、氯仿、乙酸酐等有毒试剂及易制毒试剂,使用不当就会对人和社会造成极大的危害。仪器设备的维护由于学生操作能力及水平参差不齐,基础知识和基本技能存在差异,需要一个由生疏到熟练的过程,在实验过程中,难免对仪器造成一定程度上的损坏,增加了维护费用和教学工作量[7]。对指导教师的要求提高开放式实验教学是以研究探索方式为主,很多的实验综合性强,并且需要充分运用当前新技术,这样,对老师的要求就高了很多[8,9]。仅仅拥有学科专业知识不一定能够解决学生在实验过程中遇到的问题。实验指导老师不仅要有全面的知识指导学生的实验设计,还要具有丰富的实验经验,能够解决实验过程中遇到的实际的问题。甚至,很多时候是需要组成一支强大的实验教学指导团队。

作者:许元明 张贞发 单位:广西民族师范学院化学与生物工程系

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浅谈大学有机化学教学改革创新

摘要:有机化学是大学的许多与化学相关的专业比较重要的基础理论课,高等教育的大众化使得高校的学生越来越多,学生之间的异质程度比较大,学习习惯各异,学习的方法和目的也存在很大的差异,如何根据实际的情况调动学生学习的积极性,达到比较理想的教学效果是目前高校教师比较重视的一个方面。研究从改革课程的教学方法、对学生进行兴趣激发、理论联系实际等方法来对现存的教学方法进行改革,

关键词:大学有机化学;教学改革;教学方法

中图分类号:O62-4 文献标识码:A 文章编号:1673-8500(2013)03-0095-01

高校的有机化学的课程主要分布在化学化工、轻工、制药、材料、生化和医学等专业,作为一种专业的主干课程,是一门必修的基础课。学好该门课程是对专业知识方面的要求,也是提高专业技能比较关键的一个环节。现存的教学方法存在很多的问题,学生的学习积极性很难发挥,教师的主体作用比较难实现等。引入新的教育观念和采用新的教学方法是教学改革创新比较重要的方法。

一、转变教师观念

教学是一种双向互动活动,包括教师的教和学生的学,提高教师的教学方法和学生学习的能力才能达到成功的教学。从建构主义的观点来看,知识具有主体性、不确定性,是个体根据具体的情境在已有的知识的参与下主动完成的构建。教师不再是知识的单向传递者,而应该成为知识获取的情景的构建者,为学生创建一个良好的学习环境。教师从转变观念入手,重视知识的建构性,不再对学生单纯的灌输知识和信息,而应该把学生作为一个学习的主体,为学生提供学习的通道和材料,通过学生的自己探索和构建,完成知识的获取[1]。充分发挥学生的主体性。构建一种新型的教师主导学生主体的新师生关系。

二、改变教学方法

教学的改革重在教学方法的改革。教学的重点不应该是教师怎样较,而是学生怎样学。学生怎样的进行学习才是教学中的重点。传统的教学方法偏重理论知识的教授,而比较忽视实践的提高,学生的动手能力比较差,造就了很多的高分低能儿。传统的教学方法以讲授法为主,忽视与学生的互动,压制了学生学习的积极性,教师得不到很多的反馈信息,学生的学习效果得不到很好的评价。无法衡量教学的质量。信息时代的到来,教师应该充分利用现代的信息技术,发挥各种技术的优势,利用技术来提高教学的效果、效率和效益。采用微格教学、网络平台的学习等结合实验法、指导法、演示法等[2]。为学生呈现更具体的知识,达到理论联系实际的方法进行学习。充分利用各种掌握学习法、范例教学法、发现学习法、抛锚式的教学方法、情境陶冶法、随机进入法等,可以很大的程度上提高学生学习的兴趣、提高学习的效果,增加学生对于知识的理解和掌握程度,

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大学有机化学实验教学初探

【摘要】有机化学课程是大学理工类部分专业的必修课之一,而有机化学实验则是该课程教学中无法缺少的重要内容,对于巩固大学生的理论知识、拓展大学生的实践技能、培育大学生的科研素质来说显得至关重要。然而,当前大学有机化学实验教学中尚存在大量问题,一定要对其加以改革,才能更好地适应于新形势下的有机化学教学工作。本文从强化基础操作实训提升实际动手能力、改进课程结构精心选择实验内容、不局限于教材内容积极提升科研素质、健全完善有机化学实验考核机制等四个方面对大学有机化学实验教学进行了探讨。

【关键词】大学有机化学实验教学

有机化学实验教学是高等院校有机化学课程体系的组成部分之一,往往设于高校二年级阶段,因为该时期的大学生恰好处在实验技巧与能力不断提升之阶段。实施实验教学对于提升学习者们的实践能力,提升其综合素质等具备了十分重要的价值。由于有机化学实验在提升学习者们的化学实验能力上具备了非常重大的作用,所以一定要对当前大学有机化学实验教学状况加以分析的基础上,进一步探讨有机化学教学的方法,从而力争取得更好的教学成效。

1强化基础操作实训提升实际动手能力

大学生们今后均要走入社会踏上化学相关工作岗位,这就要求其一定要有良好的化学知识储备,所以提升有机化学基本操作能力就成为了提升大学生群体实验能力的重要内容之一。基础操作实训为有机化学实验之前提,也就是说,有机化学实验完全是通过数个基本操作部分组建而成的十分复杂的操作系统之一。有机化学实验基础操作实训涵盖了蒸馏、分馏、重结晶、测定熔点与沸点以及色谱分离等内容。大学生们在实施基础操作实训中应当进行更加规范的操作。大学生们来到有机化学实验室,第一步是要为其讲解实验室的相关规则尤其是安全操作制度。其次是要求其在实验中和实验后能够保持整洁、无污水,且有秩序地摆放好物品。再次是要培养大学生们规范化的实训习惯,包括铁架台与烧瓶夹的固定形式、各类仪器的清洗方法以及安装次序等。最后是在大学生们掌握了以上基本实训技能之后,要在实验过程中更加灵活地选择具体的操作内容。这样一来不仅能够提升学习者们实际操作能力,而且还能培养其解决各类实际问题之能力。

2改进课程结构精心选择实验内容

以往的有机化学实验只是有机化学理论教学的附属内容,教师觉得上不上关系并不大,因为并未真正将实验教学列为提升大学生技能的必备手段。与此同时,在具体实验内容的安排上,验证性与基础性的实验偏多。这样一来,在实验的内容上也往往具有过于繁琐、耗费时日,而且实验的成效较差,并不侧重于综合素质的提升等。为切实提升有机化学实验教学的基础性地位,应当重新全面修订实验教学的大纲,明确有机化学实验教学的相关要求,从而精心选择有机化学实验的内容,实现基础实验与综合实验之间的彼此融合。例如,制备乙酰苯胺这个实验可以划分成合成乙酰苯胺、纯化乙酰苯胺以及纯度测定等三个实验来做,从茶叶当中提取相应的咖啡因成份则可分成提取、浓缩以及纯化等三个部分。如此一来,能够很好地提升学习者们对于实验学习的积极性,不但能够让其掌握了有机化学实验的操作内容,而且还能提升其分析与解决问题之能力。

3不局限于教材内容积极提升科研素质

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综合性大学有机化学教学改革与创新

摘要:有机化学是理、工、农、医各专业的重要基础课。该文总结了近年来我们课程组对有机化学课程教学所做的改革和创新,包括师资队伍建设、教学手段和教学方法改革、实验教学改革与教材建设、教学改革研究等。

关键词:有机化学;教学;改革;创新

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)44-0122-02

有机化学(Organic Chemistry)是化学的一个重要组成部分,它是研究有机化合物的来源、组成、结构、制备、性质、功能、应用以及相关理论和方法学的科学。有机化合物与人类的日常生活密切相关,因而有机化学是许多学科的重要基础,有机化学课程是化学、化工、环境、轻工、生物、农学、林学、制药、动物科学、临床医学等学科专业的一门重要基础课程,是构成理、工、农、医类大学生基础知识链的重要组成部分,对学生素质的培养和教学质量的提高起着至关重要的作用。作为综合性大学的广西大学,每年为化学类、化工类、轻工与食品类、农学类、林学类、生命科学类、动物科学类、环境类、材料类等20多个专业共1600多学生开设有机化学课程。按理科、工科和农科三种模式进行课程设计和教学,理、工、农的理论教学学时分别为114、57、60,实验教学学时分别为126、42、30,总学时分别为240、99、90。每年学习有机化学课程的理科类学生约110人,工科类学生约750人,农科类学生约760人。近年来,在“211工程建设”和“中西部高校提升综合实力计划”的推动下,我们加大了对有机化学课程教学的改革与创新力度,在师资队伍建设、教学手段和教学方法改革、实验教学改革与教材建设、教学改革研究等方面做了很多工作,取得了一些成绩,进一步提高了教学质量,使这门广西高校省级精品课程一直焕发出生机与活力。

一、师资队伍建设

师资队伍是课程建设的根本。近年来,采取引进与培养相结合、学历培养与教学实践相结合、教学与实践相结合、教学与科研相结合、青年教师导师制等多种方式,加强师资队伍建设,加强青年教师的培养,建立了一支年龄、职称、学历结构合理、教学与科研相结合的高素质教师队伍。目前有机化学课程组有教师16人,其中教授6人,副教授8人,博士生导师2人,硕士生导师11人,博士11人。

二、教学手段和教学方法改革

为了配合有机化学精品课程建设,课程组于2005年自制了三套分别与理、工、农科教学模式及其教材相符合的多媒体教学课件,并全面推广使用,在使用中不断改进和完善。多媒体的使用改变了传统的“黑板+粉笔”的教学方式,大大减轻了教师的教学负担,增加了教学信息量,使教学内容更加直观、生动,易于理解和掌握,改善了教学效果,进一步提高了教学质量。此外,在教学过程中注意合理使用教学模型,使有机化学中的某些抽象概念和空间结构形象化。

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