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理工科專業(yè)有機化學(xué)課程教學(xué)方法探討

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理工科專業(yè)有機化學(xué)課程教學(xué)方法探討

大學(xué)課堂教學(xué)是反映課程教學(xué)質(zhì)量的重要平臺,是培育大學(xué)生的思維方式,掌握專業(yè)知識的目的所在。有機化學(xué)屬于理工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,是一門理論性與實踐性都很強的課程。通過有機化學(xué)理論課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生了解近代有機化學(xué)的基本理論,掌握有機物組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成、應(yīng)用等知識。通過有機化學(xué)實驗課程的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)在有機物合成、分離、純化、鑒定等方面的實驗方法與技能,及分析問題與解決問題的能力,并將其運用到今后的專業(yè)課程學(xué)習(xí)和實踐活動中。近年來,筆者先后給化學(xué)教育、應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、護(hù)理學(xué)、生物科學(xué)、生物教育、環(huán)境科學(xué)、食品科學(xué)與安全等理工科專業(yè)本科生講授了《有機化學(xué)》、《有機化學(xué)專論》、《醫(yī)用有機化學(xué)》、《有機結(jié)構(gòu)分析》等課程。在多年的課程教學(xué)實踐過程中,堅持以專業(yè)特點和培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù),對課程教學(xué)方法進(jìn)行深入研究和探討,提高了課程教學(xué)質(zhì)量。

1理工科專業(yè)有機化學(xué)課程教學(xué)中存在的問題

有機化學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科,其涉及范圍很廣,存在內(nèi)容多、知識點多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反應(yīng)類型多樣、理論知識抽象等特點,這就使學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒,學(xué)習(xí)效率下降,從而影響教學(xué)效果。特別是對理工科專業(yè)學(xué)生而言,有相當(dāng)多的學(xué)生對有機化學(xué)課程重視不夠,學(xué)習(xí)興趣不高,加上學(xué)生入校時化學(xué)基礎(chǔ)知識差異大,學(xué)習(xí)起來較困難,也影響到課堂教學(xué)效果。此外,隨著高校教學(xué)改革的逐步推進(jìn),有機化學(xué)理論課程學(xué)時有所壓縮,導(dǎo)致理論課程課堂教學(xué)中每節(jié)課程教學(xué)信息量日益增加,但又不能增加學(xué)生的課外負(fù)擔(dān),教師的教學(xué)難度也在不斷加大。因此,對理工科專業(yè)有機化學(xué)課程的課堂教學(xué),應(yīng)摒棄“填鴨式”教學(xué)講授方法,要因材施教,強調(diào)基礎(chǔ)知識的掌握,注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在整個教學(xué)過程中,應(yīng)精心安排各個環(huán)節(jié),精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容和過程,靈活運用各種教學(xué)手段,以提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合能力。

2理工科專業(yè)有機化學(xué)課程教學(xué)方法探討

課程教學(xué)有法而無定法。在有機化學(xué)課程教學(xué)中,教師應(yīng)在立足“學(xué)生主體,教師主導(dǎo)”的教學(xué)指導(dǎo)思想的基礎(chǔ)上,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活選擇和變換各種教學(xué)方法。

2.1知識點設(shè)計法

各類有機化合物、基本概念、基本原理之間,既有共性又有個性,要通過課程教學(xué)設(shè)計提高教學(xué)效率,就必須對每個知識點進(jìn)行巧妙設(shè)計,這樣才能達(dá)到調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、讓學(xué)生主動探究的目的。例如,在進(jìn)行單烯烴、炔烴和二烯烴的教學(xué)中,正常情況下護(hù)理學(xué)、生物科學(xué)、生物教育和環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)生這部分內(nèi)容授課為4學(xué)時,化學(xué)教育、應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生授課為6學(xué)時。對于前者學(xué)生會感覺到教學(xué)內(nèi)容過多,時間緊張。為了避免這種情況,就可以通過對某些知識點的巧妙設(shè)計來達(dá)到調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、發(fā)揮學(xué)生分析問題、解決問題的能力。在講烯烴、炔烴的命名這個知識點時,可以先讓學(xué)生回顧烷烴命名的規(guī)則,之后簡要說明烯烴、烷烴在命名規(guī)則上的相同點與不同點,然后通過練習(xí)題幫助學(xué)生學(xué)會利用系統(tǒng)命名法進(jìn)行命名。做了這些知識鋪墊之后,再設(shè)計提問:有順反異構(gòu)的不飽和烴如何命名?當(dāng)雙鍵兩碳原子所連接的四個原子或基團(tuán)不相同時又怎樣命名?以此引出順反命名法與Z/E命名法。這樣,通過巧妙設(shè)計知識點,就會極大地調(diào)動起學(xué)生主動思維和學(xué)習(xí)的積極性,學(xué)生會很輕松地用較少的時間掌握較多的知識。

2.2歸納總結(jié)法

在學(xué)習(xí)有機化學(xué)課程中,由于化合物種類繁多,化學(xué)性質(zhì)豐富,有機反應(yīng)形式各異,變化萬千,且與反應(yīng)條件密切相關(guān),所以很多學(xué)生耗費了大量的時間記憶,卻事倍功半。這時,教師要隨時引導(dǎo)學(xué)生運用歸納法,從個別反應(yīng)中找它們的共同規(guī)律。例如貫穿有機化學(xué)課程教學(xué)始終的有機反應(yīng)歷程問題,是學(xué)生較難以理解和記憶的重點內(nèi)容。在講授過程中,我們可以將有機反應(yīng)比喻為有機化學(xué)的“詞匯”,而反應(yīng)機理則類似于有機化學(xué)的“語法”。反應(yīng)歷程根據(jù)共價鍵的斷裂方式可歸納為兩大類:即自由基反應(yīng)一由共價鍵均裂成帶單電子基團(tuán)引起;離子型反應(yīng)一由共價鍵異裂成帶正負(fù)電荷的基團(tuán)引起。在此基礎(chǔ)上再經(jīng)過系統(tǒng)的歸納,又可細(xì)分為以下幾類:自由基反應(yīng):(1)自由基取代反應(yīng),如烷烴的鹵代反應(yīng);(2)自由基加成反應(yīng),如烯烴在有過氧化物存在下與溴化氫的自由基加成反應(yīng);離子型反應(yīng)又分兩類:一類是被親電試劑進(jìn)攻的親電取代反應(yīng)(如芳環(huán)上的硝化、鹵代、磺化反應(yīng)等)和親電加成反應(yīng)(如烯烴的親電加成反應(yīng));另一類是被親核試劑進(jìn)攻的親核取代反應(yīng)(如鹵代烴的親核取代SN1、SN2)和親核加成反應(yīng)(如醛、酮的親核加成反應(yīng)),以及β-消除反應(yīng)E1和E2(如鹵代烴脫鹵化氫反應(yīng)和醇的分子內(nèi)脫水)和α-消除反應(yīng)(如卡賓的反應(yīng))等。這樣,借助反應(yīng)歷程作為貫穿有機化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的主線索使知識系統(tǒng)化,避免死記硬背繁多的有機化學(xué)反應(yīng),幫助學(xué)生把許多表面上看來完全不同的反應(yīng)通過反應(yīng)歷程相應(yīng)地聯(lián)系起來,進(jìn)一步加深對有機化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的理解。

2.3多重導(dǎo)入法

課堂教學(xué)的導(dǎo)入是指課堂教學(xué)的開頭,它起著醞釀情緒、提示內(nèi)容、帶入環(huán)境的作用。一個好的導(dǎo)入可以抓住學(xué)生的心弦,引起學(xué)生的求知欲望,調(diào)動學(xué)生的積極主動性,加強師生間的雙邊活動,從而為課堂教學(xué)的效果提供一個好的前提保證。有機化學(xué)是一門以描述性知識為主的學(xué)科,大量的基本資料可由結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和合成三部分內(nèi)容來概括。它們之間的關(guān)系是結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)反映結(jié)構(gòu),性質(zhì)和合成則是一個問題的兩個方面。課堂導(dǎo)入方式很多,如有通過演示實驗、分子模型等直觀導(dǎo)入;有通過化學(xué)史來導(dǎo)入,例如脂環(huán)烴環(huán)的張力學(xué)說、苯環(huán)的結(jié)構(gòu)等。而提問式導(dǎo)入經(jīng)常出現(xiàn)在章與章、節(jié)與節(jié)之間關(guān)系緊密、前后連貫處,歸納式導(dǎo)入則在總結(jié)前一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容或習(xí)題、實驗后,針對學(xué)生存在的問題分析原因,從而導(dǎo)入新課。更能激起學(xué)生興趣的是事例式導(dǎo)入。有機化學(xué)與日常生活密切相關(guān),因此可運用日常生活中學(xué)生所熟悉的例子來引入。例如學(xué)習(xí)酯類化合物時,可以從水果蔬菜的風(fēng)味品質(zhì)來導(dǎo)入,如乙酸異戊酯是香蕉的香味,正戊酸異戊酯是蘋果的味道,乙酸乙酯和乙酸異戊酯是梨子的香味,丁酸乙酯和丁酸異戊酯是草莓的味道等。類比導(dǎo)入法是充分發(fā)揮學(xué)生形象思維的好方法,分子是看不見、摸不著的,但對宏觀物體學(xué)生比較熟悉,所以,可從宏觀物體作類比引入微觀世界。例如在講授有機化合物分子具有對映異構(gòu)現(xiàn)象時,可以從鏡前的物與像,山水畫中的倒影以及人體的左、右手等非常相似但不能重合來說明分子也有鏡像關(guān)系的存在。在講到外消旋體與內(nèi)消旋體的區(qū)別時,展示一張非洲羚羊的照片,羚羊的兩只角呈現(xiàn)出完美的內(nèi)消旋體形狀,一個物體,不可拆分。幫助同學(xué)們記住內(nèi)消旋體純物質(zhì)不能拆分,外消旋體是混合物,可以拆分等知識點。

2.4問題探究法

問題探究教學(xué)法,就是通過創(chuàng)設(shè)活動情景,引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題,最終獲取知識。學(xué)生探究活動是以思維的激發(fā)、深化作為手段進(jìn)行的。在有機化學(xué)課程教學(xué)中可以問題意識驅(qū)動學(xué)生思維,而問題是學(xué)生探究活動的誘因,人一旦對某些難以解決或疑惑的實際問題產(chǎn)生困惑、懷疑、焦慮的心理狀態(tài),問題意識就形成了。為了培養(yǎng)學(xué)生的問題意識,教師在教學(xué)時要營造民主、和諧的教學(xué)氛圍,巧妙營造問題情境積極鼓勵學(xué)生主動提問,敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)。例如在講授鹵代烴消除反應(yīng)機理時,由于鹵素原子的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)造成β-H變得活躍,在這種情況下鹵代烴易于脫去β-H而發(fā)生消除反應(yīng)。如果有思維敏捷的學(xué)生就可能提出這樣的問題:如果鹵素原子的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)使得α-H要比β-H更為活躍,那么為什么不脫去α-H呢?聽到這樣的問題,教師首先應(yīng)該對學(xué)生提問給予肯定與鼓勵,然后再引導(dǎo)學(xué)生共同進(jìn)行深入討論,進(jìn)一步了解α-消除反應(yīng)與β-消除反應(yīng)的區(qū)別,從而達(dá)到教師引導(dǎo)學(xué)生思考的目的。又如當(dāng)講到鹵代烴消除反應(yīng)的主要產(chǎn)物取向遵循扎依采夫(Saytzeff)規(guī)則,即主要產(chǎn)物是雙鍵碳原子上連接烴基較多的烯烴,也有學(xué)生可能會提問,在什么情況下主要產(chǎn)物可以是雙鍵碳原子上連接烴基較少的烯烴呢?這就可以進(jìn)一步引入對“扎依采夫烯烴”和“霍夫曼烯烴”的討論。

3結(jié)論

有機化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容多,基礎(chǔ)理論抽象,傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以有效提高教學(xué)質(zhì)量,只有將知識點設(shè)計法、歸納總結(jié)法、多重導(dǎo)入法、問題探究法綜合起來應(yīng)用于理工科專業(yè)有機化學(xué)課程教學(xué)中,才能有效地激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,擺脫其對有機化學(xué)學(xué)習(xí)的畏難情緒,大大提高教學(xué)效率。

作者:彭曉春 唐新平 李志平 章愛華 單位:吉首大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 吉首大學(xué)資產(chǎn)處