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有機化學以有機物的組成、結構、性質及變化規律為主要研究對像,是化學學科中的一個相當重要的二級學科。它與人類生活和生命活動息息相關,在衣食住行、醫療衛生、農業生產、能源和材料等工業生產及科學技術領域都發揮著舉足輕重的作用。因此,技師學院有機化學教學內容應以物質結構為主線,將“有機化學與生活”,“有機化學與材料”和“有機化學與生命”等內容滲透進課堂教學,徹底改變“純化學”式的教育模式,讓不同層次的中學生積極投入到實踐學習的氛圍中,在實現知識積累的同時,得到方法、技能的鍛煉,為實現終身教育奠定基礎。有機化學由于其內容本身的真實性與實踐性,學生在學習、活動過程中通過自己親身感悟與體驗,在獲得知識與技能的同時,可以內化形成過程與方法、情感態度與價值觀,理解科學的本質,從而全面落實化學課程目標和提高學生的科學素養。
同時有機化學是基于實驗的一門科學,有機化學的研究更是具有明顯的實驗特征。因此,在技師學院有機化學教學中開展實踐學習研究是一個契機。通過實踐學習,對學生進行探索化學知識的過程和學習方法的訓練,既可以激發學生發現問題、分析和解決問題的興趣,形成求學所必需的質疑態度和批判精神,又培養了學生多維思考、分析推理、歸納總結的能力。
2技師學院有機化學實踐教學現狀的調查和分析
通過對技師學院有機化學教與學現狀的調查和分析,對目前技師學院有機化學教學模式現狀進行了摸底,以便于更有效地開展探索適應新課程要求的教學模式的研究。根據占有的資料和實際的走訪調查,設計了調查問卷。結果顯示31.5%的學生對技師學院有機化學學習無興趣,45.2%的學生認為學習化學興趣不高的主要原因是教師傳統的教學方法,59.6%的學生不能很好地參與課堂教學,68.5%的學生喜歡實踐學習模式。由此看出,傳統的教學方法中存在以教師為中心,強調教師權威的現象,忽視了教師與學生的合作關系,剝奪了學生的自主性,影響了學生的自信心,導致學生厭學,使學生對教師有抵觸情緒。學生希望老師在課堂上成為他們的合作伙伴,給他們一定的學習空間,使個人的主動性、積極性充分發揮出來。而有機化學教學改革的核心任務便是建立和形成旨在充分調動、發揮學生主體性的學習方式。實踐學習就是一種行之有效的學習方式,能使學生的主體性、能動性等在實踐學習過程中得以發展。
3技師學院有機化學實踐教學創新的措施
3.1培養學生設計實驗并動手實踐
假設提出后就要想方設法去檢驗它,用實證性材料去或支持假設。這是實踐學習的重要步驟。因為學生要達到對所學知識所反映事物的性質、規律以及該事物與其他事物間聯系的深刻理解,最好的辦法是讓學生到現實世界的真實環境中去感受,去體驗,而不是僅僅聆聽教師或其他人的介紹和講解。比如在2乙醇與濃硫酸反應產物的驗證試驗中。我們創設了以下問題情境創設:乙醇與濃硫酸制乙烯氣體時溫度控制不當常有副反應發生,若溫度過高,乙醇被氧化成二氧化碳,濃硫酸被還原為二氧化硫。那么如何設計實驗驗證反應混合氣體中含有二氧化碳、二氧化硫和水蒸氣那?學生一般都能知道驗證二氧化碳用澄清石灰水,驗證二氧化硫用品紅溶液,驗證水蒸氣用無水硫酸銅,但是具體的操作步驟是什么,為什么?大部分的學生不能正確說明原因,這時教師可以引導學生進行實驗設計實踐。
實踐實驗設計思路:
(1)水蒸氣先驗證還是后驗證,為什么?這時有的學生想到若先驗證二氧化硫或二氧化碳必須通入水溶液中,帶出水蒸氣,影響產物水蒸氣的驗證,所以水蒸氣必須先驗證。即通過裝有無水硫酸銅的硬質玻璃管。
(2)二氧化硫和二氧化碳哪個先驗證,為什么?通過教師的引導,學生認識到因為二氧化硫也能使澄清石灰水變渾濁,所以必須在檢驗二氧化碳之前,先將二氧化硫除去并除盡。而除去二氧化硫之前應先驗證二氧化硫,所以應用三個洗氣瓶,分別是品紅溶液,溴水,品紅溶液,第一個品紅溶液為驗證有二氧化硫,溴水為除去二氧化硫,第二個品紅溶液為檢驗二氧化硫已除盡,這樣通入澄清石灰水變渾濁一定為二氧化碳。通過這樣的設計使同學認識到在設計實驗時必須全面考慮各個因素的影響,應注意到每個細節的設置,才能使最終的結果正確。但要使學生對設計實驗方案感興趣,并能設計出高質量的實驗方案,學生就必須有扎實的知識基礎和實驗技能。在化學學習中,教師要幫助學生對已學過的知識加以回憶、深化、提高,將所有中學化學知識系統化、條理化、網絡化。
3.2培養學生多動手實驗并注意學會觀察
當前在實驗教學中往往會出現這樣的問題:實驗現象琳瑯滿目,學生情緒亢奮,實驗做完后學生只記住他最感興趣的部分,而對其他現象說不清楚,因此,在初次進行實驗時教師必須讓學生知道觀察什么,怎么觀察。比如我們在苯與液溴的取代反應試驗中,在演示苯與液溴的取代反應時由于注意點較多,可邊實驗邊提出問題,指導學生觀察實驗:
(1)苯與液溴混合后有沒有明顯現象,加入鐵屑后有沒有明顯現象?
(2)跟反應器連接的長導管起什么作用?
(3)導管口為什么不插入液面下?
(4)怎樣除去無色溴苯中溶解的溴?
通過以上問題的設置使學生對該實驗應掌握的問題一目了然,所以只要明確觀察目的,仔細觀察,不管實驗現象多少,都能抓住本質。同時要引導學生邊觀察,邊進行思維性觀察。不僅要觀察實驗儀器的選擇組裝,而且要分析為什么,不僅要觀察實驗現象,而且要思考產生這一現象的原因。而在實踐學習中,很多猜想與假設只有通過實驗才能得以驗證,在動手實驗的過程中,不僅可以提高學生的實驗技能,而且可以培養學生發現問題,解決問題的能力,激發他們的實踐精神。
總之,技師學院有機化學傳統的教學方法已不再適應時代的要求,但舊的教學理念往往根深蒂固,因此以實踐學習為核心的有機化學教學的實施還有很長的路要走,實踐學習的各種有效途徑還需要在實踐中不斷摸索。
參考文獻
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1.1教學內容陳舊,學生學習興趣不足
有機化學教學大都是由教師按照教材所編寫的程序講授,將有機化學課講授內容停留在有機化學經典領域,而不與學科發展趨勢相結合,不但授課內容單一,知識面狹窄,而且授課形式呆板,缺少變化,使學生感到枯燥乏味,甚至出現昏昏欲睡的現象。這樣,不利于培養學生對有機化學的學習興趣及開闊的學科視野。學生沒有了學習的興趣,學習的積極性大打折扣。
1.2傳統教學手段被摒棄
現代課堂大都采用多媒體技術進行組織教學,教師既要備課又要做課件,教師的時間和精力又很有限,這樣他們的壓力也會增大?,F在又是知識爆炸的時代,課堂上需要講授的知識內容量很大。所以課堂教學追求內容多,速度快,而忽略了學生的知識接受能力。同時,幾乎全部摒棄了傳統的板書教學和模具教學。這樣,PPT畫面只是一閃而過,學生來不及記筆記,知識很難記牢,學生也很容易產生疲勞,甚至產生抵觸心理。這樣教學效果和教學質量就受到很大的影響。
1.3實驗教學重視不夠
長期以來輕實驗重理論,將有機化學實驗課作為附屬課,得不到重視。具體表現在:有機化學實驗只開設驗證性的簡單實驗,缺乏綜合性、創造性實驗;實驗課學時數相對不足,學生沒有充足的時間完成復雜的實驗;教師重視不夠,講完實驗后,就讓學生自行操作,沒有認真觀察和指導操作中出現的錯誤;學生不重視實驗預習,講授期間不注意聽講,已經講過的內容,提問還是很少有人回答上來,這種情況勢必造成實驗過程中出現很多操作錯誤,打碎玻璃儀器等現象出現。
1.4教學評價不完善
過去,學生對教學的評價只是一個形式,教師的教學方法和方式也不怎么改變,沒有起到什么效果。教學評價幾乎形同虛設。而學生的成績也大都以理論考試成績記錄。這樣很多學生不重視平時的上課,甚至有些同學逃課,只是到最后期末考試前臨陣磨槍。這種現象很普遍,最后學生考完試把知識又全部還給了老師。這樣的評價體系存在很大的缺陷,不利于教學質量和學生學習能力的提高。
2改革措施
為了提高學生對有機化學的應用能力和創新能力,提高有機化學教學質量。針對上述問題,提出以下一些思路。
2.1調整教學內容,提高學生學習興趣
有機化學教學,除了教授課本上的知識外,教學內容可涉及到很多方面。比如可將有機化學史引入課堂教學,特別是涉及人名反應的故事,以及有機化學的學科前沿發展研究,保證了教學內容的科學性和先進性。可以活躍課堂氣氛,從而吸引他們的注意力,調動學生的學習積極性。還有可以通過列舉生活事例,從有機化合物的毒性著手,強調其對環境污染的危害性,增強環境保護意識,提高他們的學習熱情和興趣。
2.2傳統教學手段與多媒體教學結合,提高教學質量
隨著多媒體技術的快速發展,多媒體技術輔助教學作為一種新的手段越來越廣泛地應用于教學。在授課時,可以利用動畫、聲音、視頻、模型等,使抽象的理論變為直觀的形象展示給學生,使他們更容易理解知識。此外,由于省去了過去板書的時間,多媒體課件可以講授較多的內容,信息量會更多。但是,如果授課信息量過大,變換過快,會造成學生對知識的印象不深,教學效果大打折扣。所以,結合板書等傳統教學手段,進行多樣化教學,可以激發學生的興趣,營造良好學習氛圍,進而提高教學質量。
2.3重視實驗教學
有機化學實驗教學是化學教育的一個重要組成部分,實驗教學是培養學生的創新意識、實踐能力和科學素養的重要手段,為了培養學生牢固掌握有機化學的基本技能和提高有機化學教學質量。有機化學實驗教學中應注意以下幾點:(1)適當開設開放性實驗內容,增加設計性、創新性實驗,這樣可以開拓學生的思維,進一步提高實驗水平。(2)學校在做培養方案是就應該合理安排實驗次數和學時數,使學生有足夠的時間進行實驗。(3)任課教師要不斷提高自身的教學能力,加強實驗教學的研究,提高實驗教學質量。(4)要求學生進行課前預習,對實驗原理、實驗步驟、實驗注意事項等有全面的了解。在實驗過程中,進行規范操作,如實記錄,不準弄虛作假。
2.4完善教學評價方法
首先,學生及同行任課教師對授課教師進行不記名打分評價,針對教師的教學態度、教學手段、教學效果等方面。評價結果直接與教師的課酬掛鉤,這樣對任課教師也是一個鞭策和監督。其次,學生成績考核體系直接影響著學生對有機化學課學習的態度和積極性。為了客觀、公正地反映出學生的實際水平,我們嘗試改革成績評定制度,將成績分為:平時成績和期末成績。平時成績包括:課堂參與、筆記、作業練習三部分;期末成績為理論考試成績??己宿k法中加大平時成績的權重(增加到40%),讓學生更加重視平時的課程學習,養成良好的學風。
3結語
每一堂課的課堂導入都十分重要。每講一類有機化合物時,我們會深入搜尋與此類有機化合物密切相關的中藥成分,構建一個良好的導入。如講解“烷烴”一章,我們會問學生“中藥的蠟丸是什么成分?”、“從中藥中分離化合物的時候常用的溶劑石油醚是什么化合物呢?”我們告知,蠟燭與凡士林一樣都是烷烴化合物。又如講到醇酚類化合物時,我們會問學生熟悉的醇、酚有哪些,中藥中有哪些含有醇、酚結構等,同學們會搶著答道“白酒”、“假酒”、“木糖醇”、“茶多酚”等,以及虎杖和葡萄中的白藜蘆醇、橙花香精中橙花醇、薰衣草花醇、百里草中的百里酚(麝香草酚)、薄荷腦、冰片等。對于“果酸是什么呢?”我們會告知,原來它們就是含有醇(酚)的羧酸化合物,如釀制葡萄糖酒生成的酒石酸、酸味飲料中的檸檬酸等。因勢利導使學生提前對中藥有效成分產生興趣,從而更急切地理解這一類化合物的結構與性質。在講胺類化合物時,我們會給學生講中藥中重要的成分——生物堿,如罌粟中的罌粟堿、煙草中的煙堿、黃連中的鹽酸小檗堿、鴉片中的嗎啡堿、麻黃中的麻黃堿等,順便把廣泛流傳的“麻黃的故事”提出來,通過講述徒弟錯用麻黃根、莖的事情,告訴學生麻黃“發汗用莖,止痛(汗)用根”的事實,使其體會更深刻、記憶更牢固而準確,同時還可闡述的危害,告誡學生遠離。
2用現代研究成果激發學習興趣
青蒿素具有萜類化合物結構,而中藥含萜類化合物的種類有很多,如抗腫瘤的紫杉醇、愈創木薁、滿山紅中的杜鵑酮、甘草中的甘草次酸、杜仲中的杜仲膠、大黃中的大黃素等。但是,要提取分離天然活性化合物,就必須先掌握這些化合物的結構和對酸、堿、熱的穩定性,以及它的酸性或堿性或極性、溶解性等理化性質,才能采取相應的分離措施,最后進行分離純化。沒有扎實的有機化學知識,如何能做到這些呢?再如中藥炮制,為什么可以降低藥物的毒性、烈性或不良反應呢?為什么不同的藥材要用不同炮制方法?這些都與藥材中所含有的化學成分的性質有關,只有了解藥材的成分,才可以更深入理解藥材炮制手段的不同與功效的變化關聯。
3通過實驗促進對有機化學理論知識的消化
中藥專業的后續專業課程操作性和應用性比較強,不論是中藥炮制,還是中藥化學的成分分離、中藥藥理、中藥制劑等都需要有機化學基礎理論知識和實驗操作技能作為支撐。因此,需要不斷尋求和改進適合學生特點的實驗教學方式,最大限度調動學習興趣,以達到最好的教學效果。如學習水蒸氣蒸餾操作時,我們會介紹該方法在中藥很多成分的分離提取中都會用到。如丹皮酚,一種白色結晶化合物,具有抗炎、抗菌、抗腫瘤、抗氧化等多種作用,其化學結構是酚酮化合物,利用其物理化學性質特點,用水蒸氣蒸餾能減少化合物的分解,得到高純度的產品。又如甘草是常用中藥,通過指導學生實驗,以熱水為溶劑,使用溶劑提取法制備甘草酸單鉀鹽,在有趣的操作中幫助學生掌握了分離和提取中藥化學產物的原理,同時掌握回流操作裝置、索氏提取裝置的應用等,這些都是中藥成分分離提取不可或缺的重要實驗技術。
4引入“基于問題學習”教學模式
“基于問題學習”(problem-basedlearning,PBL)教學法已成為國際醫學院校一致公認的教學模式。該教學法是以問題為基礎,以學生為中心,以教師為引導的小組討論,發展學生綜合思考能力和解決實際問題能力的教學方法。我們將PBL教學法引入有機化學的教學探索中,給學生提出問題:天然活性化合物的保健作用正日益成為人們日常生活的一部分,工作壓力造成很多人處于亞健康狀態,如大蒜中辛辣刺激成分大蒜素就具有降血壓、降血脂、抗病毒等保健作用,但對熱和堿不穩定,該采用何種方式把它分離出來得到高純度的大蒜素呢?對此,學生帶著疑問去查找大蒜素的結構,了解其理化性質,設計相應的分離手段和提純方法,最后付諸實踐,檢驗設計的合理性。這樣不但加深了對有機化學知識的理解,更加強了學生的創新能力培養,符合應用型人才培養的需要。另外,我們還安排了如穿心蓮內酯的提取、丹皮酚的提取和化學合成設計、茶葉中咖啡因的提取、桂皮中的香料桂皮醛的提取及化學合成等,大大提高了有機化學的教學質量與教學效率。
5小結
一、運用多媒體課件,創造優化的教學情境
化學課堂上的探究性學習,一般的步驟是:創設情境,提出問題,實驗探究,得出結論并拓展。多媒體課件多感官的綜合刺激在創設情境方面有著得天獨厚的條件。例如我們在講解滅火的方法這一知識點時,播放了一段衡陽市2003年“11.3”特大火災的視頻圖象,讓學生直觀的了解到火失控后會給人類帶來的災害,然后要求學生結合自身的日常生活經驗總結出滅火的方法。從而激發了學生的情感,使學生受到了感染,同時使課堂教學效果及其教育功能達到了最佳狀態。
二、靈活使用課件,使化學教學內容變抽象為具體
化學不同于其他學科的最大特征在于其思維方式是微觀與宏觀的聯系,建立對微觀世界的想象力是化學教學不同于其他課程的特點,也是其他課程不能代替的。而在中學階段學生抽象思維有了很大發展,但具體形象思維仍有十分重要的地位。在中學化學計算機輔助教學中,用動畫表示化學反應的微觀過程可以把分子、原子之間的相互作用、化學鍵的斷裂和形成、原子或原子集團的分與合形象地、動態地展現出來,生動活潑,吸引力強,能夠激發學習者的學習興趣,使學習者處于主動學習的地位,形成直接學習的動機,增加無意記憶和聯想記憶。多媒體課件在物質微觀結構的展示、化學反應的微觀過程的演示方面的直觀性為我們在教學中架起了微觀和宏觀的橋梁,對于學生微觀想象力的培養起著不可代替的作用。我們在進行原子的結構、水的電解、氯化氫的形成等知識點的教學中,都采用了Flas,讓學生在直觀的感受中形成自己頭腦中的微觀想象。
三、運用現代教育技術對化學實驗進行仿真演示,提高學生的動手能力
我們在化學教學中發現的最大難題是學生的動手能力差,每次實驗課,老師的大量精力都花在糾正同學們的錯誤操作上,而且由于人數眾多,老師不可能面面俱到,照顧到每一個學生。為此我們在學校計算機房中裝了一個《化學儀器隨意組合》這樣一個小軟件,學生在上機的時候就可以進行仿真實驗演示。通過仿真實驗的訓練,再進實驗室做實驗,我們發現學生的動手能力大大的提高了。
四、利用網絡優勢,實現交互式和協作式的建構性學習。
計算機網絡上豐富多彩的巨大的信息資源,為學生建構化學知識提供真實、豐富、復雜的學習情境。信息時代每個人每時每刻都接受著大量信息。在建構性學習中,教師與學生、學生與學生之間的交流更加充分。網絡信息的“互動性”為交互性和協作式學習提供了最佳物質基礎。在化學學科中,信息處理能力主要指能從多樣話媒體中獲取和處理人類與化學環境有關的化學圖象、化學數據、化學文字信息的能力。信息網絡技術的開發,使多媒體不僅成為學生查找信息的資源庫,而且成為建構主義學習理論環境下的一種認知工具。在解決問題的過程中指導學生充分討論尋求解決問題的思路和方法,發揮小組學生性格各異、思路各異、方法各異的學習優勢,利用網絡交互的特點,進行多向思維的碰撞,通過這種交互、協作、溝通、碰撞,每位學生可以看到問題的不同側面和多種解決途徑,從而對建構化學知識產生創新的洞察力。
1.我國的綠色化學教育行動相對遲緩。
大多數學校尚未涉足,若想使全社會公眾形成綠色化學意識,單靠幾所高校開課、幾個研究所進行研究是遠遠不夠的。若想改變公眾缺乏綠色化學意識的狀況,只有通過高師畢業生在基礎教育當中去開展綠色化學教育,這樣才能逐步影響到大眾。真正的綠色化學教育的精髓是在綠色化學原則的指導下把綠色化學融合于化學教材改革、化學教學改革、化學實驗改革等系列化學教育綠色化的創新過程。
2.各項政策不到位。
建議政府、化學界、環保界,尤其是教育界應根據實際情況設立綠色化學及綠色化學教育獎項,提出各種綠色化學教育的政策法規,建立合理的綠色化學化工教育考核制度。相信有各種政策的保障,各種獎項的頒發,必將會加速全社會綠色化學意識的形成,實現人類社會的可持續發展。
3.教育體系不完善。
教師在課堂教學、實驗教學過程中應始終貫徹綠色化學思想,要讓學生了解綠色化學,樹立起綠色化學意識,培養其從事綠色化學研究與開發的能力。然而,我國目前的高等教育機構還沒有形成完備的綠色化學教育體系,更不用說基礎教育了。因此應該建立起一系列合理的綠色化學教育體系,以促進綠色化學教育的順利發展。綠色化學的發展將對環境保護起重大作用,它為人類的可持續發展提供了技術保證。綠色化學進入教育領域,從而進入化學教育,符合時代的呼喚。
二、有機化學教學中開展綠色化學教育的策略
1.在有機化學課堂教學中滲透綠色化學教育。
面對化學學術界悄然進行的綠色革命,廣大的化學教育工作者不能無動于衷,尤其是將來作為社會的科技革命主動力的大學生更應該受到綠色化學教育,這就要求我們講究策略,指行動或行動計劃,以及為解決某問題或達到某目標而有意識做出的各種活動??上驳氖?,目前已有部分重點大學如中國科技大學開始開設“綠色化學”課程。但是,仍然有不少高校的教師未能意識到將此重要的新信息傳遞給學生的重要性。另外,雖然有部分高校已開始著手為研究生或高年級本科生開設“綠色化學”課程,但在當前相當多的高校存在教學課時緊張的狀況下,又帶來了專門的教學時間難以安排的新矛盾。因此,在有機化學教學中進行綠色化學教育的滲透,不失為解決問題的好辦法。在有機化學教學中進行綠色化學教育的滲透。具體來說,就是在進行有機化學教學時,對教學內容涉及有關綠色化學知識的方面,給予適時地、適量地介紹,通過這種畫龍點睛的教學改革,可使學生在潛移默化中受到綠色化學教育。同時又不對原本非常緊張的教學安排造成新的沖擊。
2.在有機化學實驗教學中加強綠色化學教育。
化學是一門以實驗為基礎的學科。有機化學實驗是化學科學賴以形成和發展的基礎,是檢驗化學知識真理性的標準,是提高學生科學素養的重要內容和手段。有機化學實驗也是化學教育的最有效的教學形式。除此之外,有機化學實驗還具有重要的教育教學功能。從認識角度看,有機化學實驗是為學生提供化學教學認識問題的主要途徑,它為學生檢驗有機化學理論、認識有機化學科學知識、驗證有機化學假說提供了科學依據。從方法論角度看,有機化學實驗是培養學生掌握實驗操作過程、實驗方法的重要手段。從教學論的角度看,有機化學實驗能創設一定教學情景,轉變學生學習方式,有效激發學生學習興趣。學生可以從有機化學實驗現象中去認識有機物,并通過自己的操作來培養各種能力,進而促進思維的發展和綜合能力的提高。教師將有機化學實驗置于一定的化學教學情景下,為實現一定的化學教學目的,而展開的一系列教學活動,就是所謂的“化學實驗教學”。有機化學實驗教學是有機化學教學的重要組成部分,其對學生的科學思維、動手能力、創新意識的培養起著重要的作用。有機化學實驗教學與綠色化學的聯系最緊密、最直接,是培養學生“從我做起”的好陣地,也是培養學生綠色化學意識的重要途徑。有機化學實驗教學能促進學生在知、情、意、行等方面統一協調發展。有機化學實驗是有機化學學科的基石和學生可以直接感知的事實,通過有機化學實驗教學來培養學生的綠色化學意識是一個最好的切入點。在實驗教學中開展綠色化學教育是歷史的必然。當然,綠色化學與有機化學有著天然的血肉聯系。因此,在有機化學實驗教學中滲透綠色化學是最為合適的。學生在做實驗的過程中,通過自己親身體驗來理解綠色化實驗確實能減少或根本不產生污染,從而形成綠色化學意識。將一些傳統實驗方法與經過綠色化改進的綠色化實驗方法進行比較,以此來說明通過用改進的綠色化實驗向學生滲透綠色化學教育是有效的途徑。
3.立足課外,實踐綠色化學觀念提高綠色素質。
有機化學是一門實踐性很強的學科,掌握有機化學實驗的基本操作技能是學生以后進行有機化學實驗的重要基礎。針對藥學學科特點設計技能實驗項目,如有機物物理常數的測定、有機物分離提純等,加強學生的基本操作訓練,使學生掌握規范的實驗技能。藥學實驗中安排了21學時的基本操作實驗,占總實驗學時的38.9%,幾乎涵蓋了所有有機化學實驗的基本操作。同時,將藥學專業的基本操作實驗分為獨立實驗和綜合實驗兩部分,如將有機物熔點的測定與咖啡因提取實驗結合、將有機物折光率的測定與檸檬烯提取實驗結合等,既培養了學生的基本實驗技能,又提高了學生對有機化學實驗的認識,讓學生認識到基本技能在實際工作中的重要性,為學生今后獨立工作打下了堅實的基礎。
2整合實驗教學內容,注重新技術的應用,培養學生的科研意識和創新能力
我們通過在教學實踐中不斷分析和探索,整合了藥學專業有機化學實驗教學內容,避免了一些實驗的重復設置。如有機物折光率的測定實驗學生已經在物理實驗中學習過,有機化學實驗中不再單獨設置,而是把折光率的測定與有機物的提取、合成實驗整合在一起,不僅節省了時間,而且使學生對基本操作的運用范圍有了全面的認識。同樣,考慮到學生在中學階段已經接觸過諸如醛、酮、醇、羧酸等化合物性質的驗證性實驗,繼續保留這些實驗不僅重復,而且對學生技能的提高及能力的培養沒有大的幫助,在實際應用中也存在一定的局限性,因而在教學安排中調整了驗證性實驗,并將驗證性實驗學時壓縮為有機化學實驗總學時的16.6%。事實證明,壓縮上述實驗為藥學專業學生節約了時間,有利于學生將有限的學時用于強化操作技能、培養科研能力和拓展創新思維上。綜合性實驗和設計性實驗在考查學生對基礎理論知識的掌握及實驗技術的應用上具有重要作用。所以,我們針對藥學專業的特點,突破實驗內容的限制,在教學實踐中增加了綜合性實驗及設計性實驗的比例,使此兩類實驗占到有機化學實驗總學時的44.5%。如將阿司匹林的合成、熔點的測定和高效液相色譜技術3個不同類型的實驗整合成一個綜合性實驗,要求學生在合成阿司匹林后,對阿司匹林進行熔點測定,在獲得阿司匹林基本物理常數后,利用高效液相色譜儀對阿司匹林進行色譜分析。通過上述實驗的整合,不僅加強了學生基本技能的訓練,而且培養了學生綜合運用知識分析問題和解決問題的能力。同時,積極引導學生對實驗中出現的問題進行研究探索,激發學生參與實驗的熱情,提高學生對有機化學理論知識的掌握與應用。設計性實驗針對藥學專業學生未來的工作實踐及繼續深造的需要,結合本學科教師的科研內容,讓學生直接參與教師的科研課題,培養學生的科研意識和創新能力。如我們在教師科研的基礎上為藥學專業學生設置了大黃中蒽醌苷元的提取、分離和檢驗識別實驗,學生在完成該實驗的過程中,在教師的指導下進行文獻資料的檢索及分析,并運用專業知識進行實驗方案的設計及實驗結果的分析等。通過類似的設計性實驗,培養了學生查閱文獻的能力,使他們及時掌握了國內外相關專業的研究現狀及發展趨勢,大大開闊了學生的視野,拓展了學生的思維,培養了學生的創新精神,使學生主動參與實驗的意識明顯增強,同時使學生對科學研究有了一個較完整的認識,培養了學生的科研意識及科研能力,為其今后工作及繼續深造打下了一個良好的基礎。
3實現有機化學實驗的微型化、綠色化,加強學生的環保意識
x做到實驗的絕對綠色化,但我們積極探索對部分實驗的改進,實現綠色化設計,盡量選擇低毒或無毒試劑,刪除對環境危害大的實驗,選擇對環境污染小、用藥少的實驗,盡可能將實驗對環境的損害降至最低。如在教學中將原來水蒸氣蒸餾實驗“從煙絲中提取煙堿”改為“從橙皮中提取檸檬烯”,降低了實驗對環境的污染和對學生造成的傷害。同時,增加以天然無毒物質為原料的實驗,如實驗中設置了從茶葉中提取咖啡因、綠色葉子中色素的分離等實驗,做到從原料到產物都對環境無污染,達到了保護環境的目的。積極改進實驗方法,嘗試開展微型化實驗。微型化實驗起源于埃及學者E.C.Grey的《化學實驗的微型方法》一書,1982年,美國Mayo和Pike等人在有機化學實驗中采取主要試劑為mmol量級的微型制備實驗,取得了成功,從而掀起了研究與應用微型化學實驗的熱潮,并受到環保界的大力贊揚。在教學實踐中,我們在保證實驗成功的前提下,積極探索實施微型化實驗,不僅降低了實驗中藥品用量過多造成的資源浪費和環境污染,而且幫助學生樹立了藥品定量的意識。此外,相對于常量實驗,微型化實驗對實驗者基本操作、實驗技巧及實驗的準確性都提出了更高的要求,這就促使學生提高實驗技能并在實驗過程中形成認真細致的作風,同時培養了其縝密嚴謹的科學態度。在教學中將綠色化學的理念融于實踐中,讓學生樹立起綠色環保意識。在有機化學實驗中常常不可避免地產生一些廢棄物,如不及時處理則會對環境造成極大污染,而且會淡化學生的環保意識,使其養成不良的實驗習慣。因此,在有機化學實驗教學中,應把廢棄物的回收處理作為一項重要的教學和科研任務來完成。如柱層析中的洗脫劑、合成實驗中的副產品等都要進行回收或進行無害化處理后再進一步利用。應將實驗中廢棄物的處理作為考核項目,要求學生在預習時設計實驗產生的廢棄物的相關處理方法,并在實驗中付諸實施。通過訓練,使學生靈活應用了所學的理論知識及實驗技能,并養成了廢棄物及時回收處理、循環使用的良好習慣,具備了從事綠色化學研究與開發的基本素質與能力。
4改進實驗考核機制,培養學生良好的實驗素質和綜合能力
有機化學是研究有機化合物的結構、性質、制備的學科,有機化學課程涉及很多定義、定理、化合物結構式等,這些內容都比較抽象,單純依靠課本講解學生學習起來會比較枯燥乏味;而那些立體結構、反應歷程等更需要有豐富的想象力[2].如果利用傳統的板書授課,不但不能很好的展現這些立體結構和反應的變化過程,也浪費很多時間.這時適時借助多媒體輔助教學就能取得事半功倍的效果.多媒體將圖、文、動畫和視頻等有機的融合成一體,它生動、形象、直觀的效果更能清晰展示教學內容[3],學生理解起來也比較容易,更能激發學生的學習熱情.這樣還能實現教師引導為輔,學生自主思考為主的教學模式,能大大提高課堂教學效率.在教師方面,更能節省書寫板書的時間,可以多為帶領學生做練習以鞏固所學;還能補充一些相關的課外知識.但是多媒體在教學中的地位是“輔助”而不應該是“主導”,因為實驗在有機化學課程中占有重要地位,雖然用多媒體可以生動的模擬出化學反應過程、現象等,但是與實際現象還是存在很大的區別.而且在課堂上很多同學反應多媒體授課過程中單位時間內信息量大,難以平衡記筆記和認真聽講的關系,所以需要教師在課堂上注意速度.另外很多合成需要幾個步驟才能完成,如果教師利用板書把實驗產生的現象、產物逐一指出,帶領學生一起得到最后的結果,這樣有利于學生積極思考而且印象更加深刻.
2加強實驗教學,培養學生創新能力
實驗是有機化學課程中的重要部分,也是人才培養中的一項比較重要的指標.通過實驗教學不但能培養學生熟練的技能還能加深對理論知識的理解,更能培養學生觀察、思考和解決問題的能力,從而提高學生的綜合素養和創新能力.實驗課程的主要內容有基本知識和操作、有機化合物的合成與提取、化合物的性質實驗.按項目層次可劃分為:基礎型實驗和綜合設計型實驗(按中藥專業培養方案界定).基礎型實驗以驗證為主(如普通蒸餾、熔點測定;醇酚醚、醛酮醌的性質驗證),其步驟、現象、結果等在教材都能找到,這樣很多學生就不加以重視,機械的按照書中提示步驟進行,實驗結果也沒能仔細觀察.這樣既達不到訓練的規范要求,沒能養成良好的操作習慣,更達不到綜合設計型實驗要求的綜合實驗能力.所以應該把基礎知識和基本要求在緒論課中介紹,一些典型的官能團性質實驗可以作為學生的課外練習不再加入到實驗課程中;而一些重要的基礎操作,如普通蒸餾、結晶實驗、熔點測定等需要單獨進行實驗指導,培養學生熟練的操作技能;還能將一些基本操作整合到其他的綜合型實驗中,例如將分餾實驗整合到制備乙酰苯胺的實驗中.
綜合設計型實驗不但包含基礎實驗知識和基本操作,更要求學生有良好的實驗技能,可以考慮在實驗教學中增加這一類型的實驗.而在教學中應積極利用啟發式教學模式,用以培養的學生的創新能力.以往的教學先會由教師集中講解然后整個實驗內容都是在教師的主持下完成,在新教學模式中可以引導學生在課前認真閱讀相關實驗說明然后自主思考實驗的過程、結果、可能遇到的問題或是還有哪些合成途徑.這樣就可以把教師在課前的集中講解變成學生的自主討論這時教師再適當的補充和點評,能幫助學生對實驗內容理解更深刻,還能培養學生的自學能力、合作能力和歸納總結的能力.
學生的學習動機主要在于興趣,而興趣的培養不是自發的,需要老師進行有益的啟發、教育和耐心的培養。這種意識滲透到整個教學過程中,可以起到事半功倍的效果。這是啟發式教學必不可少的重要一步,因為它直接牽動著學生發現、探索問題的興趣。有機化學的教學,可以通過講與每章有關的社會熱點問題或與該章有關的有趣的事來激發學生的興趣。比如醇那一章,可以結合檢測醉駕的原理來講,講講如何檢測酒精含量及如何醒酒。緒論可以結合日常生活中的衣、食、住、行來講,學習有機化學可以指導人的衣、食、住、行。比如有趣的食,可以用一些大家喜歡吃的肯德基快餐、可樂為例,分析這些食品的主要有機成分,以及給人體帶來的傷害。還可以講一下最佳的膳食平衡,每種食物提供給人體哪種營養成分,這些營養成分的有機結構是什么?缺少了會怎樣?等等。立體異構體那章,可以先讓學生自己動手做分子模型,然后再去觀察實物與鏡像的關系。烯烴的親電加成,可以先顯示烯烴使溴的四氯化碳溶液褪色的實驗。經驗告訴我們,這樣的方法可以大大提高學生學習的興趣。
二、要激發學生的好奇心
古希臘教育家亞里士多德講過一句名言:“思維自驚奇和疑問開始”。課堂上教師的提問可以有效地發展學生的思維能力。師生互動可以通過老師提問學生回答來完成,還可以通過學生提問老師回答來完成。這就要求老師在課堂上須巧設疑問。比如講烯烴的化學性質,老師可以先講幾個實驗現象,并把相關的反應方程式寫出來,讓學生分析一下主要發生了什么反應,再結合前面章節的內容,讓學生大致寫出反應機理,并把反應機理進行分類,比如是親電加成還是親核加成等等。羧酸那章就羧酸同時存在羰基和羥基,老師可以向學生提出如下問題:
1.與醛或酮相比,羧酸中羰基的親核加成活性如何?
2.羧酸中羥基的氫原子與醇的相比,為什么酸性更強?面對這些問題,學生利用已學過的知識可以一一解答。這樣該章的學習就會變得很輕松。學生可以實現由“學會”到“會學”的轉變。
三、要引導學生多議
課堂上學生產生疑問怎么辦?是由老師一個一個來解決,還是分類匯總后解決,抑或由學生一起討論來解決?由于課時的限制,最好的辦法就是引導學生多議多問,讓學生相互之間開展討論,自己解決發現的問題。老師可以在課堂上提問,然后分組進行討論,引導學生自己解決問題。比如講酯的親核取代和克萊森縮合反應時,老師可以提出問題:以醛酮羰基的親核加成及羥醛縮合反應為基礎,分析一下酯可以發生哪些反應?以小組為單位進行討論。最后交上來的答案基本上是完整的。當然,問題也不要總是由老師提出,老師還要引導學生自己提出問題。比如講共軛二烯烴的1,4加成,老師可以先寫第一步機理,按照單烯烴的性質先進行第一步,生成一個碳正離子中間體,第二步老師可以直接寫出和單烯烴一樣的1,2加成產物,然后問學生:有疑問嗎?有不同的想法嗎?這個例子我們曾經試過,有很多學生舉手提出了疑問。學生會問,第一步生成的碳正離子中間體為什么不重排?它是烯丙型的碳正離子,正電應該可以分散到另一個碳上,這樣第二步就應該形成1,4產物。學生能這樣分析問題就說明他們把前面章節學的知識都掌握了,也能激發出想問題的樂趣。這樣,學生課后就會按照課堂上的模式進行提問和討論,問題也就迎刃而解了。
四、要理論與實踐相結合
化學是一門實踐性的科學,除了理論學習外,還要與實踐相結合。我們選擇部分學生特別是畢業后繼續讀研和從事化學化工類工作的學生,一般在大二開始進入教師課題組,在老師的指導下完成一個課題的研究。比如我們學校的有機化學課都是在大二開的。上課時,教師可以先了解學生的情況,了解有哪些學生打算考研?有哪些學生對化學有興趣,今后有可能從事與化學有關工作的?又有哪些學生對化學沒興趣,以后不想從事與化學有關的工作?挑出一些想考研的和想從事與化學有關工作的學生參與課題組,一般是占班上人數50%的比例。然后將他們分成四個組,每個組有一個研究課題,課題與所講的內容有關。讓他們從查閱文獻、總結文獻開始做,由他們自己先提出實驗方案,然后老師再指導他們確定最佳的實驗方案。實驗方案確定后,由學生自己準備藥品和儀器,進行實驗操作。這樣,他們在查閱文獻時可以了解化學的發展動態;提出實驗方案時可以對所學的反應做個總結和比較;準備藥品和儀器時可以了解一些化合物的結構和物理性質及一些儀器的用途。舉個例子來講,當講到酸與醇的酯化時,教師可以讓學生做一個與酯化有關的課題。由于酯化是個可逆反應,不斷地有水生成,要使這個反應向右進行,最好是把產物之一水移走。實驗時可以讓學生做個對比實驗,一個是沒裝分水器的,就是讓水留在體系里,一個是裝了分水器的,將水通過與有機溶劑共沸帶出來。實驗后會發現后者的酯化收率較高,這樣學生就明白了移走產物之一反應會向右進行,收率會較高。每屆參加課題組的學生都會有不少收獲,做得好的最后還發表了論文,這些論文可以參與評獎學金,還可以參與保研等等。學生因此積極性特別高。學完了有機化學后,大部分學生還想繼續留在課題組做實驗。通過理論聯系實際,學生不僅用實驗驗證了學到的理論知識,還可以鍛煉動手能力,從實驗中發現樂趣,提高學習的興趣,并且可以為以后的繼續深造打下很好的基礎。
五、改革考核方式和內容
有機化學的考核以前主要采取一考制,即由最后的期末考試決定成績。這種考核方式容易使學生死記硬背,而不會靈活應用,并且考完就容易忘記。我們對考核內容和考核方法進行了改革??己朔椒ǜ某捎善綍r成績、期中成績、期末成績三部分組成。平時成績由出勤率、平時作業、平時討論及平時實踐來決定;期中考試形式可以靈活一點,可以考試,可以寫論文,也可以用課堂作業甚至是綜合性的設計實驗;期末考試的題不要局限于選擇、填空、合成、機理等類型,可以適當地加些與日常生活緊密聯系的實驗綜合題。以前的一考制容易造成很多學生不來上課??己思由铣銮诼屎蟮秸n率基本上是100%。有機化學一般都是三節課連上,三節課都講新課可以講很多內容,學生一下消化不了,加上一點討論題可以讓課堂變得輕松,課堂氣氛好很多,留出較多的時間讓學生去思考。這樣,師生之間及學生之間的關系會更融洽,而且學生分析問題的能力可以得到強化。參加了課題組的學生可以加上實踐分,沒有參加課題組的學生可以加上討論分。這樣,期末考試的壓力就減輕了很多,補考率也會低很多。我們現在采取的考核方式就是平時成績(25%),期中成績(25%),期末成績(50%)。平時的出勤率很高,平時作業也完成得很好,討論題都很積極,而且印象深刻,討論題如果出現在期末試卷上,同學們沒有人不會答,參加實踐的人也很多,最后取得的成績非常好,期末考試卷面成績不及格的很少,比以前有不少30~40分的現象好很多,總評基本上沒有不及格的。這種改革逐漸改變了學生考前突擊死記硬背、走出考場頭腦一片空白的現象,學生在多方面得到了發展。
有機化學課程教授的對象一般是大學一年級或是二年級的學生,在講解化學反應機理的時候很多學生都表現出不適應,機理本身就比較枯燥、抽象,很多學生受中學時學習思維的影響認為記住A加B生成C就可以了,學習反應機理有什么用,這是在有機化學教學中遇到的比較普遍的問題.就這一問題,通過多年的課堂教學筆者發現以實例引入可以取得較好的教學效果.例如在講解乙烯與含有溴成分的的氯化鈉溶液的反應物時,根據以往的知識很多同學都會回答:1,2-二溴乙烷,但實際上還有1-氯-2-溴乙烷,這就讓學生產生了疑問,也被這個懸念所吸引,這時老師及時補充的新知識學生更有興趣、更主動的去接受.還有一些內容既可以聯系實際又可以借助學生熟悉的事務講解[1],比如講到醛的內容,可以從比較熟悉的甲醛開始引入概念;在講解羧酸時,可以蟻酸、醋酸等為例;而講解烷烴的氧化反應時,可以天然氣作為重要燃料的例子;等等,這樣學生興趣濃厚,會主動的接受新的知識,老師講起來比比較輕松,大大提高課堂教學效率.
2充分利用多媒體手段,提高課堂效率
有機化學是研究有機化合物的結構、性質、制備的學科,有機化學課程涉及很多定義、定理、化合物結構式等,這些內容都比較抽象,單純依靠課本講解學生學習起來會比較枯燥乏味;而那些立體結構、反應歷程等更需要有豐富的想象力[2].如果利用傳統的板書授課,不但不能很好的展現這些立體結構和反應的變化過程,也浪費很多時間.這時適時借助多媒體輔助教學就能取得事半功倍的效果.多媒體將圖、文、動畫和視頻等有機的融合成一體,它生動、形象、直觀的效果更能清晰展示教學內容[3],學生理解起來也比較容易,更能激發學生的學習熱情.這樣還能實現教師引導為輔,學生自主思考為主的教學模式,能大大提高課堂教學效率.在教師方面,更能節省書寫板書的時間,可以多為帶領學生做練習以鞏固所學;還能補充一些相關的課外知識.但是多媒體在教學中的地位是“輔助”而不應該是“主導”,因為實驗在有機化學課程中占有重要地位,雖然用多媒體可以生動的模擬出化學反應過程、現象等,但是與實際現象還是存在很大的區別[4].而且在課堂上很多同學反應多媒體授課過程中單位時間內信息量大,難以平衡記筆記和認真聽講的關系,所以需要教師在課堂上注意速度.另外很多合成需要幾個步驟才能完成,如果教師利用板書把實驗產生的現象、產物逐一指出,帶領學生一起得到最后的結果,這樣有利于學生積極思考而且印象更加深刻[5].
3加強實驗教學,培養學生創新能力
實驗是有機化學課程中的重要部分,也是人才培養中的一項比較重要的指標.通過實驗教學不但能培養學生熟練的技能還能加深對理論知識的理解,更能培養學生觀察、思考和解決問題的能力,從而提高學生的綜合素養和創新能力.實驗課程的主要內容有基本知識和操作、有機化合物的合成與提取、化合物的性質實驗.按項目層次可劃分為:基礎型實驗和綜合設計型實驗(按中藥專業培養方案界定).基礎型實驗以驗證為主(如普通蒸餾、熔點測定;醇酚醚、醛酮醌的性質驗證),其步驟、現象、結果等在教材都能找到,這樣很多學生就不加以重視,機械的按照書中提示步驟進行,實驗結果也沒能仔細觀察.這樣既達不到訓練的規范要求,沒能養成良好的操作習慣,更達不到綜合設計型實驗要求的綜合實驗能力.所以應該把基礎知識和基本要求在緒論課中介紹[6],一些典型的官能團性質實驗可以作為學生的課外練習不再加入到實驗課程中;而一些重要的基礎操作,如普通蒸餾、結晶實驗、熔點測定等需要單獨進行實驗指導,培養學生熟練的操作技能;還能將一些基本操作整合到其他的綜合型實驗中,例如將分餾實驗整合到制備乙酰苯胺的實驗中.綜合設計型實驗不但包含基礎實驗知識和基本操作,更要求學生有良好的實驗技能,可以考慮在實驗教學中增加這一類型的實驗[7].而在教學中應積極利用啟發式教學模式,用以培養的學生的創新能力.以往的教學先會由教師集中講解然后整個實驗內容都是在教師的主持下完成,在新教學模式中可以引導學生在課前認真閱讀相關實驗說明然后自主思考實驗的過程、結果、可能遇到的問題或是還有哪些合成途徑[8].這樣就可以把教師在課前的集中講解變成學生的自主討論這時教師再適當的補充和點評,能幫助學生對實驗內容理解更深刻,還能培養學生的自學能力、合作能力和歸納總結的能力.