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【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
现如今在大数据时代背景下,随着计算机信息技术的深入研发,计算机信息技术已成为高校教学中重要的辅助手段,各种化学计算机软件应用到大学有机化学教学中。通过计算机化学软件不仅可以将有机化学课本上抽象描述的原子或分子结构,电子排布及化学反应方程式模拟出来,而且借助计算机信息技术还可更深入在空间层面上探索有机化学的微观奥秘。大学有机化学内容包括理论知识学习和实验操作两部分,在理论教学中教师借助计算机信息技术将课本内容形象展示给学生,使学生从本质上理解有机化学与我们日常生活紧密相连,学会运用有机化学知识解释生活现象,也为学生学习其他化学专业课程打下了基础。实验操作作为大学有机化学教学中必不可少的环节,教师教学中借助计算机信息技术不仅提高了学生实验过程的安全性,也培养了学生的动手能力,提高学生探索有机化学奥秘的兴趣。本文首先分析了大学有机化学教学中融合计算机信息技术的重要性,其次分析了计算机信息技术在大学有机化学教学中的应用,在此基础上进一步探讨计算机信息技术在大学有机化学教学中的发展方向,为进一步优化计算机信息技术在大学有机化学教学中的应用提供借鉴。
1计算机信息技术在有机化学教学中的重要性
有机化学属于化学的一个重要分支学科,是研究有机化合物组成、结构、性质、制备方法与应用的科学。有机化学课程是大学化学专业学科课程的重要组成部分,传统的有机化学教学课堂,仅局限于书本上的文字及图画内容,学生无法直观感受到有机化学反应过程。近年来随着科技的飞速进步,计算机信息技术已应用到各行各业,尤其在建立空间构想模型中发挥了重要作用。大学有机化学课程内容中最基本的单元是有机化学反应,讲透一个化学反应需要从定义、反应机理、反应方程式及反应应用等方面进行分析,而反应机理是讲透一个有机化学反应的关键。在传统教学中,往往是通过课程上印刷的反应机理图或者教师在黑板上画出反应机理图,没有立体结构,需要学生有足够的空间想象力才能理解,缺乏生动形象的画面。利用计算机信息技术将有机化学反应中的化学键断裂和形成、电子得失多少及转移方式生动形象的展现出来。另外,有机化学中立体化学也是学生需要掌握的重要内容,比如原子轨道或者分子轨道的变化过程,有机化学反应中势能是如何变化,这些都需要借助计算机信息技术模拟有机化学反应变化过程,帮助学生建立清晰的反应画面,还可以多方位观察反应过程。大学有机化学教学中融合计算机信息技术不仅给老师带来了更加便捷和直观的教学方式,也提高了学生的学习兴趣。有机化学作为一门应用性学科,实验教学在有机化学课程中占有极其重要的地位,学生在课堂上动手操作有机化学实验,不仅调动学生积极性,也调动了学生对实验的实践操作热情。有机化学实验课堂借助计算机信息技术,可以通过视频直观的向学生展现实验操作过程,并且可以将实验中需要的注意事项准确的指出来,不仅让学生熟悉实验操作过程,还大大提高了实验安全性。此外,在有机化学实验教学课堂上会用到有毒试剂,通过接触或者气溶胶吸入口鼻对身体产生伤害,利用计算机虚拟实验教学,不仅能够最大程度的减少有毒化学试剂的使用,还能让学生提前掌握具体的实验操作步骤,减少环境污染。
2计算机信息技术在大学有机化学教学中的应用
计算机信息技术应用于大学有机化学课程教学的各个方面,首先在分析有机化合物结构方面,有机化合物结构决定反应性质,借助于计算机photoshop技术模拟原子S和P杂化轨道模型,利用计算机flash技术模拟三个类型SP轨道杂化过程,通过计算机模拟动态形成过程,可让学生直观看到有机化合物的原子结构、原子杂化轨道,帮助其掌握有机化合物结构的知识点。其次,在分析有机化合物化学和物理性质方面,借助计算机Hyperchem技术可直接显示有机化合物的能级轨道图,单键、双键及叁建的断裂及形成过程,利用计算机软件还可直接分析有机化合物的分子量、沸点、熔点、亲水性、疏水性、吉布斯自由能等性质。最后,在分析有机化合物反应机理方面,教师通过语言描述无法将其反应机理讲透彻,借助于计算机信息技术可动态演示其反应过程,并且在播放过程中可放慢播放速度,让学生清晰的观察到化学反应过程。计算机模拟技术将有机化合物微观的动态变化向学生展现出来,学生能够在脑海中建立电子动态变化过程,计算机模拟技术打破了现实中空间的限制,提高了教师教学效率和教学成果。大学有机化学的实验教学过程离不开计算机化学软件,当前各种化学软件使大学有机化学课堂丰富多彩。比如在有机化学波谱分析的实验教学中,借助计算机化学软件对有机化合物进行波普分析,虚拟有机化合物的振动方式及红外光谱,可解决课堂上仪器无法现场测试的难题。另外,计算机虚拟软件可对某个实验进行设计,其中使用最广泛的软件为Flash,如使用Flash对“制备乙酰水杨酸”的实验方案进行设计,包括设计实验中所需试剂及器材,操作步骤及结果展示和数据分析。
3计算机信息技术在大学有机化学教学中的发展方向
一、大学有机化学实验的绿色课堂教学创设意义
大学有机化学实验的过程,就是一种验证性的尝试过程,其并不会真正把生产或获得的相关结论等,运用到教学或生产中,甚至只是起到一种体验性的知识教育手段或方法。绿色课堂的创设,会在各种技术与试剂的运用中实现高效、低污染、低消耗,节约实验物资。由于采用新工艺、新技术、新设备,以及试剂与药品采用量的减少,或者催化剂等的使用,一方面,加快了反应的速度;另一方面,缩短了各种过程,也减少了各种污染废物的产生,如,废气排量少对师生的威胁也小。创设实验采用微量实验也可以减少试剂或药品使用的量,在确保实验结果的前提下,节约了各种可能用到的药品的量。
二、大学有机化学实验的绿色课堂教学创设路径
有机化学是大学化学院系的支柱性精细研究专业方向之一,相关的实验也是其有机的教学内容之一,实现了在对大学生基础化学知识教育教学的前提下,强化了实验技术技能性与体验性的教育过程。绿色实验课堂创设,也随着高校化学教改的深入得到全面的开展。
1.采用新实验技术新实验技术的运用,是当前大学有机化学实验绿色创设的基本路径之一,不仅内驱地提高了对相关设施的研究,也带动了相关的技术突破。其一,循环技术。即把药品、各种相关试剂,以及被认为废液、废渣的化学生成品等,把本来应该丢弃或无害化处理的废弃的东西,作为其他实验的基础材料,或者作为逆实验的材料等,再一次循环利用起来,既节约了相关药品资源,也激活了师生的创造性,如:如何利用废液去做好其他的实验,或作为主要药品与试剂,或作为辅助性的试剂等,尽可能地发挥其作用。其二,仿真技术。仿真技术是现代教育技术的一种,即通过某种科学手段,把那些能产生毒气或较大污染危害的废渣废液等,运用仿真的形式排除,在确保师生安全的情况下,实现有机化学实验的教学目标。如:多媒体技术、电子模拟技术、精品公开课视频等,在大学有机化学实验中起到了较为理想的作用。不仅把资源运用最大化,还切实实现了实验的直观性。这两种技术的运用,前者是节约了化学实验资源,后者是重复性运用相关的教学资源实现高效,随着其运用次数的增多,其效率也就越高。新实验技术的采用,前者提高相关药品的使用率,减少各种废弃物的排放;后者则提高了实验教学过程的教学效率,用一次性排放或者不排放实现了“零污染”绿色教学过程。
2.采用替代实验相对采用新实验技术而言,采用替代实验是在同样实验要求下,能更为精确地开展实验的路径之一。其不仅保证了实验的真实性,也实现了有机化学实验的结果科学性。尤其让广大学生能在切实动手操作的基础上,通过个人的体验进一步来掌握的要求,及实验的相关安全等重要性。第一,低毒或无毒替代。即根据实验要求,在基本程度相同或相似的情况下,把具有高腐蚀性或高毒性的试剂或药品等,更换为低毒或无毒的试剂,并能达到相同的实验结果。常用到的代替试剂有各种溶剂、氧化剂或催化剂等,替代那些如浓硫酸或浓硝酸类的高腐蚀性药品。第二,微量替代。如前1.2述,即在整体缩小实验比例的情况下,去达成结果或结论较为精准的实验要求。主要从两个方面切入:一是在相关实验仪器不变的情况下,按照比例减少各种试剂或药品的实用。因此,有着微量、常量的区分。二是按照比例把相关的实验仪器缩小,即整规格地缩小,再结合上述药品比例的缩小,实现微量的替代。两种微量替代方式,最终都统一在试剂或药品的限制性科学比例运用上。两种替代技术相比较,前者侧重在对于试剂与药品种类的替代,后者则是实验用品量的替代,且都实现了高效、低毒的教学大学有机化学实验的绿色课堂教学创设文/赵戈摘要:有机化学实验都将产生或多或少的废气、废液、废渣等,这使得有机化学实验中的毒害性和污染性更为严重,如何更有效地减少实验过程中对环境所产生的污染,培养学生的绿色意识是大学有机化学实验教学改革的重点,大学有机化学实验的绿色课堂创设势在必行。简述如何通过采用新实验技术、微量实验及更环保的替代实验,以求达到降低环境污染,达到培养“绿色化学”人才的目的。绿色教学过程。大学有机化学实验的绿色课堂创设,在提高化学实验的过程中加强对大学生体验性、创新检验性教育的同时,去积极地创设安全、高效、舒适的教师教育教学与学生的学习环境。另外,通过教育教学方法手段的创新,教学内容的丰富与创新及化学实际技术技能与设施设备的创新,这些对培养学生的环境保护意识,形成良好的实验素质,养成整齐清洁、科学严谨的工作习惯都有极大的帮助作用。
摘要:微课代表了我国高等学校教学模式的优化与进步,微课在有机化学教学中的作用尤为明显,有效加深,了学生对有机化学知识的理解,加强了教学过程中的实践。从微课的含义特点以及高等院校中有机化学的教学现状入手,阐述了微课在有机化学教学中的应用,希望能够使微课在教学中得到更多的关注,为我国的教育事业发展提供一些帮助。
关键词:微课;有机化学;应用
有机化学是一门基础且非常重要的课程,主要学习有机分子的性质、含义、结构、反应过程等。因为有机分子的结构多样且复杂,数量也非常多,反应过程与方程式复杂,所以有机化学学习起来非常困难。传统的教学方式已经出现一些缺陷,很难适应现在的学习需求,而微课的出现让有机化学学习起来更加方便以及容易理解。将微课引入有机化学教学过程中,与传统教学方式的优势结合起,能够有效帮助学生理解知识,激发学生的学习兴趣,增加学生的学习动力,更好地发展化学教育事业。
一、微课的含义特点
(一)微课的含义
微课是指通过运用目前的信息技术来呈现碎片化学习的过程内容等数字资源。微课的内容主要有课堂教学视频、教学设计练习题、辅助课件等,微课区别于传统的枯燥且单一课件资源,通过播放视频来教学,使知识的讲解具有连贯性,同时大大增强了学习的趣味,是通过整合传统教学资源后出现的新的教学方式。
[摘要]有机化学是一门非常重要的专业基础课。在有限的教学时间内尽可能的全面提高学生的有机化学综合素养是有机化学教师的一项重要任务。我们认为电子理论对有机化学中的离子型反应的发生、反应位点、活性都有非常好的解释作用,在教学实践中使用电子理论教学法有助于把众多分散的有机反应整合起来,形成一个整体,电子理论就是它们的主线。除此之外,在教学过程中不失时机的插入化学史的内容丰富课程教学,提高学生的学习兴趣和综合素质。化学安全观念在化学中同样非常重要,因此我们认为在课程中有必要引入相关的安全知识,提高学生的安全意识。
[关键词]有机化学教学;电子理论;化学史;安全意识
有机化学是高等教育中非常重要的一门专业基础课[1],是化学、化工、药学[2-4]、医学、食品[5]等众多专业的专业基础课,涉及的专业面和学生面都很广。如何上好有机化学课,如何在有限的时间内提高学生的有机化学素养是有机化学教师面临的一个重要问题。有机化学是一门博大精深的课程,涉及众多有机化合物的性质和大量的有机反应,并且有机反应的变化非常丰富、应用及其灵活。在有限的课程时间内,如何通过学习有机化学这门课程使学生具有较好的有机化学的思维和素养,对有机化学教师而言是极具挑战的。通过多年的有机化学教学实践,笔者认为在有机化学课程中必须抓住主线,利用有机反应中的电子理论[6,7]把众多复杂的有机反应进行整合,如亲电加成、亲电取代、亲核取代、亲核加成等。反复利用电子理论对这些反应进行系统的讲解,使学生在本质上理解反应的为什么发生、如何发生及其反应结果。同时在课堂教学中引入相关化学史的知识提高学生的学习兴趣和他们的全面素质,以及在课程中加强安全意识的教育都不容忽视。
1在有机反应中引入电子理论进行教学
在讲解有机反应过程和反应活性等知识内容时,引入电子理论教学,引入较为合理的逻辑概念,有利于学生对有机反应本质的理解和反应活性之间的差别。有机电子理论是用正负电荷吸引的性质,来说明化学反应的发生方式,即发生的位置和顺序,发生的难易程度。因此,它把分子中电子携带的电荷分布情况,也就是以电子密度作为基础概念来思考化学反应。电子密度的大小、增量已被量子中的理论计算和物理测定所证实,并获得化学界的承认。化学家中把这种电子密度当做类推的基本概念,广泛用于说明和理解各种化学现象。电子理论认为,分子中,电子(携带负电荷聚集的位置,即电子密度大的位置),容易与携带正电荷的试剂(亲电试剂具有吸引电子的性质)发生化学反应。反之,电子密度小的位置容易与携带负电荷的试剂(亲核试剂,具有排斥电子性质的一方)发生化学反应。利用电子理论能够轻而易举的解释有机反应中的离子型反应,而我们大学有机化学的教学当中,大部分反应是离子型反应,如亲电加成反应、亲核取代反应、亲电取代反应、亲核加成反应等。当然电子理论的理解有一个过程,学生在刚开始接触的时候很难理解电子密度的概念。在教学过程中需要逐步为学生打下一定的物理基础,如电子-电子云-电子密度等概念,使学生能够从微观的角度、物理的角度去理解有机分子、有机原子,同时强化电负性、诱导效应、立体效应、共轭效应等概念,让学生从高中学习化学的思维中转变过来,使用一种全新的有机化学微观思维方式来理解反应为什么发生、为什么在这个位点最容易发生、反应活性变化等现象。从而从本质上理解反应,在以后的学习和工作中能够举一反山,真正达到学习有机化学的目的。
2在课堂中引入化学史教学