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有机合成是有机物的性质的应用,要求学生熟练掌握好各类有机物的组成、结构、性质、相互衍生关系以及重要官能团的引入和消去等基础知识。在前三节的学习中,学生掌握了醇、酚、醛、羧酸、酯等含氧衍生物的结构特点、物理性质、化学性质以及用途等方面的知识。学生的逻辑思维能力以及信息迁移能力有了显著提高,通过本节课的学习,学生将会认识到合成的有机物与人们生活的密切关系.对学生渗透热爱化学、热爱科学的思想教育;通过有机物逆合成分析法的推理,进-步培养学生逻辑思维能力以及信息的迁移能力。
二、学生分析
1.学生已有知识分析:已知各类有机物的性质
烷烯炔苯及苯的同系物、卤代烃、醇、苯酚、醛、羧酸、酯的性质。
2.学生思维能力要求:充分运用正向思维和逆向思维方法,掌握有机合成的解题方法,特别是逆向合成分析法。通过教材例题掌握逆合成分析法的解题思路,并能熟练运用。
三、新课程标准要求
1、举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用;
2、认识卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的组成和结构特点,知道它们的转化关系
四、教学目标
1、知识与技能目标:
①掌握烃及烃的衍生物性质及官能团相互转化的一些方法
②了解有机合成的基本过程和基本原则
③掌握逆向合成法在有机合成用的应用
2、过程与方法目标:
①通过小组讨论,归纳整理知识,培养学生对物质性质和官能团转化方法的归纳能力
②通过有梯度的与生活实际相关的有机合成的训练,培养学生的逆合成分析法的逻辑思维能力
③通过设计情景问题,培养逆合成分析法在有机合成中的应用能力
3、情感、态度与价值观目标:
①培养学生理论联系实际的能力,会结合生产实际选择适当的合成路线
②通过对新闻资料的分析,使学生关注某些有机物对环境和健康可能产生的影响,关注有机物的安全生产和使用问题
③通过逆合成分析法的研究,培养学生逻辑思维的能力
五、教学重、难点:
①官能团相互转化的方法归纳
②逆合成分析法在有机合成过程分析中的应用
教学难点:
逆合成分析法思维能力的培养
六、教学方法、手段:
①新闻材料分析,分组讨论,引导启发、激发思考、情景问题的创设与解决、多媒体
②针对难点突破而采用的方法:通过设置有梯度的情景问题,分三步,让学生由浅入深的进行合成训练,在动手训练中自己体会、掌握逆合成分析法的思维方法
七、课时安排:1课时
八、教学过程设计:
教师活动
学生活动
设计意图
【引入】
多媒体展示与PVC保鲜膜有关的“新闻链接”以及“资料卡”,创设一个与生活密切相关的合成情景引入新课(资料见后附表)
【情景创设1】
你能够根据已学的知识,利用一些常用的原材料,合成PVC吗?
【教师评价】
让学生把自己的方案写到黑板上,做出评价
【新课】
教师作归纳,以PVC的合成为例,引出有机合成的过程,以流程图直观展现
【过渡】
实际上很多时候有机合成是不能一步到位的,那我们要学会分析比较目标化合物和基础原料之间在骨架构建和官能团转化的联系,这就要求我们掌握一些官能团的引入或转化方法。请同学们以学习小组为单位,共同讨论完成“思考与交流”
归纳内容
【教师引导】观察学生的讨论情况,做出适当的引导
【教师评价】提问不同小组学生的讨论成果,作出肯定与评价,引导学生做好归纳总结
【过渡】当我们掌握了一些官能团的引入或转化方法后,就要学会把这些方法应用到有机合成过程中了
【情景创设2】
在日常生活中,饮料、糖果中常常添加一些有
水果香味的酯类香料,例如具有苹果香味的戊酸戊酯,你能利用1-戊烯为原料合成戊酸戊酯这种香料吗?
【教师评价】
对学生的成果作出评价,及时纠正错误;
引导学生思考总结逆合成分析方法的思路
【过渡】
我们发现,在分析合成路线的时候,可能会出现要对不同原料或合成路线的选择,那么
【情景问题创设3】
想一想:结合生产实际,同学们,你认为在选择原料和合成途径时,你应该注意一些什么问题?
【教师归纳】
选择有机合成路线应遵循的一些原则:
???反应条件必须比较温和
?产率较高
?原料地毒性、低污染、廉价
【过渡】
逆合成分析法是在设计复杂化合物的合成路线是,它是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体,该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。而这个中间体的合成也是从更上一步的中间体得来的。依次倒推,最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。下面,我们就利用这种分析法,来完成这一道练习:
【例题练习】
试用逆合成分析法研究合成草酸二乙酯的路线
【小结】
本节我们要重点掌握:
1、一些常见官能团引入的方法
2、在有机合成中应用逆合成分析法
【作业布置】
1、课后习题1、3题
2、思考课本P64学与问
通过阅读新闻资料,联系已学知识,解决一个合成问题,初步体会合成的过程与方法
【活动1】
迁移已学知识解决新问题,写出方程式
自我评价
形成对有机合成的基本过程的认识,初步了解有机合成的思路
【活动2】
以学习小组为单位进行讨论,共同合作完成“思考与交流”的归纳
在评价过程中自我纠正错误,对官能团的引入和转化方法做出更准确的归纳
【活动3】
利用已学的知识,解决问题,寻找出合成路线
自我评价
受启发,思考
思路分析
联系生活中的实际,思考选择有机合成路线应遵循的一些原则,
各抒己见
应用逆合成分析法完成练习,分析思路,写方程式。
自我评价
总结归纳本节知识,
了解课堂学习重点
创设情景,联系时事新闻、生活实际,激发学生学习兴趣;
设计一个较容易的实际合成训练,为培养有机合成的分析方法作铺垫,作为完成后面的练习做准备
以学生所做的练习做过渡,引出有机合成过程,培养学生理论联系实际的能力
通过小组合作,培养学生的合作能力,而且本活动要求学生有一定归纳能力,学生之间可以互补
培养学生归纳总结的能力
培养学生逻辑思维的能力,对知识的应用能力
初步培养学生的逆合成分析法的思维能力
设计一个中等难度的实际合成训练,为培养有机合成的分析方法作铺垫,作为完成课本中有一定难度的例题做一个过渡
培养学生的理论联系实际的能力
进一步培养逆合成分析法的思维,在训练中掌握逆合成分析法在有机合成中的应用
将课本的学与问部分留给学生课后思考交流,将在下一课时作出评价
附表1:
新闻链接:
?2005年9月2日,中国包装网刊登了题为《美国:保鲜膜包食品有害健康》的文章,指出PVC含有致癌物
九.教学资源建议:
1、为了增强学生的理性和感性认识,可利用大量的图片信息、flas和视频材料。
例如在对不同有机物的相互转化的教学中可利用动画模拟转化过程中官能团中旧键的断裂和新键的形成过程,让学生从立体的角度对有机合成有一个理性的理解。
2.充分利用人民教育出版社的相关网站及教师研修网等查询所须内容。
例如:对某些教学内容的教学图片和图片,可以充分利用网站:资源。
1.问题的提出
1.1对试题进行分析
高考,学考试题主要以常见有机化合物的主要性质和重要用途为主体,涵盖有机物的组成、结构和反应类型等基础知识,考查有机物与社会、生活中的实际问题的联系.以信息为知识铺垫,考查学生运用有机物结构与性质的关系分析和解决问题的能力.考查形式简单,内容相对单一,综合性不是很强.有机物推断主要以框图填空题为主.常将对有机物的组成、结构、性质的考查融为一体,具有较强的综合性,并多与新的信息紧密结合.有机合成主要是利用一些基本原料(如甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯、苯、甲苯等)并限定合成路线或设计合成路线来合成有机物,并与有机物的结构简式、同分异构体、有机反应类型、有机反应方程式的书写等基础知识的考查相结合.
1.2对学生进行分析
我们学校的学生总体来说基础较差,学习习惯不好,自学能力差,遇到像有机合成推断这样的难题,大多数基本上不会也就不做,基本有机合成部分是一片空白.
2.研究过程
2.1通过实际的调查
考察了学生的现状,摸清了学生的底子,了解了学生的心理.对学生进行了激发兴趣,树立自信,培养成功感等一系列教育培训.
2.2材料整合与分析
针对训练及相关材料进行细致的分析,总结,归纳.找出经验和不足,并不断改进.
3.研究结果
3.1对学生的训练结果
针对我校学生实际情况,我首先从激发学生的学习兴趣方面入手,从最简单的含有一种官能团的物质开始,让学生推断它的性质,以及它能发生那些化学反应.经过多次练习学生对这种题型不再害怕,学生敢做,并有兴趣了解他们所遇到的有机物的性质.其次,培养学生的自信心,相信自己能够独立完成有机合成推断这样的难题.我依然由最简单的开始,循序渐进,一步一步增加难度.我先从给出原料,给出目标化合物,只需一步反应就能实现,慢慢讲解培养学生的自信心,然后需要两步,三步,四步,甚至更多步.逐渐增加学生的自信,使他们不再畏惧有机合成推断这样的难题.经过近一年的培训,这些学生在有机合成推断题中的得分率明显提升.
单元教学设计是指在认真解读课标、深刻理解教材并考虑到考试评价的基础上,依据学生的知能实际和心理需求对一个完整的教学主题进行的多课时整合性一体化的教学设计,其关注的焦点在于通过对同一主题多角度、多层次、不同方式的学习,将“点”状态知识结构化组合,将碎片式能力贯通性培养,将散落的科学观念统摄型建构,其目标指向为促进学生多元整体性认知结构的形成。
“有机合成”作为单独的教学内容安排在选修教材《有机化学基础》(人教版)的第三章“烃的含氧衍生物”第四节,以有机物的合成为目标,复习各种官能团之间的相互转化,在基本有机反应的应用过程中,学习有机合成的方法和途径,理解有机化学的价值,促进结构观、联系观、转化观的形成,而在后续“合成有机高分子化合物”的教学内容中,教材又从合成方法和合成原理的角度作了进一步拓展和系统化,知识应用的深广度和问题解决过程中的思维要求进一步提高。学生面对的有机合成问题,通常包括基于分析性思维能力的合成方案的解析和基于创造性思维能力的合成方案的设计,从对化学科学的理解、信息素养、问题的探究与解决能力等学习和评价要素看,“有机合成”是有机化学知识的制高点和生长点,更是学生学习的难点和思维能力培养的绝佳素材,因此,将“有机合成”作为一个教学单元的主题是合理的,更是必要的。
1单元教学目标的设计
本单元的教学内容包括有机合成方案的解析与设计。从知识的精髓看,两者是一致的,都是有机物官能团的结构、性质、转化及其应用;从面临的问题看,合成方案的解析侧重于通过对已知方案中未知物质的分析、线路的评价和探究结果的表达,在方案的理解和体会过程中达成逆合成分析法的形成,而合成方案的设计,则是通过新合成方案的构造和反思优化,在逆合成分析法的应用过程中,促进学生综合思维能力的提升,两者对素养与能力的要求具有明显的递进性;再从问题解决的策略与过程看(见图1所示),两者具有较强的关联性和融合性。
依据以上分析,“有机合成”单元教学目标的设计为:以有机合成为主线,将有机化合物的结构、性质、转化等知识点串联起来,使之系统化;以合成方法原理和特点的分析为重点,在问题解决的过程中,感受有机合成的本质、价值,培养问题解决策略,提升问题解决的思维能力,形成正确的科学观念和价值观念。
本单元的设计教学时段为三课时,课时教学目标的预设为:第一课时,整理回顾各类官能团的结构特征,引导学生从化学键的断裂与形成的角度理解有机化学反应及有机物之间相互转化的本质;关注有机物碳架的构建和官能团引入方法;在简单问题的解决过程中,穿插问题解决基本策略的培养。第二课时,在熟练掌握各类有机物转化关系的基础上,通过对实际生产实验中的合成方案的分析评价,体会有机合成的含义,学会多种问题解决策略的应用。第二课时是将第一课时中掌握的系统化知识应用于实际问题的解决,由此形成的问题解决能力还将对综合性更强、开放度更大的有机合成方案的设计起到先行组织者的作用。第三课时,综合应用有机化学知识和各种问题解决策略,完成对新物质或功能高分子化合物的合成方案设计;体验有机合成在生产、生活及高新技术领域的重要作用。
2 单元教学活动的设计
单元教学活动的设计包括单元学习主线的设计和课时学习活动的设计。
基于单元教学总体目标,本单元学习活动主线设计为:官能团与有机物的转化,在分析各种有机物官能团结构的基础上,理解有机物转化的本质,进而形成官能团转化的系统知识和基本策略合成方案解析,应用有机化学知识和问题解决策略,分析、评价真实背景下的实际合成方案合成方案设计,综合考虑各种因素,构造科学合理的合成方案。
基于课时教学目标服务于单元教学总体目标的原则,课时学习活动的设计既要保持单课时的独立性又要关注前后各课时之间教学目标的一体化达成、知识和能力的递进性和螺旋式上升,鉴于此,本单元课时学习活动设计如下:
第一课时,(1)回顾各类有机物的官能团,从化学键和基团之间的相互影响分析官能团对有机物化学特性的决定性作用,从旧键的断裂与新键的形成理解有机反应的本质。(2)以有机代表物间的相互转化将各类官能团的联系系统化。如要求学生以有机代表物为例,用方程式说明“醇醛酸酯一条线,乙烯联系一大片”的含义。(3)设计恰当“问题串”,在问题解决的过程中形成问题解决的基本策略。
[教学片断1]问题1:①环氧氯丙烷是制备树脂的主要原料,工业上有不同的合成路线,以下是其中的两条合成践线(有些反应未注明条件)。
(问题转化策略、正逆向递归策略)
2. ①当一取代苯继续发生取代反应时,新引进的取代基受到原取代基的影响而取代邻位、对位或间位。使新的取代基进入它的邻位、对位的取代基:-CH3、-NH2、-X;使新的取代基进入它的间位的取代基有:-COOH、-NO2等。
若将②、③两步反应顺序颠倒,也可以得到C,但实际上是不妥的。请你指出不妥之处_____。
②反应步骤BC的目的是什么?
(新信息介入策略、反思评价策略)
3.①多沙唑嗪盐酸盐是一种用于治疗高血压的药物。多沙唑嗪的合成路线如下:
EF的反应中还可能生成一种有机副产物,该副产物的结构简式为_____。由F制备多沙唑嗪的反应中要加入试剂X(C10H10N3O2Cl),X的结构简式为_______。
②合成有机高分子化合物的途径有哪些?
[师生交流]见图2所示。
(式型匹配策略、模型建构策略)
(4)学习反思,由官能团间的转化反应到新物质的获取策略进而引发对合成方案的关注。第一课时作为对已学知识的回顾整理,学生的学习活动更多地以内省式的独立思考、生生间的讨论交流为主要形式展开,教师主导问题的提出并作为问题讨论的首席参与者,融入学生的学习活动。
第二课时:提出核心任务,应用逆合成方法的原理解析有机合成方案。把第一课时获得的学习成果置于真实的问题情境中检验反馈、拓展应用。选取经残缺设置后的实际生产或实验中真实的合成方案作为课堂教学素材,引导学生解决问题、掌握方法:物质分析原料的正向推衍、产物的片断解析、新信息的合理插入、官能团的正逆向对接,直至全部合成线路的贯通并将分析结果运行检验。线路分析合成顺序的科学性、合成路径的简约性、目标产品的产率、环境保护等。准确表达按要求正确书写有机物结构简式、有机反应方程式、同分异构体、识别反应类型等。
[教学片断2]问题1:尼龙-66被广泛用于制造机械、汽车、化学与电气装置的零件,亦可制成薄膜用作包装材料,其合成路线如下图所示(中间产物E给出两条合成路线)。
完成下列填空:
(1)写出反应类型:反应②_________反应③_________。
(2)写出化合物D的结构简式:_________ 。
(3)写出一种与C互为同分异构体,且能发生银镜反应的化合物的结构简式:_________。
(4)写出反应①的化学方程式:_________。
(5)试评价中间产物E的两条合成路线___________________________。
(6)用化学方程式表示化合物B的另一种制备方法(原料任选):_________。
(知识应用,在分析、判断、比较和评价等过程中提高分析性思维能力)
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[交流]略
2. 以苯乙酮为原料的苯氧布洛芬钙合成路线如下,试回答下列问题:
信息一:氯化亚砜(SOCl2)可与醇发生反应,醇的羟基被氯原子取代而生成氯代烃。
信息二:已知:
(1)写出A_____,B_____,C_____,D_____,E_____,F_____的结构简式;
(2)写出苯乙酮的其他同分异构体(必须含有苯环和羰基)
(应用多种问题解决策略解析有机合成方案)
[交流](1)物质分析的策略与过程:见图3所示。
(2)同分异构体书写(见图4所示):
合成方案的解析是对第一课时知识和方法的拓展、组合型应用,而合成方案本身又是第三课时方案设计的范例,方案解析过程中形成的问题解决策略对第三课时学习活动具有内在的支撑价值,因此,本课时在全单元学习中具有承上启下的作用。本课时的学习活动形式主要为问题解决驱动下的小组合作、师生交流。
第三课时,教师发挥主导作用,根据学生实际设定问题的综合度,提出若干目标产物的合成方案设计任务,引导学生通过小组内交流合作、小组间比较优化、个体体验内化等学习活动,在问题解决的过程中提升思维品质。本课时以具有实际应用价值的目标产物的合成为问题背景,要求学生综合应用有机化学知识和各种问题解决策略,依据逆合成方法的原理,在联想创新中设计方案,在比较评价中优化方案。本课时的学习活动有利于学生进一步构建完善自己的知识网络和方法体系。
[教学片断3]问题1:香豆素( )
是一种用途广泛的香料,可用于配制香精及制造日用化妆品和香皂等。请用合成反应流程图表示出以
乙醇和邻羟基苯甲醛()合成香豆素的合成方案。
提示:①合成过程中无机试剂任选
本单元教学设计始终定位于以有机物之间官能团转化的知识为载体,通过合成方案的解析与设计,在问题解决过程中,培养问题解决策略,提升问题解决能力,所以,本单元设计了两类反馈检测题,一是对给定合成线路的解析,以考察学生对逆合成方法的理解水平;二是合成方案的构造,如“有机玻璃、涤纶的合成方案设计”,以考察学生对逆合成方法的应用水平。
3 单元教学设计的思考
单元教学主题的确定要突出“生本性”。课堂学习过程是师生和谐共创的心理能动过程,特别需要注重师生间的内在心理共鸣与外显教学共振的和谐统一。因此,一定要重视 “学情调研”,从学生实际出发,切实考虑学生当前已有的经验、思维方法和态度及心理需求(包括应对考试的需求), 把有利于学生基础知识的有效加强、认知结构的有效改良、分析问题解决问题等思维能力的有效培养,直至化学科学观念的有效形成,作为我们单元教学设计的出发点和追求目标。这就需要教师真正走近学生,通过作业与考试分析、学习过程观察、交流与访谈等,了解学生对学习内容的看法和自己对学习内容的想法,师生共同确定单元教学主题。
单元教学设计要落实整体性、发展性。一方面单元教学应服务于学科整体知识系统的理解、科学观念的形成和科学思维方法的培养;另一方面“单元”又是一个相对独立的教学单位,有一个相对完整的教学主题,其教学目标的确定、教学内容的整合和教学活动的安排自然具有整体性特征。单元内课时教学活动服务于单元教学目标的达成,各课时教学活动中知识学习与能力培养具有内在的联系性和发展性。如“有机合成”单元教学设计的整体性应落实在理解有机反应本质,将有机化学知识系统化,形成结构观、转化观、应用观,培养问题解决策略与问题解决的思维能力等教学目标的设定上;发展性则应落实在官能团转化知识、应用知识分析合成方案、应用知识设计合成方案的学习活动预设中。
参考文献:
(一)理论课教学内容落后
目前,北京林业大学院材料科学与技术学院林产化工专业的“有机合成化学”课程是以2004年版王玉炉主编的《有机合成化学》教材为主。它包含了有机合成的重要反应、选择性反应等内容,体现了当前的合成反应内容,但该教材缺少林化产品应用的实例,因此需引入新的教材充实教学内容。
(二)实验课教学内容和实验方法陈旧
林产化学工业是以森林资源为原料进行化学加工利用的工业,是森林工业的重要组成部分,是制取人类生活和生产所需要产品的工业。当前“有机合成化学”实验课程的授课内容为“樟脑氧化合成樟脑醌”的实验,其选题和采取的实验方法都已较为陈旧,不能满足当前林产化工行业科技发展的需要。而且实验设备数量有限、老化等原因使得实验测试分析方法单一、落后,从而导致实验数据误差增大、高质量的设计性实验无法正常开展。
二、“有机合成化学”课程教学改革的措施
(一)理论课教学内容的改革
针对林产化工专业“有机合成化学”课程教学内容存在的问题,笔者从以下几个方面对课程教学内容进行了改革。
1.引入新的教材
笔者结合林产化工专业林化学科的发展趋势,分析国内外相关课程的发展现状,适时吸纳有机合成化学方面的研究成果,对教学参考书的选择进行了广泛的调研,选择出适合课程教学内容、具代表性的中外文教学参考书,如Morrison的《OrganicChemistry》原版专业教材。
2.增加新的教学内容
笔者认为教学新内容和前沿科研内容的引入,不仅使教师所授的理论知识更加全面、具有紧跟国际形势的先进性,而且体现了林产化工产品的多样性,培养了学生的创新能力。另外,笔者还将“有机合成化学”课程中没有包含且属于当前我国林产化工行业发展的热点内容介绍给学生,目的是扩大学生的知识面、提高学生的学习兴趣和积极性、激发学生对科学研究的热爱、培养学生勤于观察思考的习惯。
(二)理论课教学方法和手段的改革
“有机合成化学”课程是在学生具备了必要的有机化学、分析化学等基础知识之后必修的一门专业基础课程,是承上启下的课程。因此,笔者认为教师做好本课程的教学工作,对其进行教学方法和手段的改革,有利于提高林产化工专业人才培养的质量。
1.以现代教育理念为指导,制作高质量的多媒体课件
笔者认为采用“黑板+粉笔”的教学手段授课,教学效率低下,因此必须以教育教学理论为依据,采用现代教学工具和手段开展教学活动。在“有机合成化学”课程教学过程中,笔者改变传统的教学方式,采用新颖多样的多媒体课件授课,激发了学生的学习兴趣和求知欲望。如,笔者采用自己制作和搜集的与理论知识相关的反映实际合成反应现象和反应机理的模拟视频和三维动画片及部分生产工艺流程的录像,开展“有机合成化学”课程的教学活动,使抽象难懂的“有机合成化学”课程变得生动形象,使抽象的反应机理直观、清晰。学生在课堂上可以清楚地看到各种合成产物的准确结构和详细反应工艺原理,这不仅可以帮助学生加深对所学内容的理解,而且也可以使教师在有限的课堂教学时间内为学生讲授更多的教学内容及学科前沿知识。
2.遵循现代教学理念,使学生成为教学活动的主体
如果教师在课堂上采用“仓储式”“填鸭式”教学方式授课的话,那么学生就会对学习产生厌烦的情绪。因此,在课堂教学过程中,笔者应用现代教学理念,结合日常生活中遇到的有机合成化学方面的素材进行讲授,提高学生学习的趣味性,使学生真正成为教学活动的主体。如教师在讲授“应用萜类化合物进行香料的合成”“塑料用增塑剂的合成”等问题时,首先将学生分成小组,让学生以小组为单位查找资料;其次让小组的代表在课堂上对这个问题进行讲解,并让学生对不明白的问题互相提问;最后由教师评出讲解内容和所提问题都有深度的一组,给予适当的奖励,目的是激发学生学习的主观能动性。
3.将理论教学与科研、生产实践相结合,提高学生的科研能力
笔者通过一些小型科研活动,让学生掌握并设计出先进合理、贴合生产实际的目标产物的有机合成路线,激发学生学习的兴趣,提高学生的科研能力。此外,还要鼓励学生积极参加大学生科研训练计划及各类科研活动,这既拓展了理论教学的内容,又锻炼了学生的科研能力。因此,笔者认为只有让学生直接参与一些小型的林产化工学科实际生产的目标产物的有机合成路线设计,才能让学生把所学的“有机合成化学”课程的知识真正应用到实践中去,教师才能够发现学生在实际应用中所暴露出的问题,并及时解决问题。
(三)实验课教学的改革
高校实验课教学的主要目标是培养学生对所学理论知识的应用和创新能力。实验环节的教学不仅对学生巩固有机合成化学基本理论知识具有重要作用,而且有利于培养学生的观察分析、实际操作、综合设计等能力。因此,笔者认为必须深化实验环节的教学改革,具体做法如下。
1.根据科研情况开设研究设计性实验
在对实验室进行建设的同时,笔者结合“有机合成化学”实验课程教学内容及林化产品加工的特点,让学生设计具有前沿科研性的实验。如藿檀酯木香型香料(国际著名香精香料公司Symrise和Quest的产品)的合成实验,学生利用α-松油烯(林化产品中间体)与缺电子亲二烯体,通过Diels-Alder反应,合成一系列化合物,如与丁烯酮、甲基丙烯酸甲酯、丙烯醛等物质通过双烯加成合成不同香型的香料。笔者多年的教学实践经验证明,学生通过设计新的实验,激发了对科学研究的兴趣,提高了科研思维和创新能力,为其今后的毕业设计和将来从事科研开发工作提供了实践平台。
2.开展双语教学
在“有机合成化学”实验课程中有许多“人名”反应,翻译成中文后会有很多不同版本,不易被学生理解,不利于“有机合成化学”实验课程的讲解,影响学科的发展。因为很多专业知识点用英语解释时准确性较高,并有利于学生对专业知识点的理解,所以笔者在“有机合成化学”实验课程中引入了英文版的专业教材,开展双语教学活动。这不仅可使实验教学内容紧跟国际科研前沿信息,及时将专业领域研究的最新发展和所学的知识有机地结合起来,而且可使学生在实验课教学中很好地掌握专业外语知识,为学生今后独立查阅科技外文文献打下良好的基础。
3.采取灵活多样的考核方式
在这次教学改革中,笔者建立了科学、系统、客观、严格的实验课考核方式,主要从以下几方面对学生进行考核:①实验操作;②对实验常识性问题的理解与掌握;③对实验过程突况的处理;④实验报告书写的规范性。笔者认为使用这种考核方式,教师不仅可以全面地考核学生对实验内容的掌握程度,给出科学、合理的实验成绩,而且还提高了学生的实际动手能力。
三、“有机合成化学”课程教学改革的效果
“有机合成化学”课程经过多年的探索与实践,在教学内容、教学方法、教学水平和师资队伍建设等方面都有了较大的提高。同时“有机合成化学”课程的教学活动得到了学校教学督导组专家的肯定,主讲教师的授课多次被评为优秀、受到学生的热烈欢迎和一致好评。
(一)理论课教学改革的效果
因为“有机合成化学”课程本身具有理论性强、概念抽象等特点,所以单纯的理论授课很容易使学生感到枯燥。改革后的课程使教学内容更加紧跟国际先进趋势,体现出林产化工产品的多样性,更符合我国林产化工行业的发展趋势,从而更能激发学生对专业课学习的兴趣,提高学生自主创新、自主设计的能力。另外,教学理念的转变活跃了学生的思维,使学生不仅在课堂上积极参与教师的教学活动,而且在课下踊跃思考、提出问题,收到了好的教学效果,提升了学生的综合素质,并使年轻教师的教学基本功得到提高。
(二)实验课教学改革的效果
开设先进合理、贴合实际生产的设计性实验课程,激发了学生学习兴趣,提高了学生动手能力,培养了学生科研思维和创新能力,使学生在毕业论文(设计)中涉及新产品的制备和应用的内容明显增加。实验课的全新考核方法真实地反映了学生的实际水平。学生普遍认为这一考核方法比较好,能较真实地反映学生的综合实践能力,对他们的学习有良好的促进作用。
四、结语
现将一道原创有机化学试题展示如下,命制思路与各位同行分享:
例题:增塑剂,又称塑化剂,是工业上被广泛使用的高分子材料助剂,在塑料加工中添加这种物质,可以使其柔韧性增强。但有不法商家为了增加饮料流动的黏稠性,让饮料看起来很黏稠,有果胶的饮料质感而向其中超标添加塑化剂,但这会对人体造成危害。邻苯二甲酸二丁酯(DBP)是其中的主要品种之一。根据邻苯二甲酸二丁酯的结构示意图,回答下列问题:
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1.写出邻苯二甲酸二丁酯的分子式______;
2.邻苯二甲酸二丁酯在碱性条件下可以水解,1mol的邻苯二甲酸二丁酯可以消耗_______mol的NaOH,并写出对应的化学反应方程式_________;
3.写出丁醇的所有同分异构体_____,并推算因虚框外的原子团异构形成的异构体有________种;
4.若检测饮料中是否含有塑化剂,可以采用核磁共振氢谱分析仪。推测邻苯二甲酸二丁酯的核磁共振氢谱(1H-NMR)中显示有_____种不同化学环境的氢原子;
5.写出邻二甲苯和乙烯为原料制备邻苯二甲酸二丁酯的合成路线流程图(无机试剂任用)及反应类型。合成路线流程图示例如下:
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提示:已知两个醛分子在一定条件下可以自身加成,并发生如下转化:
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分析:研究近年来的高考化学有机试题可知,关于有机化学知识的考查,其发展趋势,是更加重视对考生的能力和素质进行考查,侧重于对考生的综合应用能力进行考查。基于新信息题能够满足上述要求,故近年来高考化学试题中对有机化学内容的考查以这类题型为主。这类题的背景是考生从未接触过的新概念、新原理、新知识或新方法,要求考生通过自学,迅速接受新信息,运用新信息,还必须迁移已有知识来解答新问题。这一类题提供的背景材料主要有三种:一是有机化学新成就(新发现、新产品、新材料);二是高校有机化学课程有关知识;三是环境、健康、能源等应用性知识。解这种试题,考生必须把自己已有的知识和技能应用到新的情境中。
本题的中心物质邻苯二甲酸二丁酯来自于媒体所广泛曝光的台湾塑化剂食品问题,同时也是《有机化学基础》选修模块――资料卡片(P105)中关于增塑剂的毒性介绍,来源于生活,来源于课本。着力考查学生阅读有机合成方案、利用题设信息、解决实际问题的能力,也考查了学生对信息接收和处理的敏锐程度、思维的整体性和对有机合成的综合分析能力。本题涉及有机物性质及检验、有机官能团、同分异构体推理和书写,还有合成路线流程图设计与表达,重点考查学生思维的敏捷性和灵活性,对学生的信息获取和加工能力提出较高要求。综合分析,是一道体现高考命题方向、体现STS新课程理念的开放性有机试题,有较好的区分度。