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关键词:高职教育;机械;课程;优化整合;改革;现状
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)32-0185-02
当前,高职教育主要是为了培养动手能力强的技能型实用人才。这就要求在人才培养的过程中要加强实践教学。于是,很多院校采用了“2+1”的人才培养模式。学生在校学习时间大为缩短,致使高职教育机械类专业基础课程在一定程度上不能满足目标的需要,而现行教材又存在理论性强而实践性差、学校学的知识用不上、社会需要的知识没学到的现状。这就要求高职教育必须推进构建专业课程新体系的目标,实现专业课程内容与职业标准的对接。作为高职学校的教师,应该根据自己学校的情况,结合学生的特点,对当前学校所用的教材及教学内容进行科学地整合和改革。
一、机械类专业基础课程存在的现状及原因分析
1.课程设置不符合教学目标的要求。高职院校培养的是高端技能型人才,也就是通常所说的实用型人才。这要求他们有一定的专业技术基础知识,更要有扎实的实践能力。因此势必要推进产教结合,实行校企合作、工学结合,促进专业与产业对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接。而要达到职业教育的培养要求,学校就应在培养学生过程中,注重实践,以培养学生动手能力为主。而从现有的课程设置看,很多课本知识理论性内容偏重,明显与生产实际要求脱节。以《金属切削原理与刀具》这门课为例,目前我院使用的教材存在内容偏多、理论偏深,理论与实践联系内容相对不足的现象。拿“车刀切削部分的几何角度”来说,目前我们主要还是以理论为主。由于学生空间想象能力较差,他们很难想象刀具的一些几何角度,真正操作机床刀具时,遇到问题也不知道怎么解决。教学过程抽象空洞,不能满足人才目标的需要。
2.教学内容偏难,不符合学生的认知规律。高职学校大部分学生的理论基础比较薄弱,对所学专业的理论知识比较难以理解;以致他们学习的兴趣不高,对理论知识缺乏学习动力。以《金属材料与热处理》这门课程为例,该课程主要强调金属内部组织结构对性能的影响。高职学生大多文化基础比较薄弱,想象力不足,他们听起课来就觉得枯燥乏味且不易理解。对此,他们掌握知识的难度加大,极易失去学习兴趣。而他们一旦失去学习的兴趣,听课时就更加会萎靡不振、打不起精神。
3.教学内容存在多科重复现象。当前,企业对学生的实际动手能力要求越来越高。为增强学生的实际操作能力和增多实习时间,很多高职院校采用了“2+1”的人才培养模式。这就要求学校在制定课程设置时,要满足够用和实用。而现行的教材很少采用新模式、新特色,部分内容陈旧,缺乏对科学技术最新进展的体现,有些内容在不同的课程间存在重复。例如,专业基础课中的《机械制图》和《机械设计基础》,这两门课的内容在制定教学大纲有重复现象。就拿‘螺纹连接’这部分内容来说,两门课都讲到了螺纹的形成和螺纹的结构要素等内容,只不过侧重点不同而已。理论课程内容编排重复,理论总学时就会增多;而在“2+1”人才培养模式下的学生在校时间只有两年,他们又要加强实践教学,因此理论课程和实践课程的矛盾就会凸显出来。
二、机械类专业基础课程优化整合的可行性
1.符合高职教育人才培养目标的需要。高职教育人才培养的目标,以经济社会的发展需求为依据,重点培养高端技能型人才。专业基础课程的优化整合,促进课程内容和职业资格标准的融通,实践性性更强。这遵循了经济社会和人的发展规律,强化了职业教育的办学特色,增强服务经济社会发展和人的全面发展的能力。
2.符合学生的认知规律。现在的高职学生大多数文化基础薄弱,立体几何知识空间想象能力也较弱,同时对理论不太感兴趣。课程的优化整合,简化教材和理论知识的讲解,将所讲授的理论与实践紧密联系,使教材里的理论知识通俗易懂,实用性更强,更符合学生的认知规律,极大地增强了学生学习的积极性。
3.符合时展和社会需求。随着我国工业化进程的加快、产业结构的调整和技术设备不断更新换代,现在社会用人单位对高职学生的使用目的性很强。企业对技术工人的要求越来越高,对熟练掌握高精尖设备操作技术、具有技术革新和创造力的高级技能人才的需求量越来越大。而现行的高职教材,大多没有随着企业新工艺、新设备的引进而适当作出调整,因此,对机械类专业技术基础课的整合符合时展和社会需求。
三、机械类专业基础课优化整合的措施
1.深化专业基础课程教学改革,创新课程设置体系。提升高职教育的办学水平,提高办学质量,要推进产教合作,强化行业的指导作用;明确本行业技能型人才需求,让企业参与高等职业教育专业设置和建设,指导并参与人才培养方案的设计;深化专业基础课程教学改革,创新课程体系。
2.根据企业需要和学生认知规律,提炼专业必备知识。学校应组织老师到企业实践、学生实习。老师依据所学的专业特点,明确今后的岗位所用的知识,充分把握企业的需要;适应学生的知识和能力水平,结合学生的感受、兴趣以及接受能力;适当降低理论知识的难度,形成以实用性为主线,理论教学围绕实际应用展开;按照学以致用的原则,以学生能力的提高为培养目标;克服“繁、难、偏、旧”的弊端,加强实践环节的教学,把今后岗位所用的应知应会的知识加以分析,精心筛选书本内容,注重基本概念及其在实践中的应用,提炼专业必备知识。
3.删减合并课程内容。由于现行机械专业基础课程与教材体系存在教学内容多科重复、科目过多和知识缺乏整合的现状,因此在内容设计上,教师把那些重复的内容进行统一的删减合并,几门课能合在一起的,合在一起统编教材,内容如果在一门课程中出现了就不应该在另一门课程中再出现,实现知识的迁移和横向联系,增强教材的整体性和综合性。例如,可以考虑将《机械制图》和《机械设计基础》合并,在《机械制图》这门课讲解齿轮这部分内容时,也应把传动原理的内容讲解清楚,而不需要又在《机械设计基础》这门课程中又把基本概念重复讲解。
四、结语
课程经过整合后,我们的课程设置更具合理性和针对性,教学内容将更符合高职学生的认知规律。学生花在理论课上的学习时间会有所减少,但所应掌握的专业基础知识却不会减少。他们可以有更多的时间进行实践练习,同时对知识的学习将更加感兴趣、更有热情。并且这样在有限的时间里让学生学到更多的、更切合实践的知识,也符合高职教育人才培养的目标。学生不仅学到知识,还能学会动手、学会做事、学会存在,满足经济社会对高素质劳动者和技能型人才的需要。
参考文献:
[1]王磊.高职高专办学必须坚持以就业为导向[J].职业教育研究,2006,(1).
[2]慈风梅.中职机械类专业基础课教材的优化整合[J].教学研究,2006,(7).
关键词:化学高考 “有机合成”题目 备考策略
在新课程、新高考的背景下,以具体的的有机合成工艺流程为载体的“有机合成”题目是广东高考比较固定的题型。其通过将合成工艺以流程图的形式表示出来,根据合成过程中有关物质的结构、性质进行设问,形成与化工生产紧密联系的“有机合成”题目。
一、研究目的
从2007年新课程实施后的第一次高考开始,到2011年理科综合的考查模式,5年来,广东高考试题中的“有机合成”题目特征明显,风格稳定。其以化工工艺为背景,主要以合成和推导为考查形式,通过框图的分析推导,着重考查有机物之间的转化,包含基本的反应类型、化学方程式的书写、官能团的性质、同分异构的推导、物质组成以及结构的推导等基础有机知识;同时结合题目的信息,考查学生阅读能力、分析能力、知识的迁移能力。研究该题型的考查特点,对提高高考备考的针对性、有效性都具有重要的意义。
二、研究过程
(一)广东高考“有机合成”题目的统计与分析,表1
从以上数据分析可知,2007年-2009年在“X科”背景下,“有机合成”题目的必答题难度不大,都在0.7以上,选做题难度属于中等。从2010年开始实行“理科综合”考查模式后,取消了选做题,“有机合成”题目难度属于中等,2011年分析数据暂时未公布。这说明不同类型的学生都有潜力取得相应的分数。
(二)广东高考“有机合成”题目考查范围的统计与分析
通过对比2007年-2011年广东高考“有机合成” 题目,作者认为无论是考查的形式、范围,设问的特点还是能力的要求,2010年、2011年的题目更接近于2007年-2009年的必做题,而可能受“理科综合”考试模式的影响,导致难度反而接近原来的选做题。因此2007年-2009年的题目只统计分析必做题,表2。
纵观2007年-2011年这5年的广东高考“有机合成”题目,主干知识年年必考,考查难度层次分明,每年也都有些微调,处处体现有机化学“结构决定性质”的核心思想。
1、题目中核心物质的结构特点
(1)在整个工艺流程图中,主要物质基本都成环状,含有苯环(或具有苯环的某些性质);
(2)主要物质的分子结构一般比较陌生,但分子所具有的官能团都很常见。例如:苯环、羟基、羧基、醛基、碳碳双键、碳碳三键、卤素原子、酯键等。
2、问题设置的范围
(1)围绕常见官能团的性质进行设问。例如:羟基与钠的置换反应、羟基与羧基的酯化反应、碳碳双键与溴的四氯化碳溶液的加成反应、碳碳双键与酸性高锰酸钾溶液的氧化反应等官能团性质几乎每年都考;
(2)考查基本的反应类型。一般以取代反应、加成反应、酯化反应、消去反应、加聚反应、氧化反应等为考查对象,并考查相关反应方程式的书写。
(3)考查有机物的组成与结构。例如写出相关分子的分子式、结构式等。
(4)考查提取信息,进行知识迁移的能力。
3、问题设置的难度
研究这几年的“有机合成”题目,难度设置一般分成三个层次:
(1)考查学生的基础知识。单独考查某物质的基本性质,检验考生对基本概念、基本性质的熟悉程度。如烃的概念、官能团的性质、分子式的推导、简单的计算等,不需要借助流程图作答。
(2)考查学生应用能力。结合流程图,通过物质的相互转化,考查考生对基本反应特点、有机化学方程式是否掌握,能否借助常见有机物的性质推导陌生有机物的性质,借助流程图推导未知物的性质、结构。
(3)考查学生自学能力、知识迁移能力。题目提供一些新的信息,学生通过阅读理解信息,发现新的性质、规律,并迁移运用到一个新的环境中。
三、研究结果
从以上的研究可以看出,“有机合成”题目考查范围主要以常规知识为主,兼顾考查学生信息迁移的能力,题目设置的难度以中等难度为主,经过有针对性的复习备考,各个层次的学生都能取得相应的分数。针对此类题型的特点制定以下备考策略:
(一)夯实基础
1、首先帮助学生梳理、归纳各种有代表性的有机物的相关知识。如:组成、结构、官能团、物理性质、化学性质、反应方程式等。在复习反应方程式时特别要从官能团的变化、化学键的断裂与形成这个角度去理解并记忆相关方程式。
2、通过以常见有机物作为载体,复习有机化学的相关概念。如烃(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等)、烃的衍生物(卤代烃、醇、酚、羧酸、醛、酯等)、同系物、同分异构体、分子式、结构简式、结构式等。
3、强化学生“结构决定性质”,“官能团反映物质性质”的意识。借助常见有机物的性质,帮助学生整理相关官能团的性质,理解、记住官能团在化学反应前后的变化情况,并逐步培养学生利用官能团判断陌生有机物化学性质的能力。
4、梳理各种反应类型。通过让学生对比常见有机物在化学反应过程中断键与成键特点,以及元素的变化情况,重新划分反应类型。
(1)取代反应(涵括卤代反应、酯化反应、水解反应、硝化反应等)
(2)加成反应
(3)消去反应
(4)聚合反应(包括加聚反应、缩聚反应)
(5)氧化反应(增加“氧原子”或减少“氢原子”)
(6)还原反应(增加“氢原子”或减少“氧原子”)
通过重新归类,让学生从化学键的角度去重新观察、理解有机反应的特点,提高他们判断陌生物质的能力。
(二)提升能力
在帮助学生梳理、巩固基础知识的前提下,还必须通过系统的训练才能提高学生的解题能力。
1、充分利用近几年广东的高考题。“有机合成”题目的考查方式、设问都比较稳定,利用高考真题进行训练可以让学生尽早熟悉题型,树立考试信心。
2、组编考题。教师可以针对常考点,组编相应的练习进行训练,确保大多数学生都能拿到基本分;同时针对学生的薄弱环节,进行专题训练,提高复习的有效性。
3、提高学生的解题技巧。在进行一定量的练习后,要培养学生的解题技巧。
(1)要教会学生寻找突破口。通过观察官能团,推导物质可能具有的性质;通过反应条件、试剂、现象也可以推导物质可能具有的官能团,进而推导物质的结构。
(2)要有整体的意识。物质处在整个工艺流程图中,物质之间可以相互转化,要利用已知物质的信息推导未知物;要有灵活的思维,有时按顺序推导比较容易;但有时却要用逆推法,利用产物推导反应物;有时还要从中间产物开始着手推导反应物或者产物。
(3)要充分利用题目给出的新信息,仔细观察反应过程中化学键的断裂和形成特点,并迁移到新物质中去,这是解决信息题的重要方法。
参考文献:
[1] 《广东高考年报》(2007年、2008年、2009年、2010年).
[2] 《考试大纲的说明(广东卷)》2011版.
关键词:有机合成;教学设计;高三复习
一、设计理念
高三复习课不是“炒冷饭”而应该是“蛋炒饭”,教师应该让每一位学生不仅从知识上得到发展,更主要的是帮助学生学会从不同的角度对所学知识进行分析,调动学生的积极性,使学生主动参与到复习中来,让学生对以往所学的知识有更深层次的理解。
《有机合成》教学设计主要分为两部分,一是通过“阿司匹林缓释片”合成路线的分解让学生对有机合成的分析方法(逆合成分析)、合成关键(碳骨架的构建、官能团的引入与转化)以及合成路线的选择进行归纳整理;二是通过“阿昔洛韦”中间体的合成让学生对有机合成题中信息的提取、分析、应用进行总结提升,培养并提高学生综合运用题给信息解决实际合成问题的能力。
在实施的过程中,通过对考试说明及近三年高考情况分析,目标引领,激发了学生“我要学”的主动性;通过学生预习案的展示、评析、补充、完善,促进学生积极生成,让学生在宽松的氛围中充分暴露真实问题,突出学生在教学中的主体地位,展现学生“我能学”的主体性;通过学生对试题的分析,给予充分的展示机会,表达自己的所思所想,张扬学生的个性,体现学生“我会学”的开放性;通过学生质疑、释疑,让学生带着问题探究,与学生进行对话解决这些问题,在已有知识上对新的知识进行整合建构,保证课堂活动的有效性和必要性。
二、背景分析
简单有机物的合成路线流程设计是江苏省高考的特色,在近三年高考中均有所涉及,有机合成内容的考题充分考查了学生的信息素养。通过对试题分析,学生对这类题的得分率较低,究其原因,主要有以下几个方面:一、官能团的引入与转化生搬硬套,不能灵活应用;二、对题给的信息不能很好地提取、分析和应用;三、合成思路狭隘,表达不规范。近三年高考考查情况统计如下(表1):
表1 2011年-2013年江苏省高考化学试题中简单有机化合物的合成考查统计表
[年份题号考查的主要问题分值难度201117(5)含苯环有机物的合成,信息提取(碳链增长)5分较难201217(5)含苯环有机物的合成,信息提取(开环加成)5分中等201317(5)环状有机物的合成,信息提取(碳链增长)5分中等]
从近三年统计情况来看,环状化合物的合成,信息提取在高考中重现率100%。
三、知识结构
有机合成是指利用简单易得的原料,通过有机化学反应,生成具有特定结构和功能的有机化合物。通过有机合成的教学能帮助学生有效的复习和巩固有机物的结构和性质,并能通过对综合性问题的分析和解决让学生深刻体会有机化学的学习方法。解答有机合成试题的关键在于熟练掌握好各类有机物的组成、结构、性质及相互衍生关系以及重要官能团的引进和消去等基础知识,选择合理而简单的合成路线。有机合成的考查知识与能力要求如下图(表2)所示:
表2
四、教学设计
(一)教学目标
知识与技能:学会常见的官能团引入与转化的一般方法;能利用不同类型有机化合物之间的转化关系设计合理路线合成简单有机化合物。
过程与方法:通过“阿司匹林缓释片”合成路线的分解培养学生研究有机化学的方法和思想;通过“阿昔洛韦”中间体的合成培养学生的信息素养。
情感态度与价值观:通过生活中实例,让学生感受有机合成与人类生活紧密相连,尤其对制药业的贡献,培养学生科学价值观。
(二)教学重难点
教学重点:掌握键的变化和官能团转换的技巧,学会设计合理的有机合成路线。
教学难点:有机合成中信息的采集、转化及应用。
(三)教学设计
【课前预习案】
常见官能团的引入与转化一般方法
[官能团引入转化(反应类型)>C=C<-X-OH-CHO-COOH]
乙烯是一种重要的化工原料,从乙烯出发,请写出由乙烯合成乙酸(尽可能多)和乙二醇的合成路线图。合成路线流程图示例如下:
由异丁烯合成甲基丙烯酸的过程。
通过预习案的完成,你还有哪些问题,请记录下来。
设计意图:课堂预习案的内容设计旨在为课堂导学案的完成扫清障碍,问题设计都是围绕课堂教学的内容,学生通过预习案的完成,对常见官能团的引入与转化、有机化学的主线即“烃卤代烃醇醛酸”的转化过程有更清晰的认识。
【课堂导学案】
活动单元一:有机合成基础
【例题1】阿司匹林缓释片是一种解热镇痛抗炎药,同时也是一种抗血小板药,其结构如下图所示。
问题1:1mol该物质消耗________molNaOH,合成该物质所需要的最简单的基础有机物质可能是什么?试写出结构简式。
设计意图:从目标产物出发,倒推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,依次倒推直至基础原料,这就是有机合成的一般思路――逆向合成分析法。
问题2:见预习案2
设计意图:通过乙烯合成乙二醇路线设计让学生体会单官能团转化为双官能团的方法。通过乙烯合成乙酸不同路线设计,投影展示部分同学的预习案,生生交流,师生共同总结,得出有机合成路线评价的一般原则:绿色性、科学性、可行性、简约性等。
问题3:见预习案3
设计意图:通过合成路线评析,让学生体会有机合成的关键是通过有机反应构建目标化合物的分子骨架,并引入或转化所需要的官能团。同时对预习案中常见官能团的引入与转化共同完善,对有机合成的知识整合建构。
问题4:如何由邻甲苯酚来合成水杨酸呢?
【信息提示】目前合成水杨酸的方法之一流程如下:
其中步骤①③的作用_______________
设计意图:由邻甲苯酚来合成水杨酸对于学生来讲有难度,通过信息提示的形式让学生意识到在选择合成路线时需要注意的问题比如:注意官能团相互转化时的保护和还原,官能团引入的顺序等。
活动单元二:以信息为载体的有机合成
【例题2】(2013南通三模节选)莫沙朵林是一种镇痛药,它的合成路线如下:
(5)已知:。化合物是合成抗病毒药阿昔洛韦的中间体,请设计合理方案以为原料合成该化合物。
设计意图:通过典型例题分析(学生分析),让学生意识到有机合成在高考中的考查是以信息为载体的,而信息的摄取主要从两个方面,一是已知信息,二是隐藏在流程中的信息。让学生体会有机信息的处理的一般流程:提取信息分析信息应用信息,而信息的提取与反应机理的分析是解决有机信息问题的关键。
【反思质疑】通过本堂课的学习,你还存在哪些问题,提出来共同解决。
设计意图:通过反思质疑来解决学生在预习和课堂上存在的问题,让学生解决在学习过程中包括预习过程中的存在问题,真正让学生成为课堂的主人。
五、教学反思与评价
反思整个教学过程,个人认为还存在着以下三点不足:一、对第二部分的处理略显仓促,整个课堂留给学生质疑的时间偏少;二、对学生的“放手”程度还不够,比如:例题1中四种基础有机物质的寻找完全可以放手让学生去完成,但是由于我的层层设问,降低了学生对问题思考的难度和深度;三、对整个课堂的把握,驾驭课堂的能力还有待加强,比如:当学生提出有机合成的关键“注意官能团转化时条件对其他官能团带来的影响”,我没有因势利导回到问题2的分析,导致“为整理而整理”,略显脱节。
南通市教研员沈主任这样评价:传统的有机合成复习课从正向合成、逆向合成、向中合成三个角度分析,但是这堂课跳出了这样的条条框框,能从教师的教向学生的学转轨,从教师合成的课向学生合作的课在转变,不但教师设计精妙,而且学生学得精彩,符合学生可持续发展的原则。从教学本质来讲主题的出示,思路的分析,解题的关键的指导到学生在信息上的提取都很好,并且能从高考层面去理解合成原理,和学生一起研究,一起学习,课堂上学生参与度高,发言踊跃,思维饱满,教师点拨充分,教学目标达成度好。总之,站在学生的角度去复习,这样复习效果好,整个课堂符合如东中学提出的“生态・生长”的主题课堂特色。
如皋石庄中学陆校长这样评价:导学案设计合理,特别是预习案的设计让学生对知识有着充分的准备,在教学过程中教师充分调动学生的多种感官,特别是对学生练习的展示,暴露了学生的思维,加深学生的体验,学生学得主动、生动、灵动,在整理归纳过程中,教师与学生情感的交流,思维的碰撞,真正实现了教学相长和共同发展。
[参 考 文 献]
有机化学是发展最迅速的化学学科,利用有机合成可以生产出人们所需要的具有特殊功能的有机物,而这正是基于对有机化学反应的研究。本节课从反应机理出发研究有机反应,以逆合成分析理论为指导合成有机物,让学生对有机合成有一个初步的认识,为学生将来学习相关专业打好基础。通过本课的学习也可以让学生认识到学习有机化学的意义,对立志于从事化学相关职业的学生有一定的指导价值。
二、教材分析
“有机化学反应的研究”属于苏教版选修模块《有机化学基础》专题1的内容。该专题介绍了科学家研究有机物的方法,教材按照有机物组成的研究
有机物结构的研究有机化学反应的研究这样的顺序编排,使得学生对研究有机物的方法有一个系统的了解,而关于有机化学反应的研究不仅巩固了必修2中所学的有机反应类型,并且对有机反应的本质有了更加深刻的解读,为后续有机的推断和有机的合成的学习奠定了更加坚实的基础。
三、学情分析
学生通过必修2专题3的学习,已经具备了一定的有机化学基础知识,这对学习本节课提供了必要的知识储备,本节课中的逆合成分析理论,有机反应机理是属于大学有机内容,难度较大,需要教师进行简化处理以适应学生的认知水平。
四、教学目标
1.知识与技能
认识反应机理在有机化学反应研究中的重要性;能用同位素示踪法解释简单的化学反应;知道甲烷卤代反应、酯化反应、酯的水解反应机理。
2.过程与方法
通过小组讨论的方式培养学生的合作意识,通过查阅资料的方式培养学生的收集信息等能力,通过理论与生活、生产、科研的联系,提高学生解决实际问题的能力。
3.情感态度与价值观
通过对科学史料的介绍激发学生对科学研究的热情,增强学生学习化学的动力;使学生了解化学在生产生活中的应用,为学生的职业生涯规划作指导。
五、教学过程
环节一:有机反应在有机合成中的价值体现
PPT展示 屠呦呦以及青蒿素的分子结构(如图1所示)。
教师:屠呦呦获得了2015年的诺贝尔医学生理奖,她获奖的原因是什么?
学生:发现了青蒿素。
教师:那么人们是从哪里获取青蒿素的呢?
学生:从青蒿这种植物中提取出来的。
PPT展示 青蒿素资料。青蒿素是最有效的抗疟疾药物之一,目前青蒿素主要从植物黄花蒿中分离提取得到,由于黄花蒿中青蒿素含量极低,加上黄花蒿的种植又会受自然灾害、地理条件和种植技术等因素的影响,使得青蒿素的产量并不稳定,对于贫困地区的患者来说青蒿素的价格过于昂贵。
相较于植物提取,科学家想到了依靠有机合成的方法合成青蒿素,让青蒿素的生产不再依赖于一年一茬的黄花蒿,以保证稳定供应。
总结:通过有机合成可以获得大量有特殊功能的有机物,如人们现在使用的西药都是通过有机合成获得的。作为高中生需要了解有机合成的方法和规律,为将来从事相关职业打好基础。
设计意图:以2015年重大科学成就――屠呦呦获得诺贝尔奖为素材创设情境有利于激发学生的学习欲望,同时借助合成有机物这一载体将本节课的主题“有机反应的研究”渗透其中。
问题探究 乙酸乙酯是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂,可用作香料。如何合成乙酸乙酯?
学生1:乙酸和乙醇通过酯化反应得到
学生2:将乙醇先氧化得到乙醛,再将乙醛氧化获得乙酸,最后将乙酸和乙醇酯化。
学生3:乙烯先和水反应生成乙醇,乙醇再氧化得到乙醛,乙醛氧化得到乙酸,最后乙酸和乙醇酯化。
教师:那么选择哪种原料好呢?
学生4:第1种方法好,因为步骤少。
学生5:第3种方法好,因为乙烯原料广泛,成本低。
教师:很好,合成有机物选择的原料应满足廉价易得,绿色环保的要求。
设计意图:合成乙酸乙酯没有直接给出原料,有一定的开放性,有利于拓展学生的思维。通过比较几种原料,使学生认识到合理选择原料的重要性。
环节二:有机反应研究的重要方向――反应机理
1.酯化与水解反应的反应机理
教师:有机反应是有机合成的基础,对于有机反应哪些方面是值得我们研究的?
学生1:反应类型、反应条件、影响因素。
教师:从微观角度分析,乙酸和乙醇酯化时的断键情况如何?
学生2:酸脱羟基、醇脱氢。
教师:如何通过实验方法证明呢?
学生3:同位素示踪法。
教师:很好!同位素示踪法是研究反应机理的有效方法之一,请同学们描述一下实验方法。
学生4:将乙醇中的氧原子用放射性的18O标记,反应后观察18O是在水中还是在乙酸乙酯中从而判断断键的位置。
教师:同位素示踪法是由匈牙利化学家海维西获发现的,他也因此获得了1943年的诺贝尔化学奖。
设计意图:以乙酸和乙醇的酯化反应为例,教师分别从浓硫酸的作用、反应温度、乙酸乙酯的产率、乙酸和乙酸的断键情况等角度引导学生认识到有机反应可以从反应条件、影响因素、反应机理等方面去研究。同时介绍同位素示踪法的发现者海维西获得诺贝尔化学奖,让学生体会到科学研究需要创新意识。
2.甲烷和氯气的反应机理学生活动 书写甲烷和氯气反应的方程式(反应物和生成物均用结构式表示),并描述甲烷和氯气反应的实质。
学生:甲烷和氯气的反应属于取代反应,甲烷中一个碳氢键断裂,同时氯气中的氯氯键断裂,氯气中的一个氯原子代替了甲烷中的一个氢原子,生成了一氯甲烷和氯化氢。生成的一氯甲烷继续和氯气发生类似的反应生成二氯甲烷和氯化氢,以此类推分别生成三氯甲烷和四氯甲烷。
教师:甲烷和氯气按体积比1∶4混合,反应后产物的成分是什么?
学生1:只有四氯甲烷和氯化氢。
学生2:有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷及氯化氢。
教师:到底是哪位学生正确呢?下面我们就来研究一下这个问题,请同学们思考甲烷和氯气是否是同时断键,同时交换原子呢?(展示表1中数据)
学生:由于氯气中的氯氯键比甲烷中的碳氢键键能更小,因此更容易断裂。
教师:很好,请同学们观察一下甲烷和氯气反应机理的图片(见图2),并根据微观符号描述一下该反应的历程。
学生:光照后氯气分子首先发生断裂生成氯原子,氯原子和甲烷分子碰撞生成氯化氢和・CH3,・CH3再和氯气分子碰撞生成一氯甲烷和氯原子,氯原子接下去又发生碰撞,从而使反应延续下去。
教师补充:化学家对氯气和甲烷的反应提出如下的假设:
自由基理论很好地解释了甲烷和氯气产物的复杂性,随着科技的发展自由基反应已经不再是一种假设,利用电子顺磁光谱可捕捉到反应过程中自由基信息,证实了自由基历程的真实性。
设计意图:甲烷和氯气反应产物众多,学生在没有学习该反应的机理前往往会认为书本上甲烷和氯气的反应是逐步进行,通过自由基反应机理的学习可以有效地纠正学生的这一错误观点,并且使学生认识到学好反应机理的重要性。
学以致用 已知有机分子中同一碳原子上连接两个羟基是不稳定的,会自动脱水。
请在方框中填写加氧氧化的中间产物的结构式。
要证明这两种过程哪一种是正确的,我们仍然准备用同位素原子示踪法。用18O2和铜催化剂在一定的温度下氧化乙醇,下列有关说法中正确的是
(填字母序号)。
A.若18O只存在于产物H2O分子中,则说明醇的氧化是按①的过程进行
B.若在产物H2O分子中含有18O,则说明醇的氧化是按①的过程进行
C.若在产物乙醛分子中含有18O,则说明醇的氧化是按②的过程进行
D.若醇的氧化按②的过程进行,则18O只能存在于产物乙醛分子中
设计意图:及时巩固反应机理以及同位素示踪法等相关知识点,做到学以致用。
环节三 逆合成分析理论的具体应用
交流讨论 对于较复杂的有机物的合成,美国化学家科里提出的逆合成分析理论可以给我们提供帮助。逆合成分析法即分析目标分子结构,断开化学键将其拆解为更简单、更容易合成的前体和原料,从而完成路线的设计。请同学们找出下列有机物的断键位置并推测合成原料。
学生:高聚物可以断开主链2号碳和3号碳之间的碳碳键,推测出原料为乙烯和丙烯。环酯可以断开酯基中的碳氧键,推测出原料为乳酸。
能力提升 草酸二乙酯是合成医药的重要中间体,请你以乙烯为原料采用逆合成分析理论推导出合成该物质的方法。
写出有机合成路线图。
设计意图:逆合成分析理论是有机合成的重要理论之一,但仅仅介绍该理论并不能使学生有深刻印象,通过分析几个常见有机物的合成方法,将逆合成法的思路应用到具体的实例中去,有利于提高学生的有机推断能力,也使学生明白该理论在有机合成中的重要意义。
六、板书设计
七、教学反思
1.本节课的部分教学内容不属于高考考试范畴,因此有很多教师将教材中的这块内容简单处理或者忽略不讲,其实从教材的编排上看本专题是要告诉学生研究有机化学的方法是什么,以及过往的化学家是如何研究有机化学的,因此该章节更多的是侧重于过程与方法以及情感态度价值观的教育。学生在高一已经学习过必修1中的有机化学,该专题内容既是对高一内容的总结又是对后续不同种类有机物的学习做铺垫,同时也将高中有机化学和大学有机化学相衔接,拓展了学生的视野,有利于学生对将来是否从事有机化学研究提早进行职业规划。因此笔者认为本节内容不仅不能舍弃,还应充分挖掘教材中的素材,力求使课堂教学更加饱满,更加有内涵。
2.本节课的设计分为三个环节:环节一以合成青蒿素为背景使学生认识有机合成的意义;环节二以学生已知的合成乙酸乙酯为素材总结有机合成的一般方法;环节三以合成复杂有机物为例使学生了解逆合成分析理论在有机合成中应用。三个环节环环相扣,并将有机反应条件的选择、有机反应机理的研究融入其中,从而使学生对有机合成的流程有了更加全面的认识。同时在教学过程中还不断渗透情感、态度和价值观的教育,如将屠呦呦和青蒿素,美国化学家科里和匈牙利化学家海维西获得诺奖及电子顺磁光谱检测自由基等科学界的成就及现代前沿科技介绍给学生,使学生意识到化学不仅仅是停留在课本上的知识而且还是一门很有研究价值的学科。
关键词:精细有机合成技术;项目化教学;考核评价
《精细有机合成技术》是精细化学品生产技术专业的专业核心课程,是承担学生职业核心能力培养的一门课程。本课程的教学内容是由十多个有机合成单元反应组成的,各个单元反应既相互独立又相互联系,也是一系列经典反应的抽象总结。传统的教学方法是将这些反应的规律与特点全部灌输给学生,然后安排期中、期末考试,进行理论知识的考核。这种传统教学方法的弊端在于,课程的理论性较强、考核手段单一,实践动手与理论脱节。如何有效地开展该课程的教学,一直是比较棘手的问题。
项目化教学具有项目载体、任务驱动、工学结合等特点,受到了国内外职业院校教师的普遍认可。为了解决上述问题,我们对《精细有机合成技术》课程开展了项目化教学的改革尝试,取得了解决问题的一些思路和方法。我们在三年制高中后大专的精细化工0711、0721班的第4学期进行了项目化改革的初步尝试。在项目化教学改革中,学生的基础知识已经具备,通过设立一些教学项目,以完成项目的方式,达到实践动手与理论知识的充分结合。这些项目主要是依据现实工作项目的具体过程分析而确定的,其主要特点是项目载体、任务驱动、学生主体、素质渗透、工学结合,学生各种能力的训练、素质的培养、知识的运用全部体现在项目完成过程之中。教学方式的改变,同时也改变了考核的方式,由过去传统的一份试卷决定学生学习成绩的考核方法改为项目化的过程考核。那么,这种项目教学实施后的教学效果如何评价?学生学习的质量如何考核?项目化过程考核的过程是怎样进行的?笔者从以下几个方面进行了探索。
改造企业案例成为适合教学的项目
项目教学的特点之一就是项目载体,通过项目训练实现学生知识的渗透、能力的掌握、素质的培养,因此,项目的选择十分重要。在项目的选择中不能单纯为了做项目而找项目,为了将所学的知识与将来的工作结合在一起,我们寻找了一些企业案例,并将此作为学生的项目。这样,既能让学生从课本上学习到知识,又能够将学习到的知识运用到工作中去,并能够从所做的实验中进行分析、总结,实现知识的提升,真正达到在做中学、在学中做的效果。如何寻找这些企业案例,并使这些案例能够适应学校教学的现状,就成为一项比较艰苦的需要花大力气的工程。
由于企业案例与市场相关,也与企业的生产能力、经营状态等有很大关系,所以不太适合直接作为学生的训练项目。在将有关的案例作为项目时,就需要将所选择的案例进行改造,使之成为适合教学和学习的项目。开发这些项目时,需要结合学校的师资、社会与化工企业的资源情况,首先确定精细化学品技术专业要求学生达到的职业技能、基本培养目标与核心技能目标。然后根据这些目标,由学校和企业共同组成专门人员负责从企业案例中寻找合适的项目、任务作为知识载体并由学校的教师最终开发成教学项目。所选项目必须是典型的,将其开发成教学项目后,要真正将知识与实践结合在一起。
例如肉桂酸的合成是企业里一个很大的项目,因为肉桂酸是重要的有机合成工业中间体之一,广泛用于医药、香料、塑料和感光树脂等化工产品中。在选择这个项目时,我们考虑了学校的实际情况,将合成过程安排在实验室完成,同时要求学生通过大量查阅资料,进行理论上的放大,产生了很好的教学效果。
项目的编排要符合学生的认知规律
由于精细有机合成所涉及的内容过于广泛,很难用一个项目涵盖所有的知识点,所以在选择项目时,应针对不同的知识点,选择企业中有关的案例作为项目。为了达到所有知识点的融合,在针对不同单元反应设计了8个项目后,又设计了2个综合项目,以求实现学生知识与能力的综合训练和提高。
教学项目在制定后,就需要按照从易到难、循序渐进的顺序进行排列。只有这样,才能够培养学生学习的积极性,有利于学生在工厂内和学校的实习实训基地学到尽可能多的知识,提高学习的效率。
笔者进行的第一个项目就是硝基苯的制备,这个实验只要一步完成,实验现象也比较明显。在完成这个项目的过程时,学生反映利用以前所学的有机化学知识和文献检索知识,很容易找到有关的解决方案。在完成这个项目的时候,既培养了学生进行项目化学习过程的学习兴趣,也使学生更容易归纳、总结出一些合成的基本知识。同时,学生熟悉了项目化的教学的过程后,所掌握的知识会更加牢固和易于应用。
通过一系列项目的训练,既能有效地利用学生的课余时间以及图书馆资源,又可充分进行知识的归纳总结。到笔者进行最后的综合项目时,学生已经感觉不到太大的难度,符合学生学习的认知规律。
建立适当的项目化教学过程与考核方案
传统的教学方法是教师讲,学生听,而传统的考核方式是用一张试卷决定学生的学习效果。这在某种程度上并不能真实反映学生的学习效果。因为学生的学习过程及对合成基础知识的动手操作能力是没有办法考核的。
采用项目化教学方法与传统方法有着明显不同,课堂的主体是学生自己,他们要完成具体的工作任务,一切都围绕着项目(或任务)来进行。学生在项目完成过程中探讨问题、研究问题、思考问题、讨论问题、分析问题,学生要阐述自己的观点,用自己充分的理由说服对方,说服项目委托方代表(项目形成时,模拟现实场景,教师作为项目的委托方代表,由学生竞争、投标,获得项目),还要运用查阅的资料、实验的数据、理论的根据等证明自己所做的事情是对的。也就是说,学生是自主学习知识,并且运用知识解决实际工作问题。随着项目化教学的实施,教师的身份、行为、结果都是不断变化的。项目布置时,教师的身份是项目委托方的代表;项目进行时,教师的身份可能有如下六种:一是提醒者,二是巡视者,三是咨询者,四是自由参与者,五是过程控制者,六是问题记录员。只有点评结果时,才是指导教师。
采用项目化的教学过程,建立针对操作过程的考核方式,用学生平时的动手能力、知识的归纳总结能力等来考核学生的学习情况,可以改善对学生学习效果的评价,通过一系列考核方式的改变,大大提高学生平时学习的积极性。学生在完成整门课程后,也反映这种教学方法和考核方式可使大家的注意力集中到如何通过自己的努力以及团队的合作完成一个项目,通过对这些项目的总结,对个人理论知识、动手能力的提高都有很大帮助。
在这个项目化教学过程中,笔者实施的项目化教学是首先建立项目化的情境,委托学生进行项目的投标,学生根据项目情况在实施之前做好人员分工,确定好各自的角色,做好相关的资料准备。
其次,为了不使学生仅仅为了完成项目而单纯地去做项目,在项目正式实施前,建立项目引导文,让学生能够在做项目之前把必需的理论知识先行巩固,在这个过程中,笔者把有关的电子教案、电子课件都提供给学生,供学生参考使用。
再次,进行项目投标,在这个过程中,由于项目化注重的是平时考核,所以在这里,笔者进行了有关项目投标(汇报)过程中所涉及的有关内容的考核,加强考核的针对性。考核方案的重点放在对资料的检索以及方案的形成上,通过学生的汇报和学生的互评来完善这一考核方案。在学生就投标的内容进行互评时,笔者发现有些学生不能及时确定实验方案,而且一些操作与理论会有些许脱节,所以,教师应适时对一些关键点进行引导和补充,使学生形成可以实施的方案,以便进入下一个环节。
又次,在学生形成自己的方案后,让学生进入实验室,实施自己形成的实验方案。对实验过程进行考核,按照实验室的要求进行,要求学生规范操作实验、按记录格式要求记录实验过程、及时解决实验中出现的问题。依据实验过程及最终产品的质量来对学生进行全面考核。
最后,学生完成了项目的实施阶段,将进入的环节是对项目的总结。这时,为了充分发挥学生的能动性,由学生在实验完成后,对相应单元合成的有关内容进行总结,并将所总结内容进行汇报。笔者在对这部分内容进行考核时,是按照学生所交试验报告以及学生汇报的内容进行综合评定,要让学生真正对自己的实践成果进行汇总,而不是简单地查找课本进行知识的罗列。
项目化教学成果总结
对学生进行的教学效果调查显示,超过90%的学生认为这种学习方法学到了以前课程上学不到的许多知识,并且将理论知识与动手能力结合得很好,并表示希望这种教学方法一直延续。学生从中得到一个启示:实验的过程并不是仅仅完成一个实验,而是一类合成中的一个特例。
项目化教学也存在一个难点,需要指导教师具有丰富的知识储备,能够及时解决学生提出的各种预先设想不到的问题。
总之,项目化教学的方法不同于传统教学方法,在这种教学过程中,教学项目的确立、教学过程的实验、教学效果的考核评价,都融合于项目的完成过程之中;学生各种能力的训练、素质的培养、知识的运用也全部体现在项目完成过程之中。项目化教学有利于提高职业院校学生的综合能力,有利于培养高职应用型人才。
参考文献:
[1]赵昊昱.精细有机合成单元过程课考核方法改革探索[j].辽宁教育行政学院学报,2006,23(2):109-110.
[2]侯文顺,胡英杰.关于项目化教学改革的考核评价探索[j].辽宁教育行政学院学报,2008,25(10):12-13.
[3]陈东红.有机化学实验[m].上海:华东理工大学出版社,2009.