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【关键词】有机化学;实验教学;方法;探讨
有机化学是化学科目的基础教学内容,是化学工业各个方向的基础性课程。而实验教学更是有机化学课程的重中之重。有机化学实验教学可以有效的提升学生的化学实验技能,培养学生主动探究,勤于动手的态度,加强理论知识与实践应用的能力,对于培养学生的化学学科综合素养有着十分重要的意义。有机化学实验教学需要根据有机化学课程内容,结合各教学方法的优劣之处综合运用,保证教学效果,确保教学安全。
一、有机化学实验教学内容及特征
有机化学是一门应用型较广的,与诸多学科相关联,具有基础性质的课程。与化工,生物,制药、农学、环境等诸学科有着紧密的联系。有机化学的教学内容主要包括有机物的结构、性质、反应机理、分离鉴定等基础知识,学生需要掌握较为常见的有机反应、有机物的合成、分离,鉴定法等。而有机化学实验教学则是有机化学教学中至关重要、不可分割的一部分。有机化学实验教学方法重点培养学生对化合物的合成、分离和鉴定的能力;分析问题、解决问题的思维和能力以及严谨细致、实事求是的科学态度。在实验操作的基础上培养学生对实验结果的认识、总结能力,以及撰写试验报告的能力。近年来, 随着新反应、新技术和新合成方法的不断涌现, 交叉学科, 边缘学科的创建, 教学仪器, 教学设备的不断完善, 以及现代分析技术在有机化学领域中的广泛应用, 有机化学实验课教学内容已经发生了很大变化[1]。如何选用合适的教学方法,灵活的运用各种教学思想,教学手段为课堂教学服务,成为一线教学老师需要考虑的问题。
二、有机化学实验教学方法探讨
根据上述对有机化学实验课程的叙述和探讨,结合目前一线教师对各种教学方法的综合运用情况,笔者总结出以下几种使用频率较高,教学效果较好的有机化学实验教学方法:
一)探究式教学法
探究式教学法主要以学生为参与主体,以问题为中心,教师引导学生自觉、主动的学习、探索知识;学生在教师的指导、辅助下自觉的进行知识学习和探索的教学方法[2]。探究式教学法的一般途径是创设情境,设置疑问――通过有针对性的问题强化问题意识――实验探究,培养创新思维――以角色体验增强师生互动――细化内容,调动学生讨论――理论联系实际――布置作业,完成课堂内容升华。可以看出,这种探究式教学法通过一个情景,不断的引出新问题,新思维,并在学生的讨论中完成问题的解决和知识的建构,最终通过一定的任务完成对本节课内容的升华和总结。
案例: C2H6O的可能结构式
教师情境创设:我们知道C2H6O中的氧原子如果舍去,就是常见的乙烷。现在我们在乙烷分子中添加了一个O,那么新的结构会是什么样的呢?
实验探究: 学生用相关器材搭建模型
学生讨论: 根据每一组学生搭建成的不同分子结构,探讨这些结构都有哪些异同之处。如(CH3CH2OH和CH3OCH3)
二)模块式教学法
“模块化教学法”是建构主义学习理论的表现和完善。根据该理论,为了有效地完成知识的建构过程,学生必须由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者;使学生在课堂中实践,在实验项目开发中掌握所学课程的知识点,并能实现知识迁移和能力提高[3]。针对有机化学实验课教学的处理,我们可以将有机化学实验教学分为基本实验、化合物性质及其鉴别、化合物合成与制备三个模块。每个模块中包含其对应的教学内容,教学手段,这样就形成了一个个独立而又相互联系的教学实体,每个实体内部是一个独立的,健全的体系,同时每个体系之间也构成了整个有机化学实验的大体系。在模块化处理后,实验内容、实验方法和实验手段也都需要进行微调以保证模块化教学特点的突出。
教学内容:实验基本操作(70%乙醇重结晶萘和水重结晶苯甲酸+两种不同的方法重结晶苯甲酸)
实验方法:重点突出学生上台示范环节
实验手段:可以适当运用多媒体影像呈现分子结构、仪器、实验过程等内容
三)问题教学法
问题教学法,顾名思义,是以问题为中心,根据教学内容在各个环节设置一定的问题,让学生在问题情境中完成对教学内容的把握。所以,问题教学法的核心在问题,教师需要根据教学目标,教学重难点去设计每个环节的核心问题,以问题作为带动学生思维的动力。问题教学法一般包括以下几个步骤:多方面,多层次提出问题――以问题为和核心用实验、实践、讨论方法去探究――对所有问题逐一解决和完善,并做好总结。这三个环节环环相扣,且有一定的顺序,按照流程进行的问题教学可以将问题解决作为整堂课的核心,让学生在不断的问题解决中找到核心内容。
乙酸乙酯的制备
提出问题:根据反应式思考该反应的特点、浓硫酸在反应中所起的作用、可逆反应的产率如何得到提高、粗产物中的成分等
实验验证:学生动手操作,可以进行多种实验方案,尤其是对不同催化剂的使用
问题解决:通过实验报告,现场回答,课后作业等形式对实验前所提问题和实验过程中出现的各类问题进行总结和回答。
参考文献:
[1]张卫民,冯宇,刁开盛. 有机化学实验课教学内容改革的探索与实践[J]. 广西民族大学学报(自然科学版),2010,v.16;No.5602:90-92.
关键词:有机信息;格氏试剂;有机备考
盘点近两年高考化学试题及模拟试题中的有机信息可以发现,除了双烯合成反应、羟醛缩合反应等以外,格氏试剂也作为信息载体多次出现,如2013年江苏高考17题,2012年天津理综化学部分第8题等。格氏试剂到底是什么样的试剂,在有机合成中又有什么应用,命题者为何如此青睐格氏试剂,本文试作分析如下。
一、格氏试剂发现的历史背景
1901年法国化学家格林(V.Grignard)对有机镁化物做了深入研究,当卤代烃RX与金属镁Mg在无水醚类等适当溶剂中作用时,生成的烃基卤化镁就是广泛应用于有机合成及药物合成的格氏试剂。他指出格氏反应分两步进行,第一步是生成有机镁化合物,第二步是有机镁化合物与其他试剂的反应。格氏试剂是与含羰基物质(醛、酮、酯)进行亲核加成反应很好的反应物,在合成醇类化合物中有特殊功效,而且格氏试剂是目前有机化学家所知的最有用和最多能的试剂之一。因此格氏试剂是20世纪初有机化学合成的重大发现之一,格林(V.Grignard)也因此获得1912年的诺贝尔化学奖。
二、格氏试剂在有机合成中的应用
格氏试剂的化学性质非常活泼,其中的C―Mg键为极性共价键,碳上带部分负电荷,镁上带部分正电荷,因此格氏试剂中R是一个亲核试剂,可与正离子或某些分子中具有部分正电荷的部位发生发应。格氏试剂的反应主要可以分为三大类(图1):
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(一)与含有活泼氢化合物发生复分解反应
RMgX+H2ORH+Mg(OH)X
RMgX+R’OHRH+R’OMgX
其他如硫醇、酚、羧酸、酰胺、亚胺、胺、乙炔等含有活泼氢原子的化合物也能与格氏试剂反应,格氏试剂中的烃基则转变为烃。
(二)与卤代烃反应,即增长了碳链
RMgX+R’―XR―R’+MgX2
格氏试剂中的烃基与卤代烃中的烃基相连,增长了碳链。
(三)与具有极性的双键或叁键的化合物的加成反应
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在加成反应中,RMgX中的烃基加到极性双键或叁键中带部分正电荷的原子上,而MgX则加到带部分负电荷的原子上,在反应过程中第一步必须在非水条件下进行,否则格氏试剂容易转变成烃,第二步水解常在弱酸性中进行,以便形成水溶性镁盐,便于处理。
三、格氏试剂的命题价值
高考有机化学怎么考?通过对近两年高考有机试题研究发现,有机化学的考查源于教材但不拘泥教材、依据考纲但不追求覆盖面,突出对“双基”和学科主干知识的考查,突出化学学科能力的考查特别是学生的信息素养的考查。利用格氏试剂考查有机化学学科知识、学科思想和学科素养具体体现在(图2)
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四、涉及格氏试剂的有机试题赏析
例1(2013江苏高考节选)化合物A(分子式为C6H6O)是一种有机化工原料,在空气中易被氧化。A的有关转化反应如下(部分反应条件略去):
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已知:■根据已有知识并结合相关信息,写出以A和HCHO为原料制备■的合成路线流程图(无机试剂任用)。
解析:本题是一道基础有机合成题,从基础原料(苯酚)出发,考查学生对新信息的获取、分析以及应用有效信息解决实际问题的能力。对比目标产物和原料可知该合成的关键是如何将A(苯酚)和HCHO连接以便增加一个碳原子,而醛基的引入可以通过伯醇的氧化得到,结合题给信息应用格氏反应,既可以把A(苯酚)和HCHO连接,又可以引入伯醇。从目标产物入手逆合成分析逆向推导分析如下:
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例2(2012天津理综节选)萜品醇可作为消毒剂、抗氧化剂、医药和溶剂。合成α-萜品醇G的路线之一如下:
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已知:■
(6)试剂Y的结构简式为_______________。
解析:本题是以“α-萜品醇的合成路线”为背景,集卤代烃、醇、羧酸、酯等常见有机物的转化为一体,综合考查常见有机物之间的转化及学生摄取信息并应用信息的能力。由F到G利用题给的信息直接模仿,信息迁移可以解决问题,应该说这一问要想拿分并不困难,但是要想真正理解该信息的反应机理有一定的难度。该过程分析示意图如下:
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其实由A到B也可以看成A和CH3MgBr通过格氏反应制得B。
四、对有机复习备考的启示
(一)把握结构,理解反应机理
有机化学主要研究有机化合物的结构、性质、合成及相互转化等,而有机物种类繁多,因此要想学好有机化学,必须抓住学习有机化学的核心问题,即“构性相依”。有机反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成的过程,因此分析反应过程中化学键的变化,理解有机反应机理是解决有机问题的关键。
(二)突破信息,强化信息素养
《2014年江苏省普通高中学业水平测试(选修科目)化学科考试说明》明确要求学生要形成信息素养,“能够敏捷、准确地获取试题所给的相关信息,并与已有知识整合,在分析评价的基础上应用新信息。”信息素养是指利用信息工具和信息资源的能力,是新课程对化学学科提出的高要求,通过对信息的分析、迁移和运用,考查学生对化学基础知识的理解和掌握程度。事实上,有机信息不论是来自中学化学教材还是大学有机化学教材,大部分信息的反应类型比如加成、氧化、消去等仍是中学化学中的基本反应类型,因此从反应类型着手,分析反应机理,获得有效反应信息,再经联想、推理获取新知,这正是解答有机信息题的有效途径。
(三)回归课本,归纳总结提升
纵观近两年来的各地高考试题,越来越多地呈现出回归教材的趋势,在各地高考试题中不少让学生感到生疏的题目,实际上都是课本上的习题通过变换、整合而来的,像烯烃的O3氧化,马尔可夫尼科夫加成规则,糠醛树脂的制备等。格氏试剂即是苏教版教材现成的信息,从格氏试剂的考查也让笔者感觉到高考命题“源于教材,高于教材”的真谛,课本才是母题库,而回归课本的目的就是要寻“源”,只有在复习备考过程中真正做到回归课本、查漏补缺,才能让学生跳出题海,提高复习效率。
[参 考 文 献]
[1]王永森.浅析高考化学试题中的双烯合成反应[J].化学教学,2012(7).
[2]王永森,魏建业.高考中有机热点背景信息分析――羟醛缩合反应[J].中学化学教学参考,2012(3).
关键词:有机化学;教学模式;教学效果
课堂教学是学校最基础、最核心的教学工作,是培养人才过程中的重要环节。课堂教学是实现人才培养目标的途径之一,教学质量直接影响着人才培养质量的核心因素。有机化学作为应用化学专业的一门重要基础课,通过学习有机化学的基本概念和理论,有机化合物的结构及性质,有机化合物的合成及相互之间的转化[1],可以培养学生正确选择有机化合物的合成、分离提纯,及时掌握现代有机合成分离鉴定的手段以及提高分析问题、解决问题的能力。但有机化学内容繁杂,加上一些理论较为抽象,不少学生反映有机化学比较难学。目前我国处于进一步深化教育改革、提高教育质量的阶段,在课堂教学中如何真正做到以学生为主体、以教师为主导,在传授基本理论知识和技能的同时,培养学生的创新意识和能力,提高教学质量,是近几年河南工业大学有机化学教学团队一直在探讨的重要课题。团队根据多年来有机化学课程的教学经验,结合河南工业大学应用化学专业的特点和学生的实际水平,对有机化学课堂教学进行了深入研究和探讨。
一、根据专业培养目标,进行明确的定位
同一课程在不同的大学以及不同的办学层次应该有不同的培养目标,其教学内容、学时和教学方法等也应有不同的定位[2]。河南工业大学应用化学专业是介于化学和化学工程与工艺之间的专业,培养理工结合,以工为主的应用型人才。诺贝尔奖获得者李远哲教授说过:“应用科学的研究要想真正解决工业上一些比较重要的科学问题,必须要有非常良好的基础训练”,因而应用化学专业培养的人才必须有坚实的理论知识和解决实际问题的能力。根据应用化学专业人才培养目标,结合现在的学生具有多元化价值观的实际情况,在有机化学教学目的和要求上进行了改变。
这就要求基础课教师在教学过程中不仅要传授相关的基础知识,将该课程及其所在学科的最核心内容展示出来,更要注意传授基本的思想方法,注意培养学生用科学的思想方法去分析、认识、归纳、总结知识的能力,让学生切实感受到有机化学课程及学科的魅力及精华所在。为了达到这一目的,我们必须将授课内容与专业培养目标联系起来。同时,随着近些年招生人数的增加,学生基础参差不齐,但学生都是可以培养造就的。因而教学中要注意到学生的个体差异,通过分层教学、能力分组、抓两头带中间等教学组织形式,既能适应个别差异又有较高效率实现最优发展、面向全体,以达到良好的教学效果。
二、构建学生为主体,教师重引导的教学模式
现代教学理论认为,教师在教学活动中应是组织者、引导者;学生是学习的真正主人,教学的成败往往取决于学生参与学习的主动性[3]。有机化学教学的根本目的是在传授有机化学基本知识的同时,不断提高和培养学生的专业素质。要想达到这一目的,就要用学生自学为主,教师讲授重点、难点为辅的教学模式,而不再是以教师讲授为主的传统教学模式。在教学中教师应是教学活动中的编导,要创设各种情景和条件,引发学生的主动性和创造性,引导学生自学,善于提出问题让学生思考;同时要尊重学生,信任和鼓励学生,培养学生的问题意识。如教师可以选取新反应较少的取代酸、杂环等章节,鼓励学生充分利用图书馆等平台查阅资料,在学生先自学总结的基础上,要求学生写出教案并指导其修改后,由学生作为教师进行讲授,以充分调动学生的积极性和主动性,鼓励学生主动获取知识、应用知识解决问题。开展学生共同参与、分组讨论的课堂教学活动,以培养学生的创新意识,提高教学效果。也可以提前指定内容让学生在查阅文献资料的基础上,与其他同学进行讨论,最后以讲座或报告的方式进行汇报交流。这种以学生讨论为主的学习方式,不但有利于学生对有机化学课程所学知识的理解,也能加深对化学发展及有机化学对人类生产生活的重要性的认识,有利于提高学生的科学素养,激发学生的社会责任感,培养学生的团队精神。通过课堂教学和自主学习的合理分配,让学生积极主动参与,教师还可以根据学生反馈的信息及时调整自己的教学。这些成为学生自主获取知识、提高学习效率、深化理解书本知识的手段,是提高教学效果非常有效的方法。
三、理解学科特点,引导学生掌握学习方法
有机化学作为一门独立的学科,其研究对象为有机化合物,“结构决定性质,性质反映结构”[4]。在有机化学课程教学中,一是要教会学生根据有机化合物的结构理解、归纳有机化合物的性质与反应;会通过性质与反应确认有机化合物的结构。这就要求教师在教学过程中要善于由结构推导出性质,将化合物的性质反应与其结构特征紧密联系起来。例如:通过分析醛酮中化学键的特征,可以理解其结构并归纳出其性质。醛酮的官能团是碳氧双键即羰基,所以醛酮的性质主要由羰基决定。我们在讲授同系列的化合物时,应注意找一种有代表性的化合物,着重讲解它的结构以及结构与性质之间的联系后,再归纳出这类化合物的通性。同时,要求学生在学习有机化合物的性质时,不能抛开有机化合物的结构孤立地罗列、记忆性质与反应,而应该紧紧抓住主线:结构性质用途制法一系列物质,从而系统掌握有机化学的知识。二是要在课堂教学中注意引导学生学会运用“相似类比”的学习方法。“相似类比”是识记知识,掌握及应用有机化学知识的重要方法之一,可以帮助学生了解掌握各类有机化合物的相互联系和彼此间的异同,不仅能提高学生对有机化学知识的科学性与系统性的认识,而且有助于理解和掌握有机化学的基本内容。例如:烯烃和醛酮的官能团分别为碳碳双键和羰基,结构相似,二者都由一个σ键和一个π键构成,属于不饱和化合物,因而醛酮像烯烃一样易发生加成反应、α-H的反应;但碳碳双键是非极性键,而醛酮的碳氧双键中氧原子电负性大是极性键,因此烯烃碳碳双键易发生离子型亲电加成反应,而羰基上的加成反应是亲核加成。同时,醛和酮的结构相似但也有区别,醛有一个氢原子直接与羰基碳相连,能发生氧化反应等,而酮通常情况下不发生此类反应。通过“相似类比”的方法,尤其是对于容易混记的有机化学知识能够得到清晰认识,这样既会增强记忆效果,又会掌握得比较准确。
四、合理运用新知识,提高学生学习兴趣
在有机化学教学计划的安排上,我们教学团队结合学生的实际情况,选用教材上的内容作为参考,在教学中注意保持课程体系自身的科学性、逻辑性、系统性和完整性,并适当地引入和社会实际相关的知识成果来丰富教学内容。如,在有机化学中讲到酯化反应和苯环上亲电取代的烷基化反应时,传统上分别用硫酸、路易斯酸等作为催化剂,但在实际工业生产中存在腐蚀设备、污染环境、后处理复杂等问题。现在新型的催化剂如固体杂多酸、活性生物酶等对环境友好且原子经济化已被广泛使用。还有根据诺贝尔化学奖获得者Crutzen等在臭氧层空洞方面的最新研究成果来引入有关自由基、链反应和光化学反应中的一些知识等,不但激发了学生的学习兴趣,还帮助学生理解学习有机化学的实际意义;与此同时,还可以结合温室效应、苏丹红一号以及三聚氰胺等事例进行讲解,这样既培养了学生的环保意识和社会责任感,还提高了学生学习的积极性和兴趣。
五、分析课程内容,选择合适的教学手段
现在课堂教学方式不再是单一的以教师用粉笔写板书的方式来进行,多媒体由于其生动、形象的教学效果得到了广泛的应用。那么,如何把板书方式的传统教学手段与多媒体的现代教学方式有机地结合起来,从而提高学生的学习兴趣就显得尤为重要。多媒体教学因其包含信息量大,为教学提供了图形、声音和语言等而表现出逼真动人的效果,从而使教学内容更加丰富多彩且富有吸引力;有机化学中的重点和难点如有机化合物的空间立体结构、有机化学反应历程等内容,学生感到比较抽象,只用传统的板书教学手段来讲述,学生难以理解掌握,但用多媒体教学可以通过动画放映等形式使微观内容宏观化,抽象内容形象化,从而更有利于学生理解掌握化学变化的本质。但多媒体信息量大,如果处理不好,反而不利于课堂上生师互动反而可能不如传统教学。结合实际情况我们有机化学教学团队开发了适合我校应用化学专业的有机化学课件。在教学中并不是每一节课都使用多媒体授课,而是从有机化学课程的实际出发,从学生的实际出发,注意将多媒体教学手段和传统板书教学方式在课堂上有机地结合起来,充分发挥学生的主体地位、教师的主导地位,加强了学生对于重点难点知识的理解,从而有效地提高了有机化学的教学效果。此外,网络课堂作为辅助教学手段也是传统教学模式的有效补充,把好的教学课件和丰富的教学资源进行共享,不仅加强了教师之间的沟通和交流,也拉近了师生的距离;既巩固了课堂所学知识,又培养了学生对新知识的关注和探讨。
六、加强交流学习,提高教师的业务素质
“教学永远是一门缺憾的艺术”。教师要通过多种途径加强交流学习,不断提升自身业务素质。一是不断自我反思,提高自身素质。不断对自己的教学进行自我观察、自我调节和评价后提出问题,以促进教学能力的提高。学无止境,教无止境,教案要不断修改,要经常调整。要从教学问题研究入手,通过自我反思,重点分析影响教学有效性的各种教学观念,寻找解决问题的对策,以提高课堂教学效果。二是组织观摩课,并进行交流。“他山之石,可以攻玉。”在观摩课中,分析其他教师的课堂教学组织情况以及这样组织教学的效果;将自己的课堂教学环节和教学效果与他人相比异同之处在哪,从他们的教学中受到什么启发等。开放互动的研讨能够促进教师更有效地进行反思,促使把实践经验上升为理论。三是开展教研活动,发挥教学团队作用。如进行集体备课,可以使教师共同交流教学经验,也可邀请学校中富有经验的老教师、优秀教师开展讲座,并加强听后的交流与切磋。加强交流,促进课堂教学的改革,把教研活动不断引向深入。鼓励大家参加校内外的各种研讨活动,掌握新的教改信息,把握新的动态。此外,教师也要参与科研工作,不断了解学科前沿和掌握新的学术成果,并运用到教学中,做到精益求精。
总之,“国家兴盛,人才为本;人才培养,教育为本。”教师是实现学校教育目的的主要力量,如何提高应用化学专业有机化学教学质量是我们需要不断研究的问题。在教学过程中,只有不断提高自己,不断改革创新,将教学内容与教学手段、教学方法有机地结合在一起,才能让学生学会思考问题、分析问题的方式方法,,从有机化学角度解决问题的技巧,让学生领略到有机化学这门学科的内涵,从而达到教学目标。
参考文献:
[1] 游利琴,毛璞,夏萍.有机化学教学中的实践与体会[J].广东化工,2011,(10):178.
[2] 侯文华,陈静.大学化学课堂教学中应注意的一些问题[J].大学化学,2009,(3):22-25.
关键词:有机反应类型;教学价值;化学反应;分类观;转化观
文章编号:1008-0546(2013)05-008-02 中图分类号:G632.41 文献标识码:B
“价值”主要是指客体的某种效用性或“积极作用”,教育的价值就是教育对现实社会和人的生活所带来的益处[1]。有研究指出,理科课程具有两种价值取向――“本体论”价值和“工具论”价值,前者满足学生的需要,后者满足社会的需要[2]。本文所指的教学价值,主要是指教学活动对学生本体的发展价值,可以理解为教学活动对学生的积极作用,或者说是教学活动能给学生带来怎样的收获,能促进学生哪些方面的发展。作为一线化学教师,我们要思考怎样的教学才有价值?“什么是一般人所应具有的最基本的化学观点或观念?这应当是科学教育的重要任务之一”。“学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学观念,应当是中学化学教学的第一目标”[3]。因此,中学理科化学教学不仅要给学生传授化学知识,更重要的是引导学生掌握基本的化学观念,了解研究化学问题的视角和方法,体验化学给人类生活带来的便利,提高学生的科学素养。在平常的教学工作中,我们应自觉以新课改的理念为指导,充分挖掘现有教学内容所承载的教学价值,促进学生的发展。下面以高三《有机反应类型复习》专题教学为例,谈谈在教学设计的过程中,如何挖掘该部分教学内容的价值,促进学生知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观三维目标的发展。
有机反应类型在有机化学知识体系中属于基本理论部分,是高考常考点,在全国各地高考化学试卷中,出现频率非常高。组织好此部分内容的复习,不仅可以提高学生对有机反应类型知识掌握的熟练程度和牢固程度,提高高考成绩,同时有利于促进学生认识的发展,而且有助于帮助学生体验有机合成在生产生活中的作用。
一、 多角度研究有机反应类型,使知识有序存储
遗忘规律表明,对同一知识采用不同的方式进行编码,可以提高记忆效果,不容易遗忘。提取信息时可供选择的线索越多,知识再现时会越快速和准确。有机物结构复杂,有机化学反应数量多,相当一部分学生感觉有机化学难学。如果能引导学生对零碎的有机化学知识进行归纳,使之条理化、网络化,不仅能帮助学生记忆,也有利于学生建立牢固的知识结构,减轻学生的学习负担。
高三复习首要任务是帮助学生打好知识基础。多线索复习有机反应类型,可以帮助学生提高信息掌握的深刻度和信息提取的有效性。在进行有机反应类型复习时,可以分别以官能团、反应试剂和反应条件为线索,归纳总结主要官能团可以发生的反应类型,典型的反应试剂与反应类型的关系,以及常见反应条件与反应类型的关系。复习过程中通过引导学生多角度全方位编织有机反应类型知识网络,将零散的、扁平化的知识变成结构化的知识,使学生对有机反应类型的理解更加深刻全面,确保在解题时从大脑提取相关信息更加准确及时。在教学过程中,还可以以小组竞赛的形式进行归纳总结,提高学生学习的兴趣和积极性。
二、形成有机化学学科核心观念,促进学生认识的发展
学习有机反应类型不能仅仅满足于概念层面,即学生能够指出某类有机物可以发生的反应类型,或者能够根据情景中的信息判断所发生有机反应的类型。通过本单元的复习,要能够使学生对有机反应认识的深度和广度都有所提高,掌握研究有机反应的一般方法,提高学生化学学科素养。有机反应类型的复习最重要的价值在于该部分知识所蕴含的有机化学的学科核心思想和其工具性作用。
1. 通过断键和成键的分析,引导学生认识有机化学反应的本质
化学反应是最基本的化学观念之一。各种各样的化学反应,是化学的核心[4],中学化学教学应有助于学生建立化学反应的观念。化学物质种类繁多,性质各异,通过对反应原理的分析可以帮助学生认识纷繁芜杂的物质变化背后的化学本质。在复习有机反应类型时,不仅要求学生知道某类物质可以发生什么类型的反应,而且还应知道是怎么反应的。不同有机反应类型的本质差异就在于断键和成键的部位和方式不同。学生应理解反应物中的化学键是怎样断裂,生成物的化学键是怎样形成,断键和成键的部位各在什么地方,即学生要弄明白有机反应的机理。如通过乙烯与Cl2、HCl、H2O的加成的对比,引导学生归纳烯烃加成反应的一般原理,即双键中的一根断裂,在断裂的两个不饱和碳上分别再加上其他的原子或原子团。在此基础上,再进一步引导学生思考,丙烯与HCl的加成反应和乙烯与HCl的加成反应对比,有什么不同?从而得出不对称烯烃在发生加成反应时的产物可能有同分异构体的结论。又如通过对乙醇和溴乙烷消去反应过程的分析,可以引导学生掌握醇和卤代烃的消去反应的机理。通过对反应机理的分析,既可以提高学生对化学反应本质的认识,又可以提高学生对知识的迁移和运用的能力,减轻学生机械记忆有机方程式的负担。
2. 以分类观为指导,解释和预测物质性质
对物质进行分类,是化学常用的研究方法。分类观是化学科学认识物质世界的基本思想方法以及处理问题的基本思维方式[5]。教学过程中,要通过各种活动,将学生对有机物的认识,从典型代表物水平提升到官能团和物质类别的高度,引导学生自主建构“结构决定性质,性质反映结构”的核心学科思想。学生通过本单元的复习,能够明确感知到有机物的分子结构,尤其是官能团决定了有机物的性质。学生能借助官能团的概念,学习和认识某一类有机物的性质。然后从分类的角度,解释和预测同类物质的性质。如能从乙烯的性质推导出含有碳碳双键的一类有机物可能具有的性质。更重要的是,我们还要发展学生依据结构上的相似性来预测陌生有机物性质和反应的能力。如乙醛与乙烯相比,它们有何共同点和差异?它们都含有不饱和键,从而可以预测乙醛也能发生加成反应,同时,乙烯中的不饱和键是非极性的,而乙醛中的不饱和键是极性的,从而可以预测乙醛与其他物质发生加成反应时的产物。
3. 学习研究有机反应的角度和一般方法
最有价值的知识是关于方法的知识。有机反应类型复习的价值还在于帮助学生建构有机反应的分析框架,使学生掌握研究有机反应的分析方法。经过高一高二的学习,学生已经积累了很多零碎的有关有机反应类型的知识,高三复习时可以通过组织有效的学习活动,引导学生从这些纷繁复杂的事实背后,抽象出最一般的原理和方法。比如可以引导学生思考常见有机物有哪些类别?每一类有机物所能发生的典型有机反应有哪些?在有机反应中都学过了哪些反应条件?这些反应条件和有机反应类型之间有何对应关系?烯烃的加成反应和烷烃的取代反应所用的试剂有何不同?能否举例说明加成反应和消去反应断键和成键有何不同?基于这些事实,你认为研究有机反应类型可以从哪些角度进行?在一系列问题的驱动下,引导学生归纳出如下研究有机反应类型的模式图。
上述有机反应类型的分析模式图相当于搭建了一个研究有机反应的理论平台,学生借助这个平台,可以加深对已知有机反应的理解,化繁为简,减轻记忆的负担,也可用于分析陌生的有机反应。这样,知识也就转化成了方法和能力。
三、 体验有机反应在人类生产生活中的重要意义
有机化学与生产、生活以及科技的发展有着密切联系,对社会发展、科技进步和人类生活质量的提高有着广泛而深刻的影响。通过有机反应类型复习,可以帮助学生建立物质间的转化观,体验有机生产给人类带来的便利和可能造成的负面影响。具有特定官能团的有机物的性质和反应类型并不是孤立的,官能团之间可以相互转化。通过引导学生编织常见有机物的转化关系图,不仅可以帮助学生巩固知识,还可以使学生体验到,研究有机物的性质,掌握不同有机物之间的转化关系,在生产实际中具有十分重要的意义。如伍德沃德所说“有机化学极大的改善了人类的生活,使人类在旧的自然界旁边建立起一个新的自然界”。生活中广泛使用的药物,日常的生活材料都得益于有机反应的贡献。根据“结构决定性质,性质反映结构”的基本原理,依据所需物质的性质,我们可以预测其结构,进一步探讨其合成路线和方法,然后进行相应的有机合成,为我们的生活带来便利。制造出对人类有用的物质,将有害物转化为无害物,是有机化学研究的意义所在。
化学知识体系是人类认识自然和改造自然的结晶,其中蕴含着丰富的学科思想和科学研究方法以及人文意境。在教学过程中,我们要多做有心人,追问知识背后的教育意义,尽可能充分挖掘教学内容的功能和价值,提高学生的科学素养,促进学生多方面的发展。
参考文献
[1] 王坤庆. 教育哲学――一种哲学价值论视角的研究[M].武汉:华中师范大学出版社,2006
[2] 郑长龙,梁佩君. 论理科课程的价值[J]. 化学教育,2000,(4)
[3] 宋心琦,胡美玲. 对中学化学的主要任务和教材改革的看法[J]. 化学教育,2001,(9)
实验教学作为高等教育的一个重要组成部分,对培养学生创新精神和实践能力有十分重要的作用。化学学习离不开实验教学,化学实验有利于培养学生的动手能力、独立思考能力、创新思维能力,提高学生综合素质。近年来,我们十分重视有机化学实验教学改革的研究,整合和优化了实验教学内容,实施教学方法创新,建立BB(Blackboard)教学平台,科学制订考核评价办法等一系列教学改革,取得良好教学效果。
1 优化教学内容,培养创新人才
基于应用型复合性现代药学人才的培养要求,提高学生实验技能及创新能力,注重学生个性发展,构建一套教学内容新颖、验证性、综合性、设计性和自主性相结合,培养学生创新思维、协作能力的有机化学实验课程教学新体系。有机化学实验内容共48学时,12周进行,周学时为4。其中有5个大实验项目,需二周完成,分别为1-溴丁烷的制备、解热镇痛药乙酰苯胺的制备、从茶叶中提取咖啡因、偶氮染料甲基橙的制备、橙皮中柠檬烯的提取。实验内容在保持传统实验基础性操作的同时,体现了综合性、趣味性、实用性和设计性,设计的自主性实验要求学生从查阅资料、方案设计到完成实验报告,全程由老师指导独立自主完成,以培养学生的动手能力、独立思考能力和创新精神。
2 转变教育理念,改进教学方法
实验教学方法和手段直接影响实验教学的质量和水平。在优化课程体系、更新课程内容的同时,我们推进教师的教学方式由知识传授向研究型转变,学生的学习方式由接受性学习向主动性探索性学习转变,以提高学生独立分析问题和解决问题的能力。
2.1 在教学管理上,坚持集体备课,学要求
在有机化学实验教学过程中,注重课前教学活动的每一个环节。如学大纳、教学进度、教学内容、考核要求等。课前集体备课、撰写教案、集体预实验、新教师试讲等。通常每二周提前召集一次备课会,会前先由实验中心教师和主讲教师预实验,根据预实验情况,对照教学要求,统一授课目标、教学内容、教学重点和注意事项,对学生实验技能和操作规范提出明确要求。再由年轻教师试讲,对课件细节作进一步推敲,确保实验顺利进行。通过备课会预实验,不仅检验实验中心所准备的试剂和仪器的准确与完好,还对实验中学生可能容易产生的操作错误和安全注意事项做到心中有数。备课会上各位教师集思广益,更深刻理解课程的相关环节和教学内容,保证各实验教学班的教学均衡。通过试讲,新教师的教学技能得到提高,老教师从中也能意识到自己教学中的不足,有利于改进和提高。
2.2 在教学方法上,强调以“学生为主体,教师为指导”的原则
在教学过程中,克服“灌输式”教学,根据不同实验特点,探索启发式、讨论式、提问式、示范式、纠错式的教学方式。每项实验,都要求学生完成预习报告,通过预习,使同学对实验目的、实验内容、实验步骤和注意事项做到心中有数,教师则通过提问或讨论的形式检验学生预习质量和成效。有相当部分的实验操作,请动手能力较强的学生示范,激发学生的学习积极性和兴趣性。而纠错式教学则是对前阶段学生实验中带普遍的操作问题进行总结纠错。在综合性实验教学上,让学生查阅文献资料,提出实验方案,教师指导,最后由学生进行有机化合物的提取、纯化、验证,完成实验报告。
2.3 在实验考核方式上,全面客观,合理评定成绩
有机化学实验课成绩的评定包括实验预习、实验态度、操作水平、实验报告和BB平台测试等。实验预习可根据学生的预习报告和课间提问进行评定。实验态度包括出勤情况、课堂纪律、实验台面整洁度、仪器维护程度以及值日卫生等情况,综合评分。实验操作水平则考核学生的基本操作技能,熟练程度,有明显错误或多次操作不规范的,给予适当扣分。使学生清楚培养实验习惯的重要性,训练良好的科学素养。实验报告采用5分制评定,要求忠于原始、结构完整、简明扼要、结论可靠、参与讨论等。
3 开展网络教学,提高教学质量
进入二十一世纪,随着现代信息技术的飞速发展,多媒体技术在教育领域的应用日益广泛,运用多媒体教学手段可以增强学生的学习兴趣,加深对知识的理解,对提高课堂教学效果有很大的帮助。在传统教学模式的基础上,近两年我们探索BB平台网络教学。该平台是国际领先辅助平台,以课程为中心,集成“教与学”的网络教学环境。教师在平台上开设网络课程,学生在教师的指导下,自主选择学习的课程内容。
3.1 搭建有机化学实验BB平台,丰富教学手段
BB平台融合了传统教学方法及计算机多媒体现代教育技术,不仅为教师上课准备了大量的电子教案,同时也为学生提供教学大纲、教学进度、课程简介、章节测试、讨论互动和知识拓展等内容,是学生自学、复习、扩展知识面的有效手段,实现人机对话和师生互动。教师可根据自身的教学风格、思路和特点,开展有针对性的教学,增强学生学习的主动性和积极性。不仅随时检验学生学习状况,而且能达到学生学习新知识、巩固旧知识、全面系统掌握实验知识的目的。网页中设置菜单栏、导航栏和各种形式的超链接设计,方便学生把基本概念、实验原理、实验步骤、注意事项以最简约的方式展现出来,提高学习效率。
3.2 电子教案模块是BB平台建设的核心
本课程每项实验一个课件,采用PPT制作。课件体现如下特点。结构完整,重点突出:每一课件包括实验目的、实验原理、实验步骤、注意事项等。实验步骤是课件重点,力求以最简洁的框架图展现实验流程。形象直观,声画并茂:采用Flash等动画形式演示有机化学反应中的分子结构、反 应机理和实验过程等,教学内容生动直观。设计讨论思考题:便于学生课前课后学习,巩固相关知识点。
3.3 章节测试模块是BB平台的重要组成
为检验学生对有机化学实验理论、实验基本操作技能的掌握程度,在BB平台设置章节测试,共设计13套测试题,每套12题,共计156题。题型丰富,分别为是非题和选择题。内容包括实验安全知识、实验基本理论、主要操作技能、实验注意点等。除第一周因包括实验安全知识布置二套测试题外,其余每周布置一套题目,学生上网限期完成。教师可随时上网查阅学生测试题完成情况,并作点评督促。学期结束时,教师根据学生BB平台测试题得分,结合其它考核指标,为学生核定有机化学实验总成绩。
BB平台教学作为一种新型的多媒体教学手段,在有机化学实验的课堂教学中表现出强大的生命力,但它并不是一种全面优于传统手段的教学方式。倡导BB平台多媒体教学,不能否定传统的教学方式,两者相辅相成。在有机化学实验教学中必须将多媒体方式与传统板书有机结合,用板书、语气等加深学生学习的印象,活跃课堂气氛,提高教学实效。
4 结语
有机化学实验的教学改革,学生对教学内容整合、教学方法改革、考核评价优化、BB平台建设给予很高评价。学生对有机化学实验的兴趣性有较大提高,对实验中遇到的问题认真思考,对综合性实验表现出强烈的积极性和主动性,BB平台测试题完成情况良好,互动模块上教师与学生踊跃参与讨论,教师授课质量显著提高。学生在掌握实验基本技能、提高动手能力的同时,学会面对新问题独立思考,提出自己的设想,科学的实验态度和创新思维能力在实验过程中得到培养。
参考文献