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有机合成入门知识

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有机合成入门知识

有机合成入门知识范文第1篇

关键词 绿色化教学;污染;有机化学实验

中图分类号:G642.423 文献标识码:B

文章编号:1671-489X(2013)27-0040-03

1 前言

近年来,随着国民经济的迅速发展,生态安全以及环境污染等诸多问题随之凸显。高等院校有机化学实验教学中所生成的污染物质,如果没有经过处理便直接排放到环境当中,那么日积月累便会严重危害到学校乃至周围地区的环境。所以,如何减少化学药品及试剂、节约资源、降低污染,已经逐渐成为有机化学实验教学有待尽快解决的一大问题。而“绿色化”教学理念的引入,则有助于以上问题的解决。所谓“绿色化”教学方法又被称作“环境友好化学”“环境无害化学”。绿色化学在初始反应阶段便采取污染预防的科学手段,以终端与过程实现零污染或者零排放为主要目标,并且着重强调“原子经济性”的现代化概念,也就是将反应物中的原子充分利用起来,实现既防止污染又充分利用资源的目的。

2 有机化学实验的概念及其意义

从总体上来看,有机化学是化学不可或缺的分支之一,又被称为碳化合物的化学,是重点研究有机化合物的制备、性质以及结构的一门学科。对化学的发展而言,有机化学实验发挥着尤为重要的推动作用,而且对当前化学工业的发展也是非常重要及必要的。

有机化学实验是我国普通高等院校化工、化学、生物、农学、材料、环境、食品以及药学等诸多专业本科生的必修课程,通常在有机化学实验中会使用到有毒性的化学溶剂、化学试剂,有时还会合成有毒性的一些物质,这可以说是化学发展过程中必然会生成的污染。然而,全球均在积极倡导低碳的概念和绿色环保,所以,在化学实验中所生成的有毒物质势必会导致公众反感的产生,主要涉及高腐蚀性的一些催化剂,实验结束后所生成的废液、废渣、废气,如果对这些污染物处理不得当,便会对环境产生无法估量的危害及污染。与一般的污染相比,此类污染所带来的影响会持续更久的时间。所以,如何将有机化学实验的环境保护性加强,成为有机化学发展过程中的主要研究方向以及新课题;高等院校有机化学的绿色化教学理念如何建立起来,成为一项迫在眉睫的重要问题。

在教学与实验的过程中,如何将“绿色化学”的概念灌输给学生,是高校需要首先予以着重考虑及强调的问题,必须真正做到从认识上与观念上意识到环保的重要性,意识到可持续发展才是真正意义上的根本发展,从源头上认识到环境的保护与环境的发展,将有机实验教学质量提高的同时,还要注意到可协调发展。

3 高校有机化学实验教学现状

与发达国家相比可知,我国高等院校有机化学发展技术及速度较为滞后,有机化学实验尚且在最初原有的模式停滞,采取的仍然是以往传统的教学方式,也就是性质实验+基础合成实验+基本操作实验。与西方对化学的重视程度相比,我国在有机化学实验的教育教学中采取的仍然是遵从教材、照本宣科的模式,主动积极的创新与改革缺乏,这是有机化学实验需要彻底摒弃的思想。而我国高等院校现在的有机化学实验依旧是基本的、简单的技能,比如水蒸气蒸馏、重结晶、分馏、蒸馏、回流、萃取、过滤、搅拌、冷却、干燥、加热等。

以上这些基本的提炼、合成实验均有一系列的弊端存在。一方面,在选择的材料上,存在对环境污染的、威胁人身的、容易挥发的、毒性较大的物质,并且有些材质还具备相对较高的腐蚀性;另一方面,此类有着较多缺点的化学试剂,还有着很大的使用量和很高的使用频率,将会有更多的化学废弃物生成,而普通的肉眼是无法看到的,但是久而久之便会极大地破坏生态环境。除此之外,做过化学实验的人都知道,这仅仅是一节课,结束课程后均是直接倾倒实验结果,不会做出任何处理,从而产生相当严重的环境污染。并且此类化学实验往往是经常做、反复做的,是毫无实际意义可言的。在以上分析可以知道,这均是与环境发展原则相背离的,是与绿色化学的基本概念相背离的。这些不仅威胁着人们的身体健康,并且会将一些永久性无法消除的威胁带给人类。

4 有机化学实验中绿色化教学的实施途径

4.1 培养环境保护意识

大学生是有机化学实验培养的主要对象,是国家未来的栋梁之才,在各个工作岗位上将会发挥出重要作用,因此,培养大学生的环境保护意识就显得十分必要及重要。在有机化学实验教学过程当中应当将“绿色化”的观念灌输给学生,重视学生可持续发展意识以及环境保护概念的培养,在实验的始终贯穿绿色化,使学生切身关心与体会化学废物的处理方法及废物的产生,同时在今后的工作中保持环境保护责任与环境保护意识,以便于从源头上防范污染,维护环境与化学的协调发展。

4.2 更新实验内容

要重视化学实验内容的更新,将具备环境保护性能的实验项目开发与筛选出来,最大限度地减少或者避免使用有毒的化学试剂,而使用无污染的、常规的化学试剂来取代,以此减少环境污染。

1)开设多步合成的综合性实验,整合实验内容。绝大多数有机化学实验基本上均是合成实验,当前的有机合成实验内容大多是有着较强独立性的化学实验项目,各自对化学反应的一个类型进行考查。大量的实践充分表明,可以按照教材中的实验内容,把若干个实验有效整合成为一组大实验,仅在第一步实验中投放该组大实验所需要的反应物投料,随后的几步实验则均对上一步实验产品加以继续利用。正是因为上个实验产物是下个实验所使用的原料,因而但凡上步合成实验失败,那么便无法进行下个实验,这便需要充分确保每步合成的成功,只有这样才能够将最终期望的目标产物得到。此类多步骤的实验有着相对较高的要求,更加有助于学生操作技能的训练,有助于学生细致耐心工作习惯以及认真严谨科学态度的培养。

但是,在多步骤的有机合成实验过程中,由于每个学生每次所做实验的产量与产率是不尽相同的,必须按照实际合成的产品数量来对下次实验所需反应物的配比与用量进行确定。所以,学生需要通过对相关资料的查阅,综合采用所掌握的实验方法和实验原理,从而将最佳的反应条件找到,同时将实验设计方案写出。此类复杂的化学有机合成实验,能够让学生切实掌握各类官能团间的转化方法以及有机化学反应的机理,进而对内在的有机化学物关系加以全面掌握。更重要的是多步合成的综合性实验还将回收产品量和药品经费开支减少,进而使得产品对环境所产生的消极影响降低,与绿色化教学的要求相切合。

2)微量、小量和常量实验有机结合。近20年以来,发展较快的一种全新的化学实验方法就是“微型化学实验”,被称之为“化学实验的革命”。到目前为止,化学实验的微型化与小型化已经逐渐成为化学发展的一种必然趋势。有机化学实验所使用到的化学试剂基本上是毒性大且容易爆炸、挥发、燃烧的物质,而实现化学实验微型化以后,化学实验试剂的使用量将会减少到原来的几分之一甚至几十分之一,这样不仅使得化学试剂得以大大节约,而且促进了有机化学实验安全系数的提高,化学实验的反应时间也大大缩短,潜在的环境污染得以明显减少。但是,绝大多数学生在中学学习阶段没有经历有机化学实验训练,如果直接进行微量实验,非常容易造成实验的失败,使得学生有畏惧情绪产生。考虑到与中学教学的衔接以及学生的起点,再加上今后的实验特点等,微量、小量和常量的渐进法实验教学,更加有助于学生循序渐进、由难及易地掌握各种实验技术以及有机化学实验技能,能够将一开始做微型实验的过大跨度缺陷克服,弥补学生认识常规实验仪器的不足,使得学生概括性地比较与了解微型实验,有助于学生严谨科学态度的培养,使得动手能力及操作能力更为规范,有助于实验课程教学质量的提高。微量实验往往需要很少的化学试剂,对环境所产生的污染非常之小,其低成本与安全性更加适用于开放性、设计性的试验,与绿色化教学的要求相符。

4.3 强化实验教学制度管理

按照当前现行的实验室管理制度规章,与“绿色化”的要求相结合,高等院校的各个化学实验室均应当在墙上最显眼的地方贴上制度规章,在有机化学实验室入门的地方贴上有机化学实验课程的注意事项、实验内容和大纲,以此正确引导学生开展实验,从而实现规范化的实验教学管理。为了能够确保安全顺利地进行实验教学,还必须及时将实验中的各类问题处理好。在实验教学过程中,至少每个实验室均应当配备一名值班人员,主要负责课后课前的理性检查,具体工作为卫生、水电、门窗、实验仪器、实验试剂的使用情况及三废处理、产品回收等,及时在指定的地点存放贴好标签的废品固液,然后做好专门的处理。

要构建起考核学生绿色化实验的一套指标,明确要求学生在实验课程前均必须将实验预习做好,全面熟悉实验操作流程和实验步骤,关注实验产物与反应物对环境的危害、潜在毒性和安全性。开始每次实验之前,指导教师应当详细认真地检查学生的实验预习情况,对有关的环境保护方法和环境保护知识进行阐述。比如,在对温度计使用的正确方法进行讲解时,要注意对汞毒副作用方面的知识进行补充,根据实验要求在教学中选择恰当量程和型号的温度计,尽可能防止使用水银温度计,对不慎将温度计打破后的处理方法和回收方法进行讲解。在实验开始的阶段,首先,实验教师要对实验操作进行演示,详细讲解具体哪些实验步骤会有什么样的污染和反应物损失出现,如何避免及解决。在实验过程中,要严格要求学生注意保持实验台面的有序、整洁和干净,安装仪器要牢固、合理,适当地控制冷凝水的流速,密切关注学生的各项操作,及时纠正及发现实验中的错误,以便于充分确保实验的安全。通过这些实验尝试,学生便可以在潜移默化中形成好的实验习惯,环境保护意识也会由此提高。

4.4 建设绿色化学实验室

应当明确的是,有机化学实验室是最容易变成污染源的地方,这与绿色化实验教学的要求是相抵触的。因此,创设一个良好的有机化学实验环境,是绿色化教学实施的重要先决条件。高等院校应当提起高度的重视,并且予以大力的支持,安装通风设备在每间实验室中,以便于改善换气通风效果,进而解除师生受到无机酸气、有机蒸气等危害的后顾之忧。与此同时,还应当及时更新学生实验台,尽可能将木质实验台更换为有水斗的中央实验台,还要时刻保持实验室的卫生,从而将安全、清洁的实验教学环境带给广大师生。针对学生随意丢弃火柴梗、废弃滤纸和废玻璃管等不文明行为及习惯,教师应当严格教育学生,向学生讲解这些行为对周围环境的危害,提高学生的环境保护意识和素质,让学生主动积极地打扫实验室卫生,精心维护实验室卫生,并且重视废弃物处理与回收。通过这样的措施,学生的绿色化学意识不仅能够得以强化,实验技能得以提高,同时促使有机化学实验绿色化的实现。

5 结束语

总之,随着近年来人们环境保护意识的增强以及经济的迅猛发展,我国高校应当切实立足于有机化学实验教学的现状,结合有机化学实验污染性高、污染物产物多等一系列特点,积极地响应绿色化教学改革的号召,有针对性地采取科学有效的改进措施,更新实验教学理念,创新实验教学方法,在实验教学中大力倡导绿色化的教学,真正实现整个有机化学实验教学过程的绿色化,促进学生环境保护意识、环境保护理念的提升,从而为我国环保事业的发展做出不懈的努力。

参考文献

[1]陈栓虎.有机化学实验绿色化的探索[J].广西师范大学学报:自然科学版,2003(1):52-53.

[2]杨国玉,徐翠莲.有机化学实验绿色化教学的改革与实践[J].实验室科学,2010(4):85-86.

有机合成入门知识范文第2篇

关键词:多媒体课件设计与制作;专题学习网站;设计

中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1673-8454(2013)24-0060-03

一、引言

2013年7月,中国互联网络信息中心第32次“中国互联网络发展状况统计报告”,截至2013年6月底,中国网民数量达到5.91亿,互联网普及率为44.1%。学生群体是网民中规模最大的职业群体,占比为26.8%,远远高于其他群体。大专及以上学历人数达20.3%。[1]面对如此乐观的网络发展动态,如何建立合适的优质网络资源成为迫切需要解决的问题。文章立足于此,以本科生《多媒体课件设计与制作》课程改革为契机,尝试以理论为导向设计专题学习网络平台,指导后期的开发制作及使用。

专题学习网站是指在互联网络环境下,围绕某门课程与多门课程密切相关的某一项或多项学习专题进行较为广泛深入研究的资源学习型网站。[2]信息社会,知识量的激增促使课堂需向外延伸,专题学习网站可以作为一种可操作平台。作为专业及选修课程的《多媒体课件设计与制作》,笔者以专题形式将课程内容分版块呈现,理论、资源、软件、技巧逐一涉及,满足不同层次学习者的需求,引导课件的实际开发制作,使课程目标落到实处。

一、专题学习网站设计的理念引导

1.建构主义学习理论

建构主义学习理论强调,知识是个体在一定的情境中,在教师的指导下,通过与他人的协作,意义建构形成的。《多媒体课件设计与制作》课程专题学习网站的设计思想可以遵循这个思路。网站为学生创设一个情境,提供一定的基础知识及专题知识,使学生在原有认知基础上自主理解,提升能力,并可设计论坛提供学生协作平台,教师也可借此指导。

2.教学设计理论

教学设计主要是运用系统方法,将学习理论与教学理论的原理转换成对教学目标、教学内容、教学方法和教学策略、教学评价等环节进行具体计划,创设教与学的系统“过程”或“程序”,而创设教学系统的根本目的是促进学习者的学习。[3]专题学习网站最终是为学习者的有效学习服务的,因此,在网站前期设计阶段,可依据教学设计的主要理念,分析学习者的学习需要、学习内容及特征,进一步规划教学的策略和方法,最终在设计中体现评价等。

二、网站功能定位

1.学习平台

网站以现有课程《多媒体课件设计与制作》为基础,建设好之后拟作为该课程的教学辅助平台,增强学生学习兴趣,为师生提供一个延伸课堂的空间,也可作为未修学该课程的学生的课外学习平台。

2.资源网站

专题学习网站从界定来看,也属于一种资源网站。同时,就课程而言,课件制作在一定程度上要依托课件资源,网站将建立专门的资源中心栏目,为课件制作者提供多媒体资源,包括图片、声音、动画、视频资源及一些优质课件案例、学生实践成果等。

3.协作平台

引导学生就专业学习中的特定专题进行深入的探究,对学生形成科学的研究方法和提高研究能力都是很有意义的。

三、网站教学设计

依据教学设计理论,网站的教学设计由此展开。由于专题学习网站是一种资源型学习网站,因此在进行教学设计时,不能完全按照教学设计的一般模式进行设计,它更应该将设计的重点放在学生围绕资源的学习上。

1.前期分析

(1)学习需要分析

网络的迅速普及和发展,加速了课程改革的步伐。《多媒体课件设计与制作》作为一门综合技能课,也成为未来教师必修的课程之一。而目前依托课堂的教学不能满足学生的学习需求,专题学习网站可扩展学习内容、扩大学习空间,有利于学习者自主探索和发现知识,促进技能全面提高。

(2)课程内容分析

从专业课的性质入手,《多媒体课件设计与制作》课程是为提高教育技术专业学生多媒体实践操作能力而开设的一门专业发展方向课程。课程在强调课件制作的理论知识的同时,更加注重培养学生的实际操作和整合能力,学习内容可体现在以下几个方面:

①课件制作基本理论。从建构主义的角度来说,这部分体现“支架”的作用。提供给学生学习的基础知识,以顺着这个支架上升到更高层次的知识环节。这部分介绍多媒体课件制作的理论知识,如多媒体课件的界定、特点、类型,多媒体课件制作原则,多媒体课件制作环境、应用环境等。该部分旨在为课件制作提供理论指导,培养学习者的课件创意能力,使学习者能真正开展多媒体课件的创作,而不再是简单盲目的技能操作。

②课件素材的采集与制作。多媒体课件素材包括文本、图形图像、声音、动画和视频,学习内容也就涵盖了如何获取、加工和处理这些素材,这是课件制作的基础技能,好的课件需要优秀的素材做支撑。这一环节要求学习者掌握一些素材处理与制作的软件。

③课件制作。课件制作内容也可以理解为是素材的合成过程。主要是通过掌握多媒体创作工具,将教学所需素材有机合成,使其体现良好的交互界面和教学辅助功能,完成课件的整体制作。

④课件的打包与。打包与是为了让课件能在更广泛的平台或场合使用,要确保课件操作无误、兼容性强。

(3)网站面向对象分析

①教育技术专业学生。目前,我校教育技术专业学生是在大三第一学期开设《多媒体课件设计与制作》课程,此时学生已经有了一定的专业基础理论知识,也具备了一定的信息加工及处理能力。和在职教师相比,学生没有实际的教学经验,对于理论如何应用于实践缺少思路,会出现懂课件制作却做不出好的教学课件的现象。专题学习网站在设计时要考虑到这一客观实际的存在。

②非教育技术专业学生。《多媒体课件设计与制作》在我校也是作为一门公共选修课面向全校学生开设的,是很多学生感兴趣愿意选学的一门课。这些学生文理科都有,各年级也都有,层次水平很难划一,专题学习网站设计也要考虑面向这一部分非教育技术专业的学生。要注重课件基础知识的普及,也要兼顾各科资源,让不同专业和年级的学生都能从中得到想学的知识。同时,大学生思维以逻辑思维为主,有利用资源开发探究协作学习的能力,网站可通过论坛或案例设计开放性环节供学生自主探究。

③在职教师。随着教育信息化进程的加快推进及《中小学教师教育技术能力标准》的颁布,在职教师无论从实际的教学需求还是硬性的考核要求,都有迫切掌握课件制作技能的需求。本专题网站也想对在职教师有所帮助。和在校学生相比,在职教师有丰富的教学实践经验,具备一定的信息素养,但普遍对信息技术辅助教学的理念认识不足,对软件的熟悉程度也不如在校生。网站要从软件的基本使用着手,为在职教师提供一定的指导。

2.学习目标分析

学习目标是对学习者学完后行为的具体描述。基于专题学习网站,我们将《多媒体课件设计与制作》课程的学习目标界定如下:学习者通过学习掌握多媒体课件制作的理论基础,熟悉课件制作工具,具备独立制作课件的能力,能够用网站提供的素材设计制作与学科相关的课件,并学会在网络平台上自主探究与协作学习。

3.学习策略分析

学习策略涉及到为完成目标而采用的方法、活动、组织形式、媒体等形式。在本课程的专题网站中,学习策略主要体现为以网络为平台,创设学习情境,提供自主学习资源及协作环境,注重教与学的结合,在开放的空间中协商合作,共同发展。

4.学习评价设计

该专题学习网站主要是配合《多媒体课件设计与制作》课程而设计的,因此评价主要通过课程整体去体现,但网站中可设计从作品上传和你说我议两个栏目体现对学生的过程性评价。

四、网站结构体系设计

1.界面设计

(1)交互设计

交互体现网站的人机互动能力。界面以蓝色为主基调,体现科技创新的课件设计理念。界面布局力求简洁大方,以为学习者提供知识内容为主。页面之间链接采用同一页面打开方式,学习者在同一窗口可找到需要的内容。

(2)导航设计

良好的导航为使用者提供方便,可使其快速找到需要的资源。网站在每个页面设置有知识点快速导航、页面跳转导航、框架式导航及帮助导航,使学习者方便快捷地使用网页。

2.网站结构框架

专题学习网站通常由结构化知识、扩展性资源、网上协商讨论空间和网上评价系统等四个基本部分组成。结合《多媒体课件设计与制作》课程,为学习者提供清晰的内容呈现体系,注重实用与操作并重,设计专题学习网站架构如图1所示。通过这样明晰的三层结构,将课程内容从深度和广度都相比课堂教学有所延伸。以丰富的资源为支撑,试图为学生提供一个开拓思维。提升能力的网络空间。

(1)首页

首页是用户了解网站的主要窗口。可将网站主要架构中的内容以精炼的方式体现在此,包括站内公告、网站导航、推荐使用、部分呈现等。

(2)理论导读

课件制作涉及很多理论的引导。理论导读部分主要介绍课件制作理论基础,以及什么是课件,其组成、类型、特点、设计流程、设计原则等。同时也要让学习者明白课件的制作环境及应用环境等。这一部分是入门知识,可以案例形式体现。

(3)专题知识

专题知识是专题学习网站的核心,也是网站体现的主题内容呈现的版块。从课件的合成制作和素材制作大块呈现内容。素材制作以具体实例为线索,结合Photoshop、Snagit、MP3音频录音机、格式工厂等素材收集和制作及转换工具,为学习者提供全面的素材制作知识。由前面对网站的学习对象进行分析可知,学习者有教师也有学生,故设计时也分为两种方式去体现。分学科做课件,适用于教师借助网站进行学习;分软件做课件,适用于学生全面掌握课件制作软件的学习要求。两个版块均以模块化及案例式体现内容。

(4)资源中心

资源中心设置有三个栏目:相关文献、素材、网站链接。相关文献用于拓展学习者的思路,将筛选过的内容集中体现,弥补学生网络碎片化知识的不足。素材中提供文本、图像、音频、视频及动画素材,供学习者在实际练习中下载使用从而合成课件。网站链接提供给学习者除文献以外的优秀资源的链接,扩充网站容量,丰富内容。

(5)制作工具

课件的制作离不开工具。制作工具栏目中一方面介绍工具如何使用,另一方面提供工具下载,为课件制作创设基本环境。其中包括从素材制作到软件合成的各类工具,如抓图软件、录音软件、录像软件、格式转换软件及前面构架中提到的课件制作软件等。

(6)作品欣赏

提供全国多媒体课件制作大赛的部分获奖作品,并对部分作品进行点评,供学习者借鉴。同时,也给学习者以交流展示的平台,学习者可上传作品,供相互借鉴以提高技能。

(7)你说我议

设置专题进行有针对性的讨论,另外课件随议可让学习者就课件及相关的内容展开联想性的探讨,促进思维提升,加强协作交流。

五、结束语

专题学习网站已经成为网络教育的一个分支,建好符合学生认知规律、培养学生协作学习能力的网站是发挥其作用的关键点。教学网站的设计,必须满足学生自主学习、协作学习、发散思维、意义建构和培养学生搜集、处理信息的能力的要求。[4]《多媒体课件设计与制作》课程属于综合实践性课程,其专题学习网站设计要从功能定位着手,以合理的教学设计为依托,结合建构主义学习理论思想建构框架,从而为课程的改革探索一条新的道路,为学习者综合实践技能和能力的提升提供良好平台。

参考文献:

[1]中国互联网络信息中心.第32次中国互联网络发展状况统计报告[EB/OL]. http://.cn/gywm/xwzx/rdxw/rdxx/201307/W020130717431425500791.pdf.

[2]谢幼如,尹睿.专题学习网站的教学设计[J].电化教育研究,2003(1):34-38.