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關鍵詞:中職;計算機應用;課程設置
近幾年來,國家大力發(fā)展了職業(yè)教育,幾乎每個學校都在開設計算機應用專業(yè),因此計算機應用專業(yè)已由20世紀90年代的熱門專業(yè)變成了各校均在開設的普通專業(yè)。隨著職業(yè)教育的不斷深入和計算機專業(yè)的大量學生畢業(yè)進入社會,逐漸出現(xiàn)了這樣的情況:雖然每年中職院校為社會提供大量的計算機專業(yè)的畢業(yè)生,但是現(xiàn)實情況是符合社會需求的計算機應用方面的技術應用性人才仍然短缺。這一現(xiàn)象表明計算機應用技術專業(yè)的教學與人才培養(yǎng)模式與社會脫節(jié),中職計算機應用技術人才培養(yǎng)面臨巨大的挑戰(zhàn)。而其中最主要的問題是專業(yè)課程設置越來越不適合社會需要。傳統(tǒng)的課堂體系偏重理論知識的傳授,過分強調知識的系統(tǒng)性和完整性,缺乏必要的教學環(huán)節(jié)對學生進行能力、技巧和操作方法上的訓練,教學效果不理想。計算機應用技術專業(yè)的課程體系設置應進行―定的優(yōu)化與整合,筆者本文就計算機應用專業(yè)課程設置提出以下幾點看法。
一、課程設置應向寬基礎、活模塊方向轉變
寬基礎的思想首先產生于辦學實踐的信息反饋。我國的職業(yè)教育剛剛起步時,由于當時職業(yè)人才緊缺,于是一些培養(yǎng)目標比較單一的專業(yè)興起很快,但辦過一兩屆之后就出現(xiàn)了供過于求、無法就業(yè)的現(xiàn)象。實踐證明,學生的知識面不寬,畢業(yè)后就業(yè)門路就會受到限制,這使人們進一步認識到,隨著科技的進步及企業(yè)生產組織形成的現(xiàn)代化,職業(yè)綜合化已是大勢所趨,故產生了與專業(yè)覆蓋面擴寬相適應的課程設置,專業(yè)基礎知識面加寬產生了所謂群集課程設置方案。其次,來源于現(xiàn)代社會意識的強化,認識到作為現(xiàn)代就職人員,除傳統(tǒng)的政治、語文、數(shù)學、體育等基礎知識之外,還應具有各行各業(yè)通用的基礎知識,如能源、安全、法律、質量、信息、職業(yè)道德、外語、微機等。另外,實踐顯示與人的品格與素養(yǎng)相關,缺乏素養(yǎng),職業(yè)道德教育就會流于形式。因而,學校需要通過各種途徑,開設多種陶冶情操、提高學生的基礎素質的課程,如禮儀、書法、美術、文藝、演講等??傊?,目的是讓學生獲得較寬厚的基礎素質,以利于培養(yǎng)綜合能力,而在課程編排上,則劃分成若干中心,形成多個知識模塊,模塊之間能相對和互相組合。
二、課程設置應與計算機應用專業(yè)學生的現(xiàn)實就業(yè)狀況緊密聯(lián)系
統(tǒng)計數(shù)據(jù)(表1)表明,職業(yè)教育信息技術相關專業(yè)的畢業(yè)生,大部分(80%以上)從事計算機銷售與技術支持、數(shù)據(jù)錄入、辦公文秘等崗位的工作。在計算機應用與軟件人才鏈中處于最低端位置,在局域網(wǎng)維護與管理、多媒體制作、網(wǎng)站管理與維護、軟件編程等崗位上工作的職業(yè)學校畢業(yè)生相對較少,而實際上這些崗位非常需要職業(yè)院校畢業(yè)生,在這些崗位上職業(yè)學校畢業(yè)生具有很大的發(fā)揮作用的空間。
因此,在進行課程設置時,應首先抓住大的,然后兼顧小的,并盡量多地向就業(yè)面大的方面靠攏;在平時的教學中,多注重學生基本能力的培養(yǎng),教育學生不要眼高手低,覺得是基本的能力,就不在乎。要切記,事情都是從大處著眼,小處著手的,雖然是大眾的工作,但如果在能力上比人更勝一籌,就業(yè)機會肯定就會增加一分。要讓學生平時多練,能做到所謂的“人無我有,人有我精”。
三、以學生將來從事工作中出現(xiàn)的典型工作任務進行課程設置
當前,任務引領式的學習方式已經深入人心,然而不同的學習任務,對職業(yè)能力發(fā)展的促進程度是不一樣的。例如,由簡單的封閉性學習任務引領的學習就達不到綜合的開放性學習任務的效果。職業(yè)教育的學習過程是一個工作與學習一體化的、智力與身心的綜合發(fā)展的過程,其核心專業(yè)課程應當是從工作內容中提煉出來的典型工作任務,它包含了“工作”的方方面面(如工作對象、工具、工作方法、勞動組織和工作要求等),但并不一定是企業(yè)真實工作任務的簡單再現(xiàn),而是教師將其按照“教育性”要求進行“修正”的結果。
典型工作任務具有以下特征:具有結構完整的工作過程(計劃、實施以及工作成果的檢查評價);能呈現(xiàn)出該職業(yè)的典型的工作內容和形式;在整個企業(yè)的工作(或經營)大環(huán)境里具有重要的功能和意義;完成任務的方式和結果有較大的開放性。
典型工作任務來源于企業(yè)實踐,它對人的職業(yè)成長起到關鍵作用。在典型工作任務進行課程的設置時,應緊跟市場的變化。在教學過程中教師要注重知識的傳授,講授內容既要深度也要廣度,并要有強的實際應用性;要從理解掌握以及本課程在實際中的應用出發(fā),在上機實踐中通過上機操作消化前一課程單元所學的知識,同時對如何編寫程序、閱讀程序、程序編寫的規(guī)范、程序的調試與修改程序等環(huán)節(jié)要深入細致的研究。經過多語言的學習與實踐,能在工作崗位上得心應手。
關鍵詞:精細合成實驗;教學改革;實驗技能
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)31-0044-02
應用化學是介于理學化學和工學化學工程與工藝本科專業(yè)之間的應用型工科學科,是以化學基本理論和方法,對化工、材料、醫(yī)藥、信息、生命、環(huán)境、能源、地球、空間和核科學等工業(yè)生產中與化學有關的問題進行應用基礎理論和方法及應用研究為使命的中心學科,是人類賴以生存和國民經濟發(fā)展的重要支撐。精細化學品生產是化學工業(yè)中最重要的組成部分,國際上精細化工在化工比重達85%以上,我國只有50%左右,而我們安徽省比重更低。通過改革開放三十多年的發(fā)展,我國在東部沿海地區(qū)已發(fā)展起相對集中的精細化工產業(yè)群,這也為安徽的精細化工發(fā)展提供了機遇。隨著化石資源的消耗,對利用生物質生產精細化學品的技術需求日益迫切。因此,開展精細有機合成及其工藝技術的研究,對提高我省乃至我國的高分子材料化學品生產技術水平,減少環(huán)境污染和有毒有害物質排放,提高生產中安全水平,降低生產成本,起著決定性作用。國家“十一五”和安徽“861”行動計劃都將高新技術產業(yè)作為優(yōu)先發(fā)展的支撐產業(yè);精細有機合成將為區(qū)域經濟發(fā)展和學科發(fā)展提供強有力的理論及技術支持。
一、已有的理論實驗基礎
《精細化工工藝學》是應用化學專業(yè)的核心課程,是承擔學生職業(yè)核心能力培養(yǎng)的一門課程。我們使用的教材是由天津大學唐培堃和馮亞青主編的《精細有機合成化學及工藝學》(第二版)。該課程涉及的教學內容比較多,主要有精細有機合成反應理論、精細有機合成的基元反應以及有機合成設計的主要原則和方法。本課程的教學內容主要是由十三個有機合成單元反應組成,各個單元反應之間既相互獨立又相互聯(lián)系。由于課程內容涉及的較多,其中不但有一定的基礎理論,而且也擁有一定的實踐知識,基本理論與生產實踐互相聯(lián)系,密不可分。在教學時如果僅僅一味地講授理論知識或講授實踐知識,將教材上反應的特點與規(guī)律一股腦兒地灌輸給學生,課堂教學就會變得死板,會使學生的學習積極性下降;另外,如果執(zhí)行教學計劃時,理論課與實驗課間隔時間過長,課程教學無法實現(xiàn)對學生基本技能的訓練,學生對學習的興趣也會失去。與《精細化工工藝學》課程配套的實驗課程是精細有機合成化學實驗。該課程作為一門高年級的化學工藝專業(yè)和應用化學專業(yè)的專業(yè)實驗必修課,是有機化學實驗課程的實際應用的一個延伸。該課程希望通過具體的與生產實踐相關的實驗操作培訓,來強化并提高學生的有機合成實際能力,同時也能增強對精細化學品的掌握。同時,希望通過該實驗課程的訓練,使學生的分析問題、解決問題以及能力動手能力得到提高,為學生完成畢業(yè)論文、繼續(xù)深造和就業(yè)打下基礎。然而,目前就《精細化工工藝學》課程而言,除了天津大學和同濟大學,我們學校和有很多開設這門課程的高校,由于一些客觀條件限制,目前還沒有開設相應的實驗內容的課程;一些學校盡管開設了這類實驗課,然而與《精細化工工藝學》相配套的教學內容還是以傳統(tǒng)方式的綜合性、驗證性實驗為主,并且實驗項目及相關的實驗條件、實驗藥品、實驗儀器都是教材上規(guī)定死的,甚至一些實驗工藝相對陳舊落后,有時候常常是讓學生依照講義,按部就班地進行,不利于提高學生科研主觀能動性和創(chuàng)造力,作為高年級專業(yè)實驗訓練,還存在一定的不足。安徽省委文件《關于建設高等教育強省的若干意見》(皖發(fā)(2010)9號)曾指出:我們要建立“資源共享、合作共贏”的校企合作平臺和機制,并且廣泛吸納高??蒲性核?、相關企業(yè)作為產學研合作基地、本??粕鷮嵙晫嵱柣睾脱芯可?lián)合培養(yǎng)單位,鼓勵高校和企業(yè)合作共同建設實驗室和研發(fā)中心,將高等教育不斷延伸到企業(yè),并最終融入進社會。為了適應高等教育自身發(fā)展和時展的需要,全國各地很多的地方院校紛紛提出應用型和工程型的人才培養(yǎng)目標,黃山學院結合自身專業(yè)特色和學校發(fā)展前景,也將學校定位為地方型應用型本科院校。鑒于以上原因,結合我校建設地方性應用型本科高校的辦學宗旨及化學化工學院專業(yè)建設特色,面向我?;瘜W工藝專業(yè)和應用化學專業(yè)開展精細有機合成實驗,提高學生對精細有機合成理論知識的掌握和運用,在人才培養(yǎng)、科學研究、服務經濟發(fā)展方面具有重要的理論意義。并且,黃山學院化學化工學院實驗室和黃山安徽永佳集團及其子公司(黃山永新股份有限公司、黃山市恒(新)遠化工有限公司、黃山市華惠精細化工有限公司、黃山市強力化工有限公司、黃山市華蘭化工有限公司、黃山市創(chuàng)聯(lián)洗滌科技有限公司、黃山新力油墨科技有限公司)等在內的一批當?shù)佚堫^企業(yè)研發(fā)實驗室已基本具備開展此類實驗的條件。
二、擬開展的實驗內容
實驗教學改革的起點是首先要建好相關的實驗平臺,并設置對應的實驗內容。我們擬開展的實驗教學改革就是以《精細化工工藝學》課程中的十多個有機合成單元反應理論知識為指導和當?shù)鼐毣て髽I(yè)的生產實際為依托,并結合學校專業(yè)特點,擬開設出具有實用性和前沿性的實驗:實驗一:陽離子型表面活性劑—十二醇硫酸鈉的制備。實驗二:增塑劑—鄰苯二甲酸二正辛酯的合成。實驗三:阻燃劑—四溴雙酚A的合成。實驗四:內酯類香料—香豆素的合成。通過開展這類實驗,可以使學生:(1)了解陽離子型表面活性劑的結構、性能和一般制法;(2)學習增塑劑的基本知識;掌握酯類增塑劑之一DnOP制備的實驗方法;(3)學習阻燃劑的基本知識;掌握直接溴代法制備四溴雙酚A阻燃劑的制備方法;(4)學習合成香料的基本知識和用Perkin反應制備香豆素的實驗方法,以激發(fā)學生的實驗熱情,普及學生對綠色化學含義的真正理解;彌補我院沒有開設精細有機合成實驗課程的不足;并能使學生學以致用,提高實踐思維及解決實際問題的能力;與企業(yè)合作,產學研相結合,促進地區(qū)經濟發(fā)展,實現(xiàn)校企共贏的目的。開展這類精細化學品的合成實驗,可以分別設置不同實驗條件,使學生形成科學的思維方法,培養(yǎng)他們?yōu)榱私鉀Q實際問題而獲取知識的方法和途徑的能力。
《精細化工工藝學》實驗課程課題組的負責人及主要參與人員中碩士博士人數(shù)比例占全部成員的70%,既有多年從事大學有機化學實驗和精細化學品課程教學工作的教師,又有長期從事精細化學品產品開發(fā)工作的企業(yè)工程師,他們具有扎實的理論基礎和豐富的生產實踐經驗,多次承擔各類的課程教學改革研究項目和企業(yè)技術研發(fā)改造項目,積累了很多教學改革和生產實踐經驗,并且黃山學院和安徽恒遠化工有限公司對這項實驗教學改革工作也將給予大力支持,他們承諾給予一定的經費資助和提供到企業(yè)調研和測試等方面的便利,這些條件將能保證本實驗課程改革的順利完成。
參考文獻:
[1]唐培堃.精細有機合成化學及工藝學[M].第2版.天津:天津大學出版社,2002.
[2]高興文.《有機合成》課程改革與實踐[J].化學試劑,2010,32(2):189-192.
[3]李江勝,李潯,黃朋勉,等.逆合成分析法在精細有機合成工藝學教學中的應用[J].廣州化工,2010,38(7):254-255.
[4]張慶,王鍵,滕俊江.精細化工工藝學課程與實踐[J].廣東化工,2009,36(6):222-223.
[5]張慶,鞏育軍,蘇秋芳等.地方工科院校應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)及教學體系的改革與實踐[J].廣東化工,2006,33(12):108-109.
[6]王巧純.精細化工專業(yè)實驗[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008.
[7]潘懋元,車如山.略論應用型本科院校的定位[J].高等教育研究,2009,30(5):35-38.
[8]徐金明,李長江.《精細化工工藝學》產學研結合教學改革探索[J].科技創(chuàng)新導報,2012,(31):186-186.
[9]周莉,劉波.精細化工設計性實驗教學的探索[J].化工高等教育,2008,(5):71-72.
有機物的合成,是指通過化學反應使有機物的碳鏈增長或者縮短、官能團之間的互相轉化、引入或減少官能團,從而制取不同類型、不同性質的有機物。有機合成題目能夠全面地考查學生的有機化學基礎知識和邏輯思維能力、創(chuàng)造思維能力,因此在高考復習過程中,必須高度重視這一知識點。
筆者在教學過程中接觸到這樣一道有機合成題目,出題者匠心獨具,使得題目的解答思維比較符合上述要求,充分鍛煉了學生的解題能力,提高了學習素質。
題目如下:
感光性高分子也稱為“光敏性高分子”,是一種在彩電熒光屏及大規(guī)模集成電路制造中應用較廣的新型高分子材料,其結構簡式為[1]:
試回答下列問題:
(1)已知它是由兩種單體經酯化后聚合而成,試推斷這兩種單體的結構簡式:_____、________。
(2)寫出在(1)中由兩種單體生成的高聚物的化學反應方程式:___________________________,____________________。
此題在高考參考書中出現(xiàn)的頻率比較高,而且該題目很容易讓人聯(lián)想到2005全國卷(III)中的一道題目――聚甲基丙烯酸羥乙酯的結構如下:
請寫出下列有關反應的化學方程式:
(1)由甲基丙烯酸羥乙酯制備聚甲基丙烯酸羥乙酯;
(2)由甲基丙烯酸制備甲基丙烯酸羥乙酯;
(3)由乙烯制備乙二醇。
從表面上看,此題與高考題框架相差甚多,但實際上解題基本思路卻一模一樣:先酯化后加聚。
這一道題目的典型之處在于題目能充分體現(xiàn)多方面知識的交集,并且綜合考查了2006高考考試大綱里所要求的很多知識點,例如第4點(各主要官能團的性質和主要化學反應),第9點,(理解由單體通過聚合反應生成高分子化合物的簡單原理)以及第11點(組合多個化合物的化學反應,合成具有指定結構簡式的產物)。
不過,在實際教學過程中,這一道約定俗成的題目卻出了“意外”。有一次,幾位學生對這道題目提出異議:第(1)小題,按照“逆推法”,得到兩種單體乙烯醇和苯丙烯酸,比較容易;當他們進一步思考驗證一下合成路線時,卻發(fā)現(xiàn)有兩種途徑,也就是說由第(1)小題得出兩個單體去解決第(2)小題有兩種方法:
①路徑一:先酯化后加聚
②路徑二:先加聚乙烯醇后進行酯化
學生所提出的兩種合成路線,在理論上,可謂言之鑿鑿,均是成立的。但是參考書上的答案卻只給出一個,是①先酯化后加聚。為此我們需要進行一定的分析。
如果按照先加聚,再酯化的話,那么加聚得到的是聚乙烯醇,是否所得聚醇很難發(fā)生酯化,無法實現(xiàn)目標產物的形成呢?翻開中學教材,我們不難發(fā)現(xiàn)有這樣一段話:纖維素(是一種聚醇)酯化容易出現(xiàn)聚醇里n個羥基完全酯化以及不完全酯化的兩種情況,因此產物也會有火棉和膠棉之分。以此類推,聚乙烯醇與苯丙烯酸發(fā)生酯化,很可能完全酯化或不完全酯化。
如果按照先酯化,再加聚的話,那么酯化后的產物就出現(xiàn)兩個碳碳雙鍵,如果再加聚的話,很容易發(fā)生乙烯醇上的碳碳雙鍵發(fā)生加聚反應,而不是苯丙烯酸上的雙鍵加聚。查閱一些大學有機合成書本以及介紹感光性高分子材料的書籍,大致得到如下說法:通過高分子的化學反應在普通的高分子上連接上感光基團,就可得到感光性高分子。這種方法的典型實例是1953年由美國柯達(Kodak)公司開發(fā)的聚乙烯醇肉桂酸酯(肉桂酸即丙烯酸)[3]:
聚乙烯醇因其結構中含有大量功能性羥基,作為光聚合預聚體而引入不飽和基是很方便的。而且在實際聚合時,由于肉桂酰基有一定反應活性,所以感光基團的保護存在許多困難。肉桂酸乙烯基單體中由于兩個不飽和基團過分靠近,結果容易發(fā)生環(huán)化反應而失去感光基團。
從中我們可以知道,按照這一實際生產過程,題目的合理答案似乎應該為先加聚后酯化。
綜上所述,這道題目應該有兩種解答:①先酯化后加聚或②先加聚后酯化。不過,在實際生產過程中,合成某一種產物,可能會涉及不同的方法和多種途徑,應考慮并兼顧“原料省、副產物少、產率高、環(huán)保好、產品易于分離”的要求,選擇最合理,最簡單的方法和途徑。但是上述兩種解答都有各自的合理性,作為學生的解題訓練,是比較有幫助的,參考書不應忽略②先加聚后酯化。
當然,這幾個不受參考答案的影響的學生的敢于嘗試與突破的精神是值得嘉許的,極大地促進了學生的解題主動性,培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維,也能使他們了解有機化學的趣味性以及有機合成的合理性。
參考文獻:
[1]張玉奎,趙愛君.高考新思路?化學(第三版)[M].鄭州:河南大學出版社.2005:300.
[2]曲一線.5年高考3年模擬?化學[M].北京:首都師范大學出版社.2006:247.
[3]潘祖仁.高分子化學(第三版)[M].北京:化學工業(yè)出版社.2003:242-250.
關鍵詞:有機化工合成;應用;過氧化氫;技術
在我國化工產業(yè)快速發(fā)展的形勢之下,人們意識到化學污染的治理難度及其不可逆的后果,為此,在環(huán)保綠色的社會可持續(xù)發(fā)展理念之下,綠色化學的概念應運而生,人們在制造和應用化學產品的過程中,要避免使用有毒或危險性的試劑和溶劑,過氧化氫就成為了綠色化學中的極為重要的綠色化工產品,它運用新型的反應器,并基于過程集成與強化的視角,將氫氧直接合成過氧化氫的工藝與其他生產工藝相集成,從而實現(xiàn)了過氧化氫在有機化工合成應用中的安全性和環(huán)保性。
1過氧化氫應用概念分析
過氧化氫的化學式為H2O2,它在溶液的狀態(tài)下被稱為雙氧水。過氧化氫具有自身獨特的特性,它既具有氧化功能,同時還具有還原性能,可以當作催化劑在化工合成中加以應用。它在酸性介質中的氧化性能強于在堿性介質中的氧化性能;而恰恰相反,過氧化氫在堿性介質中的還原性能強于在酸性介質中的還原性能。過氧化氫的分子結構如下圖所示:過氧化氫的氧化反應或還原反應,都會生成沒有污染、沒有毒性的水和氧氣,可以說,是一種極為理想的綠色化學反應試劑。它在自然界中的植物和動物之中有少量的存在,如:放屁甲蟲。過氧化氫最早是采用硝酸酸化過氧化鋇制備而成,隨著時代的進步和發(fā)展,過氧化氫的全球產量已經超過了220萬噸,并且其制備方法也改為蒽醌自氧化法(AO)制備。還有采用酸處理的碳載體Au—Pd納米催化劑催化O2和H2,即可以直接合成過氧化氫,這種新型方式極為經濟,也較好地避免了蒽醌自氧化法的污染大、能耗高的劣勢。隨著過氧化氫的綠色化特性的不斷實現(xiàn),普遍性地應用于社會各個領域,如:紡織、造紙、電子、衛(wèi)生、軍工等。在過氧化氫中的催化活性組分,主要表現(xiàn)為:(1)Pd基催化劑。它在氫氣和氧化的直接合成過氧化氫的技術運用中,極為普遍。相較而言,單金屬Pd催化劑則無法獲得這種高選擇性和高產率的過氧化氫。這種Pd基催化劑摻雜有第二金屬活性組分,如:Pt、Ce、La、Fe、Co、Ni、Cr、Mn、Zn、Cd、Cu等,這些不同的第二金屬組份可以極大地提升Pd催化劑的活性,但是對催化劑活性的影響卻不盡相同。(2)Au基催化劑。Au催化劑對于氫氧直接合成過氧化氫的過程,具有一定的活性影響。如:SiO2—Al2O3、Al2O3、ZnO、MgO等載體,都可以產生對過氧化氫的催化活性影響。在氫氧直接合成過氧化氫的反應中,還有諸多新型的反應器的參與,這些新型的反應器,極大地提高了合成反應的安全性和生產能力。它們主要包括有:(1)膜催化反應器。在這種新型的膜催化反應器之中,主要是由膜分離技術和催化反應技術合成,在這個新型的反應器之中,可以使反應物選擇性地穿透膜,進入到反應區(qū)內,實現(xiàn)對某一反應物或產物的濃度調節(jié)。這種致密無機膜還可以將氫氣和氧氣活化為原子態(tài)或離子態(tài),提高反應的選擇性,并在無機膜的隔離作用之下,使易燃易爆的反應物從膜的兩側進料,從而極大地提高了反應的安全性。(2)介質阻擋放電型反應器。這種新型的介質阻擋放電,是指在放電區(qū)域內插入絕緣介質的氣體放電,并使絕緣介質覆蓋于電極之上,當放電電極間施加有足夠高的電壓時,電極間的氣體就會被擊穿,而生成介質阻擋電壓。(3)微通道反應器。這種新型的反應器具有良好的傳熱性能,由于其微通道的寬度和深度較小,反應物可以在流動中快速、充分地融合;合成反應中的反應物的用量也較少,對于昂貴、有毒的反應物的用量大量減少,對環(huán)境的污染也隨之減少,提供了環(huán)境友好合成研究的技術平臺;在連續(xù)流動的方式下實現(xiàn)反應過程,可以精準地控制反應物的反應時間。尤其適應用于異常激烈的合成反應,可以較好地規(guī)避爆炸的風險。
2過氧化氫人名反應簡述
2.1過氧化氫的Fenton反應這種反應是在過氧化氫和亞鐵鹽的條件下,將α—羥基酸氧化為α—酮酸、1,2—乙二醇氧化為羥基醛。其化學反應式如下所示:2.2過氧化氫的Ruff—Fenton降解反應這種反應可以應用于糖類的減鏈或脫羧,將過氧化氫、鐵鹽與醛糖酸進行反應,可以得到減少了一個羧基的醛糖。其化學反應式如下所示:2.3過氧化氫的Baeyer—Villiger氧化反應這種反應可酮或環(huán)酮轉化成酯或內酯,這種合成反應要在過酸下實現(xiàn)。其化學反應式如下所示:2.4過氧化氫的Harries臭氧化反應這種反應將烯烴雙鍵斷開,并在還原條件下獲得醇或羰基化合物;在氧化條件下獲得羧酸和酮。其化學反應式如下所示:2.5過氧化氫的Dakin氧化反應這種反應是在堿性過氧化氫的存在前提下,將芳甲基醛或酮氧化轉變成酚。它的化學反應式如下所示:2.6過氧化氫的Algar—Flynn—Oyamada反應這種反應可以在堿性過氧經氫的氧化反應條件下,將2—羥基查爾酮轉變?yōu)?—芳基—3—羥基四氫苯并吡喃—4—酮。其化學反應式如下所示:2.7過氧化氫的Milas烯烴羥基化反應這種反應是指烯烴在紫外光的照射下、釩或鉻氧化物的催化條件下,被過氧化氫氧化,轉變?yōu)轫樖洁彾?。其化學反應式如下所示:2.8過氧化氫的Baudisch反應這種反應是在過氧化氫和銅鹽的存在條件前提下,將苯轉化得到鄰位亞硝基苯酚。其化學反應式如下所示:2.9過氧化氫的Brown硼氫化反應這種反應屬于烯的硼氫化—氧化反應,通常應用于醇的化工合成。其化學反應式如下:由上可知,過氧化氫的有機合成人名反應,應用極其廣泛,具有極為重要的研究價值和意義。
3過氧化氫在有機化工合成中的實踐應用分析
過氧化氫在有機合成的中的實踐應用,自二十世紀九十年代開始,就有一些綠色介質如:臨界流體、氟相、離子液體等參與其中。過氧化氫在有機合成中的應用有多種如:氧化反應、羥基化反應、氧鹵化反應等,并從反應起始物和目標分子而言,可以應用于如下有機物的合成過程:(1)過氧化氫在醇的氧化應用在醇系列的化工合成過程中,過氧化氫是必不可少的化學試劑,由于醇系列如:仲醇、脂肪族伯等產物,極易與過氧化氫試劑產生氧化反應,因而應用極為廣泛而重要。醇在過氧化氫的合成作用之下,便會生成羥基化合物,形成良好的循環(huán)狀態(tài)。然而,醇的氧化與其他化合物不同,在鎢、錳、硒的化合物之中,醇系列產物起到了“催化劑”的作用。甲醇是常用的醇系列產物,它在光照的條件下,可以生成乙二醇。由此可見,醇系列的氧化反應有其常見性和特殊性,需要在化工生產中加以嚴格而有效的控制,使其產品與市場的安全標準相契合。(2)過氧化氫在烯烴的氧化應用過氧化氫在烯烴中的氧化應用也是極為常見的類型。在不同的反應條件前提下,過氧化氫可以實現(xiàn)對烯烴的氧化,生成類型不同的混合物,在反應過程中使用催化劑,則可以對氧化反應條件實施有效的控制,使烯烴在過氧化氫的反應作用下,轉變?yōu)榄h(huán)氧化物。然而,對于分子量較大的烯烴來說,其氧化反應又有所不同,烯烴要與鎢酸鹽、磷酸鹽、轉移催化劑按照1:2:1的比例,加以混合反應。在這個反應過程中,轉移催化劑主要是采用常見的甲級三辛基氯化銨的環(huán)氧化催化劑。在這個氧化反應中,由于長鏈不飽和脂肪酸酯的環(huán)氧化物是塑料的增塑劑,因而顯現(xiàn)出氧化反應的重要性。在氧化反應之中,由于鎢酸的作用,過氧化氫對鏈烯的氧化,可以開環(huán)生成鄰二醇,隨后在催化的反應作用條件下,過氧化氫又將烯烴輕基化,使之成為順式鄰二醇,在這個反應中,過氧化氫對鏈烯具有立體的選擇性,當生成順式鄰二醇之后,如果條件充足,鄰二醇還可以被進一步氧化,生成酮和醛式酸,實現(xiàn)對植物生長的合理調節(jié),并可以廣泛應用于對芳香醛的制備生產過程之中。如:茴香腦制茴香醛。(3)過氧化氫在芳香烴中的氧化應用在金屬離子存在的前提下,過氧化氫可以與芳香化合物在氧化環(huán)境內,產生極為劇烈的反應,其反應后生成的產物錯綜復雜,具有較強的特殊性,這些反應后生成的產物主要有氧化偶聯(lián)、羥基化、支鏈氧化等混合物。在化工企業(yè)的冬麥制備芳香烴產品的過程之中,如果需要在制備條件具備的條件下,獲得最好的產品,就需要使過氧化氫與芳香烴產物充分結合,具體的方法是先利用鈷鹽、鐵實現(xiàn)催化作用,在過氧化氫參與的條件下,與20%~30%的苯酚產生化學反應;隨后,當化學反應終止之后,即會生成70%~80%的鄰苯二酚。這種化學反應極為迅速,也可以獲得較多的合成產物。另外,在乙酸存在的條件前提下,過氧化氫可以與芳香烴反應,使芳香烴物質的側鏈與過氧化氫產生氧化反應,生成酮、醛的化學反應,具有極為重要的工業(yè)價值和現(xiàn)實意義。(4)過氧化氫在羥基化合物中的氧化應用醛是相較于醇而言的更易被過氧化氫氧化的化合物,它可以在缺少催化劑的環(huán)境下,與過氧化氫發(fā)生反應作用而被氧化,并生成羥酸。但是,醛與醇不同的一點在于,芳香醛物質是極為特殊的物質,它在堿性環(huán)境下可以與過氧化氫產生“達金反應”,在這個環(huán)境作用下所生成的甲酸酯會在水的溶解下,得到比原料少一個碳的酚。它在酸性環(huán)境下,可以與過氧化氫產生反應,對環(huán)酮進行反應處理,生成二聚環(huán)烷和三聚環(huán)烷的過氧化物,在對其進行加熱和分解之后,又可以生成大環(huán)烷烴和內酯,這是制備大環(huán)化合物的重要方法,但是產率較低。另外,在酸催化的條件前提下,羥酸可以與過氧化氫產生反應,生成過氧酸,并且在反應過程中一旦產生酸,則會迅速與反應物發(fā)生反應。這種過氧酸具有比過氧化氫更為優(yōu)良的氧化作用。(5)過氧化氫在含磷、氮、硫化合物中的氧化應用在堿性存在的條件前提下,含磷、氮、硫的化合物與會過氧化氫產生化學反應,得到產率較高的硫醚,硫醚還可以被氧化為亞砜或砜,在氧化反應中生成的二硫代氨基甲酸鹽與過氧化氫發(fā)生反應,便會生成四烷基秋蘭姆化二硫。硫醇、胺在與過氧化氫的氧化反應之下,可以發(fā)生偶聯(lián)反應,這種氧化反應通常用于制備炎黃酰胺。
4結束語
結構觀是基本的化學學科觀念,是對物質本質和化學反應本因的深層次認識,有機化學核心思想“結構決定性質”是這一科學觀念的學科化體現(xiàn)。在結構觀的引領下,探求有機物的結構與異構、理解有機物結構與性質的因果關系、建立不同結構有機物間的相互轉化與聯(lián)系、制取目標結構與功能的新型有機物等都是有機化學的核心內容,也是設置有機化學考題的主陣地?;瘜W競賽中有機試題的設計者深入探索、苦心孤詣,為我們呈現(xiàn)了許多精彩的題例,值得細心領悟、學習。
1探求有機物的結構與異構
探求有機物的結構與異構是有機物研究的起點,是有機化學的原發(fā)性問題,啟發(fā)知識的形成和方法的構建。試題一般以生產、實驗等實際研究過程為問題情境,以有機物結構式確定、異構體尋找和結構與性質的內在關系等知識為載體,考查實驗探究能力、微觀思維能力、空間想象能力和分析綜合能力。
例1.[第23屆全國化學競賽(省級賽區(qū))第7題]1964 年, 合成大師Woodward提出了利用化合物A (C10H10)作為前體合成一種特殊的化合物B(C10H6)?;衔顰有三種不同化學環(huán)境的氫,其數(shù)目比為6∶3∶1;化合物B分子中所有氫的化學環(huán)境相同,B在質譜儀中的自由區(qū)場中壽命約為1微秒,在常溫下不能分離得到。三十年后化學家們終于由A合成了第一個碗形芳香二價陰離子C, [C10H6]2-。化合物C中六個氫的化學環(huán)境相同,在一定條件下可以轉化為B?;衔顰轉化為C的過程如下所示:
(1)A的結構簡式________;(2) B的結構簡式_______;(3) C的結構簡式________。
(4)B是否具有芳香性?為什么?
[解析]本題以一種特殊有機物結構研究的史實為背景,在光譜分析、化學鍵、不飽和度、共振論、休克爾規(guī)則等知識的應用中考查信息整合能力和微觀思維能力。
由A、B、C之間的轉化關系結合題給信息“碗形”、“芳香二價陰離子”、化學式和氫的化學環(huán)境,聯(lián)想“環(huán)狀”、“共軛大鍵”、“不飽和度”、“對稱性”,在此基礎上構造、分析結構。
[答案]
(4)B不具有芳香性。 因為不符合4n+2規(guī)則。
例2.[第23屆全國化學競賽(省級賽區(qū))第9題]請根據(jù)以下轉換填空:
(1)①的反應條件____________,①的反應類別_________,②的反應類別_________。
(2)分子A中有___個一級碳原子,有______個二級碳原子,有_____個三級碳原子,有_____個四級碳原子,至少有_____個氫原子共平面。
(3)B的同分異構體D的結構簡式是_____。
(4)E是A的一種同分異構體,E含有sp、sp2、sp3雜化的碳原子,分子中沒有甲基,E的結構簡式是_______________。
[解析]本題是對有機結構問題的“化學鍵層面”的考查,知識簡單,但要求有較強的分析問題能力和空間想象能力。問題解決的方法為:由斷鍵方式和種類定反應類型、推產物結構,由成鍵特征順向分析結構、逆向構造結構。
(1)反應①是典型的[4+2]環(huán)加成反應,條件為加熱;反應②就是最常見的氫加成反應。(2)A中一級碳原子對應2個甲基,無二級碳原子,三級碳原子對應4個不飽和碳原子,因為C=C可看作2根C-C鍵,四級碳原子對應1個飽和且不連氫的碳原子。A分子中4個C構成1,3-丁二烯,而共軛二烯烴中所有原子在同一平面,故A中氫原子至少有4個共平面。(3)由D是B的同分異構體,結合分子內兩個雙鍵斷鍵再成鍵的特征,可推出D的結構簡式。 (4)由E是A(C7H10)的一種同分異構體,不飽和度為3,考慮碳原子雜化類型sp對應-CC-或=C=、sp2對應、sp3對應飽和碳原子,可構造出多種E的結構,答案是開放的。
[答案](1)加熱 環(huán)加成反應(二聚反應) 還原反應(加氫反應)
(1)化合物A能使溴的四氯化碳溶液褪色且不存在幾何異構體。則A的結構簡式_________, B的結構簡式_______。
(2)化合物E的系統(tǒng)名稱_______, 化合物I中官能團的名稱_______。
(3)由化合物E生成化合物F經歷了____步反應,每步反應的反應類別分別是____________。
(4)在化合物E轉化成化合物F的反應中,能否用NaOH/C2H5OH溶液代替C2H5ONa/C2H5OH溶液?為什么?
(5)化合物G和H反應生成化合物I、N(CH2CH3)3和NaCl,由此可推斷H的結構簡式___, H分子中氧原子至少與______個原子共平面。
(6)芳香化合物J比F少兩個氫,J中有三種不同化學環(huán)境的氫,它們的數(shù)目比是9∶2∶1,則J可能的結構為(用結構簡式表示)____________。
[解析] 結構決定性質、性質反映結構是有機化學結構觀的核心內涵,也是研究有機化學的基本方法。本題將有機物結構與性質的分析置于一種殺蟲劑的完整合成流程中,涉及結構與異構的推斷、有機物的命名、官能團名稱與反應類型的識別、反應試劑的代換評價等,問題開放、知識融合,對選手的正向、逆向分析思維能力有較高的要求。
問題(1)、(2)考查基礎知識和基本方法。A中有碳碳雙鍵、無幾何異構體,利用C中的碳骨架特征結合A+BC,可推知該反應為烯烴中α-H與三氯乙醛中的羰基加成,由此可順利推出A、B的結構。E的系統(tǒng)命名和I中官能團的識別都是高中教材中出現(xiàn)的知識,較簡單。問題(3): E中酯的α-H具有弱酸性,與強堿C2H5ONa發(fā)生中和反應生成碳負離子進而通過(親核)取代反應形成F。問題(4)是對試劑的分析。由于NaOH的堿性弱于C2H5ONa,不能在酯的α碳上形成負離子,卻會發(fā)生酯皂化、烯丙氯的取代等反應,所以不能用NaOH/C2H5OH代替C2H5ONa/C2H5OH溶液。問題(5):比較G、I的結構可推知H對應的殘基,再逆向拼接可得H的結構簡式;依據(jù)碳、氧原子的雜化類型可知H中氧原子至少與11個原子一個苯環(huán)上5個氫6個碳共平面。問題(6):J分子或(C10H12O2Cl2)不飽和度為4(F的不飽和度為3,J比F再少2個H),正好對應于一個苯環(huán)(因J為芳香族化合物),另4個碳原子可為飽和碳但要保證9個相同化學環(huán)境氫,所以J中應有-C(CH3)3基團,再考慮苯環(huán)位置異構、氫的化學環(huán)境要求,即可寫出多種J的結構簡式,答案具有開放性。
[答案] (1)(2)3,3-二甲基-4,6,6-三氯-5-己烯酸乙酯。鹵原子、碳碳雙鍵、酯基、醚鍵 。(3)2酸堿反應 (親核)取代反應。(4)不能,因為酯會發(fā)生皂化反應、NaOH的堿性不夠強、烯丙位的氯會被取代、雙鍵可能重排等。
2分析不同結構有機物間的轉化
不同結構有機物之間的轉化,本質是舊鍵斷裂、新鍵形成,表現(xiàn)為官能團的衍變??疾樾问揭话銥閷Υa設置后的實際合成流程進行分析,分析角度多為物質的結構探尋。
例4.[第22屆全國競賽(省級賽區(qū))第11題]1941年從貓薄荷植物中分離出來的荊芥內酯可用作安眠藥、抗痙攣藥、退熱藥等。通過荊芥內酯的氫化反應可以得到二氫荊芥內酯, 后者是有效的驅蟲劑。為研究二氫荊芥內酯的合成和性質,進行如下反應:
寫出A、B、C、D和E的結構簡式(不考慮立體異構體)。
[解析]本題考查的知識在競賽一級大綱范圍內。依據(jù)反應試劑、反應條件確定反應過程中官能團的化學鍵斷裂與形成,再實現(xiàn)對流程中未知物質的結構解碼。
由醛基選擇性氧化生成羧基可知A的結構,AB發(fā)生羧基酯化反應,BC發(fā)生的反應為雙鍵在過氧化物作用下與HBr的反馬氏規(guī)則加成,CD的過程中,先由鹵代烴水解生成醇再酯化,最后由酯還原得E。
[答案]
3 合成有預期目標結構的新型有機物
有機合成是有機化學的“頂置”內容,集中體現(xiàn)了有機化學的思維方法和應用價值。有機合成問題的實質是新結構的構造,常用的問題解決思路為:通過官能團的正向、逆向推衍,尋找原料分子結構與目標分子結構對接的可能線路,并依據(jù)綠色化學思想評價、優(yōu)選出最佳合成方案。
例5. [第20屆全國化學競賽(省級賽區(qū))第10題]以氯苯為起始原料,用最佳方法合成1-溴-3-氯苯(限用具有高產率的各反應,標明合成的各個步驟)。
[解析]本題考查有機合成方案的設計,題目只給出原料和目標產物的結構,信息少,開放度高,對選手思維的深刻性、批判性、嚴密性和創(chuàng)造性提出了很高的要求,這正是化學競賽的本意和魅力所在。
問題: 對比原料()與目標產物( )
的結構,由苯環(huán)取代基定位效應可知無法直接合成。設想:在苯環(huán)上引入一個輔助基團,該基團①能將溴原子定位于指定位置,這就要求該基團必須接在-Cl的對位且為鄰對位定位,其定位效應比-Cl強;②便于離去。-NH2是合適的鄰對位定位基,且定位效應強,可由芳基重氮鹽還原脫氨,初步設被氧化,所以必須將-NH2保護起來(?;?NHAc),經溴代后生成一溴代物,再經水解回到-NH2,并經重氮化后除去。整合以上分析可得以下合成路線:
[答案]
[關鍵詞]研究型大學;有機化學;教學探索;創(chuàng)新能力
在我國工科院校,不論理科方向還是工科方向,有機化學都是相關專業(yè)的基礎課,有機化學的教學在學生的知識體系中占據(jù)著舉足輕重的地位。同時,有機化學教學的實踐與探索一直在進行,經過幾十年的發(fā)展與改革,市面上針對有機化學的教材層出不窮,但萬變不離其宗,歷來有機領域所建立起來的基礎知識、基本原理不變,仍然是我們教學工作者需要講授的基本內容與重點,也是對學生提出的基本要求和研究型大學要求學生所必須理解、掌握與融會貫通的基礎知識。在信息化技術改革與飛速發(fā)展的今天,學生獲取知識與信息的手段和方法比以往發(fā)生了天翻地覆的變化,這就對我們現(xiàn)在大學課堂的教學模式與方法提出了更高的要求,特別是對于工科專業(yè)基礎課的教學,不僅要與時俱進,更要推陳出新,從課程中引導學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)與課本知識學習無縫銜接。但目前存在這樣的問題:一是學生群體用于科學文化知識的學習意識和學習能力發(fā)生了較大的質變。近幾年來,高?;旧嫌瓉砹藲v史上獨生子女比例較高的一批批大學生,個性強但獨立性也稍差,用于對課本知識學習的時間不多動力不足[1]。二是先進電子科技的發(fā)展,查文獻搜索科技信息以及互相之間的信息交流更加便利和及時,為學生提供了便利的同時卻也給學生帶來了消極的影響,多數(shù)學生基本不動手做筆記,而是依賴于教師的課件及希望教師所劃出的考試重點,對化學反應的機理理解不透甚至不理解。三是由于課時的壓縮,系統(tǒng)復習的時間不夠,造成學生復習的倉促和顧此失彼。四是理論教學內容乏味單一,無法與基本的生產生活實際相聯(lián)系,引起學生感興趣的新東西新內容太少,教學效果不好[2]。基于這些問題,結合我校實施研究型大學發(fā)展模式的啟動,我們從教學內容方面突出工程特點、教學方法方面實踐有效學習、教學手段上引入新式工具及教學目標上注重培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力四個方面對有機化學教學進行了初步的探索與實踐,建立了一套適合于工科專業(yè)的有機化學教學模式,增強了學生對有機化學的學習興趣,提高了教學質量。
1教學內容上突出工科特點
有機化學就是研究有機化合物的化學,是研究有機化合物的來源、制備、結構、性能、應用及其有關理論和方法的科學。有機化學不僅是化工專業(yè)的重要基礎課,也是我校礦物加工專業(yè)和環(huán)境工程專業(yè)的必修基礎課之一。在人類更加關注地球的生存環(huán)境和追求無害化生活質量的今天,有機化學的地位已經越來越突出,其原因是多類行業(yè)的污染排放控制中毒害最大也是最難處理的那部分有害物質大多與有機結構的物質有關,因此對有機物質的認識、研究與分析是實現(xiàn)可持續(xù)環(huán)?;l(fā)展所必備的知識與技能[3]。有機化學教學已經延續(xù)了上百年的歷史,教學內容幾十年不變但工科性不強,因此,對于我校研究型工科大學的特點,在教學內容安排上我們突出工科特點,由基本的有機合成原理引伸出這些原理在最新的科研領域中的應用,即能引發(fā)學生極大的課堂興趣,又能拓寬學生的知識面,為后續(xù)專業(yè)領域的研究奠定一定的基礎。首先,對教學內容進行精簡和側重點劃分式講解。目前,我校有機化學課程選擇的是由徐壽昌主編的高等教育出版社的《有機化學》作為教材,并且根據(jù)我校學科特點及調整后的培養(yǎng)方案,將前十七章即從緒論、烷烴至雜環(huán)化合物作為教學內容,該教學內容的設置是按官能團分類方式進行安排,從各章的內容結構來看,基本上每章內容分為三大部分,第一部分為含有相同官能團的有機化合物的基礎性質,包括分子結構、構造特征、物理性質和波譜特征等;第二部分為相同類官能團有機化合物的制備方法與反應、化學性質與反應機制,此部分是有機化學的重點內容,也是有機化學教學的核心部分;第三部分為含有此類官能團有機化合物的典型代表。根據(jù)這樣一條主線,每章內容都有相同的規(guī)律性,便于學生總結歸納,同時把章節(jié)之間相互交叉的內容前后滲透著講解,比如后面章節(jié)有機化合物制備的化學反應與前幾章節(jié)化合物化學性質的反應部分相互重疊,講課時進行了簡化合并,讓學生一目了然。從工科體系對有機化學知識的要求來看,每章的第一部分為物質基礎知識,內容基本雷同,這部分在緒論的有機化合物的分類和命名中系統(tǒng)講解后,后面章節(jié)不再累贅,完全可以靠學生自學解決,既能訓練學生的總結歸納能力,又能讓學生學會自己思考得出其中的規(guī)律性,有助于對基礎理論的理解、掌握與記憶。而第三部分內容則相對簡單易懂但又有些過時和繁瑣,因此完全可以不放在課堂講解,只作為一種常識留給學生自學,把更多的課堂時間用于擴展第二部分內容并向工科基礎延伸。其次,對重點內容突出工科特色,強化有機化學在實踐中的作用。工科最大的特點在于通過學習化學反應借助于工藝過程不僅僅是解決能得到什么,還要從原材料的來源、工藝路線、條件、以及產率等多方面考慮,而這些工程特點的內容通過引入有機化學最新的科研動態(tài)和應用成果體現(xiàn)出來,這也是最能引起學生極大學習興趣的方式之一。大學生的課堂教學,調動學生的學習興趣是教學過程中最為重要的一個方面,在精簡教學內容、適當刪除部分過時和繁瑣部分內容的背景下,將經典有機化學理論與相關學科前沿發(fā)展相結合,適當交叉講述與有機化學關系密切學科的新成果、新方法和新技術,如材料、環(huán)境、食品、能源等等,讓學生感受到有機化學與我們身邊的生活息息相關,既能激發(fā)學生聽課與思考的動力,引發(fā)學生的興趣,又能使學生充分體會到所學知識的實用性。例如,講解“苯酚與羰基化合物的縮合反應”時,這歷來都是學生最難以理解的幾個反應之一,很可能因為難以理解而導致學生逐漸失去了興趣,有些學生甚至放棄了這一部分,造成對這部分內容教師難教、學生難學的局面。為此,我們首先以生活中最新發(fā)生的事例——雙酚A事件開始:有機化合物雙酚A是世界上使用最廣泛的工業(yè)原料之一,在塑料制品中添加雙酚A可以使其具有無色透明、耐用、輕巧和突出的防沖擊性能等特性,廣泛用于水瓶、奶瓶、牙齒填充物等??墒亲罱l(wèi)生部明令禁止生產雙酚A塑料奶瓶,而且這個禁令最早由歐盟提出而且已經在歐盟實施半年,但雙酚A依然以其不可替代的優(yōu)點廣泛應用于其他方面。那雙酚A又是什么呢?雙酚A正是“苯酚與羰基化合物的縮合反應”的一種產物,由此切入這一反應類型機理的講解,將復雜繁瑣的有機反應機制與生產生活實際產品相結合,不但可以激發(fā)學生的好奇心,更會讓學生帶著強烈的求知欲在腦海里留下深刻的印象,并為后續(xù)課程中雙酚A作為原材料去制備環(huán)氧樹脂的工程路線的學習做好了鋪墊。當然,諸如此類的反應機制大多都能與生產生活中的實例相結合,這些突出工科特點的教學內容既能強化基礎又能保證教學內容的科學性和先進性,使學生充分體會到所學知識的可用性。再者,教學過程中滲透綠色化學,增強環(huán)保意識。有機化學的基本反應類型中有些化學反應盡管典型但后來在應用過程中綜合考慮環(huán)境污染問題,已經過時或基本已被淘汰,對于這些反應,在教學過程中可以適當弱化其地位,只作為了解性內容介紹;同時,結合講授內容適時補充一些綠色有機合成路線,提高學生的環(huán)保意識,使其感受到有機化學發(fā)展具備良好的應用前景。例如,酯交換反應是有機化學反應中的一大類,如聚碳酸酯的合成,作為一種工程塑料,聚碳酸酯是五大工程塑料中增長速度最快的,有機化學課程中是由雙酚A和光氣(COCl2)的酯交換法來合成,而Tundo報道了一種經酯交換和縮聚反應的綠色合成路線,先用二氧化碳代替光氣生產碳酸二甲酯,然后在固態(tài)熔融狀態(tài)下由雙酚A和碳酸二甲酯聚合生產聚碳酸酯。此工藝取代了常規(guī)的光氣合成路線,并同時實現(xiàn)了兩個綠色化學目標,一是不使用有毒有害的原料,二是不再使用可疑的致癌物——甲基氯化物作為溶劑。通過這樣的實例使綠色化學的概念深入人心,讓學生意識到有機化學反應具備廣闊的可持續(xù)化發(fā)展的空間,同時也賦予了學生將來從事創(chuàng)新活動的思考空間,學生對此充滿興趣,保證和提高了教學質量。
2教學方法上踐行有效學習
有機化學教學內容多、基本概念和理論復雜,需要記憶的化學反應又多,因此,課堂講解起來顯得比較零散,尤其是講到后面幾章時,學生也失去了耐心,造成了前后混淆或者是學了后面忘了前面的局面,復習的時候也是越復習越沒有信心[4]。但仔細研究發(fā)現(xiàn),按照官能團分類的教學內容安排,章節(jié)內及章節(jié)之間內容的規(guī)律性還是比較明顯的,因此,根據(jù)多年教學經驗總結,我們在教學過程中采取了隨時總結歸納的方式,把前后交叉的內容串聯(lián)起來,合理科學地安排在有限的課時內,這樣能激發(fā)學生課堂學習效果的最優(yōu)化,引導學生將重要的知識點都能在課堂上最大化地消化與吸收,達到有效學習。例如:(1)對乙烯的氧化反應產物,不同條件下有不同的氧化機制和產物,學生對此總是把握不好。為此,我們在綜合了所有章節(jié)內容的基礎上,對烯烴的氧化反應條件及相應的產物進行了歸納,如圖1所示,這張圖就讓學生有了清晰的區(qū)別式記憶,不容易混淆而且對知識點的把握更加牢固。(2)有機化學中兩大類型的四種反應貫穿教學內容的始終,包括親電取代、親電加成、親核取代和親核加成四大反應,其反應機理及反應發(fā)生的方向與快慢的影響因素這部分知識是教學中的難點,也是最容易讓學生感覺到雜亂無章的內容。為此,我們采取了逐級總結、分步展開的方法進行講解,先對鹵代烷烴的化學反應總結,三類反應:親核取代反應、消除反應和與金屬的反應;再對三類反應進行分類總結,如鹵代烷烴的親核取代反應歸納如圖2所示。這樣的講解與總結方式,很好地梳理了各類型反應特點、機理與影響因素,如圖2所示,對學生理解與掌握難點內容起到了一目了然的作用,不僅記憶起來容易而且能讓學生即時在課堂上把這些內容消化掌握,提高了課堂學習效率。(3)醛酮類的化學反應和β-二羰基化合物的化學反應是有機化學教學的重點,在整個有機體系中占有舉足輕重的地位,其所參與的化學反應是有機工業(yè)的基礎與紐帶。但教學過程中研究發(fā)現(xiàn),學生對這部分內容特別容易混淆,分辨不清,甚至無法正確掌握其反應機理和反應產物。為此,我們對醛酮類官能團的羥醛縮合反應和交叉歧化反應與β-二羰基化合物的合成即“三乙合成”反應進行類比式總結歸納,前后對照,找出其中的差異化,使學生對不同類型官能團的反應機理及產物有了明確的辨別與分析,同時記憶,達到了高效地掌握重點記憶重點,學生也在最短的時間內理解并掌握了這一部分即是重點又是最為復雜的內容。通過這種逐級歸納、分類總結及類比式、區(qū)別式歸納教學方法,能讓學生對每一部分知識點都一目了然,有助于學生更快更牢固地理清容易混淆的內容,既提高了學生的學習效率,做到了課堂上有效學習,又培養(yǎng)了學生自主的歸納總結能力。
3教學手段上拓展新型科技渠道
信息化技術的應用為各行各業(yè)的工作帶來了前所未有的智能化工具,將其充分地應用于教學工作中,也必將使教師的授課方式和學生的學習方式發(fā)生深刻的變化,這些變化為我們開創(chuàng)了新的途徑和教學模式。同時,學生對信息化工具的使用已經成為常態(tài),觀看和應用手機、電腦等影像與視頻也越來越方便和快捷,因此,我們所采用的教學手段完全有條件拓展更多更好更新型的信息化科技渠道。首先,電腦多媒體教學手段已經很好地呈現(xiàn)出了其優(yōu)越性,在有機化學的教學工作中發(fā)揮了其不可替代的作用,因為有機化學涉及大量的物質結構、分子構象、反應機理等抽象性的概念,這些空間結構不能只靠平面式的講解和學生的想象力去理解,而是在通過多媒體在教學課件中通過圖片、視頻及動畫的方式,對開拓學生的空間意識、加深學生對抽象知識的理解與掌握起到了至關重要的作用,很大程度上激發(fā)起了學生的求知欲,更愿意去思考和提問,活躍了課堂氣氛的同時提高了教學質量。再次,我們將新型的有機化學軟件引入到教學工作中,如ChemDraw、ChemWindow、ChemOffice等,這些桌面化學軟件不僅能更加準確形象地描繪出有機化合物的分子結構,還能夠以動畫和三維Flash的形式展現(xiàn)出分子結構的3D空間及分子軌道形成過程。這些軟件的使用豐富了多媒體教學的內容,使多媒體更加形象生動,由此制作的多媒體課件更加美觀內容更加充實和飽滿。與此同時,教師還引導和鼓勵學生自學使用這些軟件中的一種或幾種,增加學生對電腦的應用技能,學生對此也有濃厚的興趣,因為這對學生將來的畢業(yè)論文設計環(huán)節(jié)和工作環(huán)節(jié)都頗有幫助。另外,微課是最新發(fā)展起來一種教學方式,以其靈活方便、針對性強、教學時間短和與教師隨時互動的特點,深受學生喜歡。在網(wǎng)絡、信息與通訊技術快速發(fā)展的時代,微課在大學教學中作為傳統(tǒng)課堂學習的一種重要補充,可以為學生拓展學習資源,實現(xiàn)個性化差異化教學,滿足不同學生對不同知識點的按需學習,幫助學生鞏固課堂學習內容并進行自我查缺補漏,尤其對對學有余力的學生起到了更大的幫助作用。比如我們用微課建立了涉及格利雅(Grignard)試劑的各種合成反應,并把由此建立了一張合成各類有機化合物的網(wǎng)狀散射圖,將各種醇(伯、仲、叔醇)、羧酸及酮的合成方法、合成路線與合成機理呈現(xiàn)得淋漓盡致,微課里的視頻將授課內容大幅濃縮,將簡單易懂的知識點去掉而僅保留難點重點,學生能夠做到專注地記憶與思考;同時附有習題與測試可供學生加以鞏固,這在接下來有機合成題的課堂練習與檢測中明顯地體現(xiàn)出來,以往學生對大部分有機合成題目都感到無從下手,不知道從哪里開始,不知道用哪類簡單有機物質去合成,更不知道用什么方法或路線來合成,而通過這樣的方式授課,既讓學生抓住了課堂內容的主線又讓學生有了充分的獨立思考與分析的時間,針對不同的有機合成題學生能夠做到分步分析,逐步找出正確合理的合成路線,始終保持思路清晰。微課不僅是一種教學模式,更是一種學習方式,即提高了學生的學習效率,又提高了教師的授課效率,它提供了一種可以讓學生自主學習、可以隨時跟授課教師溝通交流、可以讓學生進行探究性學習的平臺。
4教學目標上注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)
大學在教育歷史的延展中承擔了育人、科研、服務的職能,研究型大學的本質就是“研究與教學相結合”,其發(fā)展目標必然是把研究放在首位,在大學的本科階段即提供全面的學位計劃,寬基礎的學習也是為今后的科學研究打基礎做鋪墊。因此,作為專業(yè)基礎課程的有機化學,我們在講授過程別地提出對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),這是研究型大學今后發(fā)展的必然趨勢,也是為培養(yǎng)多層次人才所必備的教書育人模式?,F(xiàn)代社會是個發(fā)展突飛猛進、競爭異常激烈的時代,當代大學生不管是將來走向科研領域還是進入社會,其未來的發(fā)展前景必將依賴于創(chuàng)新能力,學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)自然而然成為教學工作目標的重要組成部分。我們將有機化學課堂內容、實驗課與大學生創(chuàng)新實驗訓練相結合,針對目前學生在創(chuàng)新實踐過程中出現(xiàn)的問題與不足,在有機化學教學中研究并設計了引導學生創(chuàng)新意識培養(yǎng)其創(chuàng)新能力的教學方式。在教學中注重學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面,首先,當今大學生想象力豐富、思維活躍,總是想追求新穎的東西,但由于他們的知識面不夠寬、對行業(yè)認知不深,無法把所學知識與行業(yè)中的發(fā)展需求相聯(lián)系,從而缺乏創(chuàng)新的源泉和創(chuàng)新性思維的方式。為此,我們在教學過程中及時將所學有機合成反應與相應行業(yè)的最新發(fā)展相聯(lián)系,引導學生結合行業(yè)中需要解決的問題自己思考。如“單環(huán)芳烴”這一章,在講到單環(huán)芳烴的來源時,學生了解到苯及其同系物主要來源于煤的干餾分解產物,為了讓學生更多地了解與之相關的行業(yè)發(fā)展動向,我們在此引入了目前研究最熱的課題之一——煤燃燒過程中的結焦與結渣問題,這是影響燃煤發(fā)電廠的經濟效益和安全運行的嚴重問題,要求學生與課堂內容相聯(lián)系,思考如何去研究,同時與前面章節(jié)講到的紅外光譜前后呼應去分析結焦與結渣與哪些因素尤其是哪些有機物質有關,可以采取哪些研究方法去發(fā)現(xiàn)、分析并解決問題。同樣的例子,我們在講到“羧酸及其衍生物”一章時,其中一部分有機化學反應學生在高中已經學過且有些反應產物已經被淘汰或過時,在此,在精簡課堂教學內容的基礎上我們適時地引入與羧酸衍生物相關的材料科學方面的最新研究動向,即一種新型的超塑化劑——聚羧酸系高性能減水劑(PCE),它是一種新型建筑材料添加劑,以減水率高、保坍性能好、強度增長快等特點被廣泛用于配制超高強混凝土、高流動性及自密實混凝土,其分子結構與合成路線與本章內容息息相關。通過這些問題的引入,既能讓學生接觸到了學科發(fā)展的前沿,又能為學生的創(chuàng)新思維提供素材與源動力,同時教育學生要善于自己利用和創(chuàng)造條件,充分發(fā)揮自己的特長,把握本學科最新發(fā)展的動態(tài)和相關學科知識的橫向關系,由此學生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力才能夠得到進一步發(fā)展。再者,創(chuàng)新能力培養(yǎng)光有創(chuàng)新靈感和熱情是遠遠不夠的,還必須學習、掌握并具備相應的創(chuàng)新技能以及持之以恒的信心。為此,我們?yōu)槌錆M創(chuàng)新意識又學生余力的學生提供了實驗平臺,培養(yǎng)學生的動手能力和運用創(chuàng)新科技的方法,比如上面所提到的“羧酸及其衍生物”部分,教學過程中摒棄了過時的和學生高中所學過的部分內容,而將“聚羧酸減水劑的合成”作為這一章節(jié)內容的拓展教學,鼓勵并指導大學生發(fā)揮其敏捷的思維與創(chuàng)新思想、大膽地去嘗試新的合成工藝路線,不怕失敗還是從失敗中總結規(guī)律和經驗,通過學生堅持不懈的嘗試與創(chuàng)新,通過不斷失敗的合成路線的實驗摸索,綜合分析了各種合成工藝條件及對合成的產品的評價后,發(fā)現(xiàn)了一種新的合成工藝即低溫合成聚羧酸減水劑的方法。因此,在現(xiàn)有的高等教育體制與教學模式下,學生的創(chuàng)新能力是在學習基礎知識的基礎上,通過教師在教學過程中適當?shù)囊龑c啟發(fā)而培養(yǎng)起來的??傊?,通過多年的有機化學教學經驗體會,我們在教學內容、教學方法、教學手段及教學目標的研究、探索與實踐,很好地結合了我校研究型大學培養(yǎng)工科技術人才的要求,優(yōu)化了教學內容,改善了課堂教學效果,提高了有機化學的教學質量。當然,有機化學的教學建設與改革仍在不斷地向前發(fā)展,需要我們不斷地提高教學水平,使課堂教學更加充滿活力,從而提高教學質量,培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型合格化工專業(yè)人才。
參考文獻
[1]劉濤,杜榮斌,孔學軍,等.突出工程教育特點的有機化學教學改革-以化學工程與工藝為例[J].廣東化工,2014,41(21):263-264.
[2]張軍,王啟寶,王立艷.礦物加工工程專業(yè)有機化學課程建設的探索[J].大學教育,2015(4):164-165.
[3]陳立根,顏秀花,張紅,等.化工專業(yè)有機化學教學改革的研究與實踐[J].廣東化工,2014,41(21):268-269.
一、2016年廣東高考化學全國卷題型新特點
全國卷理科綜合全卷300分,化學部分100分。第I卷選擇題(一):化學有7道單項選擇題(7~13),每小題6分,共42分;第II卷有3道必考題(26~28),共43分;選考題3選1(36~38),共計15分。
必修模塊“化學1”“化學2”和選修模塊“化學反應原理”為必考內容。選修模塊“化學與技術”“物質結構與性質”“有機化學基礎”為選考內容,考生從三個選考模塊中任意選考一個模塊內容,對于2016屆的考生,如無特殊,選考模塊較為穩(wěn)妥的做法是選擇有機化學題。3道必考題一般按照由易到難的順序排列,近幾年從題型的角度依次為實驗題、無機綜合題、反應原理題。
二、對比高考化學全國卷與廣東卷的命題及策略
1.全國卷考點分布穩(wěn)定度較低,靈活性較高
在平時的備考中,學生選擇題錯誤率較高,這反映出學生知識點的缺陷以及方法的不足。然而,全國卷選擇題的分值大,每小題6分,那是不能做錯的題目。對比歷年選擇題,總結出學生做選擇題比較有效的方法有:舉例法、排除法、細節(jié)識錯法等。
2.非選擇題必考題的總體難度和能力側重點有差別
實驗題從2015年開始在全國卷中出現(xiàn)了開放性的實驗設計問題,說明廣東卷的實驗探究的命題方向已引起關注。實驗題題型圍繞“實驗探究”“氣體制備”“控制變量”為中心考查。
無機綜合題一般以化工流程的形式呈現(xiàn),在這一點上與廣東卷基本一致。以化工流程的背景下要求學生書寫化學方程式,全國卷的靈活度較大,不僅像廣東卷一樣需要學生準確應用基本概念和原理,而且需要學生在配平、物質推理方面有扎實的基礎。
反應原理題考查學生獲取關鍵信息的能力,對于圖像中的點與對應的化學意義的轉換能力要求高,此外在定量分析可逆反應方面的要求、在化學計算能力方面的要求都遠高于廣東卷。此題涉及的內容多,主要包括化學反應速率的分析和計算、化學平衡移動原理的應用等。
3.選做題選取有機模塊,主要以有機合成推斷框圖的形式
考查
找準化學有機物推斷與合成的突破口,從特征、反應條件、轉化關系、官能團結構特點、特征現(xiàn)象、特殊量關系等有關數(shù)據(jù)和圖像進行突破,解答時,主要方法有:順推法、逆推法、分離法、分層推理法。
三、2017年全國卷備考復習建議
1.教師潛心鉆研全國卷,準確把握好復習方向
仔細研究考試大綱和歷年高考題,從高考題型的變化中找到備考的異同點,并思考各省份高考題的聯(lián)系,從而對2017年全國卷試題發(fā)展有一定的框架和構想。教師應該善于總結,詳細列出一輪復習、二輪復習時需要注意的問題。
2.積極樂觀的態(tài)度去影響學生,抓好細節(jié),打好堅實基礎
(1)幫助學生克服全國卷的不良心理
2016年高考考生在周圍環(huán)境的烘托下,大多數(shù)認為全國卷比廣東卷要難很多,都抱有一些膽怯心理。教師應對學生多鼓勵,少批評,讓其樹立自信,積極備考。近十年廣東自主命題以來,教師在學生能力培養(yǎng)方面已經有了深厚的積累,只要堅定地打好基礎,繼續(xù)強化原有優(yōu)勢,不盲目備考,認真研究考題內涵和學生需求,天道酬勤,必定能夠順利完成向全國卷的過渡。
(2)明晰高三化學復習全年計劃
一輪復習的核心任務是高考考綱的掌握,第一輪復習內容要認真篩選,一輪復習要做的是幫助學生建立扎實的基礎知識體系,務必克服先松后緊、拖沓懶散的消極備考現(xiàn)象。
(3)加強科組合作交流,努力提升教學品質
高三備考時間緊湊,一定要摒棄課堂“炒冷飯”“知識點簡單堆砌”“滿堂灌”等弊病,可通過多樣化的復習方式呈現(xiàn)出新形態(tài)的復習課,以調動學生積極性為復習的重點??平M繼續(xù)加強“同課異構”模式交流研討,加強對細節(jié)的研究,合理安排教學進度,利用月考進行階段性分析,及時發(fā)現(xiàn)備考中出現(xiàn)的問題,尋求更高效的備考方案。
(4)合理利用好考試,提升習題訓練的效果
考試頻繁是高三復習的老問題,導致訓練的效果不理想,老師講評的壓力大,學生個人反思的時間被壓縮,好題型得不到挖掘。師生陷入題海,但成效不好,題型稍有改動,就無從下手。因此,復習備考的題量不在于多,“一題復習法”無疑是一種行之有效的做法,通過一道題來整合相關問題,可以克服題海戰(zhàn)術帶來的弊端。
參考文獻:
關鍵詞:有機化學;農牧;課程改革
農學、動物科學、園藝技術、畜牧獸醫(yī)等農牧系列專業(yè)開設的專業(yè)基礎課程《有機化學》,該課程的內容貫穿了整個后續(xù)專業(yè)課程,為今后專業(yè)課學習的基礎?!队袡C化學》課程開設在大一下學期,64學時,其中理論學時46學時,實驗學時18學時。有限的學時與日益豐富的教學內容矛盾重重。有機化學課程教學改革與建設刻不容緩。這就要求農牧系列專業(yè)的教學體系不能照搬化學類專業(yè)的課程培養(yǎng)模式,要結合本專業(yè)的特點和人才培養(yǎng)方案重新更新設計[1]。因此,經過幾年的課堂教學摸索,我們提出了機化學課程教學改革與建設的模式與思路。目的是通過改革,不僅能培養(yǎng)學生的實驗動手能力,而且將復雜枯燥的教學內容簡單化,零散的內容規(guī)整化,模糊的內容清晰化,鞏固了理論和基礎知識,提高了學習興趣,逐漸培育了學生獨立分析和解決問題的能力[2]。
1有機化學課堂教學存在的問題
首先,化學類專業(yè)開設的有機化學課程為期一年,農牧系列專業(yè)開設的有機化學課程僅僅為一個學期。其次,部分農牧系列專業(yè)為文理兼招專業(yè),文科生學習有機化學很吃力。以上兩個主要原因導致有機化學課堂教學存在了諸多的問題和弊端,主要表現(xiàn)如下:(1)教師教學理念滯后,沒有深入貫徹孔子“因材施教”的教育思想。通常為了完成教學進度,忽略了學生的掌握知識的情況。這使得大部分學生(文科生)產生厭學心理,久而久之自學能力和創(chuàng)新意識也逐漸喪失。(2)教學內容落后、陳舊,缺乏近代最新理論和動向。教師為了備課方便,每一屆學生均使用同作者、同版本的教材。課程內容與時代的進步和知識理論的托陳出新脫節(jié),導致有機化學課程與后續(xù)課程相互鏈接不緊密。(3)教學方法單一,忽略了現(xiàn)代教學手段。教學中多采用一部教科書、一支粉筆、一塊黑板、幾副歷史掛圖的傳統(tǒng)教學模式,而忽略了幻燈機、投影儀、錄音機、錄像機、電視機、電影機、VCD機、DVD機、計算機等直觀教具[3]。(4)實驗教學封閉獨立。實驗內容相對簡單,實驗項目少,缺乏與理論知識及人才培養(yǎng)要求的有效連接。(5)考核方式單一化。考核成績主要取決與期末筆試,忽視了“經濟社會發(fā)展對人才需求的變化,完善人才培養(yǎng)方案,使人才培養(yǎng)與社會需求相適應”人才培養(yǎng)方案制定的初衷。這些問題與弊端,面對“辦出特色、辦出水平,出名師,育英才”的當前教育發(fā)展形勢,顯得很不適應。
2有機化學課堂教學改革和建設的方向
有機化學課堂教學改革的總體思路是按照培養(yǎng)符合地方經濟發(fā)展需求的高素質應用型人才的辦學理念的要求,加強教學內容、實驗內容、教學方法和教學手段等方面的推陳出新與提高。主要方向如下:(1)教學內容的改革。根據(jù)近年來有機化學和農牧科學的發(fā)展,對個別章節(jié)的內容適當?shù)膭h減、合并和增加。例如:刪掉“光譜法在有機化學中的應用”、“含氮、硫、磷有機化合物”、“周環(huán)反應”、“親電、親核、自由基反應機理”、“有機合成”五章;合并“飽和烴”、“不飽和烴”、“鹵代烴”三章;“羧酸及其衍生物”、“取代酸”兩章;增加“天然有機化合物”、“有機物與環(huán)境污染”兩章。其中,“含氮化合物”、“碳水化合物”、“氨基酸、多肽與蛋白質”、“類脂化合物”作為重點章節(jié)講述。(2)實驗內容的改革。利用實驗項目輔助教學內容,以理論指導為準則,理論內容通過實驗驗證,在實驗中穿插有機化學基礎知識,培養(yǎng)和提高實操技能。也可將有機化學相關工業(yè)原料或產品帶進課堂,增加教學印象,如常見的通用塑料PP、PVC、PS、ABS等;合成樹脂如酚醛樹脂;增塑劑如鄰苯二甲酸酯等。根據(jù)專業(yè)的特點,有機化學實驗重“天然產物的提取和分離”,輕“有機物合成、性質與鑒定”。實驗內容可設置為:“茶葉中咖啡因的提取”、“橙皮中檸檬油的提取”、“菠菜中葉綠素、胡羅卜素、葉黃素的分離提取”、“從牛奶中分離酪蛋白和乳糖”、“油脂的提取與性質”、“麻黃堿的提取和鑒定”等。(3)教學方法和手段的改革。教學方法的改革包括學生參與并主導課堂、增加課堂吸引度和重視課堂評價三方面,可采用討論法、互動法、講授法等多方法相結合的方式。例如讓學生以小組為單位,圍繞最新的有機化學前沿知識,查資料,找出與某一知識點相關的科研成果,然后在課堂上以主題講座的形式向全體同學匯報并講解,同時回答教師及其它同學所提問題。教學手段的改革包括開發(fā)、研發(fā)、選用恰當?shù)闹庇^教具參與課堂教學,豐富教學輔助工具,增加課堂信息量。例如,將專業(yè)所需的反應過程、反應機理、立體構型等抽象的內容,以立體、動畫、視頻等形式表達出來,而這些“可視化”的效果完全由學生完成,做到“學生主”。而教師可提供給學生相應的文獻檢索數(shù)據(jù)庫、有機化學領域主流雜志等幫助學生有針對性的選擇并學習自己感興趣的內容,做到“教師輔”。由于學生更愛聽一些有機化學在實際應用方面的知識,教師主動了解并掌握學生的知識需求,將自己的研究內容與所講知識結合起來,豐富教學內容,營造“師生互助互學”的教學氣氛。(4)教學形式的改革。教學形式的改革包括課上教學和課下輔導兩方面。課下輔導包括學習和生活的輔導。拉近師生的距離,師生形成亦師、亦友、亦父、亦母、亦兄、亦姐的關系。使學生的學習過程不僅是知識傳播,而且是育人的手段。
3有機化學課堂教學改革和建設的措施
本著“加強學生專業(yè)技能培養(yǎng)和訓練的力度”、“培養(yǎng)高素質技能型人才”、“提高人才培養(yǎng)質量”的目的,有機化學課堂教學改革和建設的主要措施如下:(1)課堂教學內容與時俱進。為了在有限的學時內凸顯主要的知識脈絡和結構,把握以下兩點:首先,將最新的理論、前沿性的技術和創(chuàng)新融入到教材中去。深入淺出的表達理論概念,不拖沓。例如講授“氨基酸、多肽與蛋白質”時,利用導課將近幾年核糖核酸及全新蛋白質的發(fā)展史以影視圖像的形式呈現(xiàn)給學生,說明其在醫(yī)學上具有廣闊的應用前景,同時本章也是后續(xù)課程《生物化學》的基礎,讓學生產生學習興趣后在講授基本理論與概念;“碳水化合物”中單糖、雙糖和多糖的分子結構較難理解,講授時可將三者代表物(葡萄糖、麥芽糖、淀粉)的分離、分析及合成方法,空間結構和功能的關系等導入課堂后在介紹分子式和結構式,可達到事半功倍的效果。其次,以教學研究及科學研究課題為載體,課堂教學為途徑,將授課內容融會貫通到課題中。如“天然產物化學和藥物化學”相關課題研究,可先將利用先導化合物及其各種衍生物發(fā)展成一類新藥的例子介紹給學生,根據(jù)實例引出授課內容。(2)教學手段的多樣化。充分利用網(wǎng)絡資源,將各高校的有機化學精品課程、優(yōu)質課程利用課下時間讓學生去聽課和學習。如(上海交通大學有機化學精品課程)、(云南大學有機化學精品課程)、(西北大學有機化學精品課程)等。同時開發(fā)并推出該專業(yè)所授有機化學課程網(wǎng)絡版,在線作業(yè)、考試、答疑、預習、復習、查詢等[4]。(3)增加課堂吸引度,提高教師授課和學生自主學習的興趣。有機化合物種類繁多且數(shù)目龐大,故有機化學的每章及每節(jié)都有相互聯(lián)系和關聯(lián)的地方。例如“有機物的命名規(guī)則”是每一章都要講授的,可將其作為一個專題進行講解。再如“醇酚,醛酮與羧酸”三章之間可通過相互的氧化及還原反應聯(lián)系起來。只有教師喜歡授課,喜歡教室,喜歡學生,才能提高的課堂吸引力,增加課堂吸引度,使因學習過程無趣而導致課堂自制力下降的學生重新燃起學習的興趣。(4)實驗教學以實用性、技能性、先進性為準則。實驗教學脫離不開理論指導,而理論內容需實驗驗證,故兩者是相輔相成的關系。由于農牧系類專業(yè)有機化學實驗學時較少,難以向化學類專業(yè)實驗教學一樣進行全面的訓練和提升。故采用集中化實驗教學法,即集中某個時間段(一般是理論教學完成后)進行有機化學實驗[5]。結合專業(yè)特點和就業(yè)需求,設置“有機物提取和分離”綜合性實驗,在實驗中穿插有機化學實驗基礎知識和基本操作,將理論知識與實驗結論將結合,提高動手能力。(5)考核方式靈活化??己耸钦n堂教學的最終環(huán)節(jié),當不是最重要的環(huán)節(jié)。對于人才培養(yǎng)而言,“重結果,輕過程”的理念應摒棄,主動求變,改變筆試成績?yōu)樽罱K成績的考核模式。合理分配考核比例,將平時成績(包括課堂出勤、平時作業(yè)、課堂表現(xiàn))和實驗成績(包括實驗出勤、報告單成績、實驗動手表現(xiàn))的比重加大,減小期末筆試成績的比重。
4結語
對于學生培養(yǎng)規(guī)格來說,知識結構的要求是次要的,素質結構和能力結構的要求是主要的。實踐證明,每一門課程的改革和建設對推動人才培養(yǎng)機制的修訂起著積極的引導作用。有機化合物種類多,數(shù)目大,這給有機化學課程的改革提供了機遇也充滿了挑戰(zhàn)??傊?,面對新的教育形勢,有機化學課程的教學改革和建設可操作性強。通過教改,教學體系和課堂內容趨于合理、全面和科學。該課程的教改模式可為其他課程的課堂教學提供理論借鑒。
參考文獻
[1]高偉.大學有機化學教學改革的實踐與反思[J].高教學刊,2017(6):113-114.
[2]吳鳳龍,宋瑾.有機物系統(tǒng)命名法課堂教學改革模式探析[J].河套學院學報,2016(3):63-65.
[3]喬金霞.電化教育在中國的傳入及其學科建構[D].武漢:華中師范大學,2015.
[4]愛斌,飛,陳銀,等.大類培養(yǎng)模式下非化學化工專業(yè)有機化學教學改革[J].大學化學,2016,31(9):20-23.
(桂林理工大學化學與生物工程學院,廣西 桂林 541004)
【摘要】目前, 《有機化學》課程的考核方法存在較多的弊端,不利于學生綜合素質的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對這種情況,本文對《有機化學》課程的考核改革進行了研究,并提出了具體的改革思路和新的考核方法,效果較好。
關鍵詞 有機化學;課程考核;改革
基金項目:廣西高等教育教學改革工程項目(2013JGA151)。
作者簡介:呂慧丹,湖北鄂州人,工學博士,副教授,從事有機化學教學與研究工作。
《有機化學》是化學化工、生物、藥學、高分子材料等化學相關專業(yè)的一門公共專業(yè)基礎課,其教學任務是使學生掌握有機化合物的基礎知識(命名、性質、制備等)以及有機化學的基本規(guī)律。由于《有機化學》課程的知識點較多且分散,而規(guī)律隱藏在結構、性質之中,要真正的教好、學好這門課程, 需采用合理的教學方法和學習方法??己朔绞绞菍W習方法的導向,是學習效果的體現(xiàn),要提高教學效果,必須進行考核方法的改革。
1課程考核現(xiàn)狀
《有機化學》課程考核的傳統(tǒng)方式是采用平時成績和期末閉卷筆試成績相結合的形式,這種單一的考核方法、狹隘的考核內容、強化知識識記的考核方式,導致考核僵化死板、學生死記硬背、考前臨時突擊、平時放松學習,不能真實全面地考核學生掌握和綜合運用所學知識解決問題的能力。比如, 一個考試成績優(yōu)秀的同學,卻常常無法完成一個全新、不復雜的有機合成路線的設計。這就是典型的“高分低能”。本課程現(xiàn)行的考核分為兩個部分:一是平時成績,占30%,主要是通過上課出勤隨機點名、課堂隨饑提問、課后作業(yè)三種形式評定;二是期末閉卷考試,占較大比重(70%),主要通過命名題、選擇題、完成反應式、鑒別題、合成題、推斷題以及簡答題進行考核評定。由于閉卷考試的題量通常較大,對知識記憶能力的要求較高,而對應用能力的要求較低,導致學生的成績較差,但這并不能反應學生的真實學習情況,即考核容易出現(xiàn)“失真”[1]。這種考核方式存在明顯的弊端:(1)考核缺乏綜合性,考核成績以期末閉卷考試為主,容易造成“上課不聽講、下課考課件、期末背作業(yè)” 的普遍現(xiàn)象,產生“押考題、背重點”的錯誤導向,缺乏對平時學習態(tài)度、學習創(chuàng)造能力、分析和解決問題能力等多方面的綜合評定,不利于培養(yǎng)學生的獨立思考能力、理論聯(lián)系實際能力和創(chuàng)新能力。(2)采用閉卷筆試為主的考核方式,會加大學生記憶的壓力,造成“重理論、輕能力;重記憶、輕創(chuàng)造” 的消極后果,學生只按標準答案背書、背筆記,片面追求分數(shù),而輕視自身技能、能力和綜合素質的提高,應試教育傾向嚴重。(3)考核方式單一,除去占比重較少的平實成績,僅用閉卷筆試的方式,只著重考核了學生的對書本知識的理解和記憶.而對學生的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)和檢驗則考慮得很少,從而勢必忽略實踐能力的考核,并將產生重理論輕設計,輕視實驗的錯誤導向。 (4)考核次數(shù)太少,期末考試所占比重過大,基本上是“一考定成敗”,這種考試的偶然性較大,一旦學生發(fā)揮失常,就會導致考試失敗,因此這種考試結果難以真實反映學生的學習情況。這種“一考定成敗”式的期末考試,很容易使部分學生平時學習不刻苦,考試時“鋌而走險”,進行作弊,影響學風、校風。目前,本課程的教學改革已經取得了一定進展[2],但考試改革明顯滯后,這將直接影響教育教學質量的提高。
2考核改革思路
科學合理的課程考核對教學不僅具有反饋、調節(jié)、評價、促進作用,而且能轉變學生的學習方式.調動學生學習的積極性和主動性,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力[3]。為了促進學生自主學習能力的培養(yǎng),全面衡量學生的學習情況,必須擯棄“為應試而學、為應試而教”的“應試教育”考核方法,進行考核方式的改革。堅持以素質教育為目標,由考核知識記憶轉變?yōu)榭己酥R應用、考核綜合能力、創(chuàng)新能力。結合本課程的教學目標和特點,采取靈活多樣的考核方法,進行多次不同方式的考核,如平時考核、期中測驗、課題設計和答辯、期末考試等方式。具體考核思路如下:(1)平時考核以課堂點名、課后作業(yè)和課堂提問或課堂做題為主.主要考察學生的治學態(tài)度和課堂內容理解能力;(2)期中測驗以10周的理論教學內容為對象。通過課堂閉卷考試,反映學生掌握基本理論基本知識的能力,幫助學生及時的復習、鞏固所學知識;(3)學期中期,布置課題設計任務,要求學生自行選擇一個新型有機化合物的合成為課題,3人組成一個小組,通過查閱文獻,利用所學知識,設計合理的合成路線、合成方法,并寫出可行性報告進行論證, 分析其應用價值和實際意義,學期下旬上交項目報告書,抽取部分同學參與打分,這種考核方式將所學的有機物化學性質與有機合成研究前沿聯(lián)系起來,培養(yǎng)學生獨立思考、分析問題、解決問題的能力,不僅考察學生所學知識水平.而且考核實踐能力、創(chuàng)新思維、團隊合作等多方面的能力,另外,學生參與打分,將學生作為考核的主體之一,有利于提高學習積極性,使他們變成學習的主人,他們既是被考核的對象,又是考核的“老師”;(4)期末考試以開卷與閉卷相結合的方式進行,閉卷考試以命名、選擇、完成反應式、鑒別、合成、推斷題為主,注重考核基本概念、基本原理、基本化學性質,以及知識點之間的綜合能力,開卷試題均是大題,學生可自行選擇一題,根據(jù)教材、筆記、復習資料等進行歸納總結陳述解決問題,從書本上無法直接找到答案的。開卷考試可在閉卷考試之前進行,通過開卷考試把教材和各知識點進行了復習和鞏固,提高閉卷考試的效率。通過這樣的全方位多層次的考核最終按比例綜合得出學生的課程成績。這種方式可以很好地化解學生為了期末應付考試而進行突擊甚至考場作弊的做法.比一次性考試更能反映出學生經過學習后獲得的基本知識水平和培養(yǎng)成的實踐能力,能夠較好地衡量教學效果。
3考核改革的具體做法
本課程考核方法的改革包括四部分:
3.1平時考核
平時考核以課堂考勤、課后作業(yè)和課堂提問或做習題四種形式進行。在設置授課計劃時,根據(jù)18周的教學安排,進行6次課堂隨機點名,8次課后作業(yè)、隨堂問答或課堂做題,每人至少一次機會。課堂點名主要是考核學生的治學態(tài)度,提高課堂教學出勤率,督促學生認真學習;課后作業(yè)主要是以每章的課后習題為主,考核學生對本章知識點的掌握情況,要求學生在規(guī)定時間內完成并上交,批改后記錄成績,讓學生實事求是完成,允許大家互相探討.但不允許互相抄襲,批改時發(fā)現(xiàn)有90%雷同,視為抄襲,加大抄襲的懲處力度,如抄襲一次,平時考核成績記為0分;課堂提問或課堂做題,根據(jù)當堂課的教學內容而定,考查學生的現(xiàn)場理解能力,表達能力和思考能力,促使學生積極地參與課堂教與學,形成良好的師生互動,形成反饋機制,改進教學質量,對于積極配合教學、主動發(fā)言并正確回答問題的同學,可適當加分,對于上課玩手機、講小話的同學進行扣分。
3.2期中測驗
為及時檢查學生的階段學習情況,使學生了解自身學習狀況,調整學習方法,進行期中測驗。當學生完成一定的學習任務后.通過階段性課堂測驗來對學生進行考核.目的是測試學生的階段性知識掌握情況,以調整教學進度,幫助學生改進學習方法。根據(jù)教學安排,第十周進行一次課堂閉卷筆試,試卷設計時盡可能涵蓋所講的知識點.試題量要足夠,讓學生無暇考慮作弊的事情。
3.3課題設計
學期中期,布置課題設計任務,讓學生通過查閱資料,應用所學知識,積極發(fā)揮創(chuàng)新思維能力,分小組合作完成一個研究項目報告書,題目類型是具有實際應用價值的新型有機化合物的合成。論文以小組形式分工合作完成,3-4人一組,要求小組成員必須明確分工,論文準備階段所有組員參與搜集背景資料"素材和小組討論,確定論文選題,具體工作包括收集整理資料, 報告書撰寫,答辯ppt的制作,演示文件,交流報告,回答問題等。選題可根據(jù)老師提供的參考選題確定,也可以是自己感興趣的與學科發(fā)展相關的選題。項目報告書應包括課題研究的背景與意義、研究路線、合成方法、可行性分析等。學期末,將課題設計報告書上交,抽取20%學生參與評分。以項目報告書完成的情況作為考核指標,具體包括:完成項目的態(tài)度、項目報告質量、依據(jù)、結構與性能分析、合成方案、實驗測試的方法與結果等、資料查閱情況、團隊合作、應變能力、表述能力、外語能力等。本項考核方法的目的是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、自學能力、綜合素質和知識應用能力。
3.4期末考試
期末考試以開卷與閉卷相結合的方式進行,開卷考試在前,閉卷考試在后。開卷考試均是大題,在書本上無法找到答案,根據(jù)教材、筆記、復習資料等進行歸納總結陳述解決問題[4]。閉卷考試以命名、選擇、完成反應式、鑒別、合成、推斷題為主,目的是考核學生對基本概念、基本原理、基本化學性質的掌握,以及知識點之間的綜合能力。閉卷考試的時間為100min,開卷考試的時間為20min,其中,閉卷部分90分,開卷部分10分。
四個考核部分的成績分布情況;(1)平時成績占15%;(2)其中期中測驗成績占30%;(3)課題設計報告占15%;(4)期末考試占40%,其中每一項的滿分是100分,按比例組成本課程的總成績。
4考核效果
以本校高分子專業(yè)11、12級學生作為考核對象,對本門課程的考核,采用了這種新的、多樣化的考核方式相結合的形式進行了課程考核改革,達到了以下效果:
4.1學生的自主學習意識、自主學習能力明顯提高
平時考核中,增加課堂提問或課堂做題環(huán)節(jié),使學生在課堂上時刻保持精力集中,自覺主動的去理解教學內容,形成良好的互動,同時降低了缺勤率;期中考核幫助學生及時了解學習效果,對于考試結果不理想的同學,敲響警鐘,及時調整和改進學習方法,把盲目被動的學習變?yōu)橹鲃訉W習;課程設計報告的選題與撰寫,學生在查閱資料、完成項目報告書的過程中,能復習、及時消化本門課程的基礎知識,同時學到很多課本以外的知識,拓展知識面,接觸科技前沿,激發(fā)學生的學習興趣,從而更加主動的投入到學習中去。
4.2綜合素質、創(chuàng)新能力顯著提高
通過小組合作完成課題設計,學生的獨立思考能力、解決問題和分析問題的能力得到提高,對本課程研究領域產生強烈的探索欲,培養(yǎng)了自覺研究、學習新知識的能力。在已學有機知識的基礎上,充分發(fā)揮合理想象,設計一種新的有機物的合成路線和方法, 能有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
4.3教師的教學水平和科研水平得到提高
對學生進行綜合量化考核,全面、客觀的反映學生的學習效果,對教師提出了更高的要求,要求教師設計出科學合理的考核方法,并根據(jù)學習情況反饋不斷改進教學方法,提高教學水平。課題設計部分,要求教師對本學科有深厚的理論功底和豐富的科研實踐經驗,在指導學生開展課題設計的過程中,教師自身的科研能力也得到提高。
4.4課程優(yōu)秀率達10%以上,通過率達90%以上,平均分達到80分
參考文獻
[1]張平樂.“211”人才培養(yǎng)模式下學生課程考核和學業(yè)評價方式改革研究[J].長春理工大學學報,2011(3):128-129.
[2]呂慧丹,劉崢,劉勇平.布盧姆認知分類法對有機化學教學的啟示[J].廣州化工,2013,41(20):166-167,186.
[3]李子彥.對當前高校課程考核改革的思考[J].湖北函授大學,2012,25(7):16,38.