有机化学在工业中的应用范文

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有机化学在工业中的应用

篇1

关键词:金属有机化学 进展 探究

中图分类号:TQ11 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)05(a)-0013-01

1 简述金属有机化学

1.1 金属有机化合物的组成

金属有机化合物即为碳元素和金属元素经过某一反应而形成的化合物,人类发展比较早的金属有机化合物主要有格式试剂、而叔丁醇钾等化合物,这些化合物的结构是由金属原子和氧原子组成的,所以不能认为格式试剂、而叔丁醇钾等化合物是金属有机化合物。从广义上讲,金属有机化合物中的金属指的是一些具有金属性质的非金属元素(如硫、碲、硒、硼、硅、砷等),实际上,这一定义已远不符合经典金属有机化合物的范畴。但是因为元素有机化学和金属有机化学之间存在紧密的关联,所以,即便是分不清元素有机化学和金属有机化学的概念,也不可能造成什么麻烦。

1.2 金属有机化学研究分类

我们将对金属有机化合物的探讨的科学称之为金属有机化学。在学术界中,这一化学往往被分为两种。

1.2.1 探究金属有机化合物的合成及金属有机化合物的性质

采用一系列方法合成金属有机化合物并研究它的一些物理化学性质,其实质上就是合成金属有机化合物,并且研究这些化合物的相关物理性质和金属有机化合物在高分子材料科学领域中的应用。

1.2.2 探究金属有机合成化学

采用一系列方法研究金属有机化合物如何在合成中得到更好的应用,虽然金属有机化合物也在合成的范围之内,此外,还通过其他一些方法获得一些配体,但是其主要目的是研究金属有机化合物在有机合成学上所起的作用,这类研究本质上就是研究金属有机合成化学。

我们可以从上述论述中得知,金属有机化学是一种由多种学科构成的组合学科,其构成学科主要有晶体学、无机化学、材料学等和有机化学等一系列学科,金属有机化学对于不对称有机合成学而言有着重要的基础性作用,被认为是现代的有机化学界研究的重中之重。

2 我国金属有机化学进展

2.1 主族元素金属有机化学

2.1.1 有机硅化学

现如今,有机硅化合物广受人们的青睐,究其主要原因有其种类多种多样,使用范围广。从20世纪50年代开始,林一和王葆仁等人合成对有机硅聚化合物和有机硅单体领域做了大量的工作,其主链是硅氧烷。后来,北京大学也对领域做了大量的研究工作。目前,有机硅工业体系已经在我国形成了,下列五个品种早已完成了其工业化进程,即为硅橡胶、硅凝胶、硅树脂、硅偶联剂和硅油等五大品种,此外,它们还对我国经济和国防建设起到了身份重要的作用。

2.1.2 有机硼化学

21世纪60年代末,我国科学院下面的上海有机化学研究中心和其他研究中心开展了紧密的合作,它们主要研究了硼氢化合物,这之中有B2H6、B3H9、B6H11和 B10H14等的合成方法,其实验水平已经接近空前的程度。时间进入60年代,人们开始关注有机硼在有机合成中的应用,这指的是硼氢化反应,硼氮六环、氮硼烷的合成,此外,还有硼烷的结构规则以及硼酸酯化学等。

2.2 过渡金属有机络合物化学

2.2.1 过渡金属络合物的合成、反应及结构

众所周知,积极研究过渡金属有机络合物的合成方法及相关物理化学性质具有重要的意义,它在进行金属一碳键研究的过程中具有基础性作用,此外还有利于金属有机化学的进一步发展。

2.2.2 络合催化和小分子活化

在此之前,由烯烃聚合而成的催化剂只能在d族过渡金属中得到一些应用,沈之荃及欧阳等人花费了大量的精力,并做了一些研究工作,得到了一种新的稀土催化剂。

3 我国金属有机化学进展方向

3.1 根据现有的金属有机化合物反应规律来研究新的合成反应

目前,像炔烃-αβ-不饱和羰基化合物之类的串联偶联反应等金属有机化学反应得到了较为细致的研究;此外还有双取代、三取代烯烃,共轭双烯等的立体选择性合成技术比较成熟;亚胺的烷基化反应和四异丙氧基钛促进的还原烯化反应也在现代工业中得到广泛使用。值得庆祝的是,我国独自研究了一种新型反应,即为炔烃-αβ-不饱和羰基化合物的串联偶联反应,这一反应给我们展现了一种较为先进的质解方法,可用于猝灭C-Pd键。

在我国技术有机化学研究中,亚胺的烷基化反应是一种快速发展的反应,而目前,这一反应已经出现了几个子系列。在亚胺的烷基化反应中存在亚胺经三甲基氯硅烷活化后和烯丙基锡的反应,当有锌粉或镁屑存在的情况下和烯丙基溴的Barbier型进行反应,以及和氟离子引起的亚胺和三甲基烯丙基硅烷的反应。

3.2 进一步研究金属有机化合物的反应规律

金属有机化合物的双等瓣置换和伴随加合的等瓣置换新模式和氧桥联二茚基稀土化合物的立体控制选择性合成是我国在研究金属有机化学程中得到的。这两个反应规律是一种研究程度较高的金属有机化合物的反应规律,它以研究单等瓣置换反应为基础,发现桥连双环戊二烯基双金属络负离子可以一起和两分子簇合物发生等瓣置换反应,最终获得一系列具有较新结构的桥连双环戊二烯基双原子簇化合物。因此,它对于现有反应规律做深入研究有很好地指导作用,此外,还对金属有机化学的研究工作具有至关重要的作用。

3.3 加快研究新的金属有机化合物反应机理

在刚发现的金属有机化合物基元反应之中二价钯在催化反应中卤离子的作用下和氟离子形成的三甲基烯丙基硅烷和亚胺的反应机理是技术比较成熟的,要知道,卤离子在质解反应中具有十分重要的作用;氟离子在该反应中只起催化作用,氟离子没有可能完全产生其催化作用。所以,对于新的金属有机化合物反应机理所做的的进一步探究同样具有非常重要研究价值。

4 结语

最近几年,金属有机化学这一前沿学科有了飞速发展,其中它的发展打破了传统的无机化学和有机化学的界限,同时又和合成化学、理论化学、结构化学、催化、高分子科学、生物无机化学等交织在一起,从而成为近代学科前沿领域之一。金属有机化学的探究对我国的科技发展有着非常重要意义,其中在农业、医药、轻工业等广阔领域有着非常宽广的前景。所以深入探究金属有机化合物的性能和结构的关系,不仅能够为结构化学、有机化学做出贡献,还对了解有机锡化合物的催化性能、生理活性和热稳定性等都有非常重要意义,并对寻找新材料、新药物有非常重要的应用价值。

参考文献

[1] 唐晋.我国金属有机化学的研究已进入世界前沿[J].化学进展,2006(11).

[2] 李东.金属有机化学研究方向及进展[J].化学科技导报,2005(6).

[3] 张兴全.有机化学发展前景分析[J].化工时代,2005(8).

篇2

Abstract: There are many problems in the recent organic chemistry experiment curriculum in higher vocational colleges. It has not adapted the development for the chemical engineering specialty. According to these questions, combining with our teaching experience, we discuss on organic chemistry experiment curriculum reform from 4 aspects.

关键词:高职;有机化学实验;课程改革

Key words: higher vocational;organic chemistry experiment;curriculum reform

中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)08-0157-01

0引言

有机化学实验是有机化学教学的基础,其教学目的是培养学生有机化学基本实验技能,提高学生实际动手能力,使学生具有严谨、认真的科学态度和良好的学习习惯,通过实验能更好的提高学生的学习兴趣和创新能力[1]。但是目前高职院校有机化学实验课程设置和教学安排还不够合理,表现出的主要问题包括有:一是对有机化学实验重视程度不够,实验是理论的从属;二是实验教学内容和实验手段陈旧,不能适应现代科学的新发展;三是实验教学形式单一、缺乏变化,容易使学生产生疲劳感;四是对实验后的总结不到位,流于形式。作为化工类专业,有机化学实验则显得更为重要。下面就有机化学实验教学中的以上几个方面的问题进行探讨。

1重视实验、提高对有机化学实验的认识

由于种种原因,高职院校的教师和学生都在一定程度上存在重理论轻实验的思想。目前很多高职院校在评定学生有机化学课成绩时,主要以理论课的考试成绩为依据,未反映也难于反映学生的实验操作技能[2]。有机化学课程采用的评价标准一般是平时成绩20%、实验成绩20%、期终考试60%。由此可以看出,实验在其中处于从属地位,更体现不出实验的重要性,仅仅从成绩上很难看出学生对实验的真实掌握情况。因此要想从根本上改变这种状况,必须提高对实验的重视程度,认识到有机化学实验的重要程度,并将有机化学实验单独作为一门课,单独考核,同时建立与之符合的高职高专学生培养目标,以基本操作技能训练为主,突出能力培养,使有机化学实验教学更符合化工类专业的要求。我认为有机化学实验评价标准可以包括以下三个方面:实验操作40%、实验结果30%,期末测试30%。将有机化学实验的训练放在平时,突出规范性,强调打牢基础与提高能力相结合。

2不拘泥于书本,与科研相联系

目前有机化学实验所使用的教材虽然多为高职高专类的规划教材,但这些教材一般与本科教材相仿,很多只是内容的多少和一些细节上的变化,无法真正体现高职高专的特点。另外教师在教学过程中,不敢越雷池一步,仅仅依靠书本,无法将学科的发展应用到教学中来。比如说“环己烯的制备”实验中,教师在教学过程中,依照书本上的步骤按部就班的进行教学,这样容易使学生过分依赖书本,一旦教材上没有说明的情况,便无从下手。长此以往无法真正发挥学生的主观能动性。我觉得教师在教学过程中不能仅仅依赖书本,更应该紧紧与科研相联系。比如,“环己烯的制备”实验中,书本中可以使用的催化剂是浓磷酸或浓硫酸,而近些年来一些学者的研究表明,该反应的催化剂种类很多,可以是固体酸[3]、沸石[4]、草酸[5]、盐类[6]等。教师在教学过程中将学生分成若干组,根据具体情况可以采用不同的催化剂,观察实验的进展情况,这样不仅可以提高学生的积极性,更为重要的是在做实验的同时提高了对这个实验的认识。教师在教学过程中,要依靠书本,更应与学科发展紧密结合。

3丰富教学手段,活跃课堂气氛

在有机化学实验教学中,普遍的教学模式是先由教师讲解实验原理、操作步骤及注意事项等等,然后由学生具体操作。这种“照方抓药”式的教学模式,容易造成思维定势,抑制了学生学习的主动性[7]。另外由于长期采用这种教学方式,容易使学生产生疲劳感,影响效率。因此如何丰富教学手段就显得尤其重要。同样以“环己烯的制备”为例,可以利用CAI课件,将实验装置图以动画的形式展示出来,并通过动画让学生更加生动形象的了解整个反应过程。同时教师可以结合化工生产,将环己烯的工业制法进行与实验室制法进行比较,这样可以让学生更加深刻的了解实验室制法与工业制法的差别。除此以外,教师在教学过程中应该踊跃发问,让学生带着问题去做实验,而不是事先什么都加以说明。学生遇到问题,应该积极引导学生考虑如何解决问题,而不是直接告诉他们答案。如“环己烯的制备”实验中采用水浴加热、油浴加热和电热套加热可能会有哪些不同;冷凝管为什么不用空气冷凝管等等。教师适时的问题可以引导学生加深对实验的认识。

4认真总结、总结经验教训

目前有机化学的教学过程是教师讲解,学生做实验,然后上交实验报告。至于实验中还存在哪些问题,有哪些值得总结的经验和教训,教师和学生都很少去考虑。教师课后及时的总结经验教训不仅可以为以后的教学服务,还可以加深对实验的认识,从更深层次去认识每个实验的根本。如“环己烯的制备”实验中,关于分馏柱顶部温度控制问题,控制在73℃以下和90℃以下为什么会有不同,原因是什么。再比如说为什么接收瓶要放在冰水中,还有哪些实验接收瓶需要放在冰水中的。同学之间为什么会得到不同的收率,是人为原因还是其他原因等等。通过对以上诸如此类问题的总结,可以使教师更加深刻的研究教学过程,并加深对实验的理解。

通过对有机化学实验课程教学改革的探讨,使我们正确认识高职高专化工类专业教学的特点,注重对学生实践能力的培养,引导学生提高实践能力和应用能力。除了上面介绍的几点之外,各高职高专院校可以结合自身的特点,开展有机化学实验教学工作。条件好的学校可以多开展一些综合性实验,并强调学生的协作意识。

总之,加强高职化工专业有机化学实验课程的改革,要更新观念,构建以素质教育为重点的实验教学体系。不断改进实验教学方法,落实学生在实验学习中的主体地位,注重学生技能的培养。只有这样才能切实提高有机化学实验教学质量,最终实现高职教育的培养高等技术应用型人才的目标[7]。

参考文献:

[1]尚蓉.我校高职有机化学实验教学改革与实践探索[J].时代教育,2009,3:70.

篇3

【关键词】高中化学;有机化学;教学方法

现阶段我国教学事业发展较快,社会以及相关教育部门更加重视各个阶段的教育工作。当前高中化学教中有机化学是重要的基础教学内容,做好有机化学的教学环节也是当前高中化学教师研究的重点教学方向。

一、掌握有机化学的发展趋势是进行教学的前提

当前在高中化学教学中要做好有机化学的教学工作,首先需要让学生对于高中化学有明确的认知理解。教师要在教学中引导学生掌握有机化学的实际发展。目前阶段的有机化学分为三个时期,分别是提取时期、创立时期以及后期的发展阶段。提取时期主要是人们通过有机化学的知识对要去进行研究提取。创立时期主要指的是化合物的基本合成,比如乙酸和油脂等化合物的创立。后期发展是目前有机化学主要的发展趋势,以量子力学为基础构建现代结构理论体系,合成了较多复杂的天然物,以上这些就是有机化学的基本概述。

二、了解有机化学教学难点,强化知识点与高考命题特点的联系

现阶段化学教学课程标准与过去教学大纲之间的目标存在着相应的差异性,所以教师在教学过程中要更严格按照教材的内容来把握教学的范围。比如现阶段化学教材中增加了“溴乙烷”而删减了“乙二醇、甲醛和乙二酸”等。

起初大多数学生在接触学习有机化学时,都表现了极高的兴趣。但是随着课程学习难度不断深入,大多学生会感受到有机反应方程式较为难写,在化学式同分异构体的书写中表F能力较差,知识网络化的程度较差,知识迁移能力较差等情况。当前新课标理念下的理科综合卷中的有机化学部分仍旧对传统的有机化学热点内容较为关注,其中以社会生活、医药以及新材料等内容为教学背景材料,来综合考查学生对于有机化学知识的理解掌握程度。既测验了学生对于基础知识的理解掌握程度,又能以实验题的内容标准来考察判断学生的综合能力。

三、高中化学有机化学的教学方法探析

1.以教材内容为引导,落实化学教学的目标

目前高中化学教材中包含许多有效的教学框架栏目对学生的学习提供了明确的方向引导。教材中的“交流与讨论”、“拓展视野”等栏目,教师要充分发挥出其实际作用,以此对学生开展积极性的引导。教材中所包含的此类知识点能够有效提升师生之间良好的互动性,为高中化学教师的教学提供有效的教学空间,能够为学生创设更多样化的学习环境。在实际教学过程中,教师可以通过多样化的教学方法引导学生去探究教材中教学内容所包含的教学价值。

例如在日常教学过程中,教师可以通过教材中的“回顾与总结”的内容,为学生梳理教学的主体以及知识内容的细节部分,引导学生进行全面有效的思维探究,提高学生的自我评价方法。在教学过程中,教师主要起到引导作用,探究性的活动让学生完全自主化学习。教师再通过的对学生的问题进行全面总结,创设更为有有效的探究性学习环境,引导学生有效地解决问题。

2.以课程标准来提升学生的探究能力和学习能力

通过化学教材中所设置的“活动与探究”环节,教师要在教学过程中着重培养学生的自主探究能力和学习能力,从而有效提升有机化学的教学成果。教材中的内容都是根据现阶段高中学生自身的实际情况而制定的,内容难易度都有明确的层次划分,教师要在有机化学的理论教学中加强对学生实践技能的培养,使得学生的学习能力有效提升。比如在验证该反应为取代反应的实验中,严重卤代烃中的卤素,教师可以为学生准备相关的实验材料以及实验试剂,让学生进行试剂添加观察相关的实验现象,从而得出有效实验证明。

3.建立有机化学的知识体系

教师要在日常教学过程中对有机化学的知识价值进行深度探究,逐步辅助形成有机化学的知识体系。比如在教学卤代烃时,教师可以通过探究性的实验让学生掌握教学知识点。比如溴乙烷在NaOH溶液中进行充分的水解过程。教师在探究性实验开始之前为学生提出相关的探究性问题,如果在实验中没有各类添加试剂,能够判断出溴乙烷在加热过程中在NaOH溶液中的化学反应情况吗?让学生在预习理论知识的基础上对水解现象进行自主探究,以此来提升高中生的创新探究性思维能力以及科学素养,从而有效提升有机化学的教学质量。

四、结语

总而言之,当前我国科学技术发展迅速,有机化学已经与多个学科之间也有着密切的联系。有机化学与生活中各类实际应用较为明显,所以当前加强有机化学教学具有重要的作用。

参考文献:

[1]陈喜有.高中化学教学中优化有机化学教学方法[J].中学生数理化(教与学),2016(12):9.

[2]刘璐.浅谈高中有机化学教学的策略[J].新课程・中学,2014(6):36-36.

[3]黄兆金.有机化学在高中化学教学中的重要作用[J].教育界,2015(19):128-128.

篇4

【关键词】有机化学;视频;图像;教学

由天津工业大学环化学院有机化学课程组开设的《有机化学》课程是天津市市级精品课程。近年来,课程组全体成员一直致力于提高有机化学教学质量的研究中,并取得了杰出的成绩。有机化学是一门重要的基础学科,已成为各理工专业,如化学、化工、材料、纺织、生物、食品、制药、环境等专业的必修基础课程。该课程具有较强的系统性、理论性和应用性,与许多专业课程联系密切,因此,其教学质量将直接影响到后续课程的学习,甚至影响系统专业知识的构架和培养人才的质量。然而,有机化学的教学内容相对庞杂,理论抽象,如果教师只是按部就班地讲述教材内容,不仅会使同学们感到枯燥乏味,并且也不利于学生理解和掌握所学知识。综观高校的有机化学教学,以往用于传统教学的技术手段主要依靠任课教师的一张嘴和一支粉笔,此时学习者的状态往往比较被动,学生在课堂上走神,开小差的情况屡有发生。因此,如何进一步提高有机化学的教学质量,丰富和完善有机化学课程的教学形式,就成为摆在我们面前的一个重要课题。

随着现代科技的创新和发展,教学手段变得越来越多样化。在现代的教学中,图像和视频资源的作用越来越重要[1]。图像、视频资源在每一门学科的教学中,都起着举足轻重的作用。就图像而言,它蕴含极为丰富的信息,对学生具有强烈的吸引力,学生在课堂上有机会进行有意识的、有目的的感知,有利于培养和发展学生的智力。视频则更为直观生动,利用视频来辅助教学是一种新型的行之有效的教学手段和方法,它可以起到调动学生的情感,激发学习兴趣,拓展学生积极思维的空间,培养创新精神,优化课堂教学结构,提供更多、更新、更广的知识点,开阔视野等作用。因此,充分利用图像和视频资源,教学效果就能得到最大程度的发挥,教师的教学工作也能达到事半功倍的效果。

由传统教学向现代化的教学手段迈进,是落实素质教育,提高教学质量的有效途径,因此也需要任课教师提高自己相关方面的技能。对高校有机化学教学来讲,上述这些资源替代了教具的使用,教师不需要再带一些实物给学生们展示[2]。例如,教师不必再实际地给学生演示一些比较危险,或者比较难成功的实验。很多实验视频清晰度高,还带有解说,可以节省时间,也很方便。而一些生活中的例子,很难用语言去形容,视频就解决了这一难题。学生们通过视频可以直观地看到一些现象,不仅更容易理解,还会留下深刻的印象[3-4]。

鉴于此,笔者对有机化学课程的教学模式进行了改革,突破了有机化学教学的传统模式,在教学过程中植入了新的元素。通过天津工业大学环化学院有机化学课程组全体成员的一致努力,制作了生动的有机化学电子教案,录制了完整的有机化学课程教学视频,并将上传于《有机化学》精品课程网站上,以供学生们下载学习。以下,笔者将简单介绍此次对有机化学课程视频教学模式的探索。

(1) 精选教学内容,编写并完善教学大纲

有机化学的教学内容相对庞杂,理论抽象,在规定的学时内讲完所有有机化学知识,时间非常紧迫,而且学生也难以理解和掌握重点的理论知识。因此,需要有机化学课程组成员们重新商讨、完善有机化学课程的教学大纲,筛选和精简教学内容,尽量做到知识脉络清晰,学习重点突出。

此外,我校为工科院校,在有机化学的教学过程中,也应该融入和渗透与化工相关的有机化学知识,让学生真正能够学以致用。经过有机化学教研组全体教师的商讨,确定了最终的有机化学教学大纲,并将上传于有机化学精品课程网站上。

(2) 制作生动形象、重点突出的电子讲义

根据所编写的教学大纲,制作有机化学电子讲义。鉴于目前有机化学教学所使用的电子课件都是由任课教师自己制作的,难免会出现教学重点不统一的状况,对学生课后的学习、交流和探讨会产生诸多的不便,直接影响到学生课后的复习,以及教学的效果。因此,需要结合我校专业设置情况和课时分配现况,针对所有开设有机化学课程的专业,制作一套重点明确的有机化学电子讲义。针对不同专业同学产生的教学重点的差异,也可以在电子讲义中直接标注出来,使每个专业的学生都能明确自己学习的重点,做到有的放矢的学习。

(3) 将《有机化学》全部课程内容录制成完整的教学录像

以制定的教学大纲和电子讲义为依托,录制完整的有机化学课程教学录像。教学录像在学生后期学习和复习过程中都是重要的参考资料,对于尚未掌握的基础理论知识,学生可以通过观看教学视频的方式回顾和理解所学知识。然而,虽然有机化学课程是市级精品课,但是目前只有“烯烃”和“醛、酮”两个章节有部分教学视频以供学生参考,其他大多数的教学章节都没有教学视频资源。针对这一现状,课程组将重新完整录制有机化学课程的全部教学视频,并将其上传至有机化学精品课网站上,以便学生们用来参考和学习。

有机化学是一门看似很难,但是学习起来却很有技巧,很有乐趣的学科。通过如上所述的电子教案的制作和教学视频的录制,学生们不仅可以在课后自主的学习有机化学课程相关教学内容,而且对于要求掌握的重点和难点内容,也可以通过反复观看教案、视频的方式得以掌握和巩固。这样,学生拥有了更丰富的有机化学学习资源,原本枯燥乏味的有机化学课程变得生动起来,对提高学生的学习兴趣,学习热情,建立有机化学知识框架,加深学生对于理论知识的理解和掌握程度,提升有机化学课堂教学效率,起到了事半功倍的效果。因此,该方法值得广大有机化学教学工作者尝试推广使用。因此,通过有机化学视频教学的实践和发展,对进一步提高有机化学的教学效果必然会具有极其重要的意义和推动作用。

参考文献:

[1] 高文伟. 浅谈视频在专业教学中的作用[J]. 科技信息,2009,(10):502.

[2] 宋克让. 试论视频教材在化学教学中的作用[J]. 陕西教育(高教版),2011,(Z1):103.

[3] 任素华. 多媒体在化学教育中的作用[J]. 锦州师范学院学报(自然科学版),2003,(1):30-31.

[4] 余丽蓉,侯汉娜. 多媒体在化学课堂教学中的效率分析[J]. 培训与研究-湖北教育学院学报,2004,(2):53-54.

篇5

关键词: 高职教育;CBE理论;医疗卫生专业有机化学教学

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)16-0263-03

0 引言

在国家大力发展职业教育和高等职业教育办学指导思想不断成熟、培养目标逐步明确的形势下,为适应卫生事业发展改革对医药卫生职业人才的需求,高职医药卫生专业有机化学教学必须体现构建和谐社会对技能型、高素质劳动者的需求、教育部门的培养目标、医药卫生部门的用人需求三者的紧密结合。有机化学又是高职院校医药卫生类药剂、医学检验、护理、药学、中药制药、影像及药品经营与管理等专业一门十分重要的文化基础和专业基础课程。结合宝鸡职业技术学院医学分院实际情况和本人二十多年的教学体会,本文对高职医学专业有机化学教学从以下几个方面分析研究。

1 有机化学是生命科学-医学的支柱

早在十七世纪初,有机化合物被认为是“有生命机能”的神秘物质,随着科学的发展,科学家们在实验室里由无机物成功地合成了有机物。例如1828年德国化学家魏勒用典型的无机物——氰酸钾和氯化铵成功合成尿素。之后,又有醋酸(1845年)和油脂(1854年)等许多有机物合成了。在陆续人工合成的成千上万种有机物的实验事实面前,化学家摆脱了生命力学说的束缚,促进了有机化学发展。如今,许多蛋白质、核酸、激素等大分子的生命物质也都可以人工合成。有机物有了准确定义:碳氢化合物极其衍生物。研究有机化合物结构、性质、合成方法、应用以及它们之间的相互转化和内在联系的科学叫有机化学。有机化学是化学的一个重要分支。

医学的发展和进步离不开有机化学。有机化学是医学的基础,与人体健康息息相关。①医学的研究对象是人体,人体组织是由蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生素等许多有机物质组成。人体的生命活动如呼吸、消化、循环、排泄及器官的各种生理活动,都是建立在体内的许多有机化学反应基础上的。②医学的目的是预防和治疗疾病,药物是预防、治疗疾病的主要武器。无论中药还是西药,都是有机物。疾病治疗的作用和效果都是建立在药物的化学结构和化学性质的基础之上的。③运用有机化学的原理和方法诊断疾病。医学活动首先始于疾病的诊断,临床上常运用化学原理和方法进行诊断。例如测定有机物血糖、尿糖、血酮体的含量,能够进行糖尿病的诊断;测定血液中有机物转氨酶活性的变化,能反应肝和心肌的功能等。

有机化学的成就在许多方面促进了医学科学的进步,反过来医学科学提出的课题也启示和推动了有机化学的发展。生命现象的物质基础和有机物分子的生物功能是医学研究的主题;有机化学理论和实验的成功,为现代医学的诞生和发展打下坚实基础,20世纪初,有机化合物糖、维生素、血红素等生物小分子研究成功,20世纪50年代有对核酸、蛋白质等生物大分子研究突破,21世纪初,基因组工作框架图组装完成,确定了人体细胞核中遗传性DNA的全部物质。这一切为人类根治疾病、延长寿命展现了光明前景,几乎所有生命科学中的问题都要接受有机化学的挑战。

高职医药卫生专业学生毕业后将一生从事医疗工作,应该学好有机化学课程。美国化学家布莱斯罗指出:“考虑到有机化学在了解生命过程中的重要性和药物对健康的的重要性,在医务人员的正规教育中包括不少有机化学课程一事就不足为奇了…,今天的医生要为化学在人类健康中起着更大作用的明天做好准备。”

2 高职医药卫生专业教学理念及CBE教学模式

2.1 高职医药卫生专业教学理念 职业教育的目的不仅仅是传授学科或专业知识,而是形成学生从事某种职业的能力或职业技能,培养职业能力是职业教育的核心。高职医学专业教学的培养目标定位为:以服务为宗旨、以就业为导向、以岗位需求为标准,培养与我国社会主义建设要求相适应、与就业岗位要求相符合,为医疗卫生事业发展服务的技能型的高素质劳动者。教学过程体现“以就业为导向、以能力为本位、以发展技能为核心”的职业教育理念,理论知识强调“必须、够用”、符合高职卫生职业教育生源的特点和就业的需求;强化技能培养,包括专业技能、就业技能、创业技能;体现统一性与灵活性的结合。教学内容模块化,可根据不同医学专业特点选择和组合教学内容模块以培养特色人才。强调“宽口径、重实用”的思路,优化课程结构,精选教学内容。“宽口径”是指教学内容覆盖面宽,力求使学生医学专业素质的内涵得到拓宽;“重实用”是指教学内容实际、实用,紧密联系医疗卫生工作岗位实际需求和职业资格考试、相关职业考试大纲的要求。

2.2 CBE理论 CBE含意是基于能力的教育或以能力为基础的教育,强调对学生能力特别是职业能力的培养。能力特别是职业能力是不能通过灌输而使学生掌握的,必须通过学生积极而主动的活动来培养。这一套教学方法由以下几个部分组成:

①市场分析方法,通过对人才市场的分析,确定何种职业人才是市场所需要的。

②DACUM方法,将从事该职业所需要的能力逐级分解成若干项综合能力和专项能力。具备若干专项能力则具有或形成一项综合能力,具备所有的综合能力后,就具备了从事该职业的职业能力。

③开发教学内容,即开发学生学习指导书(学习包)。根据各项技能的内容和要求,开发相应的教学内容,即学习指导书。内容包括学习这项技能应了解或掌握的相关理论知识和实践教学内容。学习包才是真正的教学内容。4是教学方法和学生的学习方法。强调学生积极主动地学习,教师只是教学活动指导者、组织者的角色。

高职院校教师主要考虑CBE理论3开发教学内容及4教学方法和学生的学习方法。本文根据中国社会文化的特点、高职院校教育的环境特点、学生学习的特点,借鉴并适当调整CBE理论,探索形成适合我国高职医学专业有机化学课程教学体系。

3 建立高职医疗卫生专业有机化学课程模块体系

3.1 高职医药卫生专业有机化学课程的任务和要求(课程目标)

①学习有机化合物的分类、异构和命名方法。

②掌握有机化合物的重要的化学性质和实验室制备、工业制备方法,并具有较强的实验操作技能和技巧。

③能根据教学大纲和培养目标的要求,运用所学的基本理论、基本知识和基本技能,熟练有机化合物的性质反应、制备方法与合成线路的选择、结构推导等内容。

④培养和发展一定的空间想象和表达能力,了解重要有机化合物的结构特征、空间结构以及反应机理,提高思维能力和自学深造能力。

⑤培养认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风,培养良好的实验操作技能。

3.2 高职医疗卫生专业有机化学理论知识规划 高职院校基本是中专学校整合升格形成,各校的教材选取上有很大随缘性。一本好的教材在于其专业针对性、教育层面的适用性和培养目标的差异性。我校医学分院选用华中医科大学出版社出版、我参与主编的《有机化学》教材。这本教材依据专业特点精选出与医学培养目标密切相关的、最基本的、最活跃的有机化学内容,把化学知识与生命科学知识有机融合起来。依据这套教材构建的理论教学内容分为有机化学概述、各类有机化合物、立体异构、有机生命化合物及有机合成四大模块。

①第一是有机化学概述模块 就是第一章绪论,属基础有机化学。主要讲有机化合物的价键理论、有机物分子中的电子效应、有机反应机理、有机反应的类型、有机化合物的分类。对于必需的反应机理,从学生已有的结构知识,特别是价电子结构入手分析,有利于学生理解。

②第二是各类有机化合物模块 是有机化学重点之一。包括内容有:链烃、脂环烃、芳香烃、卤代烃;醇酚醚、醛和酮、羧酸及其衍生物、取代酸、有机含氮化合物、萜类和甾族化合物。

这一部分主要学习有机小分子的分类、结构、异构、命名、物理性质、化学性质、制备方法和重要的有机化合物应用等基础知识。首先使学生对各类有机物结构、化学原理和基本反应做必要的纯化学的深入理解,再教会学生把有机化学反应规律渗透到生命科学中去,了解有机物的特殊性及医药学功能,理解生物合成的有机化学过程。例如:取代酸水杨酸本身就有解热镇痛作用,但因对肠胃刺激大,所以不能直接服用。在临床上最早使用其钠盐(即水杨酸钠)作为解热镇痛和抗风湿的药物,却常常引起呕吐甚至胃出血,停止使用。后来将水杨酸合成为乙酰水杨酸(即阿司匹林),其作用要比水杨酸钠持久,还可减轻对胃肠黏膜的损伤。由于科学发展不断显示出含杂原子的N、P、S的有机物在生命体中的重要地位,因此,特别加强了对这3个杂原子形成的有机衍生物-硫醇、硫醚、胺类、酰胺、重氮、偶氮的结构和应用教学。最后,以两类重要天然产物萜类和甾族化合物的的结构和生命作用结束这部分。

③第三是立体异构模块 主要内容包括构象异构、顺反异构体、对映异构。这部分首先掌握相关概念,熟悉旋光异构的表示方法和命名,同时了解顺反异构和旋光异构在性质上的差异及在医药上的应用。理论教学与实际应用相结合,激发学生的学习兴趣。如讲授手性碳原子化合物的对映异构,结合手性药物的生理作用、药效差异很大。例如四环素类抗生素具有抗菌作用,但如果C4上的二甲氨基构型发生改变,生成C4差项异构体,原有的抗菌作用消失,而且对人体具有毒性。又如左旋氯霉素有抗菌作用,而其对映体右旋氯霉素没有此疗效。

④第四是有机生命化合物及有机合成模块 这部分不仅是现代有机化学重要组成,而且还多是前沿性的医学热点。具体内容包括:糖类;氨基酸、蛋白质、核酸;杂环化合物和生物碱;酯类、;药用高分子化合物;有机化合物的合成。

首先学习各类大分子有机化合物的重要化学反应及常用的增长和缩短碳链的方法;各类官能团形成的途径及官能团之间的互相转化规律,并注意官能团的保护和占位。杂环化合物学习放在糖类和酯类之后,把有机小分子和大分子有机物联系起来,为后续蛋白质、核酸学习打下基础。氨基酸、蛋白质、核酸是除糖之外的最重要的生命物质基础,了解编码氨基酸结构和性质,为理解肽和蛋白质的复杂结构和化学性质及揭示生命奥秘、研制新药奠定良好的化学基础。介绍核酸的结构到遗传的携带和传递,体会核酸在生命体的生存和繁衍的主宰地位。

有机合成是有机化学的中心,它不仅要合成自然界含量稀少、使用广泛的有机物及药物,也要合成自然界不存在的、具有重要意义的有机物。应用重要的反应规律,如苯环上取代反应的定位规律、不对称烯烃的马氏加成规则以及卤代烃和醇的扎依采夫消除规则、碳链的增长和缩短方法规则、官能团的转化方法规则、官能团的保护等方法规则,选择有机合成路线。熟悉格林试剂、乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等典型试剂在有机合成中的应用。了解一些药物如:盐酸胍法辛、氨酚酸钠、吡洛芬等的化学合成实例。以生产过程为任务,讨论其生产中的反应物性质、反应条件、反应本质等。当一种有机物有几种不同的合成路线时,选择反应步骤少、原料便宜易得、操作简单、副反应少、产率高、三废很少、对环境污染很小的合成路线。

3.3 高职医疗卫生专业有机化学学生实验内容规划 由以下三个模块组成,根据不同专业选择组合下列模块实验内容。

①有机化学实验的基础知识模块。包括有机化学实验室规则、有机化学实验室安全知识(有机化学实验室安全规则、有机化学实验事故的处理)、有机化学实验常用仪器简介、有机化学实验报告的书写等。

这部分采用传统的老师黑板讲解很难面面俱到,应用多媒体技术教学,将抽象的规则要求、仪器用法、实验事故处理等直观、动态的展示出来。改变实验条件如温度、反应物等,会出现不同结果现象。犹如身临其境,弥补实验课不足,教学效果好。

②有机物的性质、制备与基本操作实验模块。包括:熔点的测定及温度计的矫正;蒸馏和沸点的测定;水蒸气蒸馏;减压蒸馏;葡萄糖溶液旋光度的测定;烃与卤代烃的性质;醇、酚、醛、酮的性质;羧酸极其衍生物、取代羧酸的性质;含氮化合物和糖类化合物;乙酸乙酯的制备;乙酰水杨酸(阿司匹林)的制备与纯化;肉桂酸的制备;乙酰苯胺的制备;对氨基苯甲酸乙酯(苯佐卡因)的制备;从茶叶中提取咖啡因实验教学是从理论到实践再认识再提高的过程,它不是理论知识的简单验证,而是培养学生动手能力,更是培养学生综合运用理论知识解决实际问题能力的重要途径。对于经典的理论与验证基本技能训练实验,对学生有基础和能力解决的问题,采用启发式、提问式。对学生难于理解和容易出现的问题采取讲授法,主要教学目标是双基培养,故主要采取教授法、演示法,并要求学生反复进行操作,达到规范操作、运用灵活的程度。

③有机化学实验设计与考核模块。考核可选下列内容:证明水杨酸结构中有醛基和酚羟基;证明水杨酸结构中有羧基和酚羟基;证明乳酸是α-羟基丙酸;证明乙酰乙酸乙酯中的互变异构现象;证明葡萄糖含有多个相邻的羟基、游离的醛基含量极少。

有机化学实验考核的目的是检测并巩固有机化学实验基本操作技能,运用所学知识和技能,独立完成简单的实验设计及相关实验的操作,提高综合分析问题和解决问题的能力。在所列试验项目中,每个学生根据本人的兴趣选择其中一项,选择同一题目的为一组。设计方案内容包括实验原理、仪器和试剂、实验步骤。经老师审阅修改的实验方案,由学生完成一切步骤,包括试剂配制和样品预处理,并要准确记录。不要求实验结果的一致,重在研究过程,实验完成后对实验结果进行讨论评审。

4 提高高职医疗卫生专业有机化学课程教学质量的途径

4.1 引导学生分析就业形势,加强有机化学与医学的联系,激发学习兴趣 高职医疗卫生专业的学生普遍认为他们毕业后从事医务工作,有机化学是公共基础课,对他们用处不大。另外学生以前接触了无机化学,例如酸、碱、盐、氧化物等多数见过,比较直观,而有机物结构复杂抽象,开始学习没有形成体系,觉得难学后来甚至放弃学有机化学。21世纪所需要的医务工作者,不仅要懂得专业理论知识,更要是懂得医疗保健、延年益寿的高素质、能力强的复合型应用人才。近年来,高职院校医学类毕业生及本科、研究生人数在剧增,高职院校医学类毕业生在县、市级医院就业受到很大冲击,只能到村、乡、镇卫生所工作。而村、乡、镇卫生所的医疗条件不齐全,附近乡民医疗卫生知识缺少,偶然突况多,医务工作很复杂。要求医务工作者不仅要会治病救人,又要组织卫生科技宣传活动,他们必须具备一定的药物结构、性质、来源、药效及副作用知识,像遗传科学及氨基酸、蛋白粉等保健药物的知识更应具备,这些都是有机化合物知识。

4.2 树立“以人为本”的教学理念,灵活运用“提问-答疑”互动教学方法,营造和谐课堂气氛 “以人为本”的教学理念是充分发挥学生自主性和创造性的主体作用,让学生成为学习的真正主人。还要真正解放学生,不用考试、作业等条条框框压迫学生。学生大胆思考,才能提出和教师不同见解,这才是学生主动参与教学,以“教师为中心”转移到“学生为中心”。教学改变满堂灌的方法,教学过程要善于向学生随时提问,同时鼓励学生向老师质疑,教师更要恰当解释疑问,使授课成为提出问题-分析问题-解决问题-又不断提出新问题的过程。例如:学习单糖的性质时,提问学生单糖的结构怎样?醛基、酮基、邻羟基各有什么性质?然后一起归纳多羟基醛或多羟基酮的单糖性质。提问式教学可以使学生把过去所学知识与现在要学的知识联系起来,活跃了课堂气氛,是学生对老师的讲授引起共鸣并达到同步思维。

参考文献:

[1]魏俊杰,刘晓冬.关于21世纪医学专业有机化学课程体系的认识与实践[J].大学化学,2004,(2).

篇6

我院有机化学的教学现状不理想,表现在课程内容多、学生掌握不了;有些内容较为抽象或实践性较强,学生难以理解,且不少学生缺乏动脑动手的主动性和能动性。由于文理科学生混合组班,部分学生入学时化学知识水平整体基础较差,学生对于基础性知识缺乏足够的学习兴趣和耐心,学习还处于被动状态,自主学习能力较弱,对有机化学的学习没有足够重视。传统的教学已不适合现在的教学发展,为此,我们必须对有机化学教学进行改革。

2有机化学课程的能力目标

为使教学改革符合我院学生,我们走访了与学院联系紧密的医药企业,向企业中有经验的师傅请教,并选派教师在企业顶岗实践,调研了企业中关键岗位对有机化学能力与知识的需求;并与药学专业的老生、专业课教师、兄弟院校有机化学教师等进行了深入交流,学生根据自己的学习与工作经历分享了在学习中的体会及有机化学在后续学习及工作中的应用,各专业课老师对有机化学的教学内容的选取提出了合理的建议。也有院校依然沿用理论加实验的模式,但有的院校进行了尝试,如常州工程职业技术学院的赵辉爽等在《有机化学》课程项目化教学改革过程中,将教学与就业相结合,将理论与实践相结合,探讨教学改革的思路、内容及特色,取得了良好的教学效果。陕西国防工业职业技术学院化学工程系的孙宾宾在《有机化学》课程中进行项目化教学实践后的思考中提到,项目化教学突破传统的封闭式教学模式,将理论与实践结合,激发了学生兴趣,提高了教学效果。根据调研情况,将有机化学课程的能力目标制定如下:

(1)能正确判断有机化合物所属类别,并能正确写出常见的有机化合物的名称和结构式。

(2)能运用有机化合物的物理性质和化学性质进行典型有机化合物的分离纯化;能根据所学有机化合物的化学特性,参照《中国药典》2010版的标准,对给定的各类重要有机化合物进行鉴别;能运用有机化合物的化学性质,进行不同类型有机化合物之间的转化(会简单合成设计)。

(3)通过有机实验单元操作训练,能正确使用有机化学实验常用仪器及设备;熟练进行蒸馏、回流、萃取、洗涤、干燥、重结晶、抽滤、测熔点、测沸点、测旋光度等基本操作技术;根据工作任务,依照《中国药典》2010版的标准,通过查阅文献和组内协作,能正确选择原料、仪器进行实验;并能综合运用所学知识,正确处理操作过程中出现的问题;能规范记录实验现象及实验数据,正确分析实验数据,并能根据实验中得出的结论写出实验报告。

3项目化教学改革探索

结合我院学生特点,我们对药学类专业的有机化学课程进行了包括确定课程目标、改革教学内容、设计课程项目、设计一体化教学过程、设计考核方案等一系列改革。

3.1制定教学项目根据能力目标的要求,设计了八个有机化学课程项目,每个项目都有具体的任务作为支撑。首先明确要达到的目标,根据目标设计教学内容,从而制定出适宜的教学项目。以项目五“以苯胺和醋酐为原料制备乙酰苯胺”为例做一介绍,如图1。本教学项目涵盖了传统教学的羧酸衍生物、胺等理论教学内容,将理论与实践相结合,使教学做能够一体化,整合了丰富的教学资源,能更有效的学习知识,提高能力。

3.2项目实施步骤项目按照项目准备、项目实施、项目评价三个步骤来完成。

3.2.1项目准备(1)提出任务;(2)将学生分组,每组5到8人;(3)学生利用网络、数据库、学院图书馆等查阅并收集资料,了解制备乙酰苯胺所用原料及制备工艺,了解乙酰苯胺的性质、在药学上的用途等;(4)学习以苯胺和醋酐为典型代表的胺类和羧酸衍生物类有机化合物的知识;(5)小组讨论设计制备方案。

3.2.2项目实施(1)按照分组情况,每组将讨论方案整理,陈述制备方案;(2)教师对方案进行指导,确定制备方案;(3)教师强调操作过程要点;(4)教师对学生进行安全教育和环保教育;(5)每组按照方案进行实施,制备乙酰苯胺,检查产品并对产品进行熔点测定。

3.2.3项目评价项目评价采取过程评价与结果评价相结合,学生互评与教师评价相结合的方式进行。(1)教师对每组学生所查阅的资料情况及讨论方案评价。(2)在实施过程中对每组的操作过程评价;(3)教师对每组的产品状态及实验数据评价;(4)小组成员之间互评。(5)项目结束后,每人完成报告,分析项目过程中出现的问题,写出体会。(6)教师归纳总结,结合项目进行知识的升华。

4结语

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关键词:科研成果;教学改革;有机化学

一、引言

为了高质量地完成人才培养任务,高校本科教学需要在多年积累的基础上,积极推进以教学内容为核心的各项教育教学改革。但目前我国高校中大部分教师在追求科研课题、和参加学术职务评审工作中占用了相当大的精力,相对忽视教学改革和对创新人才培养规律的探寻,缺乏很好地总结科研过程中形成的适合课堂教学的新理论、新技术和新实验方法。还有部分教师不注重提升自身理论知识的再学习与实际科研进展的相结合,沉浸在固有的教学内容、教学模式和教学方法中,在一定程度上制约了教学水平的提升,也与创新人才的培养有较大差距。因此,在有机化学教学中,将科研工作的成果和经验引入课堂,给学生以更加生动的讲解,贴近实际应用,从而活跃课堂气氛,提高学生的学习兴趣,提高其自主求知的驱动力,大幅提升教学质量,因此探索一条有机化学教学改革的新路,这对于创新型人才的培养具有重要的意义[1-2]。

二、有机化学教学的现状

中南大学有机化学课程建设是在原中南工业大学、湖南医科大学的有机化学课程的基础上,实现了资源整合与优势互补,突出了理学、工学和医学交叉融合的特色。有机化学是化学、化工、生物、医学、材料等专业的重要基础课,而且是一门实践性很强的学科。在我校,有机化学课程包括有课堂教学和实验教学,分别独立设课,有机化学是化工制药类、生物医学类和矿冶材料类等学生的必修课程,理论课学时分别为96、56和32,是各类专业的重要的基础课,年人学时达8.5万,因此,本课程具有学时多,受益面广的特点。长期以来,存在有教学指导思想一直以教师为中心,学生只是被动地接受知识;教学中存在着重知识、轻能力的现象。教学中仍然停留在传统的教学手段上;教师以讲解教材知识为主,难以将学生应用能力的培养落到实处等问题。因此在教学过程中,如何提升有机化学教学效果,吸引学生的“眼球”,把学生的权利还给学生,强化学生的主体地位,将授课内容和形式灵活化,

给学生以更加生动的讲解,贴近实际应用,从而活跃课堂气氛,提高学生的学习兴趣和自主求知的驱动力,大幅提升课堂教学质量,这些都是当今中国高校教学改革最重要的热点、重点和主题[3-4]。

三、科研成果进课堂在有机化学教学中的实践

高等教育的目的一方面在于培养一部分优秀的科研人才,为科技发展提供人才储备。另一方面高等学校的教学内容一直以来都是相关科研活动普及后的成果。

1.采用“双轨制思路”促使科研和教学整体提高

科研与教学本质上是源流的关系,教学创新发展离不开科研,教学与科研是统一的,教学与科研如车之两轮、鸟之双翼,是现代大学发展的基本动力。在我院,采用“双轨制思路”,一方面大力提倡教师进行有机化学的科研活动,另一方面对于有机化学的教学也常抓不懈,对教学改革中出现的问题及时地进行讨论,促使教学和科研水平整体提高。作为教育家和科学家的钱伟长院士说过:“你不教课,就不是教师;你不搞科研,就不是好教师”,之所以这样说,主要是因为教师的素养要在科研活动中得到提高。只有通过科研活动才能为教学注入新鲜血液,才能使教学改革更持续,和有持久的生命力。特别是有机化学是一门实践性很强的学科,教师在课题的引导下不断完善自己的知识体系,随时把握学科的发展动态,对于教学创新大有裨益。

2.科研成果进课堂是有机化学教学创新的时代要求

有机化学发展日新月异,新的有机化合物每天数以百计的速度增长,将科研成果引入教学让学生了解有机化学发展的技术最前沿,激发其学习兴趣。众所周知,有机化学课程内容丰富,反应方程式众多,反应类型复杂,反应机理抽象,应用面广。在教学时直接将反应式及机理等灌输给学生,学生毫无兴趣。教师通将系统的科研成果引进课堂,不仅能促进学生对基本理论知识的掌握,同时拓展了学生的科研思维能力,那些学有余力而又酷爱某一学科或领域的学生,在自己喜爱的课程学习中酣畅淋漓,找到真爱,发掘潜能,启动自我发展的内动力,碰撞出新的火花。如讲材料制备时,我们就引进3D打印技术,这是目前最热门的课题,我们国家在这一方面的研究还比较薄弱,最关键的是材料的制备,这样引导学生去探究一些相关方面的问题。

3.科研成果对于显示课程体系的特色具有强化作用

高等学校开设的专业主干课程通常都体现了其特殊的竞争优势,并形成了鲜明的特色。在我校,专业课程体系始终保持冶金和选矿方面的特色,时刻牢记,引进科研成果时一定不要忘记这方面的特色,确保我校在这方面的优势地位。如讲解醚类化合物,就以目前我校某教授在选矿方面的所选取的冠醚作为萃取剂的研究进展,这样使学生身临其境,学习兴趣得到大幅提升,并对知识创新有了较深的感悟。这样教师既做到“授人以鱼”又“授人以渔”,从而使教学水平从根本上得到提升。

四、科研成果进课堂所面临的问题

1.授课教师的思想观念转变的问题

培养优秀的专业人才是高等学校教学活动的重要目标,但是,目前大部分院校的科研活动却没有为实现这一目标提供足够的支持。诸多教师认为,有机化学教学时数少,但反应式又多,理论性强,机理复杂,学生只要掌握基本知识就行了,却忽视了教学中应该倡导学生主动参与,乐于研究,培养学生获取新知识的能力,分析解决实际问题的能力,和技术开发的能力。然而,仅就教材内容来看,是远远满足不了这种培养要求的。还有些教师认为,有机化学学科跨度大,知识面广,讲授起来有一定难度,要讲深讲透并让学生易于接受更是困难,对科研成果结合课堂讲授的优势认识不足。因此,及时地改变授课老师这一观念,将前沿的研究方法、研究理论和研究成果及时地带入课堂是对有机化学教学的有益补充。

2.教学内容的选择问题

目前,我国在科技等方面有一些关键的技术受制于国外,由于有些教师“浮躁”的心理,因此大多数教师都热衷于跟着别人搞所谓的“热门”课题研究,不愿花太多功夫进行深入研究,而是把别人的东西改头换面,做一些华而不实的面子工程。在有机化学的课堂讲授过程中,我们不能生硬地将一些科研成果作为教学内容直接讲授,而是要利用各个专业的特点,如选矿专业和医学专业就不能选择同样的科研成果进行讲述,结合学生的实际情况,引导学生正确认识学习与研究过程的差异。即使是同一科研成果,由于实验内容与调查研究方向的不同,学生感兴趣的知识点存在很大程度的差异。因此在科研成果进课堂时,要特别注意,成果是整体推广还是部分传授,是强调结果还是重视过程等方面的问题,因此在选择教学内容时,都要有一个比较和选择的过程,并对这些内容进行实时跟踪,是否达到应有的教学效果。

五、结论与展望

在有机化学教学过程中,将相关科研成果与授课内容的相结合是目前提升教学效果的最为有效的方法之一,这种结合,一方面可以弥补教材内容的时效滞后性,另一方面可以帮助学生理解理论性较强的概念和反应式;尤其是通过教师对其成果研究过程的表述,使学生的兴趣提升,了解枯燥理论背后的实践乐趣,进而使学生主动去探索相关的知识前沿状况,这对培养他们的研究能力有很大帮助。目前,科研成果进课堂的教学模式并未有效推广,有些专业教师有此心却无方法,有时甚至抛却专业知识的讲授,一味宣传自己的成果,使学生的学习成为一种“参观”和“看热闹”,无法达到应有的教学效果。所以,如何使科研成果与教学有效地结合,如何最大限度地发挥其在教学中的作用等问题已成为当前所要解决的最大难题。

参考文献:

[1]胡和平,实施优势转化战略办学优势转化为人才培养优势,中国高等教育,2010,18:13-15.

[2]李刚,彭伟,我国高校课堂教学面临的困境与出路,江苏高教,2011,1:81-83.

[3]张树永,王玉枝,苑世领,国内外化学专业教学方式和方法的改革与探索,大学化学,2014,2:14-19.

[4]乔瑞,陈水生,杨松,等,多种教学方式结合提高有机化学教学效果,阜阳师范学院学报(自然科学版),2014,2:94-96.

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关键词:原创题;有机化学;命题思路;考查意图;教学研讨

文章编号:1005C6629(2015)2C0070C04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

2 命题思路

2.1 渗透新课程理念,追求命制形式的创新

两道试题命制均以能力立意,对学科知识、方法和素养等方面进行综合考查。

(1)有机基础试题采用物质中心或反应中心的辐射命题模式,而有机实验探究试题采用以处理工业废水的问题解决模式,追求化学源于生活,服务于社会的理念。

(2)在命制形式上追求创新,如有机基础考查中增加了知识的动态建构和科学方法的运用,突破有机推断和合成的内部静态封闭考查。废水处理的有机实验探究包括“成分探究、物质分离、物质检测”等过程,突破考查角度单一、功能相对集中的情况,挖掘和展示有机实验基本操作的方法和应用的独特性和丰富性。

2.2 动态考查核心知识,关注多种信息的解读

结构简式、方程式、反应类型作为中学有机化学基础知识与技能,具有基础性、建构性和生长性。结构简式是有机化学的“词汇”,它表明了有机物的结构方式,以价键为准则表示原子间的连接顺序、数目配比、碳骨架和官能团,方程式是有机化学的“语言”,主要是用结构式及反应条件来表明有机物之间的转化;反应类型是有机化学的“内涵”,是有机反应的微观表征,与反应机理密切相关[6]。三者都是试题命制关注的重点。

试题融合高考四大题型中的文字信息、工艺流程、图表信息,提示信息等形式,将综合素养考核进行项目分解,达到能力与方法考查的设计与追求。信息多样性主要基于能力选择和层次的要求。在信息解读、迁移和运用过程中,追求思维的深刻性和灵活性。

2.3 问题针对性强,兼顾引导性与开放性

笔者在问题设计时,首先针对有机基础或实验的重难点和核心步骤,反映主干知识、科学方法和化学思维,关注知识点、线、面结合和重、难点的突破。其次,注意兼顾答案的预设性和开放性,让学生有思考的空间和创新的可能。其三,针对体现能力追求的引导性和综合性,如通过原理分析、有序实施、数据处理达到方案设计的不断深入,同时在实验的“取样、操作、现象和结论”等的相关性和匹配性中完成探究过程。

参考文献:

[1]广东省教育考试院编. 2014年普通高等学校招生全国统一考试(广东卷)语文、数学(理科)、英语、理科综合考试大纲的说明[M].广州:广东高等教育出版社,2014:195.

[2][3]刘在群编著.有机化学学习笔记[M].北京:科学出版社,2005:239~296.

[4]林屹,秦炜,黄少凯,戴猷元.溶剂萃取法处理苯酚稀溶液及其废水的研究[J].高校化学工程学报,2003,(3):261~265.

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关键词:高职;教学改革;有机化学实验

高职院校所培养出来的人才,将会直接地接触社会、接触岗位,而人才是不是具备相关的实践经验以及实践能力,可以说会直接地影响人才的发展。在高职化学专业的教学过程中,有机化学实验的教学不仅仅是展开相关教学的基础,更是评价教学质量的重要环节。通过高职院校的有机化学实验教学,能够有效地培养学生的动手能力、实践技能,提高学生的观察能力、思维能力以及解决问题的能力,最终促进学生的全面发展、综合发展,促进学生良好学习习惯、行为习惯的形成。然而,就我国目前的形式来说,在高职有机化学实验教学的过程中,仍存在着各种各样的问题,比如说教学的模式、教学的内容等等,而这些问题的存在严重地抑制了高职化学专业的发展。正是因为这样,相关部门必须重视对高职有机化学实验教学的改革,只有及时地改革,才能够及时地解决问题,进而才能够促进教学的成功,促进人才的成长。

一、高职有机化学实验教学存在的问题

1.实验教学模式单一

迄今为止,我国高职化学专业在进行有机化学实验教学的时候,仍延续着传统的教学模式,也就是课堂的展开,先由教师讲解具体实验的原理、步骤等等,进而就是学生的实际操作,而这个操作实际上是模仿性非常强的操作。而这种过于单一、过于传统的教学模式,从根本上抑制了学生创新思维、创新能力的培养,使得学生的实验操作局限于条框之中,不仅不利于学生的全面发展,甚至会造成学生的厌恶心理。

2.实验内容陈旧

就目前的形式来说,高职有机化学实验教学的内容大多是一些基本的实验动手技术、操作技术以及一些简单的验证、合成,对于具有综合性、创新性以及设计性的实验,基本上没有。而这种过于陈旧的实验内容不仅不具备前沿性,甚至可以说跟不上社会发展的脚步,进而影响教学效果,降低教学质量。

3.学生缺乏学习积极性

关于学生缺乏学习积极性的原因,主要包括以下两点:(1)高职院校的录取分数线比较低,从而就读于高职院校学生的素质相对也比较低,这些学生缺乏学习的积极性,而且自我约束能力也比较差;(2)上述的两种原因(实验教学模式单一以及实验内容陈旧)直接影响学生对于高职化学的学习兴趣,使学生陷入学习的低潮,进而形成恶性循环。

二、高职有机化学实验教学的改革措施

1.加强实验考核

在传统的有机化学实验教学过程中,教师往往不够重视对学生实验的考核,比如说一些实验操做错了,教师也仅仅只是口头上的纠正而已,这样的教学并不利于学生的发展,甚至还会降低学生的认真性,使学生更加的不重视高职有机化学实验教学。正是因为这样,必须加强高职有机化学实验的考核,不仅仅是对实验的最终现象考核,还应该重视学生在进行实验过程中的每一个环节,包括学生进行实验之前的准备工作、学生展开实验过程中的操作与步骤以及学生完成实验之后的清理工作,并且给予及时的、全面的、客观的评价。通过加强高职有机化学实验考核,能有效地提高学生对实验的重视程度,帮助学生形成良好的实验习惯,让学生科学地、有序地去进行有机化学实验。

2.开设绿色实验

在高职有机化学实验的教学过程中,会碰触到一些易挥发、有毒的实验试剂,这些试剂不仅仅会影响到周围的环境,更会对学生造成一定的心理影响。正是因为这样,高职化学专业的教师必须尽可能地开设绿色实验,这样才能够解除学生的后顾之忧,才能使学生放下心理的包袱,全身心地投入到实验操作当中。

3.进行设计性实验

设计性实验可给学生提供更加自由的学习空间和实践,既能考查学生的理论知识和实验技能,又能提高学生独立设计实验和独立完成实验的能力,同时还能提高学生的科研能力以及分析问题和解决问题的能力。如在有机化学理论教学讲授完烃的衍生物后,教师可以安排一次设计实验――烃及其衍生物的鉴别实验,提供乙醇、乙醛、丙酮、苯、乙酸、甲酸、苯酚等溶液,给出实验目的、要求,让学生自己写出实验原理,并应用所学的实验技能,设计实验方案,将以上溶液一一鉴别出来。在设计方案时,学生可列出可能的几种途径,从中选择最佳的实验条件和实验方案。设计的实验方案经教师批准后,可进行具体的实验。如此可引导学生多思考,既能动手又能动脑。

4.注重基本技能

在有机化学实验课程的进行过程中,教师应在结合高职教育的特点的基础上,注重学生能力的培养,将必需的基础知识和应用技能进行有机结合,力求淡化理论,以实用、够用为度,强化基本技能训练,着重培养学生基本操作,使学生初步掌握蒸馏、分馏、萃取、重结晶等基本操作。教师应通过安排某些物理参数的测定(熔点、沸点、旋光度等)、有机化合物的制备、定性分析等实验,使学生学会系统地运用化学实验方法,掌握实验室中一些常用仪器的操作和使用方法。

5.培养科学态度

每次进行有机化学实验教师都要注意培养学生端正的实验态度、规范的实验操作、精确的数据处理能力和良好的协作精神。学生要重视对实验现象细心观察、对实验数据认真记录,对试验结果科学分析,打好学习和工作的基础。教师应向学生详细讲解实验操作及实验后总的注意事项,并作必要的示范。学生进行操作过程中,应仔细观察操作过程,并对不当之处及时纠正。例如,“熔点测定技术”实验,由于苯甲酸的熔程很短(0.5℃~1.0℃),如果没搞清楚正确的初熔现象,学生记录的初熔温度易提前。当毛细管内的样品出现“发毛”“收缩”“软化”“出汗”等现象,在未出现局部液化的明显的液滴和持续熔融过程时,均不作初熔判断。样品的初熔过程很快,有的学生观察不够敏锐或粗心大意,等到发觉样品融化时,实质上样品已经完全变为液体,达到了终熔温度。

6.重视安全教育

安全,可以说是教学活动展开的必要前提。而在进行高职有机化学实验教学的过程中,为了能够有力地确保有机化学实验的顺利展开、顺利进行以及顺利完成,确保高职实验室以及高职学生的安全,教师必须加大相关的知识教育力度,让学生能够充分地掌握有机化学实验室的制度、规定。要知道,高职有机化学实验所需要用到的试剂绝大多数都是具有毒性、可燃性、腐蚀性甚至是爆炸性的试剂,而一旦在进行实验的过程中粗心大意,就很有可能造成无法弥补的严重后果,比如说烧伤、火灾、中毒、爆炸等等,正是因为这样,教师在学生第一次进入到有机化学实验室的时候,就必须告诫学生,并且让学生明确地了解有机化学实验室的危险性。只要树立起正确的安全意识,才能够从行动上去贯彻安全问题,进而才能够最大限度地杜绝不必要的意外发生。

总而言之,高职有机化学实验教学的改革,可以说是迫在眉睫的重要问题,因为只有及时地实施改革,才能够促进高职化学专业的进步,才能够促进学生的成长以及发展,才能够提高高职有机化学实验教学的教学质量以及效果,进而实现预期的人才培养目标。

参考文献:

[1]李和平,龙晖.改革有机化学实验实训 提高学生创新能力[J].实验科学与技术,2007.

[2]周志高,初玉霞.有机化学实验实训[M].2版.北京:化学工业出版社,2005.

[3]阴金香,李广涛.研究型设计性有机化学实验实训改革与探索[J].大学化学,2005.

篇10

关键词:绿色化;有机化学实验;教学模式

1引言

有机化学实验是应用化学、化学工程、轻化工程、生物科学、食品科学、材料化学、动物科学、水产养殖等理工科专业一门重要的基础课,也是培养学生科学思维、动手操作和科研创新能力的重要组成部分。随着环境污染问题的日益加剧,人们的环保意识逐渐增强,实验教学中的污染问题逐渐受到大家的关注。在有机实验教学当中,每天会有大量的废液、废气、废渣未经处理直接排放出去,不仅对环境造成了严重的危害,同时也造成了严重的资源浪费[1-3]。因此,如何减少实验教学环节当中的排放和污染,实现有机实验教学绿色化改革,是我校乃至全国高校迫切需要解决的问题[4-9]。为此,对有机化学实验教学内容和安排进行了初步改革,对绿色化有机化学实验教学进行了探索。

2实验教学过程中培养学生绿色化学意识

实验室教学环节是培养学生绿色化学理念和意识的最关键的环节[10]。在实验教学过程当中让学生意识到化学实验的必要性与危害性,养成良好的实验习惯,培养学生绿色化学理念,提高学生的绿色环保意识。要求在学生实验之前,认真预习实验内容与步骤,查阅资料掌握所用试剂、药品、催化剂的基本性质,意识到其对身体健康及社会的危害性。培养学生良好的实验操作习惯和安全意识,规范学生基本操作,减少和避免取样过程中样品的挥发、泄露和洒落。实验之后,引导学生对每次产生的废液、废气、废渣按照要求进行分类回收处理,杜绝乱丢乱放的不良习惯。

3合理安排实验内容与顺序,开设串联反应和多步反应

传统有机实验是孤立的单个实验,实验的目的就是为了合成某个化合物,而且所合成的化合物没有实际用途,其处理和排放都会对环境带来负面的影响。我们通过合理的设计实验内容和调整实验顺序,将单个的实验内容串联成一个系列,或者开设多步反应,既能使得学生掌握基本实验操作技能,又使得每步反应产物都能用于下一个或者下一步反应,前一实验的产品成为后一制备实验的原料,提高药品的利用率。减少了药品购置成本,同时也减少了污染和排放。酯化反应是必须掌握的基本实验操作之一。在实验当中我们开设了苯甲酸乙酯的制备实验,此实验以浓硫酸为催化剂,苯甲酸和乙醇为反应原料。我们有计划地安排苯甲酸的制备、纯化实验,将实验系统有机地串联起来,巩固和加强各实验之间的联系,掌握各官能团之间的转化方法,实现教学效果和绿色环保的双赢。我们首先安排苯甲醛的歧化反应,在碱作用下,苯甲醛发生歧化反应得到苯甲醇和苯甲酸,掌握和理解了歧化反应的原理及其应用。将得到的苯甲醇用于微波条件下高锰酸钾氧化制备苯甲酸,掌握和巩固醇的氧化反应内容。前面两种反应所得到的苯甲酸一起用于苯甲酸的重结晶实验,不仅将所有的苯甲酸得以回收,同时掌握和理解了采用重结晶提纯固体化合物的方法和原理。将重结晶所得到的苯甲酸纯品继续用于苯甲酸乙酯的制备实验,实现了苯甲酸的回收利用,减少了其排放导致的污染,实施方案如图1所示。仲醇、叔醇主要采用格氏试剂与醛酮反应进行制备,其制备过程涉及诸多基本操作技能。我们开设了2-甲基-2-己醇的制备实验,采用丁基溴化镁格氏试剂与丙酮进行反应,再水解得到目标产物。因此我们先开设正丁醇制备正溴丁烷的实验,在正丁醇与溴化钠和浓硫酸进行反应得到正溴丁烷。将得到的正溴丁烷进行纯化、干燥后用于丁基溴化镁格氏试剂的制备,最后与丙酮反应、水解得到目标化合物。如图2所示,整个串联化实验过程中,掌握了格氏试剂的制备方法和无水实验操作原理和技能,避免了正溴丁烷的排放和处理,同时掌握和巩固了三级醇的制备方法。多步骤反应的开设是本科有机实验当中必不可少的环节,通过多步骤实验的训练,能够进一步巩固学生实验基本操作,提高实验操作技能,提升实验教学质量,减少和避免废弃物的排放。局部麻醉剂对氨基苯甲酸乙酯的制备实验涉及四步反应,如图3所示。第一步反应是将对甲苯胺用乙酸酐处理将其转变成相应的酰胺,避免在氧化过程中氨基被氧化。第二步是将对甲基乙酰苯胺中的甲基氧化成相应的羧基,得到相应的羧酸盐。第三步是将得到的乙酰氨基苯甲酸盐进行水解酸化得到对氨基苯甲酸,最后是将对氨基苯甲酸在浓硫酸催化下与乙醇发生酯化反应得到对氨基苯甲酸乙酯。整个反应过程涉及到氨基的保护,芳烃侧链的氧化,酰胺的水解及酯化反应,操作涉及步骤多,知识覆盖面广。长链烷基苯及其衍生物是重要的药物、光电材料及液晶材料中间体,长链烷基苯不能通过傅克烷基化直接进行制备,需要先傅克酰基化引入对应的酰基,再采用黄明龙还原法还原得到,具体制备路线如图4所示。这种教学模式使得每个每步反应产品都能得到回收利用,减少了药品购买开支和废弃物的处理与排放,也对学生操作要求更高。虽然是单个的实验,但一旦实验失败、产品量不足或产品纯度不够,后续实验可能无法进行,使得学生必须认真规范地对待每一个每一步实验。同时将所学理论知识系统地串联起来,充分调动了学生实验操作的积极主动性、探索性和严谨性,培养和增强了学生绿色环保意识。

4结束语

综上所述,通过绿色化有机化学实验教学模式的实施的尝试,培养了学生的绿色环保意识,减少和避免了废弃物的排放对环境的负面影响,同时在保证教学质量的同时,进一步激发了学生的创新思维能力和积极主动性。在今后的实验教学中,将结合教学形式、内容进一步不断研究和探索绿色化实验教学方法,从源头上杜绝污染物的排放,彻底实现有机化学实验的绿色化。

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