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基礎有機化學實驗是一門實驗性很強的基礎學科,對創新型人才的培養起到了非常重要的作用。安徽師范大學化學與材料科學學院十分重視化學實驗教學改革,不斷優化化學實驗內容,調整教學方法,努力探索在實驗過程中提高學生的動手技能和創新能力,把對學生能力的培養貫穿于實驗教學的每一個環節?;A有機化學實驗教學改革正逐步走向完善。
一、目前安徽師范大學基礎有機化學實驗教學狀況
1.強化學生課前預習,不打無準備之仗。
實驗前預習是做好化學實驗的前提條件之一,實驗前預習包括認真閱讀實驗教材、掌握實驗原理、掌握實驗操作步驟、了解所用到的實驗儀器使用方法及相關藥品的物理和化學性質,掌握化學實驗成敗的關鍵點。并且寫出預習報告,課前接受教師的檢查和提問。預習報告內容包括:實驗目的、實驗原理、主要試劑和儀器、反應裝置圖等。通過實驗前預習,學生在做實驗前能深刻理解掌握實驗原理和步驟,避免在實驗中出現“按方抓藥”的現象,從而保證實驗效果[1]。
2.精選實驗內容,節省實驗時間,取得良好的教學效果。
通過安徽師范大學幾代教育工作者共同努力,通過實驗教學實踐,基礎有機化學實驗課內容已經初步形成,具體見表1。原來有機物合成實驗比較多,比如苯甲酸的制備,肉桂醛的提取和鑒定等,現行實驗已經做了更改。作為基礎有機化學實驗,我們增加了基本操作性實驗,減少了有機合成實驗。所謂萬丈高樓平地起,作為省屬重點師范大學,我們很重視基礎知識的掌握和基本操作的練習,這為學生以后的綜合有機化學實驗的學習和將來的科學研究和創新奠定了良好基礎。
表1 基礎有機化學實驗課程安排表[6]
3.優化教學方法,培養學生創新思維能力。
首先,運用多媒體進行教學以適應社會發展的需要。將多媒體運用到教學中展現出了較以往黑版式書寫教學更多的優點,尤其對實驗教學更加體現出良好的效果。它能將文字轉變為圖形,生動地體現實驗操作過程,使學生能及時注意到實驗操作中容易出現的紕漏點,降低學生在具體實驗操作過程中出現錯誤的幾率,增強實驗效果。其次,加強了對學生實驗過程的指導,指導教師一直堅守在實驗室,及時和學生進行交流,為學生解答實驗中所遇到的疑惑。在實驗即將結束時,對學生的實驗結果進行檢查,對于產率低、產品純度差等由操作失誤引起的問題進行分析,讓學生徹底領悟實驗要點和掌握實驗技能,這是實驗教學改革的目的,同時讓學生自己找出其他可行性實驗方案,并進行對比,找出優缺點。此舉極大地了開發了學生的創新能力。
4.完善了實驗教學考核體系。
我們改變了以往只通過實驗考試和實驗報告考察(各占50%)的考核體系,現在的考核模式在以往基礎上,更加側重于平時的實驗技能的考察:包括學生的實驗預備情況、實驗過程中操作能力、實驗結果的分析和實驗結束后學生整理臺面、處理污染物的方法和能力。新的考核體系實驗考試占30%,實驗預習占30%,平時實驗室實際操作能力占40%。此舉不僅避免了單一的考核體系對學生實驗成績考核的誤差,而且使學生實驗更加規范化,避免了學生平時實驗課出現不認真的現象。[2]
二、基礎有機化學實驗教學改革的探索
1.綠色化學改革。
綠色化學已成為當今社會化學研究的前沿區域,全球化學污染比較嚴重,嚴重影響居民生活和生命安全。[3—4]隨著工業生產批量化,人類對環保要求越來越高。要有效地控制污染,必須從源頭上加以遏制。雖然每次化學實驗排放污染物的量很少,但是多批次的學生實驗會使排放的污染物的累積量驚人??刂坪没瘜W實驗室污染物的排放對于環境保護有重大意義。以下對有效控制實驗室污染物的排放進行分析:
(1)減少實驗反應物物質的量并將有機物循環利用。
要控制污染物的排放,必須從源頭著手。在化學實驗中,有效減少反應物物質的量勢在必行。對于有機物合成實驗,必須改變原來將大量藥品用于實驗的模式,代之以微量進行實驗。將有機物循環利用也是減少化學污染排放的良好措施,表一中實驗(3)和實驗(8)的藥品可以循環利用,在對乙酰苯胺進行制備后,保存多余的乙酰苯胺,待下一年度有機物重結晶進行再次利用。加強有機物的循環利用既能節省藥品,又能保護環境。
(2)盡量使用易處理、無毒性藥品代替管制、毒性比較大的藥品。
目前,國家對藥品進行控制和管理。尤其是對劇毒、易制毒、易燃易爆性藥品限制性出售,一般市面上這類藥品已經銷聲匿跡,需要采購的單位必須經過公安部門的審批。使用易處理、無毒性藥品已是大勢所趨。使用危害小的化學試劑,提高了實驗教學安全性,且有利于社會治安。在實驗(4)中,我們可以選擇乙酸乙酯代替乙醚萃取冰醋酸和水的混合液中的醋酸。乙醚屬于易制毒藥品,并且具有麻醉性,用乙酸乙酯代替乙醚,既能達到萃取醋酸的目的,又易于購買,對環境污染小。
(3)對反應產生的污染物進行后續處理,嚴禁向下水道傾倒。
有機化學實驗很難避免化學反應產生的污染物,尤其是有機合成實驗,為防止這類化學污染物危害生活環境,對反應產生的污染物進行后續處理已經迫在眉睫。化學污染物的處理有兩種方式,一是實驗室人員對污染物進行處理,二是采購污染物處理設備。針對基礎有機化學實驗,污染物主要來源于實驗(8)和實驗(9),一般采取方式一進行解決。乙酸乙酯的合成實驗中,可以在合成裝置后面接上尾氣吸收裝置。這樣既能使廢氣得到處理,又能增強學生的環保意識。在乙酰苯胺熔點測定實驗中,實驗結束后,我們可以將裝有乙酰苯胺的熔點管收集起來,放置于空氣中自然冷卻,經過研碎、溶解、過濾,重新收集乙酰苯胺。少量的廢棄物排放對環境污染小,但是周而復始的有機化學實驗教學會使這種污染物積少成多,為防止污染,我們不得不引起足夠重視。
2.適當增加應用型實驗和開放性實驗。
為了提高學生對基礎有機化學實驗的學習興趣,縮小學校和社會對人才培養與需求之間的差距,增強學生社會競爭力,可在實驗教學內容上增加應用型實驗和開放性實驗。阿司匹林學名乙酰水楊酸,具有解熱止痛和治療感冒的作用。增加阿司匹林的合成實驗,不僅鞏固了重結晶提純法操作,而且對于應用型人才培養起到了舉足輕重的作用。設置開放性實驗必須根據學校實驗室自身條件和學生總體素質水平展開。開放性實驗項目可包括現代有機分析儀器的操作實驗、與科研相結合的開放性實驗、[5]與校企合作項目相結合的開放性實驗。開放性實驗讓學生接觸到平常很少或者幾乎沒見過的大型儀器,極大地提高了學習積極性,很快參與到全開放實驗教學的全過程中。開放性實驗教學為學生提供了一個展示自我能力的機會和平臺,與我校的人才培養目標緊密結合。過去的實驗教學目的是培養學生的基本操作技能,驗證理論的正確性,培養學生實事求是的科學素養,這固然重要,但忽略了學生的主動性和創新性。通過增加應用型實驗和開放性實驗,能拓寬學生視野,增強學生科研創新能力,激起學生的求知欲,同時為學生學習后續專業課程打下堅實基礎。
3.開設化學實驗室安全教育課,增強師生安全意識。
隨著我國高等教育的不斷發展,化學實驗室教科研活動日趨平凡,各種實驗室安全問題日益凸顯,強化實驗室安全管理,建設教科研不斷運行及不斷創新的實驗室是高校師生不可忽視的一項重要工作。長期以來,化學實驗室安全教育一直以來沒有得到足夠重視,一般只是在學生上實驗課之前由授課老師簡單提一下,并沒有做系統、全面的講解。學生掌握的只是支離破碎的安全教育相關知識。在此境況下,開設化學實驗室安全教育課已不可或缺。化學實驗室安全教育課內容包括:①化學實驗室規則和注意事項;②各種常見的強酸、強堿、易燃、易爆、易制毒、劇毒藥品的使用方法和預防;③常見滅火器分類和使用方法;④實驗室廢液的處理;⑤外傷、化學腐蝕的預防和處理;⑥安全用電。[6]對學生實施系統性、全面性實驗室安全教育,不僅能大大提高實驗室的利用率,減少人為災害帶來的損失,而且能強化學實驗教學效果。
三、結語
我們在現有化學實驗教學框架下進行了改革,優化了實驗教學體系,學生的綜合素質得到了提高。他們基礎扎實、動手能力強,并且具有一定的開拓創新能力,得到了社會各界一致好評。在進行有機化學實驗改革的同時,還要著力促進教師團結合作,提高教師業務水平?;A有機化學實驗改革還需繼續探索,為培養出與現實接軌、社會滿意的新型人才作出貢獻。
參考文獻:
[1]楊宇嬰,王月欣,高靜.基礎有機化學實驗教學改革的探索和實踐[J].廣東化工,2011,38(10):165.
[2]汪婕.有機化學實驗教學改革探索——以安慶師范學院為例[J].考試周刊,2010(13):10-11.
[3]王敏,蔣炳英等.有機化學實驗微型法教學改革的探索[J].實驗室科學,2012,15(3):12-14.
[4]宋明芝等.有機化學實驗綠色化教學改革與實踐[J].廣東化工,2012,39(2):227-228.
【文章編號】0450-9889(2013)07B-0017-03
高中《有機化學基礎》內容繁多,知識點零散,部分學生覺得所學知識就像一盤散沙,難記、難學。另外,該選修教材中部分內容涉及大學知識,如雜化軌道知識、手性分子等,空間想象力稍差的學生學習起來感到吃力。在大學階段,很多學生剛開始學習有機化學時覺得很難適應,大多數大學教師也并不了解學生原有的知識水平以及高中有機化學知識的深度和廣度,主要根據以往的教學經驗進行教學,導致教與學的脫節?;谝陨显?,本文將高中《有機化學基礎》(人教版,2007)與大學《有機化學》(曾瓊主編.高等教育出版社.2009)的知識點進行歸納、比較,以供中學、大學教師和教學管理者參考。
一、高中《有機化學基礎》與大學《有機化學》知識點對比
由上表可見,大學與高中知識點的銜接和延伸主要表現為以下幾個方面:
(1)對有機化合物的分類和命名,大學要求更高。如第一章有機物的分類中,大學增加了雜化化合物、硝基化合物、胺、偶氮化合物、重氮化合物、硫醇、硫酚、磺酸;第三章對醇的學習,大學增加了醇的命名等。
(2)對有機物化學性質的學習,大學要求更細。如第二章烷烴的化性(氧化、熱裂、鹵代)、炔烴的化性(親電加成、水化、氧化、炔化物的生成及還原),第三章醇的性質(與活潑金屬反應,親核取代,與鹵化磷、硫酸、硝酸、磷酸等反應,脫水,氧化,催化脫氫),第四章氨基酸的性質(兩性,等電點,氨基?;?、烷基化,羧基反應,與茚三酮反應)等。
(3)大學對有機物結構特點的學習更復雜,如第一章對碳原子成鍵特點的學習,大學結合軌道重疊圖例、軌道波函數、氫分子軌道能級圖更詳細地介紹共價鍵的成鍵特點、飽和性和方向性,甲烷的SP3雜化等。
二、高中《有機化學基礎》與大學《有機化學》知識銜接的特點
從以上分析得知,高中《有機化學基礎》與大學《有機化學》知識銜接點較多,其銜接方式主要有以下幾種:
1.沉沒式。在高中教材簡單介紹而大學教材未涉及的知識的銜接方式可稱為沉沒式。《有機化學基礎》的內容編寫注重與實際生活的聯系,在資料卡片、科學視野、科學史話等板塊會補充一些生活中與化學相關的內容,這不僅增加了教材的趣味性,也使教材更有廣度。如在科學史話中介紹碳價四面體學說的創建過程,在實踐活動中介紹用粉筆分離菠菜葉中的色素的方法,介紹“西氣東輸”工程的重要性等。這些內容考試不作要求,學生淺嘗即可,卻能拓寬知識面。
2.接近式。高中有些知識點在理論解釋上已接近大學水平,但在練習上大學要求更高,這些知識的銜接方式稱為接近式?!队袡C化學基礎》作為選修教材,是對必修教材內容的補充和深化,如烷烴、烯烴、炔烴的命名,甲烷的正四面體結構,碳原子的SP3、SP2、SP雜化等,其難度已接近大學程度,將這些內容提前放在高中學習,讓學生更早了解,為大學階段的學習打下基礎。
3.生長式。在高中的基礎上進一步擴大知識點的外延,增加其內涵,使學生更全面地認識事物各方面的屬性,或進一步抽象出更為本質的屬性,這種知識銜接方式稱為生長式。如在高中通過碳原子的成鍵特點來介紹共價鍵的形成,而在大學則是結合軌道重疊圖例、軌道波函數、氫分子軌道能級圖更詳細地介紹共價鍵的成鍵特點、飽和性和方向性;在苯的同系物命名時,高中簡單介紹二甲苯的“鄰”“間”“對”的習慣命名和系統命名,大學則拓展到三甲苯的“連”“偏”“均”的習慣命名和系統命名。這樣可以使學生由分散學習上升到系統地理解所學知識的實質,以便在各種情境下都能夠靈活運用。
4.跳躍式。在大學《有機化學》教學中,有些內容是高中未曾涉及的,這些知識的銜接方式稱為跳躍式。如有機物的構象、構型,烷烴鹵代反應和烯烴反應的歷程及其規則,紅外光譜、核磁共振氫譜及質譜的解析等。這些內容使學生學得更深、更廣、更扎實。
三、高中《有機化學基礎》與大學《有機化學》銜接教學的對策
1.聯系實際,激活沉沒式知識。沉沒式知識在高中教材中所占比例少,涉及的內容只作補充性材料,對后續學習并無深遠影響,因此這部分知識在教學過程中要求很低。而大學教材缺少與生活緊密聯系的內容,學習起來稍顯枯燥,在教學過程中我們可以聯系學生的生活實際,適當補充一些趣味性知識,激活高中所學知識,以利于學生理解記憶。
2.練習鞏固,強化接近式知識。接近式知識在高中教材已作詳細介紹,但涉及的練習難度不大。在大學階段,對于接近式知識的教學,教師可采用提出問題讓學生自行復習、創設情境引導學生回憶等方法,并逐漸加大練習的難度,強化所學知識,加深理解。如學習烯烴命名時,可先讓學生回憶烯烴的命名方法,完成一些簡單的烯烴的命名,然后著重學烯烴的命名,使學生的知識在原有基礎上得到進一步發展。
3.注重本質,整合生長式知識。生長式知識在高中階段已有一定的介紹,但受到認知能力和思維特點的限制,高中學生對這些知識還不能全面理解。在大學化學教學中,教師要了解學生已有的知識水平,以學生原有的知識經驗為生長點,融入新知識,并通過列舉各種不同的實例,從不同側面進行解釋,抽象出這些知識的本質屬性,整合所學知識,形成新的知識體系。如學習單烯烴時,學生通過分析單烯烴官能團(雙鍵)的形狀及其電子云分布特點,知道烯烴容易給出電子,也就是容易被缺電子(如鹵素、路易斯酸)的物質進攻而發生親電加成反應,反應取向符合馬爾科夫尼科夫規則;但有過氧化物存在時,氫溴酸與不對稱烯烴起加成反應時,反應取向是反馬爾科夫尼科夫規則。通過這樣的對比學習,可以更全面地理解烯烴的本質。
這一模塊??贾R點有:①有機反應類型(取代反應、加成反應、消去反應、氧化反應、還原反應、聚合反應)②官能團的名稱③有機物的性質判斷④有機物的結構簡式⑤重點有機方程式的書寫(如醇的催化氧化、醇的消去反應、酯化反應等)⑥同分異構體的書寫和種類的判斷⑦簡單有機物綠色合成路線的設計和評價。
基礎決定能力,基礎決定成敗。近幾年高考命題特點是回歸基礎,回歸課本。課本是高考命題的依據,許多試題都能在課本中找到原型或“影子”。無論高考題怎么出,大部分都會落到基礎知識的考查上,那些在高考中創造奇跡的的學生,無一例外的都是基礎知識牢固、熟練、全面、扎實的學生。所以,在復習中要把主要精力投放到基礎知識、基本題型的夯實,熟練上,決不能好高騖遠,喜歡偏難怪新,浪費時間、精力、體力?!熬艑又_,起于壘土”,基礎知識既是解決問題的本源,又是能力提高的根基。
二、學會歸納,使有機化學知識系統化和條理化,形成立體的網狀知識結構
有機化學知識的脈絡非常清楚,在復習中要注意學會自己歸納,形成屬于自己的知識系統,使有機化學知識系統化和條理化。
1.以結構為主線,突出知識的內在聯系,將零散知識系統化
《有機化學基礎》涉及的有機物多,知識點多,記憶的內容多,但有機化學又有很好的內在聯系和規律,如貫穿《有機化學基礎》的一條主線是“具有相同官能團的一類有機物的性質相似”,只要我們掌握了這一規律就能“以一知十”。這就要求在復習中注意自己總結,做到事半功倍。所以第一輪復習,以官能團為主線,把有機化學知識按“脂肪烴(烷、烯、炔)芳香烴鹵代烴醇(酚)醛羧酸酯油脂糖類蛋白質高分子化合物”的順序,將各類物質的物理性質、代表物的分子式和結構簡式、主要化學性質、制取方法、來源和用途進行一次全面徹底的梳理;第二輪復習則要根據有機化學知識重點和考試熱點可以設置“物理性質與用途”、“同分異構體”、“有機反應及類型”、“有機物推斷”、“有機實驗”、“有機物計算”等大專題,再下設“燃燒規律及其應用”、“能與氫氣、氫氧化鈉溶液、溴水、酸性高錳酸鉀溶液、銀氨溶液、新制氫氧化銅懸濁液反應的物質小結”“有機反應類型”、“高分子與單體”、“脫水方式歸納”等小專題。
打破章節之間、無機與有機之間的限制,進行學科內綜合復習,將知識系統化、條理化。有機化學知識點較多,在復習中通過分析對比、前后聯系、綜合歸納,把分散的知識系統化、條理化、網絡化。
2.歸納零星知識,將分散的知識條理化
一些有機物的物理性質,一些有機實驗知識在講評練習時組織討論,總結出易理解易記憶的一些經驗規律,可幫助學生記憶。利用有機反應類型為專題將知識系統化,歸納出何種有機物能發生相關反應,并且寫出典型的化學反應方程式等。
三、突破信息,加強推斷題訓練
在有機化學復習中,特別要重視對高考有機化學信息題進行專題研究,學會對題給信息進行吸收處理的能力。通過典型例題,理解和掌握信息加工的要點,能自如地進行吸收處理,去偽求真、去繁求簡、去輔求主,使問題得到解決,達到訓練和發展思維的目的。要重視對有機化學推斷題進行研究,在“如何選準突破口”、“如何推理,找出頭緒”、“如何順藤摸瓜”等方面進行訓練,學會把握題給“四類信息”(反應信息、結構信息、數據信息和隱含信息),去偽求真、去繁求簡,做到整理信息、邏輯論證、得出結論、正確表達。加強思維能力的訓練,強化信息的整理,提高邏輯推理能力,最后達到快速準確地解題。
推斷題的解題思路為:認真讀題,審清題意,采集信息,積極思考。抓住特征條件,從中找出突破口,再從突破口向外發散,通過順推法、逆推法、順逆綜合法、假設法、知識遷移法得出結論,最后作全面檢查,驗證結論是否符合題意,概括起來就是“審、破、推、答”四個字。同時在復習過程中要適度關注新科技成果及日常生活實際中化學問題,將最新的科研成果作為命題素材,考查課本基礎知識和基本技能,是高考命題常見的形式。
有機化學是化學四大基礎課之一,在大學化學課程中占據重要地位。有機化學課程的特點是各章的知識點既具有一定的關聯度,又有相對的獨立性。高等院校開設有機化學的學時是有限的,而課程的內容卻在日益膨脹,學生在學習過程中普遍感覺到內容繁雜,難以完全掌握。教師既要完成教學計劃、保證教學質量,又要重視學生素質的培養和創新能力的提高,因此教師要不斷更新教學理念,在教學手段與方法等方面進行大膽的改革與創新,切實發揮教師在教學中的主導作用。筆者結合教學工作,從四個方面探討了有機化學教學中的新理念和相應的實踐方案:
一、學會學習
一般院校開設有機化學都在64―72學時之間,最多也就128學時。每次教學都非常緊張:教師不停地講,學生不停地記筆記。有機化學課程體系龐大,教師本人尚且需要不斷地學習、補充和更新,常感到學無止境,更不可能在有限的課時內教會學生所有的知識點。筆者在教學中貫徹這樣一個理念:以有機化學課本為載體,教會學生學習有機化學的方法,學會學習。
艾賓浩斯提出的遺忘規律告訴我們:在學習識記完某一知識后,遺忘就開始發生,尤其在起始階段遺忘的速度較快。這就要求在學習完某項內容后應及時復習,在未等記憶的內容遺忘掉之前就再次復習,這樣只需要花費很少的時間就能復習鞏固一次。如果等所學的內容全忘了之后才去復習,就等于重新學習一次,此時所花費的時間就比較多,學習的效率就比較低。從課程開設之初,筆者就告訴學生這條遺忘規律,讓學生及時復習,做到事半功倍。
針對知識點多的特點,筆者要求學生在學完每一章內容后,將其中的主要內容和重點難點總結成為一頁紙,這樣在復習時只需看一頁紙,花費時間比翻閱幾十頁的課本要大大減少,學生復習時的興趣高,有耐心進行多次復習。這種把書讀薄的“紙效應”能將十幾章的厚厚的一本書變為十幾頁紙,極大地提高學習效率。
二、實踐反哺教學
在有機化學教學過程中,教師若僅僅根據書本講授知識點,不僅課堂氣氛會比較沉悶,學生對化學反應方程式也只能膚淺認知,枯燥記憶。教師若能緊密結合教學內容,提出一些與生產生活實際密切關聯的化學問題,或者結合自己的科研實踐,積極創設開放的教學情景,將會誘發學生的探索研究動機,調動學生積極地將理論知識運用于實踐的激情,從而進一步加強學習效果。
筆者在講授“氯仿的毒性”時,讓學生回憶電影《金剛》中的強壯的大猩猩如何被捕獲;在講授“醚鍵在酸性條件下斷裂”時,舉例讓學生思考“采用氯亞甲基化反應制備9,10-二氯亞甲基蒽時,1,4-二氧六環是良好的溶劑,但為什么反應后溶劑無法回收”;在講述“含碳碳雙鍵共軛體系的有機分子在材料領域的應用”時,筆者拿出剛從實驗室合成的具有超強藍綠色熒光材料以及發表的關于非線性激光材料的論文;在講授“Vilsmier反應制備芳香醛”時,以自己曾經實驗失敗長達半個月的親身經歷告訴學生其中的堿中和步驟要注意的一些操作細節。
這些來源于教師親身實踐的知識讓學生能真切地感受到所學知識離自己不遠,所講解的知識點不再是空洞的文字或圖表,會讓學生記憶更深刻,理解更透徹。如果教師的科研實踐經歷足夠豐富,學生還會從簡單崇拜轉變為努力學習。
三、課堂PK
課堂教學一般都是教師站在講臺上講,學生在下面聽。大學課堂每堂課知識容量大,學生要非常集中注意力,緊跟教師的思維和節奏,才能掌握盡可能多的知識點。但對于那些自控能力差、注意力難以持久的學生來說,在課堂上聽課的興趣不強,積極性不高,難免就會上課時處理雜事,教學效果差。如果此時采取一些生動活潑的方式來激發學生的學習興趣,抓住學生的注意力,吸引到課堂的學習上來,就會大大提高教學質量。筆者在課堂上經常開展“課堂大PK”,把一些需要講述的知識點提前糅合成一道綜合習題,讓學生帶著問題去自學,然后在課堂上選出男女學生代表各一名,在黑板上展示自己的答案,其他男生女生可以作為親友團,在規定的時間內幫助自己的代表完善答案,最后由教師當嘉賓評委、學生做觀眾評委來評判勝負。這樣的活動不僅可以全民參與,帶動整體學習興趣,還可以讓教師了解學生的知識點掌握情況及綜合運用能力。如在講授“羧酸的合成”之前,筆者讓學生設計由苯合成苯甲酸,得到越多的合理的方案者勝出,結果得到了圖一所示的20多種合成路線。這次課堂PK不僅使得教師可以免講此節內容,而且學生課堂知識的掌握程度也好。
四、繪制有機八卦圖
有機化學知識點繁多,官能團之間的相互轉化是教學的重點,也是學生學習的難點。在教學中發現很多學生在理解合成路線時,如果順著路線方向講解,每一個步驟都能很好地理解,但是在逆推路線圖時,對于選擇什么樣反應原料和反應條件,以及經過什么樣的中間產物時很是迷茫,往往不知如何下手,特別對于一個需要采用較多步驟來合成的目標分子,常常會手足無措。針對這種情況,筆者在上課時教導學生思考一個有機物如何制備,如何衍變成新化合物,學會經常思考“從哪里來,到哪里去”,久之學生的路線設計水平有了一個“頓悟”式的提高。筆者設計了一個“有機八卦圖”的模型(見圖二)來幫助學生較快地掌握:將有機官能團之間的相互轉化用一個八卦的形象表示出來,讓學生在平時的學習中積累相互轉變的反應方程式,用數字標在相應的箭頭上,并將之作為一個“卦相”來闡述,這樣在以后的設計路線中就可以利用這些卦相來推演了。學生們對于編制自己的“有機八卦圖”興趣很高,有的學生還在積極地將之用電腦編程,以便日后可以快速檢索。
結語
通過將這些教育理念和方法貫徹到平時的教學中,學生學習有機化學的積極性普遍提高,知識的綜合運用能力增強,創新思維得到了良好訓練。五年來學生的教學滿意度都在90%以上,教學實踐取得了良好效果。
參考文獻:
[1]陳琦.教育心理學[M].高等教育出版社,2005.
一、有機化學接觸的時間短
從初中三年級開始學習化學以來,除了在必修二中有一個單元的有機教學內容外,學生學習的都是無機的內容,對于無機化學的學習的基本思路、方法都已經習慣了。打個比方,無機化學就像是一熟人,哪怕換了件衣服或發型,見了自然熟悉親切;而有機化學則是一陌生人,來自另一個星球,學生心理上會有些排斥。
二、有機化學學習的時間緊,大多內容復雜繁多
有機化學基礎是普通高中化學的選修模塊,在人教版教材中有以下內容:
引言
第一章 認識有機化合物
第二章 烴和鹵代烴
第三章 烴的含氧衍生物
第四章 生命中的基礎有機化學物質
第五章 進入有機合成高分子化合物的時代
結束語 有機化學與可持續發展
首先,物質種類多。就烴這一部分就涉及烷烴、烯烴、芳香烴。其次,概念、反應類型、有機物實驗方法以及物理上的光譜分析較復雜。在一個學期的時間里要學習內容繁多的一本教材確實不太容易。
三、必修2有機部分的教材編排不夠合理
個人認為,必修2有機部分應該是選5的一個鋪墊和預熱。但必修2第3章里有機內容基本上是以常識性知識和典型物質為主,編排過于單薄而且不成系統,沒有涉及類的思想。物質之間也難以連成線、形成面,缺乏對有機物學習思想的滲透,學生只能死記硬背,弱化了鋪墊和啟下的這種功能。
那么,怎樣使學生喜歡上有機化學基礎且學得輕松呢?筆者認為應該從兩個方面著手。學習是教師的導和學生的學和諧共生的一種活動。
(一)教得得法,教得有趣
興趣是最好的老師。哪怕學生有畏懼情緒,只要教師能激發學生的興趣,學生自然能夠迎難而上,問題自然迎刃而解了。
1.整合教材,合理利用化學實驗
有機化學基礎中設計了大量的教學實驗,都有非常明顯的現象,對提升學生的興趣有很好的幫助。
2.教材里的資料卡片、科學探究、科學視野可以通過學生自學、小組討論、小組活動等不同形式完成,并對學生的表現做出及時的評價和鼓勵
3.人文思想的滲透讓有機化學更有生機活力
有機化學基礎中有大量的化學史和化學趣事,在教學中巧妙地運用可謂是一舉數得。如苯的結構的發現等。
4.精確把握教材的深廣度
傳統的化學教學觀念是“嚴格按課標要求,不越雷池半步”“不越位,不拔高”“只用減法,不用加法”。教師在實施具體的教學時應把教學側重點從對知識點的深挖、遷移和拓展層面,轉移到通過化學基本知識的學習,使學生體驗科學研究的過程,不增加學習難度。
5.教給學生學習方法
有機化學強調從典型到一般,結構決定性質,遷移發散的思想。
(二)學得巧妙,學得高效
1.掌握學習有機的基本方法
有機物種類繁多,在學習的過程中依據每類有機物的結構、性質以及結構與性質間的關系,分類歸納每類有機物的通式和通性。如在“烴的衍生物”一章中,知識是以官能團為主線展開的,所以在學習衍生物時,要首先抓住官能團的結構特點去推斷衍生物的特性,再由性質進一步驗證其結構,充分認識到結構決定性質的辯證關系。聯系結構,記清性質。對比種類,記準性質。舉一反三,用活性質。其次通過實驗加深對這一類有機物性質的理解。
2.后續知識要及時與前面相關知識聯系,使內容結構化
學會對知識進行總結整理是高效學習必不可少的重要環節。比如,使酸性KMnO4溶液褪色的有機物種類有哪些?等質量或等物質的量烴燃燒耗氧量問題,水浴加熱的實驗有哪些?溫度計使用等。要不時總結匯編以提高學習效率。
人本主義學習理論指導下高校有機化學實驗教學中“小組合作”與“問題探究”模式人本主義學習理論強調人在學習中的自主地位,強調學習中的情感因素,并試圖將情感和認知因素在學習中結合起來。因此,在教學中應充分考慮學習者的主體地位,調動其主動參與學習過程的積極性。[6]
有機化學實驗教學“小組合作”模式目前,有機化學實驗開始前由學生預習,書寫預習報告,教師檢查,大部分學生只是對書本內容進行摘抄沒有思考,有的學生甚至并不預習。為了讓學生真正做到在做中學,學會自主學習,我們可以嘗試小組討論的方法進行實驗預習。合作學習是指學生為了完成共同的任務,有明確的責任分工的互學習。合作學習鼓勵學生為集體的利益和個人的利益而一起工作,在完成共同任務的過程中實現自己的理想。[7]首先,根據學生的性格特點與學生特長對班級進行分組,每組成員明確分工,形成合作小組。其次,實驗前,由教師將實驗任務包括實驗目標,實驗參考資料,提供的藥品、儀器,實驗地點、時間等通知學生小組組長,由組長帶領組員進行資料查閱進行討論,完成預習報告,預習報告應包括實驗步驟,每一步預期目標以及實驗裝置圖。完成后交給教師,由教師審閱彌補不足。再次,實驗課過程,教師進行指導包括:實驗流程、藥品用量規定以及產物檢查回收要求,實驗中可能出現的問題、危險等。一小組為一排進行實驗,允許過程中討論,教師對學生的實驗操作進行個別點撥,及時糾正錯誤。教師對于實驗成功的小組,檢查產品并給予評價;對于實驗失敗的小組找出失敗原因并給予糾正。最后,實驗結束后,小組成員獨立完成實驗報告以后,進行小組討論完成實驗反思,反思內容包括實驗收獲,實驗中遇到的問題困惑。教師集中學生對實驗操作,實驗反思進行評價。有機化學實驗教學采用“小組討論”的模式,可以有效的提高有機化學實驗學生的自主性與主動性。充分發揮學生主觀能動性,有利于學生理解有機化學原理,培養學生對于知識的運用能力,激發學生創造性,讓學生在實驗中收獲成就感與自信心。
有機化學實驗教學“探究”模式當今世界科技迅猛發展,有機化學作為化學學科中最活躍的領域,發展非常迅速,在這樣的背景下,學生一味拘泥于實驗課本中的實驗內容是非常不利于學生創造性發展的。學生步入社會或者進入更高領域學習就會發現,課本中的內容遠遠不能滿足現實的要求。因此,啟發學生的創造性,提前讓學生體驗研發或者科研過程是非常有必要的?;A教育課程改革中探究式教學模式頗具借鑒作用。探究式教學是在教師的啟發誘導下,以學生獨立自主學習和合作討論為前提,以現行教材為基本探究內容,以學生周圍世界和生活實際為參照對象,為學生提供充分自由表達、質疑、探索、討論問題的機會,讓學生通過個人、小組、集體等多種解難釋疑嘗試活動,將自己所學知識應用于解決實際問題的一種教學形式。[8]在有機化學實驗教學過程中,以一學期為一個活動周期,學生以小組申報與生活有關并且以有機化學方法來解決的課題以及申請理由,教師對學生的課題意義及可行性進行評價和修改,每周定時開放實驗室,由學生小組進行實驗探究,教師可以提供咨詢和幫助。教師定期對小組研究進程進行跟蹤評價。學期末,以小組為單位進行匯報,總結與評價。這種探究學習模式,有助于學生主體性的發揮,同時讓學生在本科階段就能體驗到科研的成就感與樂趣。
中圖分類號:G633文獻標識碼:A文章編號:1003-2851(2010)08-0023-03
美國未來學家阿布文.托夫勒曾經說過:“未來的文盲不是目不識丁的人,而是不知道如何學習的人”。可見,學會學習是每一個現代公民必備的基本素質之一。目前,我們的基礎教育正在進行新一輪的課程改革,新的學習方式的核心就是自主學習、合作學習和探究學習。要提倡素質教育就必須倡導和培養學生自主學習的能力,而課堂教學是實施素質教育的主陣地,那么,怎樣結合學科教學培養學生的自主學習能力呢?下面談談本人在有機化學基礎教學中的一些做法。
一、搜集信息能力的培養
一個人的時間和精力是有限的,一個人的知識儲備量也是有限的。因此,在當今這個信息迅猛發展的時代,教師要培養學生自主學習的能力,先得培養學生搜集信息的能力。
1.培養學生勤查字典
有機化學基礎是高中化學課程的一個重要模塊,在學習過程中總會碰到一些生字,如果一帶而過,不認識的字會越來越多,不理解的內容也會越來越多。怎么辦呢?在開學時就要求學生準備一本精巧的筆記本,專門收集生字,把平時碰到的生字逐一記錄在里面,有時間的話當場查字典,沒有時間的話先記錄下來,等到以后有時間再補查。欠而欠之,偶而翻翻,你會發現你不認識的字卻越來越少。下面是學習有機化學基礎時安排學生查的字:
(1)烴tīng:有機化學上碳氫化合物的總稱
烷wán:有機化學中,分子式可以用CnH2n+2表示的一類化合物
烯xī: 有機化學中,分子式可以用CnH2n表示的一類化合物
炔quē: 有機化學中,分子式可以用CnH2n-2表示的一類化合物
(2)衍生物(yǎnshēngwù):較簡單的化合物中的原子或原子團被其他原子或原子團置換而生成的較復雜的化合物
羥基(qiǎngjī):就是氫氧基(-OH)
羧(suō):有機化合物中含碳、氫、氧(-COOH)的基叫羧基
羰(tāng):羰基,有機化合物中含碳和氧的基,也叫碳氧基
(3)醛(quán):有機化合物的一類,通式R-CHO
醚(mí):有機化合物的一類,通式R-O-R’
酮(tòng):有機化合物的一類,通式R-CO-R’
(4)酯(zhǐ): 有機化合物的一類,通式R-COO-R’
脂(zhī):動物體內或油料植物種子內的油質
(5)磷(lí):一種非金屬元素,符號P,常見的有兩種:紅磷和白磷(也叫黃磷)
膦(lì):磷化氫(PH3)分子中的氫原子,部分或全部被烴基取代而形成的有機化合物的總稱
(6)氰(qíng):一種碳和氮的化合物,分子式為(CN)2,無色的氣體,有杏仁味。性很毒,燃燒時發紅紫色火焰
腈(jīng): 有機化合物的一類,通式R-CN,無色的液體或固體,有特殊的氣味,遇酸或堿就分解
(7)氨(ān):一種無機化合物,分子式NH3,是無色而有劇臭的氣體
銨(ǎn):銨根,化學中一種陽性復根,以NH4+表示,在化合物中的地位相當于金屬離子
胺(àn):有機化學中,氨的氫原子被烴基代替所成的化合物,通式是R-NH2
(8)戍(shù):軍隊防守
戌(xū):地支的第十一位
戊(wù):天干的第五位,用做順序的第五
(9)己(jǐ):自己,對人稱本身;天干的第六位
巳(sì):地支的第六位
已(yǐ):止,罷了;已經,已然;后來,表過去
以上這些字,如果不去認真地查查字典,不去認真地記憶和理解,不要說學生有些不會念,會念的也念錯了;就是在平時很多的縣市級教研活動中,都有很多開課老師念錯了。比如:把酯念成脂、氰與腈念成青、銨與胺念成氨等等。實際上要求學生查字典的過程,就是一次小小的自主學習的過程。
2.培養學生學會查閱資料
普通高中化學課程理念指出:“從學生已有的經驗和將要經歷的社會生活實際出發,幫助學生認識化學與人類生活的密切聯系,關注人類面臨的與化學相關的社會問題,培養學生的社會責任感,參與意識和決策能力”。遵循這一理念,每上完一個專題就布置幾個相關的研究性學習課題,每個同學選擇一個課題,選擇相同課題的同學組成一個小組協同研究。比如當學生做到下面這道題時:嗎啡和海洛因都是嚴格禁止的,嗎啡分子含碳71.58%、氫6.67%、氮4.91%,其余為氧元素。已知嗎啡的相對分子質量不超過300,嗎啡的二乙酸酯就是海洛因。試求:
嗎啡的相對分子質量_______________嗎啡的化學式_______________
海洛因的相對分子質量_____________海洛因的化學式_____________
學過有機物化學式的確定方法以后,學生解答這樣的問題是輕而易舉的。但老師的任務不僅僅是教給學生知識,還要培養學生各方面的能力,更要教會學生如何做人?目前,禁毒是全社會都應關心的工作,預防孩子吸毒是天下家長、社會的一個關注點。據此擬就一個小專題《認識、遠離》,讓課題組組長把該組分成四小組,每組分發事先準備好的問題 :(1)的種類有哪些?從顏色、狀態、俗名、化學式、結構簡式、可能有的化學性質認識這些。(2)對人體的健康有什么危害?對社會又有什么影響?(3)了解我國吸毒人員的年齡分布(4)目前常用的戒毒方法有哪些?要求該組學生利用一星期的課余時間跑圖書館、上網查閱有關資料,然后小組匯總。給出一節靜校課的時間,由課題組組長主持,小組代表發言交流。這樣學生在不知不覺中學會了調查研究的方法,不僅培養了學生查閱資料的能力,又鍛煉了學生獨立解決問題和發現問題的能力。
3.培養學生學會做實驗
化學離不開實驗?;瘜W概念、原理和規律大多是由實驗推導和論證的,實驗有助于加深學生對化學概念、原理、規律的理解,也有助于培養學生的科學態度和創新精神。實驗能力是從事科學探究的基礎。每年的高考中都有一道大題目是實驗題,因為實驗題既能考查學生的自學能力,提取信息的能力,邏輯思維能力,又能考查學生的實踐運用能力和創新能力,還能考查科學語言的表述能力。因此,培養學生學會做實驗是相當必要的。雖然我們學?;瘜W實驗室的硬件設施不是很好,但還能做一些基礎的、簡單的化學實驗。作為化學老師,不能貪圖自己方便,把學生的活動與探究實驗都設計成上課的講實驗,應該盡可能的為學生創造條件,把學校條件允許、簡單易行、現象明顯的化學實驗安排學生去化學實驗室進行分組實驗。例如:葡萄糖的銀鏡反應、油脂的皂化反應、淀粉遇碘變藍色等等,讓學生親身感受整個實驗的過程,這樣做的結果是:不僅讓學生掌握了知識,了解了物質在工農業生產和日常生活中的用途,提高了實驗能力,還大大激發了學生學習化學的興趣。
二、自學能力的培養
我們先來分析一下2008年高考理綜卷,化學部分總分108分,其中有機化學是22分,占20.37%;具體題目如下:
2008年理綜第8題(6分):下列各組物質不屬于同分異構體的
是()
A.2,2-二甲基丙醇和2-甲基丁醇 B.鄰氯甲苯和對氯甲苯
C.2-甲基丁烷和戊烷D.甲基丙烯酸和甲酸丙酯
2008年理綜第29題(16分):A、B、C、D、E、F和G都是有機化合物,它們的關系如下:1A在硫酸、加熱的條件下生成C和D ;2B在硫酸、加熱的條件下生成E和F;3D和F在濃硫酸、加熱的條件下 生成G(C7H14O2)
(1)化合物C的分子式是C7H8O,C遇氯化鐵溶液顯紫色,C與溴水反應生成的一溴代物只有兩種,則C的結構簡式為_____________
(2)D為一直鏈化合物,其相對分子質量比化合物C的小20,它能跟碳酸氫鈉反應放出二氧化碳,則D分子式為______________,D具有的官能團是____________
(3)反應1的化學方程式是__________________________
(4)芳香化合物B是與A具有相同官能團的A的同分異構體,通過反應2化合物B能生成E和F,F可能的結構簡式是____________________
(5)E的結構簡式是___________________
面對這兩題,如果學生不具備一定的自學能力,是很難得到這22分的。所謂自學能力就是學生在已有知識和技能的基礎上,運用科學方法以及它的程序化步驟,獲得新的知識和技能中所表現出來的能力。具體包括:獨立閱讀能力、組織學習能力、搜集資料、復習概括所學知識的能力、對學習自我檢查、自我監督能力以及運用知識解決問題的能力等等。培養自學能力,首先要培養學生的閱讀能力。學生閱讀能力的培養,有賴于平時教學中的形成,在復習中進一步強化和提高。因此,教師在教學過程中,要把足夠的時間和空間留給學生,讓學生通過閱讀課文,能用化學用語來描述物質的性質、用途、制法等,能理解化學概念、原理,能用自己語言來表述并舉例說明,能看懂實驗圖(包括各種圖、照片等),能讀懂各種表格中的各類數據,能讀懂教材中提供的資料、閱讀材料、選學等內容,并從中吸收豐富的素質教育的營養元素。
自學能力的培養重點是培養學生處理信息的能力。第一學會正確識別信息,尤其是關鍵信息,迅速抓住關鍵信息相關的知識,排除無用信息的干擾;第二是培養學生對信息綜合分析的能力,尤其是對隱含在直接信息中的間接信息的處理,要求學生有較強的分析、綜合、判斷比較、演繹推理能力;第三是培養學生的應用信息能力,培養學生的知識遷移能力,使學生通過比較,概括新舊信息的共同要素,不斷進行新舊比較,尋找新的聯系,促進應用信息能力的發展。自學能力的培養要充分利用例題教學和講評。在有機化學的教學中,選擇典型的信息題,將題目中的“原型”呈現給學生,讓學生尋找題中所提供的信息,聯系已有知識,分析解題思路,然后循思設疑、創設情景、展示解題的全過程,在解題目的關鍵處巧妙點撥,使學生有茅塞頓開之感。自學能力的形成還要加強習題訓練。使學生通過練結出解題的一般方法和規律,并能運用所得的規律進行推理和創新。同時通過強化訓練,使學生熟悉各種題型的信息題,減少對這類題目的陌生感,不至于遇到類似題目時望而生畏。比如有機物分子的共直線共平面的題目,如果學生掌握了甲烷的正四面體結構,其中最多三個原子共平面;乙烯的六個原子共平面;乙炔的四個原子共直線;苯的十二個原子共平面,四個原子共直線;甲醛的四個原子共平面等知識,那么學生遇到類似的題目,就能應付自如。
三、歸納總結能力的培養
所謂歸納總結,就是對前一階段工作或學習進行回顧、檢查,從中找出經驗和教訓,獲得規律性的認識,以便指導今后實踐的一種事務文書。有機化學的知識是進行分散教學的,因此上完所有內容后,完全有必要對這些零星知識、分散知識進行條理化、網絡化、系統化。下面是學生整理出來的部分內容:
有機物組成的表示方法:分子式、電子式、結構式、結構簡式、最簡式(實驗式)、碳架式、鍵線式、楔形式、通式、球棍模型、比例模型
同分異構現象:碳鏈異構、位置異構、官能團異構、順反異構、對映異構
官能團:碳碳雙鍵、碳碳叁鍵、羥基、醛基、羧基、酯基、鹵原子
五同:同位素、同素異形體、同系物、同分異構體、同種物質
物理性質:常溫下呈氣態---C1-4的烴、一氯甲烷、甲醛、新戊烷
有香氣味的---苯、甲苯、乙醇、乙酸乙酯
易溶于水的---低級的醇、醛、羧酸
不溶于水比水輕的液態物質---苯、甲苯、乙酸乙酯、液態的烴
不溶于水比水重的液態物質---溴苯、硝基苯、溴乙烷、四氯化碳
有機反應類型:取代反應(鹵代、硝化、磺化、水解、酯化)、加成反應、消去反應、氧化反應(燃燒、酸性高錳酸鉀溶液褪色、醇氧化為醛或酮、醛氧化為羧酸)、還原反應、加聚反應、縮聚反應、裂化反應、裂解反應
一些重要的化學性質:能使溴水褪色――不飽和烴及其衍生物、苯酚及其同系物、含醛基的有機物、裂化氣、裂解氣、天然橡膠
能使酸性高錳酸鉀溶液褪色――不飽和烴及其衍生物、苯的同系物、含醛基的有機物、還原性糖、酚類、裂化氣、裂解氣、天然橡膠
能與金屬鈉反應――醇、酚、羧酸
能與氫氧化鈉溶液反應――發生中和反應的酚和羧酸
發生水解反應的鹵代烴和酯類
能與碳酸氫鈉溶液反應――羧酸
能發生銀鏡反應――醛、甲酸、甲酸鹽、甲酸某酯、葡萄糖、麥芽糖
能發生顯色反應――苯酚氧化(粉紅色)、苯酚遇氯化鐵溶液(紫色)、多元醇與新制氫氧化銅(絳藍色)、濃硝酸與蛋白質(黃色)、淀粉遇碘單質(藍色)
一些有機實驗知識:
物質的制備――乙烯、溴苯、硝基苯、溴乙烷、乙酸乙酯、石油蒸餾
操作要領――水浴加熱:銀鏡反應、硝基苯制備、乙酸乙酯水解、蔗糖水解、纖維素水解
溫度計水銀球位置:制乙烯在反應液中、制硝基苯在水浴中、石油蒸餾在支管口處
導管冷凝回流:制溴苯(冷凝管)、制硝基苯、制乙酸乙酯、石油蒸餾(冷凝管)
防倒吸:制溴苯、制乙酸乙酯
分離提純方法:萃取、分液、蒸餾、洗氣、鹽析
鑒別方法:溴水、酸性高錳酸鉀溶液、金屬鈉、新制的氫氧化銅懸濁液、銀氨溶液、指示劑、氯化鐵溶液、碘水
此外,象有機物間的相互轉化、醇醛羧酸連續氧化的三大特點、相對分子質量相等的醇與羧酸所具有的條件等等,學生通過這一系列的歸納總結,加深了學生對所學知識的理解,進一步培養了學生自主學習的能力。
總之,自主學習是一種新的有效的學習方式,重在探索、貴在引導。自主學習為學生創造了一個動手、動腦、探索研究的平臺,給了學生展示自我的機會;學生在這一過程中認識自我、發展自我,使自己真正成為學習的主人。充分體現了“教師的‘導’完全為學生的‘學’服務”這一現代教學思想,同時將學生的認知活動與學生的非智力因素(興趣、情感、動機等)緊緊地聯系起來,培養了學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流和合作的能力,不僅有利于提高學生的在校學習成績,而且是學生終身學習和畢生發展的基礎。
參考文獻
[1] 吳景環.化學教學中自主學習能力培養的探究.中學化學,2006,(2):4
[2] 陳建華.新課標下化學自主研究性學習-社會化大平臺的建構.中學化學教學參考,2006,(6):46-48
(2)、乙酸乙酯的水解
(3)苯的硝化
(4)糖的水解
(5)、酚醛樹脂的制取
(6)固體溶解度的測定
凡是在不高于100℃的條件下反應,均可用水浴加熱,其優點:溫度變化平穩,不會大起大落,有利于反應的進行。
2.需用溫度計的實驗有:
(1)、實驗室制乙烯(170℃)
(2)、蒸餾
(3)、固體溶解度的測定
(4)、乙酸乙酯的水解(70-80℃)
(5)、中和熱的測定
(6)制硝基苯(50-60℃)
〔說明〕:
(1)凡需要準確控制溫度者均需用溫度計。
(2)注意溫度計水銀球的位置。
3.能與na反應的有機物有:醇、酚、羧酸等--凡含羥基的化合物。
4.能發生銀鏡反應的物質有:
醛、甲酸、甲酸鹽、甲酸酯、葡萄糖、麥芽糖--凡含醛基的物質。
5.能使高錳酸鉀酸性溶液褪色的物質有:
(1)含有碳碳雙鍵、碳碳叁鍵的烴和烴的衍生物、苯的同系物
(2)含有羥基的化合物如醇和酚類物質
(3)含有醛基的化合物
(4)具有還原性的無機物(如so2、feso4、ki、hcl、h2o2等)
6.能使溴水褪色的物質有:
(1)含有碳碳雙鍵和碳碳叁鍵的烴和烴的衍生物(加成)
(2)苯酚等酚類物質(取代)
(3)含醛基物質(氧化)
(4)堿性物質(如naoh、na2co3)(氧化還原――歧化反應)
(5)較強的無機還原劑(如so2、ki、feso4等)(氧化)
(6)有機溶劑(如苯和苯的同系物、四氯甲烷、汽油、已烷等,屬于萃取,使水層褪色而有機層呈橙紅色。)
7.密度比水大的液體有機物有:溴乙烷、溴苯、硝基苯、四氯化碳等。
8、密度比水小的液體有機物有:烴、大多數酯、一氯烷烴。
9.能發生水解反應的物質有鹵代烴、酯(油脂)、二糖、多糖、蛋白質(肽)、鹽。
10.不溶于水的有機物有:烴、鹵代烴、酯、淀粉、纖維素
11.常溫下為氣體的有機物有:分子中含有碳原子數小于或等于4的烴(新戊烷例外)、一氯甲烷、甲醛。
12.濃硫酸、加熱條件下發生的反應有:
苯及苯的同系物的硝化、磺化、醇的脫水反應、酯化反應、纖維素的水解
13.能被氧化的物質有:
含有碳碳雙鍵或碳碳叁鍵的不飽和化合物(kmno4)、苯的同系物、醇、醛、酚。
大多數有機物都可以燃燒,燃燒都是被氧氣氧化。
14.顯酸性的有機物有:含有酚羥基和羧基的化合物。
15.能使蛋白質變性的物質有:強酸、強堿、重金屬鹽、甲醛、苯酚、強氧化劑、濃的酒精、雙氧水、碘酒、三氯乙酸等。
16.既能與酸又能與堿反應的有機物:具有酸、堿雙官能團的有機物(氨基酸、蛋白質等)
17.能與naoh溶液發生反應的有機物:
(1)酚:
(2)羧酸:
(3)鹵代烴(水溶液:水解;醇溶液:消去)
(4)酯:(水解,不加熱反應慢,加熱反應快)
(5)蛋白質(水解)
18、有明顯顏色變化的有機反應:
(1)苯酚與三氯化鐵溶液反應呈紫色;
(2)kmno4酸性溶液的褪色;
一、做好化學實驗,實施有效教學
學生對化學科目的興趣直接影響到他們的學習效率。作為一種無形的學習動力,教師應該把提高學生學習化學的興趣作為化學有效教學的一個重要途徑。托爾斯泰曾經說過:“成功的教學,所需的不是強制,而是激發學生學習的興趣。”作為教師,我們應想方設法將興趣教學滲透到化學教學中去,讓學生既感受到學習的動力又享受學習的快樂。從而實現有效教學,高效課堂。在課堂中,教師充滿激情地用生動、形象、幽默的語言進行教學,可點燃學生的興奮點,使學生對化學知識產生興趣,增強學習的內在驅動力,可有效提高課堂效率。例如,在對取代反應、加成反應的概念進行講解時可用“一上一下,有進有出”“只進不出”這樣一些詞語形象地描述取代反應的特點。這種形象的、富有感染力的語言使得原本枯燥的教學過程變得生動有趣,使得難以理解的概念變得淺顯易懂,在活躍課堂氣氛的同時又使學生對知識產生濃厚的興趣,加深了對有機化學概念、規律的理解。
化學是一門以實驗為基礎的學科。合理的實驗教學不僅能激發學生學習的積極性,還能培養和鍛煉其思考問題、分析問題和解決問題的能力。對于簡單易做的實驗在條件許可的情況下,教師應讓學生親自去做(如乙醇、苯等有機物的性質等實驗),也可由教師課堂演示;對于較復雜的實驗,教師可通過視頻呈現(如甲烷的取代反應等實驗)。在有機化學教學中的探究性實驗有助于學生更好地掌握物質的性質,教師可以根據教學內容的性質和教學目標的需求設計合理的探究性實驗來組織課堂教學(如可讓學生進行苯酚與濃溴水的實驗,看到濃溴水褪色且有白色沉淀現象產生再引出問題:苯酚與濃溴水發生的是加成反應還是取代反應,如何設計實驗加以證明?最后通過實驗得出結論:酚羥基對苯環的影響使苯環上的氫原子變得更活潑,易被溴取代)。
二、運用現代技術,促進有效教學
傳統化學教學中,由于知識點較多且零散、板書多、容量少、課時拖延,使得課堂教學死氣沉沉、缺乏活力,導致效率低下。如今,多媒體教學輔助技術的快速發展使得枯燥乏味的講課轉變為將圖片、文字、聲音等有機組合在一起的授課過程?;瘜W課堂從靜態變為了動態,從抽象變 為了具體,更生動、更形象、更直觀地從不同方面對學生進行了感官刺激,激發了學生的學習興趣。同時又在潛移默化中讓學生學習到了新的知識,使有機化學知識中一些難以理解的反應機理變得直觀易懂。此外,多媒體技術在有機物空間構型、原子的共平面等問題中的用處很多,例如CH1空間構型為正四面體結構,僅從書本、圖片、模型中很多同學不一定能看出來,但利用多媒體動畫將空間結構中的幾個原子連起來,學生一下子就明白了。
分子結構模型在有機化學知識的學習中也有著重要的作用,可以培養學生的空間想象能力。有些立體感很強的有機結構可利用球棍模型幫助學生了解分子的立體結構和原子的相對位置;在同分異構體教學中也可利用模型讓學生親手操作,了解書寫同分異構體的一般規律。這種看得到摸得著的直觀的教學手段更能激發學生的學習興趣,提升學習效率。
公辦院校的有機化學實驗教學內容一般包括有機化學實驗基礎知識、基本操作、合成實驗及性質實驗四大部分,用48~64學時完成教學任務[2-3],其中重點院校的綜合性實驗和設計性實驗逐漸受到重視,占總學時比例逐年提高,旨在培養研究性、創新型人才[4]。本校有機化學實驗教學時數為24學時,培養目標為應用型人才,且單獨開設了崗位需求較為廣泛的儀器分析實驗,有機化學實驗教學重點放在實驗操作技能及其綜合應用。學生中學階段化學基礎不牢固,對化學知識學習缺乏信心和興趣。為在有限的學時里保證教學內容取得效果,又能吸引學生興趣,進而做到啟發學生思維,培養學生的創造性思維能力,結合校情對有機化學實驗的教學內容做了整合和創新。
1.1改變課時分配整合實驗內容強化基礎操作訓練
過去為保證實驗內容豐富多樣,安排12次實驗,每次2學時完成一個內容的實驗。由于實驗時間的限制,即使引入微課教學、翻轉課堂等教學新方式,留給學生思考和重復操作的時間都十分有限,學生為取得實驗結果和數據,往往不注意規范操作的訓練,重實驗數據而輕操作技能,結果是部分學生對上一周所做實驗的裝置搭配都不熟練、拿不準。新的課時模式下將實驗內容整合為8次,每次3學時,在增加單次實驗時間的同時不減少實驗內容的學習甚至增加學習的內容。為了保證實驗教學內容的落實,教研室自行制作和從網上選擇下載了有機化學實驗基本操作的微課視頻作為重要的教學輔助手段。例如乙酰苯胺制備和重結晶原來為兩個單獨實驗,共4學時,整合成一次實驗3學時??雌饋韺嶒瀮热輿]變學時變少,學生更加缺乏規范操作和動手練習的機會。實踐證明,由于實驗的相關性強———前期制備的產品質量直接影響重結晶操作的最終結果,又采取了強化預習要求的措施,如在實驗課前將分餾操作、重結晶操作和乙酰苯胺制備的微課視頻發送到學生易班、班級QQ群和課前檢查預習報告,大部分的學生在實驗過程中自覺的規范操作。由于減少了教師講解示范基本操作的時間,學生有機會實驗失敗了重來,且在規范操作產率高、不規范操作易失敗產率低且產品質量差的實驗事實面前,學生對規范操作必要性的認識更加深刻。一次課能重復操作多次且有新產品生成,學生對基礎操作技能的掌握、實驗信心的樹立和實驗興趣的培養都效果明顯。
1.2改革創新實驗內容啟發學生創新思維
熔點的測定、簡單蒸餾、水蒸氣蒸餾等常規實驗需依據教材內容開展實驗教學,教材的編寫有自身要求,學生學習起來比較枯燥,不利于牢固掌握。在實驗教學改革中,結合當前新興的微課視頻教學方式對實驗的內容進行大膽的創新,實驗引入生活中學生熟知的物質,增加實驗的綜合性和趣味性,給出更多可能的選擇以啟發學生的思維。例如有機物典型性質和制備的經典之一———酯化反應,采用將乙酸乙酯的制備與萃取相融合,又另行引入酯化反應制備阿司匹林與熔點的測定相融合。以阿司匹林制備與熔點測定實驗為例,熔點測定、過濾、冰水浴操作微課視頻提前發送給學生;實驗提供b形管裝置和數字熔點儀分別測熔點;甘油、硅油和教材給定的濃硫酸作為導熱液供三選一;阿司匹林粗產品冷卻方式有直接置于冰箱、冰水浴和自來水淋外壁三選一;熔點值組內比較不同測試方法的數值,組外選擇一組導熱液不同組進行對比,要求分析實驗結果差異的原因或者說明實驗中所做選擇的原因。又如水蒸氣蒸餾實驗,提前告知學生預習水蒸氣蒸餾的適用條件和范圍并自備自選實驗原材料,實驗室提供原料預處理。以上學期為例,學生選用原料有橙子皮、油菜花、玫瑰花、生姜、松針等幾種,實驗材料不再是過去有毒有氣味的苯胺,而是生活中多種常見的實物,增加了學生對實驗用途的理解和實驗的趣味性。這些對實驗內容的改革創新,不再是僅由教材或教師規定死實驗的內容,而是讓學生擁有了一定的自主選擇權利,給實驗課堂帶來活力和樂趣。權利和義務往往是如影隨形的,自我做主對學生的吸引使得學生有興趣自覺的去觀看微課視頻和查閱資料,使得有限的課堂教學時間實際延伸到了課外,學生的綜合實驗能力和自主學習能力得到鍛煉和提高,也啟發了學生的創新思維。
2加強過程考核的考核方式
過去對學生有機化學實驗課成績的評定是按平時成績占70%,含到課情況、實驗過程表現和實驗報告完成情況三大項,期末操作考試成績占30%,合并得到學生的期末總成績。事實表明這種成績的評定方式有一定的科學性,但是對于民辦高校非化學專業學生來講,首先思想上不重視,其次自我約束能力差,少部分的學生存在上課混時間、實驗報告抄襲的現象,期末操作考試出現操作不規范、裝置選配不合理、實驗延時等現象。為解決公平評判學生成績、強化課堂教學效果和學生加強自我管理,在錢學森實驗班(注:一年級不分專業)試點考核方式改革。具體考核方式借助了本校的易班平臺、班級QQ群和現代化通訊工具手機,將操作技能考核直接放到每一次實驗過程中,具體針對某幾位學生隨機進行(對于學生看來是隨機,實為教師提前統籌安排好),該成績為平時技能考核分,占總成績70%,另外30%分別為考勤10%和實驗報告完成情況20%。本校有機化學實驗課堂分8個小組,每組成員2~3人,改革后開設實驗次數為8次,要求對每一位學生的平時考核不低于3次。第一次實驗來不及開展考核,考核工作在后7個實驗過程中隨機選擇學生進行。以A(成員為A1、A2、A3)、B(成員為B1、B2)兩相鄰組考核為例,某次實驗考核對象為A1,則A組的該次實驗操作只由A1來完成,A2負責手機拍攝A1的操作過程,A3該次實驗轉入B組,B組成員在完成自己實驗的同時注意觀察A1的操作,并根據手中實驗操作評分標準條對A1進行及時評分。以乙酸乙酯制備實驗考核評分標準條為例,具體評分標準見表1。為保證學生評分的公正和準確性,評分的準確性也是考核的指標,任課教師課后根據拍攝的視頻對評分同學進行評分,實行負分制,扣錯和漏扣的分值作為負分加到該生的操作考核總分中作為平時技能考核分,被考核學生考核分為學生考核和教師考核的平均分。參與評分的學生一來需要熟知操作評分標準,二來評分過程中時時將被評同學的操作和自己的操作進行對照,三來評分的準確性將影響自己最終考核成績,事實上也是一種考核。因此,一次實驗課參與考核學生數可占總人數的60%,七次實驗課對每個學生能進行三輪考核(一次主操作兩次主評分)。這種考核方式下,考核的隨機性強化了學生預習實驗的動力;學生既是考官也是被考核對象,約束了學生在平時實驗中的操作行為,提高了教學效果,考核成績也更具代表性。