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绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇超分子化学论文,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
>> 催化剂可实现冷核聚变? “氧核冷裂变”或可改变世界的新能源技术革命 岩性油气藏成藏形成机理 油气藏的形成与甲烷、水合甲烷关系的分析和认识 连续型油气藏形成条件与分布特征 冷核聚变实用化:大突破还是大骗局 原位油气藏特征、形成机制及其资源潜力 地质构造对油气藏形成的影响 鄂尔多斯油气藏形成情况分析 岩性油气藏形成原因分析 兴隆台潜山油气藏钻井技术与方法 油气藏裂缝识别与研究方法 斜坡带隐蔽油气藏勘探与实践 核聚变 天然气水合物羽状流油气藏数值模拟研究 非常规油气藏形成机理及开发关键技术 共生矿品位指标的联合优化 致密砂岩油气藏开发技术 青海油田低渗油气藏缝网压裂技术探索与研究 车排子区块石炭系油气藏地质技术研究与展望 常见问题解答 当前所在位置:l.
[7]张世英,刘有邦.原油碱水乳化活性组分研究[J].油田化学,1993,10(4).
[8]张世英,张景廉,张平中.胜利油田孤岛原油中有机硅化合物的发现及其石油地质意义[J].沉积学报,1997,(1).
[9]卢希庭,江栋兴,叶沿林.原子核物理[M].原子能出版社,2001.
[10]参考消息(第7版译文)[N].2001-12-15.
[11]高歌.蓝星科技畅想[M].航空工业出版社,2008.
[12]美国太空网,2009-10-19.
[13]陈一文,桑蒂利/index.php/group_thr.
[14]《人民日报》短讯[N].1992-12-13.
[15]郭正谊,何祚庥.《伪科学曝光》丛书1[M].中山大学出版社,1996.
[16]吴红博.众说纷纭水变油[M].哈尔滨船舶学院出版社,1993.
[17]约翰.惠勒,等.μ介子和核子的电荷交换反应[J].现代物理评论,1949,21(1).
[18]何景棠.μ子催化冷核聚变[J].物理,1989,(8).
[19]张文裕.张文裕论文选集[M].北京:科学出版社,1989.
[20]Szczepan ChelkowskiAndre D.BandraukPaul B.Corkum.Muonic Molecules in Superintense Laser Fields [J].Physical review letters,2004,93(8).
[21]蔡托.广义洛仑兹变换与超光速效应[J].甘肃科学学报,2002,14(2).
[22]何香涛.追逐类星体(1)[J].天好者,2006,(1).
[23]尤峻汉.天体物理中的辐射机制[M].科学出版社,1998.
[24]Diederik wiersma.The smallest random laser[J].Nature,2000,406(13).
[25]陈泽民.近代物理与高新技术物理基础――大学物理续编[M].清华大学出版社,2001.
[26]刘国奎.纵横当代科学前沿新兴交叉学科[M].清华大学出版社,2003.
[27]李禅,译.空间最深处的神秘分子[J].国外科技动态,1996,(1).
[28]李政道.粒子物理和场论[M].上海科学技术出版社,2006.
[29]Bartoli F T,Lindle J R,Shirk J S,et al.Nonlinear Optics.1995.
[30]崔B达.量子力学与分子生物学的时空结构[M].天津科技翻译出版公司,2005.
[31]李裕信.四元数等超复数的解析与物理诠释[EB/OL],中国科技论文在线,2006-11-09.
[32]曹盛林,莫小欢.芬斯勒时空中的宇宙演化[J].北京师范大学学报,2000,(4).
[33]罗杰,彭罗斯.通向实在之路宇宙法则的完全指南[M].湖南科技出版社,2008.
[34]郭@,王泽辉,梁志辉.基于膜结构的宇宙学[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2004,19(5).
[35]王立军.《创新者的报告》第4集[M].科学出版社,2000.
[36]吴根柱,张宝顺.半导体微腔激光器阈值特性分析[J].半导体光电,2000,(5).
作者简介:许驭,中国原国防科工委新能源试验开发基地科研副总工程师,研究方向:“共生矿的形成机理与生命起源”等自然科学整体化原始创新探索。
附录:
国内外多学科专家高度评价许驭科研组的原创科研成果
肯定许驭原创的多学科汇聚理论创新成果不是他个人的事,而是国家大事,目的是宣传新能源技术革命起源于中国的真实性,以及美国后来居上、中国没有重视的紧迫性。
2009年10月31日,北京相对论研究联谊会、美国《格物》杂志编辑部联合在北京召开第99届卢鹤绂学术论坛,邀请原国防科工委新能源基地副总工、上海恒变新能源研究所所长许驭总工做《低能、中能与高能超分子微腔光子学》主题报告。此次评议会上,以及会前会后,国内外多学科专家高度评价许驭的《低能、中能与高能超分子微腔光子学》原创科研成果。
中国气象科学研究院著名学者任振球教授评介:“科学界主流学派不相信水基燃料(水变油)的真实性,主要原因是理论上讲不通;现在这个重大理论难题被原国防科工委新能源基地许驭总工创立的《高能超分子微腔光子学》基本解决了。许驭教授长期刻苦从事的叫做‘自然科学整体化原创研究’,他以强大的科技资讯全面综合能力,几乎把所有的交叉学科、前沿学科都统起来了,就是把宇观、宏观、微观都统一起来了。”“许驭教授历经18年的艰辛探索研究,在王洪成的技术情报启发下,破解了地球与土卫六油气藏的真实形成过程,创立了“古海洋水中链式‘氧核冷裂变’形成大型油气藏共生矿”理论,实现了“氧核冷裂变”原始创新理论的整体性重大突破。从宏观到微观,许驭已经打破了多学科交叉研究的学术障碍,将天、地、矿、生、数、理、化、医有关多学科前沿知识与实验成果连成一体,做到了融会贯通。一旦获得支持,许驭此项新发现的整体性基础理论原创成果,必将引发一系列新科技革命、新产业革命,其引发的新科技革命和世界经济转型的革命性意义必将载入科学史册。”
北京航空航天大学的高歌教授认为:许驭总工原创的“氧核冷裂变”基础研究不但有广度,而且有深度;从宏观到微观已经连成一条线,做到了融会贯通;这项重大原始创新理论的方向是正确的,其会聚技术的工艺是新型的。清华大学校友、旅美学者王怀安教授认为:许驭提出的“氧核冷裂变”原始创新理论的整体性重大突破以及与“氧核冷裂变”有关的十大新兴战略产业,应该列为比美国“曼哈顿计划”更重大的超“曼哈顿计划”。北京大学楮德萤教授等认为:肯定宣传许驭原创的多学科汇聚理论成果不是他个人的事,而是强调、宣传新能源技术革命起源于中国的真实性,以及美国后来居上、中国没有重视的紧迫性。
北京大学生物工程专家褚德莹教授,中国中医人体科学研究专业委员会主任林中鹏教授,北京总装备部航天医学研究所宋孔智教授等专家,认真听取后认为,许驭提出的发现生物有机半导体与揭示经络本质的新定义,能够自圆其说,比较完美,富有创意性,有助于引发、促进以中医药现代化为主、中西医高层次紧密结合的21世纪新医学的诞生,有利于利及亿万民众、推动低成本整体医疗新技术的组合集成与蓬勃发展。
国际著名的《特勒肖―伽利略科学院》顾问委员会顾问、国际著名物理学家迪耶戈写信给他的中国朋友、英籍华人陈一文先生,对许驭的原创科研成果表达发自内心的赞叹。物理学家迪耶戈教授认为:“许驭教授的原创科研成果是了不得的成就,能学习许驭的科研成果令我激动。我可以想象,许驭教授历经17年的艰辛工作、耐心创立有关自然科学全面理论的背景、汇聚更多新学科的意义以及他所承受的孤独与牺牲。这是了不得的成就!我很想知道许驭的科研工作最终是否能够得到(中国)官方的支持。我已经将许教授的科研成果报告这个消息发给了俄罗斯院士彼得・伽利耶夫(Gariaev)教授,我们计划与伽利耶夫教授一道,继续关注许驭教授此项重大科研成果事态发展。希望邀请许驭教授合作研究科学整体化原创课题。”
国家发改委原副司长严谷良高工,在帮助撰写此课题立项报告时评议:许驭总工历经17年的艰辛探索研究,在吸取国内外多学科相关子课题研究成果的基础上,已经实现了链式“氧核冷裂变”原始创新理论的整体性重大突破。
2009年1月4日至5日召开的量子信息与健康上海论坛上,上海市科委原副主任、上海市针灸经络研究中心创始人、经络专家魏瑚教授、上海市“经络物质基础”课题论证“领军人物、著名经络专家、复旦大学费伦教授,对许驭总工首先把超分子有机半导体量子微腔概念引入经络本质研究领域,从超分子微腔量子光学的新方向提出了经络的新定义,予以高度评价。魏瑚教授认为:从许驭的研究成果看,许驭甘坐十多年冷板凳,潜心学习的自然科学多学科基础扎实,汇聚交叉的新学科多,并且做到了举一反三,融会贯通。能取得这样的原创成果很不容易。
英籍华人、《科技创新社会学》的创立者陈一文顾问于 2010年1月4日在给北京的一位朋友的信件中写道:“根据我了解的国内外原始创新科研成果的情况,许驭教授的科研成果无论就挑战、突破当代占主导地位的多学科基础理论研究方面,就交叉学科前沿的汇聚研究方面,就对于中国以至世界的新兴产业潜在经济效益方面,就解决中国目前面临的最为紧迫的新能源技术战略发展方面,就促进中国科学技术原始创新研究的推动作用等方面,都居领先地位!”
结构化学学科本身具有很强的理论性,难度大,涉及面广,不仅要求教师具有丰富的教学经验,能够将理论和实际联系起来,化繁为简,还要求学生具有一定的高等数学基础、良好的空间思维能力。针对结构化学教学的难度和效果,很多学者都进行了一系列有益的探索,从而提出了一些卓有成效的思路与方法。“在基础教育领域,大力倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学”,这样才能充分地弥补彼此之间的不足,真正地提高教学效果,达到培养新型应用型本科人才的目的。
1.启发式教学
目前,学生对结构化学的学习兴趣普遍不高,启发式教学能够帮助学生加深对结构化学的理解,掌握所学到的结构化学知识,最大限度地调动学生学习的积极性和主动性,获得良好的教学效果。此外,为了激发学生的兴趣,教师可以以层出不穷的国内外科研成果为例,给学生以“结构决定性质”的思想,常常给学生举一些例子,生动形象,加深了学生对知识的理解。
2.参与式教学
参与式教学在狭义上可以说是学校课堂教学,教师可在课堂上设置开放性的问题,让学生参与其中,从而进行参与式教学;而广义上的参与式教学可以看成是大课堂学习,即学习不仅是在课堂上,学生也可以通过其他的渠道获得知识,达成学习的效果。学生学习结构化学会经历一个吸收、思考、疑问、接受、再思考、理解、深化、掌握等的过程。结构化学与计算联系紧密,以往的结构化学推导和演算往往显得枯燥无味,教师讲授起来非常难,不易调动学生学习的积极性,学生的学也是一味重复式的机械练习,这样就失去了获取知识的真正意义和动力,并且也降低了趣味性。教师可以设置开放性的课后作业,例如,在讲授配位场理论和配合物的结构和性质时,给学生布置查阅有关超分子科学的论文,促使学生利用课后时间,到图书馆或者是其他数据库查阅相关资料文献等方式对感兴趣的课题展开探讨,尤其是要结合学生毕业设计的选题进行有针对性的研究,可以以小组的形式上交论文,并且每组选出来一名代表做一次PPT报告,然后根据论文和报告内容计入平时成绩。这样的教学方式,锻炼了学生的科研写作能力,激发了学生的求知欲望。总之,这种开放的参与式教学能给每个学生提供更多的参与机会和成功机会,让每个学生在参与中得到发展。
3.探究式教学
探究式教学是指在探究活动时,学生必须自己独立完成所有的探究任务,强调了每个学生个体的独立性。自由探究的研究和学习方法类似于“搞”科学、“搞”科研。结构化学课件有大量的图片,当学生看到这些图片时,就对微观结构有了一个基本的认识,然后他们可以利用电脑,自己构造一些简单的分子模型等,通过结构分析它们的性质,在最短的时间内获得大量知识,自主探究和协作研究,提高学习效率。教学实践证明,以微观模型引领学生进入微观的物质世界,自主构建模型,研究微观粒子运动规律,既提高了学生的学习积极性,又提高了学生的探究意识和创新精神。
4.实践式教学
在重点院校中,学生素质相对较高,数学、物理学习能力普遍较强,对结构化学的作用与地位认识也相对较好,可能较少存在结构化学“无用”的观念;而在地方高校的化学专业学生中,有相当一部分学生存在认识误区,特别是有一些不考结构化学的考研学生和毕业后将从事中学教学的学生具有“结构化学无用”的思想。作为教师,应该认识到这一问题的严重性。通过这几年的实践证明提高学生认识,坚定学习信心,对消除学生学习结构化学“无用”的观念以及畏难的心理是很必要和有效的。因此,在开课之前必须详细介绍该课程在整个化学中所处的地位和作用,阐明学习结构化学的重要意义。
注重对量子化学发展史和研究结构
化学的科学方法的介绍任何一门学科都有其发生和发展的过程,学习知识时若不从历史中寻找借鉴,就易把知识当成是“终极真理”而死记硬背,不求甚解。因此,在传授知识的同时,应该介绍量子化学发展史,学习科学家勇于探索的精神,由师生共同创造一种崭新的价值理念。例如普朗克(M.Planck)的“离经叛道”的假设;德布罗意(deBroglie)波的提出是类比法的成功典范,戴维逊(C.Davisson)-革末(L.H.Germer)的因祸得福;狄拉克(Dirac)、薛定谔(E.Schrdinger)的异曲同工———薛定谔用数学形式开辟出量子力学的新体系;另外,还有一个德国物理学家海森堡提出一个矩阵力学体系,薛定谔用的是微积分形式,海森堡用的是代数形式;汤姆逊(Thomson)父子的珠联壁合———父亲发现了电子,儿子又证实了电子是波,父子二人在物理学方面进行接力研究,在科学史上传为美谈。还有徐光宪的巧妙规则,唐敖庆的独辟蹊径等[2]。科学的先驱是勇敢的探索者,他们常常在黑暗中摸索前进,他们的精神值得我们敬佩。学生听到和看到这些史实,无不浮想联翩,对优化思维结构,激发科学壮志都有潜移默化的作用。在传授理论知识的同时,指导学生学会抽象思维和用数学工具处理问题,并运用类比、模拟的科学方法[3],寓科学方法于教学内容中。类比方法是提出和建立科学假说的重要方法。例如德布罗意假设是在光的波粒二象性思想启发下,提出电子等实物微粒也具有波动性,他当时推导固然复杂些,从科学方法论的角度讲,由光的波粒二象性到实物微粒的波粒二象性是一种类比推理。类比是利用两个或两类对象之间在某些方面的相似或相同,推出它们在其他方面也可能相似或相同的思维方法,是一种由特殊到特殊、由此及彼的过程。类比可以提供重要线索,启迪思想,是发展科学知识的一种有效的试探方法。还有薛定谔受物质波假说的启发,引出了电子运动的波函数方程,他走的也是依赖类比的“近路”。许多化学问题的解决有赖于类比方法的使用,而类比方法的使用有可能形成简捷的思维路径。使学生在学习科学知识的同时,得到方法论的启迪。在教学中应引导学生追踪量子化学发展的足迹,不失时机地揭示其中的科学方法,更清楚地了解各种知识理论的相对合理性及有待完善的地方。这样使学生在学习过程中不仅可以获得化学知识,而且能学习科学家严谨求实的治学态度、高度的敬业精神和大胆创新的进取精神。
通过改进课程教学方法培养学生创新能力
使用多种教学方法培养学生的理论思维能力与创新能力,是结构化学课教学的重要目的。课堂教学是学生学习结构化学的主要和基本的学习形式。课堂教学质量的高低与课堂教学方法的运用有很大关系。以前我们采用的是“一言堂”的教学方式,这种教学方法压抑了学生学习结构化学的积极性和主动性,因此,根据教学内容灵活地采用不同的教学方法是提高结构化学课教学质量的重要手段。结构化学虽是理论性较强的学科,但与其他学科一样,来源于对实验现象的分析、思考,且要通过实践来检验其结论正确与否,内容博大精深,集科学性、思想性于一体,并具有前沿性。结构化学教师必须重视对结构化学教学方法的研究,针对不同教学内容采取不同的教学方法,更好地提高教学质量。我们采用的教学方法主要有:启发式教学、互动式教学、讨论式教学、对话式教学、模型教学和专题式教学,并布置小论文,开展学生的科技活动。如在课程讨论时将学生分成几个学习小组,针对不同主题进行讨论,并在课堂上交流。把个体作业学习与大组讨论交流结合起来,以培养学生的创新思维。如布置“超分子结构”为主题的小论文,许多学生通过期刊和网络收集了大量与超分子结构化学有关的信息,从不同角度撰写了心得体会和小论文,有的学生还发表了自己的设想和见解。课程教学讨论不仅丰富了学生的知识,而且也培养了学生的创新能力。利用多媒体辅助教学在有限的教学时间内运用现代化教学手段,可以加大信息量。我们使用幻灯片和CAI课件,通过图、文、声、像等手段,把抽象的理论变成具体的形象,让学生在直观、生动的学习中加深对理论的理解。目前,我们研制的结构化学CAI课件已连续使用几届,受到学生的好评。例如讲授等径球密堆积时,无论用黑板绘图或圆球模型展示表现得都不够清楚,现在用多媒体课件,动态演示等径球一层层的排列方式,效果很明显。必修课与选修课相结合在上好必修课的同时,开设量子化学、波谱学、化学中的数学方法等选修课,理论与实践相结合,以科学方法启迪学生的创新思想。以科研促教学从专业基础知识的结构上看,结构化学课程是基础课和专业课的枢纽课程,是介于本科生学习和毕业论文之间承上启下的课程。结构化学课程理论性强,但实践性也很重要,有些知识一直影响到学生的硕士、博士学位论文[4]。因此,科研进教学、教学促科研的双向互动就显得很重要。结构化学教学内容基本是20世纪的科研成果。我们发挥科研背景优势,在教学中不断将当前的科研成果融入教学,以使课堂内容具有丰富性、代表性、创造性和启发性,能跟上时代前进的步伐。在开展第二课堂活动中,通过设计专题科研实验,使学生能有更多机会加入到自身科研之中,有时间和空间从事自己有兴趣的课题研究;通过使用Origin,Chemistry3D等软件制作分子结构及其轨道图;利用Gaussian98以及GaussView等专业软件开展分子设计与量子化学计算模拟实验,帮助学生学习与理解自洽场运算原理、原子轨道、分子轨道及其能量电荷分布、热化学性质、简谐振动、对称性等相关知识。在科研过程中,学生有了正确的科研方向和学习目的,能有针对性地查阅最新资料,及时了解学科前沿,从而改变了被动学习的局面。
从电化学的角度出发,介绍了阳极氧化和电解抛光原理以及电解液的选用,分析和讨论这两种工艺的应用及其优缺点,让学生理解化学知识与专业实际息息相关,与工程技术紧密联系,并能学以致用。
改革教学方法,贯彻启发式学习理念
培养学生创新思维是教育的关键,而创新源于兴趣、起于自主、发于尝试。传统“教师中心论”的教学模式,教师处于完全的主导地位,在课堂上只向学生灌输知识,而不注意把握学生的心理,这与创新格格不入。因此要改革教学方法,贯彻启发式学习理念,充分调动学生学习的积极性。
(一)理论讲授要精心设计,遵循学生认知思路,突出以学生为中心的教学模式教学活动是学生在教师的指导下进行的有目的、有计划的学习活动。化学基本原理中大量公式的教学,应当是在教师引导下训练学生有意识地进行抽象逻辑思维活动。教师要设计一系列问题,并留出学生积极思考的时间,通过师生间的讨论和交流,使学生主动得出结论。如在讲授化学热力学中化学反应方向的判断时,教师可以设计下列的教学程序。首先,在压力为标准态和温度为298.15K时,判断标准是ΔrGθm(298.15K),它可以由参与反应的各个物质的ΔfGθm(298.15K)而计算出来,这一点学生都清楚。其次,教师引导学生思考“若压力仍是标准态,但温度不是298.15K,该怎么办?”并提示ΔrHθm(T)和ΔrSθm(T)与温度无关,提醒学生可以用吉—亥公式求解。然后,进一步发问:“若压力不是标准态,温度也不是298.15K,该怎么办?”此时提示学生利用热力学等温方程式中的ΔrGm与ΔrGθm的关系,将非标准状态化为标准状态,从而求解。通过学生和教师间的这种互动、提问、设疑、解答,学生在自觉、主动、多层次的参与过程中不但学会了复杂的化学反应原理,而且也掌握了分析问题、解决问题的科学方法。
(二)应用部分要勇于放手,让学生走向讲台教育的关键是使学生具备将所学知识应用于实际的能力。化学应用部分的目的正是培养学生利用所学的化学原理分析、解决工程实际问题的能力。在学生课后自学和相互讨论的基础上,学生和教师换位,由学生讲解该部分内容,对专业中遇到的实际问题,如金属腐蚀的防护与利用上升到化学原理加以分析,论述自己的观点。学生为了讲解清楚课堂内容必须认真预习,做好充分的准备。因此,他们在主动获取知识的同时,无形中提高了对这门课程的学习积极性。
(三)改革考试方法,以课程论文、实验设计代替闭卷考试学生学学化学的基本原理和方法的目的不是为了成为化学家,而是具备基本的化学素养的化学思维,能以化学的眼光、角度、世界观分析和解决工程实际中遇到的化学问题。若通过做习题来检测学生的学习效果,不管是开卷或闭卷的考核形式都没有意义。相反,布置课程论文,让学生在查阅资料的基础上,对一些典型案例抽象化,建立理论模型,再用课堂上所用的原理进行分析,提出自己的见解;或者要求学生运用化学基本原理,结合专业特点,对自己感兴趣的内容自行构思、自拟方案,完成一个综合实验设计,并通过实验验证。这两种方式表面上不直接考察学生理论知识,实际上考察他们运用理论知识解决实际问题的能力是更深层次的要求[4]。实践证明,布置论文或综合实验设计的考核方式行之有效,很多学生写出了较高质量的论文,大学化学实验设计也深受学生欢迎,真正达到了培养学生创新能力的目的。
(四)开设专题讲座,配合课堂教学抽出一定时间讲授绿色化学、新型化学电源、膜分离、纳米材料、超分子、生物芯片等体现科技发展前沿的内容[5]。专题讲座可以拓展学生的视野,加大教学信息量,把枯燥的理论知识变得生动、鲜明而易于理解和掌握,同时使学生体验到化学与人类的美好生活、科技的繁荣、生产的进步息息相关,感受到化学无比广阔的应用前景,认识到化学是一门满足人类、社会需要的具有实用型、创造性的中心科学,从而激发学生学习化学、学好化学、用好化学的热情,启迪学生的创新思维和创新意识。
实行本科生导师制、以科研促进教学
21世纪对未来人才的要求,不仅要具有宽厚的基础知识和专业知识,更应该具备创新精神和创造能力。着力培养学生的创新精神应当成为大学化学课程教学中的一项重要内容,而提高学生科研能力则是培养其创新精神的立足点、突破口。科研工作的实质是一种发现新问题、提出新见解、拟定新对策的创造性活动,而发现、分析和解决新问题的过程,正是一个人创新意识、创造性思维能力和创造能力及奉献科学精神的全面展现过程。学校通过实行本科生导师制,给每一名学生指定一位导师,确定学生的科研方向。在导师的具体指导下,学生首先了解科学研究的思路和方法,然后结合自己的知识结构,在教师的科研项目中选择合适的研究切入点,不求研究体系的完整性和理论的突破,通过收集文献、查阅资料,拟定出研究方案和主要技术路线,把握研究特色或关键因素,努力将自己研究的课题做精做深,实现有价值的创新[6]。科研主要是创新,而创新以基础理论知识的掌握为基础,基础理论因创新而体现活力。没有牢固掌握大学化学的基础理论不可能完成相应课题的研究,若学生成功完成了自己的课题研究,那么他们对教材上相应知识点的理解会更加深刻。
调整实验教学内容
目标的实现,离不开内容的精心设计。实验教学内容的有效整合至关重要,针对原有课程内容存在的经典有余、前沿不足等弊端,我们从以下几方面对实验内容进行了调整,积极优选实验内容,并编写了相应的实验教材。
(一)精选经典实验精细化学品合成与应用电化学方面有很多经典的实验,由于时间所限,我们只保留其中较有代表性的实验,如表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)的合成、洗发香波的配制、酚醛树脂粘合剂的制备、聚醋酸乙烯酯乳胶涂料的配制、光亮电镀铜、方波脉冲电流镀锌、循环伏安法研究氧化与还原电位、毛细管电泳实验等,这些实验的开展是对精细化学品合成及应用电化学理论课程的有益补充,加深了学生对这些理论课程的学习与理解。
(二)精心设计综合性实验综合性实验应包括较丰富的实验内容,从合成制备到分析表征再到性能测试(实际应用)。学生在受到基本训练的同时,也能受到综合性的训练;不仅能接触到常规的实验室设备,也能接触一些先进的实验设备,从而开阔学生视野,培养综合运用化学知识的能力。通过二茂铁及衍生物的合成、分离和鉴定及1,2-二苯乙烷衍生物的制备这些综合实验的开展,学生不仅直接获取了知识技能,且进行了科研方面的初步训练,对其科学思维能力的培养不无裨益。
(三)增设开放性实验我们拥有一支实力较强的教学团队,团队成员全部活跃在教学、科研的第一线,承担多项国家、河北省的科研纵向项目以及企业联合的横向项目,取得了可喜的成果。结合我系教师的科研课题,我们增设了前沿的、开放性的实验供学生选择:如微波法降解纤维素的研究、具有荧光的超分子功能材料的制备与性能、氨基酸衍生物键合硅胶的制备、高温固相法合成掺杂型LiFePO4/C正极材料、钛基二氧化铅纳米复合电极的制备、天然多功能水处理剂的合成及其性能研究等等,让学生及早地参与到科研工作中来,不仅避免了学生在下一学期进行毕业论文选题时的盲目性,为以后毕业论文工作的顺利开展打下了一定的基础,也为老师们的科研注入了新的活力。[2]
(四)扩充实验手段近年来,超声波、微波、光、电及生物催化剂(酶、微生物、抗体酶)、绿色溶剂(离子液体、超临界流体、水)、微型实验、绿色合成等一系列先进实验技术手段和理念的发展,对于加快反应速度、提高产率、减少能耗、减小污染起到了意想不到的作用。[3]因此,在实验教学中,我们引入新的实验手段,将传统方法与微波、超声波合成手段进行对比,以期让学生更多地了解实验技术的最新发展。
(五)开展专业实验的双语教学针对我校应用化学专业的毕业生大多数都选择进一步深造的现状,为锻炼学生的科研能力,有效帮助学生顺利通过考研面试,我们选择性地开展了个别实验的双语教学。[4]即对于某一个实验,同时开设中文和英文两组实验,学生可以根据自己对英语的驾驭能力自行选择。实验完成后的实验报告必须用英文书写,这为学生以后撰写科技论文打下了一定的基础。双语实验教学如何采取恰当的教学措施来提高学生英文写作水平,使学生既能掌握专业词汇,又能掌握有机化学实验的技能操作,还有待于今后不断地探索。
最后得到的最佳实验方案为:呋喃甲醛与间苯二酚的物料比为1:1,溶剂中乙醇、水、盐酸按10:9:1的比例配比,反应温度设定为70℃,最佳的反应时间为4h,滴加速度为2秒/滴。
关键词:杯芳烃 呋喃甲基杯[4]间苯二酚芳烃 合成
杯芳烃是一类具有独特空穴结构的大环化合物,是继冠醚和环糊精之后的第三代超分子主体化合物。以其易修饰、空腔大小可调、对离子或分子客体均能识别等特性,日益受到人们的重视。功能化杯芳烃在生命科学、分离技术等领域有广阔的应用前景。近年来,国内外化学界对此研究异常活跃。
一、题目研究的目的
杯芳烃自从被发现,在长时间的研究与探索后,实现了工业上的实际应用,具体有如下情况:
1.金属离子的回收
最早的应用是Izatt等利用杯芳烃的液膜传输性能从核废料中回收金属铯[1,2]。回收装置包括三个液相:第一个液相为含大量均裂变的降解产物的强碱性水溶液,用作源相,其中有铯;第二相为一定比例的二氯甲烷和四氯化碳组成有机液膜相,1mM的杯[8]芳烃溶于其中;第三相为二次蒸馏水,用作吸收相。Cs+通过第二相从第一相进入第三相,达到回收的目的[3]。
2.相转移催化
和冠醚、环糊精一样,许多杯芳烃及其衍生物具有萃取和转移金属离子的能力,因此,其在相转移催化研究方面有潜在的应用价值。早在1977年,BurkiS等就发现,下缘连有乙氧基链的对叔丁基杯芳烃在非极性介质中具有相转移催化能力,可以解决油一水乳化问题。与常用的相转移催化剂比较,杯芳烃催化剂的用量更小,反应时间更短,活性更高,像苄溴和苯酚在碱的作用下生成苯甲基苯醚的反应[4]。
3.模拟酶
杯芳烃及其衍生物还可以作为人工酶模型模拟生物酶的催化功能。Ungaro等将冠醚杯芳烃成功的用作水解酶模型。他们发现,冠醚杯芳烃对乙酸酷的甲醇解在没有金属离子存在时反应极慢,但在加入少量的Ba2+后可以使反应加速一百万倍以上,效率己与转酰化酶相当[5]。
我国的陈淑华研究组设计并合成了一系列杯[n]芳烃――单、双卟啉多部位识别受体(n=4,6)。它们对金属离子有优良的识别配位能力[6]。
4.有机材料稳定剂
由于杯芳烃的热稳定性及非挥发性使它的衍生物可用于塑料,橡胶等的抗氧化剂以及光稳定剂。例如杯芳烃的亚磷酸酷已用作聚合物的热稳定剂,对叔丁基杯[4]芳烃也可用作聚烯烃的光稳定剂和热稳定剂[7]。
5.污染控制
未修饰的杯芳烃可用来除去一些有机化学物,特别是极性碳氢化合物如卤化烃。
从1908年以来,普遍采用氯气处理来改善饮用水及工业用水的微生物质量。然而在1974年,人们发现这种水处理法带来了氯与腐殖和灰黄霉酸的副反应。结果产生了三卤甲烷,如有溴离子存在,还可形成二氯溴甲烷,氯二溴甲烷及溴仿。它们具有致癌作用,并经常致人染毒。
Wainwright等发现对叔丁基杯[4]芳烃对三餐甲烷有显著的螯合作用,并且反应很快。产生的包结化合物有相对高的稳定性。为了获得在固相条件下更好的反应活性,必须把杯芳烃很好地运载在固体载体上。
二、实验部分
1.实验原理
间苯二酚杯环状缩合物,是由四个苯环通过一个碳桥彼此相连而成的杯环状结构,分子中存在八个游离的羟基。Resorcinarenes 的合成无需放样或高稀释技术, 常采用间苯二酚与醛在无机酸如盐酸或 Lewis 酸催化下一步法直接合成,且能得到较好的收率。
一步法催化反应机理都是以酸作媒介采用端基亲电取代法的缩合反应,本文中采用的是较为简易的一步法,合成路线如下(图2-1):
图2-1一步法合成路线
2.实验仪器及实验药品
2.1实验仪器
2.2实验药品
3.实验方法
根据相关文献,可以得知当反应物物料比,溶液比例,反应条件与时间改变都可能导致产率的不同。而本文的重点就在于根据文献设计实验方案,再根据实验结果对条件的改进,通过实验对比进行研究,诸如反应物的比例,溶剂比例,反应条件的改变,分析结果,得到最好的实验方案。
而之前查过的文献中,在催化剂方面,据邓旭忠与杨世柱做过的论文资料,他们采用的是浓盐酸,收率高。而用其它酸作催化剂时,收率较低甚至影响产品的质量。因为相关内容已有人研究,而实验室中浓盐酸最为普遍与常用,故在本文不对催化剂的影响作讨论研究,本文中的催化剂都为浓盐酸。
3.1物料比对比实验
将11.01 g间苯二酚(0.1mol)和呋喃甲醛分别按1.3、1.2、1.1、1.0的比例称量出来。先将间苯二酚加入到150mL锥形瓶中,加入乙醇、水(按乙醇、水、盐酸10:9:1配方要求,总体积为100mL),磁力搅拌溶解。在冷水浴冷却下滴加呋喃甲醛,慢慢升温至所需温度(70℃),反应一定时间后(约4小时)冷却抽滤,水洗。将滤饼经稀醇洗涤,充分搅拌过滤(重复两次),80℃干燥得黑色粉末晶体。
3.2反应溶剂比对比实验
反应溶剂比对比实验时进行五组实验对比。将11.01 g间苯二酚(0.1mol)和呋喃甲醛按1:1的比例称量出来,乙醇、水、盐酸按15:0:5、16:0:4、16:2:2、7:10:3和10:9:1的比例加入,总体积为100mL,磁力搅拌溶解。在冷水浴冷却下滴加呋喃甲醛,慢慢升温至温度(70℃),反应一定时间后(约4小时)冷却抽滤,水洗。将滤饼经稀醇洗涤,充分搅拌过滤(重复两次),80℃干燥得黑色粉末晶体,计算产率。
3.3反应温度对比实验
反应温度对比实验时进行四组实验对比。将11.01 g间苯二酚(0.1mol)和呋喃甲醛按1:1的比例称量出来,先将间苯二酚加入到150mL锥形瓶中,加入乙醇、水(按乙醇、水、盐酸10:9:1配方要求,总体积为100mL),磁力搅拌溶解。在冷水浴冷却下滴加呋喃甲醛,四组实验在升温时改变温度,分别设定为60℃、65℃、70℃和75℃,反应一定时间后(约4小时)冷却抽滤,水洗。将滤饼经稀醇洗涤,充分搅拌过滤(重复两次),80℃干燥得黑色粉末晶体,计算产率。
3.4反应时间对比实验
反应时间对比实验需四组实验。将11.01 g间苯二酚(0.1mol)和呋喃甲醛按1:1的比例称量出来,先将间苯二酚加入到150mL锥形瓶中,加入乙醇、水(按乙醇、水、盐酸10:9:1配方要求,总体积为100mL),磁力搅拌溶解。在冷水浴冷却下滴加呋喃甲醛,四组实验的反应时间分别为2小时、3小时、4小时、5小时,反应后冷却抽滤,水洗。将滤饼经稀醇洗涤,充分搅拌过滤(重复两次),80℃干燥得黑色粉末晶体,计算产率。
3.5滴加速度对比实验
将11.01 g间苯二酚(0.1mol)和呋喃甲醛分别按1:1的比例称量出来,准备三组实验。实验步骤如上,只是在冷水浴冷却下滴加呋喃甲醛时分别以3秒/滴、2秒/滴和0.5秒/滴,观察现象。第一组和第二组实验都可以得到产品,且产率相差不大,只是第三组实验在反应过程中反应物颜色会急剧变黑,并最终产生高聚物,使反应失败。
三、结果与讨论
本文对反应时间及其它反应条件进行了讨论,根据实验部分得到的结果进行讨论总结,主要讨论了物料比、反应溶剂比、反应温度、反应时间、滴加速度对合成杯芳烃母体收率的影响。
1.物料比
应条件:催化剂为浓HCl,反应时间4h,温度70℃。
由上表可以看出,当酚醛的物料比为1:1时,收率最佳,达到了53.6%;当物料比超过1:1时,产率会逐渐降低,甚至形成高聚物,与相关的文献资料报导一致。(见表1)
2.反应溶剂比
经过多次实验结果发现,反应溶剂配比对缩合反应影响甚大,在无水乙醇中加浓盐酸作为反应液易聚合成高聚物,而且酸浓度越高越容易聚合。酸浓度太低或乙醇含量过小则产率会减小,当乙醇、水和浓盐酸的比例为10:9:1时的产率最高,达到了53.6%。
3.反应温度
经过合成实验,发现以70℃时析出的产品产率最高,见表2。
反应条件:催化剂为浓HCl,反应时间4h。
上述实验结果表明:实验从60℃开始进行反应,直至75℃,随着反应时间的延长,产率会有所增加,在70℃时产率最好,为53.6%。此后产率不再随温度增加,反而有所减少。
4.反应时间
从表中可以看出,反应的时间从2小时到4小时,得到的产率是各不相同的。刚开始随着反应时间的增长,反应收率会有收增大,但在反应4h后,收率趋向于稳定。
5.滴加速度
查了相关文献,滴加速度控制在2秒/滴为好,均匀滴入半小时,实验中没有出现异常情况。
四、总 结
本文主要应用了间苯二酚与呋喃甲醛采用一步合成法,合成杯[4]芳烃化合物,分析结果如下:
虽然合成实验较为简单,不过实验中物料比、反应溶剂比、反应温度、反应时间、滴加速度对实验结果的影响甚大,因此要对实验进行较为仔细的对比,才可得出最佳的实验方案。
1.物料比对产物收率影响很大,当物料比为1:1时,反应的产率最高。
2.反应温度要控制好,如果温度过高,容易形成高聚物而使实验失败,如果温度过低,则会影响产率和延长反应时间,实验最好的条件为70℃。
3.反应时间要重复实验,得出最好的反应时间,最佳的反应时间为4h,少于4h或超过4h都会影响反应的进度或结果。
4.溶剂的配比也是一个问题,参考以前的文献与资料,溶剂的配比不一,没有一个统一的数字,因此,在这个实验中,要进行反复的实验与操作,最后得到的结果是按乙醇、水、盐酸10:9:1配方要求,得到的结果最好。
5.滴加速度对实验的影响不是很大,不过还是要注意,如果搅拌不均匀而滴加的速度过快,则会影响反应,形成高聚物,控制在2秒/滴。
参考文献:
[1]邓旭忠,杨世荣.Resorcinarenes 的合成及其化学边缘修饰(Ⅱ)[J].合成化学,2000,8(5):457-459;465.
[2]邓旭忠,杨世荣.Resorcinarenes 的合成及其化学边缘修饰(Ⅰ)[J].合成化学,2000,8(5):457-465.
[3]张利,傅成武.杯芳烃超分子化学的研究进展[J].大同职业技术学院学报,2000,14(2):81-83;86.
[4]张来新等.杯芳烃的产生发展及应用[J].宝鸡文理学院学报(自然科学版),1998,18(3):32-36.
[5]何花.杯芳烃―第三代超分子[J].西昌师范高等专科学校学报,2009(3):57-61.
[6]赵芳,梁斌,刘道杰.杯芳烃催化的研究进展[J].信阳师范学院学报(自然科学版),2006,19(3),364-367.
――引自郭海清《化学咏・化学总论》前半段
博雅塔下,未名湖畔,有这么一首有关于化学的诗在燕园深处回荡。诗的作者是北大化学与分子工程学院副教授郭海清。
仰望北大百余年历史星空,名师荟萃,星光灿烂,包罗万象。而作为我国化学研究的重地,100多年来,北大化学学科在教学与科研上取得了辉煌成就,先后吸纳和涌现出许多在学界领衔的著名学者。
与这些著名的学者相比,郭海清更愿意将自己称为科海中的一“粟”,普通化学科技工作者中的一员。虽然渺小,但一直努力以科研先辈为榜样,在专业科教领域发挥着自己的一份光,一份热。“站在巨人的肩膀上”,他一直践行北大“勤奋、严谨、求实、创新”的学风,快乐埋首于奇妙的化学分子研究世界之中,立志创新,力戒浮躁,一步一步走出了特色,展现了一名身在燕园的普通化学教研工作者应有的风采。
扎实创新演绎化学之美
人类识吾路漫漫,前仆后继恒向前。金石三黄仙丹炼,未成神仙寿命完。原子分子本质现,崭新世界换人间。能源材料环生命,我为基础竞争妍。
――引自郭海清《化学咏・化学总论》后半段
一首诗,一生情。对于自己将从事一生的化学事业,郭海清总是投以极大的热情。在他看来,这一学科正如诗中所诠释的,虽“历尽沧桑”,但其地位和作用终会显现:“自从人类认识了化学的本质即原子分子论建立以来,人类避害兴利,合成得到了原来世界上没有的很多新物质,改变了世界的面貌,真像是‘换了人间’”。
那么,化学的奇妙作用在哪里?从古时候的炼丹炉,到四大发明之一的火药;从蒸馏水的应用到香水的制作……在中华民族五千年的历史里,化学就像是一剂“催化剂”,催化着人类社会文明的不断进步。当历史的车轮驶向现代文明社会,如今的化学学科已经建立起日益精细而齐备的研究体系。
在郭海清的高分子及复合材料化学研究世界里,即包含有用来作生物医学荧光标记,用于肿瘤等疾病和食品农药残留等检测、开发平板显示技术、制作太阳能电池等应用的发光半导体纳米材料研究;也可以包含有用作表面修饰剂和香料原料等应用的新型巯基酸有机分子研究……随着研究日益深入,新型显示和照明技术――有机电致发光器件(OLED)用发光材料、新型高分子材料及其合成技术等研究逐渐成为相关领域的研究热点,而郭海清置身于学科发展的“风口浪尖”,带领着他的团队实实在在地“翱翔”、探索其中,收获了陶醉科研带来的成就感,多年致力创新,换来了硕果满园。
在水溶性发光量子点的研究中,他和他的团队水相直接合成的CdTe等水溶性量子点,其发光量子效率达80%以上,在同类方法产品中处于世界领先水平。目前相关产品正在进行市场化推广中,具有良好的市场前景。单从各种现有试剂盒来说,如果能用量子点代替现有的有机染料技术,市值在亿元以上。值得一提的是,在合成CdTe等水溶性量子点的关键试剂研究中,郭海清及其团队的新型巯基酸有机分子研究技术也走在了世界前列;
在OLED用发光材料研究中,郭海清及其团队设计合成的二嗪类(6元芳环中含有两个N原子)配体Ir(III)配合物,突破了现有国内外此类材料的专利限制,其发光性质优异,可望用于OLED市场;
在高分子合成方面,他们探索了新的高分子合成方法,提出了用超分子组装体为结构单元的“高分子板块构筑法”,合成了“分子型”可溶无机/有机复合发光材料;另一方面,发展了“自由基/正离子转化聚合”方法,用该方法合成了一系列新型嵌段、接枝和星型共聚物……
就这样,靠着扎实从研,创新以求突破的精神,郭海清及其团队攻克了一座又一座“高山”,为推动我国高分子及复合材料化学研究走在国际前沿贡献了一己之力。其中,他们历尽10余年潜心研究发展的高分子可控合成方法-自由基/正离子转化法在科学和应用方面均具有重要意义。上述结果发表在国内外核心期刊上的论文有48篇,取得中国发明专利(授权)3项。
科学探索永无止境。虽然在创新方面有所收获,但郭海清和他的研究同伴们心里很清楚,这是一条漫长的科研道路,中国要想在这条道路上不至落于人后,就必须时刻保持追赶的姿态。以半导体芯片集成电路用光刻胶研究为例,目前我国在光刻胶生产方面较国际上落后很多,北京大学北京分子科学国家实验室(筹)高分子及复合材料化学研究团队近来发展了一种高分子合成的新方法-CTCR聚合,采用CTCR聚合合成了新型的248nm光刻胶中的成膜树脂。这一自主创新的突破为打开我国光刻胶市场奠定了坚实基础。在此基础上,郭海清及其团队意图寻求更大的突破,他有一个并不遥远的“梦”:欲寻高分子树脂合成企业或光刻胶生产企业,进一步研发、中试、直至生产。
“能源材料环生命,我为基础竞争妍。”正如郭海清诗中所说,化学作为一门中心学科在医学、生命科学、材料、能源与环境等诸多领域绽放了绚丽的风采。为将化学之魅力发挥得更加淋漓尽致,郭海清和他的科研同伴还将会继续追索。
薪火相承期盼桃李芬芳
桃随绿叶风中舞,李伴青枝雨里吟。芬自心间袭肺腑,芳飘万里醉鬼神。
――郭海清《化学咏・总结――愿》
一首“桃李芬芳”的藏头诗,将郭海清对于“园丁育人”这份职业的深厚感情展露无疑。他用这首诗鼓励学生要能历尽风雨,做到真诚豁达,期待他们有朝一日能成为对社会有用之材。
薪火相承是北大历来重视的传统,而郭海清正是这一传承的受益者。三十多年前,他突破千军万马,成为北大燕园化学系莘莘学子中的一员,沐浴在浓厚的学术氛围中,聆听恩师教诲,吸取深厚积韵精华;三十多年后,昔日学子摇身一变成为反哺学校的“园丁”,力求以恩师为榜样,同样以严谨从研,平和做人的态度“撒播阳光”“孕育桃李”。
“读万卷书行万里路”,郭海清的经历证明了这一点。从最初置身北大绿荫先后获得学士和硕士学位;到在河北化工学院(现合并为:河北科技大学)从事长达7年的基础教研工作;再到跨出国门,远赴日本大阪大学理学研究科攻读博士,并担任理学部教员。在外辗转数年,郭海清为自己累积了丰富的人生经验和坚实的专业理论及实践基础。正因如此,他更明白“寓教于乐”的道理,自从1997年回到北大从教以来,他一直努力践行这一任教方式,逐渐形成了自己作为一名教师固有的特色。
基于药物化学课程要求和特点,我们对教学方法的改革进行合理规划,以提高化学制药相关专业人才培养质量。通过ChemDraw软件可将传统单调、枯燥的化学结构和抽象的化学概念变得形象生动,激发学生学习兴趣,帮助学生更好地掌握知识。基于此,ChemDraw结构式绘制的运用给了我们一个令人满意的答案。通过教学方法改革,达到了实践教学目标,保障了应用人才的培养质量。
关键词:
结构式软件;药物化学;教学
建立新的药物化学课程体系(引入化学结构式绘制的辅助教学软件,并且引导学生学习、参与、互动有关结构上的教学内容),培养学生的规范化、软件化、信息化的化学结构学习方法,提高理解、解析、应用化学结构知识,解决药品合成、制剂、检测、储运等环节涉及到的结构式方面的问题的职业能力。在总课时不变的情况下,按课程标准中重点掌握的药物种类,确定实施化学结构式软件教学探索的药物范围。解决学生以往对于重点需要会认,会画的药物结构学习的老大难问题。通过植入化学结构式软件的学习,有利于学生在画结构的同时更加清楚药物的基本母核和取代基团之间的关系,以及各结构的基本性质。
1课堂教学模式改革的思路
药物化学是一门发现与发明新药、合成化学药物、阐明药物化学性质、研究药物分子与机体细胞(生物大分子)之间相互作用规律的综合性学科,是药学领域中重要的带头学科。《药物化学》亦是我校化学制药、药物制剂、药物检测、药学等专业的一门专业核心课程,也是药学各专业学生开始接触和认识各种药物的一门课程。该课程建立在有机化学与无机化学学科的基础之上,涉及医学、药学、生物学等各个学科的内容,在学科建设与发展中起着重要的衔接作用,是学好药理学、药剂学以及药物分析等药学专业课程的必要基础。药物化学是建立在化学和生物学基础上,对药物结构和活性进行研究的一门学科。经过几年的课堂教学、教学反馈及教学效果的总结分析,我们发现学生普遍对于药物活性及作用规律掌握较好,而对于药物结构和涉及化学结构的理化性质、稳定性、配伍使用和合成方法等知识点难以消化。通过和在校学生及就业学生的交流和跟踪分析,我们发现相当一部分学生没有正确的应用化学的方法来学习药物化学,大多数人仍然停留在“背诵”的学习阶段来学习药物化学。基于此,为了提高学生的化学结构应用能力与药物化学解读化学结构式的能力,更为了远期提升就业竞争力,有必要对我校的药物化学课程教学方法进行实践化创新探索。本项目计划运用化学结构式绘图软件调动学生的学习主动性和创造性,并借此提高学生的化学结构式识别和应用水平等综合素质,提高就业竞争能力[1]。
2课堂教学改革与创新的具体做法和改进方向
2.1实施方案
ChemOffice软件[2-5]是由CambridgeSoft开发的一款综合性科学应用软件包,是目前世界上最优秀的化学绘图软件之一。其中,ChemDraw是Chemoffice中使用最为频繁的组件,是国际上绝大多数杂志指定的论文排版软件,因此,我们把ChemOffice软件引入到药物化学教学中有利于学生接触到当今最主流的结构式软件。本课程的教改定位于我校药物化学课程的再开发,在原有高职高专层次的课程体系中引入结构式绘图软件,辅助教学和课堂互动,并将随堂练习和课后作业电子化,软件化,规范化的并入平时考核体系中。由于课堂时间所限,教师在上课期间只做基本化学结构式软件的使用演示,大部分的软件使用和学习案例将以微课的形式发给学生进行自学。参考我校原有药物化学教学体系,在原课程体系的基础上增加化学结构式软件的学习及应用。在课程章节分布上,保持原有教学计划不变的基础上,对于涉及结构式部分的讲解(例如:理化性质、稳定性,鉴别方法、构效关系等知识点)采用创新的化学结构式软件辅助教学法。课堂上,教师将基本安装、调试及操作讲授和示范,课后把软件、作业、单元考核等通过电子邮件的方式发送给了参与教改的各班学生。目前,我们已经积累了一定深度和广度的化学结构式软件应用教学微课视频。以此为基础,再开发一系列适合我校药物化学学情的微课体系。学生可以提前预习,大大提高课堂教学的效率。
2.2课程评价方式
增加过程性考核比例,平时成绩的比例由原来的40%增加到50%。以小组(2~3人)为单位,根据课堂互动、汇报及课后作业的结构式绘制和解析情况进行给分,计入平时成绩。结合教学进程,教师布置每人一题,结构式各不相同,并结合课堂抽查现场绘制,杜绝抄袭和代画。学生复习教学内容,应用化学结构式绘图软件提交电子稿作业,教师批改并点评学生的化学结构式电子稿作业,并计入平时成绩。
2.3改进方向
根据一个学期的教改教学经验总结,我们在具体操作时应继续注重提高学生学习兴趣、提升课堂效率和完善课后评价体系。在提高学生学习兴趣方面,我们应结合ChemOffice软件强大的结构式和仪器绘图,分子量计算,数据处理,3D结构图,NMR和MS模拟等功能,进一步引导学生在其他化学相关课程作业、习题或科技创新活动的报告、论文、PPT中规范化和软件化的应用ChemOffice软件。让学生在学习和使用ChemOffice软件过程中,切身感受到通过药物化学课程中的导入的结构式软件学习,能够获得ChemOffice软件这一强大的学习和技能工具。同时,这一知识和技能的获得,无疑对学生的就业或继续深造是十分有益的。在提升课堂效率方面,我们应进一步加强微课视频等资源库建设,继续深挖第二课堂的时间和空间。现在大学生几乎人人都有手机,每班都有QQ群或微信群,我们应继续加大教学视频的建设,在课前发送到班级群,课堂上可以直接抽查预习情况及随堂考核,课后可将结果或答案分享到班级群。这样,预习和点评工作不占用主课堂时间,大大的提高了课堂效率。在完善课后评价体系方面,教师评价这一单一评价方式已经不能满足日益增长的学生人数与一对多评价体系之间的矛盾,我们应充分发挥网络化和信息化教学的优势,采取人工评价与智能评价相结合、随堂检测和在线考测相结合的方式进一步优化考核体系,做到高效智能,公平公正。目前,互联网上已经有比较成熟的免费的电子作业与在线考试、测验系统云平台,我校也有运行该平台的课程考试测验的成功经验,这无疑为大规模推广该课程信息化教学改革打下了坚实的基础。
3结论
该课程的教改定位于我校药物化学课程的再开发,在原有高职高专层次的课程体系中引入结构式绘图软件,辅助教学和课堂互动,并将随堂练习和课后作业电子化,软件化,规范化的并入平时考核体系中。该课程经过一个学期的改革探索,取得了显著的成效,参与教改试验班级的药物化学结构式相关知识和技能的理解和掌握较其他班级更加规范和深入,达到了教改的目的。(1)化学结构式软件学习和课程内容理解相互促进通过化学结构式软件学习,学生更规范和深入的学习化学结构式,提高对课程内容的理解。学生复习教学内容,应用化学结构式绘图软件提交电子稿作业,教师批改并点评学生的化学结构式电子稿作业并计入平时成绩,达到了教学相长的效果。(2)课程模式增加师生互动课程导论保持不变,课程精讲内插入软件演示,增加分组讨论及课堂互动,增加学生展示化学结构式绘图方法环节,充分引导学生参与教学,调动学生的积极性。(3)考核体系注重随堂考核,知识与技能并重在坚持原有考试体系的基础上,更注重过程性考核。我们不但要看期末考卷的笔试成绩,更要看平时学生的课堂互动(结构式现场绘制等)、自学能力及综合应用(课后作业化学结构的绘制和解析等)。平时的作业成绩和课堂展示环节将作为学生综合成绩的重要依据。该教学法注重知识与技能并重的培养方式,采用课中和课后考评相结合,对学生的化学结构式掌握情况进行考核和评分,其中抽查了部分同学当场绘制结构式,教师当场给出评判分数。
作者:陈维 单位:浙江医药高等专科学校
参考文献
[1]曾飞,唐琳俐.ChemOffice软件在超分子化学教学中的应用[J].广州化工,2016,44(22):136-138.