时间:2022-03-25 15:32:09
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇有机化学教学论文,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!
学生的学习动机主要在于兴趣,而兴趣的培养不是自发的,需要老师进行有益的启发、教育和耐心的培养。这种意识渗透到整个教学过程中,可以起到事半功倍的效果。这是启发式教学必不可少的重要一步,因为它直接牵动着学生发现、探索问题的兴趣。有机化学的教学,可以通过讲与每章有关的社会热点问题或与该章有关的有趣的事来激发学生的兴趣。比如醇那一章,可以结合检测醉驾的原理来讲,讲讲如何检测酒精含量及如何醒酒。绪论可以结合日常生活中的衣、食、住、行来讲,学习有机化学可以指导人的衣、食、住、行。比如有趣的食,可以用一些大家喜欢吃的肯德基快餐、可乐为例,分析这些食品的主要有机成分,以及给人体带来的伤害。还可以讲一下最佳的膳食平衡,每种食物提供给人体哪种营养成分,这些营养成分的有机结构是什么?缺少了会怎样?等等。立体异构体那章,可以先让学生自己动手做分子模型,然后再去观察实物与镜像的关系。烯烃的亲电加成,可以先显示烯烃使溴的四氯化碳溶液褪色的实验。经验告诉我们,这样的方法可以大大提高学生学习的兴趣。
二、要激发学生的好奇心
古希腊教育家亚里士多德讲过一句名言:“思维自惊奇和疑问开始”。课堂上教师的提问可以有效地发展学生的思维能力。师生互动可以通过老师提问学生回答来完成,还可以通过学生提问老师回答来完成。这就要求老师在课堂上须巧设疑问。比如讲烯烃的化学性质,老师可以先讲几个实验现象,并把相关的反应方程式写出来,让学生分析一下主要发生了什么反应,再结合前面章节的内容,让学生大致写出反应机理,并把反应机理进行分类,比如是亲电加成还是亲核加成等等。羧酸那章就羧酸同时存在羰基和羟基,老师可以向学生提出如下问题:1.与醛或酮相比,羧酸中羰基的亲核加成活性如何?2.羧酸中羟基的氢原子与醇的相比,为什么酸性更强?面对这些问题,学生利用已学过的知识可以一一解答。这样该章的学习就会变得很轻松。学生可以实现由“学会”到“会学”的转变。
三、要引导学生多议
课堂上学生产生疑问怎么办?是由老师一个一个来解决,还是分类汇总后解决,抑或由学生一起讨论来解决?由于课时的限制,最好的办法就是引导学生多议多问,让学生相互之间开展讨论,自己解决发现的问题。老师可以在课堂上提问,然后分组进行讨论,引导学生自己解决问题。比如讲酯的亲核取代和克莱森缩合反应时,老师可以提出问题:以醛酮羰基的亲核加成及羟醛缩合反应为基础,分析一下酯可以发生哪些反应?以小组为单位进行讨论。最后交上来的答案基本上是完整的。当然,问题也不要总是由老师提出,老师还要引导学生自己提出问题。比如讲共轭二烯烃的1,4加成,老师可以先写第一步机理,按照单烯烃的性质先进行第一步,生成一个碳正离子中间体,第二步老师可以直接写出和单烯烃一样的1,2加成产物,然后问学生:有疑问吗?有不同的想法吗?这个例子我们曾经试过,有很多学生举手提出了疑问。学生会问,第一步生成的碳正离子中间体为什么不重排?它是烯丙型的碳正离子,正电应该可以分散到另一个碳上,这样第二步就应该形成1,4产物。学生能这样分析问题就说明他们把前面章节学的知识都掌握了,也能激发出想问题的乐趣。这样,学生课后就会按照课堂上的模式进行提问和讨论,问题也就迎刃而解了。
四、要理论与实践相结合
化学是一门实践性的科学,除了理论学习外,还要与实践相结合。我们选择部分学生特别是毕业后继续读研和从事化学化工类工作的学生,一般在大二开始进入教师课题组,在老师的指导下完成一个课题的研究。比如我们学校的有机化学课都是在大二开的。上课时,教师可以先了解学生的情况,了解有哪些学生打算考研?有哪些学生对化学有兴趣,今后有可能从事与化学有关工作的?又有哪些学生对化学没兴趣,以后不想从事与化学有关的工作?挑出一些想考研的和想从事与化学有关工作的学生参与课题组,一般是占班上人数50%的比例。然后将他们分成四个组,每个组有一个研究课题,课题与所讲的内容有关。让他们从查阅文献、总结文献开始做,由他们自己先提出实验方案,然后老师再指导他们确定最佳的实验方案。实验方案确定后,由学生自己准备药品和仪器,进行实验操作。这样,他们在查阅文献时可以了解化学的发展动态;提出实验方案时可以对所学的反应做个总结和比较;准备药品和仪器时可以了解一些化合物的结构和物理性质及一些仪器的用途。举个例子来讲,当讲到酸与醇的酯化时,教师可以让学生做一个与酯化有关的课题。由于酯化是个可逆反应,不断地有水生成,要使这个反应向右进行,最好是把产物之一水移走。实验时可以让学生做个对比实验,一个是没装分水器的,就是让水留在体系里,一个是装了分水器的,将水通过与有机溶剂共沸带出来。实验后会发现后者的酯化收率较高,这样学生就明白了移走产物之一反应会向右进行,收率会较高。每届参加课题组的学生都会有不少收获,做得好的最后还发表了论文,这些论文可以参与评奖学金,还可以参与保研等等。学生因此积极性特别高。学完了有机化学后,大部分学生还想继续留在课题组做实验。通过理论联系实际,学生不仅用实验验证了学到的理论知识,还可以锻炼动手能力,从实验中发现乐趣,提高学习的兴趣,并且可以为以后的继续深造打下很好的基础。
五、改革考核方式和内容
有机化学的考核以前主要采取一考制,即由最后的期末考试决定成绩。这种考核方式容易使学生死记硬背,而不会灵活应用,并且考完就容易忘记。我们对考核内容和考核方法进行了改革。考核方法改成由平时成绩、期中成绩、期末成绩三部分组成。平时成绩由出勤率、平时作业、平时讨论及平时实践来决定;期中考试形式可以灵活一点,可以考试,可以写论文,也可以用课堂作业甚至是综合性的设计实验;期末考试的题不要局限于选择、填空、合成、机理等类型,可以适当地加些与日常生活紧密联系的实验综合题。以前的一考制容易造成很多学生不来上课。考核加上出勤率后到课率基本上是100%。有机化学一般都是三节课连上,三节课都讲新课可以讲很多内容,学生一下消化不了,加上一点讨论题可以让课堂变得轻松,课堂气氛好很多,留出较多的时间让学生去思考。这样,师生之间及学生之间的关系会更融洽,而且学生分析问题的能力可以得到强化。参加了课题组的学生可以加上实践分,没有参加课题组的学生可以加上讨论分。这样,期末考试的压力就减轻了很多,补考率也会低很多。我们现在采取的考核方式就是平时成绩(25%),期中成绩(25%),期末成绩(50%)。平时的出勤率很高,平时作业也完成得很好,讨论题都很积极,而且印象深刻,讨论题如果出现在期末试卷上,同学们没有人不会答,参加实践的人也很多,最后取得的成绩非常好,期末考试卷面成绩不及格的很少,比以前有不少30~40分的现象好很多,总评基本上没有不及格的。这种改革逐渐改变了学生考前突击死记硬背、走出考场头脑一片空白的现象,学生在多方面得到了发展。
六、总结
1.1教学内容陈旧,学生学习兴趣不足
有机化学教学大都是由教师按照教材所编写的程序讲授,将有机化学课讲授内容停留在有机化学经典领域,而不与学科发展趋势相结合,不但授课内容单一,知识面狭窄,而且授课形式呆板,缺少变化,使学生感到枯燥乏味,甚至出现昏昏欲睡的现象。这样,不利于培养学生对有机化学的学习兴趣及开阔的学科视野。学生没有了学习的兴趣,学习的积极性大打折扣。
1.2传统教学手段被摒弃
现代课堂大都采用多媒体技术进行组织教学,教师既要备课又要做课件,教师的时间和精力又很有限,这样他们的压力也会增大。现在又是知识爆炸的时代,课堂上需要讲授的知识内容量很大。所以课堂教学追求内容多,速度快,而忽略了学生的知识接受能力。同时,几乎全部摒弃了传统的板书教学和模具教学。这样,PPT画面只是一闪而过,学生来不及记笔记,知识很难记牢,学生也很容易产生疲劳,甚至产生抵触心理。这样教学效果和教学质量就受到很大的影响。
1.3实验教学重视不够
长期以来轻实验重理论,将有机化学实验课作为附属课,得不到重视。具体表现在:有机化学实验只开设验证性的简单实验,缺乏综合性、创造性实验;实验课学时数相对不足,学生没有充足的时间完成复杂的实验;教师重视不够,讲完实验后,就让学生自行操作,没有认真观察和指导操作中出现的错误;学生不重视实验预习,讲授期间不注意听讲,已经讲过的内容,提问还是很少有人回答上来,这种情况势必造成实验过程中出现很多操作错误,打碎玻璃仪器等现象出现。
1.4教学评价不完善
过去,学生对教学的评价只是一个形式,教师的教学方法和方式也不怎么改变,没有起到什么效果。教学评价几乎形同虚设。而学生的成绩也大都以理论考试成绩记录。这样很多学生不重视平时的上课,甚至有些同学逃课,只是到最后期末考试前临阵磨枪。这种现象很普遍,最后学生考完试把知识又全部还给了老师。这样的评价体系存在很大的缺陷,不利于教学质量和学生学习能力的提高。
2改革措施
为了提高学生对有机化学的应用能力和创新能力,提高有机化学教学质量。针对上述问题,提出以下一些思路。
2.1调整教学内容,提高学生学习兴趣
有机化学教学,除了教授课本上的知识外,教学内容可涉及到很多方面。比如可将有机化学史引入课堂教学,特别是涉及人名反应的故事,以及有机化学的学科前沿发展研究,保证了教学内容的科学性和先进性。可以活跃课堂气氛,从而吸引他们的注意力,调动学生的学习积极性。还有可以通过列举生活事例,从有机化合物的毒性着手,强调其对环境污染的危害性,增强环境保护意识,提高他们的学习热情和兴趣。
2.2传统教学手段与多媒体教学结合,提高教学质量
随着多媒体技术的快速发展,多媒体技术辅助教学作为一种新的手段越来越广泛地应用于教学。在授课时,可以利用动画、声音、视频、模型等,使抽象的理论变为直观的形象展示给学生,使他们更容易理解知识。此外,由于省去了过去板书的时间,多媒体课件可以讲授较多的内容,信息量会更多。但是,如果授课信息量过大,变换过快,会造成学生对知识的印象不深,教学效果大打折扣。所以,结合板书等传统教学手段,进行多样化教学,可以激发学生的兴趣,营造良好学习氛围,进而提高教学质量。
2.3重视实验教学
有机化学实验教学是化学教育的一个重要组成部分,实验教学是培养学生的创新意识、实践能力和科学素养的重要手段,为了培养学生牢固掌握有机化学的基本技能和提高有机化学教学质量。有机化学实验教学中应注意以下几点:(1)适当开设开放性实验内容,增加设计性、创新性实验,这样可以开拓学生的思维,进一步提高实验水平。(2)学校在做培养方案是就应该合理安排实验次数和学时数,使学生有足够的时间进行实验。(3)任课教师要不断提高自身的教学能力,加强实验教学的研究,提高实验教学质量。(4)要求学生进行课前预习,对实验原理、实验步骤、实验注意事项等有全面的了解。在实验过程中,进行规范操作,如实记录,不准弄虚作假。
2.4完善教学评价方法
首先,学生及同行任课教师对授课教师进行不记名打分评价,针对教师的教学态度、教学手段、教学效果等方面。评价结果直接与教师的课酬挂钩,这样对任课教师也是一个鞭策和监督。其次,学生成绩考核体系直接影响着学生对有机化学课学习的态度和积极性。为了客观、公正地反映出学生的实际水平,我们尝试改革成绩评定制度,将成绩分为:平时成绩和期末成绩。平时成绩包括:课堂参与、笔记、作业练习三部分;期末成绩为理论考试成绩。考核办法中加大平时成绩的权重(增加到40%),让学生更加重视平时的课程学习,养成良好的学风。
3结语
目前,我国主要是采用以讲授式为主、合作探究式为辅的课堂教学模式。在高中尤其是高三复习课上,课堂上的信息量非常大,学生需要记忆的知识量很大,学生总是感觉来不及做笔记,往往记了老师当下总结的知识点,却跟不上老师接下来要讲的东西,更不用说是将整堂课复习的知识系统化,完善自己的知识体系了,就只能课后自己进行补充。由此可见,要记下所有的知识点不太现实,因此选择有效的方法记录有选择性的知识点才能提高学习效率。有机化学是高中化学的一个重要组成部分,与我们的生活也息息相关。高中有机化学分布在两本书上,有机化学物质种类繁多且关系复杂,学生学起来感觉很吃力,缺乏条理,思维陷入混乱之中。但如果学生学会采用正确的方法来理解和记忆有机化学的知识,就会体会到有机化学知识的规律性,从而理清知识间相互错综复杂的关系。比如在学习选修5有机化学基础“烃的衍生物”时,学生习惯于将知识局部化,学习卤代烃时,学生将其概念及其发生的特征反应储存在脑海里。当学习醇、酚等时,学生也只是将其对应的概念及特征反应储存起来。这样一来卤代烃、醇、酚等知识在脑海中里的存在方法是一块一块的,线性排列的,缺乏之间的有效整合。而当烃的衍生物综合起来出题时,学生往往不知所措。其实是学生缺乏对有机化学物质的归纳总结,不能建构系统的有机化学知识脉络。而如果利用思维导图来记笔记,则知识以发散放射状形式呈现,与人脑的思维方式相吻合,记笔记用时少,还能使重难点突出,知识间错综复杂的关系可以一目了然的呈现出来,起到很好的效果。因此将思维导图应用于有机化学教学中,可以使学生更有效的建构有机化学的知识体系。以下为本人在实习时使用思维导图应用于有机教学中的实例。
新课教学:(1)课前预习:教师提前一天布置预习新课的内容,并让学生通过自己对预习知识的理解,简单的绘制思维导图。对一些自己理解的学生可以将知识展示的非常恰当,而对自己有疑惑的知识点,学生可在自己绘制的图中用符号“?”标注出来。第二天一大早要上交。
课堂教学:教师对于学生交上来的思维导图进行简单的浏览,可以知道学生在哪些知识上理解的较好,哪些知识的问题比较大,在对学生的预习情况有了一定的了解之后,课堂上教师就有侧重点的进行讲解。将学生自己制的思维导图发给学生,学生在课堂上针对自己的情况,对自己的思维导图进行修改、优化,认为是重点的学生自己可以用彩色标注,形成自己脑海里的知识图形。
【关键词】高校;多媒体网络环境;化学教学
一、多媒体环境下化学教学设计理念
1.尊重学生的主体需求理念。现代高校化学教学使用多媒体教学技术,主要目的在于使用先进的教学技术促进学生掌握化学知识,深入研究化学现象,引导学生掌握完整的化学理论知识体系。2.运用刺激反映的教学规律。从本质上来说,在课堂上使用多媒体技术,实际上是增加了课堂教学的信息源,这对于学生掌握化学理论知识,给学生提高有效的教学渠道有重要意义。3.符合学生认知水平的理念。现代多媒体网络技术环境下的高校化学教学,可以实现线上线下的有机联系,可以给学生提供个性化的教学环境,能够促进学生深入的掌握化学知识。在认知主义教学理论的指导下,化学教学在多媒体条件下优化教学设计,更强调围绕着学生的需求选择进行教学,教师不只是信息的单向传递者,而且还要根据学生的主动需求,给学生提供他们需求的信息。
二、多媒体环境下化学教学设计原则
1.课件内容要有选择性。在多媒体环境下给学生呈现的教学内容要有选择性,注重从学生的学习需求出发,能够在课件中呈现出化学基本原理,化学实验的设计思路,以及化学教学的创新思想,注重把化学理论知识与化学学习方法融为一体。大学化学课堂使用多媒体课件进行教学,更注重反映课本没能体现的知识内容,注重结合课本充实各种化学实验,实现各种图表、关键知识点与化学公式的总结。特别是随着高校化学知识的深入复杂,化学多媒体课件应当充分借助动画、视频等有效的教学形式,着力通过课件建立线上线下联系,形成完善的课堂教学沟通体系。2.课件形式要有丰富性。只有提高多媒体课件形式的丰富性,才能提高课件对学生的吸引力,着力吸引学生参与到化学教学的全过程。多媒体课件是直观的教学载体,通过多媒体课件来演示教学内容,可以让学生获得更深刻直观的印象,可以让学生记住化学实验演示的过程。为了达到最佳的课件演示效果,应实现新旧教学内容有机结合,注重在归纳总结等一般思维的基础上,全面丰富课件教学的形式。
三、利用多媒体网络教学注重事项
1.多媒体教学不能代替传统教学。多媒体技术不能代替传统教学活动,高校化学课堂仍然要发挥教师的主导作用,注重通过师生的有效沟通,引导学生主动的思考和解析化学问题。多媒体课件可以把复杂的问题直观化、简单化和有效的分解。多媒体课件不能代替板书,不能代替教师讲授的过程,只有围绕着有效的师生互动探讨,才能激发学生的思路,促进学生主动的学习化学知识,发挥教师的实际指导作用。2.围绕网络丰富精品资源库。网络是实现师生有效互动的平台,教师可以在互联网或移动互联网的客户端为学生推送各种有价值的学习信息,教师也只有注重使用网络渠道获得精品教学信息,才能帮助学生掌握化学领导的前沿知识内容,从而不断提高学生的综合能力,满足学生学习前沿化学知识的实际需求。学生学习离不开各种资源的支持,网络已经成为学生获取资源的重要渠道。但是,学生辨识网络资源质量的能力稍差,还需要教师的有效引导把握,能够由教师推荐给学生丰富有效的化学教学内容,从而促进学生全面提高学习能力水平。
随着现代多媒体和互联网技术的快速发展,网络多媒体已经成为课堂教学的重要载体,只有注重使用网络和多媒体技术,才能发挥出现代教学手段的作用,全面提高化学课堂教学水平,满足学生的学习需求。
【参考文献】
[1]孙晋营.运用多媒体技术优化化学课堂教学[J].中国现代教育装备,2010,98(10):83-84
1.我国的绿色化学教育行动相对迟缓。
大多数学校尚未涉足,若想使全社会公众形成绿色化学意识,单靠几所高校开课、几个研究所进行研究是远远不够的。若想改变公众缺乏绿色化学意识的状况,只有通过高师毕业生在基础教育当中去开展绿色化学教育,这样才能逐步影响到大众。真正的绿色化学教育的精髓是在绿色化学原则的指导下把绿色化学融合于化学教材改革、化学教学改革、化学实验改革等系列化学教育绿色化的创新过程。
2.各项政策不到位。
建议政府、化学界、环保界,尤其是教育界应根据实际情况设立绿色化学及绿色化学教育奖项,提出各种绿色化学教育的政策法规,建立合理的绿色化学化工教育考核制度。相信有各种政策的保障,各种奖项的颁发,必将会加速全社会绿色化学意识的形成,实现人类社会的可持续发展。
3.教育体系不完善。
教师在课堂教学、实验教学过程中应始终贯彻绿色化学思想,要让学生了解绿色化学,树立起绿色化学意识,培养其从事绿色化学研究与开发的能力。然而,我国目前的高等教育机构还没有形成完备的绿色化学教育体系,更不用说基础教育了。因此应该建立起一系列合理的绿色化学教育体系,以促进绿色化学教育的顺利发展。绿色化学的发展将对环境保护起重大作用,它为人类的可持续发展提供了技术保证。绿色化学进入教育领域,从而进入化学教育,符合时代的呼唤。
二、有机化学教学中开展绿色化学教育的策略
1.在有机化学课堂教学中渗透绿色化学教育。
面对化学学术界悄然进行的绿色革命,广大的化学教育工作者不能无动于衷,尤其是将来作为社会的科技革命主动力的大学生更应该受到绿色化学教育,这就要求我们讲究策略,指行动或行动计划,以及为解决某问题或达到某目标而有意识做出的各种活动。可喜的是,目前已有部分重点大学如中国科技大学开始开设“绿色化学”课程。但是,仍然有不少高校的教师未能意识到将此重要的新信息传递给学生的重要性。另外,虽然有部分高校已开始着手为研究生或高年级本科生开设“绿色化学”课程,但在当前相当多的高校存在教学课时紧张的状况下,又带来了专门的教学时间难以安排的新矛盾。因此,在有机化学教学中进行绿色化学教育的渗透,不失为解决问题的好办法。在有机化学教学中进行绿色化学教育的渗透。具体来说,就是在进行有机化学教学时,对教学内容涉及有关绿色化学知识的方面,给予适时地、适量地介绍,通过这种画龙点睛的教学改革,可使学生在潜移默化中受到绿色化学教育。同时又不对原本非常紧张的教学安排造成新的冲击。
2.在有机化学实验教学中加强绿色化学教育。
化学是一门以实验为基础的学科。有机化学实验是化学科学赖以形成和发展的基础,是检验化学知识真理性的标准,是提高学生科学素养的重要内容和手段。有机化学实验也是化学教育的最有效的教学形式。除此之外,有机化学实验还具有重要的教育教学功能。从认识角度看,有机化学实验是为学生提供化学教学认识问题的主要途径,它为学生检验有机化学理论、认识有机化学科学知识、验证有机化学假说提供了科学依据。从方法论角度看,有机化学实验是培养学生掌握实验操作过程、实验方法的重要手段。从教学论的角度看,有机化学实验能创设一定教学情景,转变学生学习方式,有效激发学生学习兴趣。学生可以从有机化学实验现象中去认识有机物,并通过自己的操作来培养各种能力,进而促进思维的发展和综合能力的提高。教师将有机化学实验置于一定的化学教学情景下,为实现一定的化学教学目的,而展开的一系列教学活动,就是所谓的“化学实验教学”。有机化学实验教学是有机化学教学的重要组成部分,其对学生的科学思维、动手能力、创新意识的培养起着重要的作用。有机化学实验教学与绿色化学的联系最紧密、最直接,是培养学生“从我做起”的好阵地,也是培养学生绿色化学意识的重要途径。有机化学实验教学能促进学生在知、情、意、行等方面统一协调发展。有机化学实验是有机化学学科的基石和学生可以直接感知的事实,通过有机化学实验教学来培养学生的绿色化学意识是一个最好的切入点。在实验教学中开展绿色化学教育是历史的必然。当然,绿色化学与有机化学有着天然的血肉联系。因此,在有机化学实验教学中渗透绿色化学是最为合适的。学生在做实验的过程中,通过自己亲身体验来理解绿色化实验确实能减少或根本不产生污染,从而形成绿色化学意识。将一些传统实验方法与经过绿色化改进的绿色化实验方法进行比较,以此来说明通过用改进的绿色化实验向学生渗透绿色化学教育是有效的途径。
3.立足课外,实践绿色化学观念提高绿色素质。
伴随着工业科学技术的日益发展,环境污染已成为人类生活中不可忽视的重要问题之一。据统计,目前传统化学产业每年制造的有害废物已达3—4亿吨,一些重金属及其化合物酚类和氰类污染造成的鱼贝类中毒,一氧化二氮和甲烷等温室气体造成的全球气温升高等现象层出不穷,严重威胁着人类生存环境的清洁健康,于是“绿色化学”的概念应运而生并伴随着环保观念的流行而渐入人心。“绿色化学”,其核心内容为提高对原料的有效利用,尽量消除和避免使用有毒和危险试剂,并争取将反应物的原子全部转化为期望的最终产物。在高校化学教学过程中,有机实验是基础课程中不能忽略的重要一环,但是因开设相关实验的高校多、项目繁杂,且存在药品浪费严重,甚至随意处理废气废液等现象,难免聚沙成塔累积效应,无形中给实验室及外部环境带来负面影响。因此,我们应该采取有效手段加以预防和解决,将有机化学实验的绿色化作为一个崭新的课题加以探讨研究。
2.实现有机化学实验“绿色化“教学目标的若干措施
2.1绿色化学意识的树立与培养若想树立学生的绿色化学意识要求教师能够率先把握环保低碳理念,并积极实施环境无害化学实验管理模式。为此,应首先将绿色化学的相关概念及原则融入到课堂管理中,并进行科学指导。例如,在课前预习阶段积极引导学生以查找资料的方式初步了解相关实验试剂的毒性及其对环境产生的损害和影响,并鼓励学生不拘泥于教材,通过改良步骤或运用技术手段减少对生态环境有害的原料、催化剂的使用,并有针对性地降低有害副产物的产生和排放。再如,应密切关注实验整体的进行情况,及时纠正一些因意识疏忽而造成的装置安装问题,阻止因其导致的仪器损害或有毒物质泄漏现象的出现。通过教学过程,潜移默化地影响学生,使之在观念上重视化学实验绿色化,在学习中掌握更新实现绿色化学目标的方法途径。另外,可在教学过程中将能否贯彻绿色化学意识、积极实施对环境友好举措作为考核项目之一,杜绝学生在实验过程中不慎造成的药品浪费、随意丢弃废物等现象的发生。
2.2实验试剂的选用与教学内容的革新完善在有机化学实验中,难免使用一些易燃易爆、有毒或有腐蚀性的原料,这些试剂不但用量大,而且存在危险和污染,如果能勇于突破定性思维和教材,在保证实现原有教学目标的同时,有针对性地选取低碳无害试剂,也能起到推广“绿色化学”的目的。比如在原料与催化剂的革新方向上,可用无毒高效原料代替有毒原料,用新型催化剂取代腐蚀性严重的催化剂。在此试举两例:在利用硝酸氧化环己醇和环己酮制备1.6—己二酸的实验中,传统教科书一般选用高锰酸钾作为氧化剂。高锰酸钾具有放热强烈、有毒等不良特性,并不符合低碳环保标准,但若改用过氧化氢做氧化剂,则副产物是水,其污染程度不会随反应的进行而增加,部分实现了绿色化学目标的达成。又如,在乙酸正丁酯制备过程中,将具有腐蚀性、易产生碳化异构化等副反应的催化剂浓硫酸,改为固体催化剂一水合硫酸氢钠,不但能够降低实验过程中“三废”的生成量,还能将产品率由70%提高到90%,起到了事半功倍的效果。另外,可选用学生熟悉的天然食品代替有机药物完成教学任务,如在利用茶叶提取咖啡因的过程中使学生掌握索氏提取器的用法;采用橘皮改良过去使用的苯甲醛完成水蒸气蒸馏实验,而蒸馏得到的柠檬烯又具有光学活性,可将其进一步用作测定旋光度的原料。在教学设计环节,应使实验内容及实施方式趋向低碳环保。内容低碳化主要反映在合成路线的设计上,可用综合性较强、合成路线较复杂的实验代替目的过于单一的项目。如仅选取溴乙烷的制备这一个实验,就能够学习吸收有害气体、蒸馏、分液、萃取、干燥等重要方法,可大大降低实验项目无意义的重复性。另外,可适时设计一些具有连续性的实验,使回收到的产物作为反应物而被重新利用。如在甲基橙的制备实验中得到的产物可作为重结晶实验的主要试剂而被循环使用,将制备好的乙酰水杨酸用于阿司匹林原料药的检验等。这样设计的优势还在于,因前一产品质量的优劣将影响后续实验的进行,可提高学生对结果真实性与可靠性的感悟,通过连续的实验过程,培养其环保节约意识。实施方式的低碳化主要在剂量的半微量或微量化过程中得以体现。将一些污染较严重实验的规模进行相应的缩小处理,是运用预防化学污染的新方法新技术对常量实验进行改革的必经之路。例如在茶叶提取咖啡因的实验中,将乙醇用量从150ml降低至70ml即能提取到产物咖啡因,再如环己酮的制备及苯乙酮的制备实验中,可将有害原料环己醇和乙酸酐用量减少到原量的1/5,除提高实验绿色化外又能有效地提高产率。由此可见,微量实验值得推广的原因在于节约能源减少污染,降低有机实验的危险性,同时减少了因处理“三废”带来的压力。除此而外,微量及半微量实验的规模更接近于科研现状,它的安全性和低成本大大促进了开放式实验教学项目的开出率,提升了学生的动手能力和胆大心细的实验态度,因此,在教学过程中采取常量和微量实验交替配合的模式,将更有利于化学实验绿色化目标的实现。
2.3合理进行三废处理在有机化学实验中,若不将“三废”进行合理有效的处理而直接排放,将会对环境和人体产生一定的污染和伤害。因此在实验过程中应结合以下几点有效提高实验室中对“三废”的处理效率:
(1)废气的处理:实验中应合理使用通风橱,并在尾气排出装置处安装气体净化装置。对于在实验进行过程中产生的有害气体应用专门的吸收装置进行吸收。
(2)废液的处理:可将废液分类为酸碱及有机试剂进行分别处理。酸碱可混溶中和并调节pH值在6.5—8.5之间,并用水将其稀释后排放;对于乙醇、乙酸乙酯等有机试剂,可在积攒到一定体积后进行重蒸提纯,并作为反应物应用于后续的实验中。对于一些在学校条件内无能力进行处理的废产品,切不可直接将其倒入下水道或排放到大气中,应定期送到专门地点进行生化处理。
(3)废渣的处理:有机实验所产生的废渣一般为有毒易燃易爆的固体,应统一回收并将其埋于地下固定地点。尤其需要注意的是特殊但常用试剂的处理方式,如在破损温度计洒落的微小汞珠上撒上硫粉,使其合成毒性较小的硫化汞,减少环境损害等。
2.4将节约意识与绿色化学观念相结合建设节约型社会是赢得国际竞争优势的重要战略之一,作为未来化工行业的主流人才,我们有必要在化学实验的学习过程中重视资源意识和节约意识的养成。除去精简实验项目,控制原料使用量外,也要注意水电的使用,从小处做起,才能将此观念深植于学生的头脑之中。比如在蒸馏回流等步骤中,冷凝装置一组组相连的搭建方法即可大大降低自来水的用量。
2.5科学技术的引入与完善科学技术的不断发展为实验室实现绿色低碳目标提供了技术支持和保障,在教学过程中适当引用微波技术、多媒体技术已成为实践教学的大势所趋。
(1)微波技术。微波作为一种新能源,可用于多种化学实验之中,已成为一种加速有机反应的经典技术。它具有极大提高有机反应时间,使受热体系升温均匀、控制方便、产率高和产品易于纯化等特点。如在合成肉桂酸的实验中,将苯甲醛等反应物的加热时间由回流1.5小时缩短为微波辐射条件下的20分钟,在此条件下可降低副产物产量,随之而来的分离提纯步骤减少,基本实现了“零排放”目的。据目前研究表明,利用微波技术的化学反应,可减少甚至不用溶剂,对环境污染极低。酯化反应、重排反应、偶联反应、酯交换反应及有机金属反应均可利用微波技术实现反应速度的最大化。
(2)多媒体技术。采用多媒体技术模拟实验进程是“绿色化学”理念下值得重视和使用的科学技术之一。在有机教学中,存在一些污染严重却又不得不要求学生全面掌握的实验项目,此时借助于计算机技术呈现真实完整的反应过程,可以弥补因实验条件不足带来的负面影响。学生也可学会在接受传统课堂教学的方式外,充分利用网络资源,展开全方位学习,有利于其自主性及创新意识的提高。
3.结语
作者:隆金桥 单位:百色学院化学与生命科学系
评价方式简单,对学生的学习没有压力有机化学实验学生学习评价方式分平时成绩和期末成绩两部分,而平时成绩主要来源于学生的实验报告,在评价实验报告时主要看报告写得怎么样及实验数据的处理和分析,对实验过程和实验态度难于评价。实验报告也是流于形式,大部分学生都是照抄教材,实验过程照搬硬套,被动地验证、机械地重复。如一个合成实验包括对实验过程的认识处理,实验仪器的安装、产品的提纯、后产物的处理等诸多连续的过程,一些学生只重视实验的结果,不重视实验的细节和过程,操作不规范、不熟练,认为过程是小事,只要做出产品就行[1]。一些学生没有良好的实验习惯和科学态度,设计实验的能力差,缺乏对实验进行修改、更新、提出异议的勇气[2]。在实验过程中一般一个老师带15个以上的学生,很难对每个学生的实验细节进行评价。
教学大纲的改进和教材编写自2006升本以年以来,实验室按照加强基础、培养技能、体现地方特色、反映最新科技新成果的原则,组织人员编写了有机化学实验教学大纲,并进行了多次修改,根据不同专业的情况,删除了验证性实验(师范类专业不删除),增加了综合性与设计性实验,整个实验大纲侧重于培养学生的基本实验技能和综合能力。在教材方面,参编了广西高校自己编写的有机化学实验,全书分为有机化学实验的一般知识、有机化学实验的基本技术、有机物的分离提纯办法、有机物物理常数测定和波谱分析、有机物的制备、天然有机物的提取、现代有机合成实验新技术与新方法、综合性化学实验和研究/设计性实验、有机化合物的性质实验等十个部分。基本操作训练立足于让学生掌握常用仪器设备的基本使用方法、实验操作的基本技能,加强有机化合物的分离、纯化技术;有机化合物的制备实验则以典型的有机反应为基础,融入一些应用及影响面广、内容较新的反应及化合物类型;天然有机物的提取实验则以典型天然化学成分的分离纯化为基础,并融入具体的生物活性;综合性化学实验突出综合训练和应用性;研究/设计性实验仅给出合成要点或思路,以学生为主体进行研究训练。本教材的定位是广西高校用的实验教材,体现了地方特色:一是乡土性,选用较多例子是和广西优势特色资源有关(当然还要注意与通用性统一);二是先进性,把有机化学研究的新成果新技术新手段反映出来,把各高校在质量工程中取得的新成果体现在实验教材之中;三是编排体系上比较新颖;四是在思考题和注释上狠下功夫;五是在研究性和设计性实验上下功夫多,侧重训练学生的思维。教学内容更新加强实验的系列性单个的合成实验在完成实验后所得产品往往同实验废液一起集中处理掉,这样会使实验的成本提高,也会造成环境污染。如果能将不同的实验内容串联起来,使上一实验的产品为下一实验的原料或溶剂,就可以节约成本、减少环境污染。在教学过程中,我们根据实验教材和实验条件具体情况加入了系列性实验,比如环己烯,己二酸和己二酸二乙酯的制备实验,我们先由环己醇脱水制备环己烯,此反应生成物环己烯作为下一个实验己二酸的原料,而生成己二酸又成为下个实验己二酸二乙酯的制备的原料,这样的系列实验,具节约了实验成本,又减少了化学药品对环境的污染。在这样的系列实验中,学生只有认真地做好上一个实验,得到理想的产物,才能为下一个实验提供好的材料。如果上一实验的产率太低、太少或产品的纯度不够,那么下一个实验就无法进行下去,或者得不到好的结果[2]。因此,在进行系列实验时,学生必须对每个实验都要充分准备,认真研究,谨慎操作,细致观察,才有可能完成这一系列实验,这即有益于学生实验技能的提高,又可以培养和激发学生对有机化学实验的兴趣,提高了学生的综合素质。加强综合性、设计性实验,培养学生的综合素质原用《有机化学实验》教材中化合物的制备,大多是单个有机化合物的制备,缺少综合性、研究性/设计性与创新性强的实验内容,不利于培养学生的动手能力、分析问题、解决问题的能力,更不利于创新能力的培养。
综合性、研究性/设计性实验是实验课程知识的综合体现,势必能够提高学生综合思考问题的能力,进一步培养学生的创新能力。所以在教学计划的制定过程中加强综合性、设计性实验,比如秦皮中七叶内酯和七叶甙的分离纯化,就是一个综合性实验,这个实验包括多种基本操作,如回流、萃取、蒸馏等,可以在短时间内让学生学会较多的实验单元操作,同时实验内容贴近生活,增强了学生的学习兴趣,培养了学生的综合素质。增加地方特色项目,培养学生的学习兴趣教学过程中,我们还注重学生学习兴趣的培养,增加了地方特色、贴近生活的实验项目,比如黑胡椒中胡椒碱的提取、从茶叶中提取咖啡因等。学生在实验过程中,所用原料是日常饮用的茶叶和煮菜用的黑胡椒,会大大激发他们的实验兴趣,提高他们的学习积极性,同时也激发了学生对于日常生活的观察和探索的兴趣,从而培养了学生科学研究的能力。更新教学模式和教学方法根据我校的教学条件和有机化学实验的特点,我们大胆进行改革,对一些基本操作训练的实验,我们通过多媒体的方式展现给学生,让学生掌握基本操作,比如简单蒸馏操作,我们通过多媒体,把蒸馏所用的仪器,实验条件,实验注意事项,安装仪器的顺序、拆仪器的顺序等一步一步的演示给学生看,让学生对蒸馏装置和实验条件有比较深刻的认识。在研究性实验中我们要求学生主动参与、根据实验内容认真查阅资料,提出实验方案,审核通过后才能进行实验研究,这样可以提高学生学习兴趣,让学生领悟科学研究的方法,从而构建了“稳基础、抓能力、促创新”的探究式有机化学实验教学模式。加强学生实验的评价,培养学生严谨科学态度加强学生实验的评价是对学生实验成果的肯定重要体现,是培养学生严谨科学态度的重要方法,学生平时成绩的评价除看学生的实验报告外,还要对学生的实验态度、实验操作,对实验过程中突发事件的处理,团结协作等方面进行评价,这样的评价才是学生平时成绩有较完好的体现。评价的方法是教师先制定相应的评价细则,从操作,实验过程,注意事项,失败及其原因,实验效果,团结协作等六个方面进行评价。导师不一定每个实验对每一个学生都进行全面的评价,可以每次实验对一、两组进行评价,依次轮流进行。
有机化学实验教学自改革以来,学生的学习积极性、主动性得到提高,实验动手能力得到加强,分析和解决问题能力有很大改善,学生进实验室的主动性增加了,探索研究的气氛浓厚了,参加广西高校大学生化学化工类论文设计竞赛和“挑战杯”大学生课外学术竞赛的学生增多了,论文质量一年比一年好。当然,有机化学实验教学改革是一项系统工程,今后将继续推进有机化学实验教学改革的深入发展,继续探索教学模式与方法,切实提高有机化学实验教学的质量;继续注重对学生动手能力、思维能力、创新精神和科研能力的培养,培养适应社会需求的高素质应用型人才。
学生的学习动机主要在于兴趣,而兴趣的培养不是自发的,需要老师进行有益的启发、教育和耐心的培养。这种意识渗透到整个教学过程中,可以起到事半功倍的效果。这是启发式教学必不可少的重要一步,因为它直接牵动着学生发现、探索问题的兴趣。有机化学的教学,可以通过讲与每章有关的社会热点问题或与该章有关的有趣的事来激发学生的兴趣。比如醇那一章,可以结合检测醉驾的原理来讲,讲讲如何检测酒精含量及如何醒酒。绪论可以结合日常生活中的衣、食、住、行来讲,学习有机化学可以指导人的衣、食、住、行。比如有趣的食,可以用一些大家喜欢吃的肯德基快餐、可乐为例,分析这些食品的主要有机成分,以及给人体带来的伤害。还可以讲一下最佳的膳食平衡,每种食物提供给人体哪种营养成分,这些营养成分的有机结构是什么?缺少了会怎样?等等。立体异构体那章,可以先让学生自己动手做分子模型,然后再去观察实物与镜像的关系。烯烃的亲电加成,可以先显示烯烃使溴的四氯化碳溶液褪色的实验。经验告诉我们,这样的方法可以大大提高学生学习的兴趣。
二、要激发学生的好奇心
古希腊教育家亚里士多德讲过一句名言:“思维自惊奇和疑问开始”。课堂上教师的提问可以有效地发展学生的思维能力。师生互动可以通过老师提问学生回答来完成,还可以通过学生提问老师回答来完成。这就要求老师在课堂上须巧设疑问。比如讲烯烃的化学性质,老师可以先讲几个实验现象,并把相关的反应方程式写出来,让学生分析一下主要发生了什么反应,再结合前面章节的内容,让学生大致写出反应机理,并把反应机理进行分类,比如是亲电加成还是亲核加成等等。羧酸那章就羧酸同时存在羰基和羟基,老师可以向学生提出如下问题:
1.与醛或酮相比,羧酸中羰基的亲核加成活性如何?
2.羧酸中羟基的氢原子与醇的相比,为什么酸性更强?面对这些问题,学生利用已学过的知识可以一一解答。这样该章的学习就会变得很轻松。学生可以实现由“学会”到“会学”的转变。
三、要引导学生多议
课堂上学生产生疑问怎么办?是由老师一个一个来解决,还是分类汇总后解决,抑或由学生一起讨论来解决?由于课时的限制,最好的办法就是引导学生多议多问,让学生相互之间开展讨论,自己解决发现的问题。老师可以在课堂上提问,然后分组进行讨论,引导学生自己解决问题。比如讲酯的亲核取代和克莱森缩合反应时,老师可以提出问题:以醛酮羰基的亲核加成及羟醛缩合反应为基础,分析一下酯可以发生哪些反应?以小组为单位进行讨论。最后交上来的答案基本上是完整的。当然,问题也不要总是由老师提出,老师还要引导学生自己提出问题。比如讲共轭二烯烃的1,4加成,老师可以先写第一步机理,按照单烯烃的性质先进行第一步,生成一个碳正离子中间体,第二步老师可以直接写出和单烯烃一样的1,2加成产物,然后问学生:有疑问吗?有不同的想法吗?这个例子我们曾经试过,有很多学生举手提出了疑问。学生会问,第一步生成的碳正离子中间体为什么不重排?它是烯丙型的碳正离子,正电应该可以分散到另一个碳上,这样第二步就应该形成1,4产物。学生能这样分析问题就说明他们把前面章节学的知识都掌握了,也能激发出想问题的乐趣。这样,学生课后就会按照课堂上的模式进行提问和讨论,问题也就迎刃而解了。
四、要理论与实践相结合
化学是一门实践性的科学,除了理论学习外,还要与实践相结合。我们选择部分学生特别是毕业后继续读研和从事化学化工类工作的学生,一般在大二开始进入教师课题组,在老师的指导下完成一个课题的研究。比如我们学校的有机化学课都是在大二开的。上课时,教师可以先了解学生的情况,了解有哪些学生打算考研?有哪些学生对化学有兴趣,今后有可能从事与化学有关工作的?又有哪些学生对化学没兴趣,以后不想从事与化学有关的工作?挑出一些想考研的和想从事与化学有关工作的学生参与课题组,一般是占班上人数50%的比例。然后将他们分成四个组,每个组有一个研究课题,课题与所讲的内容有关。让他们从查阅文献、总结文献开始做,由他们自己先提出实验方案,然后老师再指导他们确定最佳的实验方案。实验方案确定后,由学生自己准备药品和仪器,进行实验操作。这样,他们在查阅文献时可以了解化学的发展动态;提出实验方案时可以对所学的反应做个总结和比较;准备药品和仪器时可以了解一些化合物的结构和物理性质及一些仪器的用途。举个例子来讲,当讲到酸与醇的酯化时,教师可以让学生做一个与酯化有关的课题。由于酯化是个可逆反应,不断地有水生成,要使这个反应向右进行,最好是把产物之一水移走。实验时可以让学生做个对比实验,一个是没装分水器的,就是让水留在体系里,一个是装了分水器的,将水通过与有机溶剂共沸带出来。实验后会发现后者的酯化收率较高,这样学生就明白了移走产物之一反应会向右进行,收率会较高。每届参加课题组的学生都会有不少收获,做得好的最后还发表了论文,这些论文可以参与评奖学金,还可以参与保研等等。学生因此积极性特别高。学完了有机化学后,大部分学生还想继续留在课题组做实验。通过理论联系实际,学生不仅用实验验证了学到的理论知识,还可以锻炼动手能力,从实验中发现乐趣,提高学习的兴趣,并且可以为以后的继续深造打下很好的基础。
五、改革考核方式和内容
有机化学的考核以前主要采取一考制,即由最后的期末考试决定成绩。这种考核方式容易使学生死记硬背,而不会灵活应用,并且考完就容易忘记。我们对考核内容和考核方法进行了改革。考核方法改成由平时成绩、期中成绩、期末成绩三部分组成。平时成绩由出勤率、平时作业、平时讨论及平时实践来决定;期中考试形式可以灵活一点,可以考试,可以写论文,也可以用课堂作业甚至是综合性的设计实验;期末考试的题不要局限于选择、填空、合成、机理等类型,可以适当地加些与日常生活紧密联系的实验综合题。以前的一考制容易造成很多学生不来上课。考核加上出勤率后到课率基本上是100%。有机化学一般都是三节课连上,三节课都讲新课可以讲很多内容,学生一下消化不了,加上一点讨论题可以让课堂变得轻松,课堂气氛好很多,留出较多的时间让学生去思考。这样,师生之间及学生之间的关系会更融洽,而且学生分析问题的能力可以得到强化。参加了课题组的学生可以加上实践分,没有参加课题组的学生可以加上讨论分。这样,期末考试的压力就减轻了很多,补考率也会低很多。我们现在采取的考核方式就是平时成绩(25%),期中成绩(25%),期末成绩(50%)。平时的出勤率很高,平时作业也完成得很好,讨论题都很积极,而且印象深刻,讨论题如果出现在期末试卷上,同学们没有人不会答,参加实践的人也很多,最后取得的成绩非常好,期末考试卷面成绩不及格的很少,比以前有不少30~40分的现象好很多,总评基本上没有不及格的。这种改革逐渐改变了学生考前突击死记硬背、走出考场头脑一片空白的现象,学生在多方面得到了发展。