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有机化学以有机物的组成、结构、性质及变化规律为主要研究对像,是化学学科中的一个相当重要的二级学科。它与人类生活和生命活动息息相关,在衣食住行、医疗卫生、农业生产、能源和材料等工业生产及科学技术领域都发挥着举足轻重的作用。因此,技师学院有机化学教学内容应以物质结构为主线,将“有机化学与生活”,“有机化学与材料”和“有机化学与生命”等内容渗透进课堂教学,彻底改变“纯化学”式的教育模式,让不同层次的中学生积极投入到实践学习的氛围中,在实现知识积累的同时,得到方法、技能的锻炼,为实现终身教育奠定基础。有机化学由于其内容本身的真实性与实践性,学生在学习、活动过程中通过自己亲身感悟与体验,在获得知识与技能的同时,可以内化形成过程与方法、情感态度与价值观,理解科学的本质,从而全面落实化学课程目标和提高学生的科学素养。
同时有机化学是基于实验的一门科学,有机化学的研究更是具有明显的实验特征。因此,在技师学院有机化学教学中开展实践学习研究是一个契机。通过实践学习,对学生进行探索化学知识的过程和学习方法的训练,既可以激发学生发现问题、分析和解决问题的兴趣,形成求学所必需的质疑态度和批判精神,又培养了学生多维思考、分析推理、归纳总结的能力。
2技师学院有机化学实践教学现状的调查和分析
通过对技师学院有机化学教与学现状的调查和分析,对目前技师学院有机化学教学模式现状进行了摸底,以便于更有效地开展探索适应新课程要求的教学模式的研究。根据占有的资料和实际的走访调查,设计了调查问卷。结果显示31.5%的学生对技师学院有机化学学习无兴趣,45.2%的学生认为学习化学兴趣不高的主要原因是教师传统的教学方法,59.6%的学生不能很好地参与课堂教学,68.5%的学生喜欢实践学习模式。由此看出,传统的教学方法中存在以教师为中心,强调教师权威的现象,忽视了教师与学生的合作关系,剥夺了学生的自主性,影响了学生的自信心,导致学生厌学,使学生对教师有抵触情绪。学生希望老师在课堂上成为他们的合作伙伴,给他们一定的学习空间,使个人的主动性、积极性充分发挥出来。而有机化学教学改革的核心任务便是建立和形成旨在充分调动、发挥学生主体性的学习方式。实践学习就是一种行之有效的学习方式,能使学生的主体性、能动性等在实践学习过程中得以发展。
3技师学院有机化学实践教学创新的措施
3.1培养学生设计实验并动手实践
假设提出后就要想方设法去检验它,用实证性材料去或支持假设。这是实践学习的重要步骤。因为学生要达到对所学知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其他事物间联系的深刻理解,最好的办法是让学生到现实世界的真实环境中去感受,去体验,而不是仅仅聆听教师或其他人的介绍和讲解。比如在2乙醇与浓硫酸反应产物的验证试验中。我们创设了以下问题情境创设:乙醇与浓硫酸制乙烯气体时温度控制不当常有副反应发生,若温度过高,乙醇被氧化成二氧化碳,浓硫酸被还原为二氧化硫。那么如何设计实验验证反应混合气体中含有二氧化碳、二氧化硫和水蒸气那?学生一般都能知道验证二氧化碳用澄清石灰水,验证二氧化硫用品红溶液,验证水蒸气用无水硫酸铜,但是具体的操作步骤是什么,为什么?大部分的学生不能正确说明原因,这时教师可以引导学生进行实验设计实践。
实践实验设计思路:
(1)水蒸气先验证还是后验证,为什么?这时有的学生想到若先验证二氧化硫或二氧化碳必须通入水溶液中,带出水蒸气,影响产物水蒸气的验证,所以水蒸气必须先验证。即通过装有无水硫酸铜的硬质玻璃管。
(2)二氧化硫和二氧化碳哪个先验证,为什么?通过教师的引导,学生认识到因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊,所以必须在检验二氧化碳之前,先将二氧化硫除去并除尽。而除去二氧化硫之前应先验证二氧化硫,所以应用三个洗气瓶,分别是品红溶液,溴水,品红溶液,第一个品红溶液为验证有二氧化硫,溴水为除去二氧化硫,第二个品红溶液为检验二氧化硫已除尽,这样通入澄清石灰水变浑浊一定为二氧化碳。通过这样的设计使同学认识到在设计实验时必须全面考虑各个因素的影响,应注意到每个细节的设置,才能使最终的结果正确。但要使学生对设计实验方案感兴趣,并能设计出高质量的实验方案,学生就必须有扎实的知识基础和实验技能。在化学学习中,教师要帮助学生对已学过的知识加以回忆、深化、提高,将所有中学化学知识系统化、条理化、网络化。
3.2培养学生多动手实验并注意学会观察
当前在实验教学中往往会出现这样的问题:实验现象琳琅满目,学生情绪亢奋,实验做完后学生只记住他最感兴趣的部分,而对其他现象说不清楚,因此,在初次进行实验时教师必须让学生知道观察什么,怎么观察。比如我们在苯与液溴的取代反应试验中,在演示苯与液溴的取代反应时由于注意点较多,可边实验边提出问题,指导学生观察实验:
(1)苯与液溴混合后有没有明显现象,加入铁屑后有没有明显现象?
(2)跟反应器连接的长导管起什么作用?
(3)导管口为什么不插入液面下?
(4)怎样除去无色溴苯中溶解的溴?
通过以上问题的设置使学生对该实验应掌握的问题一目了然,所以只要明确观察目的,仔细观察,不管实验现象多少,都能抓住本质。同时要引导学生边观察,边进行思维性观察。不仅要观察实验仪器的选择组装,而且要分析为什么,不仅要观察实验现象,而且要思考产生这一现象的原因。而在实践学习中,很多猜想与假设只有通过实验才能得以验证,在动手实验的过程中,不仅可以提高学生的实验技能,而且可以培养学生发现问题,解决问题的能力,激发他们的实践精神。
总之,技师学院有机化学传统的教学方法已不再适应时代的要求,但旧的教学理念往往根深蒂固,因此以实践学习为核心的有机化学教学的实施还有很长的路要走,实践学习的各种有效途径还需要在实践中不断摸索。
参考文献
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[3]刘新知.化学学习论[M].南宁:广西教育出版社,2008.
[4]梁慧妹,郑长龙.化学实验论[M].南宁:广西教育出版社,2007
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
每一堂课的课堂导入都十分重要。每讲一类有机化合物时,我们会深入搜寻与此类有机化合物密切相关的中药成分,构建一个良好的导入。如讲解“烷烃”一章,我们会问学生“中药的蜡丸是什么成分?”、“从中药中分离化合物的时候常用的溶剂石油醚是什么化合物呢?”我们告知,蜡烛与凡士林一样都是烷烃化合物。又如讲到醇酚类化合物时,我们会问学生熟悉的醇、酚有哪些,中药中有哪些含有醇、酚结构等,同学们会抢着答道“白酒”、“假酒”、“木糖醇”、“茶多酚”等,以及虎杖和葡萄中的白藜芦醇、橙花香精中橙花醇、薰衣草花醇、百里草中的百里酚(麝香草酚)、薄荷脑、冰片等。对于“果酸是什么呢?”我们会告知,原来它们就是含有醇(酚)的羧酸化合物,如酿制葡萄糖酒生成的酒石酸、酸味饮料中的柠檬酸等。因势利导使学生提前对中药有效成分产生兴趣,从而更急切地理解这一类化合物的结构与性质。在讲胺类化合物时,我们会给学生讲中药中重要的成分——生物碱,如罂粟中的罂粟碱、烟草中的烟碱、黄连中的盐酸小檗碱、鸦片中的吗啡碱、麻黄中的麻黄碱等,顺便把广泛流传的“麻黄的故事”提出来,通过讲述徒弟错用麻黄根、茎的事情,告诉学生麻黄“发汗用茎,止痛(汗)用根”的事实,使其体会更深刻、记忆更牢固而准确,同时还可阐述的危害,告诫学生远离。
2用现代研究成果激发学习兴趣
青蒿素具有萜类化合物结构,而中药含萜类化合物的种类有很多,如抗肿瘤的紫杉醇、愈创木薁、满山红中的杜鹃酮、甘草中的甘草次酸、杜仲中的杜仲胶、大黄中的大黄素等。但是,要提取分离天然活性化合物,就必须先掌握这些化合物的结构和对酸、碱、热的稳定性,以及它的酸性或碱性或极性、溶解性等理化性质,才能采取相应的分离措施,最后进行分离纯化。没有扎实的有机化学知识,如何能做到这些呢?再如中药炮制,为什么可以降低药物的毒性、烈性或不良反应呢?为什么不同的药材要用不同炮制方法?这些都与药材中所含有的化学成分的性质有关,只有了解药材的成分,才可以更深入理解药材炮制手段的不同与功效的变化关联。
3通过实验促进对有机化学理论知识的消化
中药专业的后续专业课程操作性和应用性比较强,不论是中药炮制,还是中药化学的成分分离、中药药理、中药制剂等都需要有机化学基础理论知识和实验操作技能作为支撑。因此,需要不断寻求和改进适合学生特点的实验教学方式,最大限度调动学习兴趣,以达到最好的教学效果。如学习水蒸气蒸馏操作时,我们会介绍该方法在中药很多成分的分离提取中都会用到。如丹皮酚,一种白色结晶化合物,具有抗炎、抗菌、抗肿瘤、抗氧化等多种作用,其化学结构是酚酮化合物,利用其物理化学性质特点,用水蒸气蒸馏能减少化合物的分解,得到高纯度的产品。又如甘草是常用中药,通过指导学生实验,以热水为溶剂,使用溶剂提取法制备甘草酸单钾盐,在有趣的操作中帮助学生掌握了分离和提取中药化学产物的原理,同时掌握回流操作装置、索氏提取装置的应用等,这些都是中药成分分离提取不可或缺的重要实验技术。
4引入“基于问题学习”教学模式
“基于问题学习”(problem-basedlearning,PBL)教学法已成为国际医学院校一致公认的教学模式。该教学法是以问题为基础,以学生为中心,以教师为引导的小组讨论,发展学生综合思考能力和解决实际问题能力的教学方法。我们将PBL教学法引入有机化学的教学探索中,给学生提出问题:天然活性化合物的保健作用正日益成为人们日常生活的一部分,工作压力造成很多人处于亚健康状态,如大蒜中辛辣刺激成分大蒜素就具有降血压、降血脂、抗病毒等保健作用,但对热和碱不稳定,该采用何种方式把它分离出来得到高纯度的大蒜素呢?对此,学生带着疑问去查找大蒜素的结构,了解其理化性质,设计相应的分离手段和提纯方法,最后付诸实践,检验设计的合理性。这样不但加深了对有机化学知识的理解,更加强了学生的创新能力培养,符合应用型人才培养的需要。另外,我们还安排了如穿心莲内酯的提取、丹皮酚的提取和化学合成设计、茶叶中咖啡因的提取、桂皮中的香料桂皮醛的提取及化学合成等,大大提高了有机化学的教学质量与教学效率。
5小结
一、运用多媒体课件,创造优化的教学情境
化学课堂上的探究性学习,一般的步骤是:创设情境,提出问题,实验探究,得出结论并拓展。多媒体课件多感官的综合刺激在创设情境方面有着得天独厚的条件。例如我们在讲解灭火的方法这一知识点时,播放了一段衡阳市2003年“11.3”特大火灾的视频图象,让学生直观的了解到火失控后会给人类带来的灾害,然后要求学生结合自身的日常生活经验总结出灭火的方法。从而激发了学生的情感,使学生受到了感染,同时使课堂教学效果及其教育功能达到了最佳状态。
二、灵活使用课件,使化学教学内容变抽象为具体
化学不同于其他学科的最大特征在于其思维方式是微观与宏观的联系,建立对微观世界的想象力是化学教学不同于其他课程的特点,也是其他课程不能代替的。而在中学阶段学生抽象思维有了很大发展,但具体形象思维仍有十分重要的地位。在中学化学计算机辅助教学中,用动画表示化学反应的微观过程可以把分子、原子之间的相互作用、化学键的断裂和形成、原子或原子集团的分与合形象地、动态地展现出来,生动活泼,吸引力强,能够激发学习者的学习兴趣,使学习者处于主动学习的地位,形成直接学习的动机,增加无意记忆和联想记忆。多媒体课件在物质微观结构的展示、化学反应的微观过程的演示方面的直观性为我们在教学中架起了微观和宏观的桥梁,对于学生微观想象力的培养起着不可代替的作用。我们在进行原子的结构、水的电解、氯化氢的形成等知识点的教学中,都采用了Flas,让学生在直观的感受中形成自己头脑中的微观想象。
三、运用现代教育技术对化学实验进行仿真演示,提高学生的动手能力
我们在化学教学中发现的最大难题是学生的动手能力差,每次实验课,老师的大量精力都花在纠正同学们的错误操作上,而且由于人数众多,老师不可能面面俱到,照顾到每一个学生。为此我们在学校计算机房中装了一个《化学仪器随意组合》这样一个小软件,学生在上机的时候就可以进行仿真实验演示。通过仿真实验的训练,再进实验室做实验,我们发现学生的动手能力大大的提高了。
四、利用网络优势,实现交互式和协作式的建构性学习。
计算机网络上丰富多彩的巨大的信息资源,为学生建构化学知识提供真实、丰富、复杂的学习情境。信息时代每个人每时每刻都接受着大量信息。在建构性学习中,教师与学生、学生与学生之间的交流更加充分。网络信息的“互动性”为交互性和协作式学习提供了最佳物质基础。在化学学科中,信息处理能力主要指能从多样话媒体中获取和处理人类与化学环境有关的化学图象、化学数据、化学文字信息的能力。信息网络技术的开发,使多媒体不仅成为学生查找信息的资源库,而且成为建构主义学习理论环境下的一种认知工具。在解决问题的过程中指导学生充分讨论寻求解决问题的思路和方法,发挥小组学生性格各异、思路各异、方法各异的学习优势,利用网络交互的特点,进行多向思维的碰撞,通过这种交互、协作、沟通、碰撞,每位学生可以看到问题的不同侧面和多种解决途径,从而对建构化学知识产生创新的洞察力。
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。
有机化学是一门实践性很强的学科,掌握有机化学实验的基本操作技能是学生以后进行有机化学实验的重要基础。针对药学学科特点设计技能实验项目,如有机物物理常数的测定、有机物分离提纯等,加强学生的基本操作训练,使学生掌握规范的实验技能。药学实验中安排了21学时的基本操作实验,占总实验学时的38.9%,几乎涵盖了所有有机化学实验的基本操作。同时,将药学专业的基本操作实验分为独立实验和综合实验两部分,如将有机物熔点的测定与咖啡因提取实验结合、将有机物折光率的测定与柠檬烯提取实验结合等,既培养了学生的基本实验技能,又提高了学生对有机化学实验的认识,让学生认识到基本技能在实际工作中的重要性,为学生今后独立工作打下了坚实的基础。
2整合实验教学内容,注重新技术的应用,培养学生的科研意识和创新能力
我们通过在教学实践中不断分析和探索,整合了药学专业有机化学实验教学内容,避免了一些实验的重复设置。如有机物折光率的测定实验学生已经在物理实验中学习过,有机化学实验中不再单独设置,而是把折光率的测定与有机物的提取、合成实验整合在一起,不仅节省了时间,而且使学生对基本操作的运用范围有了全面的认识。同样,考虑到学生在中学阶段已经接触过诸如醛、酮、醇、羧酸等化合物性质的验证性实验,继续保留这些实验不仅重复,而且对学生技能的提高及能力的培养没有大的帮助,在实际应用中也存在一定的局限性,因而在教学安排中调整了验证性实验,并将验证性实验学时压缩为有机化学实验总学时的16.6%。事实证明,压缩上述实验为药学专业学生节约了时间,有利于学生将有限的学时用于强化操作技能、培养科研能力和拓展创新思维上。综合性实验和设计性实验在考查学生对基础理论知识的掌握及实验技术的应用上具有重要作用。所以,我们针对药学专业的特点,突破实验内容的限制,在教学实践中增加了综合性实验及设计性实验的比例,使此两类实验占到有机化学实验总学时的44.5%。如将阿司匹林的合成、熔点的测定和高效液相色谱技术3个不同类型的实验整合成一个综合性实验,要求学生在合成阿司匹林后,对阿司匹林进行熔点测定,在获得阿司匹林基本物理常数后,利用高效液相色谱仪对阿司匹林进行色谱分析。通过上述实验的整合,不仅加强了学生基本技能的训练,而且培养了学生综合运用知识分析问题和解决问题的能力。同时,积极引导学生对实验中出现的问题进行研究探索,激发学生参与实验的热情,提高学生对有机化学理论知识的掌握与应用。设计性实验针对药学专业学生未来的工作实践及继续深造的需要,结合本学科教师的科研内容,让学生直接参与教师的科研课题,培养学生的科研意识和创新能力。如我们在教师科研的基础上为药学专业学生设置了大黄中蒽醌苷元的提取、分离和检验识别实验,学生在完成该实验的过程中,在教师的指导下进行文献资料的检索及分析,并运用专业知识进行实验方案的设计及实验结果的分析等。通过类似的设计性实验,培养了学生查阅文献的能力,使他们及时掌握了国内外相关专业的研究现状及发展趋势,大大开阔了学生的视野,拓展了学生的思维,培养了学生的创新精神,使学生主动参与实验的意识明显增强,同时使学生对科学研究有了一个较完整的认识,培养了学生的科研意识及科研能力,为其今后工作及继续深造打下了一个良好的基础。
3实现有机化学实验的微型化、绿色化,加强学生的环保意识
x做到实验的绝对绿色化,但我们积极探索对部分实验的改进,实现绿色化设计,尽量选择低毒或无毒试剂,删除对环境危害大的实验,选择对环境污染小、用药少的实验,尽可能将实验对环境的损害降至最低。如在教学中将原来水蒸气蒸馏实验“从烟丝中提取烟碱”改为“从橙皮中提取柠檬烯”,降低了实验对环境的污染和对学生造成的伤害。同时,增加以天然无毒物质为原料的实验,如实验中设置了从茶叶中提取咖啡因、绿色叶子中色素的分离等实验,做到从原料到产物都对环境无污染,达到了保护环境的目的。积极改进实验方法,尝试开展微型化实验。微型化实验起源于埃及学者E.C.Grey的《化学实验的微型方法》一书,1982年,美国Mayo和Pike等人在有机化学实验中采取主要试剂为mmol量级的微型制备实验,取得了成功,从而掀起了研究与应用微型化学实验的热潮,并受到环保界的大力赞扬。在教学实践中,我们在保证实验成功的前提下,积极探索实施微型化实验,不仅降低了实验中药品用量过多造成的资源浪费和环境污染,而且帮助学生树立了药品定量的意识。此外,相对于常量实验,微型化实验对实验者基本操作、实验技巧及实验的准确性都提出了更高的要求,这就促使学生提高实验技能并在实验过程中形成认真细致的作风,同时培养了其缜密严谨的科学态度。在教学中将绿色化学的理念融于实践中,让学生树立起绿色环保意识。在有机化学实验中常常不可避免地产生一些废弃物,如不及时处理则会对环境造成极大污染,而且会淡化学生的环保意识,使其养成不良的实验习惯。因此,在有机化学实验教学中,应把废弃物的回收处理作为一项重要的教学和科研任务来完成。如柱层析中的洗脱剂、合成实验中的副产品等都要进行回收或进行无害化处理后再进一步利用。应将实验中废弃物的处理作为考核项目,要求学生在预习时设计实验产生的废弃物的相关处理方法,并在实验中付诸实施。通过训练,使学生灵活应用了所学的理论知识及实验技能,并养成了废弃物及时回收处理、循环使用的良好习惯,具备了从事绿色化学研究与开发的基本素质与能力。
4改进实验考核机制,培养学生良好的实验素质和综合能力
有机化学是研究有机化合物的结构、性质、制备的学科,有机化学课程涉及很多定义、定理、化合物结构式等,这些内容都比较抽象,单纯依靠课本讲解学生学习起来会比较枯燥乏味;而那些立体结构、反应历程等更需要有丰富的想象力[2].如果利用传统的板书授课,不但不能很好的展现这些立体结构和反应的变化过程,也浪费很多时间.这时适时借助多媒体辅助教学就能取得事半功倍的效果.多媒体将图、文、动画和视频等有机的融合成一体,它生动、形象、直观的效果更能清晰展示教学内容[3],学生理解起来也比较容易,更能激发学生的学习热情.这样还能实现教师引导为辅,学生自主思考为主的教学模式,能大大提高课堂教学效率.在教师方面,更能节省书写板书的时间,可以多为带领学生做练习以巩固所学;还能补充一些相关的课外知识.但是多媒体在教学中的地位是“辅助”而不应该是“主导”,因为实验在有机化学课程中占有重要地位,虽然用多媒体可以生动的模拟出化学反应过程、现象等,但是与实际现象还是存在很大的区别.而且在课堂上很多同学反应多媒体授课过程中单位时间内信息量大,难以平衡记笔记和认真听讲的关系,所以需要教师在课堂上注意速度.另外很多合成需要几个步骤才能完成,如果教师利用板书把实验产生的现象、产物逐一指出,带领学生一起得到最后的结果,这样有利于学生积极思考而且印象更加深刻.
2加强实验教学,培养学生创新能力
实验是有机化学课程中的重要部分,也是人才培养中的一项比较重要的指标.通过实验教学不但能培养学生熟练的技能还能加深对理论知识的理解,更能培养学生观察、思考和解决问题的能力,从而提高学生的综合素养和创新能力.实验课程的主要内容有基本知识和操作、有机化合物的合成与提取、化合物的性质实验.按项目层次可划分为:基础型实验和综合设计型实验(按中药专业培养方案界定).基础型实验以验证为主(如普通蒸馏、熔点测定;醇酚醚、醛酮醌的性质验证),其步骤、现象、结果等在教材都能找到,这样很多学生就不加以重视,机械的按照书中提示步骤进行,实验结果也没能仔细观察.这样既达不到训练的规范要求,没能养成良好的操作习惯,更达不到综合设计型实验要求的综合实验能力.所以应该把基础知识和基本要求在绪论课中介绍,一些典型的官能团性质实验可以作为学生的课外练习不再加入到实验课程中;而一些重要的基础操作,如普通蒸馏、结晶实验、熔点测定等需要单独进行实验指导,培养学生熟练的操作技能;还能将一些基本操作整合到其他的综合型实验中,例如将分馏实验整合到制备乙酰苯胺的实验中.
综合设计型实验不但包含基础实验知识和基本操作,更要求学生有良好的实验技能,可以考虑在实验教学中增加这一类型的实验.而在教学中应积极利用启发式教学模式,用以培养的学生的创新能力.以往的教学先会由教师集中讲解然后整个实验内容都是在教师的主持下完成,在新教学模式中可以引导学生在课前认真阅读相关实验说明然后自主思考实验的过程、结果、可能遇到的问题或是还有哪些合成途径.这样就可以把教师在课前的集中讲解变成学生的自主讨论这时教师再适当的补充和点评,能帮助学生对实验内容理解更深刻,还能培养学生的自学能力、合作能力和归纳总结的能力.
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。
有机化学课程教授的对象一般是大学一年级或是二年级的学生,在讲解化学反应机理的时候很多学生都表现出不适应,机理本身就比较枯燥、抽象,很多学生受中学时学习思维的影响认为记住A加B生成C就可以了,学习反应机理有什么用,这是在有机化学教学中遇到的比较普遍的问题.就这一问题,通过多年的课堂教学笔者发现以实例引入可以取得较好的教学效果.例如在讲解乙烯与含有溴成分的的氯化钠溶液的反应物时,根据以往的知识很多同学都会回答:1,2-二溴乙烷,但实际上还有1-氯-2-溴乙烷,这就让学生产生了疑问,也被这个悬念所吸引,这时老师及时补充的新知识学生更有兴趣、更主动的去接受.还有一些内容既可以联系实际又可以借助学生熟悉的事务讲解[1],比如讲到醛的内容,可以从比较熟悉的甲醛开始引入概念;在讲解羧酸时,可以蚁酸、醋酸等为例;而讲解烷烃的氧化反应时,可以天然气作为重要燃料的例子;等等,这样学生兴趣浓厚,会主动的接受新的知识,老师讲起来比比较轻松,大大提高课堂教学效率.
2充分利用多媒体手段,提高课堂效率
有机化学是研究有机化合物的结构、性质、制备的学科,有机化学课程涉及很多定义、定理、化合物结构式等,这些内容都比较抽象,单纯依靠课本讲解学生学习起来会比较枯燥乏味;而那些立体结构、反应历程等更需要有丰富的想象力[2].如果利用传统的板书授课,不但不能很好的展现这些立体结构和反应的变化过程,也浪费很多时间.这时适时借助多媒体辅助教学就能取得事半功倍的效果.多媒体将图、文、动画和视频等有机的融合成一体,它生动、形象、直观的效果更能清晰展示教学内容[3],学生理解起来也比较容易,更能激发学生的学习热情.这样还能实现教师引导为辅,学生自主思考为主的教学模式,能大大提高课堂教学效率.在教师方面,更能节省书写板书的时间,可以多为带领学生做练习以巩固所学;还能补充一些相关的课外知识.但是多媒体在教学中的地位是“辅助”而不应该是“主导”,因为实验在有机化学课程中占有重要地位,虽然用多媒体可以生动的模拟出化学反应过程、现象等,但是与实际现象还是存在很大的区别[4].而且在课堂上很多同学反应多媒体授课过程中单位时间内信息量大,难以平衡记笔记和认真听讲的关系,所以需要教师在课堂上注意速度.另外很多合成需要几个步骤才能完成,如果教师利用板书把实验产生的现象、产物逐一指出,带领学生一起得到最后的结果,这样有利于学生积极思考而且印象更加深刻[5].
3加强实验教学,培养学生创新能力
实验是有机化学课程中的重要部分,也是人才培养中的一项比较重要的指标.通过实验教学不但能培养学生熟练的技能还能加深对理论知识的理解,更能培养学生观察、思考和解决问题的能力,从而提高学生的综合素养和创新能力.实验课程的主要内容有基本知识和操作、有机化合物的合成与提取、化合物的性质实验.按项目层次可划分为:基础型实验和综合设计型实验(按中药专业培养方案界定).基础型实验以验证为主(如普通蒸馏、熔点测定;醇酚醚、醛酮醌的性质验证),其步骤、现象、结果等在教材都能找到,这样很多学生就不加以重视,机械的按照书中提示步骤进行,实验结果也没能仔细观察.这样既达不到训练的规范要求,没能养成良好的操作习惯,更达不到综合设计型实验要求的综合实验能力.所以应该把基础知识和基本要求在绪论课中介绍[6],一些典型的官能团性质实验可以作为学生的课外练习不再加入到实验课程中;而一些重要的基础操作,如普通蒸馏、结晶实验、熔点测定等需要单独进行实验指导,培养学生熟练的操作技能;还能将一些基本操作整合到其他的综合型实验中,例如将分馏实验整合到制备乙酰苯胺的实验中.综合设计型实验不但包含基础实验知识和基本操作,更要求学生有良好的实验技能,可以考虑在实验教学中增加这一类型的实验[7].而在教学中应积极利用启发式教学模式,用以培养的学生的创新能力.以往的教学先会由教师集中讲解然后整个实验内容都是在教师的主持下完成,在新教学模式中可以引导学生在课前认真阅读相关实验说明然后自主思考实验的过程、结果、可能遇到的问题或是还有哪些合成途径[8].这样就可以把教师在课前的集中讲解变成学生的自主讨论这时教师再适当的补充和点评,能帮助学生对实验内容理解更深刻,还能培养学生的自学能力、合作能力和归纳总结的能力.