時間:2022-09-05 07:05:25
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇有機化學教學論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
同時有機化學是基于實驗的一門科學,有機化學的研究更是具有明顯的實驗特征。因此,在技師學院有機化學教學中開展實踐學習研究是一個契機。通過實踐學習,對學生進行探索化學知識的過程和學習方法的訓練,既可以激發學生發現問題、分析和解決問題的興趣,形成求學所必需的質疑態度和批判精神,又培養了學生多維思考、分析推理、歸納總結的能力。
2技師學院有機化學實踐教學現狀的調查和分析
通過對技師學院有機化學教與學現狀的調查和分析,對目前技師學院有機化學教學模式現狀進行了摸底,以便于更有效地開展探索適應新課程要求的教學模式的研究。根據占有的資料和實際的走訪調查,設計了調查問卷。結果顯示31.5%的學生對技師學院有機化學學習無興趣,45.2%的學生認為學習化學興趣不高的主要原因是教師傳統的教學方法,59.6%的學生不能很好地參與課堂教學,68.5%的學生喜歡實踐學習模式。由此看出,傳統的教學方法中存在以教師為中心,強調教師權威的現象,忽視了教師與學生的合作關系,剝奪了學生的自主性,影響了學生的自信心,導致學生厭學,使學生對教師有抵觸情緒。學生希望老師在課堂上成為他們的合作伙伴,給他們一定的學習空間,使個人的主動性、積極性充分發揮出來。而有機化學教學改革的核心任務便是建立和形成旨在充分調動、發揮學生主體性的學習方式。實踐學習就是一種行之有效的學習方式,能使學生的主體性、能動性等在實踐學習過程中得以發展。
3技師學院有機化學實踐教學創新的措施
3.1培養學生設計實驗并動手實踐
假設提出后就要想方設法去檢驗它,用實證性材料去或支持假設。這是實踐學習的重要步驟。因為學生要達到對所學知識所反映事物的性質、規律以及該事物與其他事物間聯系的深刻理解,最好的辦法是讓學生到現實世界的真實環境中去感受,去體驗,而不是僅僅聆聽教師或其他人的介紹和講解。比如在2乙醇與濃硫酸反應產物的驗證試驗中。我們創設了以下問題情境創設:乙醇與濃硫酸制乙烯氣體時溫度控制不當常有副反應發生,若溫度過高,乙醇被氧化成二氧化碳,濃硫酸被還原為二氧化硫。那么如何設計實驗驗證反應混合氣體中含有二氧化碳、二氧化硫和水蒸氣那?學生一般都能知道驗證二氧化碳用澄清石灰水,驗證二氧化硫用品紅溶液,驗證水蒸氣用無水硫酸銅,但是具體的操作步驟是什么,為什么?大部分的學生不能正確說明原因,這時教師可以引導學生進行實驗設計實踐。
實踐實驗設計思路:
(1)水蒸氣先驗證還是后驗證,為什么?這時有的學生想到若先驗證二氧化硫或二氧化碳必須通入水溶液中,帶出水蒸氣,影響產物水蒸氣的驗證,所以水蒸氣必須先驗證。即通過裝有無水硫酸銅的硬質玻璃管。
(2)二氧化硫和二氧化碳哪個先驗證,為什么?通過教師的引導,學生認識到因為二氧化硫也能使澄清石灰水變渾濁,所以必須在檢驗二氧化碳之前,先將二氧化硫除去并除盡。而除去二氧化硫之前應先驗證二氧化硫,所以應用三個洗氣瓶,分別是品紅溶液,溴水,品紅溶液,第一個品紅溶液為驗證有二氧化硫,溴水為除去二氧化硫,第二個品紅溶液為檢驗二氧化硫已除盡,這樣通入澄清石灰水變渾濁一定為二氧化碳。通過這樣的設計使同學認識到在設計實驗時必須全面考慮各個因素的影響,應注意到每個細節的設置,才能使最終的結果正確。但要使學生對設計實驗方案感興趣,并能設計出高質量的實驗方案,學生就必須有扎實的知識基礎和實驗技能。在化學學習中,教師要幫助學生對已學過的知識加以回憶、深化、提高,將所有中學化學知識系統化、條理化、網絡化。
3.2培養學生多動手實驗并注意學會觀察
當前在實驗教學中往往會出現這樣的問題:實驗現象琳瑯滿目,學生情緒亢奮,實驗做完后學生只記住他最感興趣的部分,而對其他現象說不清楚,因此,在初次進行實驗時教師必須讓學生知道觀察什么,怎么觀察。比如我們在苯與液溴的取代反應試驗中,在演示苯與液溴的取代反應時由于注意點較多,可邊實驗邊提出問題,指導學生觀察實驗:
(1)苯與液溴混合后有沒有明顯現象,加入鐵屑后有沒有明顯現象?
(2)跟反應器連接的長導管起什么作用?
(3)導管口為什么不插入液面下?
(4)怎樣除去無色溴苯中溶解的溴?
通過以上問題的設置使學生對該實驗應掌握的問題一目了然,所以只要明確觀察目的,仔細觀察,不管實驗現象多少,都能抓住本質。同時要引導學生邊觀察,邊進行思維性觀察。不僅要觀察實驗儀器的選擇組裝,而且要分析為什么,不僅要觀察實驗現象,而且要思考產生這一現象的原因。而在實踐學習中,很多猜想與假設只有通過實驗才能得以驗證,在動手實驗的過程中,不僅可以提高學生的實驗技能,而且可以培養學生發現問題,解決問題的能力,激發他們的實踐精神。
總之,技師學院有機化學傳統的教學方法已不再適應時代的要求,但舊的教學理念往往根深蒂固,因此以實踐學習為核心的有機化學教學的實施還有很長的路要走,實踐學習的各種有效途徑還需要在實踐中不斷摸索。
參考文獻
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新課教學:(1)課前預習:教師提前一天布置預習新課的內容,并讓學生通過自己對預習知識的理解,簡單的繪制思維導圖。對一些自己理解的學生可以將知識展示的非常恰當,而對自己有疑惑的知識點,學生可在自己繪制的圖中用符號“?”標注出來。第二天一大早要上交。
一以有機化學實驗為起點
培養本科生科研素質從以上參與有機化學實驗教學改革的學生中,組建本科學生課外科研興趣小組,長期指導學生進行課外科研實驗、資料查閱、實驗設計、學生課題申請、論文撰寫、課外學術作品競賽和考研輔導等一系列的提高學生科研素質為目的的活動。在教師的合理引導下,在筆者所進行教改的2個實驗班中,實驗組有多達18名同學主動強烈要求進入教師的科研實驗室參與課外科研活動。由于學生的課余科研活性以不影響學習為前提,因此筆者隨后挑選了14名成績中等及以上的同學,分成了2組,在一年二期的時候分別進入了兩個不同實驗室。與筆者以往通過其它途徑所帶的課外興趣小組的學生相比,這些學生思想動機總體相對較端正,除了5個學生由于急功近利、功利思想較強等原因而中途流失外,其它學生一直踏踏實實,完成了多個環節的課外科研活性內容,堅持到大四完成畢業論文。在進入實驗室初期,這些學生跟著老師或不同研究生學習一些最基本的實驗技能,同時也參與研究生的文獻檢索、實驗設計、匯報等工作。經過一個學期的鍛煉后,盡管有專業知識的限制,但是由于學生的主動積極進取學習,大部分同學已經掌握了所在實驗室的基本實驗技能,熟悉了所在實驗室專業中文期刊的檢索,也初步懂得了簡單實驗的研究方案、技術路線的設計。經過一年的培養后,在教師的指導下,學生設計并進行了獨立的科研實驗。在二年二期的時候,利用前期實驗結果,指導學生撰寫并積極申報省、校級大學生創新科技計劃項目。課題完成時指導學生撰寫科研學術論文,利用取得的科研成果指導學生參與大學生課外學術作品等競賽。以上完成的學生科研課題同時可以作為學生的本科畢業論文。由于科研課題在大三基本完成,因此,在大四時學生可以全身心的投入考研或者其它與就業相關的個性化活動中。通過三年多的課外科研活動及組隊參與挑戰杯作品競賽,學生的潛力得到了充分的發揮,不僅培養增強了學生進行實驗設計、動手操作和論文撰寫等方面的科研能力,也鍛煉提高了學生的自制力、毅力、團隊協作等方面的能力,整體綜合素質較高。例如,首先組隊的兩組學生中先后申請并完成了三項省大學生科技創新活動計劃項目和多項校學生科研項目;同時也發表了學生第一作者的論文或會議論文3篇;其中一組學生的作品獲得了第十二屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎;由于畢業論文是幾年積累的結晶,這些學生的本科畢業論文整體水平較高,避免了目前普遍存在的本科畢業論文來自于教師科研成果的“拿來主義”。其次由于小團隊有自己的目標和信念,大部分同學都能夠至始至終堅持利用課外時間進行充電,其中有3個同學從大學一年二期到三年二期暑假,每個寒暑假都能留在實驗室做實驗,每個寒暑假只休息兩周時間。再次,在所帶教的學生中,學生的學習成績總體不是特別好,只有一人次拿過一等獎學金,但由于綜合素質強,在研究生考試中脫穎而出,有5人考取了碩士研究生,其中有北京大學和浙江大學各一名(整個學院當年考取985學校研究生僅僅3名)。
二小結與重點
院校相比,由于一般院校藥學本科學生總體科研素質相比較弱,如何個性化的提高一般院校藥學本科生的科研素質是非常重要的課題。筆者通過小范圍的以有機化學實驗教學為基礎/起點培養一般院校藥學本科學生的科研素質的探索,能夠充分發掘出具有科研潛質的學生,并激發出了學生在科研方面的潛能,學生的綜合素質也得到了進一步提升,能夠為一般院校藥學本科生進行科研“早教”提供一定的參考。
作者:吳建章 單位:溫州醫科大學藥學院
化學課堂上的探究性學習,一般的步驟是:創設情境,提出問題,實驗探究,得出結論并拓展。多媒體課件多感官的綜合刺激在創設情境方面有著得天獨厚的條件。例如我們在講解滅火的方法這一知識點時,播放了一段衡陽市2003年“11.3”特大火災的視頻圖象,讓學生直觀的了解到火失控后會給人類帶來的災害,然后要求學生結合自身的日常生活經驗總結出滅火的方法。從而激發了學生的情感,使學生受到了感染,同時使課堂教學效果及其教育功能達到了最佳狀態。
二、靈活使用課件,使化學教學內容變抽象為具體
化學不同于其他學科的最大特征在于其思維方式是微觀與宏觀的聯系,建立對微觀世界的想象力是化學教學不同于其他課程的特點,也是其他課程不能代替的。而在中學階段學生抽象思維有了很大發展,但具體形象思維仍有十分重要的地位。在中學化學計算機輔助教學中,用動畫表示化學反應的微觀過程可以把分子、原子之間的相互作用、化學鍵的斷裂和形成、原子或原子集團的分與合形象地、動態地展現出來,生動活潑,吸引力強,能夠激發學習者的學習興趣,使學習者處于主動學習的地位,形成直接學習的動機,增加無意記憶和聯想記憶。多媒體課件在物質微觀結構的展示、化學反應的微觀過程的演示方面的直觀性為我們在教學中架起了微觀和宏觀的橋梁,對于學生微觀想象力的培養起著不可代替的作用。我們在進行原子的結構、水的電解、氯化氫的形成等知識點的教學中,都采用了Flas,讓學生在直觀的感受中形成自己頭腦中的微觀想象。
三、運用現代教育技術對化學實驗進行仿真演示,提高學生的動手能力
我們在化學教學中發現的最大難題是學生的動手能力差,每次實驗課,老師的大量精力都花在糾正同學們的錯誤操作上,而且由于人數眾多,老師不可能面面俱到,照顧到每一個學生。為此我們在學校計算機房中裝了一個《化學儀器隨意組合》這樣一個小軟件,學生在上機的時候就可以進行仿真實驗演示。通過仿真實驗的訓練,再進實驗室做實驗,我們發現學生的動手能力大大的提高了。
四、利用網絡優勢,實現交互式和協作式的建構性學習。
2.實現有機化學實驗“綠色化“教學目標的若干措施
2.1綠色化學意識的樹立與培養若想樹立學生的綠色化學意識要求教師能夠率先把握環保低碳理念,并積極實施環境無害化學實驗管理模式。為此,應首先將綠色化學的相關概念及原則融入到課堂管理中,并進行科學指導。例如,在課前預習階段積極引導學生以查找資料的方式初步了解相關實驗試劑的毒性及其對環境產生的損害和影響,并鼓勵學生不拘泥于教材,通過改良步驟或運用技術手段減少對生態環境有害的原料、催化劑的使用,并有針對性地降低有害副產物的產生和排放。再如,應密切關注實驗整體的進行情況,及時糾正一些因意識疏忽而造成的裝置安裝問題,阻止因其導致的儀器損害或有毒物質泄漏現象的出現。通過教學過程,潛移默化地影響學生,使之在觀念上重視化學實驗綠色化,在學習中掌握更新實現綠色化學目標的方法途徑。另外,可在教學過程中將能否貫徹綠色化學意識、積極實施對環境友好舉措作為考核項目之一,杜絕學生在實驗過程中不慎造成的藥品浪費、隨意丟棄廢物等現象的發生。
2.2實驗試劑的選用與教學內容的革新完善在有機化學實驗中,難免使用一些易燃易爆、有毒或有腐蝕性的原料,這些試劑不但用量大,而且存在危險和污染,如果能勇于突破定性思維和教材,在保證實現原有教學目標的同時,有針對性地選取低碳無害試劑,也能起到推廣“綠色化學”的目的。比如在原料與催化劑的革新方向上,可用無毒高效原料代替有毒原料,用新型催化劑取代腐蝕性嚴重的催化劑。在此試舉兩例:在利用硝酸氧化環己醇和環己酮制備1.6—己二酸的實驗中,傳統教科書一般選用高錳酸鉀作為氧化劑。高錳酸鉀具有放熱強烈、有毒等不良特性,并不符合低碳環保標準,但若改用過氧化氫做氧化劑,則副產物是水,其污染程度不會隨反應的進行而增加,部分實現了綠色化學目標的達成。又如,在乙酸正丁酯制備過程中,將具有腐蝕性、易產生碳化異構化等副反應的催化劑濃硫酸,改為固體催化劑一水合硫酸氫鈉,不但能夠降低實驗過程中“三廢”的生成量,還能將產品率由70%提高到90%,起到了事半功倍的效果。另外,可選用學生熟悉的天然食品代替有機藥物完成教學任務,如在利用茶葉提取咖啡因的過程中使學生掌握索氏提取器的用法;采用橘皮改良過去使用的苯甲醛完成水蒸氣蒸餾實驗,而蒸餾得到的檸檬烯又具有光學活性,可將其進一步用作測定旋光度的原料。在教學設計環節,應使實驗內容及實施方式趨向低碳環保。內容低碳化主要反映在合成路線的設計上,可用綜合性較強、合成路線較復雜的實驗代替目的過于單一的項目。如僅選取溴乙烷的制備這一個實驗,就能夠學習吸收有害氣體、蒸餾、分液、萃取、干燥等重要方法,可大大降低實驗項目無意義的重復性。另外,可適時設計一些具有連續性的實驗,使回收到的產物作為反應物而被重新利用。如在甲基橙的制備實驗中得到的產物可作為重結晶實驗的主要試劑而被循環使用,將制備好的乙酰水楊酸用于阿司匹林原料藥的檢驗等。這樣設計的優勢還在于,因前一產品質量的優劣將影響后續實驗的進行,可提高學生對結果真實性與可靠性的感悟,通過連續的實驗過程,培養其環保節約意識。實施方式的低碳化主要在劑量的半微量或微量化過程中得以體現。將一些污染較嚴重實驗的規模進行相應的縮小處理,是運用預防化學污染的新方法新技術對常量實驗進行改革的必經之路。例如在茶葉提取咖啡因的實驗中,將乙醇用量從150ml降低至70ml即能提取到產物咖啡因,再如環己酮的制備及苯乙酮的制備實驗中,可將有害原料環己醇和乙酸酐用量減少到原量的1/5,除提高實驗綠色化外又能有效地提高產率。由此可見,微量實驗值得推廣的原因在于節約能源減少污染,降低有機實驗的危險性,同時減少了因處理“三廢”帶來的壓力。除此而外,微量及半微量實驗的規模更接近于科研現狀,它的安全性和低成本大大促進了開放式實驗教學項目的開出率,提升了學生的動手能力和膽大心細的實驗態度,因此,在教學過程中采取常量和微量實驗交替配合的模式,將更有利于化學實驗綠色化目標的實現。
2.3合理進行三廢處理在有機化學實驗中,若不將“三廢”進行合理有效的處理而直接排放,將會對環境和人體產生一定的污染和傷害。因此在實驗過程中應結合以下幾點有效提高實驗室中對“三廢”的處理效率:
(1)廢氣的處理:實驗中應合理使用通風櫥,并在尾氣排出裝置處安裝氣體凈化裝置。對于在實驗進行過程中產生的有害氣體應用專門的吸收裝置進行吸收。
(2)廢液的處理:可將廢液分類為酸堿及有機試劑進行分別處理。酸堿可混溶中和并調節pH值在6.5—8.5之間,并用水將其稀釋后排放;對于乙醇、乙酸乙酯等有機試劑,可在積攢到一定體積后進行重蒸提純,并作為反應物應用于后續的實驗中。對于一些在學校條件內無能力進行處理的廢產品,切不可直接將其倒入下水道或排放到大氣中,應定期送到專門地點進行生化處理。
(3)廢渣的處理:有機實驗所產生的廢渣一般為有毒易燃易爆的固體,應統一回收并將其埋于地下固定地點。尤其需要注意的是特殊但常用試劑的處理方式,如在破損溫度計灑落的微小汞珠上撒上硫粉,使其合成毒性較小的硫化汞,減少環境損害等。
2.4將節約意識與綠色化學觀念相結合建設節約型社會是贏得國際競爭優勢的重要戰略之一,作為未來化工行業的主流人才,我們有必要在化學實驗的學習過程中重視資源意識和節約意識的養成。除去精簡實驗項目,控制原料使用量外,也要注意水電的使用,從小處做起,才能將此觀念深植于學生的頭腦之中。比如在蒸餾回流等步驟中,冷凝裝置一組組相連的搭建方法即可大大降低自來水的用量。
2.5科學技術的引入與完善科學技術的不斷發展為實驗室實現綠色低碳目標提供了技術支持和保障,在教學過程中適當引用微波技術、多媒體技術已成為實踐教學的大勢所趨。
(1)微波技術。微波作為一種新能源,可用于多種化學實驗之中,已成為一種加速有機反應的經典技術。它具有極大提高有機反應時間,使受熱體系升溫均勻、控制方便、產率高和產品易于純化等特點。如在合成肉桂酸的實驗中,將苯甲醛等反應物的加熱時間由回流1.5小時縮短為微波輻射條件下的20分鐘,在此條件下可降低副產物產量,隨之而來的分離提純步驟減少,基本實現了“零排放”目的。據目前研究表明,利用微波技術的化學反應,可減少甚至不用溶劑,對環境污染極低。酯化反應、重排反應、偶聯反應、酯交換反應及有機金屬反應均可利用微波技術實現反應速度的最大化。
(2)多媒體技術。采用多媒體技術模擬實驗進程是“綠色化學”理念下值得重視和使用的科學技術之一。在有機教學中,存在一些污染嚴重卻又不得不要求學生全面掌握的實驗項目,此時借助于計算機技術呈現真實完整的反應過程,可以彌補因實驗條件不足帶來的負面影響。學生也可學會在接受傳統課堂教學的方式外,充分利用網絡資源,展開全方位學習,有利于其自主性及創新意識的提高。
2有機化學課程的能力目標
為使教學改革符合我院學生,我們走訪了與學院聯系緊密的醫藥企業,向企業中有經驗的師傅請教,并選派教師在企業頂崗實踐,調研了企業中關鍵崗位對有機化學能力與知識的需求;并與藥學專業的老生、專業課教師、兄弟院校有機化學教師等進行了深入交流,學生根據自己的學習與工作經歷分享了在學習中的體會及有機化學在后續學習及工作中的應用,各專業課老師對有機化學的教學內容的選取提出了合理的建議。也有院校依然沿用理論加實驗的模式,但有的院校進行了嘗試,如常州工程職業技術學院的趙輝爽等在《有機化學》課程項目化教學改革過程中,將教學與就業相結合,將理論與實踐相結合,探討教學改革的思路、內容及特色,取得了良好的教學效果。陜西國防工業職業技術學院化學工程系的孫賓賓在《有機化學》課程中進行項目化教學實踐后的思考中提到,項目化教學突破傳統的封閉式教學模式,將理論與實踐結合,激發了學生興趣,提高了教學效果。根據調研情況,將有機化學課程的能力目標制定如下:
(1)能正確判斷有機化合物所屬類別,并能正確寫出常見的有機化合物的名稱和結構式。
(2)能運用有機化合物的物理性質和化學性質進行典型有機化合物的分離純化;能根據所學有機化合物的化學特性,參照《中國藥典》2010版的標準,對給定的各類重要有機化合物進行鑒別;能運用有機化合物的化學性質,進行不同類型有機化合物之間的轉化(會簡單合成設計)。
(3)通過有機實驗單元操作訓練,能正確使用有機化學實驗常用儀器及設備;熟練進行蒸餾、回流、萃取、洗滌、干燥、重結晶、抽濾、測熔點、測沸點、測旋光度等基本操作技術;根據工作任務,依照《中國藥典》2010版的標準,通過查閱文獻和組內協作,能正確選擇原料、儀器進行實驗;并能綜合運用所學知識,正確處理操作過程中出現的問題;能規范記錄實驗現象及實驗數據,正確分析實驗數據,并能根據實驗中得出的結論寫出實驗報告。
3項目化教學改革探索
結合我院學生特點,我們對藥學類專業的有機化學課程進行了包括確定課程目標、改革教學內容、設計課程項目、設計一體化教學過程、設計考核方案等一系列改革。
3.1制定教學項目根據能力目標的要求,設計了八個有機化學課程項目,每個項目都有具體的任務作為支撐。首先明確要達到的目標,根據目標設計教學內容,從而制定出適宜的教學項目。以項目五“以苯胺和醋酐為原料制備乙酰苯胺”為例做一介紹,如圖1。本教學項目涵蓋了傳統教學的羧酸衍生物、胺等理論教學內容,將理論與實踐相結合,使教學做能夠一體化,整合了豐富的教學資源,能更有效的學習知識,提高能力。
3.2項目實施步驟項目按照項目準備、項目實施、項目評價三個步驟來完成。
3.2.1項目準備(1)提出任務;(2)將學生分組,每組5到8人;(3)學生利用網絡、數據庫、學院圖書館等查閱并收集資料,了解制備乙酰苯胺所用原料及制備工藝,了解乙酰苯胺的性質、在藥學上的用途等;(4)學習以苯胺和醋酐為典型代表的胺類和羧酸衍生物類有機化合物的知識;(5)小組討論設計制備方案。
3.2.2項目實施(1)按照分組情況,每組將討論方案整理,陳述制備方案;(2)教師對方案進行指導,確定制備方案;(3)教師強調操作過程要點;(4)教師對學生進行安全教育和環保教育;(5)每組按照方案進行實施,制備乙酰苯胺,檢查產品并對產品進行熔點測定。
3.2.3項目評價項目評價采取過程評價與結果評價相結合,學生互評與教師評價相結合的方式進行。(1)教師對每組學生所查閱的資料情況及討論方案評價。(2)在實施過程中對每組的操作過程評價;(3)教師對每組的產品狀態及實驗數據評價;(4)小組成員之間互評。(5)項目結束后,每人完成報告,分析項目過程中出現的問題,寫出體會。(6)教師歸納總結,結合項目進行知識的升華。
2加強實驗教學,培養學生創新能力
實驗是有機化學課程中的重要部分,也是人才培養中的一項比較重要的指標.通過實驗教學不但能培養學生熟練的技能還能加深對理論知識的理解,更能培養學生觀察、思考和解決問題的能力,從而提高學生的綜合素養和創新能力.實驗課程的主要內容有基本知識和操作、有機化合物的合成與提取、化合物的性質實驗.按項目層次可劃分為:基礎型實驗和綜合設計型實驗(按中藥專業培養方案界定).基礎型實驗以驗證為主(如普通蒸餾、熔點測定;醇酚醚、醛酮醌的性質驗證),其步驟、現象、結果等在教材都能找到,這樣很多學生就不加以重視,機械的按照書中提示步驟進行,實驗結果也沒能仔細觀察.這樣既達不到訓練的規范要求,沒能養成良好的操作習慣,更達不到綜合設計型實驗要求的綜合實驗能力.所以應該把基礎知識和基本要求在緒論課中介紹,一些典型的官能團性質實驗可以作為學生的課外練習不再加入到實驗課程中;而一些重要的基礎操作,如普通蒸餾、結晶實驗、熔點測定等需要單獨進行實驗指導,培養學生熟練的操作技能;還能將一些基本操作整合到其他的綜合型實驗中,例如將分餾實驗整合到制備乙酰苯胺的實驗中.
二、構建科學的考核制度
受傳統的計算機教學的影響,我國職業計算機教學中依然以學生計算機基礎知識的掌握考核為主。而忽視了對其實踐能力的考察。針對這一現狀,計算機教學必須認識到實踐操作的重要性,將實踐與教學理論相結合,這樣才能使計算機考核制度更加合理,具體操作可對學生的創新能力和計算機思維進行考核,根據學生的特點以及計算機教學的目標,安排不同難度、不同方式的計算機考核。給予學生的正確的評分,及時發現學生存在的問題并進行解決。科學的考核制度有助于對學生做出客觀的評價,與實踐的結合幫助學生的計算機操作能力得以提高。
三、計算機教學方法的優化
教學方法是計算機教學效率的提高,對于職業教育學生來說,其能力、興趣等方面存在很大的差異,因此能吸引學生的教學方法十分重要,目前,職業教育為了滿足社會需求,也為了自身的穩定發展,已經開始重視計算機方法的創新。形象教學法、實踐操作法等已經得到廣泛的應用,取得了良好的效果。
(一)形象教學法的應用形象教學法目前在職業教學中應用較多,受到了學生的廣泛認可。這是由于職業學生多數未參加過高考,基礎水平較差,對學生存在抵觸心理,因此提高其興趣十分重要,通過形象教學法,將計算機教學中的難點和重點通過圖像等形式展示給學生,使學生了解更多的計算機知識,并且養成自我探索的習慣。實際上職業學生接觸計算機的時間反而較多,只是其將大部分時間應用于電腦游戲上,這是其對計算機存在的唯一興趣。學校應抓住這一特點,在計算機課程設置時為其安排娛樂性質的教學方式和內容,給賦予學生更多的操作機會,讓學生在操作中感受計算機學習的樂趣。并且通過一些趣味的計算機內容使學生降低對計算機游戲的沉迷程度。同時培養學生對更高的計算機知識探索欲望,提高職業教育學生計算機教學效率,為社會培養更多專業的人才。
(二)操作實踐法的應用學生實踐能力的提高是職業計算機教學的根本目的。要做到這一點,應改變傳統教學中教師的地位和作用。在尊重學生思想的前提下要求教師在教學中起到引導作用,學生應獲得更多的操作機會。基于此,校方應增加計算機基礎設備投資,為每個學生提供計算機上機操作機會。減少枯燥的理論講解,教師將基礎理論形象的講解給學生,學生在實踐中提高計算機操作水平。實踐證明,將教師演示與學生演練分開有利于提高職業教育計算機教學的效率。
多年來,筆者在觀評課、書刊上發現有機化學教學中存在一些嚴謹性缺失問題,問題涉及的大多既是中學基礎有機化學中的發展性知識,又是大學基本的學術性問題。從當今社會倡導的“科學發展觀”、新課程提倡的“以學生發展為本”的理念、學科教學的科學性和學生持續學習認知的銜接性考慮,這些問題都是值得討論澄清的。
2 問題的討論
2.1乙炔的不飽和度大于乙烯,所以乙炔使溴水褪色的速率也大于乙烯
這是一個習以為常的模糊認識。乙炔結構上的特點是具有碳碳叁鍵,它跟烯烴一樣能與鹵素(如Br2、Cl2)等親電試劑發生加成反應,反應機理相似,但乙炔同溴水的加成和乙烯相比要困難一些(通過平行對比實驗可獲得證實),這一實驗事實往往使人感到不好理解。因為從成鍵情況看,乙炔分子中有2個π鍵,乙烯結構中只有1個π鍵,由此推測乙炔應該比乙烯活潑,容易起加成反應。其實,這是一種誤解,可從二者碳原子成鍵雜化軌道的不同和鍵的離解能大小獲得解釋。根據分子軌道模型,乙炔中的兩個碳原子以sp雜化軌道成鍵,乙炔的sp雜化軌道的s電子成分比乙烯中碳的sp2雜化軌道中s電子成分多,即從乙烯的33.3 %增至50 %,使乙炔分子中2個p軌道電子云重疊程度大于乙烯,碳碳叁鍵的鍵長變短(乙烯中C=C鍵長為134 pm,乙炔中CC鍵長為120 pm),兩個碳原子間電子云密度增大,叁鍵中電子與碳原子結合得更加緊密,使π鍵離解能增大。
由于乙炔的π鍵重疊程度比乙烯中的雙鍵大難以極化,雖然乙炔比乙烯多一個π鍵,卻不容易給出電子與親電試劑結合,故乙炔等炔烴的親電加成反比乙烯等烯烴的親電加成反應慢。還可以通過以下反應來說明:分子中同時存在碳碳雙鍵和碳碳叁鍵時,滴入溴的四氯化碳溶液,溴首先主要與雙鍵發生加成反應:
CH2=CHCH2CCH+Br2CH2BrCHBrCH2CCH(90 %)
2.2含醛基(-CHO)的物質一定能與新制的Cu(OH) 2懸濁液混合煮沸后生成紅色沉淀
通常這一性質實驗結論被認為是正確。其實這里有例外的情況。由于苯環和醛基電子效應的影響,或者因為苯甲醛沒有α-H,與強堿共熱時,一分子作為氫的共體,發生氧化反應;另一分子作為氫的受體,發生還原反應,即迅速發生歧化反應(又稱Cannizzaro反應),生成等物質的量的羧酸和醇:
2Ph-CHO+OH- Ph-COO-+Ph-CH2OH
使苯甲醛中的醛基在強堿性環境下還原性減弱,文獻[1,2]和對照實驗證明,苯甲醛等芳香醛不能還原強堿性環境新制的弱氧化劑 Cu(OH) 2, 從而生成紅色的氧化亞銅沉淀。
實驗:①取強堿性新配制的試劑 Cu(OH) 2懸濁液約2 mL,滴加0.5 mol?L-1的苯甲醛溶液8~10滴,搖勻,加熱至微沸(或沸水浴加熱)。未沸騰時即有黑色沉淀產生; 黑色物質的成分主要是Cu(OH)2熱分解產生的CuO;②取與實驗①相同的堿性試劑Cu(OH)2懸濁液約2 mL,滴加0.5 mol?L-1的乙醛溶液8~10滴,搖勻,亦加熱至微沸, 有橘紅色或亮紅色沉淀。對比實驗說明苯甲醛中的醛基不能還原堿性Cu(OH)2。
2.3酯的水解反應不一定是取代反應
該觀點從反應機理分析認為酯化反應大多數屬于“加成-消去反應”,只有“少數特定的酯”在酸催化下的水解屬于取代反應[3],筆者認為這種說法值得商榷。酯的水解歷程主要有以下兩種斷鍵方式:
(1)(2)
(酰氧鍵斷裂,簡寫作Ac) (烷氧鍵斷裂,簡寫作Al)
酯的水解有堿催化的不可逆和酸催化的可逆反應(酯化反應的逆反應)兩種,就絕大多數而言發生的是酰氧鍵斷裂。機理有堿性水解的酰氧鍵斷裂的雙分子反應(用BAc2表示,B表示堿性條件,2表示雙分子反應)。這種機理的水解反應中,首先氫氧負離子進攻酯分子中的羰基氧原子,生成四面體的加成產物;加成產物再脫去烷氧基負離子得到羧酸;由于羧酸的酸性比醇強的多,生成的羧酸迅速與烷氧基負離子進行質子交換,轉變為穩定的羧酸根負離子和醇,使水解反應進行到底。若酯分子RCOOR'中的-R'基團能形成穩定的碳正離子時,在弱堿性(或中性)中該類酯的水解則按照烷氧鍵斷裂機理進行,且是單分子歷程(用BAe1表示)。
一般的,一元酸與伯醇或仲醇生成的酯在酸催化下的水解都為AAc2 (A表示酸性條件反應)機理,是通過形成它的共軛酸來進行的。步驟如下:反應的第一步是酯羰基上的氧原子接受一個質子形成共軛酸,使羰基氧原子的親電性增強,容易接受水分子的親核進攻;第二步是生成加水產物,隨后脫去質子,生成反應的中間產物;中間產物烷氧基上的氧原子接受質子,最后分解成質子化的羧酸和醇,反應速率的決定步驟是羰基加水這一步。當酯分子RCOOR'中-R'能形成穩定的碳正離子時,則與BAl1類似,發生酸性水解反應時酯按烷氧鍵斷裂的方式(用AAl1表示)進行。例如, CH3COOC(CH3)3型結構的酯發生酸性水解,因為水解時烷氧鍵斷裂,能生成穩定的叔丁基碳正離子。
酯的以上水解反應的幾種主要機理說明,不論用什么催化劑,也不論哪種歷程中的斷鍵方式,酯的水解都屬于一種取代反應。
問題中的觀點實際上是混淆了有機反應的機理和反應類型概念的內涵。反應機理是研究有機反應是怎樣發生的,反應類型是對發生什么反應的判斷,是從反應物和產物之間相互關系(組成和結構)看的,與歷程無關。這里舉兩個簡單熟悉的例子說明:①乙醇在強酸的作用下消除水生成乙烯的歷程,第一步是乙醇結合酸提供的質子生成質子化醇(快),然后失去水產生碳正離子(慢);第二步是不穩定的碳正離子從β-碳原子上失去質子生成乙烯和硫酸(快)。我們能不能據此機理稱該消除反應為“化合―分解―分解反應”呢?恐怕不會。②羧酸與醇在酸催化下的酯化歷程,依次經歷質子化、加成(決速步驟)和消除的步驟,人們仍稱這一反應為酯化反應或取代反應,而不是按歷程稱為“加成―加成―消除反應”,類似以上兩例在有機化學反應中不勝枚舉。很明顯,這種機理歷程即是反應類型的判斷,有悖常理,不能自圓其說。
2.4 鹵代烴和醇類一般可以發生消去反應,但只有一個碳原子的或具有下列結構的鹵代烴和醇
這種觀點被絕大數教師和教學資料認同,在各種類型的考試中也多有涉及,課堂教學中也常聽到教師這樣耳提面命地告誡學生。其實這是錯誤的結論。鹵代烴與醇脫鹵化氫或水的消去反應不只局限β-消除,還有碳正離子重排消除、γ-消除和α-消除反應等方式;機理有單分子消除(E1,常伴有重排)、雙分子消除(E2)和單分子共軛堿消除(E1cb)三種歷程。如(CH3)3CCH2Br型鹵代烴在乙醇存在下起E1反應時,生成的新戊基碳正離子立刻發生重排生成更穩定的叔戊基碳正離子,然后再從碳正離子的β位消去氫,生成穩定的2-甲基-2-丁烯,機理如下[5,6]:
又如,無β-H的醇[如(CH3)3CCH2OH、 (CH3CH2)3 CCH2OH等]在硫酸存在下也能發生E1歷程消除,穩定的碳正離子中間體的生成也易于發生重排反應,生成穩定的烯烴。例如,下列醇的消除由于苯基的優先重排,生成正電荷分散于含苯環的穩定中間體中,所以,主要產物是苯的重排產物烯烴:
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在同一個碳原子上消去兩個原子或基團產生活性中間體“碳烯“(俗稱卡賓)的反應,叫α-消除。鹵代甲烷、CH2N2等都能發生這種消除反應。例如,氯仿在強堿作用下消去氯化氫生成二氯卡賓(:CCl2)的機理如下[5~7]:
2.5向乙烯與溴水反應后的溶液中滴加AgNO3, 用觀察有沒有淡黃色沉淀的方法,探究乙烯與溴水發生的是取代反應還是加成反應
這一問題源于高考模擬卷中的實驗探究題,見于教師陳述、引導學生思考回答的探究性課堂教學案例。該設計方案提供的理由是:若乙烯與溴水發生加成反應,反應后生成1,2-二溴乙烷不與AgNO3反應,無沉淀;若發生的是取代反應,生成的HBr可以通過與AgNO3溶液反應生成AgBr沉淀檢出。其實這種設想結論純屬想當然,缺乏科學性依據。乙烯與溴的水溶液加成反應是親電加成的兩步歷程,第一步是解離的Br-與乙烯的π電子結合形成含溴的、帶正電荷的三元環狀中間體,第二步不穩定的中間體受到溴負離子和氫氧負離子從背面的進攻,即加上負性基團得到加成產物:CH2Br-CH2Br和CH2Br-CH2OH,由守恒原理可知,反應后溶液中同時生成與CH2Br-CH2OH等量的HBr,即向加成反應后的溶液中加入AgNO3溶液,也會有AgBr沉淀生成。
實驗:將乙烯依次通入濃NaOH、品紅試液,然后通入飽和的2.5 mL溴水至褪色,再通乙烯約10 s,再用pH計測pH,滴加AgNO3溶液。除可觀察到小試管溶液中有少量油狀液珠外,pH約為3.6,加AgNO3溶液生成淺黃色沉淀。pH=3.6說明反應后溶液顯較強的酸性,生成AgBr沉淀說明溶液中產生了Br-。
上述實驗事實表明發生加成反應的同時生成了HBr,不僅為乙烯與溴水發生加成反應機理的正確性提供了有力的證據,也說明問題中探究性學習方案的設計、操作與結論缺乏應有的嚴密性、科學性和可靠性。
3 教學反思
“標新立異的處理教材、創造性的設計探究性教學方案” 生成教學資源,對改變化學教學過分依賴教學資料中已有定論、已設計好的教學程序的現狀無疑是有好處的,但“標新立異”又絕不能脫離對教材的正確解讀和科學性支撐而想當然,不能忽視學生學習的持續發展,否則必將遠離基礎有機化學教學和新課程提出的探究性教學本身。
參考文獻:
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中圖分類號:G623 文獻標志碼:A 文章編號:2095-9214(2016)03-0013-01 DOI:10.16550/ki.2095-9214.2016.07.012
隨著新課標的實行,傳統的教學模式出現的種種弊端越來越得到教師的重視。作為所有學科基礎的語文學科,改革更是勢在必行。小學低年級語文的教學為了擺脫傳統教學模式的禁錮,一線的語文教師們在不斷地探索、創造新的教學模式和教學方法。其中,把游戲搬進課堂是創新的途徑之一。游戲的加入,確實讓原本枯燥乏味的語文課堂變得充滿生機與活力,也在一定程度上提高了學生的學習興趣和學習效率、教師的教學成效。但是,小學低年級語文課堂教學中的游戲設計與實施方面還存在著或多或少的問題,值得一線語文教師注意。
1.讓游戲服務于教學
小學低年級語文課堂教學中的游戲,應當是為教學服務的,是教學的輔助手段。因此,課堂游戲的設計和實施必須服從且服務于教學,為教學目標、教學內容、教學重難點服務。與此同時,教師在設計安排課堂游戲的時候,也要注意它的實用性和實效性。在提倡游戲化教學的時代里,很多教師進行的游戲化教學都只是用來調節課堂氣氛和吸引學生的注意力的,可能與教學內容、教學目標等相背離。有時,甚至是在一堂課的教學任務完成后,而課堂時間還有剩余,教師便帶領學生們適當地做一些小游戲,以此也作為對學生這節課學習的獎勵。很多時候,課堂中的游戲只是“認真的熱鬧,虛假的繁華”。再者,有些教師的游戲化教學只限于設計傳統游戲,沒有與時俱進的創新設計,如請角色扮演類、動作技能類等。多年以來,在我們的教育體制監督之下,小學語文教學內容往往是固定的,事先確定好的。我們的教師根據已安排好的教學內容,預先制定好教學設計,而我們的學生沒有自主選擇的權利,也沒有發言權。我們的教師和家長總是單純地以為低年級的學生年齡小,什么都不懂,沒有辨別事物的能力,生理和心理正處于快速發展的階段。因此便忽視了他們的自主選擇的權利,讓他們被動地接受知識和消化知識,以至于他們的學習狀態脫離了實際的生活世界。游戲化的課堂就是自由學習、自主學習的象征,游戲精神最顯著的特征就是自由精神。為什么要讓游戲進入課堂?正是因為我們需要游戲來為我們的教學服務,我們是在利用游戲來協助教學。課堂教學游戲的選擇一定要貼近課堂、貼近課本、貼近學生,不可為游戲而游戲,一味片面地追求游戲所帶來的愉悅的課堂氛圍,而忽視學生的“學有所得”。在課堂教學中要一切從實際情況出發,不可偏離實際的教學環境、學生情況等。