有機化學課程教學改革思考

時間:2022-06-03 04:41:27

導(dǎo)語:有機化學課程教學改革思考一文來源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點,若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師,歡迎參考。

有機化學課程教學改革思考

一、有機化學課程教學現(xiàn)狀

(一)教學內(nèi)容的選擇

目前,國內(nèi)圖書市場有機化學類教材非常之多,其中,尤以中文版和英文版的居首。這些教材針對不同專業(yè)領(lǐng)域、不同知識水平的讀者編寫,充分體現(xiàn)了各自的特點,方便了廣大讀者。教材主要內(nèi)容大體分為基礎(chǔ)知識、以有機官能團分類的化合物及經(jīng)典有機化學反應(yīng)、有機化合物結(jié)構(gòu)及表征方法、生命有機大分子化合物等幾類,其中,經(jīng)典有機化學反應(yīng)是有機化學學習的重點內(nèi)容。因此,除了有中國文字特點的有機化合物命名原則以外,有機化學教材均以有機官能團為主線,在內(nèi)容的安排和順序上大同小異。[1]有機化學理論抽象,化合物數(shù)量龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、涉及的反應(yīng)種類繁多,哪些內(nèi)容才是應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)學生所必需的和感興趣的呢?在教學過程中,教師往往從眾多教材中選擇內(nèi)容難度和廣度適中的作為參考,再根據(jù)學時數(shù)進行內(nèi)容的刪減或增補。這樣的內(nèi)容選擇顯然比較盲目,缺乏明確的專業(yè)自主定位,造成教師在有限的學時與無垠的有機化學知識之間顧此失彼。

(二)教師的教學方法

隨著教學條件的不斷改善,一些教師對傳統(tǒng)的教學方法所存在的問題進行了分析研究,并結(jié)合時代背景,借鑒國外先進的教學模式,提出了有機化學課程教學方法的改革建議?,F(xiàn)代化的教學手段被積極地運用于有機化學教學過程,并在一些復(fù)雜問題的講授過程中收到了很好的效果。但這些教學方法的改革僅停留在較淺的層面,多數(shù)教師未能將傳統(tǒng)的教學方法和現(xiàn)代化教學手段與專業(yè)需求巧妙地結(jié)合起來。文本、圖像、音頻、視頻等使得課堂信息量大增,加之有機化學教學資源的多元化,造成課堂容量大,講授內(nèi)容多。教學中普遍采用的仍是“填鴨式”方法,教師負責講、學生負責聽的傳統(tǒng)模式并沒有根本改變。[2]

(三)學生的學習狀況

新課改形勢下的中學化學采取模塊式教學,有機化學的內(nèi)容比較零亂,而且遠遠少于無機化學,有些學生甚至對有機化學了解很少,水平參差不齊。[3-4]進入大學的學習階段后,一些基礎(chǔ)相對薄弱的學生學習被動,缺乏主動篩選知識、汲取知識的能力,使得教師上課辛苦,學生聽得一頭霧水。此外,在傳統(tǒng)的教學效果考查方式下,教師所布置的任務(wù)、作業(yè)均有統(tǒng)一標準的答案,學生若是自己不能解決,往往便拷貝他人的了事,這樣的學習完全有悖于教學的目的和初衷。因此,課程教學必須幫助學生培養(yǎng)學習有機化學的積極性,使他們重拾自信心。

二、有機化學課程教學改革

提高有機化學課程的教學質(zhì)量與效率,對后續(xù)專業(yè)課程的教學以及培養(yǎng)學生良好的學風非常關(guān)鍵?!笆谌艘贼~,不如授之以漁”,筆者從培養(yǎng)學生的學習能力和學習積極性、強化基礎(chǔ)知識與專業(yè)需求的聯(lián)系、提高專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)自信心的角度出發(fā),教學中結(jié)合化工生產(chǎn)工藝、化工設(shè)備維護、技術(shù)革新和科研進展、環(huán)境保護、日常生活應(yīng)用等,對有機化學課程的教學改革進行了探討。

(一)結(jié)合化工生產(chǎn)工藝

在有機化學課程教學中,可將化工生產(chǎn)工藝作為實例引入,向?qū)W生初步介紹所涉及到的化合物和工藝路線;或者介紹某些有機化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、生產(chǎn)生活中的重要性等,引導(dǎo)學生搜集和總結(jié)這些化合物在化工生產(chǎn)過程中所表現(xiàn)出的物理、化學性質(zhì)。課程與化工生產(chǎn)工藝的結(jié)合,使理論知識與實際生產(chǎn)的關(guān)系在學生頭腦中變得清晰、直觀起來,從而有助于學生明確學習目的,提高學習興趣,增強自信心,養(yǎng)成探索式學習的習慣。同時,也培養(yǎng)了學生運用知識解決實際生產(chǎn)問題的能力,為其掌握應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)學習規(guī)律、了解化工生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。例如,在介紹苯及其同系物時,要突出這一系列有機物無論是作為原料還是作為產(chǎn)品,在化工生產(chǎn)中都具有重要性,可結(jié)合精對苯二甲酸的生產(chǎn)工藝進行講解。精對苯二甲酸是生產(chǎn)聚酯的重要原料。以高純度對二甲苯(PX)為原料,醋酸為溶劑,醋酸鈷和醋酸錳為催化劑,四溴乙烷為促進劑進行空氣催化氧化,經(jīng)結(jié)晶干燥得粗對苯二甲酸(TA)的工藝技術(shù),講解苯環(huán)上烷基的氧化反應(yīng)。在這里,要重申有機反應(yīng)常伴有副產(chǎn)物生成,氧化產(chǎn)品除對苯二甲酸外,還含有較多的對羧基苯甲醛(4-CBA)、對甲基苯甲酸(PT酸)及其它有機雜質(zhì)。為了達到產(chǎn)品的要求,利用氧化反應(yīng)逆反應(yīng)原理,在適當?shù)臏囟取毫ο?,進行催化加氫還原,使4-CBA轉(zhuǎn)化為易溶于水的PT酸,同時,有機雜質(zhì)在高溫下被分解。經(jīng)加氫精制的對苯二甲酸溶液通過結(jié)晶、分離、干燥得到纖維級對苯二甲酸產(chǎn)品。在課程內(nèi)容的選取上,應(yīng)減少理論性太深或?qū)嵱眯圆粡姷膬?nèi)容,強化與生產(chǎn)實際聯(lián)系密切的內(nèi)容,突出重要化學反應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)物的使用性能。例如,介紹含氮有機化合物時,可結(jié)合2,3-二氯苯甲酸的合成進行教學。[5]2,3-二氯苯甲酸是一種常用的醫(yī)藥中間體,用2,3-二氯苯胺經(jīng)重氮化、氰取代制得2,3-二氯芐腈,再經(jīng)濃硫酸水解得2,3-二氯苯甲酸。在這個實例中,引導(dǎo)學生學習和思考胺的性質(zhì)、重氮化合物的制備和性質(zhì)、重氮鹽在有機合成上的應(yīng)用、氰水解等相關(guān)知識。

(二)結(jié)合化工設(shè)備維護

化工生產(chǎn)中,有機反應(yīng)產(chǎn)品的誕生是離不開各種設(shè)備的。在有機化學課程教學中,要結(jié)合化工設(shè)備維護實例,培養(yǎng)學生設(shè)備防腐方面的知識,使學生了解到尋找更有效的耐蝕材料、防腐工藝是設(shè)備運行安全的必然要求,進而激發(fā)其學習有機化學的積極性,增強使命感。例如,烷烴裂化、裂解,雖然工業(yè)操作條件下反應(yīng)比較復(fù)雜,教師不進行詳細講解,但應(yīng)向?qū)W生介紹其對于石化工業(yè)的重要意義、對設(shè)備的要求等內(nèi)容。加氫裂化裝置工藝復(fù)雜,流程較長,系統(tǒng)處于高溫高壓臨氫和含硫或硫化氫存在的強腐蝕性環(huán)境中。從介質(zhì)環(huán)境分析,裝置存在多種形式的腐蝕。因此,通過學習使學生明確,要不斷努力去研究新的防腐材料、緩蝕劑以及有效的防腐手段等,以提高裝置的防腐能力,適應(yīng)生產(chǎn)的需要。又如,在共軛二烯烴化學性質(zhì)教學內(nèi)容中,Diels-Alder反應(yīng)用合適的Lewis酸作催化劑,能提高反應(yīng)區(qū)域選擇性和產(chǎn)率,但Lewis酸對設(shè)備有強腐蝕性,并產(chǎn)生大量廢液。為了解決這一矛盾,固體超強酸被建議作催化劑,這樣,雖然會對設(shè)備防腐有利,生產(chǎn)工藝得到改善,但仍存在催化劑的制備復(fù)雜、反應(yīng)時間過長等不足。用大孔樹脂作該反應(yīng)的催化劑,工藝與傳統(tǒng)的硫酸催化劑工藝相比,具有腐蝕性小、環(huán)境污染小、無溶劑反應(yīng)和催化劑可循環(huán)利用等優(yōu)點。[6]

(三)結(jié)合技術(shù)革新和科研進展

在有機化學課程教學中,應(yīng)引導(dǎo)學生關(guān)注有機化學領(lǐng)域相關(guān)的研究熱點和新進展,遠及諾貝爾化學獎,以開拓學生視野;近到本校師生的科研項目及成果,以增強學生學習的信心。學生會感到,原以為“高深莫測”的東西其實離自己并不遙遠,現(xiàn)在學好有機化學就是很好的開始。例如,講授芳香族化合物時,引入對芳香性的認識和化學家所設(shè)計并合成的各類芳香性分子的結(jié)構(gòu)和其理化特點;講述立體化學時,介紹人類對同分異構(gòu)現(xiàn)象的認識歷史,使學生了解到,不對稱合成是最富活力的前沿研究領(lǐng)域之一;講授羰基還原時,介紹黃鳴龍先生對Wolff-Kishner還原法進行技術(shù)改進的貢獻;講解雜環(huán)化合物時,介紹其在醫(yī)藥、農(nóng)藥生產(chǎn)領(lǐng)域的地位;講解蛋白質(zhì)、氨基酸時,與生命科學的酶催化、基因工程相聯(lián)系。需要注意的是,結(jié)合科研進展開展教學時,教師要洞悉學生的反應(yīng),避免高談闊論和深入剖析,而應(yīng)點到為止,以拓寬學生視野和提高學習興趣為目的。

(四)結(jié)合環(huán)境保護問題

有毒有害的有機化合物種類較多,如鹵代烴類、醇酚醚類、酯類毒害品、含氮化合物、有機農(nóng)藥等。在有機化學相關(guān)章節(jié)的講授中,可以結(jié)合環(huán)境保護問題介紹一些案例,使學生加深對有機化合物性質(zhì)的理解,提高學習興趣。例如,講述芳烴時,介紹2005年吉林石化公司雙苯廠一車間發(fā)生爆炸事故,苯類物質(zhì)(苯、硝基苯等)流入松花江,造成了江水嚴重污染;講述鹵代烴時,介紹鹵代溶劑及氟利昂、哈龍的持久污染的概念和替代問題;講述醇酚醚時,介紹2004年重慶長風化工廠發(fā)生的苯酚泄漏事故,以及二戰(zhàn)時期日本慘絕人寰使用芥子氣事件;講述含氮有機化合物時,介紹1984年印度中央邦首府博帕爾聯(lián)碳公司農(nóng)藥廠異氰酸甲酯泄漏事故,使2500名居民中毒死亡,20多萬人深受其害,造成世界工業(yè)史上絕無僅有的大慘案等。除此之外,還要讓學生意識到企業(yè)清潔安全生產(chǎn)、節(jié)能減排的必要性。在這樣的背景下,進一步讓學生體會到學好基礎(chǔ)知識的重要性。

(五)結(jié)合生活常識

有機化學與我們的生產(chǎn)生活關(guān)系密切。教師應(yīng)廣泛運用周圍的實際事例,將身邊的化學物質(zhì)、生活中的化學現(xiàn)象引入課堂,幫助學生建立概念,培養(yǎng)其學習興趣和擴大知識面。例如,三聚氰胺、瘦肉精對人體的危害、攝入后的癥狀和處理措施;發(fā)膠中具有定型和柔順作用的有機成分;口香糖中的膠基;滴眼液中的環(huán)糊精的作用等。再如,教材中提到的聚酯,經(jīng)加工可制成長絲、短纖維、聚酯薄膜、聚酯漆等??上?qū)W生介紹其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用:長絲可用于制造輪胎簾子線、傘繩和船舶纜繩;短纖維可經(jīng)加工成布料;聚酯薄膜是制造照相材料、電影膠片、電器絕緣薄膜等的優(yōu)質(zhì)材料;聚酯漆是用于船舶底部的重要優(yōu)質(zhì)防銹防微生物漆。這樣的例子不勝枚舉,布置給學生進行搜集,會帶來出乎意料的教學效果。實際上,在有機化學面前,我們都是學生?!按蜩F還需自身硬”,教師要不斷學習和鉆研,適應(yīng)專業(yè)、行業(yè)發(fā)展,把握人才培養(yǎng)的定位,從有機化學課程與專業(yè)課程的內(nèi)在聯(lián)系著手進行教學改革,為實現(xiàn)應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標,進行不懈的探索和研究。

作者:胡長峰白圖雅工作單位:呼和浩特職業(yè)學院生物化學工程學院內(nèi)蒙古師范大學化學與環(huán)境科學學院