張 靜,趙 宇
(中國海洋大學 化學化工學院,山東 青島 266100)
有機化學是高校化學、藥學、食品等專業(yè)不可缺少的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一,主要講授有機化合物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備等反應(yīng)原理和基礎(chǔ)知識,有機化合物種類繁多,而且很多反應(yīng)都依賴于反應(yīng)條件而變化,使得有機反應(yīng)似乎無規(guī)律可循。使學生感覺有機化學內(nèi)容復雜、理論性強、枯燥乏味,從而導致學習興趣下降,嚴重影響教學效果??鬃诱f過:“知之者不如好之者,好之者不如樂之者?!敝挥型ㄟ^提高學生對有機化學的興趣,才能達到滿意的教學效果。而學生對課程興趣的大小,主要取決于任課教師的培養(yǎng)。因此,根據(jù)有機化學的課程特點和要求,結(jié)合十幾年來講授有機化學的教學實踐,在保證教學質(zhì)量的前提下,在提高學生學習興趣及課堂效率等方面進行了一定的探索和實踐,并提出了自己的幾點體會。
有機化學的緒論課內(nèi)容主要涉及各種概念、定義及枯燥的理論等,如果只圍繞課本內(nèi)容講授,很難激起學生學習有機化學的積極性。因此,要調(diào)動學生學習有機化學的積極性,第一堂緒論課上讓學生感受到這門課的必要性和重要性就顯得尤為重要。為了提高學生的興趣,在授課過程中我們不斷補充增加了以下幾個方面的內(nèi)容。首先通過網(wǎng)絡(luò)等途徑收集一些相關(guān)資料,結(jié)合生活實際,圖文并茂地介紹有機化學學科對人類生活和社會發(fā)展的重要性,具體到有機化學對生命科學、環(huán)境科學、醫(yī)藥學等方面的作用,讓學生體會到有機化學對人類社會的貢獻以及學習有機化學對自己學習后續(xù)專業(yè)課程的重要性。
此外,為了突出有機化學的重要性,緒論課中還介紹了有機化學學科獲得諾貝爾化學獎[1]的情況。首先講述了諾貝爾的事跡及諾貝爾獎的設(shè)立過程。就諾貝爾化學獎而言,至2016年共頒發(fā)107次,其中60%以上的諾貝爾化學獎授予了在有機化學研究方面有突出貢獻的科學家,如2005年的烯烴復分解反應(yīng)及2010年有機合成中鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)研究。隨后又給大家介紹了幾個對有機化學發(fā)展做出重大貢獻的科學家如生物化學的創(chuàng)始人德國化學家埃米爾·費歇爾、現(xiàn)代有機合成之父-美國化學家伍德沃德等。這些數(shù)據(jù)和科學家的事跡,像聽故事一樣把大家的注意力吸引到課堂上,同時也使學生對有機化學的重要性有了初步認識,對學習有機化學產(chǎn)生了一定的興趣。
大家在進入大學之前高中的學習中基本上都對有機化學進行了一定程度的學習[2]。大學和高中有機化學授課內(nèi)容基本上都是按照有機化學官能團分類講解每一類化合物。只是在高中時主要學習每類代表化合物的物理及化學性質(zhì),對化合物的結(jié)構(gòu)只是簡單介紹,對反應(yīng)機理涉及的更少。大學有機化學是對高中知識的拓展與深化,更加注重引導學生從化合物的結(jié)構(gòu)去分析和學習各類化合物反應(yīng)問題。在多年的教學過程中發(fā)現(xiàn),化合物結(jié)構(gòu)和機理內(nèi)容比較抽象,也是學生學習中的重點和難點。因此,為了讓學生更好的接受新的知識和學習思路,教師需要找到學生已有知識和新知識之間的切入點,把高中的相關(guān)知識作為一個“橋梁”,引導學生把新知識與原有相關(guān)知識聯(lián)系起來,使學生充分認識到新舊知識間的聯(lián)系與區(qū)別,以更好的理解和掌握新知識。例如醇的內(nèi)容,高中學習以乙醇作為代表進行學習,包括乙醇和金屬鈉、氫鹵酸的反應(yīng),脫水反應(yīng),氧化反應(yīng)等。通過高中學習,學生對醇類化合物的弱酸性、親核取代等反應(yīng)都有了基本的了解。因此,在此基礎(chǔ)上,大學老師在授課過程中要充分利用學生已有的知識。如講解醇的弱酸性時,先采用提問的方式,“如果分別向盛有乙醇和水的燒杯中,加入一小塊鈉,會有什么現(xiàn)象?兩個燒杯有差別嗎?”這時就把學生注意力吸引過來,學生會回憶起高中的實驗現(xiàn)象和無機化學中金屬鈉和水的反應(yīng)現(xiàn)象,回答出兩者都會有氫氣放出,與水的反應(yīng)劇烈。這時老師再順勢進一步提問:“為什么乙醇和水都可以和鈉反應(yīng),放出氫氣?為什么水與鈉的反應(yīng)更劇烈?”這時候再和學生分析乙醇與水的結(jié)構(gòu)的差別,加深學生印象。
總之,大學老師先帶領(lǐng)學生復習學生熟悉的內(nèi)容,再設(shè)置相應(yīng)的問題,多問“為什么”,可以使學生由被動變?yōu)橹鲃樱蟠蠹ぐl(fā)學生學習興趣。
有機化學知識在生活中應(yīng)用廣泛,將身邊的化學物質(zhì)、生活中的化學以及有機化學學科近幾年取得的重大進展引入課堂,使學生知道我們的衣、食、住、行都與有機化學密切相關(guān)[3],有機化合物是人類日常生活中一刻也離不開的必需品。在教學中,如果能將有機化學知識和生活中的大家熟知的現(xiàn)象結(jié)合起來,可以使得學習變得輕松、具體和親切,大大激發(fā)學生濃厚的學習興趣,進而做深層次探討。如講醇的氧化反應(yīng)時,讓學生根據(jù)醇的氧化反應(yīng)設(shè)計一款酒精測定儀,學生非常感興趣,紛紛出謀劃策,討論各種氧化劑氧化乙醇的性能差別,并分析出利用乙醇氧化設(shè)計的酒精測定儀的優(yōu)缺點。在醛酮的親核加成反應(yīng),課堂設(shè)計時,先播放了一組有機玻璃的制品,讓學生討論它們是由什么材料制備而成的,學生馬上來了興致,說是有機玻璃。然后再讓學生找找身邊有機玻璃的制品,這個時候開始再講解有機玻璃在我們生活中的重要性,那目前工業(yè)上怎么來準備呢?逐步引入丙酮和氰化鈉的親核加成反應(yīng)及工業(yè)制備有機玻璃的反應(yīng)過程及原理,加深了學生的印象。
另外在講課過程中還注意恰當運用趣味性教學語言,來提高和激發(fā)學生的興趣。生動形象、通俗易懂的語言,可以提高學生對教學信息接受和反饋的效率,也會使學生喜歡上課,樂于聽課。比如講解碳正離子的穩(wěn)定性順序時,除了利用電子效應(yīng)解釋外,還可以總結(jié)為,正電荷越分散,碳正離子就越穩(wěn)定,簡單概括為“有福同享、有難同擔”。在講解鹵代烴的SN2反應(yīng)的立體化學特征時,通過用多媒體課件演示瓦爾登轉(zhuǎn)化后,指出瓦爾登轉(zhuǎn)化就像一把雨傘在刮大風時被吹翻過來一樣。這種方式讓學生在輕松的語言環(huán)境中掌握了重點,加深了印象,達到了非常好的教學效果。
食品安全的很多問題與有機化學聯(lián)系緊密[4],只要在相應(yīng)內(nèi)容花費幾分鐘的時間,就能激發(fā)學生學習有機化學的興趣及探索欲望。如學習立體化學內(nèi)容時,可結(jié)合“反應(yīng)?!笔录??!胺磻?yīng)?!笔且环N合成藥物,學名肽胺哌啶酮,而實際上反應(yīng)停藥物中包含的兩種不同構(gòu)型的光學異構(gòu)體,只有(R)-異構(gòu)體起鎮(zhèn)定作用,而(S)-構(gòu)型異構(gòu)體則有致畸作用。醛酮章節(jié)可以引入“吊白塊”,雖然國家明令禁止在食品中加入甲醛,但是,還是有一些不法商販采用“吊白塊”處理水產(chǎn)品、米粉和面制品等?!暗醢讐K”是通過甲醛和飽和亞硫酸氫鈉發(fā)生親核加成反應(yīng)制得,這些內(nèi)容講解就把甲醛性質(zhì)及醛酮親核加成反應(yīng)重點內(nèi)容結(jié)合起來,使得學生印象深刻。學習雜環(huán)化合物內(nèi)容時,穿插三鹿毒奶粉事件,講解奶粉中為什么可以添加三聚氰胺?介紹三聚氰胺的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及毒性,達到良好的聽課效果。
很多食品安全問題都源于對有機化合物的濫用,通過講解一些真實存在的食品安全問題,不僅使學生對食品安全問題有了一定的認識,同時還提高了學生學習有機化學的興趣,拓寬了學生的知識面,更加深了對有機化學理論知識的理解和掌握。
在有機化學教學中,將化學史適時融入教學中,既可以提高學生的學習興趣,又可以拓寬學生的科研思路。例如,講到芳香化合物結(jié)構(gòu)時,穿插了凱庫勒如何發(fā)現(xiàn)苯環(huán)結(jié)構(gòu)的故事。在講解碳基化合物還原時,介紹我國化學家黃鳴龍的貢獻。另外,有機化學內(nèi)容中還涉及很多的有機人名反應(yīng)、有機試劑等,這些人名反應(yīng)大部分是有機化學的重點內(nèi)容,但基本上都是外國人名,學生記憶起來有些困難。在講解一些重要的人名反應(yīng)時適時地插入相關(guān)化學史的小故事,可收到事半功倍的效果。如講到格氏試劑時介紹格利雅發(fā)明格氏試劑的過程及其貢獻。講述烯烴的內(nèi)容時,可以穿插狄爾斯和阿爾德的D-A反應(yīng)的故事。
有機化學史在有機化學課堂上的滲透,可以使得學生對相關(guān)的概念或反應(yīng)印象深刻,變得容易理解和記憶,極大的提高了學生學習有機化學的興趣。但要注意,為了保證課堂教學的科學性和系統(tǒng)性,穿插的化學史小故事一定要精選、精講。
新的教學方法層出不窮,在教學中根據(jù)不同的教學內(nèi)容采用不同的、行之有效的教學方法[5],提高學生學習的興趣。新課的引入運用設(shè)疑,讓學生通過觀察產(chǎn)生疑問、發(fā)現(xiàn)問題。如介紹葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)時,先通過一些實驗事實提出問題:(1) 葡萄糖為什么存在變旋光現(xiàn)象?(2) 在葡萄糖紅外光譜、核磁譜圖中找不到醛基的特征吸收峰,為什么葡萄糖的開鏈結(jié)構(gòu)中含有醛基,卻沒有醛基的特征反應(yīng)?這時再引導學生思考葡萄糖是一個多羥基的醛,而羥基可與醛基可以發(fā)生親核加成生成半縮醛,再進一步討論這些實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。引導學生學會運用掌握的知識去解決問題,打破了教師“一言堂”的局面,增強了學生參與感,培養(yǎng)學生邏輯思維能力,使學生更牢固掌握所學的基本知識。
不同章節(jié)之間多采用對比教學法,分析并比較相似的知識點,引導學生去發(fā)現(xiàn)知識點的異同。如講解醛酮的結(jié)構(gòu)時,對比C=C的結(jié)構(gòu),講解兩種雙鍵的異同,分析為什么C=C發(fā)生親電加成,而C=O發(fā)生親核加成?講解醇的內(nèi)容時對比鹵代烴的內(nèi)容講解,分析兩者都可以發(fā)生親核取代,而醇為什么必須要加入酸催化?在有機化學教學過程中,可進行對比的內(nèi)容很多。通過對比,不僅可以引導學生分析同類物質(zhì)、相似反應(yīng)的差異以及不同物質(zhì)、不同反應(yīng)的共同特點,從而更好地掌握有機反應(yīng)的本質(zhì)和特征;而且可以幫助學生通過已有熟悉知識獲得更加鮮明、準確的新知識,使已學的知識更加鞏固、深刻。另外,在有機化學教學過程中,還嘗試采用了PBL( Problem-Based Learning) 教學法[6]。PBL 教學法作為一種新型的教學模式,已經(jīng)成為國內(nèi)外上教學改革的趨勢。結(jié)合有機化學課程特點,在授課過程中我們把PBL教學模式與傳統(tǒng)教學模式相結(jié)合,學生掌握了一定基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上,選擇了醇、酚的內(nèi)容進行了PBL教學嘗試,提前兩周先布置相關(guān)問題,學生課下自學、制作課件,課堂上學生講解、討論,加強了學生對新知識的理解和掌握。PBL教學法強調(diào)“以學生為教學中心”,對提高教學效果和教學質(zhì)量起著積極地推動作用。
教學方法層出不窮,但到底該選用哪種教學方法也不是一成不變的。這就要求教師要根據(jù)不同教學內(nèi)容,選擇合適的教學方式,探索出真正適合有機化學的教學模式,從而提高學生的學習興趣。
綜上所述,激發(fā)學生學習的興趣,不僅僅在于教學內(nèi)容的設(shè)計,還需要教師精心的課堂設(shè)計和長期的經(jīng)驗積累。教師應(yīng)該具有較高的專業(yè)知識水平,會選擇先進多樣的教學方式,將教學內(nèi)容、教學方法及教學手段有機地結(jié)合在一起,才能使課堂充滿活力,從而提高學生學習有機化學興趣,達到教學目標,為后續(xù)課程的學習打好基礎(chǔ)。
參考文獻
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[5]呂志鳳,姜翠玉.以學生為中心的有機化學課堂教學改革與實踐[J].化學教育,2016,37(14):17-19.
[6]張 靜,趙 宇,張大海. PBL教學法在有機化學教學應(yīng)用中的問題及解決措施[J].化學教育,2016,38(18):24-27.