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二、充分利用多媒體,豐富教學形式
有機化學中涉及到大量化學方程式、電子結構、分子構型等抽象概念,而多媒體課件則可以對其進行有效的補充。在講解相關反應機理時,對于化學反應過程最好做成動畫演示,幫助學生理解并且加深印象。例如,在講解碳原子雜化軌道形成過程中,電子躍遷,軌道的雜化過程可通過flas演示,教師應結合每一步動畫講解相應的機理,從而讓學生對抽象的過程有宏觀的認識。同時,在采用多媒體教學過程中,需注意板書與多媒體課件有機地結合,對于一些反應過程必須利用板書進行詳細的講解,過分依賴課件有可能造成細節(jié)講解不透徹。在教學過程中,要注意引入生活中的案例,使枯燥的理論生活化。例如,在講授蛋白質化學這一章內容時,可先布置一個有關蛋白質的小課題,讓學生課后查閱相關資料,并在課中進行講解。例如,在生活中,如果誤服了含有大量重金屬的食物,如何采用急救措施,其解毒原理又是什么?兒童重金屬中毒會對其生長發(fā)育有什么影響?學生通過對這些問題的查閱,搞清楚相關問題的原理,同時又增加了生活常識,從而達到學以致用。
三、理論聯系實際,重視實驗教學
在實驗教學過程中,可采用階段性實驗教學,首先安排一些趣味性、實驗性較強的驗證實驗,例如,阿司匹林、染料合成、茶葉提取咖啡因等。對于這類實驗,學生往往表現出較大的興趣。另外,結合教師的科研項目,我們還可安排一些開放性實驗,實驗室在特定的時間內向學生開放。例如,本課題組主要從事環(huán)境固體廢物處理及資源化研究,對于生物科學專業(yè)的學生,可讓他們參加到城市污泥好氧生物發(fā)酵的課題研究中,通過對課題的參與加深對本專業(yè)知識的理解,并且培養(yǎng)獨立思考和解決問題的能力。
四、完善課程考核體系
課程考核體系對一門課程的順利開展具有重要意義。大學學習中主要在于掌握學習方法,擴大知識面,而不能過分的強調考試分數的高低,不能單純以期末卷面考試成績的高低來考核學生對有機化學這門課的掌握情況。因此,需完善課程考核體系,加大平時成績和實驗操作成績的比重。在教學中可根據教學章節(jié)實際內容,布置綜合性知識總結論文,要求學生在查閱大量文獻的基礎上撰寫學習報告,培養(yǎng)學生總結、思考、分析、概括問題的能力,還可以讓個別有能力的學生根據自己的興趣整理設計有機化學小課件,在學生中進行講解,并對相關學生進行加分,以提高其積極性。另外,適當增加課堂提問和設問并給出成績記錄,也能有效地提高和強化學生對課程學習的積極性。結合隨堂小考、課堂提問、綜述論文、課件等平時成績,進行學生成績的綜合考查,并且加大平時成績在總成績中的比重,而不是僅僅以期末考試成績來考察對本門課程的掌握情況。
職業(yè)學院的學生大多與高中生年齡相仿,但由于專業(yè)和學制的限制,職校學生只在第一年學習基礎的化學知識。化學作為一門基礎的專業(yè)課程,課程較少,學習并不深入。另一方面,很大一部分職校學生的化學基礎很差,在初三時接受的應試教育未能培養(yǎng)出他們對于化學的興趣與熱愛,甚至有少數同學對于化學的學習出現排斥心理,不愿意主動學習化學。特別是針對有機化學這門課程,官能團多種多樣、碳鏈結構太長、命名過于復雜、化學方程式記憶難度高、在沒有找到規(guī)律的情況下,學生學好這門課程的難度很大。假如按照一貫的教學方法開展教學,只能讓學生感受到實驗的熱鬧,并不能傳授給學生相關知識。
1“生活化”教學模式的提出
1.1化學與生活密切相關
一切生命都是由有機物構成的,我們的生存處處離不開有機物,我們生活的環(huán)境和依賴的能源物質也都是由有機物質構成,這是無可置疑的事實。教師用從學生的生活入手,從衣食住行方面教育學生學習化學的重要性,幫助學生了解有機化學對于人類生存的重要意義,激發(fā)學生的學習熱情,促進學生化學專業(yè)素質的快速提升。
1.2知識必須生活化
化學與生活息息相關是有機化學學科的重要特點之一?;瘜W知識來源于日常生活,又應用于解決日常生活的種種問題,教師在教學過程中應當通過生活問題講解化學知識,在還原生活的同時完成化學教學。以發(fā)展的目光看來,化學實驗已經不再只是幫助學生學習化學知識的直接手段,實驗教學已經具備了激發(fā)學生學習興趣、提升學生科學素養(yǎng)、培養(yǎng)學生問題解決能力等多種教學功能。化學實驗能夠吸引學生興趣,讓學生慢慢愛上有機化學的學習,培養(yǎng)學生在生活中應用化學知識的意識,幫助學生意識到有機化學的價值,強化學生的學習動機,為日后投身社會建設打下堅固的基礎。
1.3教師專業(yè)成長需要生活化
為了讓學生充分理解有機化學與日常生活的密切關聯,化學老師自身需要具備強烈的生活實驗教學意識,使用科學的實驗方法進行嫻熟規(guī)范的實驗操作展示,并且長期堅持親身參與化學實驗科研教學之中,如此才能提升自身實驗教學的能力,教師和學生之間形成教學相長的氛圍有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。
2“生活化”教學模式的運用
2.1好習慣成就未來
有機化學藥品大多易燃易爆,具有腐蝕性、毒性、揮發(fā)性等特點,如果實驗藥品管理、使用不當,不僅會造成環(huán)境污染、藥品浪費,還極有可能引發(fā)安全事故。鑒于中職學生在初中階段沒有經過專業(yè)的試驗訓練,安全意識、操作能力、實驗習慣等都較為薄弱,針對這一現象,實驗教師應當加強實驗藥品的管理,加大實驗過程中的監(jiān)督力度。首先,應給學生灌輸勤儉節(jié)約的意識,其次,在進行實驗指導的過程中,應當監(jiān)督學生的藥品使用劑量,另外,針對可以重復使用或循環(huán)利用的實驗用品,教師應當組織同學進行收集。在培養(yǎng)學生實驗操作能力的同時,培養(yǎng)學生勤儉節(jié)約、愛護環(huán)境的意識,幫助學生養(yǎng)成良好的實驗習慣。
2.2配合教材內容開發(fā)生活化實驗
有機化學教程的前半部分主要是講解了各種官能團有機物的性質結構,相關實驗也都是有機物性質的驗證實驗,這些實驗操作簡單,用時較短,同時不能讓學生感受到有機化學的實用性,長此以往,學生對于有機化學的學習興趣就會大打折扣。針對這一情況,可以結合實驗室的具體條件,設計一些簡單有趣的生活實驗當作課堂實驗的補充學習,能夠取得良好的效果。
2.3關注學生的生活
中職學校的學生正處于青春期,這個時期的孩子都非常在乎自己的形象。為了使學生們喜歡上有機化學的學習,應當針對學生們的需求開展教學,解決他們身邊的實際問題,使學生們領悟到化學就在身邊,是一門大有用處的學科。例如,蛋白質是人體細胞的物質基礎,氨基酸又是構成蛋白質的必需物質,有一部分氨基酸是人體不能自身合成的,必須通過外部攝取獲得,有一部分同學為了保持良好的身材,進行節(jié)食或是不攝取肉類,假如不另外補充其他蛋白質,就會出現免疫力下降等情況,對身體健康造成威脅。
3結束語
在生活總結合化學知識解決問題,使學生主動加入到學習中,感悟有機化學學習的價值,并在生活中做到學以致用,在完成教學知識傳授的同時達成培養(yǎng)學生學習熱情的目的。因此,生活化模式的實驗教學十分適合于中職學生。
作者:李玲 單位:四川衛(wèi)生康復職業(yè)學院
參考文獻
文章編號:1008-0546(2017)07-0059-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.017
一、一個蘋果中的有機化學
有機化學是高中化學的重要組成部分,且其在浙江省高考中占有很高的分值??疾榈穆淠_點多是官能團的性質與相互轉化關系,有機物結構簡式的推斷,有機物的合成與分離。有機化學結構種類多而復雜,性質各有不同,要想扎實掌握高中有機化學知識,就要將高中有機化學主干知識通過一條主鏈串聯起來,由點及面,最后形成立體而全面的知識網絡。
蘋果是我們日常生活中非常常見的水果,具有豐富的營養(yǎng)價值,深受人們的喜愛。同時蘋果與有機化學的聯系也非常緊密。蘋果果皮的果蠟,就是一種烴類物質。蘋果的果肉中含有豐富的糖類物質,如淀粉纖維素等多糖物質、葡萄糖等單糖物質。成熟蘋果的獨特香氣以酯類和某些醇類物質等揮發(fā)性物質為主。切開的蘋果顏色褐變的原因與有酚類物質的氧化有關。未成熟的蘋果的酸味主要由蘋果酸等酸類物質引起。此外蘋果中還含有少量的氨基酸成分。蘋果中的有機物幾乎涵蓋了高中有機化學所有物質種類。
有機化學知識與社會生產生活實際結合緊密,對高三有機化學教學設計中應注重化學關聯生活,突出生活中的化學素材在化學教學中的理解、融合和勾連作用。挖掘蘋果中的有機化學教學素材,重視與學生生活情境相結合。對各類有機物進行串聯復習,增強學生的主動參與性和探究興趣?;瘜W關聯生活,拓展和深化學生對有機化學的認識,形成有機化合物的轉化與合成的核心素養(yǎng)。素養(yǎng)一旦養(yǎng)成,就會伴隨學生終身。若干年后,學生可能會忘記有機化學的具體知識,但是如果學生看到蘋果,就會聯想曾經學生時代所學的有機化學相關知識,是對核心素養(yǎng)教學最好的褒獎。
二、教學設計
1. 有機化合物結構簡式的推斷――蘋果酸結構簡式的推斷
某有機化合物A廣泛存在于多種水果中,經測定,A的相對分子質量為134,A僅含碳、氫、氧三種元素,且分子中沒有甲基。A既可以與乙醇發(fā)生酯化反應,又可以與乙酸發(fā)生酯化反應,且測得A與乙醇完全酯化所得有機產物的相對分子質量為190。試推斷A的分子式與結構簡式。
設計意圖:未成熟的蘋果中的酸味主要由蘋果酸引起,蘋果酸對蘋果的口味有著重要的影響,由于蘋果酸的存在,使得蘋果具有甜中帶酸的獨特口感。市場中也有各種蘋果醋飲料,因此蘋果酸在生活中較為常見。通過對蘋果酸結構簡式推斷,讓學生感悟官能團性質與相互轉化關系,掌握有機化合物結構推斷的一般方法。
2. 有機化學實驗探究――蘋果褐變的原因探究
切開的蘋果過一段時間后顏色會由白色變成淺黃色,最終變成褐色(食品科學上通常稱為“褐變”現象)。引起蘋果褐變的原因有多種觀點[1]。
觀點1:蘋果中的亞鐵離子被空氣中的氧氣氧化成鐵離子而成黃色。
觀點2:蘋果中含有氧化酵素和酚類物質,切開后酚類物質與空氣中的氧氣接觸,在氧化酵素的催化作用下,酚類物質被氧化成黃色的醌類物質,生成的醌類物質被繼續(xù)氧化并聚合為褐色物質。本課教學設計主要對觀點2進行實驗驗證。具體實驗設計如下:
(1)將剛剛切開或削皮的蘋果立即放入熱水中(90~95℃)3~5min后取出,觀察現象。相當長一段時間內無明顯變化。
(2)將剛剛切開或削皮的蘋果表面立即分別滴加少量0.1mol/L的鹽酸和0.1mol/L的氫氧化鈉溶液,觀察現象。相當長一段時間內無明顯變化。
(3)將剛剛切開或削皮的蘋果表面立即分別滴加少量的食用白醋(pH=6)與小蘇打溶液(pH=8),觀察現象。很快蘋果發(fā)生褐變現象。
(4)將剛剛切開或削皮的蘋果表面立即分別滴加Vc溶液和Na2SO3溶液,觀察現象。相當長一段時間內無明顯變化。
實驗結論:蘋果褐變的速率受酚氧化酵素的活性及含量、酚類物質的含量、接觸氧氣的濃度等幾個因素的影響。所以使用酵素抑制劑(如檸檬酸、蘋果酸等)、使用防止酚類物質被氧化的強還原劑物質(如Vc溶液、Na2SO3溶液等)、將蘋果切片與空氣隔絕(如浸泡于冷開水、鹽水或用保鮮膜包起來等),都可以防止或延緩蘋果的褐變。
設計意圖:由于《有機化學基礎》主要是陳述性知識,不利學生理解和記憶。在教學設計中應重視引導學生進行交流討論,通過蘋果變色原因的交流與討論使學生掌握氧化、還原等基本的有機反應類型。同時應重視探究實驗,引導學生設計實驗,組織實驗和對實驗結論進行科學判斷,提高學生的有機化學核心素養(yǎng)。
3. 有機化學合成――乙酸己酯的合成
蘋果有獨特的香味,未成熟蘋果無香氣,果實的揮發(fā)性物質以己醛、2-己烯醛等為主;成熟蘋果有香氣,果實的揮發(fā)性物質以酯類和某些醇類物質為主。蘋果中的酯類物質種類繁多,其中富士蘋果主要香氣成分以乙酸己酯為最多[2]。乙酸己酯合成實驗設計如下[3]:
將8.0mL己醇和9.6mL冰醋酸加入到干燥的100mL圓底燒瓶中,搖動下慢慢加入2mL濃硫酸,充分混合均勻,加入沸石,裝上回流冷凝管,在石棉網上小火加熱回流,保持狀態(tài)1h。反應完全后,稍冷后拆除回流裝置。 將燒瓶中的反應液倒入分液漏斗,用20mL冷水分幾次淋洗燒瓶內壁,洗滌液并入分液漏斗。充分振蕩,靜置,待分液清晰后,分去下層水溶液。用10mL5%碳酸氫鈉水溶液洗滌,靜置后分去下層水溶液。再用10mL5%碳酸氫鈉水溶液洗滌一次,至水溶液對pH試紙呈堿性為止。然后酯層用7mL飽和氯化鈉溶液洗滌一次,分出水層。酯層轉入錐形瓶中。加入1g無水硫酸鎂干燥。 過濾除去干燥劑,將濾液濾入普通蒸餾裝置,加入沸石后加熱蒸餾,用干燥的量筒收集138~142℃餾分,量取體積,計算產率。
思考:
(1) 酯層用10mL5%碳酸氫鈉水溶液洗滌所除去的物質。
(2)酯層用7mL飽和氯化鈉溶液洗滌所除去的物質。
(3)用無水硫酸鎂干燥酯層的原因。
設計意圖:有機合成是有機化學的主要組成部分之一,且在浙江省化學選考中占較大分值,考查的知識點主要是有機藥物及有機藥物中間體的合成。乙酸乙酯的合成也是陌生有機物的合成,與有機藥物的合成有相通之處。同時,乙酸己酯合成實驗設計是對課本中乙酸乙酯合成實驗的拓展和深化,結合《實驗化學》的相關知識,使學生了解合成有機酸酯的反應原理,掌握萃取、洗滌、蒸餾及純化液體有機物的實驗技術,可以加深學生對有機合成與實驗化學的相關知識的認識。用實驗有目的地滲透和強化有機合成的意識,確定有機化學最終服務于社會的思想。
三、教學反思
有C化學復習需要兼顧有機化學內在的規(guī)律性和系統(tǒng)性,注意把握有機化學的學科特點,建立“有機化合物―官能團―有機化學反應―性質―有機合成―應用”之間的聯系。蘋果是有機化合物復習素材的寶庫,可以根據實際需要,對復習課內容進行拓展和補充,如烴類物質、醇類物質、糖類物質及氨基酸等復習。也可以設計成系列微課,讓學生課后進行自主學習。
教無定法,教師在教學設計過程中應根據高中課程改革和高考改革的要求,結合學生的實際情況,充分挖掘蘋果中有機化學復習的資源,對教學內容和教學環(huán)節(jié)進行適當的調整與創(chuàng)新,從而使學生感受有機化學的規(guī)律性和系統(tǒng)性,提高學生基本的有機化學學科素養(yǎng)。
參考文獻
有機化學是研究有機化合物的組成、結構、性質、反應規(guī)律的一門學科,是藥學專業(yè)很重要的一門專業(yè)基礎課程,是生物化學、藥物化學、藥物合成、藥物分析、天然藥物化學等專業(yè)課程的重要基礎[1]。在教學中我們發(fā)現,有機化學的基本概念、基本理論和化學反應繁多且復雜,在課堂學習中學生感覺有機化學難記、難學且枯燥無味,甚至部分學生對有機化學課程產生厭倦情緒[2]。如何引導學生學好有機化學,為后續(xù)專業(yè)課程學習打下堅實基礎,積極探索教學方法,提高教學質量,是值得我們認真探討的問題。筆者結合近幾年教學經驗對教學方法進行改革探討。
1激發(fā)學習興趣,提高學習積極性
有機化學課程知識點多,結構性質多,反應多且易混淆,概念抽象,反應機理抽象難理解,讓學生在學習過程中感覺枯燥,難懂難學,易失去信心,從而產生厭學情緒。此外,地方院校的學生,基礎稍顯薄弱,在高中階段部分學生對化學就不感興趣,進入大學后對化學類學科還殘留一些不“感冒”心理?!芭d趣是最好的老師”,因此激發(fā)學生學習興趣至關重要。首先,我們在第一次課講講生活中的“衣食住行”與有機化學的關聯性。如一些食品安全問題都是由于此類化合物濫用引起的,比如“吊白塊”、“西瓜膨大增甜劑”、“面粉增白劑”、“反式脂肪酸”、“增塑劑”等[3];講講有機化學與藥學互相關聯的例子,比如磺胺類藥物的發(fā)現,簡述喹諾酮類藥物的構效關系等,這些能讓學生充分認識到有機化學在生活中的重要性,在藥學專業(yè)中的重要地位,從而讓學生從內心感受到學好有機化學的重要性。其次,可以講有機化學諾貝爾獎獲得者的勵志故事,從人文思想上陶冶學生,無形中會增加學生對有機化學的興趣與重視程度。最后,老師第一次上課在形象、教學內容、激發(fā)方式上要根據學生特點進行精心琢磨。比如,我院藥學專業(yè)學生化學基礎普遍相對薄弱,對有機化學有愄具心理,第一次上課適時鼓勵他們就顯得相當重要?,F在的大學生平時學習積極性不高,普遍課前不預習,課后不復習,這樣容易造成知識點越積越多,學習越來越吃力,慢慢產生“放縱式”學習,這種現象值得我們深究。我們平時把學生分成幾個學習小組,多布置團體作業(yè)給他們,這樣無形中可增加團隊協作精神和能力,無形中促進他們要學習,不能拖團隊的后腿,從而保持學習積極性。此外,我們組織學生在課余時間進行有機化學學習交流會,由高年級學生分享學習有機化學的心得,談談沒有學好有機化學導致以后在學習藥物化學、天然藥物化學等專業(yè)課程時的困境,“前車之鑒”有一定的鞭策作用。提高積極性的方法還很多,根據實際情況靈活運用,會有不錯效果。
2改革教學內容,教學手段多元化
有機化學教學內容稍顯陳舊,這就要求我們對教學內容進行一些改革,以適應教學發(fā)展和創(chuàng)新藥學人才需要。首先,我們根據自身院校辦學特色并結合學生整體情況,對教學內容進行精講、略講與自學等不同層次進行分類。比如波譜解析的知識和糖、氨基酸、蛋白質等內容作調整。其次,對教學內容進行整合,如李霞[4]、劉玉梅[5]等人對有機化學教學內容的整合很有借鑒意義。我們借鑒前人的教學經驗,加以改進形成一套適合自身院校的教學內容。此外,在教學過程中緊緊圍繞藥學專業(yè)培養(yǎng)體系的特點,把藥物化學、天然藥物化學、藥物分析等專業(yè)課程知識與有機化學緊密結合,比如:講酚這一章時,講酚羥基性質,可以聯系藥物化學有酚羥基的藥物,讓學生課后去尋找歸納總結,然后再課堂討論總結,這樣既能豐富有機化學視野,又可讓學生體會基礎學科的重要性,從而提高教學效果。有機化學教學手段不斷發(fā)展,形成很多不同特色的教學方法。我們在教學中根據不同章節(jié)加以應用,形成多元化特色。如我們可以用案例教學法講馬氏規(guī)則,親核加成反應等;可以用啟發(fā)式教學法[6]講化合物的命名、性質等;采用多媒體,把一些抽象知識形象化,提高學生的認知效果;當然,傳統(tǒng)的板書教學方法也必不可少,特別是機理解釋,習題講解時,板書的現場推理,能更好地讓學生對知識點的理解掌握。當然,有機化學教學手段還很多,根據自身教學特色,創(chuàng)新性地結合應用,不斷提高教學質量。
3調查總結學生學習情況,科學建立試題庫
有機化學課程內容多,很多知識點易混淆,如果課后不復習,很容易學了后面的忘了前面的,達不到好的學習效果。為了平衡考察學生對知識的掌握情況,提高教學效果,我們建立試題庫。這樣方便學生課后利用試題對知識點深入了解,同時期末還可用來作考察學生的試題,這樣可以達到每屆平衡科學考察學生。我們建立試題庫,根據自身院校特色與學生綜合情況,調查總結學生學習情況,精心鉆研,每年不斷改進。首先,根據每屆期末考試試卷分析情況,對試題難易程度、得失分情況、題型變化、知識點掌握等作個匯總,逐步建立題型多樣的試題庫。其次,通過發(fā)放問卷調查,調查學生對知識點的理解,掌握情況,對某些知識點講解所用教學方法,容易混淆的知識點等作個匯總,根據教學大綱要求科學平衡建立試題。再次,讓學生參與建立試題庫,根據他們在學習過程中容易混淆,容易忘記,難于理解的知識來出題,然后老師篩選出一套試題庫,這套試題庫用于學生以練題促進對部分知識點的理解掌握。通過學生出題,可以提升他們的學習能力。
4創(chuàng)新實驗教學,優(yōu)化考核方法
有機化學是理論和實踐很強的一門課程,通過實驗教學不但可豐富理論知識,還可提高學生動手能力和思考、發(fā)現、解決問題的能力,因此實驗教學在有機化學教學中起著重要作用。但如果學生做實驗按照實驗指導書按部就班進行,實驗效果并不好,學生的積極性和主動性普遍不高。為適應藥學人才培養(yǎng)發(fā)展需求,提高實驗課教學質量,我們對實驗教學進行試探性改革。首先,精選實驗內容,改編部分教學內容。有些實驗內容陳舊,我們根據藥學專業(yè),把部分有機化學實驗進行改編。其次,安排綜合性實驗,開設創(chuàng)新性實驗。有機化學與其他課程有交叉滲透,我們會開設綜合性實驗,指導學生完成。最后,為進一步提升實驗教學質量,豐富教學內容,鼓勵教師對實驗內容和方法進行改革。我們有機化學考核分為平時成績、實驗成績、期中成績和期末成績。我們可以科學創(chuàng)新改革,建立多元化考核體系。首先,可以在平時成績這一塊增加比重和考核類別。如課題討論、課后習題、小組討論、團隊作業(yè)(PPT形式)、調查總結報告等,這樣不斷促進他們學習,慢慢提高學習積極性。其次實驗成績,我們對平時的動手操作和實驗結果很重視,把它作為實驗成績考核的一部分,這樣無形中讓學生平時增加對實驗的重視程度,起到好的實驗效果。期末時,我們會組織實驗操作考核,這樣可以培養(yǎng)學生平時實驗動手能力的培養(yǎng)。期中成績,我們在教學中段進行期中考試,作為階段性考察學生學習情況?,F在的學生較懶散,有中段考核,在一定程度上能讓他們保持學習積極性。有機化學隨著藥學專業(yè)學科建設的發(fā)展而不斷發(fā)展,為適應社會發(fā)展需要,培養(yǎng)創(chuàng)新藥學人才,我們必須對有機化學教學不斷創(chuàng)新改革。在教學中,根據不同院校辦學特色與學生綜合情況,不斷總結教學經驗和理念,不斷豐富課堂文化,在改革探索中形成特色教學體系。如何更好地促進有機化學教學發(fā)展和改革創(chuàng)新從而提高教學質量,培養(yǎng)創(chuàng)新人才,需要教學工作者進行長期深入研究。
參考文獻
[1]伍國云,申,肖臘梅,等.高職院校藥學專業(yè)有機化學教學改革探討[J].廣東化工,2015,42(16):256-257.
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[3]裴強.食品安全問題在有機化學教學中的應用探討[J].廣東化工,2011,39(20):151-153.
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中圖分類號:G71 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)06(b)-0201-03
高中教育是基礎教育的最高階段,高中教育應為學生的終身教育奠定基礎。教材應是課程的核心,是指引教學方向和啟發(fā)討論的工具,它的設計思路、編寫內容、呈現方式、習題設計都應充分體現時代的要求,尊重學生的個性差異和個性發(fā)展并促進學生全面發(fā)展,緊密聯系社會發(fā)展、科技進步及學生生活。因此,優(yōu)秀教材的標準是具有較好的綱要和結論、復習內容及圖表,且富有吸收力,易讀并對程度不同、需求各異的學生有所顧及,能適應學生的接受能力,聯系實際,能啟發(fā)學生思維,并適合課堂教學的需要。當前有機化學相關內容在高中階段占有較重要的位置,內容和授課時數有增加的趨勢。如何安排課程體系,深入淺出地引導知識,是使學生掌握基本要點和激發(fā)學習興趣的關鍵。因此,教材的知識結構體系,內容的安排,知識點的分布,習題的難易程度顯得尤為重要。本文對中美教材高中有機化學部分對內容體系,欄目設置,圖標的設計,習題的形式等方面做了分析比較。中國教材選擇普通高中課程標準實驗教科書人教版化學必修②(2007版,簡稱“人教版”),美國教材選擇主流理科教材(科學發(fā)現者)《化學:概念與應用》(簡稱“美版”)。目的是借鑒國外教材編寫的成功經驗,為我國高中新教材修改提供參考。
1 人教版和美版的比較
1.1 內容體系的比較
中美高中有機化學部分內容體系見表1。
人教版化學教材編寫的基本理念就是繼承、發(fā)展、創(chuàng)新,保持老教材的特點,避免和克服老教材的缺點和不足,參考國外教材的優(yōu)點,但不照搬,體現鮮明的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新觀念,在教科書的編排中同時考慮到社會需求、課程標準、教學規(guī)律、學科特點、學生特點等眾多因素。由幾種典型的有機化合物甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸等典型的物質,對有機化合物進行學習,讓學生了解有機物對人類發(fā)展的重要作用,體會有機化學的重要性。美版教材在內容設計上以“學科中心”為模式,注重概念、原理等基礎知識、在此基礎上,力求通過系統(tǒng)的教學內容,使學生掌握科學、完整的有機化學知識的同時,培養(yǎng)學生學習化學的興趣,增強學生科學研究的能力。教材內容的組織重點是以“知識”為中心,重視知識的邏輯結構,力求使學生構建化學理論的基本結構,形成科學的思想方法。在第十八章“有機化學”中,不但把最基礎的有機化學知識介紹了一下,如烷烴、烯烴、炔烴的命名、結構、性質、同分異構體的書寫等基礎的有機化學知識,同時也注重知識的發(fā)展性、時代性,如將模壓塑料、循環(huán)塑料等有機化學較新的研究成果融入體系。
1.2 欄目設置的比較
人教版教材有機化學部分欄目設置與數量見表2。
人教版教材設置的欄目,科學探究、實驗、實踐活動注重引導學生觀察、獨立思考與科學探究能力。資料卡片與人的生活貼近,可拓展學生的視野,引起學生的學習興趣。實驗,探究可以提高學生獨立思考的能力,提高動手能力、團結協作的能力、語言表達能力、體會各種社會關系等等。在科學視野、科學史話、資料卡片的內容起到了輔助的作用,拓展了學生的視野,即與社會、技術緊密聯系,增長了學生的見識,也沒有給學生帶來負擔。重視對學生已有知識經驗的應用,在學與問中,利用學生已有的知識經驗去思考、解決問題。例如,在2.2苯這一節(jié)內容中,“學與問”1比較苯與烷烴、烯烴的結構式,分析苯分子中碳原子的成鍵特點,你認為苯可能有哪些化學性質?即復習了上節(jié)內容,也鍛煉了學生獨立思考的能力,運用所學知識解決問題的能力。
美版教材欄目有有機化學部分欄目與數量見表3。
“跨學科鏈接”體現各學科之間的聯系與化學的魅力,使學生清楚的意識到化學實際上是一門涉及面廣的學科,在這個精心設計的欄目中,將使學生發(fā)現化學與文學、藝術、歷史以及物理學、生物學等學科密切相關的。這樣安排不僅加強了化學學科的教育,也拓展了學生的眼界,使化學學習不僅僅局限于小小的一方天地。美版教材的《本節(jié)預覽》欄目為學生提供了學習目標,本節(jié)預覽包括學習目標、知識回顧、關鍵術語。學生在未學習具體的內容之前,就了解所要學習的知識內容,帶著一定的目標去學習,有目的性。知識回顧可以幫助學生復習所學知識,檢查對所學知識的掌握程度?!都彝嶒灐窓谀客卣沽藢W生學習的空間,在有機化學部分,讓學生利用家里所有資源體會有機化學的內容,加深對知識的理解,學生除了可以在課堂上做實驗,在家里也可以做實驗,同時也鍛煉了動手能力。
1.3 配圖與表格的比較
教科書配圖是教科書的重要組成部分,配圖彌補了文字表達的不足。力求通過圖片的運用增強學生的感官認識,用最直觀的方法加深學生對知識的掌握程度。化學學科本身涉及很多看不見摸不著的微觀世界的物質,比較抽象的原理及規(guī)律,就更需要利用配圖來表示與呈現。通過配圖,學生可以更好的理解化學的核心概念和基本原理,理解化學變化的基本規(guī)律。教材中的圖片內容分為以下幾種類型:聯系生產生活相關圖、肖像圖、微觀、原理模擬圖、模型示意圖、實驗圖(包括裝置示意圖、儀器實物圖、操作示意圖)、規(guī)律圖、數據表格等圖表。教材中的每一幅插圖都承載著相應的教學功能。
人教版教材有機化學部分配圖統(tǒng)計如下:示意圖1幅,微觀模型圖8幅,實驗圖7幅,表格3幅,肖像圖1幅,聯系生產生活相關圖4幅。
美版教材有機化學部分配圖統(tǒng)計如下:聯系生產生活相關圖39幅,微觀模型圖5幅,肖像圖1幅,示意圖1幅,實驗圖1幅,表格1幅,圓餅圖1幅。
通過統(tǒng)計可知,兩版教材都重視通過微觀模型圖來理解抽象、看不見、摸不著的微觀知識。人教版教材注重微觀模型圖與實驗圖使用,微觀模型圖可以幫助學生理解知識點,感受微觀事物。實驗圖可用作實驗前講解實驗儀器,實驗時的注重事項,還可規(guī)范學生實驗,鍛煉學生的觀察能力,分析問題能力,實驗設計能力等。由配圖可知,人教版教材更注重對學生實驗技能與知識理解部分。美版教材配圖注重微觀模型圖與聯系生產生活相關圖。美版教材通過大量與生產生活相聯系圖,體現化學是一門與人的生產生活緊密聯系的學科,可激發(fā)學生的學習化學的,更加熱愛化學,同時又顯得化學不是那樣枯燥,增加視覺效果,增加感觀。
1.4 習題形式的比較
化學習題是化學教科書的重要組成部分,與正文內容緊密相連、相互依存,是正文內容的延伸與運用。習題能夠讓學生在復習鞏固基礎知識的同時加深對知識的理解,使學生懂得如何將所學的基礎知識進行遷移、運用,既能訓練學生的解題技能,又能培養(yǎng)學生的思維能力、閱讀能力、文字表達能力以及分析問題和解決問題的能力,習題還能檢驗學生對教材內容的掌握程度。
人教版教材有機部分習題,除了常見的選擇題、填空題、計算題、問答題以外,還增加了實驗設計、調查、實踐性習題、寫調查報告等。在鞏固所學知識的同時,教育學生關心社會、重視聯系生產生活,用所學化學知識去解決實際問題、重視學科知識的運用、融合。
美版教材習題部分包括:知識概要、理解概念、應用概念、理性思維、復習鞏固、科技寫作、解決問題、考試小貼士。題型有選擇題、問答題、實驗題。美版教材中將習題進行分類,學生在做習題時可以很好地把握知識點。美版習題更貼近生活,例如生活中的化學習題,比較堿性燙發(fā)劑和酸性燙發(fā)劑的異同,學生可通過習題獲得與生活息息相關的知識。美版教材習題的創(chuàng)新之處在于考試小貼士,更為人性化,向學生介紹了一些在考試過程中可能會遇到的一些小問題,或者解決問題的小技巧,了解了這些小技巧或是小竅門之后,學生在考試過程中就不會那么恐慌,做到游刃有余。
2 結論
人教版教材雖以“學生為本”的思路編寫,但并沒有真正的做到,由于地區(qū)的差異,有很多實驗是做不了的,學生的實驗技能并不能得到提高。從我國的教材來看,還是比較重視知識的傳授,注重學習基礎知識,大部分高中學生學習也只是為了高考,而不是真正的熱愛化學。要想真正的改變這種應試教育,需從教材和廣大教師在教學工作中不斷改進,從而讓學生真正熱愛化學,并將所學知識應用于社會生活中。通過比較人教版教材與美版教材,有幾點值得編者借鑒。(1)美版教材采用了大量的精彩的圖片。這些圖片大多是與生產生活相聯系的,學生可以體會到化學與人的生活是密切相關的,學習之后學生也可以從化學的角度看世界,在生活中運用化學。在人教版教材有機化學部分中此類圖片較少,學生看到教材的感覺是文字較多,學習完教材之后,并不會想到生活有哪些事物與有機化學相聯系,而美版教材大量的圖片則與生活相聯系,可大大增加學生學習化學的。(2)美版教材實驗中有提醒學生注意實驗安全。在實驗中有安全提示這一項,在學生做實驗前,提醒學生化學實驗有時也有危險,應遵守實驗規(guī)則、不可大意,同時也說化學是一門嚴謹的學科。在人教版教材中沒有提及實驗安全,這需要編者在教材編寫中融入。(3)了解學生心理,編者與教師可以適當的滲透一些考試的小技巧,讓學生知道怎樣應對在考試的時候遇到的各種情況,怎樣節(jié)省時間,調整心態(tài)。如美版教材中的考試小貼式,“佩戴好手表”這里建議學生在考試時如何分配時間,怎樣利用自己的手表。(4)美版教材與擇業(yè)相聯系。美版教材在職業(yè)鏈接、化學工作者中可以獲得學習之外的知識。在職業(yè)鏈接中,學生可以知識學習化學之后,可以從事哪些工作,也可以為自己以后的發(fā)展做打算,根據自己的選擇以后的發(fā)展方向,而在人教版教材中卻沒有提及。
參考文獻
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有機化學實驗教學具有一定的危險性,容易發(fā)生火災、有毒氣體中毒等事故,為提高教學效果,有效預防事故的發(fā)生,對于有機化學實驗教學一般以小班授課為宜。但是很多高校,特別是獨立學院在“成本”是首要考慮因素的前提下,必然導致要“大班授課”,導致教學效果不好。這樣培養(yǎng)出來的學生綜合能力和創(chuàng)新能力不足,很難達到培養(yǎng)應用型人才的目的,不能適應現代社會的需要,所以有必要對當前的有機化學實驗教學進行改革。
2有機化學實驗教學改革思路
針對綜上所述獨立學院有機化學實驗教學過程中存在的問題,在實驗教學教學過程中我們不斷摸索、討論,認為可以從以下幾方面入手,提高實驗教學質量。
2.1改變思想,提高認識
有機化學是一門以實驗為基礎的自然科學,有機化學實驗能提高學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的觀察能力、邏輯思維能力、探究能力。但是在有機化學實驗教學中,我們發(fā)現很多學生對有機化學實驗課的重要性沒有足夠的重視,認為有機化學實驗氣味重、毒性大、危險等,是有機化學理論課的附屬課程,沒有有機化學理論課重要。因此,在首次實驗課中,我們會想辦法列舉一些生動的實例來說明有機化學實驗對人類和社會的巨大貢獻,使學生明確有機化學與生產生活密不可分,激發(fā)學生對有機化學實驗的興趣,提高學生做實驗的積極性[8]。同時,我們增加了一些實用性和綜合性的實驗,如茶葉中咖啡堿的提取等實驗,并結合其在生活中的應用,讓學生明白有機化學實驗不僅非常有趣而且“有用”[9]其次,我們每學期舉行實驗技能大賽,以實驗操作為主,以筆試為輔,對大賽成績優(yōu)秀的學生進行獎勵,并在學年綜合測評時加分。通過這些辦法,使學生更加重視有機化學實驗課程。
2.2修改教學計劃,制定新大綱,編寫新教材
針對有機化學實驗教學過程中學時少,知識點多的特點,為適應當前獨立學院培養(yǎng)創(chuàng)新型、應用型人才的需求,我們修改教學計劃,編制了新的教學大綱,在此基礎上,優(yōu)化實驗內容,并根據學校現有的條件、地域發(fā)展優(yōu)勢等編寫了新的有機化學實驗教材。這樣“教學計劃———教學大綱———教材”一個新體系完全能適應學校培養(yǎng)目標的要求。
2.3加強實驗教學方法改革
在有機化學實驗教學中,有機化學實驗技術是高?;瘜W及其相關專業(yè)學生必備的基本科學素質之一;教學內容和課程體系的改革是高等學校教育改革的重點和難點,而實驗教學改革又是難點的難點。傳統(tǒng)的有機化學實驗教學,多數是以掌握基本操作技術、驗證有機化合物的性質及合成方法為目的,其大多依附于理論教學,這種依附于理論教學的實驗教學,無論是實驗時間安排還是實驗內容都阻礙學生自主性和動手能力的發(fā)揮和發(fā)展。針對這一現象,我們大膽轉變實驗教學觀念,改革實驗教學內容,打破原有傳統(tǒng)的實驗教學模式,按模塊化[10]方式將實驗教學進行整合,并配以PBL(Problem-basedLearning)教學法[4],樹立以問題為基礎,以能力培養(yǎng)為中心,促進學生個體及創(chuàng)造性發(fā)展的新的實驗教學體系。(1)“模塊式”教學法:有機化學實驗模塊教學就是將原有的實驗教學內容進行合理的劃分、歸類和綜合,合理地設置符合當地優(yōu)勢產業(yè)的新型實驗項目,將有機化學實驗劃分為“基礎操作實驗”、“綜合實驗”、“綠色化學實驗”三個模塊,初步形成了新型的有機化學實驗教學體系。采用“模塊式”有機化學實驗教學,教學效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的教學方式。按三大模塊教學,實驗目標更明確,實驗方法,實驗手段更貼近生產實際,與當地企業(yè)聯系更為緊密,培養(yǎng)了學生綜合解決問題的能力。在多學時實驗教學的情況下,把實驗內容分層次模塊化,便于遞進式教學,利于學生的知識積累和能力形成轉化。我們通過對幾屆學生進行模塊式教學實踐,切實體會到有機化學實驗模塊化教學比以往的傳統(tǒng)式教學有如下優(yōu)勢:能根據不同專業(yè)課時不一的現狀,靈活選擇教學內容;更有效地實施因材施教;進一步提高學生的學習自主性;有利于學生實驗動手能力和科學素質提高。(2)“PBL”教學法:以問題為基礎的學習(Problem-basedLearning,PBL)模式,是和以授課為基礎的學習(Lecture-basedLearning,LBL)模式相對而言的。PBL是以問題為基礎的教學法,強調以學員為中心,以教員為主導,運用科學的方法發(fā)現問題,以問題為基礎,圍繞問題查閱資料,進行思維、推理、討論,充分調動學員的學習積極性,形成自主學習的能力,以提高學員分析和解決問題的能力。LBL是以授課為基礎的傳統(tǒng)的教學法,以教員講授為主體,學員被動接受,采用多媒體技術,以記憶、灌注、強制為特點,系統(tǒng)地講解基本理論知識。PBL與LBL在教學設計理念、實施方式以及教學效果等方面具有明顯不同[11]。
2.4發(fā)揮有機化學網絡課程與精品課程的優(yōu)勢,充分利用現代化教學手段
有機化學是我校的重點學科,是學校的精品課程。有機化學實驗是精品課程的一部分。精品課程在我們學的主頁有專門的網頁(網絡教學平臺),包括課程介紹、大綱、課件、教學錄像、多媒體動畫、實驗指導、作業(yè)習題、參考資料、答疑討論等。網絡教學平臺的構建與實施為教學方法與教學模式的變革提供了新的物質基礎。現代教學技術和傳統(tǒng)的教學手段的結合是教學發(fā)展的時代要求,教學手段的現代化已經成為教學改革的重要方向。有了這樣一個教學平臺在上課之前,學生預習與課后復習時可以在網絡教學平臺上查閱先關課件與資料,觀看教學錄像與多媒體動畫,而且還可以通過答疑討論版塊對有疑問的地方與老師和其他同學進行在線交流。因此,精品課程教學平臺的發(fā)展,有利于提高學生們課前預習與課后復習效率,進一步提高教學效果。
文章編號:1005C6629(2017)3C0045C04 中D分類號:G633.8 文獻標識碼:B
普通高中教育的任務是促進學生全面而有個性的發(fā)展,為學生適應社會、高等教育和職業(yè)發(fā)展做準備,為學生的終身發(fā)展奠定基礎。由于在人類生產和生活的方方面面都涉及到有機化學的知識,比如:生活中吃的、用的、穿的東西都與有機化學密不可分,因此,高中有機化學知識不但是進一步接受高等教育的基礎,而且在生活中也是必需的。但是,不同版本的高中有機化學教材中的內容都很抽象,學生掌握有一定的難度。比如:人教版選修5《有機化學基礎》是在必修學習內容基礎上的延伸和拓展,其中的反應機理是抽象和繁雜的純理論知識,是學生理解和掌握的難點。但是反應機理是對一個反應過程的微觀描述,有機化學反應機理可以讓學生在微觀上理解新物質形成的機制。采用傳統(tǒng)的教學方式容易導致學生對有機化學的學習失去興趣,那么,如何讓學生對有機化學產生濃厚的興趣呢?在已有研究中,知識可視化是一種激發(fā)學生學習興趣的重要手段。而且有關研究顯示[1],人類在閱讀理解記憶過程中的圖像視覺效果要比文本快60000倍。
特別地,今年9月13日《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》總體框架的,使教育界對學生核心素養(yǎng)的發(fā)展更為關注。南京藝術學院傳媒學院講師董敏曾在文章中指出[2]:“理解圖像已經成為使我們生活豐富多彩、富有生機的必需技能。不去培養(yǎng)視覺素養(yǎng),就意味著一個視覺文盲的誕生?!币曈X素養(yǎng),簡單來說就是讀圖能力。從圖像和文字所傳達信息的角度來看,圖像所傳達的信息包括形象信息和語義信息。圖像信息是指圖像本身所具有的表面特征,如顏色、形狀等;語義信息則包括圖像名稱和圖像所表達的意義。文字只傳達語義信息。因此,相對于文字而言,具有視覺沖擊的圖形,更能抓住學生的眼球,吸引學生的注意力,同時也更能培養(yǎng)學生的視覺素養(yǎng)。
過去的研究通常是將有機分子的3D結構展示給學生,對反應機理的微觀過程的可視化研究甚少,本文基于過渡態(tài)理論,結合GaussView5.0軟件得到信息更豐富的勢能面剖面圖,從而實現有機化學反應的機理的可視化教學。
1 勢能面剖面圖簡介
勢能面剖面圖是過渡態(tài)理論中的一個概念,用來表示反應歷程與能量之間的關系(如圖1)。勢能面剖面圖中橫坐標表示反應進程,縱坐標表示能量,左邊為反應物的能量,右邊為生成物的能量,處于能量最高點的是反應的過渡態(tài),在多步反應中兩個過渡態(tài)之間的是中間體。在此基礎上,我們將反應物、過渡態(tài)、中間體以及生成物的彩色的3D分子結構放在勢能面的相應位置,分子間相互作用的位置以及舊鍵的斷裂和新鍵的形成也在剖面圖中給出,我們將這樣的勢能面剖面圖命名為“多信息勢能面剖面圖”。多信息勢能面剖面圖可激發(fā)全腦的活動,包括左腦的邏輯、順序、文本、分析以及右腦的顏色、圖像、想象、空間、整體等,不僅有利于記憶信息,也有利于學生空間思維能力的發(fā)展。
2 GaussView5.0軟件簡介
GaussView5.0是一個專門設計與高斯配套使用的軟件。在繪制有機化合物分子結構方面功能十分強大,可以直接通過選擇模型庫中的基團來繪制分子結構,可以通過其剪貼功能添加、刪除或替換原子或基團獲得復雜分子的結構,可以任意角度旋轉分子,直觀地看到分子在空間的微觀結構。
3 多信息勢能面剖面圖在中學有機化學反應機理可視化教學中的應用
3.1 氯代叔丁烷的水解反應機理的多信息勢能面剖面圖
利用GaussView軟件和PowerPoint對(1)所示反應機理進行可視化設計,便得到氯代叔丁烷的水解反應機理的多信息勢能面剖面圖(如圖2)。
圖2給出了氯代叔丁烷的水解反應機理的多信息勢能面剖面圖,從圖中可直觀地看到反應經歷了兩個過渡態(tài)結構和一個中間體。反應首先是C-Cl鍵的異裂產生Cl-和C+離子,然后H2O分子作為親核試劑進攻C+離子形成質子化的醇,質子化的醇與H2O分子發(fā)生質子交換生成叔丁醇,溶液中的Cl-與交換產生的H+結合形成HCl。圖像的整體變化:從左至右反映的是一個完整的化學反應過程,讓學生產生連續(xù)的思維模式。
3.2 氯乙烯與氯化氫的加成反應機理的多信息勢能面剖面圖
氯乙烯與氯化氫的加成反應是烯烴加成反應的延伸和拓展,屬于親電加成反應[4],反應分步進行[如(2)所示]。
利用GaussView軟件和PowerPoint對(2)所示反應機理進行可視化設計,便得到氯乙烯與氯化氫的加成反應機理的多信息勢能面剖面圖(如圖3)。而且本文采用Gaussian03程序[5],在B3LYP/6-31G**水平上優(yōu)化了HCl和C2H3Cl分子的結構,進一步通過自然鍵軌道(NBO)理論計算了HCl和C2H3Cl分子中每個原子的自然電荷(單位為e),所得數值在圖3對應分子中的每個原子的下方給出。比如,圖3所示HCl分子中H和Cl的電荷分別為0.28e和-0.28e。
氯乙烯與氯化氫的加成反應是學習過程中的一個難點,傳統(tǒng)教學中,教師以文字敘述或板書的形式講述其反應機理,學生難理解、難記憶、難應用。圖3給出了氯乙烯與氯化氫的加成反應機理的多信息勢能面剖面圖,從圖中可以清晰地看到反應發(fā)生的微觀過程,氯原子的吸電子誘導效應和供電子的共軛效應的共同作用使得β碳原子上帶有較多的負電荷,缺電子的親電試劑HCl中的H+進攻CH2=CHCl中富電子的β碳原子形成過渡態(tài)1,過渡態(tài)1中的C=C鍵處于逐漸減弱,但還未斷裂的狀態(tài),C-H鍵處于逐漸形成,但還未完全形成的狀態(tài)。然后形成CH3-C+HCl中間體,生成的碳正離子去捕獲Cl-,C-Cl鍵逐漸形成但還未完全形成的過渡態(tài)2,最后C-Cl鍵完全形成,生成產物1,1-二氯乙烷。該圖將反應發(fā)生的微觀過程、分子(乙烯、氯乙烯、1,1-二氯乙烷,碳正離子中間體,過渡態(tài))的空間結構、反應過程中的能量變化、新舊化學鍵的變化展現得淋漓盡致。因此,只需在圖3展示的基礎上,稍加語言引導,學生便能輕松掌握該反應,突破學習難點。
3.3 溴乙烷的消去反應機理的多信息勢能面剖面圖
鹵代烴是一類重要的烴的衍生物,是聯系烴和烴的衍生物的重要物質,在高考中占據非常重要的地位。根據《中級有機化學――反應與機理》一書中對鹵代烴消去反應機理的介紹可知,溴乙烷的消去反應屬于E2消去反應[6],反應一步完成[如(3)所示]。
利用GaussView軟件和PowerPoint對(3)所示反應機理進行可視化設計,便得到溴乙烷的消去反應機理的多信息勢能面剖面圖(如圖4)。
關于溴乙烷的消去反應,傳統(tǒng)教學中通常是呈現口頭表述型、文字型或者符號型的反應機理知識,很難調動學生的學習熱情。根據學習的金字塔理論,學生只采用聽講的方式進行學習,兩周后的平均學習保持率只有5%,而采用視聽結合的方式進行教學,兩周后的平均學習保持率可達到20%[7]。江蘇省揚州市邗江區(qū)公道中學的張強老師也在“學習金字塔理論下的高中信息技術教學改進”一文中提到[8]:要重視視聽結合的教學方法,在課堂講解的過程中加入一些圖片或視頻,不僅能夠吸引學生的注意力,提高學生的學習興趣,更能提高教學效率。因此采用多信息勢能面剖面圖(如圖4)進行教學,不僅可以清晰地呈現出溴乙烷分子的-CH3中的一H與OH-中的O結合,C-H鍵與C-Br鍵同時逐漸斷裂,但還未完全斷裂,C=C鍵逐漸形成,但還未完全形成的過渡態(tài)結構,然后C-H鍵與C-Br鍵同時完全斷裂,C=C鍵完全形成得到C2H4、H2O和Br-的過程,而且還可以提高學生的學習效率。
近年來,隨著多媒體技術在教育領域應用的不斷深入,各種電教媒體已不同程度地在教學過程中發(fā)揮著作用。目前,幾乎所有的中學都已具備了進行多媒體教學的硬件條件,且中學教師都能夠制作高效的課件。本文中所使用的多信息勢能面剖面圖的制作十分簡單,只需要利用GaussView軟件和PowerPoint最簡單的功能就能完成。而且GaussView軟件界面簡單,操作簡便快捷,安裝簡單,非常適合化學教學和科研工作[9]。因此,中學教師根據已經掌握的有機化學反應機理知識,就很容易將其反應機理通過多信息勢能面剖面圖在課堂上呈現,所以,該教學方法適合于中學有機化學反應機理的教學。
4 結論
學生在有機化學的學習中普遍存在的問題是理解的少,記憶的多,學習興趣不高。通過對氯代叔丁烷的水解反應、氯乙烯與氯化氫的加成反應和溴乙烷的消去反應的反應機理進行可視化的設計,給出了具有3D分子結構和反應發(fā)生歷程的多信息勢能面剖面圖。該圖不僅制作簡單,而且能夠清晰地展現有機化合物分子的空間結構、反應的微觀過程。對培養(yǎng)學生的視覺素養(yǎng),激發(fā)學生的學習興趣,突破學習的難點,提高學習的效率具有重要作用。對于改善傳統(tǒng)教學中學生機械記憶學習,無法進行知識遷移的狀況具有重要意義。
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文章編號:1005–6629(2013)9–0062–03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
2013年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試上?;瘜W試卷,以有利于高等學校選拔合格的新生,有利于中學實施素質教育,有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力,促進中學化學教學改革為基本原則,在考查基礎知識與基本技能的基礎上,注重過程與分析,強調方法運用,力求體現考生化學思維能力、化學探究能力等思維品質[1,2]。
1 試卷結構總體保持穩(wěn)定,設問方式有一定的變化
與2012年相比,2013年上海高考化學試卷結構總體保持穩(wěn)定,但也有少量的變化。試卷仍然分11個大題,由于考綱中有機化學的比重由去年約占15%增加至18%,化學計算比重由約占15%減少至12%,因此今年有機化學大題的分值從20分增加為22分,計算題分值由16分減少為14分,難度也有一定程度的降低。試卷總題量也有略微的減少,由60題減少為57題。除計算題外,非選擇題的每個小題的分值由相對固定的2分一題變?yōu)槊款}1~5分不等。由于各個小題分值的調整,相應試題的設問方式,也從以往的以填空形式為主,逐漸增加一定的簡答和設計,對考生的應答方式提出了更高的要求。
2 2013年上海高考化學試題的特點
2013年上海高考化學試題以大量與生產生活相關的較新穎材料為背景,注重基礎知識考查的同時,重點考查信息處理能力、知識遷移能力和探究能力。
2.1 選材關注化學的實用性
試題背景保持以往上?;瘜W卷的特點,選材注重社會熱點,重視聯系生活實際,讓考生感受到化學就在生活中,就在自己的身邊。例如地溝油與礦物油的鑒別方法,超臨界水的性質,糕點包裝中的脫氧劑,在國防工業(yè)有非常重要應用的金屬鋁,工業(yè)制備溴,高技術產業(yè)的重要原料鎳的提純,可用作阻燃劑、制冷劑溴化鈣的制備,煙氣脫硫的方案設計,祛痰藥沐舒坦的合成,有關工業(yè)制備小蘇打的計算等等。這些試題的背景取材旨在引導考生關注化學與生活、生產、科技的聯系,認識化學在解決人類社會發(fā)展過程中遇到的問題、如何讓生活更美好等方面所發(fā)揮的作用,傳播化學學科的正能量,體現二期課改的教育理念,樹立正確的情感態(tài)度價值觀。
2.2 注重基礎知識考查
試題所涉及的原理都是考生熟悉的,所考查的知識仍然是中學化學的主干知識,如氧化還原反應、化學平衡移動原理、化學反應熱效應、電離平衡、元素周期律等。試題的內容包括基本概念和基本理論、元素及其化合物、有機化學、化學實驗、化學計算以及實驗探究等。試題考查的基礎知識主要包括:質量數、相對原子質量等概念的理解;索爾維制堿法和侯德榜制堿法的特點;實驗室制備乙酸乙酯和乙酸丁酯的操作過程;有機化合物的命名;阿伏加德羅常數;電子云的伸展方向和電子的運動狀態(tài);鹵素的有關性質;化學平衡的應用等。
2.3 立足于能力考查
試題在考查基礎知識與基本技能的同時,重視對考生思維能力的考查,著重考查考生的觀察、分析、比較、推理、演繹、歸納、發(fā)散和遷移應用等思維能力。對更高層次的探究能力的考查,仍然以能制定或選擇解決問題的方案以及對探究過程或結果作出評價等方面為主。
2.3.1 信息處理能力
對信息的處理能力是指能夠判斷何時需要信息,并且懂得如何去獲取信息,如何去評價和有效地利用所需的信息。2013年高考試題信息量較往年有所增加,要求考生對文字、圖、表等情景資料中的各種信息進行甄別、篩選、分析、綜合、抽象、概括和表達。
如第1題,通過題干信息地溝油是加工過的餐飲廢棄油可知地溝油的主要成分是油脂,因此區(qū)分地溝油與礦物油(汽油、煤油、柴油等)的方法是可分別加入足量氫氧化鈉溶液共熱,不分層的是地溝油。
如第5題,通過題干信息“超臨界水具有很強的溶解有機物的能力,并含有較多的H+和OH-”等信息可推導出超臨界水顯中性,但pH小于7,表現出極性溶劑的特性。
如第9題,由“將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中,然后向小燒杯中加入鹽酸,反應劇烈,醋酸逐漸凝固”可知該反應是吸熱反應,因此熱能轉化為產物內部的能量,反應物的總能量低于生成物的總能量。
如第20題,“某恒溫密閉容器中,可逆反應
A(s) B+C(g)-Q達到平衡??s小容器體積,重新達到平衡時,C(g)的濃度與縮小體積前的平衡濃度相等。”由于B的狀態(tài)未知,因此考生需要先由“C(g)的濃度與縮小體積前的平衡濃度相等判斷”來判斷B的狀態(tài)可能為固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài),然后才能分析平衡的移動方向。
2.3.2 知識遷移應用能力
知識遷移應用能力的試題主要考查考生能否靈活應用所學基礎知識和思想方法解決相關實際問題,能夠體現考生的內在潛質,可達到考查考生綜合素質的目的。知識遷移應用,不僅包括對已掌握知識的遷移應用,還應能夠結合題干信息所給的新的知識進行綜合分析應用。
如第七大題,以實驗室用工業(yè)大理石(含有少量A13+、Fe3+等雜質)制備溴化鈣的主要流程為背景,考查實驗的有關知識。要求考生通過所掌握的有關粗鹽提純的整個過程和除雜的核心思想,遷移應用于解析該題。由于要制得的產物為溴化鈣,要除去A13+、Fe3+,步驟Ⅱ加入的試劑應為氫氧化鈣,且氫氧化鈣必須過量,而不能加入氫氧化鈉等其他堿;同理,要除去加入的過量氫氧化鈣,應加入過量氫溴酸,而不能加入鹽酸或硫酸等其他酸;最后通過蒸發(fā)濃縮,冷卻結晶、過濾等操作,可得到較純的產物。
如第25題,要推導鈣長石的化學式,可通過題干“長石是鋁硅酸鹽,不同類長石其氧原子的物質的量分數相同,鈉長石化學式為NaAlSi3O8”等信息進行分析和推理,由于O原子個數為8,而原子總數為13,因此Ca、Al、Si的原子總數為5,結合電荷守恒,能比較容易推導出鈣長石的化學式是CaAl2Si2O8。
如第九大題,引入Diels-Alder反應的概念,再加以舉例說明,要求考生臨場學習新知識,通過結合已掌握的有機化學相關知識,分析、判斷和推理反應類型及物質的結構簡式。
2.3.3 探究能力
為了體現二期課改的教學理念,今年的試題繼續(xù)加強過程與方法、體驗與探究的考查,展現考生的思維品質。全卷中不僅有針對單個科學探究能力組成要素進行考查的試題,也有綜合考查考生探究能力的試題,期望通過此類試題能對中學化學教學有一個積極的引導作用,有利于中學實施素質教育。
如第21題,通過這樣一個實驗過程“一定條件下,將0.1 L CO、0.2 L CO2、0.1 L NO、0.2 L NO2和0.2 L NH3混合,然后通過分別盛有足量蒸餾水、飽和碳酸氫鈉溶液和氫氧化鈉溶液的三個洗氣瓶(洗氣瓶排列順序不確定)”來探究尾氣的成分及與洗氣瓶排列順序的關系。
如第六大題,通過提純羰基鎳的兩個熱化學方程式,根據反應物、生成物的狀態(tài)和反應的熱效應,要求考生推測和概括羰基法提純粗鎳的操作過程。
如第題的第42、43題,以工業(yè)煙氣脫硫為背景,通過對石灰-石膏法和堿法的相關反應和流程的閱讀分析,要求考生對比兩種吸收方法的工藝和價格,分析、評價這兩種方法的優(yōu)缺點,同時要求在兩種吸收方法的基礎上,設計一個改進的、能實現物料循環(huán)的煙氣脫硫方案。
3 2014年上海高考化學教學和復習建議
總體而言,今年的高考試題各個板塊的考查方式與往年相比有不少變化,如氧化還原、化學反應速率和化學平衡以及實驗題等,更關注化學原理在生產生活中的應用,注重考查考生的表達、評價能力,對考生的應答方式和能力要求較往年更高。根據試卷的特點和變化趨勢以及考生的答題情況,教學和復習時可關注以下幾個方面:
3.1 夯實“雙基”
“雙基”是考生能力提高的基礎,是進行素質教育,提高考生綜合素質的基礎,也是每年高考化學試題考查的重點。只有掌握扎實的基礎知識和基本技能,才能更加自如地運用知識,運用基本原理和方法解決實際問題和探究問題。通過分析今年高考試題考試情況,發(fā)現考生在有關質量數、元素的相對原子質量、同位素、阿伏加德羅常數、電子云的伸展方向等有關知識還需加強。
3.2 重視有機化學的復習
由于考生學習有機化學的時間較短,而歷年來有機化學總是考生薄弱的環(huán)節(jié),復習和備考時應關注以下幾個方面:(1)不僅要理解同系物、同分異構體等基本概念,同時還應加強對在一定限制條件下的碳鏈異構、位置異構、官能團異構的同分異構體結構簡式的書寫。(2)加強對重要有機反應類型的理解和掌握,如取代、加成、消去、酯化、氧化、還原、加聚、縮聚等常見反應類型。(3)熟練掌握幾個不同單體生成某一聚合物的書寫,特別要注意二烯烴的1,2-加成和1,4-加成。(4)要注意規(guī)范書寫有機反應方程式,注意有機物結構簡式及各原子的連接次序和方式、反應條件、氫、碳原子個數等細節(jié)。(5)以某化合物為原料合成目標產物的合成路線設計。(6)對有機框圖的合成路線中各種物質的推斷,結合分子式和結構簡式的變化逆向或正向推導,注意分析合成路線中各反應先后順序以及采取該反應順序的原因,了解保護基的作用等。
3.3 注重能力的培養(yǎng)
高考信息題往往給出的信息不止一條,可能是比較明確的顯性信息,也可能是需要深入挖掘和轉換的隱含信息,所需的信息可能出現在總題干,也可能在具體的小題中,因此考生必須對眾多信息進行篩選和分析,同時要注意聯系試題前后,很多考生往往在回答較后面的小題時會忽視主題干的信息。另外,有些信息需要考生在閱讀全題和應答過程中自己去發(fā)現和掌握。教師可將了解和掌握的化學學科發(fā)展動態(tài)和社會熱點問題,與教學內容有機結合,使學生熟悉化學學科在生產、生活中的具體應用事例,引導學生多閱讀、了解新知識,培養(yǎng)學生的學習能力,優(yōu)化學生的學習品質。
在考生具有扎實的基礎知識、基本技能和較強的分析、綜合能力的基礎上,提高考生的評價能力。要引導考生認真對待課本中出現的實驗,深刻理解實驗的原理,熟練掌握實驗操作。要鼓勵學生積極地進行主動的思考,重視歸納與概括、分析與解釋、反思與評價。在探究性實驗中,結合教師的演示實驗或驗證性實驗,將實驗技能的培養(yǎng)與訓練,置于具體的實驗探究活動中,使二者有機地結合起來。在實驗中培養(yǎng)質疑能力和批判能力,使學生不僅能為解決某一問題而提出解決問題的方案,而且能對過程或結果進行客觀的分析和評價。
【中圖分類號】G633.8
一、什么是化學
很多學生學了很多年的化學確還沒有真正的了解到到底什么是化學,他們一談到化學無非就是原子、分子、離子、元素周期表、化學方程式等等。其實化學從深沉一點思考無非就是變化二字,化學就是用地球上已有的且數量較多的物質通過各種化學變化產生出地球上數量較少的或者是暫時還沒有發(fā)現但是能夠提高人們生活水平的物質。我們所學習的化學知識就是化學變化的過程中所要滿足的條件和一些守恒的原理。我們在擁有了化學知識和化學原理的時候我們就必須把它應用到自己的生活中去,實現這些知識所具有的價值。
二、化學在生活中的應用
化學在生活中的應用多如牛毛,可以說我們生活在一個化學的世界。當我們學過酸類物質可以和碳酸化合物發(fā)生反應時,我們就不會再為熱水壺或者熱水器低下的那一層白色的垢物而感到煩惱了,用日常生活中用的醋酸就可以很好的解決。當我們學過化學之后就不要再為蒸饅頭時加入小蘇打粉而感到奇怪了,因為小蘇打的成分就是碳酸氫鈉,碳酸氫鈉在加熱的時候會分解成水和二氧化碳,二氧化碳氣體能夠使饅頭膨脹,所以蒸出的饅頭又軟又甜。還有我們如果散步最好選擇是在傍晚的林蔭道下而不是在清晨的林蔭道下,雖然這被歸納為生物學科的范疇,但是生物學科只有應用化學的知識才能夠得到很好的解釋,這體現了化學為其他的學科發(fā)展提供了發(fā)展。上面所舉用的例子只是生活中很少很少的一部分,很多學生有時感嘆化學中有時候出題太怪,其實這些所謂的“怪題”都是來源于生活中,在生活中很好的應用化學也是一種去學習化學知識很好的方法。
三、化學在醫(yī)學上的應用
提到化學就不得不提它在醫(yī)學上所起到的貢獻。在化學不發(fā)達的年代,很多疾病對人類造成了不可估量的災害。在近代,有機化學迅速的發(fā)展為這些珍貴的藥物進行批量的生產提供了可能。有機化學首先是對這些藥物的成分進行分析從而得到這些藥物所具有的所有的成分,再通過實驗來分析這些成分的有效部分和這些有效部分的化學結構。當知道了有效成分的化學結構后就可以通過化學反應來生產出具有同等效果的藥物,從而大大降低了這些藥物的價格使平常的人們也能夠用得起這些藥品。更重要的是近代科技的發(fā)展使得一些疾病通過預測的結果來分析出治療疾病的藥物的分子結構,通過化學反應來制造出這一些醫(yī)療領域從不具有的新的藥品。這不得不說是醫(yī)學領域里面的驚天變化?;瘜W也可以應用到日常生活中的一些小的疾病?;瘜W為醫(yī)療領域做出的這些重大的貢獻保證了人類的身體健康,讓人們能夠安居樂業(yè)不再害怕一般的疾病。
四、化學在農業(yè)上的應用
毫不夸張的可以說化學的發(fā)展為人類的生存和發(fā)展提供了物質保障,想想過去沒有化肥和農藥的時代,農民只有通過人畜的糞便和焚燒樹木枯草作為肥料,這種耕種方式的收成當然是及其低下的,可以假象一下這種耕種方式如何來養(yǎng)活如今地球上這個數量及其龐大的人類?;实氖褂檬罐r作物的產量得到了極大的提高,農藥的使用保障了農作物的良好生長。可是現在的人們卻對這種使用化肥和農藥的農產品產生了抵觸的心理,他們都向往著那些不使用這些化學產品的農產品。他們認為化肥的使用改變了土地原有的成分,這些觀點是正確又可以理解的。但是造成這一切的原因是因為人們?yōu)榱嗽黾愚r場品的產量過度的使用這些化學產品,過度的依賴這些化學產品。這些生產化學產品的廠家也不愿意花費錢財提高和更新這些農場品。因為害蟲對一種藥物產生抗體時農民就使用更多的藥物,害蟲的抗性就越強從而就形成了惡性循環(huán)。所以我們在使用這些化學產品時應該正確有度的使用,不能夠只看到眼前的利益,要有長遠的發(fā)展眼觀。即使這樣,化學產品對人類作出的貢獻依舊不可磨滅,只是我們在使用這些化學產品時一定要進行深深的思考。
五、憧憬將來化學為人類帶來的變化
人類現在最擔心的是能源能的問題,如果將來的石油、天然氣等等這些能源都用完了的時候人類又應該何去何從,我們是否能夠通過化學來生產出大量的新能源。我們都憧憬著將來這一天的到來?;瘜W是否能夠合成新的材料來改善人類的生存條件和合成出一些現在還不能夠治療的疾病的藥物?;瘜W是否能夠解決現在一些化學產品對現在自然造成的這些問題。這一切我們都積極的憧憬著,我們都應該保持著樂觀的心態(tài)扎扎實實的去學習化學已有的知識和大膽的去運用和創(chuàng)新。我們相信我們現在所想象的這一切都會變成現實。
一、強調學習方法,建立化學思維
無機化學是我校藥學專業(yè)的第一門重要專業(yè)基礎課,課程的學習具有“承前啟后”的特點,有幫助學生鞏固專業(yè)學習思想的重要作用。但是由于中學化學教學內容本身的問題或中學生認知水平的原因,學生在進入大學時有些化學問題還比較模糊,對于大學的授課方式和學習方法還很不適應,這樣勢必影響大一無機化學教學的質量,更有可能影響學生們今后對有機化學、分析化學、物理化學等相關化學課程的學習。從學生自身的發(fā)展來看,大學生們已初步形成了自身的興趣、愛好和特長,且已具有一定的概括能力,但大部分人抽象思維困難,學的較死,難于舉一反三,不會靈活應用所學知識。在學習方法上,往往習慣于死記硬背,缺少對知識的理解記憶和獨立思考。因此在大一無機化學教學中,教師必須付出更多努力,在中學化學的基礎上對學生進行專業(yè)思想教育。結合化學發(fā)展史介紹化學對人類生存及人類文明的影響,并結合當今的社會熱點問題的講解,讓學生認識到化學與人類、社會、科學、技術等的密切聯系以及化學的重要應用,從強調無機化學的學習方法出發(fā),激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)和提高學生獨立獲取知識及分析和解決問題的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新精神,使學生在知識、技能、態(tài)度和學習方法方面得到全面提高。
二、突出重點,及時總結教學規(guī)律
無機化學的研究范圍極其廣泛,因而內容龐雜、分散,特別是元素化學部分,缺乏系統(tǒng)性。在教學中要突出重點、尋找規(guī)律,及時總結教學內容。例如,酸堿平衡、沉淀―溶解平衡、氧化還原平衡、配位平衡等均屬于化學平衡,這樣化學平衡就是重點講解內容,從平衡的基本特征到標準平衡常數的表達、應用和化學平衡的移動,多舉例、多練習,使學生較好地掌握課程內容,能夠舉一反三,為后續(xù)課程的學習打下良好基礎。
在無機化學各論部分教學中,各章內容之間的關系不大,但都離不開元素周期表。因此,在教學時要緊密聯系元素周期表,強調同族元素的共性和特性,抓住同周期、同主族元素的單質和化合物性質遞變規(guī)律,及時總結規(guī)律。如堿金屬和堿土金屬氫氧化物酸堿性遞變規(guī)律、碳酸鹽熱穩(wěn)定性等。還要堅持運用基礎理論貫穿到元素學習之中,使元素部分的學習變得不必死記硬背其性質。根據具體章節(jié)內容,教師還可講授一些無機化學在現代科學中的發(fā)展和化學在生活中應用的例子,它不僅擴大了學生視野,而且對增強學生學習興趣也非常必要,從而使學生可以比較容易地掌握教學內容。
三、聯系實際應用,豐富課堂內容
無機化學在18世紀后半葉到19世紀初期就形成了一門獨立的化學分支學科,歷史悠久。教師在教學過程中可以相應地引入一些科學家小傳、化學重要發(fā)現的介紹,來豐富課堂內容。如雜化軌道理論的奠基人――鮑林等,我國著名無機化學家和教育家戴安邦在無機化學和配位化學研究方面的貢獻等。
教師在授課時,應緊密聯系實際,恰當反映化學在醫(yī)學、藥學、能源、信息、材料等方面的作用。如介紹元素的自然資源時,讓學生了解我國的豐富稀土資源和稀土功能材料;講解配位化合物時,以抗癌藥物順鉑的發(fā)現歷程為起點,介紹人體微量元素與健康,結合大環(huán)類配合物(如葉琳環(huán)等),介紹Fe、Mg等金屬離子在生物酶大分子中的作用等。實踐證明,這樣有利于激發(fā)學生學習化學的興趣和求知欲,加深其對無機化合物相關性質和化學一些基本原理的理解,使無機化學課程更好地為學習后續(xù)化學課程打下基礎。
教學中還要及時更新內容,跟上時代。將無機化學的前沿領域知識如納米技術、水熱合成法等滲入到基礎教學之中,調動學生學習興趣;在講授過渡金屬元素時,對磁性納米粒子的研究進展進行介紹,并展示我們在某些藥物為配體與過渡金屬形成配合物的設計合成及性質研究進展,增強學生獻身科學事業(yè)的主觀能動性。
四、加強與后續(xù)化學課程的聯系和交叉
無機化學是藥學專業(yè)學生一年級的專業(yè)基礎課程,也是后續(xù)專業(yè)基礎課程的基礎,它的教學內容直接影響到有機化學、分析化學、物理化學三大基礎化學課程的教學效果。在無機化學教學中面對課時減少的情況,首先應認真選取教學內容,舍去一些次要的內容,提煉每章重點,對重要的內容進行精講。無機化學化學原理部分包括化學熱力學、化學動力學和四大平衡、原子結構、分子結構等,我們首先把與中學教學重復的部分刪除,精簡了化學熱力學和化學動力學這兩部分內容,這些內容相對獨立,而且在以后的物理化學課程中還會學到。各種酸堿理論要清晰介紹,尤其是酸堿質子理論,是后續(xù)分析化學課程中酸堿滴定的基礎;在分子結構部分,加強雜化軌道理論和分子軌道理論的內容,此部分與有機化學課程理論相關,而且也是學習元素知識的理論基礎。
五、多媒體課件與板書相結合,提高教學效率
近年來,隨著高等教育改革的不斷深入,在教學中引進多媒體技術是一種全新的教學方法,它可以有效提高課堂教學效率。在無機化學教學上,除了教學內容和教學方法上的調整,教學手段也在不斷更新,課堂教學采用多媒體CAI課件,教師在傳統(tǒng)教學方法的基礎上,可以通過電腦,將文字、圖片、影像、聲音和動畫等有機結合,應用于課堂教學,使得每次授課的信息量更加豐富,進一步提高教學效率,實現教育效果最優(yōu)化,具有以下價值:
一是增強直觀性、生動性,激發(fā)學生的求知欲,提高學生的學習興趣。如軌道雜化理論,通過動畫的形式使抽象枯燥的理論變得形象生動,使教學內容豐富多彩,開闊了學生的視野,充分調動了學生的注意力。并且在多媒體課件中,引入了科學家小傳,學生聽后改善了課堂氣氛,收到了較好的課堂效果。
二是有利于突出重點、難點,提高教學效率。多媒體能達到化繁為簡、化難為易、化抽象為具體、化艱澀為通俗的效果,徹底解決教材重點、難點的學習困難問題。在元素部分教學中,講述的內容多而課時少,網絡與多媒體提供豐富的素材資源,給我們的教學帶來了極大的便利,傳授的信息量大,節(jié)約了板書的時間。配以各種模型、實物照片和動畫,圖文并茂,動靜結合,尤其是能生動地反映微觀結構的圖像,如涉及原子軌道、雜化軌道和分子的空間結構等,可以通過Flas的形式展示各種軌道的形狀以及成鍵方式,將微觀、抽象的行為形象化,有利于學生對知識的學習和掌握。
三是有利于提高教學質量,實現素質教育。解決了教學時數少與教學信息量不斷加大的矛盾,有利于培養(yǎng)適應21世紀的新型人才。
四是有利于發(fā)揮學生潛能。使學生積極主動地認真聽講,課堂氣氛活躍,激勵他們以積極的態(tài)度去學習、去探索,有利于學生對新知識的獲取和理解,從而得到更好的學習效果,使學習成績顯著提高。
五是適合大班教學。
六是具有可重復性。目前,知識更新日新月異,我們編制的教學課件,可以在網上閱覽,能隨時修改更新,不需要專門的軟件編程工程師,特別適合廣大高等院校的教師、學生應用,還能實現資源共享。
此外,為了提高學生在課堂中的參與程度,在一些講解中適當的進行一些提問,帶動學生的思維。針對學生為大一新生樂于解習題的特點,在一些知識點選取一定的填空體和選擇題,讓學生即學即用,提高他們的學習興趣。
材料學包羅萬象,是國內外各行各業(yè)發(fā)展都離不開的一門基礎而重要的學科。目前據相關專家分析,我國在材料成型設計方面的人才缺口在20萬~30萬之間,并且呈逐年遞增趨勢,材料科學與工程專業(yè)的畢業(yè)生已經成了“搶手貨”。目前我國整個材料行業(yè)都缺少高精尖人才,人才缺失問題已經成了眾多企業(yè)發(fā)展的桎梏。
材料行業(yè)對人才的需求是如此的迫切,那么也可以想象材料學的就業(yè)趨勢非常好,想要進入材料行業(yè)的學生也很多,那什么性格的人適合進入材料學院呢?筆者列出了如下的性格需求度表格,同學們不妨參考一下。
概述:材料學究竟是什么
材料學是一門跨學科的科學,涵蓋的范圍很廣,子學科多。所以想要回答“材料學究竟學什么”這一問題很難??偟膩碚f,材料學就是研究材料結構、性質和性能,以制造出更好的材料或更好地使用材料的學科。
材料學具體分為三個大類:金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料。因此,大部分高校會開設材料科學與工程專業(yè),專業(yè)下又分出幾個方向,針對性地學習這三大類的知識,并且它還與其他一些工程科學相重疊,因此在各大院校,材料科學與工程都有若干分支。
從這三大類可以看出,材料學是典型的工科專業(yè),課程安排和其他工科專業(yè)大同小異。大學一、二年級會安排基礎科目的學習,如高等數學、線性代數、概率統(tǒng)計與隨機過程、大學英語、C語言、大學物理、機械制圖、電子電工學這樣與材料生產設備相關的課程:到了大三大四,則會偏重專業(yè)課,比如材料物理、物理化學、有機化學、材料力學等,都是必須要學習的。
材料學由于應用廣泛。在眾多領域都有很大的發(fā)展空間。學生畢業(yè)后可在航空航天、冶金、機械、汽車、電子、信息、交通、化工和建筑等工業(yè)企業(yè)以及相關科研單位工作。學校不同,學科方向不同,就業(yè)的去向也不一樣,比如以研究鋼鐵為主的材料專業(yè)。學生畢業(yè)后大部分去的都是加工為主的企業(yè),比如鋼鐵廠、汽車廠。
總體而言,材料學是比較基礎的學科,光是大學四年學不到特別專業(yè)的知識。所以很多同學會選擇考研深造,這個時候,不妨選擇一個前沿的并且熱門的方向,比如先進陶瓷、復合材料、納米材料、生物材料等。
核心專業(yè):高分子材料科學與工程
從本世紀中葉。高分子材料逐漸登上了材料王國中的寶座。據2011年的最新統(tǒng)計,我國高分子材料的體積產量已經超過其他各類材料,塑料的體積產量已經超過鋼鐵體積產量,合成纖維的生產也超過全部有色金屬的總產量,這說明我國已經跨進了高分子材料時代。
高分子材料科學與工程的建立可以說只有二三十年的歷史。從“高分子”三個字,就知道這個專業(yè)需要用到化學方面的很多知識,在大多數院校中,都開設了無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高分子化學等,而且根據各個學校的側重點不一樣,有機化學、量子化學、結晶化學和熱力學、固體物理學、結晶學、統(tǒng)計物理學、聚合物流變學、高分子材料學、塑料成型工藝學、機械制造基礎、模具材料及制造等課程也都是需要學習的專業(yè)基礎課程。為了理解高分子材料中的許多物理現象。系統(tǒng)學習高分子物理學也是十分重要的。如果你只希望念完本科就畢業(yè)工作,高分子材料專業(yè)是個很不錯的專業(yè),因為它的就業(yè)市場很大。
新興專業(yè):生物功能材料
國家將生命科學和新材料科學列為21世紀重點發(fā)展的領域,而生物材料學作為一門只有十年歷史的新專業(yè)、站在生命科學和材料科學前沿的交叉學科,更是優(yōu)先發(fā)展的重點。
生物功能材料專業(yè)是培養(yǎng)具有材料科學與工程、生物學和醫(yī)學等領域的相關知識,掌握生物材料的基礎和專業(yè)知識,能在生物材料的制備、改性、加工成型及應用等領域從事基礎研究、應用研究和技術開發(fā)等的綜合型高級技術人才。
不過很多人會納悶,生物材料到底拿來做什么呢?作用到底體現在哪里呢?答案很簡單—它們最常出現在牙科和整形外科。假牙、補牙材料、人造骨、人造關節(jié)都是生物材料的一種。例如為防止骨折,關節(jié)等部位要承擔體重的3—6倍的重量,而且一年要承受近200萬次重復荷重,因此要求人造的關節(jié)材料有優(yōu)良的對生物適應性、疲勞強度和耐磨性等。
本專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)、繼續(xù)升學和出國深造的前景廣闊??蓮氖屡c生物材料、醫(yī)藥等領域相關的管理、產品研究開發(fā)、市場銷售、貿易等方面的工作。
院校推薦
到目前為止,我國設有材料類專業(yè)的高校有400多所,這400多所院校有自己的特色,因此,這些院校在學生的培養(yǎng)上也會有自己的特色。
比如,清華大學材料科學與工程專業(yè)注重學生的基礎,下設了五個方向:材料物理與化學、金屬材料、無機非金屬材料、復合材料和電子材料。不過在本科階段,五個方向的課程都大致相同。
北京科技大學的材料科學與工程專業(yè)是該校最強勢的學科,偏重鋼鐵材料研究,軟硬件設備足以讓冶金專業(yè)以外的學生眼紅。學校名師薈萃,科研實力強,本科生在校學習期間都可跟老師進實驗室做科研。
哈爾濱工業(yè)大學的材料學院則始終圍繞“高端”兩字,緊密圍繞國防尖端技術發(fā)展需要的新型材料、新型材料的精密和特種加工技術設置課程與內容。