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[摘要]有機化學是一門非常重要的專業(yè)基礎課。在有限的教學時間內盡可能的全面提高學生的有機化學綜合素養(yǎng)是有機化學教師的一項重要任務。我們認為電子理論對有機化學中的離子型反應的發(fā)生、反應位點、活性都有非常好的解釋作用,在教學實踐中使用電子理論教學法有助于把眾多分散的有機反應整合起來,形成一個整體,電子理論就是它們的主線。除此之外,在教學過程中不失時機的插入化學史的內容豐富課程教學,提高學生的學習興趣和綜合素質?;瘜W安全觀念在化學中同樣非常重要,因此我們認為在課程中有必要引入相關的安全知識,提高學生的安全意識。
[關鍵詞]有機化學教學;電子理論;化學史;安全意識
有機化學是高等教育中非常重要的一門專業(yè)基礎課[1],是化學、化工、藥學[2-4]、醫(yī)學、食品[5]等眾多專業(yè)的專業(yè)基礎課,涉及的專業(yè)面和學生面都很廣。如何上好有機化學課,如何在有限的時間內提高學生的有機化學素養(yǎng)是有機化學教師面臨的一個重要問題。有機化學是一門博大精深的課程,涉及眾多有機化合物的性質和大量的有機反應,并且有機反應的變化非常豐富、應用及其靈活。在有限的課程時間內,如何通過學習有機化學這門課程使學生具有較好的有機化學的思維和素養(yǎng),對有機化學教師而言是極具挑戰(zhàn)的。通過多年的有機化學教學實踐,筆者認為在有機化學課程中必須抓住主線,利用有機反應中的電子理論[6,7]把眾多復雜的有機反應進行整合,如親電加成、親電取代、親核取代、親核加成等。反復利用電子理論對這些反應進行系統(tǒng)的講解,使學生在本質上理解反應的為什么發(fā)生、如何發(fā)生及其反應結果。同時在課堂教學中引入相關化學史的知識提高學生的學習興趣和他們的全面素質,以及在課程中加強安全意識的教育都不容忽視。
1在有機反應中引入電子理論進行教學
在講解有機反應過程和反應活性等知識內容時,引入電子理論教學,引入較為合理的邏輯概念,有利于學生對有機反應本質的理解和反應活性之間的差別。有機電子理論是用正負電荷吸引的性質,來說明化學反應的發(fā)生方式,即發(fā)生的位置和順序,發(fā)生的難易程度。因此,它把分子中電子攜帶的電荷分布情況,也就是以電子密度作為基礎概念來思考化學反應。電子密度的大小、增量已被量子中的理論計算和物理測定所證實,并獲得化學界的承認。化學家中把這種電子密度當做類推的基本概念,廣泛用于說明和理解各種化學現(xiàn)象。電子理論認為,分子中,電子(攜帶負電荷聚集的位置,即電子密度大的位置),容易與攜帶正電荷的試劑(親電試劑具有吸引電子的性質)發(fā)生化學反應。反之,電子密度小的位置容易與攜帶負電荷的試劑(親核試劑,具有排斥電子性質的一方)發(fā)生化學反應。利用電子理論能夠輕而易舉的解釋有機反應中的離子型反應,而我們大學有機化學的教學當中,大部分反應是離子型反應,如親電加成反應、親核取代反應、親電取代反應、親核加成反應等。當然電子理論的理解有一個過程,學生在剛開始接觸的時候很難理解電子密度的概念。在教學過程中需要逐步為學生打下一定的物理基礎,如電子-電子云-電子密度等概念,使學生能夠從微觀的角度、物理的角度去理解有機分子、有機原子,同時強化電負性、誘導效應、立體效應、共軛效應等概念,讓學生從高中學習化學的思維中轉變過來,使用一種全新的有機化學微觀思維方式來理解反應為什么發(fā)生、為什么在這個位點最容易發(fā)生、反應活性變化等現(xiàn)象。從而從本質上理解反應,在以后的學習和工作中能夠舉一反山,真正達到學習有機化學的目的。
2在課堂中引入化學史教學
在有機化學中有大量的人名反應,每個重要反應的發(fā)現(xiàn)過程都是一個傳奇,里面閃耀著人性的光輝,科學家對真理的孜孜不倦的追求。比如第一堂緒論課中講解有機化學的發(fā)展史,介紹維勒偉大的工作-尿素的人工合成,以及維勒和伯者里之間的故事,他們的書信往來-關于尿素人工合成的探討,展現(xiàn)了維勒治學嚴謹、堅持科學真理的品質。在講解鹵代烴這一章時,一定會介紹格式試劑,介紹法國化學家格利雅的生平,向學生介紹他突然發(fā)奮圖強,并在幾年后在科學界做出了巨大的貢獻,因此一個人無論什么時候努力都不晚。鼓勵學生,特別是高考發(fā)揮失常的學生,一定要振作,調整心態(tài),大學不是人生的結束,而是人生的開始,只要在大學期間認真為了自己的理想,不斷努力,一定會取得很好的成績。在學習芳烴這一章節(jié)中,講解F-K反應時,引入法國化學家傅里德里和美國化學家克拉夫次之間國際合作研究以及科研工作無窮的魅力,激發(fā)學生對科學的熱愛,對真理的崇敬和追求。在講解硝基化合物這一章節(jié)時,可介紹諾貝爾的事跡,他那種無畏的追求真理的精神和崇高的人格??傊?,在有機化學各個章節(jié)中,傳插介紹有機化學史的內容有助于提高學生的綜合素質,鼓勵、激發(fā)學生對科學知識的學習熱情,對真理的追求,學習化學家們各方面的優(yōu)秀品質。
3在課堂中引入安全概念
很多有機化合物性質活潑,在處理它們的時候需要特別注意。安全在有機化學課堂中非常重要。很多學生聽說有機化學具有一定的危險性,但是理解的不深刻。對于學完一門有機化學課程的學生來說,他必須建立一定的安全意識,知道它們的危險性并能夠正確的處理,這是有機化學素質的一個重要表現(xiàn)。因此,筆者認為有機化學教師在有機化學課程上,要不失時機地介紹化合物安全性方面的知識,使學生能夠建立安全意識,也有助于他們以后走上工作崗位之后能夠正確合理的處理一些突發(fā)情況。比如,在講解正丁基和叔丁基的性質不同時,可介紹兩種化合物,正丁基鋰(n-BuLi)和叔丁基鋰(t-BuLi),介紹它們的性質差別,正丁基鋰很活潑,不能接觸空氣,需要惰性氣體保存,在使用的時候也有特殊的要求;但是叔丁基鋰更加活潑,它遇到空氣直接燃燒,處理時要非常小心。在講解醇時,醇能夠與金屬鈉發(fā)生反應生成氫氣,反應溫和,但金屬鈉與水的反應非常劇烈,因此可以提問,如果實驗室當中有過量的金屬鈉需要處理,我們該怎么辦?可以用水處理嗎?可以倒入垃圾桶嗎?該怎么辦呢?最后給出合理的方案,可以在空曠的水泥地上,讓金屬鈉與過量乙醇發(fā)生反應,反應溫和。大多數(shù)有機化合物容易燃燒,易燃易爆,因此要避免火源,在學生的頭腦中不斷的灌輸這樣的理念。
4板書與計算機教學相結合
使用計算機(ppt)進行教學的時候,信息量大,對教師來說比較方便,但是也存在一定弊端。比如反應方程式放的太快,并不適合有機反應方程的學習,以及有機化學機理的講解,反應過程的講解。在我們有機化學教學實踐中發(fā)現(xiàn)對反應過程、反應機理的講解還是使用傳統(tǒng)的板書教學較為合適,板書教學靈活,細致,可以把教師需要講解給學生的每一個細節(jié)步驟都表現(xiàn)出來,板書的過程就是教師教學的思路過程,速度相對緩慢,學生通過看教師板書,記筆記等方式跟上老師的思路和教師步驟,相對而言更容易掌握復雜的化學過程和反應機理,教學效果較好。
5結束語
在有機化學課程上,通過這樣的課程設計和教學方法改革,學生通過理解而不是死記硬背掌握眾多的有機反應,從本質上理解反應,從而在以后的學習工作中能夠舉一反三,達到真正學習的目的。同時化學史有助于提高學生的學習興趣,并從化學家們的身上學到更多寶貴的品質,引導他們去閱讀更多化學家的傳記,拓展學習內容,提高綜合素質。安全意識教育在有機化學中非常重要,在有機化學課程中不可忽視。
參考文獻
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作者:金小平 方燁汶 周俊慧 田宗明 李燕 單位:浙江醫(yī)藥高等??茖W校生物與制藥學院 寧波工程學院化學工程學院