关于研究型大学工科有机化学教学探索的论文.doc

关于研究型大学工科有机化学教学探索的论文 摘要有机化学是矿业大学化学工程、矿物加工工程和环境工程三大专业的必修基础课程之一是连接专业基础和专业应用的纽带随着学科发展的推进和行业战略方针的调整有机化学教学也在面临不断的改革与新发展文章从现阶段有机化学教学建设的现状与特点出发针对工科专业对有机化学教学的要求结合我校研究型大学发展模式的实施对有机化学教学内容、教学方法、教学手段以及教学目标的建设与改革进行探索与实践 关键词研究型大学；有机化学；教学探索；创新能力 在我国工科院校不论理科方向还是工科方向有机化学都是相关专业的基础课有机化学的教学在学生的知识体系中占据着举足轻重的地位同时有机化学教学的实践与探索一直在进行经过几十年的发展与改革市面上针对有机化学的教材层出不穷但万变不离其宗历来有机领域所建立起来的基础知识、基本原理不变仍然是我们教学工作者需要讲授的基本内容与重点也是对学生提出的基本要求和研究型大学要求学生所必须理解、掌握与融会贯通的基础知识在信息化技术改革与飞速发展的今天学生获取知识与信息的手段和方法比以往发生了天翻地覆的变化这就对我们现在大学课堂的教学模式与方法提出了更高的要求特别是对于工科专业基础课的教学不仅要与时俱进更要推陈出新从课程中引导学生的创新能力培养与课本知识学习无缝衔接但目前存在这样的问题：一是学生群体用于科学文化知识的学习意识和学习能力发生了较大的质变近几年来高校基本上迎来了历史上独生子女比例较高的一批批大学生个性强但独立性也稍差用于对课本知识学习的时间不多动力不足1二是先进电子科技的发展查文献搜索科技信息以及互相之间的信息交流更加便利和及时为学生提供了便利的同时却也给学生带来了消极的影响多数学生基本不动手做笔记而是依赖于教师的课件及希望教师所划出的考试重点对化学反应的机理理解不透甚至不理解三是由于课时的压缩系统复习的时间不够造成学生复习的仓促和顾此失彼四是理论教学内容乏味单一无法与基本的生产生活实际相联系引起学生感兴趣的新东西新内容太少教学效果不好2基于这些问题结合我校实施研究型大学发展模式的启动我们从教学内容方面突出工程特点、教学方法方面实践有效学习、教学手段上引入新式工具及教学目标上注重培养学生创新能力四个方面对有机化学教学进行了初步的探索与实践建立了一套适合于工科专业的有机化学教学模式增强了学生对有机化学的学习兴趣提高了教学质量 1教学内容上突出工科特点 有机化学就是研究有机化合物的化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用及其有关理论和方法的科学有机化学不仅是化工专业的重要基础课也是我校矿物加工专业和环境工程专业的必修基础课之一在人类更加关注地球的生存环境和追求无害化生活质量的今天有机化学的地位已经越来越突出其原因是多类行业的污染排放控制中毒害最大也是最难处理的那部分有害物质大多与有机结构的物质有关因此对有机物质的认识、研究与分析是实现可持续环保化发展所必备的知识与技能3有机化学教学已经延续了上百年的历史教学内容几十年不变但工科性不强因此对于我校研究型工科大学的特点在教学内容安排上我们突出工科特点由基本的有机合成原理引伸出这些原理在最新的科研领域中的应用即能引发学生极大的课堂兴趣又能拓宽学生的知识面为后续专业领域的研究奠定一定的基础首先对教学内容进行精简和侧重点划分式讲解目前我校有机化学课程选择的是由徐寿昌主编的高等教育出版社的有机化学作为教材并且根据我校学科特点及调整后的培养方案将前十七章即从绪论、烷烃至杂环化合物作为教学内容该教学内容的设置是按官能团分类方式进行安排从各章的内容结构来看基本上每章内容分为三大部分第一部分为含有相同官能团的有机化合物的基础性质包括分子结构、构造特征、物理性质和波谱特征等；第二部分为相同类官能团有机化合物的制备方法与反应、化学性质与反应机制此部分是有机化学的重点内容也是有机化学教学的核心部分；第三部分为含有此类官能团有机化合物的典型代表根据这样一条主线每章内容都有相同的规律性便于学生总结归纳同时把章节之间相互交叉的内容前后渗透着讲解比如后面章节有机化合物制备的化学反应与前几章节化合物化学性质的反应部分相互重叠讲课时进行了简化合并让学生一目了然从工科体系对有机化学知识的要求来看每章的第一部分为物质基础知识内容基本雷同这部分在绪论的有机化合物的分类和命名中系统讲解后后面章节不再累赘完全可以靠学生自学解决既能训练学生的总结归纳能力又能让学生学会自己思考得出其中的规律性有助于对基础理论的理解、掌握与记忆而第三部分内容则相对简单易懂但又有些过时和繁琐因此完全可以不放在课堂讲解只作为一种常识留给学生自学把更多的课堂时间用于扩展第二部分内容并向工科基础延伸其次对重点内容突出工科特色强化有机化学在实践中的作用工科最大的特点在于通过学习化学反应借助于工艺过程不仅仅是解决能得到什么还要从原材料的来源、工艺路线、条件、以及产率等多方面考虑而这些工程特点的内容通过引入有机化学最新的科研动态和应用成果体现出来这也是最能引起学生极大学习兴趣的方式之一大学生的课堂教学调动学生的学习兴趣是教学过程中最为重要的一个方面在精简教学内容、适当删除部分过时和繁琐部分内容的背景下将经典有机化学理论与相关学科前沿发展相结合适当交叉讲述与有机化学关系密切学科的新成果、新方法和新技术如材料、环境、食品、能源等等让学生感受到有机化学与我们身边的生活息息相关既能激发学生听课与思考的动力引发学生的兴趣又能使学生充分体会到所学知识的实用性例如讲解“苯酚与羰基化合物的缩合反应”时这历来都是学生最难以理解的几个反应之一很可能因为难以理解而导致学生逐渐失去了兴趣有些学生甚至放弃了这一部分造成对这部分内容教师难教、学生难学的局面为此我们首先以生活中最新发生的事例双酚A事件开始：有机化合物双酚A是世界上使用最广泛的工业原料之一在塑料制品中添加双酚A可以使其具有无色透明、耐用、轻巧和突出的防冲击性能等特性广泛用于水瓶、奶瓶、牙齿填充物等可是最近卫生部明令禁止生产双酚A塑料奶瓶而且这个禁令最早由欧盟提出而且已经在欧盟实施半年但双酚A依然以其不可替代的优点广泛应用于其他方面那双酚A又呢双酚A正是“苯酚与羰基化合物的缩合反应”的一种产物由此切入这一反应类型机理的讲解将复杂繁琐的有机反应机制与生产生活实际产品相结合不但可以激发学生的好奇心更会让学生带着强烈的求知欲在脑海里留下深刻的印象并为后续课程中双酚A作为原材料去制备环氧树脂的工程路线的学习做好了铺垫当然诸如此类的反应机制大多都能与生产生活中的实例相结合这些突出工科特点的教学内容既能强化基础又能保证教学内容的科学性和先进性使学生充分体会到所学知识的可用性再者教学过程中渗透绿色化学增强环保意识有机化学的基本反应类型中有些化学反应尽管典型但后来在应用过程中综合考虑环境污染问题已经过时或基本已被淘汰对于这些反应在教学过程中可以适当弱化其地位只作为了解性内容介绍；同时结合讲授内容适时补充一些绿色有机合成路线提高学生的环保意识使其感受到有机化学发展具备良好的应用前景例如酯交换反应是有机化学反应中的一大类如聚碳酸酯的合成作为一种工程塑料聚碳酸酯是五大工程塑料中增长速度最快的有机化学课程中是由双酚A和光气(COCl2)的酯交换法来合成而Tundo报道了一种经酯交换和缩聚反应的绿色合成路线先用二氧化碳代替光气生产碳酸二甲酯然后在固态熔融状态下由双酚A和碳酸二甲酯聚合生产聚碳酸酯此工艺取代了常规的光气合成路线并同时实现了两个绿色化学目标一是不使用有毒有害的原料二是不再使用可疑的致癌物甲基氯化物作为溶剂通过这样的实例使绿色化学的概念深入人心让学生意识到有机化学反应具备广阔的可持续化发展的空间同时也赋予了学生将来从事创新活动的思考空间学生对此充满兴趣保证和提高了教学质量 2教学方法上践行有效学习 有机化学教学内容多、基本概念和理论复杂需要记忆的化学反应又多因此课堂讲解起来显得比较零散尤其是讲到后面几章时学生也失去了耐心造成了前后混淆或者是学了后面忘了前面的局面复习的时候也是越复习越没有信心4但仔细研究发现按照官能团分类的教学内容安排章节内及章节之间内容的规律性还是比较明显的因此根据多年教学经验总结我们在教学过程中采取了随时总结归纳的方式把前后交叉的内容串联起来合理科学地安排在有限的课时内这样能激发学生课堂学习效果的最优化引导学生将重要的知识点都能在课堂上最大化地消化与吸收达到有效学习例如：(1)对乙烯的氧化反应产物不同条件下有不同的氧化机制和产物学生对此总是把握不好为此我们在综合了所有章节内容的基础上对烯烃的氧化反应条件及相应的产物进行了归纳如图1所示这张图就让学生有了清晰的区别式记忆不容易混淆而且对知识点的把握更加牢固(2)有机化学中两大类型的四种反应贯穿教学内容的始终包括亲电取代、亲电加成、亲核取代和亲核加成四大反应其反应机理及反应发生的方向与快慢的影响因素这部分知识是教学中的难点也是最容易让学生感觉到杂乱无章的内容为此我们采取了逐级总结、分步展开的方法进行讲解先对卤代烷烃的化学反应总结三类反应：亲核取代反应、消除反应和与金属的反应；再对三类反应进行分类总结如卤代烷烃的亲核取代反应归纳如图2所示这样的讲解与总结方式很好地梳理了各类型反应特点、机理与影响因素如图2所示对学生理解与掌握难点内容起到了一目了然的作用不仅记忆起来容易而且能让学生即时在课堂上把这些内容消化掌握提高了课堂学习效率(3)醛酮类的化学反应和二羰基化合物的化学反应是有机化学教学的重点在整个有机体系中占有举足轻重的地位其所参与的化学反应是有机工业的基础与纽带但教学过程中研究发现学生对这部分内容特别容易混淆分辨不清甚至无法正确掌握其反应机理和反应产物为此我们对醛酮类官能团的羟醛缩合反应和交叉歧化反应与二羰基化合物的合成即“三乙合成”反应进行类比式总结归纳前后对照找出其中的差异化使学生对不同类型官能团的反应机理及产物有了明确的辨别与分析同时记忆达到了高效地掌握重点记忆重点学生也在最短的时间内理解并掌握了这一部分即是重点又是最为复杂的内容通过这种逐级归纳、分类总结及类比式、区别式归纳教学方法能让学生对每一部分知识点都一目了然有助于学生更快更牢固地理清容易混淆的内容既提高了学生的学习效率做到了课堂上有效学习又培养了学生自主的归纳总结能力 3教学手段上拓展新型科技渠道 信息化技术的应用为各行各业的工作带来了前所未有的智能化工具将其充分地应用于教学工作中也必将使教师的授课方式和学生的学习方式发生深刻的变化这些变化为我们开创了新的途径和教学模式同时学生对信息化工具的使用已经成为常态观看和应用手机、电脑等影像与视频也越来越方便和快捷因此我们所采用的教学手段完全有条件拓展更多更好更新型的信息化科技渠道首先电脑多媒体教学手段已经很好地呈现出了其优越性在有机化学的教学工作中发挥了其不可替代的作用因为有机化学涉及大量的物质结构、分子构象、反应机理等抽象性的概念这些空间结构不能只靠平面式的讲解和学生的想象力去理解而是在通过多媒体在教学课件中通过图片、视频及动画的方式对开拓学生的空间意识、加深学生对抽象知识的理解与掌握起到了至关重要的作用很大程度上激发起了学生的求知欲更愿意去思考和提问活跃了课堂气氛的同时提高了教学质量再次我们将新型的有机化学软件引入到教学工作中如ChemDraw、ChemWindow、ChemOffice等这些桌面化学软件不仅能更加准确形象地描绘出有机化合物的分子结构还能够以动画和三维Flash的形式展现出分子结构的3D空间及分子轨道形成过程这些软件的使用丰富了多媒体教学的内容使多媒体更加形象生动由此制作的多媒体课件更加美观内容更加充实和饱满与此同时教师还引导和鼓励学生自学使用这些软件中的一种或几种增加学生对电脑的应用技能学生对此也有浓厚的兴趣因为这对学生将来的毕业论文设计环节和工作环节都颇有帮助另外微课是最新发展起来一种教学方式以其灵活方便、针对性强、教学时间短和与教师随时互动的特点深受学生喜欢在网络、信息与通讯技术快速发展的时代微课在大学教学中作为传统课堂学习的一种重要补充可以为学生拓展学习资源实现个性化差异化教学满足不同学生对不同知识点的按需学习帮助学生巩固课堂学习内容并进行自我查缺补漏尤其对对学有余力的学生起到了更大的帮助作用比如我们用微课建立了涉及格利雅(Grignard)试剂的各种合成反应并把由此建立了一张合成各类有机化合物的网状散射图将各种醇(伯、仲、叔醇)、羧酸及酮的合成方法、合成路线与合成机理呈现得淋漓尽致微课里的视频将授课内容大幅浓缩将简单易懂的知识点去掉而仅保留难点重点学生能够做到专注地记忆与思考；同时附有习题与测试可供学生加以巩固这在接下来有机合成题的课堂练习与检测中明显地体现出来以往学生对大部分有机合成题目都感到无从下手不知道从里开始不知道用类简单有机物质去合成更不知道用什么方法或路线来合成而通过这样的方式授课既让学生抓住了课堂内容的主线又让学生有了充分的独立思考与分析的时间针对不同的有机合成题学生能够做到分步分析逐步找出正确合理的合成路线始终保持思路清晰微课不仅是一种教学模式更是一种学习方式即提高了学生的学习效率又提高了教师的授课效率它提供了一种可以让学生自主学习、可以随时跟授课教师沟通交流、可以让学生进行探究性学习的平台 4教学目标上注重创新能力培养 大学在教育历史的延展中承担了育人、科研、服务的职能研究型大学的本质就是“研究与教学相结合”其发展目标必然是把研究放在首位在大学的本科阶段即提供全面的学位计划宽基础的学习也是为今后的科学研究打基础做铺垫因此作为专业基础课程的有机化学我们在讲授过程中特别地提出对学生创新能力的培养这是研究型大学今后发展的必然趋势也是为培养多层次人才所必备的教书育人模式现代社会是个发展突飞猛进、竞争异常激烈的时代当代大学生不管是将来走向科研领域还是进入社会其未来的发展前景必将依赖于创新能力学生创新能力的培养自然而然成为教学工作目标的重要组成部分我们将有机化学课堂内容、实验课与大学生创新实验训练相结合针对目前学生在创新实践过程中出现的问题与不足在有机化学教学中研究并设计了引导学生创新意识培养其创新能力的教学方式在教学中注重学生创新能力培养方面首先当今大学生想象力丰富、思维活跃总是想追求新颖的东西但由于他们的知识面不够宽、对行业认知不深无法把所学知识与行业中的发展需求相联系从而缺乏创新的源泉和创新性思维的方式为此我们在教学过程中及时将所学有机合成反应与相应行业的最新发展相联系引导学生结合行业中需要解决的问题自己思考如“单环芳烃”这一章在讲到单环芳烃的来源时学生了解到苯及其同系物主要来源于煤的干馏分解产物为了让学生更多地了解与之相关的行业发展动向我们在此引入了目前研究最热的课题之一煤燃烧过程中的结焦与结渣问题这是影响燃煤发电厂的经济效益和安全运行的严重问题要求学生与课堂内容相联系思考如何去研究同时与前面章节讲到的红外光谱前后呼应去分析结焦与结渣与些因素尤其是些有机物质有关可以采取些研究方法去发现、分析并解决问题同样的例子我们在讲到“羧酸及其衍生物”一章时其中一部分有机化学反应学生在高中已经学过且有些反应产物已经被淘汰或过时在此在精简课堂教学内容的基础上我们适时地引入与羧酸衍生物相关的材料科学方面的最新研究动向即一种新型的超塑化剂聚羧酸系高性能减水剂(PCE)它是一种新型建筑材料添加剂以减水率高、保坍性能好、强度增长快等特点被广泛用于配制超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土其分子结构与合成路线与本章内容息息相关通过这些问题的引入既能让学生接触到了学科发展的前沿又能为学生的创新思维提供素材与源动力同时教育学生要善于自己利用和创造条件充分发挥自己的特长把握本学科最新发展的动态和相关学科知识的横向关系由此学生的创新意识与创新能力才能够得到