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【文獻編碼】 doi:10.3969/j.issn.0450-9889(A).2011.11.019
在小學數學課堂教學中,因學生思維的具體形象性與概念抽象性之間的固有矛盾,概念教學成了數學課堂教學中的一大難題。為突破這一難題,巧用信息技術輔助教學,以其獨特的“圖、文、聲、像”來創設教學情境,使抽象的概念具體化、清晰化,不僅可以提高學生的學習興趣,還可以鍛煉學生的思維能力,給概念教學增添無窮的樂趣。
一、 巧用信息技術,鮮活地引入概念
運用多媒體課件解決抽象的定義,通過觀察事物的“變化”,得出數學結論,是概念教學的重要手段,已被廣大數學教育工作者所認同。而通過觀察事物變化的軌跡,得到事物的本質屬性,是概念教學引入的重要方法。運用多媒體信息技術,聯系學生熟悉的事物,鮮活形象地引入概念,為學生后續學習中形成鮮明、準確的概念奠定基礎。
例如,在教學四年級《垂線》時,我們可以這樣引入垂線的概念:首先,多媒體課件出示校園平面圖,讓學生觀察學校周圍的道路,哪些路是相交成直角的。然后,選取其中的一個垂直點,課件演示紅藍兩條直角邊,藍線閃爍,告訴學生藍線垂直于紅線;紅線閃爍,紅線垂直于藍線,這樣讓學生直觀地感知兩條線段互相垂直。接著,課件演示紅線無限延長后成為直線,我們就說藍線垂直于紅線;同理,藍線無限延長后成為直線,我們就說紅線垂直于藍線,再讓學生用自己的語言表述。
上述教學,通過多媒體課件從學校周圍的道路引入概念,符合小學生的生活經驗和認知規律,借助多媒體課件的層層演示,讓學生經歷了一系列的觀察活動,把生活化經驗和感性材料抽象出概念,為學生建立垂直的概念奠定了良好的基礎。
二、 巧用信息技術,形象地講解概念
在數學概念教學中,傳統的 “粉筆加黑板”的教學方法,在某些概念的理解上存在一定的局限性。而將信息技術引入課堂,尤其是在二維或三維空間的教學中,通過計算機的動態演示,能夠在很大程度上彌補傳統教學方式在直觀感、立體感和動態感等方面的不足,從而實現精講,講清概念,理解概念。
例如,在《三角形的面積》教學時,可以利用已有的《求三角形的面積》課件,用PPT動畫的形式通過“變色”“閃爍”“移動”等連續的動態過程,讓學生清楚地觀察出拼成的平行四邊形是由兩個三角形組成的,每個三角形的面積是平行四邊形面積的[12],使學生弄清了平行四邊形與三角形的關系,理解了為什么能化三角形為平行四邊形的道理,從而切實掌握了三角形面積公式的知識。
這樣恰到好處的動畫演示,對幫助學生建立正確的空間觀念,弄清正方體、長方體、圓柱體的特點及其表面積公式的由來起到了傳統教學方式所不能替代的作用,使學生順利地理解概念,大大提高了教學效率,培養了學生的空間想象能力。
三、 巧用信息技術,深入地鞏固、辨析概念
在小學數學概念中,有些概念比較相似或接近,學生常常因為沒有理解概念的本質而混淆。此時如果我們能夠通過多媒體設計一些對比的教學活動,通過直觀的觀察和啟發思考,就可以使學生認識它們之間的聯系和區別,從而鞏固加深對概念的理解。
如,在教學“直線”和“線段”這一對概念時,我們可以運用多媒體課件首先顯示一條直線,用flas的形式進行延長演示,學生就有了更直觀深入的理解,然后再利用變色、閃爍的效果在直線的某一部分上點上兩點,并指出兩點間的一段就是線段,它的長度可以度量,從而引導學生通過觀察、對比和分析,深刻理解“直線”和“線段”的概念及其聯系和區別。
四、 巧用信息技術,恰當地拓展、深化概念
學生掌握某一概念后,并不等于概念教學的結束。作為數學教師,我們要用發展的眼光看待概念的教與學,適當地拓展、深化概念。教學中,教師可以借助信息技術打破時空的局限,利用豐富的學習資源,有意識地讓學生自己去查閱相關資料,不僅能豐富學生對概念的了解,拓展、深化概念,而且能提高學生自主探求知識的能力及搜集和處理信息的能力。
例如,在《軸對稱圖形》教學中,學生理解了“軸對稱圖形”的概念和特征后,教師可以啟發學生,要求學生繪出一個或幾個軸對稱圖形。學生根據所學概念的特征,利用信息技術,在“幾何畫板”中自由創作。有的學生直接用鼠標拖出一個三角形,然后對其進行復制、旋轉,再移到一起;有的學生拖出一個長方形,再拖出一個等腰三角形,把它們按軸對稱的要求進行組合;有的學生甚至畫出頗有創意的復雜的軸對稱圖形。
關鍵詞:有機化學 教學方法 興趣
有機化學是藥學專業的一門重要的專業基礎課程,對于生物化學、藥物化學、藥物分析、化學制藥技術等后續課程的學習具有重要作用。我院藥學專業的學生,他們大多數高中學的是文科,所以對于中學所學的有機化學的知識已經所剩無幾,故他們的理解能力就比較差,基礎知識也很薄弱,這給學生的學習帶來一定的難度,容易導致學生失去學習興趣。那么,怎樣調動他們的學習積極性,將這些基礎課程真正學扎實,就成為我們教師的主要任務。通過幾年來講授有機化學課程,我深刻認識到,培養學生對所學課程的興趣是教學中的一個重要環節,也是學生學好本門課程的關鍵。
為此,我在這方面進行了一些嘗試,并取得了一定的成效。愛因斯坦曾經說過“對于一切來說,只有興趣才是最好的教師”。如果學生對所學的內容產生了興趣,他就會以積極、科學的態度,頑強的毅力,克服一切困難,去主動地學習和掌握知識,并且會從中感到愉快、喜悅和滿足。然而,興趣并不是先天就有的,更重要的是靠后天的引導、教育和培養。我努力從以下兩個方面注意培養學生學習有機化學的興趣。
1.直接興趣的培養:
直接興趣,指學習活動本身吸引人,學生對有機化學有一個全面系統的認識,是激發學習興趣的前提。有機化學可以從基本概念、有機化學與藥物的關系等方面讓學生全面了解掌握學科的理論體系和發展脈絡,深入展現有機化學自身蘊含的美,通過審美而培養興趣。
1.1深入淺出的講授基本概念
人的思維形式分為概念(人腦反映事物本質的思維形式)、判斷(確定概念與概念之間的關系)、推理(從一個或幾個已知的判斷出發推出另一個新判斷)。概念是思維的基本單位,所以要建構成完整的知識體系必須以概念為基石。有機化學的概念有的是高度抽象出來的。如有機化學緒論部分有許多基本的概念,如共價鍵類型中的σ建、π鍵;同分異構現象、有機化合物的反應類型中的均裂、異裂、親電反應、親核反應、重排反應等。如在講解共價鍵類型中的σ建、π鍵時,不僅讓學生了解σ建、π鍵的定義,還應讓學生知道σ建、π鍵這兩種共價鍵是有機化合物結構中的主要化學鍵,對有機物的化學性質起著至關重要的決定性作用,所以必須要區分清楚二者成鍵時原子軌道的重疊方式。學生只有較好地掌握有機化學基本概念之后,才可以通過分析、綜合、抽象、慨括、分類、類比等心智操作構建完整的理論體系,才可能進行判斷、推理,從而迸發學習興趣。
1.2有機化學與藥物的關系
藥物是用于治療、預防和診斷疾病所用化學物質的總稱。目前臨床上使用的藥物主要是化學藥物,而化學藥物絕大多數是化學合成的,有些來源于天然物或微生物的藥物,現在也可以用化學合成的方法制得,如在講解緒論中有機化學與藥物的關系時,我就特意向學生講解了臨床上用到的嗎啡、可卡因、奎寧、阿托品等雖然最初都是從天然植物中分離出來的有效成分,但通過對它們有效成分的研究可以精確地測定其理化性質和化學結構,從而可以大量進行化學合成制備。在這些化學藥物中有機化合物所占比例很大,而且多半是一些結構復雜的有機化合物,還向學生講到對這些化學藥物的認識就離不開有機化學的知識。例如,一個中草藥有效成分的研究,要經過提取、純化、結構測定、人工合成等步驟,所有這些程序都需要有機化學的知識;化學藥品合成路線選擇更是離不開有機化合物的反應,只有熟悉了有機化學反應的特點,經過相互的比較,才能選擇出合理的路線。此外的后續專業課程中將進行的藥物的鑒定、藥物的保存、藥物的制劑生產等,都必須通曉藥物的理化性質。學生只有了解了有機化學與藥物的關系后,要想學好后續的專業課,就必須先學好有機化學,這樣就能激發學生濃厚的學習興趣。
2.間接興趣的培養
間接興趣是與學習的結果密切關聯的,也就是說當學生對學習內容本身并不感興趣,但他又意識到學習的結果對他具有重要意義的時候,他就會自覺地堅持學習。直接興趣和間接興趣在活動中可以相互轉化的。教師可以從有機化學學習的結構著手,從培養學生間接興趣出發培養學生的直接興趣。
2.1重點講授有機物的結構和性質
有機物的理化性質是由其結構決定的。有機物結構往往很復雜,種類繁多,學生不容易掌握,易產生厭學情緒。在教學過程中應以有機物的化學結構為中心來展開教學,要求學生掌握有機物的結構特點即找出有機物的官能團,以結構為中心: ①講解命名 ②根據結構中的官能團講解其理化性質 ③講解其在藥物保存及合成中的應用。如羰基化合物的命名,醛、酮都屬于羰基化合物,雖然它們都含有羰基官能團,但醛類化合物中的羰基碳一端必須連接氫原子稱為醛基,而酮類化合物中的羰基碳兩端都必須連接烴基稱為酮基,所以在命名含羰基的化合物時要先判斷結構中的特征官能團是醛基還是酮基,這樣才能正確的命名。而且醛、酮結構中雖都是羰基但由于其特征官能團不同,它們的理化性質有不同之處。特征官能團不僅決定有機化合物的性質,在藥物中也決定藥物的理化性質,決定藥物的鑒定、藥物的存放、配伍等,如羧酸衍生物中的碳酸衍生物,碳酸衍生物包括脲、丙二酰脲、胍。其中丙二酰脲具有雙縮脲的結構(-CONHCONHCO-),我就提到了鎮靜催眠藥巴比妥類藥物也具有丙二酰脲結構,所以巴比妥類藥物易水解,在水溶液中存在酮式-烯醇式互變異構,故顯弱酸性,臨床上常用其鈉鹽,其水溶性的鈉鹽可與銀等重金屬離子形成難溶鹽,與吡啶-硫酸銅溶液作用生成紫色絡合物,同樣這一結構特征決定了其鈉鹽水溶液顯堿性,在臨床使用中是不能與酸性藥物配伍使用的。根據有機物的化學結構,找到合適的切入點,串聯成知識鏈,再結合后續專業課程中將要涉及到的知識點,進行講解,有助于學生很好的掌握有機物的骨架,同時也對后續藥物化學中有關藥物的結構有了一定的了解,對學好有機化學起到了關鍵作用。
2.2及時真誠地贊賞學生
根據教育心理學家分析:凡在一定情境中引起滿意之感的動作會和該情景發生聯系,結果是再遇到此情景時這一動作會更易出現。在學習中,學生獲得贊賞就會產生愉快的心情。這種情景反復發生,學習和愉快的情緒就會建立起穩定的聯結,也就會形成越學越有興趣,越有興趣就越想學良性循環。我在有機化學的教學中就經常刻意去發現學生學習中所取得的些許成績,并及時的給予表揚和認可,漸漸地,這些學生為了得到社會的承認和贊賞就會專心致志地學習,并把學習看著是一種樂趣。為此,作為一名教師,在教學工作中首先要真誠、真實地理解學生。教師不能高高在上,要到學生中去,要善于發現學生的出色之處,盡可能地給他們提供成功的機會,對他們的點滴進步給與激勵。學生在與課程的接觸中,時刻用他們特有的眼光去理解和體驗課程,并經常創造出鮮活的、出人意料的想法,對此教師要給予真誠、真實的贊賞,以激發學生的學習興趣。從信息論和控制論角度看,沒有及時的反饋就不能激發成就需要。學生學習的情況需要教師及時地給予恰當評價,以強化學生學習的興趣,并及時矯正學習中出現的偏差。教師既要注意課堂上及時贊賞評價,也要注意及時對平時的作業、測試、試驗等情況給予贊賞評價。使贊賞與評價、指導相結合,從分發揮信息反饋的診斷、指導和激勵作用。在這種和諧的教學氛圍中,教師可以敏感地意識到學生的進步和不足,教與學相互溝通,課堂氣氛火活躍、學習興趣濃厚。
有機化學是藥學專業的一門專業基礎課程,也是學習難度較大的一門課程。教師在教學中注意培養學生對有機化學的學習興趣,激發他們的學習熱情,讓學習和興趣相交融,這將對學生理解和掌握這門課程起到積極的作用,也為后續有關專業課程學習鋪平了道路。
參考文獻
1.《心理學導論》 黃希庭 北京:人民教育出版社,1991
關鍵詞:高中化學;有機化學;解題方法;解題技巧
有機化學是高中化學中的重要內容,也是每年高考的必考題。但是,許多同學面對有機化學題時,卻感到無從下手,表面上感覺應該會做,卻并未解答出來。究其原因,還是由于學生們的基礎知識不牢固、解題思路不正確,解題技巧不到位。所以在高中化學教學中,加強有機化學的基礎知識訓練,強化有機化學各題型的解題方法和技巧十分必要,也十分關鍵。
1.有機化學的概念及基本題型
有機化學是與無機化學相對立的一個化學名詞。簡而言之,它就是指研究有機物的化學,而有機物是指含炭元素的化合物。
有機化學主要研究有機化合物的基本性質及其轉化規律,而高中有機化學的各題型也主要是圍繞幾十種有機化合物的基本概念、基本性質、重要反應、結構特性、機理規律等而設計的。歸納起來,高中有機化學的基本題型有以下四大類:①命名與結構;②反應轉化與反應機理;③結構式推導與合成設計;④活性比較及有機化學鑒別。
2.有機化學的解題思路
高中學生已經具備了一定的思維能力,掌握了一定的思維方法。解答有機化學類的題目,就是要通過思維方法將有機化學的基礎知識轉化為問題答案,帶著疑問去思索、探究。根據有機化學的學科性質,筆者認為其解題思路主要分為三個步驟,依次遞進、層層深入(如圖1所示)。
第一是審題。從題目中獲取相關信息、收集信息,并進行分析理解和定位,將不熟悉的知識點轉化成熟悉的知識點,將概括性、抽象性的目標問題分解為若干具體的、形象的小目標問題,從而真正讀懂題目、理解題意。第二是解題。這時需要將題目中的若干小問題與所學的有機化學知識點聯系起來,提出假設,并根據所收集的信息進行正向推導、反向思維、逆向演變,用已知的概念、程序和方法來解答問題。第三便是檢查與完善。用熟知的知識、原理來檢驗前面的推斷過程是否正確,信息是否吻合,并通過畫示意圖的方式,將問題轉化為公式,補充完善答案。
圖1 有機化學的解題思路
3.有機化學各題型的解題技巧
(1)命名與結構類
高中有機化學中的這類題型主要是考察學生是否掌握有機化合物中的順式、反式、手性特征;是否了解如螺環、橋環、雜環化合物殊的母體;是否掌握了各個官能團的位次、原則、性質和有機反應條件;是否能夠根據化合物命名的結構式推斷其屬于哪一類,從而得出其母體名稱等等。
例如,在分子結構“CH3-CH=CH-CC-CF3”中,這六個碳原子是否在一條直線上和一個平面上呢?這是一道典型的有機化學命名與結構題型,解決這類題目的方法,就是要以扎實的基礎知識為后盾,對各官能團的性質理解并掌握透徹,然后分析已知條件、推導未知答案。根據題目,我們看到結構中的前面四個(CH3、CH、CH、C)碳原子在碳碳雙鍵(具有120°鍵角)的作用下,處于同一個平面;而后四個(CH、C、C、CF3)碳原子在碳碳三鍵的作用下,處于同一直線上。所以,這六個碳原子未在一條直線上,但在一個平面上。
(2)反應轉化與反應機理類
這一類題型主要考察兩個方面,一是能否根據已知反應進行分類、確定反應的方向、特殊性以及反應產物的順反式、構象的穩定性等等。二是了解有機化合物的反應原理,知道反應物與產物間的結構變化,其分子結構中的化學鍵、官能團有何變化;學會區分其反應的屬性和反應機理類型,找到反應的進攻質點、中間體、過渡態等等。
解答這類題目時,也必須要有扎實的基礎知識,要有比較地掌握有機化合物的反應現象、反應條件、反應類型和反應機理,熟知不同化合物的不同反應規則、效應及活性次序等,解題時才能做到游刃有余。比如某有機化合物的結構式為:
CH2=CH-CH2- -CHO
那么,請問該有機物是否具有加成反應和加聚反應的性質呢?解答這道題,首先我們要知道什么是加成反應、什么是加聚反應?其次,我們要學會分析和理解題目中的分子結構式,將“結構式語言”轉化成我們熟悉的語言表達;再者,要善于分析結構式中的各化學鍵、設想各官能團可能出現的變化,然后判斷其反應歸屬。這樣一來,我們就很容易得出答案。
(3)結構式推導與合成設計類
有機化學中的結構式推導題目,其題目本身就是一種思考和解題的方法。即運用流程圖的方式,將問題羅列出來;能夠列出各種化學鍵的組合、計算出結構式中的不飽和度。當然,除了正向推導,也可以采取反向推理的方法,從最簡單、最熟悉的知識點進行突破,然后假設,一步步推導、演變、排除,從而得出結論。而合成設計類題型,則是根據目標分子結構式,分析其骨架結構、所涉及的官能團、對稱性質,學會如何對結構進行分割組合,最終選擇方式合成目標化合物。
(4)活性比較及有機化學鑒別類
高中有機化學中的化合物活性比較是十分重要的,有助于學生更加清晰地了解不同化合物的性質。化合物有酸堿性、溶解性、親核性及親電性等性質。例如區分叔醇、仲醇及伯醇與鹽酸之間的反應活性。我們首先要熟記基本物質的活性次序;然后,要知道這三類化合物的異同處,區分它們的反應特征及現象;最后做出判斷。此外,還需要注意的時,在進行化合物活性比較鑒別時,要考慮吸電子基團與斥電子基團,誘導效應與共軛效應等因素對其性質的影響。這樣更有助于我們的學習和推導。
參考文獻:
[1]趙文剛.張英鋒.探析有機推斷題的解題策略[J].高中數理化,2009年第4期.
關鍵詞:有機化學;臨床醫學;教學效果
在臨床醫學專業的課程設置中,有機化學是一門重要的基礎理論課程。對有機化學知識的掌握直接為后續專業課程如生物化學、藥理學等學習奠定了理論基礎。在提高有機化學教學效果方面,值得借鑒的方法有很多[1-8]。但在實際教學中我們仍然發現,許多學生在學習有機化學時經常會出現聽不懂,聽懂了但記不住,記住了但不會做題的現象,致使學習效果不理想,進而產生一定的厭學情緒。分析原因主要有以下三個方面:一是有機化合物的種類比較多,且各種化合物官能團的結構特征也各不相同,特別是對一些立體結構的認識更是難上加難;二是每一種有機化合物通常都有不同的化學性質,致使部分同學在面對大量的有機化學反應時總感到無從下手;三是有機化學本身就屬于一門理論性較強的學科,特別是對反應機理的推導和認識,一些同學雖然花了很大功夫去死記硬背但效果甚微。針對以上問題,筆者在十年的教學實踐中一方面不斷借鑒一些成熟有效的教學方法,另一方面也積極探索嘗試一些新的教學方法和技巧,旨在為提高教學效果貢獻自己的微薄之力。
1前后對比聯系,基礎知識清晰化
有機化學學習中有兩個最基礎也是最重要的知識點———化合物的種類和命名。常見的有機化合物往往是根據官能團進行分類的。有機化合物的官能團很多,看似彼此孤立,實則聯系密切。經過前后對比不難發現學習有機化合物的順序往往也是一個組成元素逐漸增多、官能團結構逐漸復雜的一個順序。烴類有機物主要由C、H組成,包括烷烴、不飽和烴、脂環烴、芳香烴等,官能團主要和碳碳鍵(如單、雙、三鍵等)有關。醇、酚、醚類主要由C、H、O組成,官能團主要以極性的碳氧單鍵(羥基、醚氧鍵)為特征。醛、酮類仍然是由C、H、O組成,但官能團是極性的碳氧雙鍵所組成的羰基。羧酸類化合物雖然也是由C、H、O組成,但官能團卻是以碳氧單鍵和碳氧雙鍵共同組成的羧基。有機胺類物質主要由C、H、N組成,官能團主要是結構與NH3分子類似的氨基、亞氨基等。氨基酸則由C、H、O、N組成,官能團包括羧基和氨基。至于糖類及代謝中的輔酶等物質需結合雜環化合物的結構進行學習。掌握了這樣一個規律之后,學生對各類化合物的認識也就大致有了個輪廓,再學習起來也就容易一些。我校臨床醫學專業所使用的教材是由呂以仙主編、人民衛生出版社出版的《有機化學》,該教材中各類有機化合物命名在每一章中單獨進行講解,其中系統命名法是要求學生重點掌握的。由于不同化合物之間的系統命名規律完全相似,為加深學生對該知識點的理解和認識,筆者在教授烷烴類化合物時就對系統命名法進行高度概括和歸納。先將命名原則總結為三大步驟:第一步選主鏈;第二步給主鏈編號;第三步確定支鏈。除了在選主鏈和給主鏈編號時注意把握“主官能團”優先考慮這一原則之外,確定支鏈的辦法對于所有的鏈狀化合物來說基本上都是完全相同的。然后再以學生比較熟悉的烷烴、烯烴、醇等幾類化合物的命名為實例,,這樣一來,學生對命名通則的理解和認識就變得容易了。環狀化合物的命名也可以參考之。掌握了構造式的命名之后,再講到后面的順/反異構、對映異構體的命名時,重點放在構型的判斷上,再加上相應構造式的名稱就可以了。
2搭建分子模型,抽象結構形象化
在有機化學的教學中,有關碳原子的雜化類型、順反異構及對映異構等立體異構體的概念,常常會讓學生感到既枯燥又難懂。采用多媒體授課方式,雖然可以將這些抽象的概念較為生動且直觀地展現出來[9-10],但對于一些空間思維較差的同學來說理解起來總還是有難度。故而可以考慮使用傳統的教學工具———球棍模型,再借助問題教學法[11]進行輔助教學。例如,在講解對映異構現象時,可以分成以下幾個步驟進行:(1)讓學生分成幾個小組自己動手搭建2-丁醇分子的球棍模型(見圖1,結構式1),再任意互換2-位碳上的兩個基團后又得到一個2-丁醇的分子模型(結構式2),此時讓學生思考這兩個分子模型是否完全相同?能否完全重合?當學生發現這兩個看似相同的分子模型不能完全重合時,及時向學生強調這是一種立體異構現象,結果表明結構式1和結構式2為不同的化合物;(2)使用完全相同的辦法引導學生搭建2-丙醇的分子模型,根據2-丁醇和2-丙醇分子結構之間的差異引出“手性碳原子”的概念;(3)引導學生將結構式2在豎直方向沿著底平面旋轉180°,這樣得到的結構式3和結構式2實則為同一種化合物,然而結構式3和結構式1明顯具有相互照鏡子的關系,這種分子就稱為“手性分子”,結構式1和結構式3之間互稱為“對映異構體”。經過這樣一步一步動手搭建模型,同學們不但對這種立體結構有了一定的認識,而且對其中所涉及到的基本概念也會理解比較透徹。在建立了對映異構體的概念之后,再利用多媒體教具對2-丁醇的球棍模型進行投影,并根據課本上的要求按“橫前豎后”的原則引出Ficsher投影式的書寫要點,引導學生順利地將立體結構向平面式進行轉化。最后,利用前面所搭建的兩種不能重合的2-丁醇分子模型,講解“方向盤法”所確定的R/S構型。對有興趣的同學還可根據立體構型和Ficsher投影式之間的轉換關系,總結直接利用Ficsher投影式判斷R/S構型的方法。這樣逐步引導學生充分利用手中的分子模型,從簡單到復雜,環環相扣,在掌握與對映異構相關的基本概念的同時,也對這種立體異構體的特征留下了深刻的印象。
3緊扣結構特征,化學性質生動化
有機化學課程的學習重點就是掌握各類有機化合物的結構特征和性質特點,由于有機化合物種類繁多,各類化合物的性質又各不相同,因此學生在學習有機化學時總感到內容多、共性少,既難學又難記。如果我們在重點分析官能團的結構特征之后能因勢利導,讓學生嘗試自己根據官能團的結構特征推斷這類化合物可能表現出來的化學性質,將會有利于學生對各類有機化合物化學性質的記憶。比如在講有機胺類物質這一章的內容時,首先以大家熟悉的氨分子結構特征(三角錐型)為例,當氨分子中的氫不同程度被烴基取代之后就得到不同結構的伯、仲、叔胺,而這種取代并沒有破壞氮原子本身所含有的孤對電子,由此讓學生對此類化合物的化學性質進行簡單的推理:(1)按照路易斯(Lewis)酸堿理論,孤對電子將賦予胺類物質堿性,而氮原子上所連接的取代基必將會影響到其供電子性,即堿性強弱;(2)孤對電子的存在使胺類物質具備了親核試劑的結構特征,可以與鹵代烴、酰鹵、酸酐、酯等發生親核取代反應;(3)當氮原子上連接有苯環時,會發生p-π共軛效應,使苯環電子云密度增加,有利于苯環上親電取代反應的進行。這樣先通過簡單的推理,使學生對胺類化合物的化學性質有一個大致的認識,然后再進行具體講解學生就比較容易接受了。在有機化學的學習中,對反應機理的理解也是學生普遍遇到的難題。對于臨床醫學專業學生,教材中所涉及的反應機理都只是進行簡單的推理[12],即使這樣,大部分學生還是搞不清“親電”和“親核”是怎么回事。經過多年的實踐教學,筆者在講解反應機理時,首先會引導學生觀察此類化合物官能團的結構特征可能會引起什么反應?如果反應可能帶來什么產物?接著給學生重點介紹一些實驗事實,根據實驗事實再引導學生分析具體反應過程。比如,在講苯環的親電取代反應時,先讓學生根據苯環上碳原子的sp2雜化特征判斷出苯環存在共軛效應,共軛大π鍵的存在使環平面上下都有密度較大的電子云分布。而外界試劑在進攻這樣的“富”電子結構時勢必是“親電”的過程,再加上苯環共軛結構的穩定性,最可能發生的就是取代氫的反應。所以苯環上發生的化學反應從機理上來說是親電取代反應。這樣通過擺事實,講道理的方法引導學生自己進行合理的推斷,加深其對化學性質和反應機理的理解和認識非常有幫助。
4理論聯系醫學,授課內容趣味化
我校為臨床醫學等醫學相關專業所開設的有機化學通常都安排在大學一年級第二學期,對于接觸醫學專業課較少的一年級學生來說,還意識不到學習有機化學的重要性,這也是他們在思想上對有機化學學習不夠重視的主要原因。筆者在平時的授課中,一般會利用上緒論課的時間向學生介紹有機化學與人體疾病、遺傳變異等的密切聯系,以及有機化學與醫學、分子生物學之間的相互影響、促進和發展,激發學生從專業的角度對有機化學有個較為客觀的認識。在學習各類有機化合物時,遇到與醫藥關系密切的結構就適當進行展開,拓寬學生的知識面。比如在講到順反構型時,以臨床上廣泛使用的己烯雌酚為例,其反式構型與天然激素分子相似,具有較強活性,可用于對某些婦科疾病的治療;而順式構型卻因為藥效低而不能藥用。在講到羧酸的酸性時,以早期臨床上普遍使用的抗生素青霉素為例,先將青霉素的結構呈現給學生,然后讓他們思考青霉素為什么常常是以鈉鹽或鉀鹽的形式存在?等同學們發現是利用其羧基成鹽的性質改變溶解性時,又進一步提問學生為什么做成粉針劑現配現用,而不是直接做成注射劑?引導學生發現結構中的四元環,這樣又把前面所學習過的小環不穩定性復習了一遍。除此之外,平時還可以通過網絡資源或和專業課教師多交流,也可以多讀一些與醫學基礎相關的書籍,積累與有機化學相關的基本醫學知識,在教學中將有機化學內容與醫學知識相互融會貫通。這樣的教學方式,不但可以達到增加學生對有機化學學習興趣的效果,同時還能充分讓學生認識到有機化學與醫學之間的緊密聯系,從思想上重視有機化學。兩者相互促進,共同提高學生的學習效率。每當看到學生一臉恍然大悟的表情,以及逐漸露出的笑臉,作為老師也會感到收獲滿滿。總之,有機化學教學是一個長久的、不斷探索、不斷進步的過程,以上所談到的幾點僅僅是筆者在多年教學實踐中的一點經驗和總結,對激發學生的學習積極性和提高教學效果均有一定的幫助。在今后的教學實踐中我們還需不斷努力,改進教學,為培養高質量的醫藥衛生人才打下堅實的基礎。
參考文獻
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關鍵詞: 有機化學;能力;幫助
中圖分類號: G427 文獻標識碼: A 文章編號: 1992-7711(2013)22-077-1
有機化學學科的特點是:有機化合物結構的多樣性,轉化的復雜性,實驗的繁瑣性,應用性強。從具體到抽象、從微觀到宏觀、從本質到現象、從直觀到理論和規律,需要記憶的東西與其他學科相比較多且難,這對學生學好有機化學提出了很高的能力要求。
針對有機化學系統性很強,知識網絡清晰和靈活性較大等諸多特點,筆者經過幾年的教學經驗總結,認為學生在有機化學模塊的學習過程中,需要具備觀察能力、知識建構能力、實驗能力和解決實際問題的能力等諸多能力,注重這些能力的培養可以幫助學生在學習有機化學時收到事半功倍的效果。
一、觀察能力
有機物的結構變化多樣,在有機化學教學中,為了更好地再現有機物的豐富的空間結構,出現了大量的有機結構模型,比如甲烷、乙烯、乙炔、苯、甲醛等常見有機物的結構模型,學生需要仔細觀察這些模型,從而理解一些特殊的空間構型,再如,在講到立體異構時,需要讓學生親手搭建模型,進而仔細觀察,才能更為深刻地理解立體異構是怎么回事。但是,還有很多有機物的結構式是沒有模型可以參考的,這個時候需要學生能夠對寫出的結構式進行觀察,并想象其應有的空間構型,這就對學生的觀察能力提出了更高的要求。同時有機化學的實驗相對比較復雜,這就要求學生對實驗裝置以及不同條件下可能產生的不同實驗結果進行細致入微的觀察才能歸納出準確到位的實驗結論。
在有機化學課堂教學中對學生觀察能力的培養應該是潛移默化的,要讓學生對被觀察的事物有濃厚的興趣,并要善于觀察,具體應做到以下幾點:首先對于每次觀察的目的要明確,重點突出,盡量能做到觀察敏銳、快速和細致;其次要具備從宏觀觀察折射到到微觀想象的能力,例如要能把擺在面前的“死”的分子立體模型“活”化;再次要能夠去粗取精,去偽存真和比較鑒別,并能對觀察到的宏觀現象進行分析、綜合和概括,并總結出一些相對應的結論,還要會用較為簡煉的語言描述一些記憶方法和規律。
二、實驗能力
《普通高中化學課程標準(實驗)》中明確指出,化學實驗對全面提高學生的科學素養有著極為重要的作用,有助于激發學生學習化學的興趣,幫助學生理解和掌握化學知識和技能,啟迪學生的科學思維,培養學生的科學態度和價值觀。由此可見,學生在《有機化學基礎》模塊的學習過程中要注意分析教材中實驗的內涵及其操作,當學生看到具體的實驗現象時,對有些知識的理解不再是抽象的,而是實實在在的。學生通過實驗的研究,既有利于他們對概念的理解,又有助于學生學習興趣的提高。
同時,新教材變演示實驗為“活動與探究”,這相比較過去的教師演示實驗而言,學生的參與性增加了,教師給學生提供一定的實驗用品,引導學生根據所學知識,獨立設計實驗方案對問題進行探究,即變驗證性實驗為探究性實驗。例如有機化學教材中有關醇、酚的性質實驗,原來學生只需“按方抓藥”不用做過多的思考,這樣的結果是學生的主動性和創造性根本得不到發揮,因此,我們有必要引導學生將部分性質實驗改變為探究性實驗。可以說,學生提出的方案越多,思考的角度就越廣,思維就越深刻。與此同時,學生經過交流討論,碰撞出許多創造性思維的火花,不僅給學生增加了活動的機會,讓學生親歷實驗操作的過程,而且還讓學生體驗了科學探究的方法,更能培養學生科學探究的能力。有機化學實驗的繁瑣性要求學生具備較強的實驗理解能力和動手能力。
三、知識建構能力
有機化合物轉化的復雜性就要求學生要有很強的建構知識結構的能力。一門學科理想的認知結構理應是一個充滿層次感的金字塔結構,包括范圍最大的那些概念位于金字塔的頂點,它們容納了那些概括性越來越低的一些事實材料。學生自身具備的有關某一學科的認知結構雖然與教材結構是不完全相同的,但主要是由教材結構轉化而來的。對于高中有機化學來說,學生應該建立的認知結構是以有機物的分類(即官能團)為基本框架,以各種官能團的相互轉化為橫向線索的,同時適當的穿插一些陳述性的材料,比如有機化學的發展史、有機化合物的類型和特性等。教學中有效地進行知識組塊能夠梳理知識,使知識網絡化、系統化,這就是具體的良好認知結構的構建。所謂建模,就是建立模型,即建立知識模塊一知識的組織。
關鍵詞:有機化學教學;綠色化學;研究
“綠色化學”是化學界提出來的一種新觀念,主要特點就是經濟性和環保性,既要做到充分利用資源,同時又要實現“零排放”,不對環境產生任何污染[1]。將綠色化學滲透到有機化學教學中,在拓寬學生視野、知識面的基礎上還能使學生樹立環保意識。本文從有機化學教育中滲透綠色化學教育的重要意義著手,針對具體的滲透方法展開詳細的論述。
一有機化學教學中滲透綠色化學教育的重要意義
隨著經濟的快速發展和生活水平的逐步提高,當前社會環境污染問題越來越嚴重,人們對于綠色生活的呼聲也越來越高。在這種背景下,綠色教育也受到了社會、學校以及各級政府的重視,當前開展綠色教育的高校數量也在與日俱增,有機化學教學中也逐漸開始滲透綠色化學教育[2]。高校肩負著培養人才的重任,在培養目標上要以創新型、實用性人才為主,并且培養出來的人才要有可持續發展觀念,不僅要處理好人與人之間的關系,還要處理好人與自然之間的關系,能夠運用科學技術等手段使人和自然和諧相處。當前高校存在課時短、任務重等特點,這些特點導致綠色化學很難作為一門專業的獨立學科開進行教學。而有機化學是公共基礎課,在高校的開課面比較廣,將綠色化學滲透到有機化學課程之中具有可行性和現實意義。這樣不僅可以豐富有機化學教學內容,還能降低學生的學習負擔。化學老師在進行有機化學教學的時候,若是涉及到了綠色化學內容,可以進行針對性講解,并且適當加深和更新知識內容并對學生的思維進行拓展。在化學教學課堂上引用實例進行講解,不僅可以拓寬學生的視野和知識面,還能使化學教學內容活潑、生動、有趣,學生在不知不覺中接受了綠色化學教育。這種滲透式的教學方法,既不會造成課時緊張,又激發了學生的學習興趣,一舉兩得。
二有機化學教學中進行綠色化學教育的策略
(一)加強化學教材的建設
教材是教學的根本,也是學生學習的主要資料。在有機化學教學中進行綠色化學教學,首先要從教材著手。前文中也已經提到,在當前高校課時原本就緊張的情況下,單獨開設一門綠色化學專業不切實際,化學老師進行有機化學教學的時候,在涉及到綠色化學教育內容時可以針對這部分內容進行深入講解,因此,加強教材的建設應當作為滲透教學的第一步驟。“綠色化學”是化學界提出來的一個新觀念,這個領域的發展時間并不長,綠色化學的內容在化學教材中并未做具體詳細的闡述,很多有關于綠色化學的內容都并未在教材中突出來。因此,在有機化學教學中進行綠色化學教育,第一步就是調整化學教材。遵循綠色化學基本原則并以此為出發點,更新和選擇一些與綠色化學有關并且具有時代性的化學內容,例如洗滌劑無磷化、汽油無鉛化等,采用新技術和新試劑開發環境友好工藝[3]。舉個簡單的例子,在化學教材中,有一節內容是介紹烴類烷基化反反應,在這類反應中使用的催化劑一般是三氯化鋁和氫氟酸,這些催化劑屬于液體酸類,具有較強的腐蝕性,能夠腐蝕相關的化學設備,并且還會污染環境,對人體也有一定的危害。為了保護環境,降低污染和對人體的危害,近年來,國內外都在對新型催化劑進行研究,從超強酸、雜多酸以及分子篩等新型催化材料中對烴類烷基化反應的催化劑進行探索,并且已經取得的一定的成果。其中用生產線性烷基苯催化劑代替傳統的氫氟酸催化劑,可以有效降低環境污染,改善環境,目前已經實現工業化。還有一種乙苯液相烴化技術在化學界也引起了高度的關注,這種技術來自于新型分子篩催化劑,這種催化劑具有很高的選擇性,催化的壽命比較長,而且乙苯質量回收率比較高,據資料顯示,已經超過99.6%。類似這樣的綠色化學研究,將其整合到化學教材之中,就可以讓學生對綠色化學有了更清楚的認識,而不是僅僅停留在表面的認知上。化學老師在進行有機化學教學的時候,涉及到了這方面的內容,可以進行深入分析,讓學生了解到當前綠色化學的最新發展和最新成果,并且知道了新的應用方法和應用材料。除此之外,還可以在將綠色化學的一些基本原則等以專題化形式納入到化學教材的后面,豐富教材的內容。在教材的整改和編寫中,要實現教材內容由傳統化學到綠色化學的轉變,但是不能對傳統的化學采用完全否定的態度,而是采取“取其精華去其糟粕”的調整思想,將綠色化學中概念、原理和新思維有效凸現出來。
(二)精簡課堂教學內容
教學內容是決定課堂教學效率的關鍵因素之一。有機化學在高校無論是一門公共課還是一門基礎課,教材的篇幅和學時都會受到了一定的限制,化學老師在進行有機化學教學的時候滲透綠色化學教學,面臨著諸多挑戰和難以克服的困難。因此,化學老師要選擇合適的教學內容,并結合學生的專業,對化學教學內容作適當的調整,即精簡教學內容,讓學生學習到的化學知識都是有用的,能夠和專業其他學科實現有效整合。例如,園林專業或者農學專業的有機化學教學,農藥是有機化學中的重點教學內容,農業與園林和農學都是息息相關,因此老師可以將關注點放在這一方面,并在這方面教學中滲透綠色化學教育,對農藥知識進行深入分析。農藥的發展過程就是不斷降低副作用、提高藥效的過程。例如艾氏劑、六六六,這種毒藥的毒性可以不斷累積,內吸磷,這種毒藥有嚴重的急性毒性,還有二溴路丙烷、殺蟲脒等,這類毒藥有致癌作用。這些毒藥具有多樣性,而且在殺蟲方面也有一定的成效,但是對環境造成了嚴重的污染,對人體也有很大的危害,在全世界范圍內,已經被先后禁用。隨著科學技術的不斷發展,近十幾年,人們對于新型農藥的研究步伐也在不斷加快,并且取得了一定的成效。有一些生物活性很高的農藥,在殺毒的時候只是針對靶標,而對于非靶標的生物基本無害無毒,還有一些除草劑和殺菌劑等,也具有特別的作用機制,此外還有一些昆蟲生長調節劑,都是新型的農藥品種,這些新研發的農藥和試劑,既起到了殺菌殺蟲的目的,又無害于環境和人體。除此之外,化學防治概念也在最近幾年得到了重視,以前人們對于有害生物,采取消滅和殺害的態度,而現在更多的采取是控制措施,隨著綠色化學的研究發展,化學農藥也逐漸成為綠色農藥,可以被直接應用在綠色植物和相關的綠色農產品上。除了園林和農學專業,還有很多專業也涉及到有機化學教學,老師在教學有家化學教學的時候,要結合學生的專業實際情況對綠色化學教育內容選擇性滲透。還有一些專業的學生,例如獸醫、食品等,這些專業的學生很少涉及到這方面的知識,化學老師在教學過程中可以適當減少綠色化學的教學內容,采取少講或者不講的方式。對教學內容進行精簡,既可以讓學生學習到有用的知識,又節約了教學時間,提高了教學效率。
(三)采用合適的教學方式
教學方式在很大程度上決定了課堂教學質量,在有機化學教學中滲透綠色化學教學,適合采用誘導式和啟發式教學方式。當前的教育是以素質教育為主,老師不能采用傳統的灌輸式教學方式對學生進行教學,而應該將啟發學生思維作為主要的教學目標,對學生的思維進行啟發,指導學生自主探索,發現問題并解決問題,從而加深對綠色化學的認識。例如,在講解“原子利用率”這個綠色化學概念的時候,老師可以適當引入兩個案例,一個是利用現代催化氧化法制取環氧乙烷,還有一個是利用氯乙醇法制取環氧乙烷,通過讓學生比較這兩種方法制取環氧乙烷的優勢和劣勢,指導學生掌握“原子利用率”的基本概念。在講解類似酯縮合等縮合反應以及狄艾反應等加成反應時,化學老師可以讓學生對原子利用率進行計算,加深學生對“原子利用率”的理解,并學會用這一新型概念去體會有機合成中不同反應的環保意義和經濟價值。
(四)充分利用多媒體教學資源
相對于傳統的板書教書,多媒體教學擁有更多的教學優勢,化學老師可以利用投影儀和計算機等現代教學設備在課堂上進行教學,與傳統的黑板加粉筆相比,這種利用多媒體進行教學的方式能夠在同樣的時間內給學生傳遞更多的知識點,有效緩解高校課時緊的問題。除此之外,采用多媒體進行教學,可以將抽象的化學知識以圖片、視頻等方式立體化展現給學生,加強學生的理解,幫助學生快速消化,還能激發學生的學習興趣和學習積極性。
關鍵詞:有機化學 教學過程 中醫藥院校
中圖分類號:G642 文獻標識碼:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.23.129
有機化學是各中醫藥院校中醫中藥學等專業的一門重要的專業基礎課,也是大一學生的一門必修課,它為以后藥物分析、藥物化學、中藥化學等專業課的學習奠定了基礎。同時在有機化學的學習過程中,學生又要盡快適應大學老師的教學方法,并掌握大學課程的學習方法,因此教師在教授課本知識時,還要不斷地給予學生學習方法、技能等方面的指導。筆者結合自身的教學實踐,談談對有機化學的教學體會。
1 緊扣教學大綱,勾勒教學內容的框架結構
在中學時學生已經學過了化學,到了大學化學有了更為詳細的分科,有機化學主要學習什么,針對這些問題,筆者在講解緒論時特意安排了一節課,根據大綱分析有機化學主要內容的框架結構及各章節的編排。將基本框架介紹給學生,讓他們做到心中有數,思路清晰。
2 授課過程條理清楚,重點突出,注意與中學內容的銜接
第一,授課過程條理清楚,重點突出,不必機械地按照教材講解。我院各專業基本上理論課為72學時,要想在這么短的時間內講完有機化學,并使學生接受和掌握,教師必須合理安排課時,對課本內容作必要的刪減,對中學已學過和對以后的學習影響不大,或者在以后的其他課程中還會重點學習的內容可作簡要介紹。
第二,設計教學過程應注意與中學教材的銜接。大學化學是對中學化學的拓展和深化,在學習過程中,加強引導學生的學習。
第三,注意學生課堂反應,及時歸納總結課堂內容。中學時教師講課速度很慢,往往一頁內容講好幾節課,而且還會反復復習,大學教師講課速度快,一節課能講好幾頁,而且不一定按照課本上講,沒有預習的學生根本不知道教師講到哪兒了,講的什么內容,有些學生上課忙于記筆記,不聽教師講解。因此教師應該及時注意學生的課堂反應,提醒學生課前預習,講課內容的起止頁碼,只需對書上沒有的、教師重點講解的內容才要作筆記,課堂上要盡量理解講課內容。大學有機化學一節課的信息量大,知識面廣,因此教師對授課內容應及時歸納總結,還可布置相關作業督促學生課后及時復習,讓學生做到掌握知識時條理清楚,重點突出,難點突破。
3 運用靈活多樣的教學方法,調動學生學習興趣
第一,使用多媒體教學,使教學過程生動形象。特別是對于原子結構和分子結構這部分內容,以往常利用平面圖形和實物模型來講解,平面圖形過于呆板,在大教室運用實物模型后面的學生看不清楚,且它們體現不出電子的激發、原子軌道的雜化、形成分子軌道的動態過程。我們借助Flas放映三維立體圖片的動態變化過程,能將抽象的概念具體化,利于學生理解。
第二,將理論講授與學生實驗相結合,引導學生從實驗現象了解和鞏固理論知識。比如學生通過性質實驗,加深對有機化合物結構和性質的認識。
第三,采用啟發式、討論式教學法,集中學生注意力,激發學生學習興趣。思源于疑,提出問題是促進學生思維活動的有效方法,提出的問題既要注重與舊知識的聯系,又要能啟發引導學生掌握新知識。層層深入,可讓學生獨立思考一段時間后互相討論,相互啟發,加深印象,那么在教師講解后學生就能更好、更深刻地掌握這部分內容。
4 培養大學生創造性思維的能力和綜合分析的能力
教學是一個創造過程。前蘇聯教育家蘇霍姆林斯基指出:“教學是人與人心靈上的最微妙的相互接觸”。教學, 絕不是簡單的知識傳授, 而是一個創造過程。在教學過程中為學生創造良好的思維條件, 對培養學生的創造能力有著十分重要的現實意義。首先, 讓學生學好基礎知識, 對一些基本定律和基本概念, 注意由淺入深, 循序漸進, 層層分析, 使學生對所學的知識有深刻的理解。其次, 集中精力弄清基本概念、命名、反應、性質的來龍去脈, 掌握系統的知識。在教學中注意抓重點和關鍵以及不易理解的內容, 刪除陳舊內容, 將學生能夠看懂的內容略講, 甚至不講。第三, 在講授基本理論的同時, 盡量穿插一些有機化學的最新進展, 包括藥物、環境、生物等各個領域中的新成果、新進展, 教師在教學中跳出書本的限制, 注重學生思維的開拓與能力的訓練, 將學生的思維由課堂向課外延伸。這樣, 不僅可以活躍學生學習氣氛, 調動學生的積極性, 而且可以鼓勵學生不受老師慣性思維的影響。
5 關心學生,時常與學生溝通
愛心是每個教師必備的教育素質,平等對待每個學生是教師的職業道德。某著名教育家曾說過:“教育之沒有情感,沒有愛,如同池塘里沒有水一樣,沒有水就不能成為池塘,沒有愛就沒有教育”。學生也常常會“親其師而重其課”,可見教師平易近人,言談文明,關心學生,平等待人,才能形成一個輕松、和諧的氛圍。特別是對于高中沒有選修化學的學生,他們本來基礎就比一般學生薄弱,對學習有機化學感到無從下手,缺乏信心,而如果大一時沒有打好基礎,沒有掌握學習化學的方法,往往會在以后的學習中造成“逢化學必不過”的局面。所以對他們教師應該更加關心,增加答疑時間,耐心、細致地解答他們的問題,幫助他們樹立信心,尋找適合自己的學習方法。
總之,在有機化學教學過程中教師不僅要認真學習,提高自身素質,充分備課,做到教授知識條理清楚,重點突出,難點突破;還要不斷探求新的、適合中醫藥院校學生的教學方法,提高課堂教學效果;更要注重與學生的情感交流,建立良好的師生關系。
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關鍵詞:高校;有機化學教育;理論;實踐;結合
高校是社會各行業專業人才培養的搖籃,鑒于現代科學技術的快速升級、發展,特別是社會各行業對專業人才素質要求的不斷提高,幾乎所有高校都在探索如何更好的結合本校所開設專業特點,采取有效措施提高本校的辦學質量和教學水平,旨在培養出滿足社會發展要求的高素質專業人才。為此,筆者結合工作實際,欲對高校有機化學教育問題進行專門探討。雖然近些年來關于高校有機化學教育教學體系、內容改革的研究在不斷增多,也取得了令人可喜的研究成果,但是仍然存在著種種問題,制約著我國高校有機化學教育教學質量、水平的提高,其中一個重要問題就是有機化學理論教學與實踐教學的嚴重分離,可謂是理論與實踐“兩張皮”;為了更好促進高校有機化學教育教學質量的提高,筆者在總結當前我國高校有機化學教育理論與實踐“結合”現狀基礎上,探索性提出幾條有效改進措施與建議。
1我國高校有機化學教育理論與實踐“結合”的現狀
理論與實踐相結合是最為重要的教育教學原則之一;對于高校有機化學理論教學來說,其有必要與相關實驗教學、實踐教學及專業實習結合起來,旨在對有機化學教育進行整體優化;對于高校有機化學實踐教學來說,其離不開有機化學理論的指導,同時它也使那些相對抽象、難懂的理論知識變得更加具體、可操作,從而有利于學生盡快掌握;總之,理論與實踐相結合既是高校有機化學教育需要堅持的基本原則,也是提高教育教學質量的有效方法。從當前我國高校有機化學教育現狀來說,主要存在著兩種理論與實踐相分離傾向;一種傾向是部分高校有機化學教育過于重視基本理論教學,即重視有機化學概念、原理、定律等基本理論知識的教學,對有機化學實驗、實踐,乃至實習重視不足,甚至可以說忽略不見,這種傾向是非常不利于學生專業素質提高和全面發展的;另一種傾向是部分高校過于重視有機化學實驗操作專業實習,對學生應該掌握的有機化學基本理論的教學重視不足,甚至片面認為學生只要會操作、能工作就行,沒有必要掌握其深層次的原理,這就傾向雖然能夠使學生獲得較高水平的化學專業操作技能,但是從長遠看是非常不利于學生專業發展的。總體來說,上述兩種傾向都非常不利于培養學生理論與實踐相結合的專業學習態度,更不利于有機化學教學質量的提高;從影響角度來說,上述兩種傾向影響的絕不僅僅是高校有機化學教育教學的質量、水平,其影響的可能是學生走上工作崗位后一生的職業生涯發展。
2高校有機化學教育理論與實踐“結合”措施與建議
(1)將有機化學重點理論知識與實踐結合起來
高校有機化學教師有必要針對有機化學學科的重點理論知識內容進行詳細、深入的研究,找到可以與之結合的實驗教學、實踐教學方式、方法,力爭做到多數有機化學理論知識內容都有與之對應的“實踐教學”方法;雖然這樣做可能會很難,但相信通過探索這一目標一定能夠實現。比如,將特定的有機化學理論知識教學,與現實生活內容、生活應用結合起來,逐漸使學生體會到“理論與實踐相結合”對專業知識學習的重要作用,進而逐步形成、應用“理論與實踐相結合”的學習態度和學習方法。
(2)將有機化學重點實驗內容與理論結合起來
高校有機化學教師有必要仔細、深入研究高校有機化學實驗教學重點知識內容和每一步實踐操作,之所以這樣做,主要目的是使相關有機化學理論知識內容能夠有效貫穿于每一步實驗操作中,真正做到讓有機化學理論指導有機化學實踐;并且整個實驗過程要嚴格遵循理論指導實踐原則,堅決杜絕實驗過程中學生盲目進行操作而“不知其所以然”現象發生。只有做到了理論與實踐相結合,才能真正保證學生從實驗中學到知識、鍛煉能力,真正使學生體會到理論知識學習,以及進行實驗、實踐的重要作用。
(3)將實習實踐環節與有機化學理論結合起來
高校有機化學教育絕不能僅僅局限在課堂,專業實習同樣是高校有機化學教學的重要組成部分,其重要性不亞于專業知識學習的任何一個環節;因此,要求高校要積極引導、要求學生參與專業實習實踐,積極了解學生的專業實習實踐情況,并指派專門教師指導學生的實習實踐。這樣做的目的就是要讓學生能夠真正將所學知識應用到生產實踐中,以及在真實的生產實踐中深化知識、提高能力。
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[關鍵詞] 高職院校;藥學專業;有機化學;虛擬實驗室
[中圖分類號] G423 [文獻標識碼] C [文章編號] 1673-7210(2012)05(c)-0163-03
虛擬實驗室是一種基于Web技術、虛擬仿真技術構建的開放式網絡化的虛擬實驗教學系統,是現有各種教學實驗室的數字化和虛擬化[1-2]。虛擬實驗室為開設各種虛擬實驗課程提供了全新的教學環境。學生通過點擊具體實驗,可直觀了解該實驗的內容、過程及其相關有機化學基礎知識。虛擬實驗室是未來實驗室建設的發展方向。
1 虛擬實驗室的概念及其研究背景
虛擬實驗室的概念最早由美國弗吉尼亞大學(University of Virginia)的教授威廉·沃爾夫(William Wolf)于1989年首先提出的,它描述了計算機網絡化的虛擬實驗室環境,在這個環境里,用戶可以非常有效地利用世界上分布的各種數據、信息、儀器設備及人力等資源。
虛擬實驗室概念的提出至今僅十余年,但因其誘人的應用前景,各國均在大力開發,己經取得了一些進展[3]。目前,虛擬實驗室的建設在發達國家己十分普及。美國作為當今的科技強國,繼續保持其在該領域的領先地位。國外的一些大學己組建了遠程虛擬實驗室。德國的漢諾威大學建立了虛擬自動化工作平臺;意大利帕瓦多大學建立了遠程虛擬教育實驗室;新加坡國立大學開發了遠程示波器實驗和壓力容器實驗。
在國內,虛擬實驗室的建設起步較晚,但也得到了應用上的重視。目前,已有部分高校初步建立了虛擬實驗室。例如:清華大學利用虛擬實驗儀器構建了汽車發動機檢測系統;華中理工大學機械學院工程測試實驗室將其虛擬實驗室成果在網上公開展示,供遠程教育使用;四川聯合大學基于虛擬儀器的設計思路,研制了航空電臺二線綜合測試儀,將八臺儀器集成于一體,組成虛擬儀器系統;北方交通大學的網上電工電子教學實驗系統;中國農大的虛擬土壤-作物系統實驗室。復旦大學、上海交通大學、廣州暨南大學等一批高校也開發了一批新的虛擬儀器系統用于教學和科研。這些嘗試為虛擬實驗室在教學中的應用提供了初步的經驗和可供參考的模式[4]。
本文結合藥學專業有機化學虛擬實驗室構建和河南省十二五規劃課題的實施,探索了構建有機化學虛擬實驗室的必要性和可能性、構建方法、實施措施以及實施效果,為虛擬實驗室在各學科實驗教學中的應用提供可借鑒的經驗[5]。
2 構建藥學專業有機化學虛擬實驗室的必要性和可能性
高等職業院校培養目標的突出特點就是其實踐性和技術性,培養技術型實用型人才,這是我們國家已經明確了的高職高專院校培養人才的方向。實驗或實訓是高等職業教育教學活動中最重要的教學環節,實驗或實訓對于培養學生的實際操作能力和解決實際問題的能力是至關重要的,學生的大部分實踐能力都是通過實驗或實訓課程得到的,學生只有通過足夠的實驗或實訓和實習,才能具備理解和掌握該專業的理論知識,才能獲得足夠的實踐技能和動手能力。但是,隨著學生數量和實驗或實訓任務量的不斷增大,實驗或實訓設備的數量已經遠遠不能滿足要求。虛擬實驗或實訓室是改變這一現狀最有效的途徑。
現代信息技術的飛速發展和校園網絡的建設使虛擬實驗或實訓室的構建成為可能,并賦予虛擬實驗或實訓室的智能化特征,無論是學生還是教師,都可以自由地、無顧慮地隨時進入虛擬實驗或實訓室,進行各種實驗或實訓練習。
有機化學實驗在藥學教育中占有非常重要的地位,它是對學生進行素質教育的一個重要環節。實驗教學不僅是傳授知識和教會操作,更重要的是傳授獲取知識的方法和思想,培養學生的創新意識和科學品質,使學生具有潛在的發展能力和基礎。虛擬實驗是實驗教學的一個必要的有益補充,既能節約大量的教學經費,也使實驗在時間和空間上得到有效的延伸。它在教育、科研等領域中具有廣闊的應用前景,是實驗教學的一個新的發展方向。因此,虛擬實驗室的構建具有重要的現實意義,是改善傳統實驗或實訓教學條件不足的一種良好手段和一大趨勢。
3 藥學專業有機化學虛擬實驗室的特點
虛擬實驗或實訓室具有傳統實驗或實訓室無法比擬的功能特點,資源共享性、交互性、開放性、先進性、安全性等特點決定了它在科研和教育教學中的美好應用前景[6]。
3.1 資源共享性
網絡技術的迅猛發展,校園網的建立,使教學信息資源共享成為可能。建立虛擬實驗或實訓室的目的之一就是為了資源共享。不管是教師還是學生,無論何時何地只要網絡存在,都可以通過輸入給定的密碼進入虛擬實驗或實訓室進行學習,不受時間地點條件的限制。
3.2 開放性
虛擬實驗或實訓室提供在線教學視頻、在線實驗動畫演示等全方位立體化學習模式,保證了教師和學生在任何時間、任何地點都能得到實時指導,從而更好地完成實驗實訓項目,也可以自由地進入或退出實驗系統,毫無限制地進行基本操作練習,儀器組裝等,實現實驗教學的開放性。
3.3 交互性
虛擬實驗或實訓室以現有校園網絡硬件設備為基礎,有機化學虛擬實驗學習網站為平臺,僅僅通過鼠標點擊或拖拽就能完成實驗裝置的組裝、實驗基本操作、儀器使用的練習;通過按鈕控制實現實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗數據的處理,具有學習的交互性。交互性是虛擬實驗室的顯著特點。
3.4 先進性
虛擬實驗室使用非常簡單,不需要復雜的設置與安裝,資源也可以隨著技術的發展,不斷充實完善,隨時為學生提供更多、更新、更好的儀器,具有良好的可維護性、擴展性和先進性。
3.5 安全性
化學實驗試劑大多數具有易燃、易暴、劇毒、強腐蝕性,在實際操作過程中即使學生高度認真,也難免因為一時疏忽致事故發生。虛擬實驗室的構建可以為學生提供一個虛擬的實踐空間,可以無限制地重復練習,可以放心地去做各種危險的或危害人體的實驗,避免真實實驗或操作所帶來的各種危險。
4 藥學專業有機化學虛擬實驗室構建
4.1 構建藥學專業有機化學虛擬實驗室的方法
采用Web技術,使用圖形設計軟件Adobe Photoshop或Fireworks或Corel DRAW或Illustrator圖像處理,動畫設計軟件Macromedia Flash MX或Ulead GIF Animator或Image Ready或3D Max進行Flash虛擬實驗動畫制作,網頁設計軟件Macromedia Dreamweaver MX或Microsoft Front Page在本地磁盤上創建站點并編輯網頁,然后上傳到校園網Web服務器上,供全校師生使用[3]。
4.2 藥學專業有機化學虛擬實驗室的設計思想
根據職業教育的國家整體培養目標和藥學專業培養目標,體現職業教育的特色,樹立以技能帶動理論的思想,設計開發實用、交互、開放型的藥學專業有機化學虛擬實驗室教學平臺。因此,以基本操作實驗為核心,以藥物有效成分的提取實驗為重點,以有機化學性質實驗為補充。構建基本操作虛擬實驗室、有效成分的提取虛擬實驗室和有機化學性質驗證實驗虛擬實驗室,體現虛擬實驗室學習平臺的“高交互性、高參與性、實用性強”的特點。
4.3 構建藥學專業有機化學虛擬實驗室的創新點
藥學專業有機化學虛擬實驗室以動畫為核心,通過鼠標拖拽完成實驗裝置的組裝、儀器使用的練習;通過按鈕控制,實現實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗數據的處理等交互性學習,交互性、參與性和簡單實用性成為藥學專業有機化學虛擬實驗室教學平臺的特色。
4.4 藥學專業有機化學虛擬實驗室學習平臺的設計與內容
有機化學虛擬實驗室學習平臺網站設計包括:界面設計、動畫設計、文字排版與網頁制作。操作界面要求美觀簡潔、重點突出、操作便利、能適應各種不同的分辨率,目錄導航、各種按鈕和主窗口位置在整體界面中的比例協調美觀大方。
藥學專業有機化學虛擬實驗室教學平臺內容由文字材料、實驗視頻、虛擬實驗三大模塊組成:①文字材料包括化學有機化學實驗課程標準、有機化學實驗常用儀器用途使用方法和注意事項、實驗基本操作、有機化學實驗基本操作技術、有機化學實驗講義、有機化學實驗裝置組裝練習;②實驗視頻的作用是,通過教師的講解與示范,提供給學生正確的操作過程,并指出基本操作需注意的關鍵點,使學生對于基本操作有完整的認識;③虛擬實驗以Flas為主,包括基本操作虛擬實驗、有效成分的提取虛擬實驗和有機化學性質驗證實驗虛擬實驗。其中,虛擬實驗是虛擬實驗室教學系統的重點,儀器基本操作虛擬實驗,主要是以動畫仿真的形式演示實驗裝置組裝或儀器使用的基本操作過程及要點,強化感知,增強學生的動手能力。該模塊主要由過濾、萃取、固液提取、熱濾、抽濾、重結晶、干燥、蒸餾、減壓蒸餾、分餾、水蒸氣蒸餾、回流、熔點測定、沸點測定、紙色譜、柱色譜、薄層色譜基本操作單元組成。有效成分的提取虛擬實驗由實驗原理、實驗裝置、實驗步驟、實驗演示、模擬實驗、注意事項等組成一個完整的實驗項目,它是多個基本操作單元的有機組合的整體。通過提取虛擬實驗的訓練,能進一步加深對實驗原理的再認識,強化實驗基本操作的能力。既是對基本操作實驗所獲得的知識和能力的綜合檢驗,亦是培養綜合實驗技能和應用能力的重要途徑。該模塊由蒸餾實驗、分餾實驗、重結晶提純實驗、茶葉中咖啡因的提取、八角茴香油的提取、植物色素柱層析分離等組成。
有機化學性質驗證實驗在藥學專業有機化學實驗中占有相當的份量,它對于豐富學生的感性認識以及鞏固理論課的知識內容有重要的作用。該模塊由醇的化學性質、醛酮化學性質、烯醇的性質、有機化合物溶解性比較組成。
4.5 藥學專業有機化學虛擬實驗室學習平臺
藥學專業有機化學虛擬實驗室教學平臺最大的特點在于與Web技術的結合,依托校園網服務器可以隨時到校園網上。亦可刻錄成光盤,在任何安裝有光驅的計算機上脫機使用。
5 藥學專業有機化學虛擬實驗室實施效果
基于校園網絡的有機化學虛擬實驗室建立,為學生提供一種嶄新的不受時間、地點、空間、儀器、試劑、師資、經費等條件限制的自由學習模式,緩解儀器缺乏、師資不足,學生動手操作機會少的普遍矛盾,學生可以隨時進入虛擬實驗室,進行各種實驗練習。實踐證明,經過虛擬實驗室的訓練,學生正式實驗時,實驗的自主性顯著增強、目的更加明確,實驗進度明顯加快;實驗一次性成功率有很大提高;儀器損壞率和試劑消耗率明顯下降;實驗操作熟練程度顯著提高。
因此有機化學虛擬實驗室的建立,在創新人才培養和教學質量提高中發揮重要作用,學生實驗動手能力和實踐能力會有效提高,學生的創新意識、創新精神和創新能力得到明顯提升,從而對提高學校辦學實力、辦學水平和教學質量起到有力的推動作用。
6 小結
有機化學實驗網絡虛擬學習系統——有機化學虛擬實驗室,并不能完全代替學生動手做實驗,它只是一種輔助的教學手段,只有將其與課堂教學或實驗教學有機地結合起來,找好切入點,才能最大程度地發揮作用,從而達到提高實驗教學效率的目的。
[參考文獻]
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