有機化學中學生化學素養的培育

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在《有機合成化學》的教學中，更應該注重有機合成路線設計和生產生活實際的聯系，從一些重要的日用化學品出發，探討合成相關結構的有機化合物的思路，甚至可以設計某日用品的生產流程與設備要求，使有機合成理論與實踐有機結合起來。學生對于生活中的實際問題的關注遠遠大于學習有機化學理論本身，這也是符合人類認知發展規律的。如果能夠長期堅持理論和實踐相結合，學以致用，溫故而知新，相信學生的化學興趣會越來越濃，他們的探究能力也會隨之提高。

運用直觀模型加以引導，逐步培養學生的抽象思維能力

理解掌握各類有機化合物的結構是學習《有機化學》課程的一個最基本的要求，在此基礎上方能更好地理解掌握各類化合物的性質及用途，這是一個復雜的抽象思維過程。微觀的分子結構對學生總是不容易理解的，運用模型能幫助學生建立正確的分子結構形象，進而培養他們的抽象思維能力。比如，在講授碳原子的sp3、sp2、sp三種雜化狀態時，同時展示它們的雜化軌道模型;在講授甲烷、乙烯、乙炔、苯的結構和時，展示甲烷、乙烯、乙炔、苯的分子結構模型;在講授乙烷、丁烷和環己烷的構象時，配合展示乙烷、丁烷和環己烷的分子結構模型，使學生的腦海中建立這些簡單分子結構的具體形象。如果條件允許也可以讓學生自己準備模型，學生則對通過親身實踐獲得的典型有機化合物分子的直觀形象產生濃厚的興趣和深刻的印象。在后續的學習中，他們就能夠在這些已建立的簡單分子結構形象的基礎上理解掌握更復雜化合物的分子的結構。在《高等有機化學》教學中，對有機反應的理解和掌握也是教學中的重點和難點。采用計算機模擬模型，通過多媒體手段演示反應的進程，直觀生動而形象的展示，可以激發學生的空間想象力，增強對抽象的反應機理的理解。在《有機合成化學》的教學中，將某些經典的合成反應，用壘積木的形式表示出來，比如講解Mannich反應時，采用3個基礎的積木模塊，當底物上同時含有兩個反應中心時，可以通過拼接產生新的模型，演示雙Mannich反應過程，再放大可以得到含多環的Mannich堿結構。這是一種創意，也是幫助學生提高學習興趣，通過空間想象加深理解有機合成反應理論的有效方法。

創設問題情景，培養學生的探究能力

目前，許多高校有機化學及相關課程所采用的仍舊是以講授為主的結構模式。這種缺乏自主性的學習，阻礙了學生學習興趣和能力的發展，影響知識的掌握和創造性的培養。美國教育家杜威倡導問題教學法，提倡在教學中以問題設計和解決為核心，它有利于提高學生學習自主性，激發研究未知問題的動機和興趣，培養創新精神和實踐能力。國外知名大學的化學教育在課堂教學中多倡導學生帶著問題學習，注重調動學生的興趣。對于結構類似的化合物，通過對比分子結構特征可以推導出性質的差異，使學生加深對所學知識的理解、掌握程度，可收到較好的教學效果。比如，在講授酚的性質時，事先向學生提出問題:與芳烴和醇相比，酚分子結構有什么特點呢?當然是既含羥基又含芳環，那么它們的性質應該是有相似之處的，進而提出酚的性質具體表現在哪些方面呢?如何由結構特點出發推測酚的特性呢?接著讓學生帶著問題去自學，然后再詳細分析酚的分子結構、總結酚的化學性質。如酚分子中由于氧原子直接與苯環相連，氧原子上的未共用電子對可發生離域與苯環構成共軛體系，使苯環和氧之間的碳－氧鍵連結牢固，不易斷裂，而氧－氫鍵則削弱而易于斷裂表出弱酸性。共軛效應結果的另一方面則是羥基使苯環上電子云密度增加，特別在鄰對位增加的程度更大，從而使其更容易發生親電取代反應，且主要發生在羥基的鄰、對位上。又如，在講醛(或酮)的性質時，可提出這樣的問題:羰基化合物和前面學過的哪類化合物的結構有相似之處呢?啟發學生聯想到烯烴，它們均含有雙鍵，那么它們的性質也應有相似之處，例如均能發生加成反應。但二者之間也有較大差異，比如烯烴通常表現為親電加成，醛(酮)則通常進行親核加成，再問這是什么原因呢?此時引入羰基的極性進行解釋，學生肯定容易接受。接著進一步提出問題:為什么醛(或酮)的a－H更活潑一些呢?誘導學生從羰基的碳和氧原子電負性的差別，使羰基表現出吸電子作用使醛(酮)分子中與羰基相連的碳原子的a－H有變為質子的趨勢。此時，明確地向學生指出，醛(酮)、烯烴能起加成反應及它們的a－H具有活潑性的共性是由于它們具有相似的結構，而加成試劑不同以及a－H活潑程度不同則是由雙鍵所連原子不同導致電子云分布不同所引起的。通過這樣的設問、對比，學生既鞏固了以前學過的烯烴的知識，又能對醛(酮)的性質性質產生深刻的印象。帶著問題學習，既發揮教師的主導作用，又能突出學生的主體地位，改變傳統教學中單向傳授的局面，把教師的講授與學生的思維結合起來，很適合有機化學教學。

適時運用現代化教學手段，提升教學效果

多媒體計算機輔助教學(CAI)具有信息容量大，再現圖、文、聲并茂的教學環境，方便靈活多樣化的人機雙向交流等特點。充分利用計算機多媒體的優勢，全方位、多角度展現課堂教學內容，并通過網絡實現教學互動，以培養學生綜合能力為目標所進行的立體化教學。有機化學反應機理也是有機化學學習中的一大難點。對于一個連續的化學反應，采用一般的分子模型無法進行反應過程的動態描述，也無法反映反應過程中化學鍵的斷裂與生成、分子結構的變化以及反應中間體的產生與轉化過程。此時，采用三維動畫的形式展示分子的立體結構、分子構象異構體轉化以及有機化學反應機理的動態過程，形態逼真、直觀，能使整個教學過程變得輕松愉快。例如，在講授鹵代烷的雙分子親核取代(SN2)反應機理時，把反應物分子做成立體的球棒模型，再把整個反應歷程做成球棒模型動畫演示，學生耳目一新，頗有興致，看完之后就自然而然地得出以下兩點結論:在SN2反應中新鍵的形成和舊鍵的斷裂是同時進行、一步完成的;親核試劑從離去基團的背面進攻中心碳原子，產物發生了構型轉化。學生對這種通過自己感性認知而得出的結論會記憶得更加深刻更加長久。

與化學史實相結合，加強思想品

德和心理素質教育多年來的教學實踐表明，在有機化學及相關學科的課堂教學中結合化學史教學，可以使學生了解前人在有機化合物及其應用方面的成就，同時也看到我國在有機化學研究方面和國外的差距。向學生介紹百年來諾貝爾獎與有機化學等方面內容，使學生對有機化學在國民經濟發展和人民生活水平的提高中所占有的重要地位，特別是在提高人類健康水平方面所具有的重要作用有了新的認識。同時也要指出，有機化學工業在為人類造福的同時，使人類的生存環境遭到了嚴重破壞，由此引入綠色化學的概念，引導他們認識實現綠色化學的重要性，激起他們的責任感和使命感。例如，《對映異構》一章既是有機化學教學中的難點又是教學重點，學生學習起來往往感覺比較抽象。我們從介紹1848年Pasteur對外消旋酒石酸的研究入手，接著介紹1873年Wislicenus研究乳酸的功績，1874年Van’tHoff和LeBel兩位青年物理學家分別提出碳四面體構型學說，從而找到了產生對映異構的結構上的原因，為立體化學的建立奠定了基礎。但是他們提出這個理論的初期，卻遭到了德國權威化學家Kolbe的強烈反對，兩位科學家沒有退卻，用光衍射法證實了四面體的碳原子結構。面對權威強大的壓力，他們保持冷靜、自信和寬容的心理素質。這樣以來，把抽象的立體概念按歷史的線索生動具體地表達出來，使學生從二維結構隨著對前人思維的回溯逐步進入三維空間，活躍了氣氛，同時還能使學生從中學習到偉人們實事求是、鍥而不舍的科研精神，培養學生的心理素質，真正做到教書育人。

教學與實驗、科研相結合，培養學生的化學素養

在有機化學及相關學科的教學中，不僅要讓學生學習知識，開拓思維，更要增強學生的應用意識和探索意識，培養學生的科研能力。有機化學是一門以實驗為基礎的科學，通過有機化學實驗課的學習，可以使學生加深對基本理論的理解，掌握實驗操作技能，培養嚴謹的科學態度和踏實的工作作風，以及運用理論知識解決實際問題的工作能力。此外，將科學研究與課堂教學緊密地結合起來，適當地向學生介紹與所學內容相關的科研新成果，可豐富充實教學內容，擴大學生的視野，進而激發他們的探索意識和創新意識。近幾年來，我們將科研中收集到的本學科研究的新成果和新理論充實到課堂教學之中，獲得了良好的教學效果。此外，還可以向學生簡單介紹一些自己研究工作中遇到的困惑，以及通過廣泛查閱資料、在借鑒前人經驗的基礎上獲得成功的故事，使學生簡要了解科研工作的進展過程，增強科研意識。實踐證明，在科研與教學相結合的課堂教學中，學生表現出濃厚的學習興趣，可以誘發他們進行科學研究的思想意識，為日后的學習與工作奠定了良好的基礎。以上是筆者從事有機化學及相關學科教學工作中的點滴經驗積累。當然，提高課堂教學效果的方法還有很多，值得強調的是，任何一種方法都必須緊密圍繞著教學內容來進行，離開教學內容而一味地追求活躍課堂氣氛，那就背離了我們的教學要求。我們應該采用多種形式的教學方法，在傳授基礎有機化學知識的基礎上，進一步加強對學生化學素養的培養。

作者：劉巧茹臘明彭勤龍郝成君單位：平頂山學院化學化工學院