有機合成路線設(shè)計總結(jié)范文
時間:2023-11-03 17:52:13
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篇1
有機合成是有機物的性質(zhì)的應(yīng)用,要求學(xué)生熟練掌握好各類有機物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互衍生關(guān)系以及重要官能團的引入和消去等基礎(chǔ)知識。在前三節(jié)的學(xué)習(xí)中,學(xué)生掌握了醇、酚、醛、羧酸、酯等含氧衍生物的結(jié)構(gòu)特點、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)以及用途等方面的知識。學(xué)生的邏輯思維能力以及信息遷移能力有了顯著提高,通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),學(xué)生將會認(rèn)識到合成的有機物與人們生活的密切關(guān)系.對學(xué)生滲透熱愛化學(xué)、熱愛科學(xué)的思想教育;通過有機物逆合成分析法的推理,進-步培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力以及信息的遷移能力。
二、學(xué)生分析
1.學(xué)生已有知識分析:已知各類有機物的性質(zhì)
烷烯炔苯及苯的同系物、鹵代烴、醇、苯酚、醛、羧酸、酯的性質(zhì)。
2.學(xué)生思維能力要求:充分運用正向思維和逆向思維方法,掌握有機合成的解題方法,特別是逆向合成分析法。通過教材例題掌握逆合成分析法的解題思路,并能熟練運用。
三、新課程標(biāo)準(zhǔn)要求
1、舉例說明烴類物質(zhì)在有機合成和有機化工中的重要作用;
2、認(rèn)識鹵代烴、醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的組成和結(jié)構(gòu)特點,知道它們的轉(zhuǎn)化關(guān)系
四、教學(xué)目標(biāo)
1、知識與技能目標(biāo):
①掌握烴及烴的衍生物性質(zhì)及官能團相互轉(zhuǎn)化的一些方法
②了解有機合成的基本過程和基本原則
③掌握逆向合成法在有機合成用的應(yīng)用
2、過程與方法目標(biāo):
①通過小組討論,歸納整理知識,培養(yǎng)學(xué)生對物質(zhì)性質(zhì)和官能團轉(zhuǎn)化方法的歸納能力
②通過有梯度的與生活實際相關(guān)的有機合成的訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生的逆合成分析法的邏輯思維能力
③通過設(shè)計情景問題,培養(yǎng)逆合成分析法在有機合成中的應(yīng)用能力
3、情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo):
①培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力,會結(jié)合生產(chǎn)實際選擇適當(dāng)?shù)暮铣?a href="http://www.eimio.cn/haowen/223864.html" target="_blank">路線
②通過對新聞資料的分析,使學(xué)生關(guān)注某些有機物對環(huán)境和健康可能產(chǎn)生的影響,關(guān)注有機物的安全生產(chǎn)和使用問題
③通過逆合成分析法的研究,培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的能力
五、教學(xué)重、難點:
①官能團相互轉(zhuǎn)化的方法歸納
②逆合成分析法在有機合成過程分析中的應(yīng)用
教學(xué)難點:
逆合成分析法思維能力的培養(yǎng)
六、教學(xué)方法、手段:
①新聞材料分析,分組討論,引導(dǎo)啟發(fā)、激發(fā)思考、情景問題的創(chuàng)設(shè)與解決、多媒體
②針對難點突破而采用的方法:通過設(shè)置有梯度的情景問題,分三步,讓學(xué)生由淺入深的進行合成訓(xùn)練,在動手訓(xùn)練中自己體會、掌握逆合成分析法的思維方法
七、課時安排:1課時
八、教學(xué)過程設(shè)計:
教師活動
學(xué)生活動
設(shè)計意圖
【引入】
多媒體展示與PVC保鮮膜有關(guān)的“新聞鏈接”以及“資料卡”,創(chuàng)設(shè)一個與生活密切相關(guān)的合成情景引入新課(資料見后附表)
【情景創(chuàng)設(shè)1】
你能夠根據(jù)已學(xué)的知識,利用一些常用的原材料,合成PVC嗎?
【教師評價】
讓學(xué)生把自己的方案寫到黑板上,做出評價
【新課】
教師作歸納,以PVC的合成為例,引出有機合成的過程,以流程圖直觀展現(xiàn)
【過渡】
實際上很多時候有機合成是不能一步到位的,那我們要學(xué)會分析比較目標(biāo)化合物和基礎(chǔ)原料之間在骨架構(gòu)建和官能團轉(zhuǎn)化的聯(lián)系,這就要求我們掌握一些官能團的引入或轉(zhuǎn)化方法。請同學(xué)們以學(xué)習(xí)小組為單位,共同討論完成“思考與交流”
歸納內(nèi)容
【教師引導(dǎo)】觀察學(xué)生的討論情況,做出適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)
【教師評價】提問不同小組學(xué)生的討論成果,作出肯定與評價,引導(dǎo)學(xué)生做好歸納總結(jié)
【過渡】當(dāng)我們掌握了一些官能團的引入或轉(zhuǎn)化方法后,就要學(xué)會把這些方法應(yīng)用到有機合成過程中了
【情景創(chuàng)設(shè)2】
在日常生活中,飲料、糖果中常常添加一些有
水果香味的酯類香料,例如具有蘋果香味的戊酸戊酯,你能利用1-戊烯為原料合成戊酸戊酯這種香料嗎?
【教師評價】
對學(xué)生的成果作出評價,及時糾正錯誤;
引導(dǎo)學(xué)生思考總結(jié)逆合成分析方法的思路
【過渡】
我們發(fā)現(xiàn),在分析合成路線的時候,可能會出現(xiàn)要對不同原料或合成路線的選擇,那么
【情景問題創(chuàng)設(shè)3】
想一想:結(jié)合生產(chǎn)實際,同學(xué)們,你認(rèn)為在選擇原料和合成途徑時,你應(yīng)該注意一些什么問題?
【教師歸納】
選擇有機合成路線應(yīng)遵循的一些原則:
???反應(yīng)條件必須比較溫和
?產(chǎn)率較高
?原料地毒性、低污染、廉價
【過渡】
逆合成分析法是在設(shè)計復(fù)雜化合物的合成路線是,它是將目標(biāo)化合物倒退一步尋找上一步反應(yīng)的中間體,該中間體同輔助原料反應(yīng)可以得到目標(biāo)化合物。而這個中間體的合成也是從更上一步的中間體得來的。依次倒推,最后確定最適宜的基礎(chǔ)原料和最終的合成路線。下面,我們就利用這種分析法,來完成這一道練習(xí):
【例題練習(xí)】
試用逆合成分析法研究合成草酸二乙酯的路線
【小結(jié)】
本節(jié)我們要重點掌握:
1、一些常見官能團引入的方法
2、在有機合成中應(yīng)用逆合成分析法
【作業(yè)布置】
1、課后習(xí)題1、3題
2、思考課本P64學(xué)與問
通過閱讀新聞資料,聯(lián)系已學(xué)知識,解決一個合成問題,初步體會合成的過程與方法
【活動1】
遷移已學(xué)知識解決新問題,寫出方程式
自我評價
形成對有機合成的基本過程的認(rèn)識,初步了解有機合成的思路
【活動2】
以學(xué)習(xí)小組為單位進行討論,共同合作完成“思考與交流”的歸納
在評價過程中自我糾正錯誤,對官能團的引入和轉(zhuǎn)化方法做出更準(zhǔn)確的歸納
【活動3】
利用已學(xué)的知識,解決問題,尋找出合成路線
自我評價
受啟發(fā),思考
思路分析
聯(lián)系生活中的實際,思考選擇有機合成路線應(yīng)遵循的一些原則,
各抒己見
應(yīng)用逆合成分析法完成練習(xí),分析思路,寫方程式。
自我評價
總結(jié)歸納本節(jié)知識,
了解課堂學(xué)習(xí)重點
創(chuàng)設(shè)情景,聯(lián)系時事新聞、生活實際,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;
設(shè)計一個較容易的實際合成訓(xùn)練,為培養(yǎng)有機合成的分析方法作鋪墊,作為完成后面的練習(xí)做準(zhǔn)備
以學(xué)生所做的練習(xí)做過渡,引出有機合成過程,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力
通過小組合作,培養(yǎng)學(xué)生的合作能力,而且本活動要求學(xué)生有一定歸納能力,學(xué)生之間可以互補
培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)的能力
培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的能力,對知識的應(yīng)用能力
初步培養(yǎng)學(xué)生的逆合成分析法的思維能力
設(shè)計一個中等難度的實際合成訓(xùn)練,為培養(yǎng)有機合成的分析方法作鋪墊,作為完成課本中有一定難度的例題做一個過渡
培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實際的能力
進一步培養(yǎng)逆合成分析法的思維,在訓(xùn)練中掌握逆合成分析法在有機合成中的應(yīng)用
將課本的學(xué)與問部分留給學(xué)生課后思考交流,將在下一課時作出評價
附表1:
新聞鏈接:
?2005年9月2日,中國包裝網(wǎng)刊登了題為《美國:保鮮膜包食品有害健康》的文章,指出PVC含有致癌物
九.教學(xué)資源建議:
1、為了增強學(xué)生的理性和感性認(rèn)識,可利用大量的圖片信息、flas和視頻材料。
例如在對不同有機物的相互轉(zhuǎn)化的教學(xué)中可利用動畫模擬轉(zhuǎn)化過程中官能團中舊鍵的斷裂和新鍵的形成過程,讓學(xué)生從立體的角度對有機合成有一個理性的理解。
2.充分利用人民教育出版社的相關(guān)網(wǎng)站及教師研修網(wǎng)等查詢所須內(nèi)容。
例如:對某些教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)圖片和圖片,可以充分利用網(wǎng)站:資源。
篇2
關(guān)鍵詞有機合成;課程建設(shè);教學(xué)改革;能力培養(yǎng)
有機合成化學(xué)是有機化學(xué)學(xué)科的核心內(nèi)容,是創(chuàng)造新分子的主要手段和工具,它既是一門科學(xué),又是一門藝術(shù),同時也具有極強的實用性,是高等院校化學(xué)化工及相關(guān)學(xué)科的重要專業(yè)課程之一[1]。有機合成的教學(xué)內(nèi)容豐富,實踐性強,與生命、環(huán)境、材料、能源等諸多學(xué)科領(lǐng)域都有不同程度的交叉與滲透[2-5]。隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展,有機合成研究領(lǐng)域中新反應(yīng)和新理論的大量出現(xiàn),使有機合成的教學(xué)內(nèi)容發(fā)生了巨大變化,加之化學(xué)專業(yè)生源的改變,有近一半學(xué)生報考的第一志愿不是化學(xué)專業(yè),導(dǎo)致教學(xué)對象也發(fā)生了明顯的變化。尤其是面對新世紀(jì)的挑戰(zhàn),作為專業(yè)選修課的有機合成化學(xué)教學(xué)在筆者所在的學(xué)校面臨以下問題:(1)對有機合成選修課不夠重視。一方面上課教師安排隨意,教學(xué)內(nèi)容沒有充分討論及論證,另一方面學(xué)生選課也很隨意,對期末考試不夠重視;(2)內(nèi)容陳舊松散,教學(xué)模式單一。學(xué)生被動灌輸,機械接受,主體能動作用不能發(fā)揮,課堂教學(xué)氣氛缺乏活力,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力不足,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng);(3)在教學(xué)過程中,過多地采用多媒體教學(xué),盡管提高了講課的速度,增加了課堂知識量,但缺乏溝通互動,學(xué)生對知識的理解程度有所欠缺;(4)有機合成參考教材內(nèi)容老舊,缺少現(xiàn)代的有機合成化學(xué)新知識和新理論,與現(xiàn)代有機合成化學(xué)學(xué)科前沿領(lǐng)域沒有實現(xiàn)很好的交叉滲透;(5)在網(wǎng)絡(luò)時代,學(xué)生玩手機、上網(wǎng),不喜歡看書。以上問題的存在導(dǎo)致學(xué)生既不能掌握系統(tǒng)的學(xué)科基礎(chǔ)理論,也不能得到很好的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng),反而使學(xué)生專業(yè)興趣下降、創(chuàng)新意識淡泊,能力培養(yǎng)更無從談起。為了適應(yīng)新形勢的要求,解決以上問題,2006年至今,我們對有機合成化學(xué)課程進行了一系列改革,采取以下改革舉措:堅持以“以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)”為原則,以“注重能力培養(yǎng)”為核心,采取精選參考教材、整合課程內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法,讓長期從事有機合成研究的教師擔(dān)任主講教師,控制選課人數(shù)、實行小班上課、改進考試辦法等一系列舉措,目的是讓對有機合成有興趣的學(xué)生打好基礎(chǔ),提高能力,培養(yǎng)化學(xué)創(chuàng)新人才。
一、精選中英文參考教材
選取好的參考教材是教學(xué)質(zhì)量的基本保證。根據(jù)有機合成化學(xué)內(nèi)容豐富、理論深刻、實踐性強、與多門學(xué)科互相交叉滲透、國內(nèi)外參考教材多等特點,2012年開始我們選用清華大學(xué)巨勇等編著的《有機合成化學(xué)與路線設(shè)計》(第2版)[6]及廈門大學(xué)黃培強教授等編著的《有機合成》[7]作為國內(nèi)教材。這兩本教材取國內(nèi)外眾多教材所長,主題明確、講解精煉、題材新穎、習(xí)題及相關(guān)內(nèi)容很有代表性,近年來頗受有機合成化學(xué)工作者的歡迎,使用效果很好。與此同時我們還選用歐美名校使用的OrganicSynthesis:TheDisconnectionApproach(《有機合成:切斷法》)作為英文教材[8],一方面讓學(xué)生打好基礎(chǔ),拓寬知識面;另一方面結(jié)合課堂學(xué)習(xí),讓對有機合成化學(xué)感興趣的同學(xué)在課外了解國外先進教材的相關(guān)內(nèi)容,學(xué)習(xí)有機合成化學(xué)專業(yè)知識的同時也學(xué)習(xí)了專業(yè)英語。同時,我們還加強教材建設(shè),《有機化學(xué)習(xí)題精解精練》《有機合成實驗》和《有機合成300例》3本教材的編輯與出版于2014年和2015年分別獲得了福州大學(xué)教材立項資助。其中《有機合成300例》既是我們近幾年來讓學(xué)生反復(fù)練習(xí)的有機合成習(xí)題,也是歷年來有機合成考試的筆試題。
二、整合課程內(nèi)容
結(jié)合學(xué)生的實際水平及專業(yè)選修課的要求,按照“選修課中有基礎(chǔ),基礎(chǔ)課程中有前沿進展”及“少而精”的原則整合課程內(nèi)容。由于有機合成化學(xué)涉及的內(nèi)容多且課時有限,在教學(xué)過程中學(xué)生往往覺得內(nèi)容繁雜,難以完全掌握,整合課程內(nèi)容有利于全面掌控教學(xué)整體過程。有機合成選修課安排在大三第二學(xué)期,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“基礎(chǔ)有機化學(xué)”,較系統(tǒng)地掌握了許多經(jīng)典的有機合成反應(yīng),為了避免重復(fù),涉及基礎(chǔ)有機化學(xué)的內(nèi)容通過提問及課前預(yù)習(xí)進行熟悉掌握,本門課程主要強調(diào)如何利用相關(guān)有機反應(yīng)合成目標(biāo)分子,目標(biāo)分子的合成有哪些內(nèi)在的規(guī)律與邏輯,因此重點講解有機合成路線設(shè)計的思維方法和技巧,其中重點與難點是逆合成分析法(RetrosynthesisAnalysis)。逆合成分析法是當(dāng)今有機合成化學(xué)的重要手段之一,于20世紀(jì)60年代由哈佛大學(xué)教授E.J.Corey提出,1990年,他因此獲得了諾貝爾化學(xué)獎。逆合成分析法從合成產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)入手,采用切斷一種分析法,這種方法就是將分子的一個鍵切斷,使分子轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N可能的原料的方法得到合成子在切斷時得到的概念性的分子碎片,通常是個離子,這樣就獲得了不太復(fù)雜的、可以在合成過程中加以裝配的結(jié)構(gòu)單元[6-9]。其中,最主要的便是切斷(Dis-connection)和合成子(Synthon)兩個概念。通過一系列逆向思維把目標(biāo)分子恰當(dāng)?shù)厍袛?,找到合理的路線,而不再胡亂猜測如何合成目標(biāo)分子,這樣學(xué)生就知道如何通過縝密的邏輯思維自行設(shè)計合成路線。另外還要重點講清楚“目標(biāo)分子的拆開”“合成子與極性轉(zhuǎn)換”“導(dǎo)向基團和保護基的引入”“合成路線的簡化”等知識點。在此基礎(chǔ)上,還要介紹當(dāng)代有機合成路線設(shè)計方面的經(jīng)典案例,并以幾個復(fù)雜的功能活性分子為例,討論它們的設(shè)計合成路線。
三、優(yōu)化教學(xué)方法
福州大學(xué)過去的有機合成化學(xué)教學(xué),以教師講授為主,學(xué)生被動接受,學(xué)習(xí)效率不高。在這次教學(xué)方法改革和優(yōu)化的過程中,我們堅持以“學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)”的改革原則,嘗試著用小班授課、啟發(fā)研討式、互動交流式等多元教學(xué)形式。
(一)采用小班授課,研討式教學(xué)
過去有機合成選修課由于是任選課,對選修人數(shù)沒有限制,導(dǎo)致選修該課的學(xué)生最多時達(dá)120人。加之又是大班上課,課下缺乏輔導(dǎo),教師與學(xué)生缺乏交流互動,教學(xué)效果很差。2014年,我們將本課的選修人數(shù)限制在50人左右,杜絕盲目選課,讓真正感興趣的同學(xué)參與進來。這樣可以安排在小教室上課,課下教師與學(xué)生方便交流,課堂上教師可以提問、學(xué)生討論,課后作業(yè)可以及時檢查督促,方便采用研討式教學(xué),這樣學(xué)生學(xué)得主動,學(xué)得快樂。
(二)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,建立有機合成化學(xué)
QQ群,豐富教學(xué)手段有機合成化學(xué)課程內(nèi)容多、教學(xué)時數(shù)少,解決這一矛盾的有效途徑就是充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。通過建立有機合成化學(xué)QQ群,學(xué)生可以隨時查看課堂教學(xué)課件等,下載有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資料,并設(shè)立開通討論交流版;學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò),相互提問討論互動,交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗;教師可以通過網(wǎng)站,及時解答學(xué)生的疑惑,更有效地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況,提高了學(xué)習(xí)效率,完善了教學(xué)過程中的不足。通過網(wǎng)絡(luò)給學(xué)生介紹小木蟲、科學(xué)網(wǎng)及相關(guān)的國內(nèi)外有機(合成)化學(xué)資源網(wǎng)站,讓他們在課外有時間查看自己感興趣的資料,真正做到課堂時間有限、知識無限、資源無限。
四、通過“三結(jié)合”方法豐富教學(xué)內(nèi)容
(一)科研與教學(xué)結(jié)合
教師的科研閱歷豐富,才能教會學(xué)生學(xué)以致用,把前人實踐所得到的成果或理論靈活運用到今后的科研實踐中,培養(yǎng)時代需要的創(chuàng)新人才。自2006年以來,我們明確要求有豐富科研經(jīng)歷的教師擔(dān)任有機合成課程的主講任務(wù),這樣可以把自己的科研經(jīng)歷和經(jīng)驗通過課堂傳授給學(xué)生,啟發(fā)學(xué)生明白學(xué)科發(fā)展無止境,使學(xué)生樹立起敢于創(chuàng)新、敢于發(fā)現(xiàn)的科學(xué)態(tài)度。有機合成課程組近年來始終重視教學(xué)與科學(xué)研究工作,課程組教師近五年先后承擔(dān)了國家級、省(部)級以上科研課題20項,80余篇,其中大多數(shù)論文被SCI收錄。主講教師及時將研究成果融入有機合成的教學(xué)中,使教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科前沿接軌,有效促進了教學(xué)內(nèi)容、方法和手段的改革,提高了教學(xué)質(zhì)量。與此同時,盡可能地將近年來與有機合成相關(guān)的幾個諾貝爾科學(xué)獎項在課堂上介紹給學(xué)生。例如2010年諾貝爾化學(xué)獎獲得者授予理查德•赫克(RichardF.Heck)、根岸英一(Ei-ichiNegishi)和鈴木章(AkiraSuzuki),因為他們在有機合成中發(fā)現(xiàn)了鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)[10]。1968年,赫克與日本化學(xué)家溝呂木努幾乎同時發(fā)現(xiàn)了微量鈀就可以催化烯烴的芳基化反應(yīng),也就是現(xiàn)在被廣泛使用的溝呂木努—赫克反應(yīng)。根岸英一和鈴木章的工作增強了鈀在交叉偶聯(lián)反應(yīng)中的“媒人”地位,讓鈀更好地催化交叉偶聯(lián)反應(yīng),是對赫克反應(yīng)的進一步發(fā)展。三位獲獎科學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)至今依然充滿生機和活力,特別是近年來,有機鈀催化的碳—碳鍵形成方法在有機合成中占有重要地位,已廣泛應(yīng)用于制造柔性塑料、發(fā)光二極管以及無數(shù)新型的藥物,包括抗癌藥、哮喘藥、抗精神病藥、抗艾滋病藥等。我們特別安排一個專題集中介紹“有機鈀化合物在碳—碳鍵形成中的應(yīng)用”。2015年10月,我國科學(xué)家屠呦呦獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,理由是她發(fā)現(xiàn)了青蒿素,這種藥品可以有效降低瘧疾患者的死亡率。她成為首獲科學(xué)類諾貝爾獎的中國人,尤其是第一位獲得諾貝爾科學(xué)獎項的中國本土科學(xué)家、第一位獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎的華人科學(xué)家。為此我們安排一個專題專門介紹“青蒿素的化學(xué)合成”。
(二)實驗與教學(xué)結(jié)合
加強有機合成實驗教學(xué),理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學(xué)生必要的有機合成技能技巧。有機合成是理論性和實踐性都很強的專業(yè)課程,對有機合成工作者來講,理論上的可能性必須要通過實驗的可行性進行驗證。因此有機合成實驗在有機合成課程教學(xué)中占有重要地位,必須要求學(xué)生重視有機化學(xué)實驗基本操作和實驗技能技巧的培養(yǎng)。例如以與苯甲醛相關(guān)的3個著名反應(yīng):康尼查羅(Cannizzaro)、安息香縮合反應(yīng)及Perkin反應(yīng)為例進行有機合成實驗與理論教學(xué)。這3個有機反應(yīng)的合成實驗學(xué)生恰好在實驗室做過,學(xué)生有親身經(jīng)歷。苯甲醛屬于無α-氫的醛,在濃堿溶液中進行康尼查羅生成苯甲酸和苯甲醇,通過這個實驗一方面使學(xué)生了解到該反應(yīng)是有機化學(xué)中最典型的歧化反應(yīng),歧化反應(yīng)在日常生活中很重要,其類似于生理的氧化還原反應(yīng),工業(yè)上就是利用甲醛和乙醛的羥醛縮合和歧化反應(yīng)制備季戊四醇,季戊四醇是一種重要的化工原料;另一方面苯甲醛歧化生成苯甲酸和苯甲醇,該反應(yīng)產(chǎn)物的純化分離是典型的有機混合物多組分分離純化實驗,涉及從醇(苯甲醇)、醛(苯甲醛)、羧酸(苯甲酸)3種含氧官能團衍生物的分離提純與鑒定,很有代表性,讓學(xué)生設(shè)計純化分離路線圖,給學(xué)生深刻印象,提高了其學(xué)習(xí)興趣,理論和實踐兩者有機的結(jié)合,互相促進,融會貫通。安息香縮合反應(yīng)又稱為苯偶姻縮合(BenzoinCondensation)反應(yīng),該反應(yīng)早期的催化劑是氰化物,但氰化物是劇,易對人體危害,操作困難,且“三廢”處理困難。20世紀(jì)70年代后,開始采用輔酶維生素B1(鹽酸硫胺)代替氰化物作催化劑進行縮合反應(yīng)。以維生素B1作催化劑具有操作簡單、節(jié)省原料、耗時短、污染輕等特點,但反應(yīng)需要在冰水浴中操作,而且反應(yīng)收率比較低。近年來發(fā)現(xiàn)安息香縮合反應(yīng)也可用噻唑及氮雜卡賓類化合物催化反應(yīng),原理和維生素B1相同,是典型的綠色有機合成。Perkin反應(yīng),又稱普爾金反應(yīng),現(xiàn)用不含有α-H的芳香醛(如苯甲醛)在強堿弱酸鹽(如無水碳酸鉀、醋酸鉀等)的催化下,與含有α-H的酸酐(如乙酸酐、丙酸酐等)所發(fā)生的縮合反應(yīng),并生成α,β-不飽和羧酸鹽,后者經(jīng)酸性水解即可得到α,β-不飽和羧酸。需要說明的是本反應(yīng)要求無水,所有溶劑均經(jīng)過處理。尤其是我們在2015年舉辦的福建省暑期大學(xué)生化學(xué)夏令營活動中,安排了微量有機合成,涉及有機反應(yīng)、純化分離及結(jié)果鑒定,給學(xué)生提供了一個很好的實驗實訓(xùn)機會。
(三)中英文相結(jié)合
篇3
有機化學(xué)是發(fā)展最迅速的化學(xué)學(xué)科,利用有機合成可以生產(chǎn)出人們所需要的具有特殊功能的有機物,而這正是基于對有機化學(xué)反應(yīng)的研究。本節(jié)課從反應(yīng)機理出發(fā)研究有機反應(yīng),以逆合成分析理論為指導(dǎo)合成有機物,讓學(xué)生對有機合成有一個初步的認(rèn)識,為學(xué)生將來學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)打好基礎(chǔ)。通過本課的學(xué)習(xí)也可以讓學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)有機化學(xué)的意義,對立志于從事化學(xué)相關(guān)職業(yè)的學(xué)生有一定的指導(dǎo)價值。
二、教材分析
“有機化學(xué)反應(yīng)的研究”屬于蘇教版選修模塊《有機化學(xué)基礎(chǔ)》專題1的內(nèi)容。該專題介紹了科學(xué)家研究有機物的方法,教材按照有機物組成的研究
有機物結(jié)構(gòu)的研究有機化學(xué)反應(yīng)的研究這樣的順序編排,使得學(xué)生對研究有機物的方法有一個系統(tǒng)的了解,而關(guān)于有機化學(xué)反應(yīng)的研究不僅鞏固了必修2中所學(xué)的有機反應(yīng)類型,并且對有機反應(yīng)的本質(zhì)有了更加深刻的解讀,為后續(xù)有機的推斷和有機的合成的學(xué)習(xí)奠定了更加堅實的基礎(chǔ)。
三、學(xué)情分析
學(xué)生通過必修2專題3的學(xué)習(xí),已經(jīng)具備了一定的有機化學(xué)基礎(chǔ)知識,這對學(xué)習(xí)本節(jié)課提供了必要的知識儲備,本節(jié)課中的逆合成分析理論,有機反應(yīng)機理是屬于大學(xué)有機內(nèi)容,難度較大,需要教師進行簡化處理以適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知水平。
四、教學(xué)目標(biāo)
1.知識與技能
認(rèn)識反應(yīng)機理在有機化學(xué)反應(yīng)研究中的重要性;能用同位素示蹤法解釋簡單的化學(xué)反應(yīng);知道甲烷鹵代反應(yīng)、酯化反應(yīng)、酯的水解反應(yīng)機理。
2.過程與方法
通過小組討論的方式培養(yǎng)學(xué)生的合作意識,通過查閱資料的方式培養(yǎng)學(xué)生的收集信息等能力,通過理論與生活、生產(chǎn)、科研的聯(lián)系,提高學(xué)生解決實際問題的能力。
3.情感態(tài)度與價值觀
通過對科學(xué)史料的介紹激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究的熱情,增強學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的動力;使學(xué)生了解化學(xué)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用,為學(xué)生的職業(yè)生涯規(guī)劃作指導(dǎo)。
五、教學(xué)過程
環(huán)節(jié)一:有機反應(yīng)在有機合成中的價值體現(xiàn)
PPT展示 屠呦呦以及青蒿素的分子結(jié)構(gòu)(如圖1所示)。
教師:屠呦呦獲得了2015年的諾貝爾醫(yī)學(xué)生理獎,她獲獎的原因是什么?
學(xué)生:發(fā)現(xiàn)了青蒿素。
教師:那么人們是從哪里獲取青蒿素的呢?
學(xué)生:從青蒿這種植物中提取出來的。
PPT展示 青蒿素資料。青蒿素是最有效的抗瘧疾藥物之一,目前青蒿素主要從植物黃花蒿中分離提取得到,由于黃花蒿中青蒿素含量極低,加上黃花蒿的種植又會受自然災(zāi)害、地理條件和種植技術(shù)等因素的影響,使得青蒿素的產(chǎn)量并不穩(wěn)定,對于貧困地區(qū)的患者來說青蒿素的價格過于昂貴。
相較于植物提取,科學(xué)家想到了依靠有機合成的方法合成青蒿素,讓青蒿素的生產(chǎn)不再依賴于一年一茬的黃花蒿,以保證穩(wěn)定供應(yīng)。
總結(jié):通過有機合成可以獲得大量有特殊功能的有機物,如人們現(xiàn)在使用的西藥都是通過有機合成獲得的。作為高中生需要了解有機合成的方法和規(guī)律,為將來從事相關(guān)職業(yè)打好基礎(chǔ)。
設(shè)計意圖:以2015年重大科學(xué)成就――屠呦呦獲得諾貝爾獎為素材創(chuàng)設(shè)情境有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,同時借助合成有機物這一載體將本節(jié)課的主題“有機反應(yīng)的研究”滲透其中。
問題探究 乙酸乙酯是一種非常重要的有機化工原料和極好的工業(yè)溶劑,可用作香料。如何合成乙酸乙酯?
學(xué)生1:乙酸和乙醇通過酯化反應(yīng)得到
學(xué)生2:將乙醇先氧化得到乙醛,再將乙醛氧化獲得乙酸,最后將乙酸和乙醇酯化。
學(xué)生3:乙烯先和水反應(yīng)生成乙醇,乙醇再氧化得到乙醛,乙醛氧化得到乙酸,最后乙酸和乙醇酯化。
教師:那么選擇哪種原料好呢?
學(xué)生4:第1種方法好,因為步驟少。
學(xué)生5:第3種方法好,因為乙烯原料廣泛,成本低。
教師:很好,合成有機物選擇的原料應(yīng)滿足廉價易得,綠色環(huán)保的要求。
設(shè)計意圖:合成乙酸乙酯沒有直接給出原料,有一定的開放性,有利于拓展學(xué)生的思維。通過比較幾種原料,使學(xué)生認(rèn)識到合理選擇原料的重要性。
環(huán)節(jié)二:有機反應(yīng)研究的重要方向――反應(yīng)機理
1.酯化與水解反應(yīng)的反應(yīng)機理
教師:有機反應(yīng)是有機合成的基礎(chǔ),對于有機反應(yīng)哪些方面是值得我們研究的?
學(xué)生1:反應(yīng)類型、反應(yīng)條件、影響因素。
教師:從微觀角度分析,乙酸和乙醇酯化時的斷鍵情況如何?
學(xué)生2:酸脫羥基、醇脫氫。
教師:如何通過實驗方法證明呢?
學(xué)生3:同位素示蹤法。
教師:很好!同位素示蹤法是研究反應(yīng)機理的有效方法之一,請同學(xué)們描述一下實驗方法。
學(xué)生4:將乙醇中的氧原子用放射性的18O標(biāo)記,反應(yīng)后觀察18O是在水中還是在乙酸乙酯中從而判斷斷鍵的位置。
教師:同位素示蹤法是由匈牙利化學(xué)家海維西獲發(fā)現(xiàn)的,他也因此獲得了1943年的諾貝爾化學(xué)獎。
設(shè)計意圖:以乙酸和乙醇的酯化反應(yīng)為例,教師分別從濃硫酸的作用、反應(yīng)溫度、乙酸乙酯的產(chǎn)率、乙酸和乙酸的斷鍵情況等角度引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到有機反應(yīng)可以從反應(yīng)條件、影響因素、反應(yīng)機理等方面去研究。同時介紹同位素示蹤法的發(fā)現(xiàn)者海維西獲得諾貝爾化學(xué)獎,讓學(xué)生體會到科學(xué)研究需要創(chuàng)新意識。
2.甲烷和氯氣的反應(yīng)機理學(xué)生活動 書寫甲烷和氯氣反應(yīng)的方程式(反應(yīng)物和生成物均用結(jié)構(gòu)式表示),并描述甲烷和氯氣反應(yīng)的實質(zhì)。
學(xué)生:甲烷和氯氣的反應(yīng)屬于取代反應(yīng),甲烷中一個碳?xì)滏I斷裂,同時氯氣中的氯氯鍵斷裂,氯氣中的一個氯原子代替了甲烷中的一個氫原子,生成了一氯甲烷和氯化氫。生成的一氯甲烷繼續(xù)和氯氣發(fā)生類似的反應(yīng)生成二氯甲烷和氯化氫,以此類推分別生成三氯甲烷和四氯甲烷。
教師:甲烷和氯氣按體積比1∶4混合,反應(yīng)后產(chǎn)物的成分是什么?
學(xué)生1:只有四氯甲烷和氯化氫。
學(xué)生2:有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷及氯化氫。
教師:到底是哪位學(xué)生正確呢?下面我們就來研究一下這個問題,請同學(xué)們思考甲烷和氯氣是否是同時斷鍵,同時交換原子呢?(展示表1中數(shù)據(jù))
學(xué)生:由于氯氣中的氯氯鍵比甲烷中的碳?xì)滏I鍵能更小,因此更容易斷裂。
教師:很好,請同學(xué)們觀察一下甲烷和氯氣反應(yīng)機理的圖片(見圖2),并根據(jù)微觀符號描述一下該反應(yīng)的歷程。
學(xué)生:光照后氯氣分子首先發(fā)生斷裂生成氯原子,氯原子和甲烷分子碰撞生成氯化氫和?CH3,?CH3再和氯氣分子碰撞生成一氯甲烷和氯原子,氯原子接下去又發(fā)生碰撞,從而使反應(yīng)延續(xù)下去。
教師補充:化學(xué)家對氯氣和甲烷的反應(yīng)提出如下的假設(shè):
自由基理論很好地解釋了甲烷和氯氣產(chǎn)物的復(fù)雜性,隨著科技的發(fā)展自由基反應(yīng)已經(jīng)不再是一種假設(shè),利用電子順磁光譜可捕捉到反應(yīng)過程中自由基信息,證實了自由基歷程的真實性。
設(shè)計意圖:甲烷和氯氣反應(yīng)產(chǎn)物眾多,學(xué)生在沒有學(xué)習(xí)該反應(yīng)的機理前往往會認(rèn)為書本上甲烷和氯氣的反應(yīng)是逐步進行,通過自由基反應(yīng)機理的學(xué)習(xí)可以有效地糾正學(xué)生的這一錯誤觀點,并且使學(xué)生認(rèn)識到學(xué)好反應(yīng)機理的重要性。
學(xué)以致用 已知有機分子中同一碳原子上連接兩個羥基是不穩(wěn)定的,會自動脫水。
請在方框中填寫加氧氧化的中間產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式。
要證明這兩種過程哪一種是正確的,我們?nèi)匀粶?zhǔn)備用同位素原子示蹤法。用18O2和銅催化劑在一定的溫度下氧化乙醇,下列有關(guān)說法中正確的是
(填字母序號)。
A.若18O只存在于產(chǎn)物H2O分子中,則說明醇的氧化是按①的過程進行
B.若在產(chǎn)物H2O分子中含有18O,則說明醇的氧化是按①的過程進行
C.若在產(chǎn)物乙醛分子中含有18O,則說明醇的氧化是按②的過程進行
D.若醇的氧化按②的過程進行,則18O只能存在于產(chǎn)物乙醛分子中
設(shè)計意圖:及時鞏固反應(yīng)機理以及同位素示蹤法等相關(guān)知識點,做到學(xué)以致用。
環(huán)節(jié)三 逆合成分析理論的具體應(yīng)用
交流討論 對于較復(fù)雜的有機物的合成,美國化學(xué)家科里提出的逆合成分析理論可以給我們提供幫助。逆合成分析法即分析目標(biāo)分子結(jié)構(gòu),斷開化學(xué)鍵將其拆解為更簡單、更容易合成的前體和原料,從而完成路線的設(shè)計。請同學(xué)們找出下列有機物的斷鍵位置并推測合成原料。
學(xué)生:高聚物可以斷開主鏈2號碳和3號碳之間的碳碳鍵,推測出原料為乙烯和丙烯。環(huán)酯可以斷開酯基中的碳氧鍵,推測出原料為乳酸。
能力提升 草酸二乙酯是合成醫(yī)藥的重要中間體,請你以乙烯為原料采用逆合成分析理論推導(dǎo)出合成該物質(zhì)的方法。
寫出有機合成路線圖。
設(shè)計意圖:逆合成分析理論是有機合成的重要理論之一,但僅僅介紹該理論并不能使學(xué)生有深刻印象,通過分析幾個常見有機物的合成方法,將逆合成法的思路應(yīng)用到具體的實例中去,有利于提高學(xué)生的有機推斷能力,也使學(xué)生明白該理論在有機合成中的重要意義。
六、板書設(shè)計
七、教學(xué)反思
1.本節(jié)課的部分教學(xué)內(nèi)容不屬于高考考試范疇,因此有很多教師將教材中的這塊內(nèi)容簡單處理或者忽略不講,其實從教材的編排上看本專題是要告訴學(xué)生研究有機化學(xué)的方法是什么,以及過往的化學(xué)家是如何研究有機化學(xué)的,因此該章節(jié)更多的是側(cè)重于過程與方法以及情感態(tài)度價值觀的教育。學(xué)生在高一已經(jīng)學(xué)習(xí)過必修1中的有機化學(xué),該專題內(nèi)容既是對高一內(nèi)容的總結(jié)又是對后續(xù)不同種類有機物的學(xué)習(xí)做鋪墊,同時也將高中有機化學(xué)和大學(xué)有機化學(xué)相銜接,拓展了學(xué)生的視野,有利于學(xué)生對將來是否從事有機化學(xué)研究提早進行職業(yè)規(guī)劃。因此筆者認(rèn)為本節(jié)內(nèi)容不僅不能舍棄,還應(yīng)充分挖掘教材中的素材,力求使課堂教學(xué)更加飽滿,更加有內(nèi)涵。
2.本節(jié)課的設(shè)計分為三個環(huán)節(jié):環(huán)節(jié)一以合成青蒿素為背景使學(xué)生認(rèn)識有機合成的意義;環(huán)節(jié)二以學(xué)生已知的合成乙酸乙酯為素材總結(jié)有機合成的一般方法;環(huán)節(jié)三以合成復(fù)雜有機物為例使學(xué)生了解逆合成分析理論在有機合成中應(yīng)用。三個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣,并將有機反應(yīng)條件的選擇、有機反應(yīng)機理的研究融入其中,從而使學(xué)生對有機合成的流程有了更加全面的認(rèn)識。同時在教學(xué)過程中還不斷滲透情感、態(tài)度和價值觀的教育,如將屠呦呦和青蒿素,美國化學(xué)家科里和匈牙利化學(xué)家海維西獲得諾獎及電子順磁光譜檢測自由基等科學(xué)界的成就及現(xiàn)代前沿科技介紹給學(xué)生,使學(xué)生意識到化學(xué)不僅僅是停留在課本上的知識而且還是一門很有研究價值的學(xué)科。
篇4
關(guān)鍵詞:有機合成 逆合成分析 切斷 官能團
中圖分類號:G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)05(a)-0112-02
1824年,德國化學(xué)家魏勒(Wohler)在蒸發(fā)氰酸銨的水溶液時,意外地得到了一種白色晶體―尿素。這是第一個人工合成的有機化合物,開創(chuàng)了有機化合物人工合成的新紀(jì)元。有機合成是一個富有創(chuàng)造性的領(lǐng)域,它不僅要合成自然界含量稀少的有用化合物,也要合成自然界不存在的、新的有意義的化合物。有機合成的基石是各種類型的有機反應(yīng)以及組合這些有機反應(yīng)以獲得目標(biāo)化合物的合成設(shè)計及策略。
有機合成是有機化學(xué)的中心,有機合成的教學(xué)貫穿于整個有機化學(xué)課程的教學(xué)過程中,也是有機化學(xué)課程的教學(xué)目的所在。在講解各類有機化合物的制備時,其實就是進行有機合成,只不過這類合成比較簡單,通常一眼就可以看出由什么原料來制備,由原料到產(chǎn)物所經(jīng)反應(yīng)步驟也不會太長。但對于復(fù)雜有機化合物分子的合成,特別是那些具有特殊結(jié)構(gòu)的新物質(zhì)的合成,就很難看出由哪些原料,經(jīng)過什么反應(yīng)來制備。這就必須從所要合成產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)著手,通過逆推得到簡單的起始原料,即“逆合成分析”[1]。逆合成分析于20世紀(jì)60年代由哈佛大學(xué)教授科瑞(E.J.Corey)提出的[2],該法是針對目標(biāo)分子(target molecule,簡寫為TM),通過化學(xué)鍵切斷(disconnection,簡寫為dis,在反應(yīng)式中,切斷用波紋線表示)的方法得到目標(biāo)分子的前體,這些前體用已知的反應(yīng)可重新生成目標(biāo)分子。上述過程反復(fù)進行,直至前體為簡單的起始原料(start molecule,簡寫為SM)。逆合成分析用雙線箭頭“”表示。將逆合成分析逆轉(zhuǎn),加上試劑、條件并作適當(dāng)修改,即得合成設(shè)計方案(圖1)。
由此可見,逆合成分析的關(guān)鍵是如何進行化學(xué)鍵的切斷。因為任何有機化合物分子,特別是復(fù)雜的有機化合物分子中都含有很多化學(xué)鍵,切斷時,確定如何把它分割成更小的部分以及應(yīng)當(dāng)打破哪一個化學(xué)鍵是極其重要的。一個好的切斷應(yīng)同時滿足三點:(1)有合適的反應(yīng)機理,即切斷后所得的分子碎片(正、負(fù)離子或自由基)有對應(yīng)的合成等價物。(2)最大可能的簡化。(3)給出認(rèn)可的原料。除烷烴外,一般有機化合物都含有官能團,目標(biāo)分子中的官能團是確定切斷位置的最好方法。在逆合成分析的過程中,有時需要進行官能團的轉(zhuǎn)換(functional group interconversion,簡寫為FGI,由一種官能團轉(zhuǎn)換成另一種或幾種官能團,包括官能團的引入和官能團的消除)來達(dá)到實現(xiàn)好的切斷的目的[3]。筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗,總結(jié)了含不同官能團化合物的逆合成策略,并運用實例加以闡明,以期學(xué)生能運用逆合成分析的方法去進行合成設(shè)計,在進行合成設(shè)計的過程中增強運用各種有機化學(xué)反應(yīng)的能力和技巧。
1 含一個官能團化合物的切斷
對于單官能團化合物通常在官能團旁或附近切斷。這里需要強調(diào)的是:醇是有機合成的重要中間體,醇可通過簡單的反應(yīng)轉(zhuǎn)變成含其他官能團的各簇化合物(圖2),而各種結(jié)構(gòu)的醇本身很容易通過格利雅(Grignard)試劑或烷基鋰試劑與含羰基化合物的親核加成或與環(huán)氧化合物的開環(huán)反應(yīng)來合成。因此,對于只含一個官能團化合物的合成,在可能的情況下我們可以先把它通過FGI,轉(zhuǎn)變?yōu)榇嫉暮铣桑ɡ?)。
例1 如何用苯和不超過兩個碳的化合物合成(TM 1)
逆合成分析如圖3。
分析:(1)官能團轉(zhuǎn)換,把酯基轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的醇,使合成大為簡化。(2)該步的切斷是利用對稱的二級醇可以通過Grignard試劑與甲酸酯反應(yīng)來制備。(3)鹵代烴與金屬鎂反應(yīng)可制備Grignard試劑。(4)又是官能團轉(zhuǎn)換,鹵代烴的合成轉(zhuǎn)變成醇的合成。(5)環(huán)氧乙烷與Grignard試劑反應(yīng)可以制備多兩個碳的伯醇。(6)苯通過溴代,再與鎂反應(yīng),很容易制備苯基溴化鎂。因此,制備TM 1所使用的原料有:苯,環(huán)氧乙烷,甲酸甲酯,乙酸。(無機試劑略去)
2 含兩個官能團化合物的切斷
由于篇幅所限,這里我們只考慮含碳的官能團。根據(jù)兩個官能團的位置關(guān)系,又可分為以下幾種。
2.1 1,2-雙官能團化合物的切斷
1,2-雙官能團化合物常見的有α-氰醇、α-羥基酸、α-羰基酸、α-羥基酮、1,2-二醇、1,2-二酮等。在進行逆合成分析時,通常將接有官能團的兩個碳原子之間的鍵切斷。該類切斷運用的反應(yīng)有醛酮和HCN的親核加成、苯偶姻(Benzoin)縮合反應(yīng)、酮或酯的雙分子還原、烯烴的部分氧化、環(huán)氧化合物的開環(huán)等。
2.2 1,3-雙官能團化合物的切斷
1,3-雙官能團化合物常見的有β-羥基醛(酮、酸、酯)、β-羰基酯、1,3-二酮以及α,β-不飽和羰基化合物等。這些化合物可以通過α,β-之間的碳碳鍵的切斷得到合理的合成等價物。它們的正向合成反應(yīng)主要包括羥醛(Aldol)縮合、克萊森(Claisen)酯縮合、迪克曼(Deckmann)酯縮合、酮酯縮合、瑞弗馬斯基(Reformatsky)反應(yīng)、烯胺的?;?、活性亞甲基化合物的?;?。
2.3 1,4-雙官能團化合物的切斷
1,4-雙官能團化合物有γ-羰基酸(酯)、1,4-二酮等,逆合成分析主要在中間鍵斷開。乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等含活性亞甲基的化合物以及酰胺與α-鹵代羰基化合物的反應(yīng)是制備1,4-雙官能團化合物的重要方法。
2.4 1,5-雙官能團化合物的切斷
典型的1,5-雙官能團化合物有1,5-二酮、1,5-酮酸、1,5-酮酯以及1,5-二酸,這類化合物可以對兩個中間鍵之一進行逆向切斷。含有活潑氫的化合物(如乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等)與α,β-不飽和羰基化合物進行的邁克爾(Michael)加成反應(yīng)是構(gòu)建該類分子骨架的重要反應(yīng)。
2.5 1,6-雙官能團化合物的切斷
1,6-雙官能團化合物的變換常使1,6位逆向連接得到環(huán)己烯或其衍生物,因此環(huán)己烯及其衍生物的氧化是制備1,6-雙官能團化合物,尤其是1,6-二羰基化合物的常用反應(yīng),而環(huán)己烯及其衍生物可以由狄爾斯-阿德爾(Diels-Alder)反應(yīng)得到。
綜上所述,對于雙官能團化合物的合成,根據(jù)兩個官能團的位置關(guān)系,我們有不同的合成策略。若所要合成的目標(biāo)分子含有兩個以上的官能團,此時不同的官能團之間將有不同的位置關(guān)系,那么在進行逆合成切斷時,總是本著最大程度簡化目標(biāo)分子的原則進行分析(例2)。
例2:合成目標(biāo)分子
(TM 2)
逆合成分析如圖4。
分析:在目標(biāo)分子TM 2里,共有四個官能團:三個酯基,一個羰基,它們的位置關(guān)系有1,3-位,1,4-位和1,5-位。經(jīng)過分析,首先考慮1,3-雙官能團的切斷,對應(yīng)的正向反應(yīng)是迪克曼酯縮合;得到的前體A再經(jīng)過1,5-雙官能團切斷進一步簡化得前體B,此步利用的反應(yīng)是邁克爾加成;前體B經(jīng)1,4-雙官能團切斷得最終的簡單的原料,利用的反應(yīng)是丙二酸二乙酯的活性亞甲基與α-溴代酯的反應(yīng)。
有機分子骨架構(gòu)建、官能團的引入和轉(zhuǎn)換以及反應(yīng)的立體化學(xué)控制是有機合成中的三個方面的任務(wù),其中有機分子骨架的構(gòu)建,通常是碳碳鍵的構(gòu)建是最基礎(chǔ)的有機合成工作。本文主要介紹利用目標(biāo)分子中官能團及官能團之間的位置關(guān)系對有機化合物進行碳碳鍵的構(gòu)建的逆合成策略,并總結(jié)了實現(xiàn)這些策略所需運用的基本有機反應(yīng)。當(dāng)然,學(xué)生要想熟練運用這些逆合成策略,除了需要熟練掌握基本有機反應(yīng)外,還需要加強練習(xí),在不斷練習(xí)的基礎(chǔ)上總結(jié)經(jīng)驗,最終做到“胸有成竹”。
參考文獻(xiàn)
[1] 巨勇,趙國輝,席嬋娟.有機合成化學(xué)與路線設(shè)計[M].清華大學(xué)出版社,2002.
篇5
從培養(yǎng)學(xué)生能力的角度出發(fā),改革教學(xué)內(nèi)容,優(yōu)化實驗教學(xué),增加基本操作實驗,壓縮性質(zhì)驗證實驗,開設(shè)綜合性實驗、設(shè)計性實驗等內(nèi)容,不斷提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果?;静僮鲗嶒炇桥囵B(yǎng)學(xué)生動手能力的基礎(chǔ),是進行綜合性實驗和設(shè)計性實驗的基礎(chǔ),必須保證合理的課時比例,即可安排集中訓(xùn)練,也可穿插在有機合成實驗中進行,如洗滌、蒸餾、萃取、重結(jié)晶、常用儀器操作方法、常見有機反應(yīng)裝置安裝和使用等等,教師要強化各種基本操作的要點和使用范圍,要求學(xué)生熟練掌握,必要時可進行考核,實現(xiàn)人人達(dá)標(biāo)。性質(zhì)驗證實驗要適當(dāng)減少,對必要的驗證性實驗,要盡量與專業(yè)性質(zhì)聯(lián)系起來,與實際應(yīng)用結(jié)合起來,不斷改進,以提高實驗的應(yīng)用性和趣味性,更好的發(fā)揮實驗教學(xué)的作用。如工業(yè)分析與檢驗專業(yè)學(xué)生做“糖類物質(zhì)的性質(zhì)實驗”,可把這個實驗改成不同糖類物質(zhì)未知樣品的鑒別實驗,教師提供未知糖類樣品,學(xué)生通過實驗加以區(qū)分鑒別,既驗證和鞏固了基礎(chǔ)理論知識,又從實驗結(jié)果中獲得了成就感,學(xué)生對實驗越感興趣,收獲就越大。在經(jīng)過基本操作實驗和基本有機合成實驗的訓(xùn)練后,可開設(shè)綜合性實驗,就是把物質(zhì)的制備、分離、提純、化學(xué)性質(zhì)鑒定、組成確定、有關(guān)物理常數(shù)的測定等內(nèi)容結(jié)合在一起的實驗。這種實驗內(nèi)容多、操作繁瑣、所需時間長,要求學(xué)生要全面掌握實驗過程,合理安排實驗時間和各個操作的銜接,對學(xué)生的基本操作技能的綜合運用能力和動手能力是很好的鍛煉。如“乙酰苯胺的制備”實驗,通過苯胺和冰醋酸的加熱回流反應(yīng)制備乙酰苯胺,減壓過濾后得到粗品,再經(jīng)重結(jié)晶制得純品,烘干,測定純品的熔點,計算產(chǎn)品的純度。通過完成這一綜合性實驗,學(xué)生練習(xí)了合成、減壓過濾、重結(jié)晶、測熔點等基本操作,掌握了苯胺乙?;磻?yīng)的原理和乙酰苯胺的制備方法。學(xué)生觀察、分析、聯(lián)想思維和歸納總結(jié)的能力都得到提高,獨立工作能力和分析問題、解決問題的能力也可以上了一個新的臺階[3]。在扎實的理論學(xué)習(xí)和嚴(yán)格的基本操作訓(xùn)練后,可以有目的、有計劃的安排設(shè)計性實驗,培養(yǎng)學(xué)生運用理論知識解決實際問題的能力。教師根據(jù)教材或者科研課題的部分內(nèi)容,選取實驗題目,提出具體要求,讓學(xué)生去查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料,確定實驗方案。實驗中儀器、設(shè)備的選用及組裝,藥品選用及配制,實驗步驟的組織實施,實驗結(jié)果的整理、分析、計算,實驗報告的完成等一系列的內(nèi)容,都由學(xué)生獨立來完成。教師則要對實驗方案、實驗過程進行監(jiān)督、把關(guān)和指導(dǎo),以保證實驗順利完成,這是一個比較系統(tǒng)的訓(xùn)練和培養(yǎng)過程。如合成苯甲酸的實驗中,就可設(shè)計兩條合成路線,或選用甲苯為原料,采用高錳酸鉀氧化法;或選用苯為原料,采用格氏試劑法,選擇哪條合成路線更合理,更簡便易行,以及如何進行實驗操作,需要在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生自行完成,實驗中得到的經(jīng)驗與教訓(xùn)反過來也可以讓學(xué)生進行思考。這種實驗費事、費力,但是實驗效果較好,強化了綜合能力的培養(yǎng),提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
2改革實驗教學(xué)方法
改革實驗教學(xué)方式,確立學(xué)生在實驗教學(xué)中的主體地位,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力[4]。改革實驗講授方式,要求學(xué)生實驗前做好預(yù)習(xí)工作,查閱資料,撰寫預(yù)習(xí)報告,對實驗?zāi)康?、原理、過程都要做到心中有數(shù)。上實驗課時,教師或采用問題教學(xué)法,就相關(guān)實驗內(nèi)容向?qū)W生提問,檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況,或采用討論法,與學(xué)生共同討論實驗的原理、實驗的關(guān)鍵點和注意事項,加深學(xué)生對實驗的理解,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。實驗過程中,教師要督促學(xué)生嚴(yán)格操作規(guī)范,注重對實驗現(xiàn)象的觀察和分析,記錄好數(shù)據(jù),遇到問題,及時與教師交流討論,在教師的啟發(fā)下,立足于獨立思考來解決問題,逐步提高學(xué)生自主完成實驗的能力,逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和科研能力。將多媒體教學(xué)引入實驗教學(xué)中,配合教師的講解和操作演示,使得教學(xué)效果明顯提高。通過多媒體實驗演示,可以在學(xué)生面前呈現(xiàn)出全面、具體的實驗過程,實驗演示效果清晰真實,學(xué)生可以很好的了解實驗步驟、實驗所用儀器、操作注意事項等,對實驗有了感性認(rèn)識,有利于學(xué)生對實驗過程的思考和探索。對于一些在目前條件下不能開設(shè)的實驗項目,也可以通過多媒體課件演示,了解這些實驗的現(xiàn)象和過程,變抽象為形象,增長了見識,開闊了視野,開拓了思路。開放式教學(xué),定期施行實驗室對學(xué)生開放的制度,鼓勵學(xué)生或主動參與教師的科研項目,或根據(jù)專業(yè)特點或興趣愛好自選課題,通過查閱相關(guān)文獻(xiàn),設(shè)計實驗方案,與教師一起討論研究后,獨立完成實驗操作,撰寫相關(guān)實驗報告,對于其中有創(chuàng)新價值的研究成果,可以鼓勵學(xué)生,充分調(diào)動學(xué)生的積極性,發(fā)揮他們的潛力和創(chuàng)造力。
3改革實驗教學(xué)評價方式
改革實驗教學(xué)評價方式,引導(dǎo)學(xué)生注重能力培養(yǎng),全面提高自身素質(zhì),成為社會所需的應(yīng)用型人才。實驗教學(xué)評價的目的是要考核學(xué)生掌握了基礎(chǔ)有機化學(xué)實驗知識、技能的基礎(chǔ)上,是否具備分析問題、解決問題的能力,尤其是對綜合性實驗和設(shè)計性實驗中所表現(xiàn)出的綜合能力的評定,從而引導(dǎo)學(xué)生由過去只重視實驗技能的熟練程度向重視培養(yǎng)綜合能力的方向發(fā)展。因而,針對有機化學(xué)實驗課程特點,為客觀真實的反映學(xué)生的實驗水平與能力,要對學(xué)生的實驗成績實行綜合評定,加大平時成績的比例,主要包括實驗預(yù)習(xí)占20%、實驗操作及方案設(shè)計占30%、實驗報告占10%、期末考試由操作考核和筆試考核組成,各占20%,共同組成實驗成績[4-5]。在教學(xué)實踐過程中發(fā)現(xiàn)綜合評定的考核方案確實可以客觀、真實地反映學(xué)生的實驗水平。
4結(jié)語
篇6
運用直觀模型加以引導(dǎo),逐步培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力
理解掌握各類有機化合物的結(jié)構(gòu)是學(xué)習(xí)《有機化學(xué)》課程的一個最基本的要求,在此基礎(chǔ)上方能更好地理解掌握各類化合物的性質(zhì)及用途,這是一個復(fù)雜的抽象思維過程。微觀的分子結(jié)構(gòu)對學(xué)生總是不容易理解的,運用模型能幫助學(xué)生建立正確的分子結(jié)構(gòu)形象,進而培養(yǎng)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(tài)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(jié)構(gòu)和時,展示甲烷、乙烯、乙炔、苯的分子結(jié)構(gòu)模型;在講授乙烷、丁烷和環(huán)己烷的構(gòu)象時,配合展示乙烷、丁烷和環(huán)己烷的分子結(jié)構(gòu)模型,使學(xué)生的腦海中建立這些簡單分子結(jié)構(gòu)的具體形象。如果條件允許也可以讓學(xué)生自己準(zhǔn)備模型,學(xué)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(chǎn)生濃厚的興趣和深刻的印象。在后續(xù)的學(xué)習(xí)中,他們就能夠在這些已建立的簡單分子結(jié)構(gòu)形象的基礎(chǔ)上理解掌握更復(fù)雜化合物的分子的結(jié)構(gòu)。在《高等有機化學(xué)》教學(xué)中,對有機反應(yīng)的理解和掌握也是教學(xué)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(yīng)的進程,直觀生動而形象的展示,可以激發(fā)學(xué)生的空間想象力,增強對抽象的反應(yīng)機理的理解。在《有機合成化學(xué)》的教學(xué)中,將某些經(jīng)典的合成反應(yīng),用壘積木的形式表示出來,比如講解Mannich反應(yīng)時,采用3個基礎(chǔ)的積木模塊,當(dāng)?shù)孜锷贤瑫r含有兩個反應(yīng)中心時,可以通過拼接產(chǎn)生新的模型,演示雙Mannich反應(yīng)過程,再放大可以得到含多環(huán)的Mannich堿結(jié)構(gòu)。這是一種創(chuàng)意,也是幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣,通過空間想象加深理解有機合成反應(yīng)理論的有效方法。
創(chuàng)設(shè)問題情景,培養(yǎng)學(xué)生的探究能力
目前,許多高校有機化學(xué)及相關(guān)課程所采用的仍舊是以講授為主的結(jié)構(gòu)模式。這種缺乏自主性的學(xué)習(xí),阻礙了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和能力的發(fā)展,影響知識的掌握和創(chuàng)造性的培養(yǎng)。美國教育家杜威倡導(dǎo)問題教學(xué)法,提倡在教學(xué)中以問題設(shè)計和解決為核心,它有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)自主性,激發(fā)研究未知問題的動機和興趣,培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。國外知名大學(xué)的化學(xué)教育在課堂教學(xué)中多倡導(dǎo)學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí),注重調(diào)動學(xué)生的興趣。對于結(jié)構(gòu)類似的化合物,通過對比分子結(jié)構(gòu)特征可以推導(dǎo)出性質(zhì)的差異,使學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解、掌握程度,可收到較好的教學(xué)效果。比如,在講授酚的性質(zhì)時,事先向?qū)W生提出問題:與芳烴和醇相比,酚分子結(jié)構(gòu)有什么特點呢?當(dāng)然是既含羥基又含芳環(huán),那么它們的性質(zhì)應(yīng)該是有相似之處的,進而提出酚的性質(zhì)具體表現(xiàn)在哪些方面呢?如何由結(jié)構(gòu)特點出發(fā)推測酚的特性呢?接著讓學(xué)生帶著問題去自學(xué),然后再詳細(xì)分析酚的分子結(jié)構(gòu)、總結(jié)酚的化學(xué)性質(zhì)。如酚分子中由于氧原子直接與苯環(huán)相連,氧原子上的未共用電子對可發(fā)生離域與苯環(huán)構(gòu)成共軛體系,使苯環(huán)和氧之間的碳-氧鍵連結(jié)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(yīng)結(jié)果的另一方面則是羥基使苯環(huán)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(fā)生親電取代反應(yīng),且主要發(fā)生在羥基的鄰、對位上。又如,在講醛(或酮)的性質(zhì)時,可提出這樣的問題:羰基化合物和前面學(xué)過的哪類化合物的結(jié)構(gòu)有相似之處呢?啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想到烯烴,它們均含有雙鍵,那么它們的性質(zhì)也應(yīng)有相似之處,例如均能發(fā)生加成反應(yīng)。但二者之間也有較大差異,比如烯烴通常表現(xiàn)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(xué)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(dǎo)學(xué)生從羰基的碳和氧原子電負(fù)性的差別,使羰基表現(xiàn)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?yōu)橘|(zhì)子的趨勢。此時,明確地向?qū)W生指出,醛(酮)、烯烴能起加成反應(yīng)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(jié)構(gòu),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(dǎo)致電子云分布不同所引起的。通過這樣的設(shè)問、對比,學(xué)生既鞏固了以前學(xué)過的烯烴的知識,又能對醛(酮)的性質(zhì)性質(zhì)產(chǎn)生深刻的印象。帶著問題學(xué)習(xí),既發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用,又能突出學(xué)生的主體地位,改變傳統(tǒng)教學(xué)中單向傳授的局面,把教師的講授與學(xué)生的思維結(jié)合起來,很適合有機化學(xué)教學(xué)。
適時運用現(xiàn)代化教學(xué)手段,提升教學(xué)效果
多媒體計算機輔助教學(xué)(CAI)具有信息容量大,再現(xiàn)圖、文、聲并茂的教學(xué)環(huán)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(yōu)勢,全方位、多角度展現(xiàn)課堂教學(xué)內(nèi)容,并通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)教學(xué)互動,以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標(biāo)所進行的立體化教學(xué)。有機化學(xué)反應(yīng)機理也是有機化學(xué)學(xué)習(xí)中的一大難點。對于一個連續(xù)的化學(xué)反應(yīng),采用一般的分子模型無法進行反應(yīng)過程的動態(tài)描述,也無法反映反應(yīng)過程中化學(xué)鍵的斷裂與生成、分子結(jié)構(gòu)的變化以及反應(yīng)中間體的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化過程。此時,采用三維動畫的形式展示分子的立體結(jié)構(gòu)、分子構(gòu)象異構(gòu)體轉(zhuǎn)化以及有機化學(xué)反應(yīng)機理的動態(tài)過程,形態(tài)逼真、直觀,能使整個教學(xué)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(yīng)機理時,把反應(yīng)物分子做成立體的球棒模型,再把整個反應(yīng)歷程做成球棒模型動畫演示,學(xué)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(jié)論:在SN2反應(yīng)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(chǎn)物發(fā)生了構(gòu)型轉(zhuǎn)化。學(xué)生對這種通過自己感性認(rèn)知而得出的結(jié)論會記憶得更加深刻更加長久。
與化學(xué)史實相結(jié)合,加強思想品
德和心理素質(zhì)教育多年來的教學(xué)實踐表明,在有機化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的課堂教學(xué)中結(jié)合化學(xué)史教學(xué),可以使學(xué)生了解前人在有機化合物及其應(yīng)用方面的成就,同時也看到我國在有機化學(xué)研究方面和國外的差距。向?qū)W生介紹百年來諾貝爾獎與有機化學(xué)等方面內(nèi)容,使學(xué)生對有機化學(xué)在國民經(jīng)濟發(fā)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(rèn)識。同時也要指出,有機化學(xué)工業(yè)在為人類造福的同時,使人類的生存環(huán)境遭到了嚴(yán)重破壞,由此引入綠色化學(xué)的概念,引導(dǎo)他們認(rèn)識實現(xiàn)綠色化學(xué)的重要性,激起他們的責(zé)任感和使命感。例如,《對映異構(gòu)》一章既是有機化學(xué)教學(xué)中的難點又是教學(xué)重點,學(xué)生學(xué)習(xí)起來往往感覺比較抽象。我們從介紹1848年P(guān)asteur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(xué)家分別提出碳四面體構(gòu)型學(xué)說,從而找到了產(chǎn)生對映異構(gòu)的結(jié)構(gòu)上的原因,為立體化學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。但是他們提出這個理論的初期,卻遭到了德國權(quán)威化學(xué)家Kolbe的強烈反對,兩位科學(xué)家沒有退卻,用光衍射法證實了四面體的碳原子結(jié)構(gòu)。面對權(quán)威強大的壓力,他們保持冷靜、自信和寬容的心理素質(zhì)。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(dá)出來,使學(xué)生從二維結(jié)構(gòu)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(xué)生從中學(xué)習(xí)到偉人們實事求是、鍥而不舍的科研精神,培養(yǎng)學(xué)生的心理素質(zhì),真正做到教書育人。
教學(xué)與實驗、科研相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)
篇7
[關(guān)鍵詞]二輪復(fù)習(xí);核心素養(yǎng);高三化學(xué)
[中圖分類號]G633.8[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]16746058(2017)20007403
高三一輪復(fù)習(xí)時間長、覆蓋面廣,且一輪復(fù)習(xí)意在夯實學(xué)科基礎(chǔ)知識,所以學(xué)生能力并沒有在一輪復(fù)習(xí)中得到顯著提高。面對以“能力立意”為主的江蘇高考,
如何
在二輪復(fù)習(xí)中提高學(xué)生能力是教師應(yīng)重點研究的課題。
根據(jù)對學(xué)生高三下學(xué)期化學(xué)期初考的分析和反思,現(xiàn)將學(xué)生經(jīng)過一輪復(fù)習(xí)后在化學(xué)學(xué)習(xí)上依然存在的問題羅列在表1中。由表可見,學(xué)生遇到有機同分異構(gòu)體的書寫、溶液中離子濃度關(guān)系的辨別、無機化工流程分析這類高層次題目時,往往會“潰不成軍”。因此,二輪復(fù)了要查漏補缺,更要提高學(xué)生的能力。
吳星教授在《高中化學(xué)核心素養(yǎng)的構(gòu)建視角》一文中指出,學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)涉及文化學(xué)習(xí)領(lǐng)域、個體自我發(fā)展領(lǐng)域和社會參與互動領(lǐng)域,反映了個體與自我、社會和文化的關(guān)系。[1]化學(xué)學(xué)科以其特有的學(xué)科特色,如宏微結(jié)合、平衡思想、實驗探究等,對學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展有著特殊的貢獻(xiàn)。為了在高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)中有效發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng),我在教學(xué)中進行了以下的嘗試。
一、引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的文化價值追求方向
化學(xué)科學(xué)源于生活,服務(wù)于生活。然而,化學(xué)知識和技術(shù)如果掌握在別有用心的人的手里,帶給人類的將是各種災(zāi)難。引導(dǎo)學(xué)生把自己掌握的化學(xué)技術(shù)和原理用于提高人類生存和生活的質(zhì)量,這是一種心懷大善的人文情懷,也是文化價值追求的方向。
“物質(zhì)的性質(zhì)和應(yīng)用”是高考化學(xué)必考的知識點,這類知識點意在考查學(xué)生對化學(xué)常識的掌握情況,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)真實的、有用的化學(xué),指引學(xué)生用化學(xué)知識解決生產(chǎn)、生活實際和科學(xué)研究中的簡單化學(xué)問題,讓學(xué)生體會到化學(xué)學(xué)科的價值。
【例1】化學(xué)在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應(yīng)用。下列說法不正確的是()。
A.MgO的熔點很高,可制作耐高溫材料
B.二氧化硫具有殺菌作用,故紅酒中含有極微量的二氧化硫,也可用二氧化硫漂白銀耳
C.氫氧化鋁具有弱A性,可用于治療胃酸過多
D.石英砂可生產(chǎn)硅,可用于計算機芯片
解析:MgO熔點很高,可用作耐高溫材料和阻燃材料,減少火災(zāi)事故的發(fā)生,A選項正確。紅葡萄酒中加入二氧化硫,主要起殺菌和防氧化的作用。喝紅酒時人們習(xí)慣搖晃酒杯,除了讓紅酒的香氣揮發(fā)出來之外,也能讓二氧化硫揮發(fā)出來,這是一個“排毒”過程。但二氧化硫有毒,不可以用來漂白銀耳、蘑菇等食品,
B選項錯誤。
像氫氧化鋁這樣的弱堿性物質(zhì),可以中和鹽酸,同時不會灼傷胃黏膜,
C選項正確。
通常有“從沙灘(二氧化硅)到用戶(半導(dǎo)體芯片硅)”的說法,故D選項正確。
該題雖然簡單,題目攜帶的信息卻非常豐富,從化工生產(chǎn)到品質(zhì)生活,從醫(yī)療衛(wèi)生到信息傳遞。教師講題時不要拘泥于化學(xué)客觀事實,而應(yīng)從化學(xué)知識出發(fā),使學(xué)生體會到化學(xué)服務(wù)于人類的功能,領(lǐng)會到這種服務(wù)必須以安全為前提,還要兼顧可持續(xù)性。以這種帶有溫度和情感的方式講評,可引導(dǎo)學(xué)生
追求
正確的文化價值導(dǎo)向。
二、發(fā)展學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力
近年來,人們的生活方式發(fā)生了翻天覆地的變化,微信、支付寶等電子支付方式的覆蓋,地鐵、充電樁在中小城市的普及,電子導(dǎo)航、探頭攝像的星羅棋布,提示人們信息大爆炸的時代已經(jīng)來臨。面對雨后春筍般的新生事物,人們需要接受新事物的意愿和能力。在高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)中引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地學(xué)習(xí),讓學(xué)生愛上學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣和能力,可使學(xué)生一生受用。
有機合成和流程綜合題一直是學(xué)生得分率較低的題目。究其原因,并不是學(xué)生有機化學(xué)部分學(xué)得不夠好,而是有機物種類繁多,有機反應(yīng)繁雜,實際工業(yè)生產(chǎn)中的有機合成無論是反應(yīng)物和生成物的結(jié)構(gòu)式,還是反應(yīng)所需要的催化劑和條件,都比書本上介紹的最基本的有機反應(yīng)要復(fù)雜。更關(guān)鍵的是,題目中的有機合成流程從頭至尾都以化學(xué)式呈現(xiàn),幾乎沒有中文解釋,這對于習(xí)慣用母語思考的高中生來說,幾近于失去了思考的載體。在教學(xué)中,我引導(dǎo)學(xué)生給每一個步驟配以簡潔明了的“中文說明書”,學(xué)生就有了思考的載體,并以此建構(gòu)連貫的思維流程?!爸形恼f明書”的信息主要包括斷鍵、成鍵的位置,基團或官能團的轉(zhuǎn)變,反應(yīng)的類型或反應(yīng)的目的。
【例2】有機物H是合成抗心律失常藥物“決奈達(dá)隆”的一種中間體,可通過以下方法合成:
【題目要求】請以甲苯和(CH3CO)2O為原料制備,寫出制備的合成路線流程圖。
已知:
1.苯胺()易被氧化。
解析:從甲苯到目標(biāo)產(chǎn)物,需要將甲基氧化為羧基(利用題給信息就可以實現(xiàn)),還需要在鄰位引入氨基(由引入的硝基還原而來),再將氨基酰化。為了確保在鄰位引入基團,就要考慮先氧化甲基,還是先引入硝基。
有機題經(jīng)過這樣分析之后,每一步反應(yīng)的目的一清二楚。無是學(xué)生在試卷上遇到有機合成題,還是在以后的生產(chǎn)或研究過程中查閱文獻(xiàn)資料,都可以用這種“中文說明書”(表2)的方式對信息進行創(chuàng)造性的解釋,把外界的信息轉(zhuǎn)變成自己的知識,然后對這些知識進行
再加工
和自我消化,這是構(gòu)建式的學(xué)習(xí),可有效發(fā)展學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力。
三、發(fā)展學(xué)生理性思維,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神
“溶液中離子濃度大小的比較”和“有機物同分異構(gòu)體的書寫”這兩類題型,是高中化學(xué)的難點,也是區(qū)分度很大的題型。學(xué)生審題之后,往往會因為沒有正確的思維模式,或缺乏分析能力,或條理性不強,導(dǎo)致無從下手。有的學(xué)生即使嘗試著用掌握的化學(xué)原理去分析,但缺少理性分析,導(dǎo)致花了時間,卻沒能正確解題,進而漸漸對這類題型敬而遠(yuǎn)之。
學(xué)生的這種狀態(tài)是值得研究和亟待改變的。教師應(yīng)加強解題訓(xùn)練,幫助學(xué)生厘清解題思路,建立思維模型,提高學(xué)生成功解題的成就感,發(fā)展學(xué)生的理性思維,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。
【例3】25℃時,用0.0500mol?L-1H2C2O4(二元弱酸)溶液滴定25.00mL0.1000mol?L-1NaOH溶液,所得滴定曲線如下圖。請判斷下列說法是否正確。
1.點①所示溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)+c(HC2O-4)=c(OH-)。
2.點③所示溶液中:c(Na+)>c(HC2O-4)>c(H2C2O4)>c(C2O2-4)。
解析:1.錯誤。在點①狀態(tài)下,H2C2O4和NaOH恰好完全反應(yīng)生成正鹽Na2C2O4,Na2C2O4完全電離成Na+和C2O2-4,C2O2-4經(jīng)兩步水解生成H2C2O4和HC2O-4,H2O電離生成H+和OH-。溶液中的質(zhì)子守恒,應(yīng)為c(H+)+2c(H2C2O4)+c(HC2O-4)=c(OH-)。
2.錯誤。在點③狀態(tài)下,H2C2O4過量,反應(yīng)后的溶液中存在H2C2O4和Na2C2O4兩種溶質(zhì)且物質(zhì)的量相等。Na2C2O4完全電離成Na+和C2O2-4,C2O2-4經(jīng)兩步水解生成H2C2O4和HC2O-4,H2O電離生成H+和OH-,溶液中微粒種類和點①狀態(tài)相同。由圖中pH小于7可知,電離程度大于水解程度,故c(C2O2-4)>c(H2C2O4)。
在復(fù)習(xí)中,我與學(xué)生通過多次練習(xí)與分析,為這類題建立了如下思維模型:
1.根據(jù)溶液混合之后發(fā)生的反應(yīng),分析溶液中溶質(zhì)的成分。
2.根據(jù)電離、電離平衡、水解平衡正確分析溶液中微粒的組成。
3.根據(jù)三個守恒式進行等量變化。
4.根據(jù)電離和水解的競爭反應(yīng)結(jié)果綜合考慮離子濃度大小關(guān)系。
又如,同分異構(gòu)體的書寫,如果沒有清晰的思路和思維模型,會導(dǎo)致很多錯誤的發(fā)生,可能是寫少或者寫多碳原子,也可能是不飽和度不一致(氫原子數(shù)偏多或偏少),或者官能團不符合題意,還可能是基團位置不正確。為了降低錯誤率,師生共同總結(jié)思維模型并加以試驗,使學(xué)生在解題過程中領(lǐng)悟到“有條理的思維可以使思路清晰”,體會到“抓住關(guān)鍵點可以簡化題目”。當(dāng)學(xué)生成功寫出同分異構(gòu)體時會獲得成就感,增強自信心。
有機物同分異構(gòu)體書寫的思維模型:
1.分析有機物分子式中C、N、O等關(guān)鍵原子的個數(shù)和不飽和度。(不必花時間去數(shù)有機物的H原子數(shù),體現(xiàn)了思維的簡潔性)
2.根據(jù)題給信息確定有機物中必須存在的官能團。(思維的再現(xiàn)性)
3.分析剩余原子組成的基團的可能性。(思維的發(fā)散性)
4.試著按不同的位置、順序組合基團。(思維的條理性)
5.根據(jù)題給信息(比如核磁共振氫譜中峰的個數(shù))驗證結(jié)構(gòu)是否正確。(思維的嚴(yán)密性)
在高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)中,我和學(xué)生的溝通內(nèi)容不再局限于化學(xué)知識本身,而是延伸到審美、思維、批判、價值取向、創(chuàng)新等多個領(lǐng)域。從發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的角度設(shè)計二輪復(fù)習(xí),不H可以提升學(xué)生復(fù)習(xí)的興趣與熱情,而且在提高學(xué)生能力的同時,有助于學(xué)生發(fā)展對其終身有用的核心素養(yǎng),體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的育人功能。
[參考文獻(xiàn)]
篇8
關(guān)鍵詞:有機化學(xué);教學(xué)改革;創(chuàng)新
有機化學(xué)是高?;瘜W(xué)系四大基礎(chǔ)課程之一,具有課程內(nèi)容豐富,社會應(yīng)用性強等特點。當(dāng)今,有機化學(xué)已經(jīng)廣泛滲透到生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域中。人們的現(xiàn)代生活也處處顯現(xiàn)出有機化學(xué)的重要地位和作用。知識急劇膨脹、學(xué)科迅猛發(fā)展、社會需求驟增。有機化學(xué)作為化學(xué)學(xué)科中最活躍的領(lǐng)域,發(fā)展異常迅速,內(nèi)容越來越多,這也使得高校有機化學(xué)在有限的學(xué)時與不斷膨脹的課程內(nèi)容之間的矛盾日益突出。既要完成教學(xué)計劃、保證教學(xué)質(zhì)量,又要重視學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高,有機化學(xué)教學(xué)改革已是日益重要、日趨緊迫的工作。如何緩解這一矛盾?積極的做法是打破傳統(tǒng)的單一的教學(xué)模式,建立一套靈活多樣的適合現(xiàn)代化進程需要的新的教學(xué)體系。
1加強對課程教材的建設(shè)
在人學(xué)學(xué)習(xí)中,學(xué)生閱讀量最大的是教材,好的教材是精品課程建設(shè)的基本保證,也是教學(xué)質(zhì)量的基本保證精品教材要反映世界科學(xué)技術(shù)、社會發(fā)展的水平,反映世界高等教育的教學(xué)水平,同時適應(yīng)我國科學(xué)技術(shù)、社會發(fā)展的現(xiàn)狀精品教材應(yīng)采用“立體化”形式,即以紙介質(zhì)教材為主體,配以音像、電子和網(wǎng)絡(luò)形式教材,形成一個教學(xué)包,為教學(xué)提供整體解決方案因此,我們要重視教材建設(shè),實施精品教材建設(shè)計劃,通過教學(xué)平臺,為教師教學(xué)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供完整的教學(xué)方案,最大限度地滿足教學(xué)需要。
2豐富教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
努力激發(fā)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生享受學(xué)習(xí)的樂趣,是化學(xué)教學(xué)的任務(wù)之一也是減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)和提高課堂教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。而教師對所教課程的愛好與興趣則會直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。諸多化學(xué)學(xué)科中,我最喜歡的正是有機化學(xué)這門課,所以各方而投入的精力都比較多,目的是希望用自己的熱情去感染學(xué)生,增強學(xué)生學(xué)習(xí)有機化學(xué)的興趣,從而提高教學(xué)質(zhì)量。因此,為了培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)有機化學(xué)的興趣,首先我在學(xué)期初的第一堂課重點介紹有機化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展簡史,從占到今,不但讓學(xué)生了解了歷史,也使學(xué)生對社會的發(fā)展與進步有了更深一層次的認(rèn)識;其次,在每一章節(jié)的教學(xué)過程中,凡是教學(xué)內(nèi)容中所涉及的歷史知名人物除了對其生平及主要成就介紹之外,還引導(dǎo)學(xué)生多查閱相關(guān)資料,不但可以拓展學(xué)生的科學(xué)史知識,提高學(xué)習(xí)興趣,增強求知欲,更有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力;第二,結(jié)合專業(yè)特點豐富課堂教學(xué)內(nèi)容,聯(lián)系與生命現(xiàn)象(制藥專業(yè))及人們?nèi)粘I?食品專業(yè))密切相連的化學(xué)知識,使學(xué)生主動去學(xué)習(xí)有機化學(xué)的知識,從而理解并解決疑難問題,推動課堂教學(xué)的發(fā)展及質(zhì)量的提高。
豐富的教學(xué)內(nèi)容與充分、準(zhǔn)確、高質(zhì)量的教師備課過程是離不開的。教師在準(zhǔn)備每一堂課內(nèi)容時,都必須閱讀大量的參考書來保證知識的準(zhǔn)確度,同時從多角度、多層次綜合、全面理解和詮釋每一個知識點,并通過不斷的學(xué)習(xí)、研究形成自己的一種教學(xué)體系和教學(xué)風(fēng)格;而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,教師還應(yīng)深入學(xué)習(xí)、研究該門學(xué)科的新知識及科技最新發(fā)展趨勢和動態(tài),并將這些新知識充實到課堂教學(xué)內(nèi)容之中,使學(xué)生深切感受到科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展給社會發(fā)展帶來的巨大變革,同時教育學(xué)生只有掌握豐富的科學(xué)文化知識,才能跟隨時展的步伐一同前進。前沿知識的擴充,不但有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,也有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。
3引進研究性學(xué)習(xí)方式,改革教學(xué)方法
3.1巧妙設(shè)疑引入新課
研究性學(xué)習(xí)方式中最注重的是創(chuàng)設(shè)問題情景引發(fā)學(xué)生對知識本身發(fā)生興趣,產(chǎn)生認(rèn)知需要,產(chǎn)生一種要學(xué)習(xí)的心理傾向,激發(fā)學(xué)習(xí)動機。因此,新課的導(dǎo)人可以運用實驗、故事、音像多媒體等手段和富有挑戰(zhàn)性、激勵性的問題創(chuàng)設(shè)情境,巧妙設(shè)疑,學(xué)生通過觀察感知產(chǎn)生疑問、發(fā)現(xiàn)問題,引起“認(rèn)知沖突”,激起學(xué)生的興趣和求知欲望,從而喚起學(xué)生的創(chuàng)新意識。如在講授碳的正四面體結(jié)構(gòu)時,首先提出兩個問題:碳最外層P軌道上只有兩個電子,為什么碳為四價?電子激發(fā)后,最外層四個電子分別處在四個不同的軌道中,為什么甲烷分子中四個碳?xì)滏I是等同的,且以正四面體結(jié)構(gòu)形式存在?從而引出雜化軌道理論概念,進而用現(xiàn)代共價鍵理論解釋碳的正四面體結(jié)構(gòu)。
3.2辨疑解難師導(dǎo)學(xué)動
針對學(xué)生在探究中提出的疑難,教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計一些探索性實驗,或?qū)⒔滩闹械哪承炞C性實驗改為探索性實驗,引導(dǎo)學(xué)生動手、動腦,同時還可運用實物模型、圖表、多媒體等直觀手段和生動的語言描繪進行形象化教學(xué),想方設(shè)法架設(shè)宏觀與微觀的橋梁,將看不見摸不到,微觀抽象的知識變成具體形象的比喻,以增強學(xué)生的感性認(rèn)識,激發(fā)學(xué)生積極討論探究,誘導(dǎo)學(xué)生辨析疑難,以辯激思、以辯明理,使學(xué)生在辯疑解難的過程中有所感、有所思,還要有所悟,積極培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。例如,在學(xué)習(xí)對映異構(gòu)現(xiàn)象時,學(xué)生不理解,教師不僅利用了有機模型,而且利用多媒體手段制作了動畫,增強了學(xué)生的感性認(rèn)識,激發(fā)學(xué)生積極討論探究,何為手性藥物?學(xué)生通過查閱資料,不僅知道了什么是手性藥物,同時列舉出許多目前臨床上使用的手性藥物,理解了化合物的立體構(gòu)型不同,會產(chǎn)生不同的藥理作甩,加強了學(xué)生對立體化學(xué)的重視。
3.3釋疑檢驗構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)
在探究疑難、辯明概念的基礎(chǔ)上,教師要引導(dǎo)學(xué)生及時進行總結(jié)歸納,適時恰當(dāng)?shù)慕o予精講評價,通過鞏固練習(xí)檢驗教學(xué)效果。同時還要善于引導(dǎo)學(xué)生運用歸納對比的方法將新知識納人原有知識體系中,由點到線,由線到面構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò),掌握共性,突出特征,找出知識間內(nèi)在的聯(lián)系與規(guī)律。例如,物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與其化學(xué)性質(zhì)之間有著必然的聯(lián)系,從其化學(xué)鍵的性質(zhì)及官能團的性質(zhì)可以推測其可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。烷烴、苯和鹵代烴的取代反應(yīng),雖然都是取代反應(yīng),但由于這些化合物的結(jié)構(gòu)不同,導(dǎo)致
不同的反應(yīng)歷程。即烷烴的共價鍵易均裂,發(fā)生自由基反應(yīng);苯的C—H鍵異裂,發(fā)生親電取代反應(yīng);鹵代烴的C—X鍵異裂,發(fā)生親核取代反應(yīng)。應(yīng)用對比方法講解上述反應(yīng),使其一目了然。而在討論鹵烴親取代反應(yīng)中影響反應(yīng)機理及其活性的因素時,則盡可能采用科研中的實例來討論烴基結(jié)構(gòu)、親核試劑、離去基團及反應(yīng)條件對反應(yīng)的影響。在討論梭酸衍生物水解反應(yīng)活性時,列舉醋類局麻藥普魯卡因與酸胺類局麻藥利多卡因的作用時間長短,以此說明酞胺比醋難以水解。3.4生疑發(fā)展激勵創(chuàng)新
研究性學(xué)習(xí)方式不是以得到某種結(jié)果為終結(jié),要通過變式練習(xí)將學(xué)生學(xué)到的知識應(yīng)用到實際之中去解決新的問題,鼓勵學(xué)生努力創(chuàng)新。使他們在實際應(yīng)用中不僅加深對新知識的理解、知識得到遷移、發(fā)展,而且能力也能得到進一步的發(fā)展提高。俗話說:“人生識字糊涂始”,講的就是越是有學(xué)問、有思想、有能力的人,越善于發(fā)現(xiàn)問題,提出問題的道理。在中外科學(xué)史上,流傳著不少由于在司空見慣的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)別人不曾注意的細(xì)節(jié)、追問別人不曾懷疑的問題而引發(fā)有價值的科學(xué)發(fā)明的故事。正因為如此,研究性學(xué)習(xí)方式要求學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題的過程中激活各科學(xué)習(xí)中的知識儲存,在解決問題的過程中提高自己的綜合實踐能力。
4大量練習(xí)加深理解
學(xué)習(xí)知識的目的就是要應(yīng)用于實踐,只有使之轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力才能體現(xiàn)知識的價值,因此引導(dǎo)學(xué)生將理論與實踐相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生對知識的運用能力是培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的關(guān)鍵。而且,有機化學(xué)作為一門實用性學(xué)科學(xué)生們學(xué)習(xí)的目的就是用所學(xué)知識了解世界、解釋客觀世界的一些現(xiàn)象、創(chuàng)新性地合成新的物質(zhì)并不斷開創(chuàng)其應(yīng)用范圍。而這些實際應(yīng)用問題往往令學(xué)生們感到棘手。這是因為有機化學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容多,而同學(xué)們課后復(fù)習(xí)時間少,內(nèi)容掌握不熟練,應(yīng)用不靈活。
實驗雖能起到加強鞏固理論知識的作用,但畢竟受到實驗學(xué)時數(shù)和條件等客觀情況限制,因此還需要通過其它措施來加強這方而的訓(xùn)練。針對這種情況,在教學(xué)過程中有目的、有針對性地精選了大量實踐題,通過課堂上大家共同討論來幫助學(xué)生們理解和融會貫通。例如,在講芳烴親電取代反應(yīng)的定位規(guī)則時,為了加深學(xué)生們的理解、了解定位規(guī)則在有機合成中的應(yīng)用,請他們由苯合成4—硝基—1,2—二溴苯。通過逐步的引導(dǎo)思考,同學(xué)們提出了二條不同的合成路線。通過進一步的討論,最后確定了先溴化再硝化再溴化的路線是一條產(chǎn)率較高的合成路線。
為了實現(xiàn)目前“厚基礎(chǔ)、寬口徑”人才培養(yǎng)模式,使學(xué)生更深刻、更好地掌握有機化學(xué),作為一門基礎(chǔ)學(xué)科,有機化學(xué)的教學(xué)中應(yīng)更多地融入一些與社會、生活相關(guān)的內(nèi)容,加強理論與實踐的聯(lián)系,以幫助同學(xué)們更好地了解自然界,更科學(xué)地看待世界并推動社會更快地發(fā)展。
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篇9
教學(xué)策略作為策略的一種特殊形式,它既有一般“策略”所具有的共性,又有其自身特有的涵義。在新課程理念下,國家提出了轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的要求,使學(xué)生在教師的指導(dǎo)下主動地、富有個性地學(xué)習(xí)。為了適應(yīng)這樣的形勢,筆者根據(jù)新課程改革的實際,在有機化學(xué)教學(xué)過程中結(jié)合細(xì)節(jié)問題,在宏觀層次上展開了對有機化學(xué)教學(xué)策略的探索。
1.總教學(xué)策略
《有機化合物》必修模塊與《有機化學(xué)基礎(chǔ)》選修模塊在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求等方面存在著很大的差異。必修模塊的知識難度不大,是對學(xué)生的基本技能和常識的培養(yǎng),在教學(xué)過程中,不能拓展太多,不能對有機物進行歸類學(xué)習(xí),不能上升到官能團的角度來分析有機物的性質(zhì),也不能從有機物的結(jié)構(gòu)來分析有機反應(yīng)類型等,更不能有一步到位、一步到高考的思想,況且必修部分和選修部分高考試題的要求、層次是不同的。選修模塊則是在必修模塊的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地學(xué)習(xí)有機化學(xué)的知識?!队袡C化學(xué)基礎(chǔ)》選修模塊對有機物進行了系統(tǒng)分類,從官能團的角度對有機物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行分類學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)時可從結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的高度,對各類有機物代表物的結(jié)構(gòu)特點、性質(zhì)、反應(yīng)類型進行歸納、總結(jié)。對于有機合成的學(xué)習(xí),要注意合成路線的設(shè)計,主要圍繞著有機物基本性質(zhì)的應(yīng)用來展開,不要為了進行合成路線的設(shè)計而要求學(xué)生掌握過多的有機化學(xué)反應(yīng),增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。本文由收集整理
2.開放性策略
開放性策略是指:在教學(xué)過程中,突破現(xiàn)有教材的限制。通過創(chuàng)設(shè)開放的教學(xué)情境、提供開放的教學(xué)內(nèi)容等手段,開放學(xué)生學(xué)習(xí)的過程和結(jié)果。
2.1創(chuàng)設(shè)開放的教學(xué)情境
教學(xué)情境的開放性可以引發(fā)教學(xué)過程和學(xué)生思維的開放性,同時引發(fā)開放的學(xué)習(xí)結(jié)果。在有機化學(xué)教學(xué)中往往以教學(xué)情境作為起點,以開放的教學(xué)情境吸引學(xué)生參與到掌握知識的過程中來,讓學(xué)生在開放的情境過程中使思維獲得發(fā)散,再對問題的各種可能原因或結(jié)果進行分析、比較,找出主要原因或結(jié)果,并對其作出合理的解釋,從而獲得有機化學(xué)學(xué)習(xí)所必需的發(fā)散性思維和批判性思維能力,同時從中感悟到有機化學(xué)學(xué)習(xí)的一般方法和規(guī)律。
2.2形成開放的師生關(guān)系
應(yīng)改變師生之間傳統(tǒng)的我教你學(xué)的關(guān)系,建立起一種既是教與學(xué)的關(guān)系,又是教學(xué)活動共同設(shè)計者與參與者的關(guān)系。同時,可通過興趣小組活動、研究性學(xué)習(xí)等形式,使學(xué)生的老師變?yōu)槿握n老師及學(xué)生自己尋找到的學(xué)習(xí)伙伴。
2.3提供開放的教學(xué)內(nèi)容
為使學(xué)生了解化學(xué)學(xué)科的發(fā)展及在生產(chǎn)生活實際中的應(yīng)用,應(yīng)向?qū)W生提供課本上未作介紹的相關(guān)化學(xué)資料,并讓他們通過學(xué)習(xí)來解釋或從理論上解決生產(chǎn)生活實踐中所遇到的問題,如高分子材料問題等。
3.用好教材的教學(xué)策略
人教版《有機化學(xué)基礎(chǔ)》教材中保留了《化學(xué)2(必修)》中的“學(xué)與問”“思考與交流”“科學(xué)探究”“實踐活動”等活動欄目,通過“思考與交流”等欄目可以建立選修化學(xué)與必修化學(xué)的密切聯(lián)系,關(guān)注學(xué)生已有的經(jīng)驗和知識。在具體教學(xué)中,應(yīng)注意創(chuàng)造性地應(yīng)用教材中的這些欄目,給學(xué)生充分思考和交流的時間。這些欄目承載著教材的核心內(nèi)容,是對學(xué)習(xí)知識的鞏固,要給予足夠的重視。這些欄目的教學(xué),不僅是落實知識與技能的重要環(huán)節(jié),而且是實現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)過程、方法和情感教育的重要方式與途徑,“知識支持”為學(xué)生學(xué)好有機化學(xué)提供了必要的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)原理方面的知識,與其他模塊教材的相關(guān)內(nèi)容既相互獨立又彼此聯(lián)系。“科學(xué)視野”和“科學(xué)史話”等屬于資料性欄目,旨在引導(dǎo)學(xué)生從不同的視角豐富對有機化學(xué)的了解不作為基本要求。在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生將課內(nèi)討論、探究學(xué)習(xí)與課外閱讀等多種學(xué)習(xí)方式結(jié)合起來,以提高學(xué)習(xí)效率,取得更好的學(xué)習(xí)效果。
4.分擔(dān)與共享策略
有機化學(xué)教學(xué)中要實現(xiàn)“自主”、“開放”,要讓學(xué)生參與到掌握知識的過程中來,這堂課就要充滿著和諧民主的教學(xué)氛圍。這種氛圍的形成依賴于人與人之間相互理解、相互包容的人際關(guān)系的確立。課堂教學(xué)中的人際關(guān)系包括師—生、生—生關(guān)系。
為此,在課堂教學(xué)中的人際關(guān)系應(yīng)該是分擔(dān)與共享關(guān)系的假設(shè)。分擔(dān):集體中每個成員應(yīng)當(dāng)分擔(dān)他人在學(xué)習(xí)過程中遇到的障礙和情感負(fù)擔(dān),真心實意地幫助其越過這種障礙,消除這種負(fù)擔(dān),并從中認(rèn)識到人與人之間合作所進行的事業(yè)遠(yuǎn)比競爭有意義;共享:分享他人在學(xué)習(xí)上獲得成功和進步的喜悅,并由衷地在言行中表露出來,同時也共享他人獲得成功的成果。
在教師對學(xué)生分擔(dān)與共享的引發(fā)誘導(dǎo)下,學(xué)生對學(xué)生、學(xué)生對教師的分擔(dān)與共享也會潛移默化地產(chǎn)生并得到強化,這就使課堂教學(xué)形成人與人之間相互理解、相互激勵、相互
幫助的氛圍,人的安全需要獲得了充分的滿足。此時的學(xué)生會有一種通過參與課堂教學(xué)活動來滿足自身愛與歸屬需要的欲教師調(diào)控教學(xué)氛圍的目的并非是要在整整一堂課的進程中都使學(xué)生處于群情激奮的情緒狀態(tài)之中。一堂課中既要有學(xué)生好奇心、求知欲得到充分激發(fā)的階段,又應(yīng)有情緒舒緩的低潮時期。即使在階段,教師也要根據(jù)認(rèn)知內(nèi)容的復(fù)雜程度的不同來調(diào)控學(xué)生的激奮水平,使學(xué)生的激奮水平與認(rèn)知對象的復(fù)雜程度相匹配。
5.引導(dǎo)探究的策略
楊振寧先生說過,人們的學(xué)習(xí)可以分為接受性學(xué)習(xí)和體驗性學(xué)習(xí)兩大類,而體驗性學(xué)習(xí)比接受性學(xué)習(xí)更為重要。探究性學(xué)習(xí)就是一種十分重要和常用的體驗性學(xué)習(xí)方式。因此在有機化學(xué)教學(xué)中,要十分注重探究性學(xué)習(xí)方式。對于探究性學(xué)習(xí),我們應(yīng)從以下三個方面來認(rèn)識。
5.1探究的內(nèi)容
探究性內(nèi)容一定要具有探究價值。探究的價值應(yīng)體現(xiàn)為:通過探究,學(xué)生能夠獲得知識、訓(xùn)練技能、經(jīng)歷過程、掌握方法、培養(yǎng)情感態(tài)度和價值觀等。因此,教師首先要考慮:該節(jié)課的內(nèi)容是否一定要進行探究活動才能有效地完成任務(wù)?如果要進行,就需要通過何種途徑?學(xué)生的自主探究會得到什么樣的結(jié)果?對于需要探究的課,我們就要采用探究性的學(xué)習(xí)方式。所以,教師要正確處理探究式與講授式的教學(xué)方式,在注重探究方式的同時不應(yīng)排斥講授式,更多的情況是兩者相結(jié)合,在課堂教學(xué)中應(yīng)該交替應(yīng)用,做到“講中有探,探中有講”,兩者取長補短。
5.2探究的方式
科學(xué)探究是一類教學(xué)活動,也是現(xiàn)代教育提倡的精神。從教學(xué)活動的角度講,高中有機化學(xué)中的科學(xué)探究沒有固定的模式,可以是理論探究,也可以是實驗探究。這是因為,在教學(xué)過程中學(xué)生通過自己的探索研究,變未知為已知的學(xué)習(xí)活動就是教學(xué)中的科學(xué)探究活動。課程標(biāo)準(zhǔn)雖然給出了科學(xué)探究的七個要素,但在某個教學(xué)過程中具有其中一兩個要素的,這個教學(xué)過程就具有了探究的精神,不一定總要求是完整的探究過程。
5.3探究活動應(yīng)在教師的引導(dǎo)下進行
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關(guān)鍵詞工程教育專業(yè)認(rèn)證綜合創(chuàng)新探索
國務(wù)院學(xué)位委員會和教育部于1998年把制藥工程專業(yè)設(shè)置為本科教育[1],齊齊哈爾大學(xué)于2001年在化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院開設(shè)了制藥工程專業(yè),以培養(yǎng)從事藥品研發(fā)制造,新工藝、新設(shè)備、新品種開發(fā)、放大和設(shè)計的人才為目標(biāo)[2,3]。2017年10月中辦、國辦印發(fā)了《關(guān)于深化審評審批制度改革鼓勵藥品醫(yī)療器械創(chuàng)新的意見》,包括6個方面26條具體落實措施,在支持臨床急需藥物研發(fā)、引導(dǎo)企業(yè)發(fā)揮創(chuàng)新主體作用、提升技術(shù)支撐能力等方面明確了具體舉措。
制藥工程專業(yè)作為創(chuàng)新藥物研發(fā)人才培養(yǎng)的重要源頭之一,加強創(chuàng)新實驗教育具有非常重要的意義。本研究以齊齊哈爾大學(xué)制藥工程專業(yè)為例,以制藥工程
專業(yè)實驗中開設(shè)的綜合創(chuàng)新性實驗為例,對基于工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下高校制藥工程專業(yè)開設(shè)綜合創(chuàng)新性實驗教育的必要性、創(chuàng)新實驗教育的模式以及教
學(xué)實踐效果進行了探討,以達(dá)到培養(yǎng)具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識,具有團隊合作和獨立工作的能力,具有組織協(xié)調(diào)能力,能夠與業(yè)界同行及社會公眾有效溝通和交流的人才目的。
1基于工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下開設(shè)綜合創(chuàng)新實驗的必要性
工程教育專業(yè)認(rèn)證是我國高等教育的重要組成部分,是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度,也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。其認(rèn)證條件關(guān)于化工制藥類專業(yè)畢業(yè)要求中,最重要的一項是能夠綜合運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識解決制藥工程及相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題能力;培養(yǎng)具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)意識,具有團隊合作和獨立工作能力,組織協(xié)調(diào)能力,能夠與業(yè)界同行及社會公眾有效溝通和交流的創(chuàng)新人才。實驗教學(xué)作為制藥工程專業(yè)課程設(shè)置中的一個重要組成部分,不應(yīng)簡單的配合理論課教學(xué),更應(yīng)加強學(xué)生動手能力,創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。并且其也是與未來新藥研發(fā)方面工作聯(lián)系的重要紐帶。過去,制藥專業(yè)開設(shè)的如苯佐卡因的合成等實驗多為驗證性實驗,這些實驗工藝路線、反應(yīng)機理等都已經(jīng)經(jīng)過反復(fù)驗證,操作相對簡便,實驗步驟不繁瑣,實驗結(jié)果可控。但是學(xué)生自主創(chuàng)新能力得不到培養(yǎng),導(dǎo)致未來從事藥品研發(fā)相關(guān)工作時經(jīng)驗不足,不能快速的適應(yīng)研究工作。
在新時期工程教育專業(yè)認(rèn)證和藥品研發(fā)行業(yè)對應(yīng)用型人才需求的背景下,制藥工程專業(yè)實驗教學(xué)應(yīng)該在做好基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上,加強學(xué)生在實驗過程中設(shè)計和研究能力的培養(yǎng)。尤其制藥工程專業(yè)實驗,開設(shè)的實驗內(nèi)容應(yīng)該能使學(xué)生綜合運用所學(xué)的理論知識,同時以專業(yè)實驗室和教師研究室為依托,開展開放綜合創(chuàng)新實驗,培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力。
2齊齊哈爾大學(xué)制藥工程專業(yè)實驗室的建設(shè)
齊齊哈爾大學(xué)制藥工程專業(yè)實驗室的建設(shè)可以為基于工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下制藥工程專業(yè)綜合創(chuàng)新實驗教育模式改革與探索提供強有力的支持。近年來,在上級部門的大力支持下,本專業(yè)不斷加大儀器設(shè)備投入,實驗室面積也有大幅度提高。制藥工程專業(yè)現(xiàn)有功能實驗室7個:天然藥物化學(xué)實驗室、藥物合成實驗室、藥物分析實驗室、藥物制劑實驗室、生藥實驗室、藥理實驗室、波譜分析實驗室,總面積1 800 m2,儀器設(shè)備總值1 100多萬元。為制藥專業(yè)學(xué)生綜合運用現(xiàn)代有機合成的新方法、新技術(shù),并與現(xiàn)代生物合成相結(jié)合進行新藥研發(fā);對傳統(tǒng)中草藥藥效基礎(chǔ)物質(zhì)進行分離、分析、結(jié)構(gòu)鑒定;研發(fā)新型藥用輔料和新劑型藥物加工、生產(chǎn)工藝條件;探討生藥質(zhì)量的動態(tài)變化規(guī)律;進行抗腫瘤細(xì)胞(肺癌細(xì)胞、肝癌細(xì)胞)活性、抗炎活性以及腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性研究等方面的創(chuàng)新實驗教育提供了有力的實驗場所和設(shè)備保障。
3創(chuàng)新實驗教育模式建設(shè)
我校制藥工程專業(yè)實驗教學(xué)在做好基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上,加強了綜合創(chuàng)新實驗教育模式改革。具體措施為:(1)以專業(yè)實驗室和專業(yè)教師研究室為依托,通過對醫(yī)藥企業(yè)的調(diào)研和用人單位的走訪,制定了制藥工程專業(yè)學(xué)生綜合創(chuàng)新實驗教育的相關(guān)制度和訓(xùn)練方向,確定了適宜學(xué)生創(chuàng)新實驗綜合能力提高的課題;且課題同時必須滿足醫(yī)藥研發(fā)前沿方向,可以是相關(guān)前沿問題的文獻(xiàn)調(diào)研,也可以是相關(guān)問題的基礎(chǔ)研究。(2)大三開始,學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣,通過自愿雙選的原則,選擇自己感興趣的方向,在相關(guān)老師的指導(dǎo)下從事綜合創(chuàng)新實驗研究。從課題文獻(xiàn)調(diào)研、開題、中期檢查到課題的總結(jié)進行全程指導(dǎo),使學(xué)生對項目的開展程序進行全面了解,并且積極組織學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和齊齊哈爾大學(xué)科技節(jié)等活動;(3)學(xué)生還可以根據(jù)自己職業(yè)規(guī)劃,對未來可能從事的相關(guān)工作進行初步探索,以學(xué)生興趣為引導(dǎo),進行創(chuàng)新實驗教育。
4本專業(yè)綜合創(chuàng)新實驗教育模式改革與探索效果
經(jīng)過這幾年綜合創(chuàng)新實驗教育的實施,強化了學(xué)生對專業(yè)知識的理解,訓(xùn)練了學(xué)生的實驗專業(yè)技能,調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。使學(xué)生能夠以專業(yè)知識為基礎(chǔ),應(yīng)用現(xiàn)代文獻(xiàn)查詢資源了解相關(guān)研究的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題;培養(yǎng)了學(xué)生進行實驗方案的調(diào)研、設(shè)計、實施、分析問題與解決問題的能力,以及用專業(yè)知識來解決實際工程和實驗問題的能力。通過綜合創(chuàng)新實驗教育模式改革與探索,把創(chuàng)新實驗教育和研究成果創(chuàng)新化結(jié)合起來,提高學(xué)生實際應(yīng)用的能力,使學(xué)生具備初步的科研能力,有效提升學(xué)生的綜合創(chuàng)新素質(zhì),為其畢業(yè)后進行藥品創(chuàng)新研發(fā)打下了基礎(chǔ)。通過企業(yè)走訪和調(diào)研,本專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新實驗?zāi)芰Φ玫搅艘恢碌暮迷u。
5結(jié)語
經(jīng)過不斷的實踐與發(fā)展,齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院制藥工程專業(yè)根據(jù)自身的特點并借鑒兄弟院校的經(jīng)驗,緊密圍繞中國工程教育專業(yè)認(rèn)證相關(guān)規(guī)定和新形勢下制藥工程專業(yè)的發(fā)展方向,通過創(chuàng)新實驗教育培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型技術(shù)人才。
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