大学《有机化学》的教学方法探讨

2012-04-29 13:59:31孟祥明张泽
大学教育 2012年8期
关键词:构象环己烷有机化学

孟祥明 张泽

[摘要]探讨了类比教学法、联想教学法在大学有机化学教学中的应用,通过具体案例探讨形象教学法和归纳教学法在有机化学课堂教学的优点和教学效果。

[关键词]有机化学归纳教学法联想教学法类比教学法

[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2012)08-0101-02

随着社会经济的发展, 有机化学在其中发挥着越来越重要的作用, 其应用已广泛渗透到环境、生命、材料、能源等诸多科学领域中。《有机化学》作为生物医药、能源环境材料等专业学生的一门基础课,是研究有机化合物的结构、性质、制备的学科,也是一个完整的课程体系。其特点是教学素材多,化学反应类型复杂多变,影响因素多,难以理解掌握,这就使学生容易产生畏难情绪,学习效率下降,从而影响教学效果。对此,笔者在《有机化学》课堂教学过程中采用联想教学法、类比教学法以及归纳总结教学法进行了尝试。通过三种教学法的综合应用,使《有机化学》中较抽象的概念变得通俗易懂,对课程中的一些难点、重点,如:共轭效应、反应机理和立体异构进行联想、类比,使其形象化,帮助学生快速而深刻地理解并加以掌握。通过引导学生对一些容易混淆的概念性知识点进行有条理的对比、归纳、总结,使其可以轻松地梳理《有机化学》课程中的各个知识点,并加以掌握。下面就通过具体教学实例来阐述这几种教学方法在《有机化学》教学中的应用。

一、联想教学法

联想教学法就是让学生运用想象,在课程中将一些抽象概念、知识点与日常生活中一些具体事物之间建立联系,从而能快速理解课程中的抽象概念和知识难点。这种教学方法适用于《有机化学》课程中一些容易混淆的抽象性知识点的教学。但是这里所指的联想不是天马行空的想象,一般要求联想到的事物应是现实生活中一些具体的形象事物,并且与课程中要讲授的知识点有很强的联系。

如,萘与硫酸发生磺化反应在低温下反应生成ɑ位取代的ɑ萘磺酸,在高温下则反应生成?茁位取代的?茁萘磺酸,并且磺化反应也是可逆的,但是只有条件充分时才发生逆反应的。在教学时,如果我们只是概念性地阐述反应机理,很难使学生理解反应的两种途径(热力学控制、动力学控制)及所需的反应条件。如果我们进行联想教学,将该取代反应的整个过程联想成“翻山过程”(见图1)。反应中间体的稳定性都对应于山顶的位置,反应物及反应产物都位于山谷的位置(很显然,右边的山顶是ɑ位反应的中间体,比左边的反应中间体要稳定,因为右边山顶的高度较低),温度的高低可以看成体系中小球爬山能力的大小。温度低时小球爬山能力低,只能从中间的山谷翻过较低的山坡高度(E2)到达右边的山谷生成ɑ位取代的ɑ萘磺酸。而温度高的时候小球的爬山能力强所以能翻过较高的山坡(E1)到达左边的山谷生成ɑ位取代的ɑ萘磺酸。至于反应可逆发生就可以联想成小球分别从山坡的另一侧翻过山顶到达中间的山谷。通过这样一个“翻山”的联想形象化,使学生很容易掌握萘磺化两种反应的类型及反应所需的条件。

图1萘磺化反应2类反应位点的联想型形象化过程

二、类比教学法

类比就是对课程一些难以理解的知识点进行形象化的比喻。在有机化学课程教学中适当使用类比,把有机化学中的生涩概念与现实生活中的通俗实例结合起来,可以有效地解释有机化学概念性知识点,帮助学生快速理解并掌握。

如在讲授环己烷的构象内容时,可以将环己烷的构象类比为人体睡觉的姿势。环己烷存在无数种构象,人类睡觉同样可以有无数种姿势。环己烷每一个构象可类比对应人体睡觉的每一个姿势。在讲到环己烷最稳定构象时可以做这样的类比:人类睡觉时四肢可以摆出无数种姿势,但只有一种仰卧的姿势是最舒适的。同样,环己烷虽然也有无数种构象,但是只有一种椅式构象是最稳定的。通过这样的类比,环己烷构象这样一个抽象而难于理解的概念就变得具体形象了,学生只要通过日常生活中最显而易见的睡觉姿势便能深刻理解。

又如在讲到二烯烃的类型以及相应碳碳双键的化学活性时,可以用战争中国与国之间的关系、堡垒与堡垒之间的关系进行类比。对于累积二烯烃而言,两个碳碳双键连在同一个碳原子上,距离太近,犹如现实中接壤的国家由于距离太近,总会有利益冲突而导致关系紧张,所以这种结构的二烯烃是不稳定的;对于共轭二烯烃而言,两个碳碳双键相邻,距离合适,就像战场上距离恰到好处的两个堡垒据点,形成掎角之势,相互协防,不容易被攻破,所以共轭二烯烃是非常稳定的;而对于孤立二烯烃来说,两个碳碳双键相隔很远,彼此之间少有联系,犹如战场上失去联系的两个堡垒,不能形成合力,只能各自为战,所以容易被攻破,不稳定。通过将位置类比为战场上两个堡垒的关系,可以大大提高学生的兴奋度以及活跃课堂气氛,帮助学生形象直观地理解并掌握原本容易混淆的知识点。

三、归纳教学法

归纳是把课程中一些繁杂知识点中的相同、相似的部分整合起来形成一个统一整体。通过归纳总结可以引导学生把《有机化学》中的知识点系统化、 条理化,从而使其掌握有机化学知识内在的规律,便于开拓学生的创造性思维能力。这种方法适用于帮助学生理清有机化学中各种反应、各种化合物之间的转化关系。

如在讲授对羧酸及羧酸衍生物内容时,羧酸衍生物的相互转化条件是学习的重点及难点。由于羧酸衍生物种类多而且转化条件复杂多变,学生难于记忆和掌握,在教学中,我们可先复习已学过的羧酸及羧酸衍生物的种类及反应,再引出羧酸衍生物之间的相互转化的反应条件及相互转化的规律。把羧酸和羧酸衍生物及其相互转化以及反应条件以图表的形式归纳起来(见图2)。

图2羧酸及羧酸衍生物之间相互转化

通过图2中的箭头方向及箭头上方反应条件很容易得出:羧酸和羧酸衍生物之间是可以相互转化的,因为它们之间的连接箭头是双向的;羧酸衍生物之间的转化是由活性高(比如酰氯)可以向活性低(酯)的转化,活性低的不能向活性高的转化,因为它们之间链接是单向箭头; 活性接近的(如酰胺和酯)可以相互转化,它们之间链接箭头也是双向的。这样通过一张图表把羧酸及羧酸衍生物一章节的内容全概括进来了,让学生对整个章节的知识点一目了然,从而很容易理清原本容易混淆的概念,并加以掌握。

总之,将联想教学法、类比教学法和归纳教学法综合起来应用于大学《有机化学》课程教学中,会显著提升《有机化学》课堂教学效果。通过类比、联想将《有机化学》课程中的一些概念定义、反应机理、反应条件等抽象性知识点转变成日常生活中的形象化事物,可以充分调动学生听课积极性,同时也便于学生理解并掌握概念性知识点。通过归纳教学法将各知识点有条理地连点成线、成面,便于学生系统地掌握《有机化学》各章节中的知识点。在《有机化学》课堂教学中恰当地将这几种教学法综合应用,能有效地激发起学生的学习兴趣,摆脱其对有机化学学习的畏难情绪,大大提高教学效率。

[参考文献]

[1]周远明,杨爱萍. 有机化学教学方法探索与实践[J]. 大学化学,2009,(6).

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[5]孙宏.高校有机化学教学模式的构建[J].高师理科学刊,2011,(5).

[责任编辑:钟岚]

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