培养高素质人才的生物专业有机化学教改探索

2014-09-27 10:59王煜
大学教育 2014年13期
关键词:生物专业教学

王煜

[摘要]基础有机化学是我校生物工程、生物科学专业重要的专业基础课。根据专业学科特点及学生学习的情况,分析有机化学教学中存在的问题,并通过对教学内容、教学方法及教学手段等方面的教改探索和实践。提出要加强学生对有机化学的认识,提高学习积极性;理论联系实际,提高学生学习兴趣;改进教学方式和方法,充分发挥学生的主观能动性;适当采用现代化教学手段。

[关键词]有机化学生物专业教改能力培养

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2014)13-0153-02、

有机化合物是构成生物体的主要物质,生物体中各种有机化合物的结构、性质以及它们在生物体内的合成、分解、转化、代谢无不以有机化学为基础。有机化学以其价键理论、构象理论、各种反应及其反应机理成为现代生物化学和化学生物学的理论基础。因此,有机化学理所当然地成为生物专业本科生必修的重要基础课程之一。相对于其他课程来说,有机化学基本内容多,理论性强, 而所设置的课时相对较少,因此,如何在传统与创新、继承与发展、理论与应用之间找到一个合理的切入点,在有限的学时内合理有效地开展教学,激发学生学习兴趣,提高教学质量,培养高素质人才是教师必须探索的一个重要课题。

一、教学现状及存在问题分析

有机化学是我校生物专业本科生必修的基础课程。其中有机化学理论课共48学时,要在这短短的48学时里完成所有有机化学内容的学习,学生往往深感力不从心,在学习上表现出明显的畏难情绪。此外,部分生物专业的学生,对有机化学课程缺乏兴趣和学习积极性,认为生物专业只要学好生物专业知识就可以了,认识不到学习有机化学对自身专业学习的基础性和重要性。对此,作者拟就近年来在生物专业有机化学教学中的改革实践谈一些体会。

二、教改探索与实践

(一)加强学生对有机化学的认识,提高学习积极性

为引导学生正确认识有机化学对其未来专业学习的基础性和重要性,在第一章绪论中,笔者就从有机化学和生命科学的关系、生命科学中有机化学发展前沿和研究热点等方面进行了较全面的介绍。一方面,给学生分析生物体的组成除了水和无机盐外,绝大多数是有机化合物。生物体内的新陈代谢及遗传均涉及有机化合物的转变,所以生命过程说到底是一个有机化学的问题。特别强调生物体内细胞中制造的碳化合物和在实验室制备的碳化合物以及他们的变化均受相同化学规律的支配,因此有机化学和生物化学之间并无严格界限。并且,从学科角度强调有机化学对学生后续生物有机化学、生物化学等专业课学习的基础性和重要性。另一反面,举例说明有机化学与生物问题的密切结合推动了生命科学的蓬勃发展。许多化学家卓有成效的研究成果成为生命科学发展过程的里程碑。例如,I.Pasteur于19世纪中叶对于左旋和右旋酒石酸的研究,导致70年代Vanthoff碳原子四面体构型学说的建立,它是生命分子结构不对称性的基础。E.Fischer对碳水化合物立体化学和肽合成化学的贡献是这两大类重要的生命分子化学的奠基石。他于一百多年前研究糖苷酶的作用时提出的“锁钥学说”已成为当今生物分子之间相互识别、相互作用和有机分子自组装等前沿领域的先驱。19世纪50年代,L.Pauling建立了多肽的构象,为蛋白质结构功能的研究及蛋白质的全新设计奠定了基础。A.Todd建立了核糖核酸和脱氧核糖核酸的化学结构,为Watson-CrickDNA双螺旋模型的创建铺平了道路。20世纪60年代,B.Merrifield发明的多肽固相合成法,使长片段肽及长片段寡核苷酸的化学合成成为现实。总之,有机化学理论和实践上的成就,为现代生物学的诞生和发展打下了坚实的基础。有机化学与生物问题的密切结合有力地推动了生命科学的发展。通过以上讲解,加深了学生对有机化学的认识,提高了学生对该学科的重视程度。

(二)理论联系实际,提高学生学习兴趣

根据生物专业学科特点,把有机化学课程的教学与其专业背景联系起来,理论联系实际,能很好地激发学生学习有机化学的兴趣。例如,在烯烃顺反异构的教学中,以视觉形成过程中视觉细胞内11-顺式视黄醛在酶作用下的异构化反应为例,使学生从分子水平体会有机分子结构与生命现象的关系。在讲授旋光异构时,首先介绍了沙利度胺(又名反应停)是研制抗菌药物过程中发现的一种具有中枢抑制作用的药物,曾经作为抗妊娠反应药物在欧洲和日本广泛使用,但投入使用后不久,即出现了大量由反应停造成的海豹肢症畸形胎儿,这就是20世纪50年代世界著名的反应停事件。学生对看到的畸形孩子图片深感震惊,同时表现出强烈的探究欲。随后学生了解到反应停是一种手性药物,一对对映异构体中的其中一个具有致畸作用,并且知道了组成生命活动的基本化学物质都是手性化合物。从而激发了其进一步学习相关知识的兴趣。再如,讲烯烃的聚合反应时,介绍塑料使用导致的白色污染问题,和学生探讨解决的途径,让学生课后去查有关生物可降解塑料的相关知识。又如,在讲解烷烃卤代反应机理时,在详细讲述自由基反应的历程基础上,引入自由基反应与生命产生及衰亡的关系,并布置学生课后去查自由基反应与疾病的关系及如何避免体内过多的自由基反应的相关资料。这种理论联系实际的内容贯穿于整个教学过程中,既拓宽了学生的知识面,提高了学生的学习热情及自学新知识的能力,又培养了学生发现问题及解决问题的能力。

(三)改进教学方式和方法,充分发挥学生的主观能动性

在教学方法上以学生为中心,实施启发式教学,充分调动学生的学习主动性和积极性。例如:在讲授炔烃的化学性质时,先让学生根据所学知识推测炔烃可能发生的反应。学生根据已学烯烃的结构及性质推出炔烃也能进行亲电加成反应,而且认为炔烃比烯烃多一个π键,亲电加成反应应该比烯烃快。在接下来的学习中却发现实际反应速度是烯烃比炔烃快。对于这一现象我从不同杂化状态碳原子的电负性、键能、电子云重叠及π键结构等角度加以分析,启发学生理解并得出正确结论。在随后醛、酮化学性质的教学中,让学生自己对比碳碳双键和碳氧双键在结构及性质上的差异,回答出为什么醛和酮是亲核加成反应而不是亲电加成反应,为什么α-H具有酸性,影响亲核加成反应的因素是什么。然后引导学生分析结构,回顾电子效应和空间效应,以及有关离子中间体稳定性的知识点。通过自己对比学习,激发了学生学习的主动性和积极性,使教学由传授知识向传授学习方法转变,由主导学生向服务学生转变,充分培养了学生的想象力及理解、分析问题的能力。

(四)适当采用现代化教学手段

和传统的板书教学手段相比,多媒体技术信息容量大而且可以使抽象的内容具体化、形象化、生动化,采用多媒体教学可以丰富教学内容,活跃课堂气氛。对于有机化学课程而言,对有关分子的立体结构等用传统教学方法较难描述的内容,单凭讲解是很难帮助学生理解的,如采用多媒体课件,学生通过对动态、立体图像的观察,可以更好地理解并掌握这部分知识。在教学实践中,笔者在以下内容的讲解上采用了多媒体教学方法:1.碳原子杂化轨道及成键方式;2.立体化学问题,包括对映异构体的构型标记,Fischer投影式和Newman投影式及相互转换,烷烃和环烷烃的构象及不含手性碳的手性分子结构;3.反应机理中的立体化学变化;4.波谱法原理及波谱图解析;5.蛋白质的高级结构。结果表明,学生对这些内容掌握较好。但单一使用多媒体教学也会存在课件一晃而过,学生来不及反应的不足。因此在教学过程中将两者有机结合起来,可以充分发挥两者的优越性,以保证最好的教学效果。在实际教学中,对于有机反应及反应机理等采用板书讲解,这样学生的思路可以与教师的思路同步,同时使师生间能够保持良好的互动。

经过近几年的教改探索和实践,教学质量有了明显的提高,表现在学生学习有机化学的兴趣浓厚,不再反映这门课枯燥难学;另外,學生对知识的掌握较灵活,理解和分析问题的能力得到提高。在近年来学校组织的学生教学评价中,有机化学课的教学评分始终名列前茅。

[参考文献]

[1]朱光美,杜灿屏.试谈生物有机化学研究的现状与展望[J].大学化学,1994(4).

[2]周晓俊,吴晖.有机化学与生命科学[J].云南师范大学学报,1998(1).

[3]但飞君,廖照江,李瑞萍.优化生物工程专业有机化学教学内容实践[J].中国科技创新导刊,2010(22).

[4]胡建平,唐典勇,杨述章,杨勇,罗元春.生物技术专业有机化学教学改革研究[J].安徽农学通报,2011(17).

[5]杨芬,张永伍.创新型人才培养与有机化学教改探索[J].广州化工,2012(10).

[责任编辑:钟岚]

猜你喜欢
生物专业教学
生物多样性
生物多样性
上上生物
一句话惹毛一个专业
微课让高中数学教学更高效
第12话 完美生物
专业降噪很简单!
专业化解医疗纠纷
更聚焦、更深入、更专业的数据分析
“自我诊断表”在高中数学教学中的应用