王 翔,秦晓燕,杜东东,陈 平,韦长梅
(淮阴师范学院化学化工学院,江苏 淮安 223300)
提高学生学习兴趣,促进有机化学教学
王 翔,秦晓燕,杜东东,陈 平,韦长梅
(淮阴师范学院化学化工学院,江苏 淮安 223300)
有机化学课程是化学、化工、制药和食品等专业学生必修的专业基础课程,由于目前有机化学教材的内容编排往往使学生感觉到枯燥和乏味,有关反应机理部分的介绍也往往比较生涩,不利于激发学生主动学习的热情。针对以上在有机化学教学过程中存在的问题,本文结合作者在教学过程中的探索与实践经验,介绍了提高学生学习兴趣,促进有机化学教学的方法。
有机化学;学习兴趣;教学效果
有机化学课程是化学、化工、制药和食品等专业学生必修的专业基础课。通过该门课程的学习,学生可以初步掌握有机化学领域的基本理论知识和实验操作技能,同时科学素养和创新能力也能得到培养。有机化学是研究有机化合物的学科,虽然组成有机化合物的元素只有碳、氢、氧、氮、卤素、硫、磷等几种,但是有机化合物的数量却十分惊人,为了便于研究和教学,有机化学教材的内容通常按照各类化合物所含的官能团分类编排成各个章节。每个章节的主要内容由化合物的结构、分类、命名、物理性质、制备、化学性质和相关应用等部分组成。这样的内容编排往往使学生感觉到内容枯燥和乏味,有关反应机理部分的介绍也往往比较生涩,不利于激发学生主动学习的热情[1]。如何培养学生的学习兴趣,成为有机化学课程教学的重要研究课题。作者根据自身的实践与探索,总结出几点体会如下:
有机化学与医学、生物科学、石油化工、农业生产、纺织和食品等行业有着密切的联系。在日常生活中,有机化学反应和有机化合物得到应用的例子随处可见。例如,阿司匹林是医
药史上的三大经典药物之一,其应用已有百年历史。至今阿司匹林仍然是世界上应用最为广泛的解热、镇痛和抗炎药物,同时还是比较和评价其他药物的标准制剂。阿司匹林的合成可以以简单易得的苯为起始原料,通过有机反应来实现。具体的合成路线如下:先将苯羟基化来制备苯酚,苯酚与二氧化碳发生羧基化反应得到水杨酸,最后与醋酸酐发生酰化反应得到乙酰基水杨酸,即阿司匹林。在教学过程中,通过这样一个具有重要应用价值的有机化合物的合成路线的介绍,可以让学生认识到学习有机化学课程的重要意义及其广阔的应用前景。在食品行业中,有机反应的应用也随处可见。例如, 3-甲氧基-4-羟基苯甲醛又名甲基香兰素,是人类合成的第一种香精。因为甲基香兰素具有浓郁的奶香味被广泛用于巧克力、冰淇淋、饼干和面包等食品中,同时在日用化妆品中也可以起到增香和定香的作用。在食品烹饪过程中也会发生很多有机反应,例如,将氨基酸与葡萄糖混合加热时,可以产生令人愉悦的香味,这种类型的反应在香精领域,特别是调味品行业的应用非常广泛。适当地向学生介绍有机化学在日常生活、工业生产和尖端科技等领域的应用,有利于让学生认识到学习有机化学的重要性,激发出学生主动学习的热情,为学好有机化学这门课程打下坚实的基础。
有机化学教材的内容通常按照官能团的种类不同进行分类,含有相同官能团的有机化合物通常具有类似的反应活性,反应经历的机理也比较类似。学生只要掌握了反应的机理,就可以轻松地掌握一个类型的反应,并能够从反应机理的角度更深入地理解和分析表面上各不相同的有机反应[2]。例如,各类反应试剂根据各自分子中的电子云密度,可分为亲电试剂和亲核试剂。根据进攻试剂的电荷性质和反应进行的方式,大多数反应可以分为亲核取代反应、亲核加成反应、亲电取代反应和亲电加成反应。具体到各个章节,我们会发现烯烃和炔烃的主要化学性质表现为亲电加成反应,芳烃的主要化学性质表现为亲电取代反应,卤代烃的主要化学性质表现为亲核取代反应,醛酮的主要化学性质表现为亲核加成反应。学生只要熟悉掌握各类反应试剂的电荷性质,就能够很好地理解反应的机理。反应机理通常比较抽象,在讲授过程中应该结合不同的具体的典型实例来讲解,在对比的过程中提出问题,发掘共性,引导学生归纳总结出相应的反应机理,再带领学生将抽象的反应机理具体化成不同类型的有机反应,并进一步结合这些反应在生产生活中的具体应用,打消学生对有机化学课程学习的畏惧心理,加深学生对反应的理解。
有机化学课程的学习,经常会遇到一些比较抽象的问题,部分章节仅仅通过板书结合讲解,很难将课程的内容全面地呈现给学生。例如,在讲解卤代烃这一章节中有关双分子亲核取代反应历程时,关于亲核试剂是如何靠近中心碳原子的?反应的过渡态是如何形成的?反应过程中从反应底物到产物的立体化学是如何变化的?这些问题比较抽象,需要学生具有较强的空间想象能力,才能够较好地理解反应的过程。如果通过一个动画生动形象地演示出双分子亲核取代反应的过程,将反应底物与亲核试剂反应的过程直观地呈现出来。学生可以观察到随着亲核试剂渐渐靠近中心碳原子,离去基团逐渐远离中心碳原子。随着新键形成和旧键断裂的过程,产物的构型也逐渐发生翻转。上面提出的问题,学生都可以在动画中找到答案。在寻找答案的过程中,对双分子亲核取代反应的历程也将会有更加深刻的理解。这为后面继续学习影响亲核取代反应速率的因素打下了较好的基础。因此,在制作课件时加入一些生动直观的动画,通过丰富的教学手段,帮助学生理解一些抽象的问题,可以很好地激发学生的学习兴趣,提高教学的效果[3]。
有机化学课程学习的一个重要方面是理清楚有机化合物结构与性质之间的关系。结构决定性质,性质决定用途。总结归纳各类有机化合物的结构对性质影响的规律,有利于提高学生举一反三和应用所学知识解决实际问题的能力[4]。例如:了解了苯环的结构特点,就会清楚为什么苯容易发生亲电取代反应,而较难发生其他类型的反应。苯环由于电子云密度比较大,容易与亲电试剂发生反应。又因为苯环要保持芳香性的结构不被破坏,所以容易发生取代反应,较难发生加成反应。这样理清楚化合物结构与性质之间的关系,有利于学生理解和记忆芳香族化合物的化学性质。通过知识体系的分类整理,可以帮助学生对各个知识点有一个全面完整的认识,对各个知识点的区别和联系也会有更加深刻的认识。例如,芳香族化合物的亲电取代反应根据亲电试剂种类的不同,可以分为卤化反应、硝化反应、磺化反应、烷基化反应和酰基化反应。引入芳环的基团可以分为吸电子基团和供电子基团。当在芳环上引入供电子基团时,芳环的电子云密度增加,尤其是与供电子基团直接相连的碳原子的电子云密度增加的程度更高,此时质子容易进攻该位置,重新生成中间体正离子,使供电子基团脱落,生成起始的反应物。所以在芳环上引入供电子基团的反应是可逆的。反之,在芳环上引入吸电子基团的反应则是不可逆的。这样在理解的基础上,引导学生对各知识点进行归纳总结和对比,学生的记忆将会更加深刻。在解决实际问题时,对相关知识点的应用也会更加灵活。在教学过程中,不断引导学生归纳总结所学内容,可以为学生接受新的知识打下坚实的基础,形成良性循环,有效提高学习的效果。
有机化学课程的特点决定了学习有机化学需要在理解的基础上记忆,在记忆的基础上总结提高。有机化合物的数量惊人,有机反应数量众多,新的反应类型和有机化合物还在不断被发现,而且有机反应机理往往比较抽象难懂。因此,有机化学课程的学习往往使初学者感觉到枯燥和乏味,有畏难情绪,难以激发出主动学习的热情。所以在有机化学课程教学过程中,需要教师有意识地将讲授的内容与日常生活中的事例结合起来,让学生感觉到有机化学距离我们的生活并不遥远,引导学生认识到学习这门课程的理论意义和现实价值,领略到有机化学的魅力,渐渐对课程的学习产生兴趣。在介绍比较抽象的反应机理时,要结合丰富的教学手段,把抽象的反应过程生动形象地展示在学生面前,帮助学生深入理解抽象的理论。并结合具体的反应实例来分析反应机理,加深学生的印象。及时引导学生归纳总结所学内容,可以帮助学生为新知识的学习打下基础。最后引导学生应用所学知识来解决实际问题,进一步激发学生的学习兴趣,提高教学的效果。
[1] 王国喜.《有机化学》教学规律初探[J].安阳工学院学报,2005,8(4):140-143.
[2] 秦川,荣国斌.有机化学教学中加强案例教学[J].化工高等教育,2006,23(2):84-85.
[3] 张敏,刘毅.有机化学多媒体课件设计和制作[J].湖南科技学院学报,2006,27(5):254-258.
[4] 杨宇婴.用现代教育理念深化大学有机化学教学改革[J].广州化工,2011,39(2):157-158.
Improve Students’ Interest in Learning, Promote Teaching of Organic Chemistry
WANGXiang,QINXiao-yan,DUDong-dong,CHENPing,WEIChang-mei
(School of Chemistry and Chemical Engineering, Huaiyin Normal University, Jiangsu Huaian 223300, China)
Organic Chemistry is a basic and compulsory course for the students majored in Chemistry, Chemical Engineering, Pharmacy, Food Science, and so on. However, the students are usually bored with the current arrangement sequence of the contents. The introduction part of the reaction mechanism is also very dull, which goes against the inspiration of students’ interest. So in order to solve the problems existed in the teaching process of Organic Chemistry, the effective methods in improving students’ interest and enhancing the teaching efficiency based on practical experience and exploration were introduced.
Organic Chemistry; study interest; teaching effect
王翔(1986-),男,博士,讲师,主要从事有机合成方法学方面的研究。
G642 0
A
1001-9677(2016)024-0167-02