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關(guān)鍵詞:有機化學(xué);環(huán)境問題;可持續(xù)性發(fā)展
為了使人類社會可持續(xù)發(fā)展,有機化學(xué)的重要任務(wù)之一就是要研究如何節(jié)約和充分利用不可再生的資源;開發(fā)和研究新的可再生資源,來代替不可再生的資源,使人類社會的生產(chǎn)和生活進入可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)。21世紀提出的“綠色化學(xué)”概念,要求利用可再生的原料生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品,在生產(chǎn)的同時不產(chǎn)生有毒氣體和有害物質(zhì),對環(huán)境沒有污染,實行清潔生產(chǎn);努力實現(xiàn)為社會提供有益無害的化學(xué)產(chǎn)品的目標?,F(xiàn)在地球上的可再生資源豐富多彩,為人類提供了各種物質(zhì)。但是,農(nóng)業(yè)、林業(yè)、副產(chǎn)品的綜合利用遠遠沒有達到應(yīng)有的水平。例如,植物纖維每年生產(chǎn)出來的有上千億噸,而為人類利用的僅占1.5%。我國吉林等省用玉米生產(chǎn)燃料乙醇、玉米秸稈餐具、玉米淀粉可降解塑料等產(chǎn)品已成規(guī)模,也有用豆渣制取大豆蛋白纖維、用玉米芯生產(chǎn)糖醛等化學(xué)品的成熟技術(shù)等等,但是,但是麥秸和稻草等的利用仍未解決,僅有5%的秸稈用于造紙,大量的秸稈被廢棄,甚至焚燒而污染大氣。如何充分利用這些可再生的資源是目前需要研究的重大課題。工廠和實驗室常以有機溶劑進行萃取操作或作為有機反應(yīng)的介質(zhì),這些溶劑不僅易燃易爆,而且還會對環(huán)境和人體造成毒害。多年來人們一直在尋求對環(huán)境、人體無毒又安全的綠色溶劑。20世紀60年代,人們發(fā)現(xiàn)超臨界流體對有機物的溶解力很強,其中臨界二氧化碳流體就是一例,它具有無毒、無殘留、惰性、價廉、可以循環(huán)使用的優(yōu)點。近20年來,超臨界二氧化碳流體作為萃取溶劑所進行的萃取研究,涵蓋了藥品、食品、香料、化工等行業(yè)。在超臨界流體中進行鹵代、加氫、氧化、聚合等有機反應(yīng)的研究也已初見成果。今后,超臨界流體有望部分取代揮發(fā)性的有機溶劑,從而消除溶劑的殘留以及對環(huán)境的污染。
有機反應(yīng)往往產(chǎn)生副產(chǎn)物和廢棄物,對環(huán)境造成污染。將原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物,實現(xiàn)零排放是化學(xué)家的理想,這就是“原子經(jīng)濟性”?,F(xiàn)在有的反應(yīng)的原子利用率已經(jīng)達到100%,一個經(jīng)典的例子就是環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)。原工藝使用的氯乙醇法,要用氯氣并產(chǎn)生大量氯化鈣,原子利用率只有25%;現(xiàn)在用銀催化氧化乙烯,原子利用率達100%。提高有機反應(yīng)的原子利用率應(yīng)從選擇新原料、采用新型催化劑、改用新的反應(yīng)線路等方面不斷地探索。按照可持續(xù)發(fā)展要求,有機化學(xué)還有許多要研究和解決的問題。從反應(yīng)原料到反應(yīng)產(chǎn)品,從反應(yīng)條件到反應(yīng)路線,將原來依賴礦物資源轉(zhuǎn)變?yōu)殚_發(fā)生物質(zhì)資源的新路線。玉米及玉米核的綜合利用:1)玉米的化學(xué)組成主要為淀粉(質(zhì)量分數(shù)約70%)、蛋白質(zhì)(約10%)、油脂(約5%)和纖維素(約10%)。玉米經(jīng)侵泡、破碎、分離提取后,可以得到淀粉、玉米油、玉米蛋白、玉米纖維等初加工產(chǎn)品。2)玉米的初加工產(chǎn)品經(jīng)過深加工后,還可以得到2000多種產(chǎn)品。例如,淀粉可以加工為變性淀粉、淀粉糖、淀粉高分子材料、淀粉發(fā)酵產(chǎn)品等。淀粉發(fā)酵產(chǎn)品是以淀粉或淀粉水解的葡萄糖等為原料,經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)化成為多種有機產(chǎn)品,是化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)的重要原料,其中淀粉發(fā)酵生產(chǎn)的乙醇,現(xiàn)在已經(jīng)推廣為汽車的清潔燃料-乙醇汽油。3)玉米核(或稱玉米芯)的主要成分是多縮戊糖,與稀硫酸在加熱加壓下反應(yīng),可以制得糖醛。糖醛是重要的化工原料,具有廣泛的用途。糖醛與苯酚在酸或堿催化下縮聚成酚醛樹脂,可用作砂輪、砂紙、紗布的粘合劑;糖醛的氧化產(chǎn)物己二酸和順丁烯二酸酐分別是合成錦綸纖維和不飽和聚酯的重要單體;由糖醛的還原產(chǎn)物糖醇生產(chǎn)的糖醇樹脂,可作耐腐蝕的玻璃纖維增強塑料和防火泡沫塑料;糖醛還是合成香料、藥物、燃料等的原料??吹接袡C化學(xué)的發(fā)展史,不禁令我們嘆為觀止,其實,隨著有機化學(xué)的發(fā)展,它的成果正不斷滲透到我們生活的各個領(lǐng)域。同樣,有機化學(xué)在材料、能源、人類健康、環(huán)境保護、國防科技等很多領(lǐng)域里,在推動科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,社會各個方面的進步,提高人類的生活水平,改善人類居住環(huán)境的過程中,有機化學(xué)已經(jīng)展現(xiàn)其他學(xué)科不具備的高度開創(chuàng)性和解決重大問題的巨大能力。隨著社會的巨大進步,科技的飛速發(fā)展,人類創(chuàng)造力的不斷增強和提高,有機化學(xué)漸漸發(fā)展成為一門內(nèi)容豐富多彩、涵蓋各個方面、充滿活力的學(xué)科,并對人類生活的各個方面產(chǎn)生重要的影響。在今天的物質(zhì)生活中,存在幾千萬中形形的物質(zhì),有天然存在的,也有人工及合成的。可以說有機化合物在我們的生活中無處不在。例如,食品、醫(yī)藥、香料、有機肥料、炸藥、塑料、合成橡膠和合成纖維等。對于征服疾病如白血病、控制遺傳病、延長人類壽命將起到巨大作用。
學(xué)生在學(xué)習(xí)《有機化學(xué)基礎(chǔ)》時普遍都感到比較困難。他們認為有機物的種類多,官能團多,化學(xué)反應(yīng)多,各反應(yīng)的條件又有所不同,記憶量很大,要把它們逐一背下來非常艱難,即使當(dāng)時記下來了過一段時間又忘記了,所以他們認為有機化學(xué)的學(xué)習(xí)很繁重。另外,學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生雖然知道官能團決定物質(zhì)的性質(zhì),但只停留在記憶的層面,沒有深入到真正理解層面,比如反應(yīng)時斷鍵的位置、反應(yīng)的機理等沒有很好地理解,面對“換了一種有相同官能團的新物質(zhì)”時就束手無策,面對“官能團的性質(zhì)去進行綜合運用”就更是紙上談兵了。
學(xué)習(xí)遷移法,主要是指學(xué)生基于原有的知識,通過聯(lián)系、比較、轉(zhuǎn)換、化歸、聯(lián)想,對新知識進行理解和應(yīng)用,具體表現(xiàn)為學(xué)生個體主動運用舊知識去設(shè)法認識新事物和處理問題的自覺意識和思維習(xí)慣,達到自主學(xué)習(xí)。針對學(xué)生學(xué)習(xí)《有機化學(xué)基礎(chǔ)》的困難,教學(xué)過程中采用學(xué)習(xí)遷移法,逐步引導(dǎo)學(xué)生利用已有的知識去理解新的知識,讓學(xué)生形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思維,讓他們分析問題和解決問題,提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
一、通過原子結(jié)構(gòu)原子性質(zhì)遷移,形成有機化學(xué)知識原點
學(xué)習(xí)的遷移,是學(xué)生根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗去辨認新的課題,并把新課題納入已有的知識系統(tǒng)中的過程。有機化合物是指含有碳的化合物,學(xué)生在學(xué)習(xí)《化學(xué)必修2》時對碳原子結(jié)構(gòu)有一定的了解,有機化合物均含有碳原子。在學(xué)習(xí)的過程中,特別是初學(xué)《有機化學(xué)基礎(chǔ)》的時候,要以碳原子為中心,引導(dǎo)學(xué)生圍繞碳原子的結(jié)構(gòu)、成鍵情況進行分析,形成有機化學(xué)的知識原點,再通過正確的知識遷移,引導(dǎo)學(xué)生對其他有機物的成鍵情況、化學(xué)性質(zhì)進行預(yù)測及分析等,既加深學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能讓他們探索有機物的無窮奧秘。
在《有機化學(xué)基礎(chǔ)》第一章第一節(jié)的學(xué)習(xí)時,一方面,先復(fù)習(xí)碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖、電子式等,強調(diào)碳原子的最外層有4個電子,與非金屬結(jié)合時會形成4對共用電子對,結(jié)合碳的價電子情況分析了C和H結(jié)合為CH4的電子式、結(jié)構(gòu)式等。用模型進行演示,還可以組織學(xué)生進行“真人演出”,讓學(xué)生明白:碳原子形成單鍵是與其他原子以一對共用電子對成鍵。接著根據(jù)上述已有的碳原子4對共用電子對結(jié)構(gòu)的知識進行遷移,引導(dǎo)學(xué)生分析C與C相連結(jié)合的情況:可共用一對電子對、兩對電子對、甚至三對電子對,但不能形成四對共用電子對(單質(zhì)狀態(tài)),即可以形成碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵,但不能形成碳碳四鍵,然后很輕易地讓學(xué)生明白碳碳單鍵是飽和鍵,碳碳雙鍵和碳碳三鍵是不飽和鍵,它們的性質(zhì)將有所不同。另一方面,復(fù)習(xí)已經(jīng)學(xué)過的CO2的成鍵情況和電子對偏移情況,利用“氧的得電子能力強于碳”這一知識點,對C和O結(jié)合的情況進行知識的遷移,分析乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯的成鍵情況,容易得出碳氧共用電子對偏向氧原子,使含氧官能團起主導(dǎo)作用,導(dǎo)致含氧有機物的性質(zhì)不同于烷烴。
通過對碳原子知識的復(fù)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生對知識進行了有效遷移,學(xué)生對各種有機物的成鍵情況有著深刻的理解,培養(yǎng)對有機物的探索欲望,對后來學(xué)習(xí)的官能團性質(zhì)、反應(yīng)斷鍵位置、同分異構(gòu)等有機化學(xué)知識的學(xué)習(xí)和理解有很大的幫助,起到了知識原點的作用。
二、通過對官能團知識遷移,連成有機化學(xué)的知識線
學(xué)習(xí)遷移要求在教學(xué)過程中,抓住知識的共同因素來促進遷移,通過知識規(guī)律增強學(xué)習(xí)效果。有機化合物種類繁多,不同的有機物因為官能團不同性質(zhì)不同,所發(fā)生的反應(yīng)也不同,然而對于相同的官能團,雖然它所在的物質(zhì)不同,但表現(xiàn)的性質(zhì)幾乎一樣的(羥基在醇和酚中有區(qū)別)。在教學(xué)過程中,通常需要對某一種官能團的性質(zhì)進行詳細學(xué)習(xí),然后將知識遷移上升到其同系物的物質(zhì)(甚至具有相同官能團的物質(zhì))上,連成有機化學(xué)的知識線,讓學(xué)生輕松掌握同一類物質(zhì)的性質(zhì)。
例如在學(xué)習(xí)乙烯的性質(zhì)時,通過學(xué)習(xí),知道乙烯能夠發(fā)生加成反應(yīng)和加聚反應(yīng),理解乙烯能發(fā)生上述反應(yīng)的原因:碳碳雙鍵其中的一個鍵容易斷裂,與其他共價化合物結(jié)合。掌握此性質(zhì)和原理后,可以將知識在同系物中進行遷移,讓學(xué)生寫出丙烯、1-丁烯、2-丁烯加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)的方程式,學(xué)生就會較為輕松地完成任務(wù),并加深對這兩個反應(yīng)的理解。然后再將知識進行遷移拓展,引導(dǎo)學(xué)生掌握1,3―丁二烯的1,2加成、1,4加成和完全加成等反應(yīng)。又例如學(xué)習(xí)乙醇與乙酸發(fā)生的酯化反應(yīng),理解了羥基斷開O-H鍵、羧基斷開C-O鍵后,可以將知識在同系物甚至在具有羥基的物質(zhì)中進行遷移,讓學(xué)生寫出乙二醇與乙酸、丙三醇與乙酸、乙二醇與乙二酸反應(yīng)的化學(xué)方程式和反應(yīng)原理,學(xué)生完成任務(wù)后,可以讓學(xué)生寫出纖維素制造醋酸纖維反應(yīng)的化學(xué)方程式和反應(yīng)原理。
通過對某一個官能團知識的學(xué)習(xí)認識,不僅讓學(xué)生掌握該物質(zhì)的性質(zhì),還可以以此為知識線,通過正確引導(dǎo)知識遷移,全方位認識掌握具有相同官能團的物質(zhì),使有機化學(xué)的學(xué)習(xí)具有“由此及彼”的連接作用,既提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率,也能讓他們自主學(xué)習(xí),學(xué)會分析問題和解決問題,還可以擴寬他們的知識面。
三、通過對不同官能團知識遷移,構(gòu)成有機化學(xué)的知識面
學(xué)習(xí)遷移并不是自然而然地發(fā)生的,實際上是在新舊兩種事物或情景非常相像的情況下發(fā)生,需要學(xué)生自己通過主觀上的積極努力才能實現(xiàn)某些知識的遷移。有機化合物某些官能團之間是有一定的相似性和一定的內(nèi)在聯(lián)系的,可以從組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等多方面進行研究分析,再將知識遷移到相關(guān)的官能團,讓學(xué)生對比著學(xué)習(xí),形成完整的知識面。
例如在學(xué)習(xí)乙醇的性質(zhì)時,教材給出了對“一起嚴重化學(xué)事故”的材料,要求學(xué)生討論“用水還是用乙醇來消除鈉的安全隱患”??梢酝ㄟ^討論得出解決方案,再根據(jù)鈉與水反應(yīng)劇烈、鈉與乙醇反應(yīng)平緩得出結(jié)論:乙醇和水均有O-H鍵,O-H鍵的共用電子對向氧原子偏移,而水中的H-和乙醇中的CH3CH2-均為供電子基團,供電子能力CH3CH2-大于H-,所以對O-H鍵影響結(jié)果不同,導(dǎo)致水中的O-H鍵比乙醇中的H更易電離,所以鈉與水反應(yīng)較乙醇與水反應(yīng)劇烈。通過這知識點的學(xué)習(xí),可以進行知識遷移,讓學(xué)生根據(jù)乙?;缺交秒娮幽芰妬肀容^乙酸、苯酚分別與鈉反應(yīng)的劇烈程度,他們會在水和乙醇的基礎(chǔ)上進行分析:苯酚和乙酸均有O-H鍵,苯基和乙?;堑秒娮踊鶊F,且得電子能力乙?;缺交螅設(shè)-H鍵極性增大,兩者均能電離出H+而顯酸性,且乙酸酸性比苯酚強,所以與鈉反應(yīng)的劇烈程度順序為乙酸>苯酚>水>乙醇,有的學(xué)生經(jīng)過知識遷移學(xué)習(xí)后,甚至還總結(jié)出“有連在氧上的氫均能被鈉轉(zhuǎn)換出H2”的結(jié)論。同理可以利用學(xué)習(xí)遷移法,比較乙醛、乙酮、乙酸、乙酸乙酯等中的乙?;Y(jié)構(gòu)活潑性的大小,這里就不作詳述了。
通過這樣的遷移,學(xué)生將不同的官能團聯(lián)系起來理解,通過對比找出相同部分和不同部分,真正體會“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的真諦,對有機物有更深入的認識,構(gòu)成有機化學(xué)的知識面,激發(fā)他們學(xué)習(xí)、探索、研究有機化學(xué)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)的熱情。
四、通過對有機合成知識遷移,建立有機化學(xué)知識空間
聯(lián)想遷移是較高層面的遷移,它可以使學(xué)生更好地理解某一方法的適應(yīng)性以及在其他情景中更好地遷移和利用。有機合成,它是利用簡單易得的原料,通過有機反應(yīng),生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機化合物,具有經(jīng)濟意義,最能體現(xiàn)有機化學(xué)的核心價值。因為合成的物質(zhì)具有多樣性,所以在學(xué)習(xí)過程中,要通過知識進行聯(lián)想遷移,舉一反三,建立知識空間。
例如在學(xué)習(xí)有機合成時,先設(shè)計簡單的合成路線:任務(wù)(1)乙烯一氯乙烯乙醇乙醛乙酸乙酸乙酯,讓學(xué)生充分討論認識此過程,分析該合成路線中各物質(zhì)的官能團,合成過程中各個官能團之間的轉(zhuǎn)化情況、斷鍵和成鍵情況、反應(yīng)條件等等,要求學(xué)生寫出每一步的反應(yīng)方程式。在學(xué)生理解掌握后,進行知識聯(lián)想遷移,設(shè)計合成路線;任務(wù)(2)乙烯1,2-二氯乙烯乙二醇乙二醛乙二酸乙二酸乙二酯或聚乙二酸乙二酯;任務(wù)(3)對二(一氯甲基)苯對苯二甲醇對苯二甲酸對苯二甲酯或聚對苯二甲酸對苯二甲酯。學(xué)生相互討論后發(fā)現(xiàn),對任務(wù)(1)的知識遷移即可得到答案,很快就完成了任眨并能理解透徹。
任務(wù)(4)從目標產(chǎn)物聚乙二酸乙二酯出發(fā),逆推每一個步驟,直至簡單化工原料乙烯為止。學(xué)生能將前面合成路線的知識用在這小題上,也很快完成任務(wù)。最后,讓學(xué)生完成任務(wù)(5)總結(jié)能夠引入碳碳雙鍵、碳碳叁鍵、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、酯基的化學(xué)反應(yīng)有哪些?通過分析上述合成路線,學(xué)生很快就能總結(jié)出來了。
通過對合成路線的學(xué)習(xí),學(xué)生能熟悉掌握各種官能團的性質(zhì)及它們之間的轉(zhuǎn)化要素,通過知識的聯(lián)想遷移,他們能由此及彼很好地掌握各有機物的性質(zhì),特別是完成任務(wù)(5)后,學(xué)生能總結(jié)出官能團的變化情況,深入理解有機合成的規(guī)律,使有機化學(xué)知識網(wǎng)格化、立體化,形成有機化學(xué)的知識空間。
關(guān)鍵詞:相轉(zhuǎn)移催化劑;有機化學(xué);應(yīng)用
中圖分類號:O615.4+2文獻識別碼:A
0前言
相轉(zhuǎn)移催化劑可以使非均相轉(zhuǎn)化為均相反應(yīng),加快了反應(yīng)速率,緩和了反應(yīng)條件,簡化了操作過程,減少了副反應(yīng),從而提高了選擇性,不論是實驗室還是工業(yè)生產(chǎn)都很適用,受到人們越來越多的關(guān)注、研究和應(yīng)用。隨著相轉(zhuǎn)移催化作用研究工作的不斷深入,其應(yīng)用日漸廣泛。
1相轉(zhuǎn)移催化劑的種類及催化機理
多數(shù)的相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)要求催化劑把陰離子轉(zhuǎn)移到有機相中,除此之外,還有些催化劑是把陽離子或中性分子從一相中轉(zhuǎn)移到另一相中,按此不同,趙地順等人將催化劑分為以下幾種:鹽類,如季銨鹽等,它們發(fā)揮作用的是季或季銨陽離子Q+,Q+離子和試劑陰離子Nu-絡(luò)合成離子對Q+Nu-,并利用這些陽離子自身的親油性將試劑陰離子帶進有機相;包結(jié)物結(jié)構(gòu)類的相轉(zhuǎn)移催化劑,如環(huán)糊精、冠醚以及近年來發(fā)展的杯芳烴等,這類催化劑均含有分子內(nèi)的空腔結(jié)構(gòu),通過與反應(yīng)物分子形成氫鍵、范德華力等,從而形成包結(jié)物超分子結(jié)構(gòu)并將客體分子帶入另一相中釋放,進而使兩相中的反應(yīng)得以發(fā)生;開鏈聚醚類相轉(zhuǎn)移催化劑,如聚乙二醇及其醚類等,與冠醚、環(huán)糊精類相似,它們也可以與客體分子形成超分子結(jié)構(gòu),不同的是開鏈聚醚類是“柔性”的長鏈分子,可以折疊、彎曲成合適形狀結(jié)構(gòu)與大小不同的離子配合,從而應(yīng)用更廣泛;其他類,如反相相轉(zhuǎn)移催化劑、三相催化劑、離子液體、雜多酸類等。相轉(zhuǎn)移催化劑種類繁多,分類方法也是多種多樣,其中以鹽類、包結(jié)物類、聚乙二醇類相轉(zhuǎn)移催化劑為主。隨著研究的不斷深入,一些新型的相轉(zhuǎn)移催化劑也隨之出現(xiàn),如吡啶及其衍生物、過渡金屬配合物以及手性相轉(zhuǎn)移催化劑等。
以季銨鹽為例,說明相轉(zhuǎn)移催化劑的催化機理。一個互不相溶的二相體系,其中一相為水相,含有親核試劑的鹽類M+Nu-,另一相為不溶于水的有機相,其中含有與上述鹽類起反應(yīng)的有機反應(yīng)物RX。季銨鹽Q+X-既可以溶于水相又可溶于油相,當(dāng)它在水相中接觸到分布在其中的鹽類時,水相中過剩的陰離子Nu-便與催化劑中的陰離子進行交換,形成Q+Nu- 離子對。其交換過程如下:
Q+X- + M+Nu- Q+Nu- + M+X-
水相 水相水相水相
要使PTC很好起作用,Q+Nu-離子對必須萃取入有機相。故必須具備如下平衡:
Q+N u- Q+Nu-
水相有機相
親核試劑Q+Nu-一旦進入有機相,便與有機相中的RX發(fā)生反應(yīng)而形成產(chǎn)物RNu。整個相轉(zhuǎn)移催化過程如下式所示:
水相 Q+X- + M+Nu- Q+Nu- + M+X-
季銨鹽 親核試劑
----------------------------------------------------
有機相 Q+X- + R-NuQ+Nu- +R-X
目的產(chǎn)物有機反應(yīng)物
在上述催化循環(huán)中季銨正離子Q+并不消耗,只起著轉(zhuǎn)移親核試劑Nu-的作用,在這里季銨鹽起著相轉(zhuǎn)移催化的作用。因此,只需要催化劑量的季銨鹽,就可以很好的完成上述反應(yīng)。
2相轉(zhuǎn)移催化劑在有機化學(xué)中的應(yīng)用
2.1鹽類相轉(zhuǎn)移催化劑在有機合成中的應(yīng)用
2.1.1取代反應(yīng)
許多親核取代反應(yīng)在沒有相轉(zhuǎn)移催化劑時,反應(yīng)很難進行;但是在合適的相轉(zhuǎn)移催化劑作用下,就可以順利進行,而且收率很高。如鹵代辛烷和氰化鈉反應(yīng)就是一個典型的反應(yīng),加熱14天幾乎沒有反應(yīng),如果加入少量季銨鹽,在室溫下攪拌不到2h,反應(yīng)就可以完成99%,降低了反應(yīng)條件,提高了反應(yīng)速率
2.1.2烷基化反應(yīng)
烷基化取代反應(yīng)包括碳烷基化、氧烷基化、氮烷基化以及硫烷基化反應(yīng),由于大多是非均相反應(yīng),應(yīng)用季銨鹽催化非均相烷基化反應(yīng),可以使反應(yīng)順利進行。如岑均達曾以烷基溴(氯)為烷基化劑、固體碳酸鉀為堿、溴化四丁胺為相轉(zhuǎn)移催化劑,相轉(zhuǎn)移催化烷基化乙酰氨基丙二酸二乙酯使之轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?,產(chǎn)率較高。
2.1.3氧化反應(yīng)
中南大學(xué)的李小如曾研究了在季銨鹽A-1:(C8~10H17~21)3N+CH3Cl-的作用下催化高錳酸鉀分別氧化鄰、對硝基甲苯合成鄰、對硝基苯甲酸以及催化氧化鄰對位氯代甲苯合成鄰對位氯代苯甲酸的反應(yīng),考察了不同相轉(zhuǎn)移催化劑的催化活性及催化劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、高錳酸鉀用量和反應(yīng)體系酸堿性對反應(yīng)的影響,并在最優(yōu)條件下得到較高產(chǎn)率。
2.1.4還原反應(yīng)
三乙基芐基氯化銨(TEBA)可用于雜環(huán)化學(xué)反應(yīng)和過渡金屬配合物催化的反應(yīng)中,實際上在后一個反應(yīng)中,季銨鹽不是直接作為催化劑,而是與過渡金屬生成配合物起催化作用,使得芳香族硝基化合物可以被一氧化碳還原成芳胺:
ArNO2 + COArNH2
2.1.5加成反應(yīng)
中南大學(xué)的李曉如還研究了季銨鹽A-1催化二氯卡賓與環(huán)己烯的加成反應(yīng),實驗證明,季銨鹽A-1的催化活性要優(yōu)于其他短碳鏈的季銨鹽和聚乙二醇,并且在分離過程中不乳化,使產(chǎn)物易于分離純化,為二氯卡賓與環(huán)己烯的加成提供了一個優(yōu)良的方法。
2.2包結(jié)物結(jié)構(gòu)類相轉(zhuǎn)移催化劑的應(yīng)用
2.2.1冠醚類
冠醚由于具有特殊的結(jié)構(gòu)和配合性,相比于季銨鹽與季鹽,特別是在固-液相轉(zhuǎn)移催化中起著不可替代的作用。在這類反應(yīng)中,反應(yīng)物溶于有機溶劑中,然后此溶液與固體鹽類試劑接觸,當(dāng)溶液中有冠醚時,鹽與冠醚形成絡(luò)合物而溶解于有機相中,隨即在其中進行反應(yīng)。常用的冠醚類相轉(zhuǎn)移催化劑,環(huán)上原子數(shù)為18個,如:18-冠-6、二苯并18-冠-6、二環(huán)己基18-冠-6等。在有機合成中,冠醚的應(yīng)用也比較廣泛,也能發(fā)生類似鹽類相轉(zhuǎn)移催化劑的親核取代反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、加成反應(yīng)等。
2.2.2環(huán)糊精類
由于環(huán)糊精具有疏水性空腔可以包結(jié)許多無機、有機和手性客體分子,形成主-客體或超分子配合物,因此其在超分子化學(xué)研究中成為繼冠醚之后的第二代主體化合物得到廣泛應(yīng)用。紀紅兵曾詳細介紹了β-環(huán)糊精作為催化劑應(yīng)用于液相有機合成,包括開環(huán)、脫保護、保護、氧化、還原、加成、置換等反應(yīng)的研究進展。對β-環(huán)糊精的催化性能和反應(yīng)底物選擇性能進行分析,認為β-環(huán)糊精與底物的相互作用可有效地催化液相有機化學(xué)反應(yīng),提高反應(yīng)選擇性。
2.2.3杯芳烴類
作為第三代超分子主體化合物,杯芳烴在鹵代芳烴的置換反應(yīng)中具有優(yōu)異的相轉(zhuǎn)移催化性能,如天津大學(xué)的孟祥啟等研究了杯芳烴在四氯對苯二甲酰氯氟化制備四氟對苯二甲酸二甲酯反應(yīng)中的相轉(zhuǎn)移催化作用,發(fā)現(xiàn)以杯芳烴作相轉(zhuǎn)移催化劑使產(chǎn)品收率得到了明顯提高,而且杯芳烴作為相轉(zhuǎn)移催化劑可以回收利用,具有較高的工業(yè)應(yīng)用價值。
2.3開鏈聚醚類相轉(zhuǎn)移催化劑的應(yīng)用
開鏈聚醚類相轉(zhuǎn)移催化劑具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性,毒性小,合成方便,價格低廉,因此受到了較多的研究,它們中最具代表性的是聚乙二醇和聚乙二醇二甲基醚,常用的催化劑有PEG-400、PEG-600、PEG單醚、PEG雙醚以及PEG單醚單酯,可用于親核取代反應(yīng)、烴基化反應(yīng)、縮合反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)以及有機金屬化合物的合成制備等。
2.4其他相轉(zhuǎn)移催化劑的應(yīng)用
其他類的相轉(zhuǎn)移催化劑如離子液體、雜多酸類、三相催化劑等也得到廣泛應(yīng)用,其中離子液體是由有機陽離子和無機或有機陰離子構(gòu)成的,在室溫或室溫附近溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)的鹽類;三相相轉(zhuǎn)移催化劑(固載化相轉(zhuǎn)移催化劑)是一類集高分子聚合物和相轉(zhuǎn)移催化劑優(yōu)點于一身的新型催化劑。如徐丹倩等研究了用離子液體作為溶劑和相內(nèi)反應(yīng)催化劑,并利用四丁基氯化銨的相轉(zhuǎn)移催化作用,在非均相的固相肉桂酸鉀和液相離子液體/氯化芐體系中,在較低溫度下高效地實現(xiàn)了肉桂酸鉀和氯化芐縮合合成肉桂酸芐酯。李明強等曾以30%H2O2水溶液做氧化劑,以磷鉬酸鹽和其還原態(tài)的雜多藍做催化劑,對苯甲醇進行催化氧化,表現(xiàn)出較高的催化活性。平偉軍等以苯甲醛和丙酮為原料,在水-氫氧化鈉體系中以聚苯乙烯-三乙醇胺樹脂為相轉(zhuǎn)移催化劑合成了芐叉丙酮,收率達92.5%。
3相轉(zhuǎn)移催化劑的應(yīng)用新進展
近年來相轉(zhuǎn)移催化發(fā)展迅速,相轉(zhuǎn)移催化與超聲波技術(shù)、微波技術(shù)的聯(lián)用,以及相轉(zhuǎn)移催化氧化脫除汽油中含硫化合物的研究,逐漸成為人們研究的焦點。
3.1超聲相轉(zhuǎn)移催化在有機合成中的應(yīng)用
近年來,超聲波在相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)中的應(yīng)用備受重視,超聲波之所以能夠改善相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng),是因為超聲波能夠產(chǎn)生空腔效應(yīng),從而在兩種液體之間產(chǎn)生很大的相交界接觸面積,這就使溶解于各自液體中的活性離子的反應(yīng)性隨之急劇增加。超聲波既可以提高攪拌作用,又可以降低反應(yīng)的溫度和催化劑的用量,使得相轉(zhuǎn)移催化更有效、快速進行。凌紹明采用超聲波相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)合成了扁桃酸,探討了最佳反應(yīng)條件下產(chǎn)品收率可達86.1%,比傳統(tǒng)的苯甲醛法(50%~52%)和常規(guī)的相轉(zhuǎn)移催化法(78%)都高。
3.2微波相轉(zhuǎn)移催化在有機合成中的應(yīng)用
微波作為一種綠色技術(shù)應(yīng)用相轉(zhuǎn)移催化有機合成,不僅可以大大縮短反應(yīng)時間,而且具有操作簡便、產(chǎn)率高、選擇性好、產(chǎn)品易純化等優(yōu)點,已經(jīng)涉及有機化學(xué)的眾多反應(yīng)。
3.3相轉(zhuǎn)移催化氧化脫除汽油中含硫化合物的研究
燃料油中的含硫化合物是環(huán)境污染的主要來源,燃燒后生成的SO2排放到大氣中形成酸雨,酸雨是困擾全球的環(huán)境問題之一,對環(huán)境和人體健康造成很大的傷害。因此,研究相轉(zhuǎn)移催化氧化脫硫的意義重大。
4結(jié)語
綜上所述,本文簡要介紹了相轉(zhuǎn)移催化劑的類型及催化原理,主要對各類相轉(zhuǎn)移催化劑在有機化學(xué)上的應(yīng)用做了總結(jié)性的介紹。相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)因其所具有的獨特優(yōu)點而在有機化學(xué)中得到廣泛應(yīng)用,我們也相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及科學(xué)研究的不斷深入,相轉(zhuǎn)移催化劑在有機合成中的各種優(yōu)勢將會充分發(fā)揮出來,其應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴大和加深。
參考文獻
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[關(guān)鍵詞]實驗視頻;有機化學(xué);教學(xué);共享
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)05-0031-02
在高校有機化學(xué)實驗教學(xué)中,既要培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗操作技能,又要注重學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。這就要求在有限的教學(xué)課時內(nèi),需要合理安排教學(xué)內(nèi)容,特別是需要改革和優(yōu)化現(xiàn)有的教學(xué)模式。[1]有機化學(xué)實驗具有內(nèi)容多、操作復(fù)雜的特點,要想培養(yǎng)學(xué)生扎實的實驗技能和良好的實驗素養(yǎng),僅靠教師課堂講授和演示是遠遠不夠的。這就需要我們在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上引入新的教學(xué)方法,增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,提高實驗課的教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。
目前課堂教學(xué)中,多媒體教學(xué)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。[2][5]而將有機化學(xué)實驗錄制成視頻,并引入實驗教學(xué)中,必然會大大提高實驗課的教學(xué)效果。實驗視頻可以更清晰的顯示出實驗過程中的重點、難點以及需要注意的操作細節(jié)。借助視頻資料,學(xué)生還能夠在課下進行有效的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí),增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)[3]以及MOOC、微課的發(fā)展[4],教學(xué)視頻還可以為廣大師生提供可共享的教學(xué)資源,實現(xiàn)校際間的交流。
一、高校有機化學(xué)實驗教學(xué)中存在的不足
(一)教學(xué)方式不夠生動
傳統(tǒng)的有機化學(xué)實驗教學(xué)方式采用注入式,教師先講授和演示,然后學(xué)生照葫蘆畫瓢,只知道按照老師所講就可以完成實驗、得到結(jié)果,不會自己分析,難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。[4]有機實驗用到的儀器裝置多,操作比較復(fù)雜,實驗內(nèi)容多,講授時間長,學(xué)生難以長時間集中注意力聽講,容易遺漏實驗中的部分內(nèi)容,在實驗過程中很容易出錯。特別是實驗操作方面的錯誤,學(xué)生往往難以自行發(fā)現(xiàn)和更正,導(dǎo)致學(xué)生的基本實驗操作技能不夠扎實。
(二)實驗演示時間有限
在有限的實驗時間內(nèi),既要求教師進行講授和示教,又要求學(xué)生進行實驗操作,記錄實驗數(shù)據(jù)和完成實驗報告,因此教師通常只會講授一遍實驗的基本原理、步驟和注意事項,同時演示實驗中的一些基本操作,學(xué)生需要仔細聽講并記住教師的實驗操作方法和實驗流程。實際在實驗中,經(jīng)常可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的錯誤操作,表明在有限的演示時間內(nèi),學(xué)生難以熟練掌握基本操作技能,教學(xué)效果不理想。
(三)教學(xué)資料不易共享
在現(xiàn)有的教學(xué)模式下,教師可支配的教學(xué)資料主要有教材和教案,教學(xué)傳承主要是通過聽課學(xué)習(xí)的方式來進行。而學(xué)生可支配的教學(xué)資料只有教材。紙質(zhì)教材的內(nèi)容形式單一,更新速度慢,特別是針對實驗操作僅有圖片和文字敘述,缺乏生動性。學(xué)生利用紙質(zhì)教材進行預(yù)習(xí),僅僅能對實驗內(nèi)容有所了解,對實驗操作則難以獲得直觀的印象。這樣既不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí),也y以實現(xiàn)師生之間的共享和交流,因此難以滿足日益發(fā)展的教學(xué)需求。
(四)多媒體技術(shù)需更好地融入實驗教學(xué)
多媒體教學(xué)方法已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于高校的課堂教學(xué)中,成為有效的教學(xué)輔助手段。[2][5]然而,多媒體教學(xué)更多地用于理論課教學(xué)中。在實驗課教學(xué)中,由于設(shè)備以及觀念上的滯后,多媒體技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段。實驗教學(xué)更強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,然而教師不能像多媒體課件一樣,能無數(shù)次的反復(fù)操作,這就需要我們將多媒體技術(shù)融入實驗教學(xué)中,來幫助教師提高教學(xué)效率。
二、視頻資料在實驗教學(xué)中的作用
(一)豐富教學(xué)方式,提高教學(xué)效果
以教師為主體,將實驗操作過程錄制成視頻資料,豐富和完善了現(xiàn)有的教學(xué)模式。動態(tài)的視頻資料可以有效的活躍課堂氣氛,也增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。[6]在實驗課上,教師講授和演示實驗后,可以重復(fù)播放實驗視頻,學(xué)生根據(jù)需要隨時觀看視頻,通過對比發(fā)現(xiàn)實驗操作中的錯誤并及時糾正。而且,通過局部放大的功能,實驗視頻更能突出實驗過程中需要注意的操作細節(jié),這樣比教師演示實驗時口頭提醒學(xué)生更有效。由此可見,在課堂上播放實驗視頻能夠加強學(xué)生基本操作技能的培養(yǎng),顯著提高實驗課的教學(xué)效果。
(二)提供可共享的教學(xué)資源
視頻資料也為廣大師生提供了生動的教學(xué)資料。可以對視頻資料不斷地進行更新和完善,教師間可以更好地進行教學(xué)交流和傳承。同時,可以將視頻資料放在學(xué)校教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺上,使其成為師生共享的教學(xué)資源。學(xué)生可以隨時在網(wǎng)絡(luò)平臺上觀看實驗視頻,進行實驗前的預(yù)習(xí)和實驗考核前的復(fù)習(xí),有效地增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣。此外,在今后的專業(yè)課學(xué)習(xí)中,如果需要用到這些實驗技能時,學(xué)生也可通過觀看視頻迅速回憶起來,為專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下一個堅實的基礎(chǔ)。視頻資料可以生動地演示實驗的整個過程,為愛好化學(xué)的其他專業(yè)學(xué)生也提供了一個良好的學(xué)習(xí)平臺。
(三)加強校際間交流
隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)以及MOOC等以視頻教學(xué)形式為主的教學(xué)資料也越來越豐富,但是,由于實驗操作過程相對于理論課講授過程的拍攝難度大,實驗教學(xué)的視頻資料還比較匱乏。實驗仿真動畫[7]雖然對教學(xué)有一定輔助作用,然而與記錄實驗操作過程的視頻資料相比,仍然不夠生動和直觀。因此,我們改由專業(yè)攝像師拍攝了高清晰實驗視頻資料,不僅可以為本校師生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源,還可以提供給其他高校的化學(xué)專業(yè)學(xué)生使用,增強校際間的教學(xué)交流。
三、視頻資料的準備
課題組拍攝實驗視頻共用了一年的時間。首先是有機教研室的各位老師一起討論實驗視頻的拍攝內(nèi)容??紤]到學(xué)生的基本操作技能普遍不夠熟練,確定拍攝以有機化學(xué)基本實驗操作為主的內(nèi)容,包括實驗中常用的回流、蒸餾、分餾、減壓蒸餾等實驗。之后準備實驗材料,編寫實驗拍攝腳本,由教師演示實驗操作過程,拍攝出實驗視頻的樣片。視頻樣片已經(jīng)在部分中藥專業(yè)班級中進行了試用,學(xué)生反饋良好。然后讓教師集體觀看視頻樣片,討論并完善了實驗視頻內(nèi)容和拍攝腳本。最后邀請專業(yè)攝像師使用專用設(shè)備,拍攝出高清晰的實驗視頻成片,通過后期錄音及合成,最終完成了實驗教學(xué)視頻的錄制工作,并將視頻資料存入實驗視頻資料庫中。
四、視頻資料的應(yīng)用
有機化學(xué)實驗視頻在實驗教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用前景。第一,利用多媒體設(shè)備,可將視頻資料作為實驗課堂上的主要輔助教學(xué)手段。通過播放實驗視頻,可以活躍課堂氣氛,激發(fā)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí),從而提高教學(xué)效率,加強學(xué)生基本操作技能的培養(yǎng)并顯著提高實驗課的教學(xué)質(zhì)量。第二,以現(xiàn)有的實驗視頻資料為基礎(chǔ),建立實驗視頻資料庫,為廣大師生提供豐富的教學(xué)資源。根據(jù)實驗教學(xué)發(fā)展的需要,不斷更新和完善實驗視頻資料,實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。第三,通過學(xué)校的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)視頻資料的共享。將視頻資料上傳至教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺,教師和學(xué)生均可登錄該平臺觀看實驗視頻,并進行學(xué)習(xí)和交流。第四,視頻資料不僅可以為本校師生提供資源共享,還可以與其他兄弟院校的師生進行教學(xué)交流和共享,增強校際間的合作交流。第五,視頻資料還可以作為有機化學(xué)實驗教材的配套教材進行出版發(fā)行,為更多學(xué)習(xí)有機化學(xué)的學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。
五、結(jié)語
實驗視頻教學(xué)極大地豐富了有機化學(xué)實驗教學(xué)資源和教學(xué)模式。隨著網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的發(fā)展,將實驗視頻引入課堂,既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,也提高了教師的教學(xué)效率,教學(xué)效果良好。借助視頻資料,學(xué)生還能夠在課下進行有效的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí),增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。視頻資料庫的建立更能有效地實現(xiàn)視頻資料的校際間共享和合作交流。頻教學(xué)對有機化學(xué)實驗教學(xué)改革和發(fā)展有著深遠的影響,如何將視頻教學(xué)更好地融入課堂和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中,使其發(fā)揮最大的作用,仍然需要我們不斷地探索和實踐。
[ 參 考 文 獻 ]
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【關(guān)鍵詞】課堂教學(xué);有機化學(xué);獎懲機制
本科教學(xué)是高等教育的根本,要著眼于國家發(fā)展和人的全面發(fā)展的需要。本科教學(xué)過程中要注重學(xué)生能力的培養(yǎng),著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力[1]。在本科教學(xué)各個環(huán)節(jié)中,課堂教學(xué)是最重要的一個環(huán)節(jié),課堂教學(xué)質(zhì)量的好壞,將會直接關(guān)系到培養(yǎng)的學(xué)生的質(zhì)量。但如何有效提高課堂教學(xué),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性那個,卻是一個需要深入研究的課題。
總理曾提出,要使學(xué)生在學(xué)習(xí)的整個過程中保持主動性[2]。但在實際課堂教學(xué)過程中,滿堂灌,一言堂的現(xiàn)象仍廣泛存在,在很大程度上,出現(xiàn)了教師為了考試教,學(xué)生為了考試學(xué)的應(yīng)試教學(xué),且有愈演愈烈之勢。對于如何提高課堂教學(xué)質(zhì)量,真正發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,人們進行了長久而廣泛的探討。如討論式教學(xué)、互動式教學(xué)、探究式教學(xué)等[3-5]。但上述教學(xué)方式都存在其難以克服的弱點,即只適用于小班授課,而對于石河子大學(xué)目前的招生規(guī)模和教師的教學(xué)壓力,上述方法顯然是不適合的。
那么如何才能有效的提高課堂教學(xué)質(zhì)量呢?在我們教學(xué)工作的基礎(chǔ)上,結(jié)合實際操作經(jīng)驗,我們認為在課堂教學(xué)過程中,適當(dāng)引入獎懲機制,可在一定程度上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣和自學(xué)能力的提高。
1 什么是課堂教學(xué)獎懲機制
所謂的課堂教學(xué)獎懲機制,就是針對課堂教學(xué)過程中存在的種種影響學(xué)生學(xué)習(xí)活動的現(xiàn)象,如遲到、早退、睡覺、玩游戲等行為通過懲罰機制約束學(xué)生行為,讓其認識到課堂教學(xué)的重要性,而對于學(xué)習(xí)態(tài)度認真,學(xué)習(xí)成績好,能夠帶動班級學(xué)習(xí)風(fēng)氣的同學(xué),則通過獎勵機制,建立優(yōu)良的學(xué)習(xí)風(fēng)氣,起到帶動班級同學(xué)學(xué)習(xí)的積極作用。
在教學(xué)過程中,要重視學(xué)生所取得的進步,并輔以獎勵,從而起到激發(fā)學(xué)生進一步學(xué)習(xí)的積極行。
當(dāng)然,對于具有不同學(xué)習(xí)訴求的同學(xué),懲罰和獎勵機制的效果是不同的。對于學(xué)習(xí)訴求低,學(xué)習(xí)較差的同學(xué)和學(xué)習(xí)訴求高,學(xué)習(xí)成績好的同學(xué),獎勵機制的效果將會好于懲罰機制。而對于學(xué)習(xí)成績處于及格線附近的同學(xué),要綜合運用懲罰機制和獎勵機制,約束其學(xué)習(xí)行為,保證班級的學(xué)習(xí)風(fēng)氣。
2 課堂教學(xué)獎懲機制的實施效果
在2013-2014學(xué)年第二學(xué)期,以有機化學(xué)教學(xué)為實施對象,探索課堂教學(xué)獎懲機制的實施效果。對象班級總共有4個,分別為雙班合班。有機化學(xué)綜合考核成績?nèi)鐖D所示。
從實驗班級和對照班級的綜合測評成績可以看出,兩班級的及格率相差不大,但實驗班級的整體成績明顯優(yōu)于對照班級。其中實驗班級的總體優(yōu)秀率達到12.24%,中等和良好率達到57.14%,平均分為72.88分,而對照班級的優(yōu)秀率僅有2.99%,中等及良好率為50.74%,平均分為70.04分??紤]到班級之間的差異,課堂獎懲機制仍顯示了對于課堂教學(xué)的一定的積極作用。說明課堂教學(xué)獎懲機制的實施,在一定程度上可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,約束學(xué)生的學(xué)習(xí)行為,但仍需要在后續(xù)工作中進一步完善。
實驗班級及格率79.59%,優(yōu)秀率12.24%,良好率28.57%,中等率28.57%,平均分72.88。
對照班級及格率82.09%,優(yōu)秀率2.99%,良好率31.34%,中等率19.40%,平均分70.04。
3 結(jié)論
課堂教學(xué)是高等教育知識傳授的主要形式,也是學(xué)生獲取只是的主要途徑。課堂教學(xué)效果的好壞將直接影響到有機化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量,因而影響到學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。如何提高課堂教學(xué)效果,是當(dāng)前高等教育中面臨的現(xiàn)實性的問題。在本文中,我們提出建立課堂教學(xué)獎懲機制,通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性,從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量。
但從前期的工作中也發(fā)現(xiàn),課堂教學(xué)獎懲機制還存在一定的問題,如機制設(shè)計尚不夠合理,課堂效果改善有限,對于部分學(xué)習(xí)訴求不高,但學(xué)習(xí)成績尚可的同學(xué)效果不是十分明顯,因此在后續(xù)工作中,需進一步進行完善。
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論文摘要:文章討論了有機合成化學(xué)多媒體課件的制作過程以及在具體的教學(xué)中的應(yīng)用,同時分析多媒體在有機合成教學(xué)中所具有的優(yōu)勢以及存在的問題,并針對存在的問題,提出了相應(yīng)的解決辦法。
有機合成制備精細有機化工產(chǎn)品,如醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、染料等的重要方法,也是實驗室中合成復(fù)雜有機物、提供樣品的有力手段。有機合成化學(xué)是一門對現(xiàn)代自然科學(xué)和國民經(jīng)濟比不可少的重要學(xué)科,國內(nèi)外高等院校的化學(xué)、化工專業(yè)都開設(shè)有有機合成的課程。由于有機合成中化學(xué)反應(yīng)方程式多而復(fù)雜,合成設(shè)計圖及工藝流程圖較多,傳統(tǒng)的教學(xué)已經(jīng)無法滿足當(dāng)今教學(xué)的需要,在這樣的背景下,多媒體在有機合成教學(xué)的地位顯得格外重要。下面根據(jù)有機合成化學(xué)多媒體教學(xué)的實踐經(jīng)驗,對多媒體課件的制作以及具體教學(xué)中存在的問題進行一定的討論。
一、有機合成化學(xué)多媒體課件的制作
針對我院選擇的教材及本院化學(xué)專業(yè)與化工專業(yè)學(xué)生的所學(xué)基礎(chǔ)課的不同以及就業(yè)方向的差異,在保留教學(xué)內(nèi)容的基本性、基礎(chǔ)性和范例性原則的基礎(chǔ)上,合理配置各章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容,針對不同專業(yè)分別制作了多媒體教學(xué)課件。兩套課件內(nèi)容側(cè)重點不同,比如化工專業(yè)可偏向于合成反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用,而化學(xué)專業(yè)就應(yīng)偏向于化合物合成路線的設(shè)計。
在編輯課件的時候,我們首先仔細鉆研教材,設(shè)想每節(jié)課的教學(xué)過程,針對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié),設(shè)計動畫效果以輔助教學(xué)。比如在講解實例時,先在幻燈片上給出原料和產(chǎn)物,讓學(xué)生有一定的思考時間,并在教師的引導(dǎo)下分析合成路線,經(jīng)討論后得到結(jié)論后,再將結(jié)論以反應(yīng)方程式的形式展現(xiàn)在幻燈片上。實踐表明,采用動畫描述過程時,學(xué)生的注意力明顯提高。另外考慮到多媒體教學(xué)中課件內(nèi)容有限且不斷刷新,不能像板書一樣留在黑板上,課件制作時使用了超鏈接,使相關(guān)內(nèi)容可以方便的聯(lián)接上,并且每一個知識點都能鏈接到大綱幻燈片上,同時對重點內(nèi)容及時進行總結(jié),以避免學(xué)生對所講知識不能整體把握,產(chǎn)生支離破碎的感覺。
在有機合成課件設(shè)計過程中,最多的是化學(xué)反應(yīng)方程式的編寫,對于這些相對單調(diào)的部分,我們一般遵循簡潔清晰的原則。在屏幕布局方面,屏幕背景主要使用干凈的白色,文字使用醒目的黑色,對于需要突出重點的部分,使用紅色表示。在屏幕內(nèi)容方面,將描述性的內(nèi)容精煉化,用盡量少的文字分幾點來進行表述,以避免滿屏文字造成視覺疲勞。對于例題的處理,我們這里主要根據(jù)步驟在屏幕上一步一步地去顯示,讓學(xué)生有充分的時間去思考和接受。同時,屏幕上的內(nèi)容是有限的,在授課的過程中,各個部分的連接以及解釋和分析性的講述都是建立在老師課前良好的備課基礎(chǔ)上的。只要將課件與老師的講述有機的結(jié)合,課件才能算是成功的課件。
二、有機合成化學(xué)多媒體教學(xué)的優(yōu)勢
多媒體教學(xué)作為一種新穎的教學(xué)手段,其信息容量大,生動形象,使用方便自如,圖文并茂,有效地將文字、圖像、動畫等多種信息表達方式集成一體,為學(xué)生提供了一個豐富多彩的教學(xué)界面,將難于用語言表達的課程內(nèi)容生動地表現(xiàn)出來,在提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時也提高了其學(xué)習(xí)的效率。
(一)利用多媒體技術(shù),多媒體技術(shù)使教學(xué)內(nèi)容豐富,表達簡捷、靈活
有機合成中,內(nèi)容抽象、構(gòu)造復(fù)雜、難以描述的教學(xué)內(nèi)容并不少見:大量復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)方程式,工藝原理圖,設(shè)備示意圖等。在傳統(tǒng)教學(xué)中是通過板圖、掛圖來講解的,效果不明顯而且費時間。教師講課講得口干舌燥,學(xué)生卻難以聽懂。但是,采用多媒體技術(shù),此難題便可迎刃而解。同時,運用多媒體技術(shù),還可將相關(guān)學(xué)科的前沿動態(tài)信息和要求等以連接的方式制作于課件中,從而解決了課本內(nèi)容與現(xiàn)實發(fā)展不同步的問題,使學(xué)生與實際工作崗位上的應(yīng)用需求更接近,縮短了崗前培訓(xùn)時間,達到了在有限的時間里獲得最大的教育效果的目的。
(二)多媒體教學(xué)加大了課堂信息傳輸量,節(jié)省時間,提高了授課效率
在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中,教師的板書占用了大量的時間,不僅降低了課堂信息的傳輸量,而且也給學(xué)生造成了很多的等待時間,使課堂變得枯燥。應(yīng)用多媒體進行有機合成化學(xué)教學(xué),可以把課上要講的內(nèi)容,如化合物的構(gòu)造式、結(jié)構(gòu)式、反應(yīng)方程式等預(yù)先制成課件,上課時,點擊鼠標,把教學(xué)內(nèi)容工整、規(guī)范、形象、清晰地展示給學(xué)生,同時用不同的顏色或加特殊標記把重點標示給學(xué)生,以引起學(xué)生的注意,這樣,既節(jié)省了時間,又提高了教學(xué)效果。
(三)充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺和資源開展立體化教學(xué)
多媒體教學(xué)不應(yīng)只局限于課堂上的教學(xué),而應(yīng)充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺和資源,開展立體化教學(xué)。教案在線,使得學(xué)生在任何時候,都可以通過網(wǎng)絡(luò)了解教學(xué)的進度、授課的內(nèi)容以及每堂課的要點所在。課前播放多媒體教案,可以方便的預(yù)習(xí);課后翻閱在線教案,,可以輕松的復(fù)習(xí)。另外,在自己的空間自學(xué),也不失為優(yōu)等學(xué)生獵取更多知識的一種好途徑。有很多學(xué)生已經(jīng)養(yǎng)成在課后瀏覽多媒體教案進行復(fù)習(xí)的好習(xí)慣。利用網(wǎng)絡(luò)平臺,可以及時解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題。傳統(tǒng)的答疑方式主要是利用課間時間,由于時間不充足,來答疑的學(xué)生又很多,不能滿足學(xué)生的需求。采取在校園網(wǎng)上開設(shè)《有機合成化學(xué)》的精品課程網(wǎng)站。除了必要的教案以及授課課件等資料外,最主要的是可以進行網(wǎng)上答疑。具體方法是學(xué)生可隨時上網(wǎng)提問,任何一個有機化學(xué)的任課老師都可以給予學(xué)生及時地回答,另外還可利用電子郵件與學(xué)生進行溝通。通過這種方法,使得教學(xué)互動,在學(xué)生中形成了一個很好的學(xué)習(xí)氣氛。
三、有機合成化學(xué)多媒體教學(xué)的不足
運用多媒體技術(shù)進行有機合成課堂教學(xué)具有許多優(yōu)勢,但在實際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)存在有一些問題需進一步探討和研究。
(一)學(xué)生不記課堂筆記
在傳統(tǒng)教學(xué)過程中,板書設(shè)計是一項重要的教學(xué)研究內(nèi)容,合理的板書內(nèi)容可使課堂結(jié)束時,黑板上依然保留有本次課堂教學(xué)的知譏結(jié)構(gòu)及重點、難點內(nèi)容,容易使學(xué)生系統(tǒng)的作好課堂筆記。而在使用多媒體授課的過程中,發(fā)現(xiàn)有許多學(xué)生上課時只帶有教學(xué)參考書和筆,在上課過程中不記筆記,這可能是由于多媒體課件的播放速度較快,信息的出現(xiàn)和消失速度往往也較快,不能有較長的時間保留下來,使得學(xué)生顧了聽,顧不了記;顧了記,顧不了聽,學(xué)生很難記好課堂筆記,一堂課下來,學(xué)生往往沒有一個完整的筆記,因此對于多媒體課件所展示的內(nèi)容,尤其是重點、難點內(nèi)容課件的制作需認真研究。
(二)老師講課的主觀能動性受到限制
有的老師在上課過程中過分依賴多媒體課件,忽略了講課技巧,結(jié)果在多媒體課堂上難以自己的講課思路,坐在電腦前一動不動,像播音員一樣按照課件逐一念下來.缺乏語言的抑揚、頓挫和必要的眼神或肢體動作,這樣一堂課如一潭死水,毫無生氣可言,更別提師生間的交流互動了。特別是當(dāng)課堂氛圍發(fā)生變化時,如果學(xué)生對某個問題理解不了,表情變得沉重,老師就顯得比較被動。所以多媒體教學(xué)更重要的是強調(diào)教師仍面向?qū)W生而不是計算機。
關(guān)鍵詞:有機化學(xué)求知欲學(xué)習(xí)方法
作為一名化學(xué)教師,我經(jīng)歷了新課程改革的全部過程,對比舊版的化學(xué),改革后的化學(xué)課程主要有這樣幾個特點:
一、內(nèi)容、知識點變化不大,但側(cè)重點有所不同,舊版重視理論,新版更注重生活生產(chǎn)實際。
二、舊版注重知識點的教學(xué),新版更注重能力、情感、態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)。
三、老師的角色由傳統(tǒng)的傳授者、領(lǐng)導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者、合作者。根據(jù)我們學(xué)生的特點我就新課改下的有機化學(xué)教學(xué)略表自己一孔之見。
一、學(xué)習(xí)有機化學(xué)的重要性
有機化學(xué)是研究有機化合物的來源、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用,?以及有關(guān)理論的科學(xué)。有機化合物與人類的關(guān)系非常密切,在人們的衣、食、住、行、醫(yī)療保健、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及能源、材料和科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域中都起著重要的作用,越來越多的有機物不斷地充實著人們的物質(zhì)、精神生活,促進了經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步。有機化學(xué)是高考試題中的重要組成部分,如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)有機化學(xué)的興趣、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方法、提高學(xué)生學(xué)習(xí)有機化學(xué)的能力,一直以來是我們每個從事高中化學(xué)教學(xué)工作的教師不斷為之思考、探索、實踐的課題。學(xué)好有機化學(xué)對于每一位要參加化學(xué)高考的同學(xué)來說都非常重要。
二、新課改下有機化學(xué)高考的特點
在內(nèi)容選擇上,積極關(guān)注與化學(xué)相關(guān)的社會問題,力求反映現(xiàn)代化學(xué)研究的成果,選材新穎而又貼近學(xué)生實際。依托教材,注重基礎(chǔ),考題新而不偏,活而不難,突出化學(xué)意識的考查,能力與素質(zhì)的檢驗。如近年高考中出現(xiàn)的工業(yè)染料“蘇丹紅1號”、治療禽流感藥物達菲的原料莽草酸等,要求考生關(guān)注社會熱點,注意用所學(xué)知識解釋與生活、生產(chǎn)科技等相關(guān)的問題,做到理論聯(lián)系實際。
三、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)有機化學(xué)的興趣和求知欲
如今有機化合物制品已廣泛地滲透到人們的日常生活當(dāng)中,食品、化妝品、洗滌劑、衣料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等,無不和有機化學(xué)密切相關(guān)。在教學(xué)中列舉生活中的例子,如:人們用甘油保持皮膚水分,肥皂的制取與使用原理等。神秘的化學(xué)原理廣泛應(yīng)用于日常生活中的衣食住行,使學(xué)生產(chǎn)生強烈的求知欲,也使學(xué)生真實地體會到化學(xué)是當(dāng)今世界無可非議的核心科學(xué),而有機化學(xué)則是這一核心科學(xué)的重要組成部分?;瘜W(xué)故事可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對學(xué)習(xí)有機化學(xué)有相當(dāng)濃厚的興趣,同時他們還從中學(xué)習(xí)到化學(xué)家們鍥而不舍、一絲不茍、實事求是的科研、學(xué)習(xí)精神。生動有趣的化學(xué)實驗是產(chǎn)生興趣的催化劑,變幻莫測的化學(xué)實驗現(xiàn)象可以滿足學(xué)生的好奇心與求知欲,如在上銀鏡反應(yīng)分組實驗時,我鼓勵學(xué)生做出最光亮的試管作為紀念品,學(xué)生實驗時興致極高。為了避免學(xué)生動手的盲目性,我因勢利導(dǎo),使學(xué)生把單純的興趣轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)的動力。
四、引導(dǎo)學(xué)生探索學(xué)習(xí)有機化學(xué)的方法
“授之以魚,不如授之以漁”。結(jié)束了繁雜的無機化學(xué)的學(xué)習(xí),學(xué)生對有機化學(xué)興趣很濃。同時,所有的學(xué)生幾乎又回到了同一起點,這是再一次激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的好機會,更是指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的最佳時期。
1.順藤摸瓜學(xué)習(xí)法
針對有機化學(xué)的“面”,我讓大家順藤摸瓜:烴(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴)烴的衍生物(鹵代烴、醇、酚、醛、羧酸、酯)糖類(單糖、二糖、多糖)油脂(硬脂酸甘油酯、軟脂酸甘油酯、油酸甘油酯)蛋白質(zhì)。針對有機化學(xué)的“點”,我總結(jié)了一般方法:一個分子式(同分異構(gòu))結(jié)構(gòu)(官能團)性質(zhì)(物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì))用途制法(工業(yè)制法、實驗室制法)一類物質(zhì)。我稱之為順藤摸瓜法。
2.模型教學(xué)法
在“乙炔”這一節(jié)的教學(xué)中,我先給同學(xué)們展示炔分子的比例模型,讓同學(xué)們結(jié)合烯烴的知識分析炔的組成,然后由組成講到化學(xué)鍵類型、分子的極性、空間構(gòu)型;再展示炔分子的球棍模型得出乙炔的不飽和程度,得出乙炔是分子中含有碳碳三鍵的不飽和烴。再由此結(jié)構(gòu)推測其物理、化學(xué)性質(zhì)。在苯等教學(xué)中,我也使用了模型教學(xué)法,同時結(jié)合常規(guī)教學(xué)法,效果較好。
3.組建知識網(wǎng)絡(luò)
有機化學(xué)知識點多,有機物性質(zhì)各異,學(xué)生學(xué)習(xí)時感到難以掌握和記憶,但各類有機物之間可以相互轉(zhuǎn)化。在教學(xué)中我指導(dǎo)學(xué)生通過分析比較,尋找前后知識的聯(lián)系,把分散的知識系統(tǒng)化、條理化、網(wǎng)絡(luò)化。如以結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—制法的邏輯關(guān)系為橋梁,以官能團為主線,建立烴的知識網(wǎng)絡(luò)圖。在學(xué)完烴的衍生物以后,我讓學(xué)生對本章知識進行列表總結(jié)。要求以典型代表物的化學(xué)式、結(jié)構(gòu)簡式、官能團、化學(xué)性質(zhì)、實驗室制法為基本框架,尋找知識的聯(lián)系與區(qū)別,以提高學(xué)習(xí)效率。
五、提高學(xué)生學(xué)習(xí)、分析有機化學(xué)問題的能力
1.自學(xué)能力
根據(jù)有機化學(xué)的特點,在傳授知識和指導(dǎo)教學(xué)方法的同時,我還加強了學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)。在學(xué)生基本上都掌握了有機化學(xué)的一般學(xué)習(xí)方法的基礎(chǔ)上,我讓學(xué)生自己閱讀教材,自己總結(jié)。比如“苯”這一節(jié)的教學(xué),通過約15分鐘的閱讀,同學(xué)們自己列提綱,然后復(fù)述,重點圍繞苯的結(jié)構(gòu)特點、物理性質(zhì)(展示樣品)、化學(xué)性質(zhì)等進行了討論。通過這樣的訓(xùn)練,學(xué)生不但強化了閱讀搜索信息的能力,更提高了自學(xué)能力。
2.分析能力
有機化合物是指含碳的化合物,有機化學(xué)又稱為含碳化合物的化學(xué),是研究有機化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和制備的學(xué)科,是化學(xué)的一個重要分支。有機化學(xué)學(xué)科涉及到多方面的知識內(nèi)容,例如:人口和健康問題、材料應(yīng)用、能源、信息技術(shù)等,作為一種新型高科技術(shù)為社會的發(fā)展和科技的創(chuàng)新提供了動力,利用有機化學(xué)方法可以有效的解決國際性核心問題。
2有機化學(xué)與環(huán)境的關(guān)系
2.1有機化合物對環(huán)境的污染
有機化合物與人類生活的衣食住行息息相關(guān),也是環(huán)境污染的罪魁禍首。隨著合成技術(shù)的成熟發(fā)展,有機化合物的種類越來越多,他們每天以驚人的速度排放在人們生活的環(huán)境當(dāng)中。目前環(huán)境中主要的有機污染物有金屬有機污染物,;烴污染物;含氮、磷有機污染物;含氧、硫有機污染物;含鹵素有機污染物、天然產(chǎn)物污染物。
2.2有機化學(xué)的應(yīng)用是治理環(huán)境污染的重要手段
有機化學(xué)在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著主要的作用,而且隨著日益突出的環(huán)境問題,在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測等方面發(fā)揮著重要的作用。雖然目前環(huán)境問題與化工行業(yè)有關(guān),但是有機化學(xué)的合理應(yīng)用對環(huán)境的保護作用也是顯而易見的。例如將煤中的元素原子100%轉(zhuǎn)化成對人類有益的有機產(chǎn)物,減少了煤燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣,也在環(huán)保的基礎(chǔ)上提高了利用率;有機化學(xué)研究出殘留時間段、藥效更專一的農(nóng)藥可以減輕對土地的污染等等。自20世紀90年代初,科學(xué)家們就提出了“綠色有機化學(xué)”的概念,旨在建設(shè)綠色的合成工藝環(huán)境,在增強經(jīng)濟建設(shè)的同時有效的保護了環(huán)境。
3在有機化學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生的環(huán)保意識
在有機化學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生環(huán)保意識的措施具體包括以下幾個方面:
3.1在有機化學(xué)理論教學(xué)中提升學(xué)生的環(huán)保意識
我們可以利用多媒體技術(shù)具有圖、文、聲并茂的特點,直觀、生動、活潑的表達教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2],提高思想意識。例如在學(xué)習(xí)烴類化合物時,融入石油煉制有關(guān)能源危機的知識,介紹汽車尾氣是城市污染的主要污染源;講解烯烴時,介紹由塑料袋、一次性餐盒造成的白色污染;鹵代烴學(xué)習(xí)中,介紹臭氧層破壞的主要原因是冰箱和空調(diào)的使用的大量制冷劑氟利昂;教學(xué)芳香烴類時介紹目前多環(huán)芳烴類的苯并芘是一種強致癌物;酮類化合物的教學(xué)中,介紹室內(nèi)空氣污染的主要污染物甲醛等。這樣的講解有利于學(xué)生加強對環(huán)境污染的認識并且可以增強環(huán)保的意識以及對化合物結(jié)構(gòu)的掌握。
3.2在有機化合物實驗教學(xué)中培養(yǎng)環(huán)保意識和方法
實驗教學(xué)是化學(xué)教學(xué)中必不可少的一部分。在實驗教學(xué)中更要重視學(xué)生的環(huán)保意識的培養(yǎng),規(guī)范化學(xué)實驗的方法,減少化學(xué)品的用量,有效處理實驗結(jié)束后產(chǎn)生的廢棄物,以達到盡量避免污染環(huán)境的目的[3]。教師應(yīng)在實驗教學(xué)中規(guī)范學(xué)生的實驗行為,這樣才能達到環(huán)保教育的目的。在化學(xué)實驗中,教師必須教授正確的實驗方法,指導(dǎo)減少實驗中有機化學(xué)品的用量。要盡量遵循少利用資源,少產(chǎn)生廢物的原則,盡量利用新方法和新技術(shù),來預(yù)防和減少化學(xué)的污染。
3.2.1設(shè)計綠色化實驗
所謂綠色化實驗,就是指在實驗內(nèi)容、實驗方法、實驗試劑的選用上進行最優(yōu)選??梢赃x擇毒性小、污染低、現(xiàn)象明顯的項目,對于部分必須要進行的實驗進行試驗路線的改革,采用污染小的原料進行[4]。開展有機化學(xué)教學(xué)的教師應(yīng)不斷學(xué)習(xí)有關(guān)環(huán)境保護的多方面化學(xué)知識,掌握新的化學(xué)工藝和當(dāng)前社會發(fā)展的動態(tài),將這些新鮮的化學(xué)環(huán)保知識與課程結(jié)合起來,設(shè)置一些創(chuàng)新性的綠色實驗,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣同時,增強學(xué)生的環(huán)保意識。如甲醇羰基合成法是制備醋酸的最佳合成路線,具有反應(yīng)的高選擇性和對環(huán)境的友好性,現(xiàn)已代替了傳統(tǒng)的乙烯氧化合成法路線。
3.2.2有機化學(xué)實驗的微型化
有機化學(xué)實驗的微型化是綠色化學(xué)的一個重要方面,微型化實驗具有反應(yīng)時間段、現(xiàn)象明顯、節(jié)省實驗用品和對環(huán)境污染小的特點。在實驗的過程中,使用微型儀器,既減少了藥品量也縮短了時間更減少了三廢的排放。一氧化碳催化偶聯(lián)合成草酸是一氧化碳在催化劑的作用下與亞硝酸酯偶聯(lián)反應(yīng)生成草酸二酯和氧化氮,草酸二酯水解得草酸和醇。反應(yīng)生成的氯化氮部分氧化為二氧化氮。氧化氮和二氧化氮生成三氧化二氮,三氧化二氨與醇酯化反應(yīng)生成亞硝酸酯,亞硝酸酯能夠循環(huán)使用,這種微型化的實驗具有極好的環(huán)保效果。
3.2.3設(shè)置連續(xù)化的實驗內(nèi)容
可以設(shè)計有關(guān)聯(lián)的綜合性的實驗項目,將部分實驗的產(chǎn)物或者廢棄物應(yīng)用到另一個實驗當(dāng)中,減少實驗室廢棄物的排放量[5]。這樣既能避免各個實驗孤立起來,也可以增強實驗過程的連續(xù)性和綜合性,使學(xué)生在掌握實驗過程的同時增強了環(huán)保的意識,減少了環(huán)境的污染。苯胺的生產(chǎn)以前主要采用鐵粉還原硝基苯的工藝路線,這種路線的主要缺點是設(shè)備腐蝕嚴重、操作維護費用高、生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量鐵泥、廢渣和廢水,其中含有對人體危害極大的硝基苯和苯胺,現(xiàn)在主要采用硝基苯經(jīng)活性銅催化氫化制備,可進行連續(xù)生產(chǎn)污染小,彌補了傳統(tǒng)實驗的不足,避免了實驗資源的浪費,兩種合成方法介紹如圖所示。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞:教學(xué)改革;有機化學(xué);高校轉(zhuǎn)型
O65-4
當(dāng)前,我國正逐步建成世界上規(guī)模最大的教學(xué)教育體系,但是隨著經(jīng)濟的不斷高速發(fā)展,教育體系中存在的問題正逐步凸顯出來,主要表現(xiàn)在人才的供給和市場的需求的不對等需求。大學(xué)生就業(yè)難、就業(yè)質(zhì)量低;而企業(yè)對于自身需求的高質(zhì)量的應(yīng)用型人才則需求不到。學(xué)生的就業(yè)和企業(yè)的需求出現(xiàn)了不對等的矛盾,為緩解就業(yè)問題中的這一矛盾,教育部等三部委印發(fā)了《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》,《意見》為地方普通本科高校指明了發(fā)展方向,也正式拉開了精英教育到應(yīng)用教育的序幕。
有機化學(xué)是化學(xué)、化工、生工、制藥、食品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)課程,有機化學(xué)實驗作為進一步鞏固有機化學(xué)知識起到關(guān)鍵作用,該課程的實際目的是使得學(xué)生掌握有機化學(xué)專業(yè)的知識并能夠熟練運用所學(xué)知識掌握有機實驗的一般操作技能及簡單有機物的合成、分離、提純等一些列操作方法,,通過基礎(chǔ)操作培養(yǎng)學(xué)生獨立操作、準確觀察實驗現(xiàn)象、分析及解決實驗問題的能力,為后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)論文打下良好的基礎(chǔ)。
一、高校轉(zhuǎn)型發(fā)展下有機化學(xué)教學(xué)方法改革的必要性
有機化學(xué)又稱為碳化合物的化學(xué),是研究有機化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備的學(xué)科,是化學(xué)中極重要的一個分支,也是高等院?;瘜W(xué)體系的四大基礎(chǔ)課程之一。
有機化學(xué)又可分為有機合成化學(xué)、生物有機化學(xué)、物理有機化學(xué)、元素有機化學(xué)和金屬有機化學(xué)等分支。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,有機化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容雖然在持續(xù)增加,然而教學(xué)課時卻有逐漸壓縮的趨勢,所以教學(xué)內(nèi)容多、學(xué)時少也就隨之成為教學(xué)工作中的矛盾主體。因此,作為一名化學(xué)學(xué)科的教師要傳授給學(xué)生的不應(yīng)該僅僅是定義、公式和實驗方法,而是要盡可能提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的同時,讓學(xué)生更多地了解各種化學(xué)現(xiàn)象在現(xiàn)實生活中的作用以及如何準確快速尋求到解決今后所遇到的化學(xué)問題的方法和思路。高校有機化學(xué)教學(xué)要適應(yīng)新世紀對新人才的需求,迫切需要由理論公式型向現(xiàn)實應(yīng)用型模式轉(zhuǎn)變,以培養(yǎng)真正適應(yīng)科技發(fā)展需要的復(fù)合型人才。
目前,關(guān)于傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)方法和教學(xué)實驗現(xiàn)狀存在一些問題,這些問題在新的高校教育改革形勢下阻礙基礎(chǔ)有機化學(xué)的教學(xué)和學(xué)生們關(guān)于課程的學(xué)習(xí)和理解。主要體現(xiàn)在兩個方面:教學(xué)內(nèi)容和考核方式比較傳統(tǒng),教學(xué)效果欠佳;學(xué)生安全意識低,應(yīng)急能力差。有機化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容一般不會針對專業(yè)的差異進行適度的延伸,而是傳統(tǒng)的講解、演示,這種單一的教學(xué)模式不利于學(xué)生挖掘本專業(yè)的側(cè)重點,另外對于有機實驗,傳統(tǒng)的實驗考核方法讓學(xué)生養(yǎng)成了報告“照搬硬抄”,操作“照方抓藥”的不良習(xí)慣,學(xué)生很難體會到實驗帶來的樂趣及思考過后的成就感,因此消極對待實踐課程。在實驗過程中,學(xué)生接觸較多的有機化學(xué)試劑,這些試劑往往是易燃、易爆的有毒試劑,學(xué)生在實驗開始之前,很少去了解實驗藥品的毒理特性和安全使用規(guī)范,使用完的藥品隨意排放,另外,在實驗中遇到一些緊急的狀況,如著火、加熱套接口處冒火花等問題便會陷入慌亂、尖叫中。
因此,對于有機化學(xué)教學(xué)方法改革是十分有必要性的。
二、有機化學(xué)教學(xué)方法改革方案與實踐應(yīng)用
1.整合教學(xué)內(nèi)容,為各專業(yè)實驗做好鋪墊
整合有機化學(xué)的知識,結(jié)合不同的專業(yè)進行針對性的詳細解讀,對于化學(xué)專業(yè)的學(xué)生,著重理論性的講解,對于化工類學(xué)生,多介紹實際應(yīng)用的知識。對于有機化學(xué)實驗課的內(nèi)容,也要有針對性的選擇,整合一套各專業(yè)均“剛需”的實驗項目,注重實驗思維模式的建立、培養(yǎng)良好的實驗習(xí)慣、同時注意實驗內(nèi)容的銜接性。對于專業(yè)后續(xù)知識開展意義不大的實驗可以適當(dāng)性的放棄,例如:熔沸點的測定及溫度計的校正實驗,而對于涉及常用操作較多的實驗,例如蒸餾分餾、乙酸乙酯的制備實驗則是必須掌握的。
2.改革教W方法,充分利用資源
隨著網(wǎng)絡(luò)平臺的發(fā)展,我們也借此對教學(xué)方法進行了改革優(yōu)化,針對專業(yè)知識和專業(yè)性實驗,我們制作了相關(guān)的視頻、微視頻課程,對于必須了解的知識和關(guān)鍵點,專業(yè)實驗開展的目的和操作均進行了講述,將此視頻在學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,方便學(xué)生在上課之前可以進行預(yù)習(xí)了解,以便于在正式課堂上對于難點進行針對性的學(xué)習(xí)和把握。
3.改革考核方式,提高學(xué)生的興趣
傳統(tǒng)的知識考核方式是進行書面考試,對于實驗考核是實驗報告,這些方式過于單調(diào),并且不能很好的對于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣進行挖掘,針對此問題,需要對于考核方式進行改革。課前,學(xué)生通過微視頻進行知識預(yù)習(xí),回答老師精心設(shè)置的問題,同時提出自己預(yù)習(xí)中的疑難點; 課中,學(xué)生按照教師發(fā)放的實驗操作評分標準給自己評分,做到認識實驗操作,認識自身操作,有的放矢的學(xué)實驗技能; 課后,教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺點評學(xué)生的實驗報告,及時學(xué)生作業(yè)的優(yōu)缺點,讓學(xué)生充分了解自己的“勞動成果”,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情; 最后通過隨機抽題的方式完成理論與操作的考核。
三、結(jié)語
高校新改革形式下,結(jié)合專業(yè)的特點進行針對性教學(xué)利于將專業(yè)、就業(yè)更好的結(jié)合,將地方辦學(xué)的特色凸顯出來,使得高校與所在地的經(jīng)濟、創(chuàng)新更好的銜接在一起,與經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)創(chuàng)新發(fā)展對接,與行業(yè)企業(yè)人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新需求對接。
參考文獻
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