有机合成教学范文

时间:2023-12-10 16:19:04

有机合成教学

有机合成教学范文第1篇

关键词:有机合成;教学改革;探索

化学一直是自然科学的中心学科,有机化学又是化学中最为重要的分支,而有机合成是有机化学的核心和灵魂。人们的生活和有机化学的联系越来越紧密,从以前的有机试剂、染料到近代的药物、维生素和高分子材料以及各种具有特殊性能的现代材料等,大多数都是有机合成的产物,人类的生活越来越离不开有机合成。有机合成历来都是各高校化学、化工、医药等专业必修的课程之一,目的是为了培养学生通过已有的知识解决实际问题的能力;培养学生的自学能力和互学能力;培养学生独立思考、善于思考的能力。有机合成课程主要是让学生掌握以下几方面的能力:1)掌握基本有机反应,能够合成较为复杂的有机化合物;2)分析和解决实际生产中影响反应产率的因素,为降低生产成本和提高产品质量提供技术支撑;3)能够对已有产品结构进行修饰,提高产品的附加值;4)能够设计并合成结构复杂且具有较强生物活性的药用化合物。有机合成已经成为化学、化工类学生提升自己主要课程,大量的同行也针对有机合成的教学有教学经验的总结[1-10]。为了适应社会对创新性人才的需求,使我们的教学质量能够满足社会对学生的要求,对我校的有机合成课程进行了改革,主要对教学内容、教学方法与考核方式进行了改革与探索,本文就所做的工作谈谈教学体会和实践。

一、精选教学内容

教学内容决定了教学的层次和水平,而教材又是教学内容的集中表现,选择与学生水平相适应的教学内容尤为关键,是提高教学质量的基础。目前我国关于有机合成的教材相对较少,且大多数都是60~100学时的,而我校的有机合成课程的学时仅为48学时,要在有限的学时里完成教学目标,就需要选择一本合适的教材。根据学校的要求:优先选择面向21世纪教材、部级规划教材或获得省部级以上奖励的获奖教材。故我们选择由河南师范大学王玉炉教授主编的“十一五”部级规划教材《有机合成化学》,教材的难度和内容相对于我校的学生和学时都略有偏高,难度较高可以提升我们学生的水平,为将来的考研等做好铺垫,内容偏多可以通过优化教学内容予以解决。该教材全书共11章,绪论指出有机合成化学目前备受关注的一些研究领域,接下来介绍官能团化和官能团转换的基本反应,然后介绍酸催化缩合与分子重排、碱催化缩合与烃基化反应,之后对有机合成试剂、逆合成分析法与合成路线设计、基团的保护与反应性转换、不对称合成进行说明,最后介绍氧化反应、还原反应和近代有机合成方法。由于课时的关系我们对教学内容进行了分类、分级,第一类是教师引导性的,例如官能团化、官能团转换与有机合成试剂等,这部分内容主要是在教师的引导下复习强化知识内容;第二类是重点讲述部分,例如:酸碱催化缩合、逆合成分析法与合成路线设计等,这部分内容教师先通过典型案例进行讲解,培养学生的思维方法和习惯,随后再对大量的例题进行分析解剖,使学生对于较复杂化合物的合成形成基本的解题思路;第三类是学生以自学为主,教师答疑为辅的,例如:氧化还原反应、合成方法等,这部分知识主要是以记忆和拓展方法为主,相对学习难度较小,故在学时不足的情况下,以培养学生自学能力为主。这样可以在较少的课时内完成教学内容,同时学生的知识面、分析问题和解决问题的能力都有提高。

二、改进教学方法

先进的教育思想、理念是优秀教学方法产生的源泉,随着互联网的普及,知识的来源和方式更加丰富多样,我们要改变以往对教学主要任务是知识传承的片面理解和认知,随着知识大爆炸时代的到来,教育主要是培养人们如何获取对自己有用的知识,更有效的从大量的知识中筛选出对自己发展有用的信息。教学方法的先进与否,直接影响创新人才的培养。如果不对落后的教学方法进行大的改革,培养创新人才就将成为一句空话。因此教学方法的改革是十分必要而又十分迫切的,可能是今后教学改革、质量提高的一个切入点和突破口[11]。教学方法多种多样,每种教学方法都有自己优势和特色,怎么样找出适合学生的教学方法至关重要,笔者认为结合教学实际将多种教学方法有机的结合起来,发挥每种教学方法的优点,摒弃其劣势,提高教学质量。有机合成设计是一门理论性强、综合性强的课程,也是较为难学的课程,容易让学生丧失学习兴趣。为了让学生学好此门课程,就要增加他们的学习兴趣,首先通过对有机化学主要内容的简略复习增加学生对课程的熟悉感和亲近感,这部分我们主要依靠讲授法进行教学,既用较少的时间又迅速提高了学生的信心和对有机合成的兴趣。其次在学习缩合反应和重排反应时,上课要适时的应用讨论式教学方法增加学生对课堂教学的参与度,进一步提高学生的学习兴趣,比如在教学中给学生讲授Beckmann重排,以A为例将解,讲解后就让学生进行随堂练习,做B和C进行练习,并让学生讨论为什么结构如此相似的两个化合物在相同的反应条件下结构却不同,加深对Beckmann重排的理解,提高教学效果。再次在学习合成策略时应用启发式教学方法,拓展学生的思维和对合成的全面理解,提升学生对知识理解的深度和广度,激发学生的学习欲望,比如在化合物D逆合成分析中可以分别在C1-C2,C2-C3之间切断,切断后每部分都可以为正负合成子,引导学生思考那种切断方式合理,得到不同的合成子,那个有合适的试剂可供使用,首先通过简单的例子引导学生的思维发散,学生讨论后老师再分析每种方法的可行性与优缺点,通过这种启发式教学使学生对合成的理解不再是简单的设计一个路线,而是综合考虑以下几点:1)反应步骤尽可能少;2)每一步的产率尽可能高;3)反应条件尽可能温和,易于达到;4)中间产物和最终产物的分离纯化容易进行;5)起始原料、试剂尽可能廉价易得,反应时间尽可能少;6)新理念:绿色、原子经济效率等,这样才能培养出适合社会发展需求的实用型人才,完成大学的根本使命。最后在讲复杂化合物合成时主要采取赏析式案例教学法,举几个具有代表性的化合物的全合成方法,通过讲解让学生了解科学家在做全合成时的方法和技巧,慢慢领悟其中的奥秘,使学生对有机合成的认识有感性向理性转变,比如我们在教学中增加了学生熟悉的2015年诺贝尔生理学或医学奖获得者屠呦呦发现的青蒿素E的合成,共有九种的全合成和5条半合成的方法与策略[12],通过这些例子的赏析拓展了学生的思维方式和空间,对于投身科学研究打下了坚实的基础。教学中多种教学方法的联合使用使教学效果进一步提升,学生学习的积极性和学习效果得到大幅改善,提高了教学质量。

三、改革考核方式

教育的目的不是培养“考生”,而是培养“学生”。“考生”是以“学会”为目的的寻找已知世界现成答案者;“学生”是以“会学”为手段的探索未知世界者[13]。考核是教学的重要环节,是评价教学质量的重要依据。科学有效的考核方式能够促进教与学,有机合成这门课程对于普通二本学校的学生是相对较难的,而传统的期末闭卷考核方式不能真实有效的反映学生学习这门课程的所付出的努力和对知识掌握的掌握程度,从而打击学生学习积极性,为此我们对考核方式进行了改革,将原来平时成绩的比例由30%升至40%,其中包括考勤20%、作业30%、课堂互动及讨论20%和单元测验30%,将原来期末考试成绩比例由70%降至60%,试题中60%是基础知识,主要以完成反应方程式、反应机理等形式考查,20%~30%是中等难度的知识,主要以合成题的形式;10%~20%是较高难度的,以逆合成分析形式进行考查,试题有4~8试题,要求学生从中选取2~4进行作答,可以更加合理科学的评价学生,对学生的学习起到促进作用。通过有机合成课程的教学改革,构建有机合成的创新性教学体系,能全面实现有机合成教学目的,激发学生们的求知欲望和探索精神,将有利于培养学生的独立思考、独立解决问题的能力,提高学生的综合素质,为在将来的工作中发挥骨干作用打下良好的基础。同时对于提高有机合成及有机化学教师的教学水平上起到一定的作用。

参考文献:

[1]刘平,刘岩,谢建伟,等.《有机合成化学》课程教学改革与实践研究——以石河子大学应用化学专业为例[J].时代教育,2015(1):207.

[2]库尔班江,欧阳艳.有机合成教学内容及教材体系的改革与实践[J].化学教育,2015(2):16-18.

[3]李江胜,李浔,黄朋勉,等.逆合成分析法在精细有机合成工艺学教学中的应用[J].广州化工,2010(7):254-255,265.

[4]张泽,吴之传,陶庭先.工科化学有机合成教学内容优选之探讨[J].滁州学院学报,2010(5):106-107.

[5]石文艳,董小飞.有机合成新方法课程教学实践与探索[J].中国科教创新导刊,2009(32):22.

有机合成教学范文第2篇

【关键词】绿色化学;有机合成实验;教育

一、引言

随着社会的发展与进步,人类面临巨大的环境问题,可持续发展非常重要。绿色化学的观念符合人类可持续发展的要求,近十年来发展迅速。绿色化学涉及有机合成、工业催化、分析化学、生物化学等领域与学科,其中有机合成对于人类具有不可估量的意义。从早期的有机试剂、药物、塑料到近代的维生素、激素、色素、抗生素、高分子材料以及各种具有特殊性能的现代材料都是有机合成的产物,当今国计民生的各个方面都离不开有机合成产品。在有机合成中应用绿色化学的思想,能够节约资源并防止环境污染,从根本上改变传统的有机合成理念。

二、有机合成教学现状

我国大学教育不断发展,各高等院校化学系专业划分得更细,培养人才的综合素质更高。高等院校的有机合成课程是化学、生物、药学等专业的专业必修课之一,是最能体现绿色化学思想的一门课程。1998年中国科技大学首先把绿色化学单独作为一门课程[1],现在开设绿色化学课程的高校越来越多,但是作为绿色化学课程最重要组成部分的绿色有机合成化学的教学发展缓慢。目前大多高等院校使用的教材没有根本性的改革,依然使用在传统教材基础上改版的教材,缺少绿色化学的思想。现行各种教材反映的内容只是从有机合成的合理性、简便性方面考虑,并没有注意反应的原料、催化剂、溶剂和最终产品是否无毒无害,反应过程中的废弃物是否尽可能少等绿色化学原则。Anastas等[2]提出12条关于绿色化学的原则,用来评价实验过程、生产过程、最终产物是否绿色,其中最基本的原则就是原子经济性原则;采用无公害的原料;无公害的反应条件;终产物环境友好。绿色化的有机合成化学教学正是我国教育发展最需要的教学,在教学中贯穿绿色化学的思想,让每个学生都有绿色化学与可持续发展的概念。绿色化学新技术在教学中的应用,能培养适合我国发展现状的绿色化学工作者,并为以后我国的可持续发展输送高素质的人才。

三、有机合成绿色化教学的策略

(一)贯穿原子经济性原则

在有机合成课程课堂教学过程中,会讲到许多基本有机反应,这时就应该培养学生绿色化学的思想,首先要在基本的合成反应中体现原子经济性原则。原子经济性就是反应分子中的原子全部进入最终产品,没有任何副产物[3]。原子经济性与有机合成反应产率不同,产率是目标反应产物的生成量和原料中某一组分加入量的比值。当原料和产物由几个组分组成时,某一产品的产率再高,它仍存在其它副产品,没有达到废物“零排放”的要求。例如,Wittig反应产率较高,一般可达80%以上,但Wittig试剂的较少部分被利用到产物中,其余都成为副产物。所以,Wittig反应的原子利用率低,原子经济性很差。可见,应使用产率和原子经济性两个概念作为评估标准,才能实现更“绿色化”,更有效的化学合成反应。

有机反应中最常见的主要包括4类:重排反应,取代反应、消除反应和加成反应等,重排反应和加成反应基本属于原子经济反应,而有些反应,如取代反应和消除反应的原子经济性则不一定高,另外,成键周环反应,如Diels-Alder反应,[2+2]、[3+2]环加成反应属于原子经济性的,而氧化-还原反应类型很多,不能用“原子经济性”来衡量,只是化学氧化还原反应一般有毒,而电氧化-还原反应对环境更友好。除了对这些学过的反应进行归纳总结外,还可向同学们介绍一些绿色新反应,如:Ene反应(双烯合成)类似Diels-Alder反应,反应通式为:

X=Y=C=C,C=O,C=S,N=O,N=N等。

金属复分解反应(RCM 反应)是一种过渡金属催化反应,反应通式为:

R=芳香基、烷基、芳香杂环;

R1=H,COOR,烷基

X=O,NCOOR,NTs,NSO2PH

DO(DEt)2,SO2PH,SO3PH,SOPH

EWG=吸电子基,如-COR,-CHO,-CN,-COOR

以上的各反应都是绿色化学的基本反应,在讲课的过程中就应该贯穿绿色化学的基本思想,让学生在对比中明白绿色化学的概念,让学生在今后的工作学习中都有绿色化学的概念,在合成某些产品时尽量用原子经济性来衡量整个反应过程。

(二)原料与产物无公害

1.尽量用无毒无害的原料

绿色化学基本原则中包括原料无公害,在设计有机合成实验时就应该寻找安全有效的反应原料,进而得到功效卓著而无毒无害的产品。例如:合成聚氨酯时,传统的方法一般要采用光气作为原料,而光气是可致命的剧毒气体。新的绿色化学合成方法则完全不使用光气,不仅消除了剧毒原料光气的使用,并且反应产生的副产物是水,对环境无污染,同时解决了两方面的问题,整个聚氨酯合成的实验更加接近绿色化学。

如:亚氨基二乙酸二钠的合成也可以改变原料,避免使用甲醛、氢氰酸紫等剧毒原料。

NH3+2HCHO+2HCN NCCH2NHCH2CN

由以上反应方程式可以看出,传统方法合成亚氨基二乙酸二钠的步骤要繁琐,要用到HCHO、HCN剧毒物质,还要用到NH3,并且产物不能转化完全,对环境的污染较大。新的合成方法简单,只需要在铜催化剂的条件下就能直接合成出亚氨基二乙酸二钠,副产物是H2,对环境的污染也较小。在讲课过程中可以将多种有机合成方法进行对比分析,找出最符合绿色化学标准的合成原料与产物,让学生充分的理解绿色化学的基本原则。在学生动手实践的过程中,要应用最绿色的有机合成方法,降低实验室对环境的污染与对学生身体的危害。

2.利用可再生资源为原料

在实验室教学过程中,利用可再生的原料可以减少对环境的污染并符合经济与环境的可持续发展。例如:用氧化法合成己二酸(ADA),传统方法合成已二酸的实验通常用致癌物质苯或苯酚作原料,在原料上就不符合绿色化学的标准,对学生的身体健康有一定的危害。新的合成工艺可以直接用葡萄糖合成出,并且葡萄糖能够通过植物的光合作用直接得到,使原料的成本降低,并且合成的工艺简化对环境污染减少。这种符合绿色化学标准的新合成方法可以应用在有机化学实验教学中。

3.设计更安全的产品

有机合成实验的设计阶段就应该考虑合成出产物是否有毒,尽量通过通过改变和修饰有毒物质的结构,消除其“致毒反应”[4]。例如:联苯胺是很好的染料中间体,但具有极强的致癌作用,可以对其分子结构加以改造,变为二乙基联苯胺,既保持了染料的功能,又消除了致癌性。

在设计具有特定功能的化学产品时,还应考虑它能否降解,要使其降解,也可通过在分子结构中入特殊功能团来促使其降解。通过水解或者光解使大分子结构变成可以生物降解的基团。

(三)研究安全有效的反应条件

在有机合成的基本反应中,除了考虑反应原料及产物的绿色化外,还要注意反应过程中所用的催化剂和溶剂的绿色化。通过催化剂与溶剂的改变,改善整个反应条件,使整个合成反应安全有效。

1.寻找安全有效的催化剂

在常见的有机合成反应中所用的催化剂大多为硫酸、三氯化铝,三氟化石朋等酸性催化剂,这类酸催化反应都是在均相条件下进行,对设备腐蚀作用大,并且容易形成酸雾、废酸液污染环境,危害人体健康。目前解决的方法是使酸催化剂负载化或均相催化剂的多相化。在工业中可以采用的方法是用固体酸如酸性白土、混合氯化物、分子筛等代替液体酸,尽量减少酸雾的形成,并且通过一定的方法对固体酸回收,用该催化剂取代传统的三氯化铝,催化剂用量降为原来的1/10,废弃物氯化氢的排放量减少了3/4,而产率增大到了70%。

2.寻找安全有效的反应介质

传统的反应介质大都是有毒的有机溶剂二氯甲烷,乙腈,甲醇等不仅危害人体健康,而且对环境污染严重。超临界流体(SCF)特别是超临界二氧化碳(scCO2),超临界(SCW,scCO2)以及水作溶剂;符合绿色化学的要求,有不少反应已大量使用此介质,Pinacol(频那醇)零排反应原在液相中需要强酸作催化剂,而且催化剂的寿命较短,反应速度和选择性很低,现在此条件下超临界水中不加任何催化剂下反应,速度比蒸馏条件下快100倍。Cannizzaro反应在传统的工业生产反应条件中需使用大量的碱作催化剂,后处理步骤多,且产物纯度较差。

四、结论

总之,有机合成教学的绿色化很重要,能大量的减少实验原料、催化剂、反应条件、产物对环境的污染,但是并不是所有的有机合成反应都能改进为符合绿色化学的要求。在教学过程中最重要的是要把绿色化学的思想和理念灌输给学生,让学生在课程结束后分析有机合成反应时,有意识地、尽可能地体现绿色化,还可以运用绿色化学原理设计绿色化学产品,从而为人类服务。

参考文献:

[1] 陈大勇,陈平.己二酸制备方法的绿色评价及绿色合成初探[J].化学工业与工程技术, 2009, 30(1):24-26.

[2] Anastas P T,Warner J C. Green Chemistry: Theory and Practice [M ]. New York: Oxford University Press, 1998 , 29-55.

[3] 高万寿. 以绿色化学理念指导高校化学实验教学[J]. 教育探索,2010,228(6): 62-63.

有机合成教学范文第3篇

长期以来,经济学以抽象和晦涩难懂著称,经济学专业课教学效果一直是经济学教研工作不断改进的地方。如何使经济学课堂成为集趣味性与知识性为一体的艺术课堂,成为广大经济学师生共同的追求。互联网时代的到来,为经济学专业课教学效果的提升提供了有利条件。文章将传统教学与互联网相结合,提出互联网背景下的经济学专业课团队有机合成教学模式,系统分析了该教学模式的特点、优势、实现方式及课堂效果。

关键词:

互联网+;经济学专业课;团队有机合成;教学模式

引言

经济学专业课程教学可能是人文社科领域最难教好的课程类别。长期以来,经济学以抽象和艰难晦涩著称,经济学专业课教学效果一直是经济学人不断努力的地方。如何使经济学课堂成为集趣味性与知识性为一体的艺术课堂,成为广大经济学师生共同的追求。随着互联网的发展,信息技术逐渐走进大学课堂,为经济学专业课教学成为名副其实的趣味课堂提供了可能。互联网不仅成为社会生活中的重要工具,而更应该成为人们生活和工作的理念。互联网背景下,越来越新颖的新媒体不断涌现,如博客、论坛、微信自媒体等,传统教学模式正在面临挑战。慕课、微课、翻转课堂等视频内容更极大的丰富了教学手段,学生们获得知识的途径和方式日益灵活化。可见,经济学专业课教学改革正迎来了新的机遇,应积极利用互联网科技探索构建新型教学模式,扭转传统教学模式的困境,提高经济学课堂的教学效果。目前,国内外西方经济学教学改革成功经验基本体现在以学生为中心的启发式教学,以实践为中心的开放式教学,以提高课堂效率为中心的创造性教学当中。经济学课逻辑性和系统性比较强,致使经济学的教学工作存在着学生难懂、教师难讲的“两难”困境,这是对经济学教学中的一个共识[1]。张庆(2016)认为经济学教学内容繁多、课程学时安排有限、一些专业概念和专业术语过于抽象和难于理解,使得实际课堂教学效果并不理想,提出运用案例教学、启发式教学、讨论式教学和慕课教学等多种教学方法[2]。朱建安等(2012)提出以课程群建设为抓手开展教学改革,即通过综合的、一体化和系统的培养方式,实现经济学课程知识的调整和体系的贯通[3],建立适合本校学生特点的微观经济学网站,使学生能够在课外及时复习和补充经济学知识[4]。教师要充分借助互联网络平台,通过移动智能终端和电子邮件、QQ群、博客、微博等互联网络平台加强与学生的交流和探讨[5]。通过专业互补的团队合成教学模式,教师将大量精力集中在关注经济学前言动态,把握经济热点问题,不断更新教学内容上,而不是重复理论教条。另外,依托互联网平台和虚拟空间,解答学生疑问,指导学生研究,提高学习效果。还可利用讲座等形式传播经济学最新研究成果,帮助学生开拓视野,培养学生经济学思维能力,通过“智慧教育”手段构建“智慧课堂”。

一、经济学专业课教学的现实困境

(一)经济学专业课的特点

众所周知,经济学是比较抽象和难懂的学科。经济学专业课注重理论与实践相结合,以政府政策、国际环境、产业发展、商业理念及运作模式为主,重视学生综合能力培养。基于此,经济学专业课在教学内容上也相对较宽泛,造成学生“什么都学、什么都没学透”。一方面,经济学专业课内容庞杂,概念理论繁多,思想流派林立,主流和非主流并驾齐驱,加之各种理论和政策由于长期处于争论之中,这注定经济学本身就是一门基于动态和演化的状态之中,导致经济学无法形成统一确定性的认知;另一方面,经济学又是一门与现实紧密结合的学科,作为一种理论,最基本的问题就是要解释现实,但经济学对现实问题的抽象以及由此展开的论证,往往过于简化导致理解上的难度大增,极易造成学生学习信心减退、课堂气氛死板、逃课旷课频发的不良后果。因此,要上好经济学专业课,必须要跳出传统教学模式的束缚,探索适合经济学专业特点的教学模式,以提高经济学专业的教学效果。

(二)经济学学生的特点

经济学专业学生思维活跃,反应敏捷,且本身就注重投入产出之间的关系,更注重效用、机会成本、取舍与选择等问题,至少,在权衡利弊优劣方面比其他专业的学生更专业,因此,经济学专业课教学的方式、模式与策略与其它专业相比,会有更多的内容与形式,也正由于此,其内容的广度、深度和难度对教师而言会带来更大的挑战。

(三)教与学的矛盾突出

网络环境下,大学生学习方式已发生根本变化,运用互联网不仅是一种依赖,更是一种习惯,而且从网络上搜集资料、查找信息具有便捷、准确以及成本低廉的优势。相反,教材内容与网络信息之间的矛盾。教材作为专业教学的主要工具,由于信息的滞后,往往跟不上变化的时代所反应的新问题,具有一定的滞后性,如果任课教师只拘泥于课程教材,没有及时进行内容更新,则会出现学生接受的知识滞后、案例内容不合时宜等问题。网络信息的新颖性、便捷性与教材内容的时滞性、固定性成为鲜明对比,这就造成了教材对学生缺乏吸引力,网络学习成为一种必然。

二、经济学专业课教学的改革取向

经济学专业课教学按照传统的教学模式是单个老师的全程教学。教学过程是同一门课程不同的老师各选教材、独立教授、独立考核、互不交流,作者将此类教学法称为纵向教学法,这种教学法最大的优势是管理方便,但最大的弊端确是无法使经济学专业课无法跳出传统的束缚。还有一种教学模式,就是建立课程小组,课程小组成员根据自身专长针对同一课程的部分章节选讲,也就是,同一门课程的讲授由专业互补的若干老师组成,所选老师也仅仅局限于教研室或院系,交流互动仍然有限。除此之外,其他方面与纵向教学法相同,笔者将此类教学法称为横向教学法。从实践效果上来看,不管是纵向教学法还是横向教学法,都只是形式上的不同,并没有从根本上改变经济学专业课的教学效果。为了能进一步提高“互联网+”背景下经济学专业课的教学效果,除了整合以上两类教学法的优点之外,需要建立网络化的有机合成教学团队,通过借助互联网等先进技术工具,深刻把握目前学生的学习需求,充分利用各类教学资源,发挥教师分工与专业的优势,以此来扭转经济学专业课的教学困境,提升学生的满意度和获取知识的最大化。

三、团队有机合成教学法

“互联网+”代表一种新的思维方式,即充分发挥互联网在生产要素配置中的优化和集成作用,将互联网的创新成果深度融合于经济社会各领域之中,提高实体经济的创新力和生产力,形成更广泛的以互联网为基础设施和实现工具的经济发展新形态。通俗来说,“互联网+”就是“互联网+各个传统行业”,但这并不是简单的两者相加,而是利用信息通信技术以及互联网平台,让互联网与传统行业进行深度融合,创造新的发展生态。基于此,“互联网+”背景下经济学专业教学模式,不是想加就能加,不是简单地将互联网与传统多媒体教学连在一起,不是单个教师知识的“物理反应”,而应该是教学团队有机合成的“化学反应”,也就是要素的共享、整合与重组,它是“互联网+”环境的内在要求,也是充分享用现代高科技的过程。有机合成本身是化学中的一个概念,其本意是指从较简单的化合物或单质经化学反应合成有机物的过程。有时也包括从复杂原料降解为较简单化合物的过程。由于有机化合物的各种特点,尤其是碳与碳之间以共价键相连,有机合成比较困难,常常要用加热、光照、加催化剂、加有机溶剂甚至加压等反应条件。文章将这一概念运用到经济学专业课教学模式当中,组建通过“知识反应”的有机合成教学模式来实现经济学专业课的理想效果。

(一)团队有机合成教学模式的概念与特点

团队有机合成教学法是指团队成员依据专业性组建的教学团队,在讲授过程中各团队成员通过分工与专业化,在各类专业知识反应中,使学生保持持续的热情和兴趣投入到枯燥的知识吸收之中,从而实现教学良性效果的最大化。其特点具体表现在以下几个方面:

1.专业性。有机合成教学团队组建首先需要考虑团队成员的专业性,即团队成员必须对所讲授内容较为娴熟,再次基础上从学科的层面进行不同专业知识的合成和升华。知识的升华产生的深度和高度,从而提升学生理论掌握水平和教学效果。

2.趣味性。团队成员来自于不同的研究背景,不同的分析视角和讲授风格,无疑会使学生时刻保持较高的新鲜感和好奇心,有利于提振学生的注意力和学习兴趣,增强经济学专业课的趣味性,从而改善学习效果。

3.有效性。团队有机合成教学模式由于建立在系统性的思维框架之下,试图通过教师之间的知识互动,拓展学生的知识面,理论知识的消化也更为有效,分析问题的视角更为多元,知识转化为创新的渠道将更为便捷。

4.共享性。经济学本身强调共享,共享、外部性与溢出效应始终是经济学探讨的基本问题。作为经济学专业课的教学团队,在合成教学中,经验、知识与资源共享是主要手段,也是合成教学法的精髓所在。通过共享实现教师与教师、学生与学生以及教师与学生之间的多层次、全方位和全过程互动,真正让经济学专业课兼容并蓄、各采众长。

5.团队性。有机合成教学法的核心是资源共享、优势互补、动力集成。同一门课程有不同的教师来担任,教学内容根据教师的专长来安排,做到精准讲授。在学生考核上,可以建立试题库,形成相对稳定的考核导向。该教学法的成功某种程度上取决于教学团队的融洽程度。

(二)团队有机合成的一般路径

当人们需要某种有机物,而自然界中没有该有机物或产量很低时,人们常常会采用有机合成的方法来生产该有机物,而合成的原料往往是自然界中产量较高价格较低的初等原料。比如随处可见的塑料在自然界中却难以找到现成的,其主要成分为树脂,可用树脂合成。而天然树脂的产量并不高,于是便采用石油分馏产物来合成树脂。如此便形成了一条合成链:石油分流产物→合成树脂→塑料。由此可以看出有机合成的目的为:利用高产的廉价原料合成低产的目的原料,实现经济利益的最大化。同样,经济学专业课教学效果的提升,也正是各类“术业有专攻”的教学专家组成的团队“分工与专业化”知识合成的结果,这种合成是建立在利用互联网技术,通过共享、交流、合作产生知识升华的结果,显然,这一结果是单个个体做不到的。任何教学过程都需要解决教学内容的讲解以及学生的反应这两个问题。对于不同的教学方式,由于知识和环境(多媒体的辅助)等外部条件的不同、参加反应的知识传输方式和学生接收能力不同(主要表现在教学内容的安排方式的差异及学生理解能力的差异上),团队合成教学正是基于这两种差异来设计的。团队合成教学一个复杂的动态合作过程,是以有机合成思维为基础、以互联网技术为支撑、虚拟课堂与实体课堂相结合的教学模式。其本质在于追求包括分享、协同和提升三大效应的教学方式,其目的是在教学过程中形成一种合力指向目标,产生一种合成效应。文章将经济学专业课教学课堂看作是由学生、教师、外部环境共同组成的有机体。团队之间的合成不仅发生教师之间,而且也发生在学生之间。团队合成的方式不仅在于资源的优化配置,而在于通过团队成员之间协同而实现“新奇的质变”,以创新而获得动态的分享效应、协同效应和提升效应。

四、团队有机合成教学模式运行策略

1.局部合成法。教研室、院系不同专业背景的老师组建有机合成教学团队,该团队可以按照项目团队进行组建、考核与改进。这种有机合成团队组建范围较小,具有成本低、沟通方便、快捷高效的特点。

2.全局合成法。全局合成法的范围可以拓展到整个学校或者一个城市的高校之间进行资源共享与经验互动。虽然目前交通条件和互联网的发展都能支持这种改变,但因该有机团队涉及范围较广,因此,需要设立专门的部门来协调。3.网络合成法。网络合成法就是借助互联网,可以将有机合成小组知识反应的范围拓展到全国乃至全世界,利用各类网络资源形成全球范围的教学有机合成,这样,既能扩展学生的视野,也能更大程度帮助学生了解世界经济发展状况,符合经济学特点和要求。

五、结束语

互联网环境下的教学模式探索是在信息技术、网络技术、大数据、云计算等背景下产生的教学手段,是信息社会下的一场教学模式革命。现在的社会已经进入信息化社会,互联网成为社会发展的重要基础。人们的生活、工作离不开互联网,新时代的经济学专业课教学如同经济学本身一样,通过网络实现教学相长。经济学专业课的教学关键是对学生经济学思维的训练以及分析实际经济现象的能力的培养,让学生掌握理论知识的同时,能做到分析当前经济热点,并能理解国家的宏观经济政策,做到学以致用。在不断变革的社会环境下,积极调整经济学专业课教学的理念,构建适应互联网发展的新教学模式将成为构筑现代经济专业人才培养机制的重要手段,组建团队合成教学模式已成为实现“互联网+”背景下经济学专业课教学效果提升的有效途径。

作者:周韬 单位:河南科技大学 经济学院

参考文献

[1]王洪国.西方经济学教学现状及创新模式探究[J].中国校外教育,2014(12):110-112.

[2]张庆.微观经济学教学改革探析[J].学理论,2016(3):204-205.

[3]朱建安,等.基于课程群视角的应用型高校经济学教学改革[J].中国高教研究,2012(12):99-102.

[4]姜颖,等.提升微观经济学教学有效性的探讨[J].经济研究导刊,2015(5):135-137.

有机合成教学范文第4篇

1.知识与技能

(1)知道有机合成的原则和过程,体会有机合成在生活和生产中的应用。

(2)能列举碳键增长和引入碳碳双键或三键.卤原子.醇羧基.醛基和羧基的化学反应,并能写出相应的化学方程式。

(3)能根据要求合成指定结构简式的产物。

2.过程与方法

(1)通过练习归纳常见官能团的引入,消除和碳骨架增减的方法。

(2)通过阅读和讨论。了解合成路线设计的一般思路。

(3)通过实例掌握有机合成路线的选择和有机合成的方法。

3.情感、态度与价值观

应用教材中的资料长片对学生进行化学发展史介绍,培养学生的爱国热情,激发学生对本学科的学习兴趣。

【教学重点】

有机合成遵循的原则及其过程,有机合成的方法。

【教学难点】

有机合成的方法。

【教学方法】

阅读导读指导法,讨论交流法,图示分析法。

【教学过程】

引言:从远古时代起,人类一直依靠自然资源生存,但自然资源是有限的,而且有时天然物质的性能也不尽如人意。通过有机合成不仅可以制备天然有机物,以弥补自然资源的不足,还可以对天然有机物进行局部结构改造和修饰,使其性能更加完美,甚至可以合成具有特定性质的自然界并不存在的有机物,以满足人类的特殊需要。

板书:一、有机合成的过程

板书:(一)有机合成的概念

生阅读教材第64页第三自然段。

生:有机合成是利用简单.易得的原料,通过有机反应,生成具有特定结构和功能的有机化合物。

板书:(二)有机合成的任务

生:目标化合物分子骨架的构建和官能的转化

板书:(三)有机合成的过程

生:

板书:二、有机合成遵循的原则

师:原料廉价,原理正确,路线简单,便于操作,条件适宜,副产物少,易于提纯,绿色环保等。

生:讨论并完成教材第65页思考与交流。

板书:三、有机合成的方法

(一)逆合成分析法

师:参照教材第65页资料卡片对化学发展史实介绍。

生:阅读教材第65页第二自然段了解逆合成分析法的路线。

目标化合物中间体中间体基础原料

案例分析(一)

以草酸二乙酯的合成为例。

板书:

根据分析,可以确定合成草酸二乙酯的基础原料为乙烯,通过以下五步反应合成:

(二)正合成分析法

合成线路:

基础原料中间体中间体目标化合物

案例分析(二)

以环己烷为基础原料合成二乙酸―1,4―环己二醇酯。

【练习】完成相关反应方程式(略)

【小结】有机合成是化学学科中最活跃最具创造性的领域。通过有机合成制得的许多药物,材料,催化剂广泛地应用于农业,轻工业等领域。本节重点掌握:(1)一些常见官能团的转换。(2)分子骨架的构建。

【板书设计】

有机合成

一、有机合成的过程

(一)有机合成的概念

(二)有机合成的任务

(三)有机合成的过程

二、有机合成遵循的原则

三、有机合成的方法

(一)逆合成分析法

(二)正合成分析法

【作业布置】

教材第67页,习题:1.3。

【教学反思】

有机合成教学范文第5篇

关键词:高中化学;有机合成;教学策略

中图分类号:G633.8文献标识码:B文章编号:1672-1578(2016)11-0263-02

有机合成是高中生学习的重点部分之一,它要求学生们能够熟练掌握各种有机物的结构、物理与化学性质以及各种化学反应,还有各有机物间的转化关系。但是有机化学具有知识点多而繁琐的特点,虽然不难但是不好记忆,因此学生对于系统的掌握有机知识比较困难。从学生们的学习难点出发,教师可以在教学过程中要采用有针对性的教学策略,使得学生们更轻松的理解和掌握知识,提高学生的学习效率。

1.知识梳理,构建体系

对于知识点繁多的有机化学基础而言,最好的应对方法就是系统的对于繁琐的知识点进行梳理,引导学生形成条理有序且客观全面的知识体系,从而方便学生们比较理解知识,同时使得学生更好地掌握知识并建构起知识间联系,加固学生知识结构体系,方便学生们在学习有机合成时知识迁移。

比如,我在为学生们讲解《有机合成的过程》这一小部分内容时,因合成过程中需要很多有机化学知识的辅助,所以我先带领学生们对有机化学知识进行了疏理。我提问学生说:"我们所有学过的有机物可以分为几类,并且每类包括什么?"学生们仔细思考后回答说:"所有有机物可分为脂肪烃、芳香烃、卤代烃和烃的含氧衍生物四种。其中脂肪烃包括烷烃、烯烃、炔烃,芳香烃包括苯和苯的同系物,烃的含氧衍生物包括醇、酚、醛、羧酸和酯。"学生们回答完后,我要求学生们梳理各类型中有机物的性质和各自的化学反应,然后根据各有机反应类型将各有机物进行联系。学生们纷纷开始了知识梳理,梳理后学生们建构了有机知识体系,理清了各有机物间的转化关系。

在教学过程中教师引导学生对知识进行整理,并且形成知识体系,不仅能够加强学生们对有机知识的理解和掌握,而且还能够使学生的基础知识更加坚固,更方便了学生们在实际运用时的合理迁移。

2.强化实验,引导探究

有机合成题是高考中的高频考点,而解开此题需要学生们具备正向有机推理和逆合成分析的能力。而实验的引入可以很好的培养学生们的这两种能力,因此在实际教学中,高中化学教师要多带领学生们进行实验,并在实验的讲解过程中引导学生依据实验现象推断可能产物或根据产物推断反应过程,以此培养学生们的推理能力和逆向思维,提高学生解题能力。

比如,我在讲解高中化学《逆合成分析法》这一小部分内容时,为了让学生们更了解合成路线、合成过程以及基本原料和辅助材料的性质,我带领学生们进行了溴乙烷与乙醇的消去反应实验,引导学生们在实验的过程中学会根据现象推断中间体和终产物。我先给学生们展示了实验装置和实验的注意事项,即混合液体积为乙醇5ml浓硫酸15ml并且温度计不可插入到混合液中。大家在清楚了注意事项后,我们开始了实验,实验中我们观察到溴的四氯化碳溶液和高锰酸钾溶液均褪色。:"根据这个现象我们可以知道终产物是什么?"学生们回答说:"终产物是乙稀"。学校们回答完后,我与学生们展开了讨论去探究实验过程中各化学用品的用处及副产物,经过讨论学生们清楚那个化学用品的用处以及反应的整个过程。

学生通过做实验可以更深刻的体会反应进行的过程并且在脑海中形成直观的记忆,同时加强实验操作不仅能够更深刻的理解和掌握知识,还能在实验操作中根据不同的实验现象培养学生们的实验探究能力。

3.链接生活,强化应用

无论是那个阶段的学习,能够将所学知识与生活实际结合起来进行教学都是一种很好的教学方法。高中阶段的学习也是一样的,通过链接生活进行教学不仅能够使得学生在知识的接受和掌握方面更加轻松,还可以为学生增加生活经验,引导学生将所学知识运用到实际生活中,从而强化学生的应用能力。

比如,我在开始讲解高中化学《有机合成》这一部分内容时,为了让学生们清楚有机合成的必要性,我先带领学生们回顾了原油的分馏及裂化的产物和用途。我对学生说:"我们大家都熟悉汽油、煤油、柴油,这些都是煤制油工程的产物,而煤制油工程就是以有机合成为基础的。也正是由于有机合成化学工业的兴起是的,煤焦油和石油这些天然资源的综合利用得到了快速发展。那么现在大家来谈一谈有机合成给我们生活带来的便利。"学生们纷纷开始了发言,有的同学说:"汽油、煤油和柴油的出现极大的方便了我们的出行,缩短了人与人之间的距离。"也有的同学回答说:"由石蜡制成的各种化工原料丰富了我们的日常生活。同时油的也增强了机器的寿命,为我们节约了钱财。"同学们发表完自己的见解后,都了解到了有机合成在生活中的应用。

教师在教学过程中通过链接生活的教学方法,引导学生理论联系实际,加深对知识的掌握的同时提高对于知识的应用能力。这样不仅能够高效的完成教学任务,还可以更好的培养学生各方面的能力。

总而言之,从学科知识本身的特点出发从而采用恰当的教学方法是作为一名教师应该具备的基本素养。因此,在高中有机合成的教学过程中采用不同的方法对特点不同的内容进行教学,不仅能够更好的挖掘教材内容还能够使学生的学习更加轻松,学生对于知识的掌握也更加牢固。同时,通过有效的方法学习化学知识还可以强化学生对于知识的运用能力,完善学生能力的培养。

参考文献:

[1]周莉.新课改下有机化学教学有效性分析[J].理科考试研究,2013(12).

有机合成教学范文第6篇

关键词: 多媒体教学; 有机合成

中图分类号: G427 文献标识码: A 文章编号:1009-8631(2010)06-0141-02

有机合成制备精细有机化工产品,如医药、农药、香料、染料等的重要方法,也是实验室中合成复杂有机物、提供样品的有力手段[1]。有机合成化学是一门对现代自然科学和国民经济比不可少的重要学科,国内外高等院校的化学、化工专业都开设有有机合成的课程。由于有机合成中化学反应方程式多而复杂,合成设计图及工艺流程图较多,传统的教学已经无法满足当今教学的需要,在这样的背景下,多媒体在有机合成教学的地位显得格外重要。下面根据有机合成化学多媒体教学的实践经验,对多媒体课件的制作以及具体教学中存在的问题进行一定的讨论。

一、有机合成化学多媒体课件的制作

针对我院选择的教材及本院化学专业与化工专业学生的所学基础课的不同以及就业方向的差异,在保留教学内容的基本性、基础性和范例性原则的基础上,合理配置各章节的教学内容,针对不同专业分别制作了多媒体教学课件。两套课件内容侧重点不同,比如化工专业可偏向于合成反应在工业生产的应用,而化学专业就应偏向于化合物合成路线的设计。

在编辑课件的时候,我们首先仔细钻研教材,设想每节课的教学过程,针对教学内容和教学环节,设计动画效果以辅助教学。比如在讲解实例时,先在幻灯片上给出原料和产物,让学生有一定的思考时间,并在教师的引导下分析合成路线,经讨论后得到结论后,再将结论以反应方程式的形式展现在幻灯片上。实践表明,采用动画描述过程时,学生的注意力明显提高。另外考虑到多媒体教学中课件内容有限且不断刷新,不能像板书一样留在黑板上,课件制作时使用了超链接,使相关内容可以方便的联接上,并且每一个知识点都能链接到大纲幻灯片上,同时对重点内容及时进行总结,以避免学生对所讲知识不能整体把握,产生支离破碎的感觉。

在有机合成课件设计过程中,最多的是化学反应方程式的编写,对于这些相对单调的部分,我们一般遵循简洁清晰的原则。在屏幕布局方面,屏幕背景主要使用干净的白色,文字使用醒目的黑色,对于需要突出重点的部分,使用红色表示。在屏幕内容方面,将描述性的内容精炼化,用尽量少的文字分几点来进行表述,以避免满屏文字造成视觉疲劳。对于例题的处理,我们这里主要根据步骤在屏幕上一步一步地去显示,让学生有充分的时间去思考和接受。同时,屏幕上的内容是有限的,在授课的过程中,各个部分的连接以及解释和分析性的讲述都是建立在老师课前良好的备课基础上的。只要将课件与老师的讲述有机的结合,课件才能算是成功的课件。

二、有机合成化学多媒体教学的优势

多媒体教学作为一种新颖的教学手段,其信息容量大,生动形象,使用方便自如,图文并茂,有效地将文字、图像、动画等多种信息表达方式集成一体,为学生提供了一个丰富多彩的教学界面,将难于用语言表达的课程内容生动地表现出来,在提高了学生学习兴趣的同时也提高了其学习的效率[2]。

(一)利用多媒体技术,多媒体技术使教学内容丰富,表达简捷、灵活

有机合成中,内容抽象、构造复杂、难以描述的教学内容并不少见:大量复杂的化学反应方程式,工艺原理图,设备示意图等。在传统教学中是通过板图、挂图来讲解的,效果不明显而且费时间。教师讲课讲得口干舌燥,学生却难以听懂[3]。但是,采用多媒体技术,此难题便可迎刃而解。同时,运用多媒体技术,还可将相关学科的前沿动态信息和要求等以连接的方式制作于课件中,从而解决了课本内容与现实发展不同步的问题,使学生与实际工作岗位上的应用需求更接近,缩短了岗前培训时间,达到了在有限的时间里获得最大的教育效果的目的。

(二)多媒体教学加大了课堂信息传输量,节省时间,提高了授课效率

在传统的教学方式中,教师的板书占用了大量的时间,不仅降低了课堂信息的传输量,而且也给学生造成了很多的等待时间,使课堂变得枯燥。应用多媒体进行有机合成化学教学,可以把课上要讲的内容,如化合物的构造式、结构式、反应方程式等预先制成课件,上课时,点击鼠标,把教学内容工整、规范、形象、清晰地展示给学生,同时用不同的颜色或加特殊标记把重点标示给学生,以引起学生的注意,这样,既节省了时间,又提高了教学效果。

(三)充分利用网络平台和资源开展立体化教学

多媒体教学不应只局限于课堂上的教学,而应充分利用网络平台和资源,开展立体化教学[4]。教案在线,使得学生在任何时候,都可以通过网络了解教学的进度、授课的内容以及每堂课的要点所在。课前播放多媒体教案,可以方便的预习;课后翻阅在线教案,,可以轻松的复习。另外, 在自己的空间自学,也不失为优等学生猎取更多知识的一种好途径。有很多学生已经养成在课后浏览多媒体教案进行复习的好习惯。利用网络平台,可以及时解决学生学习中的问题。传统的答疑方式主要是利用课间时间,由于时间不充足,来答疑的学生又很多,不能满足学生的需求。采取在校园网上开设《有机合成化学》的精品课程网站。除了必要的教案以及授课课件等资料外,最主要的是可以进行网上答疑。具体方法是学生可随时上网提问,任何一个有机化学的任课老师都可以给予学生及时地回答,另外还可利用电子邮件与学生进行沟通。通过这种方法,使得教学互动,在学生中形成了一个很好的学习气氛。

三、有机合成化学多媒体教学的不足

运用多媒体技术进行有机合成课堂教学具有许多优势,但在实际教学过程中发现存在有一些问题需进一步探讨和研究。

(一)学生不记课堂笔记

在传统教学过程中,板书设计是一项重要的教学研究内容,合理的板书内容可使课堂结束时,黑板上依然保留有本次课堂教学的知识结构及重点、难点内容,容易使学生系统的作好课堂笔记。而在使用多媒体授课的过程中,发现有许多学生上课时只带有教学参考书和笔,在上课过程中不记笔记,这可能是由于多媒体课件的播放速度较快,信息的出现和消失速度往往也较快,不能有较长的时间保留下来,使得学生顾了听,顾不了记;顾了记,顾不了听,学生很难记好课堂笔记,一堂课下来,学生往往没有一个完整的笔记,因此对于多媒体课件所展示的内容,尤其是重点、难点内容课件的制作需认真研究。

(二)老师讲课的主观能动性受到限制

有的老师在上课过程中过分依赖多媒体课件,忽略了讲课技巧,结果在多媒体课堂上难以自己的讲课思路,坐在电脑前一动不动,像播音员一样按照课件逐一念下来,缺乏语言的抑扬顿挫和必要的眼神或肢体动作,这样一堂课如一潭死水,毫无生气可言,更别提师生间的交流互动了。特别是当课堂氛围发生变化时,如果学生对某个问题理解不了,表情变得沉重,老师就显得比较被动。所以多媒体教学更重要的是强调教师仍面向学生而不是计算机。

(三)课程进度过快

多媒体最大的特点是不用写板书,但这也导致老师单纯说课的时间大幅度的增加,在一定程度上使课程的进度过快,同时每堂课的信息量也过大,学生的接受能力是有限的,不可能在短时间能接受大量的信息。在实际的教学中,针对这一问题,我们解决办法之一是每次课都抽出一定的时间进行课堂习题讲解。通过课堂习题讲解不仅能让学生加强对课堂知识的进一步理解,同时也适当的减缓了课程的进度。此外,我们在授课的过程中,也适当地加强对前面课程的复习与总结,使学生更好的建立起课程的前后联系。多媒体无论多么先进,也只是辅助教学手段,教师的讲解才是课堂教学的重点,是影响教学效果的重要因素。有机合成化学教学,多媒体教学方法和传统教学方法应相互结合,建立“以教师为主导,以学生为主体”的师生互动过程[5],安排合理整个教学活动,扬传统教学之长,避多媒体教学之短,充分发挥两种教学方法的优势,最大程度的提高教学效率。

参考文献:

[1] 王贵林.现代有机合成[M].西安:西北大学出版社,1993,8:1.

[2] 唐鑫,钟胜奎.探讨多媒体手段在物理化学教学中应用[J].广东化工,2009,36(6):237.

[3] 叶勇.多媒体技术在有机化学教学中的应用[J].光盘技术,2009,10:57-58.

[4] 罗颖,禹筱元,董先明.提高农科有机化学课堂教学效果的探索[J].广东化工,2009,36(5):201-203.

有机合成教学范文第7篇

关键词: 有机合成化学 学习方法 化学教学 教学方法

有机合成化学是我校应用化学专业精细化工方向本科学生专业方向模块课程,也是高校应用化学专业领域课程。有机合成是有机化学中的一个重要领域,与生化、材料、环保等学科具有密切联系。有机合成是对整个有机化学基础知识的综合运用,是培养学生运用所学理论知识分析问题及解决问题能力的主干课程之一,对提高学生创新能力至关重要[1]-[2]。

1.有机合成化学教学方法现状分析

现代高校化学教育不仅要求教师传授知识,而且教给学生学习方法,启发引导学生钻研问题和发现规律,培养学生获得知识、运用知识和创造新知识的能力。由于有机化合物数目庞大,种类繁多,反应复杂,很多学生对这门学科望而生畏,这就要求教师在有机化学课堂教学中,使用多种教学方法和教学技巧,但是传统有机合成教学方法与一般化学课程的教学方法类似,不能很好地调动学生的积极性。我们以黄培强等人编的有机合成教材为例,可以分成以下几个章节:绪论;逆合成分析法与有机反应概览;基于非稳定碳负离子的碳碳键形成方法;稳定碳负离子的烃基化和酰基化;稳定碳负离子的缩合反应;基于有机硼、硅、锡、钯试剂的碳碳键形成方法;自由基反应;极性颠倒;成环反应;氧化反应;还原反应;有机合成中的保护基;不对称合成;合成策略与复杂目标分子的全合成;有机合成化学的近期趋势。纵观本教材的各个章节不难发现,在教材的开始和结尾均对合成策略进行相应讲解。一般教学方法是分别对每一章节的内容进行学习,最后拿出部分的合成实例进行简单讲解,让学生有有机合成设计的概念。

但是,通过近几年教学我发现,传统教学方法不适合所教学生,主要体现在以下几点:首先,学生基础相对较差,相对其他课程,有机化学知识点多且很难联系在一起,不利于学习记忆,不能很好地掌握基础有机化学讲述的基本知识点;其次,一些同学的学习意识淡薄,只为期末考试及格通过,并试图靠考前突击达到目的;再次,对学生学习监测手段不够高明,期中考试一般不进行,期末考试知识面太窄,难度较浅,不能很好地反映学生的水平。通过以上几点分析,我们发现部分后果:学生只靠死记硬背学习一些基础知识,对于反应机理题根本无心学习,考试直接放弃,除非从教材中死记,对于合成题基本没有明确的解题思路,再加上匮乏的基础知识,基本无法独立解决问题。因此,改进有机化学教学手段与方法,使学生对基础有机化学知识有系统了解和掌握显得尤为重要。

2.串联相关知识,进行系统学习

引导学生在错综复杂的课程内容中找出知识线索和规律,掌握内在联系,提高学习效率。纵观基础有机化学教材我们发现:虽然需要学习的知识点很多,但是章节之间还是有很多规律可循的。教材大多以官能团不同对内容进行讲解,通过不同官能团可以将内容联系起来,在烷烃、烯烃、炔烃、卤代烃、醛酮、羧酸之间我们可以用氧化还原反应将其联系起来,胺类、亚胺、醛酮肟、重氮、叠氮和硝基化合物可以通过氧化还原联系起来。按这样两条主线进行记忆会使知识点显得少了很多,记忆的时候也不会那么吃力,有利于同学们学习,但更利于对知识点的运用。我们以氧化反应进行各官能团化合物之间的相互转化为例:烷烃通过脱氢氧化可以得到烯烃,进一步脱氢可以得到炔烃,烷烃也可以进一步脱氢得到炔烃,当然要求换成氧化性能力更强的氧化剂。上述三种烃可以分别通过氧化反应得到相应的醛酮或酸甚至碳和二氧化碳等,但是,选择的反应体系肯定千差万别,这些差别需要我们特别记忆,别无他法,可以死记。但是,我们在记忆的时候也要求灵活,如同样用烃类化合物氧化合成醛酮和羧酸,对催化体系的要求就大不相同,一般合成醛酮不要考虑氧化性较强的氧化剂,高锰酸钾体系不能在中性和酸性条件下运用,重铬酸钾也不能在中性和酸性条件下运用,那么怎么能达到分级氧化的目的呢?那就是控制氧化体系的氧化性,我们可以用氧化性较低的二氧化锰代替高锰酸钾同时控制一些辅助条件,如温度压力等。这样我们可以同时记住多种不同的氧化体系。

3.统筹相关知识,学会灵活运用

在系统掌握了基础知识之后,我们的脑海里应该有一个系统又明确的框架,对于具体的问题还要学会灵活运用。有机合成化学的主要目的是利用已知的、简单的原料合成所需的目标化合物。换句话说,利用相同的底物合成相同的产物,但是中间可以选择的路线有很多种,而且不同合成路线需要的基础知识也是千差万别的,这就要求我们平时有足够的知识积累。然而,有了足够知识积累只是学好有机合成的前提条件,而不是充要条件,接下来我们要解决的主要问题是如何灵活运用所学基础知识。灵活运用可以说是我们学习知识的最高状态,几乎是所有同学都曾遇到的难题。要做到灵活运用,首要问题是灵活掌握,其次才是灵活运用。这就要求同学们把教材中死的知识点学活,例如,同样是羰基官能团,在有机酮和有机醛中可以表现出不同的化学性质,羰基的活性是由碳氧双键的极性决定的,双键的极性越大则羰基的活性越高,反之则越低。由于碳氧电负性的差异,导致双键电子云向氧原子偏移,从而引发双键的断裂,即化学反应的发生。由此我们可以推断:凡是能引起双键电子云向氧原子偏移的因素都可以提高此类化合物的活性,不论是醛羰基还是酮羰基及其他含羰基化合物,那么,为什么醛的活性比酮的活性普遍偏高就不成问题了。反之,改变某个条件有没有可能使酮的活性比醛的活性高呢?答案是肯定的,我们可以想象把酮羰基的一端或两端引入强吸电子的基团,进而提高酮的活性达到甚至超过醛。如靛红这一类化合物的酮羰基的活性非常高有时甚至超过了一般醛的活性,在一般化学反应中可以作为一种特殊结构的醛来应用。

4.结语

在有机合成化学的学习过程中,我们应该首先学会正确的学习方法:串联相关知识,进行系统掌握,对知识点进行统筹并能灵活运用。总之,只有把死的分散的知识点进行系统整理掌握,在自己的脑海形成一定的框架,在具体运用中才能手到擒来,才能顺利找到相关切入点,才能在遇到复杂的有机化合物的合成时,顺利形成相关思路,从而顺利解决问题。

参考文献:

[1]张春香,周诗彪,陈贞干,郑青云,申有名,张向阳,肖安国,杨思蒙.应用化学专业有机合成化学课程教学改革探讨[J].广州化工,2012,40(6):150-151.

有机合成教学范文第8篇

关键词有机合成;课程建设;教学改革;能力培养

有机合成化学是有机化学学科的核心内容,是创造新分子的主要手段和工具,它既是一门科学,又是一门艺术,同时也具有极强的实用性,是高等院校化学化工及相关学科的重要专业课程之一[1]。有机合成的教学内容丰富,实践性强,与生命、环境、材料、能源等诸多学科领域都有不同程度的交叉与渗透[2-5]。随着现代科技的迅速发展,有机合成研究领域中新反应和新理论的大量出现,使有机合成的教学内容发生了巨大变化,加之化学专业生源的改变,有近一半学生报考的第一志愿不是化学专业,导致教学对象也发生了明显的变化。尤其是面对新世纪的挑战,作为专业选修课的有机合成化学教学在笔者所在的学校面临以下问题:(1)对有机合成选修课不够重视。一方面上课教师安排随意,教学内容没有充分讨论及论证,另一方面学生选课也很随意,对期末考试不够重视;(2)内容陈旧松散,教学模式单一。学生被动灌输,机械接受,主体能动作用不能发挥,课堂教学气氛缺乏活力,学生的学习兴趣和动力不足,不利于学生创新能力的培养;(3)在教学过程中,过多地采用多媒体教学,尽管提高了讲课的速度,增加了课堂知识量,但缺乏沟通互动,学生对知识的理解程度有所欠缺;(4)有机合成参考教材内容老旧,缺少现代的有机合成化学新知识和新理论,与现代有机合成化学学科前沿领域没有实现很好的交叉渗透;(5)在网络时代,学生玩手机、上网,不喜欢看书。以上问题的存在导致学生既不能掌握系统的学科基础理论,也不能得到很好的专业素质培养,反而使学生专业兴趣下降、创新意识淡泊,能力培养更无从谈起。为了适应新形势的要求,解决以上问题,2006年至今,我们对有机合成化学课程进行了一系列改革,采取以下改革举措:坚持以“以学生为主体,教师为主导”为原则,以“注重能力培养”为核心,采取精选参考教材、整合课程内容、优化教学方法,让长期从事有机合成研究的教师担任主讲教师,控制选课人数、实行小班上课、改进考试办法等一系列举措,目的是让对有机合成有兴趣的学生打好基础,提高能力,培养化学创新人才。

一、精选中英文参考教材

选取好的参考教材是教学质量的基本保证。根据有机合成化学内容丰富、理论深刻、实践性强、与多门学科互相交叉渗透、国内外参考教材多等特点,2012年开始我们选用清华大学巨勇等编著的《有机合成化学与路线设计》(第2版)[6]及厦门大学黄培强教授等编著的《有机合成》[7]作为国内教材。这两本教材取国内外众多教材所长,主题明确、讲解精炼、题材新颖、习题及相关内容很有代表性,近年来颇受有机合成化学工作者的欢迎,使用效果很好。与此同时我们还选用欧美名校使用的OrganicSynthesis:TheDisconnectionApproach(《有机合成:切断法》)作为英文教材[8],一方面让学生打好基础,拓宽知识面;另一方面结合课堂学习,让对有机合成化学感兴趣的同学在课外了解国外先进教材的相关内容,学习有机合成化学专业知识的同时也学习了专业英语。同时,我们还加强教材建设,《有机化学习题精解精练》《有机合成实验》和《有机合成300例》3本教材的编辑与出版于2014年和2015年分别获得了福州大学教材立项资助。其中《有机合成300例》既是我们近几年来让学生反复练习的有机合成习题,也是历年来有机合成考试的笔试题。

二、整合课程内容

结合学生的实际水平及专业选修课的要求,按照“选修课中有基础,基础课程中有前沿进展”及“少而精”的原则整合课程内容。由于有机合成化学涉及的内容多且课时有限,在教学过程中学生往往觉得内容繁杂,难以完全掌握,整合课程内容有利于全面掌控教学整体过程。有机合成选修课安排在大三第二学期,学生已经学习了“基础有机化学”,较系统地掌握了许多经典的有机合成反应,为了避免重复,涉及基础有机化学的内容通过提问及课前预习进行熟悉掌握,本门课程主要强调如何利用相关有机反应合成目标分子,目标分子的合成有哪些内在的规律与逻辑,因此重点讲解有机合成路线设计的思维方法和技巧,其中重点与难点是逆合成分析法(RetrosynthesisAnalysis)。逆合成分析法是当今有机合成化学的重要手段之一,于20世纪60年代由哈佛大学教授E.J.Corey提出,1990年,他因此获得了诺贝尔化学奖。逆合成分析法从合成产物的分子结构入手,采用切断一种分析法,这种方法就是将分子的一个键切断,使分子转变为一种可能的原料的方法得到合成子在切断时得到的概念性的分子碎片,通常是个离子,这样就获得了不太复杂的、可以在合成过程中加以装配的结构单元[6-9]。其中,最主要的便是切断(Dis-connection)和合成子(Synthon)两个概念。通过一系列逆向思维把目标分子恰当地切断,找到合理的路线,而不再胡乱猜测如何合成目标分子,这样学生就知道如何通过缜密的逻辑思维自行设计合成路线。另外还要重点讲清楚“目标分子的拆开”“合成子与极性转换”“导向基团和保护基的引入”“合成路线的简化”等知识点。在此基础上,还要介绍当代有机合成路线设计方面的经典案例,并以几个复杂的功能活性分子为例,讨论它们的设计合成路线。

三、优化教学方法

福州大学过去的有机合成化学教学,以教师讲授为主,学生被动接受,学习效率不高。在这次教学方法改革和优化的过程中,我们坚持以“学生为主体,教师为主导”的改革原则,尝试着用小班授课、启发研讨式、互动交流式等多元教学形式。

(一)采用小班授课,研讨式教学

过去有机合成选修课由于是任选课,对选修人数没有限制,导致选修该课的学生最多时达120人。加之又是大班上课,课下缺乏辅导,教师与学生缺乏交流互动,教学效果很差。2014年,我们将本课的选修人数限制在50人左右,杜绝盲目选课,让真正感兴趣的同学参与进来。这样可以安排在小教室上课,课下教师与学生方便交流,课堂上教师可以提问、学生讨论,课后作业可以及时检查督促,方便采用研讨式教学,这样学生学得主动,学得快乐。

(二)充分利用网络资源,建立有机合成化学

QQ群,丰富教学手段有机合成化学课程内容多、教学时数少,解决这一矛盾的有效途径就是充分利用网络资源。通过建立有机合成化学QQ群,学生可以随时查看课堂教学课件等,下载有关的网络学习资料,并设立开通讨论交流版;学生可以通过网络,相互提问讨论互动,交流学习经验;教师可以通过网站,及时解答学生的疑惑,更有效地掌握学生学习的状况,提高了学习效率,完善了教学过程中的不足。通过网络给学生介绍小木虫、科学网及相关的国内外有机(合成)化学资源网站,让他们在课外有时间查看自己感兴趣的资料,真正做到课堂时间有限、知识无限、资源无限。

四、通过“三结合”方法丰富教学内容

(一)科研与教学结合

教师的科研阅历丰富,才能教会学生学以致用,把前人实践所得到的成果或理论灵活运用到今后的科研实践中,培养时代需要的创新人才。自2006年以来,我们明确要求有丰富科研经历的教师担任有机合成课程的主讲任务,这样可以把自己的科研经历和经验通过课堂传授给学生,启发学生明白学科发展无止境,使学生树立起敢于创新、敢于发现的科学态度。有机合成课程组近年来始终重视教学与科学研究工作,课程组教师近五年先后承担了部级、省(部)级以上科研课题20项,80余篇,其中大多数论文被SCI收录。主讲教师及时将研究成果融入有机合成的教学中,使教学内容与学科前沿接轨,有效促进了教学内容、方法和手段的改革,提高了教学质量。与此同时,尽可能地将近年来与有机合成相关的几个诺贝尔科学奖项在课堂上介绍给学生。例如2010年诺贝尔化学奖获得者授予理查德•赫克(RichardF.Heck)、根岸英一(Ei-ichiNegishi)和铃木章(AkiraSuzuki),因为他们在有机合成中发现了钯催化的交叉偶联反应[10]。1968年,赫克与日本化学家沟吕木努几乎同时发现了微量钯就可以催化烯烃的芳基化反应,也就是现在被广泛使用的沟吕木努—赫克反应。根岸英一和铃木章的工作增强了钯在交叉偶联反应中的“媒人”地位,让钯更好地催化交叉偶联反应,是对赫克反应的进一步发展。三位获奖科学家的科学发现至今依然充满生机和活力,特别是近年来,有机钯催化的碳—碳键形成方法在有机合成中占有重要地位,已广泛应用于制造柔性塑料、发光二极管以及无数新型的药物,包括抗癌药、哮喘药、抗精神病药、抗艾滋病药等。我们特别安排一个专题集中介绍“有机钯化合物在碳—碳键形成中的应用”。2015年10月,我国科学家屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖,理由是她发现了青蒿素,这种药品可以有效降低疟疾患者的死亡率。她成为首获科学类诺贝尔奖的中国人,尤其是第一位获得诺贝尔科学奖项的中国本土科学家、第一位获得诺贝尔生理医学奖的华人科学家。为此我们安排一个专题专门介绍“青蒿素的化学合成”。

(二)实验与教学结合

加强有机合成实验教学,理论联系实际,培养学生必要的有机合成技能技巧。有机合成是理论性和实践性都很强的专业课程,对有机合成工作者来讲,理论上的可能性必须要通过实验的可行性进行验证。因此有机合成实验在有机合成课程教学中占有重要地位,必须要求学生重视有机化学实验基本操作和实验技能技巧的培养。例如以与苯甲醛相关的3个著名反应:康尼查罗(Cannizzaro)、安息香缩合反应及Perkin反应为例进行有机合成实验与理论教学。这3个有机反应的合成实验学生恰好在实验室做过,学生有亲身经历。苯甲醛属于无α-氢的醛,在浓碱溶液中进行康尼查罗生成苯甲酸和苯甲醇,通过这个实验一方面使学生了解到该反应是有机化学中最典型的歧化反应,歧化反应在日常生活中很重要,其类似于生理的氧化还原反应,工业上就是利用甲醛和乙醛的羟醛缩合和歧化反应制备季戊四醇,季戊四醇是一种重要的化工原料;另一方面苯甲醛歧化生成苯甲酸和苯甲醇,该反应产物的纯化分离是典型的有机混合物多组分分离纯化实验,涉及从醇(苯甲醇)、醛(苯甲醛)、羧酸(苯甲酸)3种含氧官能团衍生物的分离提纯与鉴定,很有代表性,让学生设计纯化分离路线图,给学生深刻印象,提高了其学习兴趣,理论和实践两者有机的结合,互相促进,融会贯通。安息香缩合反应又称为苯偶姻缩合(BenzoinCondensation)反应,该反应早期的催化剂是氰化物,但氰化物是剧,易对人体危害,操作困难,且“三废”处理困难。20世纪70年代后,开始采用辅酶维生素B1(盐酸硫胺)代替氰化物作催化剂进行缩合反应。以维生素B1作催化剂具有操作简单、节省原料、耗时短、污染轻等特点,但反应需要在冰水浴中操作,而且反应收率比较低。近年来发现安息香缩合反应也可用噻唑及氮杂卡宾类化合物催化反应,原理和维生素B1相同,是典型的绿色有机合成。Perkin反应,又称普尔金反应,现用不含有α-H的芳香醛(如苯甲醛)在强碱弱酸盐(如无水碳酸钾、醋酸钾等)的催化下,与含有α-H的酸酐(如乙酸酐、丙酸酐等)所发生的缩合反应,并生成α,β-不饱和羧酸盐,后者经酸性水解即可得到α,β-不饱和羧酸。需要说明的是本反应要求无水,所有溶剂均经过处理。尤其是我们在2015年举办的福建省暑期大学生化学夏令营活动中,安排了微量有机合成,涉及有机反应、纯化分离及结果鉴定,给学生提供了一个很好的实验实训机会。

(三)中英文相结合

由于授课对象是化学专业大三学生,英语基础很好,但专业英语学习机会不多,因此我们要求教师的PPT课件用英文、辅助教材选英文、参考资料尽可能是英文文献,让学生在学习有机合成选修课的同时,阅读英文原版教材,接触地道的英文表达,既学了专业知识,又提高了英语水平。我们选用沃伦(StuartWarren)等人2008年出版的英文第二版的《有机合成:切断法》作为英文教材[8]。该教材已经被译成中文,因此学生也可以参考该书的中文版[11]。通过以上“三结合”的方法,有机合成教学做到了选修课中有基础,基础课程中有合成化学前沿新进展,激发了学生对有机化学的研究兴趣,获得了一致好评。五、改革考核方式和内容鉴于考试考查是检查学生理解掌握和灵活运用知识的必要环节,是教学过程管理的重要内容之一,同时也是监督学生学习、提高学生综合素质的有效方法,因此我们通过设立教改项目“有机化学学科教学质量保障体系构建与实践”来完成这一任务,该项目在2014年获得了福州大学教改项目资助。该项目主要是改革有机化学相关课程的考核体系,强调有机化学教学过程的动态监管,把提高教学质量落到实处。改革考核体系包括考试的方法和考试方式的完善,积极探索与有机化学课程特点相适应的考核方法,灵活采用包括闭卷、半开卷、操作、答辩、论文等考核形式,加强学生对基础知识的理解,尽量减少死记硬背,可通过案例分析、阐述答辩等方式考查并培养学生的综合运用能力。由于有机合成选修课课程难度大,涉及面深、广,我们改变了期末一张考卷定“终身”的做法,对考核内容、考核方式进行了改革和实践。(1)我们加大了平时考核的比例,平时成绩占30%~40%;增加了平时考核的内容,平时考核包括学习小结(5%)、综合讨论(5%)、单元测验(至少两次,10%~20%)、课外文献阅读作业的检查(10%)等内容。这一做法引导学生把注意力集中到了平时知识的掌握与积累、重视自学能力等方面,有效地培养了学生的综合素质;(2)我们建立了有机合成化学试题库,增加了有机合成文献试题,采取抽签的办法让学生获得期末考试题,要求学生查阅相关文献,对目标分子的合成路线进行归纳总结优化,鼓励学生对感兴趣的问题深入思考,以多元的方式记录教学成果。以上这些做法不仅要求教师按照课程教学大纲和基本要求组织教学,注重教学研究,改进教学方法,求得好的教学效果,同时也要求学生树立端正的学习态度,努力学习并掌握课程的基本内容、重点内容,经受课程学习结束后的考试检验。从而形成重教重学的良好氛围,不断提高教学质量。鉴于有机合成化学的实验和教学是化学专业非常重要的专业课,考研时很多专业都会考,因此我们每年都要召集毕业班学生座谈。对近四年化学专业毕业生进行跟踪调查,学生一致认为有机合成化学课程教学内容完全能满足考研及毕业论文要求,有助于他们取得好的考研成绩,为以后读研及从事科研打下了坚实的基础。近几年考研中,福州大学化学专业的考研成绩令人满意,考研率稳定在35%左右,居于全校领先水平。其中选修有机合成的学生中约有1/3从事与有机化学相关的专业及研究工作。总之,通过以上改革措施,学生学习有机合成化学的积极性普遍提高,知识的综合运用能力增强。近四年来学生对该课程的教学满意度都在92%以上,教学的改革实践取得了预期效果。今后我们还将与时俱进,不断进行改革与探索,使有机合成的教学内容和教学方法更好地适应21世纪科技、经济和社会发展的需要,以利于培养化学创新人才。

有机合成教学范文第9篇

摘要:本文对高职精细有机合成技术课程教学内容进行了改革与实践,结合传统教学存在的弊端,重点围绕课程的特点,从教学安排、教学方法、考试评价方式、实践教学内容及项目化教学等方面进行了实践和探索,获得了期望的教学效果。

关键词:精细有机合成;教学实践;教学方法

高职精细化工技术类专业承担着为国家培养高素质技术技能型人才,特别是为从事化工/轻化工类企业生产一线岗位培养人才的任务。在高职精细化工技术类专业开设的课程中,“精细有机合成技术”是一门必修的专业主干课之一,其前期课程为无机化学、有机化学、化工原理等,其后期课程一般为药物合成技术、精细化学品复配技术、精细化学品检验技术等课程。可见,开设此课程的目的是在学生掌握有机化学、无机化学等理论的基础上,对硝化反应、磺化反应、烷基化等单元反应的原理及其在工业生产中的实施方法有一个更深入的掌握,熟悉合成机理、制备工艺、合成路线以及分离提纯等相关知识,为今后从事生产操作、合成路线设计、分析测试等岗位打下良好的基础。

精细有机合成技术课程的教学内容丰富、知识面广、实用性强,应用领域广,如:日用化学品、化妆品、原料药、农用化学品、香精香料等,而且该课程不仅要求学生掌握合成的基本理论,还需要掌握合成的操作技能,可见,精细有机合成技术在整个课程体系中十分重要。因此如何更好的开展精细有机合成技术课程教学、增强教学效果、提高教学质量,同时又能调动学生的学习主动性和积极性值得研究和探索。本文以四川工商职业技术学院的精细化工技术专业所开设的精细有机合成技术课程为例,作者紧紧围绕课程的特点,采用“教-学-做”三位一体的教学模式,从教学安排、教学方法、考试评价方式、实践教学内容及项目化教学等方面进行了探究,引导学生深入思考,启发学习兴趣,深化学习内容,提高分析、研究和实践的能力,并对如何有效开展该课程的教学等方面进行了大量教学实践与探索。

1精细有机合成技术课程设置

在我院精细化工技术专业的课程体系中,精细有机合成技术课程安排在第三个学期进行,包含理论教学和实践教学,总课时量为64学时,另外还有综合实训环节16学时,教材以《精细有机合成技术》及配套实验教材《精细化工实验技术》(冷士良主编)为主,包含:颜料、涂料、胶黏剂、表面活性剂及日化用品等产品的制备,通过实验操作让学生了解精细化学品合成的基本反应原理并锻炼实验操作能力。

2传统教学存在的问题在精细有机合成技术课程的传统教学中,理论和实践教学主要存在以下问题。

2.1理论教学方法单一

精细有机合成技术以有机合成基本理论为主线,研究合成路线、合成原理、工业生产过程及实现过程最优化的途径及方法,课程难度大,该课程传统的教学方法主要以讲授为主,穿插一些实验增加理论的理解,对学生来讲这种传统教学模式枯燥乏味,学生被动的学习,积极性差,参与度不足,渐渐地失去学习兴趣,这种单一的教学方法忽视了学生在课堂上的主体地位,教学效果不佳。

2.2实践教学形式单一

精细有机合成技术这门课是典型的理论和实践一体化的课程,不仅帮助学生掌握化学反应的基本理论和知识,还需要培养学生的实践动手能力。在精细有机合成技术课程实践教学中,教学模式一直是先由教师讲实验原理、操作步骤及注意事项,然后学生按照实验教材重复操作,严格依照教材规定的投料量、工艺条件、操作步骤、提纯方法等完成,导致学生对投料比、反应条件、产率影响因素等都不清楚,更无法对工艺进行改进和优化,造成学生不能深入理解工艺路线和合成原理,不能全面培养学生的分析和解决问题的能力。另外,实验的开设需要根据专业培养方向有针对性的选择,不能一律按照同一本配套实验教材开展实验,进而不能突出专业特色。

2.3考核方式单一

精细有机合成技术课程的考核成绩一般由平时成绩和期末考试成绩两部分构成,平时成绩由老师根据上课出勤、作业、实验情况综合评定,占总评成绩的比重一般在20%~40%范围,另外期末考试采取闭卷笔试方式,占总评成绩的比重一般在60%~80%范围,这种考核方式很大程度上只能验证学生对课程表面理论知识的掌握情况,学生通过临时死记硬背来应付考试,缺乏对知识的理解与运用,更谈不上用所学的知识进行创新和解决实际问题了。可见,这种考核方式不能体现该课程的典型理实一体化特点,实验考核比重低,缺少量化指标,忽视实验操作、创新及科研能力方面的考核,因此传统的考核方式存在着诸多弊端,考核方法及方式的改革十分必要。

3课程教学实践与探索学生的发展、学生的成长

成才是高等职业教育质量的核心灵魂,是根本的质量。以学生的发展为目的,为了激发学生潜能,更好的开展精细有机合成技术课程教学、增强教学效果、提高教学质量,为了探究一种以学生为主体、以问题为导向的教学方法,为了激发学生学习兴趣,调动学习的主动性和积极性,作者紧紧围绕人才培养目标,对如何有效开展理论知识讲授、实践教学及考核方法等方面进行了探索。

3.1理论联系实际,激发学生兴趣

精细有机合成技术课程的主要内容是以有机单元反应(如硝化、磺化、卤化、酰基化、烷基化、羟基化等)为主线,系统介绍了精细化学品生产过程中最重要的十几个单元反应的基本原理、反应历程、产物精制与分离、应用范围及实例,而且对有机合成反应的新方法、新工艺、新技术及有机合成路线设计也作了相应的介绍。可见,精细有机合成技术是典型的有机合成理论与生产工业实际相结合的课程,在讲授过程中需要理论联系实际来激发学生兴趣,让学生更好的掌握有机合成单元过程的基本知识和基本理论,比如通过第一章绪论的学习要让学生了解有机合成的任务、内容、发展历史和今后的发展趋势,了解单元反应的类型和特点,使学生明白该课程与毕业后所从事工作的关系以及对国民经济发展的贡献。因此在绪论章节的讲解中,可选用中国科学家屠呦呦荣获2015年诺贝尔奖的案例来激发学生兴趣,通过了解抗疟新药青蒿素创造性地提取、结构表征、人工合成提纯等过程,使学生掌握有机合成的原理、工艺、提纯及结构分析等知识。在学习有机合成的两大任务之“实现有价值的已知化合物的高效生产”时,可以联系维生素C的工业生产方法,先将葡萄糖还原成为山梨醇,经过细菌发酵成为山梨糖,山梨糖加丙酮制成二丙酮山梨糖,然后再用氯及氢氧化钠氧化成为二丙酮古洛酸,再经过酸的催化剂重组得到维生素C,让学生更深刻的理解已知结构化合物通过人工合成提高了生产效率。又如在讲解有机合成的两大任务之“创造新的有价值的物质与材料”时,可以联系化妆品、洗涤用品、药物、高分子聚合物及功能材料等栩栩如生的实例,可明显提高学生的学习兴趣和求知欲,加强学生的感性认识,强化理论实用性,同时提升教学效果。

3.2多种教学方法,提高教学效果

鉴于精细有机合成技术课程的特点,繁杂的单元反应,枯燥的反应历程,众多的合成路线及生产工艺过程等等,如果教师仅是按照教材照本宣科,面面俱到,不但影响教学效果,而且不利于培养学生的实践技能,还会导致学生厌学情绪。这就要求教师能够在现代教学理论的指导下,打破传统教学的弊端,科学合理的选择和有效地运用教学方法,引入启发式教学、项目化教学、类比教学等多种新的教学手段,充分调动学生的兴趣,提高教学质量。在理论讲授环节,教学内容按照单元反应模块进行划分,各个模块之间又相互衔接有共同点,如芳烃的烷基化和酰基化机理均是亲电取代反应,在反应历程、影响因素、催化剂等均有共同点,教学时可采用类比教学法,在比较中使学生触类旁通,加深理解和掌握,另外,教学还要紧密结合专业实验,可采用项目化教学法,以项目为载体、任务为驱动,突出学生主体地位,提高学生综合运用所学知识和分析问题的水平,培养学生解决问题和开发创新的能力,多种教学方法的运用对于提高教学效果十分有益。

3.3设计实验项目,贴近生产实际

精细有机合成技术课程需要学生掌握反应物的化学结构、官能团的性质、反应物的浓度、配比等因素对合成反应的影响,还要熟悉单元反应的实施与应用,分析和解决有机合成中的实际问题。可见,该课程具有典型的职业技术的特点,教学要注重实践技能和实用性培训,做到理论教学融合于实践教学中。作者依据专业人才培养目标和生产实际来设计实验项目,思路是“一模仿二创新三综合”,“一模仿”即典型的单元反应安排相应的实验,如氧化单元反应开设甲苯氧化制备苯甲酸,还原单元反应开设对硝基苯酚还原制备对氨基苯酚,酰化反应开设用乙酸酐酰基化苯胺制乙酰苯胺等等,学生按照实验教材的制备工艺练习操作,理解反应的原理;“二创新”即学生在掌握原理的基础上通过查找资料打通或者优化合成路线及工艺条件,如学生在掌握了用苯胺为原料以乙酸酐为酰基化试剂制备乙酰苯胺的基础上,自己完成对实验的优化改进,可以调整投料比、反应温度、更换酰基化试剂、催化剂等工艺条件,从而提高产品纯度、产率或者减少副产物等等。“三综合”即学生通过查找资料独立完成给定实验项目,如由起始原料水杨酸(邻羟基苯甲酸)制备乙酰水杨酸(阿司匹林)并提纯精制,或者完成以氯苯为原料制备对乙酰氨基苯酚(扑热息痛)的制备并精制。通过以“一模仿二创新三综合”为思路的实践项目锻炼,贴近生产实际,对培养学生独立思考、科研创新能力有很好的效果,特别是创新综合项目中的文献资料查阅、实验方案设计、提纯精制以及数据处理能为学生提供一种有效的技能锻炼途径。

3.4改革评价方法,发挥激励导向功能

考试是教学活动的重要环节,是教学评价的重要手段,并且具有导向、激励、评价等功能。精细有机合成技术课程的成绩评价应采用多元化考核评价模式,既有理论又有实验,既有笔试又有答辩,既有计算推理又有综合论述,多种形式相结合,提高过程评价考核权重,尤其是对创新性、探索性的综合项目给予权重倾斜,总评成绩由平时成绩和期末闭卷考试成绩构成,其中平时成绩权重由传统的30%提高到50%,平时成绩涵盖实验方案、操作过程、实验结果、创新开发、项目讨论、课堂表现及完成作业等内容,科学合理的多元考核有效激发了学生的学习动力,提高了学生的综合素质能力,并充分发挥了考试的导向功能。

4结语

精细有机合成技术是一门重要的专业主干课之一,在教学实践中,基础理论联系生产实际可激发学生的学习兴趣,采用项目化、类比等多种教学方法可提高教学效果,设计贴近实战的项目化实验可充分提升学生技术技能水平,创新多元合理考核评价方法可全面发挥其激励导向功能,我们通过对精细有机合成技术课程的教学实践与探索,不仅出色的完成了该课程的教学任务,而且教学效果得到了学生的广泛好评。实践证明,创新教学方法、优化实践教学内容、工学结合、多元考核评价方法有利于提高职业院校学生的综合能力,有利于培养高素质技术技能型人才。

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有机合成教学范文第10篇

【关键词】案例教学法;羧酸合成;有机合成设计

【Abstract】In the process of synthesizing 3-phenylpropionic acid with benzene as raw material,11 kinds of synthetic routes were synthesized, such as oxidation method,hydrolysis method, carboxylation method and reduction method,involving the synthesis of olefins,the synthesis of alkynes,the synthesis of halohydrocarbon,the synthesis of Grignard reagents,the synthesis of alcohols,the synthesis of aldehydes,the synthesis of ketones,the synthesis of unsaturated acids,the synthesis of esters.Six types of reaction were used in this process,including the oxidation reaction,the reduction reaction,the addition reaction,the substitution reaction,the condensation reaction,the elimination reaction,to point to the surface,the formation of a more systematic knowledge of the network, to train students to divergent thinking and multi-angle analysis to solve the problem.

【Key words】Case teaching method;Carboxylic acid synthesis;Organic synthesis design

0 引言

羧酸(RCOOH)是分子内含有羧基的化合物,其本身结构比较稳定,所以广泛存在于自然界中,是生物体的重要代谢产物,也是重要的有机合成中间体及原料[1]。

羧酸从合成方法上来说,可通过氧化法,水解法,羧基化等方法来进行制备,该类化合物的合成教学如果仅仅从方法上讲解,学生印象不深,也很难理解并加以运用到合成设计中[2-3]。案例教学能够激发学生兴趣,提高学生分析问题、解决问题的能力,实现理论知识的巩固与提升,在实际教学过程中合理加以运用能够起到事半功倍的教学效果[4-7]。本文以苯制备3-苯基丙酸为例,系统阐述案例法在羧酸类化合物合成教学中的应用。

以苯为原料制备3-苯基丙酸,从题目本身来看,原料与产物之间差别三个碳原子,明显属于扩链反应,其合成难度不大,大部分学生都能合成出来,之所以选择这个题目作为案例法教学的经典案例,是因为以苯为原料进行扩链的合成方法有很多,重点在于一题多解,培养学生发散性思维和多角度分析和解决问题的能力。

1 氧化法

羧酸具有较高的氧化态,伯醇及醛的氧化是沿用已久的合成羧酸的重要方法,烯炔的氧化,既可用于它们的结构测定,亦是羧酸的合成方法,芳烃的侧链氧化是合成芳酸的主要方法,环酮的裂解氧化适用于合成二元羧酸,甲基酮(醇)的卤仿反应是将乙酰基转变成羧基的有效方法。本案例中,通过醇[图1(1)]的氧化、醛[图1(2)]的氧化,以及烯烃[图1(3)]和炔烃[图1(4)]的断键氧化均可得到羧酸,不可忽视的是,利用卤仿反应[图1(5)]也是合成羧酸不错的选择。

从合成操作上分析,这几种氧化反应均为官能团转换,即通过官能团的转换来实现目标化合物的合成。由于起始原料为苯,合成3-苯基丙酸所需的3-苯基丙醇、3-苯基丙醛、4-苯基-1-丁烯、4-苯基-1-丁炔和4-苯基-2-丁酮则需要进一步的逆合成分析,从而涉及到醇的合成、醛的合成、烯烃的合成、炔烃的合成以及甲基酮的合成,可进一步引导学生复习巩固相关内容。五个中间体中,3-苯基丙醛可由3-苯基丙醇氧化得到,4-苯基-1-丁烯和4-苯基-2-丁酮均可由4-苯基-1-丁炔还原或水解得到,进一步对3-苯基丙醇和4-苯基-1-丁炔进行逆合成分析,均可落脚到卤代烃苄基卤或1-苯基-2-卤乙烷(如图2)上,距离原料已经非常接近,稍加处理即可完成。需要说明的是,由原料苯制备3-苯基丙醇、3-苯基丙醛再到3-苯基丙酸是做加法(即扩链),而由原料苯制备4-苯基-1-丁烯、4-苯基-1-丁炔和4-苯基-2-丁酮再到3-苯基丙酸是先做加法再做减法(即先扩链再缩链),属于合成技巧的灵活运用。

2 水解法

羧酸衍生物如酰氯、酸酐、酯[图3(1)]、酰胺均能水解成羧酸,水解的过程是水分子对这些化合物进行亲核取代而进行的。与上述四种衍生物相比,腈[图3(2)]的水解反应更为常用,另外,利用活泼亚甲基化合物丙二酸二乙酯[图1(3)]和乙酰乙酸乙酯[图3(4)]也可以制备羧酸。

羧酸衍生物一般由羧酸来制备,常规酸由羧酸衍生物制备价值不大,该案例中,可运用官能团添加,在3-苯基丙酸乙酯结构中增加羰基,变成1,3-二羰基化合物,继而考虑利用酯缩合的方法来进行制备[如图4(1)]。在水解反应制备羧酸的路线中,氰基水解是最常用的,利用卤代烃与NaCN或KCN的亲核取代反应,可轻松引入该官能团[如图4(2)]。活泼亚甲基化合物丙二酸二乙酯[如图4(3)]和乙酰乙酸乙酯[如图4(4)]制备取代乙酸则是该类化合物的经典应用。经逆合成分析,可落脚到苄基卤与丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯的亲核取代上。

3 羧基化法

有机金属化合物可借羧化反应的方法引入羧基,这是合成羧酸的另一类重要方法。最为常用的要数格氏试剂。

与前面几种合成方法一样,同样涉及到中间体1-苯基-2-卤乙烷的合成,对于卤代烃的合成,同样有很多路线可以选择,由2-苯基乙醇进行亲核取代或者由苯乙烯进行亲电加成均可。

4 还原法

除了上述氧化法、水解法和羧基化法之外,3-苯基丙酸可以通过3-苯基丙烯酸的加氢还原进行制备,3-苯基丙烯酸为α,β-不饱和酸,可通过Knoverenagel缩合[图6(1)]或醛与HCN的亲核加成[图6(2)]来制备。

5 结论

综上所述,在以苯为原料合成3-苯基丙酸的设计过程中,汇总了氧化法、水解法、羧基化法、还原法等共计11种合成路线,涉及到烯烃的合成、炔烃的合成、卤代烃的合成、格氏试剂的合成、醇的合成、醛的合成、酮的合成、不饱和酸的合成、酯的合成,涵盖了氧化反应、还原反应、加成反应、取代反应、缩合反应、消除反应等六大反应类型,能够以点带面,形成一个比较系统化的知识网络,达到训练学生发散性思维和多角度分析解决问题的目的,属于一个比较典型的合成案例。

【参考文献】

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