摘要:有机化学是化学学科重要的基础课程,也是较难的课程。为提高有机化学教学质量,本文在分析大学生学习有机化学兴趣缺失的原因的基础上,在教学中将教学内容与社会生活、企业生产、化学史、学科前沿紧密结合。实践表明,这有利于提高学生的学习兴趣,丰富和深化教学内容,拓宽学生的知识面,达到了提高有机化学课程教学质量和水平的目的。
关键词:教学内容;有机化学;学习兴趣;教学质量
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)44-0105-02
一、引言
有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用以及有关理论和方法学的科学。作为化学学科重要的专业基础课之一的有机化学,其内容渗透至各个学科,是理工科院校化学、制药、化工、应有化学、高分子、生物、材料、冶金环境等专业的必修的主要基础理论课程,为后续理论课程、毕业论文、科研工作、生产实践打下必要的基础,因此其重要性是不容置疑的。笔者近年一直从事有机化学的教学与科研工作,认为提高有机化学教学质量和水平关键在于提高学生学习兴趣。本文结合近年在有机化学教学的探索与实践,就兴趣缺失的原因及如何在课堂教学中将教学内容与社会生活、企业生产、化学史、学科前沿结合,谈谈体会和实践。
二、学生学习有机化学兴趣缺失的原因
美国心理学家和教育学家布卢姆说:“学习的最大动力,是对学习材料的兴趣。”“有志必有趣,有趣必有志,趣从志生,志能生趣。”对有机化学兴趣的缺失不仅影响学生对知识的掌握、能力的培养,甚至影响学生情感品质的培养。可见提高学生学习有机化学兴趣,是理工科化学类有机化学教学重中之重。目前部分学生对有机化学学习兴趣缺失的原因主要有以下几点。
1.有机化学学科的原因。有机化学学科本身具有“多”、“杂”、“抽”、“偏”等特点,因而学生难以对有机化学产生兴趣。有机化学种类繁多,体系庞大,结构复杂,物理、化学性质多样,学生不易理清线索,不易构建出完整的知识体系;有机化学存在大量抽象概念、理论,如原子、分子、晶体结构、电子云、化学键、活化能、立体化学、反应机理等,学生不易形成形象思维和抽象思维,不易发展化学思维和创新能力;有机化学普遍性中存在特殊性,一般规律中有特例,学生不易把握区分点,不易熏陶化学情感,难以激发终身从事有机化学工作的志向。
2.学生的原因。学习目的不明确,动力不足造成兴趣缺乏。部分化学类的学生对化学类专业并不了解,不感兴趣;部分学生对自己的未来缺乏理想、没有目标、没有动力;部分学生虽目的明确,但带有强烈的功利色彩,没有真正在学习过程中提高自己的专业技能;部分学生学习态度不端正,意志不足,不能培养学习兴趣。对于内容抽象、思维跳跃较大、理论性较强、趣味性较少的有机化学的学习更需要学生自主钻研,但有的学生缺乏吃苦精神和深入钻研的精神;有的学生享乐主义、功利主义思想严重;有的学生因学习成绩不理想而自暴自弃等;有的学生学习方法和大学学习要求不适应、专业学习与业余兴趣间存在矛盾及心理上的不适应进一步制约了大学生对学习有机化学兴趣的培养。
3.教师素质因素。教师的品行修养、专业素质、学术背景和科研成果、授课水平及教学研究也影响学生的学习兴趣的培养与提高。
三、丰富教学内容,激发大学生学习有机化学的兴趣
在充分考虑本校理工融合的应用型人才培养的实际和教学要求,本文结合近年在有机化学教学、科研工作的实践,就如何提高化学专业学生的学习兴趣的问题,谈一些教学内容上的体会和尝试。
1.与日常生活紧密联系。有机化学是一门应用性很强的科学,与日常生活息息相关。教学的目的不仅是要求学生掌握有机化学知识及技能,学会观察、分析生活中的化学现象,而且要会自觉运用所学知识解决生活中的问题。故在教学中,首先,引导学生让他们明确有机化学在日常生活中的重要性,密切关注有机化学与日常生活的紧密联系。其次,引导学生用学到的有机化学知识为生产生活服务,学以致用。如在烷烃自由基反应中,联系到重大疾病的预防、材料抗老化,引起学生的思考;烷烃的应用中,联系到汽油的质量,再拓展到军事武器的装备与国防事业,唤起学生的社会责任感及使命感;介绍烯烃时,引入水果、鲜花的催熟,再联系水果、鲜花的保鲜;烯烃的聚合反应讲解结束后,让学生从感受所穿衣服的外观稳定性、坚牢耐用性、穿着舒适性等,再拓展到材料性质、应用;介绍醇的磺化反应时,引入表面活性剂及其在洗涤、化妆品等日化、药品、石油开采及选矿等行业中的应用;讲解醇与磷酸反应时联系现代农药,引入现代解决粮食问题的措施;讲解醛与亚硫酸氢钠的反应、含氮化合物与亚硝酸钠的反应,使学生关注食品安全问题等。将日常生活与教学内容紧密结合,让学生体会到有机化学无所不在,学习有机化学有广泛的用武之地,促进学生以积极的态度、振奋的精神投入有机化学的学习中,感觉到学习有机化学其乐无穷,增强学好化学的自信心,激发学生的化学学习兴趣。
2.与社会实际紧密结合,关注社会问题。有机化学在推动科技发展、社会进步,提高人类的生活质量,改善人类的生存环境的努力中,已经并将继续显示出它的高度开创性和解决重大问题的巨大能力。在有机化学教学中,应将理论联系实践,引导学生关注人类生存、社会经济发展、国防计划、人的自身发展等重大社会问题。如介绍卤代烃时,介绍含卤素的及其在医药中的应用,介绍氟利昂,提到臭氧空洞的形成及危害,让学生意识到科学技术是一柄双刃剑,既能造福人类,又能给人类带来灾难。讲解Williamson合成醚的反应时,在讲解反应机理的基础上,以既能提高汽油抗震性又能无铅化、不造成环境污染的添加剂甲基叔丁基醚为例,介绍了工业上原子利用率为100%的甲基叔丁基醚的绿色合成方法,让学生意识到工艺的先进性对生产重要;苯甲醚的制备,介绍书本上的甲基化试剂硫酸二甲酯后,介绍现在工业上用无毒碳酸二甲酯使反应变得绿色经济环保。介绍羧酸与醇反应生成酯,广泛应用在药物、食品添加剂、塑料生产中,但最典型的催化剂是强酸,腐蚀设备的同时又污染环境。有机化学正视这个现实,不断用有机化学理论和知识去寻找绿色的、原子经济性的生产工艺,提高收率,成功地解决了污染问题。在含氮化合物及其反应的学习中即引入这些化合物在医药、染料、食品的应用,也讲解这些化合物的滥用,比如事件、食品安全事件、瘦肉精事件,让学生明白,科学提供知识,技术提供应用知识的方法,而价值观念则指导我们如何对待科学和技术。将社会实际与教学内容紧密结合,让学生体会到有机化学具有高度开创性和解决重大社会问题的能力,有机化学家负有重大的责任,而且可以大有作为。培养学生的社会责任感和创新精神,培养学生的辩证思维能力,进一步增强学生学好有机化学的信心和兴趣,使学生的有机化学素养和科技素质在教学中得以不断提高。
3.与科研工作结合,介绍有机化学前沿知识。随着科学技术的发展,有机化学从实验方法到基础理论都有了巨大的发展,显示出蓬勃发展的强劲势头和活力。我们结合教学内容,选择适当的科研实例进入课堂,将学术研究的最新成果转化为教学内容,让学生感受到所学的知识并不是抽象的理论、生硬的概念,而是身边活生生的现实,从而激发学生的学习热情,巩固其学习兴趣。如在讲完杂环芳香化合物和金属有机化合物后,笔者扩展到了近年来从事的荧光染料领域,介绍其发光机理及其在生物分析、能源、仿生催化、荧光探针、光电材料、医药方面的应用,这样既复习了前面的知识,又抓住时机,介绍了1905年诺贝尔化学奖得主拜耳在有机染料方面的研究,实现了他母亲所希望的“使我们这个世界更加多姿多彩”的愿望,促进了有机化学与化学工业的发展;介绍了2008年诺贝尔化学奖得主下村修、马丁·查尔菲、钱永健发现和研究的绿色荧光蛋白让科学家们就好像在细胞内装上了“摄像头”,得以实时监测各种病毒“为非作歹”的过程。讲完碳水化合物(糖、淀粉、纤维素)的性质后,将知识扩展本学院生物质能源研究所的研究的可再生资源转化:生物质能源的前体成分之一——生物质基多元醇,可以通过生物质水解,比如纤维素水解生成葡萄糖,然后加氢转化为山梨醇(六元醇)、乙醇、丙酮、丁醇或从植物或动物的油脂中富含的脂肪酸甘油酯水解中获得甘油(三元醇),它们进一步转化为燃料和化学原料。这些内容渗透到教学内容中,构建学生的知识网络体系,拓宽学生的知识视野,使学生深切感受到科学技术的飞速发展给社会带来的巨大变革,有助于激发学生学习有机化学的热情与兴趣,使其迸发出创新的火花。
4.与化学史结合。著名化学家傅鹰曾说过:“化学可以给人以知识,化学史可以给人以智慧。”有机化学学科的发展历史中蕴含着丰富的教学素材。我们在教学中将有机化学重要理论及重要的反应从它的孕育、产生和发展甚至扩展到蕴含的科学、人文精神及社会贡献去解读这些知识,将书本上静态、抽象理论和反应变成动态的、生动的、发展的知识。如范特霍夫和勒贝尔的碳四面体的结构理论、凯库勒梦中的苯环结构式、伍德沃德和霍夫曼的分子轨道对称守恒原理、布朗硼氢化反应、狄尔斯和阿尔德的D-A反应、格氏试剂的由来、黄鸣龙反应的偶然发现等。尽管这部分所占的教学比重非常小,但通过引入化学史,不仅能使学生从发展的高度,以开阔的视野,全面深刻地理解有机化学知识,把握有机化学发展的规律,而且能用发展的眼光去看有机化学的今天和未来,激起补充完善和发展化学科学的兴趣和动机,从而活跃思维,培养科学探索和创新精神,形成健全的人格,积极乐观的生活态度。
5.与哲学紧密联系。有机化学学科从诞生之日就与哲学密切联系。一方面,有机化学中蕴含着丰富的哲学思想,有机化学家在哲学的指导中不断成熟;另一方面有机化学的发展为哲学提供了事实依据,哲学观点在有机化学成果的推动下不断进步。我们在教学中注意将哲学观点融入教学:用唯物辩证法的观点,全面、联系地看待所讲内容,注意知识之间的前后衔接,使学生形成完整、系统的知识体系。例如让学生在烷烃同系物的状态、醇的溶解性、羧酸衍生物化学性质中体会质量互变规律;在卤代烃亲核取代反应、消除反应、芳环上取代基定位效应中感受对立统一规律;在烯炔还原、醛酮亲核加成、杂环芳香化合物酸碱领会共性和个性;在常温下、高温下烯烃与氢卤酸的不同生成物,炔在Lindlar条件下与碱金属在液氨发生还原得到顺式或反式产物,醇的分子内、分子间的脱水感受内因和外因的作用、现象和本质;由烷、烯、炔、卤代烃、醇、醛酮、羧酸、羧酸的衍生物相互转化中体会世界是普遍联系的;在杂化轨道理论、构象理论、共轭理论中进一步感悟到社会及人与人之间也需要相互配合、相互制约,才能有更好的发展等。教学中渗透着哲学思想,以简明的哲理突破抽象的有机化学问题,有助于学生掌握知识和技能,从而激发其兴趣,增强求知欲;有助于学生学会分析问题和解决问题的方法。
“教学永远是一门缺憾的艺术”。学无止境,教亦无涯,在教学过程中,只有不断提高知识、能力、素质修养,将教学内容与教学方法、教学手段有机地结合在一起,才能培养学生的学习兴趣,让学生领略到有机化学这门学科的内涵,从而达到教学目标。
作者简介:但飞君(1972-),女,湖北荆门人,三峡大学化学与生命科学学院教师,博士,副教授,主要从事有机化学的教学与研究。
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