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中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2016)06-0071
對于高中化學課程來講,有機化學部分包含的內容相對來說是較為復雜、枯燥的,學生在剛開始接觸有機化學的時候會感到有一些困難,進而降低教學質量。作為高中教師,我們應利用多種教學措施幫助學生認識化學、喜愛化學,使學生更愿意主動探究化學,從而提高學生的化學成績,幫助學生完善自身成長。
一、高中有機化學教學中存在的問題
1. 教學的廣度與深度處理不當
現今,很多高中化學教師在教學期間都是遵照高考的要求把握教學內容的,從而局限了教學的廣度與深度,給學生造成了較大的壓力。在進行有機化學課程教學期間,一些教師經常發生越位的情況,盡管經過新課改后使用的化學教材由內容來看,同以往教材差別不大,但經過觀察發現,在知識的難度及深度方面有所降低,知識的廣度卻有一定擴展。然而,一些高中化學教師依舊沿用以往的教學模式,無形中加重了知識的深度與難度,從而讓學生感覺學習化學枯燥、乏味、困難,進而降低了學生的學習熱情,影響了教學質量。
2. 學生實驗的次數與機會較少
在進行高中有機化學課程教學期間,很多教師以高考為導向,為了盡量讓學生多做習題,將理論課程安排的很多,實驗課程數量較少,并且學生真正能夠動手進行操作的機會更少。所以,學生無法深入、正確地理解知識點。一些教師通過多媒體技術的方法為學生播放實驗視頻,卻不知道此種方法學生親自動手存在較大的差別。在進行化學實驗期間,可能會由于多種因素而導致實驗失敗,而學生通過親自動手并思考,能更深層次地理解化學內容,進而提高教學質量。同時,親自動手還能夠激發學生對化學學習的熱情,為學生以后的學習及發展奠定基礎。
二、高中有機化學教學的創新與改進
1. 指導學生掌握學習化學的技巧
因為新課程改革后使用的教材知識層次是由簡單到復雜過渡的,所以,對有機物課程來講,教師在講解期間,應先引導學生對其結構有所了解,然后明確有機物的特性,再深入對相關知識點進行記憶,通過這種方法,能夠幫助學生更清晰、有條理地記憶化學內容。作為高中化學教師,我們應不斷提高自身的專業技能,引導學生掌握學習有機化學的技巧,從而為學生以后的學習及成長夯實基礎。
2. 加大實驗的比重
對于化學實驗教學來講,其不僅能夠幫助學生深入理解知識,調動學生的學習積極性,同時還可以幫助學生掌握研究化學的基本方法。所以,教職人員在進行高中有機化學教學期間,應加大實驗的比重,并且借助實驗的方法,培養學生的觀察能力、分析能力、思考能力及動手能力,為學生以后的發展奠定基礎。一般來講,可以從以下幾個步驟培養學生的實驗才能:其一,基于學生認知水平的前提下,對學生的實驗活動進行安排;其二,培養學生單獨實驗的能力;其三,引導學生自己獲得結論,并書寫實驗報告;其四,讓學生自行設計相關實驗,論證問題,總結結論。另外,教師還應重視演示實驗,一些實驗內容學生無法正確操作或者操作存在安全問題,而不進行操作又會降低教學質量,那么,教師就可以為學生進行演示實驗,通過該方法讓學生更直觀地觀看實驗現象,提高教學質量。
3. 和學生的實際生活聯系起來
對于有機化學知識來講,其與學生的生活存在密切的關聯,所以,教師在講解課程內容時,應將知識點與學生的日?;顒勇撓灯饋恚ㄟ^真實事件、真實現象等讓學生認識到學習有機課程的重要性,并激發學生的學習興趣。例如:教師在講解“糖類”課程時,就可以讓學生列舉一些生活中常見的糖類有機物,進而幫助學生更深入地理解并記憶相關知識點。
4. 培養學生的問題意識,倡導“探究取向”
傳授學生知識,不如傳授給學生學習的方法;傳授學習方法,不如培養學生渴求知識的欲望。對于知識的渴求很大程度上源于現實中的困惑。因此,我們在有機化學教學中應著力培養學生的問題意識,提升學生的創新能力。在有機化學教學中,應引導學生發現問題,問題可能來源于書本,也可能來源于現實,還可能來源于相互之間的交流。培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力,并最終實現理論的總結與升華??茖W的實質就是探究,科學技術人員的工作方式和方法就是對科學的不斷探究,這也是科學教育最基本的教育取向。所以,把專業人員發現或發明的成果傳承給學生不是科學教育,幫助學生從事科學探究和技術設計,讓學生自己能夠在探究活動中產生自己的思想才是我們的努力方向。
三、高中有機化學教學發展趨勢的展望
伴隨著當前社會經濟的不斷發展、科學技術水平的逐步提高,教學模式及方法也向著現代化的程度發展。以往的講解教學模式已經無法緊跟時展的步伐,想要提高教學質量,高中化學教師就需要及時更新自身觀念,借助現代化技術實施教學活動,從而提高教學質量。電教化的教學方法及信息網絡化的教學措施能夠良好地激發學生的學習熱情,并且還可以實現綠色化學的目的。電教化教學包含:光盤、投影、錄像等,信息網絡化教學包含:多媒體技術、上網等,教師通過這些方法能夠與學生進行密切溝通,學生可以將不會的知識點通過網絡隨時反饋給教師,教師予以解答,進而幫助學生完善自身成長。
部分學生由于對高中有機化學沒有掌握到學習要領,因此對化學知識吸收能力不強、不能靈活運用知識,出現知識拖欠情況,逐漸跟不上課堂進度,進而陷入學困境地。針對這一問題,高中化學教師該如何采取有效措施去這一問題的癥結所在,是本文中筆者所要重點提出與研究的。
1基于學生的學習興趣,選擇教學的最佳時機
對于任何學習科目而言,良好的學習興趣都是其能夠主動投身到學習過程當中,在課堂上完全跟隨教師的思維而展開學習和理解活動的重要基礎與前提。所以教師在展開有機化學教學的過程中,要充分把握學生的興趣點,選擇更加符合高中生心理特征、思想特點以及興趣愛好表現的教學時機,在課堂上引入新內容、新觀點以及教學重點等。由于化學本身是與現實生活、人類生活科技進步、乃至于人體機能構造都有著密切聯系的學科,因此教師可以通過引入這樣一種關聯性,有效激發學生的學習興趣。再例如,整個高中化學教材的設置,其內容劃分為有機化學和無機化學兩大版塊,當無機化學的學習結束之后,學生隨即而來接觸到的就是有機化學,這個時候就有可能因為接觸到一個全新的知識體系,而感到好奇和興奮,這本身就是一個興趣拔高點,也是教師可以用來把握教學的第一個最佳時期。
2處理好不同知識模塊之間的過渡與銜接
高中有機化學部分的教材內容涉及主要包括兩方面內容,即必修板塊和選修板塊。相對而言,前者是內置于“化學與可持續發展”部分展開的較為籠統的介紹,而后者則是相對獨立的教學板塊,有非常詳盡的有機化學教學內容與模塊設置。鑒于此,教師在展開具體的教學活動時,就需要充分處理好這二者之間的關系,做到必修內容和選修內容之間的有效銜接,使學生產生良好的過渡和緩沖心理,具體來說,主要包括下述兩方面內容:首先,時刻把握化學課程學習的主題與精髓,即“結構決定性質,性質反應結構”。同時這也是有關有機化學學習的一項非常重要的指導思想,在解決諸多有關該系列內容的題目當中會發揮十分重要的作用。它指的是學生必須充分認知和理解“官能團”在有機化學學習過程中所能起到的作用和所扮演的角色,在通過必修課程模塊當中理解和掌握到一定有機化學代表物的基礎上,能夠根據“官能團”的一致性,由代表性物質引申出一系列具有相似性或關聯性的物質,例如從甲烷到乙烷,甲醛到乙醛,甲醇到乙醇的過渡;或者由乙醇過渡到一半醇類化合物和其它經濟基化合物等,實現從個性到共性的推論。其次,充分認知和理解自然科學學習的主要方法———“歸納、演繹和類比推理”。例如在學習脂肪烴這一章節的相關內容時,就可以充分采用“復習再現、遷移提高”的教學模式。教師可以首先通過演示甲烷、乙烯等有機化學物質的立體模型,通過復習、總結出個性特點和結構規律;然后通過學習遷移,根據有機化學學習的關鍵點“結構決定性質”,進一步的出所有有關烷烴、烯烴的結構化學式的表達方法、結構特點以及其性質表現。其目的在于讓學生在手動的觀察過程中,能夠更為清晰和直觀到感受到有機化學的空間感、和立體感,從而在由手到眼、再到思考的過程中,不斷提升個人的思維判斷能力和類比遷移能力。
3利用多媒體或其它現代化的教學設備輔助教學
有機化學當中所涉及到的物質大多具有非常復雜的結構特征,其內部空間排列、次序以及不同元素之間的組合關系都呈現著非常明顯的特殊性,會為學生理解和充分認知這一章節與該系列內容的知識帶來一定的困難。因此在有機化學教學過程中充分使用各類輔教學資源(掛圖、視頻影像、立體模型等)就顯得十分重要。通過引入各類現代化的輔教學設備,不僅可以讓學生對有機體的空間構型、元素比例、結構排列以及同分異構等問題產生非常直觀的認知,還能在一定程度上培養學生的空間想象力和思維關聯性,從而起到加深學生學習效果與理解力、記憶力的作用。
4注重對學生學習能力和分析能力的培養
對于有機化學的學習者而言,在教材設置促使其必須有傳統無機化學轉向有機化學進行過渡時,會出現思維上和學習方法上的“不適應”,其不僅表現在解題過程和理解問題中出現的“不適應”,也表現在課堂上傳統的思維模式卻沒有辦法接受全新的知識講解過程,事實上這些都是由有機化學這一全新知識模塊其獨有的特點所造成的。相對于有機化學,無機化學從整體課程的設置以及內容的排不上來說,所涉及到的知識點、記憶點都比較少,需要強行理解的部分也不多。但是由于有機化學本身是“結構至上”的一系列內容,因此多樣的組合導致了多樣的變化,也導致了學科的復雜性,這就對學生的綜合素質出現了不小的挑戰與更高的要求。在這樣一種局面下,學生就要打破傳統的思維定式,不斷提升自我的思維判斷能力和邏輯分析能力,以一種全新的視角來展開有機化學的學習。
5結語
綜上所述,高中有機化學部分的教學是整個高中化學進程中的關鍵點與難點。對于化學教師而言,為提高教學質量就需要基于學生的學習興趣,選擇教學的最佳時機;處理好不同知識模塊之間的過渡與銜接;利用多媒體或其它現代化的教學設備輔助教學;注重對學生學習能力和分析能力的培養———只有這樣才能讓學生逐漸克服對于有機化學學習的困境,從而更好地投入到對知識理解和內容吸收的過程當中。
參考文獻
0引言
隨著社會環境的不斷變化,對學生的教學要求也在不斷提高,現階段高中教學中不僅僅要提升學生對基礎知識理論的掌握,還要加強學生綜合能力的提升,實驗教學作為高中化學教學中的重要環節,是教學改革中的關鍵內容。高中化學實驗教學過程中要不斷創新教學方式,以多種教學平臺為依托,靈活運用多種教學方式提升高中生化學的學習質量,促進高中生綜合素質的培養和成長。
1豐富實驗教學內容,鍛煉學生動手能力
受應試教育影響,傳統高中化學實驗教學中大部分實驗都為驗證性實驗,其目的都是為了幫助學生認識化學知識中的各類知識點,但是在實際實驗教學中學生的實際操作機會很少,該情況的持續存在不利于學生實驗動手能力的提升??梢?高中化學教師在有機化學實驗教學中要根據教學內容,把握有機實驗教學方向,豐富課堂活動,為學生帶來學習新鮮感,并為學生提供多種實驗操作機會[1]。在實際實驗教學中,教師可以在基礎驗證實驗的同時為學生擴展多種不同類型的實驗,比如,設計型實驗、研究型實驗以及文獻類實驗,通過豐富有趣的實驗活動激發學生對有機化學試驗的學習興趣,調動學生對各類有機化學實驗的操作積極性,在有機化學實驗教學設計過程中,教師可以將各類有機化學實驗進行整合,根據有機化學實驗的實際性質、實驗操作方式以及實驗材料,對不同的有機化學實驗進行整合設計。在實際課堂實驗教學過程中要重點觀察學生各個實驗的實際操作步驟,規范學生對于實驗的記錄,幫助學生完善實驗報告?;瘜W教師再合成實驗過程中要充分考慮實驗的安全性、可操作性以及實際教學意義,在實驗開始前需詳細向學生介紹實驗中的注意事項,危險情況以及應急處理措施,做好實驗操作過程中的安全保護??梢愿鶕嶒烆愋椭笇W生對實驗進行適當調整和改進,可以讓學生根據自己的想法對實驗進行調整和改進,自主進行實驗操作,以提升學生的創新思維和邏輯能力。高中化學有機實驗教學中豐富實驗內容能夠促進學生實踐操作能力以及邏輯思維能力。比如,學生在進行有機化學實驗過程中,化學教師可以通過波層色譜法觀察學生實施有機化學試驗過程中出現的各類反應情況。除此之外,質譜、核磁表征以及紅外等分析方式都能夠幫助學生更加簡單方便的了解有機化學中的各類結構。
2合理劃分教學實踐,提高課堂教學效率
傳統高中有機化學實驗教學中實驗教學時間過長是導致學生對實驗教學興趣逐漸降低的主要原因,很多化學教師在有機實驗教學過程中浪費了大量時間在實驗理論知識講述中[2],導致學生能夠動手進行實驗操作的時間越來越少。據相關調查統計顯示,學生在課堂學習中注意力完全集中的時間只有二十至三十分鐘,前半截課程中大量理論知識的教學,會降低學生對有機實驗的學習興趣,導致學生在實驗學習過程中達不到預期的學習效果[3]??梢?教師在教學過程中要對有機化學試驗教學過程進行優化設計,做好課前設計規劃,根據有機化學實驗教學內容以及教學要求對理論知識、實驗注意事項講解、實驗操作、實驗總結等環節進行合理規劃,以提升高中有機化學實驗教學質量。比如,教師可以將有機化學實驗教學劃分為多個環節,其中最重要的分別為實驗注意事項講解和實驗操作環節,教師在有機化學實驗教學過程中可以對不同的模塊提取相應的關鍵詞,重點關注實驗注意事項講解以及實驗操作環節的介紹。另外,學生在實驗操作過程中,教師要加強對學生的引導,由于大部分有機化學試驗的反應時間都比較長,學生需要花費較多的時間對實驗反應情況進行觀察,但是長時間的實驗反應會消磨學生對于實驗的興趣,很難完全集中注意力,學生在實際實驗過程中很容易出現開小差等情況,化學教師在教學過程中需要關注到這一問題,在此時間段內,教師可以圍繞有機化學試驗的實際操作及反應類型向學生提出一些思考問題,或者可以向學生介紹該實驗在實際生活生產中的實用情況,讓學生在思考的引導下加深對于實驗的學習和理解,提高學生的實驗探究意識,促進實驗教學質量的提升。
3結合課外實踐活動,幫助學生保持興趣
有機化學是高等教育中非常重要的一門專業基礎課[1],是化學、化工、藥學[2-4]、醫學、食品[5]等眾多專業的專業基礎課,涉及的專業面和學生面都很廣。如何上好有機化學課,如何在有限的時間內提高學生的有機化學素養是有機化學教師面臨的一個重要問題。有機化學是一門博大精深的課程,涉及眾多有機化合物的性質和大量的有機反應,并且有機反應的變化非常豐富、應用及其靈活。在有限的課程時間內,如何通過學習有機化學這門課程使學生具有較好的有機化學的思維和素養,對有機化學教師而言是極具挑戰的。通過多年的有機化學教學實踐,筆者認為在有機化學課程中必須抓住主線,利用有機反應中的電子理論[6,7]把眾多復雜的有機反應進行整合,如親電加成、親電取代、親核取代、親核加成等。反復利用電子理論對這些反應進行系統的講解,使學生在本質上理解反應的為什么發生、如何發生及其反應結果。同時在課堂教學中引入相關化學史的知識提高學生的學習興趣和他們的全面素質,以及在課程中加強安全意識的教育都不容忽視。
1在有機反應中引入電子理論進行教學
在講解有機反應過程和反應活性等知識內容時,引入電子理論教學,引入較為合理的邏輯概念,有利于學生對有機反應本質的理解和反應活性之間的差別。有機電子理論是用正負電荷吸引的性質,來說明化學反應的發生方式,即發生的位置和順序,發生的難易程度。因此,它把分子中電子攜帶的電荷分布情況,也就是以電子密度作為基礎概念來思考化學反應。電子密度的大小、增量已被量子中的理論計算和物理測定所證實,并獲得化學界的承認?;瘜W家中把這種電子密度當做類推的基本概念,廣泛用于說明和理解各種化學現象。電子理論認為,分子中,電子(攜帶負電荷聚集的位置,即電子密度大的位置),容易與攜帶正電荷的試劑(親電試劑具有吸引電子的性質)發生化學反應。反之,電子密度小的位置容易與攜帶負電荷的試劑(親核試劑,具有排斥電子性質的一方)發生化學反應。利用電子理論能夠輕而易舉的解釋有機反應中的離子型反應,而我們大學有機化學的教學當中,大部分反應是離子型反應,如親電加成反應、親核取代反應、親電取代反應、親核加成反應等。當然電子理論的理解有一個過程,學生在剛開始接觸的時候很難理解電子密度的概念。在教學過程中需要逐步為學生打下一定的物理基礎,如電子-電子云-電子密度等概念,使學生能夠從微觀的角度、物理的角度去理解有機分子、有機原子,同時強化電負性、誘導效應、立體效應、共軛效應等概念,讓學生從高中學習化學的思維中轉變過來,使用一種全新的有機化學微觀思維方式來理解反應為什么發生、為什么在這個位點最容易發生、反應活性變化等現象。從而從本質上理解反應,在以后的學習和工作中能夠舉一反山,真正達到學習有機化學的目的。
2在課堂中引入化學史教學
在有機化學中有大量的人名反應,每個重要反應的發現過程都是一個傳奇,里面閃耀著人性的光輝,科學家對真理的孜孜不倦的追求。比如第一堂緒論課中講解有機化學的發展史,介紹維勒偉大的工作-尿素的人工合成,以及維勒和伯者里之間的故事,他們的書信往來-關于尿素人工合成的探討,展現了維勒治學嚴謹、堅持科學真理的品質。在講解鹵代烴這一章時,一定會介紹格式試劑,介紹法國化學家格利雅的生平,向學生介紹他突然發奮圖強,并在幾年后在科學界做出了巨大的貢獻,因此一個人無論什么時候努力都不晚。鼓勵學生,特別是高考發揮失常的學生,一定要振作,調整心態,大學不是人生的結束,而是人生的開始,只要在大學期間認真為了自己的理想,不斷努力,一定會取得很好的成績。在學習芳烴這一章節中,講解F-K反應時,引入法國化學家傅里德里和美國化學家克拉夫次之間國際合作研究以及科研工作無窮的魅力,激發學生對科學的熱愛,對真理的崇敬和追求。在講解硝基化合物這一章節時,可介紹諾貝爾的事跡,他那種無畏的追求真理的精神和崇高的人格??傊谟袡C化學各個章節中,傳插介紹有機化學史的內容有助于提高學生的綜合素質,鼓勵、激發學生對科學知識的學習熱情,對真理的追求,學習化學家們各方面的優秀品質。
3在課堂中引入安全概念
很多有機化合物性質活潑,在處理它們的時候需要特別注意。安全在有機化學課堂中非常重要。很多學生聽說有機化學具有一定的危險性,但是理解的不深刻。對于學完一門有機化學課程的學生來說,他必須建立一定的安全意識,知道它們的危險性并能夠正確的處理,這是有機化學素質的一個重要表現。因此,筆者認為有機化學教師在有機化學課程上,要不失時機地介紹化合物安全性方面的知識,使學生能夠建立安全意識,也有助于他們以后走上工作崗位之后能夠正確合理的處理一些突況。比如,在講解正丁基和叔丁基的性質不同時,可介紹兩種化合物,正丁基鋰(n-BuLi)和叔丁基鋰(t-BuLi),介紹它們的性質差別,正丁基鋰很活潑,不能接觸空氣,需要惰性氣體保存,在使用的時候也有特殊的要求;但是叔丁基鋰更加活潑,它遇到空氣直接燃燒,處理時要非常小心。在講解醇時,醇能夠與金屬鈉發生反應生成氫氣,反應溫和,但金屬鈉與水的反應非常劇烈,因此可以提問,如果實驗室當中有過量的金屬鈉需要處理,我們該怎么辦?可以用水處理嗎?可以倒入垃圾桶嗎?該怎么辦呢?最后給出合理的方案,可以在空曠的水泥地上,讓金屬鈉與過量乙醇發生反應,反應溫和。大多數有機化合物容易燃燒,易燃易爆,因此要避免火源,在學生的頭腦中不斷的灌輸這樣的理念。
4板書與計算機教學相結合
使用計算機(ppt)進行教學的時候,信息量大,對教師來說比較方便,但是也存在一定弊端。比如反應方程式放的太快,并不適合有機反應方程的學習,以及有機化學機理的講解,反應過程的講解。在我們有機化學教學實踐中發現對反應過程、反應機理的講解還是使用傳統的板書教學較為合適,板書教學靈活,細致,可以把教師需要講解給學生的每一個細節步驟都表現出來,板書的過程就是教師教學的思路過程,速度相對緩慢,學生通過看教師板書,記筆記等方式跟上老師的思路和教師步驟,相對而言更容易掌握復雜的化學過程和反應機理,教學效果較好。
5結束語
在有機化學課程上,通過這樣的課程設計和教學方法改革,學生通過理解而不是死記硬背掌握眾多的有機反應,從本質上理解反應,從而在以后的學習工作中能夠舉一反三,達到真正學習的目的。同時化學史有助于提高學生的學習興趣,并從化學家們的身上學到更多寶貴的品質,引導他們去閱讀更多化學家的傳記,拓展學習內容,提高綜合素質。安全意識教育在有機化學中非常重要,在有機化學課程中不可忽視。
參考文獻
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有機化學是高中化學教學中的重點,也是難點.有機化學內容基本占據高中化學教材總體內容的四分之一.在有機化學教學中,教師應優化教學方法,提高教學效率.
一、目前有機化學教學中存在的問題
1.教師的教學方法不豐富.有些教師認為,所謂教學,便是將知識點教授給學生,而忽略了學生學習過程中個人的情感.在教學中,有些教師往往將學生當作學習的機器,將知識點灌輸給學生,使學生逐漸喪失學習興趣;有些教師忽略了學生學習的主動性,強行將課程內容呆板抽象地教授給學生,學生不僅難以接受,還會產生厭學心理.
2.學生承受較大壓力.有機化學知識較為抽象、復雜,有些學生難以在短時間內理解,在學習過程中便會產生焦躁情緒.同時,高考壓力令學生緊張,學習效率有所降低.另外,有些教師依舊按照傳統的教學方式開展教學,使學生承受較大壓力,在學習過程中產生煩躁心理,學習效果不理想.
二、優化有機化學教學方法
1.利用多媒體開展教學.相比無機化學,有機化學的學習難度更大.有機化學的學習內容中涉及有機物的物質結構,部分物質結構屬于三維結構.這就需要學生具備一定的空間立體思維以及想象力.實際上,有些學生并不具備這一能力.此外,有機化學的學習內容,存在復雜的反應機理以及反應方程式.這些有機化學知識都需要學生花費較多時間與精力進行理解、消化.然而,有些教師受教學時間的限制,只能通過口述進行講解,導致學生無法完全理解化學知識.利用多媒體開展教學,能夠為學生直觀形象地展示有機物的物質結構,還能夠為學生展示化學反應機理以及反應過程,加深學生對知識點的印象.例如,在講解化合物成鍵過程中,教師可以利用多媒體向學生演示碳、氫、氧以及氮等化學元素通過怎樣的連接方式形成有機化合物.教師可于課前制作一段多媒體視頻,利用帶有四個孔的紅球表示碳原子,帶有三個孔的綠球表示氮原子,帶有兩個孔的藍球表示氧原子,帶有一個孔的白球表示氫原子,細長的圓柱狀物體表示鍵.然后向學生講解氧原子、氮原子、氫原子以及碳原子分別可以連接鍵的數量,利用視頻中圓柱與球體之間的連接,向學生演示有機物的成鍵原理.以甲烷為例,教師借助多媒體演示,向表示碳原子的紅球上插入四根圓柱體,之后將四個白球連在圓柱之上,此時便形成了四個碳―氫鍵,進而形成甲烷的分子.同理,教師可以演示乙烷、甲醇等有機物.這樣,學生直觀地觀看了有機物的成鍵過程,對該部分知識點的理解自然加深.多媒體技術的運用,還能夠激發學生的學習興趣,提高學生的學習效率.
2.開展探究式學習.有機化學學習內容復雜多樣,學生無法依靠單純地背誦與記憶理解有機化學內容.在學習有機化學時,學生需深入了解有機物結構、有機物反應機理以及官能團的性質.因此,除了背誦知識點外,還需學生主動思考.在傳統的教學方式下,學生被動接受知識,無法形成自身思考.為此,教師要引導學生進行探究學習,使學生在學習過程中處于思考狀態,并積極參與課堂學習活動.教師可以適時在課堂中進行實驗,引導學生對實驗過程進行思考,借助對有機物反應以及性質的研究,從有機物結構方面認識知識點.這樣,能夠培養學生獨立思考的能力,也能夠提高學生解決問題的能力.例如,在講“酸與醇的酯化反應”時,有些教師往往單純地向學生講授教材中的知識點,指出酸與醇在反應過程中將一個水分子脫出,形成了酯.而水是由酸供應了一個羥基,醇供應了一個氧,兩者相結合而成.這樣教學,學生難免產生疑問,為什么不是由酸供應氫,而由醇供應羥基?教師如果不為學生解答,學生的知識體系就會存在漏洞.為此,教師在教學過程中可以向學生提出問題:能否由酸供應氫,而由醇供應羥基?引導學生進行探究,要求學生提出驗證方式.學生通過探索得出答案,不僅可以解答自身的疑問,也能加深對該部分知識點的理解,有助于培養自己的科學精神.
1 eChem的主要功能
eChem軟件的主要有三個功能: Construct(構建)、Visualize(觀察)和Analyze(分析)。Construct(構建)即可以方便自主地在工作區創建有機分子結構,軟件自動形成三維的分子空間結構(默認是球棒模型),通過移動鼠標,就可以從不同角度觀察這些空間結構(見圖1)。此時如果點擊Visualize(觀察)菜單,軟件底部的下拉列表就可以方便地對于所構建的分子模擬出球棒模型(Ball and Stick)、鍵線式(Wirefram)和比例模型(Space Fill),非常直觀(見圖2)。當按住鼠標的左鍵,就可以自由地全方位旋轉窗口中的三維分子模型,觀察到分子的三維空間和各個原子排列狀況。當選擇Analyze(分析)模塊,軟件會提示“Do you want to analyze just some of your molecules,or all of them at once?”(是否立即分析全部或部分分子?)這其中有兩個選項,一個是部分分子(Some molecules),如果選擇了就可以選擇特定的分子進行性質比對;如果選擇了所有分子(All molecules),則會把所有已經創建的分子進行比對;比對的內容是這些分子的參數,如熔點、沸點、分子量、原子數目、碳原子數量、偶極距、表面積等,便于分析了解構建分子的物理性質以及分子組成狀況(見圖3)。在操作中可以通過Choose Property(性質選擇)項一個一個地列表出來,如果所選擇的數據沒有,就顯示Unknown(未知)。
圖1 eChem的構建(Construct)界面
總之,eChem軟件簡潔、小巧、實用,由于該軟件是共享版的,不需要授權(License),可以免費共享給同學們課后自習和復習之用,也方便同學們自己來研究探討分子的立體結構,提升學習興趣。
2 eChem在有機化學教學中的應用
筆者在教學中通過軟件非常方便地顯示三維立體圖形的特點為學生講解和演示了有機分子的空間結構,取得了不錯的效果;同時,還可以利用該軟件進行有機分子的物理性質和立體化學的分析與講解。
圖2 eChem的觀察(Visualize)界面
圖3 eChem的分析(Analyze)界面
2.1 性質列表比較
有機化學結構復雜,性質有一定的差異,通過合適的分析(Analyze)列表對照,可以很好地比較各種有機物的物理性質(如:沸點、熔點等),如圖4(右)就分別列舉了乙烷、乙烯和乙炔的熔點、沸點等物理參數進行對照比較,便于講述烷烯炔的物理性質差異;而圖4(左)則列舉了丙烷和乙醇的沸點差異,從而引入氫鍵對沸點的影響的講述。這樣增強了學習者的視覺刺激,幫助學習者對知識點的記憶。
圖4 (左)丙烷、乙醇性質列表;(右)乙烷、乙烯、乙炔性質列表
2.2 立體化學的空間展示
有機化學的空間展示和立體異構一直是一個教學難點,通過eChem軟件,可以幫助教師展示分子的三維空間,更方便地為學生分析分子的空間結構差異。
我院許多學生是文科生,對于空間想像能力不是很強,在講述烯烴的“順反異構”時(如圖5所示的1-溴-1-丙烯的一對順反異構體),學生會產生疑惑:氫原子和溴原子為什么不能通過雙鍵碳原子的旋轉交換位置?不理解含有雙鍵的分子中會出現順反異構體?筆者運用多媒體教學,應用eChem軟件的立體三維圖形,顯示了氫原子和溴原子的位置是不可交換的,很好地展示了有機分子的空間結構,幫助學生很好理解了兩個分子的空間結構的不同性和差異性,成功解釋了順反異構體的存在。
同樣,在講述對映異構的時候,可以利用eChem軟件顯示對映體之間的三維立體結構上的區別,通過把R-對映體和S-對映體的對照,并旋轉對映體可以清楚的演示出兩個對映體之間是無法完全重疊的,以及它們之間的鏡像關系(見圖6右),從而幫助學生從立體空間角度更好地理解了對映異構的概念,也方便了教師的講解。
圖5 1-溴丙烯的順反異構體
圖6 (左) 1-溴丙烯的三維球棒模型;(右)R-對映體和S-對映體的對映關系
eChem計算機分子建模軟件使得我們能夠借助計算機的多媒體教學系統,方便有效地構建分子模型及其三維空間,使教師更加簡便地為學生演示分子空間的立體結構以及各種常見的性質,幫助學生更好地理解碳原子的雜化和化學鍵和有機分子比較真實的立體空間模型,提升了空間想象能力,同時也令學生加深了對微觀世界的認識,而空間想象能力的培養對于學好有機化學是非常重要的。當然eChem也有一些不足之處,譬如軟件自帶數據庫里的資源(如分子的分子量、熔點等)過少等,但是,eChem依然是一款有機分子三維空間展示的好軟件,是學生學習和教師教授有機化學的好幫手。
一、做好化學實驗,實施有效教學
學生對化學科目的興趣直接影響到他們的學習效率。作為一種無形的學習動力,教師應該把提高學生學習化學的興趣作為化學有效教學的一個重要途徑。托爾斯泰曾經說過:“成功的教學,所需的不是強制,而是激發學生學習的興趣?!弊鳛榻處?,我們應想方設法將興趣教學滲透到化學教學中去,讓學生既感受到學習的動力又享受學習的快樂。從而實現有效教學,高效課堂。在課堂中,教師充滿激情地用生動、形象、幽默的語言進行教學,可點燃學生的興奮點,使學生對化學知識產生興趣,增強學習的內在驅動力,可有效提高課堂效率。例如,在對取代反應、加成反應的概念進行講解時可用“一上一下,有進有出”“只進不出”這樣一些詞語形象地描述取代反應的特點。這種形象的、富有感染力的語言使得原本枯燥的教學過程變得生動有趣,使得難以理解的概念變得淺顯易懂,在活躍課堂氣氛的同時又使學生對知識產生濃厚的興趣,加深了對有機化學概念、規律的理解。
化學是一門以實驗為基礎的學科。合理的實驗教學不僅能激發學生學習的積極性,還能培養和鍛煉其思考問題、分析問題和解決問題的能力。對于簡單易做的實驗在條件許可的情況下,教師應讓學生親自去做(如乙醇、苯等有機物的性質等實驗),也可由教師課堂演示;對于較復雜的實驗,教師可通過視頻呈現(如甲烷的取代反應等實驗)。在有機化學教學中的探究性實驗有助于學生更好地掌握物質的性質,教師可以根據教學內容的性質和教學目標的需求設計合理的探究性實驗來組織課堂教學(如可讓學生進行苯酚與濃溴水的實驗,看到濃溴水褪色且有白色沉淀現象產生再引出問題:苯酚與濃溴水發生的是加成反應還是取代反應,如何設計實驗加以證明?最后通過實驗得出結論:酚羥基對苯環的影響使苯環上的氫原子變得更活潑,易被溴取代)。
二、運用現代技術,促進有效教學
傳統化學教學中,由于知識點較多且零散、板書多、容量少、課時拖延,使得課堂教學死氣沉沉、缺乏活力,導致效率低下。如今,多媒體教學輔助技術的快速發展使得枯燥乏味的講課轉變為將圖片、文字、聲音等有機組合在一起的授課過程?;瘜W課堂從靜態變為了動態,從抽象變 為了具體,更生動、更形象、更直觀地從不同方面對學生進行了感官刺激,激發了學生的學習興趣。同時又在潛移默化中讓學生學習到了新的知識,使有機化學知識中一些難以理解的反應機理變得直觀易懂。此外,多媒體技術在有機物空間構型、原子的共平面等問題中的用處很多,例如CH1空間構型為正四面體結構,僅從書本、圖片、模型中很多同學不一定能看出來,但利用多媒體動畫將空間結構中的幾個原子連起來,學生一下子就明白了。
分子結構模型在有機化學知識的學習中也有著重要的作用,可以培養學生的空間想象能力。有些立體感很強的有機結構可利用球棍模型幫助學生了解分子的立體結構和原子的相對位置;在同分異構體教學中也可利用模型讓學生親手操作,了解書寫同分異構體的一般規律。這種看得到摸得著的直觀的教學手段更能激發學生的學習興趣,提升學習效率。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)15-0231-02
在當前的教學改革中,有機化學是化學和化工及相關專業重要的一門專業基礎課,在我?;瘜W、應化、化工、材料、能源、環境、生物和建工等相關專業都開設了這門課程。有機化學內容繁多,知識點多,有很強的理論性、系統性和應用性,對于大部分本科生來說,特別是課程只開一學期的工科學生而言,要掌握課本中的知識點,并對重點和難點內容做到基本了解有一定的難度。如何提高學生對有機化學的興趣和學習能力是我們目前教學方面遇到的一大挑戰。筆者根據多年的工科有機化學的教學實踐,提出幾點教學反思。
一、根據專業特點,選擇合理教材
在最近幾年,有機化學的科學研究有了很大的發展,出現了很多新的研究成果,一些舊的理論知識的修正和完善在教材內容中得到了更新,所以不同專業對教材內容的更新、廣度和章節安排上有所差異。對工科專業的有機化學,我校選用高等教育出版社出版高鴻賓主編第四版的《有機化學》,此書為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。此教材以脂肪族、芳香族、雜原子特征官能團化合物、雜環化合物、糖化學、氨基酸、蛋白質和核酸為主線進行編寫。同時,每個章節中又分別從化合物的結構、命名、特性和化學性質及制法進行闡述。本書將難點進行了分散,有機反應結合實際應用,使學生對有機化學課程的學習更加直觀,更加容易,并逐層深入理解。
二、了解課程特點,熟悉教學大綱
要把一門課程教好,需要花費很多的時間和心思。作為一名任課教師,最基本的要求就是要熟悉課程的教學大綱,清楚教材的知識點,哪些是難點,哪些是重點,哪些內容需要學生自學,這樣才能把教學前的準備工作做好。有機化學中的每一類化合物都固有的幾部分內容是結構、命名、物理性質、化學性質和制法。另外,對于工科有機化學,還需要任課教師了解當今化工領域一些化工產品的生產過程,結合化工行業特點進行專門的資料補充,這樣在給工科專業的學生進行講述時,讓學生掌握書本知識的同時,還能夠讓學生更多地運用書本知識去了解化工產品在生產設計中的一些問題,更好地理解有機化學的基礎知識在化工行業中的作用。
三、改進教學方法,提高學生的學習興趣
工科有機化學課程教授的對象一般是大學二年級的學生,根據近幾年的教學發現,現在高中化學講授的有機化學內容非常少,而當學生從中學進入大學后,在講解有機反應機理時,大部分學生會感覺不適應,另外,機理本身設計到電子雜化、躍遷、空軌道、誘導效應和極化等純理論知識,更增添了枯燥和抽象程度,這樣會使學生冒出這種想法:反應就是幾個物質混合在一起生成新物質,為什么要學習反應機理,這些機理在現實中有啥用?如果上課教師再死板,照本宣科,學生就會出現對這門課厭學。如何在有機化學教學中增加趣味,提高學生的興趣,使枯燥的有機反應、反應機理和性質吸引學生的眼球或活躍他們的思維呢?通過多年的課堂教學實踐,筆者對教學方法進行了幾點改進,這樣可以取得較好的教學效果。
1.引入電影、新聞、科普進入課堂。在枯燥的課題中加入一些調味劑,課堂的氣氛會活躍起來,同時也會提高學生的注意力。例如,講授“烴類”章節時,可以引入石油的煉制工藝;“醇酚醚”章節,可以從釀酒工藝出發;“醛酮醌”時,可以通過科普知識――為什么有的人愛被蚊蟲叮咬;“SN1”和“SN2”反應機理,可以用電影《證人》或婚姻法來作為比喻講解;等等。只要能將枯燥的反應變得有趣、生動,增加學生的學習興趣,凡是生活中可用的素材均可用來嘗試。
2.作業考察,課后反思。結束完一章的教學內容后,學生要獨立完成課后練習題,教師必須及時了解學生的作業情況,了解全班對章節中知識點的掌握情況,然后認真對章節進行反思,回憶教學中可能漏掉什么、失誤在哪里,記錄學生必須要解決的疑難和錯誤,教師必須從中間受到啟發,記錄、思考和總結問題,為后續教學更好地做準備。
3.學長的學習經驗。在剛接觸有機化學學習的時候,可邀請一些已經學過有機化學課程的學生或考上有機化學的研究生來談談自己的一些學習心得,通過了解學長是如何學習有機化學來幫助新生改進自己的學習方法,也可以引導學生進一步認識到目前化工行業中的有機化學的地位,為學生自己創造一個系統學習有機化學的規劃。
4.課堂的作用。傳統的課堂模式就是教師的“一言堂”,“填鴨式”灌輸給學生所有的信息。隨著社會信息量的飛速更新,當今創新思維已經充斥著每個角落,而大學教育的沖擊則體現的非常明顯,傳統的教學模式已經無法挖掘出創新人才,在這樣的情況下就需要改變教學模式,激發學生的學習熱情,開發學生的創造性思維,對于課堂就是一個很好的發掘空間。在課堂上,可以將化合物的實體模型演示給學生;可以將所講內容制成卡片編成脫口秀展示給學生;可以將部分章節留給學生主講;可以將難點改為專題討論;可以讓學生在課下收集下堂課講解內容的素材來展示。以多樣化的教學方式來激發學生的學習積極性,增強學生主動學習的意識。
四、黑板教學與多媒體教學的結合
隨著電子技術的飛速發展,多媒體教學有取代黑板教學的趨勢。多媒體教學可以將抽象的問題具體化。在有機化學中,利用計算機可以將抽象的電子運行軌道、電荷的進攻方式等以動畫的形式直觀生動地展示出來,多媒體教學可以讓枯燥的有機化學課堂變得趣味化。利用計算機的各種功能,可以對繁雜的內容給出動態解釋,同時配上聲音,讓學生感覺這個課堂“活”了起來。但是,黑板在教學中的重要地位是無法取代的。黑板教學作為傳統的教學模式,具有很多多媒體教學無法取代的地方。在一些具體反應上或機理解釋中,教師可以通過板書讓學生的思維跟上教師講解的節奏。例如通過教師在黑板上邊書寫邊講解,能夠讓學生更好地理解反應的引發、進行和終止的過程。所以,對于有機化學課時較少的工科學生來說,要很好地讓學生掌握有機化學的知識點,就應該板書和多媒體有效結合,讓學生在學習中張弛有度,節奏理解。
總之,在素質教育的背景下,課堂教學是傳授知識的重要途徑。有機化學作為重要的專業基礎課,要抓好授課環節,改進教學模式和方式,注重課堂內容與實際相結合,幫助學生逐步深入認識、理解和掌握有機知識點。在教學中,教師要不斷探索,努力研究,運用新的教學模式激發學生的學習興趣,培養學生的自學能力,提高學生分析、解決問題的能力,促進教學質量,實現教學目的。
參考文獻:
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從古至今,無論學習什么,都應該學會探索和總結。而在中學學習中,不管是普通化學還是有機化學,安排教學時間相對比其他學科都晚一些。新鮮的事物特別能引起人的興趣,對待新的改革課程,在教學中應利用這種優勢來引發學生的積極性,從而使學生主動探討這門學科。
一、推陳出新
照搬教材的教學方法已經被淘汰,教師的教學方法雖然是來自教科書,但是也應鉆研新教學方法,提出學習新招式。對于新課程教學,大家都是摸著石頭過河,當應用在實際教學課程中時,才能發現問題,完善新教學方法。
新課程改革的有機化學,相對未課改之前的課程,難度系數相應增大,對教學要求也對應提高。雖然新課程相對難度增大,但是由于系統性也相對增強。教師教學也能系統化,但也不能對學生要求過高。應讓循序漸進代替教學中的一蹴而就,積累新的教學經驗,通過師生之間的共同學習,取得共同進步。對于新課程,大家都不熟悉,各個教師的理解也各不相同,教師的教學行為直接影響學生的學習。而今的教學不是讓學生適應老師,而是讓師生相互適應,這樣的方式才能讓學生容易接受,在學習知識時更輕松。教學應以鼓勵為主,要化被動為主動。教師不是單純給予學生知識,而是引導學生主動吸取知識。無論課內還是課外,可以設立些提建議環節,爭取讓每位學生都滿意教學,增強學生學習積極性。
二、把學科當成興趣
讓學生對學科產生興趣來主動學習,是每個學科教學成果的最好體現。應該把學習當成興趣而不是當成任務。而引導學生產生興趣就是教師需要努力探討的難題。培養興趣的產生,有多種方式,其中最常用的方式是進行生動有趣的實驗。實驗課時的增加也說明了應該培養學生產生學習興趣。教學時興趣小組的設立就是一種較好的培養興趣方式。興趣小組活動講究主動性和實操性,不僅給予學生新的課程體驗,還能讓學生更深體會化學的具體性。興趣不是一兩天就能養成的,需要教師在教學中堅持。在各種教學活動中,應適當增加活動的競爭性,有競爭才有動力。但是競爭不等同于增加學生學習壓力,這就需要教師把握教學的深度,盡可能讓學習輕松化。無論以何種方式培養學生興趣,都應注重學生的主觀思考能力,讓學生樂于學習來提高學習效率。
三、實操性培養
實操性,就是實際操作能力。學生的培養不僅指的是學習能力培養,更重要的是綜合素質的培養。有機化學這門課,作為一門科學,相對比其他學科都更為抽象,只有實驗課才能化抽象為具體,才能發展學生的動手創新能力。新課程本就吸引學生學習,但是一旦深入學習,這門學科就更為抽象,最終有可能使興趣都喪失。教學實驗課的增加就不失為一個很好的培養學生興趣的方法。實驗中一些有趣的化學反應,更能吸引學生探討學習。由于化學實驗的一些危險性,在教學實驗課程,教師應提醒學生保護自己,在安全前提下進行動手操作。只有通過實驗操作才能理論聯系實際,對理論知識有更深刻的記憶。科學素質的提高依靠實驗摸索。面對一板一眼的教材,實驗教學更能引人入勝,培養綜合素質強的學生。
實際操作能力也不僅體現在實驗課當中。在課堂上,教師應提供化學有機模型。對于有機物模型如何組合拆分、轉變,應讓學生自己動手。通過自己的制作和組裝,了解有機模型,深刻認知,還能激發學生興趣,使教學活動更吸引人。
四、實施多媒體教學
現今多媒體越來越盛行,采用多媒體教學,有助于學生對化學結構由抽象到具體化,促使學生創造性思維。多媒體教學,有助于放映有機模型,使理論知識不僅在文字描述,還能在影象中表現,具體化了理論知識。在備課、教學中,利用多媒體方式,更方便表現知識網絡化和清晰化,使教學系統化。課后,還可以給學生打印課件上的知識點,使學生方便復習,更容易掌握知識。由于多媒體教學的方便性,課上教學不用花時間排版,因此課堂時間能得到充分利用,教學效率相應也能提高。
雖然多媒體教學比較生動,但是也不能讓其完全代替課堂教學。相對教師的板書,PPT呈現死板。在學生學習放映當中,遇到知識難點,教師也應書寫板書,聯系PPT做更詳細的講解。教師教學是利用多媒體,而不是依靠多媒體。電子多媒體教學的盛行,在教師的合理利用下,優化PPT教學,才能提高課堂效率。
五、總結性學習
教學都是由簡入深,學習不能撿了芝麻,丟了西瓜。很多學生都是學了后面忘記前面,甚至于消極學習,這就需要學習者學會總結歸納,串聯記憶。有機化學中有機物有相似特點,課堂應緊跟教學思路,在課外應懂得總結歸納,自行整理筆記,形成系統化,通過自己的方式整理才能形成深刻記憶。
化學內容本就抽象,加之化學思想的豐富性,使得化學這門課難以掌握?;瘜W作為理科,又跟其他理科科目不一樣?;瘜W知識點多,需要記憶的也多。由于化學思想豐富,跳躍性大,就單純的背誦,并不能把化學學好。有機化學知識點多,而且零散,增加了學生學習的難度。利用多媒體教學,有利于使化學知識網絡化,教師應通過PPT引導學生總結、整理。多以學生的角度考慮教學,讓學生總結性地學習才能掌握知識。
總而言之,無論有機化學教學策略是新是舊,最終的目的都是培養綜合素質強的人才。課改在不斷實行,傳統的教學方式已經逐漸被淘汰。新的教學方法不斷顯現,如何使教學順利有效進行是一個永恒的難題。教學策略應該推陳出新,不斷完善來解決這個教學難題。教學是一個不斷積累、不斷改革的過程。只有在教學實踐中不斷地總結反思,因材施教,才能優化教學活動。
信息技術與課程的整合就是通過課程把信息技術與學科教學有機地結合起來,從根本上改變傳統教與學的概念以及相應的學習目標、方法和評價手段。而這種整合對學科教學來說也是必要的。隨著教學要求的進一步提高,教學目標的不斷提升和深化,信息技術進入學科課堂教學已是必然。
對化學學科教學來說,合理適當地運用信息技術不僅能夠大幅度提高學生的學習興趣,更重要的是能夠將學科知識呈現得更加直觀、形象,甚至能將一部分傳統教學手段無法呈現的內容以精彩的形式展示出來,使得學生容易理解接受,大大增強了教學效果。對有機化學課程教學來說,筆者認為主要表現為以下幾個方面。
直觀地展示有機物結構
有機物分子的空間結構比較復雜,也很抽象,如果學生對有機物的空間結構缺乏想象力,那么僅憑教師的講解,是很難想象出有機化合物的空間結構的。比較簡單的有機物如甲烷、乙烯、乙炔、苯等小分子可以借助模型來展示其結構。但是那些結構復雜的有機物就不適合于使用模型了,當有機物中原子個數較多、連接方式較復雜時,模型難以真實再現其空間結構。并且有的模型制作較困難,如多元醇、醛類、羧酸、氨基酸、鹵代烴等原子種類和個數較多的分子模型,在保存、使用過程中都會受到一定程度的限制。
若是利用信息技術中的三維圖形功能,則可以輕易解決化學模型的不足。在教學中可以借助一些優秀的軟件來達到應有的效果,如Flash,在繪制化學分子結構模型時可以將二維平面結構轉化為三維立體結構。例如,鹵代烴分子、葡萄糖分子的球棍模型和比例模型,可制作出任意旋轉的三維分子結構,從不同角度清楚觀察有機物三維立體結構的外觀,并將結構中的不同原子賦予其不同的顏色,這樣不僅將有機物的結構直觀地呈現在學生面前,還給學生以美的享受,枯燥的分子立即變得活靈活現,能大大激發學生的學習興趣。這些是傳統的教學手段所無法達到的。
形象地演示有機反應原理
學生在學習有機化學時,感受最深刻的就是有機化學反應方程式難書寫、有機反應歷程過于復雜抽象。大多數有機化學反應歷程都涉及原子的斷鍵及重新成鍵的過程,如碳碳雙鍵的斷鍵加成反應,苯的加成反應和取代反應,乙醇的消去反應和氧化反應,乙醛的氧化反應和還原反應,乙酸的酯化反應,酯和油脂的水解反應,葡萄糖的各種反應,其中都有比較復雜的斷鍵成鍵過程,比較抽象,要將其變化過程表述清楚需要教師做大量的講解和板書。
若運用信息技術將這些過程制作成動畫,向學生展示其微觀演變過程,通過形象化的手段進行直觀性模擬展現,學生會真實地“看到”原子的變化過程,利于學生更清晰地掌握反應機理。此外,加成、加聚、消去、酯化、水解、催化氧化等典型有機反應類型,做成動畫演示其反應機理,讓學生直觀看到反應時物質內部所發生的變化,從而更好掌握典型有機反應的原理,而且可以節省大量的板書設計。
例如,乙烯發生加聚反應生成聚乙烯。這個過程應用了乙烯的加成反應原理,但是要想把生成聚乙烯的過程完整地展現給學生,在有限的黑板板面上是不容易的。此時我們可以借助信息技術,制作一個關于加聚反應的動畫視頻。若干個乙烯分子一字排開,動畫演示每一個乙烯分子的斷鍵過程,慢慢地過渡到斷開的化學鍵重新結合成新的化學鍵,這樣,多個乙烯分子最后相互之間“手拉手”,形成了一條長長的直鏈——聚乙烯。由聚乙烯的結構進一步分析其結構特點,得出聚乙烯的結構簡式,從而順利書寫其化學方程式。這段動畫的播放,比起教師的板書和講解效果要好得多。
生動地模擬有機物性質實驗
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,以實驗促教學是提高化學教學質量的關鍵。課堂演示實驗是化學課堂教學中最常用的教學輔助手段,所以演示實驗的成功與否對課堂教學質量有著至關重要的影響。但是,很多實驗因為各種條件的限制往往達不到理想效果。譬如,有些演示實驗,教師只能在講臺上演示,這就導致只有前面幾排的學生才看得清楚實驗現象,后面很多學生都看不清楚,這樣的演示實驗就不能很好地發揮其應有的作用;而且現在教材中的某些演示實驗,由于種種原因存在一定的缺陷,如現象不明顯、不安全、藥品用量大、污染嚴重、操作復雜費時等。教材上有些實驗的可操作性差,實驗中產生一些有毒氣體,而目前大多數學校班級不具備通風的條件。例如,制取乙炔的實驗中因副反應產生的H2S、PH3等氣體,制乙烯時副反應產生的SO2氣體,溴苯的制取試驗中會發出的液溴和苯的蒸氣,這些有毒物質都會直接影響學生的身體健康和課堂教學。
而利用多媒體可展示課堂演示實驗無法演示的有毒的、微觀的、極慢的或極快的化學過程。例如,有機化學中甲烷與氧氣的爆炸性實驗,演示起來具有一定危險性。若這些爆炸性實驗做成動畫,配上爆炸響聲進行模擬播放,既可以避免在實驗過程中可能造成的危險,確保了師生的安全,又因為有視頻和音頻的呈現,生動活潑、惟妙惟肖,教學效果極好,很大程度地調動了學生的學習興趣和積極性。
當然,多媒體實驗是對課堂演示實驗的一種補充。信息技術的應用不能完全代替化學實驗操作,只能作為化學實驗的補充和延伸。因為通過化學實驗可以來培養學生的動手能力、觀察能力、分析問題和解決問題的能力,即使是失敗的實驗,也可以從中學到不少相關的知識。
如何在有機化學課堂中對信息技術進行整合,使之最大程度地發揮優勢,是每一位化學教師需要認真思考的問題。在教學中只有深入研究和實踐如何充分而恰當地設計、開發、運用信息技術,使之與其他手段有機結合,優化課堂教學,力求最大限度地提高效率,才能體現出信息技術輔助教學的真正價值。
總之,信息技術與有機化學教學的整合,不僅僅是一種教學方法的更新,更重要的是把信息資源引入化學教學活動中,合理、機動地運用信息技術的輔助功能,給學生提供視覺和聽覺感受,有效地培養學生自主學習、主動發展的意識和能力,把學習空間還給學生,充分挖掘學生的創造潛能和對信息的獲取、分析、加工、創新、應用能力。
信息技術與學科課程整合不是一朝一夕能完成的,但只要持之以恒,大膽把信息技術當成工具用于教學中,一定能取得不錯的教學效果。
參考文獻:
關鍵詞 新課程改革;有機化學;探究式教學;理解性對話教學
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2015)03-0028-02
新課程要求教師在教學中改變過于注重知識傳授傾向,而更加強調培養學生積極主動的學習態度,在這個過程中,使學生的基本技能和基礎知識得到積累,同時培養學生學會學習并形成正確的價值觀。反映在高中有機化學具體教學中,教師可以從以下這些方面來落實新課程的三個維度的目標要求:可以進行與課程內容相應的理解性對話教學,培養學生的探究和合作精神,引導學生進行有深度的反思。
一、進行與課程內容相應的理解性對話教學
教學過程是學生、課本、教師之間的理解與對話過程,教師與學生間的對話應該在學生對教學內容有相應的興趣,并對該內容的鋪墊知識有所理解的基礎上來進行,反映在有機化學的教學過程中,教師應該做到以下幾個方面:
1.注重知識的銜接和過渡。高中有機化學內容分為兩個部分:必修2和選修5。知識內容章節上的銜接和過渡直接決定著學生對知識內容的興趣和對待所學內容的預判,這對未知的知識內容是重要的指引。如在選修5中醇的化學性質與醛的化學性質有共同的交集部分,醇通過催化氧化反應可以生成醛,通過斷鍵的規律可知:是-OH中的氫與-OH相連碳上的氫原子斷鍵后生成碳氧雙鍵。同時,醛的加成反應則是通過碳氧雙鍵的斷裂后與H2發生加成反應,這部分內容就可以在由醇過渡到醛這部分內容中作為學生學習醛的結構的基礎,而醛的催化加氫也可以以這部分內容為可聯系的知識點對學生加以引導。對于知識點跨度較大的課本間的銜接和過渡則可以在新課開始之前進行簡要地復習和回顧,做到了知識點的銜接和過渡,學生就有了在教學中進行對話的基礎。
2.注重對話教學的方向性。對話教學的目的之一是關注對話過程中學生的即時性體認,即有所感悟,因此,在課堂的對話過程中,教師要構建情境、留有時間與學生自我評價,同時,結合所要學習的內容引導學生對未知知識進行理解。在這個過程中,教師也應該進行自我評價,并即時對對話方法和內容進行相應的修正。將學習中的問題通過“對話溝通”產生對知識的感悟,并將這個感悟進行強化,進而形成自己的知識,從而達到將即時性體認轉化為固有認知的目的。
二、培養學生的探究和合作精神
新課程改革重視學習方式的轉變,合作和探究成為課堂教學的常態,但合作和探究不是孤立的學習模式,合作和探究是對新課程要求學習方式的不同側面的描述而已,在有機化學的學習中,探究和合作體現得尤為突出。
1.探究方式的多元化。在有機化學的教學中,探究方式可以多元化,例如,可以以實驗的方式,也可以用推理的方式,還可以用歸納的方式等。如:選修5在講解苯酚弱酸性的實驗中,我們可以進行實驗和推理探究,首先引導學生觀察苯酚的結構簡式,學生會利用已有的知識發現其結構簡式中存在羥基。由于學生學習過乙醇與單質鈉反應,因此可就此進行實驗和推理探究:苯酚與鈉反應和乙醇與鈉有相似之處(均產生氣體),通過實驗驗證均為氫氣。苯酚與鈉反應比乙醇與鈉反應劇烈證明苯酚中的羥基氫較乙醇中的羥基氫活潑。其次,可以通過課本中的實驗進行探究苯酚與堿的反應以及苯酚鈉與鹽酸的反應,通過這兩個實驗進行推理:苯酚可以和強堿(NaOH)反應說明苯酚具有酸性,引導學生分析是否可以證明苯酚有弱酸性呢?通過苯酚鈉與鹽酸的反應可以說明酸性—鹽酸酸性強于苯酚,通過向苯酚鈉溶液中通入CO2發現溶液變渾濁說明碳酸酸性強于苯酚。通過多元化探究,學生在理解有機反應本身和有機反應間的聯系有了新的認識,同時,還培養了實際動手能力與推理分析有機物性質的能力。
2.探究中要明確分工協作。有機化學知識的探究需要明確進行分工協作,在這個過程中鍛煉學生面對任務(或問題)進行分析,進而進行分解的科學素養。教師在進行探究前就可以有針對性地進行引導,對學生出現的欠缺考慮的地方進行評價,讓學生自己發現他們在分析問題時出現的不足。通過分工協作來提高學生解決問題的效率和準確度,進而培養學生解決問題的科學素養。以乙酸乙酯的制備為例:學生可以有解決反應原理評估產率小組、實驗儀器組裝和實驗小組、對生成物進行分離提純小組,推選組長進行協同。這個過程既有同學間的分工協作,又有相互間的討論交叉,既提高了效率,又培養了學生的優勢智能。
三、引導學生進行有深度的反思
根據“反思性實踐”理論可知,反思性教學理論認為,學習這種社會行為發生的對象間不是權威關系,而是對話關系。學生是知識構建的積極參與者,是具有自覺反思的意識和反思能力的個體,該理論要求對危害教育本質的放大化工具理性進行深刻理解,這在有機化學的教學中有著重要的意義。
1.對斷鍵規律進行反思。有機物結構決定了有機物的性質,其中,如果發生了化學反應則要求有化學鍵的斷裂和形成,對斷鍵規律的理解有助于對物質性質的理解和運用。有機物斷鍵類型主要有以下幾種:C-H的斷裂、C-O的斷裂、C=O的斷裂、C-X(X表述氟、氯、溴、碘)的斷裂、C=C(CC)的斷裂、O-H的斷裂,其中有些是單獨斷裂,有些是組合式的斷裂。我們平時在課堂中可以適當引導學生進行歸納和反思,如當我們學習有機物與單質鈉的反應時,都是因O-H的斷裂而發生的,那么,當有O-H出現時,我們就可以快速地分析出其發生的反應,同時可進行定量的計算氫氣與有機物之間的量得關系。同樣,我們可以對C-O的斷裂進行歸納和反思,若C-O的斷裂時發生的是取代反應,反映到具體的例子為醇的取代反應;羧酸的取代反應。這樣,當學生養成反思的學習習慣后,有機物的性質就可以觸類旁通。
2.對物質間的轉化關系進行反思。有機物之間的相互轉化是一個難點,同時也是重點。有機合成的精髓為各有機物之間的轉化關系和對有機物結構的靈活理解,只有對物質間的轉化關系有了深刻地認識,對有機物結構有累積的認識后才能找到最優的有機合成路線。例如,鹵代烴是聯系醇和烷烴(烯烴)的重要物質,通過鹵代烴可以實現合成醇、烯烴、炔烴,通過烯烴、炔烴、烷烴、醇可以實現合成鹵代烴的目的。此外,對醇、醛、酸、酯的轉化關系進行反思學生可以發現醛為醇與酸之間的中間物,醛與醇可相互進行轉化,但醛與酸是單一轉化,醇與酸可合成酯。對物質間轉化關系有了充分的認識后,我們需要對有機物成鏈或成環進行反思——酯化反應、取代反應可成環,水解或取代反應可開環。有了對物質間轉化關系的反思,學生在有機合成中就有更多的選擇路線,就能充分理解各步驟的含義。
有機化學與日常生產生活息息相關,學生有學習的興趣基礎,如何在課堂中真正落實新課程要求,培養學生有機化學素養的關鍵還在于教師教學方法的轉變。在有機化學教學中進行理解性對話教學、培養學生的探究和合作精神、引導學生進行有深度地反思,對提高學生有機化學素養有積極意義。
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