摘 要: 知識源于社會而又造福于社會,針對如今有機化學教學中知識與社會價值脫節(jié)的傳統(tǒng)教學思想以及不注重學生素質(zhì)的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高等諸多問題,結(jié)合自己的實踐教學經(jīng)驗,提出了“讓知識走進社會”這樣的改進教學思想和理念。具體方案包括通過探究有機反應細節(jié)和工業(yè)應用,深刻理解反應的實質(zhì),強化對知識的吸收以及通過聯(lián)系有機化合物以及下游產(chǎn)品的社會應用價值來培養(yǎng)求知欲和帶動學習積極性等等。這種教學理念不但注重基礎(chǔ)理論與工業(yè)應用相結(jié)合,更加突出學生主體地位,真正做到有效提高教學效果,提升教學質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:有機化學 教學思想改進 社會應用價值 積極性
Abstract:Knowledge comes from society and benefit the society. In the organic chemistry teaching nowadays, the traditional teaching ideas such as disconnection of knowledge and social value has seriously affected cultivating students' quality and improving innovation capability, and needed to be solved.Therefore, some improved teaching ideas are put forward. The main points are as follows: 1. exploring the organic reaction details and industrial applications for deep understanding the essence of the reaction and strengthening the absorption of knowledge; 2. contacting the social application value of organic compounds and downstream products so that developing intellectual curiosity and drive the study enthusiasm. This kind of teaching concept not only pays attention to the combination of basic theory and industrial applications but also highlights the main status of students. In this way, the teaching effect and quality were enhanced effectively via reform.
Keywords: organic chemistry, teaching concept reform, social application value, study enthusiasm
中圖分類號:O62 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2016)05-0152-02
知識源于社會而又造福于社會,在眾多領(lǐng)域中,化學作為一門基礎(chǔ)性學科與社會的聯(lián)系是最多的,也是最緊密的。古代冶金、釀造、染色、煉丹術(shù)等等都潛移默化的運用著化學知識,而現(xiàn)代社會更是離不開化學的身影,尤其是有機化學。
首先從衣,食,住,行來說,色澤鮮艷的衣服需要有機染料進行處理和印染;食品中離不開防腐劑、香料、調(diào)味劑和各種添加劑等等,這些基本都是依靠有機合成方法得到的;生活中用到的貼壁紙的膠、裝修時墻上涂的乳膠漆等都是有機高分子制成的;日常生活中人們離不開的交通工具比如汽車,不僅需要汽油作為動力,而且防凍劑、潤滑劑等無一不是石油化工產(chǎn)品。此外,我們每天用到的化妝品、護膚品,還有各種藥物都離不開有機合成;每天看的LED電視也是應用到了有機發(fā)光材料的技術(shù)。由此可見,我們的社會是離不開有機化學的,有機化學工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè),有機化學與社會和生活緊密相連,對社會的進步起到了至關(guān)重要的作用。
在大學教育中,有機化學作為化學學科中涉及最為全面的領(lǐng)域,已經(jīng)廣泛滲透到生命科學、材料科學、環(huán)境科學等諸多領(lǐng)域中?,F(xiàn)代社會的多元化需求極大地促進了有機化學在理論和實驗上的迅猛發(fā)展,其內(nèi)容的不斷豐富給有機化學的教學與實踐提出了新的挑戰(zhàn)。
一、探究反應細節(jié)及工業(yè)應用,強化對知識的吸收
課堂講授是當前我國高等院校教學的基本形式。傳統(tǒng)的課堂教學主要采用教師和課本為中心的教學模式, 利用語言文字來表達和傳遞知識信息。而有機化學課程特點是有機化合物數(shù)量龐大,化學反應多, 反應條件復雜, 影響因素多, 理論難理解難記憶, 這就容易使學生感到枯燥和混亂,從而導致學習興趣下降, 影響了課堂教學效果。愛因斯坦說過“興趣是最好的老師”,所以我認為可以在課堂上通過探究有機反應細節(jié)以及聯(lián)系工業(yè)應用來激發(fā)學生對有機化學的學習興趣,也能強化學生對知識的吸收。我以大學有機化學課上一個實例詳細地闡述如何通過某個有機反應與工業(yè)的聯(lián)系來加強學生的興趣并深化他們的記憶。在芳香烴這一部分知識中,有一類很重要的化合物群體——苯及苯環(huán)衍生物[1]。苯環(huán)上的鹵代與苯環(huán)上烷基側(cè)鏈的鹵代這兩個反應的不同反應條件是一個非常重要的知識點。如圖1所示,苯環(huán)上的鹵代反應所用的催化劑一般是鐵(Fe)或者相應的鹵化鐵(FeX3),而苯環(huán)上烷基側(cè)鏈的鹵代反應條件是不允許存在鐵或鐵鹽的,烷基苯與氯在高溫或者紫外光照射下,鹵代反應發(fā)生在烷基側(cè)鏈上而不是發(fā)生在苯環(huán)上。這兩個有機反應其知識點本身是沒有難度的,看似沒有那么多的擴展之處,如果在課堂上淺嘗輒止的講授給學生,那么學生對該知識點的深化認識就遠遠不夠,甚至有些學生會認為這兩個反應除了應付考試再無他用。但是,如果授課教師能夠從催化劑細節(jié)上深入探究甚至與相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合,不但會讓學生意識到這種簡單的反應在社會生產(chǎn)中具有重要的意義,而且也能通過有趣的實例強化對知識的吸收。我以跟隨我研究生導師的一次去精細化工企業(yè)的指導經(jīng)歷風趣的描述了這兩個反應的區(qū)別:黑龍江某化工企業(yè)出口一種重要的化工中間體——對苯二甲醛,它是由對二甲苯為起始原料,首先通氯氣生成對二芐基氯,再水解生成對二芐醇,最后用稀硝酸氧化成最終產(chǎn)物對苯二甲醛。這個反應必須保證苯環(huán)上不能有鹵代的發(fā)生,否則嚴重影響產(chǎn)品出口,因此該企業(yè)購置一套石英玻璃制成的反應流水線。出口一年多之后,國外廠商突然發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品檢測不合格,而國內(nèi)的生產(chǎn)廠家覺得自己工藝沒變,不可能不合格,也找不到問題出在什么地方。最后請我的研究生導師過去參觀指導一下。我的導師觀察了幾遍生產(chǎn)流水線之后,發(fā)現(xiàn)了問題:流水線每部分石英玻璃需要連接在一起,而連接處用的是不銹鋼螺絲,其中有兩個螺絲取出來發(fā)現(xiàn)已經(jīng)快斷了,這就是體系中一直通氯氣與螺絲釘反應的緣故,發(fā)生了苯環(huán)的氯代,而這種取代產(chǎn)物嚴重的影響了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。最后的解決方案是更換聚四氟乙烯螺絲釘或者聚氯乙烯螺絲釘來代替之前的不銹鋼螺絲釘。就是這樣一個簡單的工業(yè)生產(chǎn)的實例,深刻地闡述了不同催化劑對兩個反應的重要性。而且從課堂效果來看,學生對這種工業(yè)生產(chǎn)中的實例產(chǎn)生了濃厚的興趣,愿意以后找類似這樣的實習單位參觀、磨練。而最重要的是,對比近三年的考試試題,涉及這兩種反應題的錯誤率有了明顯的下降。由此可見,在大學有機化學教學中,多多探究反應細節(jié)或者拓展其工業(yè)中應用,不但有益于提高學生對學習知識的興趣、加深對內(nèi)容的理解,同時也使得乏味的知識點變得生動了,強化了學生對知識的吸收。
圖1 在不同條件下甲苯與氯氣反應的示意圖
二、強調(diào)反應的社會應用價值,帶動有機實驗的積極性
有機化學實驗課在大學有機化學教學中占有不可或缺的地位,它與有機化學理論課之間存在著一種理論指導實踐、實踐驗證理論的這種十分重要的相互作用。而且隨著高校有機化學實驗教學改革的不斷深入,有機化學實驗教學已經(jīng)過渡到了實驗作為培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決問題和初步科研能力的重要手段[2]。盡管如此,很多高校并不重視這一點,往往忽略了有機化學實驗課的教學目的和方法,使學生在做了幾次有機實驗之后覺得實驗課枯燥,就是磨時間。久而久之,學生親自動手實驗的積極性逐漸下降,而有機實驗課設(shè)立的初衷也將顯現(xiàn)不出,對學生畢業(yè)后工作時的動手能力造成深遠影響。而想要改變這一現(xiàn)狀,首先就要改進教師的教學思想。我將以大學有機化學實驗課上的幾個實例具體說明如何通過介紹有機實驗的社會應用價值來帶動有機實驗的積極性。
大學有機化學實驗中有一個實驗是:己二酸的制備。這個實驗的原理很簡單,由環(huán)己醇出發(fā),經(jīng)高錳酸鉀氧化使得六元環(huán)開環(huán)并最終得到己二酸,并且實驗步驟也比較簡單。而恰恰是這樣原理和步驟都很簡單的實驗容易被學生忽視,使學生處于被動地位,只是按照實驗步驟做完即可,很難再學生的頭腦中形成記憶,既束縛了學生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮,又不利于學生實驗能力的培養(yǎng)[3]。因此如何在課堂上挑起學生的好奇心、培養(yǎng)學生的實驗興趣成為了重中之重。我認為這個實驗可以聯(lián)系它的下游產(chǎn)品來挖掘該實驗的社會應用價值,讓學生認識到這樣一個反應雖然原理和步驟簡單,但是能造福社會,造福人類,是值得我們深入學習和領(lǐng)會的。我是這樣介紹己二酸以及它的下游產(chǎn)品的:“合成己二酸意義深遠,它是合成尼龍-66的重要原料。尼龍66又叫聚己二酰己二胺,由己二酸和己二胺縮聚而成(如圖2),其特點是機械強度高,韌性、耐摩擦性好,還有極強的耐疲勞性和耐腐蝕性能,主要用于汽車、機械工業(yè)、電子電器、精密儀器等領(lǐng)域。從最終用途看,汽車行業(yè)消耗的尼龍66占第一位,目前幾乎已能用于汽車的所有部位,如發(fā)動機部位,電器部位和車體部位。”這樣一來,把簡單枯燥的實驗與其應用價值成功聯(lián)系起來,不但在培養(yǎng)學生興趣上事半功倍,而且也激起了一部分學生的好奇心,他們在課后打算去查閱尼龍-66的具體合成方法及其是如何作用于整個汽車領(lǐng)域的。還有一個實驗是:肉桂酸的制備。這個實驗的原理也很簡單:由苯甲醛和乙酸酐在弱堿作用下加熱即可制得。而肉桂酸的合成意義更加重要。我在講課時強調(diào)了肉桂酸的社會應用價值:“肉桂酸,又名β-苯丙烯酸。在醫(yī)藥工業(yè)中,可用于合成治療冠心病的重要藥物乳酸可心定和心痛平,及合成氯苯氨丁酸和肉桂苯哌嗪,用來制造“心可安”和其他止血藥等。在有機化工合成方面,肉桂酸可作為聚氯乙烯的熱穩(wěn)定劑,多氨基甲酸脂的交聯(lián)劑等。在美容方面,肉桂酸有抑制形成酪氨基酸酶的作用,對紫外線有一定的隔絕作用,能使褐斑變淺,甚至消失,是高級防曬霜中必不可少的成分之一?!边@樣介紹完肉桂酸的好處之后,激發(fā)了學生對肉桂酸各類用途的好奇心,最明顯的是女同學都記住了這樣一個能治療褐斑的有機化合物,使得學生們在做實驗過程中興趣十足,枯燥的實驗變得有探討之處了,深化了這些知識點在學生腦中的記憶。通過這種理論與應用相結(jié)合的教學方法,學生不僅從實驗中發(fā)現(xiàn)了樂趣,并且可以為以后的繼續(xù)深造打下很好的基礎(chǔ)[4]。
圖2 尼龍-66合成路線圖
綜上所述,探究有機化學反應細節(jié)、強調(diào)有機化學的社會應用價值是一種全新并實用的有機化學教學思想和教學理念。這種教學思想把重知識傳授、輕能力培養(yǎng)的傳統(tǒng)觀念轉(zhuǎn)變?yōu)榧戎匾曋R傳授、又重視能力培養(yǎng)、更重視素質(zhì)教育的觀念,這樣的教學思想可以激發(fā)學生的學習熱情,提高學生的綜合能力。同時,注重基礎(chǔ)理論與工業(yè)應用相結(jié)合,更加突出學生主體地位,培養(yǎng)學生的求知欲望、查閱能力和實踐能力,真正做到有效提高教學效果,提升教學質(zhì)量。
參考文獻
[1]邢其毅, 徐瑞秋, 周政. 基礎(chǔ)有機化學[M].北京: 高等教育出版社,1980.
[2]李丹,王素青,林軍,等.有機化學實驗教學中培養(yǎng)學生獨立科研創(chuàng)新能力[J].廣州化工,2012,40(17):140-142.
作者簡介:王帥,男,內(nèi)蒙古師范大學,化學與環(huán)境科學學院,講師。研究方向:有機功能材料。