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課堂講授內容的合理選擇是教學實踐中的一個重要問題。有機化學內容極其龐雜、知識點多且瑣碎,反應浩如煙海。安排教學內容時,應當略去部分過時和繁瑣的內容,及時補充當代有機化學最新的科研發現和應用成果,特別是生物、材料、環境、能源、紡織等領域的交叉發展及應用,還應適當介紹諾貝爾化學獎獲得者的標志性工作,力爭把最新信息及時傳達給學生,以激發學生創新的動力和學習的勁頭。此外,在強化基礎知識的同時,及時引入與有機化學關系密切的學科,如生命科學、材料科學、食品科學、農藥化學等的新成果、新技術、新方法,將經典有機化學理論與學科前沿發展相結合,既保證了教學內容的科學性和先進性,又使學生充分體會到自己所學知識的可用性。例如,自由基是生命過程、大氣污染等有關問題中常用的一個術語;等離子體被稱為物質的第四態,已成為一種在加工工藝和材料科學中使用的新技術;納米材料與納米合成技術等均可加入到教學內容中,當然它們所占時間很短,也許只有幾分鐘時間,而且不必每節課都涉及;但這些前沿問題一定要有,它們可以吸引學生,激發其好奇心與求知欲。同時將綠色化學滲透到教學中,增強學生環保意識。
2改革教學方法,加強學生知識、素質和能力的培養
改變單一的教學模式,促進教學方法的更新,培養創新能力。有機化學教學,不是要學生死記硬背諸多有機物質的結構、性質、用途和制備方法,而是要讓學生掌握研究問題的方法和思維規律,培養學生敏捷、靈活、準確、獨創、嚴密的良好思維品質,提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。改革純課堂講授的教學方法,培養基礎扎實,知識面廣,有創新能力的現代化社會急需的創造型人才。結合本專業的教學實際,更新教學方法,把教學分成4個主要環節,即:“讀、講、做、練”相結合的方式進行。
(1)“讀”注重學生自主學習和綜合能力的培養。本科生起點較高,自學能力較強,要指導學生閱讀教材,預習和課后復習,逐步培養學生的自學習慣。
(2)“講”注重學生好奇心和學習興趣的培養。如果按傳統的教學方法按部就班地講授,學生會感到枯燥和乏味,久而久之學生的學習主動性會降低。教師應以啟發、誘導、提問、釋疑等方式進行教學,使學生盡快明白和掌握教材中的重點、難點和關鍵。或者將各種邊緣學科的精彩內容適當引入教學中,提高學生的好奇心和學習興趣。
(3)“做”注重學生創新能力和科研素質的培養。有機化學實驗課教學對培養學生動手能力、周密思考、仔細觀察、探索問題、學習興趣和科研能力方面具有重要作用,同時也是提高學生綜合素質、培養學生創新能力的重要途徑。高度重視實驗教學環節,增設綜合性、研究性實驗,選擇與專業密切相關的基本操作進行強化訓練,通過做實驗激發學生的學習興趣,培養和提高學生操作技能、動手能力、觀察能力和思維能力,培養學生嚴謹、科學、實事求是的學習態度。
(4)“練”注重學生分析問題和解決問題能力的培養。通過多種練習方式,課堂的邊講邊練,課后的作業練習等等。此外,開展討論、撰寫小論文、專題講座以及舉行知識競賽活動,靈活運用各種方法,全面提高學生的綜合素質。
3采取多種教學手段,激發學生興趣
教師利用信息技術授課,可以讓教學內容以各種形式呈現,激發學生學習的興趣,建造學生可參與和自主學習的環境,從而發揮學生的主體性。多媒體教學手段拓展了課堂的時間和空間,可使復雜抽象的知識簡單化、具體化。有機化學結構、反應機理、電子效應等教學,概念多且抽象、枯燥,因學生缺乏空間結構意識和空間想象力,黑板上的平面板書無論如何也難以喚起學生的共鳴,是教學的難點。采用多媒體教學可以插入圖片和視頻,動畫或漫畫,逼真的主體畫面、清晰的比較鑒別、精練的規律歸納,牢牢地吸引住學生,激發他們的求知欲。另外,利用計算機多媒體技術可以做到高密度的知識傳授,大信息量的優化處理,大大提高課堂效率,較好地解決當前有機化學課程(特別是非化學類的有機化學課程)學時數少和教學內容多的矛盾,因此在教學過程中適當地使用多媒體輔助教學,對提高教學質量具有重要的意義。但對于多媒體技術的運用要注意和課程內容的有效結合,做好相應的編排和合理使用,避免因為過分追求信息量而出現的內容混亂及繁雜。另外,當前學生的社交手段中,網絡是重要的一種方式,QQ、BBS等使用較多,如何利用這些媒介拉近教師與學生之間的關系進而提高他們對有機化學的興趣對于培養學生創新性思維有著重要的意義。針對有機化學內容分散,知識點多的這種情況,我們充分利用了網絡媒介進行課下輔導,取得了良好的效果。利用FTP進行課件公開,方便學生查閱,創建QQ群進行討論和答疑,并在QQ空間上將典型問題列出并加以解釋,這種方法促進了學生的主動學習,并且可以及時獲得疑難問題的針對性解答,拉近了師生距離,也有效提高了教學效果。
4深化實驗教學改革
有機化學是我校的校級精品課,它是一門以實驗為基礎的學科,在大學二年級開設。此階段的學生正處于實驗技巧、獨立實驗能力提高的階段,因此做好這一階段的教學,對培養學生的實踐能力與創新能力有著極其重要的意義。
4.1將單元實驗整合成綜合型實驗
《有機化學實驗》教材中化合物的制備,大多是單個有機化合物的制備,缺少綜合型、設計型與創新型強的實驗內容,不利于培養學生的動手能力、分析問題解決問題的能力,更不利于創新能力的培養。綜合型實驗是該實驗課程知識的綜合體現。所謂綜合型實驗既包括多步驟連續綜合實驗又包括合成、分離、提純以及檢驗等實驗。多步驟的綜合實驗不但可以提高學生的實驗技能,緩解由于擴大招生,學生人數增多,實驗藥品消耗多的矛盾,節約經費開支。同時,多步驟綜合實驗,由于試劑的回收利用,減少了對環境的污染,有利于環境保護,體現了綠色化學的特點。
4.2增加綠色應用性綜合型實驗
隨著綠色化學的提出,科學實驗的環境保護問題越來越引發人們的關注。因此,我們增加了天然有機物提取等實驗內容,如從茶葉中提取可作為中樞神經興奮藥的“咖啡因”和“茶多酚”,以取代原有機化學實驗中毒性較大的“環己烯的制備”和“偶氮苯的制備、光異構化和薄層色譜實驗”兩個實驗。既激發了學生學習有機化學的興趣,又培養了學生將實驗成果及時轉化為經濟效益的意識。
4.3開設開放實驗
在本科生完成有機化學實驗必修課的同時,適時增設開放型試驗。開放實驗首先要滿足以下一些要求:
①具有綜合性;
②實驗的綠色化;
③必須是學生愛做的實驗;
④能豐富學生的知識水平。另外,還要具有如下五個特點:一是實驗時間和空間的開放;二是實驗內容上的開放;三是指導方法上開放;四是教學手段和管理手段的開放;五是實驗教學評價的開放。這種實驗教學方式的根本目的就是克服傳統實驗教學中學生的角色比較被動的弊端,注重學生的主體作用,激發學生的創新積極性。
5結束語
論文摘要:筆者針對實驗教學中存在的問題,結合實際,從教學體系、教學內容、教學方法和考核制度等方面對有機化學實驗教學進行了一系列改革并在教學實踐中加以運用,取得了良好的效果。
有機化學實驗是有機化學教學的重要組成部分,對鞏固學生的理論知識、訓練學生的動手能力、提高學生的操作技能及運用理論知識解決實際問題和科技創新的能力、培養學生實事求是的科學態度等方面起著無可替代的作用[1]。隨著素質教育的逐步推行,在學校各級領導的關心、支持下,有機化學課程組的全體教師共同努力,經過不斷改革與實踐,形成了新的實驗教學體系,在教材建設、師資培養、教學內容、教學形式與方法和考核制度等方面取得了一些成果。
1.實驗教材建設得到加強
為提高有機化學實驗教學質量和學生學習的興趣,我們對實驗教材進行了大膽改革,自編了一套適合本校各專業實際的有機化學實驗教材。教材秉承現代教育理念,摒棄“小而全、面面俱到”的常規編法,選擇了有機合成實驗的基本操作,使學生在學習過基本知識、基本理論后,通過實驗能夠掌握有機化學實驗的基本操作技能,并能應用多種實驗技術和方法來探究化學反應,掌握化合物的制備、分離和結構鑒定及表征的方法;精選了涵蓋近年來有機化學發展起來的有代表性的新反應、新技術、新方法等的基礎性實驗和綜合性、設計性及創新性實驗,使教材體現了學科前沿,體現了對學生工程素質和意識的訓練,體現了素質教育和創新能力與實踐能力的培養,有利于學生知識、能力、素質的協調發展。
2.實驗教學人員專業素質得以提高
實驗教學質量的保證,實驗教學改革深化,對學生動手能力和創新能力的培養,需要一支愛崗敬業、實驗技術水平高、結構合理的高素質的教師隊伍。為適應新的教學要求,我們對實驗教學人員進行了全方位的培訓,采用專職和兼職相結合、一帶一的教學方法,提高實驗教學人員的專業素質。結合實驗課內容,教師把個人的科研項目介紹給學生,讓學生充分地認識到實驗教學的重要性。經過建設,已經形成了一支由教授、學科帶頭人帶隊,實驗教師積極參與的教學理念先進、學術水平較高、科研能力強、精于實驗教學并熱愛實驗教學的實驗教學人員隊伍。
3.加強實驗內容和形式的改革
有機化學的實驗內容和教學形式方面的改革主要體現在以下幾個方面:
3.1精選基礎實驗。
每學年都要根據實際情況修訂各專業有機化學理論課及實驗課的教學大綱,課程組教師根據大綱精選基礎實驗,這些實驗旨在訓練學生掌握實驗基礎理論和基本操作技能與實驗方法、數據測定與記錄及分析實驗結果的方法。通過訓練,學生都能掌握基本操作技能和技巧。
3.2精心設計增開綜合性、設計性實驗。
除基礎實驗外,學生還須選做一定數量的綜合性和設計性實驗,進行新實驗項目的“開發”[2]。為此,我們指導學生查閱文獻,提出設計方案,并由教師組織學生討論實驗方案的可行性,修改實驗方案,從藥品試劑的準備到實驗結果的分析都要求學生獨立完成。在實驗中遇到的問題,教師不直接告訴學生解決方法,而是要求學生自己分析,尋找問題的答案,培養學生解決實際問題的能力,并要求學生最后寫出實驗小結[3]。
綜合性、設計性和創造性實驗項目的開設,提高了學生學習有機化學實驗課的興趣,加深了學生對所學理論知識的理解,培養了他們獨立思考、綜合運用、創新思維等適應科研工作的能力[4]。
3.3加大實驗室開放力度,培養學生的創新能力。
開放包括兩方面:一是實驗時間開放,有機化學實驗室面向全校學生全天開放,學生可任選指導教師和實驗時間,也可網上預約實驗時間,學生還可以選擇多次重復實驗,實驗做得不滿意的學生可以重新再做實驗;二是實驗內容開放,無論是基礎實驗還是綜合性、設計性、創新性實驗,學生都可選擇,在學習中遇到的困難,學生可設計成科研方案到實驗室進行實驗。
3.4設立學生科研基金,吸引學生參加科研。
為激發學生參與科研的積極性,鼓勵師生共同從事科研,每學期設立一定數量的學生參與的科研課題由學生申報,學生自己選擇指導教師,對通過“評審”的項目,由系里提供一定的科研經費資助。學生可以從實驗準備工作入手,逐步過渡到承擔部分科研工作。參與或承擔科研工作,可以極大地提高學生學習的興趣,為進一步學習打下良好的基礎,且學生活躍的思維也對教師的科研起到促進作用。
4.利用多媒體課件,改進實驗教學方法
我們在教學中引入有機化學素材庫和仿真實驗軟件,通過多媒體演示,幫助學生理解和掌握實驗全過程,讓學生從視、聽等各個角度全面獲取教學信息,尤其是動畫演示使學生有身臨其境的感覺,調動了學生學習的積極性。
5.改革實驗考核辦法
在多年的實驗教學實踐中,我們不斷探索、改進學生實驗考核辦法,形成了一套完整的、操作性強的實驗考核辦法。有機化學實驗成績由平時成績和期末成績兩部分組成,前者占總成績的60%,期末成績占40%。平時成績由實驗預習、實驗紀律和實驗態度、實驗操作過程、實驗報告或實驗小結的成績按一定的權重相加構成。其中,實驗預習、實驗紀律和實驗態度各占10%;實驗操作過程占50%,主要根據實驗內容、實驗有無改進性訴求、有無創造性發揮、獨特性等來綜合評定;實驗報告或實驗小結占20%。對于基礎實驗,要求學生寫出規范的實驗報告,而對于綜合性、設計性和創新性實驗,要求學生寫出實驗小結,以培養學生的科技寫作能力。期末成績包括理論考試成績和操作考試成績,各占50%,理論考試在學期結束前統一進行;操作考試則由教師根據實驗教學內容,選配操作組合,并制成卡片,由學生隨機抽取,教師根據題目按照實驗原理、操作過程的注意事項及實驗中常見的現象等提出問題,學生口答或筆試后再進行操作,根據學生回答問題的準確性、操作的規范性、結果的準確度綜合給予評分。
結束語
通過對有機實驗課程的教材建設、師資培訓、教學內容、教學形式、教學方法、考核辦法和教學管理等領域的改革與實踐,一個以學生為主體,重在培養學生創造性思維、開發學生創造力的“研究性教學”模式已經構建并實踐。這種教學模式在有機化學實驗教學中引入學科前沿知識和教師自身的科研工作,將實驗內容改為以“三性”實驗,即綜合性、設計性和創新性實驗為主,基礎實驗為輔的研究型教學模式,啟迪了學生的創新思維,激勵了學生的創新行動,培養了學生實事求是的科學態度,提高了學生觀察、分析、思考、解決問題的能力。經過幾年的改革與實踐,取得了良好的效果。
參考文獻:
[1]蘭州大學,復旦大學.有機化學實驗[M].北京:高等教育出版社,1994.
[2]朱紅,朱英.綜合性與設計性化學實驗[M].徐州:中國礦業大學出版社,2002.
(1)實驗技術人員與帶課教師均要進行預做實驗
影響有機化學實驗成敗的因素非常多,當實驗藥品、儀器某一條件發生改變時,都可能產生某種變化和差異。比如有的實驗對化學試劑的要求非常高,如乙酰苯胺制備實驗中的苯胺,肉桂酸的合成實驗中的苯甲醛等試劑,需在實驗前進行蒸餾處理;還有一些實驗的操作中要求儀器干燥無水。所以無論是新開實驗還是曾開設多次的實驗,為保證實驗教學的順利進行,必須堅持進行預做實驗。通過預做實驗,可以對實驗內容以及整個實驗操作過程有更熟悉的掌握,對于實驗要點、操作細節以及容易出現的問題有更全面的了解。對于帶課教師來說,可以更好的在課上對學生進行指導;對于實驗準備人員來說,可以有效避免在實驗準備過程中相關物品的遺忘,提高學生實驗的準確率和成功率。
(2)實驗技術人員要經常與帶課教師溝通
在每學期確定教學任務之后,實驗人員和任課老師必須聯系確定實驗教學內容。進行預作實驗之后,實驗人員與任課教師應就實驗中易出現問題的地方商量出統一的處理方案。每次實驗前,實驗員需要將本次實驗中所準備的儀器設備的狀況、試劑情況、準備過程中的各類異常和具體實驗操作中的注意事項等,及時與帶課教師溝通。實驗課結束后,實驗技術人員要及時聽取教師和學生的反饋意見,發現問題及時解決。對老師及學生提出的建議和意見,在不斷吸取他人的經驗的同時,提高實驗準備的質量。
2實驗室的日常管理
(1)試劑管理
有機化學實驗室的藥品大多具有易燃、易爆、易揮發、腐蝕性強、有毒等危險性。必須嚴格按照藥品的特性為其提供儲存條件[2]。每開設一個實驗,實驗技術人員必須提前將所需試劑配制好并貼好標簽,所有需要用到的藥品要在上課前放在托盤中,并擺放在實驗室帶有通風櫥的藥品臺上,同時將取用液體的滴管和取用固體的藥匙貼上相應標簽,防止弄混污染藥品。實驗結束后,需要將所有藥品和托盤儀器放回庫房。實驗過程中,必須監督學生是否規范取用藥品,對于危險品和一些較為貴重的藥品,要求學生必須按量稱取,實驗結束后,必須認真查驗并及時歸位,以防危險品外流,發生意外事故;對于易揮發的有毒藥品,必須在通風櫥進行操作,以保證學生安全和防止污染環境;對于腐蝕性強的藥品,必須戴乳膠手套,以防出現灼燒傷。
(2)玻璃儀器的管理
有機化學實驗所用的儀器大多都是易碎的玻璃儀器,之前學生的實驗柜中的儀器擺放混亂,鐵夾、玻璃儀器混放在一起,很容易造成損壞。而且同一套儀器由各班輪用,使得每次實驗課結束工作人員都要逐個檢查實驗柜的儀器破損情況,工作量很大。因此,我們對玻璃儀器的管理進行了以下的改革:常用的玻璃儀器和實驗用品實行一柜一套,每班次的學生按學號1組負責1柜,首次進入實驗室時進行全面清點,并讓學生簽名確認。上課時實驗教師負責向學生講授儀器操作方法和注意事項,監督學生正確使用儀器,每次實驗后施行自我檢查,如果儀器出現損壞,要填寫儀器損害登記表,重新補齊,并按照儀器原價的20%進行賠償。在學期末由教師監督統一進行儀器的交還工作并簽字確認。這樣的責任制增強了學生愛護公物的責任心和自覺性,使學生對儀器的清洗和保養有了更深入的了解,同時大大降低了教師檢查儀器的工作量。由于學生責任心的增強有效減少了玻璃儀器的損害,延長了儀器的使用壽命,節約了資金儀器。一些較為貴重的玻璃儀器,如韋氏分留柱、索氏提取器等在一學期的實驗課中僅僅使用一次或幾次,如果同其他低值易耗玻璃儀器,既占空間,又增加了損壞幾率,所以有必要對這些玻璃儀器進行規范化管理[3],編組標號,由實驗教師單獨存放,上實驗課時再發放給學生,下課后及時收回庫房。
(3)實驗室安全管理
有機化學實驗室相對其他的實驗室更容易發生火災、爆炸、中毒等安全事故,因此,實驗室必須配備滅火器材、防爆器材和急救藥箱,并定期檢查、及時更新,以確保師生的人身安全和正常教學工作的進行[4-5]。在實驗之前,要注意排查實驗室的安全隱患;實驗過程中,要配合帶課老師認真檢查和監督學生實驗,及時糾正不規范的實驗操作,做好隨時處理突發事件的準備;實驗結束后及時切斷電源總開關,仔細檢查水、電、門、窗是否關閉。實驗室應注意通風換氣,廢渣、廢液應分類存放、定期回收,保證師生在一個安全的環境下進行實驗。
(4)實驗室衛生管理
由于有機化學實驗經常要用到腐蝕性強的或油狀的試劑,生成的化合物很多也較難清洗,因此有機實驗室較其他化學實驗室更容易被污染。為此,在實驗前,實驗室人員應保持實驗室的干凈整潔,使學生在舒適干凈的實驗環境中感受到保持實驗室衛生的重要性[6-7]。在實驗過程中,我們要求學生要愛惜自己的實驗臺面,例如:將高溫的蒸發皿或剛灼燒好的玻璃管墊在石棉網上再放到臺面上,以免直接放在臺面上而將臺面燒焦;如果不慎將腐蝕性試劑灑到臺面上,應及時擦掉,以免腐蝕更加嚴重。實驗結束后,我們要求每組學生各自清理自己的臺面并將衛生情況列入平時成績,值日生負責公共區域的衛生。
3實驗技術改革
在實驗室管理人員的準備工作中,不應僅僅只是將實驗需要的物品擺放出來,還應在工作中不斷利用自己的專業知識,積極參與實驗技術的改進和實驗教學內容的改革。如有機化學實驗中經常用到的冷卻水一般是通過進膠管直接連接到自來水管上,而經過冷凝管后直接通過下水道排走了,這樣造成了大量水資源的浪費,通過設計了一套循環水裝置,用漁具泵不斷的將桶中循環水泵入冷凝管,而經過冷凝管后的水又流回桶內,大大降低了水資源的浪費。如在玻璃工實驗當中學生親手拉制的毛細管可以在熔點測定中使用。如苯甲酸和苯甲醇的制備實驗中的產品可以在后續實驗中作為原料,實現了化學藥品的循環利用,也減少對環境的污染。
金屬有機化合物從廣義上認為是一些具有金屬性質的非金屬元素和碳原子連接的化合物。在金屬有機化學的研究中主要分為兩類,一種是通過研究金屬有機化合物的合成物及其性質;另外一種研究金屬有機合成化學。研究金屬有機物合成物,主要是通過一系列的化學和物理方法來合成金屬有機物,并且研究其化學和物理性質,從而探究這些化合物在高分子材料中的相關應用。金屬有機合成化學是通過采取一系列的方法來研究,金屬化合物如何在合成其它化合物的過程中得到更好的應用。可以通過一定的方法來得到相關的配體,促進物質的合成;但是其主要目的還是為了研究金屬有機化合物在物質合成中的作用。金屬有機化學綜合了多種學科的優勢,包含了無機化學、有機化學、材料學、晶體學等多種學科。特別是金屬有機化學中研究不對稱有機合成的過程中,具有重要的基礎性作用,而且對于現代有機化學研究具有重要的意義。
1)利用已知的金屬有機化合物的反應來研究新的化合物的合成。
現在已經比較熟悉的金屬有機化學的反應有雙取代、三取代烯烴;炔烴-α,β-不飽和羧基化合物的偶聯串聯反應;亞胺烷基反應;1,3-雙烯等的立體合成以及四異丙氧基鈦的促進還原烯化反應。其中炔烴-α,β-不飽和羧基化合物的偶聯串聯反應是由我國獨立研究發現的金屬有機反應,而且這一反應的發現有些的解決了猝滅C-Pb鍵。雙取代、三取代烯烴和1,3-雙烯等的立體合成主要是通過以硒等化合物的價鍵結構,以及金屬有機化合物的基元反應為基礎,同時也結合了新的有機合成的方法,將金屬原子或者其它類金屬原子導入到烯基硒化合物中,而后形成碳碳連接的雙官能團試劑,并且在過渡金屬的催化作用性發生偶聯反應,發展了多種雙取代、三取代烯烴等。這一理論方法一在多種模式下的風雨中,用來合成各種不同性質的烯烴。亞胺烷基反應在我國的有機化學研究中發展比較快,目前已經開發了多個亞胺丙烯基化反應。四異丙氧基鈦和三苯膦可以促進還原烯炔反應,可以合成三氟甲基-(E)-烯丙醇。這些相關的金屬有機化學反應在我國的金屬化學研究中取得了明顯的進展,而且促進了金屬有機化學交叉學科的發展。
2)對金屬有機化學反應規律的研究。
在金屬有機化學的研究中,逐漸發現了金屬有機化合物在雙等瓣置換以及加合等瓣置換等化合物中的選擇性合成。這是金屬有機化學規律研究中的最具代表性的反應,通過研究金屬有機化合物在單等瓣置換反應的基礎上,發現了橋連雙環戊二烯基雙金屬絡負離子可以同時和兩分子簇方式等瓣置換反應。
二、金屬有機化學的應用分析
1)金屬有機化學氣相沉積技術的應用。
金屬有機化學氣相沉積是將容易在低溫下揮發的金屬有機化合物作為前驅,并且在預加熱襯底表面下發生氧化或者還原反應有機分解等而最終制造出成品或者薄膜的技術。金屬有機化學氣相沉積技術和傳統的化學沉積方法相比,其沉積溫度更低,而且能夠在物質的表面下形成不同的薄膜,在金屬氧化物、半導體元件中等薄膜材料的研究中得到了廣泛的應用。金屬有機化學氣相沉積反應是一種非平衡狀態下的反應,外延層的生長速度和組織充分受到了溫度、金屬有機前軀體濃度有機基體表面的狀況等因素的影響。金屬有機前軀體作為反應中的重要物質,主要是有金屬鹵化物、金屬氫化物、金屬有機化合物組成。金屬有機化合物和其它的金屬化合物相比在沉積溫度、毒性等方面具有一系列的優勢,而且大部分金屬化合物都屬于容易揮發的液體或者固體,容易進入到反應室中。作為金屬有機化合物的前軀體,應當具備相關的特點,例如在室溫下的化學現在穩定,而且蒸發的溫度低,蒸發的速度比較穩定,分解的溫度低而且沉積速率容易控制等;高沉積率可以應用到沉積厚度比較大的涂層,沉積速度低的可以應用到半導體薄膜的沉積中。同時在沉積的過程中對環境沒有污染,不會產生其它的雜質,而且不易自燃爆炸等。金屬有機化學氣相沉積技術作為氣相外延的一種,逐漸成為半導體化合物材料氣相外延生長的重要技術手段。
2)含碳硼烷金屬有機化學的研究和應用。
硼作為形成多種類化合物中的類金屬元素,可以形成碳硼烷、金屬碳硼烷等多種化合物。近年來金屬碳硼烷化學的研究不斷的深入,人們對于金屬碳硼烷的性質也有了更多的了解。碳硼烷分子對于光、熱、氧化劑以及酸等的穩定性比較強,而且其功能比較優異,可以用來作為改變材料的性質。還有碳硼烷基的聚合物材料可以用來作為陶瓷前軀體、基體樹脂、碳/碳復合材料等,可以作為材料表面的涂層來提高耐熱和耐氧化性。金屬碳硼烷多層結構還可以用來開發具有光學、電磁性質的新材料,用來作為數據才存儲和恢復等。通過將碳硼烷結構引入到藥物分子中,可以借用硼中子來治療癌癥等。
三、結束語
學生的學習動機主要在于興趣,而興趣的培養不是自發的,需要老師進行有益的啟發、教育和耐心的培養。這種意識滲透到整個教學過程中,可以起到事半功倍的效果。這是啟發式教學必不可少的重要一步,因為它直接牽動著學生發現、探索問題的興趣。有機化學的教學,可以通過講與每章有關的社會熱點問題或與該章有關的有趣的事來激發學生的興趣。比如醇那一章,可以結合檢測醉駕的原理來講,講講如何檢測酒精含量及如何醒酒。緒論可以結合日常生活中的衣、食、住、行來講,學習有機化學可以指導人的衣、食、住、行。比如有趣的食,可以用一些大家喜歡吃的肯德基快餐、可樂為例,分析這些食品的主要有機成分,以及給人體帶來的傷害。還可以講一下最佳的膳食平衡,每種食物提供給人體哪種營養成分,這些營養成分的有機結構是什么?缺少了會怎樣?等等。立體異構體那章,可以先讓學生自己動手做分子模型,然后再去觀察實物與鏡像的關系。烯烴的親電加成,可以先顯示烯烴使溴的四氯化碳溶液褪色的實驗。經驗告訴我們,這樣的方法可以大大提高學生學習的興趣。
二、要激發學生的好奇心
古希臘教育家亞里士多德講過一句名言:“思維自驚奇和疑問開始”。課堂上教師的提問可以有效地發展學生的思維能力。師生互動可以通過老師提問學生回答來完成,還可以通過學生提問老師回答來完成。這就要求老師在課堂上須巧設疑問。比如講烯烴的化學性質,老師可以先講幾個實驗現象,并把相關的反應方程式寫出來,讓學生分析一下主要發生了什么反應,再結合前面章節的內容,讓學生大致寫出反應機理,并把反應機理進行分類,比如是親電加成還是親核加成等等。羧酸那章就羧酸同時存在羰基和羥基,老師可以向學生提出如下問題:
1.與醛或酮相比,羧酸中羰基的親核加成活性如何?
2.羧酸中羥基的氫原子與醇的相比,為什么酸性更強?面對這些問題,學生利用已學過的知識可以一一解答。這樣該章的學習就會變得很輕松。學生可以實現由“學會”到“會學”的轉變。
三、要引導學生多議
課堂上學生產生疑問怎么辦?是由老師一個一個來解決,還是分類匯總后解決,抑或由學生一起討論來解決?由于課時的限制,最好的辦法就是引導學生多議多問,讓學生相互之間開展討論,自己解決發現的問題。老師可以在課堂上提問,然后分組進行討論,引導學生自己解決問題。比如講酯的親核取代和克萊森縮合反應時,老師可以提出問題:以醛酮羰基的親核加成及羥醛縮合反應為基礎,分析一下酯可以發生哪些反應?以小組為單位進行討論。最后交上來的答案基本上是完整的。當然,問題也不要總是由老師提出,老師還要引導學生自己提出問題。比如講共軛二烯烴的1,4加成,老師可以先寫第一步機理,按照單烯烴的性質先進行第一步,生成一個碳正離子中間體,第二步老師可以直接寫出和單烯烴一樣的1,2加成產物,然后問學生:有疑問嗎?有不同的想法嗎?這個例子我們曾經試過,有很多學生舉手提出了疑問。學生會問,第一步生成的碳正離子中間體為什么不重排?它是烯丙型的碳正離子,正電應該可以分散到另一個碳上,這樣第二步就應該形成1,4產物。學生能這樣分析問題就說明他們把前面章節學的知識都掌握了,也能激發出想問題的樂趣。這樣,學生課后就會按照課堂上的模式進行提問和討論,問題也就迎刃而解了。
四、要理論與實踐相結合
化學是一門實踐性的科學,除了理論學習外,還要與實踐相結合。我們選擇部分學生特別是畢業后繼續讀研和從事化學化工類工作的學生,一般在大二開始進入教師課題組,在老師的指導下完成一個課題的研究。比如我們學校的有機化學課都是在大二開的。上課時,教師可以先了解學生的情況,了解有哪些學生打算考研?有哪些學生對化學有興趣,今后有可能從事與化學有關工作的?又有哪些學生對化學沒興趣,以后不想從事與化學有關的工作?挑出一些想考研的和想從事與化學有關工作的學生參與課題組,一般是占班上人數50%的比例。然后將他們分成四個組,每個組有一個研究課題,課題與所講的內容有關。讓他們從查閱文獻、總結文獻開始做,由他們自己先提出實驗方案,然后老師再指導他們確定最佳的實驗方案。實驗方案確定后,由學生自己準備藥品和儀器,進行實驗操作。這樣,他們在查閱文獻時可以了解化學的發展動態;提出實驗方案時可以對所學的反應做個總結和比較;準備藥品和儀器時可以了解一些化合物的結構和物理性質及一些儀器的用途。舉個例子來講,當講到酸與醇的酯化時,教師可以讓學生做一個與酯化有關的課題。由于酯化是個可逆反應,不斷地有水生成,要使這個反應向右進行,最好是把產物之一水移走。實驗時可以讓學生做個對比實驗,一個是沒裝分水器的,就是讓水留在體系里,一個是裝了分水器的,將水通過與有機溶劑共沸帶出來。實驗后會發現后者的酯化收率較高,這樣學生就明白了移走產物之一反應會向右進行,收率會較高。每屆參加課題組的學生都會有不少收獲,做得好的最后還發表了論文,這些論文可以參與評獎學金,還可以參與保研等等。學生因此積極性特別高。學完了有機化學后,大部分學生還想繼續留在課題組做實驗。通過理論聯系實際,學生不僅用實驗驗證了學到的理論知識,還可以鍛煉動手能力,從實驗中發現樂趣,提高學習的興趣,并且可以為以后的繼續深造打下很好的基礎。
五、改革考核方式和內容
有機化學的考核以前主要采取一考制,即由最后的期末考試決定成績。這種考核方式容易使學生死記硬背,而不會靈活應用,并且考完就容易忘記。我們對考核內容和考核方法進行了改革。考核方法改成由平時成績、期中成績、期末成績三部分組成。平時成績由出勤率、平時作業、平時討論及平時實踐來決定;期中考試形式可以靈活一點,可以考試,可以寫論文,也可以用課堂作業甚至是綜合性的設計實驗;期末考試的題不要局限于選擇、填空、合成、機理等類型,可以適當地加些與日常生活緊密聯系的實驗綜合題。以前的一考制容易造成很多學生不來上課。考核加上出勤率后到課率基本上是100%。有機化學一般都是三節課連上,三節課都講新課可以講很多內容,學生一下消化不了,加上一點討論題可以讓課堂變得輕松,課堂氣氛好很多,留出較多的時間讓學生去思考。這樣,師生之間及學生之間的關系會更融洽,而且學生分析問題的能力可以得到強化。參加了課題組的學生可以加上實踐分,沒有參加課題組的學生可以加上討論分。這樣,期末考試的壓力就減輕了很多,補考率也會低很多。我們現在采取的考核方式就是平時成績(25%),期中成績(25%),期末成績(50%)。平時的出勤率很高,平時作業也完成得很好,討論題都很積極,而且印象深刻,討論題如果出現在期末試卷上,同學們沒有人不會答,參加實踐的人也很多,最后取得的成績非常好,期末考試卷面成績不及格的很少,比以前有不少30~40分的現象好很多,總評基本上沒有不及格的。這種改革逐漸改變了學生考前突擊死記硬背、走出考場頭腦一片空白的現象,學生在多方面得到了發展。