學(xué)好大學(xué)有機(jī)化學(xué)課程探究
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[摘要]對(duì)于多數(shù)學(xué)習(xí)大學(xué)有機(jī)化學(xué)課程的學(xué)生來說，掌握有機(jī)化學(xué)課程結(jié)構(gòu)，熟悉有機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容，理清課程內(nèi)容間的邏輯關(guān)系是學(xué)好有機(jī)化學(xué)的前提。但在實(shí)踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)并沒有明確的思路和方法。為了促進(jìn)學(xué)生熟悉該課程，優(yōu)化學(xué)習(xí)方法，本文將以有機(jī)化學(xué)教材內(nèi)容為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，提出利于學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容的三大核心教學(xué)框架。
[關(guān)鍵詞]有機(jī)化學(xué)課程；核心框架；教學(xué)改革
大學(xué)有機(jī)化學(xué)課程包括物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)的效應(yīng)原理等主要內(nèi)容，根據(jù)有機(jī)化學(xué)教材編寫的思路，我們不難發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，各章節(jié)內(nèi)容具有一定的邏輯順序，但章節(jié)與章節(jié)之間內(nèi)容的聯(lián)系并不明顯，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)時(shí)容易出現(xiàn)“斷層”現(xiàn)象，無法將各種所學(xué)的化學(xué)物質(zhì)的內(nèi)容聯(lián)系起來進(jìn)行理解學(xué)習(xí)并記憶，從而在學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)課程時(shí)容易對(duì)課程內(nèi)容產(chǎn)生繁多雜亂的感覺，影響學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的積極性。除此之外，教師的授課方式和策略對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)也存在著一定的影響，若是教師就照著教材的知識(shí)念，直接闡述教材內(nèi)容的教學(xué)方式顯然不能有效的促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)以及激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，那么教師更應(yīng)該注重將教材知識(shí)內(nèi)化，將較抽象的知識(shí)具體形象化，這樣才能有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)有助于優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)思路和方法。為了引導(dǎo)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容有更清楚地認(rèn)識(shí)，以及加深學(xué)生對(duì)各章節(jié)課程內(nèi)容之間的邏輯聯(lián)系，達(dá)到更好的教學(xué)效果，提高有機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，我們將基于大學(xué)有機(jī)化學(xué)教材內(nèi)容，結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，提出該課程的三大核心教學(xué)框架。首先對(duì)高等教育出版社出版的有機(jī)化學(xué)教材第五版進(jìn)行簡單分析，其分有上下兩冊書，共包含二十一個(gè)章節(jié)，由簡單到復(fù)雜采取一定的循序漸進(jìn)式編寫思路。為了將理論知識(shí)生動(dòng)化，我們將主要的三個(gè)核心知識(shí)教學(xué)框架分別比喻成人的“骨骼”、“血肉”和“靈魂”，讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)如同交新朋友一樣簡單有趣。以下將分別對(duì)三個(gè)核心框架進(jìn)行具體闡述：
1框架一：有機(jī)化學(xué)的“骨骼”——有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)
從有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)出發(fā)，教材中幾乎每個(gè)章節(jié)都涉及到各種有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)，學(xué)生若是能夠意識(shí)到這一點(diǎn)就相當(dāng)于在各章節(jié)之間搭建了隱形的橋梁，再運(yùn)用比較學(xué)習(xí)法[1]發(fā)現(xiàn)各種有機(jī)化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)，加以總結(jié)歸納，則為后續(xù)化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。下面將舉例說明如何通過掌握有機(jī)化學(xué)的“骨骼”以達(dá)到加深對(duì)各章節(jié)有機(jī)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)與理清之間邏輯關(guān)系的目的。將以第二章烷烴、第三章單烯烴以及第四章中的炔烴為例：學(xué)生通過對(duì)烷烴的學(xué)習(xí)，可以知道烷烴具有碳碳之間是以單鍵相連的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并且教材中以具體的甲烷為實(shí)例描述了甲烷分子具有正四面體構(gòu)型，并且中心碳原子采取SP3雜化。在對(duì)烯烴進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，可以知道烯烴中存在碳原子與碳原子以雙鍵方式連接的碳碳雙鍵，并且教材中以具體的乙烯為實(shí)例，描述了乙烯分子是平面型分子，并且乙烯分子中的兩個(gè)碳原子都是采取SP2雜化。在對(duì)炔烴進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，可以知道炔烴中存在碳原子與碳原子以三鍵連接的碳碳三鍵，并且教材中以具體的乙炔為實(shí)例，描述了乙炔分子是平面型直線型分子，并且闡述了乙炔分子中的兩個(gè)碳原子都是采取SP雜化。看似沒有關(guān)系的三個(gè)章節(jié)，若學(xué)生能夠運(yùn)用比較的學(xué)習(xí)方法對(duì)其進(jìn)行學(xué)習(xí)，不難發(fā)現(xiàn)烯烴與炔烴的結(jié)構(gòu)都是建立在烷烴的基礎(chǔ)上只是存在細(xì)微的變化，即分別含有烷烴沒有的雙鍵、三鍵這些能夠代表自身化學(xué)特殊性質(zhì)的官能團(tuán)。學(xué)生在學(xué)習(xí)其他的章節(jié)時(shí)也可以嘗試運(yùn)用比較學(xué)習(xí)法[1]來學(xué)習(xí)關(guān)于有機(jī)化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一系列知識(shí)內(nèi)容并發(fā)現(xiàn)內(nèi)容之間的聯(lián)系，便于牢記各物質(zhì)之間的差異，且不容易混淆。同時(shí)在教師教學(xué)的過程中也應(yīng)將這種比較學(xué)習(xí)的思想滲透到教學(xué)過程中，利于發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的能力，又能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)時(shí)體會(huì)到有機(jī)化學(xué)的樂趣。
2框架二：有機(jī)化學(xué)的“血肉”——反應(yīng)類型及機(jī)理
結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)是化學(xué)中的一個(gè)準(zhǔn)則，若學(xué)生能夠掌握所學(xué)的有機(jī)化學(xué)的“骨骼”，那么對(duì)其化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)則存在一定的促進(jìn)作用。從有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)談起，若教師在教學(xué)過程中，能夠采用一些啟發(fā)式的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)該課程的“主線路”——“烷烴、烯烴、炔烴、脂環(huán)烴、芳烴、鹵代烴、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸”，讓學(xué)生在具有條理性的教學(xué)思路下學(xué)習(xí)，學(xué)生就不容易對(duì)有機(jī)化學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生繁雜無章的感覺。除此之外，教師在課堂上應(yīng)該強(qiáng)調(diào)每類有機(jī)化學(xué)物質(zhì)所對(duì)應(yīng)的相關(guān)常見化學(xué)反應(yīng)類型，以便學(xué)生能夠通過反應(yīng)類型與該物質(zhì)的交叉聯(lián)系從而加深對(duì)該類化學(xué)物質(zhì)及其對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)類型的認(rèn)識(shí)，能夠進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生對(duì)不同反應(yīng)類型的理解，同時(shí)能夠進(jìn)一步優(yōu)化學(xué)生自身的學(xué)習(xí)方法。于此，我們將結(jié)合教材內(nèi)容與自身教學(xué)實(shí)踐舉出實(shí)例：從有機(jī)化學(xué)的反應(yīng)類型出發(fā)，有機(jī)化學(xué)常見的四大類化學(xué)反應(yīng)類型分別是取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、消除反應(yīng)、重排反應(yīng)。那么通過取代反應(yīng)，我們可以找到與之對(duì)應(yīng)的常發(fā)生取代反應(yīng)的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，例如甲烷在光照條件下發(fā)生的自由基取代反應(yīng)，當(dāng)教師在講述該知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容時(shí)就可以強(qiáng)調(diào)該反應(yīng)為取代反應(yīng)類型；又如，通過加成反應(yīng)，我們也可以找到與之對(duì)應(yīng)的常發(fā)生加成反應(yīng)的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，例如烯烴、二烯烴、炔烴等有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)教師講述乙烯能夠與溴水發(fā)生親電加成反應(yīng)的內(nèi)容時(shí)要強(qiáng)調(diào)該反應(yīng)屬于加成反應(yīng)，同時(shí)還可以將該反應(yīng)與前面所學(xué)的取代反應(yīng)進(jìn)行比較學(xué)習(xí)，有利于讓學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)不同有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型的理解，有助于學(xué)生加強(qiáng)對(duì)不同有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型的記憶，從而減輕學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的壓力，激活學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。與此同時(shí)，教師在教學(xué)過程中也應(yīng)該注重各章節(jié)內(nèi)容的聯(lián)系。那么“該如何將章節(jié)內(nèi)容聯(lián)系起來？”，我們將結(jié)合教材內(nèi)容舉出實(shí)例：以第十一章醛酮內(nèi)容中出現(xiàn)的歧化反應(yīng)為例子，通過教師給學(xué)生強(qiáng)調(diào)該反應(yīng)的概念即沒有阿爾法氫原子的醛與強(qiáng)堿共熱時(shí)，兩分子該醛分別作為氫的供體和受體，前這被氧化生成對(duì)應(yīng)的酸后者被還原成對(duì)應(yīng)的醇。在學(xué)生對(duì)概念有所認(rèn)識(shí)和理解之后，教師可以提出“同學(xué)們還知道那些將醛變?yōu)榇蓟蛘咚犷惖姆磻?yīng)嗎？”這樣類似的問題，采用問題驅(qū)動(dòng)[2]的教學(xué)方法，引發(fā)同學(xué)們對(duì)已知的醛、醇、酸內(nèi)容的思考，并且教師可以適當(dāng)?shù)靥峒暗角耙徽滤鶎W(xué)習(xí)的醇，讓學(xué)生知道醇還可以由烯烴加成得到或者將醛或酮與格氏試劑反應(yīng)得到，從而達(dá)到加強(qiáng)章節(jié)與章節(jié)內(nèi)容聯(lián)系的目的，進(jìn)而又能達(dá)到讓學(xué)生回顧舊知的效果。在上述例子中，不但強(qiáng)調(diào)教師要以學(xué)生為中心[3]，更強(qiáng)調(diào)教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)已學(xué)的有機(jī)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行再現(xiàn)思考的重要性。學(xué)生通過對(duì)有機(jī)化學(xué)“血肉”的具體認(rèn)識(shí)，將會(huì)被有機(jī)化學(xué)的魅力所吸引，進(jìn)而為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
3框架三：有機(jī)化學(xué)的“靈魂”——“兩大效應(yīng)”
有機(jī)化學(xué)的“靈魂”可以說是有機(jī)化學(xué)課程的核心知識(shí)就像人的靈魂一樣重要，這也是很多學(xué)生在學(xué)習(xí)關(guān)于這方面知識(shí)時(shí)感到費(fèi)勁的一個(gè)因素，因?yàn)橛袡C(jī)化學(xué)的“靈魂”的學(xué)習(xí)是建立在學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)的“骨骼”和“血肉”有一定的自我認(rèn)知并到達(dá)一定的掌握程度的基礎(chǔ)之上。換句話說，若學(xué)生在對(duì)有機(jī)化學(xué)的“骨骼”和“血肉”的學(xué)習(xí)存在漏洞，則會(huì)影響對(duì)有機(jī)化學(xué)的“靈魂”的學(xué)習(xí)。那么，教師在授課時(shí)就應(yīng)該有意識(shí)地強(qiáng)調(diào)有機(jī)化學(xué)“靈魂”的重要性，并將這部分內(nèi)容與有機(jī)化學(xué)的“血肉”結(jié)合起來一起教學(xué)，讓學(xué)生更容易接受所學(xué)的新知識(shí)。那該如何讓有機(jī)化學(xué)的“靈魂”不再成為學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)時(shí)的難題呢？首先，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將該課程所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行歸類，并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)經(jīng)過分門別類的各種有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理異同點(diǎn)，便于學(xué)生利用比較學(xué)習(xí)的方法去深入理解其中的原理并發(fā)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)的奧秘。舉個(gè)簡單的例子，在教授“共軛效應(yīng)”這個(gè)內(nèi)容時(shí)，可以將其與之前所學(xué)的“誘導(dǎo)效應(yīng)”進(jìn)行比較授課，強(qiáng)調(diào)之間易混淆的點(diǎn)，學(xué)生能夠?qū)@兩個(gè)效應(yīng)知識(shí)有更深入的理解，并為學(xué)生解答疑問點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程。其次，在教學(xué)過程中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生思維發(fā)散的能力[4]，不斷提出引發(fā)學(xué)生思考的問題，讓學(xué)生產(chǎn)生“頭腦風(fēng)暴”快速搜查腦中已有的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身對(duì)該知識(shí)點(diǎn)還存在的不足。更重要的是，教師在首次向?qū)W生教授“誘導(dǎo)效應(yīng)”和“共軛效應(yīng)”的知識(shí)內(nèi)容時(shí)，不僅要將這些知識(shí)的概念表述清楚，還可以將較抽象難理解的知識(shí)轉(zhuǎn)化為比較具體生動(dòng)形象的實(shí)例來闡述知識(shí)的核心。例如，“誘導(dǎo)效應(yīng)”是指在有機(jī)分子中引入一原子或基團(tuán)后，使分子中成鍵電子云密度分布發(fā)生變化，從而使化學(xué)鍵發(fā)生極化的現(xiàn)象。這時(shí)，教師可以用學(xué)生常見的“拔河比賽”來使該知識(shí)點(diǎn)生動(dòng)化，將“拔河比賽”所需要的繩子看作是化學(xué)鍵，繩子的長度可看作是成鍵電子云密度，當(dāng)成鍵的兩個(gè)原子都是碳原子時(shí)，意味著繩子兩邊的人數(shù)和力氣程度是相同的，因此分布在兩邊的繩子長度也是一致的，此時(shí)不發(fā)生“誘導(dǎo)效應(yīng)”；當(dāng)將一個(gè)具有“大力氣”拉力的氯原子——電負(fù)性較大的原子，引入到左邊成鍵碳原子上時(shí)，此時(shí)“拔河比賽”左邊的人數(shù)和力氣都大于右邊的，因此能夠?qū)⒃緦儆谧筮叺睦K子拉到右邊來，進(jìn)而使左邊帶氯原子的碳原子上的電子云密度大于右邊碳原子的電子云密度，從而導(dǎo)致化學(xué)鍵極化而發(fā)生“誘導(dǎo)效應(yīng)”。利用“拔河比賽”的實(shí)例能夠有效的降低學(xué)生理解“誘導(dǎo)效應(yīng)”的難度，有利于學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)理解該效應(yīng)。又如，教師在教授“共軛效應(yīng)”的內(nèi)容時(shí)可以將“男女傳花球游戲”引入到該知識(shí)點(diǎn)的講解中，“共軛效應(yīng)”是指共軛體系中由于原子間的相互影響而使體系內(nèi)的π電子(或p電子)分布發(fā)生變化的現(xiàn)象，將“男女傳花球游戲”中的男生和女生的排列看成是雙鍵并且這個(gè)男女雙人組擁有一個(gè)能夠傳遞給下一對(duì)男女雙人組的花球，把男生和男生或者女生和女生的排列看作是單鍵，例如1,3-丁二烯上的排列屬于男生-女生-女生-男生，此時(shí)前兩個(gè)男女擁有的花球就可以傳遞給后兩個(gè)男女，后兩個(gè)男女所擁有的花球也可以傳遞給前一對(duì)男女，從而形成了單雙建相互交替的共軛體系，π電子——花球能夠在該共軛體系中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。若是將最左邊碳上的一個(gè)氫原子替換成氯原子，氯原子擁有一對(duì)為成鍵的電子對(duì)——p電子，這時(shí)氯原子相當(dāng)于一個(gè)擁有花球的男生，這個(gè)花球同樣可以傳遞給前面所述的男女雙人組，就相當(dāng)于解釋了p-π共軛效應(yīng)。通過這個(gè)“男女傳花球游戲”的例子，將共軛效應(yīng)的實(shí)質(zhì)具體形象化，使學(xué)生更好的理解什么是“共軛效應(yīng)”?？偟膩碚f，有機(jī)化學(xué)的“靈魂”是教學(xué)的難點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)容易產(chǎn)生困惑的點(diǎn)，那么在教學(xué)過程中教師的教學(xué)方法對(duì)學(xué)生的該內(nèi)容有一定的影響，同時(shí)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中也應(yīng)主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極思考，相信在學(xué)生與老師共同的努力之下，學(xué)生再也不用為學(xué)不好有機(jī)化學(xué)的“靈魂”而發(fā)愁啦。
4結(jié)語
有機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容的三大核心教學(xué)框架在本文中分別被比喻成了人的“骨骼”——有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)、“血肉”——反應(yīng)類型及機(jī)理及“靈魂”——“兩大效應(yīng)”，如此比喻也是想表達(dá)這三大框架在有機(jī)化學(xué)課程中的重要性猶如骨骼、血肉和靈魂對(duì)人們的重要性，若是將這三大核心教學(xué)框架思想融入到有機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)中，這將有利于學(xué)生更清晰更有條理地認(rèn)識(shí)并掌握有機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容的框架，也能夠讓更多學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)到有機(jī)化學(xué)的神奇與奧秘，到達(dá)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程興趣的效果，同時(shí)為提高有機(jī)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量獻(xiàn)出一份力量。
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作者:黃國保 桂岑林 李蕓 李秀英 陶萍芳 單位:玉林師范學(xué)院 化學(xué)與食品科學(xué)學(xué)院