生活情境在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用

時(shí)間:2022-11-19 09:24:12

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生活情境在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用

[摘要]介紹生活情景與有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作的相通性,點(diǎn)燃學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的好奇心;啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生將自己經(jīng)歷的生活情景在實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,提升學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣;在綜合實(shí)驗(yàn)中,師生共同探索生活情景在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用,感悟生活、感悟科學(xué)研究,訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的方法,激活學(xué)生科學(xué)思維,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的精神和品德,提升創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力,提高有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]生活情境;有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn);好奇心;興趣;創(chuàng)新

戴安邦先生提出了全面的化學(xué)教育,強(qiáng)調(diào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施全面化學(xué)教育的最有效教學(xué)形式[1]。全面的化學(xué)教育,不僅要注重傳授化學(xué)知識(shí)和技術(shù),更應(yīng)重視知識(shí)的探索過(guò)程和取得方法,通過(guò)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練科學(xué)方法和思維,培養(yǎng)科學(xué)精神和品德[2-3]。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)類本科專業(yè)重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程,也是生物科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)學(xué)及藥學(xué)等學(xué)科本科生必修專業(yè)課,因此,提高有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量既是適應(yīng)時(shí)展的需求,也是實(shí)施全面化學(xué)教育的關(guān)鍵所在。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的[4-5]是訓(xùn)練學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基本操作技能,熟悉有機(jī)化合物的基本合成方法、分離提純、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)鑒定技術(shù),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新能力,培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)工作方法和工作習(xí)慣,以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

哈佛大學(xué)教授何毓琦,在寧夏大學(xué)做的“決策和控制理論的基礎(chǔ)及其在日常生活中的應(yīng)用”報(bào)告中提出,最好的教育理念是教育學(xué)生,從而使學(xué)生掌握獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力,掌握提出問(wèn)題而不僅僅是解決問(wèn)題的能力。可見(jiàn)學(xué)生學(xué)會(huì)提出問(wèn)題是培養(yǎng)學(xué)生各項(xiàng)綜合能力的起點(diǎn),是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提升過(guò)程中核心。將生活情境與有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作聯(lián)系類比,使得學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有親近感,學(xué)生更樂(lè)于去求知、探索、思考、實(shí)踐、創(chuàng)新,學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)提出生活中和實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題,進(jìn)而用生活常識(shí)解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題或者用實(shí)驗(yàn)的知識(shí)技能去解決生活中的問(wèn)題,提高學(xué)習(xí)興趣和效率,進(jìn)而開(kāi)啟培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力大門。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中融入生活情景,培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、認(rèn)真思考、總結(jié)歸納、認(rèn)知遷移、實(shí)踐檢驗(yàn)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新實(shí)踐的科學(xué)方法和科學(xué)思維。進(jìn)一步提高有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)高素質(zhì)會(huì)生活的化學(xué)人才。

1點(diǎn)燃學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)好奇心

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要內(nèi)容是合成新物質(zhì),如何合成、如何表征、有何用途?帶著眾多問(wèn)題,走進(jìn)課堂,充滿好奇展開(kāi)探索有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新之路。眾所周知魯班發(fā)明了鋸子。據(jù)傳魯班在一次伐木的時(shí)候,手被草葉劃一個(gè)口子,還滲出血。他摘下一片葉子,仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn),葉子的邊緣長(zhǎng)著鋒利的齒。他用草葉的邊緣在手背上輕輕一劃,真的劃破了手。他想能否做一個(gè)類似這種葉子的工具用來(lái)伐木,認(rèn)真思考過(guò)后,多次試驗(yàn),終于發(fā)明了伐木的鋸子。另一個(gè)應(yīng)用仿生學(xué)的例子是尼龍粘扣的發(fā)明。我們?cè)诓輩沧哌^(guò)時(shí),會(huì)在褲子上粘上一些球狀的植物果實(shí)——蒼耳。西方的一位有心人,發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象以后,仔細(xì)觀察蒼耳,初看蒼耳的外表面上是一些細(xì)小的尖刺,通過(guò)放大鏡再細(xì)致觀察,實(shí)際上刺的前端有小鉤。這些帶鉤的小刺使得蒼耳在我們走過(guò)草叢時(shí)可以掛在我們的褲子上。這位西方人士受到蒼耳粘結(jié)現(xiàn)象的啟發(fā)發(fā)明了尼龍粘扣。這兩個(gè)在生活中經(jīng)常會(huì)遇到的現(xiàn)象,對(duì)于普通人來(lái)說(shuō),僅僅是增加了生活的煩惱。而對(duì)于有心人來(lái)說(shuō),煩惱即為施展才華的機(jī)遇。他們細(xì)致觀察,認(rèn)真思考,勤于實(shí)踐,勇于嘗試,雖有困難,但是積極探索,敢于試錯(cuò),終究利用自己的學(xué)習(xí)積累,創(chuàng)造出了變革型的新事物,改變或方便了人們的生活。屠呦呦于2015年10月,因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)青蒿素治療瘧疾的新療法而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。她是如何提取到青蒿素的?關(guān)鍵的操作和突破口是什么?她綜合應(yīng)用了回流提取、蒸餾、減壓蒸餾、重結(jié)晶和柱色譜等有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作,而且查閱資料,受古醫(yī)術(shù)上一句話的啟發(fā),創(chuàng)造性的使用低沸點(diǎn)的乙醚作為提取溶劑,經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)、失敗、再試驗(yàn),終于成功提取到了青蒿素,為后續(xù)的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)保障。可見(jiàn)掌握有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作和技能是可以大有作為的,以此點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的好奇心,激發(fā)學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣,感悟科學(xué)研究的求真、嚴(yán)謹(jǐn)、創(chuàng)新、勤奮不懈、樂(lè)于協(xié)作的精神品德。

2提升學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)興趣

做好有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn),作一個(gè)懂化學(xué)會(huì)生活的人。某個(gè)具體操作和生活情景類比,啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生大膽的提出想法和創(chuàng)意,探索如何實(shí)踐應(yīng)用,從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,提升學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。與學(xué)生探討如何做好有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)?與生活情景的燒水煮飯具有相通性。如何做才能既煮了飯,又煮成可口的飯?用什么容器、加熱的工具、煮多少水、用多少米、如何把水燒開(kāi)、何時(shí)將米加入水中、需要多長(zhǎng)時(shí)間、燒水煮飯過(guò)程中需要怎么操作,若有特殊情況怎么處理?等等一系列的事項(xiàng),如何統(tǒng)籌考慮?飯后如何處理容器和器具等。燒水煮飯的過(guò)程需要認(rèn)真準(zhǔn)備,仔細(xì)勞作,全身心的投入方可成功煮出可口的飯菜。做好有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)亦然。做好一個(gè)實(shí)驗(yàn),要知道做什么實(shí)驗(yàn)、需要什么試劑和器材,涉及哪些基本操作、實(shí)驗(yàn)步驟如何、如何做好每一步、如果出現(xiàn)意外如何處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何、實(shí)驗(yàn)的收獲如何、得到什么樣的認(rèn)識(shí)、如何處理實(shí)驗(yàn)中遇到了什么的困難(困惑)、對(duì)自己的啟發(fā)是什么等?具體實(shí)驗(yàn)的具體問(wèn)題,一環(huán)緊扣一環(huán),使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獨(dú)立操作,積極思考,提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和注意力。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)了獨(dú)立思考能力,持之不懈形成習(xí)慣。重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中熱過(guò)濾使用的菊花形濾紙折疊較不容易,但生活中紙扇子的折疊方法眾人皆知。關(guān)于濾紙的折疊方法,書中描述方法較繁瑣,不易學(xué)習(xí),將紙扇子的折疊方法遷移到此處,輕松解決。具體操作為:先將圓形濾紙折成半圓形,沿著半徑折疊約15°的小扇形,正折一次,反折一次,直至半圓形濾紙變?yōu)橐粋€(gè)小的折疊扇子,此時(shí)將雙層濾紙從中間撐開(kāi),即為類似于菊花形的濾紙。干燥劑的用量多少為最合適?由于在合成、分離洗滌、分液操作時(shí)的個(gè)性化差異,導(dǎo)致每人的產(chǎn)品中含水量不同,加干燥劑的量也就不同,如何準(zhǔn)確判斷所加干燥劑的量合適與否?類比于檫黑板時(shí),粉筆灰落在手上,如果手是干燥的則拍拍手,手就干凈了;如果手是濕潤(rùn)的,則需要洗手,手才會(huì)干凈。邊加干燥劑邊搖晃瓶子,直到瓶壁上不再粘附干燥劑即可。通過(guò)類比生活情景,將生活小技巧遷移到繁雜的操作技能中化繁為簡(jiǎn)、化難為易。學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中,將生活技巧遷移到實(shí)驗(yàn)中,不僅掌握基本操作,而且操作中加入了自己的創(chuàng)意,使得自己小有成就感,有了繼續(xù)探索的好奇心,提升了學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。實(shí)驗(yàn)結(jié)束,我們將學(xué)生的小創(chuàng)意、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)在并微信群署名公布,學(xué)生的成就感和自豪感油然而生。

3生活情景綜合應(yīng)用培養(yǎng)創(chuàng)新能力

在綜合性實(shí)驗(yàn)中綜合應(yīng)用多種生活情景技巧,開(kāi)創(chuàng)性的完成實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié),得到完美的結(jié)果。在生物堿提取實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)環(huán)節(jié):提取和升華操作。提取操作中,類似于煮粥時(shí)防止粥糊鍋底。提取的過(guò)程中,學(xué)生發(fā)現(xiàn)圓底燒瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)固體附著在瓶壁上,隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,固體會(huì)越來(lái)越多而且會(huì)炭化,造成提取得到的產(chǎn)品減少,燒瓶也不易洗干凈。怎么辦?通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn),附著的固體為提取物,第一次虹吸前,瓶壁上沒(méi)有附著物,第二次虹吸過(guò)程中,瓶壁上開(kāi)始出現(xiàn)附著物,隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,瓶?jī)?nèi)乙醇的量的減少附著物逐漸增多,并且會(huì)逐漸炭化。進(jìn)一步的分析探索發(fā)現(xiàn),開(kāi)始析出的附著物,很容易通過(guò)輕微晃動(dòng)裝置使得燒瓶?jī)?nèi)的液體旋轉(zhuǎn)(學(xué)生能夠把握好晃動(dòng)瓶子的力度和頻率進(jìn)而使溶液順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),也會(huì)有小小的成就感)而溶解下來(lái),所以,提醒學(xué)生在第一次虹吸完成以后,注意觀察燒瓶?jī)?nèi)液體和瓶壁上附著物的變化,及時(shí)的晃動(dòng)燒瓶,避免產(chǎn)品附著在瓶壁上進(jìn)而碳化,影響產(chǎn)率和燒瓶洗滌的困難。

升華操作中,有一段過(guò)程類似于一個(gè)常見(jiàn)的水坑的水分揮發(fā)過(guò)程。室外下雨后形成的小水坑,雨停后水分逐漸蒸發(fā),渾濁的水逐漸變成泥糊狀、餅狀、粉狀,這個(gè)自然過(guò)程可能需要幾天時(shí)間。而升華實(shí)驗(yàn)的蒸餾濃縮成糊狀、烘焙成粉狀,大約兩個(gè)小時(shí)左右。模擬自然過(guò)程的發(fā)生,學(xué)生有了從事科學(xué)研究的感覺(jué),進(jìn)而積極主動(dòng)的參與到學(xué)習(xí)實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐中。

總之,將生活情景與有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作相類比,減少了實(shí)驗(yàn)的陌生感,降低了學(xué)習(xí)的難度,增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的信心,好奇心的驅(qū)動(dòng)下,對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣得以提升,潛移默化的得到了科學(xué)訓(xùn)練,了解了科學(xué)研究方法,提高了科研和創(chuàng)新思維能力。最終有效的提高了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量!

參考文獻(xiàn)

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作者:朱瑞濤 王松 王慧輝 趙云 李好樣 韓紅斐 郭愛(ài)玲 單位:1.太原師范學(xué)院 2.山西中醫(yī)藥大學(xué)