材料科学与工程专业有机化学课程教学的探索与实践

1、材料科学与工程专业有机化学课程教学的探索与实践    摘要：有机化学是材料科学与工程专业的重要基础课之一，其内容繁杂，机理深奥。针对本校材料科学与工程专业有机化学课程教学时数较少的现状，在提高学生的学习兴趣及课堂效率方面进行了研究与探索，并通过实践取得了良好的效果。关键词：有机化学；学习兴趣；课堂效率作者简介：于艳敏（1979-），女，山东聊城人，北京工业大学绿色化学与精细化工研究所，副研究员。（北京?100124)基金项目：本文系“2011年人才强教计划211重点课程（群）优秀教学团队应用化学”（项目编号：005000543111514）的研究成果。中

2、图分类号：G642.3?文献标识码：A?文章编号：1007-0079（2011）32-0080-02有机化学是材料科学与工程专业的重要基础课之一。通过本课程的学习，学生应掌握有机化学的基本理论、基本知识，了解有机化学发展的方向以及在专业学科领域中的应用，培养学生运用有机化学知识解决实际问题的能力，并为学生学习有关专业课程以及今后从事科研、教学、生产和开发工作建立比较牢固的有机化学基础。1但有机化学内容庞杂，机理深奥，同时学科知识量不断增加，且本校材料科学与工程专业有机化学课程课内教学时数较少，这就造成了教师难教，学生难学的局面。针对教学过程中存在的以上问题，本文结合自身的教学实践，在提高学生学

3、习兴趣及课堂效率方面进行了探索与实践，并提出了几点体会。一、理论联系实际，追踪热点话题学生的学习兴趣对一门课的教学效果会起到极其重要的作用。如果学生怀着强烈的好奇心和极大的学习兴趣来学习有机化学，这将会极大地提高教师的教学效率。如何激发学生的好奇心及学习兴趣是教师在有机化学整个教学过程中应该特别关注的问题。本课程通过将有机化学基础理论知识跟人们的日常生活相联系，并结合当前社会的热点话题来阐述有机化学知识的重要性，以此来激发学生学习有机化学知识的兴趣，收到了较好的教学效果。有机化学内容虽然繁杂，但有很强的实用性，同时又有严密、系统的理论，是理论与实际密切结合的学科。教师在各章节的讲授过程中，注意

4、把抽象的有机化学理论跟我们实际生活中的现象联系起来，对增加学生学习有机化学的兴趣会起到非常重要的作用。比如在讲授绪论一章的内容时，引用前美国化学会会长Breslow在化学的今天和明天书中的一段话：“早上，我们从用化学品建造的住宅和公寓中醒来，映入眼帘的是用化学工业生产的现代材料制成的家具，接着使用化学家设计的肥皂和牙膏，穿上由合成纤维和合成染料制成的衣服，或者穿上经化学品处理并染色的天然纤维（羊毛或棉花）制成的衣服”，向学生展示我们日常生活中的有机化学现象，强调人们的吃穿住行都离不开有机化学。在讲授稠环芳烃时，提醒学生稠环芳烃具有致癌性，在人们常吃的烧烤食品中稠环芳烃的含量较高。除此之外，在教

5、学过程中，可以根据教学内容随时穿插讲述一些与有机化学内容相关的新闻热点问题，比如“三鹿毒奶粉”，“瘦肉精”事件等等，并引导学生从有机化学的角度来解释这些新闻热点事件。通过这些内容的介绍，可以让学生在学习有机化学基础理论知识的同时，真切认识到有机化学在实际生活生产中的应用，从而激发学生学习有机化学的热情。二、结合专业背景，紧跟学科前沿在有机化学课程的授课过程中，除了把有机化学知识跟我们的日常生活联系起来，还可以跟学生所学的专业紧密结合起来，让学生了解有机化学跟其它相关学科之间的联系以及有机化学课程对其所学专业的重要性，以此来调动学生学习有机化学的积极性。由于本课程的授课对象是材料科学与工程专业的

6、本科生，而有机化学在材料科学与工程领域中的应用非常广泛，所以本门课程的授课过程中紧密结合材料科学与工程专业的背景特点，在各章节讲授基本理论的同时，注重它的实践性，随时穿插讲授一些运用有机化学基础理论知识解决科学领域实际问题的例子，尤其是在材料科学领域中的应用实例。比如讲授芳烃一章内容时会给学生提及富勒烯这一特殊的芳香烃，向学生介绍富勒烯的合成进展以及在光电材料方面的应用，并向学生介绍有关富勒烯的最新研究进展，会让学生对有机化学知识具有更高层次的了解。向学生介绍有机化学学科最新的研究进展，需要授课老师紧跟学科前沿，随时查阅大量参考文献，在讲授经典的有机化学内容时，适当地延伸出一些相关领域的前沿进

7、展，重大发现，或者国内外相关课题组的科研课题，并结合学生的专业背景，特别关注有机化学在材料科学领域中应用的新成果、新进展，使教学内容在保证科学性的同时具有先进性，以此来开阔学生的眼界，激发学生学习有机化学知识的兴趣。也可以向学生适时介绍近几年做出重大发现或获得诺贝尔化学奖的有机化学家的科学贡献及生平事迹，鼓励学生勇于创新的精神。这些内容的介绍使得授课内容不断充实新知识、新内容，有利于增强学生学习有机化学的兴趣。三、应用计算化学软件，提高教学效果有机化学的核心内容是有机化合物的结构及其反应，把握有机化合物结构与性质的关系及其反应机理是学好有机化学的基础。但有机化合物的结构繁多，反应机理深奥，且掌

8、握有机化合物的结构及反应机理需要学生具有一定的抽象思维能力以及空间想象力，这使得学生在学习过程中出现了困难，仅依靠传统的符号和化学结构式不能很好地把微观的分子结构跟宏观的物质性质联系在一起。计算化学软件在有机化学教学中的应用则很好地解决了这一问题，不仅可以让学生观察有机化合物的二维结构，还可以向学生展示有机化合物的三维立体结构，甚至电子结构，并能动态演示有机化学反应过程，使抽象、复杂的有机化学现象变得形象化，简单化，进而降低了教学难度，有利于帮助学生理解复杂的有机化学现象和有机反应机理，并增加了学生探索化学微观世界的兴趣。2目前常用的计算化学软件包括Gaussian公司开发的Gaussian、

9、HyperCube公司开发的HyperChem、CambridgeSoft公司开发的ChemOffice等等，可以用来建立分子模型，显示分子的三维立体结构，分析有机化合物的物理、化学性质，以及动态演示反应过程等。比如在授课过程中，往往需要在课件中插入一些分子的结构以说明分子的构型。这时，我们可以采用ChemOffice软件绘制分子的平面结构，并显示分子的三维空间构型以及分子键长、键角、二面角等参数，便于学生从空间上理解复杂的有机分子结构。有机化学反应机理深奥、抽象，学生在学习过程中难以理解。应用计算化学软件可以通过计算过渡态及中间体的能量给出反应的势能变化曲线，进而确定反应路径，并动态演示有机

10、化学反应的过程，使得抽象的化学现象变得具体、直观，易于理解。计算化学软件在有机化学课堂教学中的应用对提高教师的教学效果起到了非常重要的作用。四、优化教学手段，提升教学质量虽然目前传统“黑板+粉笔”的教学方式正逐渐被多媒体教学方式所取代，但有机化学课程的特点使得我们必须根据教学内容对教学手段进行优化，采取多样化的教学手段。只有把多媒体教学与传统的板书教学有机结合起来使用才能达到良好的教学效果，并进一步提升教学质量。3多媒体方式在教学过程中有诸多优点。多媒体教学融文字、图形、图像、动画、音频、视频于一体，在教学过程中不需要板书，可以节省出时间来跟学生互动、讨论。同时多媒体教学易于展现传统教学方法难

11、以表述的抽象概念。比如我们可以将复杂难懂的立体异构和抽象的有机反应机理以简洁生动的画面或三维动画形式显现在学生面前，并反复播放，利于学生理解并加深印象。同时采用多媒体教学还可以通过调整课件背景，字体的大小、颜色等来突出教学的重点和难点，有利于营造生动活泼的学习氛围，提高学生的学习兴趣，增强教学效果。但多媒体教学也有不利的一面，运用多媒体教学，由于不需要板书，讲课速度会加快，课堂信息容量大，容易使部分学生的思维速度跟不上，听课过程中没有思考的时间，注意力容易不集中，整体很难获得良好的教学效果。此外，多媒体课件需要提前做好，在授课过程中，难以根据学生的听课状态及反馈情况临时改变课件的设计及内容。这

12、时候就需要传统的板书来辅助多媒体教学，根据学生的实际情况对课件及教案的设计在黑板上做出调整和补充，以此来弥补多媒体教学的不足。在有机化学课程的讲授过程中，多媒体与板书的有机结合有助于进一步提升教学质量。五、结束语材料科学与工程专业有机化学课程的教学要密切联系专业背景来确定教学任务，注重理论联系实际，激发学生学习有机化学知识的兴趣，并使学生认识到有机化学知识对其专业课程学习的重要性。把计算化学软件应用到有机化学教学过程中，使得抽象的理论知识形象化、简单化，对增强教学效果有非常重要的帮助。同时采用多媒体和板书有机结合的教学手段，对提升教学质量起到了非常重要的作用。参考文献：1王雷,戈早川,朱光明,等.材料学专业有机化学教学改革初探J.广东化工,2008,(6):156-158.2赵丽娇,钟儒刚,甄岩.计算化学软件在大学有机化学教学中的应用J.计算机与应用化学,2008,25(8):1035-1037.3解凤霞.多媒体技术在工程化学教学中的应用策略J.广西师范大学学报,2007,(S).（责任编辑：麻剑飞）