金 玲，葉明富，陳國(guó)昌，儲(chǔ)向峰

(安徽工業(yè)大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

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演示實(shí)驗(yàn)在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用

金 玲，葉明富，陳國(guó)昌，儲(chǔ)向峰

(安徽工業(yè)大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)是一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，在該課程教學(xué)中輔以演示實(shí)驗(yàn)，能夠幫助學(xué)生加深理解某些抽象的理論和概念、掌握物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化規(guī)律，增加學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的濃厚興趣效果，使教學(xué)效果大為提高。

有機(jī)化學(xué)；演示實(shí)驗(yàn)；實(shí)踐教學(xué)；課堂教學(xué)

一、有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)課程

化學(xué)是研究物質(zhì)變化的科學(xué)，是一門在原子、分子或離子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及其內(nèi)在聯(lián)系和外界變化條件的科學(xué)。[1]有機(jī)化學(xué)是一門研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)分支，也可以說有機(jī)化學(xué)就是有關(guān)碳的化學(xué)。[1-3]碳元素位于周期表第二周期第IVA族，它的原子核外的4個(gè)電子可以采取多種方式和其他原子聯(lián)結(jié)。碳原子的正四面體結(jié)構(gòu)是有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)。有機(jī)化合物都含有C和H，有些還含有O、Cl、N、S、P等非金屬元素或Fe、Cu、Zn等金屬元素。現(xiàn)在已知的有機(jī)化合物超7 000萬種，而周期表內(nèi)一百多種元素形成的無機(jī)化合物卻僅約數(shù)百萬種。有機(jī)化學(xué)是化學(xué)研究中最龐大的領(lǐng)域，它與醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、日用化工等方面的關(guān)系特別密切。隨著有機(jī)化學(xué)研究的深入，還衍生出若干分支學(xué)科，如天然有機(jī)化學(xué)、物理有機(jī)化學(xué)、金屬有機(jī)化學(xué)和合成有機(jī)化學(xué)等等。隨著人們對(duì)生命現(xiàn)象以及環(huán)境問題的日益關(guān)注，有機(jī)化學(xué)愈來愈顯示出強(qiáng)大的生命力，成為改善人類生活質(zhì)量的有力助推力量。

化學(xué)教學(xué)過程中實(shí)驗(yàn)不可或缺，有機(jī)化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門學(xué)科。[3-4]有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，教學(xué)目的在于訓(xùn)練學(xué)生牢固掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作技能和基礎(chǔ)知識(shí)。通過實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生更加明白有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)理論與概念，培養(yǎng)學(xué)生感性、理性角度認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物，掌握制備、分離、提純與分析鑒定有機(jī)物的一般方法；具有分析問題、解決問題能力和創(chuàng)新思維方法，擁有初步從事科學(xué)研究的能力；培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是、嚴(yán)格認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和良好的工作習(xí)慣與作風(fēng)。實(shí)驗(yàn)安全是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要求，在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)養(yǎng)成細(xì)心觀察和及時(shí)記錄的良好習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)臺(tái)面應(yīng)該經(jīng)常保持清潔和干燥，有異味或有毒物質(zhì)的操作必須在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢化學(xué)品應(yīng)該分類回收統(tǒng)一處理，絕不能隨意丟進(jìn)垃圾桶或倒入下水道。

有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)是化學(xué)類、化工類、生物類、醫(yī)藥類、環(huán)境類等專業(yè)本科生重要的基礎(chǔ)必修課。該課程教學(xué)目的是使廣大學(xué)生初步系統(tǒng)掌握有機(jī)化學(xué)基本概念、理論和有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用、制備、反應(yīng)歷程等基礎(chǔ)知識(shí)，具備一定分析問題、解決問題的綜合能力，初步擁有運(yùn)用有機(jī)化學(xué)知識(shí)的從事相關(guān)職業(yè)能力。通過學(xué)習(xí)該課程學(xué)生不但能了解有機(jī)化學(xué)變化的一般規(guī)律，而且能從理論上更深刻、更本質(zhì)地認(rèn)識(shí)有機(jī)化學(xué)變化的規(guī)律性。培養(yǎng)學(xué)生掌握正確的方法論，樹立科學(xué)的自然觀，了解有機(jī)化學(xué)的一般研究方法。

二、演示實(shí)驗(yàn)的作用

有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作是一相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)過程，一般包含隨堂講授、課堂討論、課間測(cè)試、課堂演示實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)及考試等教學(xué)環(huán)節(jié)。所有過程的目的在于使學(xué)生掌握課程的基本內(nèi)容，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生探索未知的興趣與能力。為實(shí)現(xiàn)該愿望，好的教師自然會(huì)竭盡全力引導(dǎo)學(xué)生通過仔細(xì)觀察現(xiàn)象從而主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，通過思考、討論并輔以必要的講解，激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)地獲取新知識(shí)、探索新現(xiàn)象、追求新發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)烈愿望。為了更好實(shí)現(xiàn)上述啟發(fā)式教學(xué)效果，無疑演示實(shí)驗(yàn)可助力教師課程教學(xué)。

可以在講解某個(gè)原理、概念后做相應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)，用最直觀、最有趣的現(xiàn)象來驗(yàn)證相應(yīng)理論，以達(dá)到加深印象、加強(qiáng)理解目的。也可在講解前或講解的同時(shí)做相應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生腦海里形成一個(gè)大問號(hào)，抓住學(xué)生的注意力，讓學(xué)生思維活躍起來，這樣教師的講解便真正成為師生之間的思想交流，課堂氣氛自然而然活躍起來。其他教學(xué)環(huán)節(jié)演示實(shí)驗(yàn)也同樣能發(fā)揮積極作用。習(xí)題課、討論課甚或考試都可以采用演示實(shí)驗(yàn)的方式提出問題，還可以對(duì)做過的演示實(shí)驗(yàn)提出一些更深刻的問題讓學(xué)生去分析思考。

演示實(shí)驗(yàn)是有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的重要手段，它既能幫助學(xué)生理解、掌握理論知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、良好的實(shí)驗(yàn)技能。在有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中輔以演示實(shí)驗(yàn)，能起到幫助學(xué)生加深理解某些抽象的理論和概念、掌握物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化規(guī)律的作用，增加學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的濃厚興趣的效果，教學(xué)效果大為提高。[5-6]

三、演示實(shí)驗(yàn)在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用

演示實(shí)驗(yàn)是一種很好的教學(xué)手段，若與教學(xué)內(nèi)容配合緊密，則必然會(huì)發(fā)揮其應(yīng)有的效能。譬如在講解不飽和烴時(shí)，設(shè)計(jì)了液溴與乙烯的加成噴泉實(shí)驗(yàn)：以排水集氣法收集乙烯(乙醇催化脫水制乙烯)氣體于1 000ml圓底燒瓶中(也可直接用乙烯鋼瓶氣)，塞上橡皮塞(橡皮塞預(yù)先插進(jìn)帶尖嘴的導(dǎo)管和吸好液溴的滴管)，將圓底燒瓶倒置，導(dǎo)管一端浸入紅色的水中(自來水中加數(shù)滴紅墨水)，將滴管中液溴擠入圓底燒瓶，由于乙烯和Br2迅速發(fā)生加成反應(yīng)，致使燒瓶中壓力降低，于是紅色的水立刻吸入燒瓶中，形成美麗的“紅色噴泉”。該演示實(shí)驗(yàn)形象地體現(xiàn)了烯烴含有雙鍵，化學(xué)性質(zhì)活潑，容易發(fā)生加成、氧化等反應(yīng)。又如在講解鹵代烴親核取代反應(yīng)時(shí)，設(shè)計(jì)了如下演示實(shí)驗(yàn)：(1)取15g碘化鈉溶解于100mL純丙酮中(新制的溶液是無色的，必須保存在棕色瓶中，放置后變成棕黃色；如果溶液溶液已經(jīng)變成紅棕色則不能使用，需重新配制))；(2)向試管中加入5mL碘化鈉丙酮溶液和0.5mL正溴丁烷，振蕩后靜置2min(或微熱一下)即有白色的溴化鈉生成，證明正溴丁烷中溴原子已經(jīng)被碘原子置換；(3)用叔溴丁烷進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，需要約60min才析出溴化鈉晶體，改用溴苯則根本無溴化鈉晶體析出。通過該演示實(shí)驗(yàn)向?qū)W生闡明雙分子親核取代反應(yīng)(SN2)中，反應(yīng)速度主要決定于過渡態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定性，離去基團(tuán)的類型對(duì)反應(yīng)速度有顯著影響。再如在講解羰基化合物時(shí)，設(shè)計(jì)了如下演示實(shí)驗(yàn)：(1)向3支洗凈的試管中分別加入2%硝酸銀溶液8mL，滴加5%氫氧化鈉溶液1滴并振蕩，再逐滴加入2%氨水溶液使Ag2O沉淀恰好溶解，再加2%硝酸銀溶液1滴；(2)向上述3支試管中分別加入甲醛、乙醛、丙酮各5～6滴，用水溫?zé)?，觀察發(fā)現(xiàn)一段時(shí)間后含甲醛、乙醛溶液試管中有銀鏡生成，而含丙酮溶液試管無變化。以此說明醛比酮易被氧化，與弱氧化劑銀氨溶液作用時(shí)，醛被氧化成羧酸，同時(shí)析出銀形成銀鏡，酮不具有這種性質(zhì)，利用該法可區(qū)別醛和酮。[6-7]

掌握有機(jī)化合物的性質(zhì)是有機(jī)化學(xué)教學(xué)的主要目的之一，要通過演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)有機(jī)化合物的重要性質(zhì)加深了解；有機(jī)化學(xué)發(fā)展很快，要盡量設(shè)計(jì)一些反映有機(jī)化學(xué)教材內(nèi)容發(fā)展的新演示實(shí)驗(yàn)；要充分利用光、色、聲的演示效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的積極性；力求實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，說理清楚，操作簡(jiǎn)便，費(fèi)時(shí)不多。[8-9]

教學(xué)形式上的變換必然大大增加教學(xué)信息傳遞量，在有限時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生能更深刻、牢固的理解基礎(chǔ)理論，課堂氣氛得到活躍的同時(shí)也調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，學(xué)生也能學(xué)會(huì)更加靈活運(yùn)用有機(jī)化學(xué)知識(shí)。演示實(shí)驗(yàn)以其強(qiáng)大的交互性、豐富的信息量、演示項(xiàng)目易更新等特點(diǎn)大為方便教師深化教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)藝術(shù)。

四、結(jié)語

有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)是一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，該課程課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入演示實(shí)驗(yàn)是一種理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式。初步實(shí)踐表明所采取的措施較好的實(shí)現(xiàn)了課程的教學(xué)目的，廣大學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情得到明顯提高，培養(yǎng)了學(xué)生觀察思考能力，本課程的教學(xué)質(zhì)量有顯著改善。

理論課與演示實(shí)驗(yàn)相結(jié)合是有機(jī)化學(xué)教學(xué)過程中一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，需要廣大教師針對(duì)課程特點(diǎn)不斷鉆研，在教學(xué)實(shí)踐中不斷總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，方能提高本課程教學(xué)質(zhì)量。

[1]王積濤,王永梅,張寶申,等.有機(jī)化學(xué)：上冊(cè)[M].天津：南開大學(xué)出版社，2009:1-6.

[2]常雁紅,李天昕,陳月芳,等.興趣教學(xué)法在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)冶金教育,2013(5):1-3.

[3]蘭州大學(xué).有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，2010:1-6.

[4]馬楠,楊宇輝,于輝,等.在綜合能力培養(yǎng)前提下的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目創(chuàng)新[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2014,17(3):48-50.

[5]許立信,葉明富,伊廷鋒,等.化學(xué)工程課堂演示實(shí)驗(yàn)實(shí)踐與思考[J].山東化工,2015,44(8):155-156.

[6]蘇州大學(xué)有機(jī)化學(xué)教研室.有機(jī)化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，1992:1-146.

[7]王建平.介紹幾個(gè)有機(jī)化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)[J].大學(xué)化學(xué),1993,8(3):39-40.

[8]章結(jié)兵,任秀彬,汪廣恒,等.高等學(xué)?；A(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的探索與思考[J].山東化工,2014,43(5):179-180.

[9]于秀蘭.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式的探索與實(shí)踐[J].化工高等教育,2014,31(3):51-54.

(責(zé)任編輯 汪繼友)

The Application of Demonstration Experiment in Organic Chemistry Teaching

JIN Ling, YE Ming-fu, CHEN Guo-chang, CHU Xiang-feng

(School of Chemistry and Chemical Engineering, AHUT, Ma’anshan 243002, Anhui, China)

Organic chemistry and experiment is a compulsory course. Demonstration experiments supplemented in the course of teaching can help students to understand some of the abstract theories and concepts, master the material nature with its changing principle, increase students’ interest in learning chemistry, so that teaching effect can be greatly improved.

organic chemistry; demonstration experiment; practice teaching; classroom teaching

2016-04-22

安徽省高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目(2015jyxm114)；安徽省大規(guī)模在線開放課程(MOOC)示范項(xiàng)目(2015mooc033)；安徽工業(yè)大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目(2015jy06、2015jy25)；安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目(201503)；安徽工業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)生物學(xué)示范實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心；安徽工業(yè)大學(xué)課程負(fù)責(zé)人項(xiàng)目和安徽工業(yè)大學(xué)混合式教學(xué)課程建設(shè)項(xiàng)目。

金 玲(1982-)，女，安徽桐城人，安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院講師，博士。 葉明富(1982-)，男，安徽南陵人，安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院副教授，博士。

G642.0

A

1671-9247(2016)06-0085-02