深究材料科学有机化学教改

材料科学是一门涵盖物理、化学、电子、生物等诸多研究领域的新兴交叉学科，其专业的设立是为了培养具备材料科学相关的基础知识、基本技能，能够从事材料制备、表征、性能测试，开发新材料加工工艺，具有高综合素质及创新能力的高级人才。有机化学则是材料科学专业一门必修的化学基础课程，可使学生掌握化学领域基本理论知识和实验技能。对材料科学专业学生进一步学习专业课程意义重大。有机化学课程涉及范围广、理论性强，材料科学专业课程科目多，学时有限，如不能妥善处理，将严重影响学生学习的积极性，不利于专业后续课程的学习。本文就材料科学专业自身的特点，针对该专业有机化学教学中存在的问题，结合本人多年授课经验，从教材、课堂教学、实验教学等方面初步探讨材料科学专业有机化学教学的改革。

一、有机化学课程内容和特点

有机化学是研究有机化合物的化学，是-N研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用及其有关理论和方法的科学目，可以使人们从分子水平上探索未知的世界。它既是一门内容丰富，理论性、社会应用性强的课程，又是-f3重视实验、实践性强的课程。其内容主要分为三大部分：第一部分为有机化学基础知识和基本理论，包括有机化合物分子结构基础、立体化学、波谱化学等；第二部分为各类有机化合物的物理性质和化学性质，有机化合物是按其分子中包含的官能团类型分类，官能团对化合物的性质起决定性作用，这一部分是整个有机化学的重点也是难点，要求学生能够运用有机化学基本原理去认识化学反应的规律，掌握各类反应及应用；第三部分为天然有机物化学，包括糖、氨基酸、蛋白质、核酸等内容，也被称为生物有机化学。对于材料科学专业学生来说，需要重点掌握的是第一、二大部分内容，而且，第二大部分中不同类型的有机化合物的重要程度也不同，例如，不饱和烃、芳香烃、醇酚、醛酮等是重中之重。这些重点内容可以归纳为：1个理论(电子理论)、2个效应供轭效应、诱导效应)、2种试剂(亲电试剂、亲核试剂)、3类6大反应(自由基取代、加成反应，亲电取代、加成反应，亲核取代、加成反应)等01。

二、材料学专业有机化学教学改革的必要性

材料科学专业既是本科教学中最为重要的专业之一，同时也是最难学习的专业之一，它要求学生全面地掌握化学、物理、材料学等方面的基础知识。专业课程数量的巨大，使得专业课程的设置课时紧、任务重。对于有机化学这门课程来说，材料科学专业的授课课时由化学专业的大于120学时缩短为小于64学时，实验课时也相应地大大减少，这就容易造成学生对有机化学基础知识掌握肤浅，实验技能相对匮乏，严重影响后续课程的学习。同时，相对于其他专业，材料科学专业有着自身的特点，并不是有机化学中所有的内容都必不可少，即材料科学专业对有机化学教学侧重点需求不同，精选有机化学中针对材料科学专业十分重要的内容，既能完成大纲规定的教学任务，又能保证教学质量。另外，由于招生人数的增加，学生的基础知识水平有下降趋势，并且参差不齐。这些都对材料科学专业教学的正常进行造成严重的影响。所以，材料科学专业有机化学教学改革势在必行。

三、材料学专业有机化学教学改革方法

1．教材的改革。教材是教学内容的载体，优秀的教材是高教学质量的保证。由于有机化学的重要性，各类教材数量繁多，内容丰富，但本校材料科学专业特点鲜明，直接沿用现有的有机化学教材无法在有限的学时内使本专业学生完善地掌握其必需的化学方面基础知识。为此，我们根据本校材料科学专业学科特点，参考现有优秀有机化学教材，精选本专业学生必需之基础知识，秉承遵循思维规律组织教学的原则，编写适合本专业有机化学教学的校内讲义。相对于一般的有机化学教材，我们新编的讲义内容精练，篇幅缩减，既加强了对学生素质的培养，又适应了学时较少的需求。主要以上文所述的有机化学教学主要内容的第一、二大部分为主，新编讲义共分为十一章，第～章：结构与性能概论，重点内容为价键理论、共振论、诱导和共轭效应、反应类型和试剂分类、酸碱理论、溶剂化作用等；第二章：立体化学，重点内容为构造、构象、几何、对映4大异构现象；第三章：结构表征化学，重点内容为红外光谱、核磁共振谱、紫外光谱及质谱。以上内容为有机化学基本理论，是以下各章学习的基础。第四章：脂肪烃及其衍生物，包括饱和烷烃、烯烃、炔烃、卤代烃的物理性质和化学反应；第五章：芳香烃，重点内容为芳烃亲电取代反应；第六章：醇酚，重点内容为醇酚的共性和特性；第七章：醛酮，重点内容为羰基亲核加成反应；第八章：羧酸及其衍生物，包括羧酸、酰氯、酸酐、酯、酰胺的物理和化学性质；第九章：有机含氮化合物，包括硝基化合物、胺、重氮及偶氮化合物、杂环化合物的物理和化学性质。以上内容几乎涵盖全部对本专业后继课程十分重要的有机化合物，知识要点就重避轻侧重点鲜明，为整个讲义的重点内容。第十章：有机合成基础，重点为有机合成路线控制；第十一章：有机化学资源，包括常用软件、期刊检索、网络化学资源等。以上为选学内容。用以开拓学生视野，加深学生学习兴趣。新编有机化学讲义在内容上精练有序，既涵盖了与材料科学专业息息相关的基础理论，也包括了有益于后续课程学习的几大类重要有机化合物。主线清晰，内容展开层次感强，保证了在少学时的基础上使学生能完整的了解重要的知识，强调对学生素质的培养，着重有机化合物的共性与特性，给学生思考的空间，培养学生分析、解决问题的能力。另外，我们充实了新的内容，使学生了解有机合成的手段和最近研究热点，辅以材料科学研究方向专题的建立，扩宽了学生的知识面，增强了学生的兴趣，适应新时代材料科学专业有机化学教学。

2．课堂教学的改革。教材是教学的根本，而课堂教学则是教学实施的天地。通过课堂教学，不仅要使学生掌握新知识，更重要的是教会学生获取新知识的方法。有机化学理论性强，内容比较抽象，为了使学生尽快地掌握有机化学的学习方法，更好地理解有机化学的内涵，极大地提升学习有机化学的兴趣，我们本着“以学生为主体，以教师为主导”的指导思想，借鉴他人的经验，总结自己的教训，采用丰富的教学手段，提高有机化学课堂教学的效率。

(1)教学方式：多媒体教学。“工欲善其事，必先利其器”。有机化学涉及大量的分子结构式、化学反应式，传统的教学方式即使辅以挂图和模型演示，也无法在有限的学时内完成巨大的教学任务。借助多媒体手段，可以将有机化学中比较抽象的问题生动形象地展示给学生，而且可将图、文、声、像并茂，将“讲”课演变为“演示”课，既扩大了单位学时内的授课内容，又可以节省出学生上课时记笔记的时间，大大地提高了教学效率151。我们根据大纲的要求，以PowerPoint为主要制作工具，辅以Flash(制作动画)、ChemOfice(画有机化合物的结构式及反应方程式)、Photoshop(处理图像)、3DMax(制作立体动画)等软件，开发了侑机化学》CAI课件，使课堂的教学面貌焕然一些，课堂氛围轻松愉快，课堂质量极大提高。

(2)教学方法：运用开放式教学，采取列表比较法、系统归纳法等展开课堂教学。在有机化学的课堂教学中，针对学科及学生的特点选择正确的教学方法，对教学目标的实现至关重要。我们以开放式教学作为贯穿整个课堂教学的基础，不仅要求学生听老师的讲解，还要求学生带着问题去思考，指导学生查阅文献去解决问题，培养学生的创新精神和实践能力。介绍与材料科学专业密切相关的前沿课题，让学生提出自己感兴趣的方向，组织专题讨论，丰富学生相关的知识，做到真正的开放、启发式教学。辅以系统归纳、列表比较等合理的教学方法，取得更好的教学效果。

(3)教学方针：采用“启发、引导”的教学方针，更好地体现老师的“主导”作用。虽然在课堂教学上，老师应主要向学生讲授系统的知识，但学生自己独立思考、创新能力的培养亦尤为重要。课堂教学中老师应充分发挥“主导”的作用，使学生从积极地听从老师的讲授，过渡到独立思考，有所创新。对于学生在思考、创新过程中遇到的问题、困难，老师应给予学生帮助。不仅仅是鼓励和支持，更重要的是给予学生解决问题、困难的知识、经验，通过问题的提出和解决，使学生体会到创新的快感，从而产生更大的兴趣和热情。

3．实验教学的改革。有机化学是一门实验性较强的课程。实验教学是有机化学教学的组成部分，也是培养学生实践能力和创新精神的重要环节。但一般的材料科学专业对有机化学实验安排的课时较少，甚至不安排，不利于学生动手能力的培养。为了在有限的学时内达到实验教学最大的效果。我们经过探索，采用如下思路和方法：采用阶段性实验教学，首先安排一些趣味性、实用性强的验证实验，例如，结合日常生活实际，安排阿司匹林、染料合成、茶叶提取咖啡因等。既让学生掌握有机化学实验的基本操作方法和技能，又让学生在实践中体会到自己的学习是有用的，提高学习兴趣，激发主观能动性。在此基础上，根据材料科学专业特色，逐步增加综合性、创新型实验。在这一阶段中主要培养学生综合性能力，让学生提出自己感兴趣的课题，指导学生查阅文献一设计实验方案一拟定合成路线一完成产物合成一分析实验结果一提交实验报告。由学生自己设计合成路线，分析、总结合成过程中的收获和不足，可以培养学生独立思考，综合运用所学理论知识和实验技能的能力。另外，我们还安排一些开放性实验，实验室在特定的时间内向学生开放，使得对有机化学实验感兴趣的学生在业余时间可以到实验室做实验。这样，既弥补了实验课时少、学生意犹未尽的不足，又可开拓学生的视野，使学生提前感受到科研的氛围，对学生实验水平的提高起到较大的促进作用。

四、结束语

材料科学专业的特点决定了其专业有机化学教学方法和手段注定不同于其他专业，为了提高教学效果，教学改革也需不断进行。实践证明，从上述3个方面入手，采用相应的方法在教材、课堂教学、实验教学环节进行改革，可有效地激发学生学习兴趣，改善课堂效果，提高教学质量。