所屬欄目:化學論文 發布日期:2021-01-24 09:15 熱度:
大規模在線開放課程(慕課)是近年來發展起來的一種新型的授課和學習形式。慕課依托現代化數字信息網絡,以知識點為單位,提供相關的學習視頻和一定量的練習題,學生隨時隨地可以開展學習,突破了時間和空間的限制,實現了碎片化學習,是對課堂教學的有益補充[1-7]。另外,面對在校學生的小規模限制性在線課程(SPOC)同樣利用了以知識點為單位的教學視頻,作為學生課前學習的資料,教師在課堂上組織學生就所預習的知識進行討論、答疑,實現了課堂的翻轉[8]。這兩種教學形式受到越來越多的教育工作者和學生的關注。已有一批優秀的有機化學慕課資源在各大學習平臺上線,豐富了學生的學習資料。特別是在當前全球新冠疫情流行之際,慕課資源有利保障了學生的學習,實現了停課不停學。2020年9月22日,習近平主席在教育文化衛生體育領域專家代表座談會上講到:“要全面深化教育領域綜合改革,增強教育改革的系統性、整體性、協同性。要總結應對新冠肺炎疫情以來大規模在線教育的經驗,利用信息技術更新教育理念、變革教育模式。”這對基于慕課的學習提出了更高的要求。有機化學包含多種有機物、官能團、反應、機理及各種規律、定理,各知識點之間以及各章節之間聯系緊密,且呈現逐層遞進的關系,是學習的重點和難點。這種環環相扣的特點,無法在慕課的單個學習視頻中很好地體現出來,需要學生自行總結或老師專門對知識點之間關系進行闡述。因此需要選擇合適的工具來輔助有機化學慕課的學習。概念圖是有Cornell大學的J.D.Novak博士于20世紀60年代基于DavidP.Ausubel有意義學習理論而提出的[9-11]。其主要由三部分構成:概念、連接詞和連線。通常每一張概念圖的主題置于圖的最上方,和該主題相關的概念列于下方并放入方框之中,通過表示相互關系的連接詞,使用連線將各個概念相互連接起來。概念圖的基本圖標特征包括:概念、命題。層級結構和交叉連接。由于概念圖不僅包括了有關某個主題的所有概念,還體現了各個知識點之間的聯系,有利于學生開展有意義的學習,將新知識融入已有的知識體系,建立動態、發展的知識網絡,是一種重要的學習工具[12-15]。作為基于慕課的在線學習的輔助,概念圖特別適合在有機化學教學中使用。本文從基本概念間的聯系、中英文命名規則、類似概念辨析、官能團的特征反應、有機化合物相互轉化等方面介紹概念圖的應用,表明其是學習有機化學慕課的有力工具。
1概念圖在有機化學雙語教學中的具體應用
1.1有機化學基礎知識串聯
理解概念是學好有機化學的第一步。而掌握概念之間的相互聯系是加深理解,形成知識體系的關鍵。概念圖是清晰、完整地呈現概念之間聯系的有力工具。例如,電負性是有機化學中的一個非常重要的概念,是學習偶極矩、共價鍵的極性、分子的極性、分子間作用力、判斷分子中的親核、親電部分及其相關反應的基礎。另外,無機化學中也講授過電負性的概念,而在有機化學中,電負性還決定了有機化合物的反應性及反應位點。如圖1所示,這些相關概念之間的關系可以清楚地呈現出來,幫助學生進行知識的深化和遷移,有助于學生深入地理解概念之間的聯系,也有助于更好地體會辨證唯物主義中事物是普遍聯系的這一觀點。
1.2中英文教材中的區別
有機物的命名是學習有機化學的基礎。不僅要求學生掌握中文的命名原則,對英文命名規則也需要有所了解,特別是IUPAC給出的系統命名法是國際通用的,了解這部分內容有利于學生開闊視野,為以后從事有機化學相關行業的工作奠定基礎。然而,這兩種命名方法并不完全相同。這就要求學生不僅學會中、英文命名規則,更要理解兩者的異同。圖2列出了有機化合物中英文命名規則的異同點,明確了其不同點主要是取代基的編號先后順序不同,方便學生理解。
1.3類似概念的異同分析
有機化學中還存在一些含義接近的概念,厘清這些概念的區別也十分重要。例如,有機化合物的碳骨架千變萬化,官能團多種多樣,因此存在多種類型的同分異構體,利用概念圖可以幫助學生理解并梳理這些異構體種類及其分類標準,有利于學習其性質及合成方法。圖3列出了異構體相關的一系列概念。按照原子之間連接方式的異同可以分為結構異構體和立體異構體。結構異構體可以進一步分為碳架異構、官能團異構、互變異構和位置異構,而立體異構體又可以分為構型異構和構象異構。構型異構中又可以分為順反異構和對映異構。
1.4官能團的特征反應類型歸納
烯烴是一類重要的有機化合物,可以發生加成、氧化等反應,用于合成醇、一鹵代烷、二鹵代烷、順式二醇、反式二醇、羧酸、醛酮等多種類型的有機物。反應涉及馬爾科夫尼科夫規則(簡稱馬氏規則)、碳正離子穩定性、鹵鎓離子中間體、含硼四元過渡態、順式加成、反式加成等知識點,也是后續學習炔烴和共軛二烯烴加成反應的基礎,一直是學習的重點。對于烯烴的親電加成反應,學生只有理解了親電加成的本質是烯烴的π鍵電子進攻親電試劑,才能理解反應的區域選擇性來自于得到更加穩定的碳正離子中間體的要求。圖4總結了烯烴的加成和氧化反應,有助于學生對烯烴這樣重要官能團的反應有一個比較全面的認識,并在此基礎上加深理解。在烴類化合物教學完成后,類似的概念圖還可以做出許多,應鼓勵學生自己歸納、整理、完善,形成邏輯性知識體系,為有機合成設計奠定基礎。
1.5有機化合物分子間的相互轉化
有機化學反應,實際上就是官能團之間的轉化。在學習《羧酸及其衍生物》一章時,往往存在學生對羧酸衍生物的種類、反應性以及相互轉化掌握不牢的問題。如果孤立地學習某一種羧酸衍生物的反應性,學生只能依靠死記硬背,給學習帶來負擔,不利于形成完整的知識網絡。利用概念圖可以清楚地呈現出各類羧酸衍生物之間的相互轉化(圖5),進而體現出其活性的區別,有利于學生在理解的基礎上進行相關知識的串聯。綜上所述,概念圖可以很好地補充有機化學慕課知識點分散,相互關系不明顯的問題。通過構建概念圖,可以將基礎知識進行串聯、區別中英文教材的區別、辨析類似概念的異同、歸納總結官能團的特征反應以及官能團之間的轉化,是對所學內容進行積極整理的過程。教師可將概念圖應用于闡述不同層次、維度的概念之間的聯系和區別,根據需要制作相關的概念圖,并基于此進行教學設計。學生也可用概念圖作為學習工具,隨著學習的深入,畫出越來越完善的概念圖,提高學習效果。利用概念圖輔助慕課學習對教師和學生都是十分有益的。
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《概念圖在有機化學慕課教學中的應用》來源:《廣東化工》,作者:劉斌 胡泉源 任君
文章標題:概念圖在有機化學慕課教學中的應用
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