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有机化学的反应样例十一篇

时间:2023-08-14 09:24:46

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篇1

一、非金属有机催化剂

非金属有机催化剂指的是具有催化剂的基本性能,但元素中不含有金属离子的有机化合物。其催化的原理是通过分子中含有的氮、磷等元素与被反应物的化学键结合从而形成活化的中间体,随后利用自身的结构来控制形成不同产物。目前非金属有机催化剂主要有三大类,一类是有机胺类、一类是有机磷类、一类是手性醇类质子催化剂。相比较于金属有机催化剂,非金属有机催化剂有更好的催化性,在尤其是当应用与不对称合成的时候,经其催化的反应大都有很好的收率和对映选择性。另一方面,非金属有机催化剂具有成本比较低廉、更容易制造、更容易保存等优势,使得其不断替代金属有机催化剂,成为有机催化剂的主流。目前,我国对于非金属有机催化剂的利用还是刚刚起步阶段,对于非金属有机催化剂的理论研究比较多,但在实际应用中仍然不多,许多化学反应还仍然未找到合适的非金属有机催化剂,只能够使用金属有机催化剂,因此,对于非金属有机催化剂的各个方面的研究实验还是十分必要的。本文就目前已经有的非金属有机催化剂的利用原理做一个简单的汇总,对于一些新的非金属有机催化剂的利用做一个简单的展望。

二、非金属有机催化剂在有机化学反应中的应用

1、重新排列分子结构反应

重新排列分子结构指的是对于分子中的碳骨架进行重新排列,从而发生结构的异化,其模式是一个取代基从一个原子转移到另一个原子中,在非金属有机催化剂的催化过程中,使用的是类似的原理,使用有机叔磷作为催化剂,在化学反应过程中使得叔磷和三建发生加成反应,三苯基膦脱除后又与三苯基膦进行加成,从而生成共轭二烯酮。一个催化反应就完成了,这样一个反应的效率比较高,而且比较简单,在大生产中能够直接用于生成中间体。

2、环加成反应

环加成反应指的是两个共轭体系的分子结合成一个环状分子的反应,是使得两个小分子结合形成一个比较大的环状分子的过程。像是利用丁二烯酸酯和贫电子烯烃在非金属有机催化剂的催化作用下发生环加成反应,形成了环戊烯,或者是通过非金属有机催化剂的催化作用,使得丁二烯酸甲酯和芳环发生环加成反应生成相应的环加成产物,两种反应都是通过原有物质中的烯的结构,在非金属有机催化剂的催化作用下,生成偶极子,再通过加成的方式形成了大型环状分子;另外一种环加成的方式是利用反应的过程中生成的中间体,利用非金属有机催化剂的催化作用使得醛逐渐加成形成环加成的产物,像是乙烯酮和三氯乙醛的加成反应;此外,环加成的原理还包括不对称的环加成反应,Diels-Alder反应等等不同的方式。

3、缩合反应

缩合反应是指一个以上的有机分子在催化剂的作用下形成一个大分子的反应,在这一过程中往往会失去比较小的分子像是水分子或者是一些结构比较简单的分子。在有机化学反应中,缩合反应包括羟醛缩合反应即烯胺上的氮原子与羧基上的氧原子以及醛羰基上的氧原子共享同一个氢原子从而发生缩合反应,也包括米希尔加成、罗宾森环化反应等等。

4、共轭加成

共轭加成是指共轭体系的两侧或者是中间的原子发生加成从而形成共轭加成反应体。共轭加成包括硫醇的共轭加成、多氮化合物的共轭加成。其原理都是在非金属有机催化剂的作用下,共轭体系中的两个原子发生了加成反应形成新的物质,其反应的对映选择性比较高,因此反应的效果比较好。5、氢氰化反应氢氰化反应通过醛和氰化氢在非金属有机催化剂的催化作用下生成手性氰醇,作为一种十分重要的反应中间体。原本手性氰醇的生成比较复杂需要使用氰酶进行催化,但由于非金属有机催化剂的使用,同样能实现反应过程中的高转化率和高对映性,因此极大的提高了手性氰醇的生产效率。另外一种是亚胺的氢氰化,其原理与手性氰醇生成的原理是类似的。

6、烷基化反应

烷基化反应是指有机化合物中的碳氮氧中的氢原子被烷基替代,从而形成新的烷基化产物。其包括了不饱和双键烯丙基化等不同种类的烷基化反应。

篇2

催化剂的使用十分广泛,特别是在有机合成化学与化工中广泛使用。通过调查发现,催化过程生产的新型催化剂起到的催化工艺效果引起了化学工业革命的创新,这也是大多数现代化学工业产品的研制成功重要关键所在。金属有机催化剂在有机催化剂中有着重要的作用,但是正是因为它带动了非金属有机催化剂的大力发展。非金属有机催化剂更是激发了无数化学研究者的无限兴趣。促使无数的非金属有机催化反应更多的应用于现代工业发展中。

一、非金属有机催化剂在有机化学反应中的应用

纵观现代化学工业的发展历程,催化剂成为一种发展过程中必不可少的必需品。它是一种在化学反应里不改变化学平衡的状态,却能适时的催化反应物的化学反应速率,并且其自身的质量和化学性质均为发生任何改变的物质。非金属有机催化剂被广泛的应用于有机化学反应中,并通过其特有的反应,显现出独特的化学原理。

(一)松香酯化催化剂的应用

作为自然界极为丰富的一种天然树脂,松香主要分为脂松香、木松香和浮油松香三种。松香特有的抗腐蚀、绝缘好、粘合性等特性,被广泛的运用于食品制作行业、电子产业以及胶念剂工业等领域。但是研究发现,松香本身具有着易氧化、热稳定性差等缺点严重妨碍了在各个领域的应用,因此学者通过研究发现可以通过适当的改变松香的性能,来人为的赋予其各种优良的特性,使其更好的服务于各个领域的工作。

(二)环加成反应

环加成反应涉及活化中间体的价电子重组,通过热反应和光反应激发分子来提供所需要的能量,并且不会涉及其他试剂,如果在此过程中,反应物和产物分子对光和热含有敏感的基团,环加成反应则不能得到充分的应用。

(三)氰化氢的反应

非金属有机催化剂的应用过程中,氰化氢对亚胺的不对称加成是一个非常重要的反应,通过水解将会得到具有光活性的氨基酸,在此过程中未产生不对称产物,经过实质性的研究发现,是苯甲醛亚胺中的N原子特有的碱性导致氰化氢过程不发生质子的转移,经过催化剂将咪唑部分与胍基进行转换之后,才取得了具有突破性的进展,因此在特定的温度之下,使得N-二苯甲基亚胺的氢氰化产物α氨基腈有非常高的收率和对映选择性。

二、非金属有机催化剂的未来趋势

工业发达的现代社会,人类对非金属有机化研究希望得到更多的突破,因为太多的科学家看到了非金属有机催化剂在工业上的发展前景。有机催化剂之前也存在着千丝万缕的联系。比如叔膦既是金属有机催化剂的配体又是非金属催化剂。又比如酶的特性和催化机理与有些非金属有机催化剂非常相似。在不对称的合成中,非金属有机催化剂展现出了超高的催化活性,它的这一特点或许会在以后更多的造福于人类。

所以现在越来越多的各国科学家都在开始注重非金属有机催化剂在各类有机反应中的应用,他们或许会在不远的未来,将非金属有机催化剂的优势在化工工业中发挥得淋漓尽致。

综合非金属有机催化剂具有容易操作和一些“绿色的”优点:

1.不一定需要金属来引发,不必担心有毒金傩孤兜交肪常造成环境污染;

2.非金属有机催化剂通常价格非常低廉,容易制备;

3.非金属有机催化剂通常可以在湿溶剂或者空气中进行反应,不必用到苛刻的无水无氧条件;

4.非金属有机催化剂容易从产物中分离和回收(例如:脯氨酸易溶于水,难溶于有机溶剂,利用此特点很容易从反映体系中分离。)

非金属有机催化剂不但有优点,但是也有它的缺点,如何综合所有非金属有机催化剂的优点,避免其缺点,称为今后发展的主要方向。而且,在今后的研究中,非金属有机催化剂的研究也许会成为化工业发展研究中的重中之重。当前研究发现,反应底物决定着大多数非金属有机催化剂反应的效果。底物的改变可以能直接导致的是反应效果大大下降。所以把非金属有机催化剂变得更具有普遍适用性,仍然是化学研究中的重大问题。例如:非金属有机催化反应中,一般非金属有机催化剂使用量较大,反应时间较长,要想提高催化剂的活性和催化剂的再利用率,需要用离子液体为溶剂,将催化剂固载化。所以目前科学家的研究方向是减少非金属有机催化剂的使用量,提高非金属有机催化剂的效率。这将对人类的生态建设,和人类生命健康提供了又一强有力的工具。

三、结语

现代有机合成工业通过不断的发展,随之出现的催化剂种类也不断增多,作为重要的催化剂类型,金属有机催化剂备受关注,而相应存在的非金属有机催化剂更是占有举足轻重的地位。非金属有机催化剂的工艺不断成熟,悄然的掀起了有机化学的重要革命,特别是通过实质性的研究案例发现,非金属有机催化剂拥有良好的催化性能,渐渐成为其他催化剂的替代品,成为化学反应催化剂中的主流,现代科技的蓬勃发展,使越来越多的催化剂应用过程居于现代化学研究领域的前沿。

参考文献:

[1]罗伟宏.非金属有机催化剂及其在有机化学反应中的应用探讨[J].辽宁化工,2016,(07).

篇3

【摘 要】通过教学实践,提出给学生建立有机化学理论体系的重要性,指出突出理论教学,引进原版英文教材,实行双语授课,利用网络资源,加强与科研、生活的联系等几个方面有利于提高有机化学的教学效果。

关键词 基础理论;双语教学;有机化学;教学效果

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2015)05-0092-01

基金项目:本文系2010年度河南理工大学精品课程建设和重点课程建设资助项目“2010年重点建设课程—有机化学”(编号:201002)的研究成果。

有机化学是应用化学、化学专业的一门重要专业基础课, 也是材料化工、资源环境、生命科学等学科的基础课。有机化学涉及范围广,理论性强,就课程本身来说它有三个主要的特点:其一,有机化合物和有机反应种类繁多;其二,有机反应受反应条件的影响极大,虽有规律可循,但例外情况也比较常见;其三,化合物性质对结构,有机反应对机理的依赖性强。学生在学习过程中容易出现轻逻辑推理,重机械记忆的错误认识。导致出现知识点混淆、易忘记,一些重点和难点内容难以理解,面对实际问题无从下手等学习困难,很容易产生厌烦情绪,从而失去学习兴趣。如何在课堂教学中为学生建立起有机化学的理论框架,使学生从繁重的记忆任务中解脱出来,提高学习信心与积极性,就成为有机化学教师必须思考的重要问题。

一、重视有机化学的基本概念、基础理论,以及化合物的结构和立体化学教学,建立有机化学的理论体系

建立起正确的有机化学理论体系,对于学好有机化学有非常重要的作用。许多学生在学习有机化学过程中,不重视有机化学的基本理论,认为有机化学主要靠机械记忆就能学好,这是非常错误的认识。需要从下面几个方面着手来指导学生掌握有机化学的理论体系。

1.首先建立起结构(Structure)、性质(Property)、机理(Mechanism)和反应(Reaction)四者之间相互联系的逻辑关系。在这个关系中,结构和机理是基础,性质和反应是衍生。首先要让学生掌握化合物的结构特点,理解结构与性质的相互关系;掌握反应的机理,用反应来验证机理,用机理来推测反应。只有从根本上理解每类化合物的结构,才能掌握其性质;只有从根本上理解每类反应的机理,才能掌握各种化学反应。

2.掌握并理解有机化学中常用的基本概念。有机化学基本概念是有机化学基础知识的重要组成部分,是系统学习有机化学理论的基础。有机化学基本概念与其他学科有着广泛的联系,特别是无机化学。从教学实践来看,大多数学困生都不理解常见的概念性问题。

3.掌握常用的基本理论。如价键理论、杂化轨道理论、分子轨道理论、共振论、微观可逆性原理等。这些理论有的抽象,如分子轨道理论,虽然不要求理解分子轨道理论的数理基础,但是对分子轨道具体成键的特征必须掌握,像分子轨道对称性的特点,节点变化的规律,成键轨道、反键轨道和非键轨道数目的确定等,有些理论比较具体,如共振论,就不仅仅是理解的问题,而是必须熟练的掌握,这样才能更好理解反应机理和一些特殊的反应现象。

4.正确书写有机化学中常见的表达式。如Lewis结构式、共振式和反应机理等。必须强调有机化学中常用表达式的书写规则,特别是最基本的Lewis结构式的正确书写。否则学生无法判断共振式书写的对错,也无法比较共振杂化体的稳定性和推导正确的反应机理。

5.重视绪论的教学,对有机化学课程的整体框架及相关内容做适当的调整。通常在教学中安排绪论章节来学习有机化学的预备知识,作为随后按官能团分类学习有机化学的基础。在有机化学绪论课上,不仅要告诉学生有机化学的目的和任务,还要联系实际讲述有机化学和其他学科的关系和重要性,激发学生的学习热情。

二、实行双语教学,引进英文原版教材,提高学生自主学习的能力

1.实行双语教学,引进英文原版教材的必要性。双语教学有助于学生更深入的掌握有机化学知识点,了解有机化学学科的前沿动态。由于近代化学学科发源于西方,而绝大多数重要的化学类期刊(包括我国化学期刊)使用的语言都是英语,为使学生更准确的把握有机化学的知识脉络,理解化学家的思维模式,通过中英双语教学,引入英文原版教材,就显得非常必要。

由于使用英语课件授课,学生在课堂上接受知识的难度增大,为了更好地在课堂上理解教师所讲的内容,学生就必须提前预习所学课程,以求对教师即将讲授的知识有初步的了解。这样就在客观上提高了学生的自主学习的积极性,使得学生能够锻炼独立思考问题、解决问题的能力,为以后的工作和学习打下良好的基础。

2.实行双语教学的可接受性。有机化学适合双语教学。双语教学的最大难点是需要掌握大量的专业词汇,但是对于有机化学而言,这些词汇都可以利用简单的、已经学过的单词通过构词法快速掌握。例如,有机化合物的命名问题,只要掌握常见的十几种碳链的命名和各类官能团化合物的词尾(头),便能快速识别出这些专业词汇的意思。

在有机化学的教学过程中,仍然采用以前的中文教材,但必须是加入专业英语内容的双语课件,课件与所采用的中文教材保持内容的一致性,但把每一章节的大小标题、人名反应、常见的专业术语和化合物的名字都采用双语标记的办法,缓解学习者的语言压力,减轻紧张感,增强学习热情和信心,长此下去,学生通过课后进行中英文的对照、复习,经过一个循序渐进的过程,可逐渐熟悉和接受英文的教授,从而达到双语教学的目的。

三、有效利用网络资源,快速搜索自己需要的知识,提高学生获得化学知识的能力

网络上的有机化学资源十分丰富。目前,国内很多有机化学精品课程网站和世界上重点大学的有机化学课件,如哈佛大学等都在官网免费公开,介绍学生上网搜索,观摩学习。

四、与生活、科研相结合,提高学生的学习兴趣,不断更新课件内容

化学是理论与实践相结合的学科。在平时的授课中要把生活中常用的有机化学品或生产活动与化合物和有机反应原理的学习相结合,使学生充分认识到有机化学的重要性,切实感受到有机化学的魅力,激发学习有机化学的热情。

总之,一方面要加强有机化学基本概念和基础理论教学,引入双语授课,指导学生阅读原版教材,使学生掌握正确的学习方法;另一方面, 可以根据教学内容, 综合运用各种教学资源,提高学生获得化学知识和自主学习的能力,认识有机化学对社会生活的重要性,激发学习有机化学的热情和创造性的学习能力,再加上教师的丰富教学手段,就一定能提高有机化学的教学效果。

参考文献:

[1]郑彧,等.高校有机化学双语教学探索与实践[J].辽宁中医药大学学报,2012,14(8):153-154.

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现阶段我国教学事业发展较快,社会以及相关教育部门更加重视各个阶段的教育工作。当前高中化学教中有机化学是重要的基础教学内容,做好有机化学的教学环节也是当前高中化学教师研究的重点教学方向。

一、掌握有机化学的发展趋势是进行教学的前提

当前在高中化学教学中要做好有机化学的教学工作,首先需要让学生对于高中化学有明确的认知理解。教师要在教学中引导学生掌握有机化学的实际发展。目前阶段的有机化学分为三个时期,分别是提取时期、创立时期以及后期的发展阶段。提取时期主要是人们通过有机化学的知识对要去进行研究提取。创立时期主要指的是化合物的基本合成,比如乙酸和油脂等化合物的创立。后期发展是目前有机化学主要的发展趋势,以量子力学为基础构建现代结构理论体系,合成了较多复杂的天然物,以上这些就是有机化学的基本概述。

二、了解有机化学教学难点,强化知识点与高考命题特点的联系

现阶段化学教学课程标准与过去教学大纲之间的目标存在着相应的差异性,所以教师在教学过程中要更严格按照教材的内容来把握教学的范围。比如现阶段化学教材中增加了“溴乙烷”而删减了“乙二醇、甲醛和乙二酸”等。

起初大多数学生在接触学习有机化学时,都表现了极高的兴趣。但是随着课程学习难度不断深入,大多学生会感受到有机反应方程式较为难写,在化学式同分异构体的书写中表F能力较差,知识网络化的程度较差,知识迁移能力较差等情况。当前新课标理念下的理科综合卷中的有机化学部分仍旧对传统的有机化学热点内容较为关注,其中以社会生活、医药以及新材料等内容为教学背景材料,来综合考查学生对于有机化学知识的理解掌握程度。既测验了学生对于基础知识的理解掌握程度,又能以实验题的内容标准来考察判断学生的综合能力。

三、高中化学有机化学的教学方法探析

1.以教材内容为引导,落实化学教学的目标

目前高中化学教材中包含许多有效的教学框架栏目对学生的学习提供了明确的方向引导。教材中的“交流与讨论”、“拓展视野”等栏目,教师要充分发挥出其实际作用,以此对学生开展积极性的引导。教材中所包含的此类知识点能够有效提升师生之间良好的互动性,为高中化学教师的教学提供有效的教学空间,能够为学生创设更多样化的学习环境。在实际教学过程中,教师可以通过多样化的教学方法引导学生去探究教材中教学内容所包含的教学价值。

例如在日常教学过程中,教师可以通过教材中的“回顾与总结”的内容,为学生梳理教学的主体以及知识内容的细节部分,引导学生进行全面有效的思维探究,提高学生的自我评价方法。在教学过程中,教师主要起到引导作用,探究性的活动让学生完全自主化学习。教师再通过的对学生的问题进行全面总结,创设更为有有效的探究性学习环境,引导学生有效地解决问题。

2.以课程标准来提升学生的探究能力和学习能力

通过化学教材中所设置的“活动与探究”环节,教师要在教学过程中着重培养学生的自主探究能力和学习能力,从而有效提升有机化学的教学成果。教材中的内容都是根据现阶段高中学生自身的实际情况而制定的,内容难易度都有明确的层次划分,教师要在有机化学的理论教学中加强对学生实践技能的培养,使得学生的学习能力有效提升。比如在验证该反应为取代反应的实验中,严重卤代烃中的卤素,教师可以为学生准备相关的实验材料以及实验试剂,让学生进行试剂添加观察相关的实验现象,从而得出有效实验证明。

3.建立有机化学的知识体系

教师要在日常教学过程中对有机化学的知识价值进行深度探究,逐步辅助形成有机化学的知识体系。比如在教学卤代烃时,教师可以通过探究性的实验让学生掌握教学知识点。比如溴乙烷在NaOH溶液中进行充分的水解过程。教师在探究性实验开始之前为学生提出相关的探究性问题,如果在实验中没有各类添加试剂,能够判断出溴乙烷在加热过程中在NaOH溶液中的化学反应情况吗?让学生在预习理论知识的基础上对水解现象进行自主探究,以此来提升高中生的创新探究性思维能力以及科学素养,从而有效提升有机化学的教学质量。

四、结语

总而言之,当前我国科学技术发展迅速,有机化学已经与多个学科之间也有着密切的联系。有机化学与生活中各类实际应用较为明显,所以当前加强有机化学教学具有重要的作用。

参考文献:

[1]陈喜有.高中化学教学中优化有机化学教学方法[J].中学生数理化(教与学),2016(12):9.

[2]刘璐.浅谈高中有机化学教学的策略[J].新课程・中学,2014(6):36-36.

篇5

2科学观念为基础的大学有机化学教学策略分析

2.1教师应该掌握有机化学知识结构,完善学生认识

大学有机化学教师要首先掌握好知识结构,因为这是培养学生具有有机化学科学观念的基础。在实际有机化学学习的过程中,只有坚持科学的观念,并加上学以致用的理念,才能够真正教会学生解决问题的方法。其次大学有机化学的知识结构主要是以官能团为主线进行展开的,所以教师在教学的过程中应该引导学生一方面领会和掌握这一知识脉络,同时还要让学生强化“物质的结构决定性质,性质决定用途”的教学观念。在实际教学的过程中,教师要帮助学生创建具体的有机化学学习情景,帮助学生实现同化学习,更新现代有机化学知识结构。

2.2重视教学和知识发生过程的科学性,结合有机化学历史进行教学

有机化学的生命力就在于不断的冲破化学研究的进去,建立了相对完善和立体的化学理论以及原子架构理论。大学教师在有机化学教学的过程中,可以把现行的有机化学知识与有机化学的发展历史相互结合起来。培养学生的科学思维的方法与模式,使得学生能够认识到有机化学学科的科学本质,形成比较良好的科学态度与价值观。大学有机化学的教学内容主要来源于近代有机化学,所以教师在讲解的过程中应该以历史上的化学科学家的判断取舍过程为示范,不断引导和加强学生对有机化学学习的兴趣,全面提高学生的科学素养。

2.3教师深刻挖掘有机化学中的科学观念知识体系

在现行的大学有机化学教材中,很多科学观念是相对比较隐性的,在教学的过程中就需要教师进行深入挖掘,将其中所隐含的意义充分表达给学生,从而在一定程度上影响到学生的学习态度和行为。首先应该从比较枯燥的化学概念中提出简单的化学观念,并作为教学的主导思想教授给学生;其次教师还要充分落实好教学观念,克服知识本位的教学模式和观念。

2.4设计合理的教学方法,不断增加教学体验

只有学生不断地加入到学生的学习过程,才能够实现有所发现的教学模式,不断地培养学生的科学观念。科学的探究性学习在培养学生的科学观念的形成是具有不可替代的作用。只有在实验教学的过程中才能够体验到有机化学反应的复杂和多边性,在学生课堂的学习过程中,不断的倡导探究性学习模式,在实验课堂学习的过程中,只有通过对有机化学反应实验条件的控制以及化学反应生成物的分析,才能够使得学生摆脱相对狭隘的物质转化观点。

2.5不断拓展学习渠道,综合运用各种教学资源

随着现代互联网媒体的不断发展,在有机化学的教学过程中可以将网络资源中将有机化学知识转换为具体的生产生活情景之中。网路资源的存在可以为有机化学的研究提供一些条件,先进的科学技术将抽象的知识变为形象的实验,打破教学课堂的空间和时间限制;其次有机化学与学生的实际生活联系比较紧密,教师在教学的过程中可以将具体的知识与实际社会生活情境很好地结合起来。

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一、有机化学教学研究现状

1.对有机物内在规律的研究

目前,有些文章总结了脱水反应常见的几种类型及其存在的规律;也有一些文章总结了有机物燃烧存在的规律及应用。例如,潘伟巧妙地将有机化学的反应整理成通俗易懂的歌诀,希望能够提高学生有机化学的学习效率;周利斌指出有机物结构十分复杂,一定要掌握好有机物的命名,他对有机物的命名作了一些具体分析,希望能够解决学生学习中存在的困惑。

2.对有机化学实验的研究

邝代治等人讨论了现代教育技术以及“绿色化学”的理念,对有机化学实验开始采用多媒体进行辅助教学,并探讨了“绿色化学”理念下,对有机化学实验教学课件进行创新设计应遵循哪些原则;冯银富针对有机化学实验教学,分别运用了实验法、问卷调查法以及访谈法等,进行了调查,调查结果显示学生对比能力、观察能力和缺乏必要的自我监控能力是导致问题出现的主要原因,同时教师自身的问题也对实验功能的发挥存在一定的影响,并在此基础上提出了有机化学实验教学的相关策略。

3.对有机化学学习方法的研究

白成娥等指出作为中学化学的一个重要知识点,有机物也是高考的重点,她总结了加成反应、取代反应、加聚反应、缩聚反应、消去反应、氧化反应以及显色反应,希望可以帮助提高学生对有机化学的学习兴趣;高志农等人指出在有机化学中,取代基效应与化合物自身的物理性质、反应活性、酸碱性以及反应的类型、速度等有密切关系,如果熟知官能团的特性,就可以利用取代基效应将一系列有机化合物的物理性质和化学性质有机地结合起来,更加利于学习和掌握。

二、有机化学中的科学观念

1.实验观

1828年,德国著名化学家弗里德里希・维勒经过艰辛探索,最终发表了《论尿素的人工合成》,维勒认为这是借助人力从无机物中制造出有机物的一项成功范例,对当时占据重要统治地位的“生命力论”产生了重要冲击,成功动摇了“生命力论”的根基。他指出不论是在氰与氨的反应、氰酸与氨的反应或氰酸银与氯化铵的反应中,氰酸最终都在实验室里变成了尿素。维勒合成尿素的成功范例表明探究一切物质的性质和组成的最科学合理有效方法就是进行实验。

2.分类观

化学研究基本观念之一就是分类的思想,在有机化学的主要研究历程中,分类的观念最初体现在“基团”的学说中,基的学说就是物质分类观的具体体现,其不仅在一定程度上改变了对复杂有机化合物的认识,而且简化了处理方法。如果再深入研究,可以根据各种原子团之间的异同与亲疏关系,在族与族之间建立起一定的联系,这样就可以把所有的有机化合物建立起井然有序的联系。这是一个非常大的进步,有机化学能够成为具有科学体系的学科,也就是从这时起步的。

3.转化观

化学实质上是一门研究物质转化的科学,物质的存在并不是静止不动的,而是彼此之间相互转化的。有机化合物的碳与碳之间是以共价键相连的,因此有机合成相对来说比较困难,常常要用加热、加催化剂、光照、加压等反应条件。19世纪20年代起,化学家不断合成各种功能各异、性能卓越的有机物,有机合成化学飞速发展。20世纪70年代以后,有机合成的新领域开始迅速发展,一些新的方法与理论如反应机理、构象分析以及各种物理方法等方面的进展,对有机合成化学的发展起着极大的推动作用。

三、科学观念为本的有机化学教学策略

1.充分应用教材,发挥知识优势

教师首先要对本学科的知识结构有很好的了解与掌握,知识结构的构建是培养学生科学观念的重要基础,学科知识结构中都隐含着重要的科学观念。有机化学的学习主线就是官能团及其转化,所以教师在教学时不仅要让学生很好地领会知识结构,还要引申并强化“物质结构决定物质性质,物质性质决定物质用途”这一化学观念。教学过程中,教师把现行的有机化学知识与有机化学发展史结合起来,帮助学生理解和掌握有机化学知识,形成良好的科学态度和科学价值观等,以达到全面提高学生科学素养的目的。

2.设计合理教学方式,增加科学体验活动

在科学观念的形成过程中,科学探究的学习方式具有不可替代的作用。新课程积极倡导探究学习,重视实验,只有在实验中才能让学生真正体验到有机化学反应的多变性与复杂性,只有通过对反应生成物的分析、实验条件的控制,才能使学生摆脱真正摆脱“理想实验”造成的狭隘的物质转化观,学会综合分析问题、解决问题的能力。

3.拓宽渠道,用好各种教学资源

现代媒体技术的飞速发展,使信息渠道也变得更加通畅,教学中多多借助于网络资源,可实现有机化学教学置于生产、生活中,可以变抽象为形象,还可以打破课堂教学的空间与时间限制。此外,有机化学与我们的生活息息相关,教师在教学过程可把具体的化学知识与社会生活相联系,为学生创设一个参与交流与表达的机会,增强对有机化学的学习兴趣。

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随着人们认识的水平的提高,科学技术的发展,无机化学和有机化学的界限已经越来越模糊,二者之间的联系也慢慢被开发出来。

1无机化学与有机化学的基本内容

无机化学是对所有化学元素及化合物的性质和反应进行研究。近代的无机化学的发展主要分三个步骤,一是搜集科学知识,化学最注重的就是实验,搜集事实就是为实践做验证,自然界的现象变化复杂,通过直接的观察不能够得到事物的本质,而且两个事物之间在一定的条件作用下有可能发生反应,这些现象都必须通过更可靠的实验进行验证。只有获得了正确的事物事实,然后根据熟练的技术和科学的仪器来对这些进行检验。二是确定定律,定律是通过归纳相似的事实而成,而相似的事实是大量科学的所在,并将这些科学的知识进行比较分析,取其精华。三是学说的建立,化学定律中是互相联系的,只有建立一个学说才能够将其中的联系进行总结。有机化学是研究碳元素的结构和性能,有机化学中都具有碳原子,其中有机化合物的结构是共价键,这也是有机化学和无机化学联系的关键。通过对有机化学的研究,可以了解到生物的呼吸作用和整个新陈代谢的过程。有机化学的合理应用可以对疾病的预防、控制等起到中间的作用。

2无机化学在有机化学中的应用

无机化学中的分子化合物是通过共价键联合起来的,无机化学中的分子结构不但包括共价键,还离不开离子键和金属键的发展。共价键也称电子配对,或者分子轨道,是在分子内进行运动。对于无机化学的共价键讲述的是无机物的形成和发展的本质,在充分利用好模型的同时,建立了轨道的空间形象,并对简单的有机分子构成进行了更为科学的描述,为有机化学的分子结构形成和发展打下坚实的基础。分子的轨道理论是从分子的运动出发,去研究每个电子的运动状态。无机化学中对分子的应用主要是通过分子轨道理论进行的,但是却通过共价键的理论解释的,这些都建立起了有机化学和无机化学间的联系。通过对共价键的研究,将无机化学中的内容进行总结和整理,再运用到有机化学的分子中去,这两种理论互为补充,二者共同作用到有机分子中去。比如两种有机分子是平面结构的共同体系,在定域键的作用下,通过共价键理论,就构成了分子的骨架,有机化学中的碳元素加入到平面结构中构成一个垂直的轨道,通过各种平面的组合重叠构成一个中心键,并在整个骨架中进行反复的运动,最后可以形成离域键。离域键的性质与有机化合物的性质相关性很大,在一个酸性的离域中加入一些有机化合物可以减轻碱性物质,稳定离域,这样才能够将无机化学合理的应用到有机化学中。无机化学中无论是共价键还是其他键都有固定的参数,这个参数结合了无机物可以更好的描述分子的空间,参数的强弱代表着电极的正负,在有机化学中这就是共价键的基本属性。有机物中即使是相同性质的键也存在着不同的分子变化,因为有机物组成的复杂性,原子间还会相互影响,这就会导致不同键之间的变化。有机分子的应用就是通过不同键的功能实现的,具体的正负极性是通过键来衡量的,而无机化学的分子的正负极性拥有更为详细的描述,然后再通过空间模型的构建消除或者抵消之间的排斥性,为有机化学的发展打下基础。共振理论是无机化学应用到有机化学中的重要理论基础。这一理论的发现和发展证明了离域键的存在,而且一些化合物的性质和结构并不相符,这剧需要利用共振来重新定位。共振理论对有机化学的分子结构和性质的解释有着重大的作用,在现代的化学体系中也是较为先进的。在无机化学中的分子结构也得到了相关的应用。不同的化学符号结构中的长度不尽相同,通过共振理论能够将分子结构进行合理的安排。在一些含氧酸的元素中酸性较强,这可以通过共振来进行研究,通过共振理论,可以对无机化学和有机化学进行更多的解释。

3结语

无机化学和有机化学都是化学界的基础,构成了化学的重要理论,只有将无机化学和有机化学进行良好的结合,并将无机化学有效的运用到有机化学之中,无论是有机化学还是无机化学,只有将二者结合起来研究才能够创造出更好的化学理论和技术,完成更高的目标,只是单一的发展无机化学或是有机化学,都无法对化学界的发展进行有效的质变。

参考文献:

[1]定性及定量共振论[J].张爱清,沈长虹.中南民族大学学报(自然科学版).2014(02).

[2]共振论与有机化合物的酸碱度[J].李钦玲.青海师专学报.2015(03).

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有机合成方法学,金属有机化学,天然产物及药物化学,有机功能材料化学。

具体研究课程:

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金属有机化学课程是有机化学和无机化学交叠的一门分支课程,它是在无机化学和有机化学相互渗透的过程中发展起来的,主要涉及金属有机化合物的合成及其相关反应。纵观金属有机化学的发展充满了大量的意外发现。早在1827年,丹麦药剂师Zeise用乙醇和氯铂酸盐反应而首次合成了金属有机铂化合物。之后,科学家们通过不同的方法合成了大量的金属有机化合物,并研究其在催化,材料等领域的应用。随着研究的深入,已经有许多科学家涉猎这方面的研究,自1963年以来,已有20多位科学家获得了金属有机化学方面的诺贝尔化学奖。由此可见,金属有机化学具有重要的科学意义,并不断推动人类社会进步和科学发展。这也体现了在高等院校开设金属有机化学课程的重要性。因此本文将从开设金属有机化学课程的作用,教学目标与任务,教学方法与手段及师资队伍建设等方面探索和分析地方高等院校开设金属有机化学课程的意义。

1金属有机化学课程的作用

金属有机化学作为有机化学和无机化学的交叉学科和分支学科之一,通常是普通高校高年级本科生的选修课程以及无机专业和有机专业研究生的必修课程。该课程涉及的基本理论较深,特别是一些理论需要借助无机化学理论来理解,同时也要有机合成功底,因此这就需要学生要正确掌握无机化学和有机化学的基础理论知识;如有有机化学中的各种合成策略及无机化学中的各种配位场理论,晶体场理论及十八电子规则等。因此,通常高校在制定本科生人才培养方案时将会首先开设无机化学和有机化学课程,而金属有机化学作为选修课程供有兴趣的同学学习,本科生对金属有机化学课程学习的要求不高,只要能够掌握基本的金属有机化学理论和相关化合物的制备方法即可,这能为他们今后考研打下基础。而对培养研究生而言,特别是对于金属有机合成及金属催化专业研究生,这门课程的开设能够极大地增强该专业研究生的专业理论知识,有利于学生利用相关知识解决科学研究中的具体问题,从而进一步培养了学生的学习兴趣。

2金属有机化学课程的教学目标与任务

金属有机化学课程教学主要完成基本的理论讲解,如配位化学,金属配合物的相关性质等,以及不同的反应类型与机理,金属有机化学的物理测量方法及其在有机合成及生物方面的应用,向学生讲授完这些知识后,希望能够达到以下的教学目标及任务:(1)提高学生的思想道德品质,文化科学知识和身心素质;(2)使学生掌握基本的金属有机化学知识和培养学生运用该知识的能力,从而提高学生学习该门专业课程的学习兴趣;(3)使学生掌握金属有机化学的实验技术,如无水无氧操作技术等;(4)使学生了解金属有机化合物的形成方式,金属配体的配位类型及一般性质;(5)了解金属有机化合物的类型及所发生的反应;(6)掌握氧化加成与还原消除反应以及插入反应这些典型的反应类型;(7)掌握均相催化的机理,包括烯烃的异构化、加氢反应、氢甲酰化、偶联反应等反应类型;(8)熟练掌握金属有机化学的相关应用,如烯烃的复分解反应、碳氢键活化及金属有机功能材料等方面的应用。

3金属有机化学课程的教学方法

在讲述这门课程之前,必须首先选定好一本教材,目前关于这门课程的教材很多,最近出版的是宋礼成院士和王佰全教授编写[1],这也是目前关于金属有机化学教材中最全面的教材。确定教材之后,形成各位教师独有的教学方法,需要老师们自己在教学过程中不断积累、创新和探索,在此,我通过浏览文献、并结合在学习金属有机化学过程中的心得以及地方高校的教学要求,对金属有机化学教学方法做如下总结:

一、以“激发兴趣”、“熟练掌握”、“形成系统”、“灵活运用”为目的的教学模式。以通俗易懂的教学案例激发学生的学习兴趣,比如学生通常喜欢老师给他们讲解关于某个反应类型的反应机理,开动学生的思维能力;以熟练掌握教材中的归纳性及总结性的反应类型、机理及相关应用。形成系统即在学习的过程中带领学生抓紧教材中的一条主线。;灵活运用即能够让学生利用所学到的相关理论解决金属有机化学问题。

二、强化和注重基础理论知识的讲解。作为交叉学科,金属有机化学涵盖无机化学及有机化学专业两方面的专业理论知识。使学生弄懂了基本理论,这样让学生在今后的学习过程中能够灵活地运用这些理论解决金属有机化学问题。从大的方面来讲,其基础知识分为两大类:金属有机化合物的合成及测量该类化合物在材料,催化剂高分子科学上的应用[2]。

三、注重基本问题及金属有机专业术语的讲述。在学习金属有机化学的过程中,往往我们会接触到很多新的问题及专业术语。基本问题主要涉及的是反应机理的讲述,如氧化加成与还原消除机理,亲电与亲核取代反应机理,插入反应机理及复分解反应机理等,这方面的教学,不能强迫学生去记忆,而是提醒学生今后碰到类似的反应能够抓住反应的本质。而对于金属有机专业术语主要可能涉及一些人名反应以及反应机理中描述的专业术语,有时描述金属配体多重键,如卡宾和卡拜等。四、借助现在教学技术为教学手段,启用网络教学模式[3]。在学习该课程的过程中,经常会接触到画图和反应图示以及反应机理的描述。这样可以提高教学效果。

4师资队伍建设方面

担任金属有机化学课程的教师可以是有机化学专业的老师,也可以是无机化学专业的老师,但必须在金属有机方面具有较扎实的理论基础,当然,教学经验是逐渐积累起来的。近年来,随着研究生招生人数的扩大,全国一流的高等学校为地方院校输送了大量金属有机化学专业方向的博士研究生,这样壮大了地方高校金属有机化学的教学队伍及科研队伍,为专业人才培养提供了有力保障。总之,地方高校开设金属有机化学这门专业课程,对高校提高人才培养质量,加强有机化学及无机化学两门专业课程的发展具有重要意义。今后,我们也将继续关注、重视和发展这门课程的硬件建设和师资队伍建设。

参考文献

[1]宋礼成,王佰全.金属有机化学原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2012.

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1.学生情况调查分析

在进入有机化学复习之前,我们可以通过师生谈话,问卷调查,或者考试摸底等方式,得到第一手的信息,了解学生的现状,知道他们差在什么地方?为什么差?哪些地方是他们认为的难点。这样方便我们制定有效合理的复习方案。我通过这三种途径收集到了学生在复习之初的有机化学的认知水平:其一:学生对有机化学许多的基本概念理解模糊。其二:对各类有机反应能够发生的条件,以及各类有机反应的含义似是而非。其三:对于许多有代表性的有机物结构不清,性质不熟。造成做题时的艰难。其四:这也是有机化学中的高层次要求了,使得其对这类题的解答一筹莫展,这从而暴露了学生在知识的综合运用方面还十分欠缺。

2.对考纲的分析和对考试情况的分析

有机化学的复习不能复习太浅,也不能复习得太深,得有一个依据,这个依据就是我们的教材和我们的考试说明任何超越这个基础上的复习都是没有意议,费力不讨好的。纵观近几年的全国各地的理科综合考试在有机化学这方面的考核不论是考查的内容还是考查的方式以及考查的分值基本趋于稳定,大多数是以选择题,推断题的形出现:但不管怎么考都是围绕着 基本知识展开。对于有机推断就常以醇,醛,羧酸,以及酯展开。

3.有机化学的复习建议

对于高三化学的复习,不能再像以前上新课那样的上法。不能每个知识点都讲得细讲得慢,这样做一来时间不够三来都是学生学过的旧知识学生会听得没劲,老师虽然花了许多时间但学生的收效却很小。所以高三这一年的时间要把三年的内容复习完,如果没有计划,没有方法那么是很难达到有效的复习的。加之高考不仅考查了学生对学科知识的理解程度,更重要的是检测了学生的综合分析能力以及思维能力。因此这就为高三的复习提出了更高的要求,如何有效的将学生以往的零散知识联系起来形成一个有机的整体?这『是我们复习中必须思考解决的,一个问题。对于有机化学也是一样,我们可以把有机化学看作一个独立的部分,将其知识编制成一个网络。其实有机化学的规律性比无机化学规律性强,有机化学知识间的牵连大而广,如果从烃出发能够得到卤代烷可以通过一些反应得到醇类,醇类在氧化就能引出醛和酮,在氧化就能引出羧酸,在由羧酸和醇能得到酯(油脂),这其中还能引出许多有机反应类型。各个知识之间交连在一起,所以我们要有一套适合自己学生的有效的复习方法,才能将看似复杂的有机化学形成知识网络,才能真正将书本中的知识装入自己的头脑中化为己有。其实学生常常感到有机化学不难,可就是学不好,考不好。他们普遍感到知识琐碎,零乱,规律多而杂,因而不得要领。

3.1有机化学的系统复习要有“点”有“实”

有机化学系统复习的点就是知识点,能力点,实际点(联系工农业生产,环境保护等社会实际)在系统的复习中要将这三点融入其中。对于考点,知识点的把握通过教学大纲和考试说明能够抓住。通过许多方法使学生掌握不同层次的知识,比如对于易错的知识点,重点,难点教师可以设计成一个一个专题帮助学生突破,比如有机合成是个难点我们就可以将其设为一个专题。也可以让学生自己团结互助相互之间帮助掌握知识点,再此基础上将这些知识点运用起来分析问题解决问题。化学本身就和工农业生产以及环保等社会实际联系密切,这就要引导同学们留心身边的化学,运用已有知识解决实际问题。这里的“实”指得是落到实处。

3.2有机化学的系统复习要“有效”

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中图分类号:G642.0 文献标识码:B

文章编号:1671-489X(2013)27-0107-02

近年来,民办本科院校得到快速发展。但是,随着办学规模的不断扩大,在教学中出现越来越多的问题。在化学化工、环境工程、生物工程等专业当中,有机化学和有机化学实验是两门必修的基础课。有机化学内容相当丰富,课堂讲授学时相对较少,如何提升这门课程的教学质量,调动学生学习的积极性和兴趣,不断提升学生的基础理论知识和有机化学实验技能,仍然需要同行不断进行创新研究。

在有机化学教学中,让学生系统掌握有机化学的基础理论、基本知识和基本技能,适当了解有机化学领域的新成就、新发展、新理论、新技术、新方法,仍然是每个有机化学教育者不断追求的目标。目前,已有教育者总结了这方面的先进经验[1-5],但是教学同样是一个需要不断创新、改革实践的过程,如何提升民办本科院校有机化学教学质量,仍然是一个研究的挑战。笔者主要对民办本科院校中有机化学教学中存在的问题进行分析,并提出解决的合理对策。

1 民办高等本校院校在有机化学教学中遇到的问题

1.1 学生基础较差,对基础知识的领悟较差

大多数民办本科院校学生的录取分数线较低,生源基础较差,对高中有机化学基础知识掌握不够,对基本有机化学概念不熟悉。大学丰富的有机化学知识使学生更难以掌握,学生对基础知识的灵活应用较差。

1.2 学生学习氛围较差,学生自我控制力差

从高中的封闭式管理到大学的开放式管理,很多大学生一下难以适应,一些学生整天沉溺于网络、游戏当中,导致学习的氛围较差,平时对有机化学的重视程度不够,学习成绩和能力难以提高。

1.3 实验课教学与理论课教学脱节

民办高校研究经费紧张,实验设备较少,实验课开设学时相对较少;实验课教学与理论课教学脱节,导致学生对有机化学知识的掌握处在一个记忆的阶段,动手能力较差,科研创新能力较弱。

1.4 不同专业之间差别较大

在高等有机化学教学中发现,不同专业学生之间的差距很大:化学专业学生对有机化学的学习比较重视,成绩相对较好;而非化学专业尤其生物工程、制药、环境工程等专业学生认为化学非他们的专业课,因此对有机化学学习兴趣不高,成绩相对较差。

2 提高有机化学教学质量应采取的措施

2.1 精心设计教学过程,采用多媒体等现代教学手段

转变观念,转变思想,细心备课,精心设计教学课件,不断转变传统的粉笔板书的讲课方式,结合计算机等多媒体手段进行授课。如在讲授亲核取代反应时,学生对SN2亲核取代反应和SN1亲核取代反应中遇到的立体化学很难理解,教师可以适当做一些动画方案,或结合化学结构教具、模型,让学生对反应过程的立体结构变化有更深入的理解,使这些抽象的化学反应变得通俗易懂。同样,在讲解立体化学判断手型分子R、S构型时,涉及分子的空间结构,对这部分内容,初学有机化学的学生也是不容易理解,教师就可以采用多媒体手段,结合分子的球棒模型来授课,让分子的空间结构变得更加直观,大大提高学生学习的兴趣,从而提高教学质量。

2.2 结合有机化学反应的机理,突破教学的难点

在有机化学教学中,重视反应机理的教学,通过反应机理的讲解,使学生更加容易理解有机化学反应的规律。如在自由基取代反应中,烷烃与溴水在光照下反应,结合自由基取代反应机理,通过自由基的稳定性顺序来决定最终产物。烯烃高温α-H的卤代、芳烃侧链α-H的卤代同样属于这一类型的反应,通过解释自由基的稳定性顺序解释最终的产物,举一反三,提高教学质量。烯烃与溴化氢在过氧化物存在下的自由基加成时,同样决定产物最终结构的为中间体自由基的稳定性。

通过有机化学反应机理教学,不断培养学生的创新思维和意识。在讲到烯烃与不对称试剂发生亲电加成反应时,加成产物符合马氏规则,为什么是这样呢?通过讲解亲电加成反应机理,以中间体碳正离子的稳定性来解释最终的主要产物。同时举一反三,如烯烃、炔烃与水、次卤酸的反应,都主要属于亲电加成反应。

2.3 重视教学的各个环节,培养学生学习的兴趣

兴趣是最好的老师,由此可见学生学习兴趣的重要性。在教学中,要重视教学的各个环节,做好课堂讲授的同时,通过课堂讨论或提问,使更多的学生参与课堂讨论,调动学生学习的积极性和兴趣。同时,每章结束后都布置一定量具有代表性的习题,通过习题的训练,让学生对课堂所学的基本知识点能够进行灵活应用。教师应对作业中出现的问题集中进行课堂讲解。教师每周应抽取至少半天的时间采用固定地点进行答疑,也可采用网络等不同方式进行答疑,解答学生在课后复习中遇到的难点。

教师应融入学生,以微笑的姿态对待每一个学生和每一个问题,不断提高学生学习有机化学的热情。同时介绍一些优秀的课外辅导书,或组织知名的专家教授做学术报告,让学生进一步了解学习书本以外的知识,不断开拓学生的视野。

2.4 重视实验课教学,理论联系实际

在民办高校中,研究经费紧张,实验室和仪器设备简陋,实验课学时相对较少。学校应采取各种措施克服遇到的困难,大力加强实验课教学,培养学生的动手能力和使用所学知识解决实际问题的能力。如在讲授有机化学烷烃、烯烃、炔烃的鉴别、不同卤代烃的鉴别、醇的鉴别及胺的鉴别等内容时,教师可以通过动画演示实验,让学生更好地理解。如条件允许,最好在实验室进行实验,使学生由单纯的记忆实验现象变为自己动手进行操作,提高学生通过实验更加牢固掌握有机化学知识的能力。在实验课教学中加强有机合成实验的教学工作,让学生通过有机合成实验进一步熟悉基本的化学反应和实验操作技能,把所学的理论应用到实际合成中去,培养学生动手进行科研创新的能力。

3 结论

本文对民办院校有机化学教学出现的问题进行分析和总结,并提出四点提高有机化学教学质量应采取的措施。当然,提高有机化学的教学质量还需要不断进行改革和尝试,不断进行教学创新,提升有机化学的教学效率,巩固学生有机化学的理论基础知识,培养学生的创新思维和实验动手能力,为我国培养复合型人才做出贡献。

参考文献

[1]黄继秋.民办高校提高有机化学课堂教学效果的探索和实践[J].创新教育,2009(34):125.

[2]陈鸶,杨英杰.有机化学教学方法改革的研究与实践[J].吉林化工学院学报,2011(12):63-66.