涉農(nóng)專業(yè)有機化學(xué)緒論課教學(xué)探討

孟志芬，谷永慶，姜小瑩

（河南科技學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453003）

有機化學(xué)是涉農(nóng)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)生對有機化學(xué)知識的掌握程度，不僅影響學(xué)生對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，還將對學(xué)生今后的就業(yè)和考研產(chǎn)生重要影響。一方面，由于有機化學(xué)內(nèi)容多、概念多、反應(yīng)復(fù)雜、理論抽象、學(xué)時數(shù)少、講授進度快，學(xué)生普遍反映有機化學(xué)難度大；另一方面，學(xué)生受新聞報道中煤礦瓦斯爆炸、化工廠爆炸、食品安全、環(huán)境污染等事件的影響，認(rèn)為化學(xué)品易燃、易爆、有毒、有害等，對化學(xué)有一定的畏懼心理。這兩方面導(dǎo)致學(xué)生對學(xué)習(xí)有機化學(xué)興趣不大，熱情不高，從而嚴(yán)重影響了有機化學(xué)的教學(xué)效果。涉農(nóng)專業(yè)的這種教學(xué)現(xiàn)狀，令很多任課教師頗為苦惱和困惑。筆者結(jié)合多年講授有機化學(xué)的情況，對有機化學(xué)緒論課教學(xué)提出一些處理方法，希望和廣大同行進行交流。

涉農(nóng)專業(yè)有機化學(xué)教材第一章緒論主要包含的內(nèi)容有：有機化合物與有機化學(xué)、有機化學(xué)與生命科學(xué)的關(guān)系、有機化合物的特點、有機化合物中的共價鍵、有機化學(xué)中的酸堿概念、有機化合物的研究方法、有機化合物的分類等[1-3]。這些內(nèi)容具有普適性，筆者除了講授教材上的這些常規(guī)內(nèi)容之外，還針對有機化學(xué)教學(xué)中存在的問題，并根據(jù)學(xué)生的實際情況和不

同專業(yè)的特點，增加了人們對化學(xué)認(rèn)識的誤區(qū)、有機化學(xué)與開課專業(yè)的關(guān)系、有機化學(xué)發(fā)展簡史、共價鍵的分類、有機化學(xué)學(xué)習(xí)方法與建議等內(nèi)容，幫助學(xué)生正確認(rèn)識化學(xué)和化學(xué)品在人類生活中的作用，掌握有機化學(xué)的學(xué)習(xí)方法和思維方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力，為有機化學(xué)課程教學(xué)開一個好頭。

1 人們對化學(xué)認(rèn)識的誤區(qū)

近年來，由于人們對化學(xué)品的濫用和不當(dāng)處置，發(fā)生了一些食品安全事件和化工廠、實驗室爆炸事故?？赡苁窃从趯ω?fù)面新聞的臆想、未知領(lǐng)域的恐懼以及各類產(chǎn)品營銷商的不當(dāng)宣傳，致使人們對化學(xué)有太多的誤解。比較典型的有“化學(xué)品有毒、有害、污染環(huán)境”，“化學(xué)合成產(chǎn)品有毒，天然產(chǎn)品一定安全”，“無化學(xué)成分的產(chǎn)品更安全”，“凡是采用化學(xué)手段生產(chǎn)、合成的產(chǎn)品都是對人體有害的”等。受這些言論的影響，許多學(xué)生對學(xué)習(xí)有機化學(xué)有畏懼心理，特別是上實驗課時，他們擔(dān)心試劑對自己身體造成傷害，害怕做實驗過程中發(fā)生爆炸等。這些擔(dān)憂影響了學(xué)生學(xué)習(xí)有機化學(xué)的積極性和主動性。

筆者以實例對這些誤解進行分析，并從衣食住行、能源、新材料、高科技、醫(yī)療健康等方面，舉例說明化學(xué)研究成果的推廣使用，極大提高了人類的生活質(zhì)量、文明程度，保障了人類的健康，延長了人類的壽命。通過這些講解，讓學(xué)生認(rèn)識到，人類接觸到的任何物質(zhì)，都有化學(xué)成分，都屬于化學(xué)物質(zhì)，包括日常生活中的柴、米、油、鹽、醬、醋、茶、水、糖等；無論是化學(xué)合成產(chǎn)品還是天然產(chǎn)品，其危害取決于它們的結(jié)構(gòu)和用量，而不是它們的來源；有些化學(xué)品的確是有危害的，但這不是化學(xué)的全部，并且化學(xué)危險品在生活中是客觀存在的，要避免受到傷害，就需要掌握一定的化學(xué)知識。

例如，眾所周知的傳染病克星——青霉素，目前它是一種非常普通而常用的藥物。然而，在幾十年前，青霉素還是價值千金的名貴藥品。曾經(jīng)有許多傳染病流行，如腦膜炎、猩紅熱、白喉、淋病等，這些疾病嚴(yán)重威脅著人們的健康與生命，正是青霉素的發(fā)現(xiàn)挽救了無數(shù)人的生命。后來，化學(xué)家根據(jù)半合成青霉素的經(jīng)驗，成功合成了一些高效、廣譜的抗生素，如目前臨床上廣泛使用的頭孢氨芐、頭孢拉定等。抗生素的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用徹底扭轉(zhuǎn)了人類在這些疾病面前無助的局面[4]。因此，在人類健康史上，化學(xué)做出了巨大的貢獻(xiàn)。再比如，多年前，上海曾經(jīng)發(fā)生過一起煤氣爆炸事故。一位老人早上起床后聞到了一股濃烈的煤氣味道，然而她依然點火燒開水，結(jié)果發(fā)生了巨大的爆炸，導(dǎo)致樓板被炸塌，將兩個尚未起床的人壓死。這是因為泄漏的煤氣達(dá)到了它在空氣中的“爆炸極限”，一遇到明火就發(fā)生了巨大的爆炸[5]。這是一起本可避免的事故，由于老人缺乏有關(guān)的化學(xué)知識而釀成了悲劇。如果老人聞到煤氣味道，能夠先檢查煤氣開關(guān)，然后打開門窗，強制通風(fēng)，降低可燃?xì)怏w的濃度，不動用明火，便可避免事故的發(fā)生。這部分內(nèi)容的講解，能夠消除學(xué)生對化學(xué)的誤解，幫助學(xué)生客觀正確認(rèn)識化學(xué)與化學(xué)品，端正學(xué)生學(xué)習(xí)有機化學(xué)的態(tài)度。

2 有機化學(xué)與開課專業(yè)的關(guān)系

涉農(nóng)專業(yè)有機化學(xué)教材中通常會介紹有機化學(xué)與生命科學(xué)的關(guān)系，包括生物體的組成物質(zhì)主要是有機化合物、農(nóng)產(chǎn)品的利用與加工離不開有機化學(xué)操作與技術(shù)以及有機合成產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的廣泛應(yīng)用等。這些內(nèi)容對涉農(nóng)專業(yè)具有普適性，一定程度上能夠讓學(xué)生認(rèn)識到有機化學(xué)和其專業(yè)之間的關(guān)系。但是，如果教師在課堂上能夠針對開課專業(yè)講解比較具體的相關(guān)內(nèi)容，更能吸引學(xué)生的注意力，教學(xué)效果也會更好一些。

筆者通常在介紹有機化學(xué)與生命科學(xué)的關(guān)系之后，進一步介紹有機化學(xué)與開課專業(yè)比較具體的聯(lián)系。比如烹飪與營養(yǎng)教育專業(yè)，日常人們所食用的面粉、肉、蛋、油脂、蔬菜、水果、香料等食材的主要成分都是有機化合物，對膳食的科學(xué)調(diào)配與加工需要學(xué)習(xí)和運用有機化學(xué)知識與技能。從筆者所在學(xué)校烹飪與營養(yǎng)教育專業(yè)的培養(yǎng)方案來看，其主干學(xué)科有四個，排在第一位的是化學(xué)；其學(xué)位課程有烹飪化學(xué)、烹飪原料學(xué)、烹飪營養(yǎng)學(xué)等。有機化學(xué)是學(xué)習(xí)這些課程的必備基礎(chǔ)。再比如植物保護專業(yè)，化學(xué)是其主干學(xué)科之一，其主要課程有生物化學(xué)、植物化學(xué)保護學(xué)、普通植物病理學(xué)、普通植物檢疫學(xué)等，學(xué)習(xí)這些課程都需要一定的有機化學(xué)基礎(chǔ)。另外，有機化學(xué)還是這些專業(yè)學(xué)生考研深造的必考課程。這些比較具體的講解，能夠加深學(xué)生對有機化學(xué)重要性的認(rèn)識以及提高學(xué)生對有機化學(xué)課程的重視程度。

3 有機化學(xué)發(fā)展簡史

我國著名化學(xué)教育家傅鷹曾說過：“化學(xué)給人以知識，化學(xué)史給人以智慧?！盵6]這句話言簡意賅地指出了化學(xué)史在化學(xué)教學(xué)中的重要地位和作用。多數(shù)有機化學(xué)教材是在有機化合物與有機化學(xué)這部分內(nèi)容中，借助有機化合物與有機化學(xué)名稱的來源及定義對有機化學(xué)發(fā)展史進行簡單介紹，著墨不多。筆者把有機化學(xué)發(fā)展簡史單獨設(shè)置為一個標(biāo)題，并將其分為四個發(fā)展階段，即天然有機化合物的利用與加工、“萌芽”有機化學(xué)時期、“經(jīng)典”有機化學(xué)時期、“現(xiàn)代”有機化學(xué)時期[7]，分別介紹每一個發(fā)展階段的成就與局限以及做出突出貢獻(xiàn)的化學(xué)家。比如，早在古代，人們就知道加工和利用各種天然有機物，如釀酒、制醋、造紙、天然藥物、染料的利用等。但這些都不是純物質(zhì)，人們對純物質(zhì)的認(rèn)識和制取是比較近代的事。18世紀(jì)后期，有機化學(xué)進入“萌芽”有機化學(xué)時期，化學(xué)家們的主要成就是經(jīng)分離、提純得到了許多有機化合物純品，并建立了一些分析方法，對有機化合物的組成進行定量分析。但受當(dāng)時科技水平的制約，有機化合物的結(jié)構(gòu)問題尚不能解決。19世紀(jì)中后期，有機化學(xué)進入“經(jīng)典”有機化學(xué)時期，這個階段，經(jīng)典的有機結(jié)構(gòu)理論基本建立，為有機合成的發(fā)展奠定了可靠的基礎(chǔ)，但價鍵概念的本質(zhì)問題沒有得到解決。20世紀(jì)初，基于量子力學(xué)建立了價鍵理論，有機化學(xué)進入“現(xiàn)代”有機化學(xué)時期，有機化學(xué)得到了蓬勃發(fā)展并取得了前所未有的成績。通過對有機化學(xué)四個發(fā)展階段的介紹，學(xué)生能夠比較清晰地了解有機化學(xué)的研究范圍、內(nèi)容、方法以及有機化學(xué)的發(fā)展歷程。另外，有機化學(xué)發(fā)展所經(jīng)歷的復(fù)雜而又漫長的歷史過程，能讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)的發(fā)展受一定社會條件的制約，化學(xué)的理論和學(xué)說是在發(fā)展中不斷擴展和完善的。

化學(xué)學(xué)科的發(fā)展離不開化學(xué)家，在有機化學(xué)發(fā)展的每一個階段都有做出一定貢獻(xiàn)的代表性人物。有機化學(xué)教材由于篇幅所限，沒有對化學(xué)家進行詳細(xì)介紹。但是，為有機化學(xué)發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)的化學(xué)家們，往往擁有細(xì)致敏銳的觀察力、堅忍不拔的意志、勤奮好學(xué)的精神、強烈的好奇心和創(chuàng)新意識、質(zhì)疑和挑戰(zhàn)權(quán)威的勇氣、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、高尚的科學(xué)道德等，這些正是學(xué)生素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。比如，被稱為“有機化學(xué)之父”的瑞典化學(xué)家貝采里烏斯，出身貧寒，從小在逆境中生活與成長，卻能堅持刻苦自學(xué)，長期專注于科學(xué)研究。他是現(xiàn)代化學(xué)命名體系的建立者，硅、硒、釷和鈰元素的發(fā)現(xiàn)者。他首先使用“有機化學(xué)”概念，發(fā)現(xiàn)了“同分異構(gòu)”現(xiàn)象并首先提出了“催化”概念。他的卓越成就，使他成為19世紀(jì)赫赫有名的化學(xué)權(quán)威。更重要的是他具有高尚的科學(xué)道德，盡力幫助年輕人，卻不掠人之美。但是，美玉也有瑕，他是“生命力論”的維護者。再比如，德國化學(xué)家維勒，偶然發(fā)現(xiàn)了從無機物合成有機物的方法，人工合成了尿素，打破了多年來占據(jù)有機化學(xué)領(lǐng)域的“生命力”學(xué)說。這個具有劃時代意義的發(fā)現(xiàn)，極大推動了有機化學(xué)的發(fā)展，使有機化學(xué)成為化學(xué)學(xué)科的一個重要分支。還有，被稱為“現(xiàn)代化學(xué)之父”的法國著名化學(xué)家拉瓦錫，他突出的貢獻(xiàn)是徹底推翻了在當(dāng)時流行的“燃素說”，創(chuàng)建氧化學(xué)說，建立質(zhì)量守恒定律等。但是，他曾經(jīng)給元素下的定義卻是錯誤的[6，8]。還有施塔爾、凱庫勒等，課堂上對重要化學(xué)家進行簡單介紹，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，更重要的是能夠讓學(xué)生從科學(xué)家的人生經(jīng)歷中獲得成長的啟迪和教育。

4 共價鍵的分類

在有機化合物中，原子與原子之間主要是通過共價鍵相結(jié)合的，共價鍵是研究有機化合物最重要的化學(xué)鍵，因此學(xué)生對共價鍵及其相關(guān)概念的正確理解和認(rèn)識非常重要。在共價鍵的形成中，涉及了σ鍵和π鍵以及單鍵、雙鍵和三鍵；在共價鍵的屬性中，又出現(xiàn)了極性共價鍵和非極性共價鍵。這么多和共價鍵有關(guān)的概念，往往給學(xué)生帶來了一定程度的困惑。它們都是共價鍵嗎？它們之間又有怎樣的區(qū)別與聯(lián)系？共價鍵的屬性講完后，簡單介紹共價鍵的分類，這些問題便會迎刃而解。共價鍵通常有以下幾種分類方法：按共用電子對數(shù)目分類，有單鍵、雙鍵和三鍵；按原子軌道重疊方式分類，有σ鍵和π鍵；按共用電子對是否偏向某一原子分類，有極性共價鍵和非極性共價鍵[9]。比如，碳碳雙鍵，按共用電子對數(shù)目分類屬于雙鍵，按共用電子對是否偏向某一原子分類屬于非極性鍵，按原子軌道重疊方式分類，碳碳雙鍵是由一個σ鍵和一個π鍵組成。通過對共價鍵分類的學(xué)習(xí)，學(xué)生很容易明白這些共價鍵名稱的差異是緣于分類依據(jù)的不同。

5 有機化學(xué)學(xué)習(xí)方法與建議

有機化合物數(shù)量龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有機化學(xué)反應(yīng)種類繁多、機理抽象，在學(xué)時數(shù)少的情況下學(xué)好有機化學(xué)實屬不易。但是，有機化學(xué)是一門特色比較鮮明的課程。比如，有機化學(xué)整體性很強，具有非常強的前后關(guān)聯(lián)性；有機化學(xué)內(nèi)容繁多，但規(guī)律性很強；有機化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜，但有機物的性質(zhì)由它們的結(jié)構(gòu)特征所決定；有機化學(xué)中有很多具有對比性的概念、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和機理等。在緒論課教學(xué)中，結(jié)合有機化學(xué)的特點和學(xué)生的實際情況，給學(xué)生提供一些科學(xué)、合理的學(xué)習(xí)方法與建議，能夠幫助學(xué)生少走一些彎路，獲得比較好的學(xué)習(xí)效果。比如，上課認(rèn)真聽講，及時記錄沒有完全理解的知識點；不懂的問題要大膽提問，及時解決；學(xué)會歸納總結(jié)，使零碎的知識點條理化、系統(tǒng)化；運用對比法，鞏固舊知識，加深理解新知識；建立有機化合物的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)的思維方式，學(xué)會通過分析陌生有機化合物的結(jié)構(gòu)特征推導(dǎo)出它能夠發(fā)生的反應(yīng)類型；將有機化學(xué)知識與生活實際相聯(lián)系，解釋解決生活中常見的一些問題，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)能力等。當(dāng)然，這些學(xué)習(xí)方法不能一蹴而就，還需要教師在授課過程中不斷的示范、督促和提醒。

總之，在有機化學(xué)緒論課常規(guī)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加以上五個方面的內(nèi)容，在開課伊始針對性地解決學(xué)生在有機化學(xué)學(xué)習(xí)中普遍存在的問題，能夠達(dá)到事半功倍之效果，為有機化學(xué)課程教學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)。