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关键词:课程设计;区域游戏;创造性思维
幼儿班级课程区域游戏与幼儿的个性化学习和能力发展有至关紧密的联系,幼儿班级课程区域游戏要以幼儿的实际需求为切入点,以培育全面健康发展的幼儿为目标,注重幼儿园课程设计,体现出多维度、多层次、可持续发展的幼儿班级课程区域游戏特点,并关注幼儿的个性差异和需求背景的不同,实现对幼儿的班级区域课程游戏的动态发展,推动幼儿在课程游戏中的主动体验和个性成长,使幼儿的生活变得更为快乐,在经验累积的条件下,获得幼儿个性化成长。
一、幼儿课程游戏化系统工程的界定及内涵
课程游戏化实质上是一个系统质量工程,它的核心是使幼儿园课程建设与幼儿的发展水平相贴近,并根据幼儿的兴趣和需求设计幼儿课程,它必须关注课程游戏实践化的质量,它不是用游戏替代其他的课程,而是要将幼儿游戏的理念和精神渗入课程实践内容之中,确保幼儿的自选活动机会和自主游戏时间。例如:在幼儿的不健全的逻辑体系之中,对于抽象性较强的数学课程,要进行数学课程与情趣盎然的游戏相融合的教学,教师可以开展“数学游戏角”游戏活动,让幼儿在体验数学游戏的情境中掌握数学基本概念,有数字速配、数字接龙、大数“吃”小数等游戏,这样,可以在游戏化的情境中树立幼儿基本的数学意识。在树立幼儿科学意识的教学中,可以设想各种游戏,如,在滚蛋比赛游戏化情境中,可以培养幼儿的自然科学意识,在游戏的过程中思索自然科学的内在关联;在“真假蛋宝宝”的游戏情境中,可以让幼儿调动所有的感官进行学习。
幼儿课程文化的基本特征即是游戏化,任何缺失游戏化的课程都是小学化和成人化的,要以幼儿为本,开展快乐有趣、丰富多样、弹性灵活、动态全面的课程游戏,从而生成课程文化的游戏化形式,鼓励课程游戏,使环境服务于游戏,并在观察游戏的过程中指导游戏,从而引导幼儿运用自己的感官,得到游戏经验的积累和重组,使幼儿课程体现出自由创新的游戏精神,不断地使幼儿获取新的游戏经验,并在交流的游戏活动中提升幼儿的智力水平。
二、幼儿课程游戏的思路及实现路径分析
在幼儿课程游戏的班级区域游戏之中,要以游戏的内涵和精神为重点,要让幼儿在班级的区域游戏中体验到主动性、自由性和创造性,在以幼儿为主体的班级课程区域游戏中,汇聚幼儿的所有感官,实现多维的、多层次的游戏活动。
1.丰富幼儿班级课程区域游戏资源,挖掘游戏素材
幼儿班级课程区域游戏要以幼儿喜爱的游戏为重点,总体而言,幼儿班级区域课程游戏之中,建筑区域游戏、音乐区域游戏和“食斋”区域游戏是较为受幼儿欢迎的区域课程游戏,其中:建筑区域游戏的积木体积较大,可以安置在班级教室的走廊区域之内;“食斋”区域游戏内有各种餐具和食物制作的模具,幼儿可以将自主制作的食物进行买卖模拟。在这些区域游戏之中,幼儿可以不受任何拘束,根据自己的主观想象和创造性思维,进行自主的、随意地搭建和捏制,自由发挥空间较为充裕,因此,是幼儿较为喜爱的班级课程区域性游戏。音乐区域游戏也是幼儿喜爱的游戏之一,它可以让幼儿沉浸在自己喜欢的音乐之中,享受音乐带来了愉悦心情和轻松体验,尤其是有音乐特长的幼儿,他们对自己的某些音乐特长表现出十足的自信和骄傲,因此,可以根据幼儿的音乐特长选取适宜的音乐区域游戏活动,幼儿可以在自己擅长的领域之内获得成功感和自豪感。
2.更新课程游戏教育理念
在课程游戏创建的过程中,更新课程游戏教育理念是前提和基础,要建立幼儿课程建设管理团队,由上至下形成职责明确的网络,开展幼儿课程游戏教育业务骨干培训,在园内讲坛、同行对话的辐射性效应之下,生成幼儿课程游戏的良好氛围和环境。同时,可以从班级入手,形成班级课程审议、交流小组,以班本课程为核心,进行幼儿一日活动的交流与碰撞,还可以在外援专业对口专家团队的助力下,开展不同幼儿园际之间的互通和信息共享。
3.进行课程游戏结构的调整,避免小学化倾向
在幼儿课程班级区域游戏之中,教师要根据幼儿的作息时间,进行合理而灵活的安排,使课程游戏贴近于幼儿的日常生活习惯和行为习惯,要在幼儿的一日活动中进行弹性而灵活的变通,保证幼儿在一日活动中有足够的游戏设计时间和体验时间,能够在班级课程区域游戏之中顺畅地进入游戏的探究和创造之中,成为自主游戏的主导者。同时,在班级课程游戏活动之中,要结合不同形式的活动转换,使幼儿在班级课程游戏中进行各种探索性的活动,并在游戏时间之内学习变换游戏思路和游戏角色,从而激发创造性思维和探究意识。
4.构建班级的课程区域游戏环境,优化游戏氛围
在课程游戏的过程中,游戏环境需要进行优化和改造,充分发现各个不同区域的游戏功能,使不同的欣赏性区域演变为幼儿的课程游戏活动区域,实现物尽其用、内外兼顾。幼儿的课程游戏环境还要体现出本真自然的特色,使幼儿的课程游戏尽量真实自然,要充分利用环境的不同地貌、材质和排列结构,进行多样化的游戏环境架构,使游戏环境成为与幼儿心灵相通、情意相融的课程,从而摆脱幼儿课程游戏环境小学化、观赏化、“范式”化的不良倾向,充分调动幼儿的自主性,突破固有的游戏思维定势和习惯,尝试用新的视野、新的问题引发幼儿的学习创造性。
总而言之,幼儿课程游戏的优化与创建,需要以幼儿为本体,在班级区域游戏的不同内容之下,实现幼儿与课程游戏之间的对话和互动,主动进入课程游戏的活动中,丰富幼儿的自身体验,感受课程游戏的快乐情趣,并寻找新的问题情境,进行自由的创意表达和探索,在教师的专业指导和反思下,进行课程游戏的可控性运作,有效地提高幼儿班级课程区域游戏的质量,创设出富有生机和活力的个性课程环境,利用不同课程游戏材质,全面提升幼儿的智力水平。
参考文献:
1.知识与技能
(1)知道有机合成的原则和过程,体会有机合成在生活和生产中的应用。
(2)能列举碳键增长和引入碳碳双键或三键.卤原子.醇羧基.醛基和羧基的化学反应,并能写出相应的化学方程式。
(3)能根据要求合成指定结构简式的产物。
2.过程与方法
(1)通过练习归纳常见官能团的引入,消除和碳骨架增减的方法。
(2)通过阅读和讨论。了解合成路线设计的一般思路。
(3)通过实例掌握有机合成路线的选择和有机合成的方法。
3.情感、态度与价值观
应用教材中的资料长片对学生进行化学发展史介绍,培养学生的爱国热情,激发学生对本学科的学习兴趣。
【教学重点】
有机合成遵循的原则及其过程,有机合成的方法。
【教学难点】
有机合成的方法。
【教学方法】
阅读导读指导法,讨论交流法,图示分析法。
【教学过程】
引言:从远古时代起,人类一直依靠自然资源生存,但自然资源是有限的,而且有时天然物质的性能也不尽如人意。通过有机合成不仅可以制备天然有机物,以弥补自然资源的不足,还可以对天然有机物进行局部结构改造和修饰,使其性能更加完美,甚至可以合成具有特定性质的自然界并不存在的有机物,以满足人类的特殊需要。
板书:一、有机合成的过程
板书:(一)有机合成的概念
生阅读教材第64页第三自然段。
生:有机合成是利用简单.易得的原料,通过有机反应,生成具有特定结构和功能的有机化合物。
板书:(二)有机合成的任务
生:目标化合物分子骨架的构建和官能的转化
板书:(三)有机合成的过程
生:
板书:二、有机合成遵循的原则
师:原料廉价,原理正确,路线简单,便于操作,条件适宜,副产物少,易于提纯,绿色环保等。
生:讨论并完成教材第65页思考与交流。
板书:三、有机合成的方法
(一)逆合成分析法
师:参照教材第65页资料卡片对化学发展史实介绍。
生:阅读教材第65页第二自然段了解逆合成分析法的路线。
目标化合物中间体中间体基础原料
案例分析(一)
以草酸二乙酯的合成为例。
板书:
根据分析,可以确定合成草酸二乙酯的基础原料为乙烯,通过以下五步反应合成:
(二)正合成分析法
合成线路:
基础原料中间体中间体目标化合物
案例分析(二)
以环己烷为基础原料合成二乙酸―1,4―环己二醇酯。
【练习】完成相关反应方程式(略)
【小结】有机合成是化学学科中最活跃最具创造性的领域。通过有机合成制得的许多药物,材料,催化剂广泛地应用于农业,轻工业等领域。本节重点掌握:(1)一些常见官能团的转换。(2)分子骨架的构建。
【板书设计】
有机合成
一、有机合成的过程
(一)有机合成的概念
(二)有机合成的任务
(三)有机合成的过程
二、有机合成遵循的原则
三、有机合成的方法
(一)逆合成分析法
(二)正合成分析法
【作业布置】
教材第67页,习题:1.3。
有机化学教学在中学化学教学别重要,其分值约占高考化学总分25%左右,特别是有机合成和推断题这类综合性的大题,其信息容量大,综合性强并且这些试题主要涉及新材料、高分子化合物、药物、香料等的合成。是一类既考查学生双基又考查学生学科素养的题型。了解这一类型高考试题的出题特点和规律,掌握这一类型题的解题方法与技巧,以期为提高课堂教学的有效性和备考的针对性提供有益的借鉴。
二、有机合成题备考策略
1.有机合成试题常考知识点
近几年的高考有机合成题大都以信息题的形式出现,考查的内容以高中所学的主干知识为主体,稍加一些大学知识的改进。涵盖的知识点有重要官能团,比如卤素原子、碳碳双键(三键)、羟基、醛基、羧基、酯基以及结构简式、分子式、同分异构体的书写、化学方程式的书写、核磁共振氢谱确定结构等,这些知识点常以官能团的引入、官能团的消去、官能团的转换为载体,考查学生对机化学基本概念、基本理论、学科主干知识和综合能力考查。
2.有机合成试题常考反应类型
主要包括烯烃、炔烃的加成反应、芳香烃的取代反应、卤代烃的消去与取代反应、醇的催化氧化反应、羧酸的取代反应、酯的水解反应、加聚与缩聚反应。特别是近几年的有机合成题常会呈现新的反应类型,包括有机人名反应(Wittig反应、Cannizzaro反应、),大学有机反应(羟醛缩合),特殊的有机试剂(格氏试剂)。这类高考有机合成题的新视角其特点是起点高落点低,虽然形式新颖但还是注重考查学生的双基和综合能力。
三、有机合成题解题策略和技巧
根据高中化学《考试大纲》和对相关的高考化学试题分析,笔者认为,要想提升学生的有机化学试题解题效率,需要掌握充分的基础知识,然后再灵活运用,采取正确的解题思路。
1.正、逆思维相结合,突破解题瓶颈
所谓正向思维,就是人们在创造性思维活动中,沿袭某些常规去分析问题,按事物发展的进程进行思考、推测,是一种从已知到未知,通过已知来揭示事物本质的思维方法。而对于有机推断题来说,就是按照有机物的性质和已知的反应条件,顺着有机合成或有机一系列反应的步骤依次推出未知有机物的过程。这种思维方式避免了只凭经验或盲目无序地解题。例如2013年四川高考有机推断题:
重点考查学生思维的敏捷性和灵活性,对学生的信息获取和加工能力提出较高要求。反应1~3可以利用正向思维进行解题,反应物为不对称烯烃与HBr发生加成反应时产物有两种,分别是,反应2的条件为NaOH水溶液,可推知该反应为卤代烃的水解产物为醇。根据前一问A可能的结构可知B也有两种结构伯醇或者仲醇,根据的结构特点可知B属于饱和一元伯醇,其结构简式为。但是反应4~6正向思维很难推知C的结构,利用逆向思维推理会降低解题难度。由G的结构为五元环状内酯逆推可知F既含羟基又含羧基,F中的羟基是通过与H2加成得到的,可推知E中含有醛基。逆合成分析可知E的结构为β-羟基醛,可推知反应4为羟醛缩合。再根据反应5的特点为酯的水解逆推C的结构中含有酯基,这样物质C的结构根据逆向分析顺利得出,降低解题难度。
2.多向思维,打破解题闭塞、单一的处境
所谓多向思维是求异思维最重要的形式,表现为思维不受点、线、面的限制,不局限于一种模式,既可以是从尽可能多的方面去思考同一个问题,也可以从同一思维起点出发,让思路呈辐射状,形成诸多系列。而对于有机推断题来说,就是学生在做有机推断题时,从多个方面去思考,进而能找出解决有机推断题的两种或几种突破口。
四、有机推断题复习备考的启示
1.构建知识网络,理解反应机理
有机化学的特点是内容繁杂,知识点琐碎,若不加以整理归纳,学生学起来比较吃力,且难以掌握。因此在平时的复习备考中应紧紧围绕《考试大纲》说明,紧扣教材,对各章节知识点引导学生进行归纳总结,以烃和烃的衍生物为主线,根据各类物质的性质,总结归纳出各类物质间的相互转化的关系,构建知识网络图。而有机化学研究的核心是“构性相依”,对有机物参与化学反应时的断键方式的研究是有机化学的本质。所以在复习备考时要指导学生对考纲要求的重点反应进行机理分析,理解有机化学变化的基本规律。
2.注重思维能力的培养,提升学生的信息素养
高考《考试大纲》明确提出:“化学科试题旨在测试考生对中学化学基础知识、基本技能的掌握情况和所应具有的观察能力、实验能力、思维能力和自学能力……”其中思维能力的培养是核心。近几年高考有机合成推断题信息量大,要求学生具有很高的应变思维能力。因此,要从思维过程的各个环节培养学生对信息加工处理的策略,包括观察、梳理、筛选、存储、迁移、类比,提升学生的信息素养;从思维方式来看,要从多角度训练思维的“互通”性,包横向思维和纵向思维、正向思维和逆向思维;优化学生的解题思维,提升学生分析问题、解决问题的能力。
3.注重试题的应用性,强化学生的化学素养
关键词: 多媒体教学; 有机合成
中图分类号: G427 文献标识码: A 文章编号:1009-8631(2010)06-0141-02
有机合成制备精细有机化工产品,如医药、农药、香料、染料等的重要方法,也是实验室中合成复杂有机物、提供样品的有力手段[1]。有机合成化学是一门对现代自然科学和国民经济比不可少的重要学科,国内外高等院校的化学、化工专业都开设有有机合成的课程。由于有机合成中化学反应方程式多而复杂,合成设计图及工艺流程图较多,传统的教学已经无法满足当今教学的需要,在这样的背景下,多媒体在有机合成教学的地位显得格外重要。下面根据有机合成化学多媒体教学的实践经验,对多媒体课件的制作以及具体教学中存在的问题进行一定的讨论。
一、有机合成化学多媒体课件的制作
针对我院选择的教材及本院化学专业与化工专业学生的所学基础课的不同以及就业方向的差异,在保留教学内容的基本性、基础性和范例性原则的基础上,合理配置各章节的教学内容,针对不同专业分别制作了多媒体教学课件。两套课件内容侧重点不同,比如化工专业可偏向于合成反应在工业生产的应用,而化学专业就应偏向于化合物合成路线的设计。
在编辑课件的时候,我们首先仔细钻研教材,设想每节课的教学过程,针对教学内容和教学环节,设计动画效果以辅助教学。比如在讲解实例时,先在幻灯片上给出原料和产物,让学生有一定的思考时间,并在教师的引导下分析合成路线,经讨论后得到结论后,再将结论以反应方程式的形式展现在幻灯片上。实践表明,采用动画描述过程时,学生的注意力明显提高。另外考虑到多媒体教学中课件内容有限且不断刷新,不能像板书一样留在黑板上,课件制作时使用了超链接,使相关内容可以方便的联接上,并且每一个知识点都能链接到大纲幻灯片上,同时对重点内容及时进行总结,以避免学生对所讲知识不能整体把握,产生支离破碎的感觉。
在有机合成课件设计过程中,最多的是化学反应方程式的编写,对于这些相对单调的部分,我们一般遵循简洁清晰的原则。在屏幕布局方面,屏幕背景主要使用干净的白色,文字使用醒目的黑色,对于需要突出重点的部分,使用红色表示。在屏幕内容方面,将描述性的内容精炼化,用尽量少的文字分几点来进行表述,以避免满屏文字造成视觉疲劳。对于例题的处理,我们这里主要根据步骤在屏幕上一步一步地去显示,让学生有充分的时间去思考和接受。同时,屏幕上的内容是有限的,在授课的过程中,各个部分的连接以及解释和分析性的讲述都是建立在老师课前良好的备课基础上的。只要将课件与老师的讲述有机的结合,课件才能算是成功的课件。
二、有机合成化学多媒体教学的优势
多媒体教学作为一种新颖的教学手段,其信息容量大,生动形象,使用方便自如,图文并茂,有效地将文字、图像、动画等多种信息表达方式集成一体,为学生提供了一个丰富多彩的教学界面,将难于用语言表达的课程内容生动地表现出来,在提高了学生学习兴趣的同时也提高了其学习的效率[2]。
(一)利用多媒体技术,多媒体技术使教学内容丰富,表达简捷、灵活
有机合成中,内容抽象、构造复杂、难以描述的教学内容并不少见:大量复杂的化学反应方程式,工艺原理图,设备示意图等。在传统教学中是通过板图、挂图来讲解的,效果不明显而且费时间。教师讲课讲得口干舌燥,学生却难以听懂[3]。但是,采用多媒体技术,此难题便可迎刃而解。同时,运用多媒体技术,还可将相关学科的前沿动态信息和要求等以连接的方式制作于课件中,从而解决了课本内容与现实发展不同步的问题,使学生与实际工作岗位上的应用需求更接近,缩短了岗前培训时间,达到了在有限的时间里获得最大的教育效果的目的。
(二)多媒体教学加大了课堂信息传输量,节省时间,提高了授课效率
在传统的教学方式中,教师的板书占用了大量的时间,不仅降低了课堂信息的传输量,而且也给学生造成了很多的等待时间,使课堂变得枯燥。应用多媒体进行有机合成化学教学,可以把课上要讲的内容,如化合物的构造式、结构式、反应方程式等预先制成课件,上课时,点击鼠标,把教学内容工整、规范、形象、清晰地展示给学生,同时用不同的颜色或加特殊标记把重点标示给学生,以引起学生的注意,这样,既节省了时间,又提高了教学效果。
(三)充分利用网络平台和资源开展立体化教学
多媒体教学不应只局限于课堂上的教学,而应充分利用网络平台和资源,开展立体化教学[4]。教案在线,使得学生在任何时候,都可以通过网络了解教学的进度、授课的内容以及每堂课的要点所在。课前播放多媒体教案,可以方便的预习;课后翻阅在线教案,,可以轻松的复习。另外, 在自己的空间自学,也不失为优等学生猎取更多知识的一种好途径。有很多学生已经养成在课后浏览多媒体教案进行复习的好习惯。利用网络平台,可以及时解决学生学习中的问题。传统的答疑方式主要是利用课间时间,由于时间不充足,来答疑的学生又很多,不能满足学生的需求。采取在校园网上开设《有机合成化学》的精品课程网站。除了必要的教案以及授课课件等资料外,最主要的是可以进行网上答疑。具体方法是学生可随时上网提问,任何一个有机化学的任课老师都可以给予学生及时地回答,另外还可利用电子邮件与学生进行沟通。通过这种方法,使得教学互动,在学生中形成了一个很好的学习气氛。
三、有机合成化学多媒体教学的不足
运用多媒体技术进行有机合成课堂教学具有许多优势,但在实际教学过程中发现存在有一些问题需进一步探讨和研究。
(一)学生不记课堂笔记
在传统教学过程中,板书设计是一项重要的教学研究内容,合理的板书内容可使课堂结束时,黑板上依然保留有本次课堂教学的知识结构及重点、难点内容,容易使学生系统的作好课堂笔记。而在使用多媒体授课的过程中,发现有许多学生上课时只带有教学参考书和笔,在上课过程中不记笔记,这可能是由于多媒体课件的播放速度较快,信息的出现和消失速度往往也较快,不能有较长的时间保留下来,使得学生顾了听,顾不了记;顾了记,顾不了听,学生很难记好课堂笔记,一堂课下来,学生往往没有一个完整的笔记,因此对于多媒体课件所展示的内容,尤其是重点、难点内容课件的制作需认真研究。
(二)老师讲课的主观能动性受到限制
有的老师在上课过程中过分依赖多媒体课件,忽略了讲课技巧,结果在多媒体课堂上难以自己的讲课思路,坐在电脑前一动不动,像播音员一样按照课件逐一念下来,缺乏语言的抑扬顿挫和必要的眼神或肢体动作,这样一堂课如一潭死水,毫无生气可言,更别提师生间的交流互动了。特别是当课堂氛围发生变化时,如果学生对某个问题理解不了,表情变得沉重,老师就显得比较被动。所以多媒体教学更重要的是强调教师仍面向学生而不是计算机。
(三)课程进度过快
多媒体最大的特点是不用写板书,但这也导致老师单纯说课的时间大幅度的增加,在一定程度上使课程的进度过快,同时每堂课的信息量也过大,学生的接受能力是有限的,不可能在短时间能接受大量的信息。在实际的教学中,针对这一问题,我们解决办法之一是每次课都抽出一定的时间进行课堂习题讲解。通过课堂习题讲解不仅能让学生加强对课堂知识的进一步理解,同时也适当的减缓了课程的进度。此外,我们在授课的过程中,也适当地加强对前面课程的复习与总结,使学生更好的建立起课程的前后联系。多媒体无论多么先进,也只是辅助教学手段,教师的讲解才是课堂教学的重点,是影响教学效果的重要因素。有机合成化学教学,多媒体教学方法和传统教学方法应相互结合,建立“以教师为主导,以学生为主体”的师生互动过程[5],安排合理整个教学活动,扬传统教学之长,避多媒体教学之短,充分发挥两种教学方法的优势,最大程度的提高教学效率。
参考文献:
[1] 王贵林.现代有机合成[M].西安:西北大学出版社,1993,8:1.
[2] 唐鑫,钟胜奎.探讨多媒体手段在物理化学教学中应用[J].广东化工,2009,36(6):237.
[3] 叶勇.多媒体技术在有机化学教学中的应用[J].光盘技术,2009,10:57-58.
“十二五”规划中指出,未来五年将是化工行业发展的重要战略机遇期,将着力调整结构,重点发展化工新材料、生物化工、专用化学品等新兴产业,因此近年来报考有机化学类专业的同学也有增无减。在大众的眼中,它是一门略带神秘的学科。想对此有更清晰明确的认识,不妨从有机化学相关专业的师生故事中深入了解一下吧。
2011年,我正式成为山东大学有机合成专业的研究生。有机合成是有机化学的分支之一,学习课程主要有《高等有机化学》、《有机催化导论》、《有机化合物光谱分析》、《现代有机合成》等。学习范围大致分为两类,一为有机合成,如化学工业原料;二为基本有机合成,如化学试剂。此外,我们还必须掌握两种最基本的分析方法——正向分析法和逆向分析法,前者是从已知原料入手,找出合成所需的直接或间接的中间体,逐步推向合成的目标有机物;后者则刚好相反,将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体,而这个中间体,又可由上一步的中间体得到,以此类推,最后确定最适合的基础原料和最终的合成路线。
爱上有机化学
一开始,我只是把这个专业当做一项任务来学,不管是专业课还是实验,都感觉有些枯燥乏味,直到在一次有机化学课上,看上去有些古板的老师居然给我们讲了一个浪漫的故事。故事是这样的:有一个孤独的亲核试剂一直暗恋着一个碳原子。他希望有一天,这个碳原子会变成碳正离子,自己能够以SN1的机理去接近她。可是他等啊等啊,却什么也没有发生。终于有一天,当他决定直接以SN2的机理向碳原子表白时,他却发现碳原子对于已经连在她身上面的亲核基团非常眷恋,于是他退却了。
时间一点一点地过去,这个亲核试剂始终无法忘记碳原子。可是他对自己的亲核能力没有信心——他既没有替代已经连着的基团的信心,也没有代替基团之后,自己与碳原子形成一个稳定的分子的信心。他忽然觉得,碳原子和那些基团在一起更合适。她已经习惯了目前的构型了,如果发生SN2反应,碳原子的构型就必须翻转,他觉得不该为自己的那一点执著而让她发生改变。在接下来的时间里,孤独的亲核试剂只是注视着碳原子。有一天,一个不可抗拒的力量——一个分液漏斗,将他们永远地分开了。亲核试剂这才发现,原来机会只在方寸之间——逝去了的,永不再来。
万万没想到,化学粒子身上还隐藏着这么浪漫的爱情故事。在我为亲核试剂与碳原子的错过而唏嘘不已时,突然发现换一个角度看有机化学,原来很有意思。之前在我眼里那些冷冰冰的概念和实验,似乎在一瞬间都变得有感情了起来。这节课,让我开始爱上了有机化学。
随机应变最重要
学习有机合成,就必须做大量有机合成实验。有机合成实验是一项系统性、逻辑性很强的实践活动。虽然实验本身很有趣,可以亲眼见证几种化合物变成一种全新的化学物,但实验背后却包括了选题、查阅资料、设计路线、实验、检测、得出结论一系列的过程,单纯靠书本知识指导实验往往会失败,因为实验遇到的情况是千变万化的,所以分析和应变能力显得尤为重要。
记得在做某次实验时,前几个月同样的实验都很顺利,时隔数月再做,反应三天仍有原料没反应完。我十分纳闷,明明工艺条件是完全一样的,重复了几次为何还是这样呢。我把书上的实验步骤又仔细浏览了一遍,确定完全是按照书上的实验要求做的。思来想去,不得其解。在导师的提点下,我仔细回忆了前几个月做实验时的条件,这才发现虽然实验都是在室温条件下反应,但前几月的温度相对现在要高许多,如果把反应温度升到当时的室温会不会有不一样的结果?带着疑惑,我尝试了一次,问题果然得到了解决。
还有一次,我接手另一名同学做了一个多月都没做好的项目。他在实验中的反应收率一直做不好(反应收率是指在化学反应或相关的化学工业生产中,投入单位数量原料获得的实际生产的产品产量与理论计算的产品产量的比值)。文献中所提供的温度是溶剂沸点温度约接近200度,虽然这个同学也严格控制反应温度,但是溶液回流始终不理想。因为当时这个化合物是比较新的一种类型,文献上的资料很有限,分析方法需自己建立,且这种化合物在各种溶剂中溶解度都不是很好,研究条件很麻烦。在导师的鼓励下,我尝试自己摸索实验方法,改变反应的条件,发现提高搅拌转速能增大反应收率。再经过两天的深入分析和实验,我最终找到最佳搅拌速度,使反应收率提高了近十个百分点。
菜鸟挑战高收率
我的第一份实习是一家知名的化工公司,协助技术研发工作。在学校的学习时,我一直很自信,而在公司里我却遇到了很多意想不到的问题,生产流程中,常常遇到坏的项目,坏的路线,常常会出现顾此失彼的情况,比如先要送个样,然后回来接着做反应,这时候老员工会突然问送样结果怎么样了,于是又得放下手头工作找编号,去办公室调图等等。一开始缺乏经验,我总是手忙脚乱。实习初期,让我印象最深就是在遇到问题时要多与组长、老员工、主任沟通,这样能让我少走弯路,在总结错误经验时,就能明白了真正的实验路线应该是怎样的。
随着项目越做越多,我接触到了不同的反应类型,很多是学校里上没有接触过的。有一次,我要做一个中间体工艺放大工作。这个工作的核心内容是技术攻关,即如何将一个非常复杂的化学反应优化放大,完成三百公斤旋光性对映体的生产。对于有机合成的研究生来说,这个工作充满了未知,不过从另一角度看,但如果能啃下这块硬骨头,将是对我能力的极大提高,于是我毫不犹豫答应了与部门技术指导一起参与这个项目。
这个中间体的合成分为三个步骤,一是高温(140摄氏度)下进行三加二环加成反应得到消旋产物的二聚物,然后再将二聚物转化成消旋性产物,最后将消旋性产物拆分成所需的旋光性对映体。在我们接手之前,已经通过多批次的办法合成了40公斤的旋光性对映体,但当时的平均收率比值只有16%左右,技术人员对此很不满意,而这距离300公斤的任务还有很大的差距,怎么办?