培養高素質人才的生物專業有機化學教改探索

王煜

［摘要］基礎有機化學是我校生物工程、生物科學專業重要的專業基礎課。根據專業學科特點及學生學習的情況，分析有機化學教學中存在的問題，并通過對教學內容、教學方法及教學手段等方面的教改探索和實踐。提出要加強學生對有機化學的認識，提高學習積極性；理論聯系實際，提高學生學習興趣；改進教學方式和方法，充分發揮學生的主觀能動性；適當采用現代化教學手段。

［關鍵詞］有機化學生物專業教改能力培養

［中圖分類號］G642.0［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）13-0153-02、

有機化合物是構成生物體的主要物質，生物體中各種有機化合物的結構、性質以及它們在生物體內的合成、分解、轉化、代謝無不以有機化學為基礎。有機化學以其價鍵理論、構象理論、各種反應及其反應機理成為現代生物化學和化學生物學的理論基礎。因此，有機化學理所當然地成為生物專業本科生必修的重要基礎課程之一。相對于其他課程來說，有機化學基本內容多，理論性強, 而所設置的課時相對較少，因此，如何在傳統與創新、繼承與發展、理論與應用之間找到一個合理的切入點，在有限的學時內合理有效地開展教學，激發學生學習興趣，提高教學質量，培養高素質人才是教師必須探索的一個重要課題。

一、教學現狀及存在問題分析

有機化學是我校生物專業本科生必修的基礎課程。其中有機化學理論課共48學時，要在這短短的48學時里完成所有有機化學內容的學習，學生往往深感力不從心，在學習上表現出明顯的畏難情緒。此外，部分生物專業的學生，對有機化學課程缺乏興趣和學習積極性，認為生物專業只要學好生物專業知識就可以了，認識不到學習有機化學對自身專業學習的基礎性和重要性。對此，作者擬就近年來在生物專業有機化學教學中的改革實踐談一些體會。

二、教改探索與實踐

（一）加強學生對有機化學的認識，提高學習積極性

為引導學生正確認識有機化學對其未來專業學習的基礎性和重要性，在第一章緒論中，筆者就從有機化學和生命科學的關系、生命科學中有機化學發展前沿和研究熱點等方面進行了較全面的介紹。一方面，給學生分析生物體的組成除了水和無機鹽外，絕大多數是有機化合物。生物體內的新陳代謝及遺傳均涉及有機化合物的轉變，所以生命過程說到底是一個有機化學的問題。特別強調生物體內細胞中制造的碳化合物和在實驗室制備的碳化合物以及他們的變化均受相同化學規律的支配，因此有機化學和生物化學之間并無嚴格界限。并且，從學科角度強調有機化學對學生后續生物有機化學、生物化學等專業課學習的基礎性和重要性。另一反面，舉例說明有機化學與生物問題的密切結合推動了生命科學的蓬勃發展。許多化學家卓有成效的研究成果成為生命科學發展過程的里程碑。例如，I.Pasteur于19世紀中葉對于左旋和右旋酒石酸的研究,導致70年代Vanthoff碳原子四面體構型學說的建立,它是生命分子結構不對稱性的基礎。E.Fischer對碳水化合物立體化學和肽合成化學的貢獻是這兩大類重要的生命分子化學的奠基石。他于一百多年前研究糖苷酶的作用時提出的“鎖鑰學說”已成為當今生物分子之間相互識別、相互作用和有機分子自組裝等前沿領域的先驅。19世紀50年代，L.Pauling建立了多肽的構象,為蛋白質結構功能的研究及蛋白質的全新設計奠定了基礎。A.Todd建立了核糖核酸和脫氧核糖核酸的化學結構,為Watson-CrickDNA雙螺旋模型的創建鋪平了道路。20世紀60年代，B.Merrifield發明的多肽固相合成法,使長片段肽及長片段寡核苷酸的化學合成成為現實。總之,有機化學理論和實踐上的成就,為現代生物學的誕生和發展打下了堅實的基礎。有機化學與生物問題的密切結合有力地推動了生命科學的發展。通過以上講解，加深了學生對有機化學的認識,提高了學生對該學科的重視程度。

（二）理論聯系實際，提高學生學習興趣

根據生物專業學科特點，把有機化學課程的教學與其專業背景聯系起來，理論聯系實際，能很好地激發學生學習有機化學的興趣。例如，在烯烴順反異構的教學中，以視覺形成過程中視覺細胞內11-順式視黃醛在酶作用下的異構化反應為例，使學生從分子水平體會有機分子結構與生命現象的關系。在講授旋光異構時，首先介紹了沙利度胺（又名反應停）是研制抗菌藥物過程中發現的一種具有中樞抑制作用的藥物，曾經作為抗妊娠反應藥物在歐洲和日本廣泛使用，但投入使用后不久，即出現了大量由反應停造成的海豹肢癥畸形胎兒，這就是20世紀50年代世界著名的反應停事件。學生對看到的畸形孩子圖片深感震驚，同時表現出強烈的探究欲。隨后學生了解到反應停是一種手性藥物，一對對映異構體中的其中一個具有致畸作用，并且知道了組成生命活動的基本化學物質都是手性化合物。從而激發了其進一步學習相關知識的興趣。再如，講烯烴的聚合反應時，介紹塑料使用導致的白色污染問題，和學生探討解決的途徑，讓學生課后去查有關生物可降解塑料的相關知識。又如，在講解烷烴鹵代反應機理時，在詳細講述自由基反應的歷程基礎上，引入自由基反應與生命產生及衰亡的關系，并布置學生課后去查自由基反應與疾病的關系及如何避免體內過多的自由基反應的相關資料。這種理論聯系實際的內容貫穿于整個教學過程中,既拓寬了學生的知識面,提高了學生的學習熱情及自學新知識的能力，又培養了學生發現問題及解決問題的能力。

（三）改進教學方式和方法，充分發揮學生的主觀能動性

在教學方法上以學生為中心，實施啟發式教學，充分調動學生的學習主動性和積極性。例如:在講授炔烴的化學性質時，先讓學生根據所學知識推測炔烴可能發生的反應。學生根據已學烯烴的結構及性質推出炔烴也能進行親電加成反應，而且認為炔烴比烯烴多一個π鍵,親電加成反應應該比烯烴快。在接下來的學習中卻發現實際反應速度是烯烴比炔烴快。對于這一現象我從不同雜化狀態碳原子的電負性、鍵能、電子云重疊及π鍵結構等角度加以分析,啟發學生理解并得出正確結論。在隨后醛、酮化學性質的教學中，讓學生自己對比碳碳雙鍵和碳氧雙鍵在結構及性質上的差異，回答出為什么醛和酮是親核加成反應而不是親電加成反應，為什么α-H具有酸性，影響親核加成反應的因素是什么。然后引導學生分析結構，回顧電子效應和空間效應，以及有關離子中間體穩定性的知識點。通過自己對比學習，激發了學生學習的主動性和積極性，使教學由傳授知識向傳授學習方法轉變，由主導學生向服務學生轉變，充分培養了學生的想象力及理解、分析問題的能力。

（四）適當采用現代化教學手段

和傳統的板書教學手段相比，多媒體技術信息容量大而且可以使抽象的內容具體化、形象化、生動化，采用多媒體教學可以豐富教學內容，活躍課堂氣氛。對于有機化學課程而言，對有關分子的立體結構等用傳統教學方法較難描述的內容，單憑講解是很難幫助學生理解的，如采用多媒體課件，學生通過對動態、立體圖像的觀察，可以更好地理解并掌握這部分知識。在教學實踐中，筆者在以下內容的講解上采用了多媒體教學方法：1.碳原子雜化軌道及成鍵方式；2.立體化學問題，包括對映異構體的構型標記，Fischer投影式和Newman投影式及相互轉換，烷烴和環烷烴的構象及不含手性碳的手性分子結構；3.反應機理中的立體化學變化；4.波譜法原理及波譜圖解析；5.蛋白質的高級結構。結果表明，學生對這些內容掌握較好。但單一使用多媒體教學也會存在課件一晃而過，學生來不及反應的不足。因此在教學過程中將兩者有機結合起來，可以充分發揮兩者的優越性，以保證最好的教學效果。在實際教學中，對于有機反應及反應機理等采用板書講解，這樣學生的思路可以與教師的思路同步，同時使師生間能夠保持良好的互動。

經過近幾年的教改探索和實踐，教學質量有了明顯的提高，表現在學生學習有機化學的興趣濃厚，不再反映這門課枯燥難學；另外，學生對知識的掌握較靈活，理解和分析問題的能力得到提高。在近年來學校組織的學生教學評價中，有機化學課的教學評分始終名列前茅。

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［責任編輯：鐘嵐］