涉農專業有機化學緒論課教學探討

孟志芬，谷永慶，姜小瑩

（河南科技學院化學化工學院，河南新鄉453003）

有機化學是涉農專業的一門專業基礎課程，學生對有機化學知識的掌握程度，不僅影響學生對后續專業課程的學習，還將對學生今后的就業和考研產生重要影響。一方面，由于有機化學內容多、概念多、反應復雜、理論抽象、學時數少、講授進度快，學生普遍反映有機化學難度大；另一方面，學生受新聞報道中煤礦瓦斯爆炸、化工廠爆炸、食品安全、環境污染等事件的影響，認為化學品易燃、易爆、有毒、有害等，對化學有一定的畏懼心理。這兩方面導致學生對學習有機化學興趣不大，熱情不高，從而嚴重影響了有機化學的教學效果。涉農專業的這種教學現狀，令很多任課教師頗為苦惱和困惑。筆者結合多年講授有機化學的情況，對有機化學緒論課教學提出一些處理方法，希望和廣大同行進行交流。

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

同專業的特點，增加了人們對化學認識的誤區、有機化學與開課專業的關系、有機化學發展簡史、共價鍵的分類、有機化學學習方法與建議等內容，幫助學生正確認識化學和化學品在人類生活中的作用，掌握有機化學的學習方法和思維方法，激發學生的學習興趣和學習動力，為有機化學課程教學開一個好頭。

1 人們對化學認識的誤區

近年來，由于人們對化學品的濫用和不當處置，發生了一些食品安全事件和化工廠、實驗室爆炸事故。可能是源于對負面新聞的臆想、未知領域的恐懼以及各類產品營銷商的不當宣傳，致使人們對化學有太多的誤解。比較典型的有“化學品有毒、有害、污染環境”，“化學合成產品有毒，天然產品一定安全”，“無化學成分的產品更安全”，“凡是采用化學手段生產、合成的產品都是對人體有害的”等。受這些言論的影響，許多學生對學習有機化學有畏懼心理，特別是上實驗課時，他們擔心試劑對自己身體造成傷害，害怕做實驗過程中發生爆炸等。這些擔憂影響了學生學習有機化學的積極性和主動性。

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、醫療健康等方面，舉例說明化學研究成果的推廣使用，極大提高了人類的生活質量、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，讓學生認識到，人類接觸到的任何物質，都有化學成分，都屬于化學物質，包括日常生活中的柴、米、油、鹽、醬、醋、茶、水、糖等；無論是化學合成產品還是天然產品，其危害取決于它們的結構和用量，而不是它們的來源；有些化學品的確是有危害的，但這不是化學的全部，并且化學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，這些疾病嚴重威脅著人們的健康與生命，正是青霉素的發現挽救了無數人的生命。后來，化學家根據半合成青霉素的經驗，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。抗生素的發現與應用徹底扭轉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，化學做出了巨大的貢獻。再比如，多年前，上海曾經發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，結果發生了巨大的爆炸，導致樓板被炸塌，將兩個尚未起床的人壓死。這是因為泄漏的煤氣達到了它在空氣中的“爆炸極限”，一遇到明火就發生了巨大的爆炸[5]。這是一起本可避免的事故，由于老人缺乏有關的化學知識而釀成了悲劇。如果老人聞到煤氣味道，能夠先檢查煤氣開關，然后打開門窗，強制通風，降低可燃氣體的濃度，不動用明火，便可避免事故的發生。這部分內容的講解，能夠消除學生對化學的誤解，幫助學生客觀正確認識化學與化學品，端正學生學習有機化學的態度。

2 有機化學與開課專業的關系

涉農專業有機化學教材中通常會介紹有機化學與生命科學的關系，包括生物體的組成物質主要是有機化合物、農產品的利用與加工離不開有機化學操作與技術以及有機合成產品在農業生產上的廣泛應用等。這些內容對涉農專業具有普適性，一定程度上能夠讓學生認識到有機化學和其專業之間的關系。但是，如果教師在課堂上能夠針對開課專業講解比較具體的相關內容，更能吸引學生的注意力，教學效果也會更好一些。

筆者通常在介紹有機化學與生命科學的關系之后，進一步介紹有機化學與開課專業比較具體的聯系。比如烹飪與營養教育專業，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，對膳食的科學調配與加工需要學習和運用有機化學知識與技能。從筆者所在學校烹飪與營養教育專業的培養方案來看，其主干學科有四個，排在第一位的是化學；其學位課程有烹飪化學、烹飪原料學、烹飪營養學等。有機化學是學習這些課程的必備基礎。再比如植物保護專業，化學是其主干學科之一，其主要課程有生物化學、植物化學保護學、普通植物病理學、普通植物檢疫學等，學習這些課程都需要一定的有機化學基礎。另外，有機化學還是這些專業學生考研深造的必考課程。這些比較具體的講解，能夠加深學生對有機化學重要性的認識以及提高學生對有機化學課程的重視程度。

3 有機化學發展簡史

我國著名化學教育家傅鷹曾說過：“化學給人以知識，化學史給人以智慧。”[6]這句話言簡意賅地指出了化學史在化學教學中的重要地位和作用。多數有機化學教材是在有機化合物與有機化學這部分內容中，借助有機化合物與有機化學名稱的來源及定義對有機化學發展史進行簡單介紹，著墨不多。筆者把有機化學發展簡史單獨設置為一個標題，并將其分為四個發展階段，即天然有機化合物的利用與加工、“萌芽”有機化學時期、“經典”有機化學時期、“現代”有機化學時期[7]，分別介紹每一個發展階段的成就與局限以及做出突出貢獻的化學家。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，人們對純物質的認識和制取是比較近代的事。18世紀后期，有機化學進入“萌芽”有機化學時期，化學家們的主要成就是經分離、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。但受當時科技水平的制約，有機化合物的結構問題尚不能解決。19世紀中后期，有機化學進入“經典”有機化學時期，這個階段，經典的有機結構理論基本建立，為有機合成的發展奠定了可靠的基礎，但價鍵概念的本質問題沒有得到解決。20世紀初，基于量子力學建立了價鍵理論，有機化學進入“現代”有機化學時期，有機化學得到了蓬勃發展并取得了前所未有的成績。通過對有機化學四個發展階段的介紹，學生能夠比較清晰地了解有機化學的研究范圍、內容、方法以及有機化學的發展歷程。另外，有機化學發展所經歷的復雜而又漫長的歷史過程，能讓學生認識到科學的發展受一定社會條件的制約，化學的理論和學說是在發展中不斷擴展和完善的。

化學學科的發展離不開化學家，在有機化學發展的每一個階段都有做出一定貢獻的代表性人物。有機化學教材由于篇幅所限，沒有對化學家進行詳細介紹。但是，為有機化學發展做出了卓越貢獻的化學家們，往往擁有細致敏銳的觀察力、堅忍不拔的意志、勤奮好學的精神、強烈的好奇心和創新意識、質疑和挑戰權威的勇氣、嚴謹的科學態度、高尚的科學道德等，這些正是學生素質教育的重要內容。比如，被稱為“有機化學之父”的瑞典化學家貝采里烏斯，出身貧寒，從小在逆境中生活與成長，卻能堅持刻苦自學，長期專注于科學研究。他是現代化學命名體系的建立者，硅、硒、釷和鈰元素的發現者。他首先使用“有機化學”概念，發現了“同分異構”現象并首先提出了“催化”概念。他的卓越成就，使他成為19世紀赫赫有名的化學權威。更重要的是他具有高尚的科學道德，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，德國化學家維勒，偶然發現了從無機物合成有機物的方法，人工合成了尿素，打破了多年來占據有機化學領域的“生命力”學說。這個具有劃時代意義的發現，極大推動了有機化學的發展，使有機化學成為化學學科的一個重要分支。還有，被稱為“現代化學之父”的法國著名化學家拉瓦錫，他突出的貢獻是徹底推翻了在當時流行的“燃素說”，創建氧化學說，建立質量守恒定律等。但是，他曾經給元素下的定義卻是錯誤的[6，8]。還有施塔爾、凱庫勒等，課堂上對重要化學家進行簡單介紹，不僅能夠激發學生的學習興趣和學習熱情，更重要的是能夠讓學生從科學家的人生經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合的，共價鍵是研究有機化合物最重要的化學鍵，因此學生對共價鍵及其相關概念的正確理解和認識非常重要。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，又出現了極性共價鍵和非極性共價鍵。這么多和共價鍵有關的概念，往往給學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別與聯系？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習，學生很容易明白這些共價鍵名稱的差異是緣于分類依據的不同。

5 有機化學學習方法與建議

有機化合物數量龐大、結構復雜，有機化學反應種類繁多、機理抽象，在學時數少的情況下學好有機化學實屬不易。但是，有機化學是一門特色比較鮮明的課程。比如，有機化學整體性很強，具有非常強的前后關聯性；有機化學內容繁多，但規律性很強；有機化學反應復雜，但有機物的性質由它們的結構特征所決定；有機化學中有很多具有對比性的概念、結構、性質和機理等。在緒論課教學中，結合有機化學的特點和學生的實際情況，給學生提供一些科學、合理的學習方法與建議，能夠幫助學生少走一些彎路，獲得比較好的學習效果。比如，上課認真聽講，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；學會歸納總結，使零碎的知識點條理化、系統化；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構決定其性質的思維方式，學會通過分析陌生有機化合物的結構特征推導出它能夠發生的反應類型；將有機化學知識與生活實際相聯系，解釋解決生活中常見的一些問題，培養學習興趣，提升學習能力等。當然，這些學習方法不能一蹴而就，還需要教師在授課過程中不斷的示范、督促和提醒。

總之，在有機化學緒論課常規內容的基礎上，增加以上五個方面的內容，在開課伊始針對性地解決學生在有機化學學習中普遍存在的問題，能夠達到事半功倍之效果，為有機化學課程教學奠定良好的基礎。