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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称: 有机化学 一级学科:  07 理学
二级学科: 0703 化学类 教学层次:  本科
负责教师: 钱旭红 学校名称:  华东理工大学
院系名称:   申报状态:  已获奖
申报级别: 国家级 申报文件下载:  无下载文件
获奖名称: 获奖年度:  2006
主页地址: http://jpkc.ecust.edu.cn/12/ 是否交换: 
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课程介绍:

4-2理论课和理论(含实践)课教学内容
4-2-1结合本校的办学定位、人才培养目标和生源情况,说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标
华东理工大学前身为华东化工学院,是直属国家教育部领导的以化学、化工学科为特色的全国重点大学。20世纪50年代建校初期,全国各地高校的一批优秀的化学、化工专家、学者和教师加入到当时的华东化工学院,为我国化学、化工行业培养了大批优秀的人才。
我校有机化学课程是面向全校5个学院(化学与分子工程学院、化工学院、生物工程学院、材料学院和环境学院)共18个专业开设的一门量大、面广的基础课。针对不同学院的不同专业的培养目标,将有机化学的教学分为三种学时数(80、96、112学时)对不同专业进行授课。
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例如,对化工模块,我们选用工科有机化学教材------钱旭红教授主编的“面向21世纪课程教材”《有机化学》和徐寿昌教授主编的《有机化学》(国家优秀教材一等奖),旨在加强有机化学基础知识教学,注重培养学生有宽厚的工科有机化学知识背景。特别注重培养学生的动手能力和实验技能;
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对应用化学模块,选用内容丰富、知识面宽、有一定深度和广度的理科有机化学教材------荣国斌教授主编的“面向21世纪课程教材”《大学有机化学基础》,重点培养学生具有宽广扎实的有机化学专业基础知识及综合应用能力;
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对制药专业模块,针对其“既具有药物研发能力,又具有工程特色”的培养目标,我们进行了高学时数(112学时)的培养,强化有机化学的基础理论与知识,强调有机化学合成技巧和化合物的结构分析等知识点。
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结合本校的办学定位、人才培养目标和生源情况,我校有机化学课程教学的总目标和要求是让学生能抱有极大的热情和求知欲进入课堂,受到能反映时代特征、严密、科学、可持续发展和终身受益的大学基础有机化学教育。在教学中,注重把科学性寓于艺术性之中,让学生在欣赏、享受有机化学艺术性的同时掌握科学的严谨。
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4-2-2知识模块顺序及对应的学时
在教学内容上,将有机化学课程分为三大模块,其顺序为:
1. 学习有机化学必须正确理解的几大知识要点
2.有机化合物的结构、性质和反应、合成
3.生物有机化合物简介和当代有机化学进展。
第一部分包括学习有机化学必须正确理解的几大知识要点,即σ-健、π-健、电子效应、共振概念、立体效应、芳香性、立体化学和酸碱理论等。该部分教学用授课学时约占总学时数的15%。这部分内容包含有机化合物的成键理论(价键理论、分子轨道理论和杂化轨道理论),掌握共价键的结构、有机分子间的非共价键作用力、各类同分异构现象与性质的关系;有机化合物的中英文命名等等。这部分内容是学生理解和学习有机化学的基础。
  第二部分是有机化学的基本核心知识,该部分教学学时约占总学时数的75%。包含结构特征与性能的关系、物理性质变化规律;并集中对有机化学反应进行分类讲述,包括自由基卤代反应、SN1 和SN2亲核取代反应、E1和 E2消除反应、加成反应、周环反应、氧化-还原反应、芳环的亲电和亲核取代反应、羰基化合物的亲核加成和取代反应、羰基a-取代反应、缩合反应、重排反应、突出讲述有机人名反应的内涵;有机逆合成方法和运用IR、1HNMR、UV、MS、13CNMR解析有机化合物的结构。
第三部分包括脂类、糖、氨基酸、多肽和蛋白质、核酸及当代有机化学进展。该部分教学用时约占总学时数的10%。回顾影响人类社会的有机化学发展史,重点介绍有机化学的各分支学科,即有机合成、物理有机、天然(生物)有机、金属(元素)有机、(农)药物有机、有机分析、有机材料等内容。使同学了解当代有机化学的最新进展。
4-2-3课程的重点、难点及解决办法
??? 课程的重点是有机化合物的结构与性质的关系、官能团的转化及其在合成中的应用。在每一章节的讲述中,我们都注重从逻辑和原理(即在课程的前期所传授的几大知识要点)出发去介绍课程的知识内容。
课程的难点及解决方案有以下几个方面:
首先是有机化合物的立体结构;初学者往往觉得难以在大脑中建立有机化合物的空间结构,为此,我们采用教学模型、形象生动的动画演示,取得了较好的教学效果。
第二个难点是有机化合物的反应选择性问题;同学们不容易把握什么条件下化合物的哪个官能团和哪个部位能发生变化。这个问题实质上还是结构与性质的问题,为此,仔细分析反应机理和活泼中间体的稳定性将有助于解决这个问题。
第三个难点则是如何设计化合物的合成路线。难点在于合成路线的设计要求同学们能够进行逆向思维,能够从产物的结构特征出发找到合适的切入点。因此,我们在讲述每一个反应时,都要对它的反应物和产物结构进行对比分析。教师经常提醒并要求同学们自己进行各类官能团化合物的反应与合成方法小结,后期再进行逆合成分析讲解,帮助同学们掌握逆合成分析的一般方法。
第四个难点是机理的分析。分析机理过程实际上是一个利用逻辑法进行教学的很好的主题,一个合理的机理的分析必定是符合化学基本规律并且有预见性。
第五个难点是结构的谱学分析。由于学时数有限,同学在刚运用四大谱图数据时会有点困惑。我们会要求同学先多看例题解析,从结构推数据,再逐步倒过来从数据推结构。学生对化合物的结构解析是很有兴趣的,一旦得到正确的结论往往会在他们的心灵中产生一种成就感并更加热爱有机化学的学习。
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与数学、物理等学科不同,有机化学学科的特点是知识点分布较广,相对而言较少有放之四海而皆准的定律、公式。一些同学对学习有机化学感到有困难,不易理解有机化学的普遍规律和基本定律,他们往往孤立地、僵化地、片面地理解和应用某个知识要点,缺少对分子主体的整体结构及客体环境全局观念的把握能力,用解决数理的方法来机械地思考有机化学问题。
??? 针对这些问题,我们在教学中注意了方法论的教育,首先让同学了解,有机化学是门与数理不同的科学,有其基本规律,学习方法类似于外语学习,比如有机化学的专门名词和概念就类似于英语词汇,机理和规则类似语法结构,必须真正理解和掌握好几大知识要点,即从共性出发再去探究性质不同的各类化合物。学习有机化学应做到能掌握一些记忆性的知识和原理并有形象思维和空间想象能力,如命名规则、官能团的制备、转化,各类反应的结果和与之相应的条件、机理,重要的谱图数据等等;在运用知识点时能考虑到分子中其它成分的影响和外界条件的变化及各种选择性(化学、位置、立体)问题;要多作练习。在帮助同学克服学习上的困难时,我们还注意教学的循序渐进和练习的由易到难,让同学树立起学习的信心则是他们能够很好地完成课程目标的关键因素之一。
4-2-4实践教学的设计思想与效果(不含实践教学内容的课程不填)
有机化学是一门实验性的学科。实践教学是有机化学课程教学中的重要环节。实践教学应注重对学生进行严谨的基本操作的训练、培养学生独立思考的能力、综合运用知识的能力及创新能力。我校有机化学的实践教学包括基础有机化学实验和创新实践环节两方面。同时,根据学生不同的专业要求来选择教材和设计实验内容。
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1、基础有机化学实验:
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基础有机化学实验注重学生基本操作的训练和思维能力的培养,主要包括以训练基本操作为主的合成实验项目、天然产物的分离、结合有机波谱分析的综合有机化合物的制备项目。实验主要针对两大类学生,第一类是以工科为主的普通班学生,第二类是以理科(应化)及理科优秀生班为主的学生。
1)面向工科学生进行实验设计时,以训练基本操作为主,来完成有机化合物的制备。注重培养学生思维能力和解决问题的能力,要求学生学会常用仪器的使用、常用装置的搭建,物理常数的查阅并能独立解决实验中出现的问题等。
2) 面向理科类学生进行实验设计时,主要安排综合性强的设计性实验,从产品合成、分离精制到产品性能测定、波谱分析,将涉及到的基本操作穿插在合成实验中反复训练,使他们不仅受到基本技能的训练,同时得到一个科学研究的全过程训练。在实验设计中还考虑到将绿色化学的概念渗透到实验教学中,例如,部分实验设计成了半微量实验或微型实验,同时还设计了部分微波和超声实验项目。
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2、创新实践环节:
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创新实践环节包括科训、大学生创新实践活动(USRP)、化学大奖赛,为学有余力的学生提供更多的时间和更广的空间来锻炼和提高他们的综合实验能力和创新能力。
为了更好地培养学生的科研能力,我们还针对三年级上学期的同学提出科学训练的项目,进一步培养学生对有机实验和从事科研工作的兴趣,仅2005年就开展了14个科训的项目。为了更好地鼓励学生参与各类化学实验,从2002年起,学校每年组织学生参加化学大奖赛。化学大奖赛包括初赛、复赛、决赛、答辩或知识竞赛等环节,除初赛外,每年都有5套有机化学的复赛实验题目和一套有机化学的决赛题目,学生从文献查阅开始到方案设计到实施实验,最后对合成出的产品进行分析表征。
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每年我们都会通过学生问卷形式对实验教学效果进行测评,测评的内容涉及实验教学内容、实验教学方法和实验教学效果等项目。近年来测评的结果显示95%-98%的学生认为教学内容、教学方法及教学效果都很好,即我们设计的实验对学生实验能力的训练还是很有效的。另外,我们还对我校的学生创新实验(USRP)效果进行了问卷调查,结果显示90%以上的学生认为题目的新颖、探索性好;内容综合性好;对创新培养有效性好;对综合能力培养有效性好。多数同学认为创新实验使他们经历了科研完整过程的训练,增加了科研兴趣,动手能力、解决问题能力都有了很大的提高。
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从2000年开始。学校为培养学生的创新能力开始尝试大学生创新实践活动(USRP),几年来,教研组教师开发了多个创新实践项目,如:咖啡酸苯乙酯的合成、含氟液晶化合物的合成等,在USRP项目中学生的学习兴趣、综合实验能力、文献查阅能力、实验方案设计能力及创新能力等均得到了较大的提高。指导学生创新实验人数累计超过100人,为学生综合能力的提高做出了较大的贡献。2005年,由有教研组教师蔡良珍指导的“金属还原制备2,4,6—三甲基苯胺方法的讨论”项目及吴海霞指导的“四乙酰乙二胺微波合成研究”的学生创新论文均获得了校优秀论文奖。
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4-3教学条件(含教材使用与建设;促进学生主动学习的扩充性资料使用情况;配套实验教材的教学效果;实践性教学环境;网络教学环境)
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教材使用与建设:
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本校学生所用有机化学理论和实验教材全部是由华东理工大学有机化学教研组教师编写出版的,这些教材或是“国家九五规划教材”,或是“面向21世纪课程教材”。其中理论课教材有“国家九五规划教材”《有机化学》(第二版)(徐寿昌主编)、“面向21世纪课程教材”《有机化学》(钱旭红等编)、“面向21世纪课程教材”《大学有机化学基础》(荣国斌编写);实验课教材有《有机化学实验》(奚关根等编写);《大学基础化学实验(Ⅱ)》(蔡良珍等编写)和《实验化学(Ⅱ)》(陈大勇、肖繁花等编写)。
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在有机化学课程建设历史进程中,华东理工大学有机化学教研组一直把教材、教参的立体化建设和专著的编写视为课程发展的重要环节,自20世纪80年代以来有机化学教研组的教师已分别在高等教育出版社、科学出版社、上海科学技术出版社、化学工业出版社和华东理工大学出版社等国内知名出版社出版了各类与有机化学学科相关的图书近50种。例如,1980年梁世懿编写出版的《加成反应》;1982年汪巩编写出版的《有机化合物的命名》;1983年徐寿昌等根据教育部制定的新教学大纲编写出版的《有机化学》(第一版)(该教材于1995年获国家级优秀教材一等奖),1993年修订出版了《有机化学》(第二版)(该版教材于1997年获国家级教学成果二等奖,至今已发行40万册);1985年穆光照编写出版的《自由基反应》;1985年汪巩编写出版的《有机化学》;1988年穆光照编写出版的《有机活性中间体》;1990年金寄春编写出版的《重排反应》;1990年穆光照编写出版的《实用溶剂手册》;1993年梁世懿编写出版的《高等有机化学-结构 反应 合成》;1995年钱旭红编写出版的《简明农药化学》;1993年杨悟子等编写出版的《有机化学习题-反应纵横、习题和解答》,该书于2004年修订再版;1999年奚关根等编写出版的《有机化学实验》;1999年钱旭红等编写出版的“面向21世纪课程教材”《有机化学》;2000年钱旭红编写出版的《工业精细有机合成原理》;2000年荣国斌编写出版的“面向21世纪课程教材”《大学有机化学基础》(2003年度上海市普通高校优秀教材二等奖);2000年焦家俊编写出版的《有机化学实验》(2004年度校教学成果一等奖);2001年荣国斌编写出版的“面向21世纪课程教材”《高等有机化学基础》(2005年度校优秀教材奖);2004年蔡良珍和肖繁花等分别编写的《大学基础化学实验(Ⅱ)》和《实验化学(Ⅱ)》;2004年荣国斌等编写出版的学习辅导用书《有机化学精析精练》;2006年吴范宏等编写出版的《有机化学学习与考研指津》。此外,钱旭红等编写的《有机化学》(第二版)和任玉杰主编的《有机化学习题精选与解答》、荣国斌担任主编,联合国内八所院校的教授合作编写的《大学有机化学基础》(第二版)和有机化学教研室教师集体编写的“国家十五规划教材”《有机化学》都将于2006年先后出版发行。
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此外,有机化学教研组的教师还翻译出版了大量非常有价值的英文原版图书。1982年穆光照等翻译出版了《苯及其工业衍生物》和《有机化合物的鉴定》;1983年穆光照等翻译出版了《自由基化学》;1984年金寄春翻译出版了《有机化学》。90年代开始有了更多更好的有机化学专业译作问世。包括:由有机化学教研组教师集体翻译的《有机合成中的保护基》;有机化学教研室教师翻译的《波谱数据表─有机化合物结构解析》、《有机人名反应及机理》、《高等有机化学─反应和机理》、《当代新药合成 》、《绿色有机化学─理念和实验》;有机化学教研室教师策划引进并担任审校的《不对称有机催化》、《含氟材料的研究开发》、《含氟生理活性物质的开发和应用》、《当代有机氟化学》、《当代有机合成方法》、《有机合成中的副反应》、《工业规模的不对称有机催化》、《有机合成中的手性试剂》和《有机化合物的谱学解析》等国际知名出版社出版的当代有机化学最新科研专著。这些科研专著的出版在教育界和科研界都产生了非常积极的影响。
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促进学生主动学习的扩充性资料使用情况:
??? 为促进学生主动学习,我们向学 提供了如教学大纲教师上课用PPT国内外著名教材和教参用书的介绍各章典型例题和详解、各章思考题历届期末试卷和参考答案等并对学生不易掌握的知识点我们通过一问一答的形式公布于有机化学网站供学生自主学习和参考。
??? 此外,我们从近10年来在“大学化学”、“化学通报” 和“美国化学教育杂志(Journal of Chemical Education)”等国内外与有机化学相关的期刊上发表的教学研究论文以及一些知识性、前沿性和趣味性的科研论文中挑选出与教学内容有关以及介绍学科发展前沿的相关文章转载到网上供学生扩大知识面,激发学生学习的积极性和主动性。
我们还在平时的课堂教学中不时地教学生如何去利用图书馆和网络资源自我获取知识和信息,学生普遍能够掌握与有机化学相关的国内外期刊的查阅方法,从中了解他们感兴趣的课题及当代有机化学学科的发展动态和前沿。
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配套实验教材的教学效果:
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?? 目前有机化学配套实验教材主要有三本,它们均由本组教师编写,分别为《有机化学实验》,《实验化学(Ⅱ)》,《大学基础化学实验(Ⅱ)》。三年前,所有的专业都用《有机化学实验》教材(该书印量已达14000册,受到许多兄弟院校的欢迎和使用)。近两年开始按专业使用不同的实验教材《大学基础化学实验(Ⅱ)》和《实验化学(Ⅱ)》。
? 理优部学生使用以有机合成为主线的《大学基础化学实验(Ⅱ)》。以合成为主线,从产品合成、精制到产品性能测定、波谱分析,模拟完成整个产品研发过程,将涉及到的基本操作穿插在合成实验中训练。通过有机化学实验的训练,学生们对有机化合物的合成、精制、检测有了一个整体的概念。
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工科学生用《有机化学实验》和《实验化学(Ⅱ)》。以训练基本操作为主完成典型有机化合物的合成,增加了天然产物的分离实验等;要求学生学会常用仪器的使用、常用装置的搭建、物理常数的查阅,并能独立解决实验中出现的问题等;注重学生基本操作的训练和思维能力的培养。
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实践性教学环境:
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实践性教学环境分为正常实验教学和课外实践性环节。
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一、正常实验教学
1. 内容设置 ?有机化学实验面对全校5个学院1000多名学生,从2000年开始,对理优班、应化班实验内容设置进行了改革。首先以理优班为试点,以合成—分析—测试为主线选择综合实验项目,以提高他们的综合实验能力。实现了实验室的开放,包括时间的开放及内容的开放。同学们可以自选实验时间,因而做实验的积极性都很高,增加了同学们的实验兴趣和独立完成实验的能力。
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2. 半微量实验、微型实验的设置 ?从环境保护,为学生树立绿色化学理念的角度出发,在应化、理优和药、剂班级中开设了半微量实验,在部分理优班同学中开设了微型实验, 同时还增加了微波和超声实验项目。一则可以减少药品用量,二则可以减少废水、废气对环境的污染,同时培养学生环保意识和绿色化学的概念。
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二、课外实践性环节
我们为学生提供的课外实践性环节有:大二上学期安排学生进行科学训练;每年一次提供大二和大三的学生“大学生创新实验USRP)”活动的机会;每年举行一次化学大奖赛等。在科训和学生创新实验过程中,教师指导学生查阅国内外参考文献,引导他们了解科学研究的一般思路,纠正学生实验中一些不规范的操作等。在整个实践活动中,我们尽最大可能提供学生实验用仪器,学生们可以到基础化学实验中心自己动手操作UV、NMR、IR、GC等仪器,所有这些都大大提高了学生参与实验工作的主动性和积极性。此外,通过每年一次的化学大奖赛,激发了学生学习有机化学的热情。这些课外实践性活动为培养学生的综合实验能力和创新能力提供了更多的时间和更广的空间。
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网络教学环境:
有机化学教研组在华东理工大学校内网上建立了相应的网站http://202.120.109.184/12/index.htm,并有专人负责网络的教学资源建设。通过立项争取学校的经费支持,添置专设电脑和需要的软件,并经常更新以满足课程的教学需要,在教学中发挥了很好的作用。上网资源包括:课程负责人情况、主讲教师授课实况录象、中英文版的课程多媒体课件、典型例题及解答、部分期末试卷及参考答案、部分有机化学实验授课录象和有机化学单元操作录象、课程概况、教材、教学参考书、教学大纲(包括不同层次及双语)、答疑平台……等, 也可到网站提供的下载区下载所需资料。
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网站也为有机化学实验开设了专门的窗口,上网资源包括:基本操作实验录象和部分合成实验的预习内容。除了实验课件上网外,我们网上还挂了实验的预习选课系统,另外我们还利用网络发布有关实验教学大纲、实验计划、实验安排和实验补做……等有关信息
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4-4教学方法与教学手段(含多种教学方法灵活使用的形式与目的;教育技术应用与教学改革)
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4-4 教学方法与教学手段(举例说明本课程教学过程使用的各种教学方法的使用目的、实施过程、实施效果;相应的上课学生规模;信息技术手段在教学中的应用及效果;教学方法、作业、考试等教改举措)
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根据学生的专业所需知识和选课要求不同,本课程的教学规模与内容也有所差别。课堂规模上有小班(50人左右)到大班(120人左右)之分。针对不同的教学规模、教学内容与要求,采取有针对性地、灵活多样的教学方法与手段,同时辅以多媒体网络平台等信息技术,提高学生学习兴趣,改进教学效果,使“教”与“学”互动相彰,打造出《有机化学》品牌课程。
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首先,建立起全新的课堂教育与课外(课程)网络这两个互动的“教”与“学”的平台,使之成为学生学习和教师施教的“永不下课”的教室。
教师的备课与教学完成“电子化”,课堂上用Power Point结合化学软件制成的多媒体教学课件讲课。同时将电子课件在课程网站上发布,供学生浏览或下载,方便学生进一步学习和复习。选取主讲教师的授课实况录像,供其他没有机会聆听名师讲课的学生分享。在课程网站上,介绍有机化学的进展,拓宽并充实学生的学习内容,使课程与时俱进,不断反映本学科的新发展新内容。
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其次, 根据不同授课班级规模,围绕着不同阶段的教学内容,分别有不同的教学方式和要求。
对于小班及专业要求高的对象,采用侧重重点环节进行精讲,组织学生案例讨论,并安排适当的专题研究或信息资料查找,实施讨论式、研究式教学。引导学生学习面拓宽与加强纵深知识。比如让学生能在有机分子的结构设计、合成路线的选择及构效关系等问题上进行研究与讨论,启发学生进一步学习的兴趣。
对大班课程及基础专业性教学,注重掌握课堂重点讲解内容与课程网络学习的结合。已在学生的自学能力的培养上取得了明显进展。关注与有机化学相关的科技进步与创新,将社会关切的热点问题等引入课堂,如最新科技成果应用、诺贝尔奖、绿色化学等等,使学生体会到有机化学的成果,增加新知识,开阔眼界,启迪创新思维。
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第三,考核方式上,根据教师上课的特点和要求,有闭卷、带纸闭卷和开卷三种类型的考试方式。平时作业和考试内容较多的是综合性、思索性的问题,富有开放式、探究式的特点。强调习题和试题的训练过程和目的,勿以难点为重点,创造一个较宽松的环境。习题或测验后都有针对性的课堂讲解分析,重点在启发学生的思路与拓展知识面。或在网站上公布经典题解。
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实验成绩采用统一百分比方式确定,化学教学实验中心也自行设计、制作了实验成绩登陆软件,可将每个实验成绩都输入在网上,网上可根据各个实验的权重自动给出总成绩,并将每个实验的成绩统一保存在网上,以便验收、检查、调用。使实验成绩的评定、登记更规范化。
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??? 第四,拓展教学方面,我们收集了近10多年在 “大学化学”、“化学通报” 和美国的“化学教育杂志(Journal of Chemical Education)”等国内外与有机化学相关的期刊上发表的教学研究论文以及一些知识性、前沿性和趣味性的科研论文,由教师就他所摘录的资料向大家介绍,再按教学程序和内容将文件归类整理后供大家参考使用。同时根据教学进程选取相关内容挂到网上供学生阅读。这些活动都让教师得到了更多学术上的充实和熏陶,为提高执教能力提供了相当大的帮助。
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第五,教书育人方面,以“教”好有机化学为媒介,做好“育”人工作。通过有机化学的学习使他们能够热爱社会和人类、关心自然和科学,树立绿色环保意识。
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