案例一
课程“有机反应机理研究的程序”一节教学内容主要包括反应机理的含义、机理研究的发展历史与意义、机理研究的一般步骤、机理研究的方法类型等。教学过程中,首先以一句“什么是反应机理”的提问引出反应机理的含义以及有机化学发展之初人们更重视反应结果的现象。然后以“随着生产实践的不断深入自然而然地就会产生疑问并提出“这个结果是怎么得到的?”、“反应到底是怎么进行的”这些科学问题”这样的逻辑关系进入机理研究的历史和意义。接下来以“既然有意义,那么我们应该怎样开展机理研究呢”递进到机理研究的一般步骤这个教学内容:①提出假设;②设计证明实验;③肯定或修正原假设。在进行到第三个步骤讨论时可以作适当地扩展:要全面收集所有实验事实、实验结果,不能为了出成果发论文片面地收集对自己的假设有利的实验结果,这样做既害人又害己。首先,这是不道德的,你的结论会误导他人,参考你的结论开展研究会浪费精力、财力和物力。其次,对自己也是有害的,早晚会被别人否定(举例),而且正确的机理或许就掩藏在被你摒弃的那些实验结果里,一次真正的发现、一个真正的成果就这样丧失了。通过上述大约1分钟的扩展,从事科学研究的正确态度和作风以及实事求是的精神得到一定程度的灌输,立德树人也能得到一定体现。
案例二
课程“自由基”一节教学内容主要有自由基的存在、自由基的结构、自由基的稳定性、自由基的产生和自由基的性质等。教学过程中,首先以三苯甲基溴与金属银反应的萃取液呈黄色、四甲基铅热分解产生铅镜以及现代物理方法ESR谱等两个化学实验和一个物理实验结果的解释或推到证明自由基确实是存在的,是一些有机反应的活性中间体。然后以一句“既然自由基确实存在,那么它是以什么结构形式存在的呢?”递进到自由基的结构教学内容。首先可以从价键理论推导出自由基可能的结构形式有SP2杂化的平面构型和SP3杂化的锥形构型。然后以具有旋光性的醛在光或热的作用下分解产物没有旋光性、不同过氧化羧酸酯热分解产生CO2的速率等实验结果说明自由基以SP2杂化的平面构型存在的可能性更大。接下来又以醛与CCl4混合在引发剂和热作用下的产物比例以及ESR谱的实验结果说明自由基以SP3杂化的锥形构型存在的可能性更大。讨论到这儿的时候可以作适当地扩展:那么自由基到低是什么结构呢?事实上,时至今日并没有肯定的结论,这还是一个学科前沿的世界性难题,要对这个科学问题给出明确的答案并不是件容易的事情,还需要包括同学们在内的很多人进行深入持久的研究,而且要从事这种研究我们现在必须努力学习、打下坚实的理论基础。通过上述1-2分钟的扩展,可以提高研究生的学习积极性,激发研究生热爱科学、从事科学研究的兴趣和探索精神。
案例三
课程“动力学研究”一节教学内容主要包括动力学研究的含义、动力学研究的内容、动力学研究的特征与作用等。教学过程中,首先以大家比较熟悉的热力学研究相对比引出什么是动力学研究,然后介绍动力学研究的具体内容,接下来从上述研究内容的一些实例中可以抽象出这种研究的特征:主要是建立数量关系,难以提供具体过程或结构方面的信息。最后,从特征可以引出这种方法的作用:动力学研究结果可作否定性结论,而不能作肯定性结论。讨论到这里的时候,通过举例来说明这种作用,同时也做适当的扩展:联苯胺重排反应是一个重要的有机反应,有人通过研究提出了酸催化下的芳烃亲电取代机理,逐渐被公认进而被编进了有机化学教科书,但数十年后通过动力学研究发现反应速率表达式与上述机理不符,进而通过研究获得了现在的新机理,这个事例告诉我们不要盲从他人的研究结果、结论,甚至连教科书都有可能是错误的,要不断利用新方法新技术客观地开展研究。上述大约1分钟的扩展,可适当树立批判性思维、学习、研究和创新意识。