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有机合成技术全文(5篇)

有机合成技术

第1篇:有机合成技术范文

一、信息技术与幼儿园课程融合的影响因素

信息技术与幼儿园课程融合受诸多因素影响,主要有教师能力、幼儿园管理模式与教学模式、信息化资源与资金投入等。

1教师信息技术与课程的驾驭能力

教师素质高是提高幼儿园教学质量的保障,幼儿教师作为教育信息的主要传递者,其信息素养是影响信息技术与幼儿园课程融合的关键因素。幼儿教师的信息素养对信息技术与幼儿园课程的融合将产生以下影响:其一,幼儿教师课程融合理论欠缺,思想上存在误区会影响信息技术与幼儿园课程融合;其二,教师对信息技术的态度会直接影响信息技术在幼儿园教学中的应用效果,很多研究表明幼儿教师信息技术能力偏低是造成信息技术与课程融合困境的原因。2幼儿园管理模式与教学模式幼儿园管理与教学模式也是影响信息技术与幼儿园课程融合的重要因素。在管理模式方面,园长信息化领导力欠缺,对信息化教学理解偏差是造成信息技术与课程融合困境的重要原因;相关软件的应用模式也会影响学前教育课程信息化建设;此外,幼儿园开展现代教育技术培训的数量和质量也会对信息技术与幼儿园课程的融合产生影响。在教学模式方面,其一,缺乏切实可行的教学模式会对信息技术与幼儿园课程的融合产生影响;其二,教学模式中缺乏有效的、有针对性的、固定的课程融合模式,同样会限制信息技术与幼儿园课程的有效融合。

2信息化资源与资金保障

信息化资源建设和资金投入是实现学前教育信息化的保证和重要支撑。信息化资源对幼儿园课程融合的影响一方面体现在资源分配存在的地区差异上,另一方面体现在优质信息化教学资源短缺上,故综合优质教育资源,推进资源共享是学前教育信息化的当务之急。经费投入是学前教育信息化基础设施建设的关键,财政投入存在的地区差异同样会影响信息技术与幼儿园课程的融合。此外,学前教育信息化发展规划及家长对教育信息化的态度,均会影响学前教育信息化的建设。

二、信息技术与幼儿园课程融合的经典模式

信息技术与幼儿园课程融合的主要经典模式有“情境-探究”模式、“互联网+STEAM”模式及幼儿园课程数字化资源库等。不同模式都有自身的优势和不足,在幼儿实际教育活动中,教师应根据幼儿的发展特征和本园实际情况选择最佳的教学模式。

1“情境-探究”模式

“情境-探究”模式是指利用信息技术创设学习情境以促进学习者自主探究的一种教学模式,目前已融入幼儿多学科教学中。在幼儿语言课程中,教师可以通过展示动画、图片、音乐等,让语言教学活动更加深入,让幼儿从倾听、思考、阅读等方面发展其听、说、读的能力,并使幼儿通过彼此的情感交融产生移情和共情。在幼儿音乐课堂上,教师要利用信息技术激发幼儿的兴趣,引导其对音乐进行探究。在美术课堂教学中,教师利用多媒体展示画作,吸引幼儿的注意力,激发其想象力,使幼儿感受到艺术的魅力,从而产生创作热情,促使绘画教学的有效开展。“情境-探究”这一教学模式充分调动了幼儿参与活动的积极性,使教师的课程设计灵活多样,为幼儿园课程注入了全新活力。

2“互联网+STEAM”模式

“互联网+STEAM”模式是互联网科技与教育领域结合的一种新型教育模式。STEM教育理念引入我国距今已十余载,后逐步演变为了STEM+、STEAM教育和互联网+STEAM。STEM教育融入幼儿课程时,是以素养结构为依据确立教育目标,以主题项目为抓手设置教学内容,以有效提问为驱动支架教学,以家园共育为纽带巩固成效,注重课程的综合性、经验性及实践性。而STEAM教育开始将科学、工程、数学围绕艺术教育展开进行,在教育过程中,教师对工程和数学要简略概括,注重发展幼儿的逻辑思维,开阔教育视野,防止揠苗助长。现今互联网+STEAM教育根据幼儿年龄特征与该园实际情况建立了基于绘本阅读、美工制作、动漫游戏、语言发展等教学活动形式,用以激发幼儿创造力,培养其创造性思维,提升幼儿沟通能力。为了更好地应用这一当下主流教育模式,部分幼儿园须加强信息化观念,提升教师信息化水平,联系幼儿实际生活,充分发挥该模式在幼儿教育中的优势。

3幼儿园课程数字化资源库

课程数字化资源库是新型幼儿园教学模式的重要组成部分。一方面,幼儿园要加大投入力度,全力建构数字化资源公共服务体系和平台,减少幼儿家庭教育的经济负担和精神压力,开创互联网+学前教育新生态。另一方面,教师要以学生为中心设计模式,注重现实与虚拟的结合,科学选择内容,探索有效提高幼儿学习兴趣和能力的教学资源。此外,目前幼儿园数字资源存在数量不足、质量不高等问题,教师可从区域层面开发数字资源,充分考虑地域特色,展示地方文化,培养幼儿的道德情感。最后,教师要充分利用“课堂实录”“课件分享”“一师一优课”等活动来创作优秀资源,幼儿园可要求科研团队成员在日常教育实践中积极探索资源创作方法,掌握资源创作技巧,并注重积累资源。

三、信息技术与幼儿园课程融合的路径

信息技术与幼儿课程融合方式多样,涉及幼儿教师信息化培养、信息化资源建设、信息化教学模式融合、各领域课程实施、幼儿游戏课程开发及幼儿园信息化管理等方面。1加强教师信息化培养幼儿教师作为学前教育教学活动的主要组织者与参与者,培养其信息化能力是提高幼儿教育质量的关键。加强学习信息技术知识是幼儿教师信息化的基础,幼儿园管理人员可提前摸底掌握当前幼儿教师的信息技术水平和实际需求,再制订科学合理的培训方案,培养对象可包括在职幼儿教师和学前教育师范生。园长作为幼儿园第一负责人,增强其信息技术信念,提高其信息技术运用能力十分重要。具体的培养方式可包括集体授课、参与讲座、线上培训等。

1促进信息化资源建设

信息化资源是信息技术与幼儿课程融合的基础,其主要涉及资源的建设和共享应用,信息化资源建设包括硬件资源建设、网络学习平台搭建、教育软件及微课程开发等方面。基础设施建设是实现教育信息化战略的物质基础和首要条件;微课程开发应结合幼儿认知及年龄特征,主题设计贴近生活,注重科学性与价值性;要深入研发重点技术搭建网络教学平台,确保儿童可随时随地学习;学前教育软件的研发要适合儿童特征、个性且具有文化适宜性,并有相应的软件评价体系。

2力争构建信息化教学融合模式

信息化教学融合模式为教学活动的实施提供了有力指导。首先,教师可借力家长开发合理的信息课程融合资源促进幼儿健康成长;其次,教师要合理设计教学活动,选择适宜的教学软件,有效辅助开展教育教学活动。没有任何一种模式是万能的,构建适合幼儿与教师的独特融合模式是关键所在。幼儿信息技术与教学融合模式的构建须立足幼儿发展需求,符合其接受程度,避免滥用技术。

第2篇:有机合成技术范文

关键词:BIM;虚拟现实技术;建筑工程;设计优化

BIM和虚拟现实技术是信息化技术与建筑工程设计实现全面优化结合的重要落脚点,作为现代化信息技术创新使用的成果,为应对当前建筑工程项目设计难题提供了有效的技术和平台支持。大量的实践应用证明,BIM和虚拟现实技术的优势主要体现在可视化操作、三维模型建设和直观化管理方面。就建筑工程设计而言,以往的二维设计模式在一定程度上导致设计人员、监理人员和工程人员无法全面熟悉项目设计成果,和全面保证设计方案的科学性、合理性。随着时代创新和建筑行业的变革发展,大数据技术和信息化技术融合应用成为一大趋势。从本质上来讲,BIM技术和虚拟现实技术是技术创新的成果,改变了以往二维设计模式,三维设计模式促使一切变得“触手可及”,在一定程度上缓解了设计人员工作压力,保障了建筑工程设计的科学性、合理性,同时有助于控制工程设计成本,提升设计的可操作性。

1BIM技术应用分析

1.1可视化设计操作

BIM技术在建筑工程设计中的应用首先体现在可视化设计操作层面上。信息化技术与生产生活相协调是当前我国全社会创新浪潮推进的重要方向。随着生活水平的提升,人们对建筑形式的建设要求不断增多,要求建筑在满足功能性需求的同时还要具有美观性、艺术性,现实需求使建筑工程项目设计工作面临更大的挑战。复杂的建筑工程设计急需要加强对信息化技术的研发使用,BIM技术应运而生,且在实际工作中得到了广泛应用。这一技术的可视化优势体现在,设计人员通过BIM技术能够将脑海中的设计思路通过模型展现出来,由此建筑设计人员能够直观地发现该模型设计存在的问题,并有效改进。此外,建筑工程项目设计需要业主、监理单位和管理单位之间的沟通协调。BIM技术的应用为工程设计相关人员提供了有效的沟通交流平台,实现信息互通。这样在BIM信息技术模型下,无论是交流还是设计工作,都是可视化的操作。BIM技术将设计效果图充分展示出来,促使工程管理人员从项目设计到运营管理,整个过程在可视化的形式下实施,极大地解决了以往的设计中存在的问题,提升了管理水平。

1.2协调设计操作

建筑工程项目设计方案的成功实现需要多方设计人员的有效合作,需要团队共同协调实现。在以往的传统设计模式中,各方设计人员之间未能实现充分沟通交流,这样就导致在专业设计上如果遇到问题未能实现有效沟通。例如,管道工程项目设计本身比较复杂,设计人员需要保证管道路线布置的协调性,否则必然会对工程项目后期施工产生不利影响。并且管线的设计布置需要保证桥梁构建之间的协调性,避免后期运行中出现结构性的碰撞。工程项目管线设计中,需要密切关注结构碰撞问题,需要设计人员提出科学、合理的解决方案。借助BIM技术则可以通过三维建筑信息模型在同一个平台上进行数据交换和信息处理。通过BIM技术的应用,建筑工程项目电梯井和其他结构协调、防火区与其他空间协调、供排水线路和燃气线路的协调等操作难点都得到了有效解决。

1.3模拟设计

BIM技术应用于建筑工程项目设计主要通过三维模型实现模拟设计。例如,某建筑工程项目施工设计需要充分贯彻绿色、文明的施工理念。通过使用BIM技术能够在线实现节能模拟和热传导模拟。又如,对于防火通道设计,在线实现紧急疏散模拟。通过生动、直观的模拟让设计人员明确方案设计是否科学合理。此外,在工程项目设计方案形成初期,一个项目可能会形成多个投标设计方案,因此需要进行对比选择。招标单位通过4D模拟针,对工程项目实现模拟操作,以此确定最佳的施工方案。模拟设计还可以针对建筑工程项目造价管控实现模拟操作,以此提出相应的优化改进方案,提升工程项目建设质量,同时为成本控制奠定基础。通过使用BIM技术为后续建筑工程项目建设奠定良好基础,促使工程项目建设有序、稳定进行。

2虚拟现实技术

虚拟现实技术在建筑工程设计中的应用,同样也是信息化技术与工程项目结合应用的结果。虚拟现实技术主要依托计算机实现模型的建设,形成良好的施工管理环境。然后操作人员通过可输入设备与计算机进行信息交流,实现交互操作。当前虚拟现实技术实际应用有计算机三维环境模型、人体佩戴设备(交互传感器)、虚拟现实引擎软件。这些技术的应用需要搭配良好的制作软件,主要有Unity3D、UnrealEngine4、CryENGINE,可以选择使用的接触设备的有HTCVive、OculusRift、GearVR、PlayStationVR、HoloLens。操作人员根据实际需求选择合理的接触设备,通过虚拟模拟的环境进行交互操作,实现操作目标。

3BIM和虚拟现实技术在建筑工程设计优化中的应用要点

3.1质量控制目标的实现

BIM和虚拟现实技术在建筑工程设计中的优化应用重点体现在质量管控目标实现方面。质量管理是当前工程项目管理的核心,也是设计阶段重点关注问题。对于工程项目来讲,质量管控除了存在可控因素,还存在大量的不可控因素。不可控因素具有突发性,也会对工程项目管理产生不良影响。工程项目质量管理需要在质量建设的全过程中长效落实。针对以上问题,BIM和虚拟现实技术的结合使用能够有效解决当前工程质量管控存在的问题。一方面,应用这两种技术能实现数据信息的交换和共享,从设计阶段促使各方面利益人员参与管理,实现协调管理;另一方面,工程操作人员在输入基本的工程建设信息和要求之后,借助提前存储的信息资料,能够针对工程项目材料和设计管理实现预估管理。同时预估工程量,做好人员的合理分配,明确责任到人,提前为质量管理做好准备工作。此外,借助BIM和虚拟现实技术能实现数据信息的及时更新,再通过造价数据表格方式呈现,这对于后期人员实现数据的调用起到非常重要的作用。

3.2结构构建的自动布置

将BIM技术应用于建筑工程项目,能够使建筑设计通过三维模型展示出来,实现可视化的操作。建筑模型实际构建中,包括具体的造型、具体的构件使用、不同细节的处理以及各个零部件的精准使用,以上各个方面之间独立存在又有着紧密的关系。设计师通过三维建筑模型,能够使各种结构信息得到分类整理,从而方便人员通过调用信息数据进行科学化的判断。例如,某建筑工程项目根据要求确定需要使用混凝土或者砖块,通过数据信息存储,接口访问等方式实现信息的交流,由此工程设计人员能够提取结构构件的相关信息,在信息全面筛选提取的基础上,确定混凝土构件的结构方向以及具体的使用材料。此外,设计人员借助三维模型,可以实现对应坐标的处理,这样设计人员能够借助坐标位置确定柱子的设置是否科学、合理。例如,某设计人员根据柱子的倒影,以投影的中心点作为坐标中心。这样确定坐标下,能够将三维空间结构转变为二维平面设计。

4BIM和虚拟现实技术在建筑工程设计优化中的建议

4.1建设高水平操作队伍

BIM和虚拟现实技术的应用对操作人员队伍技术水平要求较高。因此,工程管理单位要加强技术人员队伍的建设,积极引进人才,建立一支系统化的、专业化的人员队伍。同时,要为人员接受教育培训提供资金和平台支持,以技术创新推动操作队伍的高水平建设,以此为BIM和虚拟现实技术提供智力支持。其次,注重监理人员队伍的创新构建。BIM和虚拟操作技术在建筑工程中的应用同时需要一支高水平的监理队伍作为支撑。监理人员队伍从专业化角度出发,指出BIM技术实际操作中存在的不合理问题,并提出改进措施建议,以提升技术操作的科学性。

4.2注重硬件系统支持

BIM和虚拟现实技术在建筑工程设计中的优化使用,需要有强有力的硬件系统作为支持。这就需要管理单位提供资金支持,配置相应的计算机硬件系统、相关硬件设备等。对于硬件系统的建设,一方面,要给予资金支持,对现有的硬件设备进行更新,同时引进全新的硬件系统;另一方面,加强人员对于硬件系统的维护,将定期维护工作做到位,提升一次性维护效率。

5结束语

综上所述,BIM和虚拟现实技术在建筑工程设计中的应用,对于提升工程设计的科学性、合理性有着重要作用。结合当前技术应用情况,应加强质量目标构建、协调处理构件协调问题,积极加强人员队伍的高水平建设,注重硬件系统的支持等方面,提升设计的科学性、合理性,为工程项目形成科学的设计方案奠定基础。

参考文献:

[1]佘志静.新型绿色节能技术在建筑工程施工中的应用[J].住宅与房地产,2021(3):192-193.

[2]张国华.基于BIM的建筑工程设计优化关键技术及应用[J].现代电子技术,2018,41(21):173-176.

第3篇:有机合成技术范文

关键词:房屋建筑工程;施工技术管理;意义;问题;有效策略

目前随着城市的发展与国民居住要求的提高,我国的房屋建筑工程数量明显增加。而在房屋建筑工程的具体施工过程中,通常所需要施工人员较多、涉及的工程种类复杂,应用的施工工艺繁琐,这就需要相关工程管理人员做好房屋建筑工程的施工技术管理工作,以有效避免因施工技术管理不善引起的施工安全问题。

1提升房屋建筑工程施工技术管理水平的重要意义

近几年来,我国房屋建筑行业发展迅速,受房屋建筑行业巨大利润的驱使,许多大小小的房屋建筑企业如雨后春笋般涌出,房屋建筑行业的竞争压力空前增大。而有效提升房屋建筑工程的施工技术管理水平,一方面有利于规范与改进房屋建筑企业的施工技术,避免因不规范施工引起的施工安全事故,这样就确保房屋建筑队工程的施工质量,为其赢得了良好的业界口碑,使其在建筑市场竞争中更具有竞争优势。另一方面,通过标准化、系统化的施工技术管理,可以有效确保房屋建筑工程的施工进度,这样就避免了因施工延后增加的设备经费支出、人力经费支出和有关的索赔支出等等,从而有效降低了工程施工成本,提升了房屋建筑企业的工程效益。简单而言,做好房屋建筑工程施工技术管理,有效提升房屋建筑工程施工技术管理水平,对于增强房屋建筑企业的市场竞争力,提升房屋建筑企业的经济效益,促进其持续长远发展具有十分重要的意义[1]。

2现阶段我国房屋建筑工程施工技术管理工作存在的问题

2.1房屋建筑施工技术管理意识不强

现阶段我国许多房屋建筑企业都严重缺乏房屋建筑施工技术管理意识。这些企业在承接到相关的房屋建筑项目,同时对房屋项目进行初步科学规划设计后,为了尽可能的加快工期,节省建筑过程的人力成本投入,根本不考虑施工技术管理的问题,就开始匆忙施工。这样由于缺乏规范有效的房屋建筑施工技术管理的约束,在工程施工过程中经常会出现施工技术应用不规范,施工材料以次充好,施工工艺与施工要求不相符等一系列的施工混乱现象,从而为整个建筑工程埋下了质量隐患。一旦后期的工程验收不合格或者出现工程质量问题,房屋建筑施工企业将损失严重。

2.2房屋建筑工程施工技术管理方式落后

施工技术管理方法是执行房屋建筑工程施工技术管理工作的具体手段,科学合理的施工技术管理方法能够正确规范与有效引导房屋建筑施工管理工作的顺利开展。但是目前我国许多房屋建筑施工企业由于不舍得在施工技术管理方面进行资金投入,所以在日常施工中所采用施工技术管理方式已经明显落后,根本不能满足现代房屋建筑工程施工技术管理的实际需要,有时甚至出现施工技术记录与实际施工技术不一致的状况[2]。

2.3房屋建筑工程施工技术管理职责划分不明确

房屋建筑工程施工技术管理涵盖的管理内容特别宽泛,涉及的相关部门和相关人员较多,仅凭某个管理人员的个体力量是远远难以有效完成的,通常需要多个施工部门密切配合,才能顺利地展开科学化的管理工作。这就需要建筑企业的工程管理领导明确划分各项施工技术管理责任,以便真正有效落实相关的施工技术管理工作。但是现阶段我国很多房屋建筑开发企业在施工过程中很多都存在着施工技术管理责任不明确,施工技术管理混乱的情况。这样一旦出现施工技术问题,各部门和相关人员往往互相推责,从而影响后续的工程施工。

2.4房屋建筑工程施工技术管理人员的专业素质较低

由于我国许多房屋建筑企业的施工技术管理意识不强,所以在施工技术管理人员任用方面,一般不舍得投入资金聘用专业的技术管理人员。大部分建筑企业的施工技术管理人员都不是科班出身,他们既没有接受过系统化施工技术管理知识培训,也不能熟练掌握与正确运用先进的施工技术管理方法,这样就明显阻碍了房屋建筑企业施工技术管理工作的进一步发展。

3提升房屋建筑工程施工技术管理水平的有效策略

3.1创建健全完善的房屋建筑工程施工技术管理体系

在房屋建筑工程施工过程中,健全完善的建筑工程施工技术管理体系是开展整个施工技术管理工作的根本基础。所以相关建筑企业的工程管理部门应该根据房屋建筑工程自身的实际施工要求,及时创建全一套健全完善合理的施工技术管理体系,之后严格遵循施工技术管理体系来展开后续的施工实践工作。这样就能够科学控制房屋建筑施工过程中的各类施工问题,确保房屋建筑工程的最终施工质量[3]。

3.2制定严格的房屋建筑工程施工技术管理制度,明确划分技术管理责任

房屋建筑工程施工是一项复杂繁琐的技术性工作,它从建筑项目初期的工程招标、建筑图纸设计,到中期的施工实践,以至后期的工程验收,都必须严格符合国家的相关法律法律与建筑行业的相关标准。这就需要相关建筑企业的相关工程管理人员在全方位的正确认识与深入了解整个房屋建筑工程项目后,制定严格的施工技术管理制度,并在该项制度中将各项施工责任逐步细化,明确落实到相关的施工部门、施工小组和施工人员。这样既可以加强对整个施工过程的科学化、规范化、系统的管理,改善房屋建筑工程施工管理混乱,切实提升房屋建筑工程施工技术管理水平,又便于在出现施工问题,快速找到相关责任人,并进行相应追责,以儆效尤,逐步增强全体施工人员的规范施工意识。

3.3加强对房屋建筑工程施工技术管理过程的监督

在创建健全完善的施工技术管理体系,制定完严格的施工技术管理制度好,房屋建筑企业的相关部门还应该不断加强对房屋建筑工程施工技术管理过程的严格监督,以确保相关的施工技术管理制度能被真正有效的执行与落实。这就要求相关人员综合分析与仔细审核房屋建筑工程施工技术管理过程中的技术档案与具体的管理流程,确保在实践施工中应用的房屋建筑施工技术与建筑行业规范和具体的房屋建筑工程施工要求相符合[4]。

3.4积极引进现代信息化技术,提升房屋建筑工程技术管理的效率与质量

21世纪是一个信息化时代,计算机和互联网技术被广泛应用在社会各行业中,促进了社会多行业的良性发展。而房屋建筑施工企业也应该积极顺应时展趋势,将计算机信息化技术真正应用到房屋建筑工程技术管理工作中。这样一方面可以增加房屋建筑施工企业搜集、整理相关施工资料的效率,为工程施工技术的改进提供更充分的参考资料信息。另一方面通过便捷化的计算机操作,相关管理人员能够明显加快房屋建筑工程施工技术管理的效率,同时通过计算机共享,综合收集工程不同部门对施工技术管理的有效建议,最终择优将这些建议运用到实际的施工技术管理工作中,进一步提升施工技术管理水平。

4结语

综上所述,房屋建筑工程施工技术管理工作是一项十分繁琐复杂的工作,其管理水平直接影响着房屋建筑工程的最终施工质量。当前我国许多房屋建筑企业在施工技术管理实践中普遍存在着施工技术管理意识不强、施工技术管理方法落后、施工技术管理人员专业素质不高等问题,以致严重阻碍了我国房屋建筑行业的进一步发展。这就需要房屋建筑企业的相关工程管理部门及时采取科学策略,有效提升房屋建筑工程的施工技术管理水平,通过科学先进标准化的管理,优化整个房屋建筑工程的施工质量。

参考文献

[1]刘桂红.提高房屋建筑工程施工技术管理水平具体方法[J].低碳地产,2016,2(13):464.

[2]沈杰,王志斌,薛飞虎,等.论如何提升房屋建筑施工技术管理水平[J].住宅与房地产,2016(21):200.

[3]王东方.提升房屋建筑工程施工技术管理水平的有效措施[J].商品与质量,2017(11):136.

第4篇:有机合成技术范文

关键词:有机化学实验;实验教学;教学改革

有机化学是研究有机物质的来源与组成、合成与表征、结构与性质、反应与转化及其作用机理的科学,是创造新物质的重要学科之一。有机化学基于实验,有机基础实验课程是有机化学教学的重要组成部分。有机化学基础实验是化学、生物、环境、医学和材料等相关专业重要的基础实验课,其教学质量与人才培养质量息息相关。合理高效的有机基础实验教学体系,对于培养学生分析问题和解决问题的能力、优化并扩展知识结构、掌握实验技能具有至关重要的作用。多年来,我校有机实验教学团队在实验项目选择、教学大纲制定和教材建设等方面坚持以学生为本,以能力培养为核心,逐步构建了基元操作实验、多步合成实验、半探索型实验等循序渐进的三层次教学体系。对教学内容、教学方法、考核方式和开放实验不断探索和改革,将对学生素质、知识和能力的培养贯穿于整个有机化学实验教学中,取得了预期的教学成效[1-4]。

1必修的基础有机实验

1.1实验内容改革

基础有机化学实验主要包括基本知识、基本原理、基本操作,以及有机合成、产物的分离和纯化、产品质量分析与表征等内容。按我校提出的“三三制”教学改革要求,不断更新教学内容,注重有机化学实验内容的前沿性、交叉融合性、应用性、趣味性、环保性[5]及实验手段的现代化,在改造、更新、优化组合实验内容的同时,循序渐进地将实验规模由常量向小量、半微量[6]、微量转化,并将现代仪器分析技术与有机合成、分离纯化技术结合,按基础训练—综合训练—半探索型实验三个层次进行推进。

1.1.1全面开放现代大型分析仪器将现代仪器分析技术全面引入基础有机化学实验教学和开放实验教学,使有机合成、分离纯化、结构表征及质量分析有机结合,进一步巩固、强化基本操作训练,使学生获得试剂处理、有机合成、分离纯化、结构鉴定和质量分析五位一体的综合训练,提高学生的实验技能和水平,促进教学相长。学生通过使用UV、IR、1HNMR、GC、GC-MS、HPLC等仪器来鉴定、表征自制的产品,对产品不仅有量的概念,而且有质的把握,能够较全面地认识一个化合物的性质,有助于诱导学生的发散性思维,唤起他们进一步提高有机合成技术及进行创新实践的意识[7-11]。

1.1.2开设研究型教学实验1)引入有机化学研究领域的热点课题。如将手性联萘酚的制备及表征引入基础有机化学实验,使学生接触有机化学的新成果、新知识、新设备、新方法。学生通过查阅文献,了解光学纯联萘酚目前在不对称催化合成中的应用及国内外的研究进展,拓宽学生的视野,提高学生的学习兴趣。并将此课题作为开放实验让感兴趣的学生进一步深入研究,如用毛细管电泳拆分联萘酚及其衍生物,与手性HPLC拆分方法进行比较;将手性联萘酚作为催化剂研究扁桃酸的不对称合成等。要求学生从查阅文献到进行实验再到最后递交论文均独立完成,其中有的试剂可几人合作制备,充分发挥学生的主观能动性及团队精神,全面训练学生的实验技能和科研素质。2)开放式实验操作考试。大二学年第二学期末,对学生的考核方式由原先的笔试改为全开放式实验操作考核,主要考查学生近一年中所学理论知识与实验技能全面融会贯通、灵活应用的能力,有机基础和现代仪器分析等综合操作技能,以及分析问题和解决问题的能力等。3)改进经典的合成实验,体现化学绿色化。如苯甲酸乙酯的合成常用浓硫酸作催化剂,腐蚀性大,副反应多,使用不安全,废液污染环境。实验教学中,引导学生分别采用不同的催化剂如对甲苯磺酸等及不同的反应方式如磁力搅拌和不搅拌等,并与浓硫酸催化酯化进行对比。了解实验改进的重要性和可行性,学会改进实验的方法、技术和思路。

1.1.3将实验教学与有机学科前沿相结合与学科教师紧密合作,将科研成果向教学转化,开发新的教学实验,如将过渡金属催化偶联反应(Suzuki-Miyaura交叉偶联反应)应用于2016年全国大学生化学实验竞赛和教学实验中[12-13]。每学期定期邀请有机学科教师,特别是“青千”“优青”教授进行学科前沿讲座,向学生介绍最新的有机化学研究进展,激发他们参与科研的热情。此外,还引入对学生身边常见的天然产物的研究,激发学习兴趣,产生学习源动力。例如,辣椒红色素的提取、分离及鉴定;从茶叶中分离咖啡因[14];将超声波、微波等新技术引入传统合成实验,如用微波法合成联萘酚,用超声波法合成三苯甲醇[15],缩短实验时间,提高实验效率;引导学生利用所学知识,变废为宝,净化环境,增强环保意识,如利用废聚酯饮料瓶制备对苯二甲酸[16]等。

1.2教学方法改革

不断改进教学方法,由原来“一讲课二巡视”的传统教学方法转变成“一扶二送三放手”的教学方法。在第一学期基本操作、简单合成及仪器分析实验阶段,以教师讲授为主,通过示范操作、电视录像、双向互动式多媒体演示讲解等,将连仪器都不认识的学生扶上马,第二学期再送一程,一个月后以学生为主,教师为辅,放手让学生自己走,教师主要针对学生在实验过程的质疑进行引导。学生进到实验室即可开始实验操作,并可随时与教师或其他学生进行讨论。这样可以提高学生的预习质量和效果,提高学生的自学能力和互助精神,增加学生实际动手操作时间。教师可对动手能力差的学生进行反复指导和帮助,使每个学生通过实验都能有所启发、有所收获。同时,尝试改进传统的实验报告格式,要求学生将部分实验的实验报告写成小论文,调动学生的学习积极性,扩大知识面,提高对实验结果的分析总结及书面表达能力。

2选修的开放实验

为了使学生在掌握基本操作技术和知识的基础上,进一步提高实验能力和水平,激发求知欲,培养独立思考并运用已学知识解决实际问题的能力,应为学生提供个性发展、提升创新能力的场所和条件。多年来,除利用双休日、学生平时的空余时间、寒暑假进行开放实验教学外,还专门开辟了有机化学开放实验园地,展示学生的开放实验论文,为学生相互间的学习、研究、讨论、交流提供方便。

2.1确定开放实验课题

由于有机化学开放实验面向的是二年级的本科生,因此开放实验的核心问题是确立难度适当的实验课题。首先要广泛收集教师、社会和企业的科研课题以及需要更新实验的课题,每学期从中选择涉及有机化学、生命科学、食品营养学、农业化学、商品检测、功能材料等相关学科领域中的研究课题,作为开放实验课题。这些课题兼具综合性、实用性、趣味性和研究性,内涵丰富,外延宽阔,又有一定难度和深度,使学生看起来既新鲜有趣又富有挑战性。每次课题“菜单”一经公布,就会立即引起热烈反响,学生会踊跃报名选择自己最感兴趣的课题。此外,还提倡学生自带课题。

2.2实施方法

学生选好课题后,首先需要查阅文献、设计实验方案、准备药品仪器、配制试剂,然后要具体进行实验研究并撰写论文等,整个过程均由学生自行完成。这种方式能够充分发挥学生的主观能动性,全面锻炼实验工作能力和团队精神,拓宽专业视野,使他们能够较早接触有机化学实验技术的发展前沿,得到更多的实验技能和科研素质方面的训练。每天有两位指导教师负责审查学生的实验设计方案。在确保安全的前提下,他们会尽量尊重学生的设计方案,并参与实验讨论,尽可能地为学生提供方便。选择教师在研课题的学生,将进入教师实验室,由负责的教师进行指导,实验完成后,每人需递交相关论文。

2.3实施效果

尽管课题的难易程度不同,但参加开放实验的学生均能有所收获,主要体现在以下方面:(1)巩固了学过的有机实验基本操作,学到了更多有机实验新技术、新方法、新手段。如通过查阅电子文献,了解学习微波合成方法、超声波合成方法、微波-超声波联用技术、毛细管电泳拆分方法、手性HPLC拆分方法、无水无氧双排管操作技术、手性催化不对称合成、固相微萃取-气质联用技术、低温反应技术、薄膜浓缩、色谱和光谱分析技术等。(2)增强了综合运用知识解决实际问题的能力及科技论文写作能力。整个研究过程均由学生自行完成,充分发挥了学生的主观能动性,全面锻炼了学生的实验工作能力和团队协作精神。(3)拓宽了知识面,丰富和深化了书本知识,获得了更多的知识信息,激发了他们对化学的学习兴趣。学科教师所拟出的开放实验课题,不是对现有实验课程的简单重复和补充,而是希望以此为媒介将学生引导到有机化学学科发展及实际应用的各个层次和领域,拓宽视野,激发学习兴趣,使他们感到有机化学无处不在,无处不用,与国民经济的发展息息相关,这对他们今后的学习和工作都具有很好的引导和潜移默化作用。

3结语

第5篇:有机合成技术范文

【关键词】科研平台;有机化学实验;教学改革

1科研平台融入有机化学实验教学的必要性

自从华为芯片事件发生以后,国内芯片制造能力的短板被彻底展现出来,虽然华为可以设计出全球最顶尖的芯片产品,但并不具备芯片制造能力。因此,在国际竞争越来越激烈的当下,培养具有创新能力和实践能力的人才迫在眉睫。有机化学实验是我校药学专业和制药工程专业的基础实验课程,其教学目的是培养学生的基本操作技能,结合综合设计性的实验内容,培养学生的科研思维。学生通过观察实验现象、分析和解决实验中遇到的问题,可以培养他们实事求是的科学态度、严谨细致的科学作风以及良好的实验工作习惯,为以后的学习、工作和科研打下扎实的基础。除此之外,有机化学实验的教学目的在于验证、巩固和运用课堂讲授的理论知识,培养学生敢于创新和挑战的实践能力。然而,有机化学实验教学存在一定的弊端,如教学内容单一陈旧、教学方法简单、教学资源缺乏等,导致学生趋于被动,实践能力较差,“依葫芦画瓢”的方式完成整个实验,缺乏思考和创新[1]。钱伟长院士曾说:“大学必须拆除教学与科研之间的高墙,教学没有科研做底蕴,就是一种没有观点的教育,没有灵魂的教育”[2]。因此,如何将科研与有机化学实验教学相结合,培养具有创新精神和实践能力的高素质专业人才是我们教学改革的重点之一。科研平台是高校科研工作者的主要阵地,具有先进的仪器设备、优秀的学术团队、浓厚的学术氛围、前沿的学术研究、充足的研究经费以及灵活的开放时间[3]。因此,科研平台比传统的教学实验室更具优势,如果将科研平台融入有机化学实验教学中,可以丰富学生的专业知识,了解学科前沿,提高创新能力和实践能力。我校药学院拥有一个独立的科研机构,即创新靶向药物国际研究院,现有科研实验室面积6100平米,科研仪器价值4300余万。目前,该研究院拥有激酶类创新药物重庆市重点实验室和创新靶向药物重庆市工程实验室两个市级重点科研平台、部级科研平台创新靶向药物国家地方联合工程研究中心。该科研平台现有科研人员约30人,另以首席科学家方式聘有海外药物研发知名专家6人。那么如何将科研平台融入有机化学实验教学中,是我们教学工作者所关注的重点。

2科研平台融入有机化学实验教学的途径

2.1科研成果转化为有机化学实验教学项目

我校药学院开设的有机化学实验课程包含的实验项目有基本的操作实验如熔点的测定、色谱分离等,有机合成实验如二苯亚甲基丙酮的制备等。这些实验项目主要是训练学生的基本操作技能,以验证性的实验为主,缺乏思考和创新[4]。每个实验项目都是单独存在,相互没有关联,让学生“画地为牢”,不能挣脱束缚。在一些药物的合成中,很少可以一步反应完成得到目标产品,所以,连续的合成实验才具有实用性。另外,传统的有机合成实验教学如乙酸乙酯的制备、肉桂酸的制备等,只需要按部就班地操作,拿到产品就可以了,忽略对于产品的结构表征。这样一来,将会误导学生养成不良的实验习惯和科学态度。如果我们将科研平台中与有机化学专业相关的论文和项目成果转化成实验教学项目,则可以解决传统实验教学的弊端。基于我校药学院现有的科研平台,将其科研人员分为有机合成方法学、药物化学以及分子生物学三个方向。其中,有机合成方法学的科研成果可以运用到有机化学实验教学。以笔者发表在AdvancedSynthesis&Catalysis上的科研成果(多样性导向合成功能化的咪唑并吡啶衍生物)为例,将其转化成有机化学实验课程,供学生们选修。首先,明确该论文成果转化成学生实验项目的可行性。该成果不需要过渡金属催化剂,避免了重金属污染,借助科研平台中的微波反应仪,可以将反应的时间缩短到10-20min,反应的后处理都是常规的操作,因此,该实验项目具备可行性。接下来,确定该论文成果转化成学生实验项目的方案设计。我们将论文成果分成两大部分:第一部分为学生实践操作,如图1(a)所示;第二部分为学生思考探究部分,如图1(b)所示。在第一部分的基础有机实验中,将原料1、2、3加入反应瓶,然后加入溶剂,利用微波反应仪合成目标化合物4,过程简单,容易操作。然而,该实验设计的目的在于培养学生的创新能力和实践能力,反应条件的筛选方法和操作是该实验的重心。将学生分为成五个小组,第一小组承担反应溶剂的筛选工作,第二小组承担反应温度的筛选工作,第三小组承担反应时间的筛选工作,第四小组承担反应催化剂的筛选工作,第五小组承担底物拓展的研究工作。每一个小组依次进行实验,小组中的每一个学生都要制定2-3个不同的反应条件,并完成相应的实验操作。为了拓展该实验项目的应用性,我们设计了图1(b)所示的思考探究内容,目标化合物5可以通过化合物7经中间体6合成,而化合物7是化合物4的衍生。通过逆合成分析,训练学生对理论知识的综合运用,进一步激发学生的创新能力。

2.2科研设备转化为有机化学实验教学资源

科研的硬件设施则是科研设备,高校的科研平台拥有许多大型仪器作为支撑。我校药学院的科研平台具有完善的有机合成和分析测试仪器,如Biotage微波合成仪、Bruker400M核磁共振波谱仪、Biotage中压制备色谱、半制备液相色谱仪、岛津LC-MS、Thermo超高分辨率质谱仪、氮气制备系统、酶标仪等精密仪器和旋转蒸发器、电磁搅拌器等常规合成仪器,具备有机合成、反应后处理、高通量化合物分析、纯化及药物活性筛选技术等科研能力。我们可以根据实验教学内容的需要,综合利用科研平台设备,充分发挥大型仪器的作用。例如前面我们设计的实验项目所合成的目标产物,可以用LC-MS检测是否含有目标产品,还可以用HPLC检测目标产品的含量。学生对于这些仪器的认知不再停留于书本上的图片和枯燥的原理知识,能掌握其基本操作和应用。在传统的有机化学实验教学中,往往会忽略对于目标产品的表征实验,仅仅是通过观察其性状来判断纯度,并没有实验数据支撑结果的准确性,这是由于缺乏实验设备。对于一个完整的有机化学实验,除了培养学生熟练的操作技能外,更重要的是训练学生分析实验结果的能力。因此,科研平台中的仪器设备应该为有机化学实验教学提供有力的支持。这样一来,学生必须用数据去验证实验结果的可靠性,而不是用猜测,培养了学生严谨的科学态度和实事求是的科研作风。

2.3科研人员转变为有机化学实验教学工作者

我校药学院拥有一个部级科研平台和两个市级重点实验室,平台中现有科研人员30人,长期从事有机合成方法学、药物化学和分子生物学研究。将这些科研人员转变成有机化学实验教学工作者,可以大大地提高教学质量。在传统的有机化学实验教学中,一个教师要带几十个学生做实验,如果科研人员加入教学工作中,可以减轻实验教师的压力,同时也能提升教学效果。科研人员可以根据自身的具体情况,合理安排实验教学时间,避免影响自己的科研工作。按学生人数的实际情况,分配小组人数,尽量减少每个小组的人数,控制一组在1-2人范围内。对于长期从事有机化学研究的科研人员来说,他们具备丰富的实践经验和良好的科研素养,可以在有机化学实验教学中正确地引导学生,培养他们的科研思维。在实验预习阶段,科研人员还可以教授学生文献调研的方法,了解该实验方法的具体应用,关注学科前沿动态。科研人员作为实验教学的老师,将会融入科学研究的思维和方法,不仅锻炼学生的动手能力,还要培养学生科学研究能力,让学生掌握文献调研、开展反应、处理反应、结构表征等。

2.4科研场地转化为有机化学实验教室

在有机化学实验中存在一些有毒、有害的化学试剂,直接影响到学生的身体健康。然而,传统的有机化学实验室通风效果并不好,对于有刺激性气味、易挥发的化学试剂,不能及时地从教室排出,造成整个实验室的污染。例如,在“二苯亚甲基丙酮的制备”实验中,用到了苯甲醛和丙酮,二者都是有毒的化学试剂。其中苯甲醛具有特殊的杏仁气味,属于低毒类试剂,但对眼睛、呼吸道粘膜有一定的刺激作用。丙酮是易燃、易挥发、有毒的试剂,对中枢神经系统有麻醉作用。在实验过程中,由于通风橱数量有限,学生只能在通风效果不好的操作台面进行实验,这样一来,实验室中苯甲醛和丙酮的气味越来越大,严重影响学生的身体健康。我校药学院的科研平台拥有两个有机合成实验室,一共约30个通风橱,通风效果好,每个通风橱的操作台可以让两个学生共用。对于有毒有害、易挥发的化学试剂,只要在通风橱内规范操作,就可以避免实验室出现有毒有害的气体。

3总结

科研平台拥有非常优越的实验条件和资源,可以为有机化学实验教学提供有力的支持。通过将科研平台中的科研成果、科研设备、科研人员以及科研场地融入有机化学实验教学中,可以自主设计综合性的实验项目,改变传统的教学模式,充分调动学生的主动性,积极参与到有机化学实验中。将科研的思维和方法渗透于有机化学实验教学中,可以让学生学会观察实验现象、分析实验结果,提升科研能力。在今后的教学工作中,我们还需要不断地探索和思考,将科研平台更加有效地融入有机化学实验教学中,为提高学生的实验操作能力和科研思维不懈努力。借助科研平台的优势,培养学生的实践能力和创新能力,为培养高水平的应用型人才添砖加瓦。

参考文献

[1]李望,朱晓波.基于科研思维培养的有机化学实验教学改革与实践[J].科技风,2020(35):169-170.

[2]武海,刘杰,杨松,等.“科研”渗透于有机化学实验教学的实践——以染料敏化太阳能电池的制备为例[J].广东化工,2018,45(5):265-266.

[3]陈锡安.高校科研平台服务专业课实验教学的探究——以浙江省碳材料技术研究重点实验室平台为例[J].教育教学论坛,2014(17):239-241.

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