趣味有機分子在有機化學教學中的應用*

歐陽琛，崔 凱

(南京大學金陵學院，江蘇 南京 210089)

有機化學是化學、化工、制藥、環境、醫學等專業的重要必修課程，由于它覆蓋面寬、應用面廣，其教學質量直接影響學生后續課程的學習質量和將來的工作能力[1]。我通過查閱文獻資料發現，有機化學這門課程在教學中存在一些問題，如：傳統教學模式效果不佳、學生的化學基礎不一樣等等。長期以來，化學教育工作者探索實踐了許多課堂教學方法，如：“問題-啟發式”、“自學-引導式”、“設喻式”等等，都取得較好的教學效果[2]。為了提高有機化學課堂效果，教師也可以嘗試將趣味有機分子引進有機化學教學中，用生動形象的趣味有機分子激發了學生對有機化學的學習興趣和求知欲望。興趣是促使學生主動去學習知識的重要的動力，學生有了學習興趣，才會想去深入研究課程[3]。

1 趣味有機分子用于緒論課教學

緒論是有機化學課程的開端，在整個教學安排上占至關重要的地位，對學生在今后學習過程中起著及其重要的指導作用[4]。因此，教師可以把趣味有機分子引入緒論課，讓學生感受化學的趣味性，從而激發學生學習有機化學的興趣。

1.1 用研究熱點吸引學生注意力

在新型冠狀病毒藥物研究中，納米碳富勒烯作為抑制病毒復制的候選藥物分子在體外細胞研究中顯示了較強的抗病毒活性，是極具發展潛力的新型藥物分子[5]。富勒烯因分子構造酷似一個足球，被命名為“Fullerene”。其后白俊峰博士合成的目前最大的第一個非碳高分子足球狀分子[6]被Science雜志編委命名為“Fullerene的表兄弟”。教師可以把“Fullerene”與“Fullerene的表兄弟”放在一起進行對比，見圖1。通過化學研究熱點的引入來激發學生對有機化學課程的好奇心，提高學生學習的積極性和主動性。

圖1 C60結構、“Fullerene的表兄弟”結構及對比圖

1.2 用趣味有機分子引起學生興趣

在國外有很多趣味化學網站，如：Cool Chemistry、Virtual Library：Science：Chemistry、Chemical Genealogy Database、等等[7]。教師可以從網站中選取一些趣味有機分子引入緒論課，如：企鵝酮、豬形烷、狗烯、囧烷等，見圖2。這些趣味有機分子的引入，可以吸引學生的注意力，激發學生對有機化學的好奇心，讓我們原本枯燥乏味的課堂頓時生機勃勃、充滿樂趣，使學生對我們有機化學課程產生興趣。

圖2 部分趣味有機分子實物與結構

2 趣味有機分子用于課程每章節的教學

在烷烴教學時，教師可以引入一些趣味有機分子，如：籃烷、房烷、鳥籠、東方塔式廟宇等趣味有機分子；在烯烴教學時，可以引入始祖鳥烯、桶烯、貓臉等趣味有機分子；在芳香烴的教學中，可以引入釋迦牟尼分子、Z分子、暈苯、奧林匹克烴等；在烴的衍生物教學中，可以引入螞蚱酮、青蛙分子、長頸鹿分子等，見圖3[8]。通過引入這些趣味有機分子，使學生感受到有機化學的神奇所在，吸引學生的注意力，提高我們的課堂教學效果。

圖3 部分趣味有機分子實物與結構

3 趣味有機分子合成用于有機化學反應教學

3.1 有機化學反應教學前期

教師在開始講有機合成反應知識點前，可以給學生看幾個趣味有機分子的合成過程，讓學生先接觸一下馬上要學習的一些有機化學反應，提高學生的學習興趣。例如：教師可以簡單給學生介紹一下“納米孩童”整個合成路線涉及的化學反應，見圖4[9]。整個合成路線涉及到芳環、芳胺部分的重要反應Sonogashira偶聯反應。教師可以給學生簡單介紹一下，作為合成反應這部分教學的引入。

圖4 “納米分子”合成路線

3.2 有機化學反應教學過程中

在有機化學反應教學過程中，教師可以引入一些趣味有機分子的合成與教材中的知識點、實例結合在一起教學。例如：教師在講解教材上羰基與格林試劑加成的反應、雙分子還原偶聯反應、消除反應、McMurry偶聯反應、環加成反應時，都可以引入囧烷的合成過程作為示例，見圖5。學習Diels-Alder反應、烯烴雙羥基化反應、Oppenauer氧化反應、Witting反應可以引入豪豬烯的合成作為示例，見圖6[10]。這樣結合教學可以激發學生的學習興趣和求知欲，拓展學生的知識視野，培養學生獨立思考的能力，提高教師的課堂教學效果。

圖5 囧烷合成路線

圖6 豪豬烯的合成路線

3.3 有機化學反應教學擴展內容

在有機化學反應這章節教材知識點講解完以后，教師可以引入一些新型的趣味有機分子合成示例，讓學生了解有機化學科學研究領域的最新進展與一些新型的有機合成方法等。例如：2016年J Fraser Sroddart教授、Jean-Pierre Sauvage教授和Bernard L Feringa教授成功地“設計、合成分子機器”榮獲諾貝爾化學獎[11]，并讓“分子汽車”這個研究再次變成熱門， 見圖7“分子汽車”的合成過程[12]。通過“分子汽車”這個內容的擴展和學生耳熟能詳的諾貝爾化學獎的引入，讓學生感受到有機化學的神秘感，激發學生的學習興趣，從而提高課堂教學效果。

圖7 “分子汽車”合成過程

4 結 語

有機化學是一個非常有趣的學科，它不僅有許多神奇而有趣的實驗現象，還與我們的日常生活息息相關。然而，因為有機化學課程本身內容繁多復雜，致使學生認為化學比較枯燥乏味，不愿意主動去學習。愛因斯坦說：“興趣是最好的老師。”在課程教學過程中，學生的學習興趣是學好這門課程的關鍵。教師在課堂上可以借助趣味有機分子吸引眼球的形象，來吸引學生的注意力，培養學生對有機化學課程的興趣，調動學生創新思維能力的發展，讓學生從被動學習轉化為主動學習，讓我們原本沉悶枯燥的課堂變得生機勃勃，提升學生的學習效率，進而提高課堂的教學效果。因此，把趣味有機分子引入有機化學教學中，對課堂教學效果有促進作用，趣味有機分子在有機化學教學中具有很大的應用前景。