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1、有机化学多媒体系统的开发羧酸及其衍生物、含氮硫磷化合物和周环反应摘 要 在研究国内外有机化学辅助教学现状的基础上，以本系多年从事有机化学教师的教案为蓝本，用Word2000，PowerPoint，ChemDraw7.0，Authorware等软件，开发了适合本校化学系有机化学多媒体辅助教学的系统，此系统包括了羧酸及其衍生物、含氮硫磷化合物和周环反应等教学课件。1、前言计算机技术在教育领域中的应用是教育现代化的一个重要标志，是深化教学改革、提高办学水平和教学质量的必然趋势，也是当前世界教育技术发展的新趋向。信息技术不仅从手段上，而且从观念上、教学模式上引起了教育的深层次变革。计算机辅助教学系统(
2、computer assisted instruction简称CAI)是信息时代在教学方法和教学手段上最具代表性的产物，它具有交互性、集成性和自适应性等特点1。近十年来微机技术、网络技术、多媒体技术及相关软件技术的发展，促进了CAI的飞速发展。目前，CAI已逐步成为现代教学一个很重要的手段，还可促使教学内容、方法和模式以及教学思想和观念发生根本变革。有机化学是高等院校本科生物与化学化工专业必修的一门基础课。多媒体CAI技术运用于有机化学教学中，不仅可改善抽象难懂的电子效应、立体化学等教学难点的教学效果，利于学生对有机化合物复杂多变的结构、性质等有更深刻的认识，更好地掌握其基本理论，有效提高教学
3、质量；而且也改变了有机化学传统的教学模式，增进师生之间的交流，拓宽学生的知识面。在国外，自从1958年IBM推出第一个CAI系统2以来，国外CAI发展迅速，几乎每一本新教材都配有光盘。而近年来Internet的发展更为化学CAI开辟了另一片天空，如今美国高校WWWCAI化学教学系统正处于热点升温阶段。“全国校园”、“全球校园”的实现已不是遥远的事情3。同时，由于CAI及全球网的吸引，美国高校化学课程的注册率增加。在国内，第一批“九五”国家重点科技攻关项目的CAI课件已公开出版发行，应用于教学实践，初见成效。目前用于有机化学理论课程教学的课件很多，但都不能适用于本校的有机化学教学。因此对于开发符
4、合本校的有机化学及实验多媒体系统有着十分重要的意义。2、有机化学多媒体课的件设计思想对一个教学软件来说，最先考虑的一点就是如何将所要教授的内容清晰、明确的表达出来，其次考虑的是如何使课件更生动、更吸引人。因此需将两者很好的结合起来，才能更进一步的抓住学生的兴趣，使学生能够主动的学习，提高学习的效率。根据以上要求本课件选用曾昭琼主编的有机化学（第四版）4作为编写的蓝本，同时还参考了胡宏纹主编的有机化学（第二版）5、邢其毅主编的基础有机化学（第二版）6、许寿昌主编的有机化学（第二版）7等教材，采用CAI课件的方式制作。在这里，主要采用是PowerPoint幻灯片的课件播放形式，虽然PowerPoi
5、nt对多媒体的灵活性，互动性的功能不是很强，但它有针对演示的巨大功能，对于学生对内容的接受有直观和便利的好处。幻灯片的内容以教师上课的提纲为主，根据教师讲解的快慢控制播放速度，并适时配以分子结构和反应方程式的立体动画展示，优化了教学效果，增强了学生的学习兴趣。它集基本板书内容、分子模型、反应机理动画、立体化学、图、表等内容于一体，构成基础有机化学教学内容的材料库。制作有机化学CAI课件的开发平台及应用软件如下：开发平台： Windows XP著作工具： Authorware410, Word2000, PPT2000图形、图像处理软件： Adobe Photoshop510三维模型及动画制作软
6、件： 3DSMAX化学方程式录入： ChemDraw Ultra 7.0三维分子式显示： Raswin2.1 电子讲义的制作21世纪是个信息时代，知识的更新日新月异，有机化学的教学内容也在不断的更新。把教案电子化可以提高教师的备课效率，电子教案具有更改方便，条理性强等的优点。在制作CAI前，先梳理教材内容，总结提纲，在Word2000里完成电子讲义的编写，在编写过程中，使用了统一的编写格式：a) 大标题使用二号黑体；b) 一级标题使用小二号黑体；c) 二级标题使用四号黑体；d) 四号宋体；e) 讲义中，英文要使用相应字体大小的Times New Roman的格式书写。例如：第九章 羧酸及其衍生
7、物第一节 羧酸由烃基（或氢原子）与羧基相连所组成的化合物称为羧酸，其通式为RCOOH，羧基（-COOH）是羧酸的官能团。一、分类和命名 按羧酸分子中烃基的种类将羧酸分为脂肪族羧酸和芳香族羧酸。例如： 和二、羧酸的制法三、羧酸的性质 在这里详尽的把各部分内容列出来，突出重点，最后统一做PPT文件。2.2 课件的制作在用PowerPoint制作有机化学CAI前，要将教材和电子讲义的基础上进行大致的梳理，分出章节，删繁就简，突出重点、难点。对于有机化学中的大量分子式，反应方程式、电子轨道和电子云等用专业的化学办公软件Chemoffice来解决。该软件窗口中的工具箱里除了包含编辑分子结构的各种常用操作
8、外，还提供了各类化学键、分子轨道和电荷等的快捷按钮，并自带了十类几百个分子结构模板，使用简单方便。用该软件编辑分子式和反应方程式时，可使分子式的背景和幻灯片的背景融为一体，不会出现象“补丁”一样出现在幻灯片上。它的最大优点就是具有强大的分子图形编辑功能，能使分子结构呈现出空间的立体构象。下面就是在制作PPT课件中具有代表性的几个例子：例1：周环反应PPT的制作中首先进行章前概括，将重点难点列出。其中最复杂的分子构型，可用ChemDraw Ultra 7.0工具来完成。比如“电环化反应”里就有一个很好的例子：（丁二烯在基态加热）例2：含氮有机化合物PPT的制作中含氮有机化合物的种类很多，如以前学
9、过的酰胺、肼。本章只讨论硝基化合物、胺、重氮和偶氮化合物。在做的过程中，有部分分子结构，和反应历程书写中仍然使用功能强大的ChemDraw Ultra 7.0化学办公软件。例如：分子重排这一节中 1、 片呐醇重排通式：反应历程：重排产物的预测原则：a) 能生成更稳定的碳正离子的羟基优先离去。b) 迁移倾向大的基团优先迁移。PowerPoint设计采用的是由张到片的模式。形象地讲，这里的“片”相当于黑板，而“张”可以看作是教师写的每一次板书。这样一来，就可以根据教师讲课的意愿将教学内容随着课堂的进度一“张”一“张”地呈现给学生，这不仅符合学生思维的惯例，而且避免了后续教学内容对学生注意力的分散。
10、3、本课题的关键性问题a) 在制作设计中，始终围绕“助教”、“化学理论课件”这两个中心，学生的角度出发，如何设计课件中的“排序”程序和对教学内容进行怎样一种程度的调整、重新组合，才能满足教师不同教学风格的需要。b) 目前多数教师对多媒体课件的制作不熟悉，提供一种怎样的教程，能方便教师使用。4、课件制作的特点及关键技术处理a) 多媒体软件制作是群体行为。而CAI课件的制作，对群体协作要求更高。其制作组成员包括:有多年教学经验的优秀教师，教育心理学专家，计算机开发人员，有丰富想象力的青年学生只有这些人员的通力合作，才可能制作出高质量的CAI课件。成立了这样的研制小组，因此开发的课件能更加丰富教学内
11、容，让学生通过更好的渠道获取更多的知识，这套课件不但适合本校教学使用而且适应各级各类高校使用。b) 充分运用目前流行的多媒体制作技术，如用3DSMAX8建模制作的动画，生动、准确的演示了复杂的反应机理和难以想象的三维立体结构，使得化学反应现象一目了然并且有关仪器的图片、分子轨道能级图、红外等光波谱图等精美的图片极大地丰富了教学内容。这些媒体技术的运用一方面化繁为简，使化学的微观内容变得直观，便于接受；另一方面交互的、动静结合的画面也提高学生的学习兴趣和学习主动性，进而达到提高教学效果的目的。c) 理科化学教学的一个重要特点是突出理论性，为此将有关学科发展的热点内容和前沿领域的理论、新技术以小专
12、题的形式引入教学中，引导学生思考,实现“创新教育”的思想。d) 多媒体技术增强了CAI课件的交互性。在CAI课件中出现文字、图形、图象和动画等各种信息并以交互方式传递，有利于实现以学生为中心的开放型CAI课件。随着教师计算机水平的提高，未来某一天也许可以抛开教程，自行制作，只要调入各种素材库内存放的多媒体素材即可。这样不仅使不同教师自身教学风格体现得更为全面，而且使多媒体教学材料库的适应性更高。5、结论a) 本软件可以用于课堂教学教师课业根据实际情况灵活有针对性的选择进度，安排教学。b) 可以方便学生预习，自学和自检自测，及时归纳、总结复习。c) 本课件具有容量小、内容全、转装方便、整体界面美
13、观亲切、结构合理操作简单、交互性强的特点。多媒体课件的开发和应用能够有效突破和化解有机化学教学中的难点进而提高有机化学教学的课堂效率，达到化学教学的最优化，从而推动21世纪的教育改革。参考文献1郭启全. 多媒体CAI课件制作及实例M. 北京:清华大学出版社，1995，35372师书思. 计算机辅助教育基本原理北京M. 电子工业出版社，1994，233胡立江，强亮生，徐崇泉. 美国高校WWWCAI化学教学系统M. 大学化学，1998，13(4):624曾昭琼. 有机化学（第四版）M. 北京高等出版社，2004.5胡宏纹. 有机化学(第二版)M. 北京高等出版社，1990.6邢其毅，徐瑞秋，周政，
14、裴伟伟. 基础有机化学M. 北京高等出版社，1994.7许寿昌. 有机化学(第二版)M. 北京高等教育出版社，1993.8王琦. 3DMAXR2.5超级手册M. 北京:北京希望电脑公司出版291计算机与应用化学，1994，3839Development of organic chemistry multimedia systemAliphatic acid and its derivatives，Nitrogen、Sulfur and Phosphorus compound and Pericyclic reactionsAuthor Wenbin Liu Shanxi province Li
15、ngqiu first middle schoolAbstract On the base of studying organic chemistry assistant teaching at home and abroad，according to the organic chemistry teachers teaching plans，the multimedia assistant teaching system of organic chemistry which fits chemistry system department of our school was developed，which contains Aliphatic acid and its derivatives，Nitrogen、Sulfur and Phosphorus compound and Pericyclic reactions instruction schooling software by using the softwares：Word2000，Powerpoint，ChemDraw7.0，Authorware and so on.Keywords Multimedia; Organic chemistry; Assistant Teaching