有機合成化學范文

導語：如何才能寫好一篇有機合成化學，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞： 有機合成化學 學習方法 化學教學 教學方法

有機合成化學是我校應用化學專業精細化工方向本科學生專業方向模塊課程，也是高校應用化學專業領域課程。有機合成是有機化學中的一個重要領域，與生化、材料、環保等學科具有密切聯系。有機合成是對整個有機化學基礎知識的綜合運用，是培養學生運用所學理論知識分析問題及解決問題能力的主干課程之一，對提高學生創新能力至關重要[1]-[2]。

1.有機合成化學教學方法現狀分析

現代高?；瘜W教育不僅要求教師傳授知識，而且教給學生學習方法，啟發引導學生鉆研問題和發現規律，培養學生獲得知識、運用知識和創造新知識的能力。由于有機化合物數目龐大，種類繁多，反應復雜，很多學生對這門學科望而生畏，這就要求教師在有機化學課堂教學中，使用多種教學方法和教學技巧，但是傳統有機合成教學方法與一般化學課程的教學方法類似，不能很好地調動學生的積極性。我們以黃培強等人編的有機合成教材為例，可以分成以下幾個章節：緒論；逆合成分析法與有機反應概覽；基于非穩定碳負離子的碳碳鍵形成方法；穩定碳負離子的烴基化和酰基化；穩定碳負離子的縮合反應；基于有機硼、硅、錫、鈀試劑的碳碳鍵形成方法；自由基反應；極性顛倒；成環反應；氧化反應；還原反應；有機合成中的保護基；不對稱合成；合成策略與復雜目標分子的全合成；有機合成化學的近期趨勢?？v觀本教材的各個章節不難發現，在教材的開始和結尾均對合成策略進行相應講解。一般教學方法是分別對每一章節的內容進行學習，最后拿出部分的合成實例進行簡單講解，讓學生有有機合成設計的概念。

但是，通過近幾年教學我發現，傳統教學方法不適合所教學生，主要體現在以下幾點：首先，學生基礎相對較差，相對其他課程，有機化學知識點多且很難聯系在一起，不利于學習記憶，不能很好地掌握基礎有機化學講述的基本知識點；其次，一些同學的學習意識淡薄，只為期末考試及格通過，并試圖靠考前突擊達到目的；再次，對學生學習監測手段不夠高明，期中考試一般不進行，期末考試知識面太窄，難度較淺，不能很好地反映學生的水平。通過以上幾點分析，我們發現部分后果：學生只靠死記硬背學習一些基礎知識，對于反應機理題根本無心學習，考試直接放棄，除非從教材中死記，對于合成題基本沒有明確的解題思路，再加上匱乏的基礎知識，基本無法獨立解決問題。因此，改進有機化學教學手段與方法，使學生對基礎有機化學知識有系統了解和掌握顯得尤為重要。

2.串聯相關知識，進行系統學習

引導學生在錯綜復雜的課程內容中找出知識線索和規律，掌握內在聯系，提高學習效率?？v觀基礎有機化學教材我們發現：雖然需要學習的知識點很多，但是章節之間還是有很多規律可循的。教材大多以官能團不同對內容進行講解，通過不同官能團可以將內容聯系起來，在烷烴、烯烴、炔烴、鹵代烴、醛酮、羧酸之間我們可以用氧化還原反應將其聯系起來，胺類、亞胺、醛酮肟、重氮、疊氮和硝基化合物可以通過氧化還原聯系起來。按這樣兩條主線進行記憶會使知識點顯得少了很多，記憶的時候也不會那么吃力，有利于同學們學習，但更利于對知識點的運用。我們以氧化反應進行各官能團化合物之間的相互轉化為例：烷烴通過脫氫氧化可以得到烯烴，進一步脫氫可以得到炔烴，烷烴也可以進一步脫氫得到炔烴，當然要求換成氧化性能力更強的氧化劑。上述三種烴可以分別通過氧化反應得到相應的醛酮或酸甚至碳和二氧化碳等，但是，選擇的反應體系肯定千差萬別，這些差別需要我們特別記憶，別無他法，可以死記。但是，我們在記憶的時候也要求靈活，如同樣用烴類化合物氧化合成醛酮和羧酸，對催化體系的要求就大不相同，一般合成醛酮不要考慮氧化性較強的氧化劑，高錳酸鉀體系不能在中性和酸性條件下運用，重鉻酸鉀也不能在中性和酸性條件下運用，那么怎么能達到分級氧化的目的呢？那就是控制氧化體系的氧化性，我們可以用氧化性較低的二氧化錳代替高錳酸鉀同時控制一些輔助條件，如溫度壓力等。這樣我們可以同時記住多種不同的氧化體系。

3.統籌相關知識，學會靈活運用

在系統掌握了基礎知識之后，我們的腦海里應該有一個系統又明確的框架，對于具體的問題還要學會靈活運用。有機合成化學的主要目的是利用已知的、簡單的原料合成所需的目標化合物。換句話說，利用相同的底物合成相同的產物，但是中間可以選擇的路線有很多種，而且不同合成路線需要的基礎知識也是千差萬別的，這就要求我們平時有足夠的知識積累。然而，有了足夠知識積累只是學好有機合成的前提條件，而不是充要條件，接下來我們要解決的主要問題是如何靈活運用所學基礎知識。靈活運用可以說是我們學習知識的最高狀態，幾乎是所有同學都曾遇到的難題。要做到靈活運用，首要問題是靈活掌握，其次才是靈活運用。這就要求同學們把教材中死的知識點學活，例如，同樣是羰基官能團，在有機酮和有機醛中可以表現出不同的化學性質，羰基的活性是由碳氧雙鍵的極性決定的，雙鍵的極性越大則羰基的活性越高，反之則越低。由于碳氧電負性的差異，導致雙鍵電子云向氧原子偏移，從而引發雙鍵的斷裂，即化學反應的發生。由此我們可以推斷：凡是能引起雙鍵電子云向氧原子偏移的因素都可以提高此類化合物的活性，不論是醛羰基還是酮羰基及其他含羰基化合物，那么，為什么醛的活性比酮的活性普遍偏高就不成問題了。反之，改變某個條件有沒有可能使酮的活性比醛的活性高呢？答案是肯定的，我們可以想象把酮羰基的一端或兩端引入強吸電子的基團，進而提高酮的活性達到甚至超過醛。如靛紅這一類化合物的酮羰基的活性非常高有時甚至超過了一般醛的活性，在一般化學反應中可以作為一種特殊結構的醛來應用。

4.結語

在有機合成化學的學習過程中，我們應該首先學會正確的學習方法：串聯相關知識，進行系統掌握，對知識點進行統籌并能靈活運用?？傊挥邪阉赖姆稚⒌闹R點進行系統整理掌握，在自己的腦海形成一定的框架，在具體運用中才能手到擒來，才能順利找到相關切入點，才能在遇到復雜的有機化合物的合成時，順利形成相關思路，從而順利解決問題。

參考文獻：

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[關鍵詞] 有機化學；綠色化學；無毒無害；有機溶劑

中圖分類號：TF046.6 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0229-01

隨著社會的不斷發展進步，我們的化工企業的數量也在日益增多，隨之而來的還有嚴重的環境污染問題。我們不能否認化工企業的蓬勃發展對我們國家的國防、農業工業以及醫學方面的發展都帶來了積極的影響，但環境污染變得越來越嚴重也是有目共睹的。在這種形勢下，就迫切要求我們對化工企業的生產發展做出重要改革，我們提出的改革主要是在化工企業的生產過程中應用綠色有機化學合成技術。

一、從含義和原理上對綠色有機化學合成技術做出初步了解

綠色有機化學的名稱形式并不是單一的，我們也可以將其稱之為無害有機化學、環境友好有機化學或者清潔有機化學。通俗來說，綠色有機化學合成的含義是指在進行化學合成反應的過程中，選用的選擇性和轉化率較高且無毒無害不對環境造成污染或造成極少污染的反應原料，通過新開發的合成反應過程和方法，將合成反應生成過程中的污染系數降到最低，且消耗最少的能源和資源就能夠完成合成反應的具有前進意義的有機化學合成技術。通過應用綠色有機化學合成技術，我們企業生產過程中對環境造成的污染會降到最低程度，甚至有可能消失不見。

綠色化學的提出是為了解決應用傳統化學過程中出現的問題，綠色化學是對傳統化學思維的創新和升華，綠色化學的研究內容是從多個方面進行研究的，具體來說研究內容主要有合成反應的原料、合成反應的條件、反應的轉化條件以及以開發綠色產品為目標，綠色化學反應一定要區別于傳統化學反應，對環境不造成危害。綠色化學的理想狀態是在有機化學合成反應過程中產生的產物是無毒無害的，通過對反應物、催化劑和反應介質的控制能夠從根源上阻止污染物的產生。我們在進行綠色化學的時候要遵循以下幾個原則：第一，所選擇的反應原料一定要是無毒無害的；第二，反應一定要選取可再生資源來做原料；第三，要著重開發研究的催化劑是新型的；第四，介質研究不能單一，要設計不同的合成反應；第五，積極開發研究新型的轉化方法；第六，所開發研究的化學產品一定要有利于人類的健康，更要對環境的安全有積極作用。

二、明確綠色有機化學合成技術的重要研究內容

我們要想將綠色有機化學合成技術很好地應用到化工企業中，就要求我們必須弄清楚綠色有機化學合成技術所要研究的主要內容，具體主要包括：第一，綠色有機化學合成是為了對我們目前的化學物開發研究，使其變得對人們的身體健康有益，并且對環境友好不造成威脅。第二，通過對我們化學合成反應的條件進行改變，使排放物能夠回收利用，就算不能回收利用排放后也不能對環境造成任何威脅。第三，完善有機化學合成技術，變換基本的反應原料以及初始化合物，使有機化學合成反應變得更環保、更安全。

不得不說的是，綠色有機化學合成技術主要強調的就是“安全、環?！边@兩個概念，它不僅要求實驗的反應終產物對我們人類的身體身心健康無害，還要求整個反應過程都不會對我們的環境造成任何危害。我們不能只考慮反應對人類健康和環境的直接影響，還必須要考慮到可能會造成影響的任何一個因素。

三、合理應用綠色有機化學合成技術，實現環境綠色化

1、選取無毒無害的原料來進行有機化學合成反應

我們要想應用綠色有機化學合成技術要考慮的第一個問題就是選擇綠色的反應原料來進行反應，所謂的綠色反應原料就是指無毒無害，對人體無傷害的試劑。有機化學合成反應的類型和具體的工藝過程通常是由化學反應的原料決定的，我們在進行實驗的時候，如果選用的反應原料自身是有毒的，就會給實驗者以及環境造成極大地危害；相反，如果我們選用的反應原料本身不具有毒性，對環境和實驗者造成的危害相對來說就會小一點。在我們國家的大部分化工企業中使用的礦物資源基本上都是不可再生的，造成了極大地浪費。所以，我們在選取反應原料的時候要去開發一些可以重復利用且可以再生地礦物資源。

舉個例子來具體說一下，通常我們在合成芳香胺的時候選用的原料是氯代芳烴，但我們都知道氯代芳烴能夠積累在身體中對人體產生巨大地傷害，Monsanto公司為了解決這個問題選用了芳烴來替代有毒的氯代芳烴，并且成功地將芳香胺給合成了出來，減少了有機化學合成反應對環境造成的污染。

2、開發研究新型的綠色催化劑來進行有機化學合成反應

大部分的有機化學合成反應常采用的催化劑是液體的酸和堿，雖然說這類催化劑價格比較便宜且容易得到，催化效率也相對高一些，但是這些催化劑存在的問題是不容我們忽視的，例如這些催化劑通常會對設備造成極大地腐蝕，并且對環境的污染較大，引發的副反應也較多，并且反應以后的試劑難以處理。為了改變傳統的酸堿催化劑對我們的人類健康和環境造成危害的現狀，開發研究新型無污染的綠色催化劑已經迫在眉睫。目前開發研究出來的較為成功的新型催化劑主要有分子篩催化劑、固體強酸催化劑、固體強堿催化劑、雜多酸催化劑以及相轉移催化劑等等，這些新型的催化劑不僅催化能力比傳統的酸堿催化劑高，并且不會腐蝕設備，更不會對環境造成造成危害。我們必須大力支持新型綠色催化劑的開發研究。

3、采用綠色溶劑做有機化學合成反應溶劑

在我們傳統的有機化學合成實驗過程中，我們經常采用的反應介質主要是有機溶劑，采用有機溶劑的原因是它們能夠將有機化合物很好地溶解在反應試劑中。但我們不能忽視有機溶劑的缺點，有機溶劑大部分是有毒性的，并且使用以后很難再回收利用，容易對環境造成污染。相反的是，在進行有機合成反應我們可以不加溶劑采用水或者超臨界流體做反應介質的方式，這樣就可以減輕環境的負擔，并且這種方式也不會對人體造成任何傷害。

具體來說，我們目前采用的無毒無害的綠色溶劑主要有：水溶劑、超臨界和近臨界流體溶劑和離子液體溶劑。我們自然界最豐富的溶劑就是水，它不僅無毒且對環境無污染，最重要的一點是廉價易得。采用有機溶劑做介質的時候，有的時候會發生爆炸的現象，非常不安全，采用水做介質就不會發生這種情況。

4、采用合適的方式實現綠色化的有機化學合成反應的產物

相比于無機化學合成的產物來說，有機化學合成的終產物對環境的污染是非常嚴重的，其中我們所熟悉的就是農藥對環境造成的污染。我們應用綠色有機化學合成技術的最終目的就是為了減少污染物的排放，減少對環境的污染?？赡茉谖覀兊纳a工藝中還沒有完善的條件完全使用綠色的反應原料，但為了減少污染物排放量，我們必須保證的是在有機化學合成反應的過程中要采用可循環再生的工藝。

四、結束語

當前，世界的環境污染問題越來越嚴重，無論是國家政府還是國家的每一位公民都開始為保護環境貢獻出自己的一份力量。綠色有機化學合成設計已經開始慢慢地融入到我們生活的每一個方面，并且將會是未來全社會有機化學的發展大趨勢?？偠灾覀儑艺诔珜ЫㄔO可持續發展社會，我們社會的每一位成員都必須深刻理解綠色有機化學合成技術的重要意義，改善我國的綠色有機化學合成技術，使其可以推動著我們的社會向著積極向上的方向發展。

參考文獻

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【關鍵詞】化學方程式 記憶方法

在初中化學教學的整個過程中，化學方程式的記憶一直都是教學的重點和難點。因為化學方程式是對化學反應的準確表達方式，是學習化學必備的素質，是把教材中的化學知識融會貫通的一條紐帶。然而，從多年的教學中發現化學用語及化學方程式相關問題完成效果不好，失分比例較高。主要是初中階段化學方程式的數目多，記憶枯燥乏味，學生的興趣很低。因此，如何有效記憶化學方程式便成為能否教好化學、突破教材、提高教學質量的關鍵。經過幾年在教學中的探索研究，取得了點滴收獲，現將我們在教學中的一些做法做一總結，以供商榷：

一、分散難點，夯實基礎

一個化學方程式看似簡單，實際上它集合了多向元素，如果把化學方程式比作一個中心，那么它的分支就包括文字表達式、元素符號、化合價、化學式、質量守恒定律等等方面知識，因此，要想寫好化學方程式必須從每一個元素上著手突破。

1.文字表達式

在開學初，學生剛剛接觸到化學，當學到第一個化學反應時還不知如何對一個化學反應進行描述，這時便把文字表達式滲透進來，使學生學會用文字表達式描述化學反應，并且在今后的教學中每學到一個化學反應都練習用文字表達式描述，課上進行描述和默寫競賽，加強鞏固，即使在學習了化學方程式之后也仍然堅持先寫文字表達式再寫化學方程式。這樣做既對書寫化學方程式的第一步奠定了基礎，也使學生牢固地掌握了化學反應。

2.元素符號

元素符號是書寫化學方程式最基本的環節，對元素符號的記憶也采用分散記憶的方法，將需記住的元素符號分批分期地布置給學生，并經常提問檢查。

3.化學式

化學式的書寫是化學方程式書寫的第一步，也是最關鍵的一步，只有反應物和生成物的化學式書寫正確，才能保證書寫出正確的化學方程式。對于化學式的書寫采用兩種方式，一種是常用的物質化學式采用熟記，用多了自然記住，如：H2O、CO2、O2等；另一種是不常用的物質化學式掌握書寫規律的方法，就是應用化合價書寫，這一環節的教學非常關鍵，因為常見的酸、堿、鹽的化學式都適合用這種方法。我們在這一塊的教學中必須要放慢進度，細心講解，加強練習和小考，及時輔導。爭取每一個學生都能理解掌握。

4.化學方程式

在前面基礎牢固的前提下，進入化學方程式的教學，主要就是解決配平和注明條件的問題了。在配平上主要掌握最小公倍數配平法，以教材中常用的反應為例進行練習鞏固，學生易于接受，不宜涉入過難，以免學生失去信心。

二、掌握正確的記憶方法

以往多數學生記憶化學方程式的方法就是死記硬背，這樣的記憶效率非常低，以至于某一個環節沒有記住就導致整個化學方程式寫不下來。越來越乏味，最終失去興趣，成績下降。在記憶化學方程式上我們的做法是：

1.激發興趣，引導學生樂學

學生在剛接觸到化學時，由于課上的實驗會使學生有很大的興趣，但當接觸到化學上的基本概念、化學符號、化學方程式時，由于大部分學生會采用“死記硬背”的方式，這樣會導致逐漸失去興趣。所以，如何在教學中培養和保持學生學習化學的興趣，引導學生突破初中化學知識的分化，使原有的、暫時的興趣轉變為穩定的、持久的興趣？這是學生學好化學，記好化學方程式的前提。為此我及時對學生進行了化學史教育，講化學的發展和形成，結合書本介紹科學家探索化學奧秘的軼事，如道爾頓提出近代原子學說，居里夫人一生榮獲兩次諾貝爾獎。使學生清楚地認識到：化學用語是國際通用的語言，一種特殊形式的交流工具，并感到學好化學知識是多么重要，他將直接關系到祖國的發展和建設。

2.理解記憶，逐步書寫

就是先根據文字表達式和化合價書寫出反應物和生成物的化學式，然后進行觀察配平，最后注明反應條件，同時考慮到“”和“”的使用。

3.對比記憶

在教材中有一些化學方程式之間具有對比性，如：2H2O通電2H2+O2和2H2+O2點燃2H2O，CO2+H2O=H2CO3和H2CO3=H2O+CO2放在一起對比記憶會達到事半功倍的效果。

4.關聯記憶

把一些相互關聯的反應放在一起串聯記憶，建立起知識間的聯系，如：“碳三角”即碳在氧氣充分時燃燒生成二氧化碳，在氧氣不充分時燃燒生成一氧化碳，一氧化碳能繼續燃燒生成二氧化碳，二氧化碳通過熾熱的炭又生成一氧化碳。

5.規律記憶

抓住反應間的共同規律記憶可以達到舉一反三，這種方法適合于酸、堿、鹽之間發生的復分解反應，如：碳酸鹽與鹽酸反應就會生成氯化物、水和二氧化碳等等。

6.熟能生巧

及時反復小考，這種方法到化學方程式知識學習時更顯得重要了，所以要精心設計每一次的小考試卷，及時處理出現的問題，及時輔導、監督不同層次的學生，讓其有不同程度的收獲。

三、課堂教學中體現化學方程式的記憶

化學方程式的記憶是一個日積月累的過程，需要在日常的教學中逐步滲入，在教學中每當學到一個新的化學反應，都不要馬上進行板演化學方程式，而是帶領學生加以分析，一步一步的書寫，讓學生真正地體驗書寫的過程，然后當堂練寫幾遍達到鞏固。在教學到一些相關的反應時引導學生去發現這些反應間的規律或聯系，尋找記憶的捷徑。

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【關鍵詞】信息技術；任務驅動；課程整合

信息技術教學大綱中明確指出：知識及技能的傳授應以完成典型的“任務”為主。所以我認為信息技術課的教學方法應以“任務驅動”為主。信息技術教學中，“任務驅動”是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學法，其顯著特點是：教師利用學生的興趣，圍繞著一個個目標逐個地解決問題完成教學任務。適合于培養學生的自學能力和獨自分析、解決問題的能力。本文就如何優化信息技術課程談談以下幾個方面。

一、教學設計要有明確的目標

計算機教育不等于信息技術教育。中小學信息技術課程與計算機學科比較，具有較強的綜合性，它涉及眾多的邊緣和基礎科學。信息技術教師在教學過程中，應加強對學生使用信息技術的人文、倫理、道德和法制教育，使信息技術成為支持學生終身學習和合作學習的手段。

信息技術課程是一門基礎學科，任務設計時要注意學生的特點和知識接受能力的差異，因材施教，加強分層次指導，使每個學生都能在原有的基礎上得到提高。我們知道一門課程如果孤立地進行教學，往往得不到好的效果。因此，任務的設計還應盡量使本學科與其他學科相聯系，與學生思想品德教育相聯系，走課程整合之路。這樣可以充分利用現有資源，發揮設備的最大潛力，在有限的物質基礎上實施高質量和高效率的教育。

現代教育心理學研究表明，人在學習活動中最有效的時刻就是各種學習因素處在最和諧狀態的時刻。在信息技術課的教學過程中，創設與當前學習主題相關的學習情景，引導學習者帶著真實的“任務”進入學習情境，使學生的學習兼具直觀性和形象化，對于學生來說，具有積極的意義。因此，在信息技術課的“任務”設計中，要充分發揮多媒體計算機具有綜合處理圖形、動畫、視頻以及聲音、文字和語言、符號等多種信息的功能，設計出具有某種“情境”的學習任務，使學生在這種“情境”中探索實踐，激發學生聯想、判斷，從而加深對問題的理解。教師只有牢固樹立“助學、創新”思想，不斷提高自身素質，強化自身的創新意識，才能真正意義地實現課堂教學創新。

二、明確信息技術教師的角色

教學既是知識技能的傳授，又是師生情感交流的過程，其中蘊涵著來自師生雙方的極其豐富復雜的情感因素。因此要善于暢通情感信息的流通渠道，把自己的情感滲透到課堂教學中，做學生的良師益友。在傳統教學中，教師自覺不自覺地扮演著知識“講述者”、信息“傳授者”、教學活動“領導者”的角色。教師特有的這種權威性，理所當然地把自己置于中心位置。但現在社會處于信息爆炸的時代，學生獲取信息和知識不再以教師為唯一的渠道，教師只有正確認識、擺正自己的位置，才能提高信息技術課的效益。教師應確立“教即學，學即教”的觀念，即教師的教學過程就是一個學習過程，教師的角色應是教學活動的設計者、傳授者、合作者、評價者、競爭者。

1.設計者：通過教學設計優化課堂，提高教學效果。

2.傳授者：幫助學生確定學習目標和達到目標的最佳途徑；指導學生形成良好的學習習慣、掌握學習方法；指導學生區分好與壞的信息，提高學生對信息的分辨能力；啟發誘導學生積極思考，活躍學生思維，培養學習興趣；身體力行，為學生作表率，以此感染和影響學生。

3.合作者：教師在課堂上充分發揮自己的主導作用，最大限度地發揮學生的主體作用，讓全體學生真正成為課堂上的主人，主動、積極地獲取知識、培養能力、發展特長，提高全體學生的整體素質，從而提高課堂教學的質量。

4.評價者：教師評價對學生具有導向、激勵作用，可以幫助學生確定努力方向，通過學生的自控實現學習目標。這對學生樹立自信心，發展能力具有十分重要的作用。

5.競爭者：通過網絡環境給教師學生一個平等的學習和展示氛圍，建立了師生間的平等關系，既促進了教師終生學習的意識，又激發了學生的學習愿望，形成可喜局面。

三、整體設計，分步實施，反復循環，逐步深化

要提高課堂教學效果，必須優化設計。我主張“整體設計，分步實施，反復循環，逐步深化”。即在教學中要充分研究大綱、教材，了解自己的學生，針對自己學生的狀況，學生的認知規律，對所學內容進行整體設計，在設計中要一起設計整個學期的課程，甚至是整個學年或者是整個小學、初中、高中階段，要敢于打破教材、大綱，根據學生狀況制定出適合學生發展的教學計劃；然后分成小的目標加以實施，將計劃落到實處；目標之間相互聯系，又有重復，這種重復不是單一的重復教學內容，而是通過新的主題強化學過的知識技能；定期總結提高認識，深化教與學的過程。

前蘇聯教育家蘇霍姆林斯基說過：“任何一個優秀教師，他必須是一個善于激發自己的課程興趣，確立自己課程吸引力的教師。”信息技術這門課還是一門新興學科，如何激發學生強烈的學習興趣和極大的參與熱情，這需要我們信息技術教師不斷地去探索。這就要求我們在進行“任務”設計時，要仔細推敲每個知識點，為學生設計、構造出一系列典型的操作性“任務”，讓學生在完成“任務”中掌握知識、技能與方法。

【參考文獻】

[1]中小學信息技術課程指導綱要

[2]陳至立在中小學信息技術教育會議上的報告

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關鍵詞：高職院校 機械制圖課程 融合優化 改進教學方法 提高教學質量

一、對課程進行融合優化設計，是適應職校發展、社會需求的必然選擇

機械圖樣是“機械技術界的共同語言”，機械制圖教學要求學生必須具備較強的繪圖和讀圖能力，而不是單一的知識結構。這就要求學生在學校學習期間，既要學好理論知識，又要提高獨立分析與解決實際問題的能力。目前，機械類課程體系中分別開設了機械制圖、公差配合與測量、計算機繪圖等課程，而這三門課程都是圍繞機械圖樣的繪制與識讀，它們的教學目標是緊密聯系在一起的，但目前的教學卻是將這幾門課程分開進行的。在教學中，學生因沒有學習公差與測量的相關知識，出現了在學習機械制圖課程時對零件圖尺寸的標注無法正確理解和掌握的情況；有些學生甚至不知道這幾門課程是相互聯系的；學生雖然學習了公差配合與測量課程，但無法將所學習的知識恰當地運用到機械圖樣的識讀中去，知識點不能銜接。尤其是在AutoCAD課程中很多教師只講授如何使用軟件的各種功能，教學與機械圖樣脫節，學生不知在繪圖中如何運用AutoCAD輔助繪圖，學生用計算機繪制機械零件圖、裝配圖的能力不能真正得到提高。這樣的課程設計，人為地阻斷了知識間的內在聯系，學生的綜合運用能力很難得到培養。如果我們打破原有的學科體系，將緊密關聯的幾門獨立課程進行融合優化設計，在一門課程中同時進行理論知識教學和操作技能訓練，就能更有效地培養機械類學生利用機械圖樣進行技術交流的綜合能力。

二、創新教學手段，改善教學效果，激發學生的潛能，促進學生的全面發展

機械制圖課程的教學目標是培養學生的識圖、制圖能力和空間想象能力，既能夠把一個具體的機械零件繪制成平面圖形，又能夠把一個抽象的平面圖形想象成立體的機械零件。

1.利用實物教學，增加感性認識，調動學生的積極性

機械制圖課程教學，將實物引入課堂是最為直接的一種教學手段，這樣能把學生不容易理解的抽象理論和復雜視圖變得形象、具體、直觀。教師可以讓學生對照實物理解課本上抽象的內容，例如：在組合體的形體分析教學中，先給學生展示一些典型的基本形體，如長方、棱柱、梭錐、圓柱、圓錐體等，對照實物，熟悉這些空間形體所對應的視圖，實現從空間到平面的思維轉換，幫助學生將復雜視圖分解成簡單圖形，為識讀和繪畫組合體視圖打下良好基礎。一方面增加了學生對所要表達零件的感性認識，吸引了學生的注意力；另一方面加深了學生對課堂教學內容的理解，縮短了課堂教學與實踐之間的距離，實現了理論與實際的完美結合。

2.合理采用多媒體教學手段

多媒體教學是一種新型的現代化教學方式，它是利用多媒體設備，將文字、圖像、聲音、動畫以及音像資料運用到教學當中，借助動態旋轉、切割、放大等功能，更生動、形象地表達教學內容，節省了教師課堂板書的時間，增加了課堂的信息量，使教學獲得最大的效率。但是很多教師往往用多媒體代替一切，放棄了傳統的教學手段，這樣的教學教師省事了，學生也舒服了，但一個個課件放下來，學生像看電影一樣，沒有動手的過程，只能是過眼云煙，眼睛看了精彩，看了就忘，進不了大腦，不利于學生對課堂內容的深入理解，更不利于學生空間想象能力的提高。因此，多媒體教學必須適當地與傳統教學方法相互滲透，揚長避短，相輔相成，才能收到良好的教學效果。

3.創建手工課堂，理性與感性相結合，提高教學質量

機械制圖課程教學重在實踐，要讓學生能根據實物進行觀察、分析，然后繪出相應的圖樣，或者根據圖樣想象出實物形狀。為了達到這一教學目的，教師在教學中既要充分利用教學模型進行教學，更要以學生為主體，讓學生動起來。教師可以讓學生利用橡皮泥、蘿卜、土豆等方便易成型的東西自己切制模型。這樣，一方面可以增加教學的直觀性、趣味性，另一方面鍛煉了學生的觀察能力與動手能力。比如觀察截交線和相貫線等圖形中繪制的圖線，學生難以理解，而在實物中顯示出來就比較容易，而且直觀，大大地激發了學生的學習興趣，鍛煉了學生的空間想象能力，從而熟練地掌握所學知識。

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關鍵詞：微波技術 分析化學 有機合成

引言

化學實驗過程中，特別是有機化學實驗中，因為加快反應進程，縮短反應時間，或者使反應更加徹底，往往需要對反應過程進行加熱。傳統的基于酒精燈的石棉加熱、坩堝加熱、水浴加熱等方式，因為對流擾動的存在，可能使得加熱過程對反應過程帶來不必要的擾動。所以，上世紀八十年代末以來，微波加熱在分析化學和有機化學中逐漸興起。

一、需求分析

本文需要設計一個微波加熱設備，用于分析化學和有機合成，可以進行基本的皂化反應、萃取反應、中和反應、食品分析、生物制樣等操作。儀器可以設置微波功率、目標加熱溫度、加熱時間等參數，可以對以上設置進行斷電保存和策略管理。設備的加熱部分有效容積可以滿足一般實驗室的試驗空間需要，以鐵架高度計算，目前的有機化學鐵架的高度為550cm和450mm兩種，為了保證微波照射時鐵架尖端與金屬反射殼之間不發生放電反應，其安全保護距離為150mm。建議采用450mm鐵架的反映下，容器內高度應該至少為600mm。容器內的深度及寬度應該滿足振蕩器和會轉盤的放置，本文設定不小于300mm。

二、總體設計

系統加熱倉高度600mm，深度300mm，寬度300mm，內部反射板采用1.2mm鋁鎂合金板，外部殼體高度720mm，深度380mm，寬度520mm，材質采用1.2mm彩鋼板。內部骨架采用20×2mm扁鋼焊接而成。內殼采用無縫焊接法，經過打磨后涂納米反射漆，增加其對微波的反射率，且應確保其反射內部沒有突出物和連接螺栓，內殼采用焊接在外壁上的栓接點與框架栓接，外部殼體采用分體設計，與框架逐一栓接。微波管采用2M219JE522高壓微波管，回轉扇驅動方式為42通道步進電機42BYG250C。

控制方式上，采用5.3寸觸摸彩色電容屏控制，輸入電源為220AVC電源，使用專門設計的電源分配器，輸出127V進入高壓微波管，5V進入SCM系統、溫度采集系統和步進電機控制系統，12V進入到光電耦合器隔離的高壓控制模塊。SCM選擇基于ARM7核心的全志A20系統。

三、硬件選型

家用微波加熱灶具的設計因為對于溫度要求不高，所以常使用主動定時算法進行加熱，主動定時算法根據既定的時間控制法，可以使用較小的計算能力實現相應的功能。甚至部分家用設備采用全電磁控制即可實現功能。但是，化學反應往往要求反應容器的溫度控制在±0.5℃以內，所以，必須采用被動溫控算法，通過可以放置在溶液中的溫控探頭進行溫度條件監測。探頭需要較好的防水、防酸、防堿、防輻射的封裝方式，為了方便起見，探頭使用電阻式測試棒，使用三種不同的方式進行封裝。探頭使用屏蔽雙絞線從殼體預留孔中穿入反射殼外，穿孔位置使用樹脂套管對尖端進行保護。使用STM32F407VET6芯片對溫度模擬量進行數字化預處理，使用UCN5832EP對以上數據進行鎖存?；剞D扇的驅動方式采用扭矩為0.55NM的42BYG250C。由于本文設備是一個單輸入雙輸出模式，所以不設置復合總線，使用PA口接收溫度傳感器數據，使用PD口驅動回轉扇電機。因為回轉扇驅動僅需要8位并行數據，所以，可以在PD口32位數據中分出2位同步控制高壓微波頭。高壓微波頭前置采用A-HCPL-2631耦合器控制的12V電壓控制的70TPS16TO247可控硅控制。

采用10ms的響應速度，系統每10ms需要處理溫度數據32位。在LINUX操作系統的動態內存管理模式下，系統用于處理該數據且進行輸出的CPU周期約為148個。運行在800MHz下的A20平臺，完全可以在完成系統顯示任務和網絡交互任務的前提下完成此處理任務，系統冗余度高于99%。

四、算法設計

1.算法策略

采用模糊控制的原理，可以根據溫度的目標方向和溫度的變化速度得到控制策略。形成一個單輸入單輸出算法模型。

1.1讀取溫度數據。

1.2檢驗溫度數據（）與預設溫度（）之差。

1.3檢驗溫度的變化速度。

1.4采用模糊算法（見表1）確定執行策略。

1.5向執行部件輸出策略。

2.軟件輔助功能

結合SQLite，將常見試驗的加熱時間和加熱溫度進行保存，特別支持分段策略的方式和溫度斜率的控制方式。分段加熱是指在試驗開始后的不同時間點上執行不同的目標溫度，而斜率加熱是分段加熱的一種特定形式，也就是使用分段加熱功能對溫度曲線進行微分整理，使得溫度可以在較長的時間內持續升高或者持續降溫。

五、結束語

綜上，通過模糊控制法和A20強大計算能力的支持，本文系統可以實現較為復雜的溫度控制，且在加熱過程中規避了基于酒精燈加熱的受熱不均勻帶來的對流現象對于有機反應的擾動。特別是在皂化反應等需要靜置的有機反應中，本文系統會表現出更強的優勢。本文系統可以用于有機化學和分析化學等高精度實驗室化學反應的輔助處理，且其硬件成本較低，給軟件的科技附加值留出了較大的空間。所以，本文系統可以針對A20系統和LINUX系統進行較大程度的延伸開發。

參考文獻：

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關鍵詞：信息技術；課程內容；優化整合

平時的初中數學課堂教學，我們總會感到不少學生很不領情，究其原因是數學讓我們的學生感到十分的冰冷，每當現代教育技術融入到數學課堂教學后，數學課堂將呈現出諸多冰冷的魅力，數學課堂的信息技術的運用，是否就完全意義上取得了實效，筆者不敢完全肯定，但對數學課堂教學中運用信息基礎有自己的認識，現坦誠己見，以求得到方家的教正.

一、信息技術與數學課程內容有整合的需要

數學時研究數量關系和空間形式的科學，與人類發展和社會進步息息相關，隨著現代信息技術的飛速發展，數學應用于社會生產和日常生活的廣泛性將日趨增加，如果我們的數學課堂教學從一定意義上離開了信息技術，那么我們的數學課堂將會毫無氣息，從我們所教學去看，他們業已從娃娃時代就已經玩起了電腦等游戲，他們早就與初始的信息技術結了緣，如果進入初中后，學習數學的課堂中，缺失了信息技術的應用，那么我們的教學手段則會顯得十分的單一而又單調，有時極不能吊出我們初中學生學習數學的胃口，比如，我們數學教學中數的圖象的展示，集合圖形的運動變化過程這是傳統的教學手段是難以達到甚至完全達不到其教學效果的，這就必須我們賴于現代教育技術去展示函數的圖像，這幾多快好省而又能讓我們的學生積極投入到數學學習的活動中來，應當充分的肯定，當今的數學教學，教育教學的媒體已不能完全去單靠傳統的教學媒體的老路，一支粉筆，一塊黑板，一本書已經不能完成適應我們所教學生的需求了，更不能適應人才培養的需求了，更要主動的是新的課程標準已經要求有條件的地區要盡可能的使用計算器，計算機一級相關軟件，如不去根據學校的條件或者去積極創造條件，一是我們的教育教學工作首先是落伍的，我們所培養出的人才根本不可能會適應其未來的要求，更不能適應未來的更為現代化的需求的.

二、信息化技術與數學課程內容有整合的限度

應當說信息技術的運用及其作用的發揮是功不可沒的，也是傳統媒體所不可替代的，可是教育教學的實踐也讓我們充分地意識到，現代信息技術的作用信息技術的模擬去替代原有的教學手段，更不能利用信息技術的模擬作用去替代我們學生在學習數學活動中的一系列的操作實踐，這就告訴我們，信息技術作用很大，但根本不可能是萬能的，我們根本不可能去完全無需要教育教學的流程和手段都去運用現代教育技術.例如，數學的課堂教學概念的推導，概念在學生大腦中形成，還需要不需要教師的板書，頗有實踐經驗的老師都會有這樣的感覺，適當而有必要的板書還是需要的忙著就像許嘉璐先生所預言的一樣，電子書永遠不可能去代替紙質書.因為數學課堂教學必須的板書有利于實現學生的思維與教學過程的同步，有助于我們初中學生去更好的把握教學內容的脈絡.可是在我們目前的數學課堂教學中則生怕有哪里未曾運用到現代技術的媒體，或輕或重，都未能使現代教育技術達到最大化的目的，尤其是我們過度的運用現代教育技術既浪費了人力和財力，更為主要的是限制了我們初中學生在數學學習活動中動手實踐能力的培養，我們應當充分意識到的是認真聽講，積極思考，動手實踐，自主探索，合作交流，都是學習數學的重要方式，這些重要方式與現代媒體的應用可以這樣無端的說無關聯.

三、信息技術與數學課程內容的整合有優化的需要

綜上所述，數學課堂教學中需要運用信息技術應當是毋庸置疑的，而濫用信息技術也是完全不可取的，雖然信息技術的發展對數學教育的價值、目標、內容以及數學方式產生了很大的影響，是有目共睹的，但數學課程中的設計與實施因根據實際情況，該出手時就出手，注重實效，合理的運用現代化信息技術則顯得尤其重要，其關鍵的地方應當是我們要將信息技術與我們的初中數學課程的內容進行進行優化整合，要想達到這樣的目的和效果，我們必須充分考慮的問題是學生所學習的數學內容與方式是否需要信息技術對其產生廣泛而又深刻的影響，是否需要通過信息技術為學生開發或提供里良好的學習的資源，需之則可用之，如果真正意義上考慮到這個問題的有力工具，筆者則聽過一教師教學圓的認識時的數學課，為了讓學生能夠真正認識圓的性質，教者利用多媒體向學生展示了汽車安裝不同車輪在行駛中的現狀，同學們看到不同形狀的車輪致使汽車行駛的迥異中，感到了圓的作用，正方形的車輪使汽車再跑再跳，橢圓形的車輪使汽車在行駛中忽高忽低前進，唯有圓形的車輪，汽車行駛得既平穩又快速，這里教師未曾多言，學生便在捧腹大笑的熱鬧中感悟到了圓的認識，筆者從課堂的實況中感到多媒體的演示突破了時空的限制加深了學生對難點的理解.

參考文獻：

[1] 義務教育數學課程標準.北京師范大學出版社，2011.

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1．信息技術與數學課程整合的形式

1．1　信息技術與數學內容的整合。華羅庚曾經說過，對數學產生枯燥乏味，神秘難懂的印象的主要原因就是脫離實際。傳統的數學教材，是很多教育專家和數學教育工作者長期的辛勤勞動的結晶，是數學知識的重要載體，但不可避免也有一定的局限性。當今世界上最鮮活的、具有明顯時代特征的數學學科教學素材和教學內容，由于教學大綱和教材編寫的限制，很難在教材中反映出來。我們可以利用信息資源跨越時空界限的特點，將信息技術融合到數學教學中來，充分利用各種信息資源，注入時代活水，與數學教學內容相結合，使學生的學習內容更加豐富多彩，更具有時代氣息、更貼近生活和現代科技；同時也可使教師拓展知識視野，改變傳統的學科教學內容，使教材“活”起來。

1．2　信息技術與數學教學形式的整合。傳統的課堂教學模式主要是班級授課制，即學生在校集中授課，受教學時間和教學內容的統一限制。信息技術與數學的整合不應該僅僅停留在課堂上，而應充分利用網絡信息豐富、傳播及時、讀取方便、交互性強等特性，豐富教學形式。通過讓學生自己去查閱資料或進行社會調查，把學習數學由課內延伸到課外。這樣，不僅開闊了學生的知識視野、豐富了課余知識，并且有利于培養學生自主探求知識的意識，提高學生搜集和處理信息的能力，促進學生素質和能力的全面提高。

1．3　信息技術與數學學習方法的整合。當前，教育仍存在學生學習方式較單一、被動，缺少自主探索、合作學習，獨立獲取知識的機會等現象，不符合時代的發展和實施素質教育的要求。信息技術與數學教學的整合，使我們可以利用信息技術教育的優勢，充分調動學生認識與實踐的主觀能動性，讓學生真正成為數學學習的主人。教師不再是信息的主要提供者與學習的主導者，而是學生個別化學習探索活動的輔導者、支持者和幫助者。

2．信息技術與數學課程整合的原則

任何教學都離不開教師的教學設計，區別就在于你的教學設計是開放的還是程序化的，是如何擺正教學各要素之間的關系的。信息技術與數學教學整合教學設計要把握好以下幾個原則：

2．1　方向性原則：信息技術的選擇與運用，其目的是為了完成教學目標服務。不能為形式上的多樣化而失去教學的方向。信息技術與數學課程整合最終目標是為了提高學生數學素養和信息素養。

2．2　主體性原則：這是信息技術與數學課程整合的基本原則，也是現代教育思想下師生關系的重要轉變，在教學中真正做到學生根據自己的需要，自己選擇認知工具，自己選擇學習內容、學習方法、學習伙伴。這樣，才能在學習中體驗、感悟、發展，而這種活動是出于學生自身的需要，是積極的主動的，而不是被動的無耐的。

2．3　活動性原則：從數學教學改革的趨勢來看，傳統的課堂教學正向著數學活動課的形式轉變。數學教學應該讓學生做數學，這是新的課程標準中的重要理念。教學中學生更喜歡聽故事、做游戲、做實驗、搞課題研究以及上網查資料、上機操練等形式。教學只有從學生的學習特點、學習規律出發，采取多種形式、方法，展開豐富的教學活動，讓學生在活動中學習，才能取得較好的教學效果。

2．4　開放性原則：這是現代數學課堂教學的一個顯著特點。是信息技術與數學教學整合應該很好遵循的一個原則。開放有教學思想的開放，教學過程的開放，也包括教學內容的開放。這種開放是相對于傳統、封閉而言的開放，不是無限制的開放。這種開放可以表現為教師不一定是知識的唯一擁有者，不一定是權威，教師不是課堂的主宰，教師與學生可以是合作伙伴式的關系。教學內容來源不局限于教材，更不局限于教師，渠道可以更多，范圍可以更廣。題目本身將趨向于開放題，條件不確定、方法多樣化、答案不唯一。這樣可以充分調動學生的積極因素，實現學生自身知識的更新與能力的形成。

2．5　大信息量的原則：“大信息量”是信息技術與數學課程整合的物質基礎。學生只有在力所能及的情況下，處理大量的復雜的信息時，才能真正培養能力。只有大信息的情況下，才方便于使所有學生有所選擇，才能實現不同的學生學不同的數學，有不同的提高，有不同的成功體驗。

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一、利用多媒體課件，有利于突破教學難點，發展學生的思維

幾何是一門邏輯性極強的學科，教材的敘述一般比較抽象，這就給學生的學習帶來了一定的困難。多媒體課件運用于課堂教學中，以圖文聲像相結合的形式，幫助學生尋找隱蔽條件，分析題目中的已知數據，或者將復雜問題進行轉化，讓學生在認真觀察的基礎上，運用所學的知識去探求，解答新知。這樣，利用多媒體課件豐富的表現力，在學生對事物從表面到本質的理解過程中建立一個緩沖區，有利于放緩坡度，突破難點，從而發展學生的思維。

1.變換展示，變抽象為具體，減少了學生觀察的困難

例如，《圓的周長》這節課的教學難點，是理解并掌握直徑和周長的關系，傳統的教學手段無法完美地演示比較過程，而多媒體課件卻能通過“變靜為動，化曲為直”解決這一問題。首先，利用課件模擬圓周被拉直的變化過程；其次，再用直徑去量拉直的圓周，學生便可以清楚地觀察到圓的周長與直徑的關系，再通過兩個大小不等的圓及學生任意確定的圓進行反復演示驗證，學生很快從中發現了“圓的周長總是直徑的三倍多一些”。

2.運用割補方法，突破思維障礙，減少了學生想象的困難

有些幾何圖形的組合、變形，學生理解起來有困難，這時往往使用切割移位的教學方法，將事物間內在聯系具體展示給他們。例如，在教學“圓柱的體積和表面積”的練習課時，利用多媒體課件，先讓學生從直觀形象的動畫理解和復習圓柱表面積和體積的推導過程，再出示這樣一道題：

把長和寬都是4分米，高是6分米的長方體木塊，加工成一個最大的圓柱，削去的體積是多少立方分米？

之后，顯示長方體的圖像，在長方體里畫一個最大的圓柱體，再畫圓柱的底面直徑，然后把直徑平行移動到長方體的底面與底面的長并列，學生發現圓柱體的底面直徑等于長方體底面的長和寬，圓柱體的高等于長方體的高，要求削去的體積，應該用長方體的體積減去圓柱體的體積。用這樣的方法，使學生直觀感知動態的割補，形式新穎，減緩了學生想象的困難，突破了教學難點，理解掌握了新知，同時也發展了學生的思維。

二、利用多媒體課件，有利于建立清晰的表象，培養學生的理解記憶能力

知識的信息是通過人的多種感官來接受，產生了輕松快樂的學習環境，有助于學生建立清晰的表象，有助于知識系統化，培養理解記憶能力。

例如，教學《長方體的認識》，運用多媒體課件教學長方體的面、棱的特征。先教學面的特征，第一步，讓學生數一數手中的模型有幾個面，并按順序去數，說說這樣數的理由、好處，再讓學生看看課件用三種顏色分別顯示三組相對的面，然后伴隨音樂，分別動態平移比較三組相對的面是相等的特征；教學棱的特征時按同樣的方式動態顯示。課后抽查學生新知的掌握情況，沒有一個說錯，每個學生都能用手勢畫出一個長方體，甚至有些同學還能說出三組相同的面、棱各是用什么顏色表示的。這樣，學生在參與教學的過程中，對概念有了深刻的理解，在頭腦中建立了立體幾何的清晰表象，幫助了記憶，同時也培養了學生的空間想象能力。

三、利用多媒體課件，幫助學生形成運動變化的觀點

利用多媒體課件輔助教學，可根據教材內容，運用計算機把靜、動畫面結合起來，用平移、旋轉、翻折等方法組成新的圖像，從而揭示事物運動變化的規律，使學生能從全局的角度把握演變中的事物，培養思維的靈活性和全面性。

例如，《三角形的面積》一課，利用多媒體課件，首先出示兩個全等的三角形，經過平移使兩個圖形完全重疊，然后沿三角形一邊向下平移，再沿頂點旋轉，使兩個三角形拼成一個平行四邊形。通過以上環節，在頭腦中形成了由三角形如何拼成平行四邊形的清晰表象，從而揭示出事物運動變化的規律。由于建立了運動變化的思想，在今后幾何圖形的相互轉化中，就能舉一反三，觸類旁通了。

四、利用多媒體課件，培養學生的學習興趣

人的心理活動對某一事物有一定的指向和集中時，在大腦皮層中會產生一個興奮中心，外界對它的多種感官同時刺激，而且刺激愈強烈，學生的注意力愈集中，感知愈深刻，愈有利于學生認識客觀世界。因此，利用多媒體課件聲像系統多彩的畫面和美妙的聲音，可以吸引學生的有意注意，激發學生的學習興趣，變“要我學”為“我要學”。

如教學《長方形周長的計算》一課時，從學生感興趣的競賽跑步引入新課。畫面出示兩個周長相等而長寬不等的果園和花園，花園中的鮮花、小草，果園中的果樹，用色彩鮮艷的圖案展示出來，并讓兩位小朋友分別圍著果園和花園跑起來。這種方式深深地吸引了學生的注意力，激發了他們學習長方形周長的興趣。接下來，讓學生動手操作，量一量長方形的長和寬，算一算周長是多少，說說計算方法。最后，利用多媒體計算機，把學生的思維過程配上輕音樂演示出來，在本課的重點之處再一次吸引學生的注意力，把學生的認知過程通過“量、議、算、說、看”有機地結合起來。

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關鍵詞：有機合成；設計技巧；合成技巧

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）33-0092-02

有機合成的發展是與人們對自然界的認識范圍和深度，科學技術發展水平和一定的社會生產力緊密聯系在一起的。有機合成的雛形是古代化學家用簡單的元素和無機物為原料，制造為人們生活所用的簡單有機物。他們也只能靠所得的點滴有機化學知識，類比無機合成類型來完成有機合成過程。20世紀以來，隨著天然有機物化學知識的迅速增長，元素有機物的發現和制備成功，現代分析測試技術的日新月異，石油化學工業的迅速崛起，都促進了有機合成的發展。隨著有機合成的原料來源的多樣化，有機合成范圍的不斷擴大，人們不再只希望合成出天然的有機物小分子，結構特別、功能奇異的輪烯、球芳烴、高分子材料和生物大分子等都成為現代有機合成的發展方向。同時其他學科的發展和滲透也使得有機合成的方法、途徑和實驗技術有了較大的發展。這些都形成了近代有機合成的特點。幾十年來，人們把千百萬次成功的有機合成經驗總結成有機合成方法和規則，反映了有機合成方法的技巧。有機合成路線設計是現代有機合成策略和戰術的主要方面之一。

有機合成設計是有機合成化學家對預先要合成的目標化合物進行化學結構、官能團和化學性質分析、篩選出適應的合成原料和有機合成的反應和方法，從而擬定有機合成方案。

無論是人的實踐活動，還是思維活動，都是不斷從繁到簡、從粗到細，日益完善的過程。有機合成設計技巧是設計者有機合成設計技能的升華。每一個理想的、成功的有機合成設計都是設計者銳利的眼光、深邃的洞察力、寬廣的知識、靈敏的直覺、豐富的經驗和獨到的構思的綜合體現。它不僅為有機合成實踐活動的成功給出了宏偉藍圖，也給人以美的啟迪。一個精巧的有機合成設計無不使欣賞者感到“洞天異開”、“柳暗花明”之驚奇。

現在我們舉一個合成設計的例子來說明有機合成設計技巧在合成實驗中的重要作用。托品是一大類雜環化合物，其化學結構為圖1。

1902年Willstatter用20余步合成反應實現了他的全合成圖2。

此后不久，1917年Robinson創造性地利用經典的Mannich反應，以簡潔的合成方法制備出了托品生物堿。

雖然兩位化學家在各自發表的論文中，未說明他們合成設計的藝術思想，但我們沿著兩條合成路線可窺視Willstatter和Robinson合成設計的巧與拙、繁與簡、妙與不妙的藝術技巧。從Willstatter的合成路線來說，他認為托品結構是由一個七員碳環和氮橋鍵組成的雜環化合物。因此Willstatter認為適宜的合成起始原料應是七員碳環化合物和二甲胺。他利用經典的加成反應、取代反應、清除反應等20余步合成步驟建立了托品結構。在Willstatter時代里，他的托品合成法可算是有機合成史上一個輝煌成就，因為他在前無古人的情況下完成了托品天然生物堿的全合成工作。Robinson則以他的慧眼金睛認為托品結構是一個具有平面對稱性的分子，這個平面經過氮原子和羥基可將托品骨架分割成對稱的兩部分。

每部分均由四個亞甲基、兩個甲川基、半個甲基、半個氮原子和半個羥基組成。Robinson又認為托品骨架的半邊可由Mannich反應建立起來。經典的Mannich反應是：

若使兩個Mannich反應同發生在一個胺分子和一個酮分子之內，那么剛好組成一個托品骨架，這樣一個精巧的托品合成方法雛形就形成了圖3：

但事實上，丁二酮和丙酮兩個化合物內都含有兩個活潑亞甲基和羰基，有可能丁二醛的羰基和丙酮的活潑亞甲基與叔胺發生意定的Mannich反應，也有可能丁二醛的活潑亞甲基和丙酮的羰基與胺發生非意定的Mannich反應。為了避免后一個反應的發生，Robinson又巧妙地對丙酮分子進行了化學修飾，在丙酮的1，3位的甲基上又各連接一個羰基，使丙酮改換為戊酮二羧酸，如此一改，具有兩個方面的意義：首先由于兩個羧基的誘導效應，使得戊酮二羧酸2，4位的亞甲基具有更強的化學活潑性，另一方面兩個羧基都是親水性的，增大了水溶液中丙酮的溶解度，更適合于丁二醛和甲胺與戊二酮酸在水溶液中的均相Mannich反應。所以一個精簡而完美的托品合成方法就形成了。

很顯然，Robinson對托品骨架神刀鬼斧地切斷和分折，對合成原料的巧妙修飾，對合成反應步驟獨具匠心的精心設計，使得他的合成工作如此絕妙完美，著實另人回味無窮。

在實際的有機合成設計過程中，合成設計技巧大致可分為三種類型。

首先是合成目標化合物的剖析技巧。在現代有機合成中，逆合成分析法是在有機合成設計中較為普遍使用的方法。對合成目標化合物分子結構的碳胳的切斷分析，目標化合物分子所帶官能團恰如其分地運用，都有利于從分析中找出最佳的合成原料和建立碳胳的途徑方法。

其次是設計者對選中的合成素材的提煉技巧。有機化合物是極其豐富的，有機合成反應種類也是繁多的。一個成功的合成設計者還必須在對合成目標化合物分析的基礎上，對選出的合成原料和有機合成方法進行琢磨、推敲、提煉和構思，使得設計的合成設計方案布局嚴謹，巧妙精確，既符合有機合成客觀規律的真實性，又使得合成設計方案更巧、更新。

最后是合成原料、合成反應和實驗技術的運用技巧。一般來說一個目標化合物的全合成過程往往要經過多步反應，運用許多試劑才能完成。在合成方案設計過程中，合成原料和合成反應及實驗技術的巧妙安排運用，可以充分發揮其功效。因為有機合成反應就是合成原料和試劑進行化學轉化的過程。在多步的反應過程中，前后幾個反應過程是否有相抵之處，合成原料分子中所帶基團和官能團是否能在合成反應中運用得恰到好處，是否最終能成為目標化合物分子的基團或官能團等，這都取決于合成設計中的適當布局。另外諸如合成設計中合成路線的收斂性可以大大縮短反應進程。試劑或原料的致活與鈍化，可改變其化學反應性；官能團的保護與去保護，可免除在合成反應中某些化合物所帶官能團遭受破壞；原料或試劑及有機合成反應的差異性運用，可使合成反應的某個既定產物獲得更高的收率，還有其他實驗條件，包括溫度、溶劑、催化劑和壓力等獨具匠心地運用，在有機合成設計中都是至關重要的。

參考文獻：

[1]葉飛，黃長干.有機合成化學[M].北京：化學工業出版社，2010：55.

[2]郭書好.有機化學[M].北京：清華大學出版社，2007：136.