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淺析運用形象比喻提高有機(jī)化學(xué)課堂教學(xué)效果論文
論文關(guān)鍵詞:有機(jī)化學(xué) 比喻 課堂教學(xué) 效果
論文摘要:在有機(jī)化學(xué)課堂教學(xué)實踐中,運用形象生動的比喻進(jìn)行講解,將較為抽象的有機(jī)化學(xué)理論通俗化、形象具體化。以深入淺出的形式幫助學(xué)生理解有機(jī)化學(xué)的內(nèi)客,引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趁,提高課堂教學(xué)質(zhì)量,達(dá)到事半功倍的效果。
有機(jī)化學(xué)是進(jìn)入大學(xué)后,化學(xué)、化工、材料、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)等相關(guān)專業(yè)的主干基礎(chǔ)課,是后續(xù)專業(yè)課程的奠基石。該課程具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性、理論性和應(yīng)用性,與許多專業(yè)課程(如藥物化學(xué)和藥物分析等)關(guān)系密切而又相對成獨立體系。其教學(xué)質(zhì)量直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí),甚至影響系統(tǒng)專業(yè)知識構(gòu)架和培養(yǎng)人才質(zhì)量。有機(jī)化學(xué)其內(nèi)容相對龐雜,理論抽象,如果按部就班講述教材,同學(xué)們會覺得枯燥無味。教師應(yīng)注意適當(dāng)活躍有機(jī)化學(xué)課堂教學(xué),使教學(xué)變得生動、多樣、直觀,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。筆者在有機(jī)化學(xué)課堂教學(xué)中有意識的使用一些形象生動的比喻,使抽象的理論內(nèi)容形象具體化,降低了學(xué)生的理解難度,提高學(xué)生對于有機(jī)化學(xué)的興趣,收到了較好的效果陰。下面筆者簡羊介紹在課堂教學(xué)中的一些以比喻方法使學(xué)生深人理解有機(jī)化學(xué)知識的實例。
1以形象比喻講解氯和澳與烷烴取代的選擇性
有機(jī)化學(xué)的教學(xué)通常是從烷烴開始講解。烷烴與鹵素發(fā)生自由基取代生成鹵代烴的反應(yīng)是十分重要的反應(yīng)。與烷烴進(jìn)行取代反應(yīng)的鹵素通常是氯和澳,從反應(yīng)活性來說,氯更容易與烷烴發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)總產(chǎn)率高可是主要產(chǎn)物比例比澳低;而從選擇性來說,澳的選擇性更高,產(chǎn)物中主要產(chǎn)物所占比例更高,副反應(yīng)少;钚愿叩穆却饕a(chǎn)物比例反而比活性低的澳代少,這個問題有些同學(xué)一時難以理解。
為了使學(xué)生更好的理解這個問題,課堂教學(xué)中筆者利用CAI課件設(shè)計了動畫,將其比喻成果農(nóng)摘樹上的果實的過程。把一個含有3個伯氫和2個仲氫的某烷烴分子畫為一棵果樹,氫原子畫為樹上的果實,不易反應(yīng)的伯氫處在較高位置,容易反應(yīng)的仲氫處在較低位置,向?qū)W生講明我們需要以取代仲氫的鹵代烴為主要產(chǎn)物。而進(jìn)行反應(yīng)的鹵素自由基則畫成果農(nóng),氯自由基活性高,則身高較高,澳自由基活性低,身高較矮,氯或澳取代氫的過程轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋果農(nóng)摘果實的動作過程。接下來播放動畫,當(dāng)高個果農(nóng)(氯自由基)經(jīng)過樹下時,他的高度可以將5個果實(伯氫和仲氫)都摘下來;而矮個果農(nóng)(澳自由基)經(jīng)過樹下時,高度不夠,只能摘到較低位置的兩個果實(仲氫)。通過動畫過程使學(xué)生看到,氯的活性高,5個氫原子都可以反應(yīng),但取代伸氫的主要產(chǎn)物只占到所有產(chǎn)物的40%;而澳代雖然活性低,只反應(yīng)了2個氫原子,但取代的都是仲氫,主要產(chǎn)物比例為100%。這樣一個形象比喻使該過程一目了然,學(xué)生在課堂教學(xué)中十分清楚的理解了反應(yīng)性和選擇性為何會不一致的問題。在理解了該問題的基礎(chǔ)上,接下來再結(jié)合實際,從原料的反應(yīng)活性、選擇性和原料成本等因素綜合考慮,介紹工業(yè)合成上如何更好的選擇反應(yīng)物的內(nèi)容,使學(xué)生對于有機(jī)反應(yīng)在實際中的使用同樣有了更加深人的理解。
2以形象比喻講解手性分子的R,S構(gòu)型判斷
手性分子在制藥工業(yè)、催化工業(yè)上具有十分重要的應(yīng)用,手性分子的R,S構(gòu)型判斷同樣是有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)中的重點內(nèi)容。正確判斷分子的R,S構(gòu)型需要掌握兩方面的知識,一是正確判斷不同原子或取代基的優(yōu)先順序,這是判斷R,S構(gòu)型的基礎(chǔ);二是將手性分子擺在正確的觀察位置上,再按照判定規(guī)則進(jìn)行判斷其構(gòu)型。一般判斷R,S構(gòu)型按照如下步驟進(jìn)行:首先排出手性碳原子上所連四個基團(tuán)或原子的優(yōu)先順序,選出優(yōu)先次序最低的基團(tuán)/原子;沿著手性碳與該基團(tuán)/原子所形成的共價鍵方向看去,使得該基團(tuán)/原子被擋在手性碳原子后面,該擺放方式即為判斷構(gòu)型時正確的觀察位置;最后按照優(yōu)先次序由高到低觀察其他三個基團(tuán)/原子的排列方向,順時針則構(gòu)型為R,逆時針則構(gòu)型為S。
在實際授課時,為了學(xué)生能將上述判斷方法形象的加以記憶,筆者將判斷手性分子構(gòu)型的規(guī)則以司機(jī)開車這件事進(jìn)行形象比喻。將手性分子比喻成中心向下凹陷的方向盤,那么手性碳和它所連的四個基團(tuán)都處在方向盤及其轉(zhuǎn)動軸上。手性碳原子處在方向盤與轉(zhuǎn)動軸所連接處,也就是方向盤的凹陷中心,次序最低的基團(tuán)/原子所處位置是轉(zhuǎn)動軸的最下端,而另外三個基團(tuán)/原子則均勻分布在方向盤上。這樣做比喻后,作為觀察者的學(xué)生就成了司機(jī),司機(jī)坐在駕駛位上,俯視方向盤的方向恰好就是判斷構(gòu)型時正確的觀察方向。這樣一來,由高到低方向盤順時針轉(zhuǎn)就是R構(gòu)型,逆時針轉(zhuǎn)就是S構(gòu)型。這樣一個容易理解且形象的比喻很好的引起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使判斷構(gòu)型的過程變得簡單明了。
筆者在課堂做比喻講解判斷構(gòu)型時,一些思維敏捷的學(xué)生即意會到筆者比喻的含義,而先于筆者說出該比喻是如何進(jìn)行判斷的。而大多數(shù)學(xué)生也在筆者做比喻后后很快理解和掌握了如何判斷構(gòu)型的規(guī)則。
3以形象比喻講解小環(huán)烷烴易開環(huán)加成的性質(zhì)
小環(huán)烷烴,尤其是三元環(huán)和四元環(huán)烷烴,具有類似于烯烴的性質(zhì),容易發(fā)生開瑋的加成反應(yīng)。這主要是由于三、四元環(huán)由于形狀的原因,碳碳鍵鍵角與正常鍵角相差較大,使得環(huán)內(nèi)部潛在有較大的角張力,因此容易開環(huán)。筆者在介紹三、四元環(huán)的開環(huán)的性質(zhì)時,將其形象比作是用剛性很大的彈簧彎折而形成的環(huán),彎折的邊數(shù)越少,其內(nèi)角角度越小,則彈簧內(nèi)部產(chǎn)生的彈力越大,越容易彈開,三元環(huán)像繃的最緊的彈簧,也最容易彈開,發(fā)生開環(huán)反應(yīng)的條件也越容易,而四元環(huán)相對的內(nèi)部張力比三元環(huán)要小,開環(huán)趨勢沒有三元環(huán)那么大,所以開環(huán)條件相應(yīng)要比三元環(huán)高一些。而到了五元環(huán)、六元環(huán),其碳碳鍵角已經(jīng)接近或等于正常鍵角,隨著環(huán)的邊數(shù)逐漸增多,彈簧張力逐漸變小了,因此五、六元環(huán)以及更大的環(huán)烷烴不容易發(fā)生開環(huán)反應(yīng)。學(xué)生通過將小環(huán)烷烴想象成彈簧,很好的了解了其容易開環(huán)的性質(zhì)。
此外,在教學(xué)時還有其他一些用比喻加深理解的例子,如在介紹SN1和SN2取代時,筆者將其與公車上讓座進(jìn)行聯(lián)系,介紹SN2反應(yīng)的中心碳原子構(gòu)型翻轉(zhuǎn)時,將其比喻成下雨時雨傘被風(fēng)吹翻過去的現(xiàn)象等等,不一而足。這些比喻都有效的提高了學(xué)生理解知識的效果。
4結(jié)語
在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中,適當(dāng)并恰當(dāng)?shù)倪\用比喻,可以把抽象的有機(jī)化學(xué)理論形象化,讓學(xué)生感到學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)理論的趣味性。合理運用形象比喻的方法進(jìn)行教學(xué),能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深學(xué)生對于理論知識的理解和掌握程度,提升課堂教學(xué)效率,起到事半功倍的效果。
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