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運(yùn)用形象比喻提高有機(jī)化學(xué)課堂教學(xué)
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(shí)踐中，運(yùn)用形象生動(dòng)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(duì)成獨(dú)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(shí)構(gòu)架和培養(yǎng)人才質(zhì)量。有機(jī)化學(xué)其內(nèi)容相對(duì)龐雜，理論抽象，如果按部就班講述教材，同學(xué)們會(huì)覺(jué)得枯燥無(wú)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(dòng)、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(shí)的使用一些形象生動(dòng)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(duì)于有機(jī)化學(xué)的興趣，收到了較好的效果陰。下面筆者簡(jiǎn)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(shí)的實(shí)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(kāi)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(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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。活性高的氯代主要產(chǎn)物比例反而比活性低的澳代少，這個(gè)問(wèn)題有些同學(xué)一時(shí)難以理解。
為了使學(xué)生更好的理解這個(gè)問(wèn)題，課堂教學(xué)中筆者利用CAI課件設(shè)計(jì)了動(dòng)畫(huà)，將其比喻成果農(nóng)摘樹(shù)上的果實(shí)的過(guò)程。把一個(gè)含有3個(gè)伯氫和2個(gè)仲氫的某烷烴分子畫(huà)為一棵果樹(shù)，氫原子畫(huà)為樹(shù)上的果實(shí)，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(huà)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(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�(gè)果農(nóng)摘果實(shí)的動(dòng)作過(guò)程。接下來(lái)播放動(dòng)畫(huà)，當(dāng)高個(gè)果農(nóng)(氯自由基)經(jīng)過(guò)樹(shù)下時(shí)，他的高度可以將5個(gè)果實(shí)(伯氫和仲氫)都摘下來(lái);而矮個(gè)果農(nóng)(澳自由基)經(jīng)過(guò)樹(shù)下時(shí)，高度不夠，只能摘到較低位置的兩個(gè)果實(shí)(仲氫)。通過(guò)動(dòng)畫(huà)過(guò)程使學(xué)生看到，氯的活性高，5個(gè)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(gè)氫原子，但取代的都是仲氫，主要產(chǎn)物比例為100%。這樣一個(gè)形象比喻使該過(guò)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(huì)不一致的問(wèn)題。在理解了該問(wèn)題的基礎(chǔ)上，接下來(lái)再結(jié)合實(shí)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(duì)于有機(jī)反應(yīng)在實(shí)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(diǎn)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(shí)，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(gè)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(jià)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(shí)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(gè)基團(tuán)/原子的排列方向，順時(shí)針則構(gòu)型為R，逆時(shí)針則構(gòu)型為S。
在實(shí)際授課時(shí)，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(kāi)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(pán)，那么手性碳和它所連的四個(gè)基團(tuán)都處在方向盤(pán)及其轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。手性碳原子處在方向盤(pán)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸所連接處，也就是方向盤(pán)的凹陷中心，次序最低的基團(tuán)/原子所處位置是轉(zhuǎn)動(dòng)軸的最下端，而另外三個(gè)基團(tuán)/原子則均勻分布在方向盤(pán)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(pán)的方向恰好就是判斷構(gòu)型時(shí)正確的觀察方向。這樣一來(lái)，由高到低方向盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)就是R構(gòu)型，逆時(shí)針轉(zhuǎn)就是S構(gòu)型。這樣一個(gè)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(guò)程變得簡(jiǎn)單明了。
筆者在課堂做比喻講解判斷構(gòu)型時(shí)，一些思維敏捷的學(xué)生即意會(huì)到筆者比喻的含義，而先于筆者說(shuō)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(kāi)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(kāi)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(kāi)環(huán)。筆者在介紹三、四元環(huán)的開(kāi)環(huán)的性質(zhì)時(shí)，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(kāi)，三元環(huán)像繃的最緊的彈簧，也最容易彈開(kāi)，發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)的條件也越容易，而四元環(huán)相對(duì)的內(nèi)部張力比三元環(huán)要小，開(kāi)環(huán)趨勢(shì)沒(méi)有三元環(huán)那么大，所以開(kāi)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(kāi)環(huán)反應(yīng)。學(xué)生通過(guò)將小環(huán)烷烴想象成彈簧，很好的了解了其容易開(kāi)環(huán)的性質(zhì)。
此外，在教學(xué)時(shí)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(shí)，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(shí)，將其比喻成下雨時(shí)雨傘被風(fēng)吹翻過(guò)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(shí)的效果。
4結(jié)語(yǔ)
在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中，適當(dāng)并恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)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(yùn)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(duì)于理論知識(shí)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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