時(shí)間:2024-01-16 10:20:56
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【關(guān)鍵詞】比較教學(xué)法 概念 有機(jī)化學(xué) 研究性學(xué)習(xí) 教學(xué)設(shè)計(jì)
【中圖分類號(hào)】G712 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810(2013)11-0173-02
一 前言
何為有機(jī)化學(xué)的比較法教學(xué)?簡(jiǎn)言之,就是將兩種或兩種以上的化合物結(jié)合在一起進(jìn)行教學(xué),找出其分子結(jié)構(gòu)中的相同點(diǎn)和不同點(diǎn),通過比較、鑒別,使學(xué)生掌握知識(shí)的一種教學(xué)方法。比較思維是一種創(chuàng)造性思維活動(dòng)中常見且行之有效的思維方法。采用比較法進(jìn)行教學(xué),其目的就是注重培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的比較思維能力,讓學(xué)生學(xué)會(huì)將所接觸到的看似孤立的知識(shí)協(xié)調(diào)起來,并進(jìn)一步加工處理,從而構(gòu)建邏輯化、系統(tǒng)化的知識(shí)結(jié)構(gòu)。有機(jī)化學(xué)主要研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成及相互聯(lián)系的變化規(guī)律等。而有機(jī)物的種類多,性質(zhì)復(fù)雜,結(jié)構(gòu)上的微小差別,在性質(zhì)上的表現(xiàn)會(huì)大相徑庭,有機(jī)化學(xué)最重要的規(guī)律是“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”。
對(duì)于藥學(xué)系列專業(yè)的學(xué)生來說,有機(jī)化學(xué)對(duì)于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、對(duì)于專業(yè)能力的培養(yǎng)有著非常重要的地位。因其是專業(yè)課藥物化學(xué)、藥劑學(xué)、藥物商品學(xué)等后續(xù)課程的基礎(chǔ),專業(yè)的綜合知識(shí)與素質(zhì)又要求學(xué)生具備根據(jù)藥物的分子式分析處方是否存在不合理的用藥配伍。所以,對(duì)于“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的有機(jī)化學(xué)核心思想必須內(nèi)化在他們的知識(shí)系統(tǒng)中。
二 在基本概念上的教學(xué)
所謂概念,就是反映客觀事物的本質(zhì)屬性的思維形式,把同類事物的本質(zhì)共性集中起來,加以概括形成的。在教學(xué)過程中,靈活運(yùn)用比較思維法,誘導(dǎo)學(xué)生辨析貌似不同實(shí)有聯(lián)系的問題,可促使學(xué)生準(zhǔn)確地掌握概念的本質(zhì),且印象深刻,事半功倍,不容易遺忘。
三 對(duì)官能團(tuán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析
所謂官能團(tuán)是指能決定一類有機(jī)化合物的化學(xué)特性的原子或原子團(tuán)。有機(jī)化學(xué)理論認(rèn)為,有什么樣的官能團(tuán)就有什么樣的性質(zhì)。那么,在學(xué)習(xí)藥物化學(xué)的過程中,我們只要分析化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),就可以知道它們的性質(zhì),以及避開那些不合理的藥物配伍了。也就是說,如果能夠理解“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一有機(jī)化學(xué)的核心思想,那么在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)中,知識(shí)的遷移會(huì)變得較為容易。
我們?nèi)砸蕴继紗捂I、雙鍵、三鍵為例,通過它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上的比較來分析理解官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)如何影響化合物的性質(zhì)。
六 利用比較法指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)
比較教學(xué)法的目的在于從引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題入手,著重培養(yǎng)他們的思維能力;研究性學(xué)習(xí)的目的也主要是培養(yǎng)人的思維與邏輯能力,兩者有著共性;對(duì)于藥學(xué)系列專業(yè),后續(xù)課程藥物化學(xué)、分析化學(xué)等,在一定程度上可以看做是有機(jī)化學(xué)的延伸。所以,我們可以通過課堂練習(xí)與課后習(xí)題,對(duì)不同類別的藥物,在有機(jī)化學(xué)的教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行研究,既可加深對(duì)有機(jī)化學(xué)知識(shí)的理解,也可培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的職業(yè)能力。
七 結(jié)束語
在教學(xué)過程中,應(yīng)根據(jù)教材的內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的認(rèn)知水平與特點(diǎn),靈活運(yùn)用對(duì)比教學(xué)法,循序漸進(jìn),以便使學(xué)生能夠更好地認(rèn)識(shí)事物的現(xiàn)象和本質(zhì),達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)目的。以下是進(jìn)行比較教學(xué)時(shí)應(yīng)該注意的幾個(gè)方面:
第一,比較的目的要非常明確,每組比較的對(duì)象及內(nèi)容不宜太多,否則學(xué)生很容易對(duì)所講述的各對(duì)象和內(nèi)容產(chǎn)生混淆,從而造成識(shí)記障礙。
第二,要考慮教學(xué)內(nèi)容之間有無可比性,勿生搬硬套。一般而言,在同類物之間進(jìn)行比較,簡(jiǎn)單明了,也容易達(dá)到預(yù)期效果,但是進(jìn)行遷移比較時(shí),因?yàn)槭沁M(jìn)行不同類之間的比較,抽象性較強(qiáng),所以在教學(xué)過程中,如果不將它們之間的某一相同的屬性或特征清楚地提取出來,并加以強(qiáng)調(diào),則會(huì)讓學(xué)生感到不知所云,甚至?xí)斐伤季S混亂。
第三,在詳細(xì)分析比較之后,應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行必要且有效的歸納總結(jié),使其概括思維能力和抽象思維能力得到充分發(fā)展,否則就不可能達(dá)到理想的教學(xué)效果,甚至?xí)黾訉W(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。
第四,運(yùn)用比較教學(xué)法要講究科學(xué)性,不應(yīng)追求形式。在運(yùn)用比較法進(jìn)行教學(xué)時(shí),應(yīng)認(rèn)真且合理地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),這樣才會(huì)真正有助于學(xué)生認(rèn)知、識(shí)記及思維能力的培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:生活化;實(shí)驗(yàn)教學(xué);有機(jī)化學(xué);運(yùn)用
職業(yè)學(xué)院的學(xué)生大多與高中生年齡相仿,但由于專業(yè)和學(xué)制的限制,職校學(xué)生只在第一年學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的化學(xué)知識(shí)?;瘜W(xué)作為一門基礎(chǔ)的專業(yè)課程,課程較少,學(xué)習(xí)并不深入。另一方面,很大一部分職校學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)很差,在初三時(shí)接受的應(yīng)試教育未能培養(yǎng)出他們對(duì)于化學(xué)的興趣與熱愛,甚至有少數(shù)同學(xué)對(duì)于化學(xué)的學(xué)習(xí)出現(xiàn)排斥心理,不愿意主動(dòng)學(xué)習(xí)化學(xué)。特別是針對(duì)有機(jī)化學(xué)這門課程,官能團(tuán)多種多樣、碳鏈結(jié)構(gòu)太長(zhǎng)、命名過于復(fù)雜、化學(xué)方程式記憶難度高、在沒有找到規(guī)律的情況下,學(xué)生學(xué)好這門課程的難度很大。假如按照一貫的教學(xué)方法開展教學(xué),只能讓學(xué)生感受到實(shí)驗(yàn)的熱鬧,并不能傳授給學(xué)生相關(guān)知識(shí)。
1“生活化”教學(xué)模式的提出
1.1化學(xué)與生活密切相關(guān)
一切生命都是由有機(jī)物構(gòu)成的,我們的生存處處離不開有機(jī)物,我們生活的環(huán)境和依賴的能源物質(zhì)也都是由有機(jī)物質(zhì)構(gòu)成,這是無可置疑的事實(shí)。教師用從學(xué)生的生活入手,從衣食住行方面教育學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的重要性,幫助學(xué)生了解有機(jī)化學(xué)對(duì)于人類生存的重要意義,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,促進(jìn)學(xué)生化學(xué)專業(yè)素質(zhì)的快速提升。
1.2知識(shí)必須生活化
化學(xué)與生活息息相關(guān)是有機(jī)化學(xué)學(xué)科的重要特點(diǎn)之一?;瘜W(xué)知識(shí)來源于日常生活,又應(yīng)用于解決日常生活的種種問題,教師在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)通過生活問題講解化學(xué)知識(shí),在還原生活的同時(shí)完成化學(xué)教學(xué)。以發(fā)展的目光看來,化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不再只是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的直接手段,實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)具備了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力等多種教學(xué)功能?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛭龑W(xué)生興趣,讓學(xué)生慢慢愛上有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生在生活中應(yīng)用化學(xué)知識(shí)的意識(shí),幫助學(xué)生意識(shí)到有機(jī)化學(xué)的價(jià)值,強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),為日后投身社會(huì)建設(shè)打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)。
1.3教師專業(yè)成長(zhǎng)需要生活化
為了讓學(xué)生充分理解有機(jī)化學(xué)與日常生活的密切關(guān)聯(lián),化學(xué)老師自身需要具備強(qiáng)烈的生活實(shí)驗(yàn)教學(xué)意識(shí),使用科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行嫻熟規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作展示,并且長(zhǎng)期堅(jiān)持親身參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)科研教學(xué)之中,如此才能提升自身實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力,教師和學(xué)生之間形成教學(xué)相長(zhǎng)的氛圍有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。
2“生活化”教學(xué)模式的運(yùn)用
2.1好習(xí)慣成就未來
有機(jī)化學(xué)藥品大多易燃易爆,具有腐蝕性、毒性、揮發(fā)性等特點(diǎn),如果實(shí)驗(yàn)藥品管理、使用不當(dāng),不僅會(huì)造成環(huán)境污染、藥品浪費(fèi),還極有可能引發(fā)安全事故。鑒于中職學(xué)生在初中階段沒有經(jīng)過專業(yè)的試驗(yàn)訓(xùn)練,安全意識(shí)、操作能力、實(shí)驗(yàn)習(xí)慣等都較為薄弱,針對(duì)這一現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)藥品的管理,加大實(shí)驗(yàn)過程中的監(jiān)督力度。首先,應(yīng)給學(xué)生灌輸勤儉節(jié)約的意識(shí),其次,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的過程中,應(yīng)當(dāng)監(jiān)督學(xué)生的藥品使用劑量,另外,針對(duì)可以重復(fù)使用或循環(huán)利用的實(shí)驗(yàn)用品,教師應(yīng)當(dāng)組織同學(xué)進(jìn)行收集。在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的同時(shí),培養(yǎng)學(xué)生勤儉節(jié)約、愛護(hù)環(huán)境的意識(shí),幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。
2.2配合教材內(nèi)容開發(fā)生活化實(shí)驗(yàn)
有機(jī)化學(xué)教程的前半部分主要是講解了各種官能團(tuán)有機(jī)物的性質(zhì)結(jié)構(gòu),相關(guān)實(shí)驗(yàn)也都是有機(jī)物性質(zhì)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),這些實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單,用時(shí)較短,同時(shí)不能讓學(xué)生感受到有機(jī)化學(xué)的實(shí)用性,長(zhǎng)此以往,學(xué)生對(duì)于有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣就會(huì)大打折扣。針對(duì)這一情況,可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的具體條件,設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單有趣的生活實(shí)驗(yàn)當(dāng)作課堂實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充學(xué)習(xí),能夠取得良好的效果。
2.3關(guān)注學(xué)生的生活
中職學(xué)校的學(xué)生正處于青春期,這個(gè)時(shí)期的孩子都非常在乎自己的形象。為了使學(xué)生們喜歡上有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí),應(yīng)當(dāng)針對(duì)學(xué)生們的需求開展教學(xué),解決他們身邊的實(shí)際問題,使學(xué)生們領(lǐng)悟到化學(xué)就在身邊,是一門大有用處的學(xué)科。例如,蛋白質(zhì)是人體細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ),氨基酸又是構(gòu)成蛋白質(zhì)的必需物質(zhì),有一部分氨基酸是人體不能自身合成的,必須通過外部攝取獲得,有一部分同學(xué)為了保持良好的身材,進(jìn)行節(jié)食或是不攝取肉類,假如不另外補(bǔ)充其他蛋白質(zhì),就會(huì)出現(xiàn)免疫力下降等情況,對(duì)身體健康造成威脅。
3結(jié)束語
在生活總結(jié)合化學(xué)知識(shí)解決問題,使學(xué)生主動(dòng)加入到學(xué)習(xí)中,感悟有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)的價(jià)值,并在生活中做到學(xué)以致用,在完成教學(xué)知識(shí)傳授的同時(shí)達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的目的。因此,生活化模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)十分適合于中職學(xué)生。
作者:李玲 單位:四川衛(wèi)生康復(fù)職業(yè)學(xué)院
參考文獻(xiàn)
[1]張?jiān)?化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革[J].安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2012,(4).
關(guān)鍵詞:微粒作用觀;鍵的極性;醇的化學(xué)性質(zhì)
文章編號(hào):1008-0546(2017)01-0008-03 中圖分類號(hào):G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.002
對(duì)于《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí),學(xué)生普遍感到比較困難。難在什么地方呢?有機(jī)反應(yīng)紛繁復(fù)雜,方程式記不??;雖然知道結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),但官能團(tuán)到底如何決定有機(jī)物的性質(zhì),學(xué)生并不理解;認(rèn)識(shí)到某種官能團(tuán)可能具備這樣的性質(zhì),但利用已有的共價(jià)鍵的知識(shí)從結(jié)構(gòu)解釋原因還是難,預(yù)測(cè)有機(jī)物的性質(zhì)就更加盲目。筆者結(jié)合“醇的化學(xué)性質(zhì)”的教學(xué),想就微粒作用觀在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用和大家討論如下。
一、微粒作用觀的內(nèi)涵
中學(xué)化學(xué)教育的一個(gè)首要任務(wù)就是使學(xué)生能夠建立物質(zhì)的微粒性認(rèn)識(shí),能夠從微觀(分子、原子層次)的角度認(rèn)識(shí)、理解一些自然現(xiàn)象及其變化的科學(xué)本質(zhì)。物質(zhì)的微粒性認(rèn)識(shí)和微觀角度的核心是理解微粒作用觀,其基本要義是:(1)不同層次的微粒本身是有結(jié)構(gòu)的,微粒結(jié)構(gòu)就是內(nèi)部微粒間作用的結(jié)果,如甲烷分子有一個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子構(gòu)成四面體型分子,中心碳原子通過4個(gè)sp3雜化軌道分別與四個(gè)氫原子形成極性共價(jià)鍵;(2)微粒之間存在著作用,如果是分子之間的相互作用就是分子間作用力 (包括氫鍵),如果是原子之間則是共價(jià)鍵;(3)物質(zhì)變化的自然趨勢(shì)是“強(qiáng)”作用代替“弱”作用,也就是朝著能量低、穩(wěn)定性好的方向發(fā)展。
二、微粒作用觀在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的教學(xué)價(jià)值
有機(jī)物絕大多數(shù)是共價(jià)化合物,分子間的相互作用為分子間作用力(包括氫鍵)。有機(jī)分子間的作用力實(shí)質(zhì)就是微粒間的電性作用,有機(jī)物的分子一般極性較小或者沒有極性,這就意味著有機(jī)分子間的作用弱,所以有機(jī)物的熔點(diǎn)一般較低。如果有機(jī)物分子間形成氫鍵,意味著分子間的作用變強(qiáng),則沸點(diǎn)會(huì)升高,如醇的分子間可以產(chǎn)生氫鍵,使得醇的沸點(diǎn)比相對(duì)分子質(zhì)量相近的烷烴高??傊?,分子間的相互作用會(huì)影響有機(jī)物的部分物理性質(zhì),借助于微粒作用觀可以解釋有機(jī)物物理性質(zhì)的變化規(guī)律。
有機(jī)物大多數(shù)以共價(jià)鍵結(jié)合,可以認(rèn)為有機(jī)化學(xué)是研究共價(jià)鍵化合物的化學(xué)。有機(jī)反應(yīng)的過程,就是舊共價(jià)鍵斷裂、新共價(jià)鍵形成的過程。若有機(jī)物分子中某些共價(jià)鍵的鍵能較小,就是說原子間的作用較弱,那么當(dāng)它與其他試劑作用時(shí)就容易斷裂;或者說形成新的作用強(qiáng),那么它就容易形成;這些都有助于有機(jī)反應(yīng)的發(fā)生。
三、“醇的化學(xué)性質(zhì)”對(duì)促進(jìn)“微粒作用觀”觀念建構(gòu)的分析
1. “醇的化學(xué)性質(zhì)”所承載的化學(xué)觀念
和烷烴的結(jié)構(gòu)對(duì)比,在醇分子中,由于活潑非金屬元素氧的存在,使得某些化學(xué)鍵的極性發(fā)生變化。醇分子中氧氫鍵、碳氧鍵及α-C上的碳?xì)滏I、β-C上的碳?xì)滏I均為極性鍵。在有機(jī)反應(yīng)中,由于微粒之間的相互碰撞,極性鍵就容易斷開。結(jié)合醇與活潑金屬的置換反應(yīng)、與氫溴酸的取代反應(yīng)、濃硫酸存在時(shí)的消去反應(yīng)和與氧氣的催化氧化反應(yīng),可以很好地印證極性鍵在有機(jī)反應(yīng)中容易斷裂的結(jié)論。
2. 教學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖
3. 教學(xué)實(shí)施活動(dòng)
(1)教學(xué)思路及教學(xué)結(jié)構(gòu)圖
對(duì)于醇的化學(xué)性質(zhì)的教學(xué),它的起點(diǎn)是必修2乙醇的部分性質(zhì)。選修5重點(diǎn)學(xué)習(xí)醇類物質(zhì)的性質(zhì),或者說是基于官能團(tuán)的學(xué)習(xí)。關(guān)于有機(jī)物化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)積累了一些經(jīng)驗(yàn),也形成了一套有效的學(xué)習(xí)方法。所以本節(jié)課設(shè)計(jì)了開放性問題,讓學(xué)生自己研究醇的性質(zhì),研究的基礎(chǔ)是對(duì)飽和一元醇的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的分析,基于極性鍵在化學(xué)反應(yīng)中容易斷裂展開,最后討論交流,教師展示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證的教學(xué)思路。
(2)主要教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施
(3)醇的化學(xué)性質(zhì)教學(xué)效果測(cè)查與分析
首先,這種授課的方式――“基于觀念建構(gòu)的化學(xué)教學(xué)”使學(xué)生能夠接受,學(xué)生愿意學(xué)到一種方法而不是某一個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)。本節(jié)課的基本觀點(diǎn)是從結(jié)構(gòu)推測(cè)性質(zhì),學(xué)生可以理解。有機(jī)化學(xué)的核心思想就是結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),通過本節(jié)課的教學(xué),學(xué)生普遍感到這一學(xué)科思想更加清晰。但是,分析到鍵斷裂時(shí)到底發(fā)生取代反應(yīng)還是氧化反應(yīng),學(xué)生拿不準(zhǔn);發(fā)生取代反應(yīng)時(shí),到底是取代氫原子還是取代羥基,學(xué)生也不明白。所以,有機(jī)化學(xué)的教學(xué),從結(jié)構(gòu)的視角分析問題是可以的,但是老師適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)也是必需的,而不能完全放開讓學(xué)生自學(xué),否則學(xué)生還會(huì)臆造出“古怪”的化學(xué)方程式。
有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理非常復(fù)雜,中學(xué)教學(xué)的一個(gè)基本要求就是復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化。極性鍵在有機(jī)反應(yīng)中容易斷裂,極性越大越容易斷裂,這一點(diǎn)是符合科學(xué)實(shí)際,也能夠?yàn)橹袑W(xué)生接受。但是,斷鍵之后發(fā)生什么類型反應(yīng),還要結(jié)合反應(yīng)物、反應(yīng)條件、生成物等多方面考慮。如乙醇與濃硫酸混合,如果是分子內(nèi)脫水,形成了不飽和鍵,則為消去反應(yīng);如果分子之間水生成乙醚,則為取代反應(yīng)。還有,乙醇與氫溴酸發(fā)生取代反應(yīng)時(shí),學(xué)生容易寫出用溴原子取代羥基氫的反應(yīng),那就要考慮取代基團(tuán)之間化合價(jià)相等,同時(shí)電性也要相同,這樣才可以取代的基本原則了。
四、微粒作用觀在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中運(yùn)用的幾點(diǎn)啟示
1. 有機(jī)化學(xué)中的微粒作用觀要特別關(guān)注基團(tuán)間的相互影響
有機(jī)化學(xué)中微粒作用觀的層次有分子間的作用力、原子間的共價(jià)鍵,還有基團(tuán)(原子團(tuán))之間的相互作用。對(duì)于中學(xué)生來說,基團(tuán)之間的相互作用是難點(diǎn)。水分子、乙醇分子、苯酚、乙酸分子中均有官能團(tuán)羥基,但是這四種分子中羥基氫的活潑性卻不同。乙醇分子中由于乙基的推電子效應(yīng)導(dǎo)致―O―H鍵極性變?nèi)醵人y電離;而苯酚分子中由于p-π共軛效應(yīng)導(dǎo)致―O―H鍵極性變強(qiáng)而易于電離顯酸性;在乙酸分子中,由于羰基的吸電子效應(yīng),使得與羰基相連的―O―H鍵極性變強(qiáng),易于電離顯酸性。如果學(xué)生除了體會(huì)到分子間作用力、化學(xué)鍵外,還能體會(huì)到基團(tuán)之間的作用,這樣才能說微粒作用觀的建構(gòu)是較為成功的。
2. 在有機(jī)教學(xué)中引入微粒作用觀的時(shí)機(jī)要符合學(xué)生的實(shí)際
化學(xué)觀念的建構(gòu)不能一蹴而就,不能急于求成。任何一個(gè)化學(xué)觀念都是蘊(yùn)含于具體的化學(xué)知識(shí)當(dāng)中并借助于它們表達(dá)出來,學(xué)生需要對(duì)化學(xué)知識(shí)的深刻理解和反思應(yīng)用,才能形成化學(xué)觀念。在烷烴的取代反應(yīng)中,其實(shí)就是極性鍵斷裂,但是不建議從微粒作用觀的角度進(jìn)行理解。烯烴中碳碳雙鍵的加成反應(yīng),也是由于π鍵的電子云重疊的面積小,作用弱而易于斷裂,但是仍然是讓學(xué)生感受,而到炔烴的性質(zhì)時(shí),學(xué)生有了積累,慢慢就可以悟出其中蘊(yùn)含的微粒作用觀,到了芳香烴的教學(xué)中,還可以發(fā)展微粒作用觀,引出基團(tuán)間的相互作用。
3. 微粒作用觀是有機(jī)化學(xué)中宏觀和微觀轉(zhuǎn)化的橋梁
《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》的核心內(nèi)容是組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備和應(yīng)用。組成和結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ),是性質(zhì)和變化的根本原因;性質(zhì)和變化是表象,是組成和結(jié)構(gòu)的體現(xiàn);性質(zhì)還決定了有機(jī)物的制備和應(yīng)用?!敖Y(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是有機(jī)化學(xué)的核心思想,掌握通過結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)性質(zhì),通過性質(zhì)判斷結(jié)構(gòu)的方法,對(duì)于有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。而要知道結(jié)構(gòu)如何決定性質(zhì),就必須理解微粒作用觀,要從結(jié)構(gòu)科學(xué)地預(yù)測(cè)性質(zhì),減少預(yù)測(cè)的盲目性也必須用好微粒作用觀。透過宏觀現(xiàn)象看到的微觀本質(zhì)就是微粒作用觀。
致謝:感謝2014年北京市級(jí)學(xué)科帶頭人及骨干教師高級(jí)研修“化學(xué)觀念教學(xué)研究”工作室全體老師對(duì)醇的化學(xué)性質(zhì)教學(xué)設(shè)計(jì)和本文悉心指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
[1] 梁永平.微粒作用觀的科學(xué)價(jià)值及其科學(xué)建構(gòu)[J].化學(xué)教育,2003(6)
[2] 何彩霞.關(guān)注學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的化學(xué)教學(xué)――以“乙醇”為例[J].化學(xué)教學(xué),2013(12):29~31
關(guān)鍵詞:有機(jī)化學(xué) 多媒體技術(shù) 問題
一、有機(jī)化學(xué)多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)
1.形象、生動(dòng)、直觀體現(xiàn)。有機(jī)化合物大多呈空間立體結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)的教學(xué)方法以教師說教為中心,缺乏直觀的輔助教學(xué)手段。多媒體教學(xué)克服了傳統(tǒng)教學(xué)難以理解的弊端,以生動(dòng)形象、直觀新穎形式展示傳統(tǒng)教學(xué)無法用語言和板書的形式體現(xiàn)出來內(nèi)容。讓學(xué)生邊看邊思考,讓學(xué)生在大腦中建立看得見的“連續(xù)變化的”、“動(dòng)”的過程,更深刻地理解反應(yīng)機(jī)理以及結(jié)構(gòu)上的變化,同時(shí)極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
2.增加課堂容量,提高課堂效率。應(yīng)用多媒體進(jìn)行有機(jī)化學(xué)的教學(xué),可以輕而易舉地解決有機(jī)化學(xué)內(nèi)容多、涉及面廣、課時(shí)少的難題。多媒體通過語言、圖形、動(dòng)畫、視頻的運(yùn)用,擴(kuò)充了知識(shí)內(nèi)容,高密度的知識(shí)傳授,大信息量的優(yōu)化處理,豐富了課堂色彩,增加了課堂教學(xué)的飽和度,提高了課堂效率。同時(shí)以課程為主體,用多媒體為輔助手段,擴(kuò)大和開拓學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和模式,訓(xùn)練了思維、發(fā)展了能力、提高了素質(zhì),真正以學(xué)生為本,達(dá)到教與學(xué)的和諧統(tǒng)一,優(yōu)化化學(xué)課堂教學(xué)。
3.利于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。興趣是獲得成功的動(dòng)力,是推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的一種最實(shí)際的內(nèi)部力量。多媒體技術(shù)提供了豐富的方法和手段,通過錄像、投影、動(dòng)畫等多媒體教學(xué)手段,將抽象的立體結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)以動(dòng)態(tài)的形式生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生面前,讓抽象的理論具體化、趣味化,從學(xué)生的聽覺和視覺等方面刺激學(xué)生的感官,吸引了學(xué)生的注意力,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,學(xué)生既學(xué)到了知識(shí)又帶來了心理上的愉悅,激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。
二、多媒體技術(shù)在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中存在的問題
多媒體技術(shù)在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛,但任何事物都有兩面性,如不加選擇地濫用多媒體技術(shù),不僅達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果,而且也不能提高教學(xué)質(zhì)量。
1.影響了師生之間的互動(dòng)。課堂教學(xué)是師生共同活動(dòng)的過程,不僅是知識(shí)的交流,而且是情感的交流。但在多媒體教學(xué)中,有的教師整堂課從鼠標(biāo)的“噠噠”聲中開始,又在鼠標(biāo)的“噠噠”聲中結(jié)束,過分強(qiáng)調(diào)多媒體教學(xué)的作用,完全忽視了學(xué)生的接受能力和師生之間的交流,忽視了教學(xué)過程中學(xué)生的主體地位,整節(jié)課顯得單調(diào)而機(jī)械,讓人感到沉悶無聊,將傳統(tǒng)的“人灌”改為“機(jī)灌”,違反了采用多媒體教學(xué)的初衷。
2.影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受能力。信息容量大是多媒體技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn),但要遵循“適量”原則。如果信息量超過學(xué)生四十分鐘的接受能力,像放電影一樣快速閃過,一味地加快教學(xué)進(jìn)程,而忽略學(xué)生的接受能力,很容易引起學(xué)生的視覺疲勞和心理疲勞,而且重點(diǎn)內(nèi)容學(xué)生也無暇記錄,使學(xué)生失去新鮮感和興趣,影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受能力。
3.教師盲目地使用多媒體技術(shù)。多媒體教學(xué)應(yīng)該發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)教學(xué)的精華,但有些多媒體課件過于追求表現(xiàn)形式化,擺花架子,單純地追求感官的刺激,華而不實(shí),不僅分散學(xué)生的注意力,還會(huì)擾亂學(xué)生的正常思維,達(dá)不到應(yīng)有的教學(xué)效果。因此,在教學(xué)中應(yīng)根據(jù)需要選擇和有效地利用多媒體,充分發(fā)揮多媒體技術(shù)的優(yōu)勢(shì),以獲得良好的教學(xué)效果。
三、多媒體技術(shù)在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的幾點(diǎn)建議
1.正確認(rèn)識(shí)多媒體輔助教學(xué)地位。多媒體技術(shù)可以大大優(yōu)化教學(xué)過程,提高教學(xué)效率。但必須認(rèn)識(shí)到多媒體在教學(xué)過程中只是起到了“輔助”的作用,教師在課堂上的語言表達(dá)藝術(shù)形式、形體動(dòng)作,與學(xué)生的相互交流,是任何多媒體都無法取代的。因此,在選擇、制作和運(yùn)用多媒體課件的過程中,應(yīng)遵循傳統(tǒng)教學(xué)所遵循的基本教學(xué)規(guī)律、教育理論、教學(xué)原則。把傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)和多媒體的優(yōu)勢(shì)有機(jī)地結(jié)合起來,這樣才能達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。
2.合理編制課件內(nèi)容。課件是多媒體教學(xué)的載體,不能讓多媒體課件成為黑板板書的簡(jiǎn)單替代品,要以先進(jìn)的教育理念為指導(dǎo),認(rèn)真?zhèn)湔n,吃透教材,努力鉆研電子課件。同時(shí)充分利用多媒體的圖、聲、像功能進(jìn)行教學(xué)活動(dòng),把教學(xué)內(nèi)容規(guī)范、工整、清晰、形象地展示給學(xué)生,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。
3.多媒體教學(xué)中充分發(fā)揮教師的主觀能動(dòng)性。課堂上起主導(dǎo)作用的是教師。 教師在運(yùn)用多媒體教學(xué)時(shí),要把握好節(jié)奏,隨時(shí)觀察學(xué)生的表情、反應(yīng),根據(jù)反饋信息調(diào)控教學(xué)過程,使傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)有機(jī)地結(jié)合成一體,同時(shí)運(yùn)用多媒體靈活多變的特點(diǎn),創(chuàng)造問題情景,從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣,激發(fā)學(xué)生積極思考,達(dá)到理想的教學(xué)效果。
四、結(jié)語
現(xiàn)代多媒體技術(shù)在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用,在很大程度上優(yōu)化了教育過程,提高了教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1]李霞 探究《有機(jī)化學(xué)》教學(xué)中巧用多媒體技術(shù).《中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊》,2013年,29期。
[關(guān)鍵詞]有機(jī)化學(xué);哲學(xué)原理;運(yùn)用
有機(jī)化合物是含碳的化合物(碳本身和簡(jiǎn)單的碳化合物除外)。有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)。早在遠(yuǎn)古時(shí)代,人們就開始接觸和使用有機(jī)化合物。在漫長(zhǎng)的歷史長(zhǎng)河中,人類逐漸發(fā)現(xiàn)并制備出大量新的有機(jī)化合物,積累了浩如煙海的有機(jī)化學(xué)知識(shí),其中無不處處閃爍著哲學(xué)的光芒。如果我們?cè)趯W(xué)習(xí)和研究有機(jī)化學(xué)的過程中,能從哲學(xué)的角度來思考,會(huì)給我們的學(xué)習(xí)和研究帶來意想不到的收獲,收到事半功倍的效果。
一、對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律在有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)中的運(yùn)用
唯物辯證法認(rèn)為,矛盾存在于一切事物中并貫穿于事物發(fā)展的始終,矛盾的雙方既對(duì)立又統(tǒng)一,相互依存,互為條件,共同處于事物的統(tǒng)一體中,并依據(jù)一定的條件各自向相反的方面轉(zhuǎn)化。事物的發(fā)展變化主要是其內(nèi)部矛盾發(fā)展變化的結(jié)果。對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律是唯物辯證法的精髓。
(一)同一性和斗爭(zhēng)性
同一性和斗爭(zhēng)性是矛盾同時(shí)具有的兩種重要特性,相互聯(lián)系又不可分離,共同處于一個(gè)統(tǒng)一體中。同一性離不開斗爭(zhēng)性,斗爭(zhēng)性寓于同一性之中,是同一性的基礎(chǔ),沒有斗爭(zhēng)性也就沒有同一性。
在有機(jī)化學(xué)中,兩種異構(gòu)體在室溫下能相互轉(zhuǎn)變并達(dá)成平衡的現(xiàn)象稱互變異構(gòu)現(xiàn)象,具有互變異構(gòu)現(xiàn)象的兩個(gè)異構(gòu)體稱為互變異構(gòu)體?;プ儺悩?gòu)體之間的關(guān)系就是對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系。如酮與烯醇、對(duì)亞硝基苯酚對(duì)苯醌肟、硝基烷烴與酸式硝基烴、烯胺與亞胺等均為互變異構(gòu)體,它們之間能相互轉(zhuǎn)變并在一定的條件下達(dá)成平衡,往往很難分離出某個(gè)純的異構(gòu)體。互變異構(gòu)體的分子具有不同的結(jié)構(gòu),是不同種類的化合物,表現(xiàn)為相互對(duì)立的關(guān)系。但是,雙方之間又相互依存,任何一方都不能脫離對(duì)方而孤立存在。并且,二者在一定的條件下可相互轉(zhuǎn)化,形成你中有我、我中有你的局面,表現(xiàn)了矛盾雙方相互滲透的特性。當(dāng)然,它們之間的依存和轉(zhuǎn)換是有一定條件的,這就是矛盾同一性的相對(duì)性。
(二)矛盾是事物發(fā)展的動(dòng)力
1 內(nèi)因與外因
內(nèi)因是事物內(nèi)部諸要素之間的對(duì)立統(tǒng)一。外因是該事物與其他事物之間的對(duì)立統(tǒng)一。在推動(dòng)事物發(fā)展的過程中,內(nèi)因與外因是相互聯(lián)系、不可分割、缺一不可的。但二者在事物發(fā)展中的地位和作用是不同的。內(nèi)因是事物發(fā)展變化的根據(jù),外因是事物發(fā)展變化的條件,外因通過內(nèi)因起作用,內(nèi)因在外因的作用下發(fā)揮作用。
我們?cè)趯W(xué)習(xí)醇的性質(zhì)時(shí),知道醇既有一定的弱酸性,又呈弱堿性;既可發(fā)生親核取代反應(yīng),又可發(fā)生消除反應(yīng),還可發(fā)生α-氫的脫氫和氧化反應(yīng),這都是由其分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。至于到底發(fā)生何種反應(yīng),體現(xiàn)何種性質(zhì),則需視外部條件而定。當(dāng)醇與活性金屬作用時(shí),表現(xiàn)出弱酸性,而與強(qiáng)酸作用時(shí)則體現(xiàn)出弱堿性;與氫鹵酸、無機(jī)酸酰鹵或含氧酸在溫?zé)釛l件下發(fā)生親核取代反應(yīng),而與含氧強(qiáng)酸在較高溫度下則發(fā)生消除反應(yīng);與氧化劑作用則易發(fā)生氧化反應(yīng)。這些反應(yīng)都是外因通過內(nèi)因起作用的。具有α-氫的烯烴與溴到底是發(fā)生雙鍵上的加成反應(yīng),還發(fā)生α-氫的取代反應(yīng);鹵代烴究竟發(fā)生親核取代反應(yīng),抑或是發(fā)生消除反應(yīng),同樣要視外部條件而定。
此外,具有不同官能團(tuán)的化合物的化學(xué)性質(zhì)往往不同,聚集二烯烴、共軛二烯烴和孤立二烯烴,鹵乙烯型鹵代烯烴、烯丙基型鹵代烯烴和隔離型鹵代烯烴以及芳鹵型鹵代芳烴、芐基型鹵代芳烴和隔離型鹵代芳烴化學(xué)性質(zhì)間的差異,均是由其內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的不同而決定。
2 矛盾是事物發(fā)展的源泉和動(dòng)力
唯物辯證法認(rèn)為,矛盾是事物發(fā)展的原因與動(dòng)力,事物發(fā)展是矛盾同一性與斗爭(zhēng)性緊密結(jié)合、共同推動(dòng)的結(jié)果。
不對(duì)稱烯烴與質(zhì)子酸的加成反應(yīng),氫離子有可能加在雙鍵兩個(gè)碳原子的任何一個(gè)上,產(chǎn)生兩種加成方向,從而形成兩種不同的加成產(chǎn)物。這兩種加成方向是相互競(jìng)爭(zhēng)的,究竟以哪個(gè)加成方向?yàn)橹?,這就是矛盾同一性和斗爭(zhēng)性相互作用的結(jié)果。這兩種不同的加成方向,會(huì)形成兩種不同的碳正離子中間體,但它們的穩(wěn)定性存在很大差異。若氫離子加在含氫比較多的雙鍵碳原子上,形成的中間體更加穩(wěn)定,由此生成的產(chǎn)物也就是主要產(chǎn)物。反之,得到的產(chǎn)物就是次要產(chǎn)物。這就是馬氏加成規(guī)則的實(shí)質(zhì)。從矛盾的觀點(diǎn)看,這一反應(yīng)實(shí)際就是矛盾雙方地位、作用不斷轉(zhuǎn)化的結(jié)果。同理,當(dāng)具有兩種以上β-氫原子的鹵代烴或醇發(fā)生消除反應(yīng)生成烯烴時(shí),究竟是以札依采夫取向的產(chǎn)物還是以霍夫曼取向的產(chǎn)物為主,也是矛盾斗爭(zhēng)性作用的結(jié)果。
(三)矛盾的普遍性和特殊性
唯物辯證法指出,矛盾的普遍性即矛盾的共性、一般,矛盾的特殊性即矛盾的個(gè)性、個(gè)別。一般寓于個(gè)別之中,共性存在于個(gè)性之中;另一方面,個(gè)別、特殊又同一般、普遍聯(lián)系著。任何一般都是個(gè)別的一部分,或一方面,或本質(zhì)。任何事物都是普遍性和特殊性、共性和個(gè)性、一般和個(gè)別、絕對(duì)和相對(duì)的辯證統(tǒng)一。
據(jù)美國(guó)化學(xué)文摘統(tǒng)計(jì),截至20世紀(jì)90年代初,有機(jī)化合物的數(shù)目已愈1000萬種。要對(duì)數(shù)目如此龐大的有機(jī)化合物逐一學(xué)習(xí)和研究是不可能的,也是完全沒有必要的。我們可根據(jù)有機(jī)化合物中所含的官能團(tuán)的不同,將它分成不同的種類。具有同種官能團(tuán)的化合物,往往具有相似的化學(xué)性質(zhì)。由于某一類化合物所具有的普遍性質(zhì)寓于各個(gè)具體的化合物之中,因此,我們對(duì)同類化合物中有代表性個(gè)體的性質(zhì)進(jìn)行研究后,就可以歸納、抽象出同類化合物具有的普遍性質(zhì),也就無需對(duì)同類的個(gè)體進(jìn)行逐一研究。
眾所周知,不對(duì)稱與溴化氫加成時(shí),根據(jù)馬氏加成規(guī)則,氫將加在含氫較多的雙鍵碳原子上。這是一個(gè)普遍適用的規(guī)律。但如果反應(yīng)體系中存在過氧化物,或是當(dāng)烯烴分子中存在較強(qiáng)的吸電子基團(tuán)時(shí),則加成的方向恰恰相反,這是馬氏加成規(guī)則的一個(gè)特例,也是一事物區(qū)別于他事物的特殊本質(zhì)。因此,我們?cè)诜治鰡栴}時(shí)必須做到具體事物具體分析,不能生搬硬套。
二、質(zhì)量互變規(guī)律在有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)中的運(yùn)用
(一)質(zhì)、量和度
質(zhì)是一事物成為其自身并區(qū)別于他事物的內(nèi)在規(guī)定性。量是表示事物存在和發(fā)展的規(guī)模、程度、速度等的數(shù)量的規(guī)定性。任何事物都有其質(zhì)的規(guī)定性和量的規(guī)定性,是質(zhì)和量的統(tǒng)一。度是事物自己質(zhì)的量的幅度、限度和范圍,是與事物的質(zhì)相統(tǒng)一的數(shù)量界限。丙烯與氯反應(yīng),在低于200℃時(shí),主要發(fā)生的雙鍵加成反應(yīng),生成1,2-二氯丙烷;若高于300℃時(shí),主要發(fā)生α-氫的氯代反應(yīng),生成3-氯丙烯。低于200℃,就是發(fā)生加成反應(yīng)的度。在低于200℃這個(gè)量的范圍內(nèi),發(fā)生加成反應(yīng)的質(zhì)不變;高于200℃這個(gè)量的范圍(尤其是超過300℃時(shí)),這個(gè)反應(yīng)就會(huì)失去自身的質(zhì),而發(fā)生
α-氫的氯代反應(yīng)。在度中,質(zhì)與量這兩種不同的規(guī)定性達(dá)到了高度的統(tǒng)一。
(二)質(zhì)量互變規(guī)律
量變和質(zhì)變是事物變化的兩種形式或狀態(tài),量變引起質(zhì)變,而質(zhì)變鞏固著量變的成果,又引起新的量變,如此循環(huán)往復(fù),以至無窮,推動(dòng)著事物的不斷發(fā)展。質(zhì)量互變的具體實(shí)現(xiàn)形式是復(fù)雜多變的,表現(xiàn)為二者之間的相互滲透、相互包含,量變中有質(zhì)變,質(zhì)變中包含了量變。
在有機(jī)化學(xué)中,有關(guān)質(zhì)量互變規(guī)律的例子比比皆是,最典型的例子莫過于同系物的物理性質(zhì)的變化了。正構(gòu)烷烴的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)隨著相對(duì)分子質(zhì)量增加而有規(guī)律地升高,折射率隨著碳鏈長(zhǎng)度的增加而增大;烯烴、芳香烴、鹵代烴、醇、醚等同系物的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)隨著分子量的增加而升高的現(xiàn)象;在鹵代烷中的親核取代反應(yīng)中,其活性順序?yàn)椋悍轷0?,莫不都是量變引起質(zhì)變的例子。
醇類隨著分子中羥基數(shù)目的增多,沸點(diǎn)升高、相對(duì)密度增加、酸性變強(qiáng)。酰胺分子中氮原子上連一個(gè)酰基,呈中性;而酰亞胺類化合物由于氮原子上相連的二個(gè)?;淖饔?,呈弱酸性。在碳原子的sp3、sp2和sp三種雜化形式中,由于雜化軌道所含的s和p成分的不同,使得雜化軌道的空間形狀和性質(zhì)不同,均表明量變是質(zhì)變的必要準(zhǔn)備,質(zhì)變是量變的必然結(jié)果。
三、否定之否定規(guī)律在有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)中的運(yùn)用
唯物辯證法認(rèn)為,世界上任何事物的內(nèi)部都包含著肯定與否定兩個(gè)方面、兩類因素和兩種力量??隙ㄊ鞘挛镏芯S持自身存在的方面,否定是事物中促使自身趨向滅亡并轉(zhuǎn)化為他物的方面。自1883年合成出含三元環(huán)和四元環(huán)的碳環(huán)化合物后,人們發(fā)現(xiàn)三元環(huán)的化學(xué)活性比四元環(huán)大,而四元環(huán)的活性又要大于五元環(huán)。為了解釋這一實(shí)驗(yàn)事實(shí),1885年德國(guó)化學(xué)家拜爾(Baeyer A von)提出了“張力學(xué)說”,認(rèn)為環(huán)烷烴中構(gòu)成環(huán)的碳原子是處于同一平面內(nèi),排列成正多邊形,其Z_CCC的鍵角與碳四面體正常鍵角109度28分的偏差將產(chǎn)生“角張力”,張力愈大,環(huán)就愈不穩(wěn)定。這一理論較好地解釋了三元環(huán)、四元環(huán)和五元環(huán)的穩(wěn)定性,這是該理論的肯定方面。但由于其假設(shè)成環(huán)碳原子共面的觀點(diǎn)與實(shí)際不合,這是其內(nèi)部孕育的否定方面,因無法解釋六元環(huán)的穩(wěn)定性而被近代雜化理論所否定。這樣,對(duì)于環(huán)烷烴穩(wěn)定性解釋的理論就從一個(gè)階段發(fā)展到另一階段。當(dāng)然,這種否定是“揚(yáng)棄”。
在有機(jī)化學(xué)發(fā)展史上,由于從動(dòng)植物體內(nèi)得到的這些化合物有許多共同的性質(zhì),明顯地不同于當(dāng)時(shí)從礦物來源的無機(jī)化合物。當(dāng)時(shí)的化學(xué)家把有機(jī)物和無機(jī)物絕對(duì)劃分開。1806年瑞典化學(xué)大師貝采利烏斯(Berzelius J J)把有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)定義為“從有生命的動(dòng)植物體內(nèi)得到的化合物稱為有機(jī)化合物,研究這些化合物的化學(xué)稱作有機(jī)化學(xué)”,并認(rèn)為“在動(dòng)植物體內(nèi)的生命力影響下才能形成有機(jī)化合物,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)是無法合成有機(jī)化合物的”。這種學(xué)說被稱為“生命力”學(xué)說,曾一度牢固地統(tǒng)治著有機(jī)化學(xué)界,使人們放棄了用人工合成有機(jī)物的想法。
直到1828年德國(guó)青年化學(xué)家維勒(w?hler F)發(fā)現(xiàn)無機(jī)物氰酸銨加熱很容易轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物尿素。他把這一重要發(fā)現(xiàn)告訴了貝采利烏斯。他說:“我應(yīng)當(dāng)告訴您,我制造出尿素,而且不求助于腎或動(dòng)物――無論是人或犬?!钡沁@個(gè)重要的發(fā)現(xiàn),并未馬上得到貝采利烏斯和其他一些化學(xué)家的承認(rèn),就是維勒本人也認(rèn)為這個(gè)合成不能算作一個(gè)完全的合成,因?yàn)榍杷岷桶边€不能從無機(jī)物制備。因此,在它們里面還有一些是屬于有機(jī)界的東西,是這些物質(zhì)使尿素的合成得以成功。還有人為了維護(hù)“生命力”學(xué)說,認(rèn)為尿素是動(dòng)物機(jī)體的排泄物,而且易于分解為氨和二氧化碳,因此可以把尿素看作是有機(jī)物和礦物質(zhì)之間的聯(lián)系環(huán)節(jié),盡管這種處于分界線的物質(zhì)可以人工制成,但要人工制備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)還是無能為力。
關(guān)鍵詞: 類比思維 關(guān)鍵詞 有效記憶
類比思維在學(xué)生的學(xué)習(xí)中處于舉足輕重的地位,而關(guān)鍵詞則是打開學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備之門的鑰匙。將二者有效結(jié)合,學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)將會(huì)收到事半功倍的效果,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效記憶。學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)掌握的水平的高低,直接影響到類比能否順利實(shí)施開展。只有以相關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ),才有進(jìn)行類比探究的可能,也才能讓關(guān)鍵詞在學(xué)習(xí)中起到提綱挈領(lǐng)的作用。
在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中,學(xué)生往往由于對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解不到位,因此容易將各個(gè)相似的概念弄混淆。筆者將高中有機(jī)化學(xué)中經(jīng)常遇到的一些關(guān)鍵詞進(jìn)行了整理,運(yùn)用分類對(duì)比,以便學(xué)生更準(zhǔn)確快速地掌握知識(shí)要點(diǎn)。
1.與Br■有關(guān)的反應(yīng)。學(xué)生在學(xué)習(xí)中應(yīng)該區(qū)分所用試劑為液溴還是溴水。高中階段,只有苯與液溴在溴化鐵做催化劑的條件下發(fā)生取代反應(yīng)。其他反應(yīng)一般可以直接與溴水進(jìn)行。含有碳碳雙鍵與碳碳三鍵的物質(zhì)與溴水發(fā)生加成反應(yīng);含有醛基的物質(zhì)能被溴水氧化;而含酚羥基的物質(zhì),鄰、對(duì)位上有氫原子,可以與濃溴水發(fā)生取代反應(yīng)(請(qǐng)見表1)。通過類比,分析各個(gè)反應(yīng)的異同,由關(guān)鍵詞“Br■”,提取到下表信息,對(duì)反應(yīng)類型進(jìn)行準(zhǔn)確定位,從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)儲(chǔ)備的有效運(yùn)用。
2.與H■相關(guān)的加成反應(yīng)。能與氫氣發(fā)生加成的基團(tuán)包括碳碳雙鍵、碳碳三鍵、苯環(huán)、醛基及酮羰基,羧基與酯基常常作為干擾條件。將各個(gè)能與氫氣加成的基團(tuán)及所耗氫氣的最大量進(jìn)行類比,學(xué)生才能進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。
3.與氫氧化鈉水溶液的反應(yīng)。對(duì)于氫氧化鈉水溶液這個(gè)常遇到的情景,學(xué)生需要從以下兩個(gè)維度進(jìn)行考慮:(1)顯酸性的基團(tuán):羧基與酚羥基,這兩類官能團(tuán)與氫氧化鈉溶液直接發(fā)生中和反應(yīng);(2)能在氫氧化鈉水溶液條件下發(fā)生水解的基團(tuán):酯基、鹵原子、肽鍵。它們都遵循先水解的原則,然后考慮水解得到的產(chǎn)物是否含有顯酸性的羧基、酚羥基及鹵化氫,這三類物質(zhì)再與氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)。
4.關(guān)于鹵代烴的反應(yīng)。鹵代烴的兩個(gè)反應(yīng)條件很相似。由“鹵代烴”這一關(guān)鍵詞,聯(lián)想到它的水解反應(yīng)與消去反應(yīng)。通過類比,準(zhǔn)確地把握水溶液與醇溶液的不同,從而將兩類反應(yīng)相區(qū)分。
5.關(guān)于與濃硫酸有關(guān)的反應(yīng)。以濃硫酸作為關(guān)鍵詞,識(shí)記各個(gè)溫度的特征,從而將這部分易混淆的反應(yīng)相區(qū)分,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效提取。
6.與無機(jī)試劑相關(guān)的幾個(gè)反應(yīng)。高中對(duì)有機(jī)化合物的性質(zhì)考查,常常會(huì)出現(xiàn)鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉這三種試劑,主要集中在幾個(gè)“相似”的官能團(tuán)上。與鈉的反應(yīng),學(xué)生需要注意把握斷裂氧氫單鍵;碳酸鈉與碳酸氫鈉的考查則重在酸性大小的比較,羧基>碳酸>苯酚>碳酸氫根。
7.關(guān)于苯環(huán)上的取代反應(yīng),高中教材對(duì)苯、甲苯及苯酚這三種物質(zhì)苯環(huán)上的取代反應(yīng)做出了重點(diǎn)要求。苯環(huán)上通常為一定溫度下的一取代反應(yīng)。而甲苯與苯酚的苯環(huán)上通常發(fā)生三取代。通過三者在反應(yīng)條件與產(chǎn)物的類比,學(xué)生能夠準(zhǔn)確地把握反應(yīng)的本質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)有效記憶。
8.關(guān)于醇、酚、醛與酸性高錳酸鉀、溴水的反應(yīng)。醇、酚、醛在遇到具有強(qiáng)氧化性的酸性高錳酸鉀溶液時(shí),三者通常被氧化,溶液紫紅色褪去;而遇到溴水時(shí),則可以記為“醇互溶,酚取代,醛氧化”。
關(guān)鍵詞:含義;影響合情推理;考查;體現(xiàn)與運(yùn)用;結(jié)論
一、合情推理的含義
合情推理這一概念是美籍匈牙利數(shù)學(xué)家、教育家波利亞在他的名著《數(shù)學(xué)與猜想》中提出的。波利亞的教育思想影響了世界上許多國(guó)家的數(shù)學(xué)教育,我國(guó)21世紀(jì)的數(shù)學(xué)課程改革也深受其影
響。筆者認(rèn)為,從邏輯學(xué)的角度來看,合情推理有助于科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
那么,到底什么是合情推理呢?這個(gè)問題要做出一個(gè)很清晰的界定是有困難的。但根據(jù)筆者的了解,合情推理的主要特征大體如下:①合情推理區(qū)別于論證推理和演繹推理;②合情推理為猜想提供依據(jù);③論證推理是可靠的,合情推理是有風(fēng)險(xiǎn)的;④論證推理用于證明,合情推理用于發(fā)現(xiàn);⑤有效地應(yīng)用合情推理是一種實(shí)際技能,需要通過模仿和練習(xí)來學(xué)會(huì)。
以上是我對(duì)合情推理的簡(jiǎn)單描述,下面我們來看一看它對(duì)化學(xué)的影響,同時(shí)也幫助讀者更直觀地理解這一概念。
二、合情推理對(duì)化學(xué)的影響
合情推理雖然是數(shù)學(xué)家提出的一個(gè)概念,在數(shù)學(xué)上有著廣泛的應(yīng)用。但與此同時(shí),它也適用于其他學(xué)科,特別是自然科學(xué)領(lǐng)域。那么,化學(xué)作為自然科學(xué)的核心學(xué)科,它的發(fā)展自然也少不了合情推理的貢獻(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,到19世紀(jì)60年代,化學(xué)家發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素增加到了63種。直到1969年,俄國(guó)科學(xué)家門捷列夫發(fā)表了論文《元素性質(zhì)和原子量的關(guān)系》,謎團(tuán)才逐漸解開。他在論文中寫道:“我從最小的原子量選取元素,把它們按原子量大小的順序排列,發(fā)現(xiàn)元素的性質(zhì)好像存在著周期性,甚至元素的化合價(jià)也是一個(gè)接一個(gè)按它們?cè)恿康拇笮⌒纬伤阈g(shù)的序列?!焙髞黹T捷列夫沿著這個(gè)思路編制了元素周期表,預(yù)言了類似硼、鋁、硅等未知元素的性質(zhì),并為這些元素在元素周期表中留下了空位。他在周期表中沒有完全按照相對(duì)原子質(zhì)量數(shù)值由小到大的順序排列,并指出了當(dāng)時(shí)測(cè)定某些元素的相對(duì)原子質(zhì)量數(shù)值有錯(cuò)誤。若干年后,他的預(yù)言都得到了證實(shí)。
門捷列夫科學(xué)地發(fā)現(xiàn)過程就是進(jìn)行合情推理的過程:首先,
有一大堆復(fù)雜的看似并不相關(guān)的材料——63種元素的相對(duì)原子質(zhì)量和性質(zhì)。然后,將材料按照一定的順序(相對(duì)原子質(zhì)量)進(jìn)行排序、分類、比較,將相類似的歸并為一類,發(fā)現(xiàn)類似性質(zhì)的元素之間總是隔著一定數(shù)目的元素,通過歸納發(fā)現(xiàn)元素的性質(zhì)可能存在著周期性,進(jìn)而大膽猜想元素的性質(zhì)可能表現(xiàn)在它們的相對(duì)原子質(zhì)量上。論文中清晰地記錄了門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律過程中的思維變化,中間充滿了想象和猜想。
三、有機(jī)化學(xué)中的合情推理
有機(jī)化學(xué)作為化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支,已經(jīng)有二百余年歷史了。但到目前為止,不管是研究有機(jī)物的結(jié)構(gòu),還是研究有機(jī)物的性質(zhì),或是研究有機(jī)物的合成,在研究過程中都充滿了猜想,所以,進(jìn)行合情推理就顯得格外重要了,如DNA結(jié)構(gòu)的確立過程。當(dāng)時(shí),沃森和克里克提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)只是合情推理的一個(gè)產(chǎn)物,因?yàn)槟菚r(shí)還沒有完全能夠證明此觀點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。我們?cè)囅?,如果他們一定要等到“證據(jù)確鑿”才敢公布的話,我想那DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)這個(gè)具有里程碑式的發(fā)現(xiàn)早就歸別人所有了。
綜上所述,合情推理不僅推動(dòng)數(shù)學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展,而且也同樣推動(dòng)了化學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展,特別在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域,進(jìn)行合情推理顯得尤為重要。所以,我們高中有機(jī)化學(xué)的考查與此密切相關(guān)。
四、合情推理在高中有機(jī)化學(xué)考查中的體現(xiàn)與運(yùn)用
高中有機(jī)化學(xué)的考查內(nèi)容較為廣泛,不僅包括有機(jī)物研究方法的考查,還有一大批具有代表性的有機(jī)物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的考查,但是,不管考查的內(nèi)容是多么的不同,考查的能力卻大多集中在“推理能力”上,這一點(diǎn)在近幾年的高考中體現(xiàn)得非常明顯。具體在考題中所涉及的“推理能力”主要分為兩類:一類是演繹推理,學(xué)生在推理過程中,只要知識(shí)和邏輯正確,結(jié)果是沒有風(fēng)險(xiǎn)的。學(xué)生在這類題的解答過程中感覺是較為“放心”的;另一類則是合情推理,根據(jù)現(xiàn)有的不夠充足的證據(jù)和自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想和判
斷,并對(duì)自己的猜想和判斷承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。學(xué)生在這類問題的解答過程中感覺是“不安”的。
從考查能力要求上來看,合情推理比演繹推理要求更高;從科學(xué)創(chuàng)新的角度來看,合情推理的考查比演繹推理的考查更有意義。因此,本文接下來將重點(diǎn)探討的就是有機(jī)化學(xué)中涉及合情推理的考查以及如何采用合情推理來解決問題。
我們先來看一道2007年全國(guó)理綜卷II的高考題:
仔細(xì)分析下列表格中烴的排列規(guī)律,判斷排列在第15位烴的分子式是什么?
在解答本題時(shí),我們不得不用到不完全歸納法進(jìn)行推理:已知1-3三種烴的碳原子數(shù)均為2,氫原子數(shù)分別為2、4、6;4-6三
種烴的碳原子數(shù)均為3,氫原子數(shù)分別為4、6、8;7-9三種烴的碳
原子數(shù)均為4,氫原子數(shù)分別為6、8、10。因此,推知10-12三種烴的碳原子數(shù)均為5,氫原子數(shù)分別為8、10、12;13-15三種烴的碳原子數(shù)均為6,氫原子數(shù)分別為10、12、14……我們非常順利地順著這個(gè)思路,合情地得出了我們需要的結(jié)果。但是,嚴(yán)格地講,此結(jié)果并非是排他性的,它只是從某一個(gè)角度入手的不完全歸納的結(jié)果,它是不能完全得到證明的,所以,此結(jié)果是有風(fēng)險(xiǎn)的。這里的不完全歸納推理就是從特殊到一般帶有猜想性質(zhì)的推理,屬于合情推理的范疇。所以,此題正是考查學(xué)生進(jìn)行合情推理的能力。讀者讀到這里可能會(huì)覺得合情推理的運(yùn)用似乎并不是很難,不要著急,我們接著往下看。
這是一道2008年天津的高考題:某天然有機(jī)化合物A僅含
C、H、O元素,與A相關(guān)的反應(yīng)框圖如下:
看完上面的框圖你就會(huì)發(fā)現(xiàn),此題沒有一個(gè)明確的物質(zhì)可以作為演繹推理的起點(diǎn)。因此,此題一開始就必須運(yùn)用猜想和可能性的不完全歸納等合情推理形式進(jìn)行推導(dǎo)。具體如下:在推導(dǎo)時(shí),首先要解決的一個(gè)問題就是起點(diǎn)的選擇。在框圖中,物質(zhì)A、D、E、G、P和S都有一定的信息提供,但經(jīng)過合情推理,我們發(fā)現(xiàn)G的分子結(jié)構(gòu)的可能情況最少,它只有兩種情況:
而其他物質(zhì)的可能性都非常多,因此,選擇G作為推理的起點(diǎn)相對(duì)最為合理。接下來我們對(duì)G的兩種結(jié)構(gòu)形式分別進(jìn)行演繹推理,在推到物質(zhì)E時(shí),我們發(fā)現(xiàn)如果G的結(jié)構(gòu)是第二種情況,那么符合條件的E將不存在。由此,我們才能真正確定G的結(jié)構(gòu)。G一旦真正確定,其他物質(zhì)就可以通過演繹推理較為“放心”的得出。因此,合情推理在這里起了具有“發(fā)現(xiàn)”意義的作用。這道題目中G的猜測(cè)和論證過程與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的猜測(cè)和論證過程極為相似,后者也是先通過合情推理得出可能的情況(雙螺旋結(jié)構(gòu)),并公開發(fā)表,然后大量的科學(xué)家論證其真實(shí)性。
以上例子就是高中有機(jī)化學(xué)中關(guān)于合情推理考查的典型代表,像這樣的考查類型在有機(jī)化學(xué)的高考題中舉不勝舉。
如,2009年天津理綜卷的一道題目:請(qǐng)仔細(xì)閱讀以下轉(zhuǎn)化關(guān)系:
A是從蛇床子果實(shí)中提取的一種中草藥有效成分,是由碳、
氫、氧元素組成的酯類化合物;B稱作冰片,可用于醫(yī)藥和制香精、樟腦等;C的核磁共振氫譜顯示其分子中含有4種氫原子;D中只含一個(gè)氧原子,與Na反應(yīng)放出H2;F為烴。
此題中物質(zhì)F結(jié)構(gòu)的確定是解決整道題目的先決條件。對(duì)于F結(jié)構(gòu)的推導(dǎo)也必須經(jīng)歷這樣的過程:利用已知的分子量和E到
F的轉(zhuǎn)化條件對(duì)F進(jìn)行合情推理,得出多個(gè)可能性結(jié)果:分子式為C5H10的所有烯烴(共5種),然后利用C、D和E之間轉(zhuǎn)化的框圖及已知對(duì)C和D的描述進(jìn)行推理論證和排查,最終得到唯一的確定性結(jié)果。此過程簡(jiǎn)單來說就是:合情推理—可能性結(jié)果—推理論證—確定性結(jié)果。
通過對(duì)此例的分析,我想關(guān)于有機(jī)化學(xué)考查中合情推理的體現(xiàn)和運(yùn)用不需要再重復(fù)舉例,讀者自己感興趣可以做更大量的研究,相信能給出更多的范例,供我們分析。但我們都知道,無論多少例子給我們分析,我們得出的結(jié)論始終是“不可靠”的,帶有“猜想”的,因?yàn)樗冀K是不完全歸納的結(jié)果,屬于合情推理的范疇。
最后,我也給讀者一個(gè)帶有合情推理的結(jié)論。
五、合情推理的結(jié)論
高中有機(jī)化學(xué)主要考查學(xué)生的能力,而考查的各種能力中又以推理能力為主,推理能力主要包括演繹推理和合情推理,其中合情推理比演繹推理要求更高。所以,我們必須在平時(shí)的有機(jī)化學(xué)教學(xué)中不斷滲透合情推理的思想,把合情推理作為區(qū)別于演繹推理的一種理論向?qū)W生介紹,為學(xué)生在解決有機(jī)化學(xué)問題的過程中提供理論支持。
在具體的教學(xué)中,要讓學(xué)生學(xué)會(huì)高效、正確的解決高中有機(jī)化學(xué)考查中的一些問題,我覺得必須按照此過程進(jìn)行分析:合情推理—可能性結(jié)果—推理論證—確定結(jié)果。
以上是我經(jīng)過有限的分析與研究得出的結(jié)論,屬于合情推理的范疇,若要使此結(jié)論真正屬實(shí),需要同行作更多的研究。
參考文獻(xiàn):
[1]G.波利亞.數(shù)學(xué)與猜想:合情推理模式.科學(xué)出版社,2005-06.