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摘 要:无机化学中微观理论是比较抽象的、复杂的、难于理解的知识,是无机化学中较难讲解的内容。该文根据作者在这部分教学中的身心体验进行了系统的总结,希望能够对讲授无机化学的教师在授课微观理论时有些帮助。
关键词:无机化学微观理论教学研讨
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)06(a)-0091-02
人类生活在丰富多彩的客观物质世界,众多物质性质各异,这种差异因为物质的组成和结构不同所致。大多数物质由分子组成,分子又是由上百种原子以不同数目,不同结合方式组成。因此要研究物质的性质,就有必要对原子结构和分子结构即物质的微观结构进行研究。因此,原子结构、分子结构和固体结构等自然就成为无机化学基础理论教学中比较重要的部分,但是由于大一学生的数、理知识还跟不上,空间想象力还不够丰富,学习方法还没有摆脱高中的束缚。所以这部分内容学生学起来困难,教师讲起来费劲。那么如何把这些抽象的,复杂的,难于理解的知识,形象生动地讲解出来呢,这对学生的学习知识和教师教学质量的提高来说都是十分重要的。胡慧玲[1]老师根据教师在原子结构教学中的学生容易错误理解的问题进行了详实的分析,对问题的解决提出了自己的看法。而本文则是根据笔者近几年教学中的亲身体验进行了系统的总结与教学探讨,希望能够对讲授无机化学的教师在授课微观理论时有些帮助。
1 FLASH在无机化学中微观理论的积极作用
传统的课堂教学模式是“粉笔加黑板”,教师板书和作图需要花费很长时间,尤其做一些难度大的结构图,没有良好的绘画技巧很难凸显出良好的教学效果,就难以培养学生的学习兴趣。这部分课程本身的抽象性,学生感觉难于理解,枯燥无味,往往不知道老师所云是何,直接影响了学习的积极性。而FLASH的应用为课堂教学创造了形象逼真的教学情境。例如,在讲解金属晶体的密堆积构型时,金属晶体中离子是以紧密堆积的形式存在的。用等径刚性球模型来讨论六方紧密堆积与面心密堆积(见图1)方式。在第一层中,最紧密的堆积方式,是一个球与周围6个球相切。第一层为A层,第二层为B层。A、B两层的相关位置如图1所示。关键是第三层,对第一二层来说,第三层可以有两种最紧密的堆积方式。第一种是将球对准第一层的球,该层属于A层。于是每两层形成一个周期,即为ABAB堆积方式,堆出六棱柱形的单元,称为六方紧密堆积。第三层的另一种排列方式,是将球对准第一层的2,4,6位,该层的位置不同于AB两层,它是C层。第四层再排A,A层是以中心有球为特征的。于是ABCABC三层形成一个周期,称为面心立方堆积。这样的讲解的话学生没有立体感,很难理解这种堆积的形成。如果使用FLASH[2],每一个金属原子的如何堆积的,非常形象与直观,每个原子的配位数也是一目了然,并很好的解释了为什么是立方密堆积和面心密堆积。大大提高了课堂教学质量,而且生动活泼有趣的学习形式吸引了学生的注意力,激发他们的求知欲望与学习热情,发挥学生学习的能动作用,可见FLASH在无机化学中微观理论的的积极作用有多么大。
2 比喻在无机化学微观理论中的运用
比喻是根据事物的相似点,用具体的、浅显的、熟悉的事物与道理,来描述抽象的、深奥的、陌生的事物与道理的一种修辞手法[3],是语文教学中经常使用的手段。在描述微观世界时也可以采用这种手段,比如原子结构模型。振动图象和波动图象的物理意义,许多同学分辨不清,这时把“一个小朋友的独舞拍摄的录像”和“很多小朋友的集体舞拍摄的录像”放映给学生们,然后分别比喻振动图象和波动图象,童趣增加了学生的兴趣,又学习了抽象的知识。可见比喻的使用,形象生动直观,通俗易懂,学生就很容易理解它们分别描述的是“一个质点在不同时刻的位移”和“多个质点在同一时刻的位移”。
“大量气体分子对器壁的频繁碰撞,就会对器壁产生一个持续的均匀压力”,这一结论直接讲解,学生不易接受,可以利用“大量密集的雨点接连不断地打在五颜六色的伞面上,对伞面产生持续的压力”的形象比喻,由于是生活中经常出现的画面,有生活经验,学生就很容易接受与理解。
因此,使用恰当的比喻对于学生学习这部分内容会起到事半功倍的效果。
3 科学家的探索过程给学生的启迪
由于这部分教学内容新概念多、内容抽象、理论性强,学生在学习中易产生枯燥感,因此,要充分发挥学生的主体能动性,帮助学生了解原子结构,分子结构,固体结构等内部结构。学生通过学习人类对原子、分子的认识及模型的建立过程,感受人类认识自然的过程,更深刻的领悟它们结构的知识是自然科学的重要基础知识之一。
原子结构模型[4]是科学家根据自己的认识,对原子结构的揣摩与实验中归纳总结出来的。一种模型代表了人类对原子结构认识的一个阶段。人类对原子结构的认识从古希腊哲学家—— 道尔顿的原子论→汤姆生枣糕模型→卢瑟福有核模型→玻尔理论→量子力学,历经漫长的岁月,是人类不断认识世界和战胜自我的一次又一次的科学革命。每一次的革命都以实验的结果为起因,新的发现否定了前面的学说。从道尔顿创立原子学说,很长时间内人们都认为原子就像一个小得不能再小的玻璃实心球,直到汤姆逊发现了电子的存在,提出枣糕模型,认为电子分布在球体中很像枣点缀在一块蛋糕里,很多人把汤姆逊的原子模型称为“枣糕模型”。数年后,汤姆逊的“枣糕模型”被自己的学生卢瑟福推翻了。卢瑟福的原子轨道的提出到玻尔原子模型的建立,到薛定谔原子轨道—— 波函数方程的提出,每一个过程都凝结着许许多多的科学家的心血,在这里我们更要着重强调一种科学的精神:实事求是,一丝不苟,不盲目服从,追求真理不屈不挠。这是我们作为新一代的大学生努力培养的目标,也是我们素质教育的目标。在大学生们追求人生价值的今天,上好这一课具有特殊的意义。每个理论的提出都经历了艰苦的探求过程。在原子结构和分子结构的领域里更是如此。每个理论的提出都受到时间空间的制约,所以也难免有不完善的地方。就象我们大学一年级的学生学习了无机化学后发现高中的很多化学理论是“错误”的是一样的,学生应该明白一个理论的实现是由一定的时间和范围的局限性的,在某个时期是正确的,可能另一个时期又是错误的或者是不完善的。随着科学技术的进一步发展和提高,对物质的了解也在不断地深入。因此,在教学的过程中对学生说明各种理论的优点和局限性,把前沿的问题提出来,让学生去思考。从这些科学家的身上我们能学到他们认识科学的发展是在肯定与否定中不断前进,永无止境。另外,从这些科学家的身上我们可以深深地感觉到除了自由探索的创新精神,最重要的就是他们的爱国主义精神和对科学的执著与认真！他们淡泊名利只追求自然界困惑人类的基本的问题,从不计较物质享受和功名利禄,尤其值得当代大学生学习。在学生学习知识的同时可以很好地对同学们进行素质教育,是我们每一位教师都应该做的。
参考文献
[1] 胡慧玲.无机化学中原子结构与分子结构的教学探讨[Z].2007,3:77～79.
[2] 大连理工大学无机化学教研室.无机化学课件[Z].2004.
[3] 陈凌.比喻在无机化学教学中的运用[J].辽宁教育行政学院学报,2007,24(2):114～115.
[4] 万杏根.人类对原子结构认识的发展过程[J].化学教育,1986,1:58～62.
关键词:无机化学微观理论教学研讨
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)06(a)-0091-02
人类生活在丰富多彩的客观物质世界,众多物质性质各异,这种差异因为物质的组成和结构不同所致。大多数物质由分子组成,分子又是由上百种原子以不同数目,不同结合方式组成。因此要研究物质的性质,就有必要对原子结构和分子结构即物质的微观结构进行研究。因此,原子结构、分子结构和固体结构等自然就成为无机化学基础理论教学中比较重要的部分,但是由于大一学生的数、理知识还跟不上,空间想象力还不够丰富,学习方法还没有摆脱高中的束缚。所以这部分内容学生学起来困难,教师讲起来费劲。那么如何把这些抽象的,复杂的,难于理解的知识,形象生动地讲解出来呢,这对学生的学习知识和教师教学质量的提高来说都是十分重要的。胡慧玲[1]老师根据教师在原子结构教学中的学生容易错误理解的问题进行了详实的分析,对问题的解决提出了自己的看法。而本文则是根据笔者近几年教学中的亲身体验进行了系统的总结与教学探讨,希望能够对讲授无机化学的教师在授课微观理论时有些帮助。
1 FLASH在无机化学中微观理论的积极作用
传统的课堂教学模式是“粉笔加黑板”,教师板书和作图需要花费很长时间,尤其做一些难度大的结构图,没有良好的绘画技巧很难凸显出良好的教学效果,就难以培养学生的学习兴趣。这部分课程本身的抽象性,学生感觉难于理解,枯燥无味,往往不知道老师所云是何,直接影响了学习的积极性。而FLASH的应用为课堂教学创造了形象逼真的教学情境。例如,在讲解金属晶体的密堆积构型时,金属晶体中离子是以紧密堆积的形式存在的。用等径刚性球模型来讨论六方紧密堆积与面心密堆积(见图1)方式。在第一层中,最紧密的堆积方式,是一个球与周围6个球相切。第一层为A层,第二层为B层。A、B两层的相关位置如图1所示。关键是第三层,对第一二层来说,第三层可以有两种最紧密的堆积方式。第一种是将球对准第一层的球,该层属于A层。于是每两层形成一个周期,即为ABAB堆积方式,堆出六棱柱形的单元,称为六方紧密堆积。第三层的另一种排列方式,是将球对准第一层的2,4,6位,该层的位置不同于AB两层,它是C层。第四层再排A,A层是以中心有球为特征的。于是ABCABC三层形成一个周期,称为面心立方堆积。这样的讲解的话学生没有立体感,很难理解这种堆积的形成。如果使用FLASH[2],每一个金属原子的如何堆积的,非常形象与直观,每个原子的配位数也是一目了然,并很好的解释了为什么是立方密堆积和面心密堆积。大大提高了课堂教学质量,而且生动活泼有趣的学习形式吸引了学生的注意力,激发他们的求知欲望与学习热情,发挥学生学习的能动作用,可见FLASH在无机化学中微观理论的的积极作用有多么大。
2 比喻在无机化学微观理论中的运用
比喻是根据事物的相似点,用具体的、浅显的、熟悉的事物与道理,来描述抽象的、深奥的、陌生的事物与道理的一种修辞手法[3],是语文教学中经常使用的手段。在描述微观世界时也可以采用这种手段,比如原子结构模型。振动图象和波动图象的物理意义,许多同学分辨不清,这时把“一个小朋友的独舞拍摄的录像”和“很多小朋友的集体舞拍摄的录像”放映给学生们,然后分别比喻振动图象和波动图象,童趣增加了学生的兴趣,又学习了抽象的知识。可见比喻的使用,形象生动直观,通俗易懂,学生就很容易理解它们分别描述的是“一个质点在不同时刻的位移”和“多个质点在同一时刻的位移”。
“大量气体分子对器壁的频繁碰撞,就会对器壁产生一个持续的均匀压力”,这一结论直接讲解,学生不易接受,可以利用“大量密集的雨点接连不断地打在五颜六色的伞面上,对伞面产生持续的压力”的形象比喻,由于是生活中经常出现的画面,有生活经验,学生就很容易接受与理解。
因此,使用恰当的比喻对于学生学习这部分内容会起到事半功倍的效果。
3 科学家的探索过程给学生的启迪
由于这部分教学内容新概念多、内容抽象、理论性强,学生在学习中易产生枯燥感,因此,要充分发挥学生的主体能动性,帮助学生了解原子结构,分子结构,固体结构等内部结构。学生通过学习人类对原子、分子的认识及模型的建立过程,感受人类认识自然的过程,更深刻的领悟它们结构的知识是自然科学的重要基础知识之一。
原子结构模型[4]是科学家根据自己的认识,对原子结构的揣摩与实验中归纳总结出来的。一种模型代表了人类对原子结构认识的一个阶段。人类对原子结构的认识从古希腊哲学家—— 道尔顿的原子论→汤姆生枣糕模型→卢瑟福有核模型→玻尔理论→量子力学,历经漫长的岁月,是人类不断认识世界和战胜自我的一次又一次的科学革命。每一次的革命都以实验的结果为起因,新的发现否定了前面的学说。从道尔顿创立原子学说,很长时间内人们都认为原子就像一个小得不能再小的玻璃实心球,直到汤姆逊发现了电子的存在,提出枣糕模型,认为电子分布在球体中很像枣点缀在一块蛋糕里,很多人把汤姆逊的原子模型称为“枣糕模型”。数年后,汤姆逊的“枣糕模型”被自己的学生卢瑟福推翻了。卢瑟福的原子轨道的提出到玻尔原子模型的建立,到薛定谔原子轨道—— 波函数方程的提出,每一个过程都凝结着许许多多的科学家的心血,在这里我们更要着重强调一种科学的精神:实事求是,一丝不苟,不盲目服从,追求真理不屈不挠。这是我们作为新一代的大学生努力培养的目标,也是我们素质教育的目标。在大学生们追求人生价值的今天,上好这一课具有特殊的意义。每个理论的提出都经历了艰苦的探求过程。在原子结构和分子结构的领域里更是如此。每个理论的提出都受到时间空间的制约,所以也难免有不完善的地方。就象我们大学一年级的学生学习了无机化学后发现高中的很多化学理论是“错误”的是一样的,学生应该明白一个理论的实现是由一定的时间和范围的局限性的,在某个时期是正确的,可能另一个时期又是错误的或者是不完善的。随着科学技术的进一步发展和提高,对物质的了解也在不断地深入。因此,在教学的过程中对学生说明各种理论的优点和局限性,把前沿的问题提出来,让学生去思考。从这些科学家的身上我们能学到他们认识科学的发展是在肯定与否定中不断前进,永无止境。另外,从这些科学家的身上我们可以深深地感觉到除了自由探索的创新精神,最重要的就是他们的爱国主义精神和对科学的执著与认真！他们淡泊名利只追求自然界困惑人类的基本的问题,从不计较物质享受和功名利禄,尤其值得当代大学生学习。在学生学习知识的同时可以很好地对同学们进行素质教育,是我们每一位教师都应该做的。
参考文献
[1] 胡慧玲.无机化学中原子结构与分子结构的教学探讨[Z].2007,3:77～79.
[2] 大连理工大学无机化学教研室.无机化学课件[Z].2004.
[3] 陈凌.比喻在无机化学教学中的运用[J].辽宁教育行政学院学报,2007,24(2):114～115.
[4] 万杏根.人类对原子结构认识的发展过程[J].化学教育,1986,1:58～62.