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關(guān)鍵詞:有機(jī)化學(xué);電子教案;分子模型
作者簡介:楊延(1962-),女,四川樂山人,上海電力學(xué)院能源與環(huán)境工程學(xué)院,副教授。(上海200090)
基金項目:本文系上海電力學(xué)院精品課程建設(shè)項目(項目編號:20111101)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)08-0092-02
在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中,特別是立體化學(xué)部分涉及許多有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)構(gòu)型、構(gòu)象、旋光異構(gòu)以及反應(yīng)機(jī)理等,這些內(nèi)容十分復(fù)雜和抽象,在傳統(tǒng)教學(xué)中,只能靠語言或少量的模型來描述這些立體和動態(tài)過程,越來越難以適應(yīng)當(dāng)前已處于大眾化階段的高等教育,學(xué)生們很難通過老師在課堂上的板書、講述建立動感的、形象的印象和理解深奧的概念。利用多媒體技術(shù)制作所需的立體結(jié)構(gòu)模型和動畫,可使學(xué)生直觀地觀察到分子結(jié)構(gòu)的空間立體形象和動態(tài)變化過程,加深其記憶以提高教學(xué)效果。本文介紹了有機(jī)化學(xué)電子教案和相關(guān)的有機(jī)化學(xué)知識的動畫制作方法,并結(jié)合筆者的教學(xué)實踐探討了有機(jī)化學(xué)多媒體教學(xué)的體會。
一、制作電子教案所使用的軟件
在有機(jī)化學(xué)電子教案中,既要有文字?jǐn)⑹龌靖拍詈投x,也要有大量的圖形及有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的動態(tài)過程給學(xué)生演示。在本教案制作過程中,筆者主要借助本課件采用PowerPoint作為電子教案的開發(fā)軟件,原因是其已成熟、方便易學(xué)也容易與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。
用Chemwindow、ChemSketch、Photoshop等軟件,制作有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)式和分子式。再利用Flash MX、ChemSketch等軟件技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,制作有關(guān)的動畫課件,使學(xué)生能更好地理解所學(xué)的內(nèi)容。
二、電子教案的制作過程
1.有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式和分子式的制作
Chemwindow3.0比較適合分子式的制作,通過該軟件的模版,可得到有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)簡式,然后直接粘貼到課件中。如下分子式。
復(fù)雜的結(jié)構(gòu)式采用ChemSketch5.0制作,利用該軟件的結(jié)構(gòu)模式窗口,制作十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)式,然后直接粘貼到課件中。如1,2-二氯乙烷各種構(gòu)象。
2.有機(jī)分子結(jié)構(gòu)模型的制作
有機(jī)化學(xué)課件的制作中還會遇到大量的3D結(jié)構(gòu)模型,而有機(jī)分子3D結(jié)構(gòu)模型的制作是十分復(fù)雜。可采用 ChemSketch5.0的附件 3D View制作。如圖1甲烷的分子模型、圖2乙烷的等分子模型。
但該軟件對描述對映異構(gòu)體所需的正四面體模型(四個取代基不同)的模型時,在制作上有一定的困難,于是筆者采用ChemSketch5.0與 Flash MX結(jié)合的方法,用Flash軟件中的放大、重新著色、魔棒等功能,將ChemSketch5.0制作的甲烷結(jié)構(gòu)模型改變成四個不同顏色的取代基的小球,用以描述對映體的結(jié)構(gòu)特征,如圖3所示。
3.有機(jī)教案中的動畫制作
除了制作現(xiàn)象直觀的有機(jī)物分子模型外,有機(jī)教案中涉及許多有機(jī)化合物形成和反應(yīng)機(jī)理的過程,利用Flash MX、ChemSketch5.0軟件的有機(jī)結(jié)合,可制作二維、三維的動畫。
對于涉及分子形成和反應(yīng)的過程等情況的動畫,僅用ChemSketch5.0就不行了。而對于大多數(shù)有機(jī)化學(xué)教師來說,由于對3D繪圖軟件的使用方法不是十分熟悉,因此他們在課件制作中感到分子的3D結(jié)構(gòu)模型制作是一個難題。
筆者采用ChemSketch5.0和Flash MX有機(jī)結(jié)合的方法,利用ChemSketch5.0軟件制作的3D結(jié)構(gòu)模型,就可以減少建立3D結(jié)構(gòu)模型的環(huán)節(jié),然后將模型引入到Flash MX軟件中,通過Flash MX的動畫功能,可以制作出一系列的動畫來。
(1)用動畫展示乙烷、丁烷分子的各種構(gòu)象及其能量的關(guān)系。為了能清楚地說明乙烷、丁烷分子的各種構(gòu)象以及能量高低的關(guān)系,筆者設(shè)計用動態(tài)變化的方式來形象描述其各種構(gòu)象。但由于用ChemSketch軟件制作的乙烷的3D模型本身不具備描述圍繞C1-C2單鍵旋轉(zhuǎn)的功能。于是筆者采用如下方法:先用ChemSketch軟件制作出甲烷的兩個不同的模型;分別粘貼到Flash,利用Flash軟件的魔棒工具,將兩個模型分別放入不同的圖層中,見圖4。設(shè)計甲烷模型在圖層上繞中心碳原子旋轉(zhuǎn)360度的幀動作;在Flash軟件中制作乙烷各種構(gòu)象的能量變化圖的幀動作;合成得到乙烷的各種構(gòu)象的動畫,見圖5。
(2)對映體結(jié)構(gòu)特點的動畫制作。在制作對映體結(jié)構(gòu)動畫時,首先利用ChemSketch軟件制作一對甲烷分子模型,然后利用Flash軟件的魔棒和著色功能,制作成一對對映體模型,通過動畫比較,推出文字“實物與鏡像、不能完全重疊”這一形成對映體的兩個條件及結(jié)構(gòu)特點體現(xiàn)出來,以加深學(xué)生對這一概念的理解,見圖6。
4.在電子教案中引入有機(jī)官能團(tuán)的鑒定實驗錄像
在有機(jī)化學(xué)電子教案制作中積極學(xué)習(xí)同行的先進(jìn)的教學(xué)方法是十分重要的。本課程在教學(xué)中涉及有機(jī)官能團(tuán)的鑒定實驗,學(xué)生無法通過實驗來觀察,于是引入兄弟院校的《有機(jī)化學(xué)官能團(tuán)實驗演示錄像》,把它們分割成單獨的一個個實驗演示錄像,在有機(jī)化學(xué)多媒體教學(xué)中穿插使用這些實驗演示錄像,很直觀,教學(xué)效果很好,同學(xué)反映很多實驗從未看到過,很感興趣。
三、電子教案在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的使用
有了好的電子教案只是上好多媒體課的一個必要條件,還不是充分條件。針對多媒體教學(xué)的特點,采用計算機(jī)多媒體課件教學(xué)與傳統(tǒng)的黑板板書相結(jié)合,而不是一味地僅依賴使用多媒體課件,因此在教學(xué)中應(yīng)注意以下幾點:
在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中,除了大部分用多媒體課件教學(xué),還要穿插一些板書的過程,因為一些反應(yīng)歷程等重點、難點內(nèi)容,對學(xué)生們來說是生疏且難以理解和掌握的,這就需要在黑板上邊畫邊講,這樣做到講解與理解同步進(jìn)行避免在投影畫面上講解太快,達(dá)不到深入、全面學(xué)習(xí)的目的。又如,講解合成題的解題思路與技巧時,采用倒推和切斷的方法,一道合成題很可能有不同的切斷和倒推的路線,這時多媒體教學(xué)顯得比較機(jī)械、呆板,無法體現(xiàn)教師的講解、分析、思路指導(dǎo),相反用粉筆在黑板上邊寫邊講則會使學(xué)生理解得更透徹,更有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
課堂教學(xué)使用計算機(jī)課件帶來的最突出的問題是,教師的講課速度可能大大加快,學(xué)生來不及記筆記。解決這個問題必須從師生兩方面人手,首先教師要控制好講課速度;其次,在教學(xué)時為學(xué)生的課堂和課后復(fù)習(xí)做好準(zhǔn)備。筆者準(zhǔn)備了兩套教案,一套是事先打印好的精簡過的PPT講義版的電子教案,同學(xué)可以事先復(fù)印,以供同學(xué)上課使用,這樣可使學(xué)生上課不必忙于記筆記,而是聆聽老師的講解,只需在部分地方記錄一些老師的講解要點;另一套是完整的電子課件,放在網(wǎng)上供學(xué)生課后復(fù)習(xí)使用,這一方式受到同學(xué)的歡迎。
利用計算機(jī)課件開展課堂教學(xué)時教師不能一味地站在計算機(jī)前,看著計算機(jī)屏幕,而應(yīng)該像傳統(tǒng)的講課一樣,時刻注意觀察學(xué)生的反應(yīng),及時調(diào)整講課速度,及時解答學(xué)生的問題,加強與學(xué)生的交流。因此教師在教學(xué)中采用多功能激光筆,教師能離開計算機(jī)屏幕走入學(xué)生中,使教學(xué)方式更加靈活生動,也能達(dá)到有較多的師生互動的要求。
多媒體教學(xué)同時要求教師必須全身心地投入備課中,熟悉教學(xué)內(nèi)容,教師必須對于每一頁PPT的內(nèi)容和表現(xiàn)形式了若指掌,只有這樣,才能達(dá)到更好的教學(xué)效果,給學(xué)生帶來聽課的享受。
四、結(jié)束語
在高校有機(jī)化學(xué)教學(xué)中采用多媒體教學(xué)能有效地彌補傳統(tǒng)的、以板書為主的教學(xué)方式的不足,是教學(xué)手段的進(jìn)步。但是,如果在教學(xué)中過度強調(diào)多媒體教學(xué)而忽略傳統(tǒng)的教學(xué)方式,則往往不能達(dá)到較好的教學(xué)效果。只有根據(jù)學(xué)生的實際情況,充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢,對各種教學(xué)手段進(jìn)行整合,才能有效地提高教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
1.知識目標(biāo)
(1)理解溶液的pH。理解溶液的pH跟溶液中c(H+)之間的關(guān)系。
(2)有關(guān)pH的簡單計算。
(3)了解溶液pH的簡單測定方法。
2.能力和方法目標(biāo)
(1)通過各種類型溶液pH的計算,掌握電解質(zhì)溶液pH計算方法。
(2)通過不同溶液混合后pH的計算,掌握具體情況具體分析的思考方法,提高分析問題解決問題能力。
(3)通過溶液pH的測試方法,掌握實驗室測試溶液酸堿性的方法。
3.情感和價值觀目標(biāo)
通過用pH表示溶液的酸堿性,理解化學(xué)學(xué)科中對極小數(shù)值的表示方法,讓學(xué)生體會化學(xué)學(xué)科的特有價值。
[教學(xué)重點和難點]
各類溶液、各類混合后的c(H+)、pH的計算。
[教學(xué)過程]
見ppt文件。
[課堂練習(xí)]
1.將pH為5的硫酸溶液稀釋500倍,稀釋后溶液中c(SO)和c(H+)之比約為()。
(A)1:1(B)1:2(C)1:10(D)10:1
2.向VmLBaCl2溶液中加入一定體積的0.05mol/L硫酸溶液,兩者恰好完全反應(yīng),且反應(yīng)后溶液的pH為3.0。則原BaCl2溶液的物質(zhì)的量濃度為()。
(A)5.05×10-4mol·L-1(B)5.05×10-3mol·L-1
(C)1.01×10-4mol·L-1(D)1.01×10-3mol·L-1
3.在一定溫度下,將pH=3的硫酸溶液與pH=9的氨水等體積混合后,恰好完全反應(yīng),則在該溫度下NH3·H2O的電離度為()。
(A)2%(B)1%(C)0.5%(D)0.01%
4.水是一種極弱的電解質(zhì),在室溫下,平均每n個水分子中只有1個水分子發(fā)生電離,則n值是()。
(A)1×10-14(B)55.6×107(C)107(D)55.6
5.下列敘述中正確的是()。
(A)使甲基橙試液變黃色的溶液一定是堿性溶液
(B)使酚酞試液變紅色的溶液一定是堿性溶液
(C)使甲基橙試液變紅色的溶液一定是酸性溶液
(D)使紫色石蕊試液不變色的溶液一定是中性溶液
6.下列試紙使用時,不宜先用水潤濕的是()。
(A)pH試紙(B)紅色石蕊試紙
(C)淀粉碘化鉀試紙(D)藍(lán)色石蕊試紙
7.將質(zhì)量百分比濃度為a%、物質(zhì)的量濃度為c1mol·L-1的稀硫酸蒸發(fā)掉一定量的水,使之質(zhì)量百分比濃度為2a%,物質(zhì)的量濃度為c2mol·L-1,則c1和c2的關(guān)系是()。
(A)c2=2c1(B)c2>2c1(C)c2<2c1(D)c1=2c2
8.從植物花中提取一種有機(jī)物,可用簡化式HIn表示,在水溶液中因存在下列電離平衡,故可作酸堿指示劑:HIn(溶液紅色)H+(溶液)+In-(溶液黃色)。在該水溶液中加入下列物質(zhì),能使指示劑顯黃色的是()。
(A)鹽酸(B)碳酸鈉溶液(C)硫酸氫鈉溶液(D)過氧化鈉
9.已知多元弱酸在水溶液中的電離是分步進(jìn)行的,且第一步電離程度遠(yuǎn)大于第二步電離程度,第二步電離程度遠(yuǎn)大于第三步電離程度………
今有HA、H2B、H3C三種一元、二元、三元弱酸,根據(jù)“較強酸+較弱酸鹽=較強酸鹽+較弱酸”的反應(yīng)規(guī)律,它們之間能發(fā)生下列反應(yīng):
①HA+HC2-(少量)=A-+H2C-②H2B(少量)+2A-=B2-+2HA
③H2B(少量)+H2C-=HB-+H3C
回答下列問題:
(1)相同條件下,HA、H2B、H3C三種酸中酸性最強的是_______。
(2)A-、B2-、C3-、HB-、H2C-、HC2-6種離子中,最易結(jié)合質(zhì)子的是______,最難結(jié)合質(zhì)子的是________。
(3)判斷下列反應(yīng)的離子方程式中正確的是(填寫標(biāo)號)_______。
(A)H3C+3A-=3HA+C3-(B)HB-+A-=HA+B2-(C)H3C+B2-=HB-+H2C-
(4)完成下列反應(yīng)的離子方程式:
(A)H3C+OH-(過量)=_______________。(B)(過量)+C3-=________________。
10.250mLpH=12的某一元強堿(MOH)溶液與250mL0.025mol·L-1的硫酸溶液相混合,假設(shè)混合后液體體積為500mL。試求:
(1)混合液的pH;
(2)若原250mL一元強堿中含溶質(zhì)0.1g,則M的相對原子質(zhì)量為多少?
(3)若給混合液中分別滴入幾滴甲基橙、無色酚酞、紫色石蕊試液,則溶液的顏色分別是什么?
11.在25℃時,有pH為a的鹽酸和pH為b的NaOH溶液,取VaL該鹽酸,同該NaOH溶液中和,需VBLNaOH溶液,填空:
(1)若a+b=14,則Va:VB=____________(填數(shù)字)。
(2)若a+b=13,則Va:VB=____________(填數(shù)字)。
(3)若a+b>14,則Va:Vb=_____________(填表達(dá)式),且Va_________VB(填:>、<、=)(題中a≤6、b≥8)。
[課堂練習(xí)答案]
1C,2A,3B,4B,5BC,6A,7B,8B。
9.(1)H2B。(2)C3-、HB-。(3)B、C。(4)H3C+3OH-=C3-+3H2O,2HA+C3-=2A-+H2C-。
1、使學(xué)生了解電子云的含義
2、使學(xué)生了解原子核外電子運動的特征
3、掌握核外電子排布的規(guī)律,4、能用原子結(jié)構(gòu)示意圖來表示1~~18號元素的原子結(jié)構(gòu)。
教學(xué)重點
核外電子排布規(guī)律
導(dǎo)學(xué)題綱
1、電子為何不會被原子核吸引到核內(nèi)?
2.它的運動的是否有如衛(wèi)星一樣有特定的軌道?
3.我們看到的氫原子核外電子運動演示意圖中有多少個電子。
4.總結(jié)氫原子核外電子的運動特征
1.什么是電子云,2.是一種物質(zhì)?
7.能量大穩(wěn)定還是能量小穩(wěn)定?原子希望自己穩(wěn)定還是不穩(wěn)定?
8.根據(jù)已有知識分析每個電子層最多能容納多少個
9.總結(jié)核外電子排布規(guī)律。
[引言]
我們知道在原子內(nèi)原子核的質(zhì)量很大,體積很小,猶如足球場上的一粒沙就集中了足球場的
質(zhì)量一樣,而電子的質(zhì)量很少。
1、電子為何不會被原子核吸引到核內(nèi)?
提示;人造衛(wèi)星為何不跌回地球,人又如何把衛(wèi)星召回地形
學(xué)生活動:電子高速運動
現(xiàn)在我們分析一下我們熟悉的最快的衛(wèi)星與的電子的運動情況比較一下
速度
半徑(m)
質(zhì)量Kg
衛(wèi)星
7,9
6400
n噸
電子
2200
10--10
9.11*10-31
(我們享受到的最快的交通工具是飛機(jī)n*102(m/s)我們電子的速度一下子就到北京了
在那么小的范圍,高速度運動,1秒鐘電子要轉(zhuǎn)多少個圈,
2.它的運動的是否有如衛(wèi)星一樣有特定的軌道?
[儀器演示]
氫原子核外電子的運動
[分析](,而我們的肉眼只能接受0。幾秒的事物變化就如看電影我們都已經(jīng)分析不出它的不
連續(xù)性。學(xué)生必須記住我們所看到的現(xiàn)象只有一個電子在運動)
3、學(xué)生活動:總結(jié)氫原子核外電子的運動特征
師生共同活動
核外電子運動的特征
(1)運動空間小。高速運動。
(1)運動時沒有固定的軌道。
(2)在離核遠(yuǎn)的地方出現(xiàn)的機(jī)會少,(3)近的地方出現(xiàn)機(jī)會多。
再次演示氫原子核外電子的運動情況,引出電子云的概念
4電子云:電子在核外空間的一定范圍內(nèi)出現(xiàn),好象帶負(fù)電荷的云霧籠罩在原子核周圍,人們
形象地稱它為電子云。
觀察書本P124頁強調(diào)
(1)圖中只有一個電子
(2)每個小黑點的意義
(3)小黑點的稀、密代表的含義
5.[分析]如衛(wèi)星一樣離子地球遠(yuǎn)的運動速度大,還是近的速度大?
運動速度大運動能大,則相對能量較大。
離核近的電子層能量低,離核遠(yuǎn)的能量高分別叫第一電子層、第二電子層…..或K、L、M?
。。。。。
6.原子核外電子排布規(guī)律
能量大穩(wěn)定還是能量小穩(wěn)定?原子希望自己穩(wěn)定還是不穩(wěn)定?
(1)電子盡量先排能量低的電子層,(2)再排能量高的。
[分析]就如同一個國家生活安定的地方當(dāng)然大家都想去,但這是不現(xiàn)實的每個地方的人口密
度是有限的,所以每個電子層能容納的電子數(shù)也是有限的。
[學(xué)生活動]根據(jù)已有知識分析每個電子層最多能容納多少個
(3)每個電子層最多能容納2n2個電子
(4)最外層不(5)能超過8個
(6)次外層不(7)能超過18個類推倒數(shù)第三層不(8)能超32個電子。
{練習(xí)}東方高考配套,第一題。第二題。
寫出Br,SMg的原子結(jié)構(gòu)示意圖
寫出K,F(xiàn)e的原子結(jié)構(gòu)示意圖(老師分析---有些原子的核外電子排布較復(fù)雜,我們主要學(xué)習(xí)
主要元素原子的核外電子排布特別是1~~18號,日后再詳細(xì)分析)
[總結(jié)]本課的主要內(nèi)容
1.外電子運動的特征:高速——無固定軌道——(多出現(xiàn)于)離核近處
2、核外電子排布規(guī)律:
(1)電子盡量先排能量低的電子層,再排能量高的。
(2)每個電子層最多能容納2n2個電子