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漫谈化学概念教学中的说文解字

2013-03-19李作胜

卫生职业教育 2013年5期
关键词:碳原子共轭分子

李作胜

(武威职业学院,甘肃 武威 733000)

高职教育是培养以职业能力为基础的生产、建设、管理、服务第一线的技术应用型人才的专门教育。它所培养的学生,应具有良好的职业素质,富于创新精神与实践能力,能主动适应经济建设和科学技术发展的需要。高职教育的目标是学生在系统掌握理论知识的基础上具有自我学习、自我再创造的能力。如何利用有限的课堂教学时间达到上述多项教学目标成为高职教育工作者研究的课题,笔者在多年的化学教学中以化学概念教学为依托,通过“说文解字”使学生在深刻理解化学概念的基础上,提升思辨、概括和表达能力,取得一些成效。

化学概念是用简练的语言高度概括出来的,其中每个字、词都有特定的渊源和意义,有的概念字面意思有助于正确理解概念本身,有的容易形成迷思概念,准确理解其中关键字、词的涵义,对于理解、把握概念的内涵和外延至关重要,恰当的“说文解字”能达到事半功倍的效果。现谈谈笔者的一些认识。

1 有助于正确理解概念

1.1 共轭

在化学概念中包含“共轭”的有共轭酸碱对、共轭效应等。准确理解“轭”字的含义是理解这些化学概念的关键,“轭”的本意是驾车时搁在牛马颈上的曲木,可现在的学生没有见过古代是如何驾车的,现实生活中也无“轭”的实例可参考,因此无法理解“轭”的功用,更谈不上理解“共轭”这一带有比喻意味的词的含义。但可以引导学生联想:譬如,电影中古代的马车用的“轭”,农村抬杠式耕地时套在两头牛脖子上的木驾其实就相当于“轭”,让学生明白“轭”的功用是使两头牛相互牵制、互相配合同步行走,然后理解“共轭”关系的含义,这两头牛就是共轭关系,从而进一步引申出“共轭”即按一定规律相配的一对。此时再理解共轭酸碱对、共轭效应就容易多了。共轭酸碱对中酸和碱通过一个H+联系起来,H+相当于“轭”,共轭酸碱对中的酸和碱相当于共轭的两头牛,互为依据。再看“共轭效应”,有π-π共轭、p-π共轭等多种,以π-π共轭效应为例,两个π键若间隔一个c-cσ单键即成共轭关系。可见,c-cσ单键充当“轭”的作用,两个π键相当于两头“共轭”的牛,结果使两个π键因共轭关系而出现了共轭效应。通过这样的讲解使学生很容易地理解了复杂、抽象的化学概念。

1.2 系

在化学上与“系”相关的概念有分散系、缓冲系,“系”字可理解为体系、系统。体系,泛指一定范围内或同类的事物按照一定的秩序和内部联系而组成的整体。系统的本意是一群有相互关联的个体组成的集合。在讲述这几个概念时一定要讲清楚在这个“系”中包含哪几个相互关联的个体,这些个体有怎样的联系。在分散系中相互关联的个体就是分散相和分散介质,两者的关联就是分散相容纳在分散介质中。在缓冲系中相关联的个体就是共轭酸碱对,两者的关联就是存在化学平衡关系。通过剖析关键字的含义,理顺其中的逻辑关系,学生会更好地理解相关的概念,并为以后的措词表达夯实基础。

1.3 效应

相关的概念有同离子效应、诱导效应、共轭效应等。效应的本意是:在一定环境下,由一些因素和结果而构成的一种因果现象。在讲述上述这几个概念时,让学生明白什么是因,什么是果。在同离子效应中,因是和弱电解质具有相同的离子的强电解质破坏了弱电解质的解离平衡,结果就使弱电解质的电离平衡向左移动导致电离度减小;在诱导效应中,因是有机化合物分子中成键原子或基团的电负性不同,结果是整个分子中的成键电子云沿着碳链向电负性大的基团方向偏移;在共轭效应中,因是共轭π 键的形成,结果是共轭体系趋于整体化、键长趋于平均化而稳定性增加。在实际讲解中,还可引用生活中的词语来帮助学生更好地理解效应一词的意义和应用,譬如名人效应、马太效应等。

1.4 同分异构体

“同”是相同的意思,“异”是不相同的意思,“同分”就是相同的分子式,异构就是不相同的结构,即分子式相同,而结构不同物质互称同分异构体,这种现象称同分异构现象。在现实生活中结构相近的词有同父异母、同床异梦等,通过和生活用语的类比使学生学得轻松愉快、记得牢固,不仅对社会生活多了几分观察和思考,还提升了学生学习化学概念的兴趣和信心。

1.5 官能团

“官”的本意是“治众”的意思,学生最易理解的解释是官员,就是现实生活中的领导。“能”的意思是才能、能力。“团”的意思是工作或活动的集体组织,在这里指原子团。学生对官员在社会管理中作用的理解较浅,可以联系学习生活中最熟悉的班级管理,班主任是学生最贴近的“官”,班主任具有管理班级的权力和责任,班主任的管理能力、风格决定了这个班级的班风和学风。中国的社会治理结构中官员的作用也是同样的,它在某种程度上决定社会整体前进的方向。作为有机物分子中的官能团,能决定某一类有机化合物化学特性的原子或原子团,如同社会生活中的官员一样。学生不仅听得有趣、理解得透彻,还对社会多了几分观察和思考。

1.6 手性分子、手性碳原子

碳原子在形成有机分子的时候,4个原子或基团可以通过4根共价键形成三维的空间结构。由于相连的原子或基团不同,它会形成两种分子结构。这两种分子拥有完全一样的物理、化学性质。但是从分子的组成形状来看,它们依然是两种分子。这种情形像是镜子里和镜子外的物体那样,看上去互为对应。由于是三维结构,它们不管怎样旋转都不会重合,就像左手和右手那样,故称这两种分子具有手性,又叫手性分子。人们将连有4个不同基团的碳原子形象地称为手性碳原子。从定义来看,手性一词是比喻,即分子具有手的性质。我们对“手”再熟悉不过了,但这里“手”的特性到底指什么呢?结合定义我们必须使学生明白,手性指的是不能和其镜像重合,再让学生看着自己的手思考,任何物体都有镜像,有的能重合,有的不能,为何手不能和其镜像重合,引导学生观察并思考手的结构特点:不具有对称面和对称中心。进而得出结论:不具有对称面和对称中心的分子有一个重要的特点,即实体和镜像不能重叠。正确理解手性是正确理解手性分子和手性碳原子的关键所在。

1.7 饱和

饱和链烃即烷烃,烷烃分子中碳原子之间的共价键全部为碳碳单键,其中碳原子皆为饱和碳原子,也就是说,烷烃分子中碳原子之间全部以碳碳单键结合成链状,碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合而达到饱和。饱和,本意指事物达到最高限度。必须让学生明白碳原子在有机物中的成键是有饱和性的,即成4个价键并一定结合4个原子或原子团,可以有双键或叁键,但最多只能结合4个原子或原子团,即达到最高限度,则为饱和。

2 容易形成迷思概念

由于历史的原因,有些化学概念的形成和发展使概念的表面词意和概念的本意已大相径庭。对于这样的概念,教学时不但要解释概念的字面含义,更重要的是阐述清楚概念的内涵,由于这样的概念往往与学科的发展史有关,最好结合概念的演变过程,讲清概念内涵与外延,而不至顾名生意,产生错误的认识。

2.1 氧化-还原反应

氧化-还原反应原来是得氧即为氧化反应,失氧即为还原反应。后来发展为失去电子的反应即为氧化反应,得到电子的反应即为还原反应,但概念的名称没变,内涵和外延已大不相同,没有氧参加的化学反应也有可能是氧化-还原反应。

2.2 糖类

在日常生活中糖就是甜的,学生容易认为有甜味的即是糖类。必须让学生明确糖类应从结构和性质上界定:多羟基醛或多羟基酮,不能简单地从日常生活经验出发。还要让学生知道,糖类也叫碳水化合物,但不能理解为糖类是碳和水的化合物。必须讲清楚由于历史上一度认为糖类是碳和水化合而成,故而称之为碳水化合物,后来随着科技的进步,人们认清了真相,但名称仍然延用至今。

2.3 芳香烃

让学生了解芳香烃的发现史,最初的芳香烃都是有芳香气味的,故而得名,随着科技的进步,芳香烃已名不符实,甚至有些相悖,因而不能把芳香烃理解为有芳香气味的烃,而应从结构和性质上去把握。

2.4 有机化合物

“有机”是有生命的意思,最初发现的有机物主要来自有生命的生物体,随着科学的发展,人们能用无机物合成出有机物,已突破了原来的观点:有机物只能来源于有机物物体。让学生从结构和性质上去把握什么是有机物,同时还要让学生认识到生产和生活中天然有机物仍主要来自有机物体。

2.5 金属性与非金属性

学生最容易把金属性理解为金属具有的性质,把非金属性理解为非金属具有的性质。日常生活中的金属是一种具有光泽(即对可见光强烈反射),富有延展性,容易导电、导热等性质的物质。金属性虽源于金属,但已超越了金属这个概念本身,是从绝大多数金属所具有的共性(容易失去电子)中扭像出来的一个全新的概念。金属性表示元素的原子失去电子的倾向,元素的非金属性是指元素的原子得电子的能力,这样我们才能很好地理解某一元素既表现出金属性,又具有非金属性,即两性元素,但是我们不能说某元素既是金属元素又是非金属元素。

总之,化学概念的讲解要特别注重其中关键字、词含义的讲解,既要让学生很好地理解概念本身,还要提高学生的总结概括能力,最终达到用精准的语言把自己要表达的内容准确表达出来的目标,为学生以后工作积累经验、夯实基础。

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