实物模型及图像在《结构与物性-化学原理的应用》教学中的运用

□上媛媛

(郑州大学物理工程学院 河南 三门峡 450000)

实物模型及图像在《结构与物性-化学原理的应用》教学中的运用

□上媛媛

(郑州大学物理工程学院 河南 三门峡 450000)

《结构与物性-化学原理应用》这门课程主要研究自然界中各种原子，分子，团簇，晶体等物质基本结构，及结构和对物理化学性质的影响。不同于数学原理的抽象，也不同于物理学其他课程如量子力学，电动力学等需要运用复杂的数学模型结合物理图像来模拟计算。作为一门连接微观物质世界和宏观物质世界的科学，它研究介观和微观领域实实在在具体物质的基本结构与物性。根据目前的实验技术手段，微观物质已经能够直接观察到，因此，在教学过程中运用实物模型和图像配合少量点睛之笔作用的文字说明将会使得学生对知识点的理解更加的深入细致，这一点在本人实际的教学实例中也得到充分的验证。

结构与物性；实物模型与图像；提高理解能力

实物、模型、图表等具体而形象的教学工具为学生理解抽象知识面提供了直观手段。教学中合理使用直观教学工具，可以提高学习兴趣，加深对感性知识的理解，克服学习中遇到的困难，帮助学生形成明确清晰的认知，强化思维能力。这是广大教学工作者长期教学经验总结出共同的认识，对学生空间想象能力的培养在小学时已经开始有意识的强化，作为本科生经过多年的空间意识训练已经在脑海中形成了对空间的想象图像。因此在结构与物性教学材料中使用实物模型和图像将会对学生对知识点全面、清晰、牢固的领悟起到锦上添花作用。PPT教学广泛普及，也为图片教学提供了可能性。

1 静态实物图，多方位呈现物质组成与结构

静态图片不随时间变化，用来展现实际物质在某一特定时刻的状态。虽然不能展现物质变化过程，但是它仍然是一种表示物质曾经存在形式的重要手段，使用静态图能够直观的表示物质组成和结构等信息。下面以几个简单的事例来说明，原子作为组成物质的基本粒子在中学化学的教学课程，作为回顾知识，原子作为化学变化中的最小粒子，是由原子核和环绕在核外部的电子组成，电子带负电绕原子核高速旋转，原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成。在讲授这个知识点的时候，就可以采用图片加上如下的简洁文字说明“原子=电子（负电）+原子核（质子+中子（正电））”。图片中采用两种颜色半径接近的小球体分别作为质子和和中子，两种球体混合紧凑的靠在一起形成原子核，外围的电子用另一种颜色直径大的多的球体来表示。这样一个简单的原子就显示出来，为了展现更细节的信息，赋予这些球体质感，在质子球体上添加“+”符号，在外球内添加标有“-”符号的环绕的电子轨道。分子作为保持物质化学性质的最小粒子，它由原子组成。分子结构可以用实心球体表示原子，原子之间的结合方位用适当长度和粗细的棒表示。用这种方法可以将自然界中所有分子表示出来。同样在讲授化学反应的时候依然可以运用这些分子图片来表示化学反应过程。具有量子效应的粒子不同于经典粒子，它没有确定轨道，我们只能给出它处于某一位置的几率，这就为教学带来困难，我们无法向学生展示电子到底是怎样运动的。电子云能形象表示出电子处于某一位置的几率，这为波函数和轨道图像表示电子行为带来便利，丰富的s轨道，2px轨道，3dx轨道电子云分布图像，使抽象的量子为题变得简单易懂。晶体的结合方式，晶体结构，群理论等都可以运用静态图像表示。诸如此类，图像将特定的知识点突出放大，而忽略了其他不必要的细节，能够强化对事物的认知。

2 动态物理图模拟物理化学过程

动态图像是随时间变化的图像，用动态图像表示物理化学能够展现物质随时间变化的情况。化学反应过程中化学键断裂与原子重新结合，电子在原子能级的之间的跃迁过程，分子振动，多离子系统热运动，分子亲水性和疏水性等问题都可以用生动的动态图像展示。

在《结构与物性》教学中应注重培养学生运用事物模型和图像理解知识点的能力，切忌在教学PPT中仅使用大量文字说明来讲解知识点。多方位呈现静态实物图作为横向，动态物理图像作为纵向，结合简单精炼的文字说明为学生展现一个放大的，动静态结合的微观界观物质世界。

[1]周公度.结构与物性-化学原理的应用[M].高等教育出版社,2009.

[2]细矢治夫,丸山有成.结构与物性[M].上海科学技术出版社,1979.

1004-7026（2016）18-0091-01

G642.0

A

DOI：10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.18.070

课题基金：国家自然科学基金项目支持，项目号：NSFC 51502267。

上媛媛（1984，11-），女，汉族，籍贯：河南三门峡，学历：博士，职称：讲师，研究方向：纳米科学与技术。