搭建球棍模型探究有机物分子结构特点

云南省巍山县第二中学(672401) 赵旭东

1 与时俱进，学生实验重要性的再认识

《普通高中化学课程标准(2017年版)》列出了“学生必做实验”项目，让不做实验、用演示实验或视频实验代替学生实验的老师找不到借口，保证了学生实验的地位。人教版普通高中教科书化学必修第一册(2019版)教材中设置的主要栏目实验活动即为课程标准中要求的“学生必做实验”，落实了新课标对学生实验的目标。为什么不叫做“学生必做实验”而要叫做“实验活动”？教材是在赋予学生实验更加广阔的天空——可采用多种多样的方式、方法进行实验。

2 有机物分子结构特点地位分析

有机化学是高中化学的重要组成部分，要学好有机化学，必须把握“结构决定性质”。理解和运用“结构决定性质”，有机化学就会越学越容易。从高中化学核心素养之“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等要求看，有机物分子结构特点是高考必考的重要内容之一。高考“服务选才、引导教学”的核心功能和“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”的考查要求，决定了高考中必然考查有机物分子结构特点。考查有机分子结构的方式有很多，常见的有书写结构简式、找同分体数目、核磁共振氢谱、分子的空间构型、顺反异构、手性碳、原子共面、原子共线等。

3 搭建球棍模型是学习有机物分子结构特点的最佳方式

有机物分子结构特点的教学，采用画图或用动画形式进行。一部分学生能学会，但思维强度大，学生要联系立体几何，要发挥空间想象能力，导致学习时易疲劳、易遗忘。不论分子结构示意图画得多形象，不论3D动画制作得多形象，空间想象能力差的学生依然难以学会。采用展示模型进行教学，因为模型不是学生亲自手做的，稍微复杂的结构，如：甲基、乙烯基、乙炔基、苯基的两两组合或多组合的空间构型，虽然多次展示，但学生仍然容易遗忘。突破有机物分子结构特点，有没有更好的方法呢？有。让学生亲自动手搭建有机分子球棍模型。

学生亲自动手制作的模型，不仅直观，而且在制作过程中就解决了有机物分子结构特点的绝大部分问题。学生能轻松突破原子共面、共线难点。搭建球棍模型的实验活动非常有意义，是其他学习方式无法代替的。

4 创新设计，提升搭建球棍模型实验活动的价值

4.1 学习金字塔理论简介

学习金字塔理论如图1所示。

图1 学习金字塔理论

制作模型时各种学习方式都会涉及，活动设计得好，能引发讨论、实践、教授给他人这三种主动学习方式。

4.2 弗曼学习法简介

诺贝尔物理学奖得主弗曼的学习方法，是公认的最快的学习方法。主要流程如下：选择一个你想学习的知识；设想你要向别人传授这个知识；如果过程中出现问题，就重新回顾这个知识；让你的讲解越来越简单易懂。请老师们回顾自己的教学生涯，刚刚走上讲台的我们，不就是经历了做题、讲题、不断改进，从而快速成长起来的吗？学生的表现欲强，乐为人师，弗曼学习法更容易开展。

4.3 基于学习金字塔理论和弗曼学习法的球棍模型制作活动纪实

4.3.1 精心筹划

为保证学生经过一定努力能够完成，保证学生有时间做，并生成主动学习，实验活动时间定在完成高中化学必修第二册第7章第1节“认识有机化合物学习”后，利用周末时间完成。此时学生对球棍模型有一定了解，加上有必修第一册第4章的比较原子半径大小的支持，完成起来难度不大。对于尚未学习的乙烯、乙炔、苯等，告诉学生先查阅课本初步认识其结构，然后再制作模型。这样做不仅能获得相关分子结构的知识，还能培养学生自主学习的意识和能力。

4.3.2 宣传动员

为引起学生重视，在学习必修第二册第7章第1节时，告诉学生高考化学中有机化学分数占比高、试题经常考查有机物的结构特点。此外，制作有机分子球棍模型，有助于理解学习有机化学的根基——C的四价结构，有助于理解烷烃、烷基中C的四面体型结构，有助于理解“取代”的观点。

4.3.3 制作海报

为使活动顺利开展、促成学生主动学习，制作了海报。海报内容除再次强调此次活动的重要性外，还介绍了学习金字塔理论、弗曼学习法。为使学生在寻找材料时少花时间，海报作了一些暗示——购买两头尖的牙签作为“棍”。“球”可就地取材用柏树果、小洋芋、梅子、胶泥等，也可购买超轻粘土。为方便学生，提供5组模型(见表1)，选取其中一组进行制作；此外海报借助评价方案、标准，引导学生尝试弗曼学习法。

表1 5组球棍模型

4.3.4 互动交流

利用电话、微信等，对制作中遇到的问题，开展师生、生生交流，促成合作学习。

4.3.5 作品评价

先由本班学生选出制作得好的作品，再由每班推举1人加上4个化学老师组成的评委进行评定，选出24件作品进行表彰奖励。此外学生参观后对获奖作品以书面形式进行评价，设立“评价奖”4名。此项活动实现了评价激励。

4.3.6 作品展出

全校理科生以班为单位，参观获奖作品。获奖同学介绍制作意图、制作过程中的收获和体会以及不同分子模型原子共面知识。作品在展览室中长期保存、随时开放。此项活动，让学生体验学习金字塔理论中主动学习的有效、弗曼学习法的高效。

4.3.7 活动回眸

参与制作的学生掌握了有机分子结构特点，对CH4、CH3CH3、CH2=CH2、CH≡CH及其对应“基”的组合的共面、共线有了深刻的认识。

由于电话、微信的普及，制作过程中生生、师生间的交流、讨论，远远超乎预想。学生不断遇到问题，通过查阅资料、交流讨论得以解决，学习效果显著，这才是最有价值的学习方法之一。

整个实验活动，促成学生接受、运用、喜欢上学习金字塔理论、弗曼学习法，为小组合作学习找到理论依据。作品展出时，获奖同学的精彩讲解、满满的自信是其他学习方法不可能达成的。整个实验活动实现了在“玩中学”、在“学中玩”的目的。

5 启示

耗时长、适宜学生亲自动手的实验采用家庭实验是最佳选择。如果再做好以下几方面的工作，一定能推动实验活动的开展并取得良好的效果。①精心设计，促成学生合作学习；②利用学生的表现欲激发学生进行实验的激情；③促成学生在玩中完成实验释放学习压力；④积极争取学校在奖品、表彰会、展鉴室等方面的支持。