實物模型及圖像在《結構與物性-化學原理的應用》教學中的運用

□上媛媛

(鄭州大學物理工程學院 河南 三門峽 450000)

實物模型及圖像在《結構與物性-化學原理的應用》教學中的運用

□上媛媛

(鄭州大學物理工程學院 河南 三門峽 450000)

《結構與物性-化學原理應用》這門課程主要研究自然界中各種原子，分子，團簇，晶體等物質基本結構，及結構和對物理化學性質的影響。不同于數學原理的抽象，也不同于物理學其他課程如量子力學，電動力學等需要運用復雜的數學模型結合物理圖像來模擬計算。作為一門連接微觀物質世界和宏觀物質世界的科學，它研究介觀和微觀領域實實在在具體物質的基本結構與物性。根據目前的實驗技術手段，微觀物質已經能夠直接觀察到，因此，在教學過程中運用實物模型和圖像配合少量點睛之筆作用的文字說明將會使得學生對知識點的理解更加的深入細致，這一點在本人實際的教學實例中也得到充分的驗證。

結構與物性；實物模型與圖像；提高理解能力

實物、模型、圖表等具體而形象的教學工具為學生理解抽象知識面提供了直觀手段。教學中合理使用直觀教學工具，可以提高學習興趣，加深對感性知識的理解，克服學習中遇到的困難，幫助學生形成明確清晰的認知，強化思維能力。這是廣大教學工作者長期教學經驗總結出共同的認識，對學生空間想象能力的培養在小學時已經開始有意識的強化，作為本科生經過多年的空間意識訓練已經在腦海中形成了對空間的想象圖像。因此在結構與物性教學材料中使用實物模型和圖像將會對學生對知識點全面、清晰、牢固的領悟起到錦上添花作用。PPT教學廣泛普及，也為圖片教學提供了可能性。

1 靜態實物圖，多方位呈現物質組成與結構

靜態圖片不隨時間變化，用來展現實際物質在某一特定時刻的狀態。雖然不能展現物質變化過程，但是它仍然是一種表示物質曾經存在形式的重要手段，使用靜態圖能夠直觀的表示物質組成和結構等信息。下面以幾個簡單的事例來說明，原子作為組成物質的基本粒子在中學化學的教學課程，作為回顧知識，原子作為化學變化中的最小粒子，是由原子核和環繞在核外部的電子組成，電子帶負電繞原子核高速旋轉，原子核是由帶正電的質子和不帶電的中子組成。在講授這個知識點的時候，就可以采用圖片加上如下的簡潔文字說明“原子=電子（負電）+原子核（質子+中子（正電））”。圖片中采用兩種顏色半徑接近的小球體分別作為質子和和中子，兩種球體混合緊湊的靠在一起形成原子核，外圍的電子用另一種顏色直徑大的多的球體來表示。這樣一個簡單的原子就顯示出來，為了展現更細節的信息，賦予這些球體質感，在質子球體上添加“+”符號，在外球內添加標有“-”符號的環繞的電子軌道。分子作為保持物質化學性質的最小粒子，它由原子組成。分子結構可以用實心球體表示原子，原子之間的結合方位用適當長度和粗細的棒表示。用這種方法可以將自然界中所有分子表示出來。同樣在講授化學反應的時候依然可以運用這些分子圖片來表示化學反應過程。具有量子效應的粒子不同于經典粒子，它沒有確定軌道，我們只能給出它處于某一位置的幾率，這就為教學帶來困難，我們無法向學生展示電子到底是怎樣運動的。電子云能形象表示出電子處于某一位置的幾率，這為波函數和軌道圖像表示電子行為帶來便利，豐富的s軌道，2px軌道，3dx軌道電子云分布圖像，使抽象的量子為題變得簡單易懂。晶體的結合方式，晶體結構，群理論等都可以運用靜態圖像表示。諸如此類，圖像將特定的知識點突出放大，而忽略了其他不必要的細節，能夠強化對事物的認知。

2 動態物理圖模擬物理化學過程

動態圖像是隨時間變化的圖像，用動態圖像表示物理化學能夠展現物質隨時間變化的情況。化學反應過程中化學鍵斷裂與原子重新結合，電子在原子能級的之間的躍遷過程，分子振動，多離子系統熱運動，分子親水性和疏水性等問題都可以用生動的動態圖像展示。

在《結構與物性》教學中應注重培養學生運用事物模型和圖像理解知識點的能力，切忌在教學PPT中僅使用大量文字說明來講解知識點。多方位呈現靜態實物圖作為橫向，動態物理圖像作為縱向，結合簡單精煉的文字說明為學生展現一個放大的，動靜態結合的微觀界觀物質世界。

[1]周公度.結構與物性-化學原理的應用[M].高等教育出版社,2009.

[2]細矢治夫,丸山有成.結構與物性[M].上海科學技術出版社,1979.

1004-7026（2016）18-0091-01

G642.0

A

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

課題基金：國家自然科學基金項目支持，項目號：NSFC 51502267。

上媛媛（1984，11-），女，漢族，籍貫：河南三門峽，學歷：博士，職稱：講師，研究方向：納米科學與技術。