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化學(xué)新課程強(qiáng)調(diào)以人為本,充分體現(xiàn)“科學(xué)源于生活,服務(wù)生活,創(chuàng)造新生活”的理念,近年來高考化學(xué)試卷中對(duì)這一理念有充分體現(xiàn),出現(xiàn)了與日化產(chǎn)品、藥物、環(huán)境等的相關(guān)試題,如2009年江蘇卷具有顯著抗癌活性的10-羥基喜樹堿、用于治療高血壓的藥物多沙唑嗪鹽酸鹽,浙江卷的可用于制作“香水”的天然化合物a-damascone等,其結(jié)構(gòu)均較復(fù)雜,用常規(guī)思維來解決這類問題,十分繁瑣,而且難免會(huì)出現(xiàn)遺漏、差錯(cuò)。
不飽和度揭示了有機(jī)物組成與結(jié)構(gòu)的隱性關(guān)系和各類有機(jī)物間的內(nèi)在聯(lián)系,是推斷有機(jī)物分子可能結(jié)構(gòu)的一種新思維,其優(yōu)點(diǎn)是推理嚴(yán)謹(jǐn),可防遺漏。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)不飽和度概念易學(xué)易懂,在求較為復(fù)雜的分子式及分子結(jié)構(gòu)、同系物、同分異構(gòu)體的判斷等方面時(shí),若能運(yùn)用不飽和度將有事半功倍之功效,減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。在現(xiàn)有文獻(xiàn)中,中學(xué)對(duì)不飽和度的研究公式較多,推導(dǎo)復(fù)雜,本文將關(guān)于不飽和度的學(xué)習(xí)作一系統(tǒng)歸納,并推出一應(yīng)用十分廣泛的簡化公式,與大家分享。
1不飽和度的概念
不飽和度又稱缺氫指數(shù)或者環(huán)加雙鍵指數(shù),是有機(jī)物分子不飽和程度的量化標(biāo)志,即有機(jī)物分子中與碳原子數(shù)相等的開鏈烷烴相比較,每減少2個(gè)氫原子,則有機(jī)物的不飽和度增加1,用希臘字母Ω表示。
2 不飽和度的計(jì)算
2.1根據(jù)有機(jī)物的化學(xué)式計(jì)算
常用的計(jì)算公式:
公式繁多,現(xiàn)簡化如下:
將有機(jī)物的化學(xué)式轉(zhuǎn)化為CxHyOa(NH)b則,Ω=x+1-y/2。
此公式使用范圍極廣,可囊括幾乎所有有機(jī)物,無需分類討論,硅與碳等效,鹵素與氫等效,硫與氧等效。通過轉(zhuǎn)化,O、N可視而不見。學(xué)生已學(xué)過元素周期律,同族元素性質(zhì)相似的概念已根深蒂固,價(jià)鍵規(guī)律也有一定了解,此公式使用簡便,利于學(xué)生掌握。
例子:C10H4Cl2可轉(zhuǎn)化為C10H6,則Ω=10+1-6/2=8
C20H31O2N3可轉(zhuǎn)化為C20H28O2(NH)3,則Ω=20+1-28 /2=7
C60中y、a、b均為0, Ω=60+1=61
2.2非立體平面有機(jī)物分子,可以根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算
Ω=雙鍵數(shù)+叁鍵數(shù)×2+環(huán)數(shù)
備注:雙鍵包含碳碳、碳氮、氮氮、碳氧雙鍵;叁鍵包含碳碳、碳氮叁鍵;環(huán)數(shù)等于將環(huán)狀分子剪成開鏈分子時(shí),剪開碳碳鍵的次數(shù),環(huán)包含含N、O、S等的雜環(huán)。
如苯:Ω=6+1-6/2=3+0×2+1=4, 即苯可看成三個(gè)雙鍵和一個(gè)環(huán)的結(jié)構(gòu)形式。
例子:
3不飽和度的應(yīng)用
3.1分子的不飽和度Ω與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系:
①若Ω=0,說明分子是飽和鏈狀結(jié)構(gòu)
②若Ω=1,說明分子中有一個(gè)雙鍵或一個(gè)環(huán);
③若Ω=2,說明分子中有兩個(gè)雙鍵或一個(gè)三鍵;或一個(gè)雙鍵和一個(gè)環(huán);或兩個(gè)環(huán);余類推;
④若Ω≥4,說明分子中很可能有苯環(huán)。
3.2輔助推導(dǎo)化學(xué)式,思路如下:
結(jié)構(gòu)簡式―計(jì)算不飽和度―計(jì)算H原子數(shù)―確定分子式
例1:(2008海南卷第20題)1 mo1 X能與足量碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出44.8 L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則X的分子式是:()
A. C5H10O4 B. C4H8O4C. C3H6O4 D.C2H2O4
答案:D
解析:能與碳酸氫鈉反應(yīng)的有機(jī)物一般為羧基,1 mol X放出CO2為2 mol, 說明含2個(gè)羧基,其不飽和度至少為2,口算可得A、B、C的不飽和度均為1,D為2,可快速求解選項(xiàng)為D。
例2:(2009浙江卷第11題)一種從植物中提取的天然化合物a-damascone,可用于制作“香水”,其結(jié)構(gòu)如下圖,有關(guān)該化合物的下列說法不正確的是()
A.分子式為C13H20O
B. 該化合物可發(fā)生聚合反應(yīng)
C. 1 mol該化合物完全燃燒消耗19 mol
D.與溴的溶液反應(yīng)生成的產(chǎn)物經(jīng)水解、稀硝酸化后可用溶液檢驗(yàn)
答案:C
解析:
A項(xiàng),可快速判斷出該分子為C13HyO,根據(jù)不飽和度公式,該分子含3個(gè)雙鍵一個(gè)環(huán),Ω=4=13+1-y/2, y=20,正確;
B項(xiàng),由于分子可存在碳碳雙鍵,故可以發(fā)生加聚反應(yīng),正確;
C項(xiàng),根據(jù)A項(xiàng)可轉(zhuǎn)化為C13H18(H2O)13個(gè)碳應(yīng)消耗13個(gè)O2,18個(gè)H消耗4.5個(gè)O2,共為17.5,故錯(cuò);
D項(xiàng),碳碳雙鍵可以與Br2發(fā)生加成發(fā)生,然后水解酸化,即可得Br-,再用AgNO3可以檢驗(yàn),正確。
例3(2009天津卷第8題)請(qǐng)仔細(xì)閱讀以下轉(zhuǎn)化關(guān)系(見圖1所示):
A是從蛇床子果實(shí)中提取的一種中草藥有效成分,是由碳、氫、氧元素組成的酯類化合物;
B稱作冰片,可用于醫(yī)藥和制香精、樟腦等;
C的核磁共振氫譜顯示其分子中含有4種氫原子;
D中只含一個(gè)氧原子,與Na反應(yīng)放出H2;
F為烴。
請(qǐng)回答:
(1)B的分子式為___________。
(4)F的分子式為____________。
化合物H是F的同系物,相對(duì)分子質(zhì)量為56,寫出H所有可能的結(jié)構(gòu):_______________。
(節(jié)選自部分內(nèi)容,以下相同)
解析:
(1)從圖中可快速看出,B中有10個(gè)C,一個(gè)O,為面數(shù)為3的閉合籠狀結(jié)構(gòu),故Ω=2,分子式為C10HyO, Ω=2=10+1-y/2, y=18, 確定分子式為C10H18O
(2)F為烴,E-F為消去反應(yīng),70/14=5,F為戊烯,分子式為C5H10
H是F的同系物,相對(duì)分子質(zhì)量為56,56/14=4,為丁烯,所有同分異構(gòu)體為1-丁烯,2-丁烯(存在順反異構(gòu))和甲基丙烯四種。
3.3輔助推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),思路如下:
分子式―計(jì)算不飽和度―預(yù)測官能團(tuán)及數(shù)量―確定結(jié)構(gòu)―推測性質(zhì)
例4:有一環(huán)狀化合物C8H8,它不能使溴的CCl4溶液褪色;它的分子中碳環(huán)上的1個(gè)氫原子被氯取代后的有機(jī)生成物只有一種。這種環(huán)狀化合物可能是( )
解析:不能使溴的CCl4溶液褪色,可排除AD;
C8H8中Ω=8+1-8/2=5, B中Ω=4,排除,即得正確答案為C。
例5(2008年四川卷第29題)(3)①芳香化合物E的分子式是C8H8Cl2。E的苯環(huán)上的一溴取代物只有一種,則E的所有可能的結(jié)構(gòu)簡式是_______。
解析:根據(jù)公式CxHyOa(NH)b則Ω=x+1-y/2,鹵素原子與H等效,C8H8Cl2可轉(zhuǎn)化為C8H10,Ω=8+1-10/2=4,又為芳香化合物,說明只含一個(gè)苯環(huán),其余均飽和,故結(jié)構(gòu)即可迎刃而解。答案如下:
例6(2009全國卷Ⅱ第30題)化合物A相對(duì)分子質(zhì)量為86,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55.8 %,氫為7.0 %,其余為氧。A的相關(guān)反應(yīng)如下圖(圖2)所示:
已知R-CH=CHOH(烯醇)不穩(wěn)定, 很快轉(zhuǎn)化為R-CH2CHO。
根據(jù)以上信息回答下列問題:
以上四種信息素中互為同分異構(gòu)體的是
A. ①和② B. ①和③
C. ③和④ D. ②和④
答案:C
解析:①中Ω=2+1=3;②中Ω=2+1=3;①比②多一個(gè)甲基;
③中Ω=1+1=2 ④Ω=1+1=2,為同分異構(gòu)體,答案為C。
不飽和度還可運(yùn)用于有機(jī)反應(yīng)的判斷、共用電子對(duì)的數(shù)目及有機(jī)物面數(shù)的確定等,在這些方面運(yùn)用不飽和度不甚簡便,本文不再贅述。總之,從近幾年高考卷中可以看出,不飽和度發(fā)揮了重要作用,若在教學(xué)中運(yùn)用好不飽和度,定有成效。
參考文獻(xiàn):
[1]鄭大貴.利用不飽和度計(jì)算橋環(huán)化合物的環(huán)數(shù)[J]. 大學(xué)化學(xué)1993,(6):47~51.
[2]丁敬敏,丁漪.有機(jī)化合物分子不飽和度的計(jì)算[J].化學(xué)教育1998,(1):38~41.
[3]胡思前. 不飽和度在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用[J]. 高等函授學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2002,(8):29~30.
[4]沈國強(qiáng).巧用不飽和度,化解有機(jī)難題[J].河北理科教學(xué)研究2008,(5):24~29.
關(guān)鍵詞:方法教育邏輯思維方法實(shí)驗(yàn)方法
一、根據(jù)學(xué)科特點(diǎn),掌握認(rèn)識(shí)問題的一般方法
有機(jī)化學(xué)是中學(xué)化學(xué)重要組成部分、從物質(zhì)的數(shù)量上講有機(jī)物的種類達(dá)千萬種,是無機(jī)物的近百倍。尤其是有機(jī)化學(xué)進(jìn)入生命科學(xué)領(lǐng)域,正在發(fā)揮日益重要的作用。在近幾年高考中有機(jī)化學(xué)與生物的綜合也相當(dāng)多。中學(xué)有機(jī)化學(xué)是有機(jī)化學(xué)中最簡單、最基礎(chǔ)的部分,但整個(gè)有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)方法對(duì)了解更多的有機(jī)知識(shí)、研究更廣闊的有機(jī)領(lǐng)域有著重要的意義。同學(xué)剛接觸到有機(jī)化學(xué),興趣很濃。這時(shí)候,是再一次激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最佳時(shí)期,也是進(jìn)行學(xué)習(xí)方法與學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的最佳時(shí)期。但由于有機(jī)化學(xué)其種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、與生產(chǎn)生活聯(lián)系密切,使之成為中學(xué)化學(xué)的難點(diǎn),會(huì)考、高考的熱點(diǎn),其學(xué)習(xí)的方法又與無機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)有明顯的不同之處。如果不幫助學(xué)生總結(jié)有機(jī)化學(xué)的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)的一般方法學(xué)生將很難入門。
(1):結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)—學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的法寶。于是在教完甲烷、乙烯之后,我就總結(jié)出有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)的一般規(guī)律與方法:結(jié)構(gòu)性質(zhì)(物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì))用途制法(工業(yè)制法、實(shí)驗(yàn)室制法)一類物質(zhì)。因此學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)要從結(jié)構(gòu)出發(fā),了解每一類有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),比較不同類有機(jī)物結(jié)構(gòu)上的差異,掌握有機(jī)反應(yīng)中有機(jī)物結(jié)構(gòu)上的變化等等。在教學(xué)中反復(fù)強(qiáng)調(diào)這樣的學(xué)習(xí)方法:結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途制法一類物質(zhì)。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)在有機(jī)化學(xué)中表現(xiàn)得特別明顯,這不僅表現(xiàn)在化學(xué)性質(zhì)中,同時(shí)也體現(xiàn)在物理性質(zhì)上。因此教育學(xué)生在有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)中,要善于利用好這個(gè)法寶。這樣在有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)能觸類旁通,收到事半功倍之效果。
比如在“乙炔”的教學(xué),我就先出示乙炔分子的球棍結(jié)構(gòu)模型,介紹乙炔分子的結(jié)構(gòu)后。我讓學(xué)生預(yù)測乙炔的化學(xué)性質(zhì),班里大多數(shù)同學(xué)都能說出其化學(xué)性質(zhì)。到了講烴的衍生物,我又特別強(qiáng)調(diào)了官能團(tuán)的作用,再次強(qiáng)調(diào)這樣的學(xué)習(xí)方法:結(jié)構(gòu)(官能團(tuán))性質(zhì)用途制法一類物質(zhì)。我請(qǐng)同學(xué)自己站起來闡述這樣的研究方法,我順著這樣的思路一點(diǎn)一點(diǎn)地講下去,很清晰,學(xué)生自己掌握,復(fù)習(xí)時(shí)也就感覺到有規(guī)律可循、有方法可用。有機(jī)化學(xué)其實(shí)很好學(xué),重要的是要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)方法,時(shí)時(shí)提醒學(xué)生,以后就是進(jìn)入高一級(jí)學(xué)校,有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)與研究也采用的是同樣的方法,這在一定程度上也激發(fā)了他們學(xué)習(xí)與探索的興趣。
(2):普遍性與特殊性的共存。有機(jī)物雖然種類繁多,但有同系物,而同系物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是相似的,這就是普遍性。因此,在復(fù)習(xí)時(shí)只要認(rèn)真弄懂一個(gè)或幾個(gè)化合物,就可推知其它同系物的性質(zhì),從而把龐大的有機(jī)物體系化和規(guī)律化。但是,任何特殊性都不能完全包括在普遍性之中,學(xué)習(xí)中要善于在有機(jī)物的特殊性中發(fā)現(xiàn)普遍性,又要在普遍性的指導(dǎo)下研究特殊性。以醇為例:醇類能催化氧化為醛、發(fā)生消去生成烯,但(CH3)3C-OH不能氧化成醛,CH3-OH、(CH3)3C-CH2-OH不能消去生成烯,這是普遍性與特殊性的關(guān)系。乙醇能與水互溶,但維生素A難溶于水;乙醇與甲醚雖然組成相同,但由于結(jié)構(gòu)不同,兩物質(zhì)的熔沸點(diǎn)等性質(zhì)相差甚遠(yuǎn)。前者是量變引起了質(zhì)變,后者是質(zhì)變引起量變。乙醇、苯酚、乙酸、葡萄糖分子中均含有羥基,因而它們都能與金屬鈉反應(yīng)放出氫氣,但由于與羥基相連的基團(tuán)各不相同,基團(tuán)間相互影響的結(jié)果使羥基表現(xiàn)出來的性質(zhì)又具有明顯的差異,如:乙醇、葡萄糖溶液呈中性,苯酚溶液呈弱酸性,乙酸溶液呈明顯酸性,這是普遍聯(lián)系與相互影響的辯證關(guān)系。
二、立足基礎(chǔ),訓(xùn)練學(xué)生邏輯思維方法
科學(xué)方法的第二層次為邏輯思維方法,即進(jìn)行化學(xué)思維,通過分析、綜合、抽象、概括、歸納、總結(jié)等過程,最后上升為理論的形式。邏輯思維就是要運(yùn)用唯物辯證法去分析,判斷和推理的思考方法,邏輯思維須依據(jù)正確的概念和判斷。知識(shí)是思維的基礎(chǔ),思維的無序主要是貯存在大腦中的各知識(shí)點(diǎn)的無序。因此,教學(xué)中教師應(yīng)首先抓“雙基”的落實(shí),抓知識(shí)點(diǎn)的橫縱聯(lián)系,幫助學(xué)生養(yǎng)成整理知識(shí)點(diǎn)的習(xí)慣,串點(diǎn)成線,交線成網(wǎng),使各知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化,網(wǎng)絡(luò)化的知識(shí)便于記憶,便于有序地貯存在大腦中。因此,培養(yǎng)學(xué)生思維的邏輯性,首先必須加強(qiáng)基本概念的學(xué)習(xí),并對(duì)其能夠透徹理解。在有機(jī)化學(xué)基本原理的教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生通過分析,綜合、比較、判斷、推理等邏輯思維過程,掌握其來龍去脈。解題時(shí),將新問題納入網(wǎng)絡(luò)中,產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的遷移。
教學(xué)中,我首先強(qiáng)調(diào)有機(jī)物分子式、電子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式書寫的熟練性和規(guī)范性。同分異構(gòu)體、同系物等各個(gè)概念的落實(shí)。再是幫助學(xué)生養(yǎng)成整理知識(shí)點(diǎn)的習(xí)慣,串點(diǎn)成線。如在學(xué)完烴和烴的衍生物后,可以列以下表格讓學(xué)生完成,以提高比較和記憶。
類別通式官能團(tuán)代表物主要化學(xué)性質(zhì)烷烴烯烴……
基礎(chǔ)知識(shí)掌握后要引導(dǎo)學(xué)生橫向聯(lián)想,提高思維的靈活性。如在學(xué)習(xí)了烴的空間結(jié)構(gòu)后,學(xué)生已掌握了乙烯的平面結(jié)構(gòu),即兩個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子在一個(gè)平面上,在此基礎(chǔ)上,可進(jìn)行如下練習(xí):下列結(jié)構(gòu)中,所有碳原子是否在同一個(gè)平面上:A、B、僅僅在橫向上產(chǎn)生聯(lián)想是不夠的,還要積極引導(dǎo)學(xué)生向縱向深入,加強(qiáng)縱向化學(xué)知識(shí)的聯(lián)系和綜合,即學(xué)科內(nèi)綜合,其目的是培養(yǎng)學(xué)生思維的流暢性。思維流暢,聯(lián)想豐富,能夠在短時(shí)間內(nèi)形成較多的知識(shí)信息和解題方法,從而迅速解答題目,一般可通過對(duì)綜合題的分析、練習(xí)來達(dá)到目的。如:在學(xué)習(xí)了烴和烴的衍生物知識(shí)后,都知道有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和衍變關(guān)系非常重要,我們可以通過一些衍變關(guān)系來進(jìn)行歸納復(fù)習(xí),使學(xué)生的知識(shí)縱向深入,把不同類別的有機(jī)物進(jìn)行有機(jī)聯(lián)系。例如某有機(jī)物A有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系,若G中含有四個(gè)碳原子,分別寫出A、B、C、D、E、F、G的結(jié)構(gòu)簡式?通過對(duì)該題的練習(xí),使學(xué)生對(duì)鹵代烴、烯烴、醇、醛、羧酸、酯的知識(shí)(特別是衍變關(guān)系)得到系統(tǒng)復(fù)習(xí)和比較,思維縱向發(fā)展,形成了知識(shí)鏈。
可見根據(jù)問題的因果關(guān)系和類屬關(guān)系,用發(fā)展變化的觀點(diǎn)去分析綜合,使學(xué)生的思維靈活多變,不斷形成科學(xué)的思維的方法。
三.以實(shí)驗(yàn)方法為載體,提升學(xué)生分析和解決問題的能力
科學(xué)方法的第三層次為分析、解決問題的方法??v觀中學(xué)化學(xué)教學(xué),在這種層次上的科學(xué)方法包括實(shí)驗(yàn)法、守恒法、極限法、圖像法等。而實(shí)驗(yàn)法是又是有機(jī)教學(xué)中最為常用的方法也是培養(yǎng)學(xué)生相當(dāng)高的獨(dú)立探索能力和創(chuàng)造性的一種方法。我認(rèn)為在實(shí)際教學(xué)過程中,可把培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰唧w歸為以下幾個(gè)方面:1、按一定的認(rèn)知目的安排觀察或?qū)嶒?yàn)活動(dòng)2、讓學(xué)生獨(dú)立地完成觀察與實(shí)驗(yàn)3、啟發(fā)并指導(dǎo)學(xué)生得出正確合理的結(jié)論并進(jìn)行報(bào)告4、可能的情況下,讓學(xué)生通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來說明問題,讓學(xué)生從不同的角度去理解、掌握知識(shí),達(dá)到“求異”的目的。
如:在講授乙醛的性質(zhì)的時(shí)候,我先在課堂上演示乙醛的銀鏡反應(yīng)和乙醛與新制的氫氧化銅的反應(yīng),強(qiáng)調(diào)一些在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該注意的問題,然后我就請(qǐng)兩個(gè)同學(xué)來演示用甲醛代替乙醛的同樣反應(yīng),要求其他同學(xué)注意觀察并指出其錯(cuò)誤,并讓他們根據(jù)他們所操作的實(shí)驗(yàn)結(jié)果引出正確的結(jié)論。通過這些課堂實(shí)驗(yàn),及時(shí)糾正錯(cuò)誤,學(xué)生感受頗深,他們自己做實(shí)驗(yàn)時(shí)就很動(dòng)腦筋,也很規(guī)范,提高了他們的觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
又如:在醇、酚、醛的化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,先以一組設(shè)疑作為前導(dǎo),啟迪思維:(1)做乙醇與鈉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),為什么要用無水乙醇?而做醇的氧化實(shí)驗(yàn)時(shí)用95o/o的乙醇?(2)苯酚為什么能溶于氫氧化鈉溶液?而不溶于碳酸氫鈉溶液?這組實(shí)驗(yàn)設(shè)疑不但可以促學(xué)生邊實(shí)驗(yàn)邊思考,而且可以達(dá)到溫故知新的效果。在實(shí)驗(yàn)過程中,我一邊巡回指導(dǎo),用敏銳的眼光撲捉學(xué)生心靈的信息,一邊根據(jù)實(shí)驗(yàn)的不同階段,巧妙、及時(shí)設(shè)疑:(1)醛與新制Cu(OH)2反應(yīng),為什么會(huì)出現(xiàn)藍(lán)—綠—黃—磚紅色沉淀?(2)做銀鏡實(shí)驗(yàn)需要注意什么?否者會(huì)引起什么現(xiàn)象?通過這組設(shè)疑,提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察能力,訓(xùn)練和活躍了他們的思維。在實(shí)驗(yàn)小結(jié)時(shí),將一組有一定深度的問題留給學(xué)生:(1)以實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納醇、酚、醛在結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)上有哪些共性和差異性?(2)用簡單的方法區(qū)別丙三醇、乙醛、苯酚、苯甲醛。這樣一環(huán)扣一環(huán),步步設(shè)疑,步步深入,步步點(diǎn)撥,培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)和研討問題的能力。:
又如在講授了醇羥基,酚羥基和羧羥基的活潑性的比較后,我就要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在我的提示下很多同學(xué)都能通過測量對(duì)應(yīng)鈉鹽的PH值,比較三種不同羥基中氫原子的活潑性。在很多教學(xué)中我都采取了學(xué)生實(shí)驗(yàn)證明的方法。這樣不僅增強(qiáng)了學(xué)生敢于質(zhì)疑、敢于向友威挑戰(zhàn)的勇氣和批判思維這一創(chuàng)新人才必備用金素質(zhì);通過發(fā)現(xiàn)問題分析問題制定方案實(shí)施方案評(píng)價(jià)比較的過程,使學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法得到了有效的訓(xùn)練;通過設(shè)想方案、動(dòng)手改進(jìn)、展現(xiàn)成果的探究過程,學(xué)生享受到了成功的快樂和激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情;激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,也很大程度提升了學(xué)生分析和解決問題能力。
達(dá)爾文曾經(jīng)說過:“最有價(jià)值的知識(shí)是關(guān)于方法的指示。”方法的學(xué)習(xí)和掌握需要在教與學(xué)具體協(xié)同過程中進(jìn)行,只有重視方法的教育,才能使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),才能真正培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生智能,落實(shí)素質(zhì)教育。
參考文獻(xiàn)
徐其彬:化學(xué)教學(xué)中學(xué)生思維能力的培養(yǎng)《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》2004.
關(guān)鍵詞:初中生物;光合作用;概念教學(xué)
光合作用是2012年初中生物新課標(biāo)凸顯的重要概念之一。光合作用的知識(shí)點(diǎn)重要分布在七上第四章和第五章第一節(jié),教材主要以闡述概念內(nèi)涵的形式予以呈現(xiàn):“綠色植物通過葉綠素捕獲太陽光,利用光提供的能量,在葉綠體中合成淀粉等有機(jī)物,并且把光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,儲(chǔ)存在有機(jī)物中這個(gè)過程就是人們常說的光合作用?!?/p>
教材又將光合作用的知識(shí)分解為以下幾部分:綠色植物是生物圈中有機(jī)物的制造者,綠色植物通過光合作用制造有機(jī)物;光是綠色植物制造有機(jī)物不可缺少的條件;葉綠體既是生產(chǎn)有機(jī)物的“車間”,也是光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的“能量轉(zhuǎn)換器”;光合作用利用二氧化碳作為原料;光合作用能產(chǎn)生氧氣。
下面結(jié)合2012年人教版初中生物教材,談?wù)劰夂献饔玫母拍罱虒W(xué)。
1.動(dòng)手探究,建構(gòu)概念
實(shí)驗(yàn)“綠葉在光下制造有機(jī)物”對(duì)于學(xué)生理解植物光合作用有很重要的意義,它既是學(xué)生接觸到的第一個(gè)較為復(fù)雜的植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的各個(gè)步驟蘊(yùn)含科學(xué)原理,教師帶領(lǐng)在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí),應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生理解其中的原理:①暗處理一晝夜:消耗綠葉中原有的淀粉。②選葉遮光:見光處和遮光處形成對(duì)照實(shí)驗(yàn)。③酒精脫色:使葉綠素溶解在酒中。④隔水加熱:酒精是易燃物,不可直接加熱。⑤滴加碘液:檢驗(yàn)是否產(chǎn)生淀粉。
教材中該實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)結(jié)論,這也是學(xué)生感到困惑的地方,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析:見光部分變藍(lán),說明“淀粉是光合作用的產(chǎn)物”;見光部分變藍(lán),遮光部分不變藍(lán),說明“光是綠色植物制造有機(jī)物不可缺少的條件”。還可以進(jìn)一步探究:銀邊天竺葵的銀邊部分不含葉綠體,綠色部分含有葉綠體,請(qǐng)學(xué)生利用銀邊天竺葵設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究“光合作用的場所是葉綠體”。學(xué)生學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟,教師評(píng)價(jià)并進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。
教材中還有“二氧化碳是光合作用必需的原料”、“光合作用產(chǎn)生氧氣”的探究,教師應(yīng)創(chuàng)造條件讓學(xué)生完成只有讓學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生動(dòng)手探究,親身體驗(yàn),從而建構(gòu)“光合作用”的概念。
2.結(jié)合實(shí)際,活用概念
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,農(nóng)民經(jīng)常利用光合作用的原理來提高農(nóng)作物的產(chǎn)量,教師應(yīng)將有關(guān)的實(shí)例作為教學(xué)素材有機(jī)地結(jié)合到教學(xué)中,使教學(xué)過程變得更加生動(dòng)有趣,同時(shí)可以讓“光合作用”的概念由抽象回到具體,幫助學(xué)生理解概念,活用概念。與光合作用有關(guān)的實(shí)例總結(jié)如下:
合理密植:充分利用光能。光是光合作用制造有機(jī)物的條件,要使植物制造大量的有機(jī)物,必須提供充足的光照。
溫室大棚使用二氧化碳發(fā)生器:適當(dāng)增加二氧化碳含量。二氧化碳是光合作用的原料之一,所以增加二氧化碳濃度可以提高光合作用的效率,從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。
吐魯番的葡萄甜:吐魯番白天光照時(shí)間長,光合作用制造的有機(jī)物多;夜間溫度低,呼吸作用分解的有機(jī)物少。
金魚缸放水草:水草進(jìn)行光合作用,增加水中的含氧量,有利于金魚呼吸。
3.精簡練習(xí),剖析概念
光合作用的概念較為抽象又容易混淆,既是七上教學(xué)的重點(diǎn),又是教學(xué)的難點(diǎn)。教師可以有針對(duì)性地設(shè)計(jì)一些練習(xí),對(duì)概念進(jìn)行剖析,幫助學(xué)生掌握概念。可以設(shè)計(jì)以下幾種題型:
判斷題:①植物體白天進(jìn)行光合作用,晚上進(jìn)行呼吸作用。(×)②植物并不是每個(gè)細(xì)胞都能進(jìn)行光合作用。(√)
選擇題:①探究綠葉在光下制造有機(jī)物時(shí),滴加碘液的目的是:A.檢驗(yàn)淀粉是否被消化;B.檢驗(yàn)是否產(chǎn)生淀粉;C.染色以便于觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu);D.對(duì)葉片進(jìn)行消毒。(B)
分析題:某生物小組利用天竺葵進(jìn)行光合作用的探究。實(shí)驗(yàn)步驟如下:①將銀邊天竺葵放在黑暗處一晝夜。②將甲、乙兩葉片套上玻璃瓶(瓶口密封),瓶中分別裝水和氫氧化鈉溶液。③把天竺葵放在光下照射幾小時(shí)后,打開玻璃瓶,摘下甲和乙。④將甲、乙兩葉片分別放入裝有某溶液的燒杯里,直接加熱,脫去葉片中的葉綠素。⑤把經(jīng)過脫色的葉片放入清水中漂洗。⑥將漂洗后的葉片放在培養(yǎng)皿里,滴加碘液,用清水沖掉碘液,觀察葉片顏色變化。
請(qǐng)分析回答:(1)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)變量是有無二氧化碳。(2)步驟中④的溶液是酒精。該步驟中的操作方法有誤,請(qǐng)你改正:“直接加熱”應(yīng)為“隔水加熱”。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論是:二氧化碳是光合作用必需的原料。(4)若該實(shí)驗(yàn)省略步驟①,則預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是甲乙兩葉片都變藍(lán)。
4.歸納總結(jié),鞏固概念
學(xué)習(xí)了光合作用的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)后,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié),使學(xué)生將零散的知識(shí)按照一定的邏輯、類別、結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新組合,形成一個(gè)較為完整的光合作用概念。
反應(yīng)式能簡練、直觀地表達(dá)光合作用的過程,教師根據(jù)光合作用的原料、產(chǎn)物、場所、條件,邊復(fù)習(xí)邊推導(dǎo)出光合作用的反應(yīng)式,可以迅速幫助學(xué)生理解記憶光合作用的概念。然后,教師應(yīng)指出光合作用的實(shí)質(zhì)是兩個(gè)方面的轉(zhuǎn)變:物質(zhì)轉(zhuǎn)變(無機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物)和能量轉(zhuǎn)變(光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能),并進(jìn)一步引出光合作用的意義,讓學(xué)生站在生物圈的高度來認(rèn)識(shí)光合作用的概念。最后,引導(dǎo)學(xué)生比較光合作用和呼吸作用的區(qū)別和聯(lián)系,對(duì)光合作用的知識(shí)再次進(jìn)行梳理、比較和概括,能力得到提升,概念得以鞏固。
在“光合作用”概念的教學(xué)過程中,教師應(yīng)要根據(jù)學(xué)生的思維能力、心理特點(diǎn)及認(rèn)知水平,設(shè)計(jì)有效的教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生充分理解和掌握概念,使學(xué)生形成一個(gè)科學(xué)的“光合作用”概念。
參考文獻(xiàn)
化學(xué)高考中有機(jī)化學(xué)部分占分值20分左右,是高中化學(xué)的一個(gè)重要組成部分。在普通高中新課程中有機(jī)化學(xué)在兩部分呈現(xiàn):必修教材《化學(xué)2》中的第三章有機(jī)化合物以及選修教材《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》,包括了烴、烴的衍生物、糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)、高分子化合物等物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)與應(yīng)用。對(duì)學(xué)生而言,有機(jī)化學(xué)是一個(gè)全新的內(nèi)容。因?yàn)?,自初中到高一以來學(xué)生一直學(xué)的是無機(jī)化學(xué),進(jìn)入高二后突然轉(zhuǎn)變成有機(jī)化學(xué),在內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法上與無機(jī)化學(xué)明顯不同,一下子不能適應(yīng)。雖然有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)比較簡單,但由于有機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多變性、反應(yīng)的機(jī)理抽象難以理解,讓學(xué)生覺得有機(jī)化學(xué)難學(xué)甚至出現(xiàn)畏懼心理,從而形成學(xué)習(xí)上的壓力,影響學(xué)習(xí)的效率。因此,有機(jī)化學(xué)的有效教學(xué)應(yīng)從以下三個(gè)方面來實(shí)施。
一、做好化學(xué)實(shí)驗(yàn),實(shí)施有效教學(xué)
學(xué)生對(duì)化學(xué)科目的興趣直接影響到他們的學(xué)習(xí)效率。作為一種無形的學(xué)習(xí)動(dòng)力,教師應(yīng)該把提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣作為化學(xué)有效教學(xué)的一個(gè)重要途徑。托爾斯泰曾經(jīng)說過:“成功的教學(xué),所需的不是強(qiáng)制,而是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣?!弊鳛榻處煟覀儜?yīng)想方設(shè)法將興趣教學(xué)滲透到化學(xué)教學(xué)中去,讓學(xué)生既感受到學(xué)習(xí)的動(dòng)力又享受學(xué)習(xí)的快樂。從而實(shí)現(xiàn)有效教學(xué),高效課堂。在課堂中,教師充滿激情地用生動(dòng)、形象、幽默的語言進(jìn)行教學(xué),可點(diǎn)燃學(xué)生的興奮點(diǎn),使學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)產(chǎn)生興趣,增強(qiáng)學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力,可有效提高課堂效率。例如,在對(duì)取代反應(yīng)、加成反應(yīng)的概念進(jìn)行講解時(shí)可用“一上一下,有進(jìn)有出”“只進(jìn)不出”這樣一些詞語形象地描述取代反應(yīng)的特點(diǎn)。這種形象的、富有感染力的語言使得原本枯燥的教學(xué)過程變得生動(dòng)有趣,使得難以理解的概念變得淺顯易懂,在活躍課堂氣氛的同時(shí)又使學(xué)生對(duì)知識(shí)產(chǎn)生濃厚的興趣,加深了對(duì)有機(jī)化學(xué)概念、規(guī)律的理解。
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,還能培養(yǎng)和鍛煉其思考問題、分析問題和解決問題的能力。對(duì)于簡單易做的實(shí)驗(yàn)在條件許可的情況下,教師應(yīng)讓學(xué)生親自去做(如乙醇、苯等有機(jī)物的性質(zhì)等實(shí)驗(yàn)),也可由教師課堂演示;對(duì)于較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),教師可通過視頻呈現(xiàn)(如甲烷的取代反應(yīng)等實(shí)驗(yàn))。在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的探究性實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生更好地掌握物質(zhì)的性質(zhì),教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的性質(zhì)和教學(xué)目標(biāo)的需求設(shè)計(jì)合理的探究性實(shí)驗(yàn)來組織課堂教學(xué)(如可讓學(xué)生進(jìn)行苯酚與濃溴水的實(shí)驗(yàn),看到濃溴水褪色且有白色沉淀現(xiàn)象產(chǎn)生再引出問題:苯酚與濃溴水發(fā)生的是加成反應(yīng)還是取代反應(yīng),如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以證明?最后通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論:酚羥基對(duì)苯環(huán)的影響使苯環(huán)上的氫原子變得更活潑,易被溴取代)。
二、運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù),促進(jìn)有效教學(xué)
傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)中,由于知識(shí)點(diǎn)較多且零散、板書多、容量少、課時(shí)拖延,使得課堂教學(xué)死氣沉沉、缺乏活力,導(dǎo)致效率低下。如今,多媒體教學(xué)輔助技術(shù)的快速發(fā)展使得枯燥乏味的講課轉(zhuǎn)變?yōu)閷D片、文字、聲音等有機(jī)組合在一起的授課過程?;瘜W(xué)課堂從靜態(tài)變?yōu)榱藙?dòng)態(tài),從抽象變 為了具體,更生動(dòng)、更形象、更直觀地從不同方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行了感官刺激,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)又在潛移默化中讓學(xué)生學(xué)習(xí)到了新的知識(shí),使有機(jī)化學(xué)知識(shí)中一些難以理解的反應(yīng)機(jī)理變得直觀易懂。此外,多媒體技術(shù)在有機(jī)物空間構(gòu)型、原子的共平面等問題中的用處很多,例如CH1空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu),僅從書本、圖片、模型中很多同學(xué)不一定能看出來,但利用多媒體動(dòng)畫將空間結(jié)構(gòu)中的幾個(gè)原子連起來,學(xué)生一下子就明白了。
分子結(jié)構(gòu)模型在有機(jī)化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)中也有著重要的作用,可以培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。有些立體感很強(qiáng)的有機(jī)結(jié)構(gòu)可利用球棍模型幫助學(xué)生了解分子的立體結(jié)構(gòu)和原子的相對(duì)位置;在同分異構(gòu)體教學(xué)中也可利用模型讓學(xué)生親手操作,了解書寫同分異構(gòu)體的一般規(guī)律。這種看得到摸得著的直觀的教學(xué)手段更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升學(xué)習(xí)效率。
三、聯(lián)系生活實(shí)際,豐富有效教學(xué)
關(guān)鍵詞:含義;影響合情推理;考查;體現(xiàn)與運(yùn)用;結(jié)論
一、合情推理的含義
合情推理這一概念是美籍匈牙利數(shù)學(xué)家、教育家波利亞在他的名著《數(shù)學(xué)與猜想》中提出的。波利亞的教育思想影響了世界上許多國家的數(shù)學(xué)教育,我國21世紀(jì)的數(shù)學(xué)課程改革也深受其影
響。筆者認(rèn)為,從邏輯學(xué)的角度來看,合情推理有助于科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
那么,到底什么是合情推理呢?這個(gè)問題要做出一個(gè)很清晰的界定是有困難的。但根據(jù)筆者的了解,合情推理的主要特征大體如下:①合情推理區(qū)別于論證推理和演繹推理;②合情推理為猜想提供依據(jù);③論證推理是可靠的,合情推理是有風(fēng)險(xiǎn)的;④論證推理用于證明,合情推理用于發(fā)現(xiàn);⑤有效地應(yīng)用合情推理是一種實(shí)際技能,需要通過模仿和練習(xí)來學(xué)會(huì)。
以上是我對(duì)合情推理的簡單描述,下面我們來看一看它對(duì)化學(xué)的影響,同時(shí)也幫助讀者更直觀地理解這一概念。
二、合情推理對(duì)化學(xué)的影響
合情推理雖然是數(shù)學(xué)家提出的一個(gè)概念,在數(shù)學(xué)上有著廣泛的應(yīng)用。但與此同時(shí),它也適用于其他學(xué)科,特別是自然科學(xué)領(lǐng)域。那么,化學(xué)作為自然科學(xué)的核心學(xué)科,它的發(fā)展自然也少不了合情推理的貢獻(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,到19世紀(jì)60年代,化學(xué)家發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素增加到了63種。直到1969年,俄國科學(xué)家門捷列夫發(fā)表了論文《元素性質(zhì)和原子量的關(guān)系》,謎團(tuán)才逐漸解開。他在論文中寫道:“我從最小的原子量選取元素,把它們按原子量大小的順序排列,發(fā)現(xiàn)元素的性質(zhì)好像存在著周期性,甚至元素的化合價(jià)也是一個(gè)接一個(gè)按它們原子量的大小形成算術(shù)的序列?!焙髞黹T捷列夫沿著這個(gè)思路編制了元素周期表,預(yù)言了類似硼、鋁、硅等未知元素的性質(zhì),并為這些元素在元素周期表中留下了空位。他在周期表中沒有完全按照相對(duì)原子質(zhì)量數(shù)值由小到大的順序排列,并指出了當(dāng)時(shí)測定某些元素的相對(duì)原子質(zhì)量數(shù)值有錯(cuò)誤。若干年后,他的預(yù)言都得到了證實(shí)。
門捷列夫科學(xué)地發(fā)現(xiàn)過程就是進(jìn)行合情推理的過程:首先,
有一大堆復(fù)雜的看似并不相關(guān)的材料——63種元素的相對(duì)原子質(zhì)量和性質(zhì)。然后,將材料按照一定的順序(相對(duì)原子質(zhì)量)進(jìn)行排序、分類、比較,將相類似的歸并為一類,發(fā)現(xiàn)類似性質(zhì)的元素之間總是隔著一定數(shù)目的元素,通過歸納發(fā)現(xiàn)元素的性質(zhì)可能存在著周期性,進(jìn)而大膽猜想元素的性質(zhì)可能表現(xiàn)在它們的相對(duì)原子質(zhì)量上。論文中清晰地記錄了門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律過程中的思維變化,中間充滿了想象和猜想。
三、有機(jī)化學(xué)中的合情推理
有機(jī)化學(xué)作為化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支,已經(jīng)有二百余年歷史了。但到目前為止,不管是研究有機(jī)物的結(jié)構(gòu),還是研究有機(jī)物的性質(zhì),或是研究有機(jī)物的合成,在研究過程中都充滿了猜想,所以,進(jìn)行合情推理就顯得格外重要了,如DNA結(jié)構(gòu)的確立過程。當(dāng)時(shí),沃森和克里克提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)只是合情推理的一個(gè)產(chǎn)物,因?yàn)槟菚r(shí)還沒有完全能夠證明此觀點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。我們試想,如果他們一定要等到“證據(jù)確鑿”才敢公布的話,我想那DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)這個(gè)具有里程碑式的發(fā)現(xiàn)早就歸別人所有了。
綜上所述,合情推理不僅推動(dòng)數(shù)學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展,而且也同樣推動(dòng)了化學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展,特別在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域,進(jìn)行合情推理顯得尤為重要。所以,我們高中有機(jī)化學(xué)的考查與此密切相關(guān)。
四、合情推理在高中有機(jī)化學(xué)考查中的體現(xiàn)與運(yùn)用
高中有機(jī)化學(xué)的考查內(nèi)容較為廣泛,不僅包括有機(jī)物研究方法的考查,還有一大批具有代表性的有機(jī)物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的考查,但是,不管考查的內(nèi)容是多么的不同,考查的能力卻大多集中在“推理能力”上,這一點(diǎn)在近幾年的高考中體現(xiàn)得非常明顯。具體在考題中所涉及的“推理能力”主要分為兩類:一類是演繹推理,學(xué)生在推理過程中,只要知識(shí)和邏輯正確,結(jié)果是沒有風(fēng)險(xiǎn)的。學(xué)生在這類題的解答過程中感覺是較為“放心”的;另一類則是合情推理,根據(jù)現(xiàn)有的不夠充足的證據(jù)和自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想和判
斷,并對(duì)自己的猜想和判斷承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。學(xué)生在這類問題的解答過程中感覺是“不安”的。
從考查能力要求上來看,合情推理比演繹推理要求更高;從科學(xué)創(chuàng)新的角度來看,合情推理的考查比演繹推理的考查更有意義。因此,本文接下來將重點(diǎn)探討的就是有機(jī)化學(xué)中涉及合情推理的考查以及如何采用合情推理來解決問題。
我們先來看一道2007年全國理綜卷II的高考題:
仔細(xì)分析下列表格中烴的排列規(guī)律,判斷排列在第15位烴的分子式是什么?
在解答本題時(shí),我們不得不用到不完全歸納法進(jìn)行推理:已知1-3三種烴的碳原子數(shù)均為2,氫原子數(shù)分別為2、4、6;4-6三
種烴的碳原子數(shù)均為3,氫原子數(shù)分別為4、6、8;7-9三種烴的碳
原子數(shù)均為4,氫原子數(shù)分別為6、8、10。因此,推知10-12三種烴的碳原子數(shù)均為5,氫原子數(shù)分別為8、10、12;13-15三種烴的碳原子數(shù)均為6,氫原子數(shù)分別為10、12、14……我們非常順利地順著這個(gè)思路,合情地得出了我們需要的結(jié)果。但是,嚴(yán)格地講,此結(jié)果并非是排他性的,它只是從某一個(gè)角度入手的不完全歸納的結(jié)果,它是不能完全得到證明的,所以,此結(jié)果是有風(fēng)險(xiǎn)的。這里的不完全歸納推理就是從特殊到一般帶有猜想性質(zhì)的推理,屬于合情推理的范疇。所以,此題正是考查學(xué)生進(jìn)行合情推理的能力。讀者讀到這里可能會(huì)覺得合情推理的運(yùn)用似乎并不是很難,不要著急,我們接著往下看。
這是一道2008年天津的高考題:某天然有機(jī)化合物A僅含
C、H、O元素,與A相關(guān)的反應(yīng)框圖如下:
看完上面的框圖你就會(huì)發(fā)現(xiàn),此題沒有一個(gè)明確的物質(zhì)可以作為演繹推理的起點(diǎn)。因此,此題一開始就必須運(yùn)用猜想和可能性的不完全歸納等合情推理形式進(jìn)行推導(dǎo)。具體如下:在推導(dǎo)時(shí),首先要解決的一個(gè)問題就是起點(diǎn)的選擇。在框圖中,物質(zhì)A、D、E、G、P和S都有一定的信息提供,但經(jīng)過合情推理,我們發(fā)現(xiàn)G的分子結(jié)構(gòu)的可能情況最少,它只有兩種情況:
而其他物質(zhì)的可能性都非常多,因此,選擇G作為推理的起點(diǎn)相對(duì)最為合理。接下來我們對(duì)G的兩種結(jié)構(gòu)形式分別進(jìn)行演繹推理,在推到物質(zhì)E時(shí),我們發(fā)現(xiàn)如果G的結(jié)構(gòu)是第二種情況,那么符合條件的E將不存在。由此,我們才能真正確定G的結(jié)構(gòu)。G一旦真正確定,其他物質(zhì)就可以通過演繹推理較為“放心”的得出。因此,合情推理在這里起了具有“發(fā)現(xiàn)”意義的作用。這道題目中G的猜測和論證過程與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的猜測和論證過程極為相似,后者也是先通過合情推理得出可能的情況(雙螺旋結(jié)構(gòu)),并公開發(fā)表,然后大量的科學(xué)家論證其真實(shí)性。
以上例子就是高中有機(jī)化學(xué)中關(guān)于合情推理考查的典型代表,像這樣的考查類型在有機(jī)化學(xué)的高考題中舉不勝舉。
如,2009年天津理綜卷的一道題目:請(qǐng)仔細(xì)閱讀以下轉(zhuǎn)化關(guān)系:
A是從蛇床子果實(shí)中提取的一種中草藥有效成分,是由碳、
氫、氧元素組成的酯類化合物;B稱作冰片,可用于醫(yī)藥和制香精、樟腦等;C的核磁共振氫譜顯示其分子中含有4種氫原子;D中只含一個(gè)氧原子,與Na反應(yīng)放出H2;F為烴。
此題中物質(zhì)F結(jié)構(gòu)的確定是解決整道題目的先決條件。對(duì)于F結(jié)構(gòu)的推導(dǎo)也必須經(jīng)歷這樣的過程:利用已知的分子量和E到
F的轉(zhuǎn)化條件對(duì)F進(jìn)行合情推理,得出多個(gè)可能性結(jié)果:分子式為C5H10的所有烯烴(共5種),然后利用C、D和E之間轉(zhuǎn)化的框圖及已知對(duì)C和D的描述進(jìn)行推理論證和排查,最終得到唯一的確定性結(jié)果。此過程簡單來說就是:合情推理—可能性結(jié)果—推理論證—確定性結(jié)果。
通過對(duì)此例的分析,我想關(guān)于有機(jī)化學(xué)考查中合情推理的體現(xiàn)和運(yùn)用不需要再重復(fù)舉例,讀者自己感興趣可以做更大量的研究,相信能給出更多的范例,供我們分析。但我們都知道,無論多少例子給我們分析,我們得出的結(jié)論始終是“不可靠”的,帶有“猜想”的,因?yàn)樗冀K是不完全歸納的結(jié)果,屬于合情推理的范疇。
最后,我也給讀者一個(gè)帶有合情推理的結(jié)論。
五、合情推理的結(jié)論
高中有機(jī)化學(xué)主要考查學(xué)生的能力,而考查的各種能力中又以推理能力為主,推理能力主要包括演繹推理和合情推理,其中合情推理比演繹推理要求更高。所以,我們必須在平時(shí)的有機(jī)化學(xué)教學(xué)中不斷滲透合情推理的思想,把合情推理作為區(qū)別于演繹推理的一種理論向?qū)W生介紹,為學(xué)生在解決有機(jī)化學(xué)問題的過程中提供理論支持。
在具體的教學(xué)中,要讓學(xué)生學(xué)會(huì)高效、正確的解決高中有機(jī)化學(xué)考查中的一些問題,我覺得必須按照此過程進(jìn)行分析:合情推理—可能性結(jié)果—推理論證—確定結(jié)果。
以上是我經(jīng)過有限的分析與研究得出的結(jié)論,屬于合情推理的范疇,若要使此結(jié)論真正屬實(shí),需要同行作更多的研究。
參考文獻(xiàn):
[1]G.波利亞.數(shù)學(xué)與猜想:合情推理模式.科學(xué)出版社,2005-06.
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