拆解化学结构的表示方法 | eic
文摘
教育
2024-09-24 15:40
英国
![]()
Education in Chemistry (eic) 杂志是英国皇家化学会的化学教育杂志，致力于为化学教师分享有用的教育教学新闻、文章以及资源。本文中 David Read 老师介绍了一项最新的研究成果，验证了学生面对相同分子的不同化学表示方法可能产生错误理解，并给根据自己的经验给出了教学上实用的建议。作者 David Read 是南安普顿大学的 principal teaching fellow,兼任化学教育期刊 CERP 的编委。此前曾在雷丁的 Theale Green Community School 担任高中科学教师。符号表征对于传达化学实体的结构和功能等信息至关重要。它们将我们无法肉眼直接观察到的抽象概念转化，以易于理解的形式呈现出来，帮助我们了解化学过程并预测化学性质。表征能力是指能够有效地使用各种表示法表达化学现象的能力。例如针对同一个分子可以写出其化学式、路易斯结构式、球棍模型、空间填充模型等。表征能力强的学生能够比较不同的表征形式，并识别其隐含和表面上传达的信息，并且能够将一个表征的特征对应到到另一种表征上，还能解释它们之间的关系。注意顺序：根据主题和教学目标，考虑向学习者介绍不同表示方法的顺序。
提问和评估：在教学和评价中使用不同表示方法时，向学生提问关于这些表示法的特征。(https://edu.rsc.org/4016978.article)
比较表示法：分子的形状这个主题特别适合比较不同表示法。展示每种表示法的显性和隐性特征，并提供如信息组织图等学习支架，帮助学生识别特征并从示例中得到表示分子的模型。
适当使用表示法：在讲授分子间作用力时，使用合适的表示方法，避免让学生误认为分子间作用力和共价键类似。
为了准确预测化学行为，学生必须选择或画出最合适要传达内容的表示法。在完成涉及化学表示的任务之前，学生需要能理解每种表示法，包含其所有相关的显性（直观信息）和隐性（隐藏在表示背后的）特征。教师如何呈现和拆解表示法，直接影响学生如何理解和应用这些表示法。研究表明，教师往往会假设学生已经理解了表示法的特征。因此，每次使用表示法时，教师应验证、试探学生的是否理解。问题可能来自对特定表示法的不熟悉，以及对不同表示法之间关系缺乏认识。识别和利用一个表示法中的显性特征，进而生成另一种表示对学生来说是一项挑战，尤其是在处理高度符号化的表示（如化学式）时，难度会更大，因为这些表示包含大量信息，需要彻底理解才能与其他表示建立联系。 (https://edu.rsc.org/4015697.article)本研究探讨了改变接收表达的顺序对学生理解其特征方式的影响。研究人员采访了从学习七个不同化学课程的 1369 名学生中选出的 18 名学生。研究人员向这些学生展示了一组使用不同类型表示法四对分子，包括化学式、路易斯结构、球棍模型和空间填充模型。研究人员将这些表示模型分为两组，相同分子在两组之间呈现的顺序相反。学生看到每组分子后，回答一个问题：提示指出当前最强的分子间力是偶极-偶极作用力的是哪个分子，并要求学生在两个相互吸引的分子中的原子之间画一条虚线。许多学生都能效地利用电负性值来识别原子的偶极。其中一些学生则误以为分子间力类似于共价键。另一些学生认为带有孤对电子的位点不稳定，需要成键。还有学生认为，当孤对电子没有在表征中明确显示时，需要通过成键来达成原子的八电子规则。学生接收不同表达的顺序影响了他们思考时关注的特征，化学表达的新显性特征也影响了学生如何处理化学问题。原文文献：I Nelsen et al, Chem. Ed. Res. Pract., 2024, 24, 815–832DOI: doi.org/10.1039/d4rp00025k
