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【摘要】“最近发展区”理论在高三有机化学同分异构体复习的应用,提出了复习的方案。
【关键词】最近发展区有机化学同分异构体
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2014)06B-0035-02
“最近发展区”理论的基本观点是,在确定发展与教学的可能关系时,要使教育对学生的发展起主导和促进作用,就必须确立学生发展的两种水平。一是他已经达到的发展水平,表现为学生能够独立解决问题的智力水平;二是他可能达到的发展水平,但要借成人的帮助,在集体活动中,通过摹仿,才能达到解决问题的水平。以下是利用“最近发展区”理论对高三复习有机化学同分异构体的教学进行探究和实践。
一、本班学生已达到的知识水平
根据“最近发展区”理论,我们的教育者首先应了解学生已经达到的发展水平。本知识点在学生学习新课程内容时,他们对课本上的基本内容应已经掌握,通过几个实例练习,可达到巩固基础知识的目的。
(一)以烷烃复习同分异构体书写的基本原则(减碳对称法)
1.主链由长到短。
2.支链由整到散。
3.位置由中间向两边。
练习:书写C5H12,C6H14的同分异构体。
(二)含有或带有官能团的有机物的同分异构体的书写
在烷烃的基础上,再加限制条件官能团位置异构。
练习:书写烯烃C5H10,炔烃C6H10,卤代烃C5H11Cl,醇C6H13OH的同分异构体。
(三)官能团异构(由通式、不饱和度推测可能的有机物类型)
1.CnH2n 可为:烯烃、环烷烃。
2.CnH2n-2 可为:炔烃、二烯烃、环烯烃。
3.CnH2n+2O 可为:醇、醚。
4.CnH2nO 可为:醛、酮、烯醇、烯醚、环醇、环醚。
5.CnH2nO2 可为:酸、酯、羟基醛、羟基酮等。
总体归纳三种异构情况:碳链异构、位置异构、官能团异构。
二、通过教师指导学生可马上达到的知识水平
根据“最近发展区”理论,教师更应清楚学生可能达到的发展水平。针对此知识点,教师只需要为学生指出高考热点,讲解考试技巧,学生只需要摹仿或记忆,稍加理解就能达到的水平。
(一)常考的烷烃基加官能团的同分异构的书写
1.丙基C3H7-有2种:CH3-CH2-CH2-,(CH3)2-CH-。
2.丁基C4H9-有4种:CH3-CH2-CH2-CH2-,CH3-CH2-CH(CH3)2-,(CH3)2-CH-CH2-,(CH3)3-C-。
例如C3H7-Cl,C3H7-OH,C3H7-CHO,C3H7-COOH;C4H9-Cl,C4H9-OH,C4H9-CHO,C4H9-COOH。前4个是2种同分异构体,后4个是4种同分异构体。
(二)酯类同分异构体(分碳法)
以饱和一元酸与饱和一元醇形成的酯C5H10O2为例(分碳法)。
因任何酯中都存在-COO-这样的结构,所以先拿出1个碳将剩余的4个C进行分碳即可。例如:
-COO-
0 -C4H9(丁基4种)
CH3-- C3H7(丙基2种)
C2H5--C2H5(乙基1种)
(丙基2种)C3H7- -CH3
将其分碳之后,即又回归为烷烃基加官能团的思维方式,一劳永逸,共有4+2+1+2=9(种)。
(三)苯环上有多个简单取代基(简单取代基即不存在碳链异构)
1.苯环上有2个简单取代基。
思维方式:①考虑位置异构,邻、间、对。②考虑苯上氢的种类。
(1)2个取代基相同(以2个-CH3为例)。
(苯环上有2种H)(苯环上有3种H)
(苯环上有1种H)
(2)2个取代基不同(以-CH3,-Br为例)。
(苯环上有4种H) (苯环上有4种H)
(苯环上有2种H)
2.苯环上有3个取代基(“定2动1”即先定其中两个取代基的位置邻、间、对,再改变第三个取代基的位置)。
(1)3个取代基都相同(都为-CH3)。
另有一个甲基可以在邻位、间位(2种),有一个甲基只能是间位(1种),即共有同分异构体:2+1=3(种)。
(2)3个取代基,2个相同1个不同(2个-CH3,1个-Br)。
基于上述1中(1)的叙述苯环上氢的种类,同分异构体有:2+3+1=6(种)。
(3)3个取代基都不同(1个-CH3,1个-Br,1个-Cl)。
基于上述1中(2)的叙述苯环上氢的种类,同分异构体有:4+4+2=10(种)。
三、学生通过教学实践,课堂练习可能达到的知识水平
根据“最近发展区”理论,最终应培养学生能自主地解决问题,完善学习方法和技巧。基于本知识点综合性较强,教师应进行逐一分析讲解,学生相互讨论强化练习才能达到自主学习的能力水平。学生只要能分层次,掌握好分类方法,通过模拟试题的练习,也能很快达到熟练掌握的程度。
(一)含苯环的酯(以分子式C11H14O2含一个苯环的酯为例)
1.酚酯(即该酯可以看作是由酚与酸形成的酯)。
含有一个苯环且取代基只有一个的酯,可以将分子式改写为:C6H5-OOC-C4H9,丁基有四种,即4种同分异构体。
2.苯环在醇上的,由剩余4个碳分配,分析如下:
3.苯环在酸上,由剩余4个碳分配,分析如下:
(可看作苯环取代烃基上的氢) -COO-
(可看作苯环取代该氢原子) -H -C4H9(4种)
(有1种氢则有1种同分异构体)-CH2-- C3H7(2种)
(有2种氢则有2种同分异构体) -C2H4- -C2H5(1种)
(二)苯环上有多个复杂取代基(即取代基存在碳链异构)
例如,苯环上有2个取代基(-C3H7,-C4H9),则应先考虑取代基的位置异构有3种,再考虑取代基的碳链异构,分别有2种、4种,所以共有3×2×4=24(种)。
这种难度的题目,是建立在学生已经具备简单知识水平的基础上,进行综合应用即可达到的。
四、学生通过强化训练,学会自主解决问题
在复习完理论知识及解题技巧之后,将高考题中同分异构体的题目进行筛选,让学生强化训练,即可使学生的知识得到完备。
例如,(2011年课标)B()的同分异构体中含有苯环的还有 种,其中在核磁共振氢谱中只出现四组锋的有(写结构简式)。
以学生为主,教师为辅。教学设计应以学生能自主解决问题为目标,熟练掌握知识点及其应用。如果能让每位学生都能理解和掌握所复习的知识,那么我们的教学就是有效的、成功的。分析近10年各地区高考题,发现同分异构体是高考必考内容。高考考纲也要求,理解、掌握和应用同分异构体。基于此笔者制订了本节复习方案,近6年连续把这个方案用在高三教学探究和实践上,都取得较好的效果。
【参考文献】
[1]维果茨基.“最近发展区”理论[M]
(责编卢建龙)
【关键词】最近发展区有机化学同分异构体
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2014)06B-0035-02
“最近发展区”理论的基本观点是,在确定发展与教学的可能关系时,要使教育对学生的发展起主导和促进作用,就必须确立学生发展的两种水平。一是他已经达到的发展水平,表现为学生能够独立解决问题的智力水平;二是他可能达到的发展水平,但要借成人的帮助,在集体活动中,通过摹仿,才能达到解决问题的水平。以下是利用“最近发展区”理论对高三复习有机化学同分异构体的教学进行探究和实践。
一、本班学生已达到的知识水平
根据“最近发展区”理论,我们的教育者首先应了解学生已经达到的发展水平。本知识点在学生学习新课程内容时,他们对课本上的基本内容应已经掌握,通过几个实例练习,可达到巩固基础知识的目的。
(一)以烷烃复习同分异构体书写的基本原则(减碳对称法)
1.主链由长到短。
2.支链由整到散。
3.位置由中间向两边。
练习:书写C5H12,C6H14的同分异构体。
(二)含有或带有官能团的有机物的同分异构体的书写
在烷烃的基础上,再加限制条件官能团位置异构。
练习:书写烯烃C5H10,炔烃C6H10,卤代烃C5H11Cl,醇C6H13OH的同分异构体。
(三)官能团异构(由通式、不饱和度推测可能的有机物类型)
1.CnH2n 可为:烯烃、环烷烃。
2.CnH2n-2 可为:炔烃、二烯烃、环烯烃。
3.CnH2n+2O 可为:醇、醚。
4.CnH2nO 可为:醛、酮、烯醇、烯醚、环醇、环醚。
5.CnH2nO2 可为:酸、酯、羟基醛、羟基酮等。
总体归纳三种异构情况:碳链异构、位置异构、官能团异构。
二、通过教师指导学生可马上达到的知识水平
根据“最近发展区”理论,教师更应清楚学生可能达到的发展水平。针对此知识点,教师只需要为学生指出高考热点,讲解考试技巧,学生只需要摹仿或记忆,稍加理解就能达到的水平。
(一)常考的烷烃基加官能团的同分异构的书写
1.丙基C3H7-有2种:CH3-CH2-CH2-,(CH3)2-CH-。
2.丁基C4H9-有4种:CH3-CH2-CH2-CH2-,CH3-CH2-CH(CH3)2-,(CH3)2-CH-CH2-,(CH3)3-C-。
例如C3H7-Cl,C3H7-OH,C3H7-CHO,C3H7-COOH;C4H9-Cl,C4H9-OH,C4H9-CHO,C4H9-COOH。前4个是2种同分异构体,后4个是4种同分异构体。
(二)酯类同分异构体(分碳法)
以饱和一元酸与饱和一元醇形成的酯C5H10O2为例(分碳法)。
因任何酯中都存在-COO-这样的结构,所以先拿出1个碳将剩余的4个C进行分碳即可。例如:
-COO-
0 -C4H9(丁基4种)
CH3-- C3H7(丙基2种)
C2H5--C2H5(乙基1种)
(丙基2种)C3H7- -CH3
将其分碳之后,即又回归为烷烃基加官能团的思维方式,一劳永逸,共有4+2+1+2=9(种)。
(三)苯环上有多个简单取代基(简单取代基即不存在碳链异构)
1.苯环上有2个简单取代基。
思维方式:①考虑位置异构,邻、间、对。②考虑苯上氢的种类。
(1)2个取代基相同(以2个-CH3为例)。
(苯环上有2种H)(苯环上有3种H)
(苯环上有1种H)
(2)2个取代基不同(以-CH3,-Br为例)。
(苯环上有4种H) (苯环上有4种H)
(苯环上有2种H)
2.苯环上有3个取代基(“定2动1”即先定其中两个取代基的位置邻、间、对,再改变第三个取代基的位置)。
(1)3个取代基都相同(都为-CH3)。
另有一个甲基可以在邻位、间位(2种),有一个甲基只能是间位(1种),即共有同分异构体:2+1=3(种)。
(2)3个取代基,2个相同1个不同(2个-CH3,1个-Br)。
基于上述1中(1)的叙述苯环上氢的种类,同分异构体有:2+3+1=6(种)。
(3)3个取代基都不同(1个-CH3,1个-Br,1个-Cl)。
基于上述1中(2)的叙述苯环上氢的种类,同分异构体有:4+4+2=10(种)。
三、学生通过教学实践,课堂练习可能达到的知识水平
根据“最近发展区”理论,最终应培养学生能自主地解决问题,完善学习方法和技巧。基于本知识点综合性较强,教师应进行逐一分析讲解,学生相互讨论强化练习才能达到自主学习的能力水平。学生只要能分层次,掌握好分类方法,通过模拟试题的练习,也能很快达到熟练掌握的程度。
(一)含苯环的酯(以分子式C11H14O2含一个苯环的酯为例)
1.酚酯(即该酯可以看作是由酚与酸形成的酯)。
含有一个苯环且取代基只有一个的酯,可以将分子式改写为:C6H5-OOC-C4H9,丁基有四种,即4种同分异构体。
2.苯环在醇上的,由剩余4个碳分配,分析如下:
3.苯环在酸上,由剩余4个碳分配,分析如下:
(可看作苯环取代烃基上的氢) -COO-
(可看作苯环取代该氢原子) -H -C4H9(4种)
(有1种氢则有1种同分异构体)-CH2-- C3H7(2种)
(有2种氢则有2种同分异构体) -C2H4- -C2H5(1种)
(二)苯环上有多个复杂取代基(即取代基存在碳链异构)
例如,苯环上有2个取代基(-C3H7,-C4H9),则应先考虑取代基的位置异构有3种,再考虑取代基的碳链异构,分别有2种、4种,所以共有3×2×4=24(种)。
这种难度的题目,是建立在学生已经具备简单知识水平的基础上,进行综合应用即可达到的。
四、学生通过强化训练,学会自主解决问题
在复习完理论知识及解题技巧之后,将高考题中同分异构体的题目进行筛选,让学生强化训练,即可使学生的知识得到完备。
例如,(2011年课标)B()的同分异构体中含有苯环的还有 种,其中在核磁共振氢谱中只出现四组锋的有(写结构简式)。
以学生为主,教师为辅。教学设计应以学生能自主解决问题为目标,熟练掌握知识点及其应用。如果能让每位学生都能理解和掌握所复习的知识,那么我们的教学就是有效的、成功的。分析近10年各地区高考题,发现同分异构体是高考必考内容。高考考纲也要求,理解、掌握和应用同分异构体。基于此笔者制订了本节复习方案,近6年连续把这个方案用在高三教学探究和实践上,都取得较好的效果。
【参考文献】
[1]维果茨基.“最近发展区”理论[M]
(责编卢建龙)