例談KingDraw在高中化學教學中的應(yīng)用

余深為

(福建省古田縣第六中學,福建 古田 352200)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,教育領(lǐng)域也在不斷探索如何更好地利用數(shù)字技術(shù)手段提升教學效果.KingDraw作為一款專業(yè)的化學結(jié)構(gòu)編輯軟件,為高中化學教學提供了新的可能性.本文將從實際應(yīng)用的角度,深入探討KingDraw在高中有機化學教學中的應(yīng)用方法和效果.

1 KingDraw平臺的基本介紹

KingDraw是一款提供PC電腦端和手機端下載的化學結(jié)構(gòu)編輯軟件,其操作界面簡潔,可視化程度高[1](如圖1所示).與其他專業(yè)軟件相比,KingDraw具有良好的兼容性和實用性,能夠與office辦公軟件和ChemDraw等化學專業(yè)繪圖軟件無縫銜接.

圖1 KingDraw操作界面

2 KingDraw在鍵線式教學中的應(yīng)用

2.1 KingDraw的基本功能模塊

在官網(wǎng)(www.kingdraw.cn)下載并安裝KingDraw軟件后,打開界面,我們可以看到主要由菜單欄、工具欄和畫布組成[2],如圖2所示.

圖2 KingDraw操作界面的常見功能

2.2 利用KingDraw進行鍵線式教學案例

2.2.1鍵線式的快捷繪制與轉(zhuǎn)化

鍵線式是有機化學學習中常見的表征工具.KingDraw的操作界面簡潔,學生可以通過點擊“鍵線式”按鈕快速進行結(jié)構(gòu)的繪制.在教學中,可以引導學生在學習結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式等知識后,使用KingDraw自主學習鍵線式的書寫和轉(zhuǎn)化,如圖3所示.

圖3 利用KingDraw組織鍵線式教學

2.2.2教學案例示范

教師可以借助KingDraw軟件設(shè)計針對性的教學案例,例如,在鍵線式概念理解中,學生常常容易在引入取代基后產(chǎn)生認知錯誤[3].教師可以利用工具欄的“長鏈”“取代基”快捷按鈕,繪制相似的鍵線式結(jié)構(gòu),要求學生回答對應(yīng)結(jié)構(gòu)的分子式.通過實際繪制,學生能夠更好地理解和記憶分子的結(jié)構(gòu),避免常見的錯誤.

2.3 3D結(jié)構(gòu)展示與教學效果提升

KingDraw軟件支持查看分子的3D結(jié)構(gòu),這有助于學生直觀感受分子的空間結(jié)構(gòu).在鍵線式概念理解中,特別是對于鏈烴的鋸齒狀結(jié)構(gòu)等細節(jié)問題,通過3D結(jié)構(gòu)的展示,可以更生動地呈現(xiàn),提高學生的理解和記憶效果.

2.4 錄制微課與個性化教學

利用KingDraw平臺,教師可以結(jié)合錄屏軟件錄制微課[4].同時,教師可以將繪制的結(jié)構(gòu)保存為圖片,有針對性地發(fā)送給學生,及時解決學習過程中的問題.

3 KingDraw在碳骨架、共面共線問題中的展示

KingDraw軟件支持分子的3D結(jié)構(gòu)展示,為碳骨架、共面共線問題教學提供了可視化工具,如圖4.

圖4 利用KingDraw組織有機物碳骨架認知教學

3.1 鋸齒狀結(jié)構(gòu)的展示與講解

教師可以結(jié)合鍵線式教學,引導學生數(shù)清碳原子數(shù)目,通過3D結(jié)構(gòu)的比例模型,讓學生直觀感受鋸齒狀結(jié)構(gòu)的特點,如圖5所示.

圖5 利用KingDraw可實現(xiàn)鍵線式和結(jié)構(gòu)簡式快速轉(zhuǎn)化

3.2 共面共線問題的解釋

在苯環(huán)和環(huán)己烷等共面共線問題教學時,KingDraw軟件可以發(fā)揮重要作用[5].教師可以繪制分子結(jié)構(gòu),并通過3D結(jié)構(gòu)的自由旋轉(zhuǎn)功能,展示它們在空間中的相對位置.這種操作可以簡便、直觀地讓學生理解苯環(huán)為共面結(jié)構(gòu),而環(huán)己烷為非共面結(jié)構(gòu)的特性.

3.3 空間結(jié)構(gòu)的多樣化展示

利用KingDraw,教師可以展示不同分子的空間結(jié)構(gòu),比如苯環(huán)和四面體中心碳原子的位置.通過展示,學生能夠更深入地理解共面共線問題在不同分子中的表現(xiàn).

3.4 補充案例的設(shè)計與展示

在說明芳香化合物的共面共線問題時,KingDraw軟件能夠提供快速的繪圖功能,讓教師能夠設(shè)計補充案例.通過符號標記和鍵線式的展示,教師能夠直觀地演示芳香化合物中的單鍵旋轉(zhuǎn)、對位頂點的共線關(guān)系等問題,為學生深刻理解提供直觀的參考.

4 KingDraw在同分異構(gòu)體分析中的應(yīng)用

4.1 KingDraw的等效碳和等效氫標記

在同分異構(gòu)問題中,理解“等效碳”和“等效氫”的概念至關(guān)重要.KingDraw軟件通過圖形標記等效碳和等效氫,為學生提供了直觀的工具,幫助他們理解分子結(jié)構(gòu)中的等效性.

4.2 鍵線式繪制與同分異構(gòu)問題

KingDraw在同分異構(gòu)問題的解析中,通過鍵線式的繪制和轉(zhuǎn)化,能夠幫助學生更清晰地觀察和分析分子的結(jié)構(gòu).教師可以設(shè)計案例,要求學生通過軟件繪制同分異構(gòu)體,并通過3D結(jié)構(gòu)展示不同異構(gòu)體的空間構(gòu)型.

4.3 高效解決異構(gòu)問題的案例設(shè)計

通過KingDraw,教師能夠設(shè)計一系列同分異構(gòu)的案例,引導學生深入思考.教師可以給定一個分子式,讓學生通過軟件繪制出所有可能的同分異構(gòu)體,并分析它們在化學性質(zhì)上的差異,如圖6所示.這樣有助于培養(yǎng)學生的空間思維系統(tǒng)思維能力.

圖6 有機物同分異構(gòu)體問題探討

4.4 空間結(jié)構(gòu)的多維度展示

教師可以通過展示分子的3D結(jié)構(gòu),讓學生更好地理解異構(gòu)體在空間中的排布,特別是在涉及手性異構(gòu)體問題上,這一功能顯得尤為重要.

教師可以引導學生自主使用軟件進行繪制和分析,提高他們的信息素養(yǎng)、動手能力和問題解決能力.教師也應(yīng)鼓勵學生互相交流,分享觀察和共同分析,形成學習共同體.

5 KingDraw在課后自主學習和作業(yè)布置中的運用

KingDraw平臺能在課后引導學生進行自主學習和作業(yè)布置,形成完整的教學閉環(huán).

5.1 學生自主學習的引導

KingDraw軟件提供了免費下載,教師可鼓勵學生在課后主動下載并安裝.這種自主學習的方式培養(yǎng)了學生獨立操作軟件的能力,提高了他們對有機化學的學習興趣.

5.2 作業(yè)設(shè)計與案例布置

教師可以要求學生使用KingDraw軟件完成作業(yè).這樣作業(yè)形式的改變,既檢驗了學生對課堂知識的理解,又鍛煉了他們在軟件上的實際操作能力.

5.3 課后自主學習視頻的制作

教師可以引導學生制作有關(guān)KingDraw的課后自主學習視頻.學生可以錄制操作過程,分享使用心得,并展示他們通過軟件解決有機化學問題的方法[6].這種形式既是對學生理解的一種檢驗,同時也為其他同學提供了學習的參考資料.

5.4 學生展示與互動交流

通過KingDraw,學生可以將他們的作品展示給整個班級,形成學生之間的互動交流.教師可以鼓勵學生分享他們在軟件上的發(fā)現(xiàn)和解決問題的經(jīng)驗,促進學生之間的合作學習氛圍,加深對有機化學知識的理解.

5.5 作業(yè)的在線提交與評估

KingDraw軟件支持作品的保存和導出,學生可以將完成的作業(yè)通過在線方式提交給教師,降低了紙質(zhì)作業(yè)的繁瑣性,同時也方便教師評估與反饋,并及時進行評價和指導.

6 結(jié)束語

KingDraw在高中化學教學中的應(yīng)用為教育者和學生提供了一種創(chuàng)新的教學方式.通過案例分析,可發(fā)現(xiàn)KingDraw在鍵線式教學、空間結(jié)構(gòu)展示、同分異構(gòu)體分析等方面都表現(xiàn)出色.此外,通過引導學生進行課后自主學習,形成閉環(huán)教學.數(shù)字技術(shù)與化學教學深度融合發(fā)展,為教育帶來更多的可能性.