例談KingDraw在高中化學教學中的應用

余深為

(福建省古田縣第六中學,福建 古田 352200)

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

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構編輯軟件,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用

2.1 KingDraw的基本功能模塊

在官網(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”按鈕快速進行結構的繪制.在教學中,可以引導學生在學習結構式、結構簡式等知識后,使用KingDraw自主學習鍵線式的書寫和轉化,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構,要求學生回答對應結構的分子式.通過實際繪制,學生能夠更好地理解和記憶分子的結構,避免常見的錯誤.

2.3 3D結構展示與教學效果提升

KingDraw軟件支持查看分子的3D結構,這有助于學生直觀感受分子的空間結構.在鍵線式概念理解中,特別是對于鏈烴的鋸齒狀結構等細節問題,通過3D結構的展示,可以更生動地呈現,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,教師可以結合錄屏軟件錄制微課[4].同時,教師可以將繪制的結構保存為圖片,有針對性地發送給學生,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結構展示,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 鋸齒狀結構的展示與講解

教師可以結合鍵線式教學,引導學生數清碳原子數目,通過3D結構的比例模型,讓學生直觀感受鋸齒狀結構的特點,如圖5所示.

圖5 利用KingDraw可實現鍵線式和結構簡式快速轉化

3.2 共面共線問題的解釋

在苯環和環己烷等共面共線問題教學時,KingDraw軟件可以發揮重要作用[5].教師可以繪制分子結構,并通過3D結構的自由旋轉功能,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為共面結構,而環己烷為非共面結構的特性.

3.3 空間結構的多樣化展示

利用KingDraw,教師可以展示不同分子的空間結構,比如苯環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.

3.4 補充案例的設計與展示

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、對位頂點的共線關系等問題,為學生深刻理解提供直觀的參考.

4 KingDraw在同分異構體分析中的應用

4.1 KingDraw的等效碳和等效氫標記

在同分異構問題中,理解“等效碳”和“等效氫”的概念至關重要.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構中的等效性.

4.2 鍵線式繪制與同分異構問題

KingDraw在同分異構問題的解析中,通過鍵線式的繪制和轉化,能夠幫助學生更清晰地觀察和分析分子的結構.教師可以設計案例,要求學生通過軟件繪制同分異構體,并通過3D結構展示不同異構體的空間構型.

4.3 高效解決異構問題的案例設計

通過KingDraw,教師能夠設計一系列同分異構的案例,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體,并分析它們在化學性質上的差異,如圖6所示.這樣有助于培養學生的空間思維系統思維能力.

圖6 有機物同分異構體問題探討

4.4 空間結構的多維度展示

教師可以通過展示分子的3D結構,讓學生更好地理解異構體在空間中的排布,特別是在涉及手性異構體問題上,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、動手能力和問題解決能力.教師也應鼓勵學生互相交流,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布置,形成完整的教學閉環.

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 作業設計與案例布置

教師可以要求學生使用KingDraw軟件完成作業.這樣作業形式的改變,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現和解決問題的經驗,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通過在線方式提交給教師,降低了紙質作業的繁瑣性,同時也方便教師評估與反饋,并及時進行評價和指導.

6 結束語

KingDraw在高中化學教學中的應用為教育者和學生提供了一種創新的教學方式.通過案例分析,可發現KingDraw在鍵線式教學、空間結構展示、同分異構體分析等方面都表現出色.此外,通過引導學生進行課后自主學習,形成閉環教學.數字技術與化學教學深度融合發展,為教育帶來更多的可能性.