用平板手機玩有機立體結構~molecular constructor與3D有機分子模型AR

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2018-03-02 14:46:09 By zfang

國二的有機化學要不要教有機分子的結構概念呢?

108新課綱對於有機化合物僅提到：介紹生活中的烷類(甲烷丙烷丁烷)醇類(甲醇乙醇)有機酸(甲酸乙酸)酯類(乙酸乙酯)及其在生活中的實例。

雖然有機分子的結構概念看起來好像是高中內容，我卻覺得時間夠讓學生操作一下也不錯。

模型夠多的話，就用模型示範。

特別是二甲醚與乙醇。乙烷、乙烯與乙炔我也會補充，課本沒這些。根據會考的出題趨勢，並不是課本沒有的就不會出現在考題。反而常常會以閱讀文章或時事與生活的方式出現，讓考生能夠閱讀理解答題。以乙烯乙炔來說，催熟水果與電石燈也常是生活應用。多少補充一些，到時候乍見這些名詞才不會驚恐。我也會提環己烷與苯，特別是苯~它是平面的六角形，很多嚇人的化學結構式變常出現這些"烏龜殼"的苯環。

模型不足，就讓學生帶軟糖與牙籤，模仿課本作出模型。如果可以用吸管做，那就更厲害了。(下圖是好姊妹惠玲做的)

 

 

翰林也提供3D分子模型適合讓學生老師操作，http://molecule.hle.com.tw/

 

還有沒有別的方式，可以讓學生操作或體會有機分子的立體結構關係呢？這裡介紹二種可以讓學生操作體驗的app。

 

 

molecular constructor繪製有機分子立體圖

內行人玩門道，外行人看熱鬧。我是屬於外行人，所以湊熱鬧。找了這個Molecular Constructor 來構建3D有機分子。雖然是英文界面，也沒有什麼指引，但操作幾次後就能摸出方法。(類似軟體不少，合用的就好。)

 

可以自創分子，滿有趣的。亂拉一通，然後按下shaping，便會自動優化調整結構成能量最低立體構型。

 

操作介面如下，二條立體輔助線也可以取消。在舞台上輕點，可以新增原子。(長按可插入現成分子)

 

選碳之後，可以再新增幾個氫原子並加上鍵結。也可以將多餘的原子刪除。以二甲醚為例，左右各做一個CH3。

 

然後新增一個氧，再組合整個分子。瞧~我把結構拉的亂七八糟~~這時候的結構都還沒固定，按下shaping on後，自動調整成最穩定狀態。(能量最低)

 

也可以用其他模型~ 變成胖胖的有機分子。

 

碳原子與碳原子間也可以選擇雙鍵或三鍵。可以用手指拖曳與旋轉有機分子，而且~就算不太明白空間結構，照著課本平面的結構式來畫，只要按下shaping on就自動排好~有趣。此外，如果要在苯環上做些變化，也可以用現成的苯環檔案，再新增或代換其他官能基呢！

 

3D有機分子模型擴增實境

這是台灣自己開發的有機分子模型擴增實境(http://www.chemistry.org.tw/app_download.php)，針對烷、醇與酸，分別下載APP，並掃描指定分子QRcord，分子就會變成立體化，並浮在紙面上。從AR模式中認識每一類型的分子結構。

 

用的是影印版，只有黑白。若是使用卡牌或彩色輸出，就會更吸睛。

 

一堆苯環好壯觀，看起來眼花了。

 

這個互動操作也搭配紙牌，內容較適合高中生。如果是運用在國中教學，就只挑幾個結構就好。課前觀看結構，課後也能做為評量。將QRcord中間留白，讓學生掃出圖案後觀看立體結構再寫(數)出化學式或結構式。(高中生再考命名)