Einführung in die
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Vorwort der Orginalausgabe
Die vorliegende „Einführung in die Molekülsymmetrie" stellt die überarbeitete 2. Fassung dieses programmierten Lehrmaterials dar. Die I. Fassung — im Jahre 1970 als Manuskript gedruckt - wurde an der Karl-Marx-Universität Leipzig sowie der Technischen Universität Dresden im Studienjahr 1970/71 erprobt. Unter Berücksichtigung der dabei gewonnenen Erfahrungen erfolgte eine vollständige Um- bzw. Überarbeitung. Die 2. Fassung wurde einer nochmaligen Großtestung an allen Chemie-Sektionen der DDR unterzogen. Die Autoren sind Herrn WINKLER von der Sektion Pädagogik und Psychologie der Karl-Marx-Universität, der die Erprobung in Leipzig leitete, für zahlreiche Hinweise und Anregungen sehr dankbar. Das programmierte Lehrmaterial „Einführung in die Molekülsymmetrie" ist mit dem für alle Universitäten und Hochschulen der DDR verbindlichen Studienplan Chemie abgestimmt. Es ist für den Einsatz im Studienabschnitt „Bau und Systematik der Stoffe" vorgesehen. Das Programm umfaßt 183 Lehrschritte. Im I. Teil (Lehrschritte 1-106) werden die Adressaten mit den Symmetrieelementen und Symmetrieoperationen vertraut gemacht. Der 2. Teil (Lehrschritte 107 bis 183) kann entweder auf einem Kurzweg (Lehrschritte 107—145) oder auf einem Langweg (Lehrschritte 107—183) abgearbeitet werden.
Im Kurzweg wird den Adressaten aufgezeigt, wie mit Hilfe eines Bestimmungsalgorithmus die Punktgruppe eines Moleküls ermittelt werden kann, ohne daß gruppentheoretische Aspekte näher betrachtet werden. Der 1. Teil sowie dieser kurzweg werden zur Abarbeitung für Studienanfänger empfohlen.
Im Langweg wird dagegen näher auf die gruppentheoretischen Aspekte der Symmetriepunktgruppen eingegangen. Dieser Weg erscheint für Chemiker höherer Studienjahre, für Studenten der Fachrichtungen Physik und Kristallographie, aber auch für die postgraduale Ausbildung empfehlenswert.
Als Richtzeit für die Abarbeitungsdauer können nach den bisherigen Erfahrungen für den 1. Teil 3 Std., für den kurzweg des 2. Teils 2 Std. und für den Langweg dieses Teils 3| Std. angegeben werden. Das Programm ist im wesentlichen linear aufgebaut. Die Anordnung der Lehrschritte erfolgt jeweils für den 1. und 2. Teil fortlaufend auf der oberen, dann auf der unteren Hälfte der Seiten. Wie in programmierten Lehrmaterialien üblich, ist der Stoff in kleinste Informationseinheiten zerlegt, die schrittweise in Form von Vermittlungsteilen, Aufgaben bzw. Fragen erarbeitet werden. Es finden dabei folgende Arten der Aufgabenstellung Verwendung:
1. Lückenantworten
Bei der Lückenform sind im Text Wörter bzw. Bezeichnungen ausgelassen worden, die in die dafür freigelassenen Stellen einzusetzen sind. Die richtigen Antworten sind am Kopf des folgenden Lehrschrittes angeführt.
2. Freie-Antwort-Formen
Sie stellen längere verbale Antworten dar, die vom Adressaten auf einen Bogen Papier niederzuschreiben und — entsprechend den Hinweisen im Programm — mit vorhergehenden Lehrschritten zu vergleichen sind. Freie-Antwort-Formen linden vorwiegend dann Anwendung, wenn es um die meist wiederholende Formulierung von allgemeinen Gesetzmäßigkeiten und Definitionen geht.
3. Auswahlantworten
Hier werden dem Adressaten eine Auswahl möglicher Alternativen angeboten, von denen er sich für eine oder mehrere zu entscheiden und diese im Programm anzukreuzen hat. Bei falscher Antwort werden dem Adressaten Hilfestellungen gegeben und er wird dann noch einmal zur entsprechenden Frage zurückgeführt.
Zur Verbesserung des räumlichen Vorstellungsvermögens, das die Voraussetzung für das Verständnis der Symmetrieeigenschaften ist, wird dem Adressaten dringend die Verwendung dreidimensionaler Molekülmodelle bei der Abarbeitung des Programms empfohlen. Falls keine fertigen Modelle (Kugel-Stab-Modell oder ähnliches) zur Verfügung stehen, können aus Knetmasse und entsprechenden Holzstäbchen einfache Molekülmodelle selbst erstellt werden.
Das Gesamtziel dieses programmierten Lehrmaterials ist, die Studenten des Chemiestudiums mit den an Molekülen ausführbaren Symmetrieoperationen bekanntzumachen.
Die Studenten lernen die für die Nomenklatur der Symmetrieoperationen notwendigen Symmetrieelemente kennen. Dadurch wird ein wesentlicher Beitrag geliefert, um das räumliche Vorstellungsvermögen der Studenten für Moleküle zu entwickeln.
Den Lernenden wird das systematische Vorgehen bei der Zuordnung der Moleküle zu Punktgruppen aufgezeigt. Nach Abarbeiten des Programms sollen die Studenten
1. den Begriff Symmetrie definieren können;
2. die Definition von Symmetrieoperationen und Symmetrieelementen inhaltlich formulieren können;
3. die Begriffe der Spiegelung, Drehung, Drehspiegelung und der Inversion so kennen, daß diese als Symmetrieoperationen angewandt werden können;
4. die Fälligkeit besitzen, die Symmetrieelemente an Molekülen zu bestimmen;
5. die Beziehungen zwischen Symmetrieelementen und Symmetrieoperationen kennen:
6. an Beispielen die Beziehungen zwischen Symmetrieelementen und Symmetrieoperationen erkennen können, an Beispielen demonstrieren können, daß eine Symmetrieoperation durch hintereinander erfolgende Ausführung (Multiplikation) anderer Symmetrieoperationen erhalten werden kann;
7. die Gruppenaxiome anwenden können,
den Begriff der Punktgruppe erklären können;
8. eine Einteilung der Punktgruppen in wenige Typen vornehmen können;
9. die wesentlichsten Symmetrieoperationen der Punktgruppen CS, Ci, C1
.v
D
h, Td, Oh,
Ih, angeben können;10. in der Lage sein, durch Erkennen der Symmetrieelemente Moleküle über den Bestimmungsalgorithmus der entsprechenden Punktgruppe zuordnen zu können.