化學(xué)學(xué)習(xí)中的空間能力研究

魏釗 王后雄

摘要： 針對(duì)學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中，涉及空間信息的問(wèn)題解決存在著困難的情況，回顧了心理學(xué)近百年來(lái)關(guān)于空間能力的研究成果?？偨Y(jié)了化學(xué)學(xué)習(xí)中的空間能力的應(yīng)用研究成果： 空間能力與化學(xué)學(xué)習(xí)成就的相關(guān)性、化學(xué)空間能力的測(cè)試工具的開(kāi)發(fā)、化學(xué)學(xué)習(xí)中的空間問(wèn)題解決的策略和促進(jìn)化學(xué)空間能力提高的策略。針對(duì)我國(guó)目前研究現(xiàn)狀和中學(xué)化學(xué)教學(xué)提出了啟示與建議。

關(guān)鍵詞： 空間能力;化學(xué)學(xué)習(xí);空間智能;空間問(wèn)題解決

文章編號(hào)： 10056629（2018）3001206 中圖分類號(hào)： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 引言

化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的自然科學(xué)。學(xué)生在微觀水平上表征物質(zhì)的能力對(duì)于解釋化學(xué)現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)是很重要的[1]。要微觀水平上理解，學(xué)生就必須與微粒結(jié)構(gòu)的模型相聯(lián)系，而微粒結(jié)構(gòu)的模型又是和符號(hào)相聯(lián)系的[2]。物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的模型相當(dāng)一部分是以三維的形式呈現(xiàn)的。從簡(jiǎn)單的甲烷分子的四面體結(jié)構(gòu)、氨氣分子的三角錐結(jié)構(gòu)，到稍復(fù)雜一些的金剛石的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、氯化鈉離子晶體的晶胞，再到更復(fù)雜些的金屬晶體的4種典型密堆積方式等等，學(xué)生在解決這些涉及抽象的符號(hào)和微觀水平的三維空間問(wèn)題時(shí)，出現(xiàn)了很大的困難。因此，空間能力從知覺(jué)的角度來(lái)看，空間能力包括視覺(jué)空間能力（Visuo-spatial ability）、聽(tīng)覺(jué)空間能力（Audio-spatial ability）等，本文均特指視覺(jué)空間能力。和化學(xué)空間能力一直以來(lái)是心理學(xué)和化學(xué)教育關(guān)注的主題[3]。

2 心理學(xué)對(duì)空間能力的研究

空間能力是智力的一個(gè)研究領(lǐng)域，最早的研究開(kāi)始于十九世紀(jì)中后期，弗朗西斯·高爾頓用“早餐桌”實(shí)驗(yàn)來(lái)研究心理表象[4]。對(duì)于什么是空間能力，不同的研究者有不同的定義。Lohman[5]通過(guò)對(duì)空間能力相關(guān)文獻(xiàn)的綜述和再分析，把空間能力定義為： 產(chǎn)生、保持和處理抽象的視覺(jué)表象的能力。在最基礎(chǔ)的水平上，空間思維要求能夠編碼、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換和匹配空間刺激。Lohman還提出了空間能力的因素結(jié)構(gòu)（見(jiàn)表1）[6]。

空間能力的各個(gè)因素可以通過(guò)研究者開(kāi)發(fā)的空間測(cè)試來(lái)測(cè)量。例如，空間關(guān)系可以用大量心理旋轉(zhuǎn)的測(cè)試工具來(lái)進(jìn)行測(cè)量。Guay[7]開(kāi)發(fā)的普渡空間視覺(jué)化測(cè)試（Purdue Spatial Visualization Tests）使用較多。圖1是一個(gè)典型例子。測(cè)試要求參與者首先辨別圖中第一排的左邊的三維物體是如何旋轉(zhuǎn)變成右邊的三維物體的，然后用同樣的方式，對(duì)第二排的物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，將會(huì)變成什么樣子。在第三排呈現(xiàn)的5種可能中進(jìn)行選擇。這個(gè)測(cè)試要求參與者對(duì)空間信息表征進(jìn)行心理旋轉(zhuǎn)。

除了空間能力的因素分析、空間測(cè)試等研究領(lǐng)域之外，心理學(xué)對(duì)空間能力的研究還有性別差異、個(gè)體差異、發(fā)展過(guò)程、視覺(jué)空間工作記憶、視覺(jué)空間表象和空間能力的生理基礎(chǔ)等眾多領(lǐng)域。

3 化學(xué)學(xué)習(xí)中的空間能力研究

心理學(xué)在空間能力的基礎(chǔ)研究中所取得的成果，被應(yīng)用到其他學(xué)科中。為了更好促進(jìn)空間能力在STEM（Science， Technology， Engineering and Mathematics）等各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助建立了“空間智能與學(xué)習(xí)中心”（SILC），將科學(xué)家和教育家聯(lián)合在一起，共同開(kāi)發(fā)項(xiàng)目與技術(shù)，來(lái)改進(jìn)教育實(shí)踐[8]。

化學(xué)是科學(xué)的重要組成部分?；瘜W(xué)表達(dá)中，學(xué)生和教師、課本、多媒體之間的交流在視覺(jué)方面的重要途徑之一是分子透視圖。學(xué)生和教師之間的化學(xué)教與學(xué)是以分子、反應(yīng)和理論的表征為中介的，其中空間能力必然要發(fā)揮作用[9]。表2是可能會(huì)涉及空間信息表征的化學(xué)知識(shí)的舉例。

3.1 空間能力與化學(xué)學(xué)習(xí)成就的相關(guān)性

學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)的過(guò)程中，空間能力是其能力的重要組成部分。多項(xiàng)研究表明，空間能力與化學(xué)學(xué)習(xí)成就存在正相關(guān)[10]。

Bodner和McMillen[11]研究了《普通化學(xué)》課程的教學(xué)。設(shè)計(jì)了4個(gè)測(cè)試（例如，普渡旋轉(zhuǎn)視覺(jué)化測(cè)試、尋找形狀拼圖測(cè)試等）來(lái)測(cè)量空間能力，4個(gè)分項(xiàng)分?jǐn)?shù)來(lái)測(cè)量化學(xué)學(xué)習(xí)成就。其中4個(gè)分項(xiàng)分?jǐn)?shù)中包括化學(xué)計(jì)量的多項(xiàng)選擇問(wèn)題、晶體結(jié)構(gòu)的多項(xiàng)選擇題、晶體結(jié)構(gòu)的自由響應(yīng)小測(cè)驗(yàn)和第一學(xué)期期末的綜合測(cè)試。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在4個(gè)空間能力測(cè)試的t檢驗(yàn)的分值總和與晶體結(jié)構(gòu)的多項(xiàng)選擇題之間，存在著統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著相關(guān)，r=0.32（p<0.0001， N=587）;在同一個(gè)t檢驗(yàn)的分值總和與有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的自由響應(yīng)小測(cè)驗(yàn)的分值之間，也存在著統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著相關(guān)r=0.35（p<0.0001， N=587）。也就是說(shuō)，按教育與心理統(tǒng)計(jì)學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，這種相關(guān)性比中等要低，雖然較小，但是明確。因此，可以說(shuō)，在為科學(xué)和工程專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)的《普通化學(xué)》課程中，空間能力與化學(xué)學(xué)習(xí)成就之間存在正相關(guān)。

Tuckey， Selvaratnam和Bradley[12]的研究從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了空間能力與學(xué)生化學(xué)學(xué)業(yè)成就的相關(guān)性。研究表明，通過(guò)前測(cè)，即使是大學(xué)生，在涉及到三維空間思維時(shí)仍然有困難。研究者對(duì)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了2個(gè)小時(shí)的矯正教學(xué)，其主要內(nèi)容是三維空間坐標(biāo)的各個(gè)軸（x、 y、 z）各個(gè)平面（xy、 yz、 xz），表征三維結(jié)構(gòu)的深度線索（Depth Cues）和物體沿各個(gè)軸或平面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、反射等操作。通過(guò)后測(cè)發(fā)現(xiàn)，控制組的成績(jī)變化不顯著，實(shí)驗(yàn)組的成績(jī)提高很顯著。

3.2 開(kāi)發(fā)測(cè)評(píng)化學(xué)空間能力的工具

為了對(duì)學(xué)生的化學(xué)空間能力進(jìn)行測(cè)評(píng)，研究者開(kāi)發(fā)了各種測(cè)評(píng)工具。開(kāi)發(fā)測(cè)評(píng)工具的一個(gè)目的是為了能夠?qū)W(xué)生的空間能力進(jìn)行診斷，以便于有針對(duì)性地提高其相應(yīng)維度的能力。

Oliver-Hoyo和Sloan[13]以項(xiàng)目反應(yīng)理論（Item Response Theory）為心理統(tǒng)計(jì)模型，使用因素分析的方法，編制了一共有47個(gè)問(wèn)題的測(cè)試卷。測(cè)試卷被制作成網(wǎng)頁(yè)供學(xué)生使用，來(lái)自美國(guó)東南部部分大學(xué)的2713名學(xué)生，在學(xué)習(xí)過(guò)普通化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和計(jì)算化學(xué)等課程其中之一后，參加了測(cè)試。通過(guò)第一輪測(cè)試后的主成分分析，將測(cè)試問(wèn)題精簡(jiǎn)為33個(gè)。第二輪和第三輪進(jìn)行了探索性因素分析和確定性因素分析。通過(guò)分析，提出了三因素的結(jié)論。第一個(gè)因素： 一般的視覺(jué)空間技能。第二個(gè)因素： 包含多個(gè)視角（參考框架）。第三個(gè)因素： 與記憶能力相關(guān)。

3.3 涉及空間信息的化學(xué)問(wèn)題解決策略

對(duì)于涉及空間信息的化學(xué)問(wèn)題，新手和專家會(huì)采用什么策略來(lái)解決？以Stieff為主的學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了專注而深入的研究。新手通常策略單一，通常偏向于選擇表象推理的策略（Imagistic Strategies）[14]。專家選擇的策略靈活多變，通常偏向于分析策略（Analytical Strategies）。例如，在圖2中，學(xué)生的任務(wù)是判斷每組分子中的兩個(gè)分子是否為同一種分子?？梢圆捎玫牡谝环N策略是表象推理中的心理旋轉(zhuǎn)。將其中一個(gè)分子在“大腦中”旋轉(zhuǎn)一定角度，然后與另一個(gè)分子疊加，看是否能夠完全重疊。操作后，可以發(fā)現(xiàn)B組兩個(gè)分子能夠完全重疊，是同一種分子;而A組兩個(gè)分子不能完全重疊，不是同一種分子，是同分異構(gòu)體。第二種策略是分析策略。教師會(huì)教給學(xué)生，A組中，中心碳原子周圍的四個(gè)原子分別為氟、氯、溴和碘四種不同的原子，則中心碳原子是一個(gè)手性碳原子，兩個(gè)分子互為鏡像關(guān)系，不是同一種分子，而是互為手性異構(gòu)體。B組中，中心碳原子周圍的四個(gè)原子中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的原子是相同的，即都有兩個(gè)氯原子，則中心碳原子一定不是手性碳原子，兩個(gè)分子必定能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)完全重疊在一起，它們是同一種分子。兩種策略都可以正確地解決問(wèn)題，第二種策略是有機(jī)化學(xué)家開(kāi)發(fā)出來(lái)的簡(jiǎn)單啟發(fā)式的分析策略，不必進(jìn)行心理旋轉(zhuǎn)就可以快速地解決立體化學(xué)問(wèn)題。兩種策略各有優(yōu)點(diǎn)，第一種是與空間能力有關(guān)的策略，為學(xué)生提供了了解分子的空間關(guān)系的視角。第二種分析策略能夠更加準(zhǔn)確和高效地解決問(wèn)題[15]。

通過(guò)對(duì)以Stieff為主的研究者[16～21]的研究進(jìn)行總結(jié)，在有機(jī)化學(xué)問(wèn)題解決中，涉及空間信息的立體化學(xué)問(wèn)題解決的策略可歸納如表3。

3.4 促進(jìn)化學(xué)空間能力發(fā)展的策略

3.4.1 開(kāi)發(fā)和使用視覺(jué)化工具

Wu和Shah[22]認(rèn)為，因?yàn)樵诨瘜W(xué)學(xué)習(xí)中視覺(jué)空間思維很重要，近年來(lái)研究者把注意力放在視覺(jué)化學(xué)習(xí)工具方面。這些工具有一個(gè)獨(dú)特的作用，可以把學(xué)生無(wú)法用肉眼看到的化學(xué)實(shí)體（分子、原子等）視覺(jué)化。以下是在化學(xué)教學(xué)中使用得最廣泛的3種視覺(jué)化工具。

3.4.1.1 實(shí)物模型

在化學(xué)教學(xué)中使用分子的實(shí)物模型是一種傳統(tǒng)的教學(xué)方法。實(shí)物模型的使用方式一般有兩種。一是，教師在課堂上向?qū)W生展示實(shí)物模型。例如，高中學(xué)生在學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)時(shí)，教師在課堂上會(huì)向?qū)W生分別展示甲烷、乙烯、乙炔、苯和苯酚等有代表性的有機(jī)物的實(shí)物模型。二是，教師設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生制作和使用實(shí)物模型。兩種方式都有助于提高學(xué)生的空間能力。

“金屬晶體的密堆積方式”是學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)時(shí)，普遍感到非常困難的內(nèi)容。Ohashi[23]精心設(shè)計(jì)了教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生來(lái)學(xué)習(xí)金屬晶體的密堆積方式。用各種顏色不同的乳膠球和透明的有機(jī)玻璃薄板為材料，按“均攤法”的原理，將圓形的乳膠球用小刀分別切割成1/2、 1/4、 1/8，然后填入透明的有機(jī)玻璃薄板制作而成的簡(jiǎn)單立方、面心立方、體心立方、六方最密堆積的晶胞中。然后，向制成的晶胞模型中加水至滿，水的體積就是晶胞的“空余”體積，用水的體積除以有機(jī)玻璃容器的容積，就可以間接求出金屬原子各種堆積方式的空間利用率。同時(shí)，也可以利用立體幾何的知識(shí)，計(jì)算理論上的空間利用率，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)這種非常巧妙的實(shí)物模型的制作活動(dòng)，能夠幫助學(xué)生更好地在分子表征和化學(xué)概念之間建立認(rèn)知聯(lián)系[24]。

Stull等[25]對(duì)實(shí)物模型的使用提出了建議。他們的研究工作顯示，僅僅只是從口頭上鼓勵(lì)學(xué)生使用分子的實(shí)物模型是不夠的，教師需要積極地展示如何使用實(shí)物模型來(lái)解決化學(xué)問(wèn)題，并設(shè)計(jì)在課堂上、實(shí)驗(yàn)室和家庭中的活動(dòng)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生用模型進(jìn)行有關(guān)化學(xué)概念的推理，這樣才能促使學(xué)生真正體會(huì)到使用模型的好處。也只有真正理解了實(shí)物模型的價(jià)值，學(xué)生才會(huì)自覺(jué)地去使用它。

3.4.1.2 虛擬模型

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多基于計(jì)算機(jī)的視覺(jué)化的工具被開(kāi)發(fā)出來(lái)。例如，ACD公司開(kāi)發(fā)的軟件包ChemSketch是一款被化學(xué)工作者廣泛使用的化學(xué)繪圖工具[26]。軟件包中的一個(gè)模塊3DViewer可以將書寫的分子的結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、鍵線式等非常方便地轉(zhuǎn)換為三維的形式，如球棍模型、比例模型等，還可以操作模型在計(jì)算機(jī)屏幕上旋轉(zhuǎn)，從不同的角度來(lái)觀察分子的微觀結(jié)構(gòu)，甚至還可以計(jì)算化學(xué)鍵的長(zhǎng)度和鍵角等。

Stull和Hegarty[27]的研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于沒(méi)有使用模型教學(xué)的控制組，使用了實(shí)物模型和虛擬模型的對(duì)照組在化學(xué)成績(jī)方面都取得了更大進(jìn)步。但是，使用實(shí)物模型和使用虛擬模型，學(xué)生的成績(jī)進(jìn)步大小并沒(méi)有差別。也就是說(shuō)，實(shí)物模型和虛擬模型對(duì)學(xué)生的表征能力的培養(yǎng)均具有積極作用。

3.4.1.3 動(dòng)畫

化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)特征之一就是過(guò)程是動(dòng)態(tài)的。例如，化學(xué)平衡的建立和移動(dòng)、原電池和電解等。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，通常只是建立了化學(xué)反應(yīng)的靜態(tài)模型以及只是在宏觀水平上表征化學(xué)概念，因此學(xué)生的心理模型是不完整和不恰當(dāng)?shù)?。通過(guò)技術(shù)工具來(lái)讓學(xué)生觀看動(dòng)態(tài)的和三維的動(dòng)畫，是幫助學(xué)生建構(gòu)完整的和科學(xué)的心理模型的有效方法[28]。

Yang、 Andre、 Greenbowe和Tebel[29]的研究是利用計(jì)算機(jī)制作的動(dòng)畫來(lái)向?qū)W習(xí)《化學(xué)導(dǎo)論》的大學(xué)生解釋電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)前后測(cè)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，動(dòng)畫比靜止的圖片能更好地幫助學(xué)生理解電化學(xué)的相關(guān)概念。

Wu和Shah[30]通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的綜述，提出了設(shè)計(jì)視覺(jué)化工具的5個(gè)原則：（1）提供多重表征和描述。（2）使各種表征間的聯(lián)結(jié)和參考作用的聯(lián)系更加明顯。（3）展示化學(xué)的動(dòng)態(tài)和交互的本質(zhì)。（4）促進(jìn)二維和三維的相互轉(zhuǎn)換。（5）通過(guò)使信息明晰和整合信息減少學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷。

3.4.2 清晰而明確地表達(dá)深度信息

物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)示意圖是通過(guò)繪制二維的圖像來(lái)呈現(xiàn)三維的結(jié)構(gòu)。為了讓二維的圖像表達(dá)出深度信息，就需要依靠深度線索[31]。常見(jiàn)的三維深度線索有相對(duì)大小線索、重疊線索、透視線和扭曲角等4種[32]（如圖3）。這是學(xué)生必須掌握的空間語(yǔ)言。教師應(yīng)該經(jīng)常繪制和描述編碼了三維深度線索的二維圖像，來(lái)促進(jìn)學(xué)生關(guān)于分子的二維和三維表征的視覺(jué)化的能力，減少和避免學(xué)生在識(shí)圖和繪圖中出現(xiàn)障礙。

圖3 表征了四個(gè)深度線索的正八面體

3.4.3 基于信息技術(shù)的訓(xùn)練提高學(xué)生的空間能力

分子表征方面的教學(xué)、教師向?qū)W生不斷展示空間分析技巧，只是提高學(xué)生空間能力的第一步。研究表明[33， 34]，基于信息技術(shù)的訓(xùn)練能夠提高學(xué)生的空間能力。特別是，已有學(xué)者利用最新的VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)，來(lái)提高學(xué)生的空間能力[35]。一直以來(lái)，化學(xué)教師明白需要信息技術(shù)來(lái)輔助教學(xué)的領(lǐng)域，但是在信息技術(shù)方面存在短板;信息技術(shù)人員有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，卻不知道用在哪里和如何使用，能最大程度地發(fā)揮技術(shù)的作用。兩類專業(yè)人士的深度合作、協(xié)同創(chuàng)新應(yīng)是未來(lái)的發(fā)展方向。

4 啟示

從化學(xué)教育的三重表征理論的視角出發(fā)，化學(xué)空間問(wèn)題涉及的是微觀層面的原子、分子、離子和原子團(tuán)等微粒在二維、三維空間的排列規(guī)律。對(duì)于這些空間問(wèn)題，化學(xué)家一般是用包含深度線索信息的紙面示意圖來(lái)表征，二維的示意圖屬于符號(hào)表征的一種。因此可以說(shuō)，學(xué)生的化學(xué)空間能力本質(zhì)上是一種對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)的一種符號(hào)表征能力。通過(guò)已有的較豐富的研究成果，對(duì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)策略主要有以下建議：

一是，開(kāi)發(fā)和使用視覺(jué)化工具是幫助學(xué)生建立關(guān)于微粒的心理表象的起點(diǎn)策略。不管是實(shí)體的分子結(jié)構(gòu)模型，還是計(jì)算機(jī)軟件在屏幕上模擬出的分子結(jié)構(gòu)，甚至是目前較新的AR、 VR等信息技術(shù)模擬出的分子結(jié)構(gòu)，如果教師在教學(xué)中使用這些手段，都可以幫助學(xué)生在大腦中建立心理表象，這是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。研究表明，僅僅只把工具交給學(xué)生是不夠的，教師還要設(shè)計(jì)各種教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生使用視覺(jué)化工具，才能更高效地建構(gòu)微粒的心理表象。

二是，提高學(xué)生二維和三維相互轉(zhuǎn)換的能力。學(xué)生在化學(xué)空間問(wèn)題解決的過(guò)程中，經(jīng)常面對(duì)表征了深度信息線索的示意圖，教師可以有針對(duì)性地進(jìn)行識(shí)別和繪制這類示意圖的教學(xué)，避免學(xué)生出現(xiàn)此類障礙。即使是只有文字信息，學(xué)生也能夠自己準(zhǔn)確繪圖，從而在二維和三維信息之間較順暢地轉(zhuǎn)換。

三是，把握一般領(lǐng)域（General domain）和特殊領(lǐng)域（Specific domain）的辯證關(guān)系。心理學(xué)所研究的空間能力是一般領(lǐng)域，包括從宏觀到微觀各個(gè)尺度（Scale）和方面?；瘜W(xué)空間能力是特殊領(lǐng)域，從化學(xué)史的角度來(lái)看，化學(xué)的空間問(wèn)題主要出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)化學(xué)的三個(gè)研究領(lǐng)域：（1）化學(xué)家研究有機(jī)化合物的過(guò)程中萌發(fā)了有機(jī)物結(jié)構(gòu)概念，從而產(chǎn)生了立體化學(xué)。（2）研究無(wú)機(jī)化合物，發(fā)展出一個(gè)獨(dú)立的研究領(lǐng)域——配位化學(xué)，產(chǎn)生了配位化合物的空間結(jié)構(gòu)理論。（3）對(duì)晶體的觀察和研究，形成了晶體結(jié)構(gòu)理論。因此，在問(wèn)題解決的過(guò)程中要充分利用化學(xué)空間問(wèn)題的特殊的化學(xué)意義。比如，能量最低原理對(duì)于分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，利用手性碳原子來(lái)快速判斷手性異構(gòu)體的策略等。

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