提高结构化学课程教学质量的思考与实践*

陈佑宁

(咸阳师范学院化学与化工学院 陕西咸阳 712000)

结构化学是化学专业本科生的专业基础课程之一。该课程内容理论性较强，有些概念抽象难懂，在学习过程中，学生不仅需要有严密的逻辑思维能力，还要有较好的空间想象能力及一定的数理基础。在学习结构化学课程时，学生普遍感到一“难”二“怕”三“无用”。在教学过程中，往往是教师为主体，学生很少参与，教学效果不够理想。为提高该课程的教学效果，国内有学者进行了一些探索研究[1-5]。通过结构化学教学改革实践，取得了一些经验，同时对提高结构化学教学质量有一些新的思考。

1 重视绪论教学

学习态度与学习效率直接相关，在学习中起着重要作用。作为教师，要善于引导学生，指导学生充分认识结构化学课程的重要性，端正学生的学习态度。

化学学科对应的微观结构层次主要是分子结构。在化学反应中，分子将发生变化，分子中原子间的结合将有所改组，因此结构化学的主题是“分子结构和化学键”。同时结构化学根据“结构决定性能，性能反映结构”的基本原则，探讨物质结构与性能之间的关系。结构化学的诞生和发展，对阐明化学物质内部结构与其性能的关系，推动化学学科的发展，以及有效地探索新途径来合成具有特定性能的新产品起了推动和指导作用。因此，学习结构化学，无论对学生未来从事教学还是科研工作都具有重要的意义。通过具体的实例，可使学生充分认识到学习结构化学的重要性。例如：由于正确地阐明了硼氢化合物的“多中心键”特征，合成了可作为高能燃料的一系列复杂硼氢化合物，推动了宇航事业的发展；塑料、合成纤维和合成橡胶3大高分子工业，正是由于卓有成效地研究了高分子结构与性能之间的相互关系，才有今天的蓬勃发展。对于师范专业的学生，还应着重阐述结构化学知识对于提高中学化学教学质量的重要作用。结构化学知识贯穿于整个中学化学教学，当前世界科学技术发达的国家，中学化学教材深化的一个重要方面是加强了结构化学知识的教学[6]。通过结构化学的学习，能使学生在更高层次上理解中学化学教材的内容，使他们认为学习该课程是很有用的。

在教学过程中，应有效利用绪论课的教学，重点介绍结构化学的研究对象和主要研究内容，帮助学生树立明确的学习目标；强调结构化学课程的作用和地位，消除学习结构化学无用的观念；探讨学习结构化学方法上应注意的问题，消除学生学习结构化学的畏难情绪。实践证明，重视绪论课的教学，提高学生认识，坚定学习信心，端正学习态度，对于提高结构化学教学质量可以起很好的作用。

2 在教学中诱导学生的求知欲

结构化学理论性较强，有些概念抽象难懂，在学习过程中要注意概念的实验基础，还要努力摆脱宏观现象的传统概念的束缚，在深刻理解微观粒子运动特征的实验基础(如黑体辐射、光电效应等)上去接受描述微观粒子运动的新概念。学习结构化学需要一定的数理基础，应当让学生深刻理解进行数学处理的前提条件或简化的模型以及所得结果的物理意义，要把物理概念和数学表达式结合起来，并与实验事实相联系，以加深学生的认识和理解。在教学过程中，必须针对学生在以往学习过程中形成的学习习惯和经验性的思维方式，突破思维定势，才能达到好的教学效果。

在其他学科教学中，常规的思路是根据已知条件和边界条件来求解问题，解答出来就结束了。结构化学研究微观结构的重要武器之一是量子力学，量子力学解决微观体系问题与经典力学的一个显著不同点就是对结果的讨论。例如，由一维势箱中粒子薛定谔方程解的讨论，我们可以得到微观体系中粒子的运动具有能量量子化、零点能效应和粒子没有运动轨道只有概率分布等量子效应；并可引导学生分析一维势箱粒子的运动状态与微观体系中电子的运动状态之间的内在联系，展开联想，抓住本质，把学生的思维从熟悉的具体的一维势箱粒子引导到陌生的抽象的微观世界，给学生一个清晰的思路。得到量子力学处理微观体系的一般步骤如下：(1) 根据体系的物理条件，写出它的势能函数，进一步写出能量算符及薛定谔方程；(2) 解薛定谔方程，根据边界条件求得波函数和能量；(3) 描绘Ψn、|Ψn|2等的图形，讨论其分布特点；(4) 由所得的Ψn，求各个对应状态的各种力学量的数值，了解体系的性质；(5) 联系实际问题，对所得结果加以应用。

在结构化学教学中，可运用类比的方法，帮助学生深刻理解微观粒子与宏观物体、量子力学与经典力学之间的本质不同点及相互联系。采用突破思维定势的方法，在教学过程中巧妙设置一些提问，对量子力学问题由浅入深地进行讨论和研究，可变抽象为形象，具有举一反三、触类旁通的作用，从而达到认识微观现象、掌握认识规律的目的;亦可启发学生的思考，充分调动学生的积极性，诱导学生的求知欲。

3 激发学生的学习主动性

在结构化学的教学过程中，教师应因材施教，并为学生提供充分的机会，让学生能够独立地进行创造性学习或从事创造性活动，切实为学生提供学习的方法和方向。

在教学实践中，在掌握学生基本学习情况的基础上，根据本课程的特点，设置了与教学目标和教学要求相适应的、注重理论研究和解释实际实验现象的课程论文题目，引导学生尝试应用结构化学/量子化学的理论计算结果来解释化学实验现象，深入了解分子结构及其性质，揭示其内在的规律性。设置的课程论文可以让学生在搜寻研究对象或范围时，对以前学过的专业知识进行回顾和分析，思考进入大学以来学习的知识是否存在可以用结构化学理论解释的地方，引导学生对化学知识、原理和现象进行思考，激发学生的学习兴趣。我们在指导学生进行课程论文时，特别注意讲述一般科学研究的方法和步骤及科学工作者应当具备的科学道德，以全面提升学生的科学素养。此外，还安排了课程讨论，让学生提出想法在课堂上讨论，将结构化学理论知识应用于课程论文研究中。这种问答式、讨论式、解决问题式的教学方法，能把学生的思维活动不断引入发现问题、解决问题的环境中，使学生的思维由被动变为主动。

4 完善考核机制

传统的理论课程的综合成绩以期末闭卷考试成绩为主，考核采用闭卷方式，题目类型通常有选择题、填空题、是非题、简答题和计算题等，对学生运用知识有目的地查阅文献以解决相关问题则相对较少考核。单一的闭卷考试方式易诱导学生读死书、死读书，在死记硬背上花过多的功夫；学生容易形成惰性、依赖性，还会养成僵化的思维方式。良好的考核机制应该是开放的，多元的，有弹性的；教学不是为了考试，考试只应对学生学习行为与习惯、以及能力的培养具有导向性和约束力，因此必须完善考核机制。

我们在教学实践中，对考核方式进行了一些改革。学生的综合成绩由平时成绩(占30%)、期中考试成绩(占10%)和期末考试成绩(占60%)3部分组成。在平时成绩考核中，课堂提问考核占10%，这有利于考察学生理解能力、分析能力、逻辑思维能力、表达能力，有利于探究型课堂气氛的建设，促使学生课前预习和课后复习。考察撰写课程小论文的能力占10%，在学习了结构化学原理后，设置相关课程论文，让学生查阅相关文献，综合运用结构化学原理去解释化学中的一些问题。这有利于激发学生学习的主动性，有利于培养学生查阅文献、分析问题和解决问题的能力。考察按质按量完成作业和实验报告情况占10%，主要是引导学生注重学习过程，遵守纪律，端正学习态度。在期中、期末考试内容方面，有意识地增加应用结构化学原理解决实际问题的题目，突出物质的微观结构对其性质的影响关系，注重培养学生理论应用能力。如应用结构化学原理解释配合物的颜色、煤气中毒现象等。这样既达到学以致用的目的，又提高了学生的学习积极性和自信心。

参 考 文 献

[1] 刘学民.化工高等教育,2005(3):72

[2] 许旋,王干全,莫海洪.高等理科教育,2005(6):49

[3] 陈建中,林树坤,黄长沧,等.大学化学,2006,21(1):17

[4] 谢爱理.上饶师范学院学报,2005,25(6):47

[5] 罗旭健.玉林师范学院学报,2004,25(3):68

[6] 胡亮臣,杨建华.物质结构学习指导.陕西:陕西人民教育出版社,1993