如何激发学生学习结构化学的兴趣

2014-05-25杨志广石晓明

教育教学论坛 2014年20期

关键词：化学结构课堂教学

杨志广，彭鹏，石晓明，周凯

（周口师范学院化学化工学院，河南周口 466001）

如何激发学生学习结构化学的兴趣

杨志广，彭鹏，石晓明，周凯

（周口师范学院化学化工学院，河南周口 466001）

结构化学课程是高等学校化学专业的主干课程之一，也是应用化学、材料化学等专业的基础理论课。它是物理化学学科的一个重要分支，是连接基础化学与高等化学的阶梯，在化学课程结构中具有非常重要的地位。其特点是理论性较强、内容抽象、难以理解，一直被学生视为最难学的课程。本文主要根据结构化学课程的特点和学生在学习过程中存在的主要问题以及如何激发学生对结构化学的学习兴趣三方面进行了阐述。

结构化学；课程特点；学习兴趣；教学

结构化学是在原子、分子的水平上研究原子、分子和晶体结构的运动规律以及物质微观结构与其性能关系的科学[1-4]。著名化学家L.Pauling说过“当任何一种物体，当它的性质和物体的结构联系起来时，那么这样一种性质最容易最清楚地被理解”，理论化学家R.Hoffmann也曾说过“化学理论最重要的作用是提供一种思维机制，以总结更新知识”。从中可见结构化学地位的重要性。该课程涉及的知识面广，内容相对抽象，要求学生具有较多的数理知识和丰富的空间思维能力，同时还要努力摆脱宏观现象的传统概念的束缚。大部分学生始终把学习结构化学当成一种负担，学习起来感觉很枯燥，一知半解，似懂非懂，难以进入状态。因此，本人根据结构化学课程的特点和学生在学习过程中存在的主要问题以及如何培养学生的学习兴趣三方面进行了积极的思考和有益的探索。

一、结构化学课程的特点

在高等师范院校中，结构化学课程通常开设在第三学年，是在学生修完高等数学、大学物理、无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等课程基础上开设的。该课程主要包括三种理论（量子理论、化学键理论和点阵理论），三种结构（原子结构、分子结构和点阵结构），三个基础（量子力学基础、对称性基础和晶体学基础），这也是学生学习结构化学时所要掌握的主要内容及学习方法[2]。

结构化学是学生本科阶段初次接触的理论课程，它是一门以量子力学为基础，从微观的角度来研究物质结构的学科，具有概念多，内容抽象，系统性、理论性较强等特点。另外，结构化学与数学、物理等学科互为交叉，所以要求学生具有严密的逻辑思维和扎实的数学、物理学等基础知识。其次，化学是一门以实验为基础的自然科学，但是其研究的微观结构状态很难在宏观的实验中观察出来，所以还要求学生具有较强的空间思维能力。因此，结构化学比较深奥、难学、难懂，往往被大多数学生认为是最难学的课程之一。

二、学生学习结构化学过程中存在的主要问题

1.从心理上害怕结构化学。结构化学所涉及的基本概念及理论高度抽象，一方面，有些老师在上第一节课时会告诉学生结构化学这门课程很重要，也很难学，许多同学都因不及格而重修；另一方面，学生还没开始正式学习，就从高年级学生那里得知结构化学难学，不及格率较高。因此，从心理上学生对学习结构化学产生一种畏惧和抵触心理。

2.学生学习结构化学存在误区。很多学生对结构化学的学习内容没有充分认识，认为研究生入学资格考试不考结构化学，学习结构化学根本没用，只是为了应付考试。实际上这是一种误区，部分高校（如南开大学）物理化学专业硕士学位研究生的入学考试就包含结构化学。而且结构化学也非常有用，可以了解化学反应的本质，可以合成满足人类一定需要的新物质，也是学习高等化学的基础等。

3.学生数理知识薄弱。结构化学内容涉及面广，如需具备高等数学、无机化学、有机化学、物理化学及量子力学等知识，学习化学的学生数理知识普遍较差，对于结构化学中大量的数学推导过程感觉很费力，致使学生对该课程产生排斥心理。

4.缺乏微观分析能力。量子力学是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础[5]。结构化学以量子力学为理论基础，使人们对物质世界的认识从宏观层次进入了微观层次。而量子力学独立于经典物理学，自成一套理论体系，内容抽象，脱离生活实际，逻辑性强，抽象思维程度高，学生易受宏观思维定式束缚。

5.理论与实践脱节。结构化学是重要的基础科学之一，是一门以实验为基础的学科，在与物理学、生物学、天文学等学科的相互渗透中，得到了迅速的发展，也推动了其他学科和技术的发展。但是，在学习这门课程的同时，多数学生只在乎教程中的理论知识，从而忽略了思考与其他学科的相互关联。另外，大多数学生学习结构化学缺乏实践，把学习它当成了一项应付考试的任务，这与学习这门课的宗旨背道而驰。

6.学生之间缺乏交流。结构化学以数学逻辑推导为基础，物理模型抽象难懂，学生学习方式单一、被动。学生的学习方式主要体现个体性，教师与学生之间，学生与学生之间经常处于一种紧张甚至对立的状态，课堂上很少看见人际间的交流、观点的交锋和智慧的碰撞，学生的学习始终处于被动应付状态。学生缺少自主探索、合作交流、独立获取知识的机会，很少有机会表达自己的理解和意见。

三、激发学生学习结构化学的兴趣

根据结构化学课程的上述特点及学生学习过程中存在的主要问题，培养学生学习兴趣是提高结构化学教学质量的前提和关键。爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师。”学生只有有了学习兴趣，才会积极配合教师的教学，教师才能够更新教学理念，提高课程教学效果。下面笔者结合两年来在结构化学教学实践中的亲身体会，介绍在结构化学课程教学中如何激发学生的学习兴趣。

1.明确学习结构化学的目的与意义。结构化学包括很多有用的基本概念和许多重要的规律和原理。教师要让学生了解通过结构化学的学习可以学到扎实的基础知识和和理论知识，可为后续专门化课程的学习做好必要的理论基础。同时也让学生知道通过结构化学的学习可以了解化学反应的机理，例如，NO分子分解为N2和O2时在热力学上是可以自发进行的，但此反应是动力学禁阻的，只有用结构化学中的前线轨道理论才能够容易证明这一点。另外，通过结构化学知识的学习，人们很容易合成出新物质（如新材料、新药的合成），其结构测定与分子的设计过程必须具有扎实的结构化学知识。还有结构化学的发展对化学学科的发展也有重大的推动作用（化学界化学的两次革命性飞跃）等。

2.介绍科学奇闻趣事，陶冶学生情操。结构化学教学内容理论性较强，若在课堂教学中引入科学大师的物理学史教育，有助于激发学生的学习热情。例如，在介绍薛定谔方程时，可以向大家介绍薛定谔的奋斗历程，薛定谔被称为量子物理学之父，23岁时获得奥地利维也纳大学哲学博士学位，1926年建立波动力学（39岁），1933年获得诺贝尔物理学奖（46岁），同时告诉学生薛定谔不仅仅数学物理好，而且他的文学功底也非常好，于1944年整理出版了一本著作《生命是什么》。这样学生在了解相关知识背景的同时，开阔了视野，提高了思维能力，受到了科学态度、科学精神的熏陶，激发了其学习热情。

3.充分利用多媒体辅助教学，提升课堂教学效果。多媒体辅助教学作为一种现代化的教学手段，可以把文本、音频、视频、图像、图表、动画等多种媒体信息综合为一体化并进行加工处理，为课堂教学提供了丰富、直观、真实的语言材料，启迪学生的思维，从而优化课堂结构，提高课堂教学效果。例如原子核外电子运动状态、电子云的概念、杂化轨道理论、等径圆球密堆积结构、离子晶体结构等都比较抽象，想象力较差的学生理解起来相对困难，若我们在计算机软件中，用二维、三维动画模拟显示[6]，将抽象、微观的内容具体化、宏观化，使学生能够实现对物质微观结构更好的理解。

4.把最新科研成果引入课堂，以科研促进教学，激发学生学习兴趣。教师还可以精心创设一些引人入胜的实践环节，增强教学内容的趣味性，使学生在学习过程中能够感受到所学知识的实用性。教材内容往往有所落后，已不适应当今社会发展的需要，而社会生活和科学知识却不断地迅猛发展，及时给学生补充最新的信息，将新的科研动态、知识引入结构化学教学课堂，丰富课堂内容，将抽象生硬的知识点转化为生动具体的科研案例进行解释和说明，调动了学生的学习积极性，保证了教学质量，促进了我们教学理念的转变，使课堂教学的面貌大为改观。

5.不断改进教学方法，吸引学生的学习兴趣。教师可采用多种形式的教学方法，创造一个轻松愉快的学习氛围，激发学生的学习兴趣。教师教学语言要尽可能做到用词准确，条理清晰，生动有趣，富有感染力，学生易于接受。另外教师可以采用讨论式教学方法，这种方法主要运用习题范例和关键知识点的应用实例，或者是就某一个关键问题进行辩论，师生平等互动，活跃课堂气氛，提高课堂教学效率。同时教师也可采用提问式课堂教学，引发学生好奇心，让学生进行创造性的思维活动，不断地激发他们的求知需求。再者，教师还可以精心创设一些引人入胜的教学情境，增强教学内容的趣味性，使学生在学习过程中能够感受到其乐融融，从而达到“我要学”的最佳境地。

6.加强师生之间的情感交流，提高学生的学习热情。课堂教学不仅是知识信息的交流过程，也是情感信息的交流过程。心理学家莫维尔说：“情感如同肥沃的土地，知识的种子就播种在土壤里。”可见积极的情感能调动学生的学习积极性，有利于优化课堂教学，改善课堂教学效果，提高学生的学习热情。