如何培养地方师范院校学生学习结构化学的兴趣

2016-03-13马海华张海荣张秀娟陆慧娟苏彩娜韩生华刘红艳

河南化工 2016年11期

关键词：师范院校量子化学

马海华 , 张海荣 , 张秀娟,3 , 陆慧娟 , 苏彩娜 , 韩生华 , 刘红艳,3

马海华1, 张海荣2, 张秀娟2,3, 陆慧娟2, 苏彩娜2, 韩生华2, 刘红艳2,3

(1.阳泉师范高等专科学校 , 山西阳泉 045200 ; 2.山西大同大学化学与环境工程学院 , 山西大同 037003 ; 3.太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室 , 山西太原 037000)

主要介绍了地方性师范院校的学生在学习结构化学过程中没有兴趣的主要原因，同时建议从四个方面着手培养地方性师范院校学生学习结构化学的兴趣，通过在教学过程中实施，达到了良好的效果。

结构化学；兴趣；应对措施

“结构化学”是高等院校化学专业的主干基础课程，特别是师范专业的学生，结构化学课尤为重要。结构化学这门课程从微观视角阐明原子、分子和晶体的结构、性能和应用[1-3]。结构化学课程主要包括量子力学基本原理及其在原子与分子体系中的应用和原子、分子与晶体结构的实验表征两大部分。后者又可根据被表征物质的形态及理论基础的不同，划分为谱学和晶体学两个不同体系[4-5]。同时，“结构化学”课程涉及面广、内容抽象、理论性强，要求学生具备较强的空间思维能力，严密的逻辑推理能力和扎实的数理功底[6-9]。

1 主要问题

对于地方师范院校的学生来说，他们的基础底子薄，缺乏对微观世界认识，总是认为结构化学学起来很难，导致学习效果很差。本人总结了学生们在学习结构化学课程过程中存在的主要问题：首先就是心里畏惧。由于大部分学生基础较差，对于数学和物理更是天生恐惧。当他们听说结构化学学起来不容易时，心里就已经害怕结构化学，甚至排斥结构化学。再加上有的老师在第一节课上就给学生推荐了一堆有关数学和物理的参考书，学生更是心里畏惧这门课程了。其次就是学习过程中重视程度不够。结构化学课程通常不单独作为考研基础科目，有的学校即使会考这门课程，在试题中所占的比分也非常小，因此学生在学习的过程中热情不足。最后就是从宏观到微观的转化缓慢。结构化学课本从量子力学基础开始讲起，在此之前学生接触的都是宏观物理学，突然一下变成微观的量子的内容，学生很难接受。

2 应对措施

2.1 从现实出发，积极引导学生的学习兴趣

老师在教学过程中，从现实发生的事开始讲起，慢慢引导到教学大纲所要求讲授的内容，让学生觉得其实结构化学就在我们身边，从而引起学生的兴趣，并开始重视结构化学，认为学习结构化学很有必要性。例如，目前我国发射了第一颗量子实验卫星，在结构化学第一节课上，教师应从量子科学试验卫星“墨子”号开始讲起，告诉学生这颗卫星的原理——量子纠缠，跟我们这学期要学习的量子力学基本原理紧密相关。如果觉得量子卫星有点“高大上”，离我们的生活比较遥远的话，那么计算机是我们日常生活中必不可少的物件，目前计算速度最快的计算机是量子计算机，它的工作原理同样是量子纠缠。在课堂上从现实生活相关的事情介绍引入量子的概念，学生会对量子力学甚至是物质的微观结构产生兴趣；另一方面，引入量子的概念，学生会有一种学习紧迫感，认为不学习结构化学就会落后于社会发展，甚至被社会所淘汰。同时，我明确告诉学生，作为师范院校的一名学生，特别是地方性师范院校的学生，将来的就业就是面向地方的中学，我们应该抱着回报家乡父老乡亲的感恩之心，服务于地方，把最先进的思想，科技，甚至是见闻传播给当地的孩子们。

2.2 因材施教

在讲课的过程中先进行大纲式的讲授，明确告诉学生有一些内容是人人必须掌握的，还有一些内容是有精力而且感兴趣的同学可以深入学习理解的。这样化繁为简的授课方式让学生不再觉得结构化学如天书一般可望而不可及。讲课时不要满堂灌，每讲一个知识点时，清楚的告诉学生，这个知识点很重要，经常会以什么样的考试形式出现。在课后复习的时候，学生会有目的地对老师重点介绍的知识点反复琢磨。这样在短时间内学生就能掌握大纲中所要求的内容。这也是地方性院校区别于好的高等院校的地方。好高校的学生因为基础扎实，所以接收新知识快，而且每个学生都希望自己能精深的掌握每一个知识点，不用老师指明这些知识点，学生自己都能找到知识点，并且顺利掌握。但是，地方性院校的学生，由于基础知识的薄弱，对学好这门课的信心不大，他们的目标多是定位在考试成绩“60分万岁70分万万岁”，也就是他们的目的是首先保证考试不会挂掉(不及格的意思)，其次是最好能考到70分(因为到了70分，就可以拿上毕业证和学位证了)。如果不因材施教，甚至指明考点，学生会特别茫然，而且考试效果也会大打折扣。

2.3 及时总结

在每节课结束时及时总结本节课所讲内容，如果有时间，把以前所讲的内容和本节所讲内容联系起来，说明前后内容的异同及因果。比如，在讲量子力学基础知识的时候，三个经典物理学解释不了的内容——能量量子化、光子学说和原子的有核模型，如果不加总结，找出他们之间的联系，学生会以为他们是三个各自独立的内容。因此在讲完这节内容后，要做一个总结，找到他们的共同点。不管是能量的量子化，还是光的量子化或者是氢原子的电子在两个定态之间的跃迁，他们吸收或辐射的能量都与频率有关。这是这三个学说思想的核心内容。再比如讲到实物微粒的波粒二象性时，一定要和光的波粒二相性作对比，找出相同和不同的地方。最大的不同点就是实物微粒在静止的时候是有质量的，而光子在静止的时候是没有质量的，只有在运动的时候才有质量，因此实物微粒不包括光子，只包括电子、质子等；实物微粒的运动速度和相速度是不一样的，而光子的运动速度和相速度是一样的。

2.4 借助其他教学手段，来提高教师的课堂质量

目前借助多媒体技术是结构化学教学的基本要求了。利用多媒体既可以节省板书时间，还可以让学生更直观地展示教师所要讲授内容。量子力学中的一些软件也可以借鉴一下。随着计算机技术的发展，量子力学软件也日新月异。Gassian, Material studio, Vasp等软件可以从不同的角度多方位观察分子及晶体等微观物质。还可借助一些其他的辅助软件。实践证明，以这种形象直观的方式，引领学生进入微观的物质世界，观察原子、分子等微观结构及其运动规律，不仅调动了学生的学习积极性，而且能显著提高学生的科学探究精神、探究能力和创新意识。