基于高等结构化学的发散性思维模式探讨*

孙巧珍，陶辉锦，艾延龄

(中南大学材料科学与工程学院，湖南 长沙 410083)

高等结构化学是在结构化学的基础上深入理解物质结构与性质的一门学科，该课程要求学生具有较为扎实的结构化学基础，且其内容同样也较为抽象、难懂。如何结合学生已有的知识点及相关的实验技能深入浅出的将知识点分解，让学生在课堂上积极参与，充分理解、掌握所学知识点，并尽可能在科学研究过程中加以运用，是本课程关注的重点。发散性思维教学模式是有效解决上述问题的途径之一。

发散思维，又称扩散思维、求异思维，是根据已有的某一知识点，不受固定思维模式的束缚，从多种角度出发，探求解决问题的多种可能性的思维方式[1-2]，是创造性思维能力培养的重要过程。21世纪世界各国之间主要是科技成果的较量，科技成果的获得主要取决于科技人才，因而在这个大背景下，创新型人才的培养尤其重要。很多课程都把发散思维融入到了大学课堂当中[1-8]，以期提高学生独立思考问题的能力。为此，本文将发散性思维训练引入到高等结构化学的教学中，积极引进学科相关的新成果、新思想，从而为创新能力的培养提供更广阔的发展空间。

1 高等结构化学教学中存在的问题

一是课程的“抽象”与“枯燥”。高等结构化学是从微观粒子的薛定谔方程等入手引进各个量子数，这就需要大量的公式推导，过程复杂，令人头晕目眩；各个量子数看不见、摸不着，以大多数高校的条件也无法开展相关的实验，各个量子数的物理意义只能慢慢消化理解。二是学生的参与性不强。由于学生实验课题的尚未开展及课程内容的限制，教师与学生之间通常只能按部就班的教与学，长时间的枯燥学习难以激发学生的学习兴趣，难以加深学生对物质结构与性质关系的进一步理解与运用。要解决上述问题，需要不断探索新型的、多种易接受的教学模式，之前我们曾将案例法引入到本课程的教学中[9]，取得了良好的效果。发散思维教学模式的引入是学生创新能力提升的前提，在人才竞争日益激烈的今天具有重要意义。

2 培养学生发散思维的方法

(1)设计课程的趣味性实验

学生亲自参与实验，注重实验细节，对实验过程中出现的问题加以分析，思考如何解决问题。如让学生自制简易净水器，了解净水器中关键隔膜材料的种类、性能，调研当前市场上净水器中采用的隔膜材料的种类，每一种材料的优、缺点，是否真正能够达到过滤效果。针对隔膜材料存在的缺点，思考如何从环境保护、循环使用次数、过滤效果等方面对当前的隔膜材料进行改进，让学生通过查阅资料，提出自己的改进措施，不断培养学生的创新意识。

(2)通过引入相关科研实例培养学生发散思维能力

为了避免基础理论的枯燥性，在讲述基础理论时尽量将最新的科研成果引入课堂，激发学生的学习兴趣，加深学生对基础知识的理解。如在讲述超分子化合物中的轮烷时，首先介绍其基本概念及相关的化合物，即轮烷是一类由一个环状分子套在一个哑铃状的线型分子上而形成的内锁型超分子体系，环状分子与线型分子之间存在着机械作用。由此引发学生思考，从分子层面可以想到哪些应用？进而引进2016年诺贝尔奖获得者Stoddart研究团队的工作，他们所设计的未来可能引领世界变革的分子机器——分子电梯，正是基于轮烷化合物的巧妙运用。这不但加深了学生对轮烷化合物的认识理解，还启发学生在未来的科学研究中要拓宽视野，敢于、勤于思考。

(3)精心设置主题，进行小组内讨论

学生拿到所要讨论的主题后，首先要查阅大量的文献资料，针对主题做出一个概括，通过表述、倾听、交流，逐步对所要讨论的主题有一个深刻的理解，针对交流中存在的问题再查阅资料，总结思考。一个好的主题能够很好的带动学生创新。如在讲到配位化合物的分支——金属有机骨架材料(MOFs)时，设置主题让学生根据MOFs材料中孔的特征讨论该材料的应用领域及前景。通过查阅文献，学生首先对MOFs材料的定义、设计合成、孔径形状、尺寸控制、影响合成及孔径大小的因素等有一定的了解；由于MOFs材料多孔性的特点使其具有良好的气体吸附、催化等性能。通过课堂的交流、讨论，会更加清楚而深刻的意识到多孔MOFs作为非传统材料在催化、气体吸附分离等方面的优点，由此展望该材料可能在哪些领域有所应用。学生对MOFs材料从合成、结构、性能到应用已经有了比较完整的认识。科学研究永无止境，启发学生思考如何进一步发挥MOFs材料的优势？激发学生饶有兴趣地去查阅文献，得知由于MOFs材料中含有功能性有机分子，容易与多孔碳、石墨烯、高聚物等多种材料复合，从而制备出性能优异的新型多功能复合材料。通过诸多该类主题的讨论，学生在其未来的实验研究中，遇到瓶颈时就不会畏惧困难、停滞不前，而是积极想办法打开思路，寻求解决问题的办法。

(4)教师的积极引导与评价

发散思维训练离不开老师的指导，这就对老师提出了较高的要求，即在每个问题或主题的讨论中，任课老师首先要查阅大量文献，熟悉该领域的研究概况与最新进展。在此基础上，教师要循循诱导学生汇总知识、提出问题，即让学生通过查阅资料了解相关的研究概况，从大量的文献资料中总结出当前该领域存在的亟待解决的问题，鼓励学生大胆的提出自己的想法，并对其提出的想法加以指正。这样的练习积极培养了学生的创新思维，让很多研究生在开展一个新课题之前不再感觉无从下手。

3 结 语

硕士研究生通常象征具有对其专注、所研究领域的基础的独立的思考能力。本文结合授课对象及高等结构化学课程的特点，在深入浅出的趣味性授课中充分调动了学生的积极主动性，重点关注了学生发散思维的训练。通过该授课模式的实施，学生的主观能动性增强，发散思维能力也会有所提高，但这种能力的培养是一个长期的过程，不可能在短期内取得立杆见影的效果，还需要有计划、有目的的长期坚持才能提高学生的发散思维能力和创新能力。