提高結構化學課程教學質量的思考與實踐*

陳佑寧

(咸陽師范學院化學與化工學院 陜西咸陽 712000)

結構化學是化學專業本科生的專業基礎課程之一。該課程內容理論性較強，有些概念抽象難懂，在學習過程中，學生不僅需要有嚴密的邏輯思維能力，還要有較好的空間想象能力及一定的數理基礎。在學習結構化學課程時，學生普遍感到一“難”二“怕”三“無用”。在教學過程中，往往是教師為主體，學生很少參與，教學效果不夠理想。為提高該課程的教學效果，國內有學者進行了一些探索研究[1-5]。通過結構化學教學改革實踐，取得了一些經驗，同時對提高結構化學教學質量有一些新的思考。

1 重視緒論教學

學習態度與學習效率直接相關，在學習中起著重要作用。作為教師，要善于引導學生，指導學生充分認識結構化學課程的重要性，端正學生的學習態度。

化學學科對應的微觀結構層次主要是分子結構。在化學反應中，分子將發生變化，分子中原子間的結合將有所改組，因此結構化學的主題是“分子結構和化學鍵”。同時結構化學根據“結構決定性能，性能反映結構”的基本原則，探討物質結構與性能之間的關系。結構化學的誕生和發展，對闡明化學物質內部結構與其性能的關系，推動化學學科的發展，以及有效地探索新途徑來合成具有特定性能的新產品起了推動和指導作用。因此，學習結構化學，無論對學生未來從事教學還是科研工作都具有重要的意義。通過具體的實例，可使學生充分認識到學習結構化學的重要性。例如：由于正確地闡明了硼氫化合物的“多中心鍵”特征，合成了可作為高能燃料的一系列復雜硼氫化合物，推動了宇航事業的發展；塑料、合成纖維和合成橡膠3大高分子工業，正是由于卓有成效地研究了高分子結構與性能之間的相互關系，才有今天的蓬勃發展。對于師范專業的學生，還應著重闡述結構化學知識對于提高中學化學教學質量的重要作用。結構化學知識貫穿于整個中學化學教學，當前世界科學技術發達的國家，中學化學教材深化的一個重要方面是加強了結構化學知識的教學[6]。通過結構化學的學習，能使學生在更高層次上理解中學化學教材的內容，使他們認為學習該課程是很有用的。

在教學過程中，應有效利用緒論課的教學，重點介紹結構化學的研究對象和主要研究內容，幫助學生樹立明確的學習目標；強調結構化學課程的作用和地位，消除學習結構化學無用的觀念；探討學習結構化學方法上應注意的問題，消除學生學習結構化學的畏難情緒。實踐證明，重視緒論課的教學，提高學生認識，堅定學習信心，端正學習態度，對于提高結構化學教學質量可以起很好的作用。

2 在教學中誘導學生的求知欲

結構化學理論性較強，有些概念抽象難懂，在學習過程中要注意概念的實驗基礎，還要努力擺脫宏觀現象的傳統概念的束縛，在深刻理解微觀粒子運動特征的實驗基礎(如黑體輻射、光電效應等)上去接受描述微觀粒子運動的新概念。學習結構化學需要一定的數理基礎，應當讓學生深刻理解進行數學處理的前提條件或簡化的模型以及所得結果的物理意義，要把物理概念和數學表達式結合起來，并與實驗事實相聯系，以加深學生的認識和理解。在教學過程中，必須針對學生在以往學習過程中形成的學習習慣和經驗性的思維方式，突破思維定勢，才能達到好的教學效果。

在其他學科教學中，常規的思路是根據已知條件和邊界條件來求解問題，解答出來就結束了。結構化學研究微觀結構的重要武器之一是量子力學，量子力學解決微觀體系問題與經典力學的一個顯著不同點就是對結果的討論。例如，由一維勢箱中粒子薛定諤方程解的討論，我們可以得到微觀體系中粒子的運動具有能量量子化、零點能效應和粒子沒有運動軌道只有概率分布等量子效應；并可引導學生分析一維勢箱粒子的運動狀態與微觀體系中電子的運動狀態之間的內在聯系，展開聯想，抓住本質，把學生的思維從熟悉的具體的一維勢箱粒子引導到陌生的抽象的微觀世界，給學生一個清晰的思路。得到量子力學處理微觀體系的一般步驟如下：(1) 根據體系的物理條件，寫出它的勢能函數，進一步寫出能量算符及薛定諤方程；(2) 解薛定諤方程，根據邊界條件求得波函數和能量；(3) 描繪Ψn、|Ψn|2等的圖形，討論其分布特點；(4) 由所得的Ψn，求各個對應狀態的各種力學量的數值，了解體系的性質；(5) 聯系實際問題，對所得結果加以應用。

在結構化學教學中，可運用類比的方法，幫助學生深刻理解微觀粒子與宏觀物體、量子力學與經典力學之間的本質不同點及相互聯系。采用突破思維定勢的方法，在教學過程中巧妙設置一些提問，對量子力學問題由淺入深地進行討論和研究，可變抽象為形象，具有舉一反三、觸類旁通的作用，從而達到認識微觀現象、掌握認識規律的目的;亦可啟發學生的思考，充分調動學生的積極性，誘導學生的求知欲。

3 激發學生的學習主動性

在結構化學的教學過程中，教師應因材施教，并為學生提供充分的機會，讓學生能夠獨立地進行創造性學習或從事創造性活動，切實為學生提供學習的方法和方向。

在教學實踐中，在掌握學生基本學習情況的基礎上，根據本課程的特點，設置了與教學目標和教學要求相適應的、注重理論研究和解釋實際實驗現象的課程論文題目，引導學生嘗試應用結構化學/量子化學的理論計算結果來解釋化學實驗現象，深入了解分子結構及其性質，揭示其內在的規律性。設置的課程論文可以讓學生在搜尋研究對象或范圍時，對以前學過的專業知識進行回顧和分析，思考進入大學以來學習的知識是否存在可以用結構化學理論解釋的地方，引導學生對化學知識、原理和現象進行思考，激發學生的學習興趣。我們在指導學生進行課程論文時，特別注意講述一般科學研究的方法和步驟及科學工作者應當具備的科學道德，以全面提升學生的科學素養。此外，還安排了課程討論，讓學生提出想法在課堂上討論，將結構化學理論知識應用于課程論文研究中。這種問答式、討論式、解決問題式的教學方法，能把學生的思維活動不斷引入發現問題、解決問題的環境中，使學生的思維由被動變為主動。

4 完善考核機制

傳統的理論課程的綜合成績以期末閉卷考試成績為主，考核采用閉卷方式，題目類型通常有選擇題、填空題、是非題、簡答題和計算題等，對學生運用知識有目的地查閱文獻以解決相關問題則相對較少考核。單一的閉卷考試方式易誘導學生讀死書、死讀書，在死記硬背上花過多的功夫；學生容易形成惰性、依賴性，還會養成僵化的思維方式。良好的考核機制應該是開放的，多元的，有彈性的；教學不是為了考試，考試只應對學生學習行為與習慣、以及能力的培養具有導向性和約束力，因此必須完善考核機制。

我們在教學實踐中，對考核方式進行了一些改革。學生的綜合成績由平時成績(占30%)、期中考試成績(占10%)和期末考試成績(占60%)3部分組成。在平時成績考核中，課堂提問考核占10%，這有利于考察學生理解能力、分析能力、邏輯思維能力、表達能力，有利于探究型課堂氣氛的建設，促使學生課前預習和課后復習?？疾熳珜懻n程小論文的能力占10%，在學習了結構化學原理后，設置相關課程論文，讓學生查閱相關文獻，綜合運用結構化學原理去解釋化學中的一些問題。這有利于激發學生學習的主動性，有利于培養學生查閱文獻、分析問題和解決問題的能力?？疾彀促|按量完成作業和實驗報告情況占10%，主要是引導學生注重學習過程，遵守紀律，端正學習態度。在期中、期末考試內容方面，有意識地增加應用結構化學原理解決實際問題的題目，突出物質的微觀結構對其性質的影響關系，注重培養學生理論應用能力。如應用結構化學原理解釋配合物的顏色、煤氣中毒現象等。這樣既達到學以致用的目的，又提高了學生的學習積極性和自信心。

參 考 文 獻

[1] 劉學民.化工高等教育,2005(3):72

[2] 許旋,王干全,莫海洪.高等理科教育,2005(6):49

[3] 陳建中,林樹坤,黃長滄,等.大學化學,2006,21(1):17

[4] 謝愛理.上饒師范學院學報,2005,25(6):47

[5] 羅旭健.玉林師范學院學報,2004,25(3):68

[6] 胡亮臣,楊建華.物質結構學習指導.陜西:陜西人民教育出版社,1993