结构化学课程的教学实践和改革

来源:用户上传      作者: 苗体方　张玉洲

　　摘要： 结构化学是化学专业的一门必修课，根据多年来的教学经验，本文作者从教学内容、现代教育技术、科学研究、第二课堂及实验教学等方面对结构化学教学进行了讨论。
　　关键词： 结构化学 教学改革 探索和尝试
　　
　　结构化学是高等师范院校化学系的一门重要基础课程，其任务是使学生掌握微观物质运动的基本规律，获得原子、分子及晶体结构的基本理论、基础知识，探索物质的结构与性能关系，加深对前修课程，如无机化学、有机化学及物理化学等有关内容的理解，为后续课程的学习打下必要的基础［１］［２］。但它涉及面广，内容比较抽象，具有极强的理论性，要求学生具有较强的空间思维能力，因而结构化学教学不仅对教师提出较高的素质要求，同时对教学方法提出了新的课题［３］。下面笔者结合多年来在结构化学教学改革中的探索和尝试，谈谈在结构化学教学中的一些感受和体会。
　　
　　一、教学内容的讲授
　　
　　课堂教学是学生获得知识技能的重要途径，也是教师“教”和学生“学”的教学相长的活动。在课堂教学中，教师一方面要尽可能让学生多掌握现代科技知识，另一方面要注意发展学生的智力、能力和综合素质，培养他们的创新能力。
　　结构化学是在微观水平上研究物质结构和性质，其内容具有较强的抽象性，对于化学基础较差，尤其是数学基础较差的学生，学好结构化学确实不容易。从多年的教学实践来看，首先应该选择最基本的内容进行讲授。对于学生来说，这些内容相对容易掌握，不至于产生畏难心理，同时能增强学生学习结构化学的信心。对于很复杂的数学运算，推导过程适当从简，同时增加一些数学知识的讲解，要求学生注重对主要原理、概念和方法的理解和掌握，达到运用结构的知识和理论去解决化学中的实际问题的目的。
　　其次应该注意运用启发式教学，注重学生能力和素质的培养。教师应要求学生课前认真预习，并设计一些课堂提问，鼓励学生积极思考，培养他们养成探究、创新的意识和习惯。例如，在讲授测不准关系时，除了讲解坐标和动量及时间和能量不能同时确定外，还要引导学生提出是否有其他力学量不能同时确定，教师可根据算符的对易性对学生提出的问题适当解答；在原子结构与性质这一章中，由电子组态推求原子光谱项是一个教学难点，由p１p１组态可推导出六个原子光谱项，教师引导提出p２组态可推导出多少个原子光谱项，根据学生的回答并结合Pauli原理的限制教师进行分析讲解，加深学生对轨道角动量和自旋角动量相互作用的理解。
　　
　　二、利用现代教育技术，提高教学质量
　　
　　由于多媒体教学具有形象直观、信息量大和交互性等特点，因而和传统教学手段相比，它更受学生喜欢。例如，在讲授分子对称性时，可以通过Chemoffice及Gaussianview等软件，建立各种分子模型，以判断分子的对称元素、对称操作及点群等；在讲授分子轨道对称性和反应机理这一节时，用Gaussianview软件把反应物分子的前线分子轨道模拟出来，学生根据模拟图形并结合前线轨道理论，很容易判定出反应的方向；在讲授分子的振动光谱时，可以通过Hyperchem软件，演示分子的振动情况，使学生从直观上感受到演示分子有多少个振动，这些分子是如何振动的，是对称伸缩振动还是弯曲振动等。利用现代技术手段实施教学，不仅可以拓宽学生想象思维，加深学生对结构化学理论的理解，而且可以在有限的课堂时间传授和讲解更多的内容。
　　
　　三、科研在教学中的作用
　　
　　高校教学过程具有很强的探索性，它不仅要传授知识、传承文明，还担负着发现未知和培养学生探求新知能力的任务。因此，高校教学过程本身就内含着教学与科研两种因素，两者是紧密结合在一起的。基于这种共识，高校教师不仅要完成基础性教学内容，还要不断提升自己的科研创新能力及自身知识的更新能力。教师只有通过加强科研实践，紧跟学科研究的最新动态，将科研成果引入教学课堂，才能使课堂内容具有创造性、启发性和丰富性。例如，在配位化合物的结构和性质这一章中，笔者结合自己的科研情况向学生讲解配合物在生物化学及材料化学方面的应用，如钌、钴及铂等金属配合物可以直接插入到DNA碱基对中损坏DNA，因而这些配合物可以作为抗癌药物并已应用到临床上；有些金属配合物具有很强的磁性，可以作为分子基铁磁体被应用到航天材料、光磁材料及生物兼容材料中。为了拓宽学生视野，同时讲解有关这方面的科研最新动态及国际前沿热点，这些讲解不仅激发了学生的学习热情，同时还使学生深刻领会到了学习该门专业课的真正目的和用途。
　　
　　四、开展第二课堂，培养学生实践技能
　　
　　在平时的教学实践中，教师一方面要鼓励学习能力强和学习兴趣浓厚的学生自觉地加入科技兴趣小组，并为他们提供一个学习和实践的平台，给学生创造更多的锻炼机会。例如，利用HMO法让学生计算酸的离解常数；利用G98软件让学生计算分子的电子吸收光谱、红外光谱、前线分子轨道组成及分子的偶极距等。这些实践能加深学生对结构理论的理解，实现理论和实践的结合。另一方面要让基础较好的学生参与到教师的科研活动中，承担一部分力所能及的科研课题，使学生科研能力得到锻炼，激发他们的科研热情。同时教师通过学生的实践活动，能找到自己课堂教学中的不足，为进一步改进教学奠定基础。第二课堂的开展，不仅能把学生所学的理论知识转化成学生认识和解决实际问题的能力，更重要的是教师身上这些品质能通过言传身教有形无形地影响学生，从而使学生具备创造的兴趣和素质。
　　
　　五、重视实验教学，培养学生的创新能力
　　
　　实验教学是高校教学活动的重要环节，它与理论教学相互促进，互为补充。但在传统教学中，往往重视理论教学，轻视实验教学，并且实验教学形式单一，方法公式化。教师概括性讲解实验目的、实验原理、实验步骤、注意事项及数据处理等，学生只能在规定的时间内，根据实验教材规定的实验步骤和方法进行操作，按照规定的格式写出实验报告。而且大量的准备工作都由实验教师或实验员完成，如用什么仪器、药品，采取哪种实验方案等，学生对于这些一概不知。这种单一的实验教学模式限制了学生主观能动性和创造性的发挥，影响了学生积极参与实验的兴趣，导致学生不重视实验，应付了事。要改变这种现状，教师就要改变常规的实验教学方法，让学生由被动做实验变为主动做实验，如让学生自己查阅资料、寻找实验方法、设计实验方案等。学生在实验操作过程中，教师要注意学生的动手操作训练，对于实验结果异常者，教师应引导学生从多角度寻求和分析问题存在的根源。这种实验教学方法不但能激发学生学习的兴趣，而且能培养学生的动手操作能力及设计创新能力。
　　
　　六、结语
　　
　　结构化学的教学实践和改革，已经取得了一定的成果，首先，学生克服了结构化学难学的畏难心理，激发了学习激情，培养了分析问题、解决问题的能力，在每年本科生考取硕士生的考试中，结构化学成绩不断提高，而且报考结构专业的人数每年不断增加；其次，培养了学生的实验操作能力和科研创新能力，学生由被动做实验变为主动做实验；最后，通过对学生的抽样调查，结果显示大部分学生对结构化学改革表示欢迎，并且更多的学生要求参与教师的科研实验。今后我们将加大改革力度，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，把培养创新人才作为我们教学改革的方向。
　　
　　参考文献：
　　［1］江元生.结构化学.北京：高等教育出版社，1997.
　　［2］周公度，段连运.结构化学基础.北京：北京大学出版社，2002，第3版.
　　［3］许旋，赖步英，彭林等.结构化学计算机辅助教学课件的开发及教学实践［J］.大学化学，2005，4（20）：29-31.

转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-990321.htm