結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)改革思考

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[摘要]結(jié)構(gòu)化學(xué)是化學(xué)專業(yè)的核心課程，在各個專業(yè)課程中起著承上啟下的作用。在當(dāng)前深化本科教育教學(xué)改革，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的政策背景下，本文針對目前結(jié)構(gòu)化學(xué)課程內(nèi)容和授課方式存在的一些問題，進(jìn)行了思考和探索并提出了一些針對性的解決辦法。

[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)化學(xué)；教學(xué)改革；互動教學(xué)

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程是我國高等學(xué)?；瘜W(xué)專業(yè)的必修課程，內(nèi)容涉及量子化學(xué)，分子對稱性，配位化學(xué)和晶體學(xué)基礎(chǔ)等部分。該課程內(nèi)容抽象，知識系統(tǒng)龐雜，數(shù)理推導(dǎo)較多，學(xué)習(xí)曲線陡峭，不少學(xué)生因此存在著畏難情緒。然而正如詩詞所言，無限風(fēng)光在險峰，學(xué)好這門課程不僅有助于理解其它化學(xué)課程的內(nèi)容，也是為進(jìn)一步在本專業(yè)深造打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。[1]在當(dāng)前深化本科教育教學(xué)改革的背景下，如何將結(jié)構(gòu)化學(xué)課程上好，真正做到讓老師強(qiáng)起來，學(xué)生忙起來，效果實(shí)起來，筆者在此對授課以來的問題和解決方法進(jìn)行總結(jié)。

1重視數(shù)理，夯實(shí)基礎(chǔ)

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的一大難點(diǎn)在于數(shù)學(xué)推導(dǎo)較多，譬如量子化學(xué)部分完全使用數(shù)學(xué)語言描述核心知識，而對于化學(xué)專業(yè)的同學(xué)，數(shù)學(xué)一直是軟肋，于是極容易產(chǎn)生厭學(xué)和畏難情緒。[2-4]針對這個問題，很多老師采取的解決方法是淡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)，重點(diǎn)介紹推導(dǎo)后的結(jié)論和意義，但我們在授課過程中，發(fā)現(xiàn)這樣的授課方式效果欠佳，因?yàn)榛A(chǔ)不牢，課程的學(xué)習(xí)只能是空中樓閣、風(fēng)中沙塔，很多同學(xué)在課程結(jié)束后還是無法對物理圖像有一個正確的認(rèn)識和把握。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行，筆者認(rèn)為與其淡化數(shù)學(xué)，不如嚴(yán)格要求，把數(shù)學(xué)學(xué)到位。偉大的思想家恩格斯說過：“任何一門科學(xué)的真正完善在于數(shù)學(xué)工具的廣泛應(yīng)用?！闭且?yàn)閿?shù)學(xué)和物理的引入，才讓化學(xué)擺脫了煉金術(shù)的桎梏而成為一門科學(xué)。因此我們在授課時自始至終強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)的重要性，在涉及數(shù)學(xué)內(nèi)容較多的章節(jié)，提前講授將要用到的數(shù)學(xué)工具并布置作業(yè)，每章節(jié)結(jié)束后將重要的公式和結(jié)論進(jìn)行串講并配合習(xí)題進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，要求所以學(xué)生每學(xué)完一個章節(jié)就做思維導(dǎo)圖及時總結(jié)復(fù)習(xí)，將重要公式進(jìn)行總結(jié)歸納制作公式索引表格。盡管提升了學(xué)習(xí)的難度，但學(xué)生對于推導(dǎo)的結(jié)果和物理意義理解的更加準(zhǔn)確和深入，記憶也更加牢固，鍛煉了學(xué)生的邏輯思維和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

2理清主線，合理增負(fù)

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程內(nèi)容主要涉及量子化學(xué)基礎(chǔ)，分子對稱性，配位化學(xué)以及晶體學(xué)基礎(chǔ)。盡管這四個部分知識彼此之間較為獨(dú)立，但所表達(dá)的核心思想是一致的，即結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)也反映著結(jié)構(gòu)。目前授課內(nèi)容主要存在問題是：量子化學(xué)部分各章節(jié)之間主線不夠明確；配位化學(xué)部分和專業(yè)無機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容有重疊；晶體學(xué)基礎(chǔ)部分，結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)容介紹較多而相關(guān)的性質(zhì)介紹較少。針對這些問題，我們對課程的授課內(nèi)容進(jìn)行了合理的補(bǔ)充和刪減。首先，對于量子化學(xué)部分，我們在授課一開始給出課程的故事主線，即量子力學(xué)的誕生背景，量子力學(xué)基本假設(shè)，簡單模型的量子力學(xué)處理方法，氫原子薛定諤方程的求解過程及解的物理意義，以及針對于多電子原子和多原子分子的近似方法。這條主線清晰明確，在每一章節(jié)開始時，我們對之前的內(nèi)容進(jìn)行簡要回顧，幫助學(xué)生理清了各章節(jié)的邏輯關(guān)系，在學(xué)期末復(fù)習(xí)課時對每一個知識點(diǎn)進(jìn)行展開復(fù)習(xí)，進(jìn)行鞏固。配位化學(xué)部分，對于和無機(jī)化學(xué)有重疊的部分，我們通過翻轉(zhuǎn)課堂的方式簡要復(fù)習(xí)，同時突出結(jié)構(gòu)化學(xué)的重點(diǎn)，即分子軌道理論在配位化學(xué)的應(yīng)用，著重介紹了配體群軌道這個新概念，以及不同配位幾何構(gòu)型下配體群軌道和中心原子如何依據(jù)對稱性進(jìn)行線性組合的方式，同時介紹了金屬配合物作為均相催化劑催化反應(yīng)的常見機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，我們還將科研中的一些問題引入課堂討論，如金屬氮賓體和金屬氧化物的電子結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生通過知識解決實(shí)際科研問題，真正做到科研反哺教學(xué)。晶體學(xué)部分除了介紹基本知識以外，補(bǔ)充介紹了能帶理論，態(tài)密度等概念，并介紹了導(dǎo)體，半導(dǎo)體，絕緣體在電子結(jié)構(gòu)上的差異，這些基礎(chǔ)知識有利于化學(xué)專業(yè)的同學(xué)在材料化學(xué)方向進(jìn)行科研工作打下基礎(chǔ)。盡管課程在深度和廣度上都有所增加，但不少同學(xué)都表示感受到了挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)所帶來獲得感和高階樂趣。

3反客為主，多元考核

傳統(tǒng)理論課授課方式，采用幻燈片講述授課，學(xué)生被動填鴨式學(xué)習(xí)，效果較差，也不利于學(xué)生培養(yǎng)綜合能力。針對這些問題，我們開始嘗試翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法來提高學(xué)生參與性，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，表達(dá)能力，獨(dú)立思考，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力，這些都是未來創(chuàng)新型人才所具有的重要特質(zhì)。翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容主要涉及三個方面，一個是結(jié)構(gòu)化學(xué)課程中難度較低的幾個章節(jié)，如雙原子分子電子結(jié)構(gòu)，分子對稱性，配位化學(xué)基礎(chǔ)知識等章節(jié)，各章節(jié)的總結(jié)復(fù)習(xí)以及研究性課題，教師提供慕課資源，書籍資料和分子建模軟件，讓所有學(xué)生統(tǒng)一準(zhǔn)備，課堂上抽簽進(jìn)行講解，在授課過程中，要求其他小組必須提問，教師在課程結(jié)束時對各小組所準(zhǔn)備的課件進(jìn)行補(bǔ)充點(diǎn)評，我們也將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)納入了考核評價，提高了課程總結(jié)筆記，課堂提問，翻轉(zhuǎn)課堂課件等分?jǐn)?shù)項的比例。翻轉(zhuǎn)課堂授課方式有效的活躍了課堂氣氛，提高了課堂參與度，也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和思辨精神。

4結(jié)束語

愛因斯坦說過：“教育就是當(dāng)一個人把在學(xué)校所學(xué)全部忘光之后剩下的東西?！币婚T好的課程不僅是傳授知識，也是對一個人綜合能力全方面的訓(xùn)練和培養(yǎng)，這就要求我們教師在課堂上不僅要以高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求學(xué)生，也要結(jié)合化學(xué)學(xué)科發(fā)展趨勢，結(jié)合未來社會發(fā)展對人才的要求，重新審視結(jié)構(gòu)化學(xué)在化學(xué)學(xué)科教育中的地位和價值，不斷地對課程教學(xué)進(jìn)行積極而有建設(shè)性的探索，真正做到常教常新，教學(xué)相長。

參考文獻(xiàn)

[1]萬堅．回歸教育本源、以生發(fā)展為本、索行教學(xué)之道[J]．大學(xué)化學(xué)，2017，32(4)：11-16．

[2]陳容．結(jié)構(gòu)化學(xué)課程改革探究[J]．云南化工，2018，45(6)：251-252．

作者:侯成 單位:廣西師范大學(xué)