姚穎悟　段中余　章文軍

摘要：結(jié)構(gòu)化學(xué)是高等學(xué)?；瘜W(xué)專(zhuān)業(yè)一門(mén)非常重要的理論基礎(chǔ)課，其具有綜合程度高、理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象等特點(diǎn)。故本文闡述了結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中遇到的一些問(wèn)題并針對(duì)這些問(wèn)題提出了一些改革建議，旨在通過(guò)課程改革提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣、帶動(dòng)學(xué)生們的自主創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化學(xué)；創(chuàng)新精神；高等教育；教育改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）02-0083-02

結(jié)構(gòu)化學(xué)是高等院?；瘜W(xué)、材料等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是理論化學(xué)的一個(gè)重要分支。它是探究原子、分子、晶體結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)，原子和分子中電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，及原子和分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間關(guān)系的一門(mén)科學(xué)[1-3]。開(kāi)設(shè)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的目的是使相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)微觀世界的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律有所了解，初步掌握結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相互關(guān)系；從而使學(xué)生更進(jìn)一步地從更深的層次上理解其他化學(xué)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)課程，包括無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等。

一、結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)化學(xué)這門(mén)課程特點(diǎn)明顯，如下：（1）綜合程度高；（2）理論性強(qiáng)；（3）內(nèi)容抽象。由于這一系列的特點(diǎn)，初學(xué)者在開(kāi)始接觸這門(mén)課程時(shí)，常有聽(tīng)“天書(shū)”無(wú)從下手的感覺(jué)；作者在教學(xué)過(guò)程中也因此遇到了一些問(wèn)題。下面將遇到的問(wèn)題做一概括：

1.綜合程度高。結(jié)構(gòu)化學(xué)這門(mén)課程不是建立在經(jīng)典力學(xué)體系下的課程，而是一門(mén)以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的課程[4]。因此在此門(mén)課程的學(xué)習(xí)開(kāi)始，就要求學(xué)生們鞏固好大一、大二所學(xué)的四大化學(xué)（無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)）課程以及其他學(xué)過(guò)的化學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)，并在腦海中建立起一套完善的量子力學(xué)體系。此外量子力學(xué)論還是近代物理的重要組成部分，因此同學(xué)還要兼?zhèn)湟欢ǖ奈锢碇R(shí)基礎(chǔ)。只有綜合掌握了物理和化學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)后，才能從本質(zhì)上理解微觀化學(xué)領(lǐng)域各個(gè)粒子的結(jié)構(gòu)與性能的特征，學(xué)懂結(jié)構(gòu)化學(xué)這門(mén)課程。由此可見(jiàn)，該課程不管是教還是學(xué)，兩方面都存在著較大的難度。

2.理論性強(qiáng)。結(jié)構(gòu)化學(xué)授課困難的一個(gè)重要原因就是課本中含有大量的公式推導(dǎo)過(guò)程，復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型和大段的文字?jǐn)⑹銮蠼膺^(guò)程。公式推導(dǎo)過(guò)程用到比較多的包括微積分、線(xiàn)性代數(shù)等高等數(shù)學(xué)知識(shí)。而高等數(shù)學(xué)方面向來(lái)是化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生們的弱點(diǎn)，一步步的推導(dǎo)過(guò)程枯燥乏味，讓學(xué)生感覺(jué)云里霧里般，進(jìn)而忙于應(yīng)付求解過(guò)程忽略了公式中各個(gè)變量的深層次含義。

3.內(nèi)容抽象。微觀粒子的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律是結(jié)構(gòu)化學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容，而看不見(jiàn)摸不著的微觀粒子的運(yùn)動(dòng)給同學(xué)們學(xué)的過(guò)程帶來(lái)了一定的困難，文字?jǐn)⑹鰺o(wú)法直觀表達(dá)，只能靠學(xué)生的憑空想象。因此這門(mén)課程對(duì)學(xué)生的邏輯思維能力和空間想象能力都有較高的要求。

二、結(jié)構(gòu)化學(xué)課程授課過(guò)程中存在的問(wèn)題及改革建議

本文作者根據(jù)自己多年的教學(xué)授課經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合學(xué)生課后的反饋意見(jiàn)，對(duì)改革結(jié)構(gòu)化學(xué)的教學(xué)方式提出了一些建議，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍課堂氣氛提高課上學(xué)生的吸收率。

1.重視引導(dǎo)。結(jié)構(gòu)化學(xué)是一門(mén)化學(xué)專(zhuān)業(yè)類(lèi)的理論基礎(chǔ)課，學(xué)生們看到教材上大段的文字?jǐn)⑹鲞€有繁雜的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)過(guò)程，往往還沒(méi)有開(kāi)始學(xué)習(xí)就對(duì)此門(mén)課程失去了興趣。所以，在上第一節(jié)課的時(shí)候就應(yīng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行正確的引導(dǎo)，在緒論課上給大家講述一些結(jié)構(gòu)化學(xué)發(fā)展史。首先便是1900年，普朗克提出了量子假說(shuō)，勇敢地打破了能量必須連續(xù)變化的經(jīng)典理論，規(guī)定了以間斷形式存在的能量，電磁場(chǎng)中的能量和物質(zhì)交換間的能量，能量子的大小同輻射頻率成正比，用普朗克常數(shù)作為二者之間的比例常數(shù)，從而得出黑體輻射能量分布公式，完美地詮釋了黑體輻射現(xiàn)象。其次在1905年，愛(ài)因斯坦意識(shí)到了量子化概念在微觀領(lǐng)域的重要性，引進(jìn)了光子的概念，從而解釋了光電效應(yīng)，開(kāi)啟了量子力學(xué)的新篇章。學(xué)生們?cè)诼?tīng)故事的同時(shí)，會(huì)不知不覺(jué)地克服恐懼心理，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。最后順著教學(xué)大綱的思路，引導(dǎo)大家用量子力學(xué)體系的思維去思考分析結(jié)構(gòu)化學(xué)中所遇到的問(wèn)題，讓同學(xué)們處于愉快的氣氛中，帶著笑容下課。

2.充分利用多媒體教學(xué)手段輔助教學(xué)。結(jié)構(gòu)化學(xué)在教學(xué)內(nèi)容上涉及一些相對(duì)抽象的模型，如原子軌道形狀、多原子分子的組合方式、配位化合物的配位形式、晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)等都涉及原子和分子的空間排布規(guī)律，這些內(nèi)容要求學(xué)生具備較強(qiáng)的空間想象能力。傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)方式很難將結(jié)構(gòu)化學(xué)中較為抽象的理論以直觀的形式表現(xiàn)給同學(xué)們，大段大段的純文字描述也使得學(xué)生感到晦澀難懂。多媒體技術(shù)可以將授課內(nèi)容動(dòng)態(tài)化、立體化[5]，絕大多數(shù)的分子、晶體結(jié)構(gòu)都可以用3D軟件結(jié)合FLASH等做成可360°觀看，任意縮放、平移、旋轉(zhuǎn)的模型，同學(xué)們可任意角度觀看，有利于鞏固加深記憶。

3.注重理論與實(shí)際的聯(lián)系。由于結(jié)構(gòu)化學(xué)是一門(mén)理論基礎(chǔ)學(xué)科，因此學(xué)生們理解起來(lái)可能會(huì)有一定的難度，容易學(xué)過(guò)即忘，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)讓學(xué)生通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際中所熟知或已學(xué)過(guò)的現(xiàn)象，通過(guò)類(lèi)比的方法鞏固加深記憶。比如，在講晶體的宏觀對(duì)稱(chēng)性時(shí)，聯(lián)系大自然，啟發(fā)學(xué)生思考：大自然雖然講究對(duì)稱(chēng)美，但為什么很少有五邊形和七邊形的物體呢？由此引入晶體的空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、對(duì)稱(chēng)元素、對(duì)稱(chēng)操作的概念并對(duì)對(duì)稱(chēng)軸次加以證明，得出結(jié)論：晶體結(jié)構(gòu)中的對(duì)稱(chēng)軸次只允許存在1、2、3、4、6這五種不存在5和7，這與大自然世界的對(duì)稱(chēng)美是相呼應(yīng)的。而講到離域鍵的共軛效應(yīng)時(shí)，以堿性條件下酚酞會(huì)變成紅色為例，結(jié)合學(xué)生高中所學(xué)知識(shí)讓學(xué)生理解酚酞變色的根本原因，主要過(guò)程是酚酞與堿性溶液發(fā)生反應(yīng)，形成了離域鍵，產(chǎn)生了共軛效應(yīng)，酚酞-堿性溶液體系能量下降，能級(jí)間隔變小，光譜偏移至可見(jiàn)光區(qū)，因此我們看到無(wú)色的酚酞變成了紅色。通過(guò)這種由外至內(nèi)、循序漸進(jìn)的引導(dǎo)方式使學(xué)生轉(zhuǎn)變對(duì)結(jié)構(gòu)化學(xué)這門(mén)課程的印象，說(shuō)明這門(mén)課程不是憑空想象漫無(wú)邊際地研究我們用不到的東西，而是服務(wù)于實(shí)踐，解釋著實(shí)踐中所遇到的問(wèn)題，從而使他們樹(shù)立起學(xué)習(xí)信心，增加學(xué)習(xí)動(dòng)力，真正做到課上講過(guò)的東西當(dāng)堂就吸收理解掌握。endprint

4.弱化公式推導(dǎo)。結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)的目的就是讓同學(xué)們理解掌握結(jié)論和推導(dǎo)過(guò)程中各符號(hào)的物理意義及這些符號(hào)在化學(xué)中起到了什么樣的作用，有什么應(yīng)用。結(jié)構(gòu)化學(xué)中的公式推導(dǎo)過(guò)程用到的高等數(shù)學(xué)的課程知識(shí)比較多，包括微積分的多重積分求解，線(xiàn)性代數(shù)中的行列式求值等。而數(shù)學(xué)功底普遍是化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生們的弱項(xiàng)，大部分所用到的數(shù)學(xué)知識(shí)又都是在大一學(xué)習(xí)的可能已經(jīng)被忘到了腦后，因此在講述結(jié)構(gòu)化學(xué)課本中的公式時(shí)應(yīng)盡可能弱化公式推導(dǎo)過(guò)程，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)整體大局和結(jié)論的理解，不再單獨(dú)強(qiáng)調(diào)詳細(xì)的求解過(guò)程。因此在講到公式部分時(shí)，首先要明確每個(gè)符號(hào)所代表的物理意義，從本質(zhì)上理解結(jié)構(gòu)化學(xué)這門(mén)課程，引導(dǎo)學(xué)生們?nèi)绾稳ソ鉀Q問(wèn)題，解決問(wèn)題后又能得出怎樣的結(jié)論，所得結(jié)論的實(shí)際意義是什么，然后再回到研究數(shù)學(xué)推導(dǎo)求解過(guò)程上。讓學(xué)生抓住該課程的主線(xiàn)厘清學(xué)習(xí)這門(mén)課程的基本思路，順著大綱學(xué)下去，把握住主要的大方向，這樣繼續(xù)向后面章節(jié)學(xué)習(xí)就不會(huì)出現(xiàn)斷層。反之如果從數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)出發(fā)，進(jìn)行煩瑣的化簡(jiǎn)計(jì)算，就容易忽略需要解決的問(wèn)題的主體，不知道這些純數(shù)學(xué)求解過(guò)程是要干什么，得出的結(jié)果有什么意義，事倍功半。

5.科學(xué)的完善考核機(jī)制?？荚囀墙虒W(xué)活動(dòng)不可缺少的一部分，也是衡量教師授課成果和學(xué)生掌握課程情況的主要方法?，F(xiàn)代大學(xué)是以培養(yǎng)綜合創(chuàng)新型人才為目的的，因此在教學(xué)考核過(guò)程中，應(yīng)該用科學(xué)的、多元的方式去綜合評(píng)價(jià)每個(gè)學(xué)生，拒絕一考定終身的制度，取代傳統(tǒng)的單一閉卷考試方法，轉(zhuǎn)變學(xué)生們認(rèn)為只要死記硬背課本就能取得好成績(jī)的慣性思維。將最終成績(jī)定為三部分之和，其中，平時(shí)成績(jī)占30%；期中成績(jī)30%；期末成績(jī)40%。平時(shí)成績(jī)的30%包括課堂表現(xiàn)（10%）、習(xí)題作業(yè)（10%）和專(zhuān)業(yè)課小論文（10%）。課堂上教師有針對(duì)性地提出問(wèn)題并根據(jù)學(xué)生的回答情況給出分?jǐn)?shù)，既能隨時(shí)掌握學(xué)生們的學(xué)習(xí)狀況還能根據(jù)學(xué)生們的整體掌握情況隨時(shí)調(diào)整課程安排。有利于增強(qiáng)師生課上的互動(dòng)、改變課堂沉悶的授課氛圍，培養(yǎng)學(xué)生們獨(dú)立自主的思考問(wèn)題，討論問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，同時(shí)還可以鍛煉他們的語(yǔ)言表達(dá)能力和應(yīng)變能力。課后的習(xí)題作業(yè)主要是引導(dǎo)學(xué)生正確地復(fù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容。專(zhuān)業(yè)小論文則偏重于考查學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)、獲取知識(shí)的能力。這樣靈活的考試機(jī)制有利于引導(dǎo)學(xué)生改變突擊復(fù)習(xí)期末考試的方法，樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)觀，從平時(shí)開(kāi)始做到課后即復(fù)習(xí)，查漏補(bǔ)缺，也只有這樣才能真正達(dá)到結(jié)構(gòu)化學(xué)的教學(xué)目的。

根據(jù)筆者多年來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程改革的摸索，使用上述方法學(xué)生們學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的積極性明顯提高，課堂氣氛也活躍起來(lái)了，學(xué)生們愛(ài)聽(tīng)了，授課效率明顯提高。

總之，結(jié)構(gòu)化學(xué)是一門(mén)其中理論在實(shí)際生活中接觸較少，學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容相對(duì)抽象，老師和同學(xué)們?cè)诮膛c學(xué)的過(guò)程都感到較為困難的理論基礎(chǔ)課。教師們應(yīng)精心備課，認(rèn)真設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，研究課程改革，由淺入深的教學(xué)，消除學(xué)生們對(duì)課程的恐懼心理。通過(guò)一系列的改革過(guò)程，改變課堂環(huán)境，活躍課堂氣氛，讓學(xué)生體會(huì)到獨(dú)立自主創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)合作精神的重要性，培養(yǎng)他們對(duì)問(wèn)題分析和解決的能力；最后引入科學(xué)合理的考核機(jī)制對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)觀，不斷充實(shí)結(jié)構(gòu)化學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)，提高主動(dòng)獲取知識(shí)、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)多能創(chuàng)新型優(yōu)秀人才。

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