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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)校化學(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,也是為進一步在本專業(yè)深造打下堅實的基礎(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,真正做到讓老師強起來,學(xué)生忙起來,效果實起來,筆者在此對授課以來的問題和解決方法進行總結(jié)。
1重視數(shù)理,夯實基礎(chǔ)
結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的一大難點在于數(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,因為基礎(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識和把握。紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行,筆者認為與其淡化數(shù)學(xué),不如嚴格要求,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?!闭且驗閿?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)論進行串講并配合習(xí)題進行強化訓(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確和深入,記憶也更加牢固,鍛煉了學(xué)生的邏輯思維和嚴謹認真的科學(xué)態(tài)度。
2理清主線,合理增負
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立,但所表達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)容進行了合理的補充和刪減。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進行展開復(fù)習(xí),進行鞏固。配位化學(xué)部分,對于和無機化學(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,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,重點培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,表達能力,獨立思考,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)一準備,課堂上抽簽進行講解,在授課過程中,要求其他小組必須提問,教師在課程結(jié)束時對各小組所準備的課件進行補充點評,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)課堂課件等分數(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。”一門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準嚴格要求學(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
[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)