王　彥　陳友存

摘要結(jié)構(gòu)化學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的化學(xué)專業(yè)課程，學(xué)生普遍覺得該課程的內(nèi)容難以理解和掌握。本文通過總結(jié)和反思實(shí)際教學(xué)工作，提出了在課程教學(xué)過程中應(yīng)遵循的原則以及教學(xué)改進(jìn)方法。

關(guān)鍵詞結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)方法原則規(guī)律

結(jié)構(gòu)化學(xué)是從微觀的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)規(guī)律的學(xué)科，是以電子因素和空間因素兩條主線闡明化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用的一個(gè)化學(xué)分支學(xué)科。作為一門數(shù)理要求較高的化學(xué)類專業(yè)課程，結(jié)構(gòu)化學(xué)涉及面廣，需要高等數(shù)學(xué)以及多門化學(xué)專業(yè)課程的內(nèi)容作為支撐，同時(shí)其內(nèi)容抽象，具有極強(qiáng)理論性、實(shí)驗(yàn)性和應(yīng)用性，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的空間思維能力。由于課程難度大，學(xué)生容易產(chǎn)生排斥情緒。針對(duì)這種情況，筆者結(jié)合自己從事結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，就該課程教學(xué)中應(yīng)遵循的原則和教學(xué)改進(jìn)法作一探討。

一、課程教學(xué)應(yīng)遵循的原則

(一)理論推導(dǎo)應(yīng)以基本思路為引導(dǎo)

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程中有著大量的理論推導(dǎo)，其過程中微分、積分和微分方程等數(shù)學(xué)知識(shí)出現(xiàn)頻繁，而化學(xué)類學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，在高等數(shù)學(xué)方面接受的訓(xùn)練明顯不足，在接觸到這些知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候普遍覺得不易理解和掌握，進(jìn)而對(duì)課程產(chǎn)生排斥心理。為解決這樣的問題，教師在授課過程中應(yīng)對(duì)重要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，以文字的形式總結(jié)出推導(dǎo)過程的“基本思路”，明確處理問題的條理性。在處理化學(xué)問題的過程中，堅(jiān)持以“基本思路”作引導(dǎo)，逐步進(jìn)行，能夠深入淺出地說(shuō)明問題。如講解“一維勢(shì)箱”前，可以先將量子力學(xué)處理微觀體系的基本思路加以介紹，即根據(jù)量子力學(xué)假設(shè)建立體系模型一尋找體系哈密頓算符一應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解方程一討論方程解的實(shí)際物理意義，并在具體處理勢(shì)箱體系的過程中按照這一思路逐步講解，幫助學(xué)生在繁雜晦澀的數(shù)學(xué)推導(dǎo)中理解和掌握問題的實(shí)質(zhì)精髓。而當(dāng)學(xué)生掌握“基本思路”后，在學(xué)習(xí)過程中遇到類似的問題，就可用類比的思路方法處理問題，問題的結(jié)論也就更容易得出了。

(二)抽象的微觀運(yùn)動(dòng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)形象化

結(jié)構(gòu)化學(xué)是一門研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)特性的學(xué)科，其內(nèi)容和學(xué)生先前課程中接觸的宏觀領(lǐng)域的運(yùn)動(dòng)有著本質(zhì)的區(qū)別，即“波粒二象性”。對(duì)于微觀體系的運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)化學(xué)中有著自己的“統(tǒng)計(jì)解釋”。由于這種本質(zhì)上的差別，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)化學(xué)中的很多結(jié)論非常的抽象，不易理解。針對(duì)這樣的問題，應(yīng)該將抽象的結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)和相關(guān)學(xué)科中的知識(shí)點(diǎn)二者結(jié)合起來(lái)，利用類比的方法，將抽象變?yōu)樾蜗螅瑔l(fā)學(xué)生的思路，幫助學(xué)生掌握微觀現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)微觀規(guī)律。例如，“電子的定態(tài)薛定諤方程”可以和“經(jīng)典波動(dòng)中的駐波方程”相類比。此外，“電子云的空間分布”、“波函數(shù)”等均可以采用類比的方法加以講解比較，提高教學(xué)效果。

(三)理論結(jié)果的物理意義應(yīng)予以闡明

在結(jié)構(gòu)化學(xué)的課程中，很多體系的結(jié)論都是通過數(shù)學(xué)方法得到的。而這樣的結(jié)論在課程中更重要的是向?qū)W生闡釋所對(duì)應(yīng)的化學(xué)上的意義。教學(xué)中應(yīng)避免在對(duì)問題的物理意義還沒有理解之時(shí)就盲目地進(jìn)行繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。應(yīng)明確教學(xué)中的主次關(guān)系，以理解物理意義、解釋實(shí)驗(yàn)事實(shí)為指導(dǎo)，數(shù)學(xué)是工具而不是目的。在課堂上可以加強(qiáng)調(diào)動(dòng)學(xué)生們對(duì)數(shù)學(xué)結(jié)論所對(duì)應(yīng)的物理意義的討論，充分發(fā)揮理論的指導(dǎo)作用，達(dá)到理想的教學(xué)效果。例如，“一維勢(shì)箱中的粒子”，通過數(shù)學(xué)方法求得體系的能量和波函數(shù)表達(dá)式之后，還應(yīng)該及時(shí)地對(duì)其物理意義進(jìn)行探討。通過數(shù)學(xué)結(jié)果指出一維勢(shì)箱中所得出一些與宏觀體系不同的量子效應(yīng)，如“能量量子化”、“零點(diǎn)能”、“平均位置”、“平均動(dòng)量”等，通過對(duì)這些物理意義的深入討論，能使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到這些簡(jiǎn)單公式的重要性，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和課程的掌握，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)微觀體系與宏觀體系間差別的認(rèn)知。

二、教學(xué)中應(yīng)注意的改進(jìn)之處

(一)改進(jìn)教學(xué)方法，活躍學(xué)生思想

良好的教學(xué)方法是教學(xué)質(zhì)量保證的重要一環(huán)。以往的教學(xué)模式中，老師在有限的課堂時(shí)間內(nèi)將書本知識(shí)“填鴨式”地宣讀給學(xué)生，由于時(shí)間的有限和方法的不當(dāng)，學(xué)生往往對(duì)突然而來(lái)的大量知識(shí)產(chǎn)生抵觸厭學(xué)的情緒，課堂教學(xué)效果大打折扣。要改進(jìn)教學(xué)方法，首先，課程教學(xué)應(yīng)緊抓大綱，采取提綱鋪路的辦法，編制一定的預(yù)習(xí)提綱，將課程中的重點(diǎn)難點(diǎn)提前告知學(xué)生，布置課堂預(yù)習(xí)作業(yè)，幫助學(xué)生在課前了解課程中需要注意的一些問題。有了這樣的自主預(yù)習(xí)，學(xué)生在課堂上有限的時(shí)間里就可以有針對(duì)性地聽講和學(xué)習(xí)。此外，課后還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生和老師就存在的問題進(jìn)行交流和討論，通過課前預(yù)習(xí)、課后討論的教學(xué)方法，教師可以更好地最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高課堂教學(xué)的效果。其次。課程教學(xué)中應(yīng)充分利用多媒體等輔助教學(xué)方法。多媒體將聲像有機(jī)的結(jié)合在一起，提高了教學(xué)的可視性，能很好地刺激學(xué)生的興趣，活躍課堂氣氛，具有傳統(tǒng)的板書教學(xué)所不可比擬的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。如課程中原子軌道的圖像、對(duì)稱性等內(nèi)容，直觀講解效果很差，學(xué)生難以理解；當(dāng)采用多媒體軟件如flash、3DMAX等軟件進(jìn)行制作，模擬原子、分子等，可以將抽象的化學(xué)反應(yīng)過程形象化，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力，達(dá)到增強(qiáng)教學(xué)效果的目的。同時(shí)，利用Power Point制作的課件進(jìn)行教學(xué)也省去了繁冗的板書和過多的枯燥講解，可以在有限的課時(shí)中傳授和講解更多的知識(shí)，極大地提高教學(xué)的效率。

(二)以科研促進(jìn)教學(xué)，注重研究教學(xué)，反映學(xué)科變化

現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，而教材內(nèi)容具有相對(duì)的穩(wěn)定性，更新周期都比較長(zhǎng)。因此，教學(xué)中教師應(yīng)注重改變，對(duì)于講稿應(yīng)不斷改進(jìn)，緊抓當(dāng)前相關(guān)研究熱點(diǎn)，充實(shí)課程內(nèi)容。這就要求當(dāng)今的高校教師不能滿足于單純的教學(xué)工作，還應(yīng)該通過科學(xué)研究來(lái)提升自身的知識(shí)水平，在科研中緊抓學(xué)科前沿，并不斷地將新的科研動(dòng)態(tài)、知識(shí)引入課堂，豐富課堂內(nèi)容。例如，相對(duì)論效應(yīng)在化學(xué)中的運(yùn)用、簇合物結(jié)構(gòu)化學(xué)、超分子結(jié)構(gòu)化學(xué)、晶體結(jié)構(gòu)化學(xué)以及元素結(jié)構(gòu)化學(xué)等新知識(shí)，都可以有選擇性地充實(shí)到課程中來(lái)。這些新知識(shí)的引入不僅可以使得課程能夠及時(shí)地反映當(dāng)前學(xué)科熱點(diǎn)，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其主觀能動(dòng)性，也可以為學(xué)生后續(xù)課程的打下一定的基礎(chǔ)。另外，在進(jìn)行科研的同時(shí)，教師也可以在教學(xué)中設(shè)置與教學(xué)目標(biāo)和要求相適應(yīng)的課程論文，引導(dǎo)學(xué)生加入到自身科研中，從事有興趣的研究活動(dòng)，嘗試應(yīng)用結(jié)構(gòu)化學(xué)，量子化學(xué)的理論去解釋化學(xué)現(xiàn)象，從而在應(yīng)用理論的過程中加深對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，取得較好的教學(xué)效果。

理論化學(xué)家Hoffmann R，曾說(shuō)過：“化學(xué)理論的最重要作用是提供一種思維體制，以總結(jié)更新知識(shí)”。結(jié)構(gòu)化學(xué)作為一門難度較大的專業(yè)課程，教學(xué)中也應(yīng)注重為學(xué)生的學(xué)習(xí)培訓(xùn)提供一種值得借鑒的思維體制。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)考慮到課程的特殊性，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，運(yùn)用得當(dāng)?shù)慕谭▽⑸願(yuàn)W晦澀的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)變成易于接受的結(jié)論，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加強(qiáng)課程的互動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)性思維，養(yǎng)成其學(xué)習(xí)知識(shí)、利用知識(shí)的能力。只有這樣，課程才能真正地為學(xué)生所接受，為他們的未來(lái)提供知識(shí)的積淀。

(責(zé)編黎原)