时间：2019-09-16 09:56:42 所属分类：教育理论 浏览量:
[摘要]针对地方师范院校的教学实际，本文从故事引导、交叉学科结合、精简内容和因材施教、结构模型和软件利用、理论联系实际五个方面介绍了如何提高结构化学教学的趣味性，从而培养学生学习兴趣，提升教学质量。 [关键词]结构化学;趣味性;举措 结构化学是在
[摘要]针对地方师范院校的教学实际，本文从故事引导、交叉学科结合、精简内容和因材施教、结构模型和软件利用、理论联系实际五个方面介绍了如何提高结构化学教学的趣味性，从而培养学生学习兴趣，提升教学质量。
[关键词]结构化学;趣味性;举措
结构化学是在原子、分子水平上研究物质微观结构与宏观性能关系的一门学科，是 化 学、化工、材料等专业的基础课，在化学学科的课程体系中占有重要的地位[1]。结构化学以电子结构和空间结构为两条主线，不仅涉及化学学科知识，还涉及量子力学、高等数学、线性代数、晶体学等诸多方面的知识，内容抽象，理论性较强。同 时，结 构化学的学习要求学生具有一定的逻辑分析能力、数理能力、空间想象力、综合运用知识解决问题的能力[2]。因此，结构化学被认为是大 学 阶 段 化 学专业最难学的课程之一，学生在学习时普遍有畏难情 绪，常 常 是 被 动 地 学，教学效果往往不太理想。尤其是笔者所在的地方师范院校，学生的知识基础与重点大学的学生相比较差，他们对数学和物理知识感到恐惧，还没开始学习结构化学就已经害怕了，甚至排斥结构化学[3-4]。在这样的背景下，教学和学习效果差就难以避免了。如何提高结构化学教学的趣味性，使学生学习时不觉得恐惧和枯燥?笔者在此介绍几项举措。
一、故事引导
结构化学的教学内容抽象、枯燥，教学中适当介绍一些科学趣事可以使枯燥的内容变得有趣，有助于激发学生的学习热情，这是很多授课教师选择的方法[5]。但是，结构化学一百 年 的 发 展 历史中发生的趣闻轶事并不少，教师在有限的课时内不可能全部讲述，可以重点挑选以下三方面的故事穿插讲述：1.对学生学习或研究有启迪作用的故事;2.有助于学生理解、记忆知识点 的 趣 事;3.最新 发 展 的 前 沿 研 究 故 事。如 讲 到 光 电 效 应时，教师可以穿插讲述爱因斯坦的生平贡献和密立根想证明光量子假设错误却证明了其正确性、第一届索尔维会议等历史故事。又如讲到玻尔原子结构模型时，教师可以讲述玻尔和卢瑟福的师徒故事及玻尔发现巴尔末公式的故事。这些趣闻轶事不仅能激发学生的学习兴趣和热情，有助于其理解玻尔原子结构模型的巴尔末公式及其应用，也能使学生体会到科学研究中坚持和创新的重要性。再如讲到分子轨道理论的共价键理论时，教师可以讲述鲍林在基础化学理论各领域的贡献，使学生通过联想把其他学科联系起来。鲍林两次获得诺 贝 尔 奖 及 其 关 于 维 生 素 C 与 治 疗癌症的争议等历史故事可以启迪我们：结构化学离我们很近，各学科之间密切相关。总之，教师在备课时可以收集和每一章知识相关的化学家趣闻轶事，或者和生活紧密联系的化学知识。授课中穿插讲述这些故事或知识既可以让学生认识到结构化学理论和生活的密切联系，消除学生对理论学习的恐惧心理，也可以使学生得到不同程度的启迪。课堂教学中还可以引入前沿科学理论或发现，以激发学生的求知欲。
二、交叉学科结合
图1给出了结构化学与无机化学、有机化学、仪器分析、固体化学和配位化学等其他学科的交叉情况。可见，结构化学是无机化学、有 机 化 学、分析化学等学科的理论基础，结构化学的很多知识是这些学科知识的深入或补充。教学中应充分利用这种学科交叉性来提高学生的学习兴趣，让学生发现结构化学和之前所学知识的联系，从而通过结构 化 学 理 解 之 前 不 知 道 或 理 解 不 了 的 知识。如学生早在大一的无机化学课程中就学过量子数，但无机化学课程一般只简单讲述量子数和轨道、能层等的关系及量子数取值范围，侧重电子排布的知识。因此，教师在授课时可以先简单回顾一下无机化学中关于量子数的知识，然后通过解薛定谔方程分别引出 n、l、m 三个量子数，使学生清楚了解量子数的由来及取值，这样一来学生就比较容易理解量子数的物理意义了。又如在讲述分子图的应用知识点时，教师可以结合有机化学课程中 芳 香 性 和 反 应 位 置 的 相 关 知 识 进 行 讲述，让学生深入理解有机物和亲核试剂、亲电试剂反应位置 不 一 样 的 根 本 原 因 是 原 子 电 荷 密 度 大小，而结构化学中的电荷密度计算方法则为有机化学中的一些反应提供了充分的证据。这样的例子很多，只要授课教师用心寻找结构化学和其他学科的交叉点，利用学科间的交叉性激发学生的兴趣，学生就会明白结构化学的基础性和重要性，从而由被动学习转变为主动学习。
三、精减教材内容并因材施教
考虑到教材的普适性和知识的完整性，目 前国内大多数结构化学教材仍然保留了量子力学公式解的过程和步骤，多数学生尤其是地方院校数理基础一般的本科生易产生畏难心理。另外，随着大部分高校实践类课程学时的增加，结构化学课程的学时在减少。以笔者所在学校为例，结构化学由之前的54学时减少为32学时。在较少课时的背景下，教师不可能详细讲解各种方程的解法，应重点讲解结论的意义和相关应用。以王荣顺等主编的《结构化学》为例，对于第二章第二节中单电子原子的薛定谔方程及其解，授课教师只需列出该方程的意义，然后简述为什么要进行坐标转换及如何转换，并介绍变数分离法的目的和方法;对于分离出的三个方程，只需要简单提及解的思路和与之相关的数理知识，对方程的数学详细解法点到为止;对于所得解的函数形式，不要求学生记忆，但是可以简单分析各函数的特征。表1列出了笔 者 在 教 学 中 对 使 用 教 材(王 荣 顺 等 主编的《结构化学》第二版)的讲解情况。
另外，教师授课时还要考虑到地方性师范院校学生基础相对薄弱的特点，明确哪些知识点是必须掌握的，哪些知识点可以作为课外知识深入学习。这种“大纲式”授课方式有助于学生有目的地掌握必要的知识点。如果不因材施教，学生会感到特别茫然，考试复习时也不知如何入手。化繁为简的讲授可以消除学生的畏难情绪。
四、结构模型和软件利用
结构化学主要研究肉眼看不到的微观世界，包含复杂的电子结构、空间结构和很多抽象的概念，学生感到比较难学。因此，教师要借助结构模型教具和现代多媒体技术进行教学。在板书教学时期，结构模型是常用的教具，但是随着课件辅助教学的全面使用，很多教师逐渐抛弃了这一手段，用 PPT 图片 取 而 代 之。不 难 想 象，PPT 图片 立体效果不好，学生理解起来还是比较困难。如分子轨道理论中关于σ、π、δ“头碰头、肩并肩、面对面”的讲授，如果仅用 PPT 或板书，学生难以判断沿不同键轴成键类型不同的情况。但如果采用立体的s、p、d原 子 轨 道 模 型，学 生 便 会 一 目 了 然。又如 CH4 的S4 轴，其旋转和反映比较抽象，如果没有立体结构模型，学生很难理解其空间关系。
五、理论联系实际
师范院校本科生觉得结构化学知识对以后的中学 教 学 用 处 不 大，因此对结构化学不感兴趣。教师在教学中应注意理论联系实际，特别是加强与中学教学的联系，增强学生的学习兴趣。如现行中学化学教材中的元素周期律、原子结构、原子核外电子排布等概念可以运用结构化学中的原子结构理论进行解释，教师在授课中可以介绍原子结构理论对中学原子结构内容教学和化学竞赛辅导等的作用。中学教材采用电子层表示法描述微粒核外电子，这种表示法和结构化学中的核外电子排布式是有关联的。如 Na原子在中学教材中表示为 ，其核外电子排布式为1s22s22p63s1。电子层表示法中的每一层其实就是n相同的亚层电子数之和，两者并不矛盾。授课中讲清楚二者之间的关系，有助于学生明白掌握结构化学知识对讲好中学化学课的重要性。学习分子结构和晶体结构时，教师也可以利用分子/晶体结构与物质性质的关系，对中学教材中涉及的一些分子性质进行解释，如氮气的超强稳定性、水分子的极性、金刚石的稳定性、石墨的导电性、过渡金属溶液的颜色等。在讲解 CO 分子 结 构 时，教 师 可 以 结 合其电子排布，解释为什么 CO 容易 和 金 属 形 成 羰基配合物，进而解释 CO 容易引起中毒这一中学知识点。又如在讲解石墨晶体结构时，教师可以介绍英国科学家安德烈·盖姆获得诺贝尔奖的故事，其用简单的铅笔芯和透明胶带通过重复试验制备出了科学界曾一度认为不可能实现的二维单层结构的石墨烯，拓展了石墨的应用范围。这些应用均基于石墨的特殊结构，相关介绍可以加深学生对石墨特殊结构的认识。
六、结语
兴趣是学生学习的最大动力来源。教师可通过故 事 引 导、交 叉 学 科 结 合、精简内容和因材施教、结构模型和软件利用、理论联系实际等举措培养学生的学习兴趣。在结构化学教学过程中，面对基础相对薄弱的学生，教师应多些思考和总结，及时改进教学方法和手段，化繁为简，使学生感受到化学结构之美和量子世界的数学之美，从而喜欢并学好结构化学。
参考文献：
[1]孙宏伟，陈兰.几点提升结构化学模型实习课效果的举措[J].大学化学，2018，33(6)：18-20.
[2]李桂花.提高结构化学课堂教学效果的思考[J].廊坊师范学院学报(自然科学版)，2010，10(1)：111-115.
[3]马海华，张海荣，张秀娟，等.如何培养地方师范院校学生学 习 结 构 化 学 的 兴 趣 [J].河 南 化 工，2016(11)：57-58.
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