结构化学互动式教学方式探索

韩秀萍+王芙香+潘勤鹤

摘要：分析了结构化学教学中存在的问题，探讨了教学内容及教学手段的改革，探索了以教师讲授在前，学生总结、剖析、竞答、实践在后的教学模式。把学科前沿引入课堂，让学生进一步理解“结构决定性质，性质反应结构”的实质。

关键词：结构化学;多媒体教学;互动式教学

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）22-0123-02

结构化学是以量子力学为基础，从微观角度探索原子、分子和晶体的结构与性能之间的关系的一门科学。作为应用化学专业的基础课程，要求学生要有扎实的数学、物理基础知识、缜密的逻辑思维和良好的空间想象力[1]。在结构化学教学中，应以讲解结构化学知识点为主，对于复杂数学推导、抽象物理概念只做演示和简单介绍[2]。通过本门课程的学习，学生不仅要掌握结构化学的基本知识，而且能深刻理解“物质性质反应物质结构，物质结构决定物质性质”。

针对结构化学教学中现存的问题，结合几年来结构化学的教学经验，进行了结构化学教学方法的改革与探索，也从中得到了一些启示和经验。

一、结构化学教学现在存在的问题

经过几年来的调查和比较，发现结构化学的教学中还存在一些问题。

1.学习难度大。由于结构化学的研究对象是以难以理解的微观体系为基础，多数学生感觉结构化学理论深奥、空间结构复杂多样，宏观理论与微观结构难以联系，学习起来比较困难。

2.学习动力不足。有相当一部分的学生存在认识误区，刚开始接触结构化学这门课程的学生，听高年级的同学说结构化学学了没什么用，与实际问题联系较少，工作中基本用不到。再加上这门课理论性较强、要学好需要花更多的时间，需要运用更多相关知识，因此对这门课产生了一种畏难和抵触心理，严重影响了教学质量和教学效果。

3.学习积极性不高。传统的单纯讲授、灌输式的教学方法，不能充分调动学生学习的积极性和主动性，对结构化学的教学已经不适用了。学生独立思考并解决问题的能力需在教学过程中进一步提高。

二、结构化学的改革措施

1.注重将讲授内容与实际典型事例、经典故事结合。通过讲解一些与本课程教学内容密切相关的生动事例，提高学生兴趣，增强学生的记忆。如探讨微粒的波粒二象性时，可以讲述伟大科学家德布罗意的故事。德布罗意在大学时学的是历史专业，后来对物理产生了兴趣。在攻读物理学博士学位期间，他想法大胆，将代表粒子性的物理量动量p与代表波动性的物理量λ联系起来。他的导师曾认为这个学生的想法很荒诞，但物理思想展现得很完美动人，随即将德布罗意的论文发给了爱因斯坦审阅。爱因斯坦高度评价了德布罗意的论文。1927年德布罗意论文中的假设被实验进一步证实;1929年德布罗意凭此获得了诺贝尔奖，当时他只有37岁。目前德布罗意假设已经成为研究微观粒子的理论基础。

2.充分利用多媒体教学课件及辅助软件。多媒体教学已经成为目前高校应用广泛的教学手段，它可以将语音、图象、视听有机结合于一体，使教学过程更为立体，使难以理解的抽象内容更为形象动感，大大刺激了学生的学习兴趣，激发了科学灵感，从而增强了教学效果。结构化学中需要很多教学模型来讲解如分子结构、晶体结构、原子轨道线性组合及分子对称和对称操作等抽象的内容，能够用于教学的静态模型是有限的，所以对这些知识比较难以直观讲解。

Flash、3Dmax、Material studio等辅助软件能够用来制作三维立体模型图和动态变化过程演示图。教师利用这些软件制作生动的教学模型和变化过程，使抽象的三维空间变得直观，易于理解，同时也能增强学生的空间思维能力[4]。同时也让学生了解这些软件的使用，能够自己制作结构化学中的立体结构图，进一步加深对知识的理解和掌握。如乙烷C2H6的分子的立体构象在二维空间中是难以描述的。如果使用Material studio软件显示C2H6的立体构象，则图像清晰直观，一目了然，而且可以对C2H6的立体构象作任意角度的旋转，然后找出它的对称元素进行对称操作[5]。

学生亲手搭建球棍模型也是较为重要的一个教学环节，在构建模型的过程中可以增强学生对立体结构的空间排列的进一步认识，锻炼学生的空间感、想象力。在教学中，亲手搭建静态模型与利用软件制作动态模型相结合，使学生对空间结构的理解和掌握更为全面和形象，有助于学生在学习过程中培养出丰富的空间想象力[6]。

3.安排一定课时让学生参与讨论、竞答。教师在每章理论部分讲授完毕后，安排两节课以学生为主体进行讨论、竞答。如将同学以6人/组的形式分组，针对本章所学的内容每个小组同学进行总结，其他小组同学可以进行补充;然后各组同学互相出题竞答。对提出问题和回答问题表现好的同学给予本组团体及个人平时成绩加分的奖励，还可以设置一些小奖品以鼓励学生的积极性。在讨论、竞答的过程中老师对学生的答案给予确认、纠正、拓展、条理化。通过这种生动的竞争模式，有效地巩固了老师讲授的知识，使知识进一步条理化。学生对知识的印象深刻了，学习兴趣也浓厚了，也增进了师生之间的交流，教师从交流中也了解到了教学的效果，在教学过程中可以进行及时的调整，以达到最佳的效果[7]。

4.将学科科研动态引入教学中，培养学生创新精神。物质的结构决定物质的性质，而物质的性质又反映了物质的结构。将化学学科的科研前沿领域出现的新物质结构及新性能引入到课堂教学中，既将课本的理论知识与新物质结构相联系，使课本知识得以应用和升华，又让学生了解了学科前沿，增加了学习兴趣，有助于培养学生的创新精神。

当今新材料的研究发展迅速，新结构材料不断涌现。在课堂上引入最新科研成果，不仅能引起学生兴趣，更能将学习的结构化学知识与实际相联系，进一步培养学生的创新精神。

如金属-有机框架材料（MOFs），是近十年来发展迅速的一种配位聚合物，是过渡金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多空材料，具有三维的孔结构，一般以金属离子为连接点，有机配位体支撑构成空间3D延伸，是一类重要的新型多孔材料，广泛应用于物质分离、储能和催化。如手性MOFs对不对称合成反应有良好的催化性能[9];类沸石咪唑酯骨架化合物（ZIFs）具有突出的荧光性质，可用于制备各式的荧光传感器[10]。MOFs多样的空间结构解析需要用到结构化学的知识，各种不同结构的MOFs表现出不同的性质，又充分体现了结构决定性能的本质。

参考文献：

[1]杨媛.《结构化学》课程教学改革新探[J].广州化工，2014，（04）：183-184，189.

[2]刘国群，张旺玺.应用化学专业结构化学课程的教学探索[J].中原工学院学报，2013，（06）：58-60.

[3]梁光远，孙伟.提高结构化学课堂教学效果的探索与实践[J].价值工程，2013，（16）：256-257.

[4]秦德志，张丽.结构化学教学方法的实践与探索[J].考试周刊，2009，（38）：179-180.

[5]许旋，莫海洪，王朝阳，等.结构化学课程中基于问题的小组协作学习模式的研究[J].高等理科教育，2008，（02）：129-133.

[6]包玉敏，许良.探讨如何备好本科生“结构化学”课程[J].化学教育，2014，（14）：25-28.

[7]张愚，王伟周.《结构化学》螺旋式教学方法探索[J].广东化工，2013，（14）：217-218.

[8]罗旭健，许新江，陈渊，等.改革结构化学教学 培养学生创新精神[J].教育教学论坛，2013，（18）：161-162.

[9]赵莉，曾和平.手性金属有机框架材料（MOFs）的合成及应用[J].有机化学，2012，（09）：1633-1642.

[10]侯传涛.金属有机骨架（MOFs）材料的合成及其在光、电化学传感中的应用研究[D].扬州大学，2013.endprint