如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的興趣

楊志廣，彭 鵬，石曉明，周 凱

（周口師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河南 周口 466001）

如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的興趣

楊志廣，彭 鵬，石曉明，周 凱

（周口師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河南 周口 466001）

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程是高等學(xué)?；瘜W(xué)專業(yè)的主干課程之一，也是應(yīng)用化學(xué)、材料化學(xué)等專業(yè)的基礎(chǔ)理論課。它是物理化學(xué)學(xué)科的一個重要分支，是連接基礎(chǔ)化學(xué)與高等化學(xué)的階梯，在化學(xué)課程結(jié)構(gòu)中具有非常重要的地位。其特點是理論性較強、內(nèi)容抽象、難以理解，一直被學(xué)生視為最難學(xué)的課程。本文主要根據(jù)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的特點和學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的主要問題以及如何激發(fā)學(xué)生對結(jié)構(gòu)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣三方面進行了闡述。

結(jié)構(gòu)化學(xué)；課程特點；學(xué)習(xí)興趣；教學(xué)

結(jié)構(gòu)化學(xué)是在原子、分子的水平上研究原子、分子和晶體結(jié)構(gòu)的運動規(guī)律以及物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)與其性能關(guān)系的科學(xué)[1-4]。著名化學(xué)家L.Pauling說過“當(dāng)任何一種物體，當(dāng)它的性質(zhì)和物體的結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來時，那么這樣一種性質(zhì)最容易最清楚地被理解”，理論化學(xué)家R.Hoffmann也曾說過“化學(xué)理論最重要的作用是提供一種思維機制，以總結(jié)更新知識”。從中可見結(jié)構(gòu)化學(xué)地位的重要性。該課程涉及的知識面廣，內(nèi)容相對抽象，要求學(xué)生具有較多的數(shù)理知識和豐富的空間思維能力，同時還要努力擺脫宏觀現(xiàn)象的傳統(tǒng)概念的束縛。大部分學(xué)生始終把學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)當(dāng)成一種負擔(dān)，學(xué)習(xí)起來感覺很枯燥，一知半解，似懂非懂，難以進入狀態(tài)。因此，本人根據(jù)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的特點和學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的主要問題以及如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣三方面進行了積極的思考和有益的探索。

一、結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的特點

在高等師范院校中，結(jié)構(gòu)化學(xué)課程通常開設(shè)在第三學(xué)年，是在學(xué)生修完高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等課程基礎(chǔ)上開設(shè)的。該課程主要包括三種理論（量子理論、化學(xué)鍵理論和點陣?yán)碚摚?，三種結(jié)構(gòu)（原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和點陣結(jié)構(gòu)），三個基礎(chǔ)（量子力學(xué)基礎(chǔ)、對稱性基礎(chǔ)和晶體學(xué)基礎(chǔ)），這也是學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)時所要掌握的主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法[2]。

結(jié)構(gòu)化學(xué)是學(xué)生本科階段初次接觸的理論課程，它是一門以量子力學(xué)為基礎(chǔ)，從微觀的角度來研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的學(xué)科，具有概念多，內(nèi)容抽象，系統(tǒng)性、理論性較強等特點。另外，結(jié)構(gòu)化學(xué)與數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科互為交叉，所以要求學(xué)生具有嚴(yán)密的邏輯思維和扎實的數(shù)學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)知識。其次，化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，但是其研究的微觀結(jié)構(gòu)狀態(tài)很難在宏觀的實驗中觀察出來，所以還要求學(xué)生具有較強的空間思維能力。因此，結(jié)構(gòu)化學(xué)比較深奧、難學(xué)、難懂，往往被大多數(shù)學(xué)生認為是最難學(xué)的課程之一。

二、學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)過程中存在的主要問題

1.從心理上害怕結(jié)構(gòu)化學(xué)。結(jié)構(gòu)化學(xué)所涉及的基本概念及理論高度抽象，一方面，有些老師在上第一節(jié)課時會告訴學(xué)生結(jié)構(gòu)化學(xué)這門課程很重要，也很難學(xué)，許多同學(xué)都因不及格而重修；另一方面，學(xué)生還沒開始正式學(xué)習(xí)，就從高年級學(xué)生那里得知結(jié)構(gòu)化學(xué)難學(xué)，不及格率較高。因此，從心理上學(xué)生對學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)產(chǎn)生一種畏懼和抵觸心理。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)存在誤區(qū)。很多學(xué)生對結(jié)構(gòu)化學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容沒有充分認識，認為研究生入學(xué)資格考試不考結(jié)構(gòu)化學(xué)，學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)根本沒用，只是為了應(yīng)付考試。實際上這是一種誤區(qū)，部分高校（如南開大學(xué)）物理化學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位研究生的入學(xué)考試就包含結(jié)構(gòu)化學(xué)。而且結(jié)構(gòu)化學(xué)也非常有用，可以了解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，可以合成滿足人類一定需要的新物質(zhì)，也是學(xué)習(xí)高等化學(xué)的基礎(chǔ)等。

3.學(xué)生數(shù)理知識薄弱。結(jié)構(gòu)化學(xué)內(nèi)容涉及面廣，如需具備高等數(shù)學(xué)、無機化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)及量子力學(xué)等知識，學(xué)習(xí)化學(xué)的學(xué)生數(shù)理知識普遍較差，對于結(jié)構(gòu)化學(xué)中大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程感覺很費力，致使學(xué)生對該課程產(chǎn)生排斥心理。

4.缺乏微觀分析能力。量子力學(xué)是研究微觀粒子的運動規(guī)律的物理學(xué)分支學(xué)科，它主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論，它與相對論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)[5]。結(jié)構(gòu)化學(xué)以量子力學(xué)為理論基礎(chǔ)，使人們對物質(zhì)世界的認識從宏觀層次進入了微觀層次。而量子力學(xué)獨立于經(jīng)典物理學(xué)，自成一套理論體系，內(nèi)容抽象，脫離生活實際，邏輯性強，抽象思維程度高，學(xué)生易受宏觀思維定式束縛。

5.理論與實踐脫節(jié)。結(jié)構(gòu)化學(xué)是重要的基礎(chǔ)科學(xué)之一，是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，在與物理學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)等學(xué)科的相互滲透中，得到了迅速的發(fā)展，也推動了其他學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展。但是，在學(xué)習(xí)這門課程的同時，多數(shù)學(xué)生只在乎教程中的理論知識，從而忽略了思考與其他學(xué)科的相互關(guān)聯(lián)。另外，大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)缺乏實踐，把學(xué)習(xí)它當(dāng)成了一項應(yīng)付考試的任務(wù)，這與學(xué)習(xí)這門課的宗旨背道而馳。

6.學(xué)生之間缺乏交流。結(jié)構(gòu)化學(xué)以數(shù)學(xué)邏輯推導(dǎo)為基礎(chǔ)，物理模型抽象難懂，學(xué)生學(xué)習(xí)方式單一、被動。學(xué)生的學(xué)習(xí)方式主要體現(xiàn)個體性，教師與學(xué)生之間，學(xué)生與學(xué)生之間經(jīng)常處于一種緊張甚至對立的狀態(tài)，課堂上很少看見人際間的交流、觀點的交鋒和智慧的碰撞，學(xué)生的學(xué)習(xí)始終處于被動應(yīng)付狀態(tài)。學(xué)生缺少自主探索、合作交流、獨立獲取知識的機會，很少有機會表達自己的理解和意見。

三、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的興趣

根據(jù)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的上述特點及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的主要問題，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是提高結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的前提和關(guān)鍵。愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師?！睂W(xué)生只有有了學(xué)習(xí)興趣，才會積極配合教師的教學(xué)，教師才能夠更新教學(xué)理念，提高課程教學(xué)效果。下面筆者結(jié)合兩年來在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)實踐中的親身體會，介紹在結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)中如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.明確學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的目的與意義。結(jié)構(gòu)化學(xué)包括很多有用的基本概念和許多重要的規(guī)律和原理。教師要讓學(xué)生了解通過結(jié)構(gòu)化學(xué)的學(xué)習(xí)可以學(xué)到扎實的基礎(chǔ)知識和和理論知識，可為后續(xù)專門化課程的學(xué)習(xí)做好必要的理論基礎(chǔ)。同時也讓學(xué)生知道通過結(jié)構(gòu)化學(xué)的學(xué)習(xí)可以了解化學(xué)反應(yīng)的機理，例如，NO分子分解為N2和O2時在熱力學(xué)上是可以自發(fā)進行的，但此反應(yīng)是動力學(xué)禁阻的，只有用結(jié)構(gòu)化學(xué)中的前線軌道理論才能夠容易證明這一點。另外，通過結(jié)構(gòu)化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，人們很容易合成出新物質(zhì)（如新材料、新藥的合成），其結(jié)構(gòu)測定與分子的設(shè)計過程必須具有扎實的結(jié)構(gòu)化學(xué)知識。還有結(jié)構(gòu)化學(xué)的發(fā)展對化學(xué)學(xué)科的發(fā)展也有重大的推動作用（化學(xué)界化學(xué)的兩次革命性飛躍）等。

2.介紹科學(xué)奇聞趣事，陶冶學(xué)生情操。結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容理論性較強，若在課堂教學(xué)中引入科學(xué)大師的物理學(xué)史教育，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。例如，在介紹薛定諤方程時，可以向大家介紹薛定諤的奮斗歷程，薛定諤被稱為量子物理學(xué)之父，23歲時獲得奧地利維也納大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位，1926年建立波動力學(xué)（39歲），1933年獲得諾貝爾物理學(xué)獎（46歲），同時告訴學(xué)生薛定諤不僅僅數(shù)學(xué)物理好，而且他的文學(xué)功底也非常好，于1944年整理出版了一本著作《生命是什么》。這樣學(xué)生在了解相關(guān)知識背景的同時，開闊了視野，提高了思維能力，受到了科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神的熏陶，激發(fā)了其學(xué)習(xí)熱情。

3.充分利用多媒體輔助教學(xué)，提升課堂教學(xué)效果。多媒體輔助教學(xué)作為一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，可以把文本、音頻、視頻、圖像、圖表、動畫等多種媒體信息綜合為一體化并進行加工處理，為課堂教學(xué)提供了豐富、直觀、真實的語言材料，啟迪學(xué)生的思維，從而優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)，提高課堂教學(xué)效果。例如原子核外電子運動狀態(tài)、電子云的概念、雜化軌道理論、等徑圓球密堆積結(jié)構(gòu)、離子晶體結(jié)構(gòu)等都比較抽象，想象力較差的學(xué)生理解起來相對困難，若我們在計算機軟件中，用二維、三維動畫模擬顯示[6]，將抽象、微觀的內(nèi)容具體化、宏觀化，使學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)更好的理解。

4.把最新科研成果引入課堂，以科研促進教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教師還可以精心創(chuàng)設(shè)一些引人入勝的實踐環(huán)節(jié)，增強教學(xué)內(nèi)容的趣味性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠感受到所學(xué)知識的實用性。教材內(nèi)容往往有所落后，已不適應(yīng)當(dāng)今社會發(fā)展的需要，而社會生活和科學(xué)知識卻不斷地迅猛發(fā)展，及時給學(xué)生補充最新的信息，將新的科研動態(tài)、知識引入結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)課堂，豐富課堂內(nèi)容，將抽象生硬的知識點轉(zhuǎn)化為生動具體的科研案例進行解釋和說明，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，保證了教學(xué)質(zhì)量，促進了我們教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，使課堂教學(xué)的面貌大為改觀。

5.不斷改進教學(xué)方法，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師可采用多種形式的教學(xué)方法，創(chuàng)造一個輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師教學(xué)語言要盡可能做到用詞準(zhǔn)確，條理清晰，生動有趣，富有感染力，學(xué)生易于接受。另外教師可以采用討論式教學(xué)方法，這種方法主要運用習(xí)題范例和關(guān)鍵知識點的應(yīng)用實例，或者是就某一個關(guān)鍵問題進行辯論，師生平等互動，活躍課堂氣氛，提高課堂教學(xué)效率。同時教師也可采用提問式課堂教學(xué)，引發(fā)學(xué)生好奇心，讓學(xué)生進行創(chuàng)造性的思維活動，不斷地激發(fā)他們的求知需求。再者，教師還可以精心創(chuàng)設(shè)一些引人入勝的教學(xué)情境，增強教學(xué)內(nèi)容的趣味性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠感受到其樂融融，從而達到“我要學(xué)”的最佳境地。

6.加強師生之間的情感交流，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。課堂教學(xué)不僅是知識信息的交流過程，也是情感信息的交流過程。心理學(xué)家莫維爾說：“情感如同肥沃的土地，知識的種子就播種在土壤里。”可見積極的情感能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有利于優(yōu)化課堂教學(xué)，改善課堂教學(xué)效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

四、小結(jié)

綜上所述，本文介紹了結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的特點、學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的主要問題以及如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，那么如何將結(jié)構(gòu)化學(xué)抽象、難以理解的知識形象化，如何運用各種合理的教學(xué)方法提高自己的教學(xué)水平，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，仍然是教師特別是青年教師需要長期思考的一個問題。

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G642.41

A

1674-9324（2014）20-0118-03

周口師范學(xué)院博士科研啟動經(jīng)費資助項目（zksybscx201202）。

楊志廣（1980-），男，河南周口人，博士，主要從事有機功能材料及無機納米材料的研究和結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)工作。