结构化学课程教学改革的探索和思考

2020年第2期广东化工
第47卷总第412期·183·结构化学课程教学改革的探索和思考
侯成
(广西师范大学化学与药学学院，广西桂林541004)
Exploration and Reflection on Teaching Reform of Structural Chemistry Course
Hou Cheng
(School of Chemistry and Pharmaceutical Science,Guangxi Normal University,Guilin541004,China)
Abstract:Structural chemistry is the core curriculum of the chemistry major,and it plays a role in connecting different courses.Under the current policy background of deepening the reform of undergraduate education and teaching,and comprehensively improving the quality of talent training,this article considers and explores some existing problems in the content and teaching methods of structural chemistry and proposes some targeted solutions.
Keywords:structural chemistry；teaching reform；interactive teaching
结构化学课程是我国高等学校化学专业的必修课程，内容涉及量子化学，分子对称性，配位化学和晶体学基础等部分。

该课程内容抽象，知识系统庞杂，数理推导较多，学习曲线陡峭，不少学生因此存在着畏难情绪。

然而正如毛主席诗词所言，无限风光在险峰，学好这门课程不仅有助于理解其它化学课程的内容，也是为进一步在本专业深造打下坚实的基础。

[1]在当前深化本科教育教学改革的背景下，如何将结构化学课程上好，真正做到让老师强起来，学生忙起来，效果实起来，笔者在此对授课以来的问题和解决方法进行总结。

1重视数理，夯实基础
结构化学课程的一大难点在于数学推导较多，譬如量子化学部分完全使用数学语言描述核心知识，而对于化学专业的同学，数学一直是软肋，于是极容易产生厌学和畏难情绪。

[2-4]针对这个问题，很多老师采取的解决方法是淡化数学推导，重点介绍推导后的结论和意义，但我们在授课过程中，发现这样的授课方式效果欠佳，因为基础不牢，课程的学习只能是空中楼阁、风中沙塔，很多同学在课程结束后还是无法对物理图像有一个正确的认识和把握。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，笔者认为与其淡化数学，不如严格要求，把数学学到位。

伟大的思想家恩格斯说过：“任何一门科学的真正完善在于数学工具的广泛应用。

”正是因为数学和物理的引入，才让化学摆脱了炼金术的桎梏而成为一门科学。

因此我们在授课时自始至终强调数学的重要性，在涉及数学内容较多的章节，提前讲授将要用到的数学工具并布置作业，每章节结束后将重要的公式和结论进行串讲并配合习题进行强化训练，要求所以学生每学完一个章节就做思维导图及时总结复习，将重要公式进行总结归纳制作公式索引表格。

尽管提升了学习的难度，但学生对于推导的结果和物理意义理解的更加准确和深入，记忆也更加牢固，锻炼了学生的逻辑思维和严谨认真的科学态度。

2理清主线，合理增负
结构化学课程内容主要涉及量子化学基础，分子对称性，配位化学以及晶体学基础。

尽管这四个部分知识彼此之间较为独立，但所表达的核心思想是一致的，即结构决定性质，性质也反映着结构。

目前授课内容主要存在问题是：量子化学部分各章节之间主线不够明确；配位化学部分和专业无机化学课程内容有重叠；晶体学基础部分，结构相关的内容介绍较多而相关的性质介绍较少。

针对这些问题，我们对课程的授课内容进行了合理的补充和删减。

首先，对于量子化学部分，我们在授课一开始给出课程的故事主线，即量子力学的诞生背景，量子力学基本假设，简单模型的量子力学处理方法，氢原子薛定谔方程的求解过程及解的物理意义，以及针对于多电子原子和多原子分子的近似方法。

这条主线清晰明确，在每一章节开始时，我们对之前的内容进行简要回顾，帮助学生理清了各章节的逻辑关系，在学期末复习课时对每一个知识点进行展开复习，进行巩固。

配位化学部分，对于和无机化学有重叠的部分，我们通过翻转课堂的方式简要复习，同时突出结构化学的重点，即分子轨道理论在配位化学的应用，着重介绍了配体群轨道这个新概念，以及不同配位几何构型下配体群轨道和中心原子如何依据对称性进行线性组合的方式，同时介绍了金属配合物作为均相催化剂催化反应的常见机理。

在此基础上，我们还将科研中的一些问题引入课堂讨论，如金属氮宾体和金属氧化物的电子结构，让学生通过知识解决实际科研问题，真正做到科研反哺教学。

晶体学部分除了介绍基本知识以外，补充介绍了能带理论，态密度等概念，并介绍了导体，半导体，绝缘体在电子结构上的差异，这些基础知识有利于化学专业的同学在材料化学方向进行科研工作打下基础。

尽管课程在深度和广度上都有所增加，但不少同学都表示感受到了挑战性学习所带来获得感和高阶乐趣。

3反客为主，多元考核
传统理论课授课方式，采用幻灯片讲述授课，学生被动填鸭式学习，效果较差，也不利于学生培养综合能力。

针对这些问题，我们开始尝试翻转课堂教学方法来提高学生参与性，重点培养学生的学习能力，表达能力，独立思考，发现问题，解决问题的能力，这些都是未来创新型人才所具有的重要特质。

翻转课堂的内容主要涉及三个方面，一个是结构化学课程中难度较低的几个章节，如双原子分子电子结构，分子对称性，配位化学基础知识等章节，各章节的总结复习以及研究性课题，教师提供慕课资源，书籍资料和分子建模软件，让所有学生统一准备，课堂上抽签进行讲解，在授课过程中，要求其他小组必须提问，教师在课程结束时对各小组所准备的课件进行补充点评，我们也将翻转课堂教学纳入了考核评价，提高了课程总结笔记，课堂提问，翻转课堂课件等分数项的比例。

翻转课堂授课方式有效的活跃了课堂气氛，提高了课堂参与度，也增强了学生的学习能力和思辨精神。

4结束语
爱因斯坦说过：“教育就是当一个人把在学校所学全部忘光之后剩下的东西。

”一门好的课程不仅是传授知识，也是对一个人综合能力全方面的训练和培养，这就要求我们教师在课堂上不仅要以高标准严格要求学生，也要结合化学学科发展趋势，结合未来社会发展对人才的要求，重新审视结构化学在化学学科教育中的地位和价值，不断地对课程教学进行积极而有建设性的探索，真正做到常教常新，教学相长。

参考文献
[1]万坚．回归教育本源、以生发展为本、索行教学之道[J]．大学化学，2017，32(4)：11-16．
[2]陈容．结构化学课程改革探究[J]．云南化工，2018，45(6)：251-252．
(下转第196页)
[收稿日期]2019-11-26
[基金项目]广西师范大学本科教学改革工程项目(2019JGB32)
[作者简介]侯成(1988-)，男，陕西汉中人，博士研究生，主要研究方向为计算化学。

广东化工2020年第2期·196·第47卷总第412期
2.3辅助设计
食品科学与工程学生学习《机械设计基础》时，学习内容比较枯燥亦是重要原因，多数学生在应试教育的强压下丧失对学习的积极性和主动性，并激发他们对机械设计基础课程的学习热情。

通过不同的授课方式和渊博的知识内容，吸引学生的注意力，使课程不再枯燥无味。

增加课程的生动性和直观性，有必要引将优秀的三维软件引入到《机械设计基础》教学中来。

齿轮在机械中是必不可少的零件之一，如图1所示为一对齿轮。

看似简单的齿轮，设计其实并不容易，至少有这样几个步骤：(1)根据负载等计算功率；(2)估算齿轮模数；(3)初步的结构设计，确定传动方案；
(4)进行传动结构设计并调整参数；(5)画出轴系的结构简图，并进行强度校核；(6)画出零件图和装配图。

如果利用三维软件Inventor[3]，齿轮设计就不需要这么麻烦。

学生可以应用三维软件对零件结构进行分析，算出具体的力学数据，相比手算，更准确，更高效。

对存在的问题可以任意调整直到达到满意的效果(见图3)。

学生利用三维软件学习齿轮，学习更有动力，更有收获感。

图3齿轮辅助设计Fig.3Aided Design of Gear
3总结
总之，借助三维CAD软件的功能,可以有效地提高学生对模型的认知能力并加深对教学内容的理解,激发学生更强的学习信心和创造热情。

多媒体课件结合三维CAD软件，将使教师教学更轻松、更形象、更生动，同时，学生学习内容艰深的工程课程更积极、更主动、更有效。

参考文献
[1]刘向阳，崔宁，占向辉，等．三维建模软件在《工程图学》课程教学改革中的应用与实践[J]．科技资讯，2008，2：143-144．
[2]张晓莉，倪志伟，刘志深，杨红光．三维软件在农机类专业毕业设计中的应用[J]．农业工程，2016，6(6)：132-134．
[3]陈伯雄．Inventor机械设计解析与实战[M]．北京：化学工业出版社，2013．
(本文文献格式：周华，张广文．借助三维软件提升食品科学与工程专业学生的工程课程学习能力[J]．广东化工，2020，47(2)：195-196)
(上接第182页)
之间的区别和联系，分清楚它们所针对的特定类型的物质。

随着知识的不断发展，也可能有新的更加一统化的理论出现。

或者说，所谓理论也只是前人根据一些化合物的特征作出的规律总结而已。

5结语
为搞好地方性院校本科生基础有机化学的教学，启发学生的创新研究思维和批判精神，必须突破传统的教学模式。

激发学生的研究兴趣、处理好理论教学和科学研究的关系、采用新多媒体等多种现代教学方式以及重塑科目考核方式和评价标准等都是培养新时代研究型人才的有效手段。

参考文献
[1]周玲，孙艳丽，等．国际化视野下的教育教学改革与探索[J]．高等工程教育研究，2015，1：32-38．
[2]陈以一．面向工业界培养能干事善创新的卓越工程人才[J]．中国高等教育，2013，22：11-13．
[3]王小光，杨月云、弥平，等．化工专业应用型人才培养模式的探索与实践[J]．科技视界，2014，8：6-7．
[4]局里锴，徐建成．“大工程观”下工程实践教学改革的探索与实践[J]．中国大学教学，2013，10：68-70．
(本文文献格式：刘想，张泽敏，林佳彤．突破传统有机化学教学模式，培养新时代研究型人才[J]．广东化工，2020，47(2)：182)
(上接第183页)
[3]郭谨昌．师生“双轮驱动”激活结构化学课堂“教和学”改革[J]．广东化工，2016，43(10)：245．
[4]侯华，王宝山．角色扮演与剧本教案在结构化学教学改革中的应用[J]．化学教育，2016，37(16)：9-12．(本文文献格式：侯成．结构化学课程教学改革的探索和思考[J]．广东化工，2020，47(2)：183)。