如何激發學生學習結構化學的興趣

楊志廣，彭鵬，石曉明，周凱

摘要：結構化學課程是高等學校化學專業的主干課程之一，也是應用化學、材料化學等專業的基礎理論課。它是物理化學學科的一個重要分支，是連接基礎化學與高等化學的階梯，在化學課程結構中具有非常重要的地位。其特點是理論性較強、內容抽象、難以理解，一直被學生視為最難學的課程。本文主要根據結構化學課程的特點和學生在學習過程中存在的主要問題以及如何激發學生對結構化學的學習興趣三方面進行了闡述。

關鍵詞：結構化學；課程特點；學習興趣；教學

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）20-0118-03

結構化學是在原子、分子的水平上研究原子、分子和晶體結構的運動規律以及物質微觀結構與其性能關系的科學[1-4]。著名化學家L.Pauling說過“當任何一種物體，當它的性質和物體的結構聯系起來時，那么這樣一種性質最容易最清楚地被理解”，理論化學家R.Hoffmann也曾說過“化學理論最重要的作用是提供一種思維機制，以總結更新知識”。從中可見結構化學地位的重要性。該課程涉及的知識面廣，內容相對抽象，要求學生具有較多的數理知識和豐富的空間思維能力，同時還要努力擺脫宏觀現象的傳統概念的束縛。大部分學生始終把學習結構化學當成一種負擔，學習起來感覺很枯燥，一知半解，似懂非懂，難以進入狀態。因此，本人根據結構化學課程的特點和學生在學習過程中存在的主要問題以及如何培養學生的學習興趣三方面進行了積極的思考和有益的探索。

一、結構化學課程的特點

在高等師范院校中，結構化學課程通常開設在第三學年，是在學生修完高等數學、大學物理、無機化學、有機化學、分析化學、物理化學等課程基礎上開設的。該課程主要包括三種理論（量子理論、化學鍵理論和點陣理論），三種結構（原子結構、分子結構和點陣結構），三個基礎（量子力學基礎、對稱性基礎和晶體學基礎），這也是學生學習結構化學時所要掌握的主要內容及學習方法[2]。

結構化學是學生本科階段初次接觸的理論課程，它是一門以量子力學為基礎，從微觀的角度來研究物質結構的學科，具有概念多，內容抽象，系統性、理論性較強等特點。另外，結構化學與數學、物理等學科互為交叉，所以要求學生具有嚴密的邏輯思維和扎實的數學、物理學等基礎知識。其次，化學是一門以實驗為基礎的自然科學，但是其研究的微觀結構狀態很難在宏觀的實驗中觀察出來，所以還要求學生具有較強的空間思維能力。因此，結構化學比較深奧、難學、難懂，往往被大多數學生認為是最難學的課程之一。

二、學生學習結構化學過程中存在的主要問題

1.從心理上害怕結構化學。結構化學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課時會告訴學生結構化學這門課程很重要，也很難學，許多同學都因不及格而重修；另一方面，學生還沒開始正式學習，就從高年級學生那里得知結構化學難學，不及格率較高。因此，從心理上學生對學習結構化學產生一種畏懼和抵觸心理。

2.學生學習結構化學存在誤區。很多學生對結構化學的學習內容沒有充分認識，認為研究生入學資格考試不考結構化學，學習結構化學根本沒用，只是為了應付考試。實際上這是一種誤區，部分高校（如南開大學）物理化學專業碩士學位研究生的入學考試就包含結構化學。而且結構化學也非常有用，可以了解化學反應的本質，可以合成滿足人類一定需要的新物質，也是學習高等化學的基礎等。

3.學生數理知識薄弱。結構化學內容涉及面廣，如需具備高等數學、無機化學、有機化學、物理化學及量子力學等知識，學習化學的學生數理知識普遍較差，對于結構化學中大量的數學推導過程感覺很費力，致使學生對該課程產生排斥心理。

4.缺乏微觀分析能力。量子力學是研究微觀粒子的運動規律的物理學分支學科，它主要研究原子、分子、凝聚態物質，以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論，它與相對論一起構成了現代物理學的理論基礎[5]。結構化學以量子力學為理論基礎，使人們對物質世界的認識從宏觀層次進入了微觀層次。而量子力學獨立于經典物理學，自成一套理論體系，內容抽象，脫離生活實際，邏輯性強，抽象思維程度高，學生易受宏觀思維定式束縛。

5.理論與實踐脫節。結構化學是重要的基礎科學之一，是一門以實驗為基礎的學科，在與物理學、生物學、天文學等學科的相互滲透中，得到了迅速的發展，也推動了其他學科和技術的發展。但是，在學習這門課程的同時，多數學生只在乎教程中的理論知識，從而忽略了思考與其他學科的相互關聯。另外，大多數學生學習結構化學缺乏實踐，把學習它當成了一項應付考試的任務，這與學習這門課的宗旨背道而馳。

6.學生之間缺乏交流。結構化學以數學邏輯推導為基礎，物理模型抽象難懂，學生學習方式單一、被動。學生的學習方式主要體現個體性，教師與學生之間，學生與學生之間經常處于一種緊張甚至對立的狀態，課堂上很少看見人際間的交流、觀點的交鋒和智慧的碰撞，學生的學習始終處于被動應付狀態。學生缺少自主探索、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、激發學生學習結構化學的興趣

根據結構化學課程的上述特點及學生學習過程中存在的主要問題，培養學生學習興趣是提高結構化學教學質量的前提和關鍵。愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師。”學生只有有了學習興趣，才會積極配合教師的教學，教師才能夠更新教學理念，提高課程教學效果。下面筆者結合兩年來在結構化學教學實踐中的親身體會，介紹在結構化學課程教學中如何激發學生的學習興趣。

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

2.介紹科學奇聞趣事，陶冶學生情操。結構化學教學內容理論性較強，若在課堂教學中引入科學大師的物理學史教育，有助于激發學生的學習熱情。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之父，23歲時獲得奧地利維也納大學哲學博士學位，1926年建立波動力學（39歲），1933年獲得諾貝爾物理學獎（46歲），同時告訴學生薛定諤不僅僅數學物理好，而且他的文學功底也非常好，于1944年整理出版了一本著作《生命是什么》。這樣學生在了解相關知識背景的同時，開闊了視野，提高了思維能力，受到了科學態度、科學精神的熏陶，激發了其學習熱情。

3.充分利用多媒體輔助教學，提升課堂教學效果。多媒體輔助教學作為一種現代化的教學手段，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，為課堂教學提供了豐富、直觀、真實的語言材料，啟迪學生的思維，從而優化課堂結構，提高課堂教學效果。例如原子核外電子運動狀態、電子云的概念、雜化軌道理論、等徑圓球密堆積結構、離子晶體結構等都比較抽象，想象力較差的學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、微觀的內容具體化、宏觀化，使學生能夠實現對物質微觀結構更好的理解。

4.把最新科研成果引入課堂，以科研促進教學，激發學生學習興趣。教師還可以精心創設一些引人入勝的實踐環節，增強教學內容的趣味性，使學生在學習過程中能夠感受到所學知識的實用性。教材內容往往有所落后，已不適應當今社會發展的需要，而社會生活和科學知識卻不斷地迅猛發展，及時給學生補充最新的信息，將新的科研動態、知識引入結構化學教學課堂，豐富課堂內容，將抽象生硬的知識點轉化為生動具體的科研案例進行解釋和說明，調動了學生的學習積極性，保證了教學質量，促進了我們教學理念的轉變，使課堂教學的面貌大為改觀。

5.不斷改進教學方法，吸引學生的學習興趣。教師可采用多種形式的教學方法，創造一個輕松愉快的學習氛圍，激發學生的學習興趣。教師教學語言要盡可能做到用詞準確，條理清晰，生動有趣，富有感染力，學生易于接受。另外教師可以采用討論式教學方法，這種方法主要運用習題范例和關鍵知識點的應用實例，或者是就某一個關鍵問題進行辯論，師生平等互動，活躍課堂氣氛，提高課堂教學效率。同時教師也可采用提問式課堂教學，引發學生好奇心，讓學生進行創造性的思維活動，不斷地激發他們的求知需求。再者，教師還可以精心創設一些引人入勝的教學情境，增強教學內容的趣味性，使學生在學習過程中能夠感受到其樂融融，從而達到“我要學”的最佳境地。

6.加強師生之間的情感交流，提高學生的學習熱情。課堂教學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動學生的學習積極性，有利于優化課堂教學，改善課堂教學效果，提高學生的學習熱情。

四、小結

綜上所述，本文介紹了結構化學課程的特點、學生學習過程中存在的主要問題以及如何激發學生的學習興趣，那么如何將結構化學抽象、難以理解的知識形象化，如何運用各種合理的教學方法提高自己的教學水平，培養和激發學生的學習興趣，仍然是教師特別是青年教師需要長期思考的一個問題。

參考文獻：

[1]潘道皚，趙成大，鄭載興.物質結構（第2版）[M].北京：高等教育出版社出版，2004.

[2]周公度，段連運.結構化學基礎（第4版）[M].北京：北京大學出版社，2008.

[3]彭鵬，柴春霞.高等師范院校結構化學課程的難點探析[J].周口師范學院學報，2010，27（3）：75-77.

[4]孫巧珍.關于結構化學教學改革的實踐體會[J].考試周刊，2011，（18）：27-28.

[5]曾謹言.量子力學教程（第2版）[M].北京：科學出版社，2003.

[6]宋國拓，蔡俊.淺議化學教改前景——計算機輔助教學的應用[J].西北民族學院學報.2000，21（3）：23-25.

基金項目：周口師范學院博士科研啟動經費資助項目（zksybscx201202）。

作者簡介：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構化學教學工作。endprint