《灌南县现代化水利的探索与实践》

灌南县现代化水利的探索与实践

成果总结

结构化学教学现代化的探索与实践

李炳瑞

（兰州大学化学化工学院兰州730000）

结构化学是现代化学的一个支柱，主要内容是原子、分子和晶体结构及其与物质性能的关系。著名化学家唐有祺院士说过：在自然科学中，探明物质的结构始终代表着基本理论研究的一个头等重要的方向。现代文明三大支柱——能源、信息、材料都与结构化学密切相关，近代化学日益注重对物质微观本质的探讨。诺贝尔化学奖获得者r.hoffmann还说过：“化学理论的最重要作用是提供一种思维体制，以总结更新知识”。结构化学作为高校化学专业的主干基础课，不仅让学生掌握具体知识，而且训练学生从微观层次看问题，深刻理解“结构决定物性”的基本原理，对于素质教育也很重要。另一方面，结构化学又比较难学。一是理解分子、晶体内原子的空间排布结构和电子结构需要高度的空间想象力和抽象思维；二是作为结构化学理论基础的量子力学，具有复杂的数学结构和深刻的哲学意义。因此，结构化学教学现代化是一个值得探讨的问题。多年来，一些院校的教师对结构化学的教学改革作了许多研究，提出不少真知灼见。

我们在教学改革方面也做过一些探索，先后在《化学通报》等刊物发表“原子轨道概念及其图形表示”、“对于原子轨道和电子云图形常见误解的辩析”、“如何理解分子势能曲线及有关概念”、“晶格能与madelung常数”等多篇教学论文。不过，涉及的主要还是教学内容中一些具体问题。1992年，第12届国际化学教育会议以“化学在演变中”为主题，反映了国际化学教育发展、改革和研究趋势，使我们进一步意识到需要从教学思想方法、内容、手段多方面探讨教学改革。1997年开始探索结构化学教学现代化的问题，1998年得到教育部和校、院资助，主持国家理科基地创建名牌课程项目，编写制作《结构化学》多媒体教材并用于教学，2002年入选“十五”国家级规划教材，2003年入选全国名牌课程、兰州大学和甘肃省精品课程，2004年6月，教材由高等教育出版社和高等教育电子音像出版社出版。最近被评为2004年度国家级精品课程（公示期）。下面谈谈几年来的探索与实践。

一、对教学思想方法的探索和改革。

1.现代化教学应当体现开放性。开放性教学是个大概念，从广义讲，让学生到自然界、社会上去学习都属于开放性教学；从狭义讲，就是课程教学的开放性。与科研相比，基础1

课教学内容相对成熟，如何体现开放性需要探索。一个典型的问题是：基础课教学也涉及一些科学上尚无定论的问题，如何处理这些问题。从应试教育看，忽视或回避这些问题最简单，而从素质教育的角度看，那样做不利于培养学生的探索精神。所以，现代化教学需要体现开放性。例如，我们在讲授分子对称性后，引出生命起源中的对称性破缺问题，让学生思考：自然界最初出现不对称合成的可能起因是什么。企望有些学生思考生命科学中这个长期未解之谜，这对训练思考力很有好处。或许他们中某一位将来能解开它。又如，纳米材料既有新奇功能和诱人的应用前景，又对生物体具有已知和未知的潜在性影响。文献很少提及后一点，。我们讲了这两点，让学生关注事物的两面性。这类问题适当引入，能给学生留下思考余地，启发他们涉猎相关领域，利于提高辨别能力，了解什么是科学正在探索的问题，什么是伪科学。开放性教学也体现在学生的课外学习、创新实验等活动中。向学生介绍参考书，不仅有教科书和习题书，也有世界科学名著、科普名著、科学史等书籍。多媒体教材还建立一些超级链接，鼓励学生主动获取知识，对感兴趣的问题地写一些小论文，如“分子元件前景展望”、“球碳家族的发现与思考”、“结构化学与纳米技术”等。有价值的信息是无形的财富，著名结构化学家l.pauling一生很多成就与他重视信息有关，而他最终未能发现dna双螺旋结构也与信息中断有关，21世纪的结构化学内容迅速增加，教材永远只能涵盖一小部分，学生必须从开放的天地获取信息，适应化学演变。

2.注重启发引导。教材中还辟有“浮想联翩”栏目，引导学生由此及彼、举一反三地思考问题。例如，讲第二周期双原子分子时，让学生思考为什么许多同族元素倾向于形成多原子分子；讲完所谓的“成键三原则”，联系20世纪80年代才合成的二硅烯、二磷烯，思考这些单体不稳定的原因和如何稳定；讲no分子结构时介绍1998年诺贝尔生理/医学奖和no的生理功能；……。不妨说，这是为学生提供一些学习“捕鱼”的“池塘”，是“下海捕鱼”前的准备。

3.注重正误对比。对一些重要概念，不仅讲如何正确理解，还要辨析常见误解，分析其原因。例如，原子轨道角度分布图与界面图的区别；径向密度函数图与径向分布函数图的不同；讲分子的旋光方向与人为规定的构型命名概念的不同；讲cscl型晶体的点阵属于立方简单，还要说明为什么常有人将它误解为立方体心；……。只告诉学生什么是正确的理解，并不能避免常见误解，从正误两方面加以辨析，则能学得更清楚。

4.注重分析与综合。例如，对原子轨道和电子云的各种图形表示，采用列表方式加以分析与综合，以便学生了解这些相关概念的关系。

四、完成兰州大学结构化学辅导网站建站工作和主要内容的编辑制作，2005年将首先服务于榆中校区教学，为学生解难答疑。《结构化学》精品课程完成后，辅导网站将成为其组成部分，进一步在全国范围内发挥作用。

五、发挥名牌课程、精品课程的辐射作用，带动相关课程的改革和教学现代化。几年来，我们对计算化学导论、计算量子化学、结构与物性等相关课程也进行了改革，编写制作（或配制）2500多张幻灯片，实现了多媒体教学。

对于结构化学教学现代化的探讨和实践，我们仍处于起步阶段，以上只是一孔之见，正确与否还需要在实践中检验，我们愿与兄弟院校共同努力。