結構化學教學中設置課程論文初探論文

　　【摘要】 在結構化學課程教學中設置課程論文作為激勵學生學習知識和課程評價的手段。引導學生將課堂學習的結構化學理論知識應用于課程論文研究中，達到學以致用效果。論文指導過程中，注意學生創新思維模式的培育，教學的重點應放在課程論文研究的過程上，同時注意培養學生的科學道德，全面提升學生的科學素養。

　　【關鍵詞】 結構化學 課程論文 創新思維

　　《結構化學》是理科院校化學專業的一門重要基礎理論專業課。這門課程以嚴謹的數學邏輯推導為基礎，建立比較抽象的理論概念，學生一般感到難學難懂。因此，學生易缺乏學習的積極性，影響到教學效果。根據結構化學教學的特點，我們在教學中，設置課程論文作為激勵學生學習知識和評價教學效果的手段。對此, 我們在教學實踐中, 在掌握學生基本學習情況的基礎上，根據本課程的教學內容和教學特點，設置與教學目標和教學要求相適應的，注重理論研究和解釋實際實驗現象的課程論文題目，引導學生嘗試應用結構化學/量子化學的理論計算結果來解釋化學實驗，深入了解分子結構和理論性質，揭示其內在規律性。從而在應用理論的過程中加深對理論知識的認識，提高學生的學習積極性，取得較好的教學效果。

　　1 設置課程論文的重要性

　　與其他化學專業課程不同，《結構化學》的內容主要是抽象理論，缺乏合適的配套實驗對所學理論知識進行加深、拓寬和鞏固。該門課程的對象一般是大學三年級學生，具有相當的化學專業知識。設置課程論文可以讓學生在搜尋研究對象或者范圍時，對以前專業知識進行回顧和分析，思考大學一年級以來學習的知識是否存在可以采用結構化學理論解釋的地方，引發學生對化學知識、原理和現象進行思考，在自由選擇題目范圍的情況下，激發學生的學習和研究興趣。在指導學生進行課程論文研究時，注意講述一般科學研究的方法和步驟及科學工作者所應當具備的科學道德，全面提升學生的科學素養。在指導學生進行課程論文撰寫時，著重講授一般論文的寫作格式，培養學生的邏輯思維，提高學生的書面表達能力，形成一定論文寫作規范。這對于一般理工科學生尤其重要。設置的課程論文同時為四年級畢業論文研究階段所需要的邏輯思維和論文寫作打下基礎。

　　2 理論化學計算軟件的講授

　　讓學生進行課程論文研究，首先必須先教導學生使用理論化學的計算軟件，讓計算軟件成為學生進行課程論文研究的工具，所以教師本身需要對該類軟件非常熟悉，同時具備利用該類軟件進行科學研究的能力和經驗，這對教師的.教學和科研能力有較高的要求。在眾多量子化學理論計算軟件中，HyperChem比較適合一般學生使用。可視化軟件使深奧的理論計算結果形象化、直觀化進行表達,讓學生好學易懂，同時操作簡單，適合用來作為課程論文研究的計算軟件。在實際教學中，我們只需要1學時就能教會學生有關HyperChem的基本操作和應用于簡單的理論計算。譚君［1］介紹了HyperChem軟件的一些使用操作和特點，這里不再重復敘述。

　　3 科學研究思維和步驟的指導

　　授之以魚不若授之以漁，所以我們在課堂上，教導學生一般的科學研究思維和步驟。課堂上以苯環上親電取代反應的定位規律作為計算例子，采用Hyperchem軟件計算各原子電荷并解釋定位規律的實驗現象。眾所周知，苯環上的取代基分為鄰對位定位基和間位定位基兩類。這里選擇了氨基和甲醛基分別作為鄰對位定位基和間位定位基兩類代表，通過計算其量子化學指數，討論其計算結果，從理論上解釋定位效應。

　　首先分析影響親電反應的因素。一般認為碳原子的電子云密度是主要因素，所以我們可以通過計算苯環上的碳原子電荷來解析親電反應規律。

　　在Hyperchem構造并以PM3分別計算氨基苯和苯甲醛，按display中的labels，選定charge項，在分子中顯示各碳原子的電荷分布。

　　電荷分布顯示氨基苯上鄰位和對位的C原子帶負電荷，分別為-0.191和-0.169，均大于間位C原子電荷（-0.05），所以對于氨基苯來說，親電基團會首先進攻鄰位和對位。而在苯甲醛的情況恰好相反，間位C原子電荷為最負，為-0.119。親電基團會首先進攻間位。根據上述計算結果和討論，應用原子電荷的規律變化很好地解釋了親電取代定位規則。

　　4 擬定結構化學計算題目

　　自由選擇題目范圍，可以激發學生的學習和研究興趣，教學中，我們設定以下方向（題目）：

　　① 藥物分子的結構與活性關系

　　通過對分子的結構計算，討論結構與活性關系，尋找分子活性中心和主要影響活性的因素。

　　② 化學反應原理與規律解釋

　　以理論方法計算和解釋常見化學反應的產物與規律，如丁二烯的加成反應。

　　③ 分子結構與性質

　　計算出分子的量化指數，尋找量化指數與分子性質的關系，如HOMO、LUMO與顏色的關系。

　　④ 光譜的移動

　　研究分子結構與光譜移動的關系，如分子中的鍵長的變化直接影響紅外吸收峰的移動。

　　⑤ 分子的結構/構型/構象

　　以理論方法研究分子的結構、具體構型和構象。

　　⑥ 分子間的相互作用

　　分子間的作用一般為氫鍵和范德華作用，與化合鍵作用相比，屬于弱作用，是生物大分子主要相互作用。

　　5 論文指導與創新思維模式的培育

　　創新思維的特征是求同與求異的統一、發散與收斂思維的統一、敏銳的直覺與理論思維的統一。課程論文布置下去以后，學生在對課題的思考會有許多新的問題和新的想法，我們要鼓勵學生在對新的問題進行創新思維。安排課程討論,將學生的想法在課堂上討論，尊重學生的新想法，引導學生將課堂學習的結構化學理論知識應用于課程論文研究中。

　　具有獨立思考判斷能力是學生創新思維模式的主要表現。傳統教師講、學生聽的缺乏互動的教學模式已表現出許多弊端，影響了學生獨立思考和動手的素質及其能力的形成。學生自己選題，成為培養學生獨立思考判斷能力跨出的第一步，也是重要的一步。獨立開展課程論文研究，進一步培養學生獨立思考判斷能力。因此，教學的重點應放在課程論文研究的過程上，而非結論。教會學生從抽象的數理推導中評選出適合個體所需的條件。同時,學生只有具備獨立的思考判斷能力和獲取知識的能力,才能在終身教育過程中面對日新月異的世界,不斷實現知識的更新［2］。

　　【參考文獻】

　　1 譚君. HyperChem 在結構化學教學中的應用. 重慶教育學院學報,2004,17(6):20～22.

　　2 謝愛理. 在結構化學教學中培育創新思維模式. 上饒師范學院學報, 2005，25（6）：47～85.

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