結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中設(shè)置課程論文初探論文
【摘要】 在結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)中設(shè)置課程論文作為激勵學(xué)生學(xué)習(xí)知識和課程評價的手段。引導(dǎo)學(xué)生將課堂學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)化學(xué)理論知識應(yīng)用于課程論文研究中，達到學(xué)以致用效果。論文指導(dǎo)過程中，注意學(xué)生創(chuàng)新思維模式的培育，教學(xué)的重點應(yīng)放在課程論文研究的過程上，同時注意培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)道德，全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
【關(guān)鍵詞】 結(jié)構(gòu)化學(xué) 課程論文 創(chuàng)新思維
《結(jié)構(gòu)化學(xué)》是理科院校化學(xué)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)理論專業(yè)課。這門課程以嚴謹?shù)臄?shù)學(xué)邏輯推導(dǎo)為基礎(chǔ)，建立比較抽象的理論概念，學(xué)生一般感到難學(xué)難懂。因此，學(xué)生易缺乏學(xué)習(xí)的積極性，影響到教學(xué)效果。根據(jù)結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)的特點，我們在教學(xué)中，設(shè)置課程論文作為激勵學(xué)生學(xué)習(xí)知識和評價教學(xué)效果的手段。對此, 我們在教學(xué)實踐中, 在掌握學(xué)生基本學(xué)習(xí)情況的基礎(chǔ)上，根據(jù)本課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)特點，設(shè)置與教學(xué)目標和教學(xué)要求相適應(yīng)的，注重理論研究和解釋實際實驗現(xiàn)象的課程論文題目，引導(dǎo)學(xué)生嘗試應(yīng)用結(jié)構(gòu)化學(xué)/量子化學(xué)的理論計算結(jié)果來解釋化學(xué)實驗，深入了解分子結(jié)構(gòu)和理論性質(zhì)，揭示其內(nèi)在規(guī)律性。從而在應(yīng)用理論的過程中加深對理論知識的認識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，取得較好的教學(xué)效果。
1 設(shè)置課程論文的重要性
與其他化學(xué)專業(yè)課程不同，《結(jié)構(gòu)化學(xué)》的內(nèi)容主要是抽象理論，缺乏合適的配套實驗對所學(xué)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(xué)三年級學(xué)生，具有相當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)專業(yè)知識。設(shè)置課程論文可以讓學(xué)生在搜尋研究對象或者范圍時，對以前專業(yè)知識進行回顧和分析，思考大學(xué)一年級以來學(xué)習(xí)的知識是否存在可以采用結(jié)構(gòu)化學(xué)理論解釋的地方，引發(fā)學(xué)生對化學(xué)知識、原理和現(xiàn)象進行思考，在自由選擇題目范圍的情況下，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和研究興趣。在指導(dǎo)學(xué)生進行課程論文研究時，注意講述一般科學(xué)研究的方法和步驟及科學(xué)工作者所應(yīng)當(dāng)具備的科學(xué)道德，全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在指導(dǎo)學(xué)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(yǎng)學(xué)生的邏輯思維，提高學(xué)生的書面表達能力，形成一定論文寫作規(guī)范。這對于一般理工科學(xué)生尤其重要。設(shè)置的課程論文同時為四年級畢業(yè)論文研究階段所需要的邏輯思維和論文寫作打下基礎(chǔ)。
2 理論化學(xué)計算軟件的講授
讓學(xué)生進行課程論文研究，首先必須先教導(dǎo)學(xué)生使用理論化學(xué)的計算軟件，讓計算軟件成為學(xué)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(xué)研究的能力和經(jīng)驗，這對教師的.教學(xué)和科研能力有較高的要求。在眾多量子化學(xué)理論計算軟件中，HyperChem比較適合一般學(xué)生使用�？梢暬浖股願W的理論計算結(jié)果形象化、直觀化進行表達,讓學(xué)生好學(xué)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(xué)中，我們只需要1學(xué)時就能教會學(xué)生有關(guān)HyperChem的基本操作和應(yīng)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(fù)敘述。
3 科學(xué)研究思維和步驟的指導(dǎo)
授之以魚不若授之以漁，所以我們在課堂上，教導(dǎo)學(xué)生一般的科學(xué)研究思維和步驟。課堂上以苯環(huán)上親電取代反應(yīng)的定位規(guī)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(guī)律的實驗現(xiàn)象。眾所周知，苯環(huán)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(xué)指數(shù)，討論其計算結(jié)果，從理論上解釋定位效應(yīng)。
首先分析影響親電反應(yīng)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(huán)上的碳原子電荷來解析親電反應(yīng)規(guī)律。
在Hyperchem構(gòu)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(jù)上述計算結(jié)果和討論，應(yīng)用原子電荷的規(guī)律變化很好地解釋了親電取代定位規(guī)則。
4 擬定結(jié)構(gòu)化學(xué)計算題目
自由選擇題目范圍，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和研究興趣，教學(xué)中，我們設(shè)定以下方向（題目）：
① 藥物分子的結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系
通過對分子的結(jié)構(gòu)計算，討論結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系，尋找分子活性中心和主要影響活性的因素。
② 化學(xué)反應(yīng)原理與規(guī)律解釋
以理論方法計算和解釋常見化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物與規(guī)律，如丁二烯的加成反應(yīng)。
�、� 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
計算出分子的量化指數(shù)，尋找量化指數(shù)與分子性質(zhì)的關(guān)系，如HOMO、LUMO與顏色的關(guān)系。
④ 光譜的移動
研究分子結(jié)構(gòu)與光譜移動的關(guān)系，如分子中的鍵長的變化直接影響紅外吸收峰的移動。
�、� 分子的結(jié)構(gòu)/構(gòu)型/構(gòu)象
以理論方法研究分子的結(jié)構(gòu)、具體構(gòu)型和構(gòu)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(dǎo)與創(chuàng)新思維模式的培育
創(chuàng)新思維的特征是求同與求異的統(tǒng)一、發(fā)散與收斂思維的統(tǒng)一、敏銳的直覺與理論思維的統(tǒng)一。課程論文布置下去以后，學(xué)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(xué)生在對新的問題進行創(chuàng)新思維。安排課程討論,將學(xué)生的想法在課堂上討論，尊重學(xué)生的新想法，引導(dǎo)學(xué)生將課堂學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)化學(xué)理論知識應(yīng)用于課程論文研究中。
具有獨立思考判斷能力是學(xué)生創(chuàng)新思維模式的主要表現(xiàn)。傳統(tǒng)教師講、學(xué)生聽的缺乏互動的教學(xué)模式已表現(xiàn)出許多弊端，影響了學(xué)生獨立思考和動手的素質(zhì)及其能力的形成。學(xué)生自己選題，成為培養(yǎng)學(xué)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(yǎng)學(xué)生獨立思考判斷能力。因此，教學(xué)的重點應(yīng)放在課程論文研究的過程上，而非結(jié)論。教會學(xué)生從抽象的數(shù)理推導(dǎo)中評選出適合個體所需的條件。同時,學(xué)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(xiàn)知識的更新［2］。
【參考文獻】
1 譚君. HyperChem 在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用. 重慶教育學(xué)院學(xué)報,2004,17(6):20～22.
2 謝愛理. 在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中培育創(chuàng)新思維模式. 上饒師范學(xué)院學(xué)報, 2005，25（6）：47～85.
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