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(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和課程評(píng)價(jià)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(shí)應(yīng)用于課程論文研究中，達(dá)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(diǎn)應(yīng)放在課程論文研究的過程上，同時(shí)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�；瘜W(xué)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)理論專業(yè)課。這門課程以嚴(yán)謹(jǐn)?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(diǎn)，我們?cè)诮虒W(xué)中，設(shè)置課程論文作為激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和評(píng)價(jià)教學(xué)效果的手段。對(duì)此, 我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)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(diǎn)，設(shè)置與教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求相適應(yīng)的，注重理論研究和解釋實(shí)際實(shí)驗(yàn)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(jì)算結(jié)果來解釋化學(xué)實(shí)驗(yàn)，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(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，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(shí)驗(yàn)對(duì)所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行加深、拓寬和鞏固。該門課程的對(duì)象一般是大學(xué)三年級(jí)學(xué)生，具有相當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)專業(yè)知識(shí)。設(shè)置課程論文可以讓學(xué)生在搜尋研究對(duì)象或者范圍時(shí)，對(duì)以前專業(yè)知識(shí)進(jìn)行回顧和分析，思考大學(xué)一年級(jí)以來學(xué)習(xí)的知識(shí)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(duì)化學(xué)知識(shí)、原理和現(xiàn)象進(jìn)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(jìn)行課程論文研究時(shí)，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(jìn)行課程論文撰寫時(shí)，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(dá)能力，形成一定論文寫作規(guī)范。這對(duì)于一般理工科學(xué)生尤其重要。設(shè)置的課程論文同時(shí)為四年級(jí)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(jì)算軟件的講授
讓學(xué)生進(jìn)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(jì)算軟件，讓計(jì)算軟件成為學(xué)生進(jìn)行課程論文研究的工具，所以教師本身需要對(duì)該類軟件非常熟悉，同時(shí)具備利用該類軟件進(jìn)行科學(xué)研究的能力和經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)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(jì)算軟件中，HyperChem比較適合一般學(xué)生使用�？梢暬浖股�?yuàn)W的理論計(jì)算結(jié)果形象化、直觀化進(jìn)行表達(dá),讓學(xué)生好學(xué)易懂，同時(shí)操作簡(jiǎn)單，適合用來作為課程論文研究的計(jì)算軟件。在實(shí)際教學(xué)中，我們只需要1學(xué)時(shí)就能教會(huì)學(xué)生有關(guān)HyperChem的基本操作和應(yīng)用于簡(jiǎn)單的理論計(jì)算。譚君［1］介紹了HyperChem軟件的一些使用操作和特點(diǎn)，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?cè)谡n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(jì)算例子，采用Hyperchem軟件計(jì)算各原子電荷并解釋定位規(guī)律的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。眾所周知，苯環(huán)上的取代基分為鄰對(duì)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(duì)位定位基和間位定位基兩類代表，通過計(jì)算其量子化學(xué)指數(shù)，討論其計(jì)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(rèn)為碳原子的電子云密度是主要因素，所以我們可以通過計(jì)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(jì)算氨基苯和苯甲醛，按display中的labels，選定charge項(xiàng)，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(duì)位的C原子帶負(fù)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(duì)于氨基苯來說，親電基團(tuán)會(huì)首先進(jìn)攻鄰位和對(duì)位。而在苯甲醛的情況恰好相反，間位C原子電荷為最負(fù)，為-0.119。親電基團(tuán)會(huì)首先進(jìn)攻間位。根據(jù)上述計(jì)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(jì)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?cè)O(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(duì)分子的結(jié)構(gòu)計(jì)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。
�、� 化學(xué)反應(yīng)原理與規(guī)律解釋
以理論方法計(jì)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(jì)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。
�、� 光譜的移動(dòng)
研究分子結(jié)構(gòu)與光譜移動(dòng)的關(guān)系，如分子中的鍵長(zhǎng)的變化直接影響紅外吸收峰的移動(dòng)。
�、� 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(duì)課題的思考會(huì)有許多新的問題和新的想法，我們要鼓勵(lì)學(xué)生在對(duì)新的問題進(jìn)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(shí)應(yīng)用于課程論文研究中。
具有獨(dú)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(dòng)的教學(xué)模式已表現(xiàn)出許多弊端，影響了學(xué)生獨(dú)立思考和動(dòng)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(dú)立思考判斷能力跨出的第一步，也是重要的一步。獨(dú)立開展課程論文研究，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考判斷能力。因此，教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)放在課程論文研究的過程上，而非結(jié)論。教會(huì)學(xué)生從抽象的數(shù)理推導(dǎo)中評(píng)選出適合個(gè)體所需的條件。同時(shí),學(xué)生只有具備獨(dú)立的思考判斷能力和獲取知識(shí)的能力,才能在終身教育過程中面對(duì)日新月異的世界,不斷實(shí)現(xiàn)知識(shí)的更新［2］。
【參考文獻(xiàn)】
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(bào),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(bào), 2005，25（6）：47～85.
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