任 颖，张婷婷

(山西师范大学化学与材料科学学院，山西 临汾 041004)

结构化学是从量子力学的基本原理出发，讨论原子、分子及晶体结构以及它们和性质间的关系，同时也是其它化学学科的理论基础[1-2]。结构化学实验是结构化学课程的一门必修实验课，它可以帮助学生理解微观物质运动规律、研究物质结构的基本方法及物质结构与性能的关系，掌握实验数据处理和实验结果分析、归纳的方法，从而培养学生应用结构化学基本理论知识解决实际化学问题的能力，达到培养学生创新综合能力的学科目标[3-5]。

1 结构化学实验教学实践现状

1.1 实验内容单一

传统结构化学实验多是模型实验，通过分子结构和晶体结构的模型搭建帮助学生理解分子和晶体的空间构型，而设计性和综合性的实验却没有，使得学生的认识与理解局限于课本中的基础内容，不能把知识进行拓展和应用。

1.2 实验教学方法缺乏创新性

结构化学涉及复杂的空间结构，大量的抽象概念，要求学生学会抽象思维，能够恰当地运用类比、模拟及其它科学方法，因此学生往往感到难学难懂。结构化学实验课程的教学能够有效的提高大学生对理论知识的理解及逻辑思维和空间想象力。但在教学的过程中，教师通常会对实验原理进行详细讲解和操作，然后学生操作，最后总结整理撰写实验报告。这种被动的授课方式成为结构化学实验课的主要教学模式。

1.3 实验教学方式单一

在结构化学实验中，一方面，相当一部分都是固定的模型实验，教师讲解后学生只是观察模型完成实验报告；另一方面，在常规实验中，学生通常也是根据老师讲解的实验步骤完成操作，没有积极的进行思考。当对知识进行总结和拓展时，不知如何开展，甚至得出失败的实验结果时也不知道如何解决问题。这种教学方式很难调动学生学习的积极性和兴趣，忽略学生学习的主动性，抑制学生运用所学知识解决实际问题的能力。

1.4 实验考核方式陈旧

以往的实验成绩主要是依据实验报告来评定。从学生反馈回来的实验预习和实验报告的撰写往往令人失望，尤其是模型实验，导致学生实验报告“千篇一律”。在实验过程中间由于学生人数较多，教师不可能对每一位学生在实验中的表现都有较客观的记录。所以，这种考核方式不仅难以评价每个学生的综合能力，而且还会影响学生对结构化学的兴趣。

此外，结构化学模型和实验仪器设备等普遍陈旧，缺乏现代化教学手段等等，都使结构化学实验教学的改革迫在眉睫。多年来，国内外的高校实验教学工作者对大学化学基础实验存在的问题进行了深入的思考和探究。综上所述，如何有效的对结构化学实验课程模式进行教学改革，将结构化学实验教学提高到一个新水平，能够真正实现以知识应用为导向，达到培养学生创新精神和综合能力的学科目标。

2 结构化学实验课程改革举措

本文按照山西师范大学人才培养模式改革的基本要求，结合我校结构化学实验教学的实际情况，开展以知识应用为导向的《结构化学实验》课程模式改革。具体将从以下几个方面进行课程改革：

1)实验课程内容改革

在教学中，以知识应用为导向对教学内容和课程体系做出更新和调整。通过结构化学实验课程内容的改革，使学生能从物质结构与性质(性能)相互关系的基本规律出发，增强并加深对化学现象与化学规律的认识，从而在更高层次上分析和解决问题。

①开设相关理论验证实验。该类实验的开设，可以帮助学生加深对结构化学理论知识的理解，能够把理论知识和生产实践及现代科技方法的应用相结合。因此，在原有传统模型实验的基础上，应增设验证有利于学生理解课程内容的实验。例如X-射线粉末衍射法测定金属晶体结构、磁化率-古埃磁天平法测定络合物的结构和分子偶极矩的测定等。

②开设计算、模拟实验。现在计算化学已成为化学家的有力工具。在本课程中，我们利用Gaussian和GaussView等计算化学软件和可视软件，帮助学生加强基本概念和基本理论的理解。同时，在本课程组讲授结构化学实验老师的科研方向多是理论化学计算，因此可以发挥科研优势，开展计算、模拟实验。例如，共轭分子的HMO法处理、H3CO → H2COH反应势能面的模拟等。

③开展综合性、设计性实验。基础实验侧重于学生对结构化学基础知识的掌握和深化，设计实验侧重于提高学生的创新精神和能力，综合实验侧重于培养学生理论联系实际，解决各种问题的能力。结构化学是连接其它基础化学和高等化学的纽带，开展综合性、设计性实验，可以帮助提高学生联结其它学科的能力，使整个大学化学学科的知识融会贯通，进而有利于提升学生的创新和综合能力。

④增设研究型创新实验。科研与教学应是相辅相成的，借助磁性分子与磁信息材料教育部重点实验室的科研平台，发挥其科研背景优势，把科研成果与实际教学相结合，使学生能够了解当前化学科技的前沿发展，拓宽学生视野、活跃学习氛围。积极鼓励大学生加入到老师指导研究生的科研实验中来，充分体现科研与教学相结合的特点。同时，可以有效推动创新性人才实践教学改革，提高创新人才培养质量。

2)实验教学方法改革

当下，结构化学实验必须采取新的教学方法，以知识应用为导向，构建多方位的教学平台，否则无法满足教学需要。

①建设立体化网络教学平台。目前，高等学校教学改革的大趋势是利用互联网科技进行教学改革，尤其是互联网技术正快速与教育教学的相结合，对高校教学改革的实施发挥着重要的作用[6]。因此需要建设和不断完善结构化学实验网络教学平台，探索线上线下混合教学，实现教育资源共享，方便学生和一些用户通过网络使用相关资源进行学习。

②全面采用现代教育技术手段，把微课、慕课等引入结构化学实验课教学。面对“互联网+”的时代，结构化学实验教学和任何教育教学工作一样，需要调整思维方式，贴近实际，创新引领。把“微课”、“慕课”新型教学模式引入结构化学实验，使学生能随时随地进行学习，同时在实验中遇到的问题可以反复播放、学习复习[7]。便于学生在实验过程中认真思考和总结规律，并形成自己的观点应用实践。通过网络和老师探讨的问题可以共享给其他学生，便于其他学生随时查看学习。同时，这种新型教学模式，让教学过程直观、新颖，符合当代学生的学习习惯和思维模式

③依托科研平台，开发教学软件。依托磁性分子与磁信息材料教育部重点实验室，结合本教研组教师的科研方向，利用本教学团队结构化学教研组编写出Simple Viewer软件、Atomic Orbital软件和Crystal View软件，并把它们共享到网络教学平台。Simple Viewer可以显示分子三维结构，特别是可以显示分子中的对称元素、识别分子的对称性，使本课程中有关分子对称性的教学既方便又直观；Atomic Orbital和Crystal View可以把原子轨道和晶体模型以三维图像的方式表现。这样使学生模型实验的时间、空间得到扩展，加强模型实习的效果。

3)实验教学方式改革

要以学生为主体，以知识应用为导向要让学生全程进入到整个实验过程中。学生在做实验之前，基于已经学过的相关理论知识，首先可以在结构化学实验网络教学平台开展实验预习和模拟，针对实验中可能出现的问题查找文献资料，设计实验，与教师讨论其可行性，接着由学生实施合理的实验方案，最后完成整个实验。这样学生由“听众”变成“主角”，以知识应用为导向，寻求利用理论知识全面思考、分析、解决化学中各种问题的能力。

4)实验考核方法改革

为了能够精准地体现学生灵活运用知识并解决问题的能力，改变实验成绩评定结构，将实验成绩改为由实验预习、实验过程、实验报告或小论文几方面构成。在实验预习环节，对学生的预习情况和效果进行考核，结合预习报告，评定预习成绩；在实验实施环节，根据学生在实验具体的实施过程中进行评定；在实验报告环节，结合检查学生实验数据的准确性和结果处理的正确性等给出数据处理分数，根据实验思考回答或小结反思等综合给出实验报告分数。

3 结语

通过以知识应用为导向对实验课程内容、实验教学方法、实验教学方式和实验考核方法四个方面着手，对结构化学实验课程模式进行改革和实践;通过优化课程内容、构建多方位教学平台、提升学生主体地位和实行实验考核多元化，提高结构化学实验课程的教学效果，激发学生学习的积极性和主动性，全面培养学生理论联系实际的能力、分析问题和解决实际问题的能力，进而提高学生的创新能力和综合能力。