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创造的教育”示范课堂展示 | 探索“谜”人的化学微观世界

发布时间:2022-11-30   访问人数:

编者按:为深入贯彻落实新时代全国高等学校本科教育工作会议精神,践行“尊重的教育,创造的教育”理念,切实推进课堂教学模式改革,近年来,学校大力开展“创造的教育”示范课堂建设工作,努力打造具有东师特色的“金课”。近日,“东师新闻”栏目将陆续对学校示范课堂进行展示,以助力学校“双一流”建设。


探索“谜”人的化学微观世界

课程名称:结构化学

授课教师:化学学院  陈彬教授

随着21世纪科学技术的发展,化学学科逐渐从宏观深入至微观,从描述上升至推理。为了帮助学生确立化学微观视角、培养化学核心素养,在2017年新一轮高校教改的契机下,在陈彬老师带领的专业课程团队的开发和推进下,“结构化学”课程群应运而生。

与传统的以“知识传递”为目标的“结构化学”课堂不同,“结构化学”课程群着重训练和强化学生的学科素养和能力。通过学科之间的交叉、综合,整合知识并形成综合的思维方式来解决实际问题。在讲解实波函数的相关知识时,陈彬老师巧妙地运用物理学惯用的复波函数与之进行联系、对比,让同学们认识到化学所使用的实波函数是状态的叠加,是为便于讨论分子问题所采用的一种思想方法,从而使学生感受到化学学科自身的特点,在整合多学科知识的基础上,用化学学科特质化的思维方式和方法来思考问题。

“结构化学”课程作为“结构化学”课程群的核心,上承“化学微观世界导论”课程,下启“化学学科理解”课程,在我校化学专业课程体系中具有举足轻重的地位。该课程围绕提升学生的化学微观认识能力这一核心目标,引导学生辩证认识和有效解决化学微观的真实问题,探索“谜”人的化学微观世界。在讲课时,陈彬老师常常把“化学人”这三个字挂在嘴边。在他心中,化学专业的学生们应该具备“化学人”的学科素养,而在结构化学的课堂上所培养的,正是基于化学微观视角审视和处理具体问题的能力。“结构化学所关注的是微观世界的化学原理。学好结构化学,能够帮助同学们更好地理解无机化学和有机化学等课程,这也是我们将结构化学课程开设在大二上学期的原因。”陈彬老师说。

在教学内容上,“结构化学”课程注重量子力学基本原理与具象知识的结合,引导学生多情境建构微观化学世界的认识图景。陈彬老师认为:“量子力学之‘难’,在于它彻底扭转和颠覆了学生基于经典牛顿力学所建立起来的物质观。其基本原理包含极其深刻的哲学思想,学生从字面上虽能理解它,但往往不得其要义。”为了帮助同学们理解,陈彬老师带领的教学团队在讲授和组织讨论的过程中坚持从辩证唯物主义的思想立场出发,引导学生注重捕捉和剖析蕴藏在学科知识背后的学科思想和科学思维。在进行“化学键理论内涵的发展”的教学时,陈彬老师将科学史和科学哲学的内容纳入课堂,以学科本原性问题为引领,分别基于电性、电子和量子力学等不同认识水平阐释原子间“键合”的微观机制。通过电池的发明、电子的发现、量子力学的产生等物理学的重大成就,引导学生认识并掌握其中的化学知识,理解化学亲和力的学科思想。而在课程设计与实践方面,采用“知识转化为问题、问题转化为方法、方法转化为能力”的策略,将我校“尊重的教育”理念落到实处。在“化学键理论内涵的发展”教学过程中,陈彬老师就以学习任务为导向,设立了“学术争鸣”、“各抒己见”、“总结评价”、“学术前瞻”等教学活动,发展学生辩证分析问题的能力,并借此对学生的学科知识和学科思想的掌握程度进行测评。“通过陈老师深入浅出的讲解,量子现象变得不再那么‘高深莫测’了。我们在课堂上思考问题、解决问题,逐渐学会了从量子力学的视野探究化学。”化学专业2019级本科生孙榕由衷地说道,“我觉得这门课不仅让我对化学原理有了更深一步的理解,更让我充分感受到了化学微观世界的魅力。”

“结构化学”课堂致力于为培养理论与实践能力强,学科知识和学科思想兼备的卓越中学化学教师和创新型专业科技人才奠定坚实的化学理论基础。在谈及化学教学工作时,陈彬老师对于现阶段基础化学教育中的一些现象进行了深刻地反思:“我见到一些中学一线化学教师在讲授‘物质结构与性质’时,甚至自己都对结构化学原理一知半解,这是很可怕的一件事。”对于师范学校化学专业的学生来说,了解和掌握化学微观知识不仅是学好化学这门学科的必要条件,更是为未来肩负起基础化学教育任务打下基础,而这些离不开“结构化学”课堂的教与学。“同学们以后在从事基础化学教育时,一定要保证知识的准确性。同时,我们对待学习基础化学的学生和学习化学竞赛的学生的教学方式是不同的。作为老师,我们要充分考虑学生的接受能力,把握教学内容的深度与广度。”这是陈彬老师的嘱咐,更是结构化学课堂对每一位同学的要求与期望。

学科思想的有效渗透、学科视角的逐步建构、课堂形式的多元融合、教学内容的合理安排、课程目标的始终引导……正如专家组组长高夯教授所说:“‘结构化学’课堂充分体现了在‘创造的教育’理念引领下,陈彬老师带领的教学团队对化学学科的深刻理解,对化学课堂的创新与实践,以及对化学专业人才培养的不懈追求。”相信这种创造性的课程体系、这种创新理念指导下的课堂教学,将会给老师和同学们带来更多启发。