附件5-1ADDINCNKISM.UserStyle《結構化學101》課程教學大綱（理論課程·2023版）一、課程基本信息課程號1123D00009開課單位化學與材料科學學院課程名稱結構化學101StructuralChemistry（101）課程性質必修考核類型考試課程學分3課程學時51課程類別學科基礎課程（學科核心課）先修課程無機化學，有機化學，分析化學，物理化學適用專業（類）化學、材料化學、化學生物學二、課程描述及目標（一）課程簡介《結構化學》課程是本專業（類）的一門主干基礎課程，它以微觀粒子運動所遵循的量子力學規律為理論依據，研究原子、分子和晶體的微觀結構，進而研究探討物質結構和性質之間的關系，是化學的一個重要分支。隨著科學技術的不斷發展，以及化學與數學、計算機、物理學、材料學、醫藥學、生命科學、環境科學等其他學科的交叉滲透，結構化學不僅是化學專業、材料化學專業和化學生物學專業（類）的一門學科基礎課，它在化學以及其他相關學科中的重要性也日益增強。《結構化學》課程旨在通過對下述內容的理論教學：微觀物質運動的基本規律和基礎知識（量子力學原理）、分子軌道理論、分子對稱性原理、配位場理論、晶體結構理論和結構測定等一些基本原理，使學生獲得物質結構的基本理論和基礎知識、深入理解物質的結構與性能關系、明確研究分子和晶體結構的近代物理方法的基本原理；同時加深學生對前修課程（如：無機化學、有機化學等）相關內容的理解，為后續課程（高等有機、高等無機、高等物化、結構分析）以及畢業設計的學習打下基礎。本課程的學習，有助于學生理解和掌握研究微觀物質運動的基本規律和性質的科學方法；也有助于培養學生從微觀物質基本結構與性質關系的基本規律出發分析和解決問題的能力，為學生靈活應用物質結構和性能關系開展實際工作以及研究奠定良好的基礎。（二）教學目標《結構化學》是化學、材料化學和化學生物學這三個專業三年級學生必修的一門專業基礎課。通過本課程的學習，學生將掌握微觀物質運動的基本規律，獲得原子、分子及晶體結構的基本理論、基礎知識，了解物質的結構與性能關系，了解研究分子和晶體結構的近代物理方法的基本原理，具備從物質結構與物質性質（性能）相互關系的基本規律出發分析和解決問題的能力。課程目標1：掌握研究微觀粒子運動規律的基本思想和基本方法，包括量子化、波粒二象性、薛定諤方程及其線性變分法求解方式；掌握氫原子薛定諤方程的求解過程，了解多原子分子薛定諤方程的求解并掌握原子光譜；掌握分子軌道理論、價鍵理論和配位場理論；掌握點陣理論、晶體結構特征以及聯系衍射二要素和晶胞二要素的重要方程，明確各類晶體結構特征及結構與性能之間的關系；了解金屬、離子化合物等的基本型式及規律等基本概念和知識。了解原子光譜、分子光譜、單晶/多晶衍射方法的基本原理和技術。課程目標2：能夠應用量子化、波粒二象性、不確定關系等基本理論區分宏觀和微觀性質；能夠利用原子結構、性質和其運動的基本規律；能夠使用分子軌道/價鍵/配位場/晶體結構等理論認識和分析原子、分子、配合物及晶體的幾何結構、電子排布、光譜、穩定性以及其反應機制；能夠準確辨別各種譜學技術的應用范圍和限制。課程目標3：深化學生邏輯思維和數理思辨能力，加強學生獨立獲取知識和綜合應用知識的能力，培養學生從微觀水平認識、分析和解決問題的基本能力；課程目標4：培養學生基于辯證唯物主義世界觀認識客觀認識物質結構及性質的能力，增強學生對物質結構和性質認識的廣度和深度。能夠批判性地解釋物質結構的理論和技術、批判性地討論和執行物質結構研究中常用的理論和技術、能夠將課程中的內容與感興趣的相關研究領域聯系起來并正確、科學地判斷和解決實際問題。課程目標5：培養學生終生學習的能力和習慣,能適應和勝任多變的職業領域。增強學生自主學習能力和創新意識，加強學生獨立獲取知識和綜合應用知識的能力，以期能更好的從事科學生產等社會實踐活動。三、課程目標對畢業要求的支撐關系畢業要求指標點課程目標權重1-1：系統掌握化學基本理論、基礎知識和基本技能，了解化學的知識體系和發展趨勢課程目標1-30.32-1：具有扎實的化學各學科的基本理論、基本知識和基本實驗技能課程目標1-30.22-2：具有一定的科學研究和實際工作能力，具有一定的批判性思維課程目標4-50.23-1：具有正確的世界觀、人生觀、價值觀，具有高度的社會責任感和良好的協作精神課程目標4-50.13-2：具有良好的科學文化素養，掌握科學的方法論課程目標3-50.2四、教學方式與方法《結構化學》采用以多媒體為主和板書為輔的教學手段，所有課堂全部使用自編電子教案（PowerPoint）授課，并且每年都進行更新和充實。利用現代的教學手段可以在理論課時減少的情況下，保證教學信息量不減甚至增加。教學中也注意結合黑板板書講授該課程的重點和難點，以達到更好引導學生思路使其及時理解掌握。多媒體課件教學便于教授課程中需要豐富的空間想象能力的知識點和不易用語言描述的內容。課程教學環節包括授課、作業、討論、課堂實習、總結、考核等。課程主要采用多媒體電子教案授課，同時結合模型演示、在線討論等教學過程，加強教學方法的啟發性、針對性和實效性，不僅給學生提供提綱式的知識要點(非紙質教材的電子幻燈版),而且增加一些教材中沒有的學科前沿研究動態和熱點；培養學生從現有知識聯想到前沿知識的思維能力。我們還安排課堂實習、討論,將學生分成幾個學習小組，各有不同主題分組討論，進行課堂交流，使學生變“被動”為“主動”、引導學生由“學會”到“會用”。該方式不僅豐富了學生的知識,而且也培養了學生的自學能力、合作交流能力和創新意識。五、教學重點與難點（一）教學重點量子力學基本原理，微觀體系運動方程（薛定諤方程方程）的處理、解釋化學鍵本質的分子軌道理論、共價鍵理論和配位場理論等，分子結構和分子性質之間的關系，晶體結構和X射線衍射理論等。（二）教學難點微觀粒子的運動特征、測不準關系、量子力學基本理論、薛定諤方程求解、光譜項、晶體點陣理論、晶體結構特征等。六、教學內容、基本要求與學時分配序號教學內容基本要求學時教學方式對應課程目標1緒論理解什么是結構化學，掌握結構化學的研究內容和研究方法1講授課程目標1、4、52第1章量子力學基礎知識了解經典力學的內容，了解與經典物理相矛盾的實驗現象，從而理解舊量子理論的誕生的必要性，要理解并掌握微觀粒子的特性、量子力學的基本假定，掌握一維勢箱中薛定諤方程的求解過程及結果7講授課程目標1、2、3、4、53第2章原子的結構和性質了解用量子力學處理原子中的電子的一般過程，掌握原子軌道的能級公式及相關量子數的意義，利用所得結果解釋元素的周期性規律及原子光譜項8講授課程目標1、2、3、4、54第3章共價鍵和雙原子分子的結構化學掌握共價鍵的本質、分子軌道理論及雙原子分子的結構、價鍵理論、分子光譜，了解變分法、分子光譜、光電子能譜等內容8講授課程目標1、2、3、4、55第4章分子的對稱性理解分子的對稱性、點群的意義，掌握如何判斷分子所屬點群，了解點群和分子的偶極矩、旋光性的關系4講授、演示課程目標1、2、3、4、56第5章多原子分子的結構和性質理解價電子對互斥理論、雜化軌道理論和離域分子軌道理論，掌握HMO法、分子軌道對稱性和反應機理，了解分子軌道對稱性和反應機理、缺電子多中心鍵和硼烷的結構等內容6講授課程目標1、2、3、4、57第6章配位化合物的結構和性質理解配位場理論的要點，掌握配位鍵與有關配合物的結構和性質，了解原子簇化合物的結構與性質、金屬-金屬四重鍵、物質磁性和磁共振等內容4講授課程目標1、2、3、4、58第7章晶體的點陣結構和晶體的性質理解晶體結構的周期性和點陣，掌握晶體結構的對稱性，了解晶體的結構的表達和應用、晶體的X射線衍射原理6講授、展示課程目標1、2、3、4、59第8章金屬的結構和性質理解金屬的性質和金屬鍵、掌握球的密堆積和金屬單質的結構、了解合金的結構和性質、固體表面的結構和性質3講授課程目標1、4、510第9章離子化合物的結構化學理解離子鍵的本質和點陣能的定義，掌握典型離子化合物的結構，了解離子配位多面體及其連接方式和硅酸鹽的結構2講授課程目標1、4、511第10章次級鍵及超分子結構化學掌握氫鍵及氫鍵在生命物質中的作用和分子間的相互作用，了解點非氫鍵型、鍵級、次級鍵及超分子結構(分子識別和超分子自組裝)2講授課程目標1、3、4、5合計51七、實驗內容、基本要求與學時分配（如有實驗，則需再按以下格式繼續填寫）序號實驗項目名稱實驗內容與要求學時類型對應課程目標1合計注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括“演示性”、“驗證性”、“設計性”、“探究性”、“其它”等。八、學業評價和課程考核（一）考核類型：√考試考查（二）考核方式：開卷考試√閉卷考試課程論文課程報告其它：（三）成績評定：考核依據建議分值（百分比）考核/評價細則對應課程目標過程考核40%出勤表現10%要求不遲到、不曠課、上課認真聽講；無故曠課一次扣完出勤分值；全勤+10課程目標1-5作業20%要求作業完整、正確，基本概念和基礎知識掌握熟練課程目標1-5隨堂小測10%按解答題目的準確度得0-10課程目標1-5期末考核60%依據標準答案和評分細則課程目標1課程目標2課程目標3課程目標4課程目標5九、課程目標達成評價課程目標的實際達成效果計算方式如下，達成值越高，教學效果越好。課程目標達成度畢業要求指標點達成度十、教材與教學參考書（一）教材《結構化學基礎》，周公度、段連運編，北京大學出版社，2017，第五版。（二）教學參考書《結構化學》，李炳瑞編，高等教育出版社，2011，第二版；《結構化學》，江元生編，高等教育出版社，2011，第二版；《結構化學》，王榮順、潘秀梅編，高等教育出版社，2016，第二版；《基礎結構化學》，張季爽、申成編，科學出版社，2006，第二版；《高等無機結構化學》，麥松威，周公度，李偉基編，北京大學出版社，2014，第二版；《物質結構》，徐光憲、王祥云編，高等教育出版社，2010，第二版；《物質結構》，潘道皚編，高等教育出版社，2004，第二版；《量子力學導論》，L.Pauling、E.B.Wilson編，陳洪生譯，科學出版社，1964，第一版；《配位化合物的結構和性質》，游效曾編，高等教育出版社，2012，第二版；《群論在化學中的應用》，Cotton