摘"要：結構化學是一門研究物質結構與性質關系及化學反應規律的基礎理論課程，該課程最大的特點是內容理論性強，同時對邏輯思維能力和空間想象力有一定的要求。這就導致大多數學生存在畏難和抵觸心理，并且傳統的教學方式容易使學生覺得課程枯燥乏味。而基于OBE理念，對分課堂教學模式可以極大地促進學生課外學習的主動性，有效彌補高校課堂教學中師生互動少的缺陷，使教與學真正成為雙向互動的過程，同時注重學生情感態度、價值觀與思維能力的培養。關鍵詞：結構化學；OBE理念；對分課堂；教學改革0"引言結構化學是一門研究物質結構與性質關系及化學反應規律的基礎理論課程，是化學師范專業的專業基礎課程，主要應用量子化學基本原理，在微觀水平研究物質的電子結構與其宏觀性質的關系。學生學習后，可以從物質結構的基本原理出發，掌握原子、分子的結構，以及結構與它們性質之間的聯系，提高分析和解決問題的能力。該課程開設在大學三年級，學生已修習基礎化學課程及其相關實驗。同時，該課程須用到多重積分、二階微分方程的求解等高等數學知識，以及較多的物理模型，良好的數理基礎是學習本課程的必備條件。由于內容理論性強、邏輯性強，大多數學生存在畏難和抵觸心理，結構化學成為一門“學生難學，教師難教”的課程。如何將深奧的理論直觀地介紹給學生，讓學生理解原子結構和分子結構理論？如何充分調動學生的積極性，讓學生主動參與教學過程，發揮主觀能動性，從而實現課程教學目標？在明確教學目標的前提下，教師可以更新教學內容設計，以學生為中心，組織對分式課堂教學；靈活運用各種教學手段，讓課堂“活”起來；構建基于成果導向教育（OBE，Outcome-basededucation）理念的對分課堂教學模式，促進學生認知由低階向高階發展。1"基于OBE理念的對分課堂教學模式1981年，Spady等提出OBE理念，多年來的教育實踐檢驗證明，該理念在培養工程技術人才方面具有明顯優勢。因此，該理念逐漸被高校和企業所接受，在許多國家的教育改革中發揮著重要作用。要保證OBE理念有效融入教學過程，需要選擇合理的教學模式應用到實際的課堂教學中[1]。2013年10月，復旦大學心理學系張學新教授提出對分課堂教學模式：對分是指將課堂時間分為兩部分，一部分是教師講授（Presentation）時間，另一部分是學生討論（Discussion）時間；在這兩部分之間引入心理內化環節（Assimilation），因此，對分課堂教學模式也稱為PAD教學模式[2-6]。它由五個環節組成：教師集中授課進行精講、學生吸收講授的內容后獨立自主學習并完成作業、學生有準備地參與小組討論和全班交流。典型的對分課堂如圖1所示，具體的時間可根據當時教學情況靈活分配。在對分課堂中可以讓學生的中心地位得到充分體現，這也符合OBE中以學生為中心的理念。因此，基于OBE理念的對分課堂可以最大限度地構建相關課程的高效課堂。結構化學課程最主要的特點是內容理論性強，同時需要邏輯思維能力和空間想象力，這使得大多數學生一直有畏難和抵觸心理，并且傳統的教學模式使學生感到枯燥乏味。而對分課堂教學模式可以提高學生學習的主動性，在不增加教師教學工作量的同時增強師生的互動。基于OBE理念的對分課堂教學模式，根據畢業要求反向設計課程目標，教師在結構化學教學實踐中根據不同的培養目標會設置不同的教學情境，對每一章節制定全新的學習計劃和相應的考核方案[7-8]。如在講授對稱性這一章節時，以自然界中存在對稱性元素的物體為例，讓學生去尋找對稱元素，激發學生的學習興趣，使學生對對稱性產生全新且深刻的認識。同時，帶領學生采用量化程序構建分子結構，并在3D空間內找尋對稱元素，提高學生的研究能力與思維能力。此外，還會對所有對稱元素做總結歸納，進行點群識別。基于OBE理念的對分課堂教學模式教學設計思路如圖2所示。2"教學模式改進根據學生的情況和基礎化學的知識結構與難易度，對具備條件的內容采用對分課堂進行教學，以“學生為中心，把學習權利還給學生”為理念設計課堂[9-10]。選取學生較容易掌握的知識點或現實的案例讓其自學，主要是以案例練習的形式，讓學生有目的性、有針對性地去自學。設計的練習，既要包含自學的重難點，也要包含在有限的課堂時間內需要基本掌握的內容。通過相互討論、教師提問的方式，有效激發學生討論的熱情。此外，課后還需要布置部分思考題，促使學生及時消化、吸收課上內容。教師則通過批改課后作業，及時了解學生對本節課內容的掌握程度。實施過程主要基于OBE理念，從積極構建邏輯主線、采取多種教學方法和積極嘗試對分課堂三個方面進行闡述。2.1"積極構建邏輯主線選擇一條邏輯主線去講授課程內容，即在學生掌握第一章量子力學基礎知識的基礎上，再去拓展到原子結構和分子結構，如圖3所示。原子結構與性質章節，從單電子原子與類氫離子結構開始，逐漸拓展到多電子原子結構與原子光譜，進而過渡到分子結構與性質的學習。分子結構與性質這章主要介紹雙原子分子的分子軌道理論和π共軛體系的休克爾分子軌道理論。此外，針對一些特殊的體系，可以采用實驗手段去讓學生認識結構化學與化學實驗的緊密聯系。如在講授分子對稱性一節時，結合“理論預測雙氧水二面角”實驗進行講解，以掌握Gaussian和GaussView的使用為實驗目的，內容包括從分子結構的構建以及輸入文件的編輯和修改，到量子化學計算常用的計算泛函與基組。最后，學生將計算任務提交到服務器上，計算并測量雙氧水中氫氧和氧氧之間的鍵長、氫氧氧（H-O-O）的鍵角以及四個原子的二面角，其中穿插學習原子結構性質與分子對稱性的相關知識，在手動操作過程中加深對理論知識的理解。2.2"采取多種教學方法課堂教學中采取多種教學方法，如故事教學法（結構化學的發展史）、案例教學法（光電效應）、前沿講座教學（應用量子化學）、軟件操作教學以及模型教學（分子對稱性）、探究式與討論式教學、互動交流式教學等。根據不同的教學目的，教師選取對應的教學方法進行學習和交流等活動，課程內容、內涵、思想、技能和創新力等方面要有高度。除教學理論知識外，要注重培養學生會調查、會閱讀、會思考、會分析的基本能力，以及學生的家國情懷、世界眼光——面對未知變局時，會解決新問題；面對未知世界時，有自信與韌性。從“有溫度、有深度、有廣度”的目標出發，實現“教學—育人—面向未來”的蛻變。如在上課的同時，筆者將自己的研究方向與學生分享，介紹高斯程序的基本內容與量子化學相關應用，以及碩士學習以來在反應機理以及有機共軛分子非線性光學性質方面的理論研究成果，包括非線性光學在離子檢測方面的應用、分子構型與非線性光學和熱活化延遲熒光的性質關系，以及分子堆積對非線性光學的影響等方面的工作，并與學生分享學習、科研和工作中的心得體會與寶貴經驗，鼓勵學生多思考、多討論，將會有意想不到的收獲。2.3"積極嘗試對分課堂以“學生為中心，把學習權利還給學生”為理念設計課堂，核心就是將整個課堂時間一分為二，教師與學生各一半。整個過程中，教師的責任在精講留白，學生則需要在一段時間內自主完成學習內容并消化吸收。利用網絡平臺提前向學生發布學習內容，鼓勵學生課后根據自己的學習進度把控學習，完成自主學習后返回課堂進行討論。如圖4所示，在分子對稱性這一節教學過程中將班級學生分成若干小組，每組選出一位學生匯報本組的亮點與幫點，有針對性地對其他組的疑點進行解答，這明顯會增強學生的課堂參與度；鼓勵學生將Gaussian09軟件應用到分子對稱性的學習中，借助GaussView5.0軟件的視頻功能、Multiwfn軟件的文件類型轉換功能和VMD軟件將分子對稱元素展現出來。這些軟件的使用可以讓學生對分子點群有較為清晰的認識。3"對分課堂教學模式實施過程中的重點與""難點3.1"對分課堂教學模式的重點在講授環節，需要做到精講留白在講授過程中，教師按照教學大綱對重點和難點進行講解，但并不是所有內容都要強調，而是有所取舍地開展講授。例如，教師在講授分子結構與性質一章時，構建H2+的薛定諤方程，寫出該體系的哈密頓算符，通過變分法求解該方程，總結共價鍵的本質：電子離域化所產生的電子橋效應，使得位于核間區域的電子同時吸引兩核，在一定程度上屏蔽了兩核間的排斥力，從而將兩核約束在一起；同時，分子成鍵過程中所產生的電子云收縮效應使得體系的平均動能有所升高，但平均勢能顯著降低，從而使得體系的總能量降低，形成穩定的分子。而研究H2的體系時，學生可參照H2+去有效構建H2的薛定諤方程，求解并總結雙原子分子的結構與性質。也就是說，課前，學生只需要對將要學習的內容有所了解就可以，不需要完全理解明白，這樣可以給預習留有空間。3.2"對分課堂教學模式的難點在于科學合理地制定章節的教學目標3.2.1"結構化學本身的復雜性這門學科涵蓋了眾多抽象的概念、高深的理論和復雜的數學模型，如何在對分課堂中準確把握教學的深度和廣度，確保教學目標既不過于簡單導致學生無法深入理解，又不過于艱深使學生望而卻步，是一個巨大的挑戰。3.2.2"學生個體差異的考量不同學生在數學基礎、物理知識儲備以及邏輯思維能力上存在較大差異，在制定教學目標時需要平衡不同層次學生的需求，既要滿足基礎較好學生的求知欲，又要照顧基礎薄弱學生的接受能力，使得教學目標具有廣泛的適應性。3.2.3"對分課堂時間分配的難題對分課堂要求將課堂時間分為教師講授、學生討論和內化吸收等環節，在制定教學目標時需要精確規劃每個環節所需達成的目標，以保證在有限的時間內完成重要知識點的傳授，并給予學生充分的討論和思考空間，避免出現時間分配不合理而導致教學目標無法完全實現的情況。3.2.4"實踐與理論結合的難度結構化學不僅有理論知識，還需要通過實驗和實例來加深理解。但在制定教學目標時，如何在對分課堂中有效地將理論教學與實踐環節相結合，讓學生在課堂上就能較好地掌握理論知識并應用于解決實際問題，是一個需要攻克的難點。3.2.5"評價與反饋機制的建立要明確通過怎樣的評價方式才能準確衡量學生是否達成既定的教學目標，以及如何及時獲取有效的反饋來調整和改進教學目標，這也是棘手的問題。4"基于OBE理念的對分課堂教學模式特色4.1"學術思想除了讓學生學習基本的結構化學知識之外，對分課堂還培養學生的情感態度和價值觀。在對分課堂上，學生擁有自由發揮與探索的空間，可以通過小組之間的合作，培養對知識價值的判斷能力和認知能力，變得更加善于學習。4.2"教學與學習方法對分課堂中，教師作為課堂的主導者和組織者，創設情境，對授課內容從簡到繁、從易到難循序漸進地進行講解；學生作為學習主要行為的發動者，通過觀察教師并模仿學習教師的思維與行為方式進行知識學習。整個過程，教師中心和學生中心處于一種平衡狀態，與OBE理念相符合。4.3"強化學生的中心地位，創新教學模式對分課堂中，學生自主運用所學知識解決問題，獲得成就感，在此基礎上創新地解決問題，以成功促成功，形成學習的良性循環。5"結束語綜上所述，基于OBE理念的對分課堂教學模式可以顯著提