化學研究生論文范文第1篇
摘 要：現代社會已經進入新材料時代，材料化學專業建設如何跟上時代發展步伐，培養滿足新材料時代的專業人才，值得思考。材料化學專業的應用性和實踐性都很強，實驗課程體系設置對于人才培養尤為重要。文章論述了天津科技大學材料化學專業實驗課程體系的設置思路，重點介紹了材料化學專業的實驗課程體系架構、實驗教學模式及內容等方面的實踐和經驗，分析了專業實驗課程體系的設置對新材料時代的材料化學專業技術人才培養的重要性。
關鍵詞：新材料時代;材料化學;實驗課程體系;人才培養
新材料是指那些新近發展或正在發展的具有比傳統材料性能更為優異的一類材料。其技術特點是探索材料的微觀結構、制備與宏觀性能的關系，通過材料設計、材料加工、性能評價等研究過程，獲得能滿足各種需要的新型材料。新材料技術已經成為世界各國必爭的戰略性新興產業，成為當前最重要的、發展最快的科學技術領域之一。我國材料化學專業是1998年教育部對本科專業目錄進行調整產生的專業，經過20年的專業建設，目前我國約有170所大學招生，專業培養目標日益明確、專業基礎理論得到拓寬和加強、課程結構不斷優化，在學科建設上取得了很大進展[1]。但在新材料時代背景下，如何跟上國家“十三五”材料領域建設步伐，培養滿足新材料時代的材料化學專業人才，并在我國材料人才隊伍中彰顯各個大學的專業特色，就值得各高校的材料化學專業教師進行思考。
材料化學專業涵蓋的學科范圍較寬，各高校的專業方向、培養方案和課程體系差別較大，但基本都包括化學和材料科學的基礎理論、基本知識和實驗技能等三方面能力的培養[2]。作為培養學生創新思維和綜合能力、促進知識向能力轉化重要途徑的實驗技能培養環節，總是能夠體現各高校的專業辦學特色，因此材料化學專業實驗課程體系設置及改革便仁者見仁、智者見智，成為專業人才培養的焦點[3-4]。
天津科技大學材料化學專業于2003年開始招生，每年招生兩個班，授予理學學士學位，學制四年，實行彈性學習年限。本文以搭建材料化學專業實驗課程體系架構、建立多層次實驗體系為出發點，針對新材料和新物質結構不斷涌現的新材料時代特征，將材料發展思維和時代特征引入課堂，激發學生的科研潛能，注重科研與實踐能力并重，培養具有一定的科學素養和材料時代感的理科應用型人才，同時更好地體現材料化學學科交叉的特性。
一、緊跟新材料發展時代脈搏，科學搭建材料化學專業的實驗課程體系架構
作為綜合型學科，材料化學專業應用性和實踐性都很強，化學基礎實驗、綜合性和創新性實驗教學環節十分重要[5]。材料化學專業實驗課程教學體系應以利于培養學生創新能力和應用能力為主旨，一方面加強對專業知識的理解;一方面加強專業實踐技能訓練，培養學生的創新思維和創新能力。
天津科技大學的材料化學是理科專業，以實驗為主且與實踐緊密相關的特點更為明顯，實驗教學貫穿教學活動意義重大?；诖?，2017年修訂培養方案時，我們突出專業技能訓練環節（該環節注重將材料領域一些最新的研究成果引入實驗課程內容），設置“科技論文寫作I（第4學期）—科學實驗（第5學期）—科技論文寫作II（第6學期）—實驗技能訓練I（第6學期）—綜合化學實驗（第6學期）—實驗技能訓練II（第7學期）”的漸進式材料科研能力培養模式，讓材料科學知識與實踐能力貫穿于大二、大三和大四年級。專業培養方案中四大基礎化學實驗224學時，7學分（天津科技大學規定實驗課程32學時/學分，理論課程16學時/學分）;材料化學實驗學時80學時，2.5學分;科研能力培養訓練環節12學分;畢業論文（16周8學分）等其他專業集中實踐環節11學分。專業實踐教學環節合計32.5學分，占學科基礎課和專業教育課程85.5學分的38%。專業集中實踐環節共計40學分，加上個性化課程14學分，占總學分170學分的31.8%。經過十幾年的專業建設摸索及經驗總結，已經建立起基礎實驗、專業實驗、專業技能訓練三個層次的實驗架構體系，兼顧全面的基礎化學實驗知識體系和多方位專業綜合實驗技能培養。每年專業都有接近1/2的學生考研，迄今為止已有多位學生在清華大學、復旦大學、南開大學、天津大學和中國科學院化學研究所等單位進一步求學深造。
天津科技大學材料化學專業申報的教育部自主設置“新材料與技術”二級碩士點2013年獲批招生，目前下設磁學與磁性材料、新型生物材料和新能源材料三個研究方向，這對于天津科技大學材料化學學科延續性都有重要的意義，研究生教育必會反哺本科教學。
二、凝練專業方向特色，建立符合新材料時代特征的多層次實驗內容
作為本科實驗教學，應考慮知識的連續性、全面性和趣味性，教學內容以提高學生的實驗興趣、發揮學生主觀能動性為出發點，注重激發學生的時代感和探索精神[6]。天津科技大學材料化學專業自成立以來，一直注重專業建設和實驗課程建設，基于緊跟材料時代發展步伐的建設思路，培養計劃歷經2006年、2010年、2014年和2017年幾次較大的修改，目前已經形成生物材料與納米材料相結合的專業發展方向。
2017年培養方案修訂時，正值國家發布“十三五”材料領域科技創新的新材料時代背景。我們立足京津冀，以服務濱海新區為出發點，建設以“基礎實驗、專業實驗、科學實驗、開放實驗、畢業論文”構建的 “五段式”實驗教學模式，培養理科應用型創新型人才。培養方案側重從培養學生了解大材料的基本原理出發，建立和培養學生掌握一級學科材料科學與工程的實驗課程，開設特色化、微型化、綠色化的研究與開發性材料化學實驗。
具體做法是：（1）開發基礎實驗中綜合性、設計性實驗環節，減少驗證性實驗項目;（2）綜合化學實驗與新材料實驗有機結合，完成設計性與綜合性的中級化學實驗過渡;（3）以綜合化學實驗和專業化學實驗為主體的專
業實驗體系設計;（4）科學實驗、綜合實驗及畢業論文融合;（5）通過開放實驗和畢業論文環節培養創新能力。
1.基礎實驗教學重視學生對于基礎實驗知識的積
累，重點突出實驗原理和方法的共性，強化基礎實驗技能訓練;綜合實驗結合專業特色方向及學院優勢特色研究方向，引入綜合性強的實驗;設計性實驗內容隨學科的發展而更新，達到培養學生研究能力和創新思維的目標，提高學生的自主性和綜合實踐能力，培育學生探究能力及創新潛質。
2.專業實驗圍繞新材料特點，拓展專業實驗技能，使學生掌握相關材料的制備方法、結構表征與性能測試等。專業實驗內容以綜合性、設計性實驗為主，以團隊合作模式操作，培養學生嚴謹細致的實驗精神和團隊意識，使之具備對材料開發或研究中出現的問題進行預測、歸納分析及提出可行的研究方案的能力。
3.精煉設置實驗項目，注重實驗項目的廣泛性，實驗項目涵蓋無機、有機、高分子、復合材料等各領域。如增開“量子點的合成及其應用”實驗，讓學生在掌握無機材料合成技術的同時，熟悉熒光光譜和紫外吸收等表征手段，也了解不同類型量子點在光電器件、傳感生物醫藥等眾多領域中的應用;增開“環糊精衍生物的合成及分離純化”實驗，讓學生掌握多步有機合成技術的同時，熟悉元素分析、質譜等表征手段，同時了解超分子識別及組裝的科學前沿領域，引導學生走進2016年諾貝爾化學獎——“分子機器”的奇妙世界。通過材料性能的表征，讓學生感受新型材料的神奇，凸顯材料專業的應用性特點，讓學生真正體會到知識應用的樂趣和應用價值[7]。
總之，實驗內容在繼承傳統材料學基本理論的基礎上，注入了新材料的多功能性、智能性等特點，同時注重大材料學科環境下材料之間的關聯教育[8]。實驗安排充分考慮了材料制備及分析的統一性和連貫性，各實驗間具有借鑒性，有利于培養學生科學研究思路，提高分析問題、解決問題的能力。不得不提的是，實驗項目的實施一方面得益于2016年天津市高?！笆濉本C投建設投資，也更得益于2015年化工與材料學院的整合成立，學院平臺的大型儀器設備，如熱分析儀、納米粒度儀、X-射線衍射儀、掃描電鏡以及電化學分析儀等先進設備融入實驗教學中，既保證了實驗項目的順利進行，也為學生的畢業論文和今后科研工作中對材料的檢測技術的應用提前打下良好的基礎。
三、 滿足新材料發展的市場需求，培養新材料領域的現代技術人才
高等教育的主要目的是培養人才。大學承擔著培養有專業理論和實踐技能的人才的任務[9]，大學更應該培養學生的社會責任感。國家《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》中提到：重點發展材料人才隊伍建設，提升創新創業人才隊伍的整體素質和水平，著重提高企業技術創新創業人才的水平和比例，滿足材料領域發展的需求。目前我國每年材料類本科畢業生約4萬余人，碩士和博士畢業生約1萬人，但材料行業仍然面臨基礎研究人才隊伍不穩、工程應用技術隊伍流動性不夠、新興產業人才流動性過大等主要問題。
天津市周邊有15個大中城市，有廣闊的新材料消費和配套市場。近年來，以金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料、催化劑與石化產品、復合材料、納米材料及特種紙等為代表的新材料產業在天津經濟發展中的作用與地位穩步提高。新材料產業的發展需要大量的高級人才，形成對行業發展的支撐。為了與上述天津的優勢產業接軌，我們計劃開設部分開放實驗項目。在目前的濱海新區建立的3～4個與專業緊密聯系的相對穩定的學生實習、培訓基地，設立企業導師指導學生開放實驗，保持定期聯系，專業首先定位于服務濱海新區建設，一畢業便就業，更快地融入濱海新區建設。2016屆本專業畢業生的一次就業率達到97%，其中從事材料相關專業的一次就業率也達到80%。隨著天津濱海新區的蓬勃發展，以及對周邊地區的產業帶動，本專業畢業生也將會有足夠的事業發展空間。
2018年6月召開的《新時代全國高等學校本科教育工作會議》上，教育部長陳寶生指出，高教大計、本科為本;要引導學生求真學問、練真本領。材料化學專業的學生必須有寬口徑的材料學基礎知識和化學理論，同時又必須具有現代化儀器操作技能和創新能力，善于將基礎知識轉化為科學技術和社會生產力[10]。這種能力必須通過系統理論培養及嚴格的科學技能訓練逐步形成，因此實驗教學的獨特作用很重要。教學的本質在于通過師生互動，使受教者自我覺悟。這種特點在實驗教學設計過程中尤為突出。近年來天津科技大學一直實施推進各類科技競賽活動，專業學生參加大學生創新創業項目和全國大學生“挑戰杯”科技競賽等各類學科競賽人數越來越多，多人獲得國家、天津市及校級各級獎勵。鑒于此，通過鼓勵企業導師將企業課題引入大學生創新創業項目和全國大學生“挑戰杯”科技競賽，也會使得開放實驗訓練環節更加規范，學生學以致用，研究興趣和科研創新能力得到提升;同時鼓勵學生參加學術會議、發表論文等，這對學生將來繼續求學深造或者求職均有益處。指導過程中，教師與學生相得益彰[11]。
我們常說人類的文明史就是材料的發展史。當現代社會進入以納米材料、信息材料和能源材料為主要特征的新材料時代，教育工作者如何在傳統材料和新型材料之間找到教學切入點，將材料科學教育進行傳承與創新，這確實是個值得思考的問題。本文僅以天津科技大學為例，敘述了天津科技大學材料化學專業實驗課程體系的設置情況，淺析了實驗課程體系對新材料時代的材料化學專業技術人才培養的意義，以期拋磚引玉，與同行共同探索專業實驗課程的改革，結合新材料發展趨勢，不斷構建完善材料化學專業實驗框架，努力培養出適應新時代、新需求的新型材料化學人才。
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收稿日期：2018-11-19
作者簡介：郭敏杰（1972—），女，吉林伊通人，天津科技大學化工與材料學院教授，博士，主要從事高分子組裝和生物降解材料研究。
基金項目：天津市教委重點項目“聚焦工程教育認證，建設專業教學質量保證體系的研究與實踐”（171005703B）;天津科技大學化工與材料學院教育教學改革項目“新材料時代材料化學專業實驗課程體系設置”（2017Z007）
化學研究生論文范文第2篇
[摘要]研究生管理體制是面對學生和導師的重要窗口，其管理水平的高低直接決定研究生培養的質量。對當前研究生管理體制進行調研分析，看到問題、總結經驗、調整對策，有利于提升管理水平。
[關鍵詞]研究生 管理體制 發展趨勢
[作者簡介]牟曉璐（1978- ），女，吉林吉林人，北華大學研究生處，助理研究員，碩士，研究方向為教育管理。（吉林 吉林 132013）
管理體制是基于國家經濟、政治以及科技發展構建的一種層次結構、形式及管理模式。高校研究生管理體制是一套符合研究生實際且相對穩定的辦學、教學以及管理模式，其在國家經濟、政治、民族、科技以及歷史傳統等多方面因素下形成和發展，并隨生產力、科學技術的發展而不斷調整與變革?？v觀當前世界各國管理體制形式，早已突破原本的內涵，發展成包括管理、辦學、投資以及就業等多項內容、彼此間相互關聯的復雜系統。綜合協調各項內容與研究生管理質量、院校發展密切相關，也是各大高校需要正視的重要問題之一?；诖?，本研究結合文獻法、調查法、定性分析法對研究生管理體制發展趨勢、變革方向進行總結，并選取5所二本院校作為案例，結合其管理體制的具體內容，對管理體制的發展趨勢及變革方向作進一步分析，旨在為我國研究生管理體制的完善和改革提供參考。
一、研究生管理體制研究現狀及演變特征
（一）研究生管理體制研究現狀
1998年，徐芳在研究中指出，以培養基地建設為中心，改革研究生管理體制。其改革以人才培養為中心，符合當時社會人才需求。2007年，杜朝輝等指出，研究生管理涉及的內容已發生變化，其管理體制需要協調校內、校外雙環境，應結合研究生與學科結構進行多元化教育管理。2009年，茶世俊分析到，研究生管理體制改革受“怕亂”影響，如預期教育亂象的不確定性，在當時的亂象約束下應通過預先約束策略空間、選擇性激勵、多元監控等漸進主義策略來應對。2010年，郝曉岑將我國研究生管理體制與美、日、英、俄、德五個國家進行比較，指出管理體制受各國政治、經濟、歷史等因素影響各有不同。同時，該學者還指出就我國情況來看，應結合當前市場機制與教育經費情況，逐步向“產學研”一體化道路發展。2012年，姜熒熒對導師責任制下的研究生管理有效性進行了分析，結果發現導師責任制權責分明，將研究生管理理論及實際進行了有效結合，效果顯著。2013年，牛躍對研究生兩級管理體制的形成及特點進行了分析，研究指出該體制對研究生心理健康教育具有顯著作用。
（二）研究生教育管理體制演變特征
從以上學者研究情況來看，我國研究生管理體制隨社會人才需要以及研究生問題而發展、變革，每個階段的情況不同，其管理體制的重點及方向也不同。研究生管理體制的變革需符合當前實際。
1.分散權力，將組織分層。增加管理層次，實施學院改革。新中國成立之初，我國大多數高校都采取的是兩級管理體制，分別設置為校、系。這種體制下的管理重心往往偏上，行政權力成為學校管理權力的主導。到20世紀80年代，伴隨市場、社會的快速發展，社會及企業對人才的要求越來越高，加之學校不斷擴招，以往以單科為專業組成的系（所）已無法滿足市場和學校發展的需要。為改變這一現狀，不少高校都在校系之間設置了學院，以此來實現中間環節的管理。學校層次的逐漸設立和責任的明確，為高校權力的解放提供了最佳的機會。在這種體制的影響下，管理的重心也從以往的系發展為院，學院成為大學組織結構中的中間管理體系，為提高管理效果發揮了不可替代的作用。
2.降低管理幅度，建立省級學位委員會。在恢復研究生教育后，研究生管理的主要工作是對一些單位的相關人員進行培養和管理。在這種情況下，省級政府的權力職能非常低。為了提高省級政府的管理權力，1991年四川、江蘇、陜西等六個城市相繼成立了專門的省級學位委員會，而后全國各大城市陸續成立了省級學位委員會。隨著省級學位委員會的成立，學位授予單位以及中央的兩級管理幅度過大的問題得到了及時、有效的解決，研究生教育工作以及地方學位工作的統籌權和決策權得到了更好的發揮，對社會的發展以及地方經濟的建設起到了關鍵作用。
3.權力下放，管理重心下移。在經費投入方面：新中國成立初期，加強了對財政體制的監督管理，財政均是統一管理，這些經費項目自然包含了教育經費。1980年，中央對財政體制進行了改革，從以往的中央政府集中管理逐漸轉變為由地方分級或者中央分級管理，完善了新財政體制。高校辦學經費管理也逐漸從政府單一撥款或包辦的方式，轉變為以國家財政撥款為主、多渠道籌集資金為輔的經費投入體制。在學位授予審核體制改革方面：通過國家的審批，再由各地方省級政府各自完成審批。一方面，逐漸向學位授予單位下放審批權力;另一方面，加強了省級學位委員會授權審批試點工作。在研究生就業方面：我國加強了對畢業生就業制度的全面改革。1985年國務院按照“簡政放權”的原則，提出了“供需見面”的方案。隨著該方案的執行，一年后，當時的國家教委隨之出臺了研究生分配管理辦法，進一步推動了“供需見面”方案的執行。在此后長達三年的時間里，“供需見面”方案得到了切實有效的執行。在此基礎上，國家教委再次提出了“雙向選擇、自主擇業”的就業體制，使得研究生就業面臨巨大的變革。在碩士生入學考試方面：1985年我國加強了免試攻讀碩士學位的試點工程，參與該工程的學生主要是各高校的優秀應屆畢業生。這一措施迅速推進了我國的教育事業，也使得研究生的素質得到了有效提升。但是，推薦的比例通常較低，往往不足應屆畢業生總數的5%。伴隨著我國經濟的快速發展和科技的進步，我國的碩士生規模也呈現逐漸遞增的趨勢，每年的報考人數不斷增加，這給研究生的管理工作和考試組織帶來了非常大的負擔。為此，自2003年開始，教育部適當減少入學考試中初試科目的門數，但在復試中重點加強對學生綜合能力和個人素質的全面考核，主要目的是為了提升碩士生招生質量。此外，提高了高校在研究生招生中的自主權，不僅增大了各大高校自主招生的權力，也有利于選拔優秀人才。
二、目前我國研究生管理體制的基本結構及變革方向
（一）目前我國研究生管理體制的基本結構
1.調查對象及方法。為進一步了解目前我國研究生管理體制的情況，本研究選取北京理工大學、西華師范大學、華中農業大學、吉林大學、廈門理工學院五所二本院校作為調查對象，對其管理體制的基本結構進行調查。調查通過網絡查閱及電話咨詢進行，重點了解各校管理體制的縱向及橫向特征。
2.調查結果。（1）縱向上：實施五級層次，包括系（所）、學院、大學、?。ú浚?、中央政府五級層次。系（所）：按照傳統三級組織設計，分別為系（所）、學院、學校，其中，系是最基本的單位，主要由學科教師組成，重點對該系教學、研究等日常工作進行管理。學院：按同級別學科群或相關學科組合而成，涉及范圍較廣，具有交叉性。另設有專門的教授、學術等委員會，對研究生管理工作做出決策及建議。大學：承擔研究生管理的主要任務，實施校長負責制，另設專門的教授、學術等委員會，對研究生管理工作做出決策及建議。?。ú浚貉芯可芾碇饕块T，設有研究生工作處以及招生委員會等相關單位，主要負責當地高校的相關工作。中央政府：即國務院學位委員會，具有我國教育最終領導權，主要負責全國各地研究生教育管理、指導，學位授予等工作。（2）橫向上：以教育部為首，各校為分支獨立對研究生教育、學位進行管理。我國自恢復研究生教育工作以來，經多次改革最終形成了以教育部為首的研究生管理體制，并在第五屆全國人民代表大會常務委員會第十三次會議后，正式開啟學位制度。同時，國務院專門成立了學位委員會，主要對全國學位授予工作進行統籌協調，發展成為研究生學位管理和教育管理并行的系統，沿用至今。另外，教育、學會并行管理系統不僅具有獨立性，也相互關聯。一方面，兩套系統各自獨立存在，其中學位管理負責對博士學位、碩士學位的專業、學科等進行組織審定，并對學科的專業水平以及學位授予的質量進行評估，按照審定結果進行學位證的發放等。教育管理系統負責研究生招生、畢業證書發放等相關工作。另一方面，兩系統間互相關聯。就職能分配而言，教育管理負責研究生培養及學位頒發，學位系統負責審核;就組織設置來言，兩者屬于聯合辦公。
（二）研究生教育管理體制變革方向
1.以試點推廣、分層推進為原則，保證管理體制結構改革。就當前研究生管理體制調整和改革的總體情況來看，未來我國體制的改革將以試點推廣、分層推進為原則，這是未來我國研究生管理體制改革的指導原則。研究生教育管理體制結構通常都需要經過高校等試點，通過經驗的積累和問題的解決，再在全國進一步推廣，最后在各項條件均滿足之后再全面普及。而試點推廣、分層推進原則的實施，必然會有效防止管理體制變革過程中出現的大起大落現象。
2.創新合作形式。由于認識到未來社會對包括研究生在內的勞動力有著非常高的要求，且承擔著未來改革和知識創造的重任，故他們不僅需要具備高水平的技術，還需要處理全球經濟時代給我們帶來的一系列文化及社會問題。為此，大多數研究生院已經開始了研究生與政府、工業等部門的咨詢和合作。為了滿足這種社會發展現象，美國提出了1年的專業科學碩士計劃，例如，在北卡羅萊納州立大學就通過數據分析學專業碩士學位，為政府、企業輸送大量具備分析工具操作技能、分析能力的畢業生。除此之外，北卡羅來納州大部分的制藥企業、銀行、信息技術等領域的大型企業都非常需要這方面人才，因此，這種具備高專業技能和分析技術的研究生非常受歡迎。這種類型的例子在國外還有很多，但目前國內這方面的意識還非常薄弱，在研究生的管理體制上仍承襲傳統的2～3年學制。
3.建立三級管理體制，淡化行政權力，充分發揮學科專業的積極性。在研究生教育管理體制中，權力往往都集中在一級或二級的管理層面，行政權力過大的情況非常普遍。為了更好地展現學科專業的積極性，管理體制必然會朝著強化學術權力的方向發展，管理體制也必然會逐漸轉變為三級管理體制，即學?！海ㄏ担獙W科（專業）。這種變革的轉變，必然能夠凸顯學科（專業），并成為管理的重點。而通過三級管理體制的實施，也更利于研究生專業能力的培養和工作效率的提升。此外，在推動學科建設上也有著不可替代的作用。作為研究生教育的重要載體，學科的地位至關重要。要確?？萍脊リP、科技創新等得到真正的實施，只有帶動學科的積極性，而這也是未來學科成為省級重點學科甚至國家級重點學科發展的關鍵。三級管理的負責范圍各不相同，學校、院（系）、學科（專業）分別負責研究生教育系統的宏觀管理、日常管理和人才培養，它們既有明確分工又相互合作，共同構成新型的研究生教育管理體制。
4.培育企業。教育機構認為，研究生水平的創業計劃更有利于知識的創新和創造。目前國內外已有大量實例顯示，研究生利用高新技術成功創業。國外不少研究生院針對這一現狀提出了創業計劃，如佐治亞理工大學的企業創新研究所與高級技術發展中心（ATDC），運用技術、科學以及創新來幫助區域企業、本地企業，提升其競爭力。佐治亞理工大學能夠為企業家創辦的公司提供專業的課程計劃。Vivonetics是一家由佐治亞理工大學研究人員共同創建的納米技術公司，通過獲得聯邦政府的資助對分子信號燈進行開發，最終研發成功并被用于癌癥的臨床診斷和檢測。
三、結論
綜上所述，通過企業的培養不僅能夠達到培養研究生的目的，也更利于推動科學的進步和新企業的孵化。這種培育企業的管理體制在國內還未得到全面推廣，但在國外已取得不錯的成效，相信未來我國的研究生教育管理也會朝這個方向推進。
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化學研究生論文范文第3篇
摘要：高中階段提高學科核心素養的基礎之一就是高中化學課程。由于普通高中的化學內容比較復雜，在教學過程中，需要加強學生對化學內容的理解，就必須從培養核心素養的角度出發，持續改進教學模式，為學生的全面發展打下基礎。
關鍵詞：核心素養;高中化學;教學研究
前言
在推進和貫徹實施素質教育思想的同時，高中化學的教學目標也得到了相應的改善，既使高中化學課程得到了更深入的發展，還更加側重于引導學生透過化學反應的表現而深入分析其背后所代表的化學本質. 而高中化學課程核心素養的五個方面更是涵蓋了化學教學中的知識教學、思維拓展、實驗操作等多個領域，同時，它還增強了課程與社會的聯系，使其更加適合于將來的學業，并將更多的優秀的人才輸送到學校。
一、通過實驗現象分析培養宏觀與微觀素養
化學學科主要的研究內容為大千世界中萬物的變化情況，也就是千千萬萬個化學反應的本質，而其在課堂教學中主要表現為化學方程式或一定的實驗現象.然而這只是從宏觀上引導學生了解化學概念的手段，遠遠達不到化學核心素養的培養要求，因此教師還需要帶領學生通過離子反應來探索化學本質，培養學生的微觀素養。
例如，在“離子反應”相關知識點的教學開展過程中，教師可以先帶領學生從宏觀的角度觀察實驗現象：教師操作演示硫酸鈉與氯化鋇反應生產沉淀的過程，學生即可通過沉淀物得出一個反應產物為硫酸鋇，再結合之前學習過的復分解反應的相關概念，學生可以推導出另一反應產物為氯化鈉，最終成功書寫出該實驗所代表的化學方程式.然而，僅僅依靠單一化學方程式的書寫是無法實現對化學本質的探索，教師還需要在微觀領域中引導學生產生思考：教師可以向學生介紹硫酸鈉與氯化鋇都屬于電解質，可以在水中電離出離子，比如硫酸鈉在水中就可以電離為硫酸根離子與鈉離子，因此在上述的化學實驗中，實際上是硫酸根離子、鈉離子、氯離子與鋇離子共同存在，且發生了一定的運動.其中硫酸根離子與鋇離子一相遇就會產生沉淀，也就是學生們所看到的白色沉淀，所以沉淀產生的實質為硫酸根與鋇離子的反應，也就實現了通過實驗表觀探求內在的化學教學目標達成。
二、通過實驗現象觀察培養變化與平衡素養
在高中化學的課堂教學中，實驗是必不可少的一環，通過觀察這些現象，可以讓同學們知道，這些材料之間會發生什么樣的化學反應，也可以根據反應的規律，來判定化學過程的進展和結果，從而達到對化學的改變和均衡能力的訓練。
在“鐵的相關化合物反應”的教學中，老師必須引導同學們了解鐵的化合物的類型和特性。在這個過程中，經常伴隨著一個實驗，老師拿出兩支試管，一個是含氯化鐵的，一個是硫酸，這節課的內容是關于鐵氫氧化物的性質，老師會向同學提問，讓他們知道怎樣才能生成一種鐵氫氧化物，此時老師可以接著提問：硫酸亞鐵，氯化鐵，氫氧化鈉是否能同時進行？透過一組問題，同學們將化學與均衡的原則有機地聯系起來，以了解化學反應到底是如何進行的。然后，老師開始示范，在兩種不同的金屬離子中，加入一種不同的金屬，學生們會發現裝有氯化鐵地試管變成了紅褐色，裝有硫酸亞鐵的試管變成了白色，而這兩種物質都會產生沉淀。這時，老師就可以用問題讓同學們去想：我們所看到的這些現象是否就是最后的化學反應？在開放的條件下進行的試驗對周圍的環境有什么作用？讓同學們通過對鐵離子與亞鐵離子之間的相互影響來了解化學反應的過程。
三、通過實驗自我反思培養推理與認知素養
在高中化學實驗的實施中，一般都要指導學生進行探索性的試驗，讓他們有更大的自由活動和自我發展的機會。同時，在探索型教學的最后階段，老師也要鼓勵他們進行自己的思考，這樣才能更加完整地理解實驗過程，建立起相關的認知系統，進而提升自己的思維能力和認知能力。
比如，在“化學反應速度與限制”這一知識的過程中，老師可以安排同學們進行探索式的實驗，討論溶液的密度如何改變對應的化學反應速度。在學生獨立進行的基礎上，老師就一些較難的問題向學生提問，激發學生的思考，幫助學生進行全方位、多角度的認知理解實驗。在實驗中，在同一濃度的蘇打水中，用不同的鹽酸，結果表明：高濃度的鹽酸會引起較強的反應，從而得到相同的情況下，反應速率隨著反應物濃度的提高而提高。這時，老師可以提問：這個結果是否可以應用于所有的化學反應？當反應物質為氣態或固態時，是否也有相同的效果？通過對實驗結果的分析，可以得出一個結論，即固相反應物質的含量是一個恒定的，因此，固相體積的變化并不會對反應速率造成任何的影響。通過這種教學方式，既可以加深對化學的認識，又可以提高其邏輯和思維的水平。
四、通過化學實驗改造培養探究與創新素養
在高中化學的傳統教學中，老師運用示范的方式進行實驗，但這種教學方式已明顯地不適應當前的教育體制，因此，在實施過程中，必須加強對學生的實際操作技能的訓練。這樣，老師帶著他們進入實驗室，親身參與到實驗的過程中，體驗到了化學實驗的快樂，同時，通過對實驗作業進行一定的優化，使其能夠自主地進行探索和創造。
比如，在有關“鈉在氯氣中燃燒”的實驗中，根據教科書上的要求，將玻璃纖維填充到收集器皿中，將鈉置于玻璃纖維上，并將氯氣通過收集器皿。這種試驗不但耗費了很多的鈉鹽，而且因為它很易在大氣中被氧化而形成一種氧化膜，試驗結果不盡如人意，且隨風飄揚的氯氣對周圍的環境也有一定的影響。因此，老師可以在教學中鼓勵和指導學生，對這套實驗器材進行改裝，老師們可以在一根帶橡膠的干管里放上一塊石棉，把少量的高錳酸鉀和鹽酸混合在一起，立即用橡膠塞封好，以防泄露。然后老師把一片鹽倒入干管中，不久，同學們就能看到在裝滿了氯氣的設備中的鈉開始了燃燒。該實驗設備既能節省教學資源，又能減少對環境的影響，又能提高學生的創造能力和探索的能力。
結語
總之，在實施高中化學課程的核心素養教育時，要正確理解五大要素的內涵，以達到全面發展的目的。
參考文獻
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化學研究生論文范文第4篇
摘要： 尊重并關注物質結構的存在，善于進行物質結構思維，關注物質結構與其性質的關聯等等，是化學學科的核心素養之一。研究化學、學習化學都必須重視進行物質結構思維?；趯瘜W物質結構思維發展的歷史回眸，指明化學物質結構思維主要由3個基本問題的思維構成;化學的物質結構思維主要有4種基本方法。分析了中學化學課程標準規定的物質結構思維內容、中學化學中物質結構思維教學應該注意的6點。
關鍵詞： 物質結構思維; 物質結構思維教學; 化學學科核心素養; 中學化學教學
“結構”一詞有結合構造之義，可以表示組成整體的各部分的搭配和安排。作為表達客觀世界存在狀態和運動狀態的專業術語，它在意識形態領域和物質科學領域中都得到廣泛應用。從系統科學的角度看，結構是指系統內部諸要素的組織形態，包括諸要素及其組織方式?；瘜W科學中的結構則是指化學實體（化學物質）內部各構成要素以及各構成要素相互間的結合與構造方式[1]。
本文擬就化學物質結構思維的形成、內容、結構、方法和重要性，以及中學化學中物質結構思維的教學做一些初步的討論。
1 物質結構思維是化學學科素養的核心與特點之一
世界由物質組成，化學是在分子、原子層次上研究物質的組成、結構、性質與變化規律的一門自然科學。要了解物質的結構，就必須進行物質結構思維。不了解物質的結構，就不能深入地了解、解釋物質的性質和變化，更難以合成復雜的新物質來滿足現代社會日益增長的需要。例如： 金剛石與石墨同是碳的單質，為什么性質差別很大;為什么碳可以形成巨量的化合物？再如： 化石燃料燃燒產生的NO會形成酸雨、破壞臭氧層，是有害氣體。要除去產生的NO，最佳方案是利用下列反應： 2NON2+O2。由反應的ΔrHθm=-180kJ·mol-1 ΔrGθm=-173.8kJ·mol-1可以判斷： 在熱力學上該反應是可以自發進行的，但事實并不是這樣。利用前線軌道理論可以確定該反應能壘很高，不可能正常進行，在動力學上是禁阻的，只有制備專用催化劑，才能實現這個過程（比如： 2NOPt Pd/Al2O3N2+O2）。
新材料的合成與表征必須以結構化學知識為基礎，進行物質結構思維，否則就不可能從本質上理解材料的結構特點，并獲得新材料。例如，摩爾定律預測半導體器件的尺寸會越來越小，然而當硅電子器件的尺寸從宏觀狀態演化到小分子尺度比如單個有機硅分子時，量子效應將起到主導作用，宏觀下的電學規律將不再適用，量子隧穿效應等使摩爾定律面臨挑戰。上海師大肖勝雄教授、美國哥倫比亞大學科林·納克爾斯教授、Latha·文卡塔拉曼教授以及丹麥哥本哈根大學杰瑪·所羅門教授通力合作，通過掃描隧道顯微鏡斷裂分子結（STMBJ）測試，結合密度泛函計算，從本質上解釋了電導與分子結構的關系，發現Si[222]具有破壞性的d鍵量子干涉效應，在單分子電導測試中顯示出超級單分子絕緣性能甚至低于同等尺寸的絕對真空，實現了在15nm以下的單分子超級絕緣，在單分子尺度阻止了量子隧穿。他們通過電子結構的調控，為摩爾定律突破到單分子級別提供了可行性支持，對單分子電子學以及量子計算機等研究領域具有重要意義[2]。
學會進行物質結構思維可以提升探討宏觀世界、微觀世界及其相互聯系的能力。因此，物質結構思維是化學學科思維的核心與特點之一。像尊重并關注原子、分子的存在，善于進行原子思維、分子思維那樣，尊重并關注物質結構的存在，善于進行物質結構思維，關注物質結構跟其性質的關聯，是化學學科的核心素養之一。研究化學、學習化學都必須重視進行物質結構思維。排斥和忽視物質結構的思維都不是科學的化學思維。
2 化學物質結構思維發展的歷史回眸
一般認為，化學對物質結構的研究始于對親和力的研究。早在公元前，古希臘哲學家恩培多克勒（Empedocles，公元前約490～435）曾假定萬物都含有愛和憎兩種成分，它們在愛的影響下結合，在憎的影響下分離[3]。為了解釋物質微粒為什么能夠結合在一起，中世紀的歐洲煉金術士借用“affinity（親和力，本意是姻親關系）”這個詞提出了“化學親和力”概念。例如煉金術士馬格努斯（Albertus Magnus， 1193或1206～1280，德）就曾用這個術語來解釋化學變化的原因[4][5]
。到了17、 18世紀，親和力逐步由化學變化的動因變成了物質微粒結合的動因，人們把親和力歸結為機械作用，認為親和力具有純粹力學的性質，此時的“化學親和力”是以“物質由微粒構成”為基礎的。
18世紀末，人們對靜電現象的研究已經相當深入。1800年伏打電堆問世后，尼科爾森（W. Nicholson， 1753～1815，英）實現了水的電解;戴維（H. Davy， 1778～1829）實現了苛性鉀和苛性鈉的電解……1814年貝采里烏斯（Jons Jakob Berzelius， 1779～1848）基于這些實驗事實提出了電化二元學說：“所有的化合物都可以分割成帶相反電荷的兩部分”，把原子之間的結合歸結為靜電相互作用，從而用靜電作用對親和力學說作了重大發展[6]。
19世紀上半葉，人們發現一些有機化合物雖然有類似的組成，但卻有不同的性質。如1824年前后，維勒（F. Whler， 1800～1882）與李比希（J. Liebig， 1803～1873）發現氰酸鹽與雷酸鹽具有相同的經驗式;1824年維勒發現尿素與氰酸銨也具有同一經驗式……1827年貝采里烏斯用“同分異構”來概括這一現象，并在1830年又發現葡萄酸與天然酒石酸具有同一經驗式。大量的同分異構現象使人們想到有機化合物性質的不同與組成它們的原子的結合方式有關，引發了對物質結構問題的關注[7]。
在化學結構思維開啟時期，化學家們主要從兩個不同的側面來展開思維： 凱庫勒（F Kekule， 1829～1896）的重點在于原子的排列次序，強調結構的樣式和形象;而布特列洛夫（А.М.Бутлеров， 1828～1886，俄）的著眼點在于原子之間的相互作用和影響，看重物質內部的原子結合關系。他們分別提出了不同的結構概念，形成了兩種結構觀。實際上，凱庫勒和布特列洛夫各自側重的兩個方面是緊密聯系在一起的，是同一個問題（化學結構）的兩個不同側面（化學相互作用和空間分布方式）： 化合物中各組成成分之間的相對位置、排列次序（即空間分布或空間樣式）會使物質分子具有不同的結構，然而各組成成分之間的相互作用卻是化學結構存在的前提。這兩個方向的思維后來都為化學的發展做出了重要貢獻： 從化學相互作用方面探索化學結構，導致了化學鍵理論或化合價理論形成;從空間樣式角度探索化學結構，最終導致了有機空間化學、無機配位化學和晶體結構理論的形成。以化合價和化學鍵為基本概念的現代化學結構理論將原子之間的相互作用與原子的空間分布聯系統一了起來。在現代化學中，討論物質的結構必定涉及其中的化學鍵，這已經成了一種范式、一種公認的準則?；瘜W鍵反映著分子中原子之間直接的（主要的、強烈的）或間接的（次要的、較弱的）聯系。但是，僅僅從化學鍵的角度研究分子，只能解決比較簡單的分子體系的問題，只能提供一種比較抽象化的圖景，只有將化學鍵和空間因素結合起來，才有利于解決比較復雜的體系的問題，提供一種比較具體的、更與實際符合的圖景。因此，現代化學在進一步深入地研究化學鍵理論的同時，越來越重視對空間效應的研究[8]。
到了19世紀末，化學家們對物質結構的探究主要是揭示分子怎樣由原子構成，并通過化學反應來研究分子立體結構，只是對簡單分子的結構有所了解。20世紀中葉以后，化學家們先后發現了蛋白質的基本結構，提出了DNA三維多級結構模型，建立了應用X射線分析直接測定晶體結構的純數學理論，在研究激素、抗生素、蛋白質等大分子生物物質和新型藥物分子以及非經典配合物的結構方面取得了重大進展;開辟了超微粒子、納米材料以及分子機器、分子器件結構研究等新領域。結構化學研究從單純為了闡明分子結構發展到研究物質的表面結構、內部結構、精細結構和高級結構等，開始了進行分子設計、超分子組裝等方面的嘗試。對超快分子過程、多光子過程、電子能量轉移、各種激發和退激發過程、化學反應中間體研究、生物活性大分子的構象變化等進行的研究，促使化學家們除了靜態結構外，還關注物質的動態結構、準動態結構的研究[9]。對化學物質的結構以及結構和性能之間相互關系的研究，逐漸形成了結構化學這門學科?；瘜W鍵理論和結晶化學原理等，是現代結構化學理論的基本內容。
總的看來，人類對化學物質結構思維的發展過程大體上有如下特點：
●由發現結構的影響，到形成結構概念
●由關注靜態的結構狀態到關注動態的結構狀態
●由關注物質的內部結構到也關注物質的表面結構
●由結構的認知和探查到結構的設計與實現
●由發現分子的結構到發現泛分子的結構，等等
化學物質結構思維逐步精細化、層次化、復雜化，內容日益深入、豐富;無機化學是物質結構思維的原始基礎（例如提出原子論、化學親和力、電化二元說等）;物質結構思維的產生跟有機化學的發展密切相關（例如發現各種同分異構現象等）;量子力學理論的建立為現代物質結構思維提供了理論基礎;現代化學則大大豐富了現代物質結構思維的內容，拓展了現代物質結構思維的方法。
3 化學物質結構思維的基本結構與內容
化學物質結構思維主要由3個基本問題的思維構成： （1）物質的結構由哪些基本結構單元（組成微粒）構成？（2）基本結構單元（組成微粒）之間是怎樣相互作用的？（3）基本結構單元（組成微粒）是怎樣在空間分布的、產生了哪些空間效應？
3.1 關于基本結構單元（組成微粒）的思維
基本結構單元思維關注物質的不同層次結構的基本結構單元是什么、有哪些特點，以及不同層次結構的基本結構單元的相互關系等，其成果通常簡稱為微粒觀，主要包括：
●物質可以分為原子、分子片、結構單元、分子、超分子、高分子、生物分子、納米分子和納米聚集體、原子和分子的宏觀聚集體、復雜分子體系及其組裝體等不同層次的微粒[10]。
●原子觀： 原子是化學反應的基本微粒，可以構成更大、更為復雜的結構微粒;原子可以分為原子核和電子，原子核和電子也是可分的，但在化學反應里不能再分;原子不停地運動……
●分子觀： 分子由原子按照一定方式構成，分子是保持物質化學性質的一種微粒，分子也在不停地運動……
現代結構化學中的結構概念進一步擴展，變為指稱原子結合成分子或晶體以及進一步集聚成功能材料和功能體系（如催化劑）這些層次上的結構，包括分子和晶體中的各種化學鍵;原子及原子基團的空間排布;分子的轉動、原子間的振動、電子的運動等各種內部運動以及這些運動狀態給出的能級的分布。
3.2 關于基本結構單元（組成微粒）之間相互作用的思維
基本結構單元相互作用的思維既關注基本結構單元間的強相互作用，也關注基本結構單元間的弱相互作用，因為后者也可能會對物質的性質和化學變化產生不可忽略的影響。具體內容有：
●結構微粒之間強相互作用形成的化合價和化學鍵（簡稱價鍵），包括離子鍵（電價鍵）、共價鍵、金屬鍵等，它們的形成原因各不相同，性質也不同。
●價鍵的數目和強度（鍵能）。元素原子的化合價與價鍵數的關系，形成單鍵、雙鍵或三鍵以及共軛鍵等的條件;價鍵鍵能的意義，影響價鍵鍵能的因素，價鍵鍵能對物質性質的關系等。
●分子的電子結構跟分子中的電子云分布情況（包括對稱性等）、分子的幾何結構的關系。
●物質的微觀結構中，不直接相連的原子之間弱相互作用的存在情況、原因與本質，等等。
分子軌道理論則從軌道變化等角度揭示了組成微粒間的相互作用。
3.3 關于基本結構單元（組成微粒）空間關系及空間效應的思維
關注原子的排列順序和空間分布情況，以及原子的空間分布對物質性質及化學反應的影響。例如：
●基本結構單元之間的相對位置、排列次序、空間分布和相互作用如何展開（包括指向、間距）。
●結構微粒的空間關系和相互作用如何決定結構的存在和具體形象。
●結構微粒的幾何因素如何影響物質的性質和化學反應。
●各種空間效應的比較以及協同作用結果（整體效應）如何，等等。
4 化學物質結構的思維方法
化學物質結構的思維方法主要有黑箱—假說驗證方法、模型思維方法、量子思維方法和對稱性思維方法4種基本類型。
4.1 黑箱—假說驗證方法
所謂“黑箱”是指內部構造和機理不能直接觀察的事物或系統。黑箱方法是通過外部觀測和試驗，建立輸入信息和輸出信息之間的關系，來探索黑箱的內部構造和機理的方法?；瘜W物質是由其基本單元相互作用、相互聯系而構成的系統，由于人的肉眼不能直接觀察物質的內部結構，可以把物質（的內部結構情況）視做黑箱，通過典型化學反應性能試驗，來勾畫物質微觀結構的輪廓，甚至某些細節。因此，由性質推測結構就自然地成為人們獲得物質微觀結構認識的常用方法。這種方法的有效性在于物質的微觀結構與其微觀性質乃至宏觀性質是關聯的，其本質屬于黑箱方法。但是，由黑箱方法得到的“結論”具有猜測、假設性質，它需要得到驗證。而且，這種驗證常常需要恰當的宏—微轉換。例如，由金剛石和石墨的硬度不同，可以推測它們具有不同的晶體結構;由二氯甲烷沒有同分異構體，可以推測其分子不是平面結構，且具有高度對稱性……
從物質的性質出發，可以弄清物質的結構。物質的內部結構決定它的典型化學反應性能和其他方面一些性能，是由性質推定物質結構的依據。物質結構與其性質關聯策略是化學物質結構思維的非常重要的策略，是化學研究實現宏觀與微觀結合的橋梁。即使現在已經能夠用特殊手段直接獲得某些物質的結構圖像，它仍不失其在化學研究和教學訓練中的重要意義。
4.2 模型思維方法
模型是人們表達對事物（系統）的認識的一種重要方式，可以對事物的進一步認識、應用以及交流帶來很大的便利，在科學、技術和生產活動中被廣泛地應用。在化學的研究和教學中即是如此。例如，在原子和分子的教學中，由于不能直接觀察，對原子和分子的認識，需要利用一定的模型來把握它們的結構、性能和變化。模型的意義在于能夠推尋原型未被發現的信息，具有預測功能。模型是在運用中被完善、發展和分化的，就屬性而言有理論模型、經驗模型、思想模型、符號模型、理想模型等等類型。從形式看，在科學活動中常用的模型有語義模型（例如以語言或文字符號形式描述一類物質的通性或結構情況）、圖像模型（以二維圖形、圖像等為主要形式）、物質模型（由實物構成，通常是三維有形物體）、數學模型（用數學語言描述和處理研究對象）以及非實物的、無形的抽象模型，等等[11]
。目前，化學教學中的物質結構模型主要是語義模型、圖像模型或物質模型（例如電子云模型、晶體結構模型、空間分布模型等等）。直接跟思維聯系的“模型”主要是語義模型，但不排除用圖像模型、物質模型來表示物質結構思維的結果。
模型能夠溝通科學現象與其本質，以簡單、清晰的形象或意象表達直觀、明確的含義，作為接近原型的重要手段，因而被化學物質結構研究廣泛采用。結構化學中的模型大體上可以分為基本單元/系統模型（如分子模型、原子模型）、空間關系模型（如理想晶體模型、構型模型、構象模型、共軛鍵模型）和相互作用模型（原理模型，如化學鍵模型、雜化軌道模型等）、綜合性模型（如理想氣體模型、DNA雙鏈螺旋模型）等主要類型。物質的化學結構式屬于符號模型，它具有書面語言形態，也可以劃屬于語義模型。
模型思維涉及模型的建立、檢驗和應用。根據事實構建、檢驗、完善物質結構模型，應用物質結構模型來解決有關的問題等等，是化學物質結構思維的主要內容?；瘜W中的模型的建立和發展依賴于對實驗事實的概括，也依賴于得到驗證的科學原理的指導。
4.3 量子思維方法
為了解釋黑體輻射的實驗現象，普朗克（M. Planck， 1858～1947，德）在1900年提出了量子概念，假設黑體輻射中的輻射能量是不連續的，只能取能量基本單位的整數倍。后來的研究表明，不但能量表現出這種不連續的分離化性質，角動量、自旋、電荷等物理量也有這種不連續的量子化現象，量子是能表現出某物質或物理量特性的最小單元?？梢哉f，整個世界都是由量子組成的。量子化現象主要表現在微觀物理世界，描寫微觀物理世界的物理理論是量子力學，跟以牛頓力學為代表的經典物理有根本的區別。量子力學基于微觀粒子波粒二象性，用波函數描述微觀粒子的運動狀態，以薛定諤（E. Schrdinger， 1887～1961，奧）方程確定波函數的變化規律，用算符或矩陣方法對有關的物理量進行計算，來研究微觀粒子運動規律，是現代物理學的一種基礎理論。1980年代，諾貝爾物理學獎得主費曼（R. Feynman， 1918～1988，美）曾提出，自然界本質上是遵循量子力學的。
現在，量子理論的影響已經超出了物理學的范疇，逐漸成為一種新的世界觀和思維方式——量子思維方式。其特點/法則是： 不連續性、躍遷、復雜因果關系、不確定性等等[12， 13]。本文討論的量子思維不是這種廣義的、借代性的術語，而是專指化學中的量子思維（特稱化學量子思維/量子化學思維）。
量子化學是應用量子力學的原理和方法來處理和研究化學問題的一門學科，主要研究電子云的密度與空間分布——化學鍵的本質及其在化學反應中的變化、分子間的相互作用、微觀結構及其跟宏觀性能的關系等。1927年海特勒（W. Heitler， 1904～1981，德）和倫敦（Fritz London， 1900～1954，德）通過求解氫分子的薛定諤方程尋找氫分子基態能量曲線的最低點，結合光譜分析進行討論，來揭示共價鍵的本質。繼之，基于電子配對的價鍵理論在1930年代建立，開啟了化學量子思維的發展歷程[14， 15]?，F代量子化學思維主要內容和發展成果可概括為：
●將量子力學的原理和化學的直觀經驗緊密結合，在經典化學中引入量子力學理論和一系列新概念，例如雜化、共振、σ鍵、π鍵、電負性、電子配對等，其結果是形成化學鍵的理論（VB）。
●從分子的整體性出發，考察分子中電子的運動狀況，以新的概念（分子軌道）來克服價鍵理論中強調電子配對造成分子電子波函數難以進行數學運算的缺點，結果導致形成莫利肯（R.S. Mulliken， 1898～1986，美）分子軌道理論，闡明了分子的共價鍵本質和電子結構。
●基于分子的許多性質是由最高占據軌道和最低未占軌道決定（前線軌道理論）這個規律來討論周環反應的立體化學選擇定則，從動態角度來判斷和預言化學反應的方向、難易以及產物的立體構型等，其結果是提出分子軌道對稱守恒原理（伍德沃德霍夫曼規則），把量子力學由靜態發展到動態。
●基于基態是非簡并態多電子體系，其電子密度決定該體系基態的一切物理性質，把單個電子的波函數變成電子密度的概念來進行計算，簡化程序，減少計算量。這個思路的實現，結合NDDO（忽略雙原子微分重疊）、CNDO（全略微分重疊）、INDO（間略微分重疊）等量子化學計算方法……可以計算分子體系的能量，分子的平衡性質，過渡態和反應途徑，分子的電、磁和光學性質等等，使化學進入實驗和理論計算協力探討分子體系的新時代?，F在，根據量子化學計算已經可以進行一些分子的合理設計與物性預測[16]。
4.4 對稱性思維方法
分子中核的平衡骨架決定了它的對稱性，所有分子波函數必須嚴格地滿足分子對稱性的一定要求，而這些波函數制約著分子中電子的分布、振動光譜、核磁共振譜等等。當分子對稱性高時，這些限制是很嚴格的，僅由對稱性知識往往就能獲得有關分子中電子結構的一些有用的定性結論，并由光譜推斷有關分子的結構。因此，分子的對稱性以及用數學精確地確定它的方法是很重要的，對稱性思維方法成為物質結構研究的一種重要方法，分子對稱性概念和符號可以精確地描述物質的結構?？疾煳镔|分子的對稱操作和對稱元素，考察物質分子的對稱群，是對稱性思維的主要內容。對稱性思維方法可視為一種特殊的模型思維方法。
4.5 化學物質結構思維材料的獲得方法——實驗
物質的微觀結構難以直接觀察，其本質規律又很抽象。但是，物質的微觀結構會影響其性質而在宏觀上有所表現，通過實驗觀察可以獲得物質結構思維的材料。對實驗所得材料進行加工需要以抽象的理論思維和嚴密的數學思維（計算）做工具。對于復雜一點的分子，有關薛定諤方程的求解難度很大。目前的應對策略主要包括理論探索與實驗研究結合;量子化學研究與結構化學研究結合;區分整體性問題與局部性問題并抓住主要問題使問題簡化;采用適當的近似處理方法;動態研究與靜態研究結合等。
進入20世紀后，隨著微觀物理學和新的物理實驗方法和實驗技術的發展，現代化學物質結構研究廣泛應用各種波譜、質譜、電子顯微鏡、電化學技術、激光技術、動態測試技術和電子計算機等高新技術，從物質的表面到體相，從靜態到動態，從空間結構到電子結構，高靈敏度、快速、實時地進行自動控制、記錄和數據處理的綜合探測，提供包括元素組成、分子中原子排列的空間形式（鍵長、鍵角、配位結構等）和電子結構（包括電子的組態、電子云密度、電子的空間排布及能級等）以及動態信息（包括反應中間產物的構型變換、電子在各能階存活的壽命、晶格的振動轉動模式）等大量有用信息，能從大量的結構測定和計算工作中總結出許多有用的概念和規律。經典結構化學中根據物質的組成和性質來推斷分子結構，化學結構和化學反應性能之間相互依賴、相互制約的研究，已經發展成為現代結構化學中直接應用新的實驗手段測定物質的微觀結構，進而探討微觀結構與宏觀性能之間的相互關系的研究。
概括了大量化學經驗事實的經典結構理論以及化學實驗，是現代結構化學和量子化學賴以產生的共同前提和實踐基礎。結構化學研究離不開量子化學的理論解釋和論證，現代結構化學中使用的新實驗方法大多以量子化學基本原理為依據，需要運用量子化學的原理和計算結果加以分析。這兩門學科的發展密切聯系并相互促進。它們的發展推動著整個化學學科從主要是歸納經驗材料的定性的科學，逐步成為定量的理論科學[17]。
5 中學化學中的物質結構思維
討論中學化學中的物質結構思維，需要對課程標準中的有關規定進行分析。
5.1 對課程標準規定內容的分析
5.1.1 初中化學課程中規定的內容
根據教育部頒發的《義務教育化學課程標準（2011年版）》，初中化學課程中涉及物質結構思維的內容是：
●“初步認識物質的微觀構成（課程目標）”，“能用微粒的觀點解釋某些常見的現象”;
●“認識物質的微粒性，知道分子、原子、離子等都是構成物質的微?！?
●“知道原子是由原子核和核外電子構成的”;“知道原子可以結合成分子、同一元素的原子和離子可以互相轉化，初步認識核外電子在化學反應中的作用”。
總的看來，初中化學課程中只要求初步的結構整體思維和結構單元思維，不涉及結構單元相互作用的思維和結構單元空間分布的思維。由于有關的知識技能較少、較淺，不需要也不足以形成對物質結構最低程度的全面認識[18]。
5.1.2 高中化學必修課程中規定的內容
根據教育部頒發的《普通高中化學課程標準（2017年版）》，高中化學必修課程中涉及物質結構思維的內容集中于“主題3： 物質結構基礎及化學反應規律”和“主題4： 簡單的有機化合物及其應用”，主要內容是：
●原子核外電子的排布，認識原子結構、元素性質以及元素在元素周期表中位置的關系;
●化學鍵，離子鍵和共價鍵的形成;
●化學鍵的斷裂和形成與化學反應中物質變化及能量變化的關系;
●碳原子的成鍵特點;
●甲烷、乙烯、乙炔、苯以及乙醇、乙酸、乙酸乙酯等簡單有機物的分子結構、碳原子成鍵類型及官能團;
●有機化合物的同分異構現象;
●分子的空間結構。
總的看來，高中化學必修課程中有了結構單元相互作用思維和結構單元空間分布思維的內容，但要求不是太高，能適應大多數高中學生的學習需要和學習能力[19]。
5.1.3 高中化學選擇性必修課程中規定的內容
高中化學選擇性必修課程中物質結構思維的內容較多，主要分布在“模塊2物質結構與性質”（見表1）、“模塊3有機化學基礎”（見表2）和“系列3發展中的化學科學”（見表3）中，主要內容是：
●原子核外電子的運動狀態和排布規律;
●微粒間的相互作用，共價鍵的本質和特征;
●分子的空間結構;
●晶體和聚集狀態;
●有機化合物的分子結構，有機化合物中的官能團和化學鍵;
●聚合物的結構特點等。
“系列3發展中的化學科學”承載了高中化學選修課程中物質結構思維的重要內容。
由上列諸表可見：
跟實驗版課程標準[23]比較，高中化學選擇性必修部分（“物質結構與性質”模塊）中，跟物質結構本體觀念相應的知識（物質結構價值、方法等），跟物質結構基本觀念相應的知識（結構微粒及其相互作用、空間結構等），跟物質結構拓展觀念相應的知識（結構與物質狀態、性質關系等）大幅增加，比較豐富，特別是還提出了不少應用性問題和活動任務，不但使有關的物質結構觀念的形成有了可能，也很有必要。為了促進物質結構知識、技能和觀念的學習，還注意了學習興趣和科學態度的養育。
由于內容大量集中且比較抽象，使“物質結構與性質”模塊的教學難度比較突出。
6 中學化學中物質結構思維的教學
中學化學中物質結構思維的教學應該注意下列諸點：
（1） 執行課程標準的規定;尊重學生的選擇權和選擇結果，不隨意增減內容。
（2） 注重符合物質結構思維規律，首先抓好物質結構核心概念的教學，注重形成正確的物質結構觀念并用于指導其他內容的教學。
（3） 物質結構內容比較抽象，要注意抽象思維跟具象思維結合，使物質結構思維得以順利開展，積極地以具象思維促進學生抽象思維能力的提升和發展。
（4） 抓住典型題材培養物質結構思維能力。
（5） 重視培養興趣，重視打好基礎，重視學用結合，重視強化學習體驗、引導學后小結。
（6） 重視有關的物理、數學基礎知識（例如原子結構理論、對稱性知識等）的鞏固與應用。
據網絡媒體2018年5月報道： 20世紀50年代，科學家發現碳有時可以形成5鍵。2016年，一個德國團隊展示了如何制造6鍵的超級碳。AK Fazlur Rahman博士在俄克拉荷馬州的俄克拉荷馬科學與數學學院做了一個關于碳的講座。他利用2016年的論文來挑戰他的學生，要求證明存在超過6鍵以上的碳的可能性。意想不到的是，他的一個名為George Wang的學生發現可能有七鍵的碳（圖1）。Wang的計算結果顯示了碳和氫7鍵的穩定性，還顯示了相同兩種元素的8鍵組合會不穩定。這些計算現在發表在《Journal of Molecular Modeling》中。一名高中生居然取得了結構化學方面的巨大突破！這件事能給我們哪些啟示？值得深思。
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[18]中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京： 北京師范大學出版社，2012.
[19][20][21][22]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京： 人民教育出版社，2018.
[23]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京： 人民教育出版社，2003.
化學研究生論文范文第5篇
【摘 要】項目化學習是指學生用項目化小組的方式，在真實情境中運用各種工具和資源解決真實的驅動性問題，從而形成公開性成果的學習方式?；诳茖W單元教學中的關鍵概念和能力，將項目化學習的設計要素融入單元復習，不失為一種優質的學習范式。在六年級上冊的《工具和機械》單元中，教師以“桿秤的前世今生”為切入點，確定學習目標，搭建內容載體，前置評價標準，落實項目實施，以期培養學生的問題解決能力、元認知能力、批判性思維能力、溝通與合作能力等等。
【關鍵詞】 小學科學;復習課;項目化學習;工具和機械
一、緣起：功能單一的單元復習課
小學科學的單元復習課往往以知識的回顧、整理為主，教師對學生進行紙筆測試并進行講評，忽視了對學生發現問題、調研、決策、解決問題等高階能力的培養。對教材中的拓展性活動資源，教師或隨口布置，無視活動完成度和質量;或淺嘗輒止，呈現活動結果或半成品，忽視了探究的過程。如何使單元知識系統化，同時又增加學生動手實踐的機會，促進知識意義的再建構和學生思維的生長？
二、突破：基于項目化學習的單元復習
教科版小學科學教材以大單元的形式呈現，一個單元就是一個學習主題，每個主題又由若干課組成，課與課之間存在著嚴密的結構與層次。以項目化學習的方式展開單元整理，有利于學生形成系統的知識體系。學生在具有挑戰性的問題情境中學習，指向的是高階思維的發展。
如圖1所示，項目化學習聚焦學科核心概念，用核心概念統領單元教學中的零散知識，用真實情境中的問題驅使學生主動投入，以團隊協作的方式引導學生共同經歷探究過程，尋找問題解決的方案，并將最終方案以及尋找方案的歷程公開呈現。學生在評價反思中產生新的問題，開展新一輪的實踐活動?？傮w而言，項目化學習能夠幫助學生理解核心概念，提升綜合解決實際問題的能力。教師以六年級上冊《工具和機械》單元為例，進行了基于項目化學習的小學科學單元復習實踐研究。
三、踐行：用項目化學習的方式開展單元復習
（一）立足學段目標，以驅動性問題建構知識與能力
學科項目化學習主題的提煉應該高屋建瓴，從《義務教育小學科學課程標準》出發，立足教材進行?！豆ぞ吆蜋C械》單元指向的主要理念是“17.技術的核心是發明，是人們對自然的利用和改造”;學習內容是“17.3工具是一種物化的技術”;學習目標是“（1）知道完成某些任務需要特定的工具;（2）知道杠桿、滑輪、輪軸、斜面等常見的簡單機械;（3）使用杠桿、滑輪、輪軸、斜面等簡單機械解決生活中的實際問題”。
對《工具和機械》單元進行系統分析后，教師將教學的起點落在認識幾種簡單機械以及其在生活中的應用上。由此，教師可從設計制作類的項目化學習入手，架構項目主題。譬如，教材中的“制作小桿秤”活動屬于拓展性內容，與學生的生活距離較遠。學生產生了一些困惑：桿秤在生活中已經不再常用，是否有必要對其進行學習？聽爺爺奶奶說，他們小時候桿秤很常見，現在為什么越來越少了？來學校收廢品的叔叔為什么還在用桿秤……這一連串的問題說明學生對桿秤非常感興趣?；趯W生真實的問題需求，教師借機確立項目化學習的主題“桿秤的前世今生”，并從學生的疑惑中提煉出四個驅動性問題，梳理出解決問題所需要的知識和技能?？傮w來看，這些知識和技能都是“17.技術的核心是發明，是人們對自然的利用和改造”，“17.3工具是一種物化的技術”的學習內容（如表1）。
要解決驅動性問題，學生要運用本單元的知識、技能，還要收集、刪選、整理資料，用演講、PPT、圖表等方式進行呈現。如學生在了解了桿秤的發展歷史后，依據桿秤發展的歷程制作了如圖2的時間軸，并將桿秤的發展變遷及其不同時代的桿秤的優缺點進行了匯總，如表2。
項目化學習將學段目標以及單元梳理的知識與技能嵌入真實問題的解決過程中，使得知識梳理變得更有意義。在“桿秤的前世今生”項目化學習過程中，教師關注學生的真實困惑，基于學生的探究需求，設置驅動型問題。學生以學習小組的形式自主制訂計劃、解決問題，并以自身擅長的方式進行匯報。由此，項目化的學習過程成為學生解決問題、梳理知識、建構能力建構的過程。
（二）借助評價標準，以動手實踐感悟科學原理
驅動性問題的解決必須依賴所學的知識和技能，能使學生靈活應用科學知識和實踐技能，更深刻地理解核心概念，也能加強科學學習與生活之間的聯系。教師可以提前公布桿秤模型制作的評價標準，讓學生“像工程師一樣思考”，認識到完成一件產品所需的產品標準，并根據產品標準來進行制作。在制作過程中，學生通過對照標準，經歷制作、測試、再調整、再測試的過程，體會到工程設計需要綜合考慮可利用的條件和制約因素，并不斷改進和完善的道理。
桿秤制作完成后，教師引導學生將實際的稱量與電子秤的稱量進行對比，算出誤差，量程越小，稱量精確度要求越高。經過多次測試，教師對桿秤制作的精度制定了以下評價標準，如表3。
對于學習能力較強的小組，教師放手讓他們自己研究，在不斷的試錯過程中積累經驗，提升解決問題的能力;對于學習能力較弱的小組，教師給予制作方法的指導，讓每個學生都經歷制作小桿秤的探究過程，在制作過程中感悟工具和機械帶來的便利。
《制作小桿秤》流程提示
制作材料：筆直的木棒、竹棒或火鍋筷，一個小托盤、一個秤砣、細繩、羊眼圈自攻螺絲釘
制作步驟：
1.在秤桿上掛上秤盤。
2.用羊眼圈自攻螺絲釘固定提繩。
3.在秤桿上掛上秤砣，確定0刻度線（秤盤內不放任何物體，移動秤砣，使桿秤保持平衡，此時秤砣位置即為0刻度）。
4.標出1克的刻度（一元硬幣的質量為6克，在秤盤上放一元硬幣，移動秤砣，保持桿秤平衡，標出6克的刻度線，再依次增加硬幣，標出12克、18克的刻度線，再用尺子將每一個6克分成6等份，即為1克的刻度）。
作品提交：
1.隨機稱量物體質量，與電子秤稱出的實際質量進行對比，差距越小說明桿秤越精確。
2.反思如何進一步改進自己的小桿秤。
學生制作的小桿秤精確度非常高，有學生將稱量結果與電子秤作比較，得到誤差甚至為“0”。
（三）公開學習成果，以多元展示總結學習歷程
項目化學習的成果包括學生經歷技術性實踐、探究性實踐、審美性實踐而產生的實踐類成果，或是用PPT、小報等呈現的表現類成果。它們共同指向核心問題的解決和核心知識的深度理解。成果展示可以整合綜合實踐課進行，也可以在走廊等空間中進行。這樣的公開展示能讓學生的學習更有動力，也能使學生再次回顧自己的項目化學習歷程，促進自我反思。
在成果匯報、展示交流這一環節，教師主動退居幕后，積極做好各小組的支持和引導工作，將決定權留給學生。如匯報的主題、形式、人員安排等都由各小組自主決定，學生可選擇擅長的形式進行匯報。如A小組選擇用一個簡單的小品來揭秘桿秤使用中缺斤少兩的秘密，該小品基于學生對桿秤原理的理解。學生通過表演的形式抨擊了無良商販的弄虛作假，呼吁人們講誠信。B小組則用視頻記錄了如何制作一桿精確度高的桿秤，他們還將制作的桿秤與真實的桿秤進行了詳細的對比，使同學們對真實桿秤的構造有了更深刻的認識。
活動匯報、交流形式多樣，載體多元，每個小組都有展示的機會。在匯報、展示交流的過程中，學生鞏固了單元知識，展示了自己的學習成效，也學習借鑒了其他小組的優秀經驗，為后續的項目化學習提供了經驗支撐。由此，學生實現了深層學習，進一步提升了綜合素養。
（四）探究問題再生，以探究使思維走向縱深
正如愛因斯坦說：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要?！笨茖W研究始于問題，提問對于科學研究的深入具有重要意義。從思維的角度來說，提出問題，從新的角度去看舊問題，需要創造力和想象力。圖3是“桿秤的前世今生”項目化學習的小組互評內容。學生根據自己的探究經歷，在聽取其他小組的建議后，又提出了新的問題，催生了下一輪的探究活動。
四、思考：科學單元梳理項目化的條件支撐
項目化學習使得單元復習不僅僅局限在本單元的知識回顧與整理上，更激活學生了以往的知識儲備，加深了科學知識、技能與生活實際的聯系。學生在解決實際問題的過程中收獲了小組合作交流的經驗，了解了同伴對同一事物的不同看法，拓寬了認識世界的維度。當然，基于項目化學習的單元復習在具體實施中還是需要許多內在和外部條件支撐的，尤其是教師的素養和項目實施的時間保障，更是兩大必備條件。
項目化學習對教師的素養提出了更高的要求：一是項目化學習聚焦核心概念或關鍵概念，其中驅動性問題的設計需要緊扣學科、學段以及本單元的教學目標，同時要和學生的生活實際產生聯系。因此，教師對學科核心概念的理解和把控能力顯得尤為重要。二是教師需要制定恰當的評價標準，選擇合適的策略有效推動項目化的實施。三是教師要完成教育意識和角色的轉變，放棄一定的課堂控制權，既要相信學生，又要適時地給予引導。此外，學科項目化學習需要占用學生的課外時間，這對科學教師而言，有一定的操作難度。
綜上所述，學科項目化學習的落地實施既需要廣大一線教師的熱情和智慧，也需要學校、家庭、社會的重視和引領。只有多方合力推進，項目化學習才能發揮其應有的作用，促進學生科學素養的形成與發展。
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（浙江省杭州市茅以升實驗學校 310016）