《結(jié)構(gòu)化學(xué)101化學(xué)》課程教學(xué)大綱

附件5-1ADDINCNKISM.UserStyle《結(jié)構(gòu)化學(xué)101》課程教學(xué)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(xué)與材料科學(xué)學(xué)院課程名稱結(jié)構(gòu)化學(xué)101StructuralChemistry（101）課程性質(zhì)必修考核類型考試課程學(xué)分3課程學(xué)時51課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課程（學(xué)科核心課）先修課程無機化學(xué)，有機化學(xué)，分析化學(xué)，物理化學(xué)適用專業(yè)（類）化學(xué)、材料化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)二、課程描述及目標（一）課程簡介《結(jié)構(gòu)化學(xué)》課程是本專業(yè)（類）的一門主干基礎(chǔ)課程，它以微觀粒子運動所遵循的量子力學(xué)規(guī)律為理論依據(jù)，研究原子、分子和晶體的微觀結(jié)構(gòu)，進而研究探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系，是化學(xué)的一個重要分支。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及化學(xué)與數(shù)學(xué)、計算機、物理學(xué)、材料學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等其他學(xué)科的交叉滲透，結(jié)構(gòu)化學(xué)不僅是化學(xué)專業(yè)、材料化學(xué)專業(yè)和化學(xué)生物學(xué)專業(yè)（類）的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，它在化學(xué)以及其他相關(guān)學(xué)科中的重要性也日益增強?！督Y(jié)構(gòu)化學(xué)》課程旨在通過對下述內(nèi)容的理論教學(xué)：微觀物質(zhì)運動的基本規(guī)律和基礎(chǔ)知識（量子力學(xué)原理）、分子軌道理論、分子對稱性原理、配位場理論、晶體結(jié)構(gòu)理論和結(jié)構(gòu)測定等一些基本原理，使學(xué)生獲得物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本理論和基礎(chǔ)知識、深入理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系、明確研究分子和晶體結(jié)構(gòu)的近代物理方法的基本原理；同時加深學(xué)生對前修課程（如：無機化學(xué)、有機化學(xué)等）相關(guān)內(nèi)容的理解，為后續(xù)課程（高等有機、高等無機、高等物化、結(jié)構(gòu)分析）以及畢業(yè)設(shè)計的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。本課程的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生理解和掌握研究微觀物質(zhì)運動的基本規(guī)律和性質(zhì)的科學(xué)方法；也有助于培養(yǎng)學(xué)生從微觀物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的基本規(guī)律出發(fā)分析和解決問題的能力，為學(xué)生靈活應(yīng)用物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系開展實際工作以及研究奠定良好的基礎(chǔ)。（二）教學(xué)目標《結(jié)構(gòu)化學(xué)》是化學(xué)、材料化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)這三個專業(yè)三年級學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握微觀物質(zhì)運動的基本規(guī)律，獲得原子、分子及晶體結(jié)構(gòu)的基本理論、基礎(chǔ)知識，了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，了解研究分子和晶體結(jié)構(gòu)的近代物理方法的基本原理，具備從物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)（性能）相互關(guān)系的基本規(guī)律出發(fā)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(guī)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(jié)構(gòu)特征以及聯(lián)系衍射二要素和晶胞二要素的重要方程，明確各類晶體結(jié)構(gòu)特征及結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系；了解金屬、離子化合物等的基本型式及規(guī)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(shù)。課程目標2：能夠應(yīng)用量子化、波粒二象性、不確定關(guān)系等基本理論區(qū)分宏觀和微觀性質(zhì)；能夠利用原子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和其運動的基本規(guī)律；能夠使用分子軌道/價鍵/配位場/晶體結(jié)構(gòu)等理論認識和分析原子、分子、配合物及晶體的幾何結(jié)構(gòu)、電子排布、光譜、穩(wěn)定性以及其反應(yīng)機制；能夠準確辨別各種譜學(xué)技術(shù)的應(yīng)用范圍和限制。課程目標3：深化學(xué)生邏輯思維和數(shù)理思辨能力，加強學(xué)生獨立獲取知識和綜合應(yīng)用知識的能力，培養(yǎng)學(xué)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(yǎng)學(xué)生基于辯證唯物主義世界觀認識客觀認識物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的能力，增強學(xué)生對物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)認識的廣度和深度。能夠批判性地解釋物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論和技術(shù)、批判性地討論和執(zhí)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中常用的理論和技術(shù)、能夠?qū)⒄n程中的內(nèi)容與感興趣的相關(guān)研究領(lǐng)域聯(lián)系起來并正確、科學(xué)地判斷和解決實際問題。課程目標5：培養(yǎng)學(xué)生終生學(xué)習(xí)的能力和習(xí)慣,能適應(yīng)和勝任多變的職業(yè)領(lǐng)域。增強學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識，加強學(xué)生獨立獲取知識和綜合應(yīng)用知識的能力，以期能更好的從事科學(xué)生產(chǎn)等社會實踐活動。三、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標權(quán)重1-1：系統(tǒng)掌握化學(xué)基本理論、基礎(chǔ)知識和基本技能，了解化學(xué)的知識體系和發(fā)展趨勢課程目標1-30.32-1：具有扎實的化學(xué)各學(xué)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(xué)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(zé)任感和良好的協(xié)作精神課程目標4-50.13-2：具有良好的科學(xué)文化素養(yǎng)，掌握科學(xué)的方法論課程目標3-50.2四、教學(xué)方式與方法《結(jié)構(gòu)化學(xué)》采用以多媒體為主和板書為輔的教學(xué)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(xiàn)代的教學(xué)手段可以在理論課時減少的情況下，保證教學(xué)信息量不減甚至增加。教學(xué)中也注意結(jié)合黑板板書講授該課程的重點和難點，以達到更好引導(dǎo)學(xué)生思路使其及時理解掌握。多媒體課件教學(xué)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(nèi)容。課程教學(xué)環(huán)節(jié)包括授課、作業(yè)、討論、課堂實習(xí)、總結(jié)、考核等。課程主要采用多媒體電子教案授課，同時結(jié)合模型演示、在線討論等教學(xué)過程，加強教學(xué)方法的啟發(fā)性、針對性和實效性，不僅給學(xué)生提供提綱式的知識要點(非紙質(zhì)教材的電子幻燈版),而且增加一些教材中沒有的學(xué)科前沿研究動態(tài)和熱點；培養(yǎng)學(xué)生從現(xiàn)有知識聯(lián)想到前沿知識的思維能力。我們還安排課堂實習(xí)、討論,將學(xué)生分成幾個學(xué)習(xí)小組，各有不同主題分組討論，進行課堂交流，使學(xué)生變“被動”為“主動”、引導(dǎo)學(xué)生由“學(xué)會”到“會用”。該方式不僅豐富了學(xué)生的知識,而且也培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力、合作交流能力和創(chuàng)新意識。五、教學(xué)重點與難點（一）教學(xué)重點量子力學(xué)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(xué)鍵本質(zhì)的分子軌道理論、共價鍵理論和配位場理論等，分子結(jié)構(gòu)和分子性質(zhì)之間的關(guān)系，晶體結(jié)構(gòu)和X射線衍射理論等。（二）教學(xué)難點微觀粒子的運動特征、測不準關(guān)系、量子力學(xué)基本理論、薛定諤方程求解、光譜項、晶體點陣理論、晶體結(jié)構(gòu)特征等。六、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標1緒論理解什么是結(jié)構(gòu)化學(xué)，掌握結(jié)構(gòu)化學(xué)的研究內(nèi)容和研究方法1講授課程目標1、4、52第1章量子力學(xué)基礎(chǔ)知識了解經(jīng)典力學(xué)的內(nèi)容，了解與經(jīng)典物理相矛盾的實驗現(xiàn)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(xué)的基本假定，掌握一維勢箱中薛定諤方程的求解過程及結(jié)果7講授課程目標1、2、3、4、53第2章原子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)了解用量子力學(xué)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(guān)量子數(shù)的意義，利用所得結(jié)果解釋元素的周期性規(guī)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(jié)構(gòu)化學(xué)掌握共價鍵的本質(zhì)、分子軌道理論及雙原子分子的結(jié)構(gòu)、價鍵理論、分子光譜，了解變分法、分子光譜、光電子能譜等內(nèi)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(guān)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(jié)構(gòu)和性質(zhì)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(yīng)機理，了解分子軌道對稱性和反應(yīng)機理、缺電子多中心鍵和硼烷的結(jié)構(gòu)等內(nèi)容6講授課程目標1、2、3、4、57第6章配位化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)理解配位場理論的要點，掌握配位鍵與有關(guān)配合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，了解原子簇化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、金屬-金屬四重鍵、物質(zhì)磁性和磁共振等內(nèi)容4講授課程目標1、2、3、4、58第7章晶體的點陣結(jié)構(gòu)和晶體的性質(zhì)理解晶體結(jié)構(gòu)的周期性和點陣，掌握晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，了解晶體的結(jié)構(gòu)的表達和應(yīng)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(jié)構(gòu)和性質(zhì)理解金屬的性質(zhì)和金屬鍵、掌握球的密堆積和金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、了解合金的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、固體表面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)3講授課程目標1、4、510第9章離子化合物的結(jié)構(gòu)化學(xué)理解離子鍵的本質(zhì)和點陣能的定義，掌握典型離子化合物的結(jié)構(gòu)，了解離子配位多面體及其連接方式和硅酸鹽的結(jié)構(gòu)2講授課程目標1、4、511第10章次級鍵及超分子結(jié)構(gòu)化學(xué)掌握氫鍵及氫鍵在生命物質(zhì)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(jié)構(gòu)(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(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配（如有實驗，則需再按以下格式繼續(xù)填寫）序號實驗項目名稱實驗內(nèi)容與要求學(xué)時類型對應(yīng)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(shè)計性”、“探究性”、“其它”等。八、學(xué)業(yè)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(jù)建議分值（百分比）考核/評價細則對應(yīng)課程目標過程考核40%出勤表現(xiàn)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(yè)20%要求作業(yè)完整、正確，基本概念和基礎(chǔ)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(jù)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(xué)效果越好。課程目標達成度畢業(yè)要求指標點達成度十、教材與教學(xué)參考書（一）教材《結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)》，周公度、段連運編，北京大學(xué)出版社，2017，第五版。（二）教學(xué)參考書《結(jié)構(gòu)化學(xué)》，李炳瑞編，高等教育出版社，2011，第二版；《結(jié)構(gòu)化學(xué)》，江元生編，高等教育出版社，2011，第二版；《結(jié)構(gòu)化學(xué)》，王榮順、潘秀梅編，高等教育出版社，2016，第二版；《基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)化學(xué)》，張季爽、申成編，科學(xué)出版社，2006，第二版；《高等無機結(jié)構(gòu)化學(xué)》，麥松威，周公度，李偉基編，北京大學(xué)出版社，2014，第二版；《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》，徐光憲、王祥云編，高等教育出版社，2010，第二版；《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》，潘道皚編，高等教育出版社，2004，第二版；《量子力學(xué)導(dǎo)論》，L.Pauling、E.B.Wilson編，陳洪生譯，科學(xué)出版社，1964，第一版；《配位化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)》，游效曾編，高等教育出版社，2012，第二版；《群論在化學(xué)中的應(yīng)用》，Cotton