工科大学化学内容与课程体系改革

工科大学化学内容与课程体系改革
化学化工学院关鲁雄
一、工科大学化学教学体系的改革
化学科学在物质(元素、化合物)与概念(原子论、原子分子论学说等)形成化学理论的基础上，一个多世纪以来大致上形成了无机化学、有机(包括高分子)化学、物理化学和分析化学四个二级分支学科。

近代化学发展迅速，知识量迅猛增加，应用领域不断扩大，形成了能源化学、材料化学、环境化学和化学生物学等许多新的交叉学科。

化学已成为高科技发展的强大支柱，化学作为中心学科的地位逐渐得到认同。

化学也已经从实验科学转变为实验与理论并重的科学。

为了适应新世纪人才培养的需要，强调现代工程技术人才化学素质教育与创新能力培养我们将传统的《无机化学实验》、《有机化学实验》、《分析化学实验》和《物理化学实验》四门实验课融合为一门新的实验课程——《工科大学化学实验》。

该课程以物质制备（含无机合成和有机合成）为龙头，将化学基本操作，物理化学实验研究方法和现代分析手段有机地融合，呈现给学生一个完整的工科化学实验知识体系。

充分发挥化学实验在创新能力培养中不可取代的作用，体现了化学实验自身的系统性与规律性。

二、《工科大学化学》教学内容的改革
1、工科大学化学教学内容的改革
将传统的无机化学、物理化学（含结构化学）、有机化学和分析化学等理论课程合并为一门新课程，其内容体系按“模块”与“网络”相结合的思维框架构筑。

以化学的三级学科和四级学科为“模块”单元，理顺彼此间的“网络”关系，合并原“四大化学”中相互重复的内容，保留其相对独立的内容，增加反映学科前沿的知识，形成一个包含了化学科学的必要知识点，能反映现代化学知识的课程体系。

这是一个“大化学”的概念，是在学生能力的培养上将“四大化学”作为一个整体来考虑的。

在构筑新的《工科大学化学》课程体系时，我们将该课程划分为“理论化学”和“反应化学”两大部分。

在教学过程中，提倡“理论化学”以讲授为主、“反应化学”以自学为主的教学理念；实施先“理论化学”后“反应化学”的“一段式化学教学”模式，使反应化学（元素化学、有机化学、分析化学）的教学起点提高、信息量加大。

真正实现启发式教学，培养学生的创新思维能力。

在教学过程中，注重“归纳法”，不弃“演绎法”。

新的课程体系与旧体系相比较，节省课时25%，新增内容25%，较好地解决了普遍存在的“课时压缩而要求提高”这一尖锐矛盾，使冶金、材料类工科专业的化学系列课程教学“一步到位”。

这种教学模式被全国工科化学课程教学指导委员会界定为“一段式”的化学教学改革模式，它有别于其它化学教学改革模式，其特点是在中学化学的基础上，实行先化学原理推演，后化学实践知识归纳，充分考虑冶金、材料类专业的特点，即：化学系列课程是这类专业的重要基础课，而其专业课又是基础化学知识的具体应用和提高，从而使化学基础知识在更大范围内得到巩固与提高。

2、工科大学化学实验教学内容的改革
改革前的化学实验依附于各门化学课程，在实验内容、项目、方法手段和设施上都有相当的重复，也没有使学生形成一个完整的“化学实验与研究”的知识体系。

通过工科大学化学实验的教学改革，不仅使学生验证、巩固和加强课堂所学的基础理论和基本知识，更重要的是培养学生的实验操作能力、分析问题和解决问题的能力，养成严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风，培养学生的创新精神和创新能力。

经过重大改革后形成的“四大化学”融合的实验教学新课程，是冶金、材料、环境等专业工科人才培养重要的基础课程。

体现了现代化学实验的科学性、先进性和前沿性；体现了科研与教学的早期相结合；体现了设备的先进性和教学手段的现代化。

我们的化学实验教学是以“方法论”教育为核心的教学理念，实行开放式实验室管理，因材施教，支持个性培养和自我发展，培养和开发学生的创新思维和意识。

三、教学方法的改革
1、采用多种教学形式，培养学生的创新能力
采用“演绎法”与“归纳法”并举的教学方法，即实行先用演绎法讲授化学原理（理论化学），后用归纳法介绍化学实践知识（反应化学），鼓励学生进行跳跃性思维，实现了“高起点，一步到位”的目标。

教学中强调化学基本原理和方法的掌握而不是化学资料的占有，达到“授人以渔”的目的。

教师将教学内容分解为必讲内容（化学基本概念、基本原理、基本方法）、自学内容（描述性内容）和备查内容（化学数据），突出必讲内容，引导学生消化自学内容，掌握利用各种渠道（包括网络）查阅收集整理化学资料的能力。

采取教学互动的教学方式，如在“元素化学”的教学中，教师在课堂上只重点讲解元素化学的研究方法，然后让学生通过自学充实元素化学的具体内容。

学生选定自己感兴趣的题目，广泛收集资料，每人完成一篇小论文。

在课堂上以论文报告会的形式组织交流和讨论。

这种教学方式，激发了学生的学习热情，营造了生动活泼的学习氛围。

教学形式：我们邀请了国内外专家教授，如德国基尔大学Brodowsky教授、香港理工大学周福添教授、英国利兹大学Lai Xiaojun教授等给学生进行学术讲座，开展题为“我身边的化学”的化学征文竞赛和实验技能竞赛，组织学生参加大学生课外作品大赛等形式培养学生的创新意识与创新能力。

2、改革实验教学方法，实行开放式的实验教学
（1）实验教学方法的改革
在实验教学中，根据不同层次和不同类型的实验采用不同的教学方法。

通过开放式实验室管理和综合性、设计性及研究性实验的安排，给学生提供一个培养创新意识的平台，在规定学时学分内，学生可选做某一实验方法中的实验项目，同时，对学有余力的学生可通过预约选作其感兴趣的实验。

从而大大激发了学生的实验课学习热情，学生将“要我做”变为“我要做”，为培养具有创新能力的人才打下了坚实的基础。

（2）实行开放式的实验教学
实验内容的开放：贯彻“基本要求加特色”的原则，通
过“必做”与“选做”相结合的形式进行实验内容的开放，较好地克服了开放实验中“学生放任自流”的偏向。

例如，“基本型实验”安排为“必做”实验，“综合设计型实验”采取“必做”与“选做”相结合，而“研究创新型实验”为“选做”实验。

实验时间的开放：贯彻“节约教学资源，提高办学效益”的原则，通过“统一安排”与“自由选择”相结合的形式进行实验时间的开放，有效地克服了开放实验过程中出现的“实验室忙闲不一”的现象，充分发挥教学资源的效益。

实验场地的开放与仪器设备的开放：贯彻“资源共享”的原则，通过“实验中心实验室”、“专业课实验室”和“科研实验室”的全院打通，实现实验场地的开放、仪器设备的开放，在全院形成“创新教育”的合力。

网络教学平台的开放：充分利用校园网的有利条件和实验中心网站丰富的网络教学资源，利用网络教学平台，打破时空的限制，实现了网上实验教学的24小时开放。

网络实验教学内容包括：通过网络预习系统进行网络预习与自测；通过网络课件与教学视频材料进行网上听课；通过实验仿真课件进行网上虚拟实验；通过网络答疑系统进行网上师生对话和实验课答疑。

5、考试方法的改革
（1）理论课程考试方法的改革
改革考查、考试方法，注重个性教育，提倡学生根据自己的实际，因人而异地阅读不同的参考书，选做不同的习题。

改革单一的考查考试方法，采用课后练习与小论文相结合、笔试与口试相结合、闭卷考试与开卷考试相结合、老师评分和学生评分相结合等多种形式的考核方式。

（2）实验课程考试方法的改革
实验考核分为平时考核与期末考试两部分，课程总成绩由平时成绩和考试成绩组成，其中平时成绩占70％，考试占30％。

期末考试形式多样，包括笔试、口试、实地操作、提交实验设计方案与小论文等多种形式，根据不同的专业和学生选作的不同实验项目，分别组织考试。

考核的内容不仅包
含基本知识和基本技能，更注重对学生综合科学素质和能力的考查。

这种弹性和多元的实验考核方法严格、科学，大大激发了学生实验兴趣，促进学生自主学习，提高了实验课教学效果。

四、教学效果与教学改革成果
1、着力于“改”字，贯穿着“导”字，突出“练”字，鼓励“创”字
教改班的学生基础扎实，接受能力强，学习的兴趣浓、劲头大。

面对素质良好的学生们，不只是增加教学内容的广度和深度，而是注意教给学生掌握知识的方法。

改变了学生被动地接受知识的状况，让他们成为主动的参与者。

每个学生的论文题目互不相同，都得自己独立完成。

这样，从资料收集到整理，从打印成文到报告，从多媒体软件的构思到制作，每个学生都得到了全过程的锻炼。

有了这样的练习，学生的能力得到了明显地提高，将来如果需要哪个化学元素的资料，写出那儿元素的文章，都会中心有数了。

青年学生，思想活跃，观察敏锐，所得的结论，常常是特别新颖的，对于一些创新思维，不仅让他（她）们畅所欲言，而且还加以鼓励。

这次教学改革，对培养创造性人才，也是具有良好地推动作用的。

这种教学改革经验，值得推广。

2、学生评价
教化0201班班委会评语：
《工科大学化学》一书自身是有其特色的，虽然到目前为止我只学了结构化学和物理化学两部分。

结构化学一部分的主线是能量最低原理。

围绕这一主线展开了各种理论的介绍。

由于结构化学的艰深，所以各种理论都无法览其全貌，因而一个理论代替一个理论，一个理论联合一个理论，而本书的好处就是将各个理论的优缺点讲得明了，使理论之间的过渡自然。

其次，本书后的思考题出的很好，有利于学生加强对要领的理解。

教化0301班史静评语：
我觉得我很幸运，能在我所喜爱的课程上遇到一位很棒的老师。

关老师不只教给我们书本上的知识，他还教会了我
如何学习书本。

我觉得我在化学这一科的学习上有了很大的进步。

以前我部是孤立地死极地学一个知识点，掌握了一个知识点就只会这么一个，无法与其知识点联系，达到融会贯通，现在，关老师有条有理的讲解，以及把各个知识点在一起的清晰的思路改变了我的不良思维方式，对化学的整体认识提高了很多。