一、化学专业教育的历史及现状
1.萌芽时期(1865—1910)
在化学成为一门学科之前,我们的祖先在陶瓷、冶金、酿造、炼丹、医药、火药、造纸、纺织等方面就创造了灿烂的化学文明,然而近代化学则是在鸦片战争前后从欧洲传入我国的。
我国近代化学教育始于19世纪60年代中期,京师同文馆(北京)、江南制造局(上海)开创了近代化学的教学活动,并翻译了一批化学教材。
1903年清政府颁布的《奏定学堂章程》是近代教育第一个新学制的政府法规(“癸卯学制”),规定了各级各类学制,大学堂制3~4年,分8科,化学是必修课。格致科(即理科)设有化学门,工科设有应用化学门,农科设有农艺化学门,各门设有相应的化学课程。
1897年南洋公学设立师范院,开设格致(物理及化学)课,拉开了近代师范教育的序幕。1902年京师大学堂附设“师范馆”,开中国近代高等师范教育之先河,1903年的《奏定学堂章程》第一次确立了独立的师范学制。
2.开创时期(1910—1937)
1910年京师大学堂设立化学门,这是我国最早的正规高等化学教育机构,至1930年全国有近40所大学设立化学系,设有无机化学、有机化学、分析化学、化学实验、应用化学、理论及物理化学课程,并要求提交毕业论文或毕业设计。
这一时期基本体制是仿照西方近代教育,我国的化学专门人才开始成长时,他们一般在国内接受基本的化学教育,然后出国深造,在回国后对我国化学工业及化学教育发挥了先驱者作用。
这一时期留学回国的化学家都从事化学基础课教学,提出“重视理论和实验教学,重视能力培养”(戴安邦)。提出“国内已有若干学校(如清华大学、北京大学等校),在化学教育上的物质设备较之西洋之第二流大学已无愧色,在研究精神上有过之而无不及”,并认为“赶上日本不是难事了。”(曾昭抡)
存在问题是全国没有统一的要求,完全取决于任课教授,不同学校之间教学水平相差较大;招生规模小,师生比约为1∶6,有限的师资力量没有充分利用。
3.巩固时期(1937—1949)
抗战爆发后,各校历尽艰辛迁出沦陷区,如北大、清华、南开合并为西南联大,名师云集,学术气氛浓厚,培育了一批优秀人才,为后来新中国的建设和化学教育打下了一定的基础。其间,化学教育渗透到生物、地质等其他学科领域,其地位得到了巩固和提高,并开始自编了一些化学教材。抗战胜利后,各校又纷纷迁回原地。
4.发展时期(1949—1976)
1952年全国院系调整,保留综合大学13所、高等师范院校33所,均成立了化学系,翻译出版了大批苏联教材,培养目标、教学计划和大纲受前苏联影响很大。由此建立的化学教学体系影响我国化学教学近40年之久。
1953年全国综合性大学会议提出,要培养在理论和基础学科方面从事研究工作和教学工作的专门人才,强调较深博的专门理论教育。在此期间为培养骨干教师,举办了“物质结构”、“结晶学”等讨论班,并编写了新中国的第一批化学教材,如黄子卿的《物理化学》、徐光宪的《物质结构》……,1952年到1958年教学秩序基本稳定,教学质量有所提高。
1958年“教育大革命”受“左”倾思潮的影响,打乱了正常的教学秩序,削弱了基础理论教学,造成了不良后果。
1961年党中央及时提出“调整、巩固、充实、提高”八字方针,制定颁布了《高教六十条》,恢复了正常的教学秩序,培养目标调整为“教学、研究人才及其他工作者”,制定了第二套教学计划和教学大纲。
1963年成立了化学教材编审委员会,负责制定计划、编写、审查和评价教材工作。出版了一大批我国自己的化学教材,大学教学质量有显著提高,培养了一批骨干教师,实验教学得以加强,教学研究气氛活跃。
1966年,“文化大革命”开始,高等教育处于停顿状态。
5.改革时期(1977— )
1977年恢复了高考和正常的教学秩序,同年10月召开了全国理科化学基础课教材编写会议,1978年9月召开了中国化学会会议,专门研究化学教学问题,成立化学教育工作委员会,并决定出版《化学教育》杂志。1979年10月恢复高校理科教材编审委员会,1980年在长春召开了“全国理科基础课教学大纲审订会议”,制定了化学基础课教学大纲及五年教材建设规划,这一系列会议和活动推动了化学教育的稳步发展。
1981年教育部批准成立“理科化学课程结构研究小组”,开展了教学质量调查及课程结构研究,提出“精选课程内容,适当减少授课学时,加强实验训练,注重能力培养”,有力地推动了各校化学教学改革。各校普遍加强了基础理论和实验教学,增加了选修课,增设了反映现代科技新发展的课程(如仪器分析),拓宽知识,使知识结构逐步多元化。
1985年高等学校化学教育研究中心成立,1986年《大学化学》创刊,“中心”通过立项,组织校际合作开展大学化学教学研究和实践,如毕业生跟踪调查和社会反馈信息的研究,国内外化学教育比较研究、培养规格和课程结构研究等,为以后在全国大规模的化学教学研究打下了良好的基础。其中“大学化学实验课系统改革研究”课题组,开展了大量的、艰苦而卓有成效的工作,进行了“大、中、小”三种改革试验,出版了《大学化学实验改革论文集》、《大学化学新实验》,对我国大学化学实验教学质量的提高产生着深远影响,获得了全国优秀教学成果特等奖。而由近60所学校、200名教师参加研制的《高等化学试题库》是我国第一个涵盖全部化学基础课的多功能试题库,深受教学第一线的基础课教师,尤其是青年教师的欢迎,获得了全国优秀教学成果二等奖。《大学化学》在21世纪80年代末开展了“培养什么样的理科人才”的大讨论。讨论中普遍认为:一是理科应培养少而精的基础研究人才,二是应培养大量基础扎实、知识面宽、有较强实际工作能力的实用型人才,为“兰州会议”的召开作了思想准备。
1990年全国高等理科教育工作会议(兰州)召开,提出要建设“面向21世纪、规模适宜、布局合理、结构优化、加强基础、重视应用、分流培养、水平较高的具有中国特色的社会主义理科教育体系”。提出要培养基础性和应用性理科人才,重新修订专业目录,重新修订基本培养规格和教学计划。这次大会对理科化学教育改革产生了深远的影响。
(1)有步骤地进行大学化学教育结构调整——应用化学专业的建立与发展
相当长时期内,化学类专业多数设在二、三级学科中,多达27种,专业面太窄,毕业生适应性差。1979年及1987年教育部二次组织修订专业目录,化学基础性专业只设化学专业一种。 “兰州会议”上明确提出处理好培养基础性人才和应用性人才的关系,20世纪90年代,在专业目录修订中,确立为化学和应用化学两个专业,并在理科化学学科教学指导委员会下设应用化学教学指导组。明确了应用化学专业在应用性人才培养中的地位和作用,认为应用化学专业是介于理科化学专业和工科化工类专业之间的“接口”专业,属应用理科。
(2)开展了教育思想大讨论,为开展大规模教学改革打下了思想基础
通过讨论取得了许多共识,主要为:就人才培养而言,高等学校应培养基础坚实、知识面宽、能力强、素质高的创新性人才。具体而言,大致包括由强调专业教学向强调基础教学转变;由人才培养模式的单一化向多样化转变;由一次教育完成论向终身教育观念转变。为了实现这些转变,必须对目前的教学内容、方法、评价方式等进行改革。
(3)开展教学研究
1994年,教育部“面向21世纪教学内容和课程体系研究”立项,经由各高等学校申请、专家评审、教学指导委员会认真讨论和推荐、教育部批准,理科化学教育改革方面设立了三个项目:
02-03-7 理科非化学类专业基础化学教学内容和课程体系改革研究
02-03-8 化学类专业教学内容和课程体系改革研究
02-03-9 应用化学类专业教学内容和课程体系改革研究
在这三个项目下各自分设若干子项目,采取联合进行和分项负责等多种方式,组织了全国近50所大学中的600多位老师直接参与了有关研究。历经五年,通过审视化学学科的发展,对国内外化学教育现状进行分析和比较,结合我国实际探讨化学教学改革指导思想,提出三类(非化学专业,化学专业,应用化学专业)化学教学改革方案。现在这些方案已在不同类型的学校实施并取得初步成果,这是建国以来规模最大、涉及面广,又有一定深度和成效的化学学科教学研究活动。其成果收集于“化学专业教学改革研究报告”(即白皮书)中。
1997年教育部启动了全国“高等师范教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”,设立了高师人才培养模式、教学内容和课程体系、实验教学改革等4个重点项目和10个一般项目进行了研究。其成果发表于“高等师范教育面向21世纪教学内容和课程体系改革成果”丛书(第十卷化学分卷)中。
进入21世纪后,教育部又启动了“新世纪高等教育质量工程”项目,目前正在进行中。
(4)建立一批“基础科学研究和教学人才培养基地”
90年代国家教委提出高等理科教育应“加强基础、重视应用、分流培养”,这是理科办学指导思想的一个转变。为了保护一批培养高质量基础人才的理科专业,分批设立“基础科学研究和教学人才培养基地”,化学基地共14个,它们是南京大学、南开大学、厦门大学、北京大学、吉林大学、复旦大学、兰州大学、武汉大学、浙江大学、中山大学、西北大学、郑州大学、福州大学、中国农业大学。理科“基地”的建立大大推动了化学专业教学改革。
(5)建立理科化学教学指导委员会
兰州会议后,成立了第一届高校理科化学教学指导委员会。负责提出宏观指导性的意见供有关领导部门参考,并指导各校化学专业及应用化学专业教学改革。制定了高等学校化学专业和应用化学专业“基本培养规格和教学基本要求”的文件。
第二届化学教学指导委员会指导和参与了“面向21世纪教学内容和课程体系研究”中三个化学方面项目的研究工作,结合研究成果及教学改革的形势,认为不应以统一的课程结构及教学大纲束缚学校的手脚,应让各校在统一的基本要求下自主的进行改革,据此制定了“理科化学专业及应用化学专业的化学教学(含实验教学)基本内容”,文件鼓励各校根据具体情况制定各具特色的教学改革方案,并进行教学探索和教材建设。
2001年成立了“化学及化工学科教学指导委员会”,下设化学类专业、化学工程与工艺专业、制药工程专业、非化学化工类专业基础课程等教学指导分委员会,撤销了各分学科的教学指导组。由于自1999年我国高等学校有一个大的发展,化学专业点达198个,应用化学专业点达224个,在这大好形势下,本届化学教学指导分委员会负责编写了“理科化学专业发展战略研究”报告并制定了“理科化学和应用化学专业规范”。
二、化学专业的培养目标和规格
1.本科化学专业的培养目标
培养具有良好人文和科学素质,具有社会责任感,创新意识和实践能力强,掌握化学基本知识、基本理论和基本技能,能胜任化学及相关领域科研、教学及其他工作的人才。
2.本科化学专业的培养规格
(1)掌握科学的世界观和方法论,正确认识科学与社会的关系,热爱祖国,遵纪守法,诚信、求实,为民族振兴而努力工作。
(2)掌握本专业所需的数学、物理、计算机等相关学科的基本知识。
(3)系统地掌握化学专业的基础理论、基本知识和基本的化学实验方法与技能。
(4)了解应用化学及与化学相关的交叉学科的知识。
(5)熟练掌握一门外国语。
(6)掌握获取和应用科学研究信息的方法。
(7)心理素质好,身体健康。
实现上述培养目标和培养规格,必须规定本科化学教学的基本任务,制定相应的教学措施:
(1)执行“化学专业教学基本内容”和“化学专业实验教学基本内容”。
(2)打好基础、拓宽知识面,培养学生掌握知识、获取知识和应用知识的能力,为进一步发展奠定基础。
(3)注重现代化学学科发展前沿知识介绍,使学生基本掌握现代化学的知识体系,理解化学学科认识世界、改造世界和保护世界的基本思路和方法,正确认识化学作为现代生活物质基础学科的重要性。
(4)培养学生对化学的兴趣,激发学生热爱化学、学习化学和研究化学的积极性。
(5)加强基础研究和应用研究训练,掌握科学研究和创新性思维方法,为进入化学及相关领域的教学、科研和其他工作奠定良好的基础。
(6)积极参与体育锻炼,强健体魄、磨炼意志、健康心理,培养团队与协作精神,养成良好的生活习惯,为长期工作打好基础。
3.化学专业教育教学内容和知识结构
(1) 设计本专业教学内容及知识结构的理论依据
根据本专业人才培养目标和培养规格,为使学生达到知识、能力和素质的协调发展,本专业教学内容包含通识教育、专业教育和综合教育三部分。通过通识教育,使学生具备较高的人文科学、社会科学、自然科学、外国语、艺术、体育和计算机信息技术等基础,并在思想素质、心理素质、身体素质和综合能力等方面得到提高。通过专业教育,使学生系统地掌握化学专业的基础理论、基本知识和基本的化学实验方法与技能;增强对化学在认识世界、改造世界和保护世界中的作用的认识,从而培养对化学的兴趣,激发学生热爱化学、学习化学和研究化学的积极性。通过综合教育,培养学生良好的综合素质以及创新能力、自我学习和发展能力等。三个部分的教育是一个整体,要综合考虑,统一进行。
(2) 本专业教育教学内容及知识结构的总体框架
通识教育 主要包括相关的人文科学、社会科学、数学、自然科学、外国语、计算机信息技术、体育和艺术等。
专业教育 主要包括化学专业的基础理论、基本知识和化学实验方法与技能以及综合知识等内容,科学研究方法训练及科学研究实践。
综合教育 包括思想教育、诚信教育、学术交流、科普活动、社会实践、文化艺术活动等。
根据四年学制计,通识教育和专业教育的总学分为140~160学分,总学时2500~2800,各学校可根据具体情况适当调整。应适当安排综合教育学分和毕业论文以外的科学实验训练内容,但不作规定。
专业课程 包括专业基础课程(必修课)和选修课程。
(1) 专业必修课程包括化学学科的基础知识、理论和原理。化学学科是一个实验占有重要地位的学科,实验课程与理论课程的学时比不小于1.1。
(2) 选修课程包括化学学科各分支学科的基础知识、理论和实验方法,介绍学科交叉及前沿知识,使学生扩大知识面,加深对化学的了解和理解,适应个性发展的需要。
也可开设一些介绍性课程,例如讲座和知识介绍,通过这些课程,让学生了解化学研究的前沿和社会需求,成为有责任心、有理想的化学工作者。
依据教育部化学及化工专业教学指导委员会制订的“化学专业教学基本内容”和“化学实验教学基本内容”构建本专业的教学内容、课程体系和知识结构。
三、化学专业教学基本内容
“化学专业教学基本内容”是高等学校化学及化工学科教学指导委员会为化学专业(4年制)本科教学提出的建议规范。化学专业本科教学总时数以2500~2800学时(不含军训、各类实习和毕业论文)为宜,课程分为公共基础课、专业基础课和选修课三个层次。公共基础课约1100学时;专业基础课约1100~1400学时,其中实验教学学时占专业基础课学时的52%左右;选修课约300学时。
20多年来,我国普通高校化学教学改革经历了几个阶段。1978年全国普通高等教育处于拨乱反正时期,有必要对全国大学化学教学进行统一规范。为此,曾制定了各门化学课程的教学大纲,规定了课程结构、课程内容的要求和学时数。1992年第一届化学教学指导委员会根据教学改革和化学学科发展的需要,为了有利于各学校根据实际情况进行教学内容和方法的改革,同时又在较宽松的范围内统一全国普通高校的化学教学,制定了“化学专业和应用化学专业基本培养规格和教学基本要求”,未作大纲式的规定。第二届化学教学指导委员会在教育部“面向21世纪教学内容和课程体系研究”02-03-8项目“化学类专业教学内容和课程体系改革研究”课题中,通过审视化学学科的发展,对国内外化学教育现状进行了分析和比较,结合我国实际,在2000年制定了《化学专业教学基本内容》和《化学专业实验教学基本内容》。近年来由于我国本科教学发展迅速,创新意识的培养已成为本科教学的重要内容。在许多高校对化学课程设置、教学内容进行改革探索的基础上本届教学指导委员会重新修订了《化学专业教学基本内容》和《化学专业实验教学基本内容》(以下简称“基本内容”)。修订的指导思想是:
(1) 从终身教育的观点出发,本科教育是其中一个特定阶段,其前有中学教育为基础,其后又有研究生教育和职业再学习。尽管研究生教育在国内已普遍实施,但多数本科毕业生将直接走上工作岗位,因此本科教育必然应带有专业教育成分,但是不应要求通过本科教育就培养出该专业的专家,本科教学应着力培养具有宽广知识基础和基本技能,能够适应未来发展需要的专业人才。因此本科基础课教学的基本内容应着眼于为学生今后发展奠定基础,强调的应是本科教学中最基础的内容(不是专业选修课,更不是研究生课程内容的下放)。
(2) 本科教学不只是传授知识(基础的,前沿的),更要传授获取知识的方法和思想,培养学生的创新意识和科学品质,使学生具备潜在的发展能力和基础(继续学习的能力,表述和应用知识的能力,发展和创造知识的能力)。从这个意义上讲,本科教学带有研究性,担任本科教学的教师应有良好的从事科学研究的素质(经验和能力)。
(3) 基础知识(包括基本技能)必须充分重视,但其内涵也必然会随着时代的演进、科技的进步、学科的发展、社会的需要而有所变化。过去认为是基础知识的内容有的应该进行更新,有的是非本科教学阶段必须掌握的专业知识也应予以精简。“基本内容”的选择不应只从知识的完整性和知识是否有用作为出发点。为此,本文件删除了部分过去认为属于“基本”的教学内容。
(4) 课堂教学不是本科基础教学的唯一形式。此文件所列内容不等于课堂讲授内容,应提倡因材施教,课堂内外相辅相成,适当减少课堂讲授,辅以讨论、讲座等丰富多彩的课外活动。应该充分重视实验教学,化学实验教学是培养学生创新能力和优良素质的有力手段。化学实验教学不应只为验证已知而设,而应该是多层次的训练(包括基本操作,综合实验,设计型实验和研究型实验)。
(5) 文件所列内容不与课程设置挂钩(例如文件中I、Ⅱ、Ⅲ,不应该理解为三门基础课),其顺序更不是教学顺序。这种安排给各院校在考虑课程结构改革时留有充分的余地。实际教学应该既有基本统一要求而又不加过多约束,因地制宜,因材施教,适应学生个性发展,富有弹性。“基本内容”只列出了最基本的教学要求,希望各院校在完成“基本内容”教学前提下,能根据自己的具体状况制 定各具特色的教学方案,并精心进行教学探索和教材建设。
化学专业化学教学基本内容
* 说明:供各院校根据专业特色自行选择
I
1.气体
理想气体与实际气体 气体分子运动论
2.化学热力学
(1) 热力学基本概念 状态函数 平衡态 可逆过程
(2) 热力学基本定律
热力学第一定律 功 热 热力学能 焓 热容
热力学第二定律 熵及熵变计算 熵增加原理 *非平衡态简介
热力学第三定律 规定熵
(3) 热力学基本方程
吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能及其改变量的计算 过程性质的判据 热力学函数间的关系及相互转化
特性函数
(4) 热力学基本定律的应用
偏摩尔量 化学势及化学势等温式 组成可变体系热力学基本方程 吉布斯-杜亥姆方程 平衡条件
*平衡稳定性判据
在多组分体系中的应用:混合物(气态、液态)热力学 溶液热力学 逸度 活度 标准态
在相平衡中的应用:相律 单组分体系相图 二组分体系相图 *超临界状态及二级相变简介
在化学反应中的应用:热化学 化学反应亲合势 标准平衡常数及化学平衡等温式 化学平衡(沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、酸碱平衡、配位平衡)及其计算方法 化学反应平衡移动原理
3.统计热力学基础
(1) 基本概念:统计分布 统计平均 玻耳兹曼统计分布律
(2) 熵的本质及玻耳兹曼公式
(3) 配分函数及其热力学函数的统计计算
*(4) 统计热力学应用——平衡常数计算及其他应用
4.化学动力学基础
(1) 基本概念:化学反应速率 速率方程 基元反应
(2) 简单级数反应动力学规律 反应级数的测定及速率常数之求算
(3) 复杂反应动力学 稳态近似和平衡假设方法 反应历程
(4) 反应速率与温度的关系 活化能
(5) 基元反应速率理论——碰撞理论 过渡态理论 单分子反应速率理论简介
(6) *分子反应动态学简介 链反应
(7) 弛豫动力学及其他快速反应动力学研究方法简介
5.电化学
(1) 电解质溶液理论 电导 电迁移
(2) 电化学热力学 电极电势 能斯特方程 可逆电池电动势及其应用
(3) 电化学动力学初步 电流密度 超电势
(4) 化学电源 电解
*(5) 金属腐蚀热力学(E-pH图)及动力学
6.界面及胶体化学
(1) 表面自由能(表面张力) 表面热力学 溶液表面吸附 表面活性剂
(2) 溶胶的性质及其稳定性
(3) 单分子膜、LB膜简介
*(4) 纳米粒子的制备
7.光化学
(1) 基本概念:基本定律 量子产率 激光
(2) 单分子电子激发态衰变的相关光物理过程
(3) 光敏与猝灭 光化学反应动力学
8.催化作用
(1) 催化剂与催化作用
(2) 均相酸、碱催化和配位催化
(3) 酶催化作用
(4) 复相催化 化学吸附与物理吸附 吸附等温式 比表面及其测定 表面反应历程
9.量子力学基础
(1) 微观粒子的波粒二象性
(2) 测不准原理
(3) 量子力学的基本假设
(4) 箱中粒子
l0.原子结构和性质
(1) H原子及类氢离子的薛定谔方程 量子数的物理意义 原子轨道图
(2) 电子自旋和旋轨函数
(3) 多电子原子的结构简介
*(4) 原子光谱项
11.分子结构和性质
(1) H2+的线性变分法处理及其结果
(2) 分子轨道理论和双原子分子的结构
*(3) 多原子分子的离域分子轨道和定域分子轨道
(4) 多中心键和缺电子分子结构
(5) 离域π键和共轭分子的结构
(6) H2的海特勒-伦敦处理和价键理论
(7) 杂化轨道理论
(8) 分子轨道的对称性和反应机理
12.分子对称性
(1) 对称元素和对称操作
*(2) 群的表示
(3) 分子的立体构型和分子的点群
(4) 对称性与性质的关系:偶极矩 旋光性
13.晶体结构基础
(1) 周期性、点阵理论和空间点阵型式
(2) 晶系 晶胞 点群
(3) 微观对称性及空间群简介
(4) 密堆积原理和金属晶体结构
(5) 离子晶体的结构
(6) 分子间作用力
(7) 非金属元素的晶体结构和分子晶体结构简介
(8) 实际晶体与缺陷
(9) 晶体的X射线衍射 粉末法和物相分析 *单晶结构分析
Ⅱ
1.化学定量分析
(1) 滴定分析
滴定分析原理 法定计量单位 基准物质 标准溶液 滴定指示剂 多组分选择滴定
(2) 重量分析
沉淀的形成及影响因素 沉淀剂选择
2.原子光谱
(1) 原子发射光谱基本原理 定性分析 半定量分析 定量分析方法
(2) 原子吸收光谱基本原理 定量方法 特点 干扰 *原子荧光光谱基本原理
3.分子光谱
(1) 分子光谱的产生 电子光谱 振动光谱 转动光谱 朗伯-比尔定律 分析条件和测量误差
(2) 紫外可见分光光度法 化合物的鉴定和定量分析
(3) 红外光谱基团频率与分子结构的关系 光谱图解析方法 *拉曼光谱
(4) 荧光、磷光光谱法 化学发光分析 *生物发光分析
4.磁共振波谱
(1) 核磁共振基本原理 化学位移 耦合常数 氢谱和碳谱的解析规律
*(2) 顺磁共振谱简介
5.质谱法
(1) 基本原理 离子峰的主要类型 裂解规律
(2) 谱解析规律
6.电化学分析
(1) 电位分析 玻璃电极 离子选择电极
(2) 控制电位和控制电流库仑分析 微库仑法
(3) 极谱分析原理 直流极谱 线性扫描伏安法和循环伏安法
7.色谱分析
(1) 色谱基础理论 经典色谱法 气相色谱法 高效液相色谱法 色谱-质谱联用技术
*超临界流体色谱简介
(2) 毛细管电泳和*电色谱简介
*8.其他分析方法及技术简介
X射线荧光光谱 光电子能谱 热分析 扫描电镜 流动注射技术
9.取样与试样处理
(1) 取样
(2) 试样预处理:沉淀分离 萃取分离 离子交换分离 其他分离技术
10.分析数据处理
(1) 误差及分析数据的统计处理
(2) 有效数字及分析结果的表示
11.分析质量的保证与控制
Ⅲ
l.有机化合物的同分异构、结构、命名和物理性质
(1) 有机化合物的同分异构现象
(2) 有机化合物结构的各种表示方法
(3) 有机化合物的命名 IUPAC命名原则和中国化学会命名原则
(4) 有机化合物的物理性质及其与结构的关系
2.有机化学反应
(1) 重要官能团化合物的典型反应及相互转换的常用方法
重要官能团化合物:烷烃 烯烃 炔烃 脂环烃 卤代烃 芳烃 醇 酚 醚 醛 酮 *醌 羧酸及其衍生物 胺及其他含氮化合物 基本杂环化合物
(2) 主要有机反应:取代反应 加成反应 消除反应 重排反应 缩合反应 氧化还原反应 自由基反应 周环反应
3.有机化学的基本理论及反应机理
(1) 诱导效应 共轭效应 超共轭效应 立体效应
(2) 共振论简介
(3) 碳正离子 碳负离子 自由基 *卡宾 *苯炔等活性中间体
(4) 有机反应机理的表述
4.有机合成
(1) 官能团导入 转换 保护
(2) 碳碳键形成及断裂的基本方法
(3) 合成子分析的基本要点及其在有机合成中的应用
5.有机立体化学
(1) 几何异构 对映异构 构象异构等静态立体化学的基本概念
(2) 构型的标识 D/L R/S
(3) 主要有机反应的立体化学
*(4) 外消旋体的拆分方法 不对称合成简介
6.有机化合物常用的化学、物理鉴定方法
(1) 常见官能团的特征化学鉴别方法
(2) 常见有机化合物的核磁共振谱 红外光谱 紫外光谱 质谱的谱学特征
*(3) 运用化学方法及谱学方法对简单有机化合物进行结构鉴定
*7.元素有机化学和生物有机化学简介
Ⅳ
1.元素化学
(1) 元素周期性
(2) 氢 氢能源
(3) IA、IIA族元素及其化合物
(4) IIIA—VIIA族元素及其化合物
(5) 稀有气体
(6) IB、IIB族元素及其常见化合物
(7) 过渡元素(第一过渡系列元素为主)及其常见化合物
(8) 稀土元素简介
2.配位化学
(1) 配位化合物的定义 构成 命名
(2) 配位化合物的价键理论 晶体场理论 *配位场理论
(3) 配位化合物的异构现象
(4) 配位化合物的稳定性
3.酸碱理论
(1) 阿伦尼乌斯理论
(2) 布朗斯特理论
(3) 路易斯理论及酸碱的软硬分类
4.原子簇化学简介
(1) 硼烷
(2) 羰基簇化合物
*(3) 其他原子簇化合物简介
5.生物无机化学简介
(1) 生物体中的元素及其作用
*(2) 金属蛋白与金属酶
6.固相反应简介
V
1.流体的流动与输送
(1) 物料衡算和能量衡算
(2) 流体流动形态和流动边界层 牛顿粘性定律和动量传递 流体流动的机械能损失
(3) 沿程阻力和局部阻力 简单管路计算
(4) 流体测量
(5) 常用流体输送机械
2.传热过程
(1) 傅里叶定律 平壁和圆筒壁一维定常态热传导计算
(2) 热流速率 热通量 传热边界层 强制对流和自然对流 并流和逆流 平均推动力和热阻
(3) 牛顿冷却定律和传热系数
(4) 传热过程的热量衡算和速率方程 热交换计算 强化传热途径
(5) 常用热交换器
3.传质过程
(1) 分子扩散和涡流扩散费克定律 传递过程的类比关系
(2) 吸收原理 双膜模型 填料吸收塔的计算(等温单组分低浓度物理吸收的传质单元法和平均推动力方法)
(3) 双组分连续精馏原理 理论塔板数计算
(4) 填料塔和板式塔的基本结构与操作特征
(5) 新型分离技术简介
4.反应工程基础
(1) 反应器的基本类型 本征动力学和宏观动力学 理论均相反应器 *生化反应器简介
(2) 反应器内物料的流动特征 返混和停留时间分布 实际反应器的模型化方法
(3) 气-固催化反应动力学的工程表征 固定床催化反应器 绝热气固催化反应器
(4) 固体流态化 流化床反应器
*(5) 化学反应器的热稳定性
*(6) 化学反应特征和优化
Ⅵ
1.高分子的定义、分类和命名
2.高分子的合成与化学
逐步聚合 链式聚合 共聚合 高分子控制合成 聚合反应的实施方法 高分子的基本化学反应
3.高分子的结构与性能
多分散性 链结构 高分子溶液和凝聚态结构 多相体系 结构与性能关系及其主要的表征方法
4.三大合成材料 塑料 橡胶 纤维
*5.功能高分子
Ⅶ
1.生物碱 萜类化合物及甾体化合物
2.碳水化合物 单糖 二糖 齐聚糖 多糖 糖在生物体中的分解与合成代谢
3.氨基酸 多肽 蛋白质结构 性质及化学合成方法 *蛋白质的降解与氨基酸的分解代谢
4.酶 固定化酶 模拟酶和辅酶简介
5.脂类化合物和生物膜 *模拟膜化学
6.核酸组成 性质及代谢 DNA结构及生物合成
*7.基因表达和基因工程简介
Ⅷ
l.信息的获取
(1) 纸质媒体(图书、期刊、手册等)
(2) 电子媒体(Internet、光盘等)
2.实验数据的分析处理及图形表示
(1) 科学数据处理
(2) 常用化学软件使用
化学专业实验教学基本内容
化学实验教学不仅传授化学知识和训练实验技能,还培养学生的科学方法和思维、科学精神和品德。化学实验应独立设课,必须达到如下要求:
培养学生掌握基本操作,正确使用仪器;认真观察、准确记录并科学处理实验现象和实验数据的能力;
培养学生正确设计实验(选择实验方法、实验条件、仪器和试剂等)解决实际问题的能力和创新能力;
培养学生通过查阅手册,工具书及其他信息源获得信息的能力;
培养学生实事求是的科学态度、勤俭节约的优良作风、相互协作的团队精神、勇于开拓的创新意识。
1.操作及技术
玻璃仪器的洗涤及干燥
滴定管、移液管以及容量瓶的使用
台式天平、电子天平的使用
溶液的制备
滤纸和滤器的使用
加热方法(直接加热、水浴加热、油浴加热等)
煤气灯和酒精喷灯的使用
冷却方法(冷凝管、水浴、冰盐浴)
搅拌方法(机械搅拌、电磁搅拌)
固液分离(倾析、常压过滤、减压过滤、离心分离等)
层析分离
沉淀转移、洗涤、烘干、灼烧
结晶和重结晶
气体制备、净化和吸收
溶液萃取
试样的干燥(烘干、真空干燥和干燥剂的选择)
回流
蒸馏(简单蒸馏、分馏和精馏、减压蒸馏、水汽蒸馏、共沸蒸馏)
高压钢瓶的识别和使用
压力的控制与测量(包括真空的获得和检漏)
压力计的使用(包括真空计)
温度的控制与测量
热电偶温度计的选择和使用
流体的加料、稳压和稳流
流量的测量与流量计校正
常用电极的制备
2.物质的制备、性质、表征
(1) 制备与合成
热分解、复分解、氧化还原、配体取代、直接反应等
常量、小量、半微量合成、多步合成等
(2) 性质与表征
3.基本物理量及有关物理参数的测定
(1) 基本物理量:浓度 pH值 摩尔气体常数 阿伏加德罗常数 熔点 沸点 蒸气压 密度 粘度 折射率 比旋光度 溶解度等
(2) 热力学性质:温度热效应 活度系数 平衡常数
(3) 电化学性质:电导电动势 离子迁移数 ζ电位
(4) 表面与胶体:表面张力固体比表面积 胶体电泳速度
(5) 结构:磁化率偶极矩 摩尔折射度 配位数
(6) 动力学性质:反应级数反应速率常数 活化能
4.仪器与设备的使用
(1) 常用仪器与设备
压力计温度计(玻璃 热敏电阻 热电偶) 天平(台式天平 电子天平) pH计 电导率仪 旋光仪 折射率仪 温差测量仪 氧弹热量计 温度控制仪(常温 高温) 真空泵 超级恒温槽检流计 稳压电源(直流 交流) 电位差计 安培表 马弗炉 管式炉 烘箱 搅拌器 记录仪 万用表 U压力计 小电容仪 磁天平 差热分析仪 熔点测定仪 离子活度计
(2) 常用分析仪器
可见分光光度计 紫外可见分光光度计 红外光谱仪 原子发射光谱仪 原子吸收光谱仪 气相色谱仪 电化学工作站(电化学分析系统)高效液相色谱
(3) 选用仪器
荧光光谱仪 X射线衍射仪 气相色谱-质谱联用仪 毛细管电泳仪 质谱仪 核磁共振仪 高压反应釜 元素分析仪 顺磁共振仪 电感耦合等离子体发射光谱仪
选用仪器希望各校努力创造条件配备 。
四、化学专业的基本教学条件
1.师资
(1) 下列教师人数专指从事本专业教学的专业教师队伍。承担本专业政治、英语、体育等公共课教学的教师,为其他专业承担化学公共课程的教师和担任其他行政工作(如班主任、党政工作)的教师不计算在内。所有教师均为专任全职教师。
(2) 开办一个化学专业至少需要专业化学教师:
折合在校生人数 = 普通本、专科(高职)生数+硕士生数*1.5+博士生数*2+留学生数*3+预科生数+进修生数+成人脱产班学生数+业余(夜大)大学学生数*0.3+函授生数*0.1
(3) 教师队伍中,具有研究生学历的教师比例不小于30%。具有高级职称的教师比例不小于30%。如果有兼职教师,每2名兼职教师折算成1名专任全职教师。兼职教师不超过专任教师总数的1/4。所有专任全职教师必须取得教师资格证书。
2.教材
(1) 下列课程特指化学专业的专业课程。化学专业为其他专业开设的化学类课程不在此列。
(2) 所有课程都必须具有符合专业规范的教学大纲。课程设置及相应的教学大纲应能够涵盖教学基本要求所规定的内容。2/3以上的专业主干课应采用正式出版的教材,没有采用正式出版教材的专业主干课程至少应有符合教学大纲的讲义。
3.图书资料
(1) 下列图书特指化学类和化工类的专业图书。这些图书包括院系资料室馆藏和学校图书馆馆藏。
(2) 有一定数量与专业有关的图书、刊物、资料、数字化资源和具有检索这些信息资源的工具。生均专业图书量不低于50册。每年生均专业图书进书量不少于2册。凡是折合在校学生人数超过500名,当年进书量超过1000册,该项指标即为合格。专业期刊每期按1册计算(电子期刊按照同样标准折算)。学生总数按照学生折合人数计算。
4.教学经费
(1) 新开办的化学专业,教学科研仪器设备总价值不低于100万元,且生均教学科研仪器设备不低于5000元。当年新增教学科研仪器所占比例不小于10%。凡是教学科研仪器设备总价值超过500万元的化学专业,当年新增教学科研仪器设备超过50万元,本项指标即为合格。
(2) 每年生均常规教学经费不少于学生学费的10%。常规教学经费特指用于本科教学的经费,包括本科教学业务费、教学差旅费和仪器设备维修费。折合学生总数的计算中,只包括本科生和同专业的网络教育、继续教育等学生。
5.实验室
教学实验室条件见本规范第五部分——化学专业实验教学基本条件。
6.实习基地
必须要有满足教学需求的实习基地,提供一定的实习内容。鼓励采用多种途径、多种形式完成教学实习内容。
五、化学专业实验教学基本条件
1.体制与管理
(1) 实验室的建立经过学校正式批准,学校提供正常运转、维修及更新改造经费。
(2) 实验室实行校(院)、系两级管理体制。
(3) 实验室有健全的规章制度和发展规划。
(4) 基础课化学实验教学实验室应积极开展实验教学、课程体系内容、实验教学理论和技术、方法、手段的研究。
(5) 实验室基本信息和仪器设备信息实现计算机管理。
2.实验教学
(1) 实验教学内容包括基本实验、提高型实验(综合性、设计型)、研究创新型实验三个层次,其中提高型和创新型实验至少占总实验项目学时的20%(综合实验至少含两个二级学科的实验内容)。
(2) 实验应独立设课,形成独立的教学体系。各类实验的总学时不少于520学时。实验课学时与理论课学时之比不小于1.1。
(3) 有自编的或正式出版的实验教材和有关教学参考书。
(4) 有考试、考核办法和实施措施。
(5) 学生参加实验,应有规范、准确的原始实验数据记录并经教师签字认可,完成实验报告。
(6) 基础课化学实验中基本实验操作1人1组,某些化工实验和大型仪器实验的操作,可多人1组。学生须独立操作完成实验训练。
(7) 因材施教,鼓励教师和实验技术人员开放实验室。
3.实验队伍
(1) 实验室主任应由学校按规定任命或聘任。实验室主任应由具有副高级职称以上(含副高级)或具有博士学位的人员担任。
(2) 实验室人员由二部分组成:实验教师(含兼职教师)、实验技术人员(含管理人员)。
(3) 实验教学队伍组成的层次、结构、数量应科学、合理,具有硕士或硕士以上学位及高级职称的人员应占总人数40%以上。新增实验技术人员应具有专科或专科以上学历。
(4) 每1.5万实验教学人时数应配有一名实验技术人员。
(5) 为了保证教学质量,基础化学实验(如无机、有机、化学分析实验)中每个教师指导学生不超过18人,仪器实验(如物化、仪分、结构、综合化学实验)和化工实验中每个教师指导学生不超过12人。每个教师原则上不得同时指导2个以上不同项目的实验。
4.仪器设备
(1) 必备仪器与设备见化学专业实验教学基本内容。
(2) 仪器设备的固定资产帐、物(名称、型号、微机号(校内编号)、分类号(按教育部统一编号))符合率达到100%。
(3) 仪器设备完好率应达到90%以上,及时更新不能满足实验教学要求的仪器。
(4) 基础课实验室应有充足的维修费。年均维修费达到仪器设备总值的1%~3%或10万元即为合格。
(5) 鼓励自制体现学科特色的教学仪器设备。
5.环境与设施
(1) 实验室生均使用面积不低于2.5平方米。实验室两条实验台之间的距离不小于1.3米,旧实验楼内不小于1.2米。
(2) 实验室无破损、无危漏隐患,台、柜、桌、椅完好。照明、通风设施良好,水、电、气管道、网络走线布局安全、合理,符合国家规范。化学实验台的台面材料应耐化学腐蚀,并具有防水和阻燃性能。
(3) 实验室必须配备类型合适的灭火器,备有石棉布,消防安全措施符合国家标准。实验室必须配备防护眼罩并装有喷淋器或洗眼器。实验室有急救药箱、常规药品。高压钢瓶应有合适的固定装置(钢瓶柜或钢瓶架或铁链等)。
(4) 实验室必须具有三废收集装置和处理措施,符合环保要求。噪音低于55分贝,具有通风设备的实验室噪音控制在70分贝以下。
(5) 贵重药品实验室必须具有防盗设施(保险柜、报警器等);剧毒药品按国家有关规定存放和管理。
六、化学专业规范的主要指标
1.学制
四年制学年-学分制。
2.学时、学分及其折算
在校总学时2500~2800(不含军训、各类实习和毕业论文);总学分140~160。
学时学分折算办法:按每学期16~18教学周计算,理论课1学时/周折算为1学分,实验课2学时/周折算为1学分。
3.学时结构
公共基础课约1100学时;专业基础课约1100~1400学时,其中实验教学学时占52%左右;选修课约300学时。
4.办学条件和教学内容应符合本规范第三到第五部分的规定。