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研究型大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程體系比較與借鑒論文
課程體系構(gòu)建是本科教學(xué)的基礎(chǔ)和核心。美國加州大學(xué)伯克利分校和英國劍橋大學(xué)等研究型大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程體系層次和梯度明顯,課程設(shè)置具有廣泛性和多樣性,重視實驗教學(xué),并且設(shè)置了導(dǎo)學(xué)課程。
本科教學(xué)是高等學(xué)校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),肩負傳授知識和技能的重要職能。課程體系構(gòu)建是本科教學(xué)的基礎(chǔ)和核心。世界一流研究型大學(xué)的課程體系構(gòu)成具有一些共性,比如:從課程模塊來看,都包括通識課和專業(yè)課;從課程結(jié)構(gòu)層次來看,都有必修課和選修課;從教學(xué)方法來看,都有講座課程和研討課程。對于研究型大學(xué)來講,專業(yè)課程的設(shè)置和教學(xué)是構(gòu)建學(xué)生專業(yè)知識體系、訓(xùn)練專業(yè)認知能力和養(yǎng)成專業(yè)思維方式的關(guān)鍵要素,蘊含和體現(xiàn)了高等學(xué)校的人才培養(yǎng)理念和特色。
高校人才培養(yǎng)目標(biāo)和教育思想決定了課程體系設(shè)置。近年來,南京大學(xué)以“為社會各行各業(yè)培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實踐能力和國際視野的未來領(lǐng)軍人物和拔尖創(chuàng)新人才”為目標(biāo),通過深入探索和實踐,提出了“三三制”人才培養(yǎng)模式。南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院在人才培養(yǎng)思路上一直秉承戴安邦院士的全面化學(xué)教育思想,即“全面的科學(xué)教育要求教學(xué)既傳授知識和技術(shù),更訓(xùn)練科學(xué)方法和思維,還培養(yǎng)科學(xué)精神和品德”。在新的時代背景下,南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院圍繞多元化創(chuàng)新型人才培養(yǎng),在分析借鑒美國加州大學(xué)伯克利分校和英國劍橋大學(xué)等世界著名研究型大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程設(shè)置模式和特點的基礎(chǔ)上,對傳統(tǒng)的化學(xué)專業(yè)課程體系進行了一系列調(diào)整和改革,構(gòu)建了“激發(fā)興趣、注重能力、多元培養(yǎng)、個性發(fā)展”的專業(yè)課程體系。
一、美國加州大學(xué)伯克利分;瘜W(xué)專業(yè)課程體系
美國加州大學(xué)伯克利分校(以下簡稱“伯克利”)是世界著名研究型大學(xué),在學(xué)術(shù)界享有盛譽,也是美國最自由、最激進的大學(xué)之一。化學(xué)是伯克利的傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科,在OS世界大學(xué)最新排名中,伯克利的化學(xué)學(xué)科排名第二。
伯克利學(xué)制為4年,每學(xué)年有3個學(xué)期,分別是秋季學(xué)期(一般17周),春季學(xué)期(一般17周)以及暑期學(xué)校。本科生學(xué)位要求的最低學(xué)分數(shù)為120。
伯克利的化學(xué)學(xué)院有兩個系:化學(xué)與生物分子工程系和化學(xué)系;瘜W(xué)系的專業(yè)課程主要是按知識模塊進行構(gòu)建,由基礎(chǔ)課和大量的專業(yè)課兩大模塊組成。根據(jù)修讀課程的不同,化學(xué)系的學(xué)生可申請化學(xué)理學(xué)或者藝術(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位,或者化學(xué)生物學(xué)理學(xué)學(xué)士學(xué)位。本文僅介紹化學(xué)理學(xué)學(xué)士學(xué)位要求的專業(yè)課程。
上圖是典型的化學(xué)專業(yè)本科生培養(yǎng)方案示意圖?梢钥闯,化學(xué)系本科生在第一年主要修讀大學(xué)化學(xué)和定量分析這門課(含實驗),或者根據(jù)需要修讀與高中課程相銜接的化學(xué)課程。二年級主要修讀有機化學(xué)(含實驗)。三年級需修讀高等無機化學(xué)和物理化學(xué)兩門課。四年級的專業(yè)課較多,包括物理化學(xué)實驗、儀器分析、無機合成及反應(yīng)、有機化學(xué).高級實驗方法或者原子核技術(shù)中的化學(xué)方法,這幾門課均包含理論課和實驗。以上課程構(gòu)成了化學(xué)專業(yè)本科生的必修課,這些課程一般為3~5個學(xué)分。
伯克利認為本科畢業(yè)生應(yīng)該“熟悉藝術(shù)、文學(xué)、數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和社會科學(xué);能夠收集、篩選、綜合、評價來自不同領(lǐng)域并以不同形式呈現(xiàn)的信息;理解研究過程和如何創(chuàng)造新的知識;能夠與人合作共事;能夠創(chuàng)造性地轉(zhuǎn)換其環(huán)境;具有解決問題和作出決定所必須的技能,并能考慮決定的廣泛的社會和倫理意義;能夠處理模糊性,能夠靈活思考并具有在職業(yè)生涯中不斷發(fā)展智識的技能”。因此,化學(xué)系本科新生需要參加新生導(dǎo)學(xué)課。一、二年級必修的課程還包括數(shù)學(xué)、物理以及15學(xué)分的BreadthElective課程(如閱讀寫作、外語、人文社科類課程),類似于國內(nèi)的通識課。除此之外,化學(xué)系還開設(shè)了培養(yǎng)團隊合作(如SupervisedGroup Study和Directed Group Study)和獨立工作能力(如Individual Studv forAdvancedUndergraduates)的課程。
對于高年級本科生,除了專業(yè)必修課外,還要求完成15學(xué)分的專業(yè)選修課和跨專業(yè)選修課。
伯克利化學(xué)系開設(shè)的高年級專業(yè)選修課有30多門,一般3學(xué)分,包括信息化學(xué)、生命體系中的無機化學(xué)、高等無機化學(xué)、無機合成與反應(yīng)、普通生物化學(xué)和分子生物實驗、高等有機化學(xué)機理、高等有機合成、有機化學(xué)一高級實驗方法、量子力學(xué)和譜學(xué)、生物物理化學(xué);物理學(xué)原理和生命分子、生物物理化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、伯克利能源講座;生物質(zhì)能、原子核化學(xué)、原子核技術(shù)中的化學(xué)方法、材料化學(xué)導(dǎo)論、生物化學(xué)工程實驗、高分子科學(xué)與技術(shù)、大氣化學(xué)和物理實驗以及量子信息科技等課程。
化學(xué)專業(yè)建議選修的跨專業(yè)課程涉及大氣、生物、土木和環(huán)境工程、計算機、地球和行星科學(xué)、經(jīng)濟、教育、電子工程、政策和管理、力學(xué)工程、分子和細胞生物學(xué)、營養(yǎng)學(xué)和毒理學(xué),物理、植物和微生物學(xué)、公共衛(wèi)生、統(tǒng)計等多個學(xué)科分支,多達200余門課程。另外,本科生還可以選修多達50門的研究生專業(yè)課。因篇幅有限,本文不一一列出這些課程的名稱。
二、英國劍橋大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程體系
英國劍橋大學(xué)是歷史最悠久的世界著名研究型大學(xué)之一,素有“諾貝爾獎?chuàng)u籃”的美譽。劍橋大學(xué)崇尚自由、創(chuàng)造性、人文和科技相結(jié)合的教育理念,是將傳統(tǒng)和現(xiàn)代教育有機結(jié)合的典范。劍橋大學(xué)化學(xué)專業(yè)具有很高的學(xué)術(shù)聲譽,在2016 TIMES英國大學(xué)優(yōu)勢專業(yè)中排名第一,QS世界大學(xué)最新排名中名列化學(xué)專業(yè)第三。
劍橋大學(xué)對學(xué)生的培養(yǎng)與管理是經(jīng)典的學(xué)院制。該校有31個學(xué)院,負責(zé)學(xué)生的生活和本科生的業(yè)余輔導(dǎo)。教學(xué)由大學(xué)的科系負責(zé),主要科系包括藝術(shù)和人文、生物科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、人文和社會科學(xué)、自然科學(xué)、技術(shù)等。劍橋大學(xué)每學(xué)年的授課時間分為三個學(xué)期,包括Michaelmas學(xué)期(8周)、Lent學(xué)期(8周)、Easter學(xué)期(5周)。
化學(xué)系負責(zé)化學(xué)專業(yè)課程的設(shè)置與講授,修讀不同的化學(xué)課程前,要求修讀相應(yīng)的數(shù)學(xué)、物理課程。另外,學(xué)生也要學(xué)習(xí)計算機、語言以及其他人文學(xué)科;瘜W(xué)專業(yè)課分為三個模塊。
第一學(xué)年課程為模塊IA,主要是介紹化學(xué)的基本原理,與預(yù)科課程相銜接,課程包括分子形狀與結(jié)構(gòu)、有機化學(xué)反應(yīng)與機理、熱力學(xué)與平衡、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、元素化學(xué)。另外,要求學(xué)生參加兩周一次的實驗課程,實驗內(nèi)容安排與理論課程基本同步,實驗課程沒有單獨學(xué)分,實驗成績計入相應(yīng)課程最終成績。
第二學(xué)年課程為模塊IB,課程更深入地講解化學(xué)原理。學(xué)生有兩種化學(xué)課程類型可選擇,即A類理論與物理化學(xué)類課程和B類有機與無機化學(xué)類課程。繼續(xù)修讀化學(xué)專業(yè)的學(xué)生要全部完成兩個方向的課程。其他專業(yè)的學(xué)生根據(jù)自己以后的專業(yè)方向分別修讀A或B類課程。
A類課程包括量子力學(xué)導(dǎo)論、分子譜學(xué)、對稱與成鍵、分子能級與熱力學(xué)、電子結(jié)構(gòu)與固體性質(zhì),B類課程包括重要有機反應(yīng)、結(jié)構(gòu)解析、配位化學(xué)、金屬有機化學(xué)、無機環(huán)化學(xué)、形狀與有機活性、化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論。對應(yīng)于A類與B類課程,學(xué)生要求每周參加一次或兩次實驗,實驗成績計入相應(yīng)課程最終成績。
第三學(xué)年開始時,化學(xué)系開設(shè)學(xué)生化學(xué)生涯指導(dǎo)講座。大三學(xué)年學(xué)習(xí)模塊II課程,是在模塊I學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,擴展與深化對化學(xué)知識的認知。模塊II課程又分為三個層次。第一層次包括5門課程,每門課程1學(xué)分。其中,4門為必修課,包括無機化學(xué)I:結(jié)構(gòu)與成鍵、有機合成基礎(chǔ)、高分辨分子光譜、理論技術(shù),另外一門課程物理化學(xué)中的概念為選修課。第二層次有8門課程,包括無機化學(xué)II:過渡金屬與金屬有機催化、結(jié)構(gòu)與性能、化學(xué)生物學(xué)I:生物催化、化學(xué)中的衍射方法、材料化學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)、對稱與微擾理論、有機機理研究。第三層次有7門課程,包括:無機化學(xué)III:表征方法、有機化學(xué)中的控制、大氣化學(xué)、高分子導(dǎo)論、電子結(jié)構(gòu)、化學(xué)生物學(xué)III:核酸、核磁共振中的物理基礎(chǔ)。
大三的實驗課程包括兩個部分:一是現(xiàn)代合成化學(xué)中的技術(shù),主要是無機及有機化合物的制備與合成;二是與物理及理論化學(xué)有關(guān)的實驗與計算。兩部分實驗均為必修。
在大三結(jié)束時,學(xué)校篩選能進入第四學(xué)年學(xué)習(xí)的學(xué)生。第四學(xué)年主要包括課程模塊III的學(xué)習(xí)和課題研究。在學(xué)期開始時,學(xué)生接受實驗安全教育及生涯規(guī)劃指導(dǎo)。模塊III課程包括18門化學(xué)課程以及3門其他院系課程(篇幅關(guān)系,文中不再列出這些課程名稱),要求學(xué)生根據(jù)興趣選修8門以上課程。
三、對兩;瘜W(xué)專業(yè)課程體系共性和差異性分析
從以上對伯克利和劍橋大學(xué)這兩所具有代表性的研究型大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程體系的分析,可以看出以下共性:
(1)課程內(nèi)容層次和梯度明顯。伯克利化學(xué)系對本科生實行分階段培養(yǎng)。課程設(shè)置分低年級課程和高年級課程。針對專業(yè)基礎(chǔ)不同的學(xué)生,部分課程設(shè)置了引導(dǎo)性或難度較低的課程。如大一年級學(xué)生可以先修讀層次較低的大學(xué)化學(xué)、大學(xué)化學(xué)實驗這兩門課程,再修讀必修的大學(xué)化學(xué)和定量分析這門課。而劍橋大學(xué)的化學(xué)專業(yè)課程則更多地從學(xué)科認知規(guī)律來體現(xiàn)課程內(nèi)容的層次性,學(xué)生根據(jù)自身發(fā)展,也可以選擇不同的課程模塊。
(2)課程設(shè)置具有廣泛性和多樣性。伯克利基本采用化學(xué)四大基礎(chǔ)課的模式,但本專業(yè)和跨專業(yè)選修課程非常豐富,涉及很多相關(guān)學(xué)科分支,這與化學(xué)系對專業(yè)人才的培養(yǎng)定位有關(guān),即“化學(xué)專業(yè)畢業(yè)生可從事石油、化工、食品、農(nóng)業(yè)、攝影、制藥、生物科技及礦業(yè)等相關(guān)行業(yè)的研發(fā),或者化工貿(mào)易、質(zhì)量控制以及行政管理等工作”。伯克利化學(xué)專業(yè)學(xué)生還可以選修本專業(yè)研究生課程。劍橋大學(xué)的專業(yè)課程體系中,前沿性選修課程多,能讓學(xué)生充分了解學(xué)科前沿。比如大四課程模塊III的蛋白質(zhì)折疊、錯誤折疊與疾病、磁性材料、化學(xué)生物學(xué)與藥物發(fā)現(xiàn)、固體電極等課程,本身已經(jīng)具有研究生課程的專業(yè)性和深度。
(3)設(shè)置導(dǎo)學(xué)課程。伯克利和劍橋大學(xué)都有針對本專業(yè)的引導(dǎo)性課程,如伯克利大一新生需要修讀的導(dǎo)學(xué)課,主要包括面向新生講解化學(xué)系各個課題組的研究工作、學(xué)院的圖書館、計算機設(shè)備、校友和高年級學(xué)生的經(jīng)驗交流,以及學(xué)校和學(xué)院的資源介紹等。而劍橋大學(xué)在大三和大四學(xué)期初均設(shè)置了生涯指導(dǎo)講座以及安全教育。這類課程的設(shè)置能夠更好地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)與成長。
(4)重視實驗教學(xué)。伯克利和劍橋大學(xué)除了專門的實驗課外,很多課程都有相應(yīng)的實驗內(nèi)容,并且內(nèi)容與理論課程基本同步。
兩校課程的主要差別在于:
(1)授課時段安排不同。劍橋大學(xué)化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程不采用平行授課方式,不是從學(xué)期的第一周持續(xù)到最后一周,而是采取集中連續(xù)授課。比如用3周時間集中把A課程講完,然后再講授B課程。這種模式的優(yōu)點是,能夠使學(xué)生在短時間內(nèi)集中在1~2個知識模塊上學(xué)習(xí),課后查閱大量的參考書與文獻,對知識的理解更深入。而伯克利則采用的是比較常用的模式,即一門課程貫穿整個學(xué)期。
(2)課程內(nèi)容構(gòu)建思路有區(qū)別。伯克利的化學(xué)課程,特別是專業(yè)必修課和國內(nèi)大多數(shù)研究型高校的化學(xué)專業(yè)設(shè)置基本相同,是基于二級學(xué)科內(nèi)容劃分的傳統(tǒng)模式。而劍橋大學(xué)的課程設(shè)置拋棄了傳統(tǒng)的四大化學(xué)課程模式,改為按照知識結(jié)構(gòu)和學(xué)科認知規(guī)律來設(shè)置課程,避免了知識點的重復(fù)講授。
四、南京大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程體系改革的知與行
對照伯克利和劍橋大學(xué)等國外著名研究型大學(xué)的化學(xué)專業(yè)課程體系,我國高校傳統(tǒng)的化學(xué)專業(yè)課程體系存在明顯的不足,無法滿足科學(xué)發(fā)展、國家戰(zhàn)略以及社會產(chǎn)業(yè)對多元化創(chuàng)新型化學(xué)人才的需求,具體問題包括:(1)現(xiàn)有課程體系缺少導(dǎo)學(xué)與銜接課程,缺少對專業(yè)的興趣培養(yǎng)與認知,造成新生存在較長時間的迷茫期。(2)按傳統(tǒng)四大化學(xué)設(shè)置專業(yè)核心課程,部分知識點講授重復(fù)較多,學(xué)科前沿內(nèi)容體現(xiàn)不均衡。(3)在傳統(tǒng)課程體系中,交叉課程少,對學(xué)生交叉類學(xué)科的培養(yǎng)措施不到位。(4)對化學(xué)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)不重視,有關(guān)產(chǎn)業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的課程缺失。
針對以上問題,我們對專業(yè)課程體系進行了補充和優(yōu)化。為大一新生設(shè)置了銜接課程,開設(shè)新生導(dǎo)學(xué)課,以解答學(xué)生關(guān)于化學(xué)“學(xué)什么,怎么學(xué),去哪兒”等疑惑。為了激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的興趣,開闊學(xué)生知識視野,我們圍繞不同主題開設(shè)了7門新生研討課:化學(xué)與生命、化學(xué)與材料、能源與化學(xué)、化學(xué)與環(huán)境、大分子:從材料到生命、原子與分子的量子世界、高分子材料與社會發(fā)展等。
專業(yè)核心課程涵蓋化學(xué)科學(xué)的基本及核心的理論內(nèi)容和技能訓(xùn)練,是化學(xué)專業(yè)學(xué)生準(zhǔn)出課程的主要組成部分。南京大學(xué)化學(xué)專業(yè)學(xué)生通過自主招生及高考兩種模式選拔錄取,這兩類學(xué)生的化學(xué)知識基礎(chǔ)差異明顯。對此,我們構(gòu)建并實施了因材施教的兩種核心課程體系。
一是普通核心課程體系。主要針對無化學(xué)競賽經(jīng)歷和專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)生。我們按照從微觀到宏觀的思路進行了優(yōu)化,并對課程內(nèi)容進行調(diào)整與更新。主要是:合并無機化學(xué)與化學(xué)分析內(nèi)容,設(shè)立大學(xué)化學(xué)課程;結(jié)構(gòu)化學(xué)由大三調(diào)整到大二開設(shè);增設(shè)高分子導(dǎo)論核心課程,形成以大學(xué)化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)、儀器分析、高分子導(dǎo)論為骨架的核心理論課程體系。
二是針對學(xué)科特長生的課程體系。自主招生選拔的學(xué)科特長生通常具有較好的無機及有機化學(xué)基礎(chǔ)。針對這一特點,我們對核心課程進行了調(diào)整:融合無機化學(xué)與基礎(chǔ)物理化學(xué)知識,構(gòu)建了一門全新的化學(xué)原理課程;壓縮了有機化學(xué)授課學(xué)時;將結(jié)構(gòu)化學(xué)、結(jié)晶化學(xué)、高階物理化學(xué)內(nèi)容整合為高等物理化學(xué)。通過數(shù)理課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的強化、化學(xué)核心專業(yè)課程的整合與提升,使學(xué)生具有寬厚的數(shù)、理、化、生等理科基礎(chǔ),學(xué)科視野開闊,專業(yè)知識扎實,為在化學(xué)以及相關(guān)交叉學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。
同時,我們構(gòu)建并實施了“基礎(chǔ)一綜合一研究”一體化、多層次、開放式的實驗教學(xué)新體系,并對相應(yīng)實驗教學(xué)內(nèi)容進行了改革。主要是合并“無機化學(xué)實驗”和“定量分析化學(xué)實驗”為“大學(xué)化學(xué)實驗”;取消無機化學(xué)、分析化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)和高分子專門化實驗,在化學(xué)一級學(xué)科層面上開設(shè)綜合化學(xué)實驗課程,將科研成果及時轉(zhuǎn)化為教學(xué)實驗,形成了大學(xué)化學(xué)實驗、有機化學(xué)實驗、儀器分析實驗、物理化學(xué)實驗、綜合化學(xué)實驗這一新的實驗教學(xué)課程體系:
為滿足多元化人才培養(yǎng)需求,我們構(gòu)建了多元選修課程體系:
(1)專業(yè)選修課。我們按科學(xué)知識單元組織課程,構(gòu)建了知識體系完整、前沿性強的專業(yè)選修課體系,包括高等無機化學(xué)、有機合成、譜學(xué)基礎(chǔ)、近代儀器分析法、高分子化學(xué)、化工原理、計算機與化學(xué)、化學(xué)文獻、結(jié)晶化學(xué)、配位化學(xué)、催化化學(xué)、現(xiàn)代材料化學(xué)基礎(chǔ)、分離科學(xué)、波譜分析、等離子化學(xué)、高分子物理及物化、膠體與界面化學(xué)、高分子材料制備等。另外,我們委托生命科學(xué)學(xué)院開設(shè)了生物化學(xué)、分子生物學(xué)等課程;選擇環(huán)境化學(xué)、材料加工、藥物化學(xué)、能源化學(xué)、地球化學(xué)等相關(guān)院系課程為跨院系選修課。
(2)高年級研討課和研究生課程。高年級研討課包括化學(xué)與納米材料、先進高分子材料、分子識別與分析、無機交叉領(lǐng)域的前沿發(fā)展、有機化學(xué)現(xiàn)代進展。另外,我們對本科生開放了部分研究生課程,包括配位磁化學(xué)、高分子結(jié)構(gòu)研究法、電分析化學(xué)基礎(chǔ)、高等有機化學(xué)、計算量子化學(xué)等。這些課程使本科生能系統(tǒng)了解學(xué)科前沿領(lǐng)域,讓學(xué)生了解并思考科學(xué)問題的發(fā)掘與解決過程,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與能力。
(3)化學(xué)產(chǎn)業(yè)類課程。針對化學(xué)行業(yè)對人才培養(yǎng)的需求,我們開設(shè)了化學(xué)化工行業(yè)就業(yè)創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)、化學(xué)安全與防護、精細化學(xué)品開發(fā)與商業(yè)化、現(xiàn)代實驗測試技術(shù)等與企業(yè)管理、市場需求、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護、質(zhì)量認證等課程。我們聘請企業(yè)專家、政府管理人員以及外校師資為學(xué)生授課,以體現(xiàn)行業(yè)要素,培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)業(yè)能力。
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