建设现代化的工科基础化学教学体系

建设现代化的工科基础化学教学体系

——四川大学“国家工科基础课程化学教学基地”建设报告

《化工高等教育》特约记者

四川大学“国家工科基础课程化学教学基地”（以下简称为“基地”）自1996年正式启动建设，目标是建设成一个能适应21世纪工程人才培养需要的，教育思想、教学手段和教学设备先进的国家级开放式工科基础化学教学工作的示范点、教学研究的中心点、教学改革的试验点和教师队伍的培训点。经过十几年的建设，基地取得了一批颇具特色的成果并积累了一定的经验，归纳起来有如下几个方面：

①从一级学科（化学）出发设计知识板块，将“四大化学”（即无机化学、有机化学、分析化学和物理化学）整合调整为“近代化学基础”、“物理化学”、“仪器分析”及选修课“近代无机化学”和“近代有机化学”，建立了两个类型、三个层次的工科基础化学的新课程体系，改革力度大，成果实用性强，教改受益面广；

②实验独立设课，结合理论课程改革，建立工科化学实验新体系，更新内容，全面开放，全面改善了实验教学环境与条件；

③建立了基地网站及网上辅助教学系统，努力实现教学方法和手段的现代化；

④经多年探索和实践，已出版了以《近代化学基础》为代表的颇具特色的系列教改教材12本；

⑤承担多项国家及省部级教学、科研项目，获国家及省部级奖5项；

⑥内培外引，一支结构合理、乐于奉献、勇于创新的教师队伍已经形成；

⑦基地建设在西部地区产生了明显的示范辐射作用。

一、更新教学内容，建立科学的基础化学课程新体系

“四大化学”课程体系是20世纪初化学学科发展的产物，在内容处理上符合“由浅入深，循序渐进”的教育思想；在认识论上符合由实践上升为理论的归纳法，这种科学的认识论和循序渐进的教育思想是我们应该继承的。但是，新世纪科学技术和教育事业的发展，使工科“四大化学”课程体系又面临许多难以解决的矛盾：①由于化学学科的分化、交叉、渗透及综合，二级学科须重新分类；②“四大化学”分学科各自体系的完整性使教学内容重复，学时数的限制又使学科发展的新成果、新内容引入困难，即使引入也得不到科学的介绍，难以解决工科基础化学课时减少和内容更新的矛盾。

基于上述原因，基地确定了工科基础化学教学内容和课程体系的改革思路：从一级学科出发，合理设计知识板块，结合专业特点更新内容，循序渐进，分段教学。在这一思路的指导下建立了工科基础化学课程新体系，精心制订了无机和有机类专业教学改革方案。多年的教学改革实践证明，这一新的课程体系和教改方案既具科学性，又具创新性和教学上的可行性。

1.设立无机和有机两种类型、高中低三个层次的教学体系

新课程体系将工科化工类专业划分为无机和有机两大类，对原“四大化学”的相关内容进行整合、优化，分层次、分阶段进行化学教学。首先将原无机化学、有机化学、化学分析和物理化学中的热力学及动力学基础的内容整合为一门主干基础课——“近代化学基础”，同时，工科化学实验独立设课，然后再开设“物理化学”和“仪器分析”。在此基础上，向无机类专业学生开设“近代无机化学”，向有机类专业学生开设“近代有机化学”。此外，结合四川大学全面推行学分制和各专业课程设置的特点，每种类型又设三个层次，便于各专业学生选课。这两种类型及各自的三个层次如表1和表2所示。

表1　无机类专业基础化学课程设置及学时安排（括号内为开课学期）

表2　有机类专业基础化学课程设置及学时安排（括号内为开课学期）

该课程新体系在保证基础的前提下，教学学时比原“四大化学”课程体系减少20%以上，内容更新约20%。通过在化工系两个年级试点后，推广到四川大学大化工类各专业，改革方案得到该校领导、教务处、化工学院和有关院系领导及师生的支持和肯定，并逐渐向四川省内和西南地区其他学校推广。

2.重组教学机构，建设名牌课程

与教学内容和课程体系改革相适应，基地重组了相应的教学机构，将原来的四个教研室重组为近代化学基础、物理化学、仪器分析三个教研室和一个工科化学实验中心。“近代化学基础”、“物理化学”被列为四川省重点（名牌）课程，“仪器分析”被列为校重点（名牌）课程。在此基础上，基地将“近代化学基础”、“物理化学”和“仪器分析”列入建设国家基地名牌课程的计划。通过两年的努力，名牌课程建设已取得重要进展。经过四川大学验收评估，这三门课被认定为校名牌课程，2003年“近代化学基础”被评为四川省精品课程，“物理化学”被评为校精品课程。

3.结合教改项目，深化教学改革

基地承担了四项国家教改项目：①面向21世纪应用化学专业教学内容与课程体系改革（主持单位之一）；②面向21世纪工科基础化学教学内容与课程体系改革（参加单位）；③工科基础化学课程新体系的实践与完善（含实验教学改革）（单独承担）；④世界银行贷款项目——四川大学化学基础实验中心建设。同时还承担五项四川省教改项目：①“近代化学基础”重点课程建设；②“物理化学”重点课程建设；③化工类专业化学素质教育知识板块体系的建立；④基础化学实验示范中心的建设；⑤“近代化学基础”精品课程建设。

教学改革也促进了教研活动，各教研室每月至少组织一次教研活动，基地每学期至少组织两次教研讨论，基地负责人的听课督学工作已形成制度。几年来，基地教师公开发表教改论文68篇，出版教改论文集4本。

二、实验教学建立平台，更新内容，全面开放

1.组建课程平台，更新实验内容，加强综合训练

基地承担了全校工程类约3000名一、二年级学生的化学实验教学，年人时数近20万，化学实验教学的质量和水平，对大面积工科学生的素质和创新能力培养有重要影响，因此，实验教学改革在课程体系和教学内容改革中所占比重大，影响面宽，工作难度也大。如何搞好实验教学改革是工科化学教学基地建设的重要课题。

（1）实验单独设课，建立板块式基础化学实验平台。

以“加强基本技能训练，注重全面素质培养，促进创新意识养成”为实验教学改革的指导思想，配合基础化学教学内容和课程体系改革，基地将原附属于“四大化学”的实验课进行改造，重组实验内容，实行实验单独设课，独立考核，旨在把化学物质的“制备—结构表征—性能检测”的关系完整地教给学生；根据各专业的不同需求，配合工科化学理论课程的新体系，结合实验教学的特点，按照“基础训练—提高实验—综合设计实验”的教学思路，建立了板块式实验教学平台。共搭建三个教学平台，每个平台包含不同板块，如图1所示。

图1　板块式实验教学平台

第一平台按化工类学生化学实验基本操作和技能的要求，由简到难，统一安排实验内容。第二平台是提高型的物理化学实验和仪器分析实验，利用世界银行贷款购置的大精仪器向全部大化工类学生开设，使学生在大二就能了解先进的分析测试手段，并在第三平台的综合实验中进一步应用。每个平台、板块中均拟出超过规定个数的实验题目“菜单”，供学生自由选择。有了第一、第二平台训练的基础，到了第三平台，学生就可以自拟题目，自查文献，自拟方案进行综合性、设计性实验。

（2）更新实验内容，加强综合训练。

实验教学内容改革包括删减经典内容和引入新内容两部分。过去的经典实验有不少在现代化学发展的形势下实用价值已不大，所以基地删去大量验证性试管实验，增强了制备和测试性实验。此外，在实验内容的选择上除了基本技能训练外，还应有反映学科发展的新课题，让学生通过实验能实实在在地接触一些前沿的研究新成果、新技术，并激发学习的热情。为解决新实验的缺乏问题，基地鼓励教师将自己的科研成果或对已报道的成果加以改造，引入实验教学。几年来，引入新实验17个，例如“纳米铜粉、银粉的制备及性能测试”、“相转移法制纳米铁红颜料”、“利用废皮屑制表面活性剂”、“光引发剂安息香异丙醚的制备”等。将这些新实验作为综合研究性实验开设，集中数周的时间，由学生通过自查资料，自拟方案，与教师讨论后自由安排时间完成，最后写出小论文。对这些新开设的实验，学生的反应非常热烈，他们对在基础课中就能接触一些新技术、新成果极感兴趣，做完实验后“有自豪的成就感”。对一些科研中尚有疑问的题目，学生到了高年级还在关注，有的还积极主动参加教师的课题组。

2.更新设备，改善环境，科学管理

（1）全面更新实验教学设备。

在基地建设经费和学校配套经费的支持下，几年来基地对基础化学实验仪器与设备进行了大幅度更新。332.3万元的世界银行贷款使基础化学实验设备全部更新换代，基地不仅购置了红外光谱、紫外可见光谱、元素分析仪、原子吸收光谱、气相及高效液相色谱等大精仪器，还对常规仪器进行了更换，如将光电分析天平全部换为电子分析天平，将pH计、电导仪、分光光度计等换为数字式新产品，使基础化学实验教学硬件面貌焕然一新。

（2）大力改造实验环境。

四川大学工科基础化学实验室原来主要分布在一栋20世纪50年代初建设的楼房里，几十年实验室内基本未大修过，水、电线路老化。基地中期评估后，四川大学和化工学院投资214万元对该教学楼的水、电线路进行改造，对基础化学实验室进行了集中改造和装修，建成了标准化实验室，显著改善了实验教学环境。此外，四川大学将基础化学实验中心规划在江安校区，目前新建成的基础化学实验中心大楼已正式投入使用，所有基础化学实验室全部按照国家标准化实验室的要求建设，使我校基础化学实验条件得到了彻底的改善。

（3）建立基础化学实验中心。

配合实验教学体系的改革，基地进行了实验室的管理运行机制改革，将原属各教研室的实验室剥离出来，组建了工科基础化学实验中心，下设无机制备、有机制备、分析测试三个组，统一制订教学计划，统一安排人员，统一调配设备和经费，从组织上保证了实验教学改革的运行。

（4）实验开放，网络管理。

从1997年开始，基地对近代无机化学实验、近代有机化学实验及实验室进行开放式管理试点，即向学生开设综合性、开放性实验，实验室全面开放，收到了很好的效果，受到学生的普遍欢迎。从2001级起，四川大学全面推行学分制，学生可在网上选择实验内容和时间，促进了基础化学实验室的全面开放。

学生网上选课促使基地在实验教学管理上进行彻底的改革，从2001年开始，基地在实验设备处和教务处的支持下，立项建设基地网站和网上辅助教学系统，开发了实验预习管理软件，摄制了25部基础化学实验技术教学录像片。学生在网上预习实验内容和基本操作，回答检测题合格后就可直接进入实验室做实验，从而实现了“选课—预习及检测—成绩登录”的网络管理，保证了实验室和实验内容的全面开放。

三、教学手段现代化，教学方法多样化

1.教学手段现代化

狠抓现代化教学手段的使用，是基地建设的重要任务之一。近年来，基地发动广大教师制作电子课件，教师在“近代化学基础”、“仪器分析”、“物理化学”、“近代无机化学”、“近代有机化学”及“大学化学”6门课的课堂教学中已普遍使用多媒体教学，加大了教学信息量，提高了教学效率。

2.建成基地网站，开展网上辅助教学

根据四川大学工科基础化学教学改革及学校全面推行学分制的需要，基地以开展网络教学、加强交流、促进师生之间沟通和提高管理水平为目的，在实验设备处和教务处的支持下，于2001年开始建设工科基础课程化学教学基地网站及网上辅助教学系统，其基本结构如下。

（1）工科化学教学基地网页：含工科化学教学基地介绍、工科化学教学基地近年来的教研成果和教学改革概况。

（2）工科基础化学课程体系网页：含各门课程的子网页，在子网页上设有课程简介、教学大纲、参考文献、电子教案、专题讲座、答疑系统、自测系统、模拟试题等栏目。

（3）工科基础化学实验体系网页：含工科化学实验（1～3层次）、仪器分析实验、物理化学实验、综合实验等各门实验的子网页，在子网页上设有学习指导、实验技术录像、答疑系统、预习实验检测系统（网络试卷）等栏目。

（4）工科基础化学教学研究和教学改革网页：含近年来基地教师公开发表的教学研究和改革论文。

（5）工科基础化学考研辅导站网页：设有考研快讯、复习辅导等栏目。

基地网站的试运行受到了学生的欢迎。

3.使用原版教材，开展双语教学

基地在2002级制药工程专业开始双语教学的试点工作，吸取了四川大学20世纪80年代后期在化工类专业试点使用英语原版教材教学三届的经验，根据国内高教的具体情况及少学时基础化学知识板块的设计，选用了2000年后英、美出版的教材的相关的章节组合成“近代化学基础”的英文教材，自制了英文的“近代化学基础”电子教案，使先进的教材与先进的教学手段结合在一起。在一年级新生中进行双语教学，学生从最初的畏惧逐步转变到后来的接受和欢迎，取得了较好的效果。此外，基地还聘请国外专家主讲“仪器分析”课程。双语教学不仅提高了学生的专业外语水平，对教学内容的更新也起到了有效的促进作用。在成功试点的基础上，2003年双语教学扩大到生物工程专业。

4.鼓励教学形式革新，培养学生创新能力

为了发挥学生在教学活动中的主动性，培养学生的创新能力，基地鼓励教师采用多种形式的教学方法和考核方式。首先，网上辅助教学系统的建立使学生在学习上获得了主动权。另外，在课堂教学上开展课堂讨论，激发了学生的学习热情，活跃了课堂气氛，促使学生主动思考问题。在改革考核方法上，基地采用开卷与闭卷相结合的方式，更合理地考核学生掌握知识的真实水平。有的课程还采用开卷考试与小论文相结合的方法。这些做法不仅考核了学生对该课程的学习情况，还加深了学生对学科前沿知识的了解，激发了学生的创新思维和学习兴趣。

四、狠抓教材建设，出版高质量系列教材

基地承担了两项国家级教材建设项目：《近代化学基础》（上、下）和《新编大学化学实验》（与浙江大学、华东理工大学共同承担）。基地始终以国家级教材建设为中心，结合课程体系和教学内容改革，狠抓配套教材，将教改成果固化到教材中。国家级教材和全部配套教材共12本已由高等教育出版社、科学出版社等出版社出版，其目录如下。

高等教育出版社：①《近代化学基础》（上、下），2002年7月（面向21世纪教材）；②《新编大学化学实验》（与浙江大学、华东理工大学合编），2002年7月（面向21世纪教材）；③《分析化学》（第五版）（与华东理工大学合编），2003年7月；④《分析化学实验》（第三版）（与浙江大学合编），2003年7月。

科学出版社：①《无机化学教程》（即近代无机化学课程教材），2000年9月；②《有机化学教程》（即近代有机化学课程教材），2001年4月；③《分析化学》（即仪器分析课程教材），2001年6月；④《物理化学教程》，2002年12月；⑤《高分子化学教程》，2002年3月；⑥《物理化学复习引导》，1999年8月。

四川大学出版社：《有机化学实验》，1998年8月。

五、教学改革成效显著，国家、省、校三级获奖

由于我校基地的教学改革指导思想正确，方案合理、科学，成效显著，几年来获国家、四川省政府和四川大学多项奖励：由华东理工大学牵头的“面向21世纪工科基础化学教学内容和课程体系改革”项目（参与单位）于2001年获国家教学成果一等奖；“工科化学系列课程改革与实践——无机与分析化学重组新课改革与实践”，于1997年9月获四川省政府教学成果一等奖；“整合‘四大化学’课程，强化综合、设计实验”于2001年3月获四川省政府教学成果一等奖；“工科化学系列课程改革与实践——无机与分析化学重组新课改革与实践”和“整合四大化学课程，加强综合、设计实验”两项目均获四川大学教学成果一等奖；《无机化学教程》2002年获四川大学优秀教材一等奖；“无机化学分段教学及实验开放改革”、“面向21世纪物理化学课程体系的改革与实践”、“选题高标准，工作高效率，总结高质量，带研究型本科毕业论文”等14项成果分别获四川大学优秀教学成果奖（其中一等奖3项）。

六、内培外引，造就高水平师资队伍

造就结构合理、学术及教学水平高、勇于创新、乐于奉献的师资队伍，是基地建设可持续发展的人力保证。其指导思想与做法是：内培外引、事业留人、创造条件、脱颖而出。

1.内培外引，壮大队伍

基地的师资主要靠自己培养，同时吸引国内外获得博士学位的优秀人才。充分利用学校提供的各种优惠政策和国家工科化学基地建设的吸引力，基地在建设期间，成功地吸引国外留学博士和国内博士6人。这些高水平的人才很快在基地建设中挑起大梁，成为科研、教学及教改的骨干。对在基地工作而尚无博士学位的青年教师，基地采取鼓励攻读在职博士的方式，提高其学位和学术水平。至今已有4名教师获得博士学位，4名教师博士在读。

2.设立青年教师基金，鼓励青年教师成才

基地每年抽出1万～2万元的经费设立青年教师基金，资助青年教师进行科学研究的起步工作，创造条件，让青年教师在科学研究上逐渐自立并承担国家、部、省级自然科学基金的研究任务，现已有3名受基金资助的青年教师申请到了四川省自然科学基金重大项目2项、面上项目4项。

3.教师队伍结构合理，青年教师茁壮成长

经过几年的工作，青年教师逐渐在科研、教学、教改等方面成熟起来，挑起了教学、科研的重担。一支职称结构、年龄结构、知识层次结构合理的师资队伍已经形成。

中青年骨干教师已成为基地教师的主体，其中1位教师于1999年入选教育部“高等学校骨干教师资助计划”，于2000年入选教育部“跨世纪优秀人才培养计划”。在基地的支持与鼓励下，青年教师积极参与基地建设，有8位教师参加了教改教材的编写工作，有6位教师担任了基地、教研室或实验室的负责人，5位教师被评为学校优秀青年骨干教师。茁壮成长的青年教师已成为基地建设可持续发展的骨干力量。教师情况见表3。

表3　教师情况统计表（不含教辅人员，至2003年年底）

＊含在读博士4人。

4.教学水平提高，教学质量上升

在教学改革和师资队伍建设成果的促进下，基地教师教学水平明显提高，教授全部担任本科生教学任务。教学内容中反映学科前沿的新知识比例显著增大，综合素质及创新能力明显提高。如在化学工艺1998级、2000级学生的近代无机化学课程中，学生写出小论文368篇，论题50个以上。不少论文水平甚至达到了研究生的水平。2002年7月，“全国大学生化学实验竞赛”组委会在四川大学化工学院2000级学生中随机选出两名参加比赛，一名获二等奖，一名获三等奖。对于大学期间只做过160学时基础化学实验的学生来说，取得如此好的成绩是难能可贵的。

七、加强科研，提高质量，促进教改

基地的科研以应用化学（博士点）研究所为主体，主要从事与化学基础课教学紧密相关的基础研究和应用基础研究，目前形成了分子科学、计算化学与药物分子设计、化学及生物传感器三个特色研究方向，形成了主要以中青年教师为学术带头人的科研队伍。1996年以来，基地教师承担国家及省部级科研课题20项，其中国家自然科学基金重大项目课题1项、国家自然科学基金面上项目4项、教育部跨世纪人才基金项目1项，纵向科研经费近210万元。此外还承担横向课题30多项。基地教师的科研成果于2002年获国家科技进步二等奖1项（参加单位），获省部级奖1项。基地教师发表科研论文260篇，其中SCI论文41篇。科研成果有效地促进了教师学术水平和教学质量的提高，推动了教学内容的改革。

八、立足四川，辐射西部，成效显著

在几年的建设过程中，基地十分注重教学改革经验的宣传、推广以及与兄弟院校的交流，以“立足四川，辐射西部”为指导思想，积极发挥基地的示范辐射作用，取得了可喜成效。

1.定期组织教改研讨会，加强交流沟通

1999年，基地在成都主持召开了“第一届西南地区化学教学研讨会”，受到西南地区各高校有关部门的欢迎，并形成制度，由基地每隔一年组织举行一次化学教学研讨会。2001年7月在贵州工业大学召开了“第二届西南地区化学教学研讨会”，有重庆大学、西南交大等12所学校参加。2003年8月在昆明理工大学召开“第三届西南地区（暨第一届西部地区）化学教学研讨会”，参加单位增加到18个。

2.学习、推广教改经验，促进西部地区改革

通过宣传，基地的教学改革成果受到西南地区高校的重视。几年来基地接待了来自四川、浙江、云南、贵州等省约30所兄弟院校代表来访交流；并派出多批基地骨干教师外出调研，学习兄弟院校的经验，扩大基地的影响，尤其对西部地区的基础化学改革起到了推动作用。一大批学校开始了教改探索：四川轻化工学院基础部从2000年起就采用了基地的教改教材，从而获准进入“四川省基础化学课程教学基地建设”；西南石油学院、贵州工业大学的基础化学教学改革也主要参照了基地新课程体系，山东大学等7所院校均使用了基地的《近代化学基础》教材，西南交通大学及昆明理工大学也将使用基地编写的优质教材。

3.举办全国教改研讨会，扩大影响范围

为了宣传该教材和进一步深化教学改革，2002年8月，高等教育出版社和基地共同举办了“全国《近代化学基础》教材和化学课程体系改革研讨会”，参加大会的有来自北京大学、南京大学、厦门大学、大连理工大学、天津大学、北京化工大学等近30所大学的代表。会议系统介绍了四川大学工科基础化学教学内容和课程体系改革的思路及特点、新课程体系各课程的教学大纲、《近代化学基础》教材的编写思想及特点，以及几年来的教学实践情况，受到与会代表的赞许，如北京大学教务部长李克安教授说：“我们本来就在设想‘四大化学’的综合改革，四川大学走到我们的前面了。”

九、配套经费落实，政策环境良好

1.组织机构健全

自四川大学基地建设启动以来，校领导和学校主管部门就十分重视，及时成立了由主管教学副校长领导的，以教务处、人事处、实验设备处、计财处、化工学院等部门的领导和基地负责人为成员的四川大学工科基础课程教学基地建设领导小组；成立了由学校化工学院、化学学院、华西公共卫生学院、华东理工大学和大连理工大学专家组成的“基地建设学术委员会”。

2.经费配套，使用合理

自1996年以来，教育部拨给基地的建设经费近148万元，四川大学给予基地的配套经费共达1993.07万元，其中含世界银行贷款的332.3万元设备和二教楼实验室改造的214万元，学校配套比例达13.47∶1。这些经费到位及时，合理用于设备更新、实验室建设、教学手段的现代化和教学改革等硬、软件建设上，保证了基地建设的顺利开展。此外，2003年9月启用的新校区实验大楼为基地提供了约6000平方米的实验教学和科研用房，折合人民币1293.6万元，配备了全新的设备，使基础化学教学条件得到了彻底改善。

3.政策倾斜，环境宽松

四川大学及化工学院对基地建设的重视还体现在政策、措施得力上，例如，为鼓励青年教师攻读在职博士，将其工作量减少30%；对从事基础课教学的教师评聘职称有单独的标准，与一般教学科研系列有别；在人事分配制度改革的“214重点人才工程计划”中，为从事基础课教学工作的教师设立了教学“二级岗”、“三级岗”；为支持基地建设，教务处拨给基地两个编制；实验设备处对基地实验内容改革、实验技术改造等每年都给予专款支持；教务处规定在每年的推免研究生中可选拔两名于毕业后作为基地的教师，以充实基地教师队伍。

以上政策和措施为基地建设提供了良好的政策环境，为基地建设能高水平完成和可持续发展提供了保证。

（文章来源：《化工高等教育》2005年第1期）