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化学工程伦理概念

时间:2023-08-17 18:03:55

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇化学工程伦理概念,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

化学工程伦理概念

第1篇

关键词:课程思政;成果导向;能源化学工程;教学;电化学催化

1电化学催化课程思政的可行性

1.1课程内容

《电化学催化》为能源化学工程专业的专业特色课程。本课程在物理化学的基础上,结合近年来电化学科学的发展,重点介绍电催化基础和重要电催化过程两部分,内容包括从纳米结构、表面结构、电子结构出发认识电催化过程和催化剂材料的性质,到电催化剂的制备方法;从电催化还原基础,到电化学固氮、电化学还原二氧化碳以及光电催化、燃料电池等电催化应用。通过本课程的学习,应使学生较为系统地掌握催化的基本理论知识和基本原理以及电催化技术的应用,了解电催化科学的前沿方向,初步培养学生具有应用所学基本专业知识进行分析问题,并能解决问题的能力。

1.2课程思政的研究进展

近年来,将课程思政引入电化学领域专业课的研究已见报道。然而,在“电化学催化”这门课中几乎未见报道,这主要是由于一些问题所导致。常见的如下:(1)一些专业教师对如何把课程思政引入电化学催化这门课还是一头雾水,没有找到合适的切入点。同时,传统教学方法也侵染了部分教师,会出现教书和育人相脱节的现象,忽略了学生创新精神、实践能力和社会责任感的培养。(2)“电化学催化”现行教材内容缺少思政元素。目前出版的“电催化”教材主要涉及电催化原理、特征等基础理论以及重要的电催化过程部分,材料多偏重科学理论知识,没有鲜明的思想政治内容,更缺少电催化领域一些人文精神的灌输。(3)教学方法还是以前的多媒体教学,“电化学催化”课堂设计参考的常见方式为专业理论知识讲授,缺乏对学生社会责任、价值观的教育,对思政元素的探讨和发现需要加强。(4)课程考核形式没有多样性,无法证明“课程思政”的关键性。目前,“电化学催化”课程考核形式为笔试,主要考查学生对课程基本概念、知识点的掌握程度以及综合运用课程各部分知识点的能力,实际应用能力的考查欠缺,而上述能力的考核过程中无法体现课程思政的存在。

2在电化学催化课程引入思政的初步研究

就如何把课程思政引入电化学催化课程,本文将结合“电化学催化”的教学内容,探索专业知识中所蕴含的思政元素,在传授专业知识的同时,把思政内容由浅入深地添加进去,初步研究思政的可行性。

2.1挖掘专业课中的思政元素

以“电化学工程”教材中的内容为例,结合课程思政目标,梳理教学内容,从中挖掘可以切入思政教育的元素和思政案例(表1)。《电化学催化》基于课程思政进行了教学内容的调整,仔细梳理和挖掘“思政元素”,思政内容的引入主要采用案例式教学,以提高学生的接受度,润物无声地同步实现知识传授与价值引领。

2.2探索多元化课堂设计

将思政元素融入课程教学中,采用实验型教学、提问式教学、讨论式教学等方法进行教学。将上述梳理的思政内容通过历史纪实、新闻资料、图片和视频等信息资源呈现,引导学生参与到课堂讨论互动,课后引导学生继续对课中思政内容进行反思和拓展[4];同时在理论引导的基础上,关键电催化体系要让学生亲身参与设计催化剂的实验,让学生进入实验室跟随老师做一些基础性的实验,提高学生的参与度,通过在催化剂制备、性能测试及数据分析方面的引导与实践,学生的兴趣和热情得到了很好的升华,同时在实验过程中培养学生严谨的科学态度和团队协作精神。另外,要通过巧妙的教学设计,有效利用互联网资源开展“线上线下混合式”教学,将网络课程资源学习有机融入现有的电化学催化线下课程教学模式中,调动学生的学习自主性,丰富思政教学内容,促进师生结合时代热点案例进行思政讨论,提升教学效果[5]。在实践环节中,带领学生参观相关的催化公司,激发学生学习热情的同时增强其社会责任感和民族自豪感。

2.3考核思政效果

本门课程采用平时成绩和期末考试成绩综合评定的方式,其中平时成绩占40%,含课堂问答、实验操作、线上证书获取等;课堂问答主要通过一问一答的形式,让学生认识到催化剂产业的发展历程,其中所蕴含的精神力量。实验操作主要通过学生在实验过程中,培养学生的团队协作和工匠精神。线上学习主要通过学生在慕课上观看一些相关视频,弥补课时量不够的缺点。期末考试成绩占60%,采用闭卷形式。依据教学大纲和课程思政目标,将思想政治素质评价融入课程考核的每个环节中,引导学生关注和重视课程思政,分别从专业技能和思想两个维度综合评价教育效果,形成思政育人合力,使学生能力和思想同步提高[6]。

3电化学催化课程融合思政教育的实践反思

3.1分清内容主次,注意教学技巧

课程思政理念下的教学模式要主次分明,必须是以专业知识为主,思政教育为辅。教师要明确专业知识的关键性,同时要使思政教育扮演辅助角色,这一系列定位要在教学过程中贯彻如一。在教学安排中,仍要突出电化学催化课程的重点难点以及教学目标,避免思政内容反客为主,占用专业知识的教学空间。要让专业知识作为载体,以思政教育为催化剂,使学生主动学习这个“过程”高效而持久的运行。因此,在引入思政教育时,教师也要注意运用合适的方法和技巧。不能生搬硬套、毫无章法地加入思政内容,而要与专业知识这个载体互相依托、互相促进,在中国故事、人物事迹、社会热点、历史事件、经典案例、身边案例中寻找专业知识、思政教育、学生情感三者的交融点,激发学生情感共鸣,这样学生接受起来比较容易且印象深刻,使得电化学催化课程思政教育有内容、有温度、有趣味,从而引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。

3.2电化学催化课程思政实施的行政辅助

为全面开展课程思政工作,要重视高校层面的支持,学校要从制度、经费等宏观层面支持和帮助专业教师,保障思政教学常态化、课程思政工作的顺利实施。学院、教研室需要严格执行上级的部署。通过举办教学竞赛、课程观摩、教研室研讨等形式,为调动专业教师实施课程思政的积极性,可以适当增加一些绩效奖励,减少一些专业知识教学的工作量。

3.3丰富《电化学催化》课程思政的评价方式

为了丰富评价形式,可以让其他学科的教师、学生参与评价思政在这门课教授过程中所起到的效果,这样可以通过学科交叉,提升思政内容和方式的不足。课程评价的时间可以不限于一学期,通过跟踪教学,观察和记录课程思政所带来的积极效果。对于电化学催化这门课来说,适度的实验教学有助于让学生了解到前辈在这个领域奋斗的艰辛,在实验过程中,为学生树立正确的榜样,把学生塑造成有理想、有担当和善于团队协作的人。

3.4以创新创业为引领,产教融合

为了给学生提供创新创业的专业支持,充分发挥专业课程的优势,建立实践育人的长效机制,课程组应积极配合创新创业学院、就业指导中心、学生工作处、团委等部门,一方面将创新创业教育全方位融入“电化学催化”课程教学,为学生创新创业打下坚实的基础;另一方面选拔学业优秀的学生参与创新创业项目,为创新创业团队提供支持,实现优势互补。

4结束语

第2篇

 

1由研究对象的异同看工程伦理学与技术伦理学的异同

 

说到工程,人们常想到建筑工程,所以把工程伦理学想象为是研究房地产、城乡建设项目的规划、设计、建造的伦理学。这是一种误解。其实,工程是一个外延很广的概念,包括所有技术门类,不仅有土木建筑工程,还有机械工程、化学工程、电气工程、水利工程、航空工程、环境工程等许多种类。工程伦理学所研究的工程不限于建筑工程,而是横贯各个工程领域的一般工程。

 

工程伦理学在我国遭遇到的另一个误解是,把工程伦理学与技术伦理学混淆起来。

 

之所以会出现这种误解与我们的语言有关。我们习惯使用“科学技术”这个概念,把工程等有关概念都装在里面,把工程师装在“知识分子”这个大概念里,以对科学技术、知识分子的一般性论断代替、遮蔽对其所内涵的丰富内容进行研究,没有对工程、对工程师做进一步深入具体的研究。

 

顾名思义,技术伦理学以技术为研究对象,工程伦理学以工程为研究对象,这是两者外显的区别。工程伦理学之所以与技术伦理学不同,首先在于它们的研究对象,即工程与技术存在着不同。弄清工程与技术之间的异同,有助于弄清工程伦理学与技术伦理学之间的异同。

 

把工程与技术做出界限清晰的区分,确实很困难,以至德国哲学家波塞尔教授认为,工程与技术相互之间没有必要区分,也很难区别开来,工程哲学与技术哲学是等同的〔1]。

 

但是,面对现实,我们似乎可以指出以下两点:

 

第一点,当像人们通常理解的那样把工程看作是工程技术(即工程中的技术)时,工程属于技术,是技术的一部分。从这方面看,我们承认工程技术属于技术大类之中,这样技术哲学(包括技术伦理学)从一般技术(或“技术一般”)研究问题所提出的关于技术的“元命题”和全称判断,例如,技术是生产力,技术有直接经济效益,一切技术和技术应用都有好的方面和坏的方面,技术有环境责任,技术活动需要伦理导向,等等,也都适用于工程,这些思想成果可以为工程伦理学吸收和采用[2]。

 

美国著名学者米切姆在列举技术伦理学研究领域时,把工程伦理学作为其中一个部分就是遵循着这样的思路。

 

这是从工程属于技术的角度来看的。由此看来,工程伦理学研究似乎没有超出技术伦理学范围。但是必须指出,即使这样理解工程和工程伦理学,工程伦理学研究还是深化和丰富了技术伦理学所提出的一般性结论。例如,技术伦理学研究技术与道德之间的关系,常常把技术当作黑箱,主要从外部对技术进行道德判断,或者将技术与其应用分开,认为只有在技术应用阶段才出现伦理问题。再如,技术伦理学讲技术是负载价值的,大多是从技术的应用和发展对人类社会和自然环境己经造成了正反两方面作用的事实这种事后的角度来论证的,而对于技术究竟如何负载价值的却语焉不详。而工程伦理学通过对工程活动的分析,明确提出工程的核心是设计,正是在设计这个环节,工程主体的目标追求、价值取向得到反映,并转化为工程目标进而落实为工程方案〔4]。并且,欲改变工程的性质和发展方向,也可以从设计环节入手。

 

第二点,现实工程活动是技术、经济、社会等多方面因素的系统集成,不仅包含技术因素,还包含其他因素,除了技术上合理可行之外,还富含着社会伦理因素。这里重点指出以下几点,就足以看出工程较之技术具有更强的社会伦理意义:

 

(1)技术作为人类改造自然的方法和手段,是工程的重要组成部分。任何一项工程往往需要综合运用各方面、各领域的技术,而且,工程不限于技术一个方面,它还有经济方面、社会方面、生态环境方面等。可见,与技术相比,工程的社会性更加突出,与社会环境的关系更为密切。

 

(2)从学科结构上看,技术科学的抽象层次要较工程科学的高,涉及若干工程领域的共同技术问题,而工程科学作为知识体系,要比技术科学更加具体,具有更强的对象性〔5]。但工程绝不是技术科学(以及基础科学)的简单应用,它具有独特性,不是己有的科学知识和技术知识所能完全涵盖得了的,所以,“失败是一切有用的工程设计中所固有的”,工程中难免存在危害人们生命、健康和财产安全的风险

 

(3)项目是工程活动的基本单位,它是一个相对独立完整的活动单元,目标比较明确,在时间、空间上分布不均匀,需要周密的分工合作和严格的组织管理,牵涉到人、财、物,以及组织、管理、文化等社会因素。

 

总之,工程是组织化的技术一经济活动,具有明确的目标、质量要求、实施机构、预算和工期限制等,其现实社会属性更加突出。在当代,工程实践成为将科学发现、技术发明成果转化为现实生产力的主要运作形式。可见,工程与伦理的关系要比技术(以及科学)与伦理的关系更为密切。所以,对于考察科学技术与伦理道德之间关系的问题,工程伦理学是比技术(及科学)伦理学更为切近、更为合适的视角。工程伦理学的独特视角,能够提出一些与技术伦理学不同的研究问题,获得不同的理论成果。一方面,在一般技术伦理理论中热烈讨论的某些观点可能在工程伦理学不再适用了。例如技术价值中立、技术自主等,对于工程而言,恐怕难以成立,甚至可以说,在工程伦理学里它们根本就不成其为问题。另一方面,工程伦理学提出了被技术伦理学以及一般伦理学所不曾研究或者严重忽视的问题,得出了一系列重要洞见。这更是工程伦理学的重要理论贡献。

 

2从实际研究状况看工程伦理学与技术伦理学的不同

 

直到目前为止,在国外,技术伦理学似乎还没有发展成为一门成熟的独立学科,形成比较完善的研究范式。相关问题大多是在“技术与哲学/文化/伦理”、“技术与人/社会”、“技术时代/社会的伦理”等名义下来研究的。这里我们只能通过总结和归纳我国技术伦理学实际研究了什么问题,来大致了解这一领域的研究状况。

 

国内技术伦理学研究的内容主要集中在以下三个方面:

 

⑴探讨“技术一般”与人性、技术与社会的关系。主要探讨技术理性与价值理性的关系,科技时代、科技社会中的伦理问题,技术与社会发展的关系等。

 

(2)科学技术与伦理道德之间的互动关系。科技与伦理是等同还是排斥?科技决定伦理,还是伦理决定科技,抑或是两者无关?

 

(3)对各个技术领域尤其是现代高技术领域中的伦理问题进行探讨,具体涉及医学、生命、计算机、信息网络、核能、航天等新兴技术领域。

 

在对技术与社会之间关系的研究中,大都立足于宏观层次,从大的历史跨度来进行,基本倾向是肯定技术发展对促进人类社会进步的巨大正面作用。而在对技术与人性关系的研究中,出现了人文主义者对技术进行批判的倾向,也引起了科技界对这些批判的反驳。

 

陈昌曙教授指出,研究技术问题,可有三个层次:一般技术(或“技术一般”)工程技术(及产业技术)一具体技术。由此看来,目前的技术伦理学研究主要集中在技术的第一个层次及第三个层次上,中间第二个层次的研究还严重缺乏。所以,工程伦理学对工程及工程技术的伦理研究,在理论上具有重要地位。这里,仅以对责任问题的研究为例,从研究内容上粗略地探讨一下工程伦理学的独特理论贡献。

 

在以往的伦理学中,责任范畴不占什么地位,而在当代工程中责任问题极为突出,工程伦理学对责任范畴及责任问题的研究作出了突出贡献。这是因为:不仅工程的建设目的蕴涵着丰富的伦理问题,工程决策者对工程的目的、方向和性质负有价值定向的责任,而且工程中更为独特的伦理问题是,即使出于良好动机的工程项目仍然存在造成伤害的风险,表现在对第三方、对社会公众、对子孙后代、对生态环境的负面影响。所以说,在工程中责任问题既极为突出,又非常复杂。

 

—工程的实际效果错综复杂,有好有坏,因而以往简单的要么好要么坏的价值判断对现代工程不再适用。那么,一项工程到底是建设还是不建设呢?在当今民主社会里,这只能民主决策,吸收受到工程影响的有关各方(stakeholders)参与到工程决策中来。这时,工程师的职责就不是代替社会公众作出决策,而是要把有关工程的信息传播给社会公众,以保证他们的知情权和参与权。可见,现在工程师的责任范围扩大了。

 

—工程研究和实验中大量使用动物(如对新开发的药物进行试验),工程开发、利用和改变自然的力度不断増大,对生态的影响也在加大,这些都涉及到人与动物、生物及生态之间的关系问题。生态伦理学、环境伦理学等要求扩大人类道德关怀的范围,将动物、植物甚至无机物以及整个生态环境都纳入进来,这样工程就不仅有通过开发和利用自然来为人类造福的责任,还负有关爱生命、保护环境、实现可持续发展的责任。

 

—传统伦理学关注的重点是个人行为,而工程项目一般都有一定规模,需要许多人协同合作。

 

另一方面,规模巨大或数量庞大的工程,对气候、环境、资源的影响,己超越国境,产生所谓的全球问题。在这种情况下,集体责任、社会责任甚至全球责任,变得突出了。而集体责任与个人责任是什么关系?集体责任是否可以减轻或免除个人责任?集体责任如何归属和承担?等等,对于这些长期被忽视或者争论不休的哲学、伦理学问题,工程伦理学的研究和发展能够提供富有成果的新认识。

 

米切姆在总结国外技术哲学发展历史时,曾指出技术哲学存在工程学和人文主义两种传统,其中人文主义传统倾向于反技术,我国的技术伦理学研究也出现了这样的倾向。而工程伦理学对工程不仅进行批判和反思,而且具有建设性的作用。在这方面,德国工程师协会(VDI)是一个很好的典型。它组织工程师和哲学家合作起草技术评价方面的文件,提出技术评价的有关理论和方法,受到工程师的欢迎和采纳。所以,工程伦理学绝不仅仅是要限制和约束工程发展,它要为工程发展指出新的方向(如环境友好型工程、资源节约型工程、绿色环保工程、以人为本的工程,等等),在创造这些新的工程中工程师大有作为。

 

3工程伦理学具有更强的针对性和可操作性

 

当前技术伦理学研究存在的一个缺陷,是流于空泛,伦理主体落空,成为无主体的伦理学,或主体泛化(把一切问题都归咎于“技术”或者‘社会”)。而工程伦理学研究恰恰可以弥补这一缺憾。工程伦理学于20世纪70年代末在美国兴起的一个时代背景就是人们认识到工程的巨大作用,尤其是其突出的负面效应,期望通过工程伦理来规范工程建设活动和工程师的职业行为,以降低或消除工程的负面作用。工程伦理是对工程实践的伦理思考,反过来工程伦理理论对工程实践具有反作用。如果工程师等工程实践者了解了工程伦理思想,接受其影响,自觉改变自己的行为方式,就可以塑造出新的工程。

 

这里涉及到工程伦理学与工程师伦理学(即工程师职业道德及其研究)之间的关系问题。

 

在这个问题上存在两种对立的观点。一种观点否认这两者之间的联系,另一种观点则认为,工程伦理学就是工程师伦理学。

 

我们认为,一方面,工程伦理与工程师职业道德有密切的联系,工程伦理学的研究成果可以转化为工程师职业道德规范,进而指导工程师的职业行为,引导工程健康发展。但另一方面,工程伦理学又在很多方面不同于工程师伦理学。

 

工程师职业伦理,主要是处理在工程实践中工程师与有关各方(其他工程师、工程职业、客户、雇主、企业、政府、社会公众以及自然环境)之间关系的行为规范。这些内容在以往的科技工作者职业道德教材中都有所涉及,例如,从社会主义基本道德原则出发,提出了科技工作者的道德原则和规范(主要内容是热爱祖国、献身科学、追求真理、不畏艰辛、实事求是、团结协作等)。不足之处是这些规范比较抽象、笼统,尤其是把工程师混在科技工作者中,没有独立出来,因此没有反映出工程的作用和特点,以及工程师的独特作用和社会责任,对工科学生及工程师缺少吸引力和说服力。

 

在美国,一种比较普遍的工程伦理学研究方法,是以职业伦理学的学科范式进行的,主要介绍工程师协会伦理准则的内容,研究这些伦理准则在具体情况下的适用与科技工作者职业道德规范相比,工程师职业伦理规范具有更强的针对性和可操作性。例如,在工程研究和实践中,怎样的具体行为(例如篡改数据、隐瞒信息、论文剽窃)违反了实事求是原则?如何保证工程师作出独立的专业判断?什么是利益冲突?如何防止利益冲突干扰工程师的专业判断?如果企业经理的要求威胁到社会公众的安全,工程师应怎么办?……在我国,由于缺乏现代职业精神(professionalism),很有必要借鉴国外职业伦理思想,尤其是工程师职业组织管理和规范工程师职业行为的一系列做法。

 

但是,这种工程伦理学研究一般直接给出伦理规范,对这些规范本身缺乏深入分析和理论论证。而另一种工程伦理学研究方法则弥补了这方面的缺失:它以工程实践(而不是工程师)为中心,重点考察工程与社会之间的相互作用,揭示工程中所蕴涵的伦理意义以及其中的伦理问题,提出解决这些工程伦理问题的指导性建议。它不仅涉及工程师在工程中的责任,还涉及工程共同体中其他有关人员的责任(如管理层对工程的决策,政府组织实施大工程的作用及弊端,大众的消费需求引导工程发展方向等)。

 

这种工程实践导向的工程伦理学所研究的不仅是工程师的行为,而且是全社会有关工程的行为。我们知道,工程是一个由工程共同体所从事的集体性活动,除了工程师以外,投资者(政府、企业或个人)、管理者(政府部门、企业经理)、工人等都是实施工程所不可或缺的,甚至广大用户、一般社会公众也对工程的建设起到影响作用。所有这些人有关工程的态度和决策,都属于工程伦理学研究的内容。例如,在企业中,企业经理与工程师在事关工程决策上的职能应当如何划分。在当前我国体制下,政府是许多重大工程项目的建设主体,效用功能、质量安全、经济承受能力与预期效益、文化价值、环境保护等各个方面的要求如何权衡协调,都需要深入研究。

第3篇

 

本科教学是高等学校人才培养的重要环节,肩负传授知识和技能的重要职能。课程体系构建是本科教学的基础和核心。世界一流研究型大学的课程体系构成具有一些共性,比如:从课程模块来看,都包括通识课和专业课;从课程结构层次来看,都有必修课和选修课;从教学方法来看,都有讲座课程和研讨课程。对于研究型大学来讲,专业课程的设置和教学是构建学生专业知识体系、训练专业认知能力和养成专业思维方式的关键要素,蕴含和体现了高等学校的人才培养理念和特色。

 

高校人才培养目标和教育思想决定了课程体系设置。近年来,南京大学以“为社会各行各业培养具有创新精神、实践能力和国际视野的未来领军人物和拔尖创新人才”为目标,通过深入探索和实践,提出了“三三制”人才培养模式。南京大学化学化工学院在人才培养思路上一直秉承戴安邦院士的全面化学教育思想,即“全面的科学教育要求教学既传授知识和技术,更训练科学方法和思维,还培养科学精神和品德”。在新的时代背景下,南京大学化学化工学院围绕多元化创新型人才培养,在分析借鉴美国加州大学伯克利分校和英国剑桥大学等世界著名研究型大学化学专业课程设置模式和特点的基础上,对传统的化学专业课程体系进行了一系列调整和改革,构建了“激发兴趣、注重能力、多元培养、个性发展”的专业课程体系。

 

一、美国加州大学伯克利分校化学专业课程体系

 

美国加州大学伯克利分校(以下简称“伯克利”)是世界著名研究型大学,在学术界享有盛誉,也是美国最自由、最激进的大学之一。化学是伯克利的传统优势学科,在OS世界大学最新排名中,伯克利的化学学科排名第二。

 

伯克利学制为4年,每学年有3个学期,分别是秋季学期(一般17周),春季学期(一般17周)以及暑期学校。本科生学位要求的最低学分数为120。

 

伯克利的化学学院有两个系:化学与生物分子工程系和化学系。化学系的专业课程主要是按知识模块进行构建,由基础课和大量的专业课两大模块组成。根据修读课程的不同,化学系的学生可申请化学理学或者艺术学学士学位,或者化学生物学理学学士学位。本文仅介绍化学理学学士学位要求的专业课程。

 

上图是典型的化学专业本科生培养方案示意图。可以看出,化学系本科生在第一年主要修读大学化学和定量分析这门课(含实验),或者根据需要修读与高中课程相衔接的化学课程。二年级主要修读有机化学(含实验)。三年级需修读高等无机化学和物理化学两门课。四年级的专业课较多,包括物理化学实验、仪器分析、无机合成及反应、有机化学.高级实验方法或者原子核技术中的化学方法,这几门课均包含理论课和实验。以上课程构成了化学专业本科生的必修课,这些课程一般为3~5个学分。

 

伯克利认为本科毕业生应该“熟悉艺术、文学、数学、自然科学和社会科学;能够收集、筛选、综合、评价来自不同领域并以不同形式呈现的信息;理解研究过程和如何创造新的知识;能够与人合作共事;能够创造性地转换其环境;具有解决问题和作出决定所必须的技能,并能考虑决定的广泛的社会和伦理意义;能够处理模糊性,能够灵活思考并具有在职业生涯中不断发展智识的技能”。因此,化学系本科新生需要参加新生导学课。一、二年级必修的课程还包括数学、物理以及15学分的BreadthElective课程(如阅读写作、外语、人文社科类课程),类似于国内的通识课。除此之外,化学系还开设了培养团队合作(如SupervisedGroup Study和Directed Group Study)和独立工作能力(如Individual Studv forAdvancedUndergraduates)的课程。

 

对于高年级本科生,除了专业必修课外,还要求完成15学分的专业选修课和跨专业选修课。

 

伯克利化学系开设的高年级专业选修课有30多门,一般3学分,包括信息化学、生命体系中的无机化学、高等无机化学、无机合成与反应、普通生物化学和分子生物实验、高等有机化学机理、高等有机合成、有机化学一高级实验方法、量子力学和谱学、生物物理化学;物理学原理和生命分子、生物物理化学、化学生物学、伯克利能源讲座;生物质能、原子核化学、原子核技术中的化学方法、材料化学导论、生物化学工程实验、高分子科学与技术、大气化学和物理实验以及量子信息科技等课程。

 

化学专业建议选修的跨专业课程涉及大气、生物、土木和环境工程、计算机、地球和行星科学、经济、教育、电子工程、政策和管理、力学工程、分子和细胞生物学、营养学和毒理学,物理、植物和微生物学、公共卫生、统计等多个学科分支,多达200余门课程。另外,本科生还可以选修多达50门的研究生专业课。因篇幅有限,本文不一一列出这些课程的名称。

 

二、英国剑桥大学化学专业课程体系

 

英国剑桥大学是历史最悠久的世界著名研究型大学之一,素有“诺贝尔奖摇篮”的美誉。剑桥大学崇尚自由、创造性、人文和科技相结合的教育理念,是将传统和现代教育有机结合的典范。剑桥大学化学专业具有很高的学术声誉,在2016 TIMES英国大学优势专业中排名第一,QS世界大学最新排名中名列化学专业第三。

 

剑桥大学对学生的培养与管理是经典的学院制。该校有31个学院,负责学生的生活和本科生的业余辅导。教学由大学的科系负责,主要科系包括艺术和人文、生物科学、临床医学、人文和社会科学、自然科学、技术等。剑桥大学每学年的授课时间分为三个学期,包括Michaelmas学期(8周)、Lent学期(8周)、Easter学期(5周)。

 

化学系负责化学专业课程的设置与讲授,修读不同的化学课程前,要求修读相应的数学、物理课程。另外,学生也要学习计算机、语言以及其他人文学科。化学专业课分为三个模块。

 

第一学年课程为模块IA,主要是介绍化学的基本原理,与预科课程相衔接,课程包括分子形状与结构、有机化学反应与机理、热力学与平衡、化学反应动力学、元素化学。另外,要求学生参加两周一次的实验课程,实验内容安排与理论课程基本同步,实验课程没有单独学分,实验成绩计入相应课程最终成绩。

 

第二学年课程为模块IB,课程更深入地讲解化学原理。学生有两种化学课程类型可选择,即A类理论与物理化学类课程和B类有机与无机化学类课程。继续修读化学专业的学生要全部完成两个方向的课程。其他专业的学生根据自己以后的专业方向分别修读A或B类课程。

 

A类课程包括量子力学导论、分子谱学、对称与成键、分子能级与热力学、电子结构与固体性质,B类课程包括重要有机反应、结构解析、配位化学、金属有机化学、无机环化学、形状与有机活性、化学生物学导论。对应于A类与B类课程,学生要求每周参加一次或两次实验,实验成绩计入相应课程最终成绩。

 

第三学年开始时,化学系开设学生化学生涯指导讲座。大三学年学习模块II课程,是在模块I学习的基础上,扩展与深化对化学知识的认知。模块II课程又分为三个层次。第一层次包括5门课程,每门课程1学分。其中,4门为必修课,包括无机化学I:结构与成键、有机合成基础、高分辨分子光谱、理论技术,另外一门课程物理化学中的概念为选修课。第二层次有8门课程,包括无机化学II:过渡金属与金属有机催化、结构与性能、化学生物学I:生物催化、化学中的衍射方法、材料化学、统计力学、对称与微扰理论、有机机理研究。第三层次有7门课程,包括:无机化学III:表征方法、有机化学中的控制、大气化学、高分子导论、电子结构、化学生物学III:核酸、核磁共振中的物理基础。

 

大三的实验课程包括两个部分:一是现代合成化学中的技术,主要是无机及有机化合物的制备与合成;二是与物理及理论化学有关的实验与计算。两部分实验均为必修。

 

在大三结束时,学校筛选能进入第四学年学习的学生。第四学年主要包括课程模块III的学习和课题研究。在学期开始时,学生接受实验安全教育及生涯规划指导。模块III课程包括18门化学课程以及3门其他院系课程(篇幅关系,文中不再列出这些课程名称),要求学生根据兴趣选修8门以上课程。

 

三、对两校化学专业课程体系共性和差异性分析

 

从以上对伯克利和剑桥大学这两所具有代表性的研究型大学化学专业课程体系的分析,可以看出以下共性:

 

(1)课程内容层次和梯度明显。伯克利化学系对本科生实行分阶段培养。课程设置分低年级课程和高年级课程。针对专业基础不同的学生,部分课程设置了引导性或难度较低的课程。如大一年级学生可以先修读层次较低的大学化学、大学化学实验这两门课程,再修读必修的大学化学和定量分析这门课。而剑桥大学的化学专业课程则更多地从学科认知规律来体现课程内容的层次性,学生根据自身发展,也可以选择不同的课程模块。

 

(2)课程设置具有广泛性和多样性。伯克利基本采用化学四大基础课的模式,但本专业和跨专业选修课程非常丰富,涉及很多相关学科分支,这与化学系对专业人才的培养定位有关,即“化学专业毕业生可从事石油、化工、食品、农业、摄影、制药、生物科技及矿业等相关行业的研发,或者化工贸易、质量控制以及行政管理等工作”。伯克利化学专业学生还可以选修本专业研究生课程。剑桥大学的专业课程体系中,前沿性选修课程多,能让学生充分了解学科前沿。比如大四课程模块III的蛋白质折叠、错误折叠与疾病、磁性材料、化学生物学与药物发现、固体电极等课程,本身已经具有研究生课程的专业性和深度。

 

(3)设置导学课程。伯克利和剑桥大学都有针对本专业的引导性课程,如伯克利大一新生需要修读的导学课,主要包括面向新生讲解化学系各个课题组的研究工作、学院的图书馆、计算机设备、校友和高年级学生的经验交流,以及学校和学院的资源介绍等。而剑桥大学在大三和大四学期初均设置了生涯指导讲座以及安全教育。这类课程的设置能够更好地帮助学生学习与成长。

 

(4)重视实验教学。伯克利和剑桥大学除了专门的实验课外,很多课程都有相应的实验内容,并且内容与理论课程基本同步。

 

两校课程的主要差别在于:

 

(1)授课时段安排不同。剑桥大学化学专业基础课程不采用平行授课方式,不是从学期的第一周持续到最后一周,而是采取集中连续授课。比如用3周时间集中把A课程讲完,然后再讲授B课程。这种模式的优点是,能够使学生在短时间内集中在1~2个知识模块上学习,课后查阅大量的参考书与文献,对知识的理解更深入。而伯克利则采用的是比较常用的模式,即一门课程贯穿整个学期。

 

(2)课程内容构建思路有区别。伯克利的化学课程,特别是专业必修课和国内大多数研究型高校的化学专业设置基本相同,是基于二级学科内容划分的传统模式。而剑桥大学的课程设置抛弃了传统的四大化学课程模式,改为按照知识结构和学科认知规律来设置课程,避免了知识点的重复讲授。

 

四、南京大学化学专业课程体系改革的知与行

 

对照伯克利和剑桥大学等国外著名研究型大学的化学专业课程体系,我国高校传统的化学专业课程体系存在明显的不足,无法满足科学发展、国家战略以及社会产业对多元化创新型化学人才的需求,具体问题包括:(1)现有课程体系缺少导学与衔接课程,缺少对专业的兴趣培养与认知,造成新生存在较长时间的迷茫期。(2)按传统四大化学设置专业核心课程,部分知识点讲授重复较多,学科前沿内容体现不均衡。(3)在传统课程体系中,交叉课程少,对学生交叉类学科的培养措施不到位。(4)对化学产业人才培养不重视,有关产业素养培养的课程缺失。

 

针对以上问题,我们对专业课程体系进行了补充和优化。为大一新生设置了衔接课程,开设新生导学课,以解答学生关于化学“学什么,怎么学,去哪儿”等疑惑。为了激发学生对化学的兴趣,开阔学生知识视野,我们围绕不同主题开设了7门新生研讨课:化学与生命、化学与材料、能源与化学、化学与环境、大分子:从材料到生命、原子与分子的量子世界、高分子材料与社会发展等。

 

专业核心课程涵盖化学科学的基本及核心的理论内容和技能训练,是化学专业学生准出课程的主要组成部分。南京大学化学专业学生通过自主招生及高考两种模式选拔录取,这两类学生的化学知识基础差异明显。对此,我们构建并实施了因材施教的两种核心课程体系。

 

一是普通核心课程体系。主要针对无化学竞赛经历和专业基础的学生。我们按照从微观到宏观的思路进行了优化,并对课程内容进行调整与更新。主要是:合并无机化学与化学分析内容,设立大学化学课程;结构化学由大三调整到大二开设;增设高分子导论核心课程,形成以大学化学、结构化学、有机化学、物理化学、仪器分析、高分子导论为骨架的核心理论课程体系。

 

二是针对学科特长生的课程体系。自主招生选拔的学科特长生通常具有较好的无机及有机化学基础。针对这一特点,我们对核心课程进行了调整:融合无机化学与基础物理化学知识,构建了一门全新的化学原理课程;压缩了有机化学授课学时;将结构化学、结晶化学、高阶物理化学内容整合为高等物理化学。通过数理课程学习内容的强化、化学核心专业课程的整合与提升,使学生具有宽厚的数、理、化、生等理科基础,学科视野开阔,专业知识扎实,为在化学以及相关交叉学科领域的发展打下良好的基础。

 

同时,我们构建并实施了“基础一综合一研究”一体化、多层次、开放式的实验教学新体系,并对相应实验教学内容进行了改革。主要是合并“无机化学实验”和“定量分析化学实验”为“大学化学实验”;取消无机化学、分析化学、有机化学、物理化学和高分子专门化实验,在化学一级学科层面上开设综合化学实验课程,将科研成果及时转化为教学实验,形成了大学化学实验、有机化学实验、仪器分析实验、物理化学实验、综合化学实验这一新的实验教学课程体系:

 

为满足多元化人才培养需求,我们构建了多元选修课程体系:

 

(1)专业选修课。我们按科学知识单元组织课程,构建了知识体系完整、前沿性强的专业选修课体系,包括高等无机化学、有机合成、谱学基础、近代仪器分析法、高分子化学、化工原理、计算机与化学、化学文献、结晶化学、配位化学、催化化学、现代材料化学基础、分离科学、波谱分析、等离子化学、高分子物理及物化、胶体与界面化学、高分子材料制备等。另外,我们委托生命科学学院开设了生物化学、分子生物学等课程;选择环境化学、材料加工、药物化学、能源化学、地球化学等相关院系课程为跨院系选修课。

 

(2)高年级研讨课和研究生课程。高年级研讨课包括化学与纳米材料、先进高分子材料、分子识别与分析、无机交叉领域的前沿发展、有机化学现代进展。另外,我们对本科生开放了部分研究生课程,包括配位磁化学、高分子结构研究法、电分析化学基础、高等有机化学、计算量子化学等。这些课程使本科生能系统了解学科前沿领域,让学生了解并思考科学问题的发掘与解决过程,培养学生的创新意识与能力。

 

(3)化学产业类课程。针对化学行业对人才培养的需求,我们开设了化学化工行业就业创业指导、化学安全与防护、精细化学品开发与商业化、现代实验测试技术等与企业管理、市场需求、安全生产、环境保护、质量认证等课程。我们聘请企业专家、政府管理人员以及外校师资为学生授课,以体现行业要素,培养学生产业素养和创业能力。