適合大類培養的分析化學課程設置改革

王敏 陳恒武

(浙江大學化學系 浙江杭州 310058)

適合大類培養的分析化學課程設置改革

王敏 陳恒武

(浙江大學化學系 浙江杭州 310058)

根據分析化學學科自身的發展特點,提出分析化學課程設置改革方案。在前后方案比較的基礎上,對分析化學課程的教學內容、新方案特色、教材和實驗課程配套等展開討論。

為深入貫徹“以人為本、整合培養、求是創新、追求卓越”的教育理念,與時俱進,深化本科教學改革,浙江大學于 2006年開始實行大類招生大類培養。在 3年實踐的基礎上,學校自2009年起,對本科生培養模式做了進一步整合。浙江大學本科培養分為大類培養、專業培養和特殊培養 3種模式。大類培養是指入學不分專業,學生在入學一年后、兩年內自主確認主修專業的培養模式。專業培養是指學生入學時就確定了專業,且其培養體系和課程設置具有較強專業特色的培養模式(如藝術設計類專業)。特殊培養是指注重德、智、體、美全面培養的卓越教育計劃所包含的各類專門或特色培養模式,包括竺可楨學院、各類特色班培養等。其中大類培養是涉及學生數最多的培養模式。按此模式,本科大類培養的前期教育分為人文類、社科類、理學類、工學類、農學類和生物醫藥類共 6個大類,由本科生院統一執行前期培養;1～2年內學生自主確認主修專業后,再由各學院(系科)負責后期專業培養。這樣的培養模式既有利于調動學生自主選擇專業的積極性,又有利于拓寬學生的知識面,為今后的繼續深造和就業打下寬厚的基礎。

為了適應這一變化,從 2009年初開始,學校要求各院系對課程設置和相應的教學內容進行調整。理、工、農、醫等多個大類專業的培養計劃涉及分析化學課程。據此,分析化學課程組根據分析化學學科自身的發展特點,以及大類培養的需要,提出了適合于 2009～2013年教學計劃的分析化學課程設置方案。

1 浙江大學分析化學課程沿革

表1列出了 2006年以前、2006～2009年、2009～2013年浙江大學分析化學類課程設置方案。2006年起為了減少課程層次,穩步提高課程的教學質量,我們將只差 0.5學分的分析化學(甲)和分析化學 (乙)合并成分析化學,為化學和近化學專業通用;同時保留了儀器分析(甲)、儀器分析(乙)、儀器分析(丙)3個不同層次的儀器分析課程,供不同專業的學生在學完分析化學課后選學。

2006教學計劃中的分析化學課程設置減少了層次,對 4學期制、大類招生大類培養等政策的實施起到了穩定過渡的作用。但隨著教學計劃的實施,尤其是大類招生、大類培養的推進,課程體系顯現一些不盡合理的地方。主要表現在:以化學分析為主的分析化學課全校只設一個層次,而儀器分析課則設成甲、乙、丙 3個層次。結果,在環境、材料化工等專業的學生所選學的分析化學類課程中,知識結構不合理,化學分析與儀器分析的學時數比為 1:1(環境類),甚至 1:0.5(材料化工等專業)。我們知道,目前,在生產和科研中,化學分析雖然是常量分析的主要和必不可少的方法[1],但是儀器分析法的發展越來越快,其應用范圍已經大大超過了化學分析法。顯然,上述學時比例不符合當前的社會實際需求。由于儀器分析課教學內容多而學時少,導致課程進度快,增大了教師教學和學生學習的困難。

表1 浙江大學分析化學課程設置

2 分析化學課程設置方案

針對以上問題,按照學校大類招生、大類培養的要求,根據分析化學學科自身的發展特點,結合理、工、農、醫等大類專業對分析化學學習的不同需求 (如理科應注重系統學習理論,全面地了解和應用各種分析方法;工科應注重應用分析化學的原理和方法解決本學科中的化學分析問題;醫、農、生物等專業更側重于分析方法在科學研究、工農業生產等實際領域的應用),本課程組對我校 2009～2013年教學計劃中的分析化學課程設置方案做了如下調整:

(1)將分析化學和儀器分析合并成貫通的課程。摒棄了原來將化學分析與儀器分析分成不同名稱課程(即分析化學和儀器分析)的做法,將這兩部分教學內容融為一體,統稱為分析化學。由于化學分析法與儀器分析法的教學貫通成一門課,既有利于從學科整體上全面地、系統地介紹分析化學的理論、方法和技術,又有利于通盤考慮學時分配 (新計劃中,化學分析內容占 35%～40%,儀器分析內容占 60%～65%)。

(2)合并后的分析化學課程只分兩個層次。分析化學 (甲),5學分,供理科 (化學、應用化學、環境科學等)學生選學;分析化學 (乙),3學分,供工科 (材料與化工類,竺可楨學院等)學生選學。

(3)暫時保留一門學時較少的儀器分析課程。考慮到醫、農、生物等大類專業的學生很多選學了無機及分析化學課程,為了使這部分學生在學習了只含有化學分析內容的無機及分析化學以后,還能有機會進一步學習儀器分析,保留了一門學時較少的儀器分析課程 (1.5學分)。

3 調整后分析化學課程的教學內容

(1)分析化學 (甲),5學分。本課程系統地介紹成分分析化學的內容。考慮到理科化學類學生的結構分析和表面分析的教學內容將由后續課程譜學基礎完成,所以這門課的教學內容以化學成分定量分析的原理和方法為主,包括誤差、數據統計和質量保證,樣品的預處理技術,分析化學中的化學平衡,滴定分析,重量分析,原子光譜分析法 (包括原子吸收、原子發射、原子熒光),紫外-可見吸收光譜法,熒光光譜和化學發光分析法,電位分析法,電解和庫侖分析法,伏安和極譜分析法,氣相色譜法,高效液相色譜法,毛細管電泳分析法,其他現代儀器分析簡介,樣品的分離與富集及復雜樣品的處理方法。要求學生通過分析化學 (甲)的學習,對分析化學學科有一個系統的認識,掌握化學分析和常見儀器分析法的基本原理和分析方法,了解常見成分分析儀器的基本結構和分析化學的發展趨勢,具有初步分析問題和解決問題的能力。

(2)分析化學 (乙),3學分。本課程簡明扼要地介紹分析化學的全貌,既涉及成分分析方法,也包括常用的結構分析方法。具體教學內容包括誤差及數據統計,樣品的預處理技術,滴定分析法,電位分析法,原子吸收和原子發射光譜分析法,紫外-可見吸收光譜法,紅外吸收光譜法,分子熒光光譜分析法,核磁共振波譜,質譜分析法,氣相色譜法,高效液相色譜法。要求學生通過分析化學(乙)的學習,掌握化學分析和常見儀器分析法的基本原理和分析方法,對各類分析方法的適用范圍有比較清楚的認識,具有應用分析化學的原理和方法解決本學科中化學分析問題的初步能力。

(3)儀器分析,1.5學分。該課程主要介紹化學成分及結構分析所涉及的電位法、原子吸收光譜、紫外-可見吸收光譜、紅外吸收光譜、氣相色譜及高效液相色譜、質譜等儀器分析方法的基本原理、方法和適用范圍,并介紹在科學研究、工農業生產等實際領域的相關應用。要求學生通過儀器分析課程的學習,掌握常用化學成分及結構儀器分析的基本原理和分析方法,對各類分析方法的適用范圍有比較清楚的認識,并初步具備應用儀器分析方法解決本學科中化學分析問題的能力。

4 教材和實驗課的配備

4.1 教材的選用

對于通貫化學分析和儀器分析部分的課程,面向理科的分析化學 (甲)分別使用由高等教育出版社出版,武漢大學主編的《分析化學》第 5版的上冊和北京大學出版社出版,葉憲增、張新祥等編的《儀器分析教程》第 2版。另外,浙江大學化學系在 2003～2004學年的春夏學期,第一次面向本專業學生開設了分析化學課程的英語班,化學分析和儀器分析部分均采用北美最流行的基礎課分析化學教材之一 Fundam entals of Analytical Chem istry(Skoog)作為教材。新課程體系中分析化學(甲)的英文班將繼續使用這本教材。對于分析化學(乙),我們根據工科專業的特點和要求,編寫了《分析化學簡明教程》。這本教材強化了分析化學學科的整體性和系統性,注重各章節間的關聯性,體現了浙江大學分析化學課程組注重學生自主學習的教學理念,融入了近年來我們在分析化學教學改革中所積累的一些成果。該教材即將由高等教育出版社出版。

4.2 實驗課的配備

浙江大學化學系從 20世紀 80年代中期開始對化學實驗教學進行大力度的改革,在全國率先提出化學實驗獨立設課,并建立了面向本專業的基礎化學實驗,中級化學實驗,綜合化學實驗和面向外專業的化學實驗、大學化學實驗的實驗教學體系[2]。經過近20年建設,特別是經過 4校合并后的調整和充實,上述課程體系日臻完善。在現行化學專業實驗教學體系中,與分析化學有關的實驗課程設置相對應的實驗課程見表 2。應該指出的是,由于獨立設課,實驗課教學內容和教學進度的安排有其獨立性,與理論課教學不完全一一對應,而更注重遵循實驗理論和實驗技能的教學規律。

表2 與分析化學有關的實驗課程設置

[1] 陳恒武.大學化學,2009,24(6):6

[2] 張培敏,陳恒武,郭偉強,等.大學化學,2007,22(2):10