中英高校無機(jī)化學(xué)課程比較研究

焦揚(yáng)，朱亞先，孟長(zhǎng)功，王穎霞，韓喜江，胡濤,＊

1 大連理工大學(xué)化學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116023

2 廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，福建 廈門 361005

3 大連大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 大連 116622

4 北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，北京 100871

5 哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150001

無機(jī)化學(xué)作為化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，是一門歷史悠久又充滿活力的學(xué)科[1]，研究范圍非常廣泛，對(duì)于每一個(gè)化學(xué)化工類專業(yè)的學(xué)生，無機(jī)化學(xué)都是其學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。無機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)對(duì)于綜合運(yùn)用化學(xué)原理和方法分析、解決和研究化學(xué)專業(yè)問題，培養(yǎng)化學(xué)思維起到了不可替代的作用。

為了深化我國(guó)高校無機(jī)化學(xué)教學(xué)改革，創(chuàng)新教學(xué)模式，拓展教學(xué)內(nèi)容，完善教學(xué)質(zhì)量評(píng)估體系，本文調(diào)研了英國(guó)部分高校本科無機(jī)化學(xué)課程的開設(shè)情況，并與我國(guó)高校本科生無機(jī)化學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了比較與分析，相關(guān)研究數(shù)據(jù)及結(jié)果如下。

1 英國(guó)高校開課基本情況

英國(guó)高等教育機(jī)構(gòu)共有幾百所大學(xué)，獲得中國(guó)教育部認(rèn)可的共有150多所，其中比較有名的是24所英國(guó)羅素大學(xué)集團(tuán)院校，均為一流研究型大學(xué)。我們從中選取了7所院校，對(duì)其本科階段無機(jī)化學(xué)課程情況進(jìn)行了調(diào)研。表1的數(shù)據(jù)均來源于各高校化學(xué)系或化學(xué)學(xué)院相關(guān)網(wǎng)站信息，也有一些數(shù)據(jù)由英國(guó)高校在職教授、赴英國(guó)高校深造的學(xué)生提供。

表1 英國(guó)部分高校無機(jī)化學(xué)課程設(shè)置情況

從表1中數(shù)據(jù)我們可以看出，英國(guó)各高校開設(shè)的無機(jī)化學(xué)課程的共同點(diǎn)是開課學(xué)年比較長(zhǎng)，7所高校在本科階段均開設(shè)無機(jī)化學(xué)相關(guān)課程，1-2年主要為必修課，3-4年會(huì)根據(jù)需求設(shè)立選修課。但與國(guó)內(nèi)高校化學(xué)課程教學(xué)二級(jí)學(xué)科分類清晰不同，大部分學(xué)校的課程都是無機(jī)有機(jī)、無機(jī)物化、無機(jī)分析并行。例如劍橋大學(xué)在大一學(xué)年開設(shè)的化學(xué)IA課程，秋季學(xué)期共有兩個(gè)模塊，一個(gè)模塊是分子的形狀和結(jié)構(gòu)，屬于無機(jī)化學(xué)知識(shí)，另一個(gè)模塊則是有機(jī)化學(xué)反應(yīng)和機(jī)理，屬于有機(jī)化學(xué)內(nèi)容。在布里斯托大學(xué)大一開設(shè)的化學(xué)的構(gòu)筑單元課程中，包括三個(gè)主題：結(jié)構(gòu)，變化和分析，在完成結(jié)構(gòu)內(nèi)容學(xué)習(xí)之后，還講授了如何通過光譜學(xué)數(shù)據(jù)確定結(jié)構(gòu)的方法，將無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)兩個(gè)學(xué)科內(nèi)容很好地融合在一起。

此外，曼徹斯特大學(xué)、倫敦帝國(guó)理工學(xué)院等校的課程設(shè)置比較特殊，本科階段均采用模塊化教學(xué)。例如在帝國(guó)理工學(xué)院化學(xué)系大學(xué)一年級(jí)，學(xué)生共需要完成8個(gè)必修模塊和3個(gè)選修模塊，其中與無機(jī)化學(xué)相關(guān)的必修模塊有4個(gè)，有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)模塊各一個(gè)，其余2個(gè)必修模塊為引導(dǎo)模塊和實(shí)踐模塊。

2 英國(guó)高校無機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容

從英國(guó)各高校本科階段無機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容來看，各高校相關(guān)課程的名稱和教學(xué)內(nèi)容差異非常大，我們選取了比較有代表性的幾所學(xué)校進(jìn)行比較，如表2。

(續(xù)表2)

劍橋大學(xué)、倫敦大學(xué)學(xué)院以及愛丁堡大學(xué)的課程設(shè)置比較傳統(tǒng)，例如劍橋大學(xué)，開設(shè)的課程名稱為化學(xué)。這門課程分別以羅馬字母I-III代表課程層次由低到高，A、B代表課程開設(shè)在不同年級(jí)，如化學(xué)IA開設(shè)在大學(xué)一年級(jí)；化學(xué)IB則開設(shè)在大學(xué)二年級(jí)。在同一年開設(shè)的課程，不同的學(xué)期用學(xué)期的首字母代表，如M表示課程開設(shè)在秋季學(xué)期(Michaelmas Term)，L表示課程開設(shè)在春季學(xué)期(Lent Term)。

從課程內(nèi)容上看，每門課程都包含若干模塊，例如化學(xué)IA包含4個(gè)無機(jī)化學(xué)課程模塊，分別為：分子的形狀和結(jié)構(gòu)(18講)、化學(xué)熱力學(xué)和平衡(9講)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)(6講)、無機(jī)材料化學(xué)(12講)。其余年級(jí)和模塊內(nèi)容如表2所示。

有些高校課程名稱則打破傳統(tǒng)，獨(dú)具特色。例如布里斯托大學(xué)1-3年均開設(shè)與無機(jī)化學(xué)相關(guān)的課程，且均為必修課。第一學(xué)年開設(shè)的課程名為化學(xué)的構(gòu)筑單元(Building Blocks of Chemistry)，類似于國(guó)內(nèi)高校的化學(xué)導(dǎo)論課，涉及原子結(jié)構(gòu)和特性、周期表，預(yù)測(cè)分子構(gòu)型等；第二學(xué)年的課程名為化學(xué)核心概念(Core Concepts in Chemistry)，主要講授無機(jī)化學(xué)的核心內(nèi)容，包括：元素周期律、d區(qū)元素、分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)等；第三學(xué)年的課程名為化學(xué)的藝術(shù)(The Art of Chemistry)，涵蓋一部分高年級(jí)無機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，如分子軌道與合成化學(xué)、群論、f區(qū)元素的規(guī)律性等。

倫敦大學(xué)學(xué)院的無機(jī)化學(xué)課程體系也非常有特色，他們是將理論課與實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，尤其是在高年級(jí)無機(jī)化學(xué)課程中，把采用實(shí)驗(yàn)方法確定晶體結(jié)構(gòu)與課程內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，打通了從理論到實(shí)踐的路徑。

從課程內(nèi)容的遞進(jìn)關(guān)系看，基本所有的高校大學(xué)一年級(jí)都需要完成化學(xué)基本概念、基本理論的構(gòu)筑；到了大學(xué)二年級(jí)和三年級(jí)，逐漸開始二級(jí)學(xué)科相關(guān)內(nèi)容的加深；到了三年級(jí)和四年級(jí)，會(huì)開設(shè)更加深入的課程內(nèi)容，如“高等無機(jī)化學(xué)”(Advanced Inorganic Chemistry)、無機(jī)化學(xué)高級(jí)專題等，以及對(duì)化學(xué)學(xué)科思考更為深入的課程，如化學(xué)的藝術(shù)、無機(jī)化學(xué)專題(綠色和可持續(xù)發(fā)展化學(xué))等。這能夠?yàn)楦嘤兄居谠诨瘜W(xué)研究領(lǐng)域深耕的學(xué)生提供更為廣闊的空間和指引。

從課程內(nèi)容的完整性來看，縱觀整個(gè)課程體系，基本所有高校的無機(jī)化學(xué)類課程都涵蓋了化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、元素化學(xué)、無機(jī)合成技術(shù)、有機(jī)金屬化合物、原子簇化合物、生物無機(jī)等內(nèi)容，但究其細(xì)節(jié)可以發(fā)現(xiàn)，在元素部分多數(shù)高校強(qiáng)調(diào)的是元素的周期性和周期變化規(guī)律，沒有全部講授s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、f區(qū)元素單質(zhì)和化合物的知識(shí)，而是選取其中比較有代表性的部分進(jìn)行講解，強(qiáng)調(diào)其結(jié)構(gòu)、成鍵以及性質(zhì)變化規(guī)律特點(diǎn)，這與國(guó)內(nèi)高校的課程教學(xué)存在較大差異。

3 英國(guó)高校無機(jī)化學(xué)課程考核方式

在不同的英國(guó)高校中無機(jī)化學(xué)課程的考核方式有所不同，大體包括兩種方式：終結(jié)性考試，以及過程考核與終結(jié)性考試相結(jié)合。其中過程考核的形式主要包括作業(yè)、練習(xí)小測(cè)、大論文和口頭報(bào)告。

例如曼徹斯特大學(xué)所采用的考核方式比較傳統(tǒng)，在6門課程中，除了群論課程考試含有20%的實(shí)踐成績(jī)以外，其余5門無機(jī)化學(xué)相關(guān)課程均采用終結(jié)性考試，最終筆試占比為100%。

其余高校絕大部分課程則采用了過程考核與終結(jié)性考試相結(jié)合的方式。例如劍橋大學(xué)一年級(jí)和二年級(jí)課程的考核方式均為筆試占比80%，實(shí)踐占比20%；在三年級(jí)課程的考核中，實(shí)踐占比增至25%；到了四年級(jí)，課程考核中的實(shí)踐占比增至50%；帝國(guó)理工學(xué)院的考核方式與之類似，如圖1。

圖1 帝國(guó)理工學(xué)院不同學(xué)年課程考核分?jǐn)?shù)占比圖

這種根據(jù)本科學(xué)年制定的考核方式比較符合人才培養(yǎng)客觀規(guī)律，因?yàn)閷W(xué)生在低年級(jí)主要以夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)理論為主，但也要重視能力的培養(yǎng)，因此實(shí)踐部分占比相對(duì)較低。但到了高年級(jí)，由于對(duì)學(xué)生高階能力提出更高要求，同時(shí)學(xué)科知識(shí)也需要通過實(shí)踐進(jìn)行檢驗(yàn)，做到理實(shí)結(jié)合，因此增加實(shí)踐部分分?jǐn)?shù)占比有利于讓學(xué)生為將來從事科研和實(shí)際工作做好準(zhǔn)備。

4 英國(guó)高校無機(jī)化學(xué)課程的特點(diǎn)

在幾所英國(guó)高校中，無機(jī)化學(xué)課程最大的特點(diǎn)是模塊化教學(xué)。無論是劍橋、愛丁堡這樣的課程設(shè)置比較傳統(tǒng)的高校，還是帝國(guó)理工學(xué)院這種按模塊設(shè)課的高校，都把本科階段化學(xué)課程教學(xué)分成了若干模塊，這些模塊根據(jù)知識(shí)的難度和循序漸進(jìn)關(guān)系，在二級(jí)學(xué)科進(jìn)行組合，分散在1-4年級(jí)的課程教學(xué)中。模塊設(shè)計(jì)更注重知識(shí)的應(yīng)用性而不是完整性，物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素部分知識(shí)架構(gòu)并不完整，但與應(yīng)用結(jié)合得比較緊密。

英國(guó)高校無機(jī)化學(xué)課程授課的第二個(gè)突出特點(diǎn)是給學(xué)生的學(xué)習(xí)指引非常細(xì)致。大部分高校在給學(xué)生的課程指導(dǎo)手冊(cè)或網(wǎng)站導(dǎo)航中，都明確了每門課程包含的具體模塊和學(xué)習(xí)要求，這為學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)提供了明確的指引，也為教師后續(xù)工作提供了很好的鋪墊。例如劍橋大學(xué)每門化學(xué)課程都有一份電子版課程導(dǎo)引，里面包含課程基本信息、上課時(shí)間地點(diǎn)、課程具體內(nèi)容安排、考核要求、學(xué)習(xí)資料等，例如2022-2023學(xué)年化學(xué)II課程手冊(cè)內(nèi)容多達(dá)36頁。

此外，英國(guó)高校的由多個(gè)二級(jí)學(xué)科組成的多模塊課程，會(huì)由多位教師共同授課。例如曼徹斯特大學(xué)的“化學(xué)入門”課程，是由Prof. M. Anderson領(lǐng)銜的6位教師組成的教學(xué)團(tuán)隊(duì)共同授課；劍橋大學(xué)大二學(xué)年的“化學(xué)B”課程，由8位教師共同授課。當(dāng)然，更多的課程主講教師只有一位，配備助教，這與國(guó)內(nèi)高校教學(xué)情況比較一致。

在英國(guó)高校無機(jī)化學(xué)課程教學(xué)還有一個(gè)突出特點(diǎn)就是參考書多。大多數(shù)課程都會(huì)提供一份書單，包括課程所需要的參考書，參考書大多3本以上，有的多達(dá)7-8本。例如曼徹斯特大學(xué)Alan Brisdon教授主講的大二學(xué)年無機(jī)化學(xué)課程，書單中共列出7本參考書，包括：Pearson的《無機(jī)化學(xué)》第三版；Oxford的《無機(jī)化學(xué)》第五版；Oxford的《化學(xué)結(jié)構(gòu)與反應(yīng)》第二版等。甚至個(gè)別多個(gè)二級(jí)學(xué)科組成的多模塊課程，每個(gè)模塊會(huì)給出一個(gè)書單，這對(duì)學(xué)生提出了非常高的要求，需要在課外花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行閱讀和擴(kuò)展，這從另一方面也大大提升了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，也能夠提升學(xué)生歸納整理匯總知識(shí)的能力。

5 我國(guó)無機(jī)化學(xué)課程情況分析

我國(guó)高校無機(jī)化學(xué)教學(xué)以緊跟時(shí)代發(fā)展，適合國(guó)情為宗旨，按照教育部高等學(xué)校化學(xué)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)(以下簡(jiǎn)稱化學(xué)教指委)制訂的《化學(xué)類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》[9](以下簡(jiǎn)稱“質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”)的規(guī)定設(shè)計(jì)教學(xué)基本內(nèi)容。并在“質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”的基礎(chǔ)上，制訂了《化學(xué)類專業(yè)化學(xué)理論教學(xué)建議內(nèi)容》(以下簡(jiǎn)稱“建議內(nèi)容”)，進(jìn)一步細(xì)化并拓展了無機(jī)化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，“質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”和“建議內(nèi)容”還鼓勵(lì)各校根據(jù)具體情況增加特色內(nèi)容。

2022年，化學(xué)教指委以問卷形式，對(duì)國(guó)內(nèi)135所高校無機(jī)化學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行了調(diào)研[10]，結(jié)果表明：各高校本科一年級(jí)無機(jī)化學(xué)教學(xué)主要內(nèi)容包括：化學(xué)熱力學(xué)初步、化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、酸堿電離平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原反應(yīng)、配位化合物、原子結(jié)構(gòu)與元素周期律、化學(xué)鍵與分子構(gòu)型，以及元素部分。此外在高年級(jí)，有45.42%的專業(yè)開設(shè)了配位化學(xué)課程、38.33%的專業(yè)開設(shè)了中級(jí)無機(jī)化學(xué)課程，還有一些交叉學(xué)科課程，如無機(jī)材料化學(xué)、生物無機(jī)化學(xué)課程等。

與國(guó)外高校不同的是，過去10年，在我國(guó)伴隨線上課程資源的不斷豐富并逐漸普及，已有71.67%的高校采用線上線下混合式教學(xué)，且有36.25%的專業(yè)實(shí)施了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，傳統(tǒng)的師講生聽的“講座式”教學(xué)占比不斷降低。

從考核方式上看，國(guó)內(nèi)高校無機(jī)化學(xué)課程的考試以多元化考核占主導(dǎo)，有85.41%的專業(yè)選擇了4種及以上的考核方式，包括期末考試、作業(yè)、平時(shí)測(cè)驗(yàn)、研討、論文等。其中有接近60%的專業(yè)將期末考試在總成績(jī)的比重設(shè)為50%-60%，這一數(shù)據(jù)比英國(guó)高校課程有了顯著降低，這說明國(guó)內(nèi)高校更注重過程性考核在人才培養(yǎng)過程中的作用和影響。

6 結(jié)語

中英兩國(guó)各高校的無機(jī)化學(xué)課程，都是伴隨時(shí)代發(fā)展，圍繞本國(guó)學(xué)生的知識(shí)水平、學(xué)習(xí)習(xí)慣，以及本科階段專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)置的。從教學(xué)內(nèi)容上看，國(guó)內(nèi)課程更注重完整性，國(guó)外課程更注重實(shí)用性；從教學(xué)方法上看，國(guó)外比較傳統(tǒng)，國(guó)內(nèi)則與時(shí)俱進(jìn)，注重教學(xué)創(chuàng)新；從考核方式上看，國(guó)內(nèi)外都比較注重過程考核，方式也都比較豐富和靈活。當(dāng)然，通過這次比較，我們也能夠汲取一些國(guó)外課程教學(xué)的優(yōu)勢(shì)和特色，如開展模塊化教學(xué)、為學(xué)生提供更明確的課程導(dǎo)引，督促學(xué)生廣泛閱讀、提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，增加各類型研討和報(bào)告以提升學(xué)生的綜合能力等。

致謝：感謝倫敦大學(xué)化學(xué)系Rhianna Betts、帝國(guó)理工學(xué)院化工系宋啟磊教授對(duì)我們所需的資料給予的幫助，為我們提供英國(guó)高校無機(jī)化學(xué)課程的詳細(xì)信息。