美國高校本科化學化工教學簡介薛子陵

(Xue,Ziling)美國田納西大學化學系UniversityofTennessee,Knoxville第三屆大學化學化工課程報告論壇2008-11-22美國高校分類高校教學質量的監管學校一級，專業一級兩種化學學士學位：ACS學士學位，非ACS學士學位化工學士學位入校學生的背景ACS化學學士學位的要求(教學指導方針,Guidelines)化學及化工學士學位的具體課程設置：以加州伯克利大學為例ACS審核化學學士學位的制度–利弊基礎理論和前沿知識的傳授學生的考核和成績評定榮譽班(HonorClasses)和普通班課程設置的差異美國高校化學，化工系的專業設置美國高校分類全美國共有約630所高校授化學學士學位,150所授化工學士學位1公立(或稱州立)綜合性大學(BS-PhD;文,理,工,農,法,商,醫,護理等),

加州伯克利大學，密西根大學，田納西大學

－每州至少一所授學士－碩士學位的大學，授學士學位的大學和兩年制社區學院州政府負責并撥一部份經費。聯邦政府一般不參與學校的事務

私立(包括教會辦的大學)綜合性大學(BS-PhD),哈佛,耶魯,斯坦福,麻省理工,加州理工,芝加哥大學,哥倫比亞大學,康乃爾大學,賓西法尼亞大學授本科－碩士學位的大學或四年制本科大學1.AnnualReportsofEarnedBachelor’sDegreesinChemistry,ACS

http:///portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_SUPERARTICLE&node_id=874&use_sec=false&sec_url_var=region1高校教學質量的監管1,2學校一級學校由鑒定審查機構審批，資格認證教育部和非政府協調機構負責鑒定審查機構，公布教育部認可的鑒定審查機構1,2鑒定審查機構可以鑒定，資格認證一個學校或該校中的一些系獲資格認證的學校有資格獲得聯邦政府的基金工程系科有專門的全國鑒定審查機構美國教育部：/admins/finaid/accred/index.html非政府協調機構CouncilonHigherEducationAccreditation(CHEA)：高校教學質量的監管專業一級化學專業-美國化學會提供指導，審核，證明；每五年審核一次被批準的化學系可宣傳“我系提供ACS批準的學士學位”大多數高校提供兩種化學學位:ACS學士學位非ACS學士學位

–要求低于ACS學士學位少數高校只提供ACS學位:麻省理工，密西根大學，加州理工(幾乎全為ACS學位)所有工程系科有專門的鑒定審查機構(ABET,Inc.)統一審批，資格認證

。化工系不另外審批。美化學工程師協會(AIChe)為該鑒定審查機構的成員化學，化工學士學位的統計1

(2002-2006年七所高校和全國五年年均)學校 ACS學位 非ACS學位化工2

哈佛(每年,下同)

11.6 14.6 伯克利 8.2 68.8 84.2斯坦福

1.2 12.6 21.8麻省理工

28.6 0 60.2加州理工 17.0 0.8 7.6密西根大學

72.2 0 83.8田納西大學

1.8 15 22.8全國(每年) 3850.0(約630所高校) 6792.2 4784.4(約150所高校3)數據取自AnnualReportsofEarnedBachelor’sDegreesinChemistry,ACShttp:///portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_SUPERARTICLE&node_id=874&use_sec=false&sec_url_var=region1哈佛有幾個其它工程方向(生物醫學工程,電子工程-計算機,環境科學工程,機械材料科學工程等)化工系全國統計不完全。化工系統計出于自愿，有一些系未交數據入校學生的背景有全國性的“高校入學考試”(SAT,1aACT1b)SAT:

基礎性的考試+專項考試ACT:基礎性的考試+自然科學學生入學后(一般為二年級)再選系/專業高中教育“不封頂”,“因材施教”高中提供大學課程-AdvancedPlacement(AP)1a-特別是大一基礎課及一部分大二的課程全國各科統一AP考試–

很多州政府鼓勵學生修AP課(為考生付報名費)很多大學承認AP課的學分，學生入學后可免修該課高中生修AP課的多少及成績為大學錄取的重要指標

(學生興趣，能力)高中生修AP課的比例為一些學校評比，排名的一項指標

1.(a)SATandAP:/testing/;(b)ACT:/aap/ACS化學學士學位的要求(教學指導方針)ACSGuidelines1（1）學校學校必須獲資格認證有單獨的化學系/教學單位有適當的預算和財政支持以保證有教輔人員，儀器設備管理人員和藥品管理人員有符合現代安全標準的后勤，并有能處理化學廢物的設施有儀器更新及藥品和設備費用有現代化學信息資源提供師生進行科研的條件及(特別是教師)參加學術會議的機會，時間及費用提供教師不斷提高專業水平的條件，包括學術休假，老教師幫帶新教師必須每年至少畢業兩名化學本科生(不一定非要ACS學位)1.ACSGuidelinesandEvaluationProceduresforBachelors’DegreePrograms(2008年版)

/portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_SUPERARTICLE&node_id=1584&use_sec=false&sec_url_var=region1true&_pageLabel=PP_SUPERARTICLE&node_id=1584&use_sec=false&sec_url_var=region1（2）化學教師和教學輔助人員教師的組成應有一定廣度(至少四名化學教師；3/4教師應有博士學位；應和當代化學的主要領域相稱)可用代課教師，但不能過多依賴代課教師每名教師每周授課(及帶實驗)的時間不應超過15小時應有足夠的系內教學輔助人員可用“學生助教”。應對他們進行訓練及監督ACS化學學士學位的要求(續)（3）基礎設施(Infrastructure)后勤(PhysicalPlant)–教學科研設施應安全，齊全和現代化

應有機械車間，玻璃車間及電子車間儀器設備(要有現代，高質量和維護好的儀器設備)

應有讓本科生用的核磁共振儀–

最好為FT-NMR其他儀器

(視教學科研需求而定)光譜,質譜,結構鑒定方法(如NMR，X-光衍射),色譜和分離,電化學設備,真空和惰性氣體裝置,熱分析,成像和顯微設備計算設施和化學類軟件化學信息資源:(1)不少于14種ACS推薦的期刊(至少3種為一級期刊，另外 至少1種分別為分析，生化，無機，有機，物化和化學教育);(2)有圖書館 互借系統以及化學文摘實驗室安全ACS化學學士學位的要求(續)（4）課程設置

(Curriculum)基本出發點:

基本原理(廣度)與化學及相關學科(深度)相結合三類課程:化學入門,基礎課,專業課實驗必須為重要組成部分各校有靈活性教學法挑戰性(challenging)，有趣的/生動活潑的(engaging)和互動的(inclusive)化學概論/化學入門課程

(IntroductoryorGeneralChemistry)主要目的–打基礎，為后面的基礎課程作準備；傳授基本化學概念/知識實驗根據學生的情況，可要求修一年，一學期或免修ACS化學學士學位的要求(續)基礎課

(FoundationCourseWork)至少一學期-分析，生化，無機，有機，物化有機和物化可以繼續要求修一年(第一學期為基礎課,第二學期為專業課)

此為2008年版的新要求

(以前為分析，無機，有機，物化共需28學時或7門4學分課)可用來教授多學科(跨學科)的課題(如高分子)專業課

(In-DepthCourseWork)至少4門加深對5個二級學科的理解獲得評判式思維和解決問題的能力可用來專修一個方向

(degreetrack)ACS化學學士學位的要求(續)實驗課程普通化學實驗后，學生應有400學時的實驗，可放在基礎課或專業課中至少包括5門二級學科中的4門必須包括：分子合成，化學現象的觀測，性質的測量，結構的測定，動手使用現代儀器，使用計算機進行數據分析和塑造模型理解現代儀器的原理和操作，如何用這些儀器來解決化學問題動手使用各種現代儀器-包括光譜，化學分離和電化學設備如本科生的科研包括一份詳細，全面的科研報告，該科研可作為一門實驗課和一門專業課11.GuidelinesforPreparingaResearchReport.

/portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_SUPERARTICLE&node_id=1584&use_sec=false&sec_url_var=region1

ACS化學學士學位的要求(續)學士學位的專業和方向

(DegreeTracksorConcentrations)可選“化學”為專業也可選二級學科或選與化學有關的交叉學科為方向(如化學物理，法醫化學)。 應有相關的課程學位方向可提供吸收新型領域的機會，也可更好地利用教師的專長ACS只認可一個學校的教學大綱，但不認可具體的專業和方向相關學科的課程要求修一年微積分以及一年物理和實驗ACS強烈建議

物理：應為以微積分為基礎的物理課

數學：學生應修多元微積分，線性代數和微分方程課ACS化學學士學位的要求(續)授課的頻率和地點基礎課一般應每年開一次每年應至少開4門專業課應保證學生能在4年內畢業學生可修一些外系的課程(如生化)（5）本科生科研目的 (1)完善和加深從課堂所學的知識

(2)培養進行科研和職業技能

(3)發現新的科學知識

(4)讓教師能夠跟蹤學科發展及提供購置現代新型儀器的基礎詳細，全面的科研報告是一個有效的學習方法科研可直接汲取導師的專長，并建立良好的師生關系ACS化學學士學位的要求(續)（5）本科生科研(續)科研課題應該:基于以后發表文章的一個組成部分定義明確有在所給時間內完成的可能性

(reasonablechance)應用和發展有深度的科學概念以加強對這些概念的認識和理解使用各種儀器提高學生安全操作的意識建立學生對使用主要化學文獻的良好基礎可算4學分及400實驗學時中的180學時應交一份的詳細，全面的科研報告ACS

化學學士學位的要求(續)（6）學生技能的培養應培養一些課程以外的其他技能以使學生成為成功，多產的科學家解決問題的能力

–化學教育的最終目的是提供學生解決問題的工具應能清楚地解釋/定義(define)問題提出可試驗的假設設計并完成實驗統計分析數據做出結論應用對化學二級學科的理解，并用適當的實驗技能和儀器去解決問題。應理解試驗測定的不確定性ACS化學學士學位的要求(續)（6）學生技能的培養(續)查化學文獻的技能有效地使用文獻并審慎地閱讀文章能夠從文獻(包括化學文摘)中檢索資料(包括從網上檢索)應教授化學文獻檢索-可開設一門文獻課通過圖書館以及網上檢索都應為內容的一部分實驗室安全方面的技能應增進安全意識，了解實驗室安全的概念和應用應訓練與學生教育程度及所需相符合的安全教育高度的安全意識應從第一次試驗開始樹立。授課和討論試驗時都應強調安全操作學生應理解處置廢物的技術，安全規則，了解和使用化合物安全數據，知道如何有效地處置緊急情況ACS化學學士學位的要求(續)（6）學生技能的培養(續)交流工作的技能口頭和書面交流的能力至關重要

學校所開的演講法及英語作文公共課一般是不夠的化學課程的設置應該包括口頭和書面交流的機會應有清晰地，有條理地描述資料的能力。能夠寫系統的，簡潔的，具有科學文體的工作報告。能夠用各種計算機軟件進行口頭和書面交流學習外語對于學生的教育很重要(雖然ACS不要求學生學外語，學校公共教育一般要求修兩年外語)ACS化學學士學位的要求(續)（6）學生技能的培養(續)團隊工作的技能團隊工作的技能致關重要

應既能作為領軍人物又能作為隊員，應能和不同背景的隊員一起工作應在課堂和實驗教學中提供團隊工作的機會，積累經驗道德教育道德教育應為教學一個組成部分學生應有責任感，認識到化學在當代社會問題和全球化問題中的作用教師作為典范，應特別注意自身的行為ACS化學學士學位的要求(續)（6）學生技能的培養(續)對學生所獲技能的鑒定(Assessment)可專門上課或有機地將培養這些技能結合在其他課程中本科科研是一個培養，傳授和鑒定所獲技能的好機會應有一個良好的鑒定這些技能的程序對學生的輔導對學生的成長和取得成就至關重要指導學生的成長，和同行建立職業關系，建立自信及提供就業規劃可幫助學生從非化學到化學專業的轉換應告知學生各種就業機會。如學生對教學和科研有興趣，應鼓勵學生讀研究生本科科研，特別是從低年級開始持續到畢業，是輔導學生的極好機會ACS化學學士學位的要求(續)（7）獲ACS審批通過的化學系的自我檢查應有計劃地(regularly)

對課程設置/教學法，教師進修/發展的機會，以及基礎設施進行自我檢查是一個不斷改善，提高的過程。可使化學系充滿活力，可持續發展(sustainable)和適應力強不斷產生敬業的，有成就的學生，支持教師業務的發展和學術活動，及提供狀態良好的基礎設施ACS化學學士學位的要求(續)伯克利大學ACS化學學士必修課1微積分I-II-III,三學期 3x4微分方程和線性代數(合為一門課) 4英語寫作和文學(4),外語(達到大學中等程度,2年級,6-10) 10-16三門社會科學及人文科學 3x3美國文化(3),美國歷史(很多高中已修過,3) 6一年級學術報告(介紹伯克利化學系教授的科研) 1物理概論(包括實驗，為數理專業所開)兩學期 2x4化學概論和定量分析包括實驗,兩學期

2x4有機化學(公共課),包括有機實驗，兩學期 2x5高等無機化學，兩學期 2x3

1.Univ.ofCalifornia,Berkeley,GeneralCatalog:http:///get.html物理化學(兩學期) 2x3物理化學實驗(一學期，大氣化學和物理實驗可用來取代物理化學實驗

) 3下列課程中的一門： 儀器分析和試驗 5 無機合成反應及實驗 4

有機化學-高等實驗方法 4 核技術中的化學方法 315學分的高年級化學課程或至少一門高年級化學+相關學課的課程

(數理生，工程，材料，地質等)學生可選(無機，核化學，有機，物化)專業或材料方向伯克利大學ACS化學學士必修課(續)伯克利大學非ACS化學學士必修課文科部分與前相同微積分I-II-III,三學期 3x4微分方程和線性代數(合為一門課) 4物理概論(包括實驗，為數理專業所開)兩學期 2x4化學概論和定量分析包括實驗,兩學期 2x4有機化學(公共課),包括有機實驗，兩學期 2x5高等無機化學，兩學期(或生物無機化學，化學生物學) 2x3

物理化學(兩學期) 2x3下列課程中的一門： 無機合成反應及實驗 有機化學-高等實驗方法 物化實驗 生化工程實驗，大氣化學和物理實驗英語,文科和社會科學公共課 19微積分I-II-III,三學期(3x4)，微分方程和線性代數(合為一門課,4) 16化學概論I-II及實驗(2x4),有機化學及實驗I(5),物化I(3)或量子物理(4) 16-17材料性質(3),工程計算機程序設計(4),工程用電子技術(4),生物概論I(3) 14化學工藝過程簡介(4),化工熱力學(3),化學動力學和反應工程(3) 10傳質過程(4),傳質和分離(3),化工實驗(3),傳質過程實驗(3) 13化工工藝設計(4),化工工藝動態和控制(4) 8化學工程中的技術交流(口頭及寫作,3) 3技術(工程)選修課

使總學分為120伯克利大學化工學士必修課11.Univ.ofCalifornia,Berkeley,GeneralCatalog:http:///get.html利保證全國化學教學質量為化學教育的交流，融入前沿知識，反映新的需求提供一個平臺ACS的各種要求對很多校系(特別是校領導)有正面的影響弊很難以一蓋全。ACS的要求基本是以著名高校為準，對小學校有時難度大非常著名的高校/系有時對于是否獲ACS批準興趣不大–花時間審查或有時認為ACS的要求與本校的情況不合(現在這方面可能有改進)很難制定一個既嚴格又靈活，鼓勵創新的全國統一標準。各校，個人對于ACS的要求理解不一ACS審核化學學士學位的制度–利弊M.C.

Caserlo(原ACS職業訓練委員會委員)1Caserlo,M.C.“ACSApprovalofChemistryDegreePrograms:BenefitsandPitfalls”SPIE

1988,978(InternationalConferenceonEducationinOptics),132.

弊很難很全面地反映所有的意見要求。學課交叉發展，新興前沿科學使得制定四年教學大綱越來越困難。例如

如何加入生化和材料化學的教學工業界一直對缺乏高分子教學很有意見但對在已經飽和的四年教學大綱中加入新內容的阻力一直很大。對加入新內容的建議很多，但對取消什么內容的建議很少或很難意見達到一致傳統專業的設置阻礙新教學大綱的發展。教材的內容也影響很大自我改進教學大綱很慢，更難。引進/克隆別校的大綱則相對容易應考慮加強對非化學專業學生的課，化學科普及化學/科學教師的培養ACS審核化學學士學位的制度–利弊(續)基礎理論與前沿知識的傳授一個非常重要，并不斷探索的議題。見前面關于該議題在制定ACS要求中的作用本科教育中，一般以傳授基礎理論為主，以保證學生能夠打下堅實的基礎低年級課程中，基礎理論所占的比重更大。高年級課程中，可能加入較多的前沿知識。研究生課程中也以傳授(更深的)基礎理論為主基礎課的講授，也是強調基礎理論的傳授。有多余時間時，則加入新興前沿內容HonorClass(榮譽班)中，課程教得更深，更廣，更快。也提供傳授更多前沿知識的機會教材更新是一個融入前沿知識的機會;用網絡提供新的教學方法/機會本科實驗是一個進行發現前沿知識的機會(前面所提的)

學位方向可以提供吸收新型領域的機會學生的考核和成績評定

公共課化學概論

I-II及實驗(分三類：理工科,衛生健康類,文科類–無實驗),有機,物化。

一般為大課。我校化學概論課把實驗作為總分的一部分(總分中的20%)有些實驗為專門課學生在班上的相對成績為主。經常用分布曲線作參考。平均分一般為C-C+專業課小班課學生學期結束評教學(打分)榮譽班(HonorClasses)和普通班課程設置的差異榮譽班-入校成績好的學生(5%)，相當于國內快班，特殊獎學金專門開榮譽班的化學概論。我校準備開榮譽班有機化學

教得更深，更快。專用教材約1/4的課程中應為榮譽班課程，另外需到國外學習應有領導能力，成熟，認真，有天資和技能美國高校化學，化工系的專業設置

綜合性大學

(BS-PhD;

文,理,工,農,法,商,醫,護理等)教授一般從事科研，指導研究生。無科研的教師則一般分擔更多的教學任務

教授分教研室

(主要為各科的教學而分);科研以興趣為主，經常交叉化學：無機，有機，分析，物化，高分子

化工：催化及反應工程，生物工程，理論和模型設計，高分子工程，環 境工程，電化學工程等

有講師,主要從事基礎課的教學,實驗。有些講師不是全職教師，無博士學位

授本科－碩士學位及四年制本科的大學有碩士學位的大學教授一般也從事科研，但教學任務更重些，科研要求低些四年制本科的大學教授以教學為主，也從事本科科研

分專業(主要為分教學任務),科研以興趣為主

(前面所提的)傳統專業的設置阻礙新教學大綱的發展全國高等學校教學研究會全國高等學校教學研究中心教育部高等學校化學與化工學科教學指導委員會高等學校化學教育研究中心中國高等教育學會理科教育專業委員會高等教育出版社大學化學化工課程報告論壇組織委員會西安交通大學

高等教育出版社化學化工分社陳琪琳社長，鮑浩波編輯

鄭蘭蓀院士，程鵬教授，陳學太教授

南京大學（兼職，提供科研合作的機會，了解國內教學的近況）

感謝Knoxville,Tennessee(田納西大學，橡樹嶺國家實驗室，TVA)GreatSmokyMountainsNationalPark

AnInternationalBiosphereReserveandaWorldHeritageSite田納西大學ACS化學學士必修課1化學概論

(GeneralChemistry，公共課)

包括實驗,兩學期 2x4微積分I-II-III,三學期(3x4),微分方程或矩陣代數(3) 15英語寫作(2x3),外語(達到大學中等,2年級程度,6-10) 12-16 外國歷史(2x3),兩門社會科學和兩門人類科學(4x3)

18高(三)年級公共課(一門美國研究課，一門外國研究課) 2x3物理概論(包括實驗，為數理專業所開)兩學期 2x4計算機化學及程序 2大二無機化學及實驗 3有機化學(公共課,兩學期,2x3),有機化學實驗(1小時課+4小時實驗,2) 8分析化學-定量分析(公共課,3),高等分析化學-儀器分析(3) 6分析化學實驗(公共課,2),高等分析化學實驗(1) 3物理化學(兩學期,公共課,2x3),物理化學實驗(兩學期,2x2) 10高等無機(3),高等無機實驗(1) 41.Univ.ofTennesseeUndergraduateCatalog:/dlc/catalog/u2007.htm研討會(Seminar–科技演講技能) 1科研 3生物化學-分子生物學 4選修課(必修一門；科研,工業實習,專題討論;高等有機,高分子化學) 3建議選修課

(不是必須選修課–很少有人選；高等生物化學，數學， 物理，化工，冶金，高分子工程，一門一學期課) 4x3田納西大學ACS化學學士必修課(續)田納西大學非ACS化學學士必修課化學概論

(GeneralChemistry，公共課)包括實驗,兩學期 2x4微積分I-II,兩學期 2x4英語寫作，外語，外國歷史，社會科學，人類科學等 與前相同基礎物理包括實驗，兩學期(要求低一些) 2x4計算機化學及程序

2有機化學,兩學期 2x5有機化學實驗(1小時課+4小時實驗，公共課) 2分析化學-定量分析(公共課)

3分析化學實驗(一學期，公共課) 2物理化學(兩學期，可修生物物理化學,要求低一些，公共課) 2x3物理化學實驗(一學期，公共課) 2化學選修課(選10學分；科研,高等有機,高分子化學，至少一門實驗) 10化學概論

I-II及實驗(公共課)(2x4),有機化學I(公共課,3) 11化學選修課(3)+生物選修課(3)+化學或生物選修課(3) 9英語(6),文科和社會科學(18)公共課,口語表達(1) 25微積分I-II-III(3x4),矩陣計算(1),微分方程(3),工程統計和數值法(3) 7工程中計算機的應用(1),工程物理(2x4),工程計算機程序設計(2) 11物理(電磁學,3),細胞組織和功能(包括實驗,4) 7物質和能量平衡(4),分子生物工程基礎(3),流體和熱傳導(4) 11化學及分子生物工程熱力學的應用(4),傳質和分離(3),工藝動態和控制(3) 10化學及分子生物工程實驗(3),學術報告(1) 4化學及分子生物工程觀察(Review,1),化學及分子生物工藝經濟學(3) 4化學及制藥工業的分離技術(3),化工及生物工程反應器原理(3) 6設備設計和經濟方法(3),工藝設計和經濟分析或綠色工程實習(3) 6三門技術(工程)選修課(必須一門為化工) 9田納西大學化工學士必修課1,21.