朱玉軍?李川?王香鳳

摘 要：建設一流本科是我國高等教育改革的重要目標。本文分析美國《本科化學專業(yè)教育：學士學位的指導和評估規(guī)范》，探討美國本科化學教育的學生能力培養(yǎng)目標、課程體系、教學方法、師資要求、條件保障等，得出對我國建設一流本科的啟示。

關鍵詞：一流本科;本科化學教育;培養(yǎng)目標;課程體系;教學方法;教師專業(yè)發(fā)展

化學學科作為一門基礎性實驗科學，在疾病控制、能源問題解決、環(huán)境治理，乃至新生產(chǎn)力的創(chuàng)造和發(fā)展、國防建設、新材料新技術發(fā)明等方面發(fā)揮著關鍵作用[1]。在我國教育部公布的“雙一流”建設名單中，一流化學學科建設高校有25所，排名第二，僅次于材料科學與工程。

一流本科教育是世界一流大學建設的重要基礎，是世界一流學科建設的重要支撐。一流本科教育需要明確人才培養(yǎng)的目標和規(guī)格，優(yōu)化課程體系和教學內(nèi)容，重視能力和素質(zhì)培養(yǎng)，改革教學方法和手段，倡導教學與科研融合，加強保障體系建設[2]。本文通過分析美國化學會（ACS）發(fā)布的最新版《本科化學專業(yè)教育：學士學位的指導和評估規(guī)范》（以下簡稱ACS規(guī)范）[3]，從人才培養(yǎng)目標、學生能力要求、課程體系、教學方法、保障條件等方面為我國一流本科建設提供參考。

一、美國本科化學教育的學生能力培養(yǎng)目標

ACS規(guī)范特別強調(diào)本科化學專業(yè)學生的能力培養(yǎng)目標，并以獨立章節(jié)從6個方面給出了規(guī)定。

（1）問題解決能力。教會學生如何清晰地界定問題，形成可以驗證的假設，設計并執(zhí)行實驗操作，使用恰當?shù)慕y(tǒng)計方法分析數(shù)據(jù)，理解實驗測量在本質(zhì)上存在的不確定性，得出恰當?shù)慕Y論等問題解決的基本程序。要求學生不斷挑戰(zhàn)自我，應用自己對化學所有分支學科的理解，運用恰當?shù)膶嶒灱寄芎蛢x器解決問題。這種能力的培養(yǎng)需要貫穿所有的課程中。

（2）化學文獻及信息管理能力。包括通過檢索化學文獻高效地獲取信息，批判性地評價科學技術文獻，管理多種類型的化學信息等能力。在所有的課程與教學過程中，必須教會學生高效利用關鍵詞、作者、摘要、引文、專利等信息評價文獻資料的質(zhì)量;注重評價學生在回答化學問題時閱讀、分析、解釋和引用化學文獻的能力;幫助學生學習數(shù)據(jù)管理和歸檔技能，學習借助電子手段或其他方式保存閱讀記錄、管理引文和相關信息的方法?？梢栽诒究粕茖W研究、個人或團隊研究項目中發(fā)展和評價學生的文獻檢索和信息管理能力，也可以開設獨立的課程來有效培養(yǎng)學生文獻檢索能力。

（3）實驗室安全技能。包括學會使用可靠的廢物處理技術，遵守安全規(guī)則;適當使用個人保護裝備以減少危險;理解化學品對人體健康和環(huán)境的危險性類別;正確使用安全數(shù)據(jù)表和其他已經(jīng)出版的安全標準以及線上安全參考資料;能夠識別和評估實驗室存在的化學或物理危險，知道如何降低安全風險，知道如何應對緊急突發(fā)事件。要創(chuàng)建相應的氛圍和文化制度，促成學生在實驗室中展示對安全技能的理解和運用。在第一節(jié)實驗課時，就要著力促進實驗安全意識和技能的培養(yǎng)，并滲透到此后的每一節(jié)實驗課中。在開始本科生科學研究之前，學生既要接受普通的安全教育，也要接受特殊實驗室的安全教育。在所有的課程中，無論是在教室，還是在實驗室，都要強調(diào)安全實踐，并讓學生積極地參與實驗室的安全風險評估。

（4）溝通交流能力。在化學課程中應該給學生書面和口頭交流的機會，訓練學生交流科技信息的能力，讓學生學會清晰而有組織地呈現(xiàn)信息，學會用科學恰當?shù)姆绞阶珜憙?nèi)容清晰、組織合理、語言簡明的研究報告，學習使用相關的技術來輔助表達和交流信息。化學是一項全球性的事業(yè)，學習一門或更多的外語，或者修讀一門國際課程可以有效增強學生與世界上其他化學家進行交流的能力。

（5）團隊協(xié)作能力。團隊協(xié)作能力即團隊協(xié)作下的高效工作能力，其培養(yǎng)應該滲透所有化學課程學習中，為學生提供機會學習如何在團隊內(nèi)通過高效的互動來解決科學問題，如何與不同團隊里的同行高效合作。有效的團隊協(xié)作體驗，將有助于培養(yǎng)學生的團隊領導能力和協(xié)作能力。

（6）科學道德規(guī)范。應該教育學生負責任地對待科學研究數(shù)據(jù)，適當引用他人的研究成果，學習科學研究成果出版的標準，以及與抄襲、剽竊有關的標準等。讓學生了解化學在當今社會和全球問題中扮演的角色，例如綠色化學與可持續(xù)發(fā)展。作為學生的楷模，教師應在教學、科研和其他專業(yè)活動中做好示范，展現(xiàn)自己負責任的行為與表現(xiàn)。

二、美國本科化學教育的課程體系和教學方法

為了全面達成學生能力培養(yǎng)目標，ACS規(guī)范將本科生需要修讀的課程分為專業(yè)課程、實驗課程、專業(yè)傾向課程（Degree Tracks or Concentrations）、高峰體驗課程（Capstone Experiences）、關聯(lián)課程（Cognate Course）、科學研究等6大類，滿足不同學生的需求。另外，還提出了教學方法的要求。

1.化學專業(yè)課程體系

ACS規(guī)范將大學生應該學習的化學專業(yè)課程確定為5個二級學科分支：分析化學、生物化學、無機化學、有機化學、物理化學?；瘜W專業(yè)課程體系則被分為3個層次：（1）引導性課程，主要是教給學生化學的基本概念;（2）基

礎性課程，在引導性課程之上拓展化學學科的知識寬度，包括分析化學、生物化學、無機化學、有機化學、物理化學等5大化學分支學科的內(nèi)容，使用專門的教材要求學生深刻理解各分支學科的基本概念，掌握深度學習化學所需的技能;（3）深度課程，是基礎性課程內(nèi)容的整合學習和深度研究，注重訓練學生的批判性思維和問題解決能力，對學生使用化學文獻的能力提出更高要求，并鼓勵將現(xiàn)代化學研究主題整合到深度課程中，例如催化作用、環(huán)境化學、綠色/可持續(xù)發(fā)展化學、材料科學和毒理學等。

針對專業(yè)課程內(nèi)容， ACS規(guī)范特別強調(diào)應同時包括小分子和大分子，必須要涵蓋合成聚合物、生物大分子、超分子聚合、納米材料等4個前沿領域中的2個，而且要用1個標準學期的1/4時間來保障其教學質(zhì)量。

2.化學實驗課程體系

ACS規(guī)范強調(diào)實驗課程與專業(yè)課程的結合，規(guī)定了與專業(yè)課程體系相匹配的3個層次的實驗課程：（1）引導性化學實驗課程，主要是教師指導下的學生動手實驗，教給學生基本的實驗技能;（2）基礎性實驗課程，要求學生理解現(xiàn)代儀器的操作和理論，并能使用這些儀器解決物質(zhì)合成、物質(zhì)性質(zhì)分析、物質(zhì)結構測定等化學問題，全面發(fā)展學生的實驗數(shù)據(jù)分析、操作現(xiàn)代儀器、計算機建模等多種能力，涵蓋分析化學、生物化學、無機化學、有機化學、物理化學等5個分支學科中的4個;（3）深

度實驗課程，要求學生綜合運用各種技能，每周在實驗室工作的時間至少要達到6個小時，需要自己設計實驗方案、實施實驗方案、分析實驗數(shù)據(jù)，而且會利用化學文獻指導實驗

工作。

3.專業(yè)傾向課程、高峰體驗課程和關聯(lián)課程

（1）專業(yè)傾向課程，是ACS規(guī)范為滿足不同學校的特色建設和不同學生的興趣需要而設計的。其內(nèi)容可以涵蓋多個化學二級學科，也可以聚焦一個化學二級學科，還可以是與化學相關的交叉學科領域（如化學教育、化學物理學、環(huán)境化學、法醫(yī)化學、材料科學、醫(yī)藥化學、聚合物化學等），還能將新興化學研究領域和地方特色整合進去。

（2）高峰體驗課程，被稱為本科生課程的“皇冠”，其目標是進一步培養(yǎng)學生的能力[4]。ACS規(guī)范將高峰體驗課程定位于學生從完成學業(yè)到走向未來專業(yè)實踐的橋梁，要求學生綜合運用所有課程學習過程中所掌握的知識和技能，通過紙筆測驗（或口頭測驗）、口頭報告、書面報告等方式評價學生整合知識、使用化學文獻、有效交流等能力。

（3）關聯(lián)課程，是指合格畢業(yè)生必須完成2個學期的微積分課程和2個學期的物理及其實驗課程。ACS規(guī)范強烈推薦基于微積分的物理課程，多變量微積分、線性代數(shù)和微分方程等數(shù)學課程內(nèi)容。

4.參與科學研究

ACS規(guī)范指出，本科生從事科學研究，并提供寫作良好、證據(jù)充分、文獻新穎的綜合性研究報告，可以被計算為深度課程的學分和實驗課程的學時。ACS規(guī)范提到，本科生參與科學研究項目，可以整合并強化學習到的化學知識，發(fā)展科研能力和專業(yè)技能，有機會使用更多的科研儀器，學習借鑒導師的專業(yè)知識和技能，使本科階段的學習經(jīng)歷更加完整。

5.教學方法

（1）ACS規(guī)范特別注重有效教學方法的運用。強調(diào)無論是課堂教學還是實驗課，教師應采取有效的教學方法，以適應學生的不同學習風格。而且，應該定期檢查教學方法的有效性，以確保這些方法能夠促進學生的學習。教師應該采用那些被證明為有效的教學方法：基于問題或探究的學習，同伴引領教學，學習共同體教學，技術輔助教學（如個人應答系統(tǒng)的使用、翻轉課堂或混合課堂）。在實驗課教學中，要采用探究驅動和結論開放的研究，促進學生發(fā)展獨立思考能力、批判性思維能力和推理能力。

（2）ACS規(guī)范對在線教學和虛擬教學有特別規(guī)定。強調(diào)其提供的課程內(nèi)容和培養(yǎng)的學生技能應當至少與師生面對面的教學處在同一水平。特別指出，應該保證參與在線課程學習的學生有足夠的機會與教師接觸，并有機會與同伴合作學習。而對于實驗課程，ACS規(guī)范特別強調(diào)化學是實證科學，需要親自動手接觸和操控物質(zhì)、設備和儀器，親手操作的專業(yè)技能不能通過虛擬實驗訓練來培養(yǎng)，虛擬實驗可以作為一種教學補充手段，但不能替代親自動手實驗。

三、美國本科化學教育的保障條件

1.師資要求及保障

（1）本科學位點建設的專職人員。ACS規(guī)范要求至少要有5位全職教師完全致力于化學本科學位點的建設與改進。

（2）教師的學歷。ACS規(guī)范要求至少75%以上的化學教師必須擁有博士學位或同等的研究水平。

（3）對授課教師的要求。ACS規(guī)范強調(diào)開設的課程應當由永久聘用的教師來講授，可以偶爾邀請高水平的外部專業(yè)人員講授特別的課程或頂替因故而缺席的教師，但強烈反對過分依賴臨時兼職教師代課。

（4）教師的專業(yè)發(fā)展保障。ACS規(guī)范強調(diào)：①要有保證教師專業(yè)能力發(fā)展的機制，給教師提供自身發(fā)展和前輩指導的機會，并對教師的表現(xiàn)定期給予反饋;②要有足夠的從事行政、倉儲、技術、機械、衛(wèi)生等服務和支持工作的職員，以保障教師將時間和精力用在教學和學術研究活動上;③應當為教師提供參加學術活動的機會和資源，讓教師了解科學研究前沿和現(xiàn)代教育理論;④應該為教師提供各種機會學習有效的化學教育實踐知識和科學學習與認知的現(xiàn)代理論。

2.硬件要求及保障

（1）實驗儀器配備。ACS規(guī)范強調(diào)必須要有正常運轉的核磁共振儀供學生使用，還至少要配備分子光譜、原子光譜、質(zhì)譜、色譜、電化學等5大類儀器中的4類（見下表）。

電化學 電位分析法，電流分析法，庫侖分析法，伏安法等

另外，ACS規(guī)范還要求必須擁有一些輔助設備：滿足真空和惰性氣體系統(tǒng)的裝置，示差掃描量熱分析（DSC）、熱重量分析法（TGA）等熱分析儀器，X射線衍射儀，電子顯微鏡、掃描探針顯微鏡、共聚焦顯微鏡等成像和顯微鏡觀察儀器，熱循環(huán)器、離心機、凝膠電泳系統(tǒng)等生物化學類儀器等。

（2）教學及科研場所。ACS規(guī)范對教室、教師辦公室、實驗室等教學及科研場所都給出了明確的要求：教室、教師辦公室和實驗室之間的距離要合理，便于教學場所的切換;教室要具有現(xiàn)代標準的照明、通風條件，具有適當?shù)恼故竞屯队霸O備，具有互聯(lián)網(wǎng)接入功能等;所有實驗室必須配備正常運行的通風櫥、安全噴淋裝置、洗眼器、急救藥箱、滅火器等基本安全保障設備和措施。

（3）文獻信息資源。ACS規(guī)范要求必須提供14種以上的同行評議期刊，而且這些期刊要涵蓋所有化學科學研究領域，還要包括現(xiàn)刊和過刊，至少有1種期刊分別來自分析化學、生物化學、無機化學、有機化學、物理化學和化學教育等領域，另外要求至少有3種綜合性的期刊（如《科學》《美國化學會志》《德國應用化學》《歐洲化學》《化學通訊》等）。圖書館還必須通過館際互借或文獻傳遞等方式，及時提供在本校圖書館內(nèi)無法獲取的期刊論文，并為學生提供可以利用的技術數(shù)據(jù)和其他資源，培養(yǎng)學生的文獻檢索能力。

四、對我國建設一流本科的啟示

通過對ACS規(guī)范的分析，可以得到美國本科化學教育對我國建設一流本科的有益啟示。

（1）著眼學生未來發(fā)展，明確一流人才的能力培養(yǎng)目標。ACS規(guī)范按照化學專業(yè)從業(yè)者、繼續(xù)接受研究生教育和未來成長為專業(yè)的化學家的素質(zhì)要求，對本科生的能力培養(yǎng)提出了明確的目標和要求。我國建設一流本科應該在考慮學科特點的基礎上，結合《關于深化教育體制機制改革的意見》提出的認知能力、合作能力、創(chuàng)新能力、職業(yè)能力等關鍵能力[5]，著眼學生未來發(fā)展，明確一流人才的能力培養(yǎng)目標及操作要求。這樣一來，將有利于形成一流人才和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實踐路徑、落地機制和保障體制。

（2）著眼學科發(fā)展和地方優(yōu)勢，建設一流的課程體系。ACS規(guī)范中的課程體系注重理論與實驗的結合，注重層次性和選擇性，課程內(nèi)容兼顧學科基礎、學科前沿和學科交叉，考慮不同學校的特色和學生的不同需求。我國一流本科建設需要一流的課程體系作為保障。各個一流本科建設的高校不僅要著眼學科未來發(fā)展趨勢，而且要著眼于地方的優(yōu)勢和需求，考慮學生的差異性和選擇性，統(tǒng)籌規(guī)劃，調(diào)整和完善現(xiàn)有的課程體系，建設成層次遞進、相互配合、特色鮮明、有選擇性的一流課程體系。

（3）著眼教師專業(yè)發(fā)展，建設一流的師資隊伍。ACS規(guī)范對師資提出了人力、學歷、授課、專業(yè)發(fā)展及其保障機制等要求，特別強調(diào)要促進教師的專業(yè)發(fā)展，不僅涉及學術研究，還要求發(fā)展教師的教育理論水平和教學技能。建設一流的師資隊伍是我國一流本科建設的首要任務。建設一流的師資隊伍，需要著眼于教師專業(yè)發(fā)展的需要、困境、規(guī)律，建立促進教師專業(yè)發(fā)展的資源、機制和體制，增強師資隊伍的自我?guī)头?、梯隊建設和可持續(xù)發(fā)展的能力。

（4）著眼教學研究成果，運用先進而有效的教學方法。ACS規(guī)范注重教學方法的有效性和先進性，強調(diào)教師要使用有效的教學方法，學習先進的教育理論。過去，大學教學主要是靠教師的經(jīng)驗，而隨著教育研究的發(fā)展，教學應該建立在教學研究的基礎上。國外某些大學已經(jīng)開始聘用專門的教學研究人員，劍橋大學就是其中的先行者[6]。我國一流本科建設需要著眼于教學研究及其成果推廣，讓被證明為有效的教學方法、教育技術、學習方式走進課堂，保證一流課程實施和一流人才培養(yǎng)的有效性。

參考文獻：

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[2] 鐘秉林. 一流本科教育是“雙一流”建設的核心任務和重要基礎[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/moe_2082/zl_2017n/2017_zl46/201709/t20170922_315.

[3] American Chemical Society.Undergraduate Professional Education in Chemistry：ACS Guidelines and Evaluation Procedures for Bachelors Degree Programs[M].Washington：American Chemical Society，2015.

[4]? 劉寶存. 美國研究型大學的高峰體驗課程[J]. 中國大學教學，2004（11）：60-61.

[5] 中共中央辦公廳、國務院辦公廳.關于深化教育體制機制改革的意見[EB/OL]. http：//www.gov.cn/xinwen/2017-09/24/content_5227267.htm.

[6]? Educating scholars. Chemistry World[EB/OL]. http：//www.rsc.org/chemistryworld/2012/05/educating-scholars.