美国高校本科化学化工教学简介 (NXPowerLite)

美国高校本科化学化工教学简介薛子陵

(Xue,Ziling)美国田纳西大学化学系UniversityofTennessee,Knoxville第三届大学化学化工课程报告论坛2008-11-22美国高校分类高校教学质量的监管学校一级，专业一级两种化学学士学位：ACS学士学位，非ACS学士学位化工学士学位入校学生的背景ACS化学学士学位的要求(教学指导方针,Guidelines)化学及化工学士学位的具体课程设置：以加州伯克利大学为例ACS审核化学学士学位的制度–利弊基础理论和前沿知识的传授学生的考核和成绩评定荣誉班(HonorClasses)和普通班课程设置的差异美国高校化学，化工系的专业设置美国高校分类全美国共有约630所高校授化学学士学位,150所授化工学士学位1公立(或称州立)综合性大学(BS-PhD;文,理,工,农,法,商,医,护理等),

加州伯克利大学，密西根大学，田纳西大学

－每州至少一所授学士－硕士学位的大学，授学士学位的大学和两年制社区学院州政府负责并拨一部份经费。联邦政府一般不参与学校的事务

私立(包括教会办的大学)综合性大学(BS-PhD),哈佛,耶鲁,斯坦福,麻省理工,加州理工,芝加哥大学,哥伦比亚大学,康乃尔大学,宾西法尼亚大学授本科－硕士学位的大学或四年制本科大学1.AnnualReportsofEarnedBachelor’sDegreesinChemistry,ACS

http:///portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_SUPERARTICLE&node_id=874&use_sec=false&sec_url_var=region1高校教学质量的监管1,2学校一级学校由鉴定审查机构审批，资格认证教育部和非政府协调机构负责鉴定审查机构，公布教育部认可的鉴定审查机构1,2鉴定审查机构可以鉴定，资格认证一个学校或该校中的一些系获资格认证的学校有资格获得联邦政府的基金工程系科有专门的全国鉴定审查机构美国教育部：/admins/finaid/accred/index.html非政府协调机构CouncilonHigherEducationAccreditation(CHEA)：高校教学质量的监管专业一级化学专业-美国化学会提供指导，审核，证明；每五年审核一次被批准的化学系可宣传“我系提供ACS批准的学士学位”大多数高校提供两种化学学位:ACS学士学位非ACS学士学位

–要求低于ACS学士学位少数高校只提供ACS学位:麻省理工，密西根大学，加州理工(几乎全为ACS学位)所有工程系科有专门的鉴定审查机构(ABET,Inc.)统一审批，资格认证

。化工系不另外审批。美化学工程师协会(AIChe)为该鉴定审查机构的成员化学，化工学士学位的统计1

(2002-2006年七所高校和全国五年年均)学校 ACS学位 非ACS学位化工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密西根大学

72.2 0 83.8田纳西大学

1.8 15 22.8全国(每年) 3850.0(约630所高校) 6792.2 4784.4(约150所高校3)数据取自AnnualReportsofEarnedBachelor’sDegreesinChemistry,ACShttp:///portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_SUPERARTICLE&node_id=874&use_sec=false&sec_url_var=region1哈佛有几个其它工程方向(生物医学工程,电子工程-计算机,环境科学工程,机械材料科学工程等)化工系全国统计不完全。化工系统计出于自愿，有一些系未交数据入校学生的背景有全国性的“高校入学考试”(SAT,1aACT1b)SAT:

基础性的考试+专项考试ACT:基础性的考试+自然科学学生入学后(一般为二年级)再选系/专业高中教育“不封顶”,“因材施教”高中提供大学课程-AdvancedPlacement(AP)1a-特别是大一基础课及一部分大二的课程全国各科统一AP考试–

很多州政府鼓励学生修AP课(为考生付报名费)很多大学承认AP课的学分，学生入学后可免修该课高中生修AP课的多少及成绩为大学录取的重要指标

(学生兴趣，能力)高中生修AP课的比例为一些学校评比，排名的一项指标

1.(a)SATandAP:/testing/;(b)ACT:/aap/ACS化学学士学位的要求(教学指导方针)ACSGuidelines1（1）学校学校必须获资格认证有单独的化学系/教学单位有适当的预算和财政支持以保证有教辅人员，仪器设备管理人员和药品管理人员有符合现代安全标准的后勤，并有能处理化学废物的设施有仪器更新及药品和设备费用有现代化学信息资源提供师生进行科研的条件及(特别是教师)参加学术会议的机会，时间及费用提供教师不断提高专业水平的条件，包括学术休假，老教师帮带新教师必须每年至少毕业两名化学本科生(不一定非要ACS学位)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）化学教师和教学辅助人员教师的组成应有一定广度(至少四名化学教师；3/4教师应有博士学位；应和当代化学的主要领域相称)可用代课教师，但不能过多依赖代课教师每名教师每周授课(及带实验)的时间不应超过15小时应有足够的系内教学辅助人员可用“学生助教”。应对他们进行训练及监督ACS化学学士学位的要求(续)（3）基础设施(Infrastructure)后勤(PhysicalPlant)–教学科研设施应安全，齐全和现代化

应有机械车间，玻璃车间及电子车间仪器设备(要有现代，高质量和维护好的仪器设备)

应有让本科生用的核磁共振仪–

最好为FT-NMR其他仪器

(视教学科研需求而定)光谱,质谱,结构鉴定方法(如NMR，X-光衍射),色谱和分离,电化学设备,真空和惰性气体装置,热分析,成像和显微设备计算设施和化学类软件化学信息资源:(1)不少于14种ACS推荐的期刊(至少3种为一级期刊，另外 至少1种分别为分析，生化，无机，有机，物化和化学教育);(2)有图书馆 互借系统以及化学文摘实验室安全ACS化学学士学位的要求(续)（4）课程设置

(Curriculum)基本出发点:

基本原理(广度)与化学及相关学科(深度)相结合三类课程:化学入门,基础课,专业课实验必须为重要组成部分各校有灵活性教学法挑战性(challenging)，有趣的/生动活泼的(engaging)和互动的(inclusive)化学概论/化学入门课程

(IntroductoryorGeneralChemistry)主要目的–打基础，为后面的基础课程作准备；传授基本化学概念/知识实验根据学生的情况，可要求修一年，一学期或免修ACS化学学士学位的要求(续)基础课

(FoundationCourseWork)至少一学期-分析，生化，无机，有机，物化有机和物化可以继续要求修一年(第一学期为基础课,第二学期为专业课)

此为2008年版的新要求

(以前为分析，无机，有机，物化共需28学时或7门4学分课)可用来教授多学科(跨学科)的课题(如高分子)专业课

(In-DepthCourseWork)至少4门加深对5个二级学科的理解获得评判式思维和解决问题的能力可用来专修一个方向

(degreetrack)ACS化学学士学位的要求(续)实验课程普通化学实验后，学生应有400学时的实验，可放在基础课或专业课中至少包括5门二级学科中的4门必须包括：分子合成，化学现象的观测，性质的测量，结构的测定，动手使用现代仪器，使用计算机进行数据分析和塑造模型理解现代仪器的原理和操作，如何用这些仪器来解决化学问题动手使用各种现代仪器-包括光谱，化学分离和电化学设备如本科生的科研包括一份详细，全面的科研报告，该科研可作为一门实验课和一门专业课11.GuidelinesforPreparingaResearchReport.

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

ACS化学学士学位的要求(续)学士学位的专业和方向

(DegreeTracksorConcentrations)可选“化学”为专业也可选二级学科或选与化学有关的交叉学科为方向(如化学物理，法医化学)。 应有相关的课程学位方向可提供吸收新型领域的机会，也可更好地利用教师的专长ACS只认可一个学校的教学大纲，但不认可具体的专业和方向相关学科的课程要求修一年微积分以及一年物理和实验ACS强烈建议

物理：应为以微积分为基础的物理课

数学：学生应修多元微积分，线性代数和微分方程课ACS化学学士学位的要求(续)授课的频率和地点基础课一般应每年开一次每年应至少开4门专业课应保证学生能在4年内毕业学生可修一些外系的课程(如生化)（5）本科生科研目的 (1)完善和加深从课堂所学的知识

(2)培养进行科研和职业技能

(3)发现新的科学知识

(4)让教师能够跟踪学科发展及提供购置现代新型仪器的基础详细，全面的科研报告是一个有效的学习方法科研可直接汲取导师的专长，并建立良好的师生关系ACS化学学士学位的要求(续)（5）本科生科研(续)科研课题应该:基于以后发表文章的一个组成部分定义明确有在所给时间内完成的可能性

(reasonablechance)应用和发展有深度的科学概念以加强对这些概念的认识和理解使用各种仪器提高学生安全操作的意识建立学生对使用主要化学文献的良好基础可算4学分及400实验学时中的180学时应交一份的详细，全面的科研报告ACS

化学学士学位的要求(续)（6）学生技能的培养应培养一些课程以外的其他技能以使学生成为成功，多产的科学家解决问题的能力

–化学教育的最终目的是提供学生解决问题的工具应能清楚地解释/定义(define)问题提出可试验的假设设计并完成实验统计分析数据做出结论应用对化学二级学科的理解，并用适当的实验技能和仪器去解决问题。应理解试验测定的不确定性ACS化学学士学位的要求(续)（6）学生技能的培养(续)查化学文献的技能有效地使用文献并审慎地阅读文章能够从文献(包括化学文摘)中检索资料(包括从网上检索)应教授化学文献检索-可开设一门文献课通过图书馆以及网上检索都应为内容的一部分实验室安全方面的技能应增进安全意识，了解实验室安全的概念和应用应训练与学生教育程度及所需相符合的安全教育高度的安全意识应从第一次试验开始树立。授课和讨论试验时都应强调安全操作学生应理解处置废物的技术，安全规则，了解和使用化合物安全数据，知道如何有效地处置紧急情况ACS化学学士学位的要求(续)（6）学生技能的培养(续)交流工作的技能口头和书面交流的能力至关重要

学校所开的演讲法及英语作文公共课一般是不够的化学课程的设置应该包括口头和书面交流的机会应有清晰地，有条理地描述资料的能力。能够写系统的，简洁的，具有科学文体的工作报告。能够用各种计算机软件进行口头和书面交流学习外语对于学生的教育很重要(虽然ACS不要求学生学外语，学校公共教育一般要求修两年外语)ACS化学学士学位的要求(续)（6）学生技能的培养(续)团队工作的技能团队工作的技能致关重要

应既能作为领军人物又能作为队员，应能和不同背景的队员一起工作应在课堂和实验教学中提供团队工作的机会，积累经验道德教育道德教育应为教学一个组成部分学生应有责任感，认识到化学在当代社会问题和全球化问题中的作用教师作为典范，应特别注意自身的行为ACS化学学士学位的要求(续)（6）学生技能的培养(续)对学生所获技能的鉴定(Assessment)可专门上课或有机地将培养这些技能结合在其他课程中本科科研是一个培养，传授和鉴定所获技能的好机会应有一个良好的鉴定这些技能的程序对学生的辅导对学生的成长和取得成就至关重要指导学生的成长，和同行建立职业关系，建立自信及提供就业规划可帮助学生从非化学到化学专业的转换应告知学生各种就业机会。如学生对教学和科研有兴趣，应鼓励学生读研究生本科科研，特别是从低年级开始持续到毕业，是辅导学生的极好机会ACS化学学士学位的要求(续)（7）获ACS审批通过的化学系的自我检查应有计划地(regularly)

对课程设置/教学法，教师进修/发展的机会，以及基础设施进行自我检查是一个不断改善，提高的过程。可使化学系充满活力，可持续发展(sustainable)和适应力强不断产生敬业的，有成就的学生，支持教师业务的发展和学术活动，及提供状态良好的基础设施ACS化学学士学位的要求(续)伯克利大学ACS化学学士必修课1微积分I-II-III,三学期 3x4微分方程和线性代数(合为一门课) 4英语写作和文学(4),外语(达到大学中等程度,2年级,6-10) 10-16三门社会科学及人文科学 3x3美国文化(3),美国历史(很多高中已修过,3) 6一年级学术报告(介绍伯克利化学系教授的科研) 1物理概论(包括实验，为数理专业所开)两学期 2x4化学概论和定量分析包括实验,两学期

2x4有机化学(公共课),包括有机实验，两学期 2x5高等无机化学，两学期 2x3

1.Univ.ofCalifornia,Berkeley,GeneralCatalog:http:///get.html物理化学(两学期) 2x3物理化学实验(一学期，大气化学和物理实验可用来取代物理化学实验

) 3下列课程中的一门： 仪器分析和试验 5 无机合成反应及实验 4

有机化学-高等实验方法 4 核技术中的化学方法 315学分的高年级化学课程或至少一门高年级化学+相关学课的课程

(数理生，工程，材料，地质等)学生可选(无机，核化学，有机，物化)专业或材料方向伯克利大学ACS化学学士必修课(续)伯克利大学非ACS化学学士必修课文科部分与前相同微积分I-II-III,三学期 3x4微分方程和线性代数(合为一门课) 4物理概论(包括实验，为数理专业所开)两学期 2x4化学概论和定量分析包括实验,两学期 2x4有机化学(公共课),包括有机实验，两学期 2x5高等无机化学，两学期(或生物无机化学，化学生物学) 2x3

物理化学(两学期) 2x3下列课程中的一门： 无机合成反应及实验 有机化学-高等实验方法 物化实验 生化工程实验，大气化学和物理实验英语,文科和社会科学公共课 19微积分I-II-III,三学期(3x4)，微分方程和线性代数(合为一门课,4) 16化学概论I-II及实验(2x4),有机化学及实验I(5),物化I(3)或量子物理(4) 16-17材料性质(3),工程计算机程序设计(4),工程用电子技术(4),生物概论I(3) 14化学工艺过程简介(4),化工热力学(3),化学动力学和反应工程(3) 10传质过程(4),传质和分离(3),化工实验(3),传质过程实验(3) 13化工工艺设计(4),化工工艺动态和控制(4) 8化学工程中的技术交流(口头及写作,3) 3技术(工程)选修课

使总学分为120伯克利大学化工学士必修课11.Univ.ofCalifornia,Berkeley,GeneralCatalog:http:///get.html利保证全国化学教学质量为化学教育的交流，融入前沿知识，反映新的需求提供一个平台ACS的各种要求对很多校系(特别是校领导)有正面的影响弊很难以一盖全。ACS的要求基本是以著名高校为准，对小学校有时难度大非常著名的高校/系有时对于是否获ACS批准兴趣不大–花时间审查或有时认为ACS的要求与本校的情况不合(现在这方面可能有改进)很难制定一个既严格又灵活，鼓励创新的全国统一标准。各校，个人对于ACS的要求理解不一ACS审核化学学士学位的制度–利弊M.C.

Caserlo(原ACS职业训练委员会委员)1Caserlo,M.C.“ACSApprovalofChemistryDegreePrograms:BenefitsandPitfalls”SPIE

1988,978(InternationalConferenceonEducationinOptics),132.

弊很难很全面地反映所有的意见要求。学课交叉发展，新兴前沿科学使得制定四年教学大纲越来越困难。例如

如何加入生化和材料化学的教学工业界一直对缺乏高分子教学很有意见但对在已经饱和的四年教学大纲中加入新内容的阻力一直很大。对加入新内容的建议很多，但对取消什么内容的建议很少或很难意见达到一致传统专业的设置阻碍新教学大纲的发展。教材的内容也影响很大自我改进教学大纲很慢，更难。引进/克隆别校的大纲则相对容易应考虑加强对非化学专业学生的课，化学科普及化学/科学教师的培养ACS审核化学学士学位的制度–利弊(续)基础理论与前沿知识的传授一个非常重要，并不断探索的议题。见前面关于该议题在制定ACS要求中的作用本科教育中，一般以传授基础理论为主，以保证学生能够打下坚实的基础低年级课程中，基础理论所占的比重更大。高年级课程中，可能加入较多的前沿知识。研究生课程中也以传授(更深的)基础理论为主基础课的讲授，也是强调基础理论的传授。有多余时间时，则加入新兴前沿内容HonorClass(荣誉班)中，课程教得更深，更广，更快。也提供传授更多前沿知识的机会教材更新是一个融入前沿知识的机会;用网络提供新的教学方法/机会本科实验是一个进行发现前沿知识的机会(前面所提的)

学位方向可以提供吸收新型领域的机会学生的考核和成绩评定

公共课化学概论

I-II及实验(分三类：理工科,卫生健康类,文科类–无实验),有机,物化。

一般为大课。我校化学概论课把实验作为总分的一部分(总分中的20%)有些实验为专门课学生在班上的相对成绩为主。经常用分布曲线作参考。平均分一般为C-C+专业课小班课学生学期结束评教学(打分)荣誉班(HonorClasses)和普通班课程设置的差异荣誉班-入校成绩好的学生(5%)，相当于国内快班，特殊奖学金专门开荣誉班的化学概论。我校准备开荣誉班有机化学

教得更深，更快。专用教材约1/4的课程中应为荣誉班课程，另外需到国外学习应有领导能力，成熟，认真，有天资和技能美国高校化学，化工系的专业设置

综合性大学

(BS-PhD;

文,理,工,农,法,商,医,护理等)教授一般从事科研，指导研究生。无科研的教师则一般分担更多的教学任务

教授分教研室

(主要为各科的教学而分);科研以兴趣为主，经常交叉化学：无机，有机，分析，物化，高分子

化工：催化及反应工程，生物工程，理论和模型设计，高分子工程，环 境工程，电化学工程等

有讲师,主要从事基础课的教学,实验。有些讲师不是全职教师，无博士学位

授本科－硕士学位及四年制本科的大学有硕士学位的大学教授一般也从事科研，但教学任务更重些，科研要求低些四年制本科的大学教授以教学为主，也从事本科科研

分专业(主要为分教学任务),科研以兴趣为主

(前面所提的)传统专业的设置阻碍新教学大纲的发展全国高等学校教学研究会全国高等学校教学研究中心教育部高等学校化学与化工学科教学指导委员会高等学校化学教育研究中心中国高等教育学会理科教育专业委员会高等教育出版社大学化学化工课程报告论坛组织委员会西安交通大学

高等教育出版社化学化工分社陈琪琳社长，鲍浩波编辑

郑兰荪院士，程鹏教授，陈学太教授

南京大学（兼职，提供科研合作的机会，了解国内教学的近况）

感谢Knoxville,Tennessee(田纳西大学，橡树岭国家实验室，TVA)GreatSmokyMountainsNationalPark

AnInternationalBiosphereReserveandaWorldHeritageSite田纳西大学ACS化学学士必修课1化学概论

(GeneralChemistry，公共课)

包括实验,两学期 2x4微积分I-II-III,三学期(3x4),微分方程或矩阵代数(3) 15英语写作(2x3),外语(达到大学中等,2年级程度,6-10) 12-16 外国历史(2x3),两门社会科学和两门人类科学(4x3)

18高(三)年级公共课(一门美国研究课，一门外国研究课) 2x3物理概论(包括实验，为数理专业所开)两学期 2x4计算机化学及程序 2大二无机化学及实验 3有机化学(公共课,两学期,2x3),有机化学实验(1小时课+4小时实验,2) 8分析化学-定量分析(公共课,3),高等分析化学-仪器分析(3) 6分析化学实验(公共课,2),高等分析化学实验(1) 3物理化学(两学期,公共课,2x3),物理化学实验(两学期,2x2) 10高等无机(3),高等无机实验(1) 41.Univ.ofTennesseeUndergraduateCatalog:/dlc/catalog/u2007.htm研讨会(Seminar–科技演讲技能) 1科研 3生物化学-分子生物学 4选修课(必修一门；科研,工业实习,专题讨论;高等有机,高分子化学) 3建议选修课

(不是必须选修课–很少有人选；高等生物化学，数学， 物理，化工，冶金，高分子工程，一门一学期课) 4x3田纳西大学ACS化学学士必修课(续)田纳西大学非ACS化学学士必修课化学概论

(GeneralChemistry，公共课)包括实验,两学期 2x4微积分I-II,两学期 2x4英语写作，外语，外国历史，社会科学，人类科学等 与前相同基础物理包括实验，两学期(要求低一些) 2x4计算机化学及程序

2有机化学,两学期 2x5有机化学实验(1小时课+4小时实验，公共课) 2分析化学-定量分析(公共课)

3分析化学实验(一学期，公共课) 2物理化学(两学期，可修生物物理化学,要求低一些，公共课) 2x3物理化学实验(一学期，公共课) 2化学选修课(选10学分；科研,高等有机,高分子化学，至少一门实验) 10化学概论

I-II及实验(公共课)(2x4),有机化学I(公共课,3) 11化学选修课(3)+生物选修课(3)+化学或生物选修课(3) 9英语(6),文科和社会科学(18)公共课,口语表达(1) 25微积分I-II-III(3x4),矩阵计算(1),微分方程(3),工程统计和数值法(3) 7工程中计算机的应用(1),工程物理(2x4),工程计算机程序设计(2) 11物理(电磁学,3),细胞组织和功能(包括实验,4) 7物质和能量平衡(4),分子生物工程基础(3),流体和热传导(4) 11化学及分子生物工程热力学的应用(4),传质和分离(3),工艺动态和控制(3) 10化学及分子生物工程实验(3),学术报告(1) 4化学及分子生物工程观察(Review,1),化学及分子生物工艺经济学(3) 4化学及制药工业的分离技术(3),化工及生物工程反应器原理(3) 6设备设计和经济方法(3),工艺设计和经济分析或绿色工程实习(3) 6三门技术(工程)选修课(必须一门为化工) 9田纳西大学化工学士必修课1,21.