化学综合设计实验
北 京 市 精 品 课 程

  • 一、课程指导思想及定位

    “化学综合设计实验”课程是在化学各门课堂讲授课、文献检索课和基础化学实验和化学合成实验等课程的基础上构筑的一门高层次的综合性实验课。课程内容体现了跨学科、多技能的综合训练和与化学热点研究和实际应用相结合,进行创新性研究,让学生真正感受到化学家或化学工作者从事化学研究工作的氛围。该课程旨在培养本科生创新意识和提高他(她)们综合运用前期的理论和实验知识独立地分析问题与解决问题的能力、科研能力和团队精神, 为培养基础厚、知识新、素质高、能力强的创新型和研究型人才打下良好的基础。课程建设的目标是将“化学综合设计实验”课程建设成一个创新型人才培养的平台,使其不仅能向全校学生开放,也能向北京市其它院校的大学生开放的具有广角辐射作用和在全国范围内具有示范作用的国家级精品课程。

  • 二、教学内容的基础性、前沿性和时代性、教学与科研结合的成效

    化学综合设计实验已开出24个大型综合设计实验向学生开放。实验内容涵盖无机、有机、分析、物化、高分子、化工等多个二级学科且既体现了跨学科、多技能的综合训练,又充分体现了化学热点研究与实际应用。如:“静电自组装薄膜材料的合成和研究”,分散聚苯乙烯乳胶有序膜为模板制备二氧化硅三维有序孔材料”,“纳米氧化铁的制备和物相表征”,“C60性质的研究”, “核/壳结构导电聚合物复合材料的制备、结构表征与电性能测试”和“金属配位聚合物的水热合成、结构及性质研究”等均属于与纳米材料等密切相关的化学热点研究;“99mTc-葡庚糖酸盐(GH)的制备及小鼠生物分布研究”,“ 甲基丙烯酸系共聚物感光成像材料的合成与性质”,“聚丙烯酸类超强吸水剂的制备和性能测试”,“硬质及软质PVC棒材的成型加工与力学性能测试”,“超滤膜性能测定和分离聚乙二醇溶液研究”和“聚乙烯表面紫外接枝改性及表征”等均属与应用相关内容; 我们也注意化学与其它一级学科间的交叉,如“利用亲和色谱分离检测人血清中的亲血株蛋白”和“酶催化蔗糖转化反应动力学检测”属化学和生物学间的交叉。实验内容绝大多数是由我院教师自己的科研成果提炼转化而成的,充分体现了教学与科研的结合。通过本课程的训练后,在提高他们的独立科研能力方面看到了明显的成效,促进了本科阶段创新性科研成果的涌现。近五年由本科生参与发表的科研论文近80篇;2003年获第二届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛一等奖一项。2005年分别获本科生第十三届“京师杯”学生课外学术科技作品竞赛二等奖一项和第三届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛三等奖一项;2008年获第十六届“京师杯”课外学术作品竞赛三等奖一项、优秀奖一项. 2009年获第十六届“京师杯”课外学术作品竞赛年一等奖两项、二等奖两项和三等奖五项. 已经进入科研和教学相互促进的良性循环。

  • 三、教学方式

    本课程教学模式是按照模拟科学研究一般过程组织教学,强调教师引导下的学生全方位的自主创新实践。实践内容包括学生自主文献检索、实验设计、实施实验设计方案、总结和处理实验数据、实验结果口头报告 、撰写论文、答辩和论文讲评等环节。体现学生在教学活动中的主体地位和教师在教学活动中的主导作用的教学原则,体现开放式和多元化的实验教学,给学生尽量大自由发挥进行科研创新的空间,让学生掌握科学研究的方法、培养创新的能力和意识。如:

    1.实验项目上的自由选择。

    2.每个实验留有让学生自行网上调研,自行创新设计的空间。

    3. 引入撰写学术论文、PowerPoint答辩和论文讲评环节。

    4.实验时间上的弹性支配(时间开放)。

    5.中小型仪器开放使用,大型仪器预约使用, 开放合成实验室。

    6. 改变传统的实验考试方式。传统的实验考试,通常是笔试加最后一个实验, 这样学生的注意力往往放在最后一个实验, 常常出现高分低能的现象。将传统的实验报告改成撰写科研小论文,将考核的重点放在科研小论文的撰写和ppt答辩的环节上,注重考核学生的创新点、学习过程和综合能力。

    通过本课程的训练后,在提高他们的独立科研能力方面看到了明显的成效,促进了本科阶段创新性科研成果的涌现。近五年由本科生参与发表的科研论文近80篇;2003年获第二届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛一等奖一项; 2005年分别获本科生第十三届“京师杯”学生课外学术科技作品竞赛二等奖一项和第三届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛三等奖一项;“京师杯”课外学术作品竞赛奖由2008的仅两项提高到2009年的一等奖两项、二等奖两项和三等奖五项,并获2009年第五届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛特等奖一项,已经进入科研和教学相互促进的良性循环。课程建设也取得了如下的丰硕成果:“化学综合设计实验”获北京市2009年北京市精品课程。出版了由教师科研成果转化而成的具有鲜明北师大特色、由北师大独立一家单位的教师编著的实验教材《化学综合实验》, 并获2008年北京高等教育精品教材。高师本科化学实验教学体系建设与创新型人才培养,获2009年北京市高等教育教学成果一等奖;本科化学专业实验课程体系改革-课程建设、教学改革及实验中心建设获北京市2005高等教育教学成果一等奖。实验教学中心被评为2007年度国家级实验教学示范中心建设单位。

  • 四、教师队伍

    本课程由北京师范大学化学实验教学中心开设,教学队伍中的18名任课教师有教育部化学基础课程教学指导分委员会委员1人,教育部高分子材料与工程专业教学指导分委员会委员1人,国家杰出青年基金获得者1人,教育部新世纪优秀人才1人,入选教育部“新世纪优秀人才支持计划1人,入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选1人,博士生导师8人。其中14人主持国家自然科学基金项目。

    1.教学队伍知识结构:教师的专业背景涉及化学五大学科:无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学。18名任教师中教授7人,副教授9人,讲师2人,15名教师具有博士学位。2名教师在英国取得博士学位,1名教师在比利时取得博士学位,5名教师美国博士后,1名教师日本博士后,1名教师瑞士进修2年。

    2.年龄结构:教师平均年龄41岁。青年教师7人(32-40岁),中年教师10人(41-48岁),53岁1人。

    3.学缘结构: 18名教师中有5人(27.8%)毕业于北京师范大学,其它13人(72.2%)均毕业于国内外的著名高校:英国Sunder Land 大学1人,剑桥大学1人,比利时根特大学1人, 北京大学3人,中科院4人,南开大学1人,四川大学2人。

    4. 师资配置情况:除上述18位主讲老师外,每位老师配备1-2名研究生或年轻教师作助教,教师与学生的比例最低达1:8,最高达1:5; 如果考虑教辅教师, 教师与学生的比例可高达1:4。

  • 五、教学条件

    1. 我们在实验室建设和实验教学改革方面的丰厚底蕴为“化学综合设计实验”的教改项目目标的实现提供了必要的保证:在世界银行贷款“高等教育发展”项目的推动下,1998年北京师范大学化学基础教学实验中心成立。2002年通过了北京市教委“化学基础教学实验中心”实验室评估的合格鉴定,实现了科学和高效的基础化学实验教学管理系统。“本科化学专业实验课程体系改革—课程建设、教学改革及实验中心建设”, 2005年获北京市高等教育教学成果奖一等奖, 出版了普通高等教育“十五”国家级规划教材“化学基础实验”和“化学合成实验”。“化学综合设计实验”2008年获北京高等教育精品教材。

    2. 化学实验教学中心提供环境优良的现代化实验室、实验设备和文献检索与计算化学实验的计算机房。常规合成仪器每人一套,其它研究性仪器设备齐全,中型仪器开放使用,学校分析测试中心大型仪器为本课程提供预约服务。

    3. 化学综合设计实验课程有很好的一支知识及年龄结构十分优化的师资队伍,为“化学综合设计实验”的高质量实施和教改的健康发展提供了源动力。

    4. 具有完善的实验室管理制度、实验教师和学生的考评规则和院校制订的向化学综合设计实验倾斜的激励制度。

    5. 先进的教学理念、特色鲜明的教学内容和丰富的教学课程网页。

  • 六、课程特色

    在多年的建设中,化学综合设计实验课程已经形成了自身的特色,主要表现在以下几个方面:

    1.教学理念先进,课程的教学内容、方法和模式符合创新型人才培养的教育教学规律,具有基础性、综合性、新颖性,体现了教学与科研互动的鲜明特色,是一个高素质、创新型人才培养和本科生科研创新的平台。课程内容系由教师科研成果转化而成, 反映学科发展前沿,具有鲜明的时代特色,强调学科基础的综合训练,化学热点与应用,化学各二级学科间以及化学与相关学科间交叉的先进理念。教材中设计的实验项目既有编写者单位的科研特色,也可在大多数实验项目上推广使用。具有教师引导下的全方位学生自主创新的先进教学模式,实验考核的重点放在学术论文的撰写和ppt答辩的环节,引入论文讲评和科研创新的环节,为学生营造了一种从文献搜集到论文撰写与学术交流这样一种科学研究的氛围与平台,极大地调动了学生学习的主动性和激发了学习的浓厚兴趣,极大地提高了学生创新的能力和意识,促进了本科阶段科研成果的涌现。

    2.课程的教学与改革取得丰硕成果。“化学综合设计实验”获北京市2009年北京市精品课程。出版了由教师科研成果转化而成的具有鲜明北师大特色、由北师大独立一家单位的教师编著的实验教材《化学综合实验》, 并获2008年北京高等教育精品教材。高师本科化学实验教学体系建设与创新型人才培养,获2009年北京市高等教育教学成果一等奖;本科化学专业实验课程体系改革-课程建设、教学改革及实验中心建设获北京市2005高等教育教学成果一等奖。实验教学中心被评为2007年度国家级实验教学示范中心建设单位。

    3.具有由学科带头人和中青年教学与科研骨干18人组成的实打实的教学团队,教学团队成员具有学历层次高、科研背景强、教学经验丰富的特点,能把握学科发展前沿。并以国家级实验教学示范中心所具有的软硬件教学环境和先进的管理理念作支撑,课程进入了科研与教学相互促进与发展的良性循环。