普通高校本科应用化学专业规范.docx
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普通高校本科应用化学专业规范
普通高等学校本科应用化学专业规范
●本专业教育的历史、现状及发展方向
●本专业培养目标和规格
●本专业教学内容
●开设本专业必备的教学条件
●应用化学专业规范的主要指标
2004年10月
普通高等学校本科应用化学专业规范
一、学科专业教育的历史、现状及发展方向
我国理科应用化学(本科)专业办学历史可追溯于1980年,当时国家教委(教育部)同意部分工科或单科性院校利用工科优势,理工结合,设立具有特色的理科专业——应用化学专业。
接着,综合性理科院校也开始利用理科优势,建立应用化学专业。
目的是增强应用背景,培养理工结合型人才,以适合国民经济发展和市场经济改革的需要。
由于应用化学专业能充分体现出各院校的办学特色,适应经济发展和其它相关学科发展中对跨学科人才的需求,设立应用化学专业的院校日益增多,应用化学专业得到了迅速发展。
目前全国设立应用化学专业的院校已达到224所。
为了办好应用化学专业,早在上世纪80年代初,各相关院校就成立了应用化学教学协作组,共同商讨应用化学专业办学事宜。
1985年原国家教委为了进一步指导和规范应用化学的办学,组织和领导成立了应用化学专业教材编审组。
1991年换届更名为应用化学教学指导组,1996年再次换届定名为应用化学与化工基础教学指导组。
2000年教育部调整和成立新一届教学指导委员会,应用化学教学协作组又成为教育部化学与化工学科教学指导委员会化学类专业教学指导分委员会下的一个专业协作组,在其指导下开展工作。
应用化学教学协作组(泛指上述不同时期的不同命名)对应用化学专业的建设和发展做了卓有成效的工作,每年均就专业办学指导思想,教学改革,教材建设举行例会进行指导、协调和交流研讨。
其中,原国家教委于1986年在北大召开的应用化学学科建设研讨会,对综合性理科院校应用化学专业的发展起了很大的促进作用。
1990年兰州教育部理科工作会议进一步明确理科办学思想,将应用化学专业明确定位为应用理科,目标是加强应用性人才的培养,并提出了理科和应用理科学生培养比例的大体建议。
1999年的广州会议进一步拓展了应用化学的办学基本思想。
认为应用化学应为化学学科的拓展,不仅是化学与化工的衔接,而且应该实现与生命、医学、药物、能源、材料、环境、农学、信息等学科领域的交叉和渗透,发挥化学基础学科对相关学科的支撑和促进作用。
基于这一办学思想并在总结应用化学多年办学经验的基础上,1999年制定了应用化学专业化学教学基本内容(已收入理科化学专业教学改革研究报告,简称白皮书中),是应用化学本科教学的一个重要文件。
2000年的上海会议及以后的各校教育实践,进一步肯定了这一基本思想。
20多年的教学改革和探索,证明了以化学为主干,和相关学科领域交叉融合,是应用化学的发展方向。
二、本专业培养目标和规格
本科应用化学专业属于应用理科,教学的主要目标是培养具有良好人文、科学素质和社会责任感,具有创新和自我学习能力的人才。
本科应用化学教育的主要任务是使学生掌握化学知识体系和相关学科基础知识,具备较强的实验技能,形成一定的科学研究能力和科学的创新性思维能力,为在化学和相关应用领域从事基础科学研究、应用基础研究和应用开发研究奠定良好的基础。
经过本科阶段培养,本学科的学生应该掌握科学的世界观和方法论,正确认识科学与社会的关系,热爱祖国,遵纪守法,身心健康,真诚待人,愿意为民族振兴而努力工作。
应用化学专业的学生应该掌握本学科所需的数学、物理等基础学科的基本知识;掌握一门外语和各种获取科学研究信息的方法;掌握化学专业的基础理论、基本知识和基本的实验方法与技能;应用化学专业的培养应适当增强相关应用学科的学习内容,进行跨学科科学研究的初步训练,并在科学、技术、工程等基础知识体系和实验方法方面予以必要的强化,为学生进入化学及相关科学领域的教学、科研和工程技术工作建立一个良好的基础。
三、本学科专业教学内容
应用化学专业是实践性很强的学科专业,强调实践性和应用性,以及与工程技术相结合。
为了推动应用化学教学改革,基本教学内容既要制定比较统一的规范,又要发挥各办学院校的特色和特长。
1.本专业的课程体系
(1)公共基础课程
思想政治课程,体育,人文、管理类课程
公共基础课程:
高等数学,大学物理,计算机课程,外语
(2)专业基础课程
基础化学课程:
无机化学,有机化学,物理化学,结构化学,分析化学,现代仪器分析(或以上各课程知识点的组合课程)
化工基础课程
实验课程:
基础化学实验,化工基础实验
(3)专业课程
专业化学课程:
与各院校应用化学专业特色方向有关的化学课程,该组课程由各个院校根据自己的特色自组选择。
相关学科课程:
与各院校专业特色方向有关的相关学科(如生命、材料、环境等学科)的专业课程。
专业实验与综合化学实验
(4)选修课程
包含化学的深层次课程和前沿性讲座;体现各校应用化学特色的强势课程;交叉学科的普及性课程等。
(5)专业实践及毕业论文
应用化学课程体系的特色在于其应用性较强的专业课。
为适应各校不同的办学特色,在课程的组织,安排及课程的进程上各个学校可采取灵活的方式自行组合并进行教学。
应用化学专业必须加强实践性环节的教学,以提高学生的实践能力和创新精神,实现应用研究型人才的培养目标。
实践教学的形式包括独立设置的实验课程、课程设计、教学实习、社会实践、科技训练、综合技能训练、下厂实习、毕业论文等多种形式。
2.本专业的教学基本内容
本规范结合应用化学专业培养目标和规格,构建本专业有关化学和化工基础的教学内容。
关于与各办学院校特色密切相关的相关学科教学内容,则由各院校自行确定。
下列教学基本内容不与固定的课程设置挂钩(例如文件中I、Ⅱ、Ⅲ,不应该理解为三门基础课),其顺序不是教学顺序。
“基本内容”只列出了最基本的教学要求,各院校在完成“基本内容”教学前提下,可根据自己的具体状况制订各具特色的教学方案,并精心进行教学探索和教材建设。
应用化学专业化学教学基本内容
(加*的内容供各院校根据专业特色自行选择)
I
1气体
理想气体与实际气体气体分子运动论
2化学热力学基础
(1)热力学基本概念状态函数平衡态可逆过程
(2)热力学基本定律
热力学第一定律功热内能焓热容
热力学第二定律熵及熵变计算熵增加原理*非平衡态简介
热力学第三定律
热力学基本方程
吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能过程性质的判据
热力学函数间的关系及相互转化热力学基本定律的应用
化学势及化学势等温式组成可变体系热力学基本方程
偏摩尔量吉布斯–杜亥姆方程
平衡条件*平衡稳定性判据
在多组分体系中的应用:
混合物(气态、液态)热力学溶液热力学逸度活度标准态
在相平衡中的应用:
相律单组分体系相图二组分体系相图超临界状态*二级相变简介
在化学反应中的应用:
热化学化学反应亲和势标准平衡常数及化学平衡等温式化学平衡(沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、酸碱平衡、配位平衡等)及其计算方法化学反应平衡移动原理
3统计热力学基础
(1)基本概念:
统计分布统计平均玻耳兹曼统计分布
(2)熵的本质及玻耳兹曼式
(3)配分函数及其热力学函数的统计计算
(4)*统计热力学应用:
平衡常数计算及其他应用
4化学动力学基础
(1)基本概念:
化学反应速率速率方程基元反应
(2)简单级数反应动力学规律反应级数的测定及速率常数求算
(3)复杂反应动力学稳态近似和平衡假设方法反应历程
(4)反应速率与温度的关系活化能
(5)基元反应速率理论:
碰撞理论过渡态理论单分子反应速率理论简介
(6)链反应*分子反应动态学简介
5电化学
(1)电解质溶液理论电导电迁移
(2)电化学热力学电极电势能斯特方程可逆电池电动势及其应用
(3)电化学动力学初步电流密度超电势
(4)化学电源电解
(5)*金属腐蚀与防腐
6界面及胶体化学
(1)表面张力表面热力学溶液表面吸附表面活性剂
(2)溶胶的性质及其稳定性
(3)*单分子膜LB膜
7*光化学
(1)基本概念:
基本定律量子产率激光
(2)电子激发态的单分子衰变相关的光物理过程
(3)光敏与猝灭光化学反应动力学
8催化作用
(1)催化剂与催化作用
(2)均相酸、碱催化和配位催化
(3)酶催化作用
(4)复相催化化学吸附与物理吸附吸附等温式比表面及其测定表面反应历程
9量子力学基础和原子结构
(1)微观粒子的波粒二象性测不准原理
(2)氢原子及类氢离子的薛定谔方程及其解的物理意义
(3)电子自旋和旋轨函数
(4)多电子原子的电子结构简介
(5)*原子光谱项
10分子的结构和性质
(1)*H2+的线性变分法处理及其结果
(2)H2的海特勒-伦敦处理和价键理论
(3)分子轨道理论和双原子分子的结构
(4)*多原子分子的离域分子轨道和定域分子轨道
(5)*多中心键和缺电子分子结构
(6)*离域π键和共轭分子的结构
(7)杂化轨道论
(8)分子轨道的对称性和反应机理
(9)分子间作用力
11分子对称性
(1)分子的立体构型和分子点群
(2)对称元素和对称操作
(3)*群的表示
(4)*对称性与性质的关系:
偶极矩旋光性
12晶体结构基础
(1)周期性点阵理论空间点阵型式
(2)晶系晶胞点群
(3)*晶体的微观对称性及空间群简介
(4)金属晶体结构
(5)离子晶体结构
(6)非金属元素单质的晶体结构和分子晶体结构简介
(7)实际晶体与缺陷
(8)*晶体的X射线衍射*粉未法和物相分析*单晶结构分析
II
1化学定量分析
(1)滴定分析
滴定分析原理法定计量单位基准物质标准溶液滴定指示剂多组分选择滴定
(2)重量分析
沉淀的形成及影响因素沉淀剂选择
2原子光谱
(1)原子发射光谱基本原理定性分析半定量分析定量分析法
(2)原子吸收光谱基本原理定量方法特点干扰
(3)*原子荧光光谱基本原理
3分子光谱
(1)分子光谱的产生电子光谱振动光谱转动光谱朗伯-比尔定律分析条件和测量误
差
(2)紫外可见分光光度法化合物的鉴定和定量分析
(3)红外光谱基团频率与分子结构的关系光谱图解析方法*Raman光谱
(4)*荧光、磷光光谱法的原理化学发光*生物发光分析法
4磁共振波谱
(1)核磁共振基本原理化学位移耦合常数谱图的解析
(2)*顺磁共振谱简介
5质谱法
(1)基本原理离子峰的主要类型裂解规律
(2)图谱解析
6电化学分析
(1)电位分析玻璃电极离子选择性电极
(2)控制电位和控制电流库仑分析*微库仑法
(3)极谱分析原理线性扫描伏安法和循环伏安法
7*其他分析方法及技术简介
X射线荧光光谱光电子能谱热分析扫描电镜流动注射技术
8分离分析
(1)沉淀分离萃取分离蒸馏离子交换分离*膜分离
(2)色谱基础理论经典色谱法气相色谱法高效液相色谱法色谱-质谱联用技术
*超临界流体色谱简介
(3)*毛细管电泳简介
9取样与试样处理
10分析数据处理
(1)测量中的误差及分析数据的统计处理
(2)分析检验的质量保证
(3)有效数字及分析结果的表示
III
1有机化合物的同分异构、结构、命名和物理性质
(1)有机化合物的同分异构现象
(2)有机化合物结构式的各种表示方法
(3)有机化合物的命名国际IUPAC命名原则和中国化学会命名原则的关系
(4)有机化合物的物理性质及其与结构的关系
2重要官能团化合物的典型反应及相互转换的常用方法
(1)重要官能团化合物
烷烃烯烃炔烃脂环烃卤代烃芳烃醇酚醚醛酮醌羰酸及其衍生物胺及其他含氮化合物基本杂环体系
(2)主要有机反应
取代反应加成反应消除反应缩合反应氧化还原反应重排反应自由基反应周环反应
3有机化学的的基本理论及反应机理
(1)诱导效应共轭效应超共轭效应立体效应
(2)*共振论简介
(3)碳正离子碳负离子碳自由基*卡宾*苯炔等活性中间体
(4)*有机反应机理的表述
4有机合成
(1)官能团导入转换保护
(2)碳碳键形成及断裂的基本方法
(3)*合成子分析的基本要点及其在有机合成中的应用
5有机立体化学
(1)几何异构对映异构构象异构等静态立体化学的基本概念
(2)构型的标识D/LR/S
(3)*外消旋体的拆分方法不对称合成简介
(4)*主要有机反应的立体化学
6有机化合物的常用的化学、物理鉴定方法
(1)有机分析常见官能团的特征化学鉴别方法
(2)常见有机化合物的核磁共振谱红外光谱紫外光谱和质谱的谱学特征
(3)*运用化学方法及谱学方法对简单有机化合物进行结构鉴定
7*元素有机化学和金属有机化学简介
IV
1元素化学
(1)元素周期性
(2)氢*氢能源
(3)IA、IIA族元素及其化合物
(4)IIIA—VIIA族元素及其化合物
(5)稀有气体
(6)IB、IIB族元素及其常见化合物
(7)过渡元素(第一过渡系列元素为主)及其常见化合物
(8)稀土元素简介
2配位化学
(1)配位化合物的基本概念:
定义组成命名
(2)配位化合物的价键理论晶体场理论*分子轨道理论
(3)*配位化合物的异构现象
(4)*配位化合物的稳定性
3酸碱理论
(1)布朗斯特酸碱概念
(2)路易斯酸碱概念
(3)*软硬酸碱
4*核化学
(1)核衰变
(2)核裂变
5*原子簇化学简介
(1)硼烷
(2)羰基簇化合物
(3)*其他原子簇化合物
6*生物无机化学简介
(1)生物体中的元素及其作用
(2)*金属蛋白与金属酶
7*固相反应简介
V
1流体的流动与输送
(1)流体的质量守恒与能量守恒
(2)牛顿粘性定律
(3)流体流动的机械能损失
(4)层流时直管阻力、湍流时直管阻力和局部阻力的计算和研究方法
(5)简单管路和分支管路计算
(6)流体流量的测量方法
(7)常用流体输送机械
2热量传递
(1)传热基本方式
(2)傅利叶定律及其在一维定态传导中的应用
(3)牛顿冷却定律(变量分离法)与对流给热
(4)传热过程的热量衡算式和传热速率式
(5)传热系数热阻及推动力热交换计算
(6)常用换热设备
3质量传递
(1)分子扩散和菲克定律
(2)传质速率和传质系数
(3)气体吸收:
气液相平衡相平衡与吸收过程的关系吸收过程的数学描述吸收塔的设计计算填料塔
(4)精馏:
气液相平衡相对挥发度精馏原理分析精馏过程数学描述理论塔板和塔板效率理论板数的计算方法间歇精馏和特殊精馏板式塔
(5)固体干燥:
干燥速率和干燥设备
(6)新型分离技术简介
4化学反应工程基本原理
(1)化学反应速率的工程表示
(2)均相化学反应过程和理想反应器的基本特征
(3)均相反应过程的优化
(4)气固相催化反应过程及其反应器
(5)停留时间分布和反应器流动模型
(6)*反应器的热稳定性
(7)*生化反应器简介
5化工制图
(1)正投影、投影视图
(2)剖视图、剖面图和组合视图
(3)零件图和装配图
(4)化工设备零件图和化工工艺流程图简介
(5)计算机辅助设计软件简介
1高分子的定义、分类和命名
2高分子的合成与化学
逐步聚合加成聚合共聚合聚合反应的实施方法*高分子控制合成高分子的基本化学反应
3高分子的结构与性能
多分散性链结构高分子溶液和凝聚态结构多相体系结构与性能关系主要表征方法
4*合成材料简介:
塑料橡胶纤维粘结剂
5*功能分子和特种高分子
VII
1生物碱萜类化合物及甾族化合物
2碳水化合物单糖二糖齐聚糖*糖在生物体中的分解与合成代谢
3氨基酸多肽蛋白质结构性质及化学合成方法*蛋白质的降解与氨基酸的分解代谢
4酶酶催化固定化酶*模拟酶和辅酶简介
5脂类化合物和生物膜*模拟膜化学
6核酸组成性质与代谢DNA结构与生物合成
7*基因表达和基因工程简介
VIII
1信息的获取
(1)纸质媒体(图书、期刊、手册等)
(2)电子媒体(Internet、光盘等)
2实验数据的分析处理及图形表示
(1)科学数据处理与图形软件使用
(2)化学计量学简介
3*分子结构的图形软件
(1)分子结构的二维图形
(2)分子结构的三维图形
应用化学专业化学实验教学基本内容
化学实验是化学教学中一门独立课程,对应用化学专业尤为重要,其目的不仅是传授化学知识,更重要的是培养学生的能力和优良的素质。
通过化学实验课学生应受到下列训练:
掌握基本操作,正确使用仪器,取得正确实验数据;正确记录、处理数据和表达实验结果的能力;认真观察实验现象进而分析判断、逻辑推理,做出结论的能力;正确设计实验(选择实验方法、实验条件、仪器和试剂等)解决实际问题的能力和创新能力;通过查阅手册,工具书及其他信息源获得信息的能力,而培养学生实事求是的科学态度、勤俭节约的优良作风、相互协作的团队精神、勇于开拓的创新意识应始终贯穿于整个实验教学中。
1操作及技术
玻璃仪器的洗涤及干燥
滴定管、移液管以及容量瓶的使用
台式天平、电子天平的使用
溶液的制备
滤纸和滤器的使用
加热方法(直接加热、水浴加热、油浴加热等)
煤气灯和酒精喷灯的使用
冷却方法(冷凝管、水浴、冰盐浴)
搅拌方法(机械搅拌、电磁搅拌)
固液分离(倾析、常压过滤、减压过滤、离心分离等)
*层析分离
沉淀转移、洗涤、烘干、灼烧
结晶和重结晶
气体制备、净化和吸收
溶液萃取
试样的干燥(烘干、真空干燥和干燥剂的选择)
回流
蒸馏(简单蒸馏、分馏和精馏、减压蒸馏、水汽蒸馏、共沸蒸馏)
高压钢瓶的识别和使用
压力的控制与测量(包括真空的获得和检漏)
压力计的使用(包括真空计)
温度的控制与测量
热电偶温度计的选择和使用
流体的加料、稳压和稳流
流量的测量与流量计校正
*常用电极的制备
2物质的制备、性质、表征
(1)制备与合成:
热分解、复分解、氧化还原、配体取代、直接反应等
常量、小量、半微量合成、多步合成等
(2)性质与表征
3基本物理量及有关物理参数的测定
(1)基本物理量:
浓度pH值摩尔气体常数*阿佛加德罗常数熔点沸点蒸汽压密度粘度折射率比旋光度溶解度等
(2)热力学性质:
温度热效应*活度系数*平衡常数
(3)电化学性质:
电导电动势*离子迁移数*ζ电位
(4)表面与胶体:
表面张力*固体比表面积*胶体电泳速度
(5)结构:
偶极矩*磁化率*摩尔折射度*配位数
(6)动力学性质:
反应级数反应速率常数活化能
4化工实验操作
(1)化工参数的测定:
雷诺数阻力系数传热系数总传质系数反应动力学参数
(2)理论塔板当量高度塔板效率反应器停留时间分布
(3)管道阻力的测定
(4)*气体混合物的吸收分离操作简单二元系统精馏分离操作
(5)离心泵特性曲线的测定
(6)*膜分离技术超临界实验技术
5仪器与设备的使用
(1)常用仪器与设备:
大气压力计(数显压力计)温度计(玻璃热敏电阻热电偶)天平(台式天平分析天平电子天平)pH计电导率仪旋光仪折射率仪温差测量仪氧弹热量计温度控制仪(常温高温)真空泵超级恒温槽检流计稳压电源(直流交流)电位差计安培表马弗炉管式炉烘箱搅拌器记录仪万用表U压力计(*数显式低真空压力计*数显微压差压力计)*小电容仪*磁天平*差热分析仪熔点测定仪离子活度计
(2)常用分析仪器:
分光光度计紫外可见分光光度计红外光谱仪原子发射光谱仪原子吸收分光光度计气相色谱仪电化学工作站(电化学分析系统)*高效液相色谱
(3)化工设备及装置:
流量计离心泵吸收装置精馏装置*高真空装置*膜分离装置*超临界实验装置*气体输送机械换热器实验反应器
(4)选用仪器:
荧光光度计X-射线衍射仪气-质联用仪毛细管电泳仪
质谱仪核磁共振仪高压反应釜元素分析仪顺磁共振仪电感耦合等离子发射光谱
(选用仪器希望各校努力创造条件配备)
四、开设本学科专业必备的教学条件
1.师资
(说明:
下列师资只用于计算本专业教学的专业教师队伍。
承担本专业政治课、英语课、体育课等公共课教学的教师、为其他专业承担化学公共课程的教师和担任其他行政工作(如班主任、党政工作)的教师不计算在内。
所有教师均为专任全职教师)。
开办一个应用化学专业至少需要本专业教师:
折合学生总数=普通本、专科(高职)生数+硕士生数×1.5+博士生数×2+留学生数×3+预科生数+进修生数+成人脱产班学生数+业余(夜大)大学学生数×0.3+函授生数×0.1
教师队伍中,具有研究生学历的教师比例不小于30%。
具有高级职称的教师比例不小于30%。
如果有兼职教师,每2名兼职教师折算成1名专任全职教师。
兼职教师不超过专任教师总数的1/4。
所有专任全职教师必须取得教师资格证书。
2.教材
(说明:
下列课程特指应用化学专业的专业课程。
本专业为其他专业开设的化学类课程不在此列)
所有课程都必须具有符合专业规范的教学大纲。
课程设置及相应的教学大纲应能够涵盖教学基本要求所规定的内容。
2/3以上的专业主干课应采用正式出版的教材,没有采用正式出版教材的专业主干课程至少应有符合教学大纲的讲义。
3.图书资料
(说明:
下列图书特指化学、化工及相关学科的专业图书。
这些图书包括院系资料室馆藏和学校图书馆馆藏。
)
有一定数量与专业有关的图书、刊物、资料、数字化资源和具有检索这些信息资源的工具。
生均专业图书量不低于50册。
每年生均专业图书进书量不少于2册。
凡是折合在校学生人数超过500名,当年进书量超过1000册,该项指标即为合格。
专业期刊每期按1册计算(电子期刊按照同样标准折算)。
学生总数按照学生折合人数计算。
4.教学经费
新开办的应用化学专业,教学科研仪器设备总价值不低于100万元,且生均教学科研仪器设备不低于5000元。
当年新增教学科研仪器所占比例不小于10%。
凡是教学科研仪器设备总价值超过500万元的化学专业,当年新增教学科研仪器设备超过50万元,本项指标即为合格。
每年的生均常规教学经费不小于学生学费的10%。
常规教学经费特指用于本科教学的经费,包括本科教学业务费、教学差旅费和仪器设备维修费。
折合学生总数的计算中,只包括本科生和同专业的网络教育、继续教育等学生。
5.实验教学基本条件
一.体制与管理
1.实验室的建立经过学校正式批准,学校提供正常运转、维修及更新改造经费。
2.实验室实行校(院)、系两级管理体制。
3.
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- 普通高校 本科 应用化学 专业 规范