非化学化工专业化学基础课教学基本内容.doc

非化学化工专业化学基础课教学基本内容前言化学一直是医学、药学和生物学的重要基础。特别是近年来分子生物学（molecular biology）、分子医学 (molecular medicine)，遗传组学 (genomics)、蛋白组学（proteomics）、代谢组学 (metabonomics) 等学科领域的相继出现，标志着生命科学的发展已进入了分子水平，化学在生命科学中的重要性更加突出。如何不失时机地将化学学科作为一个基础学科整体介绍给医学、药学和生物学的学生，又在教学中将化学与医学、药学和生物学的紧密联系介绍给学生，从而构建出一套对医学、药学和生物学学生适用的生物医药类专业化学基础课基本要求。并在此基础上，搭建为生物医药类专业学生服务的现代化学教育平台，以适应我国目前各综合性大学新兴交叉学科发展的需要。同时材料科学、环境科学、能源科学、地质科学等学科的发展，也为21世纪的化学基础课教育提出了新的要求。化学是新材料发展的源泉，环境的保护、新能源的开发利用都与化学密切相关，化学对于实现农业和国防现代化具有重要作用。对一般理工科和文管类专业大学生进行化学教育,是培养创新人才的需要。化学作为一门中心的、实用的和创造性的科学，它的核心知识已经应用到自然科学的方方面面。并与其他学科相结合，形成了人类认识自然、改造自然的强大力量。大学生是未来社会发展的主力军。因此，有必要对理工科大学生及文管类专业大学生进行化学素质的教育，培养他们的创新精神与综合实践能力，使他们了解化学与人类社会的关系，了解化学在其他学科中的相互交叉与渗透，通过化学这一窗口加深理解科学技术与第一生产力的关系。本项目2003年10月立项，在兰州大学开会进行项目分工。除分委会委员单位外，还有下列学校被邀请参加会议，复旦大学、厦门大学、西北大学、西安交通大学、解放军后勤工程学院。经讨论确定了子项目及主持单位，由主持单位提出基本要求讨论稿。在2003年兰州会议上确定了4个子项目：1，近化学类高要求（生物、医学7-8年制、药学等）主持单位：浙江大学陈恒武，武汉大学潘祖亭2，近化学类基本要求（环境，材料等）主持单位：华东理工大学叶汝强，北京化工大学郭广生3，理工科类普通化学主持单位：吉林大学周伟红，哈尔滨工业大学强亮生4，文管类化学课程主持单位：北京大学李克安，湖南大学郭灿城，厦门大学朱亚先在制定讨论稿时，参考了“化学分委会”制定的教学基本内容，参考了教育部高等教育司“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划系列报告”，参考了高等教育出版社“高等工业学校化学课程教学基本要求”，参考了“工科普通化学教学基本内容框架”，参考了部分学校的教学大纲。讨论稿出台后，分别由北京大学，清华大学，北京化工大学，北京科技大学，北京工业大学，天津大学，哈尔滨工业大学，吉林大学，南京大学，中南大学，国防科技大学，湖南大学，湘潭大学，同济大学，武汉大学，浙江大学，石油大学（华东），山东轻工业学院，兰州大学，华东理工大学，中山大学，合肥工业大学，西北工业大学，福州大学，南开大学，重庆大学26所委员所在院校有关老师对讨论稿提出书面修改意见，并反馈给有关作者。2004年7月在哈尔滨会议上对讨论稿和反馈意见进行详细讨论。除委员单位外，厦门大学、复旦大学、华南理工大学、浙江工业大学、黑龙江大学、哈尔滨医科大学、哈尔滨理工大学、哈尔滨工程大学的代表也应邀出席了会议讨论。会上又提出进一步修改意见。对于前两个子项目，收集到部分学校的学时与教学内容，即使是同一专业，教学内容和学时相差悬殊。考虑各类非化学化工专业本身教学要求相差比较大，前两项合并为“近化类专业化学基础课教学基本内容”。对于第三个子课题，部分学校的教师认为写的要求教高，建议部分内容列为选学，有老师提出根据高考的改革，部分高中生在高中学习的化学课程减少，应加入有机化学基础的内容。还有老师提出，在大学阶段数学课程的名称是“高等数学”，物理课程的名称是“大学物理”，建议把普通化学名称改为“大学化学”。对于第四个子项目，大家讨论后认为，很多学校实行学分制，开设了通选课。而选修的学生来自于各个专业，因此把文管类化学课程改为“化学通选课参考内容”，在基本要求中给出知识点。讨论的结果就是在本节题报告中的三个层次的化学基础课教学基本内容：近化类专业化学基础课教学（含实验教学）基本内容；普通化学课程教学基本内容；化学通选课程教学参考内容。2004年8月初，在吉林大学召开“长春化学周”的教育论坛，对修改稿进一步征求主讲大课的教师意见。有关项目的主笔教师进一步听取意见，对有关内容进行修改。本项目有关工作在2004年8月与化学、化工、生物制药三个分委会进行了汇报和交流。2006-2010年教育部高等学校化学与化工学科教学指导委员会 化学基础课程教学指导分委员会主任委员宋天佑吉林大学副主任委员陈恒武浙江大学 臧树良辽宁大学郭广生北京化工大学陈启元中南大学秘书长周伟红吉林大学委员刁国旺扬州大学 陈 彪北华大学马万勇山东轻工业学院 周 乐西北农林科技大学王科志北京师范大学 林 深福建师范大学冯钰锜武汉大学 胡小玲西北工业大学史济斌华东理工大学 夏道宏中国石油大学（华东）叶 非东北农业大学 徐国财安徽理工大学吴庆生同济大学 聂进华中科技大学张 炜国防科技大学 郭灿城湖南大学李一峻南开大学 高 松北京大学李文军北京科技大学 董 林南京大学李艳梅清华大学 廖世军华南理工大学杨 红南京农业大学 杜 斌济南大学苏 群黑龙江工程学院 郑 化武汉理工大学陈六平中山大学分享 分“化学通选课程”教学参考内容开设专业：人文及社会科学类教指委建议：在大学中未开设其它化学课程的院系应开设本课程 化学与社会进步1.化学文化2.化学的科学思想、科学逻辑3.化学认识世界、了解世界的方式4.化学家业绩和科学精神5.化学文化对科学技术、社会文明的促进作用6.化学的最新进展 化学与生命1.生命体中的化学元素与人体健康2.生命体中重要的有机化合物3.基因与遗传信息4.食品添加剂5.药物、保健品6.兴奋剂、毒品7.致癌物质与防治8.中毒与预防 化学与日常生活1.粮食生产及食品安全2.水的净化 纯化 软化及海水淡化3.洗涤剂、化妆品等日用化学品4.颜料 涂料5.照像6.防火 灭火与安全 化学与能源1.能源的分类和能量的转化2.煤炭及其综合利用3.石油 天然气4.化学电源5.氢能及其它新型能源的开发 利用 化学与材料1.晶体材料2.金属材料与无机非金属材料3.合成纤维、塑料等高分子材料4.纳米材料与分子功能材料5.其他功能材料简介 化学与环境保护1.环境与生态平衡2.大气污染及减少大气污染的方法3.水体污染及污水处理的主要化学方法4.固体废弃物污染及回收 利用5.食品污染及减少污染措施6.居室污染及减少污染措施7.自然资源的综合利用8.绿色化学 其他方面1化学与国防2化学与哲学3化学网络资源4化学实验5化学名家讲座6因地因时的社会话题（由各校自主选择）各校在讲授社会热门话题的同时应注意融入下列化学知识：1.原子和分子2.核外电子的运动状态3.元素周期律4.化学键5.物质结构6.分子间作用力及氢键7. 化学平衡8. 化学反应速率9. 有机化学基本知识10. 高分子化合物基本知识11. 分析化学基本知识近化类专业化学基础课程实验教学基本要求 1 操作及技术玻璃仪器的洗涤及干燥容量器皿的使用及滴定技术称量方法：直接法 差减法加热方法：直接加热 油浴加热 水浴加热搅拌方法：机械搅拌 电磁搅拌冷却方法：冷凝管 水浴 冰盐浴回流液液分离：萃取 蒸馏固液分离：过滤 离心色谱分离：柱色谱 薄层色谱 纸色谱升华蒸发浓缩 结晶和重结晶压力的控制与测量温度的控制与测量2 物质的制备与表征：无机物 配合物 有机化合物3 物理量及有关参数的测定基本物理量：熔点 沸点 折射率 比旋光度等 热力学性质：热效应 平衡常数动力学性质： 反应级数 反应速率常数 活化能电学性质： 电导 电动势表面与胶体： 表面张力4 仪器与设备(1)常用仪器与设备 温度计（玻璃热敏电阻热电偶） 天平（台式天平 分析天平） pH计 电导率仪 旋光仪 电热套 大气压力计 折射率仪 循环水泵 真空泵 索氏提取器 熔点测定仪 搅拌仪（机械、磁力） 旋转蒸发仪 温差测量计 氧弹量热计 温度控制仪 超级恒温槽 检流计 稳压电源 记录仪 万用表 电位差计 烘箱 离心机 (2)常用分析仪器紫外可见分光光度仪 红外光谱仪 原子吸收分光光度仪 气相色谱仪(3)选用仪器 高效液相色谱仪 荧光光度计 核磁共振仪 质谱仪 X衍射仪 原子发射光谱仪 元素分析仪近化类专业化学基础课教学基本要求 I1 化学热力学（1）基本概念:状态函数 热力学能 焓 熵 吉布斯函数 （2）热力学基本定律：热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律（3）化学平衡：标准平衡常数 化学反应等温式 化学平衡（酸碱平衡 沉淀溶解平衡 氧化还原平衡，配位平衡）及其计算 （4）多组分体系 （5）相平衡2 统计热力学简介3 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 反应历程（2）简单级数反应动力学规律（3）影响反应速率的因素 （4）基元反应速率理论简介4 电化学（1）电解质溶液（2）电化学平衡 （3）电化学动力学初步（4）应用电化学简介5 表面现象与胶体溶液（1）表面张力 固体在溶液表面上的吸附 表面活性剂（2）胶体的性质及其稳定性 乳状液 高分子溶液II1 物质结构基础（1）原子结构与元素周期律：核外电子运动状态的描述 核外电子排布与元素周期律（2）分子结构与化学键理论：离子键 共价键 金属键 氢键 分子间作用力（3）晶体结构：类型 基本性质2 配位化学（1）配位化合物的定义、构成与命名（2）配位化合物的结构理论3 元素化学（1）s区元素的主要单质与化合物（2）p区元素的主要单质与化合物（3）过渡元素的主要单质与化合物（4）内过渡元素简介4 酸碱理论的发展5 无机化学新兴领域简介III1 有机化合物的结构、同分异构、命名和物理性质2 有机化学反应（1）重要官能团化合物的典型反应及其在有机合成中的应用烷烃 烯烃 炔烃 卤代烃 芳烃 醇 酚 醚 醛 酮 醌 羧酸及其衍 生物 胺及其它含氮化合物 有机硫化合物 有机磷化合物 杂环化合物（2）主要有机反应类型：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 周环反应3 有机化学基本理论和反应机理（1）诱导效应 共轭效应 超共轭效应 立体效应（2）碳正离子 碳负离子 自由基等活性中间体（3）有机反应机理：自由基取代 自由基加成 亲电取代 亲电加成 亲核取代 亲核加成 消除反应 加成消除反应（4）有机反应的立体化学4 有机化合物的结构分析（1）常见官能团的特征性化学鉴定方法（2）简单有机化合物结构的紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱解析5 有机化学新兴领域简介IV1 滴定分析法 （1）滴定分析原理（酸碱 沉淀 氧化还原 络合滴定） （2）滴定结果的计算2 紫外可见分光光度分析法分子的电子光谱 朗伯比尔定律 显色反应3 红外光谱分子的振动和转动光谱 红外光谱基团频率与分子结构的关系4 色谱法色谱分析原理 定量定性方法 经典色谱法 气相色谱法 高效液相色谱法5 电位分析法金属基电极 离子选择性电极 直接法 电位滴定法6 原子吸收分光光度法基本原理 定量分析方法7 取样与试样处理取样 试样的分解 分离与富集8 化学实验中的误差与数据处理（1）法定计量单位及溶液组成的表示方法（2）有效数字及其运算规则（3）分析化学中的误差与分析数据的统计处理9 近代仪器分析选讲，如：核磁共振 质谱分析法 电泳分析法 原子发射光谱分析法 荧光光谱分析法 化学发光分析法 电解与库仑分析法 伏安分析法 化学和生物传感器 电子能谱 联用技术等普通化学课程教学基本内容I、基础部分1,化学热力学基础系统环境状态状态函数 标准态 热力学能 反应进度化学反应热与焓变 fHm?/SPAN与rHm?/SPAN化学反应方向自发过程吉布斯函数变（吉布斯自由能） fGm?/SPAN与rGm?/SPAN熵及熵变 Sm?/SPAN与rSm?/SPAN 吉布斯-赫姆霍兹方程2,化学反应速率化学反应速率的表示方法 影响化学反应速率的因素 质量作用定律反应级数阿累尼乌斯公式活化能催化剂 3,化学平衡标准平衡常数K?/SPAN rGm?/SPAN = -RTlnK?/SPAN 有关化学平衡计算 化学平衡移动4,水溶液中的离子平衡稀溶液的通性：蒸气压下降 沸点上升 凝固点下降 渗透压一元弱电解质的解离平衡 缓冲溶液 难溶电解质的沉淀-溶解平衡 溶度积规则及其应用 5,电化学原理及其应用氧化数原电池与电极电势 Nerst方程 E与rGm的关系氧化还原反应方向与限度的判断 电解的原理及应用 金属的腐蚀与防护6,原子结构与周期系核外电子的运动状态 波函数(原子轨道) 四个量子数 电子云 s、p原子轨道和电子云的角度分布图 原子核外电子分布的一般规律与周期系 7,化学键离子键与离子化合物 共价键的价键理论 共价键的类型和特征 杂化轨道理论8,晶体结构分子间力、氢键及对物质性质的影响 晶体的特征及基本类型 晶体与非晶体 单质的晶体结构与元素周期表9,配位化合物配合物的定义、组成和命名 配合物的解离平衡 II、选择部分（根据教学对象供选择的内容）有机化学基础 重要单质及其化合物重要单质及其化合物的性质及其应用稀土元素表面活性剂的结构、性能及其应用胶体的性质、聚沉及其应用化学与能源化学与环境化学与材料化学与生命、现代分析测试技术简介