1、第三屆大學(xué)化學(xué)化工基礎(chǔ)課程論壇報(bào)告從題目說起課程教學(xué) 創(chuàng)新思維意在： 以創(chuàng)新思維提升課程教學(xué)的質(zhì)量 以高質(zhì)量的課程教學(xué)促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思維 教學(xué)內(nèi)容的整合與更新，是一項(xiàng)系統(tǒng)的、深入的、同時(shí)也是需要掙脫固有課程框架束縛的、艱苦的教學(xué)研究，需要?jiǎng)?chuàng)新思維。案例調(diào)研近五年頂級國際學(xué)術(shù)期刊基本概念分類、出現(xiàn)的頻率、重要性排序未來人才知識結(jié)構(gòu)的核心概念（core concept）計(jì)算機(jī)學(xué)科化學(xué): 長期的學(xué)術(shù)積淀 、現(xiàn)實(shí)與未來社會需求、未來學(xué)科發(fā)展需求2008-11-222從題目說起 傳統(tǒng)的課程教學(xué)，其基本功能是傳授知識，是向?qū)W生傳授昨天的、已知的、穩(wěn)定的東西，因而具有保守性。但社會發(fā)展到今天，課程教學(xué)的功能

2、除了傳授知識外，更重要的還在于培養(yǎng)學(xué)生獲取知識、創(chuàng)造知識的能力，讓學(xué)生在接受新知識的過程中體驗(yàn)創(chuàng)新思維，積累可供日后職業(yè)發(fā)展所需的知識、能力、素質(zhì)儲備。 ABCDEFGHIJKABCDEF線性模式 螺旋模式 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模式案例豐富多彩立體多維網(wǎng)絡(luò)2008-11-223從題目說起 HABCDGFE?？網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模式現(xiàn)代的學(xué)科專業(yè)知識是一個(gè)由一些重要的核心知識節(jié)點(diǎn)和框架主線構(gòu)建起的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。（在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中或許還有一些節(jié)點(diǎn)、一些連線、一些空間是未知的。） 讓學(xué)生獲得對構(gòu)建專業(yè)知識體系具有重要價(jià)值的核心知識。專業(yè)課程教學(xué)的任務(wù) 幫助學(xué)生構(gòu)建一個(gè)包含核心知識節(jié)點(diǎn)與框架主線的個(gè)性化的專業(yè)知識網(wǎng)絡(luò)。徐光憲

3、院士：向?qū)W生展示“生龍活虎， 立體多維”的形象。2008-11-224從題目說起 最主要、最核心、最具有遷移價(jià)值的主節(jié)點(diǎn)知識？教學(xué)的兩個(gè)重要問題 如何引導(dǎo)學(xué)生從主節(jié)點(diǎn)核心知識發(fā)散出去，通過開放性、反常性、辯證性創(chuàng)新思維，構(gòu)建起屬于自己的專業(yè)知識網(wǎng)絡(luò)，并從中發(fā)現(xiàn)知識盲點(diǎn)，建立起探索未知節(jié)點(diǎn)、未知連線、未知空間的專業(yè)發(fā)展興趣？CAB？2008-11-225關(guān)于課程核心知識點(diǎn)的思考 2008-11-226分析化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的演變無機(jī)離子定性分析容量分析重量分析電化學(xué)分析光度分析原子光譜分析質(zhì)量控制與質(zhì)量保證化學(xué)分析方法現(xiàn)代分離方法儀器分析技術(shù)聯(lián)用技術(shù)過程分析GC CE HPLC HPTCL CGC A

4、AS AES AFS AFM UV-Vis FTIR MS NMR EPR XAS XPS XRF XRD ESM ETMGC-MS ICP-MS MS-MS 早期的分析化學(xué)教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代分析化學(xué)教學(xué)內(nèi)容2008-11-227分析化學(xué)課程教學(xué)面臨的實(shí)際問題 方法堆砌式教學(xué)，見點(diǎn)不見面，缺乏對專業(yè)知識內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的整體認(rèn)識 教學(xué)內(nèi)容快速擴(kuò)充與課時(shí)減少的矛盾實(shí)質(zhì)：一個(gè)核心知識的把握的問題。如何從快速積累起來的理論與實(shí)踐成果中，總結(jié)提煉出那些發(fā)展成熟的、能作為檢測新原理新技術(shù)發(fā)展原動力的基礎(chǔ)理論與技術(shù)原理，那些能作為學(xué)生今后職業(yè)發(fā)展必備的知識點(diǎn)，那些能讓學(xué)生從容面對新方法新技術(shù)挑戰(zhàn)的知識積累？實(shí)質(zhì)：

5、一個(gè)知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的問題。如何引導(dǎo)認(rèn)識課程知識體系在大學(xué)科專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中的定位？如何引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建專業(yè)知識網(wǎng)絡(luò)？2008-11-228分析化學(xué)獲取物質(zhì)信息的基本模式物質(zhì)的內(nèi)在屬性作用力識別信號傳導(dǎo)/檢測化學(xué)識別物理識別生物識別過程識別光電聲磁熱重量體積選擇性靈敏度靈敏準(zhǔn)確快速高通量自動化分析化學(xué)研究激勵(lì)元專一特效核心知識？激勵(lì)模式、識別模式、信號傳導(dǎo)模式、信號檢測模式2008-11-229核心知識俞汝勤院士第一層次的基礎(chǔ)理論是分析化學(xué)作為化學(xué)的二級學(xué)科，與化學(xué)其他各二級學(xué)科共有的基礎(chǔ)理論，包括理論化學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、光化學(xué)、電化學(xué)、晶體化學(xué)等；第二層次的基礎(chǔ)理論是分析化學(xué)作為二級學(xué)科獨(dú)有

6、的區(qū)別于化學(xué)其他各二級學(xué)科的基礎(chǔ)理論，如分析信息理論、分析采樣理論、分析檢測理論、分析校正理論、分析誤差理論等；第三層次的基礎(chǔ)理論是分析化學(xué)下屬各分支領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論，如色譜理論、Raman光譜學(xué)理論、繆斯堡爾譜學(xué)理論等俞汝勤，漫談分析化學(xué)教學(xué)改革與課程建設(shè)，大學(xué)化學(xué)，23（5）1-6，2008.2008-11-2210核心知識 QAQC統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)質(zhì)量評價(jià)質(zhì)量控制方法認(rèn)證方法與技術(shù)原理Royce W. Murray： 基于壓電效應(yīng)的測量 基于能斯特方程的測量 基于振動、電子、核自旋及其他能級躍遷的測量 基于化學(xué)平衡（包括相間分配平衡）的測量 基于時(shí)間標(biāo)度、物理尺度與傳質(zhì)或其他 化學(xué)過程間的相互關(guān)

7、系的測量 基于電子或離子空間電荷的測量 基于電場或磁場方向力的測量 分析化學(xué)賴以創(chuàng)新發(fā)展的核心知識點(diǎn)歐洲化學(xué)會(FECS) 將分析化學(xué)課程所進(jìn)行的有關(guān)分析質(zhì)量保證的教育作為在經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一體歐洲建立起一個(gè)好的質(zhì)量保證體系的基礎(chǔ)。Murray, R.W., Educational budgets (i.e., time), ., 78 (21), 7353, 2006. 2008-11-2211基于化學(xué)平衡的側(cè)量的現(xiàn)代分析化學(xué)意義經(jīng)典滴定分析概念?NMR滴定自動滴定電位滴定光度滴定微量滴定型體分布分?jǐn)?shù)概念？電泳萃取2008-11-2212核心知識 課程教材編寫可更多強(qiáng)調(diào)知識體系內(nèi)在的邏輯關(guān)系，由核心知

8、識點(diǎn)出發(fā)，可沿著不同方向發(fā)散出去?？刹皇苷n時(shí)的限制，可有足夠的細(xì)節(jié)與案例，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維提供足夠的空間。選擇最具遷移價(jià)值的核心知識點(diǎn)以典型的方法、典型的傳感器、典型的分離器、典型的檢測器為載體，討論基本現(xiàn)象與原理 根據(jù)授課對象的培養(yǎng)目標(biāo)定位靈活選擇教學(xué)內(nèi)容組織2008-11-2213關(guān)于構(gòu)建課程知識網(wǎng)絡(luò)的思考 2008-11-2214外部知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 ？有機(jī)化學(xué)無機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)物理化學(xué)物理學(xué)數(shù)學(xué)生物學(xué)電子學(xué)？分析化學(xué)？就一門課程而言，學(xué)生所獲的也許就只是幾個(gè)關(guān)鍵的核心知識節(jié)點(diǎn)和框架主線。課程知識模塊在專業(yè)知識網(wǎng)絡(luò)中的位置？課程知識如何融入學(xué)科專業(yè)知識網(wǎng)絡(luò)？其間還有哪些知識盲點(diǎn)？未知

9、節(jié)點(diǎn)？未知連線？未知空間？問題的提出2008-11-2215外部知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 Analytical Chemistry is a scientific discipline that develops and applies methods, instruments and strategies to obtain information on the composition and nature of matter in space and time.分析化學(xué)是一門發(fā)展并運(yùn)用各種方法、儀器及策略以在時(shí)空的維度里獲得有關(guān)物質(zhì)組成及性質(zhì)的信息的一門科學(xué)。Definition of AC （FE

10、CS, Kellner）分析化學(xué)研究的全部內(nèi)容就是吸取當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的最新成就（包括化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)等），利用物質(zhì)的一切可以利用的性質(zhì)，基于物質(zhì)識別與信號傳導(dǎo)原理，提出新的檢測原理，開發(fā)新的儀器設(shè)備，建立表征測量的新方法和新技術(shù)，最大限度地獲取物質(zhì)的信息。2008-11-2216外部知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 物理 電子學(xué) 生物數(shù)學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)等共享原理電子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)過程結(jié)構(gòu)物質(zhì)與過程屬性分析化學(xué)信息論學(xué)科交叉作用集成創(chuàng)新發(fā)展原理 方法 儀器 技術(shù)平臺工業(yè)分析食品分析生化分析 臨床檢驗(yàn)環(huán)境分析 藥物分析外 延內(nèi)涵認(rèn)證與質(zhì)量保證非化學(xué)學(xué)科知識大化學(xué)學(xué)科知識2008-11-2217外部

11、知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 引導(dǎo)學(xué)生理解分析化學(xué)內(nèi)涵發(fā)展的思想方法與思維方式； 引導(dǎo)學(xué)生了解分析化學(xué)知識在大學(xué)科專業(yè)知識結(jié)構(gòu)的定位與聯(lián)系，認(rèn)識到外部知識的發(fā)展，將推動分析化學(xué)的發(fā)展，分析化學(xué)也應(yīng)主動地將其他學(xué)科的最新研究成果引入，促進(jìn)自身的發(fā)展；外部知識網(wǎng)路構(gòu)建的意義：2008-11-2218外部知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識分析化學(xué)的魅力不僅在于她能獲得多少信息，更在于她能不斷創(chuàng)新獲取信息的原理與技術(shù)，提升其他學(xué)科研究物質(zhì)世界的能力（分析化學(xué)對人類基因組計(jì)劃的貢獻(xiàn)）； 引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到分析方法的原理與技術(shù)是發(fā)展的、變化的，同時(shí)明白還有許多未知的空間等待未來的分析工作者去探索。2008-11-2219分析化學(xué)

12、內(nèi)部知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建光譜分析知識網(wǎng)絡(luò)徐光憲院士示范教學(xué)案例物質(zhì)激勵(lì)元吸收發(fā)射吸收-發(fā)射核心知識點(diǎn)基爾霍夫-本生第一臺光譜分析分光鏡應(yīng)用對象激發(fā)光源分光系統(tǒng)檢測系統(tǒng)光譜模式光譜學(xué)與量子力學(xué)的互動發(fā)展電弧電火花激光高能電子束原子紫外可見光譜高分辨原子紫外可見光譜X光譜徐光憲，“對分析化學(xué)教學(xué)的兩點(diǎn)初淺看法”，大學(xué)化學(xué)，23（2），1-10，2008。 2008-11-2220分析化學(xué)內(nèi)部知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 教學(xué)案例1 識別模式知識網(wǎng)絡(luò)抗原-抗體識別酶-底物識別適配子識別DNA堿基對識別?識別模式物理識別化學(xué)識別結(jié)構(gòu)識別過程識別生物識別酸堿識別官能團(tuán)識別配體識別氧-還識別？開放體系，學(xué)生可以根據(jù)知識的積累

13、不斷擴(kuò)充，為學(xué)生創(chuàng)新思維留下空間。？氨基識別羧基識別羰基識別2008-11-2221分析化學(xué)內(nèi)部知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 教學(xué)案例2 QAQC知識網(wǎng)絡(luò) 置信區(qū)間置信水平U-檢驗(yàn)t-檢驗(yàn)F-檢驗(yàn)雙聯(lián)t-檢驗(yàn)檢測限分析數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)一類錯(cuò)誤二類錯(cuò)誤U分布t 分布F分布對照樣品設(shè)計(jì)采樣數(shù)設(shè)計(jì).分析方法認(rèn)證方案設(shè)計(jì)X-控制圖雙樣品-控制圖R-控制圖s-控制圖質(zhì)量控制2008-11-2222教學(xué)案例-3 酸堿識別-信號傳導(dǎo)知識網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)行的方法羅列的教學(xué)體系中，酸堿滴定就只是酸堿滴定，不是別的。但如果以識別與信號傳導(dǎo)基本模式發(fā)散出去構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，酸堿識別的信號傳導(dǎo)可以是物理的、可以是化學(xué)的，也可以是化學(xué)結(jié)構(gòu)的，也可以

14、化學(xué)物理的。目測指示劑法酸堿滴定B-H+HB吸收測量-光度滴定發(fā)光測量-發(fā)光滴定指示劑變色（目測）HBA-HA微溶物質(zhì)沉淀分離 重量分析非極性物質(zhì)萃取分離 比色分析中性物質(zhì)光激勵(lì)元HBH+/E電泳分離電子躍遷場/ 酸激勵(lì)元分子作用構(gòu)象變化分子作用電性質(zhì)變化電位測量-電位滴定酸激勵(lì)元磁場中的光激勵(lì)NMR滴定分析化學(xué)內(nèi)部知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 2008-11-2223教學(xué)案例-3 酸堿識別-信號傳導(dǎo)知識網(wǎng)絡(luò) 這是一個(gè)開放的體系，1）學(xué)生可以根據(jù)已積累的無機(jī)的、有機(jī)的、生化的知識，構(gòu)建新的識別模式，2）也可以根據(jù)已積累的物理的、電子學(xué)的知識，構(gòu)建新的信號傳導(dǎo)模式；3）這個(gè)開放體系為學(xué)生留下廣闊的創(chuàng)新思維的空

15、間，隨著知識的積累，這個(gè)知識網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)建的更豐富。4）這是一個(gè)引導(dǎo)學(xué)生將已學(xué)過的知識進(jìn)行提升的體系。分析化學(xué)內(nèi)部知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 這是一個(gè)啟迪創(chuàng)新思維的過程，當(dāng)學(xué)生掌握了創(chuàng)新的思維方法后，可以從任何一個(gè)核心知識節(jié)點(diǎn)發(fā)散出去，構(gòu)建屬于自己的知識網(wǎng)絡(luò)。2008-11-2224教學(xué)案例-4 化學(xué)識別之沉淀識別知識網(wǎng)絡(luò)提出問題：絡(luò)合滴定和氧化還原滴定基于的識別與信號傳導(dǎo)模型？沉淀激勵(lì)元吸收測量-光度滴定微溶物質(zhì)表面等離子體吸收非極性物質(zhì)萃取分離 比色分析中性物質(zhì)光激勵(lì)元電子躍遷分子作用構(gòu)象變化分子作用電性質(zhì)變化電位測量-電位滴定分析化學(xué)內(nèi)部知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 2008-11-2225教學(xué)案例-5 物理識別之

16、光/能譜分析知識網(wǎng)絡(luò)物質(zhì)h識別信號傳導(dǎo)分子識別（電子躍遷、不對稱振動躍遷、對稱振動躍遷、轉(zhuǎn)動躍遷）原子識別（價(jià)電子躍遷、內(nèi)層電子躍遷）結(jié)構(gòu)識別（電子受迫振動表面識別（電子受激發(fā)射)UV/vis吸收/發(fā)射IR吸收散射頻移/消偏UV/vis吸收/發(fā)射X射線發(fā)射衍射方向光電子能量分子識別( 核自旋躍遷、電子自旋躍遷)光激勵(lì)元光識別子h/H無線電波吸收微波吸收h/E分析化學(xué)內(nèi)部知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 2008-11-2226知識網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用思維的發(fā)散與收斂HAc99.9% = 0.001pKaHAcHClNaOH對滴定曲線的分析可以通過指標(biāo)參量在滴定過程中的動態(tài)變化，了解動態(tài)屬性，為選擇指示劑，將分析誤差控制在期望的置信區(qū)間內(nèi)提供依據(jù)。 Harris: 三段式；Skoog：四段式；Harvey：采用特征點(diǎn)作圖；Murray：型體分布曲線。引導(dǎo)學(xué)生從不同角度分析問題。教學(xué)案例62008-11-2227知識網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)