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1、晒晒我在中科大少年班的化学课程设计与实践罗渝然 (Yu-Ran Luo), 2008 年秋,科大恢复了少年班大一的化学课程。这是国内化学教学众多改革中的新尝试之一。 我从美国回来，接受了讲授少年班化学课的任务。我面临不熟悉的新环境，碰到了许多没 有预料的困难。本短文将汇报，如何把在海外体验和国内情况结合，确定教学内容和教学 大纲，设计课外作业与思考题，考核与考试，受到学生欢迎等实际过程。本文呼吁，国内 应当出版多方位的、有不同特色的、反映化学催生新学科、新前沿、新热点的新教材。30 年来,中国科技大学的少年班不断地坚持创造性的进行教学改革的探索。最初,科大少年 班是五年制,“普通化学”是必修课
2、之一。自从我国大学改为四年制后，科大也砍掉了化学 课。2008 秋，才开始恢复。1确定教学内容 现代科学的许多大热门，如能源、材料、信息和健康，这些问题都离不开化学知识。科大 恢复少年班大一新生的化学课程，一个学期， （实际）74-76 学时，是明智之举。 如何确定教学内容和选择教材，是一个大难题。少年班学生的大一化学课，应当区别于化 学和生物专业的化学课。应在有限的课时内，不仅传授化学的最基本原理，而且应当介绍 这些原理在现代科学中的应用，特别是在现代新兴学科中的应用。检索国内已有的“普通化学” 、 “化学原理” 、 “大学化学”等大一教材，都不具备我们期望 的特色。检索国外出版的相应教材，
3、一部分书籍具备我们期望的特色，例如 J.A. Suchocki 编写的 Conceptual Chemistry ? Understanding Our World of Atoms and Molecules. 它已被我国 的“国外高校优秀教材审定委员会”推荐，购买了在大陆境内发行影印本的权利，由机械 工业出版社影印发行（2002 年印刷） ，中文书名定为“化学原理” 。我从美国邮购了该书的 第 3 版（768 页） 。2007 年出版了第 3 版(2007)比第 2 版(2002)增加了 121 页。Suchocki 的 该教材分两大部分，前 12 章介绍化学基本原理，后 8 章是介绍化学
4、与生活中的化学物质、 药物化学、食品与粮食生产、水资源、空气资源、新材料、能源、和生物聚合物。这些广 博的内容和新知识将吸引青年学生，有利于他们日后进入社会时更好地发挥综合才能。Suchocki 的教材很少介绍量子力学和热力学的内容。而这两项科学内容，国内的大一教材， 却花了很多笔墨和学时。我们认为，国内教材这样的安排，未必适合于大一的非化学专业 的学生（包括少年班） ，因为他们将在后续的物理学课程中系统深入地学习量子力学和热力 学。阅读美国的相应教材，我们都会发现，他们教材的起点要比国内大一教材的低得多。原因 是美国的高中教育水平，不值得称赞。美国中学生的数理化教学平均水平低，在口头表达 方
5、面比国内学生要强，但笔头和应试方面比我们的差。Suchocki 的教材的低起点适合于美 国的国情，不适合于国内。我们相信，尽管 Suchocki 教材和海外类似书籍中的许多优点， 值得我们的借鉴，但不适合作为科大少年班学生的化学教材。由于三个月还找不到适当的中文版教材,开课前七天，我匆忙地挑选了北京大学华彤文老师 主编的“普通化学原理” （第 3 版，2005） ，作为教学参考，因它被评为“优秀教材” ，声誉很好。但在日后的教学实践中，我和学生们才发现，这本化学系学生用书，虽 17 年内，三 次修订改编，仍有多处缺陷，如部分内容陈旧，十余处科学论述欠妥。2确定教学大纲 我经与科大张祖德等优秀教
6、师及有关部门协商讨论之后，确定教学大纲包括两大篇(一,化 学基本原理; 二, 化学催生新学科、新前沿、新热点)，二十三章。具体的各章节、小节与 课时安排，可从我的主页（http:/ 在课堂上，结合具体讲授，我插入了现代科学技术的许多新内容，例如：软物质、元素起 源、原子簇（团簇） 、超分子、可燃冰、石墨烯、纳米技术和纳米材料，量子化学，细胞膜 中的水和离子通道，化学“第零”定律，振荡反应、化学反应的三层次、表面上的原子簇、 表面过程的基本类型、光化学与视觉化学、绿色化学、大气层演化、生物聚合物等等。3设计课外作业与思考题 为了培养学生的综合素质，我设计了目前“题库”中没有的课外作业。例如： （
7、1）利用 Internet，查阅什么是暗物质? 写出 50-500 个字的简短回答。 （2）2028 年，科大 70 周年校庆时， “中国科大 1 号”载人飞船进入外太空。宇航员张小 虎博士测量得到，飞船周围每升平均一个粒子。请你预测外太空的压力是多大？ （3）关于 235UF6 和 238UF6 的扩散速率之比, 北大教材的第 19 页给出值是 1.004, 但课 堂上罗老师给出值是 1.00429816. 请回答, 哪个答案符合误差理论? 你能找出第 19 页例 2.9 计算时的问题吗?假如你是该工程的设计师或负责人，你愿取哪个值? 为什么? （4）邀请你担任一次稿件和书籍的评审员（rev
8、iewer） 。对比北大教材 p.55 和 p.33 两张表 格中的数据，说说你对作者(投搞人)有什么建议。 （5）人们已测定宇宙中的元素丰度。你能利用这些信息，推测出宇宙中头三种丰度最高的 分子吗? （6）请对比北大教材 285 页的表 12.5 和 94 页的表 5.2. 你还相信平均键能概念是可靠的吗? 为什么? （7）从 2004 年起，石墨烯(graphene)成了物理学和化学中最热门的议题之一。你知道为什 么吗? 请给出 200-500 字的回答。 （8）在常温和常压下，热化学的数据表明，从金刚石到石墨的过程是自发的。请利用手册 的资料，计算这过程的?G. 请猜想，为什么你没在常温
9、和常压下观测到该过程? 此外，我结合当前的科研新动向，给出课外思考题。例如：“请写出水的分子式” 。我告诉 学生，科学是无止境的，目前这问题至少有四种答案。你的回答，折射出了你的学术水平 高低，你是高中生（220 年前）水平？大学生（80 年前）水平？水溶液科学的研究生水 平或专家水平？相当多的学生对这类“怪”问题有很浓厚的兴趣。 我用多媒体, 放动画和幻灯片, 介绍有趣的网站和优秀的工具书。我提供一些与教学有关的 科普材料和科学史，放在网上，安排学生课外阅读和讨论。 参照美国教学方法，我邀请部份学生（1/3）分期分批地到我家做客，交朋友。我们畅聊 人文、历史、哲学、社会和海外见闻等，这使我加
10、快熟悉了学生们的个性、爱好、现况、 要求和期望。4考核与考试 我看重学生平时努力和学习主动性，安排近十次课外作业，占总成绩 40%，见下表：考核方式 成绩% 课外作业 40% 期中笔试(1 hrs,开卷) 20% 期末笔试(2 hrs,开卷) 40% 期末 Seminar (自选) 20% （加分） 总成绩 100% 和加分期中和期末，各安排笔试一次，开卷考试，允许学生携带任何材料、这包括笔记、课件、 任何习题解答与参考书、计算机等。但不许交头接耳与外界通讯作弊。有趣的是，期末笔 试虽然完全开卷，但 160 位学生的成绩范围是 58-99 分，无人满分！针对国内学生不如美国学生那样爱张扬，口述
11、科学能力比较低的现象，我设计了期末 Seminar 的自选项目。凡演讲与化学有关的题目，都允许。160 人中，88%的学生报名参加 演讲会。每人演讲八分钟，限三人提问，提问者获加分鼓励。许多学生对口述科学的训练 方式，兴趣很高。特别是，几组学生在化学实验课老师的帮助下，设计他们有兴趣的化学 实验并录像，挑战 YouTube 和 Google 网站介绍的结果，讲述自己观点。我被作者们允许， 他们的素材可用来充实今后的化学教学。5小结 (1)科大恢复少年班的大一化学课程，确实调动了学生学习现代科学知识的积极性，开拓 了大一新生的知识面, 为他们提供了比较全面和广博的科学训练。(2)编写适合少年班学
12、生的化学教材，是一项教学创新工作，应当列入教材改革的课题。本文引用地址：http:/ 1. 此刻打盹，你将做梦；而此刻学习，你将圆梦.2. 我荒废的今日，正是昨日殒身之人祈求的明日.3. 觉得为时已晚的时候，恰恰是最早的时候.4. 勿将今日之事拖到明日.5. 学习时的苦痛是暂时的，未学到的痛苦是终生的.6. 学习这件事，不是缺乏时间，而是缺乏努力.7. 幸福或许不排名次，但成功必排名次.8. 学习并不是人生的全部。但既然连人生的一部分 - 学习也无法征服，还能做什么呢？ 9. 请享受无法回避的痛苦. 10. 只有比别人更早、更勤奋地努力，才能尝到成功的滋味.11. 谁也不能随随便便成功，它来自彻底的自我管理和毅力. 12. 时间在流逝.13. 现在流的口水，将成为明天的眼泪.14. 狗一样地学，绅士一样地玩.15. 今天不走，明天要跑.16. 投资未来的人，是忠于现实的人.17. 受教育程度代表收入.18. 一天过完，不会再来.19. 即使现在，对手也不停地翻动书页.20. 没有艰辛，便无所获.
