浅议基于学科思维的化学类专业课程体系设计与课程内容编排
张树永,朱亚先

Design of Curriculum and Arrangement of Teaching Contents for Chemistry Majors Based on Cultivation of Chemical Senses
Shu-Yong ZHANG,Ya-Xian ZHU
表1 按照化学学科思维方式编排的教学内容
领域具体内容[1-3]
3.1原子结构与性质3.1.1原子结构:原子结构模型能级轨道电子排布;氢原子及类氢离子的薛定谔方程
量子数的物理意义原子轨道多电子原子结构及元素周期律电子自旋
3.1.2电子能级激发与跃迁原子光谱项电子光谱原子光谱分析
3.1.3元素:同位素周期律次级周期性其他特殊规律性质与反应(无机化学)核化学
3.1.4核自旋核磁共振谱分析
3.2原子与分子间作用力3.2.1化学键:共价键离子键金属键键的性质;特殊化学键——配位键多中心键
3.2.2化学键理论:价键理论杂化轨道理论及价层电子对互斥理论分子轨道理论和双原子分子结构
前线轨道理论分子轨道的对称性和轨道对称守恒多中心键和缺电子分子结构多重键
晶体场理论配位场理论离域π键和共轭分子结构共振论
3.2.3分子间作用力:范德华力氢键离子-偶极作用亲疏水作用
3.3分子结构与性质3.3.1分子结构:构型构象同分异构命名(无机、有机、高分子)对称元素和对称操作
分子点群群论初步极性和旋光性与分子对称性的关系
构效关系:无机化学有机化学(有机立体化学官能团空间位阻芳香性诱导效应共轭效应
超共轭效应立体效应立体电子效应碳正离子碳负离子自由基卡宾苯炔)高分子化学
3.3.2分子运动:振动转动平动分子能级;分子光谱和分子光谱分析:振动光谱转动光谱
紫外-可见光谱红外光谱近红外光谱荧光光谱磷光光谱发光分析拉曼光谱圆二色光谱;
分子扩散隙流分子束交叉分子束实验
3.3.3合成、性质与反应:无机化学(单质与化合物的制备重要配位化合物酸碱及其理论)
有机化学(官能团的保护与脱保护合成子与等价试剂逆合成分析;自由基反应取代反应
加成反应消除反应重排反应周环反应氧化反应过渡金属催化的偶联反应重要有机官能团
化合物的典型反应及相互转换)高分子化学(逐步聚合链式聚合共聚合反应其他重要高分子合
成方法;高分子反应特点;聚合度不变的反应:侧基端基官能团转化;聚合度增加的反应:接枝
嵌段扩链交联;聚合度减小的反应:降解再生与回收)
3.3.4分子的解离光解电离质谱分析分子电离与离子裂解规律离子峰
3.4分子聚集行为3.4.1分子间作用:分子缔合超分子加合物
3.4.2分子与表面作用吸附润湿铺展覆盖度吸附原子
3.4.3表面张力作用表面膜胶束囊泡
3.4.4原子簇分子簇金属氧簇(多酸)量子点纳米材料
3.5物质的存在状态3.5.1气态:理想气体气体定律非理想气体气体分子运动论气体混合物逸度
3.5.2聚集体:液体(凝聚液气平衡小液滴固体溶液液体混合物)固体(晶体种类晶体结构
周期性点阵理论空间点阵类型晶体缺陷准晶无定形体)液晶晶体的X射线衍射和电子衍射
晶体表面结构及分析
3.5.3特殊状态:超临界流体等离子体
3.5.4混合物和分散体系:液体混合物溶液分散系胶体分散系粗分散系乳状液
3.5.5表面与界面分散度与比表面积化学吸附与物理吸附吸附等温式表面自由能(表面张力)
溶液表面吸附;表界面分析:光电子能谱扫描探针电镜
3.6从微观到宏观3.6.1统计热力学基础:微观状态统计分布与平均玻耳兹曼分布律统计熵
配分函数及其热力学函数的统计计算
3.7过程与变化3.7.1方向和限度:热力学第一定律热力学第二定律热化学能源化学电化学(电极电势
双电层模型能斯特方程可逆电池电动势)光化学(光激发激发态衰变光化学定律
光化学反应动力学化学发光光解与光合反应)
3.7.2平衡:化学平衡相平衡(相率相图)溶液和液体混合物(组成表示化学势活度依数性
平均活度)
3.7.3速率化学反应速率(速率方程速率常数)基元反应(反应分子数反应级数简单级数反应)
复杂反应(反应历程近似处理)反应速率与温度的关系(活化能)速率理论(碰撞理论过渡态理论
单分子反应速率理论)态-态反应溶液反应电流密度极化与超电势催化作用
3.7.4传输:传递过程:传质(对流、扩散、电迁移)传热动量传递;导电:导体分类载流子
电解质溶液迁移数电导固体的能带理论
3.7.5非平衡态热力学耗散结构
3.8检测与检验3.8.1组成与含量表示
3.8.2分析质量保证与控制:分析误差理论分析数据处理分析质量控制
3.8.3样品采集与处理采样方法样品预处理方法分离与富集方法
3.8.4.化学分析滴定分析重量分析
3.8.5各种仪器定性和定量检测
3.8.6化学信息的获取、处理和表达:数据处理仿真模拟数据库常用化学软件等化工制图
3.9化学实验3.9.1实验室安全与环保
3.9.2物质的合成与分离等相关基本操作与方法
3.9.3物质的定性与定量分析、表征技术
3.9.4基本物理量与物理化学参数的测定
3.9.5规定仪器的使用
3.10应用拓展3.10.1学科内容应用:固体化学结晶化学应用电化学(化学电源电解腐蚀与防护)胶体化学
光化学表面活性剂化学等
3.10.2交叉学科应用:化学工程材料化学能源化学环境化学海洋化学大气化学化学生物学
医化学药学等