化學(xué)類專業(yè)科研反哺教學(xué)路徑初探

李永強(qiáng)，張艷波

（武漢紡織大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，湖北 武漢 430200）

人才培養(yǎng)和科學(xué)研究之間的關(guān)系，一直是學(xué)術(shù)界和公眾熱與討論的話題。目前，對(duì)于高校教師而言，人才培養(yǎng)是基礎(chǔ)，科學(xué)研究是保障的觀點(diǎn)得到了廣泛的認(rèn)可。教育部關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見(jiàn)中更是明確指出：要通過(guò)強(qiáng)化科研育人功能促進(jìn)嚴(yán)格教育教學(xué)管理。在此背景下，教育界對(duì)科研反哺教學(xué)進(jìn)行了積極的探索，形成了不少的理論與實(shí)踐成果。王芳等以“環(huán)境土壤學(xué)”課程建設(shè)為例，闡述了將科學(xué)精神、科研方法、科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)路徑。秦改曉等探索了科研與水產(chǎn)人才培養(yǎng)模式、課程建設(shè)、技能競(jìng)賽和教學(xué)改革的全面融合方式[1]。孟醒探索了“民事訴訟法”課程建設(shè)中融入科研思維的重要性[2]。劉勤明等以地方院校工業(yè)工程與物流管理類專業(yè)為例，探索了在教學(xué)學(xué)術(shù)視角下的科研與教學(xué)的全面融合路徑[3]。李俊杰以地方高校高水平學(xué)科平臺(tái)的建設(shè)為基礎(chǔ)，從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的角度總結(jié)了科研反哺教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)[4]。本文結(jié)合化學(xué)領(lǐng)域研究前沿?zé)岫容^高的特點(diǎn)，對(duì)科研反哺教學(xué)的意義和根本目標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)要理論分析，并以化學(xué)類專業(yè)人才培養(yǎng)為例，初步探討了將科研思維、科研成果、科研平臺(tái)和科研項(xiàng)目全方位多層次的融入教學(xué)的現(xiàn)實(shí)路徑，以期能為化學(xué)類專業(yè)科研反哺教學(xué)工作提供參考。

1 科研反哺教學(xué)的意義和根本目標(biāo)

科教融合，協(xié)同育人是近年來(lái)高校人才培養(yǎng)模式改革的重要理念。該理念是以人才培養(yǎng)為中心，強(qiáng)調(diào)科研與教學(xué)兩者之間的雙向影響。在人才培養(yǎng)的過(guò)程中，科研與教學(xué)兩者相互協(xié)調(diào)，相互融合，才能使學(xué)生獲得高層次的思維訓(xùn)練和境界熏陶。因此，從一定意義上講，科教融合已經(jīng)成了現(xiàn)代高水平大學(xué)的標(biāo)志之一[5]。然而，當(dāng)前對(duì)高校的評(píng)價(jià)指標(biāo)與國(guó)際接軌后，研究型大學(xué)已成為很多高校的建設(shè)目標(biāo)，客觀上形成了重科研、輕教學(xué)的現(xiàn)狀。為了改變這一現(xiàn)象，很多高校在強(qiáng)化教學(xué)的探索過(guò)程中往往傾向于將科研與教學(xué)強(qiáng)行組合，硬性拼接。尤其是對(duì)于理工類學(xué)科，科教融合大多僅僅只是統(tǒng)計(jì)在教學(xué)中的引入的大型儀器設(shè)備數(shù)量，學(xué)生參與科研項(xiàng)目的比例和學(xué)生發(fā)表學(xué)術(shù)論文的數(shù)量等。類似的改革與實(shí)踐更多是停留在科研結(jié)合教學(xué)的層面，受到了不少的批判?？蒲蟹床附虒W(xué)并不僅僅是改變教學(xué)與科研硬性拼接的現(xiàn)象，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是要在科研與教學(xué)高度融合的基礎(chǔ)上，科研對(duì)教學(xué)的反哺作用。教學(xué)是人才培養(yǎng)的基本形式，而教學(xué)的內(nèi)容離不開(kāi)科學(xué)研究。只有在科研與教學(xué)相互融合，形成良性互動(dòng)機(jī)制的基礎(chǔ)上，將科研思維融入教學(xué)理念，將科研成果引入教學(xué)內(nèi)容，才可能實(shí)現(xiàn)科研對(duì)教學(xué)的反哺作用。在反哺的過(guò)程中，學(xué)生除了學(xué)習(xí)專業(yè)基本知識(shí)外，才可能受到嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、縝密的科研思維、銳意進(jìn)取的科研精神等的熏陶，高質(zhì)量人才培養(yǎng)才有望真正實(shí)現(xiàn)。因此，科研反哺教學(xué)從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)是現(xiàn)階段高質(zhì)量人才培養(yǎng)的重要保障。其根本目標(biāo)是將嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，縝密的科研思維，進(jìn)取的科研精神通過(guò)課堂理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生在此影響下獲得更大的進(jìn)步，達(dá)成反哺的效果。

2 化學(xué)類專業(yè)科研反哺教學(xué)實(shí)現(xiàn)路徑

由于化學(xué)領(lǐng)域前沿研究較為活躍，在追求研究型大學(xué)建設(shè)的大背景下，大部分高?；瘜W(xué)專業(yè)的科研設(shè)備往往較為齊全，化學(xué)專業(yè)的教師在高校中的整體科研產(chǎn)出也往往高于其他學(xué)科[6]。高的科研產(chǎn)出客觀上導(dǎo)致了化學(xué)專業(yè)的教師將更多的時(shí)間投入到科學(xué)研究中。此外，科研成果容易量化和計(jì)算，教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)往往比較軟性，不容易掌握。在科研方面投入更符合現(xiàn)行的教師評(píng)價(jià)體系。這進(jìn)一步的加重了化學(xué)類專業(yè)教師在科研方面的投入，極大的壓縮了對(duì)教學(xué)研究的時(shí)間和精力。因此，在化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中，探索實(shí)現(xiàn)教學(xué)與科研的融合，發(fā)揮科研對(duì)教學(xué)的反哺作用的實(shí)現(xiàn)路徑有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)近幾年化學(xué)類專業(yè)本科生與研究生人才培養(yǎng)的實(shí)踐，對(duì)化學(xué)類專業(yè)科研反哺教學(xué)從以下幾方面進(jìn)行初步探索。

2.1 科研思維融入教學(xué)

科研思維主要包括提出科學(xué)問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析結(jié)果和構(gòu)建假說(shuō)等環(huán)節(jié)，其核心在于對(duì)未知事物的主動(dòng)探索。而主動(dòng)學(xué)習(xí)新知識(shí)的能力恰恰是教學(xué)的核心目標(biāo)之一，兩者有相通之處。因而可以運(yùn)用科研思維的方法，創(chuàng)新教學(xué)模式，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。比如在教學(xué)中結(jié)合國(guó)家新能源戰(zhàn)略，分成若干小組調(diào)查儲(chǔ)能材料。學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)，以團(tuán)隊(duì)形式匯報(bào)交流。學(xué)生在了解化學(xué)前沿的過(guò)程中，鍛煉了文獻(xiàn)查閱能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用前景也有了初步的認(rèn)識(shí)。此外，也可以根據(jù)自身研究項(xiàng)目開(kāi)設(shè)開(kāi)放性興趣實(shí)驗(yàn)。以分析化學(xué)配位滴定法為例，設(shè)計(jì)礦石中金屬離子含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)配位滴定原理自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自由組隊(duì)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作學(xué)習(xí)直接滴定法、間接滴定法、返滴定和置換滴定的適用條件，學(xué)習(xí)各種金屬離子指示劑的顯色原理，明白不同掩蔽劑的應(yīng)用條件等專業(yè)知識(shí)。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)與課堂理論教學(xué)相互印證，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也可以提升學(xué)生的科研思維能力。

2.2 科研成果融入教學(xué)

化學(xué)是一門充滿活力的學(xué)科，學(xué)科前沿日新月異，理論與技術(shù)的發(fā)展異常迅速，這些進(jìn)展為化學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)改革提供了豐富素材。專業(yè)教師可結(jié)合自身研究領(lǐng)域，將近年來(lái)本領(lǐng)域中的重大科學(xué)進(jìn)展引進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，將略顯枯燥的化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與近年化學(xué)領(lǐng)域的科研熱點(diǎn)和應(yīng)用前景有機(jī)結(jié)合，在了解專業(yè)前沿的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。比如在講解有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型時(shí)，向?qū)W生介紹由有機(jī)小分子制備的共價(jià)有機(jī)框架材料的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和現(xiàn)狀。介紹通過(guò)不同的反應(yīng)類型制備的共價(jià)有機(jī)框架材料具備的不同性能和應(yīng)用前景。學(xué)生在了解學(xué)科前沿的同時(shí)，也會(huì)加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。此外，化學(xué)之所以是實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，是因?yàn)樗械幕瘜W(xué)理論都是經(jīng)過(guò)巧妙的構(gòu)思，反復(fù)的實(shí)踐和驗(yàn)證才得以確立。在講解經(jīng)典理論的過(guò)程中，介紹當(dāng)年科學(xué)家不斷摸索的過(guò)程，講述相關(guān)理論提出背后的故事，能大大提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)深度。比如在有機(jī)化學(xué)手性化合物的教學(xué)中，介紹手性化合物在藥物合成領(lǐng)域的廣泛存在和過(guò)去人們想生成確定手性結(jié)構(gòu)化合物面臨的難題，以及科學(xué)家如何使用不對(duì)稱有機(jī)小分子作為替代傳統(tǒng)的金屬離子和酶作為催化劑的探索過(guò)程。化學(xué)工作者由最初的脯氨酸對(duì)羥醛反應(yīng)高效的催化作用的小發(fā)現(xiàn)，逐漸探索出不對(duì)稱有機(jī)小分子可以作為第三種催化劑，改變了藥物合成的現(xiàn)狀，開(kāi)辟了藥物化學(xué)合成的綠色發(fā)展的方向?？傊?，引入最新科研成果，優(yōu)化課程內(nèi)容，是強(qiáng)化化學(xué)專業(yè)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較好的模式，也是培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力和科研思維的化學(xué)專業(yè)人才的有效途徑。

2.3 科研儀器和開(kāi)放軟件融入教學(xué)

大型科研儀器設(shè)備是高?？蒲袑?shí)力的重要體現(xiàn)。隨著研究型大學(xué)的發(fā)展，高校在科研儀器設(shè)備上的投入日益增加，尤其是在化學(xué)類學(xué)科。將大型儀器設(shè)備融入教學(xué)，不僅可以有效提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，也符合國(guó)家創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略。然而，目前高校科研設(shè)備資金來(lái)源主要依靠研究經(jīng)費(fèi)和學(xué)校提供的配套經(jīng)費(fèi)，購(gòu)置的大型儀器設(shè)備主要用于科學(xué)研究和研究生培養(yǎng)，用于本科生人才培養(yǎng)的資源明顯不足。為此，應(yīng)采取措施對(duì)現(xiàn)有的儀器設(shè)備管理制度進(jìn)行改革，加大對(duì)教學(xué)使用的傾斜。在化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)中增加化學(xué)類常用儀器的相關(guān)內(nèi)容，設(shè)立大型儀器實(shí)踐教學(xué)課程，讓學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備的構(gòu)成、測(cè)試原理和基本操作等方面有初步的了解，促進(jìn)學(xué)生科研能力的提升。還可以結(jié)合化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，將開(kāi)放的化學(xué)專業(yè)軟件融入教學(xué)。如在無(wú)機(jī)化學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)的教學(xué)中，引入 Gauss View軟件可以使學(xué)生能直觀的觀察分子的立體結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生理解分子軌道的分布。利用Diamond軟件可以使學(xué)生直觀的觀察各類晶體的圍觀結(jié)構(gòu)，為量子力學(xué)的應(yīng)用和量子化學(xué)的計(jì)算提供生動(dòng)形象的素材?？傊?，大型科研儀器和專業(yè)軟件融入教學(xué)，在提升化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)理論教學(xué)的趣味性的同時(shí)，也能有效的提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.4 科研項(xiàng)目融入教學(xué)

針對(duì)化學(xué)類專業(yè)實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)的特點(diǎn)，將科研項(xiàng)目融入教學(xué)是對(duì)目前教學(xué)改革倡導(dǎo)的項(xiàng)目化教學(xué)的一種嘗試，旨在提升學(xué)生的工程能力和應(yīng)用能力。要將科研項(xiàng)目與教學(xué)融合，專業(yè)教師要從根本上理解科研對(duì)教學(xué)的反哺作用，在教學(xué)活動(dòng)中不斷實(shí)踐、探索?？蒲许?xiàng)目與教學(xué)的融合目前主要體現(xiàn)在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，然而在這個(gè)階段由于升學(xué)或工作的影響往往取得不了預(yù)期的效果。將科研項(xiàng)目與教學(xué)的融合前移至低年級(jí)階段，可以讓專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)不再是照方抓藥的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，而是富有探索趣味的創(chuàng)新體驗(yàn)。這一方面比較成熟的探索是實(shí)施導(dǎo)師制，組織學(xué)生以小組的形式參與專業(yè)教師的科研項(xiàng)目?？蒲许?xiàng)目可以進(jìn)行適當(dāng)拆分，制定學(xué)生力所能及的科研目標(biāo)，對(duì)象學(xué)生開(kāi)展有針對(duì)性的指導(dǎo)和培養(yǎng)。同時(shí)，有明確的科研目標(biāo)，也避免了學(xué)生漫無(wú)目標(biāo)式的盲目探索，在保證科研項(xiàng)目順利實(shí)施的前提下，讓學(xué)生了解科研的基本流程，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[7]。同時(shí)，學(xué)生參與科研的過(guò)程中取得的階段性成果可以參加各類學(xué)科競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，真正做到將科研項(xiàng)目滲透到學(xué)生培養(yǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，在增強(qiáng)專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，激發(fā)、培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的科研思維和科研能力，進(jìn)而全方位提升專業(yè)素質(zhì)。