科研引入到无机化学本科教学课堂实践研究

谭育慧　舒庆

摘  要：随着“大众创业，万众创新”口号的提出，高校更侧重创新型，科研型人才的培养。无机化学作为本科化学专业的核心课程之一，主要是让本科生基于高中化学知识学习的基础，实现化学思维的培养，为化学科研，实验探究，化学科技创新奠定基础。因此在无机化学本科教学中也更多地渗透科研实验理念，探究理念，以期实现科研与教学的融合。在具体的教学实践中，导师必须加强引导，让学生在化学知识学习时自主进行科研探讨，鼓励学生参加“挑战杯”这样的创新创业的竞赛，以期实现学生创新创业能力的培养，提升高校学生的化学科研和实验实操素养。文章主要就科研引入到无机化学本科教学课堂实践进行研究，结合热门的“挑战杯”大学生创新创业竞赛活动，明确无机化学科研创新教学的两大层面和具体策略。

关键词：无机化学;创新创业;“挑战杯”;科研融入

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）23-0074-04

Abstract： With the slogan of "mass entrepreneurship， mass innovation"， colleges and universities focus more on the cultivation of innovative and research-oriented talents. Inorganic chemistry， as one of the core courses of undergraduate chemistry major， mainly enables undergraduates to learn chemistry knowledge based on the senior high school， to realize the cultivation of chemical thinking， and to lay the foundation for chemical scientific research， experimental exploration， and chemical science and technology innovation. Therefore， the undergraduate teaching of inorganic chemistry also penetrates more scientific research experimental ideas and probes into the ideas in order to realize the integration of scientific research and teaching. In order to achieve the cultivation of students' innovation and entrepreneurship ability， improve the college students' chemical scientific research and experimental practical accomplishment， the tutor must strengthen the guidance， let the students independently carry out scientific research and discussion in the learning of chemistry knowledge， encourage the students to participate in the "challenge cup" such as innovation and entrepreneurship competition. This paper mainly researches on the introduction of scientific research into the classroom practice of inorganic chemistry undergraduate teaching. Combined with the popular "Challenge Cup" competition for college students' innovation and entrepreneurship， it clarifies the two aspects and specific strategies of inorganic chemistry scientific research and innovation teaching.

Keywords： inorganic chemistry; innovation and entrepreneurship; "Challenge Cup"; research integration

近幾年“挑战杯”竞赛之所以备受关注，就在于其契合创新创业人才培养的目标，契合教学科研化的教学改革理念。纵观传统的课堂教学，“满堂灌”“一刀切”，教师主宰课堂教学的弊端十分明显，而实现学生创新创业能力的培养，必须摒弃传统的教学方法，营造科研创新的课堂氛围，教师引导学生进行自主科研探讨，开展科研项目，深入了解学科前沿信息，为创新思维和实践能力的培养打下基础。本科无机化学课是化学核心课程之一，也是化学专业本科生的基础实验课程，具备科研融入教学的现实条件。将科研引入到无机化学本科课堂教学中，让学生树立科研创新思维，让学生在自主探究中提升科研能力，自主发现问题并自主解决问题，让无机化学教学真正闪耀科研的魅力，也让更多的学生游刃有余地参与到“挑战杯”这类科技创新竞赛中。

一、“挑战杯”竞赛中的科研创新渗透

提到科研与教学的融合，必须从本科生熟悉的“挑战杯”说起。“挑战杯”作为1998年清华大学发起的大型课外科技竞赛项目，其发起宗旨就是传播自主创业意识，其被誉为“中国大学生科技创新创业的奥林匹克盛会”，也是当前国内大学生关注度最高的科研创新竞赛。“挑战杯”竞赛中无不渗透科研创新意识。其对学生创新创业能力培养优势明显。

（一）有助于学生创新能力的培养

学生参与“挑战杯”竞赛，从最初的选题到课题的实施到作品的呈现都渗透着创新意识的培养。选题不做科目限制，学生自主确定科研选题，可以与生产相关，也可以与生活相关，给予学生巨大的创新空间。课题实施过程中，需要学生多次的尝试，深入的实验研究，这其中必然涉及到新技术，新理论，新科技成果等，学生只有具备创新精神，才能实现新技术，新成果，新理念等的融会贯通，课题实施的过程本质上是学生自主发现问题并自主解决问题的过程。只有具备创新意识才能突破旧的学习模式，实现新的知识建构。作品呈现也对学生有一定的创新要求。如何让自己的课题脱颖而出，这需要学生思考如何在布展、宣传及答辩过程中做得更创新，更出色。综合来说，“挑战杯”竞赛有助于学生创新能力的培养。

（二）有助于学生实践能力的培养

“挑战杯”竞赛从自主选题到作品呈现，整个赛事下來需要一年半左右的时间，而这一年半时间里学生需要不断地实践尝试。竞赛的目的不是为创新而创新，而是以创新带动实践，助力科研发展。因此“挑战杯”竞赛涵盖大量的科研成果。实践中需要学生进行数据信息的采集，实验实操，软件开发，组织宣传，课题包装，科研创新推广等实践性工作，学生的实践能力得到很好培养。而这也是“挑战杯”竞赛的目的所在。

二、科研引入无机化学教学的两大层面

（一）科研引入到无机化学课堂教学

时代的不断发展，科研创新成果不断问世，科研融入到无机化学教学，必须让学生及时了解学科前沿，知道最新的学科科研成果。而本科生无机化学课堂教学中多侧重课本理论讲解，教学与最新的科研成果联系不够紧密。理论教学主导使得无机化学课堂气氛沉闷，学生感受不到科研创新，无机化学学科的趣味性，这样的无机化学课堂教学沦为教师主导的满堂灌，无法实现学生创新能力的培养，也不利于学生科研思维的启迪。在无机化学课堂教学中，弱化理论教学，增加科研部分，特别是最新的科研成果，让学生了解学科前沿动态的同时掌握有效的科研方法，为我所用。教师也可以推荐相关的学科学术论文，科研课题和项目等，让学生在阅读学习中拓展科研视野，也提升科研创新能力。

（二）将科研引入到无机化学实验教学

化学作为自然学科，其突出实验性，实操性，因此实验教学始终是无机化学教学的重点部分。将科研引入到实验教学中也是学生科研创新能力培养的重要策略，更是无机化学教学科研融入的层面之一。在实验教学中渗透科研理念，让学生自主开设实验项目，让学生自主设计实验流程，进行实验结论的验证，完成实验报告的撰写等，本身就是发现问题与解决问题的过程，也是自主科研探究的过程，既增强了无机化学实验教学的科技前沿性和挑战性，也激发了学生科研探究的兴趣，带动学生科研思维与创新能力的培养。当前高校具备实验科研的具体条件，基本上都配备了大型的实验仪器，设备，学生在实验实操中会有新的发现，也总结出实验实操的科学方法，对实验内容、实验结果等进行组内探讨，资料搜寻，不断完善化学知识结构。这样科研与实验教学紧密融合。在开展实验教学时，切勿为了过分追求科研效果，忽视学生的基础实验训练，忽视学生的个体差异。科研创新的前提是学生对化学实验仪器，化学原理知识，化学实操规范的熟悉，强化基本的操作训练，强化课本知识的学习，关注不同学生的实验能力，有条件地，循序渐进地组织科研实验，才能确保教学实效。对于科研实验中毒性较大的定性实验，可以以多媒体形式观看视频，而对于复杂难以实操的实验，可以简化，保留常规无机化学实验主要操作即可。总之，无机化学科研实验教学的开展必须足够灵活。

三、科研引入无机化学教学中的具体策略

（一）引导学生树立科研创新思维

无机化学教学中，当务之急是让教师和学生都认识到科研创新的必要性，树立科研创新思维，将教学与科研结合起来，在学科知识的学习中深入进行科研创新。对于大一新生来说，科研创新思维的培养是尤为重要的，无机化学中的科研参与让他们感到神秘与好奇，教师要善于抓住其对科研的好奇心，探讨研究欲望，引导其掌握科研的思路和方法等，从而逐步培养其科研思维和探究精神。以化学反应动力的讲解为例，在这部分的教学中，主要是介绍速率方程的基础上，引入探究性问题：速率方程是如何发现的，速率方程的发现经过了怎样的思考过程，设计过程，是如何归纳与总结出来的，在这些问题的探究引导中，学生自然而然地产生学习疑问：很多速率方程式中反应物浓度的指数与反应方程式中反应物的系数会存在不一致的情况，如果依靠之前的解决思路，显然得不到合理的解释。那么这推动学生基于科研创新思维，进行新思路的开辟。崭新的话题，激发学生科研创新的热情，由此开始思维的碰撞，学生综合碰撞学说，活化络合物理论，化学反应原理等知识，能对这一问题进行合理解释。通过在无机化学学科教学中渗透科研创新思维，让学生明白广开思路对科研的重要性，不局限于本科学的知识利用，更要关注其他相关学科的科研项目和知识应用。这是科研的基本素养要求。

（二）改革课堂教学内容

无机化学课堂教学教学的布局设计、组织实施必须始终围绕教学内容。而内容的设置安排上必须突出创新性、科研性。建议设置多层次的教学体系，既包括基础教学部分也包括创新科研性教学部分。以无机化学实验课程为例，在课程初始阶段，组织基础实验，主要锻炼学生的基础实验操作能力。在完成基础实验部分，引导学生进入到创新科研实验阶段，融入相关的科研项目。如让学生学习P区非金属和主族金属元素的基础上，提出了创新科研实验——固体废弃物有效成分的回收并利用。可以鼓励引导学生通过图书馆资料查阅，网络信息检索等了解固体废弃物回收的科研成果，获取相关的科研资料，搜集相关的科研项目等，学生在借鉴与自主探究中了解固体废弃物有效成分回收的具体方法，让学生自主设计实验方案，全程学生为主导，学生创新实验参与积极性被充分调动起来，也实现了无机化学与科研创新的结合。教师更多地扮演引导者角色，不再是课堂的主宰，其无论是实验的设计还是实验的实施，都起引导与点拨的作用，化学教学中从“授人与鱼”转变为“授人以渔”。基于创新科研的视角进行无机化学教学内容的改革优化，对简单的验证实验进行合理删减，适当增加综合创新性实验的开设机会，提升研究性实验占比，让学生真正成为无机化学课堂探究的主人公，契合应用型本科院校创新人才培养的目标。

（三）改革课堂教学方式

要想实验科研与无机化学教学的融合，必须改变传统的教学方式。不再是单纯的教师讲授，学生实验，而是引入翻转课堂，网络教学等新兴的教学模式，实现教学方式的变革。如组织学生观看实验视频，让学生自主查阅文献进行总结，让学生组内探讨互动交流，激发学生的科研兴趣，带动创新意识和创新能力的培养。在具体的课堂教学中，教师注重启发引导，开展启发式教学，讨论式教学，因材施教。当学生在无机化学研究中遇到问题，教师不直接点名问题所在，也不直接告诉其问题解决办法，而是给予一定提示，让学生逐步解决问题，发现关键问题所在，理清问题解决的思路。教师将实验内容延伸到科研方面，让学生以科研为导向，进行探究与创新。如反应速率与活化能测定的实验教学，需要绘图，发挥网络教学优势，用EXCEL软件代替传统坐标纸，锻炼学生的数据处理能力，也提升绘图效率，为科研创新及毕业设计奠定数据处理，数据分析的能力基础。以网络化为导向的慕课，微课等都是科研引入无机化学课堂教学的好帮手。其为学生进行研究性学习，游戏化学习创设了个性化的学习空间，搭建了网络互动交流的平台。这也为教师提供了科研教学的有利条件，教师可以通过电子讲座传递教学内容，无机化学科研成果，学术论文等，通过智能化的評估系统了解学生科研项目开展进度，实验实操最终效果等，网络教学平台中教师可以随时添加并更新网络学习的内容，在章节学习后，教师布置带有科研探究性质的话题，让学生在网络平台上自主探讨。教师随时在网络平台上上传文献资料，科研信息，既不脱离无机化学课堂教学内容，又实现了与学科前沿的关联。

（四）创新教学考核方式

鉴于科研引入到无机化学课堂教学，实验教学中的研究，我们除了做好教学内容和教学方式的变革外，也要做好考核方式的创新跟进。以无机化学教学中占比较高的实验课程部分为例，其考核方式较为单一，学生学习成绩的评定主要参考实验报告和期末考试成绩，学生在实验课程前预习，思考，及相应文献查阅涉及不多，这些都是考核所不涉及的，而这些又是学生创新能力考察的重要方面，这也再次表明无机化学考核方式的不科学不合理。教师对学生进行评定，参考期末考试成绩，同样体现学生创新意识，自主探究能力的实验操作，问题解决不再考核评定的参考范围内，其考核弱化也不利于学生科研创新能力的培养。因此创新考核方式，必须突出多元性、科研性。考核内容带有科研色彩，无机化学的最终考核与科研结合起来，学生实验前的文献查阅情况，实验方案的设计等都纳入到考核范围内，期末考试进行评定的基础上也不能忽视学生的日常表现，这部分必须有一定的考核占比。如有的学生参与到教师的科研项目中，有的学生参与实验准备工作，有的学生提出了有价值的科研主题等，这些都考虑为考核的加分项目，这在无形中督促引导学生关注创新，关注科研，参与创新，参与科研竞技。

（五）鼓励引导学生参加科研创新竞赛

要想将科研引入无机化学教学中，除了在教学中实验中做好科研的渗透，更要鼓励引导学生参加科研创新活动，通过与科研的接触，学科学习中科研项目的参与，让学生科研兴趣得以激发的基础上，为学生提供科研创新的大平台，让学生体验科研创新的乐趣，这就是科研创新竞赛，科研立项实施的目的。学生可以组建科研小团队，参与化学教师的科研项目，帮助教师完成一定的科研任务，也不断为教师的科研项目注入活力和灵感。除了竞赛，也可以让学生尽量地参加一些专业的学术讲座，了解无机化学学科的发展趋向，掌握学科研究的前沿，最新成果等。教师鼓励学生参与“挑战杯”这样的创新科研竞赛，让学生在科研创新竞赛中，在各种科技实践中提升动手实操的能力，也提升自身的科学素养，实现其科研精神的培养。教师鼓励学生在取得一定研究成果的基础上，申报国家级别或者校园级别的科研项目，引导帮助学生申请科研基金，成立科研实验室，开展科研项目。而当学生在取得了科研创新成果后，可以联系企业或者科研单位进行科研项目到生产生活应用的转化，让科研项目取得实实在在的经济回报，也给予学生科研创新的极大鼓励。

四、结束语

科教兴国战略的实施，创新创业的时代背景都要求我们必须关注科学的科研融入。本文以本科化学专业基础学科之一——无机化学为例，探讨科研教学融入的具体策略，以期让科研助力教学，让教学推动科研，实现两者的共赢式发展。科研引入无机化学教学中，具体来说，需要科研创新思维的学科渗透，激发学生的科研创新热情。创新无机化学教学的内容和方法，让其与科研紧密联系起来，也提高无机化学的教学实效。鼓励学生参与科研项目，参与“挑战杯”这样的科研创新竞赛，让学生明白无机化学的科研应用价值，也具备基本的科研能力，奠定后续发展的基础。因此在今后的教学中，我们必须树立创新创业，科研与教学结合的教学理念，以科研促进教学，实现高素质高技能，科研创新型人才的输出。

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