化学类专业科研反哺教学路径初探

李永强，张艳波

（武汉纺织大学化学与化工学院，湖北 武汉 430200）

人才培养和科学研究之间的关系，一直是学术界和公众热与讨论的话题。目前，对于高校教师而言，人才培养是基础，科学研究是保障的观点得到了广泛的认可。教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见中更是明确指出：要通过强化科研育人功能促进严格教育教学管理。在此背景下，教育界对科研反哺教学进行了积极的探索，形成了不少的理论与实践成果。王芳等以“环境土壤学”课程建设为例，阐述了将科学精神、科研方法、科研成果转化为教学内容的实现路径。秦改晓等探索了科研与水产人才培养模式、课程建设、技能竞赛和教学改革的全面融合方式[1]。孟醒探索了“民事诉讼法”课程建设中融入科研思维的重要性[2]。刘勤明等以地方院校工业工程与物流管理类专业为例，探索了在教学学术视角下的科研与教学的全面融合路径[3]。李俊杰以地方高校高水平学科平台的建设为基础，从教学内容和教学方法的角度总结了科研反哺教学的经验[4]。本文结合化学领域研究前沿热度较高的特点，对科研反哺教学的意义和根本目标进行简要理论分析，并以化学类专业人才培养为例，初步探讨了将科研思维、科研成果、科研平台和科研项目全方位多层次的融入教学的现实路径，以期能为化学类专业科研反哺教学工作提供参考。

1 科研反哺教学的意义和根本目标

科教融合，协同育人是近年来高校人才培养模式改革的重要理念。该理念是以人才培养为中心，强调科研与教学两者之间的双向影响。在人才培养的过程中，科研与教学两者相互协调，相互融合，才能使学生获得高层次的思维训练和境界熏陶。因此，从一定意义上讲，科教融合已经成了现代高水平大学的标志之一[5]。然而，当前对高校的评价指标与国际接轨后，研究型大学已成为很多高校的建设目标，客观上形成了重科研、轻教学的现状。为了改变这一现象，很多高校在强化教学的探索过程中往往倾向于将科研与教学强行组合，硬性拼接。尤其是对于理工类学科，科教融合大多仅仅只是统计在教学中的引入的大型仪器设备数量，学生参与科研项目的比例和学生发表学术论文的数量等。类似的改革与实践更多是停留在科研结合教学的层面，受到了不少的批判。科研反哺教学并不仅仅是改变教学与科研硬性拼接的现象，重点强调的是要在科研与教学高度融合的基础上，科研对教学的反哺作用。教学是人才培养的基本形式，而教学的内容离不开科学研究。只有在科研与教学相互融合，形成良性互动机制的基础上，将科研思维融入教学理念，将科研成果引入教学内容，才可能实现科研对教学的反哺作用。在反哺的过程中，学生除了学习专业基本知识外，才可能受到严谨求实的治学态度、缜密的科研思维、锐意进取的科研精神等的熏陶，高质量人才培养才有望真正实现。因此，科研反哺教学从这个角度来说是现阶段高质量人才培养的重要保障。其根本目标是将严谨的科研态度，缜密的科研思维，进取的科研精神通过课堂理论教学与实践教学展现给学生，让学生在此影响下获得更大的进步，达成反哺的效果。

2 化学类专业科研反哺教学实现路径

由于化学领域前沿研究较为活跃，在追求研究型大学建设的大背景下，大部分高校化学专业的科研设备往往较为齐全，化学专业的教师在高校中的整体科研产出也往往高于其他学科[6]。高的科研产出客观上导致了化学专业的教师将更多的时间投入到科学研究中。此外，科研成果容易量化和计算，教学质量的评价标准往往比较软性，不容易掌握。在科研方面投入更符合现行的教师评价体系。这进一步的加重了化学类专业教师在科研方面的投入，极大的压缩了对教学研究的时间和精力。因此，在化学专业人才培养过程中，探索实现教学与科研的融合，发挥科研对教学的反哺作用的实现路径有着重要的现实意义。本文通过近几年化学类专业本科生与研究生人才培养的实践，对化学类专业科研反哺教学从以下几方面进行初步探索。

2.1 科研思维融入教学

科研思维主要包括提出科学问题、设计实验、实施实验、分析结果和构建假说等环节，其核心在于对未知事物的主动探索。而主动学习新知识的能力恰恰是教学的核心目标之一，两者有相通之处。因而可以运用科研思维的方法，创新教学模式，提升学生学习的主动性。比如在教学中结合国家新能源战略，分成若干小组调查储能材料。学生自主查阅文献，以团队形式汇报交流。学生在了解化学前沿的过程中，锻炼了文献查阅能力和团队合作能力，对所学知识的应用前景也有了初步的认识。此外，也可以根据自身研究项目开设开放性兴趣实验。以分析化学配位滴定法为例，设计矿石中金属离子含量的测定实验，学生根据配位滴定原理自主设计实验方案，自由组队开展实验，通过实验操作学习直接滴定法、间接滴定法、返滴定和置换滴定的适用条件，学习各种金属离子指示剂的显色原理，明白不同掩蔽剂的应用条件等专业知识。开放性实验与课堂理论教学相互印证，调动学生学习专业知识的同时，也可以提升学生的科研思维能力。

2.2 科研成果融入教学

化学是一门充满活力的学科，学科前沿日新月异，理论与技术的发展异常迅速，这些进展为化学专业的基础知识改革提供了丰富素材。专业教师可结合自身研究领域，将近年来本领域中的重大科学进展引进教学内容，将略显枯燥的化学专业基础知识与近年化学领域的科研热点和应用前景有机结合，在了解专业前沿的同时，激发学生对专业知识的学习兴趣。比如在讲解有机化学反应类型时，向学生介绍由有机小分子制备的共价有机框架材料的发现、发展和现状。介绍通过不同的反应类型制备的共价有机框架材料具备的不同性能和应用前景。学生在了解学科前沿的同时，也会加深对所学知识的理解。此外，化学之所以是实验的科学，是因为所有的化学理论都是经过巧妙的构思，反复的实践和验证才得以确立。在讲解经典理论的过程中，介绍当年科学家不断摸索的过程，讲述相关理论提出背后的故事，能大大提高学生对专业知识的认识深度。比如在有机化学手性化合物的教学中，介绍手性化合物在药物合成领域的广泛存在和过去人们想生成确定手性结构化合物面临的难题，以及科学家如何使用不对称有机小分子作为替代传统的金属离子和酶作为催化剂的探索过程。化学工作者由最初的脯氨酸对羟醛反应高效的催化作用的小发现，逐渐探索出不对称有机小分子可以作为第三种催化剂，改变了药物合成的现状，开辟了药物化学合成的绿色发展的方向。总之，引入最新科研成果，优化课程内容，是强化化学专业教学效果，激发学生学习兴趣较好的模式，也是培养具备创新能力和科研思维的化学专业人才的有效途径。

2.3 科研仪器和开放软件融入教学

大型科研仪器设备是高校科研实力的重要体现。随着研究型大学的发展，高校在科研仪器设备上的投入日益增加，尤其是在化学类学科。将大型仪器设备融入教学，不仅可以有效提升学生的创新意识，也符合国家创新型人才培养的战略。然而，目前高校科研设备资金来源主要依靠研究经费和学校提供的配套经费，购置的大型仪器设备主要用于科学研究和研究生培养，用于本科生人才培养的资源明显不足。为此，应采取措施对现有的仪器设备管理制度进行改革，加大对教学使用的倾斜。在化学基础知识的教学中增加化学类常用仪器的相关内容，设立大型仪器实践教学课程，让学生对仪器设备的构成、测试原理和基本操作等方面有初步的了解，促进学生科研能力的提升。还可以结合化学学科的特点，将开放的化学专业软件融入教学。如在无机化学和结构化学的教学中，引入 Gauss View软件可以使学生能直观的观察分子的立体结构，帮助学生理解分子轨道的分布。利用Diamond软件可以使学生直观的观察各类晶体的围观结构，为量子力学的应用和量子化学的计算提供生动形象的素材。总之，大型科研仪器和专业软件融入教学，在提升化学基础知识理论教学的趣味性的同时，也能有效的提升学生的科学素养。

2.4 科研项目融入教学

针对化学类专业实践性和应用性较强的特点，将科研项目融入教学是对目前教学改革倡导的项目化教学的一种尝试，旨在提升学生的工程能力和应用能力。要将科研项目与教学融合，专业教师要从根本上理解科研对教学的反哺作用，在教学活动中不断实践、探索。科研项目与教学的融合目前主要体现在学生毕业设计阶段，然而在这个阶段由于升学或工作的影响往往取得不了预期的效果。将科研项目与教学的融合前移至低年级阶段，可以让专业课程实验不再是照方抓药的经典实验和验证性实验的教学模式，而是富有探索趣味的创新体验。这一方面比较成熟的探索是实施导师制，组织学生以小组的形式参与专业教师的科研项目。科研项目可以进行适当拆分，制定学生力所能及的科研目标，对象学生开展有针对性的指导和培养。同时，有明确的科研目标，也避免了学生漫无目标式的盲目探索，在保证科研项目顺利实施的前提下，让学生了解科研的基本流程，培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力[7]。同时，学生参与科研的过程中取得的阶段性成果可以参加各类学科竞赛和创新创业项目，真正做到将科研项目渗透到学生培养的各个环节，在增强专业课程教学质量的同时，激发、培养和训练学生的科研思维和科研能力，进而全方位提升专业素质。