科研引入到無機化學本科教學課堂實踐研究

譚育慧　舒慶

摘? 要：隨著“大眾創業，萬眾創新”口號的提出，高校更側重創新型，科研型人才的培養。無機化學作為本科化學專業的核心課程之一，主要是讓本科生基于高中化學知識學習的基礎，實現化學思維的培養，為化學科研，實驗探究，化學科技創新奠定基礎。因此在無機化學本科教學中也更多地滲透科研實驗理念，探究理念，以期實現科研與教學的融合。在具體的教學實踐中，導師必須加強引導，讓學生在化學知識學習時自主進行科研探討，鼓勵學生參加“挑戰杯”這樣的創新創業的競賽，以期實現學生創新創業能力的培養，提升高校學生的化學科研和實驗實操素養。文章主要就科研引入到無機化學本科教學課堂實踐進行研究，結合熱門的“挑戰杯”大學生創新創業競賽活動，明確無機化學科研創新教學的兩大層面和具體策略。

關鍵詞：無機化學;創新創業;“挑戰杯”;科研融入

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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“挑戰杯”競賽之所以備受關注，就在于其契合創新創業人才培養的目標，契合教學科研化的教學改革理念。縱觀傳統的課堂教學，“滿堂灌”“一刀切”，教師主宰課堂教學的弊端十分明顯，而實現學生創新創業能力的培養，必須摒棄傳統的教學方法，營造科研創新的課堂氛圍，教師引導學生進行自主科研探討，開展科研項目，深入了解學科前沿信息，為創新思維和實踐能力的培養打下基礎。本科無機化學課是化學核心課程之一，也是化學專業本科生的基礎實驗課程，具備科研融入教學的現實條件。將科研引入到無機化學本科課堂教學中，讓學生樹立科研創新思維，讓學生在自主探究中提升科研能力，自主發現問題并自主解決問題，讓無機化學教學真正閃耀科研的魅力，也讓更多的學生游刃有余地參與到“挑戰杯”這類科技創新競賽中。

一、“挑戰杯”競賽中的科研創新滲透

提到科研與教學的融合，必須從本科生熟悉的“挑戰杯”說起。“挑戰杯”作為1998年清華大學發起的大型課外科技競賽項目，其發起宗旨就是傳播自主創業意識，其被譽為“中國大學生科技創新創業的奧林匹克盛會”，也是當前國內大學生關注度最高的科研創新競賽。“挑戰杯”競賽中無不滲透科研創新意識。其對學生創新創業能力培養優勢明顯。

（一）有助于學生創新能力的培養

學生參與“挑戰杯”競賽，從最初的選題到課題的實施到作品的呈現都滲透著創新意識的培養。選題不做科目限制，學生自主確定科研選題，可以與生產相關，也可以與生活相關，給予學生巨大的創新空間。課題實施過程中，需要學生多次的嘗試，深入的實驗研究，這其中必然涉及到新技術，新理論，新科技成果等，學生只有具備創新精神，才能實現新技術，新成果，新理念等的融會貫通，課題實施的過程本質上是學生自主發現問題并自主解決問題的過程。只有具備創新意識才能突破舊的學習模式，實現新的知識建構。作品呈現也對學生有一定的創新要求。如何讓自己的課題脫穎而出，這需要學生思考如何在布展、宣傳及答辯過程中做得更創新，更出色。綜合來說，“挑戰杯”競賽有助于學生創新能力的培養。

（二）有助于學生實踐能力的培養

“挑戰杯”競賽從自主選題到作品呈現，整個賽事下來需要一年半左右的時間，而這一年半時間里學生需要不斷地實踐嘗試。競賽的目的不是為創新而創新，而是以創新帶動實踐，助力科研發展。因此“挑戰杯”競賽涵蓋大量的科研成果。實踐中需要學生進行數據信息的采集，實驗實操，軟件開發，組織宣傳，課題包裝，科研創新推廣等實踐性工作，學生的實踐能力得到很好培養。而這也是“挑戰杯”競賽的目的所在。

二、科研引入無機化學教學的兩大層面

（一）科研引入到無機化學課堂教學

時代的不斷發展，科研創新成果不斷問世，科研融入到無機化學教學，必須讓學生及時了解學科前沿，知道最新的學科科研成果。而本科生無機化學課堂教學中多側重課本理論講解，教學與最新的科研成果聯系不夠緊密。理論教學主導使得無機化學課堂氣氛沉悶，學生感受不到科研創新，無機化學學科的趣味性，這樣的無機化學課堂教學淪為教師主導的滿堂灌，無法實現學生創新能力的培養，也不利于學生科研思維的啟迪。在無機化學課堂教學中，弱化理論教學，增加科研部分，特別是最新的科研成果，讓學生了解學科前沿動態的同時掌握有效的科研方法，為我所用。教師也可以推薦相關的學科學術論文，科研課題和項目等，讓學生在閱讀學習中拓展科研視野，也提升科研創新能力。

（二）將科研引入到無機化學實驗教學

化學作為自然學科，其突出實驗性，實操性，因此實驗教學始終是無機化學教學的重點部分。將科研引入到實驗教學中也是學生科研創新能力培養的重要策略，更是無機化學教學科研融入的層面之一。在實驗教學中滲透科研理念，讓學生自主開設實驗項目，讓學生自主設計實驗流程，進行實驗結論的驗證，完成實驗報告的撰寫等，本身就是發現問題與解決問題的過程，也是自主科研探究的過程，既增強了無機化學實驗教學的科技前沿性和挑戰性，也激發了學生科研探究的興趣，帶動學生科研思維與創新能力的培養。當前高校具備實驗科研的具體條件，基本上都配備了大型的實驗儀器，設備，學生在實驗實操中會有新的發現，也總結出實驗實操的科學方法，對實驗內容、實驗結果等進行組內探討，資料搜尋，不斷完善化學知識結構。這樣科研與實驗教學緊密融合。在開展實驗教學時，切勿為了過分追求科研效果，忽視學生的基礎實驗訓練，忽視學生的個體差異。科研創新的前提是學生對化學實驗儀器，化學原理知識，化學實操規范的熟悉，強化基本的操作訓練，強化課本知識的學習，關注不同學生的實驗能力，有條件地，循序漸進地組織科研實驗，才能確保教學實效。對于科研實驗中毒性較大的定性實驗，可以以多媒體形式觀看視頻，而對于復雜難以實操的實驗，可以簡化，保留常規無機化學實驗主要操作即可。總之，無機化學科研實驗教學的開展必須足夠靈活。

三、科研引入無機化學教學中的具體策略

（一）引導學生樹立科研創新思維

無機化學教學中，當務之急是讓教師和學生都認識到科研創新的必要性，樹立科研創新思維，將教學與科研結合起來，在學科知識的學習中深入進行科研創新。對于大一新生來說，科研創新思維的培養是尤為重要的，無機化學中的科研參與讓他們感到神秘與好奇，教師要善于抓住其對科研的好奇心，探討研究欲望，引導其掌握科研的思路和方法等，從而逐步培養其科研思維和探究精神。以化學反應動力的講解為例，在這部分的教學中，主要是介紹速率方程的基礎上，引入探究性問題：速率方程是如何發現的，速率方程的發現經過了怎樣的思考過程，設計過程，是如何歸納與總結出來的，在這些問題的探究引導中，學生自然而然地產生學習疑問：很多速率方程式中反應物濃度的指數與反應方程式中反應物的系數會存在不一致的情況，如果依靠之前的解決思路，顯然得不到合理的解釋。那么這推動學生基于科研創新思維，進行新思路的開辟。嶄新的話題，激發學生科研創新的熱情，由此開始思維的碰撞，學生綜合碰撞學說，活化絡合物理論，化學反應原理等知識，能對這一問題進行合理解釋。通過在無機化學學科教學中滲透科研創新思維，讓學生明白廣開思路對科研的重要性，不局限于本科學的知識利用，更要關注其他相關學科的科研項目和知識應用。這是科研的基本素養要求。

（二）改革課堂教學內容

無機化學課堂教學教學的布局設計、組織實施必須始終圍繞教學內容。而內容的設置安排上必須突出創新性、科研性。建議設置多層次的教學體系，既包括基礎教學部分也包括創新科研性教學部分。以無機化學實驗課程為例，在課程初始階段，組織基礎實驗，主要鍛煉學生的基礎實驗操作能力。在完成基礎實驗部分，引導學生進入到創新科研實驗階段，融入相關的科研項目。如讓學生學習P區非金屬和主族金屬元素的基礎上，提出了創新科研實驗——固體廢棄物有效成分的回收并利用。可以鼓勵引導學生通過圖書館資料查閱，網絡信息檢索等了解固體廢棄物回收的科研成果，獲取相關的科研資料，搜集相關的科研項目等，學生在借鑒與自主探究中了解固體廢棄物有效成分回收的具體方法，讓學生自主設計實驗方案，全程學生為主導，學生創新實驗參與積極性被充分調動起來，也實現了無機化學與科研創新的結合。教師更多地扮演引導者角色，不再是課堂的主宰，其無論是實驗的設計還是實驗的實施，都起引導與點撥的作用，化學教學中從“授人與魚”轉變為“授人以漁”。基于創新科研的視角進行無機化學教學內容的改革優化，對簡單的驗證實驗進行合理刪減，適當增加綜合創新性實驗的開設機會，提升研究性實驗占比，讓學生真正成為無機化學課堂探究的主人公，契合應用型本科院校創新人才培養的目標。

（三）改革課堂教學方式

要想實驗科研與無機化學教學的融合，必須改變傳統的教學方式。不再是單純的教師講授，學生實驗，而是引入翻轉課堂，網絡教學等新興的教學模式，實現教學方式的變革。如組織學生觀看實驗視頻，讓學生自主查閱文獻進行總結，讓學生組內探討互動交流，激發學生的科研興趣，帶動創新意識和創新能力的培養。在具體的課堂教學中，教師注重啟發引導，開展啟發式教學，討論式教學，因材施教。當學生在無機化學研究中遇到問題，教師不直接點名問題所在，也不直接告訴其問題解決辦法，而是給予一定提示，讓學生逐步解決問題，發現關鍵問題所在，理清問題解決的思路。教師將實驗內容延伸到科研方面，讓學生以科研為導向，進行探究與創新。如反應速率與活化能測定的實驗教學，需要繪圖，發揮網絡教學優勢，用EXCEL軟件代替傳統坐標紙，鍛煉學生的數據處理能力，也提升繪圖效率，為科研創新及畢業設計奠定數據處理，數據分析的能力基礎。以網絡化為導向的慕課，微課等都是科研引入無機化學課堂教學的好幫手。其為學生進行研究性學習，游戲化學習創設了個性化的學習空間，搭建了網絡互動交流的平臺。這也為教師提供了科研教學的有利條件，教師可以通過電子講座傳遞教學內容，無機化學科研成果，學術論文等，通過智能化的評估系統了解學生科研項目開展進度，實驗實操最終效果等，網絡教學平臺中教師可以隨時添加并更新網絡學習的內容，在章節學習后，教師布置帶有科研探究性質的話題，讓學生在網絡平臺上自主探討。教師隨時在網絡平臺上上傳文獻資料，科研信息，既不脫離無機化學課堂教學內容，又實現了與學科前沿的關聯。

（四）創新教學考核方式

鑒于科研引入到無機化學課堂教學，實驗教學中的研究，我們除了做好教學內容和教學方式的變革外，也要做好考核方式的創新跟進。以無機化學教學中占比較高的實驗課程部分為例，其考核方式較為單一，學生學習成績的評定主要參考實驗報告和期末考試成績，學生在實驗課程前預習，思考，及相應文獻查閱涉及不多，這些都是考核所不涉及的，而這些又是學生創新能力考察的重要方面，這也再次表明無機化學考核方式的不科學不合理。教師對學生進行評定，參考期末考試成績，同樣體現學生創新意識，自主探究能力的實驗操作，問題解決不再考核評定的參考范圍內，其考核弱化也不利于學生科研創新能力的培養。因此創新考核方式，必須突出多元性、科研性。考核內容帶有科研色彩，無機化學的最終考核與科研結合起來，學生實驗前的文獻查閱情況，實驗方案的設計等都納入到考核范圍內，期末考試進行評定的基礎上也不能忽視學生的日常表現，這部分必須有一定的考核占比。如有的學生參與到教師的科研項目中，有的學生參與實驗準備工作，有的學生提出了有價值的科研主題等，這些都考慮為考核的加分項目，這在無形中督促引導學生關注創新，關注科研，參與創新，參與科研競技。

（五）鼓勵引導學生參加科研創新競賽

要想將科研引入無機化學教學中，除了在教學中實驗中做好科研的滲透，更要鼓勵引導學生參加科研創新活動，通過與科研的接觸，學科學習中科研項目的參與，讓學生科研興趣得以激發的基礎上，為學生提供科研創新的大平臺，讓學生體驗科研創新的樂趣，這就是科研創新競賽，科研立項實施的目的。學生可以組建科研小團隊，參與化學教師的科研項目，幫助教師完成一定的科研任務，也不斷為教師的科研項目注入活力和靈感。除了競賽，也可以讓學生盡量地參加一些專業的學術講座，了解無機化學學科的發展趨向，掌握學科研究的前沿，最新成果等。教師鼓勵學生參與“挑戰杯”這樣的創新科研競賽，讓學生在科研創新競賽中，在各種科技實踐中提升動手實操的能力，也提升自身的科學素養，實現其科研精神的培養。教師鼓勵學生在取得一定研究成果的基礎上，申報國家級別或者校園級別的科研項目，引導幫助學生申請科研基金，成立科研實驗室，開展科研項目。而當學生在取得了科研創新成果后，可以聯系企業或者科研單位進行科研項目到生產生活應用的轉化，讓科研項目取得實實在在的經濟回報，也給予學生科研創新的極大鼓勵。

四、結束語

科教興國戰略的實施，創新創業的時代背景都要求我們必須關注科學的科研融入。本文以本科化學專業基礎學科之一——無機化學為例，探討科研教學融入的具體策略，以期讓科研助力教學，讓教學推動科研，實現兩者的共贏式發展。科研引入無機化學教學中，具體來說，需要科研創新思維的學科滲透，激發學生的科研創新熱情。創新無機化學教學的內容和方法，讓其與科研緊密聯系起來，也提高無機化學的教學實效。鼓勵學生參與科研項目，參與“挑戰杯”這樣的科研創新競賽，讓學生明白無機化學的科研應用價值，也具備基本的科研能力，奠定后續發展的基礎。因此在今后的教學中，我們必須樹立創新創業，科研與教學結合的教學理念，以科研促進教學，實現高素質高技能，科研創新型人才的輸出。

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