探索科研成果促進研究生精品課程建設
——以鋇離子熒光傳感器為例

＊趙立彥 徐平 張瀟 王宇 劉妍 王炎

（哈爾濱工業(yè)大學化工與化學學院 黑龍江 150080）

研究生課程教學具有以下幾個突出特點：（1）學生的理論基礎比較扎實，而且學習能力較強，不滿足于課本中固定的教學資源。（2）研究生課程授課內容理論難度高且專業(yè)性強。（3）研究生課程一般安排在第一學年，通常在1～2年內要完成所有專業(yè)課學習。學習時間較短，對“教”和“學”同時提出了較高要求[1]。因此，研究生精品課程建設不能囿于教材的內容，而應該建立教學為主導、科研為支撐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導向的多位一體的教學模式。其中，科研支撐是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的一個重要途徑。

1.科教融合的教學設計

21世紀中國高等教育已經(jīng)進入到一個全新的發(fā)展階段[2]，尤其是在高等教育中的研究生教育，從科教并重轉向科教融合已經(jīng)成為必然趨勢[3]。在研究生培養(yǎng)的過程中倡導科教融合，要求科研成果轉變?yōu)檎n堂知識化，為研究生教育、教學資源提供連續(xù)不斷的動力[4]。任課教師通過合理的教學設計將課程成果轉變?yōu)榻虒W資源，為學生提供前沿的學科知識。在授課過程中教師應該注意按照科學研究的規(guī)律培養(yǎng)人才，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)造精神[5-6]。最終實現(xiàn)培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力與科學素養(yǎng)[7]。因此如何把優(yōu)質豐富的科學研究資源轉化為人才培養(yǎng)中的教學優(yōu)勢成為廣大從事研究生教學的教師需要思考的問題。

我們的教學團隊采用了基于信息化混合式的教學模式，在教學設計中有機融入了教師的科研成果作為課程的學科前沿性知識，并且注重教學成效。課程的教學設計如圖1所示。教學分為四個環(huán)節(jié)：（1）課程準備階段對課程內容進行改革，把一些常識性、了解性的課程內容作為課前在線學習內容，錄制微課視頻并轉換為二維碼，利用雨課堂或者微信公眾號推送給學生，學生可以利用課生活中的零散時間進行學習。最后把課前學節(jié)省下來的時間，用于線下實體課堂，引入學科前沿知識，把教師學術研究前沿問題植入課堂，實現(xiàn)科研“反哺教學”。（2）開展基于信息化技術的混合式教學?；旌鲜浇虒W分為課前在線教學、課中線下互動式教學和課后在線教學三部分。在課前線上教學部分，將采用微課視頻、雨課堂、二維碼、微信群、微信公眾號等信息化手段進行學習視頻推送、線上討論、線上答疑、線上測試以及部分課程思政內容的推送和討論，這些信息化手段也將有助于收集學生線上學習的成效，用以進行課程形成性評價。在課中線下互動式教學階段將采用雨課堂授課，利用雨課堂的彈幕、習題、測試、分組討論等功能加強與學生的互動，激發(fā)學生加入課堂討論的興趣、增強辯證思維的能力、端正學生學習態(tài)度。在課后在線教學部分將利用微信群和微信公眾號以及雨課堂等信息化平臺，對剛剛結束的線下教學進行升華式討論和鞏固學習。（3）每次課結束后進行教學反思，修正下次課的教學設計。每一個混合式教學單元結束后教師將就教學單元中信息化教學手段是否合理、課程思政是否恰當、課程設計是否有助于學生知識性、能力性以及素質性目標的達成等方面進行反思，用以及時修正下次課的教學設計。（4）依此進行N次教學，進行深度教學反思，促進下一輪的教學改革。課程進行中期，利用問卷星收集學生對課程的中期評價，教師根據(jù)學生的反饋及時調整教學方法和教學設計；課程全部結束后繼續(xù)利用利用問卷星收集學生對課程的整體評價；利用雨課堂收集學生學習數(shù)據(jù)，并對其進行詳細的分析；再根據(jù)學生學習數(shù)據(jù)分析的結果、教學評教反饋、教學督導反饋，對一個學期的教學進行深度反思，以促進下一輪教學改革。

圖1 基于教學信息化的混合式教學模式的課程設計

2.以鋇離子熒光傳感器為例，探索科研成果對促進研究生精品課程建設的積極作用

在探索科研成果如何促進研究生精品課程建設的研究中，分為四個步驟合理有序地將教師從事的科研內容引入研究生課程中，以鋇離子熒光傳感器引入到研究生課程中，從而實現(xiàn)科研與教學的有機融合為例。

(1)在研究生課程理論部分講授熒光的產(chǎn)生機理

在研究生課程《高等分析化學》及《波譜學原理與應用》課程中均需向學生詳細講授熒光產(chǎn)生的機理。在講授熒光機理部分內容時，教師通過雨課堂授課，適量、適時地引入課堂測試題目及思考題，通過學生的回答情況展開討論，夯實學生的理論基礎。

(2)課后讓學生查閱熒光化學傳感器的文獻并進行小組討論

講授完熒光機理之后，向學生們介紹熒光傳感器（如圖2所示）的概念。將學生分為3～4組，采用同伴學習的方法，進行熒光傳感器方面文獻的查閱和研討，每個組最終形成一份調研報告。報告內容要重點闡述近年來熒光傳感器領域發(fā)展現(xiàn)狀及主要存在的問題，以及要求討論組在報告中給出對于這一領域存在問題，有何解決方案。

圖2 熒光傳感器示意圖

(3)課上通過小組間互評以及教師點評的方式，學生報告進行點評，被引出教師的科研課題引發(fā)學生的思考

文獻閱讀研討課前，老師給學生指定閱讀某個方向的文獻。學生需要利用課余時間檢索老師指定閱讀某個方向的文獻，進行閱讀、整理與總結。課堂中，學生對自己所讀的文獻進行匯報。在匯報結束后，由老師或同學們提出與匯報內容相關的問題，大家一起進行深入的探討。通過探討，使學生對自己所匯報的文獻有了一個更深入的理解，也提高了學生的思考問題能力及創(chuàng)新意識。課上時用雨課堂發(fā)起小組間互評，激發(fā)學生進行討論的積極性，然后教師再對學生的科研文獻調研及科研想法進行最終點評。

(4)以課堂討論的方式介紹鋇離子熒光法傳感器的原理及實驗過程

圖3 熒光傳感器化合物的合成路線

在完成以上三個步驟的教學任務后，在學生的科研熱情被極大鼓舞的前提下，教師以課堂討論的方式，把鋇離子熒光法傳感器的原理及實驗過程進行介紹。向學生們介紹傳感器分子的設計思路以及制備路線。

而在我們的研究工作中，以水楊醛類西佛堿為熒光發(fā)光體，分別以鄰、間、對位吡啶作為識別位點，合成了幾種有機小分子傳感器，詳細研究了識別位點的空間相對位置對傳感器靈敏度和選擇性的影響。研究結果表明，只有含間位吡啶的傳感器對劇毒水溶性的重金屬鋇離子具有很好的靈敏度和選擇性（如圖4所示）。

圖4 熒光傳感器對鋇離子的檢測熒光光譜

最后向學生介紹進行定量分析的步驟及要注意的問題。定量分析的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析如圖5所示。

圖5 熒光傳感器對鋇離子的定量檢測

3.結束語

課程團隊在《高等分析化學》及《波譜學原理與應用》的精品課程建設過程中，以研究生創(chuàng)新思維培養(yǎng)為主線，堅持理論教學體系和教學科研成果相結合，加強科教融合進而培養(yǎng)研究生的專業(yè)能力以及創(chuàng)新能，落實教育創(chuàng)新，深化教學改革，全面提高教育教學質量。教學中采用“互動式+啟發(fā)式+案例式”的教學模式，激發(fā)研究生的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學生大膽質疑、多向思考、科學想象等思維能力。依據(jù)課程的內容，采用由淺入深、循序漸進的方式設計教學活動。實現(xiàn)教學活動與研究方向有機結合，增強教學與研究相輔相承的關聯(lián)。精品課程建設注重學生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)和科學精神的養(yǎng)成，具體體現(xiàn)為積累專業(yè)知識、提升創(chuàng)新思維和強化分析能力和動手能力等。