科教融合背景下化學(xué)類課程教學(xué)改革研究

［摘 要］ 科教融合是世界一流大學(xué)的核心辦學(xué)理念，也是我國(guó)高等教育“四新”建設(shè)中的要點(diǎn)，如何在大學(xué)教育中實(shí)現(xiàn)科教融合是目前高等教育研究的一個(gè)重要內(nèi)容。近年來(lái)，山東第一醫(yī)科大學(xué)積極推進(jìn)科教融合，在此背景下，化學(xué)與制藥工程學(xué)院不斷更新教學(xué)內(nèi)容，推動(dòng)研究性學(xué)習(xí)；在課程教學(xué)中引入科研元素；在實(shí)踐教學(xué)中引入創(chuàng)新元素；以師資培訓(xùn)和學(xué)術(shù)交流推動(dòng)教師全面發(fā)展。通過上述措施，不僅提升了學(xué)院的教學(xué)水平，而且推動(dòng)了學(xué)院的科研發(fā)展，并取得了豐碩的成果。

［關(guān)鍵詞］ 科教融合；化學(xué)課程；教學(xué)改革；研究性學(xué)習(xí)

［基金項(xiàng)目］ 2022年度山東化學(xué)教指委教學(xué)研究課題“基于科教融合的有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)研究”（SDHX-YB-2022-18）；2021年度山東第一醫(yī)科大學(xué)教研課題“科教融合背景下化學(xué)類課程教學(xué)改革研究”（2021XY040）；2022年度山東第一醫(yī)科大學(xué)教研課題“‘有機(jī)化學(xué)’課程思政案例庫(kù)建設(shè)”（XA2022006）

［作者簡(jiǎn)介］ 陳 震（1976—），男，安徽和縣人，碩士，山東第一醫(yī)科大學(xué)（山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院）化學(xué)與制藥工程學(xué)院副教授，副主任，主要從事有機(jī)合成及化學(xué)教育研究；葛燕青（1982—），男，山東萊蕪人，博士，山東第一醫(yī)科大學(xué)（山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院）化學(xué)與制藥工程學(xué)院教授，主任，主要從事化學(xué)類課程教學(xué)及有機(jī)發(fā)光材料研究；王 超（1986—），男，山東泰安人，博士，山東第一醫(yī)科大學(xué)（山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院）化學(xué)與制藥工程學(xué)院副教授，科研秘書，主要從事化學(xué)類課程教學(xué)及氣敏材料與疾病標(biāo)志物檢測(cè)研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）19-0069-04 ［收稿日期］ 2023-06-13

科教融合肇始于19世紀(jì)初德國(guó)著名學(xué)者、教育學(xué)家洪堡所提出的高等教育中“教學(xué)與科研需統(tǒng)一”的觀點(diǎn)，到20世紀(jì)末，美國(guó)卡內(nèi)基教學(xué)促進(jìn)會(huì)倡導(dǎo)成立了由教育家博耶任主席的美國(guó)研究型大學(xué)本科教育委員會(huì)，并經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)4年的研究后發(fā)布了報(bào)告《重塑本科教育：美國(guó)研究型大學(xué)發(fā)展藍(lán)圖》（簡(jiǎn)稱“博耶報(bào)告”）。“博耶報(bào)告”在對(duì)美國(guó)當(dāng)代高等教育的反思中，明確提出了“以研究型學(xué)習(xí)”為特點(diǎn)的科教融合理念，強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程需以高水平科研為基礎(chǔ)［1］。科教融合理念是以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，在教學(xué)中引入科研內(nèi)容并使兩者互相滲透、融合而形成的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，它是對(duì)洪堡提出的“教學(xué)與科研需統(tǒng)一”觀點(diǎn)的高度概括和深層表達(dá)。“博耶報(bào)告”中提出的科教融合理念明確了科研在高水平院校人才培養(yǎng)中的支撐、引導(dǎo)作用。科教融合的內(nèi)涵是在教學(xué)過程中實(shí)現(xiàn)寓研于教，其核心不再是簡(jiǎn)單地講授知識(shí)，而是重在啟發(fā)、培養(yǎng)學(xué)生如何在實(shí)踐中自主地思考、分析、研究和解決問題。科教融合是在教學(xué)與科研對(duì)人才培養(yǎng)具有統(tǒng)一性、一致性的基礎(chǔ)上提出的，充分發(fā)揮了科研育人的優(yōu)勢(shì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)、實(shí)踐創(chuàng)新等能力。

科教融合目前已成為眾多世界一流大學(xué)的核心辦學(xué)理念。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國(guó)的一些大學(xué)逐漸從以教學(xué)為主轉(zhuǎn)向科教并重，如何更好地實(shí)現(xiàn)科教融合，達(dá)成高水平高等教育，以推動(dòng)國(guó)家科技進(jìn)步是中國(guó)大學(xué)走向世界一流的關(guān)鍵。為了提高本科教學(xué)質(zhì)量，教育部推行了一系列教學(xué)改革，包括質(zhì)量工程、本科教學(xué)工程建設(shè)、本科教學(xué)水平審核評(píng)估等，其中科教融合是我國(guó)教學(xué)改革的關(guān)鍵詞之一。科教融合將大學(xué)的兩項(xiàng)基本職能——“教學(xué)”與“科研”融合起來(lái)，強(qiáng)調(diào)研究性教學(xué)與學(xué)習(xí)，科研反哺教學(xué)。從2017年起，我國(guó)相繼推進(jìn)高等教育新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科建設(shè)，對(duì)人才培養(yǎng)范式進(jìn)行了全方位改革，在新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科的建設(shè)中，科教融合已成為教學(xué)改革的主要內(nèi)容［2］。在這樣的背景下，科教融合開始被越來(lái)越多的教育工作者所重視。

山東第一醫(yī)科大學(xué)是山東省重點(diǎn)建設(shè)的大學(xué)，2018年經(jīng)教育部批準(zhǔn)，由泰山醫(yī)學(xué)院、山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院等合并組建而成。作為山東第一醫(yī)科大學(xué)前身之一的泰山醫(yī)學(xué)院是以教學(xué)為主的普通本科院校，而山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院以科研為主。山東第一醫(yī)科大學(xué)自成立之日起，明確了“一個(gè)總體目標(biāo)”：打造國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際上有重要影響的應(yīng)用研究型一流大學(xué)，成為全省乃至全國(guó)科教融合的標(biāo)桿、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的示范和體制創(chuàng)新的典范。

一、更新教學(xué)內(nèi)容，推動(dòng)研究型學(xué)習(xí)

課程是科教融合的重要載體，教師要把科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生提供最前沿的學(xué)科知識(shí)。我院積極推進(jìn)課程教學(xué)改革，引領(lǐng)教師更新教學(xué)內(nèi)容，推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。

2017年，中國(guó)化學(xué)會(huì)正式發(fā)布了《有機(jī)化合物命名原則2017》，這一修訂相比上一版1980年的命名原則發(fā)生了較大的變化［3］。這一命名法與國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）的最新規(guī)定相接軌，與英文文獻(xiàn)中的命名及相關(guān)有機(jī)分子結(jié)構(gòu)繪圖軟件的命名相符合，掌握這種命名規(guī)則對(duì)于學(xué)生將來(lái)從事科研工作是有利的，但對(duì)學(xué)生提出了較高的要求——學(xué)生需要掌握相應(yīng)的英文名稱。因此，目前很多高校在教學(xué)中仍然采用舊的命名原則，新的命名原則推廣緩慢。對(duì)于我院藥學(xué)和制藥等專業(yè)的學(xué)生來(lái)講，“有機(jī)化學(xué)”是非常重要的基礎(chǔ)課程，學(xué)生有必要掌握這些新知識(shí)。在2023年，我院采用了這一新的命名法，并引導(dǎo)學(xué)生查閱《有機(jī)化合物命名原則2017》，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)使用相關(guān)有機(jī)分子結(jié)構(gòu)繪圖軟件。

在波譜分析的課程教學(xué)中，傳統(tǒng)上很少提到高分辨質(zhì)譜，但是這一分析手段已在科研中廣泛應(yīng)用。與普通質(zhì)譜相比，高分辨質(zhì)譜能夠?qū)y(cè)得的離子質(zhì)量數(shù)精確到小數(shù)點(diǎn)后四位以上，能夠區(qū)分分子量相差很小的兩種物質(zhì)，從而準(zhǔn)確推斷分子中所含的元素種類，甚至可以取代部分元素分析，成為給出和確認(rèn)化合物分子式的一個(gè)重要方法。我們?cè)诮虒W(xué)中也將這部分的知識(shí)補(bǔ)充給學(xué)生，使學(xué)生在參加科研工作時(shí)能夠快速熟悉這一分析工具，提高科研效率，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生參觀我院的高分辨質(zhì)譜儀，了解儀器的使用方法。這一教學(xué)改進(jìn)受到了學(xué)生的廣泛好評(píng)。

在烷烴的教學(xué)中，交叉式構(gòu)象與重疊式構(gòu)象是重要的知識(shí)點(diǎn)，這兩者之間的能量差稱為扭轉(zhuǎn)張力。扭轉(zhuǎn)張力的傳統(tǒng)解釋是兩個(gè)碳原子上的非鍵合氫原子的距離不同而導(dǎo)致的排斥力不同，也有用成鍵電子對(duì)的距離和排斥作用來(lái)解釋。最近，量子力學(xué)計(jì)算表明，當(dāng)乙烷采取交叉式構(gòu)象時(shí)，填充的成鍵軌道與空的鍵軌道之間存在有利的相互作用，這種相互作用降低了交叉式構(gòu)象的能量。因此只有采取交叉式構(gòu)象，才可以形成有利的相互作用。這部分內(nèi)容在國(guó)內(nèi)最新出版的教材《Klein’s Organic Chemistry Global Edition（翻譯版）》中已經(jīng)采用。我們?cè)诮虒W(xué)中將這部分知識(shí)提供給學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，思考何種解釋更為合理。

在酸堿理論的教學(xué)中，給學(xué)生介紹了水的pKa數(shù)據(jù)目前有兩種，有些教材用15.7，有些用14，指導(dǎo)學(xué)生查閱資料，分析為什么會(huì)有兩種觀點(diǎn)，各自的依據(jù)是什么［4］。在指導(dǎo)學(xué)生時(shí)，要求學(xué)生不僅要會(huì)用搜索引擎工具，還要善于利用各種問答社區(qū)、學(xué)術(shù)論壇、學(xué)術(shù)平臺(tái)等，更要善于使用web of Science等各種學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生更早地閱讀相關(guān)科研論文、著作，熟悉相關(guān)研究工具。

二、課程教學(xué)引入科研元素，強(qiáng)化思想政治育人

我院組織骨干教師對(duì)相關(guān)課程的教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂，在課程教學(xué)中引入科學(xué)研究的思想和觀念，使課程內(nèi)容富含科研元素，從而使設(shè)計(jì)的課程能有較好的教學(xué)效果。以“有機(jī)化學(xué)”課程教學(xué)為例，教師在每章節(jié)的教學(xué)中都安排了相應(yīng)的科研素材，這些科研素材有中國(guó)人名字命名的化學(xué)反應(yīng)、未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)成果、本院做的一些科研工作，以及一些與社會(huì)熱點(diǎn)密切相關(guān)的科學(xué)問題。這些科研素材涉及的很多知識(shí)較為深?yuàn)W，課程教學(xué)中提及這些并不是要求學(xué)生都理解和掌握，而是主要用來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研熱情，同時(shí)起到課程思政的作用。比如在炔烴和二烯烴的教學(xué)中，可以介紹麻生明院士在聯(lián)烯化學(xué)上的貢獻(xiàn)，也可以提及本院教師在炔烴復(fù)分解反應(yīng)上的工作。這些只需只言片語(yǔ)，便可以很好地激發(fā)學(xué)生的熱情。“有機(jī)化學(xué)”課程教學(xué)小組整理的科研素材見表1，這些科研素材將以混合式教學(xué)中課外閱讀材料的形式出現(xiàn)在教師的網(wǎng)絡(luò)課程中。

在課程的教學(xué)大綱中還給出了豐富的拓展資源，包括每門課程的相關(guān)論著、在線資源、學(xué)科論壇、微信公號(hào)、研究期刊等，這些資源同時(shí)呈現(xiàn)在教師的網(wǎng)絡(luò)課程中，為學(xué)生深入學(xué)習(xí)和探索相關(guān)學(xué)科的奧秘提供了極大便利。

三、實(shí)踐教學(xué)引入創(chuàng)新元素，推動(dòng)學(xué)生走向科研

為進(jìn)一步強(qiáng)化我校創(chuàng)新人才培養(yǎng)，充分發(fā)揮科教融合的優(yōu)勢(shì)，學(xué)校組織開展了本科生研究計(jì)劃項(xiàng)目。該項(xiàng)目是省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃的校級(jí)培育項(xiàng)目，可從中選拔優(yōu)秀項(xiàng)目參加省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目申報(bào)。創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目是指學(xué)生自主完成創(chuàng)新性研究項(xiàng)目設(shè)計(jì)、研究條件準(zhǔn)備和項(xiàng)目實(shí)施、研究報(bào)告撰寫、成果交流等工作，或是進(jìn)課題組、實(shí)驗(yàn)室、科研團(tuán)隊(duì)參與教師在研科研項(xiàng)目。學(xué)校為推進(jìn)這一工作進(jìn)行了相關(guān)制度的改革，對(duì)培養(yǎng)方案進(jìn)行了全面修訂，專門設(shè)置了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃。學(xué)生根據(jù)培養(yǎng)計(jì)劃中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模塊要求進(jìn)行修讀，可獲得創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐學(xué)分。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐學(xué)分是指學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間，積極參與開展科學(xué)研究、發(fā)明創(chuàng)造、技術(shù)開發(fā)、論文著作、創(chuàng)新方法、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、各類競(jìng)賽等學(xué)術(shù)活動(dòng)取得成果，經(jīng)學(xué)院及相關(guān)部門根據(jù)“第二課堂成績(jī)單”實(shí)施辦法認(rèn)定后獲得相應(yīng)學(xué)分。學(xué)校還對(duì)原來(lái)的培養(yǎng)方案進(jìn)行了改革，每年設(shè)置了兩周的創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練周。

學(xué)院充分利用我校目前科教融合項(xiàng)目資金配套的優(yōu)勢(shì)，將以前沒有開設(shè)過的、與科研密切結(jié)合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目引入學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的科研熱情和積極性，讓學(xué)生有條件、有機(jī)會(huì)參加教師的科研工作，推動(dòng)教學(xué)和科研共同發(fā)展。學(xué)院投入資金建設(shè)了學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)購(gòu)買了相關(guān)儀器設(shè)備。課題組利用相關(guān)儀器開設(shè)了目前科研中較為常見的一些半微量和微量有機(jī)化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)。

在全國(guó)和山東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目申報(bào)中，我院共立項(xiàng)126項(xiàng)，學(xué)生發(fā)表論文92篇，首位授權(quán)專利和軟件著作權(quán)22項(xiàng)。這些研究項(xiàng)目的開展有效促進(jìn)了我院的科教融合，充分體現(xiàn)了“產(chǎn)出導(dǎo)向”的專業(yè)教育理念。

四、組織師資培訓(xùn)和學(xué)術(shù)交流，推動(dòng)教師全面發(fā)展

我校積極推動(dòng)科研型教師重視教學(xué)，提高其教學(xué)能力；推動(dòng)教學(xué)型教師重視科研，使其了解所在學(xué)科的最新科研動(dòng)態(tài)，熟悉學(xué)校的科研工作，促進(jìn)科教融合。為系統(tǒng)深入地提升我校教師的教育教學(xué)理念、教學(xué)核心技能，我校舉辦了多期教學(xué)技能工作坊培訓(xùn)活動(dòng)。課題組的多名教師在培訓(xùn)后教學(xué)技能有了很大的提升，在校教學(xué)比賽中名列前茅。我校同時(shí)還舉辦了FD-QM高等教育混合在線課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研修班等培訓(xùn)活動(dòng)，多次邀請(qǐng)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的專家舉辦教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)。學(xué)院針對(duì)新引進(jìn)的具有較強(qiáng)科研能力的青年教師進(jìn)行了專門的崗前培訓(xùn)并多次組織聽課、教學(xué)研討、教學(xué)比賽，以提升新教師的教學(xué)能力。對(duì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富但在科研上有所脫節(jié)的年齡稍長(zhǎng)的教師，學(xué)院組織了多次學(xué)術(shù)報(bào)告和教研室內(nèi)的學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，以開闊相關(guān)教師視野，使其了解當(dāng)前科研的最新進(jìn)展。校院同時(shí)出臺(tái)相關(guān)政策鼓勵(lì)教師外出訪問進(jìn)修、在職讀博，以提高科研能力。教師在教學(xué)理念、專業(yè)知識(shí)和教學(xué)技能上的全面發(fā)展是課程教學(xué)改革的基本保證。

通過上述措施，我院教師在教學(xué)理念和教學(xué)能力上都獲得了很大的提升。學(xué)院開創(chuàng)了“SPECIFIC八段錦”教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐模式并應(yīng)用在“醫(yī)用化學(xué)”課程教學(xué)中。采用這種模式的“醫(yī)用化學(xué)”課程獲得了山東省普通高等學(xué)校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)和全國(guó)普通高等學(xué)校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)、全國(guó)高校混合式教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng)。我院科研水平也躍上了一個(gè)新臺(tái)階，2021年我校化學(xué)學(xué)科進(jìn)入ESI前1%，近兩年排名穩(wěn)步上升，發(fā)表的高水平論文數(shù)量也大幅增長(zhǎng)。

未來(lái)我院將繼續(xù)按照科教融合理念，推動(dòng)教師全面發(fā)展，并以此為基礎(chǔ)切實(shí)做好課程教學(xué)改革，推動(dòng)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在科研中完成創(chuàng)新訓(xùn)練，為我校成為應(yīng)用研究型一流大學(xué)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

［1］時(shí)彥.美國(guó)研究型大學(xué)本科教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)與理念［J］.教育教學(xué)論壇，2014（8）：44-47.

［2］趙秀娟，付曉，辛靈彪，等.新醫(yī)科背景下科教融合促進(jìn)整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革［J］.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2023（4）：326-329.

［3］中國(guó)化學(xué)會(huì).有機(jī)化合物命名原則2017［M］.北京：科學(xué)出版社，2017：1-465.

［4］陸濤.有機(jī)化學(xué)［M］.9版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2022：17-18.

Research on Teaching Reform of Chemistry Courses in the Context of Integration

of Science and Education

CHEN Zhen， GE Yan-qing， WANG Chao

（School of Chemistry and Pharmaceutical Engineering， Shandong First Medical University amp; Shandong Academy of Medical Sciences， Tai’an， Shandong 271000， China）

Abstract： The integration of science and education is the core philosophy of world-class universities and the key point in the construction of “Four New” higher education in China， and how to realize the integration of science and education in university education is an important content in the research of higher education in China. In the context of actively promoting the integration of science and education in Shandong First Medical University， the School of Chemical and Pharmaceutical Engineering updates its teaching content， promotes inquiry learning， introduces elements of scientific research in course teaching and innovation in practical teaching， and promotes comprehensive faculty development through faculty training and academic exchanges. Through the above measures， we have improved our teaching level and promoted our scientific research development with fruitful results.

Key words： integration of science and education; chemistry curriculum; teaching reform; inquiry learning