科教融合背景下化学类课程教学改革研究

［摘 要］ 科教融合是世界一流大学的核心办学理念，也是我国高等教育“四新”建设中的要点，如何在大学教育中实现科教融合是目前高等教育研究的一个重要内容。近年来，山东第一医科大学积极推进科教融合，在此背景下，化学与制药工程学院不断更新教学内容，推动研究性学习；在课程教学中引入科研元素；在实践教学中引入创新元素；以师资培训和学术交流推动教师全面发展。通过上述措施，不仅提升了学院的教学水平，而且推动了学院的科研发展，并取得了丰硕的成果。

［关键词］ 科教融合；化学课程；教学改革；研究性学习

［基金项目］ 2022年度山东化学教指委教学研究课题“基于科教融合的有机化学课程教学设计研究”（SDHX-YB-2022-18）；2021年度山东第一医科大学教研课题“科教融合背景下化学类课程教学改革研究”（2021XY040）；2022年度山东第一医科大学教研课题“‘有机化学’课程思政案例库建设”（XA2022006）

［作者简介］ 陈 震（1976—），男，安徽和县人，硕士，山东第一医科大学（山东省医学科学院）化学与制药工程学院副教授，副主任，主要从事有机合成及化学教育研究；葛燕青（1982—），男，山东莱芜人，博士，山东第一医科大学（山东省医学科学院）化学与制药工程学院教授，主任，主要从事化学类课程教学及有机发光材料研究；王 超（1986—），男，山东泰安人，博士，山东第一医科大学（山东省医学科学院）化学与制药工程学院副教授，科研秘书，主要从事化学类课程教学及气敏材料与疾病标志物检测研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）19-0069-04 ［收稿日期］ 2023-06-13

科教融合肇始于19世纪初德国著名学者、教育学家洪堡所提出的高等教育中“教学与科研需统一”的观点，到20世纪末，美国卡内基教学促进会倡导成立了由教育家博耶任主席的美国研究型大学本科教育委员会，并经过长达4年的研究后发布了报告《重塑本科教育：美国研究型大学发展蓝图》（简称“博耶报告”）。“博耶报告”在对美国当代高等教育的反思中，明确提出了“以研究型学习”为特点的科教融合理念，强调教学过程需以高水平科研为基础［1］。科教融合理念是以培养创新型人才为目标，在教学中引入科研内容并使两者互相渗透、融合而形成的创新型人才培养模式，它是对洪堡提出的“教学与科研需统一”观点的高度概括和深层表达。“博耶报告”中提出的科教融合理念明确了科研在高水平院校人才培养中的支撑、引导作用。科教融合的内涵是在教学过程中实现寓研于教，其核心不再是简单地讲授知识，而是重在启发、培养学生如何在实践中自主地思考、分析、研究和解决问题。科教融合是在教学与科研对人才培养具有统一性、一致性的基础上提出的，充分发挥了科研育人的优势，有利于培养学生自主学习、终身学习、实践创新等能力。

科教融合目前已成为众多世界一流大学的核心办学理念。经过多年的发展，我国的一些大学逐渐从以教学为主转向科教并重，如何更好地实现科教融合，达成高水平高等教育，以推动国家科技进步是中国大学走向世界一流的关键。为了提高本科教学质量，教育部推行了一系列教学改革，包括质量工程、本科教学工程建设、本科教学水平审核评估等，其中科教融合是我国教学改革的关键词之一。科教融合将大学的两项基本职能——“教学”与“科研”融合起来，强调研究性教学与学习，科研反哺教学。从2017年起，我国相继推进高等教育新工科、新医科、新农科、新文科建设，对人才培养范式进行了全方位改革，在新工科、新医科、新农科的建设中，科教融合已成为教学改革的主要内容［2］。在这样的背景下，科教融合开始被越来越多的教育工作者所重视。

山东第一医科大学是山东省重点建设的大学，2018年经教育部批准，由泰山医学院、山东省医学科学院等合并组建而成。作为山东第一医科大学前身之一的泰山医学院是以教学为主的普通本科院校，而山东省医学科学院以科研为主。山东第一医科大学自成立之日起，明确了“一个总体目标”：打造国内领先、国际上有重要影响的应用研究型一流大学，成为全省乃至全国科教融合的标杆、产学研结合的示范和体制创新的典范。

一、更新教学内容，推动研究型学习

课程是科教融合的重要载体，教师要把科研成果转化为教学内容，为学生提供最前沿的学科知识。我院积极推进课程教学改革，引领教师更新教学内容，推动学生进行研究性学习。

2017年，中国化学会正式发布了《有机化合物命名原则2017》，这一修订相比上一版1980年的命名原则发生了较大的变化［3］。这一命名法与国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的最新规定相接轨，与英文文献中的命名及相关有机分子结构绘图软件的命名相符合，掌握这种命名规则对于学生将来从事科研工作是有利的，但对学生提出了较高的要求——学生需要掌握相应的英文名称。因此，目前很多高校在教学中仍然采用旧的命名原则，新的命名原则推广缓慢。对于我院药学和制药等专业的学生来讲，“有机化学”是非常重要的基础课程，学生有必要掌握这些新知识。在2023年，我院采用了这一新的命名法，并引导学生查阅《有机化合物命名原则2017》，指导学生学习使用相关有机分子结构绘图软件。

在波谱分析的课程教学中，传统上很少提到高分辨质谱，但是这一分析手段已在科研中广泛应用。与普通质谱相比，高分辨质谱能够将测得的离子质量数精确到小数点后四位以上，能够区分分子量相差很小的两种物质，从而准确推断分子中所含的元素种类，甚至可以取代部分元素分析，成为给出和确认化合物分子式的一个重要方法。我们在教学中也将这部分的知识补充给学生，使学生在参加科研工作时能够快速熟悉这一分析工具，提高科研效率，同时引导学生参观我院的高分辨质谱仪，了解仪器的使用方法。这一教学改进受到了学生的广泛好评。

在烷烃的教学中，交叉式构象与重叠式构象是重要的知识点，这两者之间的能量差称为扭转张力。扭转张力的传统解释是两个碳原子上的非键合氢原子的距离不同而导致的排斥力不同，也有用成键电子对的距离和排斥作用来解释。最近，量子力学计算表明，当乙烷采取交叉式构象时，填充的成键轨道与空的键轨道之间存在有利的相互作用，这种相互作用降低了交叉式构象的能量。因此只有采取交叉式构象，才可以形成有利的相互作用。这部分内容在国内最新出版的教材《Klein’s Organic Chemistry Global Edition（翻译版）》中已经采用。我们在教学中将这部分知识提供给学生，鼓励学生阅读相关文献，思考何种解释更为合理。

在酸碱理论的教学中，给学生介绍了水的pKa数据目前有两种，有些教材用15.7，有些用14，指导学生查阅资料，分析为什么会有两种观点，各自的依据是什么［4］。在指导学生时，要求学生不仅要会用搜索引擎工具，还要善于利用各种问答社区、学术论坛、学术平台等，更要善于使用web of Science等各种学术数据库，提高学生的自主学习能力，让学生更早地阅读相关科研论文、著作，熟悉相关研究工具。

二、课程教学引入科研元素，强化思想政治育人

我院组织骨干教师对相关课程的教学大纲进行了修订，在课程教学中引入科学研究的思想和观念，使课程内容富含科研元素，从而使设计的课程能有较好的教学效果。以“有机化学”课程教学为例，教师在每章节的教学中都安排了相应的科研素材，这些科研素材有中国人名字命名的化学反应、未来科学大奖的获奖成果、本院做的一些科研工作，以及一些与社会热点密切相关的科学问题。这些科研素材涉及的很多知识较为深奥，课程教学中提及这些并不是要求学生都理解和掌握，而是主要用来激发学生的学习兴趣和科研热情，同时起到课程思政的作用。比如在炔烃和二烯烃的教学中，可以介绍麻生明院士在联烯化学上的贡献，也可以提及本院教师在炔烃复分解反应上的工作。这些只需只言片语，便可以很好地激发学生的热情。“有机化学”课程教学小组整理的科研素材见表1，这些科研素材将以混合式教学中课外阅读材料的形式出现在教师的网络课程中。

在课程的教学大纲中还给出了丰富的拓展资源，包括每门课程的相关论著、在线资源、学科论坛、微信公号、研究期刊等，这些资源同时呈现在教师的网络课程中，为学生深入学习和探索相关学科的奥秘提供了极大便利。

三、实践教学引入创新元素，推动学生走向科研

为进一步强化我校创新人才培养，充分发挥科教融合的优势，学校组织开展了本科生研究计划项目。该项目是省大学生创新训练计划的校级培育项目，可从中选拔优秀项目参加省级大学生创新训练项目申报。创新训练项目是指学生自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果交流等工作，或是进课题组、实验室、科研团队参与教师在研科研项目。学校为推进这一工作进行了相关制度的改革，对培养方案进行了全面修订，专门设置了创新创业计划。学生根据培养计划中的创新创业模块要求进行修读，可获得创新创业实践学分。创新创业实践学分是指学生在校学习期间，积极参与开展科学研究、发明创造、技术开发、论文著作、创新方法、创业实践、各类竞赛等学术活动取得成果，经学院及相关部门根据“第二课堂成绩单”实施办法认定后获得相应学分。学校还对原来的培养方案进行了改革，每年设置了两周的创新实践训练周。

学院充分利用我校目前科教融合项目资金配套的优势，将以前没有开设过的、与科研密切结合的实验项目引入学生实验中，充分调动学生的科研热情和积极性，让学生有条件、有机会参加教师的科研工作，推动教学和科研共同发展。学院投入资金建设了学生创新训练实验室，同时购买了相关仪器设备。课题组利用相关仪器开设了目前科研中较为常见的一些半微量和微量有机化学合成实验。

在全国和山东省大学生创新创业训练项目申报中，我院共立项126项，学生发表论文92篇，首位授权专利和软件著作权22项。这些研究项目的开展有效促进了我院的科教融合，充分体现了“产出导向”的专业教育理念。

四、组织师资培训和学术交流，推动教师全面发展

我校积极推动科研型教师重视教学，提高其教学能力；推动教学型教师重视科研，使其了解所在学科的最新科研动态，熟悉学校的科研工作，促进科教融合。为系统深入地提升我校教师的教育教学理念、教学核心技能，我校举办了多期教学技能工作坊培训活动。课题组的多名教师在培训后教学技能有了很大的提升，在校教学比赛中名列前茅。我校同时还举办了FD-QM高等教育混合在线课程质量标准研修班等培训活动，多次邀请教学经验丰富的专家举办教学经验交流会。学院针对新引进的具有较强科研能力的青年教师进行了专门的岗前培训并多次组织听课、教学研讨、教学比赛，以提升新教师的教学能力。对教学经验丰富但在科研上有所脱节的年龄稍长的教师，学院组织了多次学术报告和教研室内的学术交流活动，以开阔相关教师视野，使其了解当前科研的最新进展。校院同时出台相关政策鼓励教师外出访问进修、在职读博，以提高科研能力。教师在教学理念、专业知识和教学技能上的全面发展是课程教学改革的基本保证。

通过上述措施，我院教师在教学理念和教学能力上都获得了很大的提升。学院开创了“SPECIFIC八段锦”教学创新实践模式并应用在“医用化学”课程教学中。采用这种模式的“医用化学”课程获得了山东省普通高等学校教师教学创新大赛一等奖和全国普通高等学校教师教学创新大赛二等奖、全国高校混合式教学设计创新大赛三等奖。我院科研水平也跃上了一个新台阶，2021年我校化学学科进入ESI前1%，近两年排名稳步上升，发表的高水平论文数量也大幅增长。

未来我院将继续按照科教融合理念，推动教师全面发展，并以此为基础切实做好课程教学改革，推动学生研究性学习，让学生在科研中完成创新训练，为我校成为应用研究型一流大学做出贡献。