淺談化學本科生的創新研討課
——內容定位及授課模式的理解

韓冬雪，牛利

廣州大學化學化工學院，分析科學技術研究中心，廣州 510006

所謂創新就是依托現有知識基礎，提出新見解、新想法、新思路，并改造或創造有益效果的事物及方法，創新首先就是人的一種創造性實踐行為，通過實踐行為對事物加以改造、利用及再創造。創新一則以好奇、探索未知的興趣為出發點，而不是以眼前的利益驅動的；一則更多地是以滿足社會需求、具有特定目的出發點的創新，以改善和提高目前的科技水平及客觀認知為目的的。正如習近平總書記在2013年歐美同學會成立100周年慶祝大會上的講話指出[1]：“創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力，也是中華民族最深沉的民族稟賦。”他在2020年9月11日科學家座談會上講話中也著重強調：科技創新應“堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，不斷向科學技術廣度和深度進軍”。

化學作為自然科學的一個重要組成部分，主要研究物質的組成、性質、結構及變化規律，從而創造新的物質。化學的發展改變著人類社會和客觀世界，滲透入了人類社會的方方面面，推動著人類社會健康、快速地發展。化學的本科生教育，除基礎課程中經典的無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、高分子化學之外，一些前沿熱點研究領域隨著多年的發展，逐漸成熟完善，形成了新的化學分支學科，并以其獨特的知識結構及應用場景，影響著化學的教育、研究及應用發展，如綠色化學、能源化學、納米化學、食品化學、超分子化學、太陽能轉化、發光材料及器件、催化有機合成、半導體光催化、石墨烯納米材料、高效氮轉化新技術、摩擦納米發電等。

化學學科的特性首先就在于實踐，無論是從課堂到實驗室，還是到工業工程應用，化學創新的實踐根本，就是為物質實踐的無限多樣性發展提供基本保證[2]。2020年12月9日Nature發表的最新研究顯示，建筑、道路、汽車等人造物體的質量現已超過地球上的生物總量，而每周的新增物量相當于地球上近80億人口的總重量，人類真正成為了統治自然、利用自然的主宰，其中絕大部分都得益于化學學科的迅猛發展及應用推廣，僅以塑料為例，其質量目前已經是動物總量的兩倍[3]。

針對這一行業領域發展現狀，目前國內化學學科本科生教學中，許多學校都開設了創新研討或者前沿展望之類的課程，這些課程的設立不僅給學生提供了充足的化學視野，開拓了眼界，提升了面向復雜前沿領域明辨是非的科學素質，同時也有效地成為了本科化學基礎課程知識的有益補充。無論是在基礎科研領域，還是在工業及相關領域應用中，這類課程的設立使得基礎課程的基本理論得到了具體的應用落實，同時也讓學生學習的基礎化學知識有了明確具體的應用場景[4]。

創新研討課程的設立，不僅應該集中關注化學前沿領域的創新活動，讓學生能通過課程內容領略化學前沿科技成果的魅力，同時也應該關注科學實驗實踐本身不可替代的角色和地位，結合單位及授課教師自身的科研特點及科研條件，有選擇性、針對性地介紹適應本單位研究特色的前沿內容，從而實現授課內容與實施條件的有機統一，實現事半功倍的教學效果。這樣的創新研討課程，創新成為課程的主線，激烈認真的討論也是不可或缺的組成環節，當然師資力量、設施條件、課程結構等也是必要的基礎保障。

1 創新課程授課模式的關鍵

1.1 創新課程首先在于新而不是創

新課程的設立，不是為了賺取學分，不是以完成考核為目的，而應是具有設立的必要性、緊迫性。化學科技的飛速發展，使得傳統的基礎科學知識更加廣泛地滲透擴散到諸多科學分支中，學科交叉的融合發展，使得多學科的知識體系界限不再分明，前沿成果也越來越難以界定于某一單獨學科及專業方向中，有甄別地篩選授課內容，特別是與本單位優勢、有代表性的領域方向相結合，無疑就應該成為課程內容的首選。相關課程內容不僅要兼顧前沿領域，更要能體現本單位或授課教師的優勢研究方向，以真正實現教研相長，教學蘊含最新科研成果，并能提出基礎核心科學問題，科學研究促進教學內容的擴展及教學實踐活動水平的提升。

教學內容要新，但不是完全以新為目的，有爭議的、缺乏定論的內容結果，可以選擇性但不是偏見地予以傳播，科學結果允許爭議，但不能存在偏見，這樣的內容選擇，盡管可以由心，但往往也是最大的隱患，要么扼殺了創新的思想，要么就成了散播偽科學的幫兇。所謂教學，有教、有學，教以通曉事理，學以明辨是非。

內容的新穎不僅要引人入勝，同時也應與客觀實際應用具體聯系，能夠真正讓學生理解化學基礎學習的魅力。綠色化學知識的普及，不會再有傳統化學工業高排放的印象；能源化學的講授，就能理解社會對新能源技術的渴望和需求，同時也能了解新技術的缺陷與不足；農業化學技術的展開，合理地施肥、播撒農藥，不僅是千百年來傳統農業的變革，同時合理的使用并不會干擾和違背自然和生態；新型傳感測量技術的進步發展，突破了人們感知的界限，使得對世界的感知更加細致入微；創新性有機分子設計合成，對農業、食品、醫藥衛生等諸多領域產生了變革性的影響；碳材料技術，從富勒烯到碳納米管，再到新興的石墨烯材料，簡單的碳成分，不同的結構序列，影響著從材料到電子，從基礎科研到工藝應用，均帶來了翻天覆地的變化[5]。

總之，創新課程的“新”，要貼近基礎課堂，又要有別于基礎課堂內容的成熟體系；要靠近前沿，也更要把前沿成果用基礎知識通俗化、簡單化。正所謂“物惟求新”“新益求新”“唯實求新”。

1.2 高素質的師資人員是授課質量的關鍵

與創新研討課程內容密切相關的就是教師的科研業務能力及其對前沿科技領域的把握。如何從化學科技前沿諸多進展中篩選合適的內容，并融入到課程教學實踐中，不僅需要多方的文獻調研，并且要依據自身的學識水平，依據各自特色，去粗取精、去偽存真，而這一過程更多的是人為因素的介入，更多地依賴個人的判斷。前沿科技的飛速發展，知識的積累快速增加，時時月月年年的日新月異發展，對授課教師的教學水平及科研業務能力也提出了更高的要求，沒有貫穿習近平總書記“時時學、處處學、人人學、終身學”的思想及行動，創新研討課就會淪為按部就班、公式化、模式化的雞肋課程。

提升授課教師的教學及科研水平，除有選擇性地遴選任用之外，完善教師定期培訓輪訓機制也可以一定程度上改善提高教師素質。此外，與校外高水平教師人員的互動聘任等相結合，也會成為專職教師隊伍水平提升的一個重要補充。針對某些部分課程內容，聘請國內外高校科研院所及企業頂級行業專家學者擔任授課教師，參與到部分相關課程中，這些流動崗位的設立將可以極大地提升創新研討課的授課質量。科研單位的關注行業引領及科技前沿，企業的也能及時提供產業化亟需技術信息及技術前沿動態，這些多措施并舉、多行業參與的課程模式，不僅可以拓寬學生的眼界視野，領會化學在基礎、前沿、工程應用等領域的不可替代角色，同時也會更加有利于促進本科學生對未來研究生報考、企業就業、自主創業等方面的人生未來規劃設計。

有高素質的授課教師才能發現合適的主題內容，并不斷動態調整，以適應化學科技的發展形勢；有高素質的授課教師才能組織得了高水平的流動人員參加，以保證合適的內容有合適的授課人員加入；有高素質的授課教師才能既保證創新性的前沿知識傳授，又能保證討論互動的熱烈氛圍，并與之產生共鳴，達到從掌握基礎知識到領略前沿科技成果，而又不止于此的目的。

所謂“好筍出好竹，好師出好徒”，一個無任何特色的教師，他教育的學生一般也難有特色。“善之本在教，教之本在師”([宋]·李覯《廣潛書》)。

1.3 營造活躍的課堂創新研討氛圍

營造輕松、活潑的創新課堂氛圍是實現“有效教學”的最佳路徑之一。沉默的學生、刻板的老師、枯燥的語言、沉悶的氣氛，是難以收獲良好的教學效果的，特別是在這種面向前沿科技成果介紹的課程中，面對脫離基礎課程邏輯至上的授課方式，面對脫離應用場景設定的復雜邏輯環境，面對超出基本認知的稀奇古怪術語概念，師生之間更加難以產生情感共鳴，并導致無法形成有效的教學互動。

所謂“妙言至徑，大道至簡”([五代]《還金述》)，如何化繁為簡、寓教于樂，將復雜的、脫離本科學生認知的前沿科研成果用通俗、簡化的語言，并在輕松的氛圍中，以詼諧幽默的方式展現給學生？這更多地取決于授課教師的科學素養、身心及文學修養，理科課程通常相對更注重思維邏輯，風趣、幽默的語言與化學知識的傳授如何銜接，往往成為考驗授課教師知識積累及知識修養的重要屏障。該前沿領域的產生發展及存在的問題、某些著名事例及重大進展、重要科學論著及科學名人、科技學派及彼此不同的理解及觀點、個人的見解及可能的方向預測等等，都會有助于學生對該課程內容的理解，同時也可以有利于教師在人文方面添加“有效教學”的文學元素，以引起學生的注意及思想的共鳴。當然前提是對授課教師提出了更為嚴格的要求：收集相關資料、整理簡單課堂教材或文獻、了解學生知識水平并針對性修改授課內容、有詳有略突出重點。總之，授課教師備課要充分，預案要清晰。

創新課程不僅僅在于傳授，特別是填鴨式的播講，而更多的還在于研討，課堂學生的互動討論才能真正使其理解前沿科技成果的魅力，并對照找到其中知識積累的不足，為以后的學習生活引領方向，同時激烈認真的討論也能使真理愈辯愈明，到達教學促進科研活動的目的，激發學生面向未知世界探索的求知欲[4]。而激發學生參與互動討論的關鍵就在于課堂教學授課教師的引領，在關鍵點、興趣點、疑難點，適時點撥、引導、啟發，以活躍課堂氣氛，用“一石”激起“千層浪”，達到事半功倍的效果。此外，固定的教學課程之余，也應給學生多一些暢想和展望！

教師之為教，不在全盤授予，而在相機誘導。“君子之教，喻也”(《禮記·學記》)，教師更多地應該起到啟發引導的作用，善于曉喻，讓學生明白道理，從而實現啟發性、引領性的教學。

2 創新研討課程內容定位

2.1 與課程內容相關的配套科研設施建設及學生親身科研活動的參與

創新研討課不僅要與實驗室科研活動相結合，更要有本單位對科研條件建設的配套投入。以往學校及學院各級單位更多的是關注教師及研究生科研活動及配套設施等基礎條件建設的投入，實驗室豪華了，可距離本科學生卻更遠了，有的僅剩下遠遠的觀瞧和走馬觀花式的參觀。本科生的實驗課程，部分解決了書本上知識的具體的理解的問題，盡管面向以實驗為基礎的化學學科，實驗過程及實驗設施的具體操作，能有利于學生培養具體分析問題和解決問題的能力、激發學習興趣、培養創造思維能力，但這些學習仍停留在基礎和初級階段，還停留在教師預設問題，并提供解決方案，學生具體驗證并嘗試重復的過程[6]。而在對實驗室的具體科學問題的闡述及論證中，更多地是需要獨立分析及解決問題的能力。因此，具備相應的科研設施條件就成為創新研討課程能否有效開展及內容拓展的關鍵。同時，是否實現從僅關注教師及研究生的科研參與投入，到同樣重視本科學生科研創新活動的設施條件建設的改變，也是能否高質量開展這類課程的制約因素。正所謂“工欲善其事，必先利其器”(《論語·衛靈公》)。

對學生的科研活動投入是必不可少的，本科學生的熱忱參與也是教師科研活動的一個重要組成部分，從實驗課到實驗室實習、從學業完成到創新創業實踐活動、從基礎課到畢業論文設計等等，本科學生都在教師的科研教學活動中發揮著不可替代的作用。正如古語云：“是故學然后知不足，教然后知困。知不足然后能自反也，知困然后能自強也。故曰教學相長也(《禮記·學記》)。”

2.2 時政元素的有效嵌入有利于學生對化學與社會關系的正確理解

把握時代的脈搏，正確理解風云變幻的國際形勢，僅靠簡單的愛國主義精神是不夠的，更要樹立正確的發展觀和科學觀，從科學的角度、從自身的專業角度，去應對紛繁蕪雜的社會形勢，特別是強調學生立足現狀、把握今天、練好本領，做有用的人。俗話說：時事造英雄，英雄亦需適時。

化學作為重要的基礎學科之一，在保證人類生存及提高人類生活質量方面起著至關重要的作用，化學及農藥改善了我們千百年來的農業生產習慣和方式，但綠色環保的概念又經常沖擊著公眾對化學的認識；如一些合成藥物雖然抑制了病毒和細菌，卻被當成了環境污染的主因；生物質能源的高效利用，雖然改善了我們的衣食住行，如今也成了全球變暖的禍因……。林林總總、樁樁件件，國內外公眾都對化學一如既往地存在著偏見，熱門前沿的熱點研究也不全是國家需求和符合中國國情的。英國皇家化學學會2015年進行了一次民調，在受訪民眾當中，25%的人表示對化學“沒有任何興趣”，一半以上的人感覺自己對化學領域了解太少，約有一半的人表示在談論有關化學方面的話題時“完全沒有信心”，有近兩成的人甚至認為“所有的化學物質都危險且有害”。公民科學素養，特別是化學素養的提高，不僅僅在于化學基礎知識的傳授，而更多是在這些熱點領域、前沿方向、廣泛影響大眾的化學相關領域問題上，實時地給予正確解讀，傳遞科學的聲音。

時事政策方面的適度解讀，特別是結合具體研討課題，以具體實施案例適度展開，能夠使本科學生更加具體、清晰、深入地了解該領域及方向的歷史變遷、目前進展，及其與國家、地方經濟建設之間的關系[7]。如化學科研活動的基礎問題是什么？什么能成為中國科技“卡脖子”的關鍵？敵對勢力與國際競爭者為何從此入手？科研活動與科技期刊的關系？國際科技期刊與中國科技期刊的合作與競爭？國際評級體系對中國科研活動正面及負面的影響？你所謂的熱點是真的社會需求，還是不同人群或勢力的潛移默化誘導？如何正確解讀中國的科技政策？中國的科研活動與企業需求及企業創新？化學相關的食品及藥物等國家安全戰略？習總書記的“四個面向”與化學科技發展的關系？

3 結語

總之，化學與人類除衣食住行外，與能源、信息、材料、國防、環境、醫藥衛生、公共安全等各方面都有著密切的聯系，特別是作為經濟發展的核心支柱學科產業，更加強調“知行合一、學以致用”，堅持將科研和教學與本科學生創新創業的社會發展趨勢相結合，融教學內容、科研成果及創新創業“三位于一體”，也是該類課程核心所在。

科技創新的首要任務就是要面向世界科技前沿，探索最具未知性、先驅性和挑戰性的研究領域，不斷突破人類的認知極限，從而更好地認識世界和改造世界。習近平總書記明確指出：創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭源泉，也是中華民族最鮮明的民族稟賦。創新研討課作為銜接基礎知識與前沿科技及社會應用需求之間的重要紐帶，不僅可以開闊本科學生的科技視野，同時多種時政元素的添加、身體力行的實驗室操作、生動活潑的熱烈討論、不失時機的課堂點撥，必將會在大學生的學習生涯中留下濃墨重彩的一筆，成為他們日后無論從事科研活動還是直接服務社會的知識保障。