基于科教融合的研究生一流實踐課程建設
——現代化學研究方法與技術訓練

江繼軍，楊立群，蘇成勇，阮文紅，朱芳

中山大學化學學院，廣州 510275

當今世界，國際競爭日益激烈，其主要表現為科技、教育和人才競爭。科技是關鍵，教育是基礎，人才是根本。因此，我們必須為人才培養創造高質量的條件和環境。高等教育是人才培養的一個重要前沿陣地。習近平總書記強調高校應將形成“高水平人才培養體系”作為高校三項基礎性工作之一，以辦出具有中國特色的世界一流大學。培養一流人才是世界一流大學的重要標志，因此，“雙一流”高校建設的重點在于一流人才的培養[1]。黨的二十大報告也強調要堅持為黨育人、為國育才，全面提高人才自主培養質量，著力造就拔尖創新人才。因此，我們要貫徹落實好中央決策部署，加快構建高質量教育體系，培養造就大批德才兼備的高素質人才。研究生教育肩負著為我國現代化建設培養高素質、高層次創新型人才的重任[2]。國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010–2020年)明確指出：促進科研與教學互動、與創新人才培養相結合[3]。2020年7月29日，習近平總書記在全國研究生教育會議上對研究生教育工作做出重要指示，“研究生教育在培養創新人才、提高創新能力、服務經濟社會發展、推進國家治理體系和治理能力現代化方面具有重要作用。”由此可見，黨和國家對研究生的培養提出了更高要求。

中山大學作為“雙一流建設”大學，肩負著培養創新人才的歷史使命。我們將以高度的歷史自覺和強烈的使命意識，大力構建高質量教育體系，努力培養創新人才。面對百年未有之大變局，學院頂層設計，積極創新人才培養模式和培養機制，大力推動教育教學改革。在改革過程中，高質量的人才培養，有賴于高水平的教師隊伍建設。因此，學院鼓勵廣大教師樹標桿、作示范，克服重科研輕教學的不良現象，將育人育才滲透到教學科研各個環節和點滴之中。基于此，我們探索建設高質量研究生研究方法與技術訓練的課程體系的路線，提出并開設一門現代化學研究方法與技術訓練實踐課程，包括理論教學和科研訓練兩大教學環節，推動實現科研與教學融合，并將課程開放給本科生，全面培養學生的創新意識、創新精神和創新能力，打造一門本碩博貫通式現代化學研究方法與技術訓練實踐課程體系。經過兩年的初步實踐，我們在內容創新、訓練平臺、師資隊伍、科教轉化等方面取得了良好的成效。

1 建設背景

首先，傳統的研究生實驗教學在創新人才培養理念和研究技能訓練方面仍存在不足。當前的教學模式仍以教師為中心，注重知識傳授和傳輸，忽視學生創新思維和科研技能的培養，這已成為制約研究生創新能力發展的主要因素之一。其次，由于我國研究生招生規模不斷擴大，每一級研究生數量較多，導致生均資源稀少，培養模式采用集中培養的方式。這種模式下，研究生課程逐漸趨同于本科化，內容更新不夠及時，缺乏理論系統性。再者，由于現階段研究生的招生生源分布廣泛，大學生的層次分布不均，以及非化學背景的本科生比例上升。這種情況下，需要對新生進行統一的科研技能訓練，為課題研究階段打下基礎，并且在碩士一年級期間對學生進行現代化學研究技術和技能訓練，以彌補學生在專業技能方面的不足。此外，學科交叉程度的提高也要求學生掌握高水平的技能。隨著科研水平的提高和課題研究的深入，學科交叉頻繁且層次較深，學生僅掌握化學專業的實驗技能不夠，有必要在碩士一年級期間對他們進行現代化學研究技術和技能訓練，從而提高學生的綜合素質和創新能力。最后，傳統的碩士研究生科研訓練主要集中在后期的學位論文研究，而忽視了創新能力的培養全過程。完成學位論文研究只是研究生科研訓練的一個重要部分，在此之前，科學合理的研究方法與技術訓練還應包括科研方法、科研思維訓練、報告撰寫訓練等。這些訓練應該始終貫穿于研究生的整個培養過程，而不是只單單集中在學位論文研究階段。因此，作為培養單位，有必要從平臺方面整體提升研究生的相關技能，以實現高質量人才培養。居沈貴等[4]提出基于“問題導向”的科研能力訓練，在探索實踐中，通過不斷自我革新，形成了較高質量的課程群，體現了內涵建設和特色發展。高武奇等[5]在近期的研究中，對研究生科研能力培養目前存在的主要問題進行了總結，并提出了以科研訓練為抓手的研究生科研能力培養措施，取得了良好的實踐效果，并在200多個高校及研究院得到了應用。

2 建設內容

基于上述背景，在學校和學院的大力支持下，我們利用學院現有的硬件設備資源，通過一系列措施，有針對性地從技能訓練平臺整合、教學隊伍建設、科研成果轉化以及課程體系建構等方面進行改進。自提出課程建設的設想以來，我們開展該課程的模塊化建設，其中模塊1(表1)的實驗已經開展了近10年，模塊2(表2)改革進行了近3年，我們分以下四個方面進行介紹。

表1 模塊一開課實驗教項目一覽表

2.1 訓練平臺拓展

中山大學化學學院在早年通過“985工程”和近期通過“雙一流高校”的建設中，購置了一批大中型現代測試儀器。這些儀器分別屬于化學學院中心實驗室、生物無機與合成化學教育部重點實驗室(簡稱無機平臺)、聚合物復合材料及功能材料教育部重點實驗室(簡稱聚合物平臺)、廣東省國際聯合研究基地Lehn功能材料研究所(簡稱LIFM)。這些儀器主要為院內及院外各科研小組提供服務，為學院的學科建設和科研水平的提高提供了強有力的保障。為了更加有效地管理和整合設備資源，化學學院成立了公共儀器中心，并設立了四個子平臺。在公共服務方面，公共儀器中心充分發揮儀器的公共屬性，實現了資源的統一優化配置。具體而言，將一些日常科研服務機時較少的儀器用于教學，并將一些到報廢年限的儀器利用學校報廢留用的機制進行儀器改裝實驗，從而有效地利用了資源。

2.2 教學隊伍凝聚

教學隊伍建設是提高教育教學質量的重要保障。在實驗教學體系的建設和改革中，高水平的教學隊伍不可或缺。為了實現這一目標，學校和學院需要采取一系列措施，包括提供良好的工作條件和待遇、鼓勵教師發展專業、培養教學骨干、加強教師培訓等。我們鼓勵學院有意愿的教師樹標桿、作示范，克服重科研輕教學的思想困境，打破傳統研究生技能訓練的舊思想，積極參與研究生實驗教學。第一批參與此次建設的教師隊伍共16名教師，12名儀器管理技術人員。在實踐過程中，教學隊伍密切配合，圓滿完成了課程籌備及開課工作。16名教師分別來自有機化學、無機化學、物理化學、分析化學及高分子化學二級學科，年齡跨度從33至53歲，中青年骨干教師居多且活躍在科研和教學的第一線。其中，珠江學者1名，青年長江學者1名，中山大學百人計劃引進人才3名，國家優秀青年獲得者1名。

2.3 科教融合轉化

科教融合是當前高等教育發展的必然趨勢。科教融合旨在將科學研究與教育教學相結合，提高研究生的綜合素質和實踐能力，為國家培養更多高素質創新型人才。研究生教育要積極推進科教融合，改革傳統教學模式，引入實踐教學、課題研究等環節，提高研究生的創新能力和實踐經驗。同時，教師也要不斷更新教育理念，加強自身專業素養，提高教學質量，為研究生提供更好的教育服務。科教融合是提高研究生教育質量的必由之路，將為我國科技創新和高素質人才培養作出積極貢獻。

科教融合是高質量培養創新人才重要的手段之一，它對于提高學生科研素質，培養創新型人才起著十分重要的作用。在課程建設過程中，我們鼓勵教師根據自身課題的研究，成功地將一些科研成果轉化到實驗教學當中，更好地實現了科學和教育的融合，為學生提供更有意義和有益的學習體驗，使學生得到較為系統的科研技術思維能力訓練，提升相關技能，提升課題自主創新能力。

例如，潘梅教授課題組[6]成功地合成制備了一例氟取代的ESIPT(激發態分子內質子轉移)有機小分子化合物H2hpi2cf(5-(2-(5-氟-2-羥基苯基)-4,5-雙(4-氟苯基)-1H-咪唑-1-基)間苯二甲酸)。該分子中苯環上的羥基氧和相鄰咪唑基上的氮可作為激發態分子內質子轉移位點，從而產生特征的四能級結構和醇式(E)-酮式(K)互變帶來的雙發射特性。由于在不同極性的溶劑體系中，該分子能夠產生具有不同強度和發光色域的醇式和/或酮式發光，因此，可以基于這一特點將該分子制備成熒光探針薄膜，并應用于可視熒光檢測醇類分子的研究。該分子在不同的溶劑以及結晶條件下可以得到5種不同的晶型，這些不同晶型在365 nm光源激發下，最大發射峰分別位于463、486、500、485、490 nm，發光壽命為納秒級，表明均為熒光。該實驗的一些現象和結果非常有趣，有利于學生透過現象按照科學合理的研究方法去研究其本質，在實驗過程中收獲樂趣并學習科學的研究方法和技能。通過合理的設計，利用上述結果設計了兩個實驗，分別是X射線單晶衍射法測定分子結構實驗和X射線粉末衍射法監測化合物結構轉化過程。

再如，陳國勝副教授課題組[7,8]通過利用不同等電點的蛋白質(牛血清白蛋白，BSA，pI=5.8；細胞色素c，Cyt c，pI=10.5)作為模板(成核位點)，初步探索MAF-4(2-甲基咪唑鋅鹽)的生物礦化過程，并研究蛋白質對MAF-4結晶的影響規律；通過Bradford蛋白質試驗測定反應前后上清液中蛋白質的含量，評估蛋白質的封裝效率；通過粉末X射線衍射儀研究制備的MAF-4生物復合材料的結晶性，設計了仿生礦化制備蛋白質-金屬有機框架復合材料實驗。

2.4 課程內容建構

我們提出建設現代化學研究方法與技術訓練這門課程，計劃將該課程面向本科生、碩士和博士研究生開放，并將其打造成一門貫穿本碩博的核心科研訓練示范課程。我們希望通過該課程的學習和實踐，使每學年20名強基班本科生和150名研究生獲得高水平的科研訓練，從而豐富“創新型人才”的培養模式，并助力于“雙一流”高校的建設。

該課程的主要建設內容是利用中山大學化學學院的優質儀器設備資源，凝聚一支高質量的骨干教學隊伍，改進研究生實驗教學模式，建設一門高質量的現代化學研究方法與技術訓練課程。研究生通過該課程的學習和實踐，將得到較為系統的科研技術思維方法及實操能力訓練，并提升課題自主創新能力。

我們將通過科教融合方式來實現這一目標。首先，我們整理一些科研成果并將其轉化為教學內容，結合化學學院已有的儀器資源，設計和改造若干具有針對性的研究生實驗，內容覆蓋無機、有機、物化、高分子和分析等二級學科。其次，我們將編寫實驗講義并進行反復實踐，最后將這些講義整合并編寫成實驗教材。在這一過程中，我們將進一步修正教學講義，并最終開設該課程，為研究生提供系統的科研技術思維方法及實操能力訓練。我們還將初步探討編寫優化教材，并著手整理編寫更新教材，形成初稿，經過反復修改和實踐驗證后最終定稿，并準備出版事宜，同時撰寫教學相關論文以總結改革成效。

3 實踐及成效

3.1 教學實踐

在開課初期階段，為了確保實驗教學的高質量，我們設置了理論講授環節和實踐環節，分別用時3周和6周以上(根據實驗個數情況增減)。課程內容共分為四個模塊，初期計劃開放兩個模塊，第一個模塊開放8個實驗，主要內容聚焦高分子結構與性能的現代測試技術的訓練。第二個模塊開放9–12個實驗。研究生根據個人的興趣愛好、專業研究方向等均衡選擇，每個實驗限選60人，設1課時用于理論講解，并以集中授課方式完成；設4–6個學時用于實踐訓練；設1–2個學時用于課后數據分析和總結報告。在訓練課中，教師講解演示30分鐘，之后研究生逐個開始獨立完成實驗。期間組織學生討論，分析處理數據，穿插講解研究方法及其運用。對于個別基礎較差的學生，將針對性地指導，最后由其獨立完成分析報告。我們的目標是通過技能訓練，培養研究生在今后課題研究過程中自主設計實驗、熟練操作相關化學儀器、科學合理地進行數據處理與分析科學問題等的能力。在化學學院的大力支持下，此次教學實踐順利開展。

3.2 初步成效

我們通過調查問卷(問卷星)對2021級80名碩士研究生進行回訪，了解他們對現代化學研究方法與技術訓練課程的接受或認同程度以及初步成效，從而來評判實驗教學改革應用效果進行綜合評價。回訪共收回73份問卷。調研的主要內容及結果如表3所示。數據結果表明，由于生源差異，82%的研究生無課程所涉及的儀器實踐經驗，大多數研究生(占比90%以上)對該門課程的開設持肯定態度，并認為通過技能訓練，可以提高科研素質、促進課題研究等。這給予了我們持續建設該課程極大的鼓勵。

表3 2021級研究生對現代化學研究方法與技術訓練課程的反饋意見

4 結語

現代化學研究方法與技術訓練是一門有很高實用價值的實踐教學課程，其特色在于采用了先進的大中型分析儀器，為學生提供全方位的實驗技能訓練。這種教學方式彌補了傳統單一教學模式的不足，能夠有效提升研究生實驗課程的教學質量。通過課程內容創新、訓練平臺拓展、師資隊伍凝聚、科教融合轉化、教材編寫出版等方面的改革，我們取得了顯著的成效。這門課程的成功實踐，不僅為培養高水平的創新型人才提供了有力保障，還為高校探索新的創新型人才培養模式做出了積極貢獻。此外，該課程的實施還完善了高質量的人才培養課程體系，為學生提供了極具價值的學習體驗，并為創新人才的培養奠定了堅實基礎。