科教融合背景下化學類課程教學改革研究

［摘 要］ 科教融合是世界一流大學的核心辦學理念，也是我國高等教育“四新”建設中的要點，如何在大學教育中實現科教融合是目前高等教育研究的一個重要內容。近年來，山東第一醫科大學積極推進科教融合，在此背景下，化學與制藥工程學院不斷更新教學內容，推動研究性學習；在課程教學中引入科研元素；在實踐教學中引入創新元素；以師資培訓和學術交流推動教師全面發展。通過上述措施，不僅提升了學院的教學水平，而且推動了學院的科研發展，并取得了豐碩的成果。

［關鍵詞］ 科教融合；化學課程；教學改革；研究性學習

［基金項目］ 2022年度山東化學教指委教學研究課題“基于科教融合的有機化學課程教學設計研究”（SDHX-YB-2022-18）；2021年度山東第一醫科大學教研課題“科教融合背景下化學類課程教學改革研究”（2021XY040）；2022年度山東第一醫科大學教研課題“‘有機化學’課程思政案例庫建設”（XA2022006）

［作者簡介］ 陳 震（1976—），男，安徽和縣人，碩士，山東第一醫科大學（山東省醫學科學院）化學與制藥工程學院副教授，副主任，主要從事有機合成及化學教育研究；葛燕青（1982—），男，山東萊蕪人，博士，山東第一醫科大學（山東省醫學科學院）化學與制藥工程學院教授，主任，主要從事化學類課程教學及有機發光材料研究；王 超（1986—），男，山東泰安人，博士，山東第一醫科大學（山東省醫學科學院）化學與制藥工程學院副教授，科研秘書，主要從事化學類課程教學及氣敏材料與疾病標志物檢測研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）19-0069-04 ［收稿日期］ 2023-06-13

科教融合肇始于19世紀初德國著名學者、教育學家洪堡所提出的高等教育中“教學與科研需統一”的觀點，到20世紀末，美國卡內基教學促進會倡導成立了由教育家博耶任主席的美國研究型大學本科教育委員會，并經過長達4年的研究后發布了報告《重塑本科教育：美國研究型大學發展藍圖》（簡稱“博耶報告”）。“博耶報告”在對美國當代高等教育的反思中，明確提出了“以研究型學習”為特點的科教融合理念，強調教學過程需以高水平科研為基礎［1］。科教融合理念是以培養創新型人才為目標，在教學中引入科研內容并使兩者互相滲透、融合而形成的創新型人才培養模式，它是對洪堡提出的“教學與科研需統一”觀點的高度概括和深層表達。“博耶報告”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中的支撐、引導作用。科教融合的內涵是在教學過程中實現寓研于教，其核心不再是簡單地講授知識，而是重在啟發、培養學生如何在實踐中自主地思考、分析、研究和解決問題。科教融合是在教學與科研對人才培養具有統一性、一致性的基礎上提出的，充分發揮了科研育人的優勢，有利于培養學生自主學習、終身學習、實踐創新等能力。

科教融合目前已成為眾多世界一流大學的核心辦學理念。經過多年的發展，我國的一些大學逐漸從以教學為主轉向科教并重，如何更好地實現科教融合，達成高水平高等教育，以推動國家科技進步是中國大學走向世界一流的關鍵。為了提高本科教學質量，教育部推行了一系列教學改革，包括質量工程、本科教學工程建設、本科教學水平審核評估等，其中科教融合是我國教學改革的關鍵詞之一。科教融合將大學的兩項基本職能——“教學”與“科研”融合起來，強調研究性教學與學習，科研反哺教學。從2017年起，我國相繼推進高等教育新工科、新醫科、新農科、新文科建設，對人才培養范式進行了全方位改革，在新工科、新醫科、新農科的建設中，科教融合已成為教學改革的主要內容［2］。在這樣的背景下，科教融合開始被越來越多的教育工作者所重視。

山東第一醫科大學是山東省重點建設的大學，2018年經教育部批準，由泰山醫學院、山東省醫學科學院等合并組建而成。作為山東第一醫科大學前身之一的泰山醫學院是以教學為主的普通本科院校，而山東省醫學科學院以科研為主。山東第一醫科大學自成立之日起，明確了“一個總體目標”：打造國內領先、國際上有重要影響的應用研究型一流大學，成為全省乃至全國科教融合的標桿、產學研結合的示范和體制創新的典范。

一、更新教學內容，推動研究型學習

課程是科教融合的重要載體，教師要把科研成果轉化為教學內容，為學生提供最前沿的學科知識。我院積極推進課程教學改革，引領教師更新教學內容，推動學生進行研究性學習。

2017年，中國化學會正式發布了《有機化合物命名原則2017》，這一修訂相比上一版1980年的命名原則發生了較大的變化［3］。這一命名法與國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）的最新規定相接軌，與英文文獻中的命名及相關有機分子結構繪圖軟件的命名相符合，掌握這種命名規則對于學生將來從事科研工作是有利的，但對學生提出了較高的要求——學生需要掌握相應的英文名稱。因此，目前很多高校在教學中仍然采用舊的命名原則，新的命名原則推廣緩慢。對于我院藥學和制藥等專業的學生來講，“有機化學”是非常重要的基礎課程，學生有必要掌握這些新知識。在2023年，我院采用了這一新的命名法，并引導學生查閱《有機化合物命名原則2017》，指導學生學習使用相關有機分子結構繪圖軟件。

在波譜分析的課程教學中，傳統上很少提到高分辨質譜，但是這一分析手段已在科研中廣泛應用。與普通質譜相比，高分辨質譜能夠將測得的離子質量數精確到小數點后四位以上，能夠區分分子量相差很小的兩種物質，從而準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，成為給出和確認化合物分子式的一個重要方法。我們在教學中也將這部分的知識補充給學生，使學生在參加科研工作時能夠快速熟悉這一分析工具，提高科研效率，同時引導學生參觀我院的高分辨質譜儀，了解儀器的使用方法。這一教學改進受到了學生的廣泛好評。

在烷烴的教學中，交叉式構象與重疊式構象是重要的知識點，這兩者之間的能量差稱為扭轉張力。扭轉張力的傳統解釋是兩個碳原子上的非鍵合氫原子的距離不同而導致的排斥力不同，也有用成鍵電子對的距離和排斥作用來解釋。最近，量子力學計算表明，當乙烷采取交叉式構象時，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象的能量。因此只有采取交叉式構象，才可以形成有利的相互作用。這部分內容在國內最新出版的教材《Klein’s Organic Chemistry Global Edition（翻譯版）》中已經采用。我們在教學中將這部分知識提供給學生，鼓勵學生閱讀相關文獻，思考何種解釋更為合理。

在酸堿理論的教學中，給學生介紹了水的pKa數據目前有兩種，有些教材用15.7，有些用14，指導學生查閱資料，分析為什么會有兩種觀點，各自的依據是什么［4］。在指導學生時，要求學生不僅要會用搜索引擎工具，還要善于利用各種問答社區、學術論壇、學術平臺等，更要善于使用web of Science等各種學術數據庫，提高學生的自主學習能力，讓學生更早地閱讀相關科研論文、著作，熟悉相關研究工具。

二、課程教學引入科研元素，強化思想政治育人

我院組織骨干教師對相關課程的教學大綱進行了修訂，在課程教學中引入科學研究的思想和觀念，使課程內容富含科研元素，從而使設計的課程能有較好的教學效果。以“有機化學”課程教學為例，教師在每章節的教學中都安排了相應的科研素材，這些科研素材有中國人名字命名的化學反應、未來科學大獎的獲獎成果、本院做的一些科研工作，以及一些與社會熱點密切相關的科學問題。這些科研素材涉及的很多知識較為深奧，課程教學中提及這些并不是要求學生都理解和掌握，而是主要用來激發學生的學習興趣和科研熱情，同時起到課程思政的作用。比如在炔烴和二烯烴的教學中，可以介紹麻生明院士在聯烯化學上的貢獻，也可以提及本院教師在炔烴復分解反應上的工作。這些只需只言片語，便可以很好地激發學生的熱情。“有機化學”課程教學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中課外閱讀材料的形式出現在教師的網絡課程中。

在課程的教學大綱中還給出了豐富的拓展資源，包括每門課程的相關論著、在線資源、學科論壇、微信公號、研究期刊等，這些資源同時呈現在教師的網絡課程中，為學生深入學習和探索相關學科的奧秘提供了極大便利。

三、實踐教學引入創新元素，推動學生走向科研

為進一步強化我校創新人才培養，充分發揮科教融合的優勢，學校組織開展了本科生研究計劃項目。該項目是省大學生創新訓練計劃的校級培育項目，可從中選拔優秀項目參加省級大學生創新訓練項目申報。創新訓練項目是指學生自主完成創新性研究項目設計、研究條件準備和項目實施、研究報告撰寫、成果交流等工作，或是進課題組、實驗室、科研團隊參與教師在研科研項目。學校為推進這一工作進行了相關制度的改革，對培養方案進行了全面修訂，專門設置了創新創業計劃。學生根據培養計劃中的創新創業模塊要求進行修讀，可獲得創新創業實踐學分。創新創業實踐學分是指學生在校學習期間，積極參與開展科學研究、發明創造、技術開發、論文著作、創新方法、創業實踐、各類競賽等學術活動取得成果，經學院及相關部門根據“第二課堂成績單”實施辦法認定后獲得相應學分。學校還對原來的培養方案進行了改革，每年設置了兩周的創新實踐訓練周。

學院充分利用我校目前科教融合項目資金配套的優勢，將以前沒有開設過的、與科研密切結合的實驗項目引入學生實驗中，充分調動學生的科研熱情和積極性，讓學生有條件、有機會參加教師的科研工作，推動教學和科研共同發展。學院投入資金建設了學生創新訓練實驗室，同時購買了相關儀器設備。課題組利用相關儀器開設了目前科研中較為常見的一些半微量和微量有機化學合成實驗。

在全國和山東省大學生創新創業訓練項目申報中，我院共立項126項，學生發表論文92篇，首位授權專利和軟件著作權22項。這些研究項目的開展有效促進了我院的科教融合，充分體現了“產出導向”的專業教育理念。

四、組織師資培訓和學術交流，推動教師全面發展

我校積極推動科研型教師重視教學，提高其教學能力；推動教學型教師重視科研，使其了解所在學科的最新科研動態，熟悉學校的科研工作，促進科教融合。為系統深入地提升我校教師的教育教學理念、教學核心技能，我校舉辦了多期教學技能工作坊培訓活動。課題組的多名教師在培訓后教學技能有了很大的提升，在校教學比賽中名列前茅。我校同時還舉辦了FD-QM高等教育混合在線課程質量標準研修班等培訓活動，多次邀請教學經驗豐富的專家舉辦教學經驗交流會。學院針對新引進的具有較強科研能力的青年教師進行了專門的崗前培訓并多次組織聽課、教學研討、教學比賽，以提升新教師的教學能力。對教學經驗豐富但在科研上有所脫節的年齡稍長的教師，學院組織了多次學術報告和教研室內的學術交流活動，以開闊相關教師視野，使其了解當前科研的最新進展。校院同時出臺相關政策鼓勵教師外出訪問進修、在職讀博，以提高科研能力。教師在教學理念、專業知識和教學技能上的全面發展是課程教學改革的基本保證。

通過上述措施，我院教師在教學理念和教學能力上都獲得了很大的提升。學院開創了“SPECIFIC八段錦”教學創新實踐模式并應用在“醫用化學”課程教學中。采用這種模式的“醫用化學”課程獲得了山東省普通高等學校教師教學創新大賽一等獎和全國普通高等學校教師教學創新大賽二等獎、全國高校混合式教學設計創新大賽三等獎。我院科研水平也躍上了一個新臺階，2021年我校化學學科進入ESI前1%，近兩年排名穩步上升，發表的高水平論文數量也大幅增長。

未來我院將繼續按照科教融合理念，推動教師全面發展，并以此為基礎切實做好課程教學改革，推動學生研究性學習，讓學生在科研中完成創新訓練，為我校成為應用研究型一流大學做出貢獻。

參考文獻

［1］時彥.美國研究型大學本科教學改革的經驗與理念［J］.教育教學論壇，2014（8）：44-47.

［2］趙秀娟，付曉，辛靈彪，等.新醫科背景下科教融合促進整合實驗教學改革［J］.基礎醫學教育，2023（4）：326-329.

［3］中國化學會.有機化合物命名原則2017［M］.北京：科學出版社，2017：1-465.

［4］陸濤.有機化學［M］.9版.北京：人民衛生出版社，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