褚玉婷 邢曉平 嚴 新

(鹽城工學院 化學化工學院，江蘇 鹽城 224000)

改革開放以來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，社會對高素質(zhì)人才的需求量也越來越大。在研究生進行擴招的同時，研究生培養(yǎng)也應(yīng)該引起足夠的重視。如何培養(yǎng)與國家的經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng)，同時與社會發(fā)展相匹配的高素質(zhì)人才，在研究生培養(yǎng)過程中，“科教融合”是其中的一個方面。所謂“科教融合”就是將科學研究成果融入教學過程，如何做到這一點，值得探討。

傳統(tǒng)的研究生教育存在一些問題，比如教學內(nèi)容過于刻板、理論知識與實踐運用相分離、考核方式單一，這些都不利于為國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[1，2]。在19世紀，德國教育家洪堡首次提出并實施“科教融合”的教育方式。21世紀以來，我國也頒布了一些關(guān)于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的綱領(lǐng)性文件，鼓勵在教學過程中實施科教融合[3]。相對于國外，我國科教融合的教學理念形成較晚。目前，在研究生培養(yǎng)過程中，科教融合的理念已經(jīng)初步建立，但如何實施尚在探索階段，許多高校還僅僅停留在理論探討階段。

作者作為教授研究生“高等物理化學”的專業(yè)課教師，在教學過程中，對科教融合的具體路徑進行了初步的探討。“高等物理化學”是化工類研究生學習的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它在本科四大化學(“無機化學”“有機化學”“分析化學”和“物理化學”)的基礎(chǔ)上，難度和深度都有所提升。如何在教學過程中體現(xiàn)科教融合，作者根據(jù)對教學過程的研究，進行了如下幾種探索。

1 將教學內(nèi)容與科研前沿有機融合

作為授課教師，我們首先要對教學內(nèi)容有清晰的認知，能夠熟練地構(gòu)建課程的知識框架，同時，自身也要多做科研，了解最新的科研前沿知識，將所教的內(nèi)容與科研前沿相結(jié)合。

很多研究生在碩士畢業(yè)后，會繼續(xù)攻讀博士，或者進入高等學校、研究所、公司的研發(fā)部門工作，無論后續(xù)如何，都需要繼續(xù)搞研究，所以，科研在研究生教育教學中是非常重要的部分。因此，授課時，在緒論部分，給他們介紹國家自然科學基金的相關(guān)內(nèi)容，讓學生了解國家自然科學基金委對學科代碼的劃分，例如，B03屬于物理化學分支，其下又可以分為結(jié)構(gòu)化學(B0301)、理論與計算化學(B0302)、催化化學(B0303)、化學動力學(B0304)、膠體與界面化學(B0305)等，每一個分支下又細化為若干小分支，在撰寫國家自然科學基金申請書時，需根據(jù)自己的研究方向選擇合適的代碼。

“高等物理化學”的教學內(nèi)容，有很多與科研前沿相通的部分。作為教師，要充分備課，將教學內(nèi)容與科研前沿有機融合。比如講解到吸附時，一方面，講解吸附熱力學和吸附動力學，再延伸到自己對吸附材料的研究，同時介紹目前研究比較熱門的吸附材料，如農(nóng)業(yè)廢棄物、改性黏土礦物、改性活性炭、有機金屬框架(MOF)材料等。將自己的研究成果分享給學生，并將自己論文中的實驗數(shù)據(jù)結(jié)合理論知識進行進一步探討，比如將吸附量與濃度的相關(guān)性數(shù)據(jù)代入朗繆爾吸附方程和費利希方程進行線性或者非線性模擬，驗證實驗數(shù)據(jù)和兩個方程的相關(guān)性。如果符合朗繆爾方程，就說明合成材料的表面吸附位點是相同的，極易形成均相材料；如果符合費利希方程，則說明所合成的材料表面吸附位點不相同。另外，再將時間對吸附量影響的實驗數(shù)據(jù)進行動力學模擬，根據(jù)不同反應(yīng)級數(shù)的動力學方程進行線性或者非線性模擬，討論吸附速率的動力學特征，進一步探討吸附機理。另一方面，教學中可以聯(lián)系目前的環(huán)境污染問題，講講典型的環(huán)境污染事件，同時在此處融入思政元素，幫助學生樹立綠色化學的意識。提醒學生在搞好科研的同時，不能忘記保護環(huán)境，千萬不能做隨意排放實驗廢水等違法違紀的事情。

2 教學過程中體現(xiàn)理論知識與科研方法融合

“高等物理化學”課程公式多、理論性強，特別是量子化學中算符、薛定諤方程的求解推導(dǎo)過程較為復(fù)雜，很多同學只會動手推導(dǎo)公式，但對于這些公式的應(yīng)用思路卻不清晰。因此，在注重講解理論知識的同時，也要強調(diào)這些公式推導(dǎo)所使用的計算方法。

比如，講解量子化學理論知識的同時，介紹量子化學計算方法——Gaussian軟件[4]的使用。作者在講解本門課程時就有4學時的課程用于介紹計算軟件的使用，并用電腦現(xiàn)場演示。先用GaussianView軟件創(chuàng)建分子結(jié)構(gòu)，保存為.gjf文件，再對.gjf文件進行編輯，將編輯好的.gjf文件放入Gaussian軟件中進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算，根據(jù)計算結(jié)果得到原子電荷、HOMO軌道能量、LUMO軌道能量、分子的鍵長、鍵角和二面角等數(shù)據(jù)，進而通過其他關(guān)鍵詞計算出其他有用的信息。另外，可以將Gaussian計算產(chǎn)生的.chk文件轉(zhuǎn)變?yōu)?fch文件，借助盧天老師的Multiwfn軟件[5]進行波函數(shù)分析，得到分子的靜電勢、離子局域化能、分子間弱相互作用等重要參數(shù)，為研究生所做的實驗研究提供理論指導(dǎo)。

另外，借助Multiwfn軟件和VMD軟件[6]畫出來的圖非常美觀，這也可以為將來論文的撰寫提升檔次。當然，學好計算方法僅僅靠幾節(jié)課是無法實現(xiàn)的，作為教師可以向?qū)W生推薦一些博文，比如盧天老師在北京科音上的博文就寫得非常好，關(guān)于計算都有詳細的教程，對于復(fù)雜的計算還提供了詳細的講解視頻，學生可以利用課余時間對自己感興趣的計算領(lǐng)域進行自主學習。理論計算可以推測反應(yīng)活性位點，探討相互作用機理，同時對新材料的性能等方面進行預(yù)測，這非常有利于科研工作的開展。

3 構(gòu)建導(dǎo)師協(xié)同育人機制

教學與科研相輔相成，不可分割。教學推動科研的發(fā)展，在教學中講解科技發(fā)展的前沿知識，讓學生掌握本專業(yè)的知識框架和研究方法，初步了解什么是科研。同時科研又反作用于教學，在科研的同時進一步加強對教學內(nèi)容的理解。研究生除了學習課程知識，多數(shù)時間是在科研團隊和導(dǎo)師做科學研究工作。作為課程主講教師，可以和學生及他們的導(dǎo)師互相溝通，構(gòu)建導(dǎo)師協(xié)同育人機制。

通過教師和導(dǎo)師協(xié)同育人的機制，了解研究生的研究方向以及待解決的技術(shù)問題，將科研滲入教學內(nèi)容，做到科研資源與教學內(nèi)容的深度融合。教師、導(dǎo)師和學生在科研平臺和教學平臺可以互相溝通，鼓勵學生做原創(chuàng)性研究，引導(dǎo)學生做好學術(shù)規(guī)范，培養(yǎng)學術(shù)誠信意識，加強專業(yè)培養(yǎng)，為社會發(fā)展培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[7]。比如，作者所在的學院有電化學團隊、吸附材料團隊、有機合成團隊等，教師利用課間時間和每位學生溝通他們所在的團隊和研究方向，可以在講解理論知識的同時做到資源整合，有助于提高他們的科研效率。

4 鼓勵學生參加創(chuàng)新型大賽

目前，高校教育中有很多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項目，作為教師，應(yīng)該鼓勵研究生積極參加此類項目，鍛煉自己的科研創(chuàng)新能力。比如作者所在的學校每年都會舉辦“挑戰(zhàn)杯”大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目申報等。鼓勵研究生參加創(chuàng)新型人才大賽，圍繞科技創(chuàng)新、脫貧攻堅、社會服務(wù)和生態(tài)環(huán)保等主題，可以鍛煉學生自主學習和探索的能力，讓學生了解社會發(fā)展的熱點問題，同時也注意團隊意識的培養(yǎng)。比如在環(huán)境治理領(lǐng)域，針對目前出現(xiàn)的重金屬污染問題，可以結(jié)合當?shù)氐木唧w情況，如皮革廠產(chǎn)生的含鉻污泥的處理、電池廠產(chǎn)生的廢水問題、污染農(nóng)田的土壤修復(fù)問題，學生可以根據(jù)自己所學的知識和實驗技術(shù)進一步探索，做好科研項目。

5 多維度評價教學效果

研究生教學效果評價應(yīng)該從多個方面進行考核[8]，要打破傳統(tǒng)的以單一的期末試卷分數(shù)定高低的模式。在平時的教學中，可以根據(jù)教學內(nèi)容和各自的研究方向布置一些英文綜述文獻讓學生翻譯，讓學生可以充分了解科研前沿；還可以針對目前國內(nèi)出現(xiàn)的能源問題、環(huán)境問題布置一些調(diào)查研究，撰寫研究報告；或者讓學生根據(jù)自己的研究方向，利用計算軟件計算自己所研究物質(zhì)的相關(guān)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，掌握計算軟件的簡單應(yīng)用，比如算出所研究物質(zhì)的電荷分布、靜電勢等數(shù)據(jù)。將這些材料作為平時考核的標準，根據(jù)達成度計算，對教學效果進行綜合判斷，提出教學改革措施。另外，可以建立研究生教學的慕課堂，將教學內(nèi)容與科研前沿領(lǐng)域滲透部分在慕課堂中體現(xiàn)，做到線上教學和線下教學相融合[9，10]，將慕課堂知識的觀看時間、參與程度等也作為考核的一部分。從多個維度去評價教學效果，真正把科教融合的應(yīng)用效果體現(xiàn)在教學成果中。

6 結(jié)語

結(jié)合“高等物理化學”的研究生教學經(jīng)驗，作者作為專業(yè)課教師，認為將教學內(nèi)容與科研前沿相融合、注重理論知識與科研方法融合、建立導(dǎo)師協(xié)同育人機制、鼓勵學生參加創(chuàng)新型大賽和項目申報、多維度評價教學效果，是研究生教育的科教融合的有效路徑。