探索科研成果促進(jìn)研究生精品課程建設(shè)
——以鋇離子熒光傳感器為例

＊趙立彥 徐平 張瀟 王宇 劉妍 王炎

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院 黑龍江 150080）

研究生課程教學(xué)具有以下幾個突出特點：（1）學(xué)生的理論基礎(chǔ)比較扎實，而且學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，不滿足于課本中固定的教學(xué)資源。（2）研究生課程授課內(nèi)容理論難度高且專業(yè)性強(qiáng)。（3）研究生課程一般安排在第一學(xué)年，通常在1～2年內(nèi)要完成所有專業(yè)課學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)時間較短，對“教”和“學(xué)”同時提出了較高要求[1]。因此，研究生精品課程建設(shè)不能囿于教材的內(nèi)容，而應(yīng)該建立教學(xué)為主導(dǎo)、科研為支撐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的多位一體的教學(xué)模式。其中，科研支撐是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的一個重要途徑。

1.科教融合的教學(xué)設(shè)計

21世紀(jì)中國高等教育已經(jīng)進(jìn)入到一個全新的發(fā)展階段[2]，尤其是在高等教育中的研究生教育，從科教并重轉(zhuǎn)向科教融合已經(jīng)成為必然趨勢[3]。在研究生培養(yǎng)的過程中倡導(dǎo)科教融合，要求科研成果轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂知識化，為研究生教育、教學(xué)資源提供連續(xù)不斷的動力[4]。任課教師通過合理的教學(xué)設(shè)計將課程成果轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)資源，為學(xué)生提供前沿的學(xué)科知識。在授課過程中教師應(yīng)該注意按照科學(xué)研究的規(guī)律培養(yǎng)人才，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)造精神[5-6]。最終實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力與科學(xué)素養(yǎng)[7]。因此如何把優(yōu)質(zhì)豐富的科學(xué)研究資源轉(zhuǎn)化為人才培養(yǎng)中的教學(xué)優(yōu)勢成為廣大從事研究生教學(xué)的教師需要思考的問題。

我們的教學(xué)團(tuán)隊采用了基于信息化混合式的教學(xué)模式，在教學(xué)設(shè)計中有機(jī)融入了教師的科研成果作為課程的學(xué)科前沿性知識，并且注重教學(xué)成效。課程的教學(xué)設(shè)計如圖1所示。教學(xué)分為四個環(huán)節(jié)：（1）課程準(zhǔn)備階段對課程內(nèi)容進(jìn)行改革，把一些常識性、了解性的課程內(nèi)容作為課前在線學(xué)習(xí)內(nèi)容，錄制微課視頻并轉(zhuǎn)換為二維碼，利用雨課堂或者微信公眾號推送給學(xué)生，學(xué)生可以利用課生活中的零散時間進(jìn)行學(xué)習(xí)。最后把課前學(xué)節(jié)省下來的時間，用于線下實體課堂，引入學(xué)科前沿知識，把教師學(xué)術(shù)研究前沿問題植入課堂，實現(xiàn)科研“反哺教學(xué)”。（2）開展基于信息化技術(shù)的混合式教學(xué)?；旌鲜浇虒W(xué)分為課前在線教學(xué)、課中線下互動式教學(xué)和課后在線教學(xué)三部分。在課前線上教學(xué)部分，將采用微課視頻、雨課堂、二維碼、微信群、微信公眾號等信息化手段進(jìn)行學(xué)習(xí)視頻推送、線上討論、線上答疑、線上測試以及部分課程思政內(nèi)容的推送和討論，這些信息化手段也將有助于收集學(xué)生線上學(xué)習(xí)的成效，用以進(jìn)行課程形成性評價。在課中線下互動式教學(xué)階段將采用雨課堂授課，利用雨課堂的彈幕、習(xí)題、測試、分組討論等功能加強(qiáng)與學(xué)生的互動，激發(fā)學(xué)生加入課堂討論的興趣、增強(qiáng)辯證思維的能力、端正學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度。在課后在線教學(xué)部分將利用微信群和微信公眾號以及雨課堂等信息化平臺，對剛剛結(jié)束的線下教學(xué)進(jìn)行升華式討論和鞏固學(xué)習(xí)。（3）每次課結(jié)束后進(jìn)行教學(xué)反思，修正下次課的教學(xué)設(shè)計。每一個混合式教學(xué)單元結(jié)束后教師將就教學(xué)單元中信息化教學(xué)手段是否合理、課程思政是否恰當(dāng)、課程設(shè)計是否有助于學(xué)生知識性、能力性以及素質(zhì)性目標(biāo)的達(dá)成等方面進(jìn)行反思，用以及時修正下次課的教學(xué)設(shè)計。（4）依此進(jìn)行N次教學(xué)，進(jìn)行深度教學(xué)反思，促進(jìn)下一輪的教學(xué)改革。課程進(jìn)行中期，利用問卷星收集學(xué)生對課程的中期評價，教師根據(jù)學(xué)生的反饋及時調(diào)整教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計；課程全部結(jié)束后繼續(xù)利用利用問卷星收集學(xué)生對課程的整體評價；利用雨課堂收集學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行詳細(xì)的分析；再根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果、教學(xué)評教反饋、教學(xué)督導(dǎo)反饋，對一個學(xué)期的教學(xué)進(jìn)行深度反思，以促進(jìn)下一輪教學(xué)改革。

圖1 基于教學(xué)信息化的混合式教學(xué)模式的課程設(shè)計

2.以鋇離子熒光傳感器為例，探索科研成果對促進(jìn)研究生精品課程建設(shè)的積極作用

在探索科研成果如何促進(jìn)研究生精品課程建設(shè)的研究中，分為四個步驟合理有序地將教師從事的科研內(nèi)容引入研究生課程中，以鋇離子熒光傳感器引入到研究生課程中，從而實現(xiàn)科研與教學(xué)的有機(jī)融合為例。

(1)在研究生課程理論部分講授熒光的產(chǎn)生機(jī)理

在研究生課程《高等分析化學(xué)》及《波譜學(xué)原理與應(yīng)用》課程中均需向?qū)W生詳細(xì)講授熒光產(chǎn)生的機(jī)理。在講授熒光機(jī)理部分內(nèi)容時，教師通過雨課堂授課，適量、適時地引入課堂測試題目及思考題，通過學(xué)生的回答情況展開討論，夯實學(xué)生的理論基礎(chǔ)。

(2)課后讓學(xué)生查閱熒光化學(xué)傳感器的文獻(xiàn)并進(jìn)行小組討論

講授完熒光機(jī)理之后，向?qū)W生們介紹熒光傳感器（如圖2所示）的概念。將學(xué)生分為3～4組，采用同伴學(xué)習(xí)的方法，進(jìn)行熒光傳感器方面文獻(xiàn)的查閱和研討，每個組最終形成一份調(diào)研報告。報告內(nèi)容要重點闡述近年來熒光傳感器領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀及主要存在的問題，以及要求討論組在報告中給出對于這一領(lǐng)域存在問題，有何解決方案。

圖2 熒光傳感器示意圖

(3)課上通過小組間互評以及教師點評的方式，學(xué)生報告進(jìn)行點評，被引出教師的科研課題引發(fā)學(xué)生的思考

文獻(xiàn)閱讀研討課前，老師給學(xué)生指定閱讀某個方向的文獻(xiàn)。學(xué)生需要利用課余時間檢索老師指定閱讀某個方向的文獻(xiàn)，進(jìn)行閱讀、整理與總結(jié)。課堂中，學(xué)生對自己所讀的文獻(xiàn)進(jìn)行匯報。在匯報結(jié)束后，由老師或同學(xué)們提出與匯報內(nèi)容相關(guān)的問題，大家一起進(jìn)行深入的探討。通過探討，使學(xué)生對自己所匯報的文獻(xiàn)有了一個更深入的理解，也提高了學(xué)生的思考問題能力及創(chuàng)新意識。課上時用雨課堂發(fā)起小組間互評，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行討論的積極性，然后教師再對學(xué)生的科研文獻(xiàn)調(diào)研及科研想法進(jìn)行最終點評。

(4)以課堂討論的方式介紹鋇離子熒光法傳感器的原理及實驗過程

圖3 熒光傳感器化合物的合成路線

在完成以上三個步驟的教學(xué)任務(wù)后，在學(xué)生的科研熱情被極大鼓舞的前提下，教師以課堂討論的方式，把鋇離子熒光法傳感器的原理及實驗過程進(jìn)行介紹。向?qū)W生們介紹傳感器分子的設(shè)計思路以及制備路線。

而在我們的研究工作中，以水楊醛類西佛堿為熒光發(fā)光體，分別以鄰、間、對位吡啶作為識別位點，合成了幾種有機(jī)小分子傳感器，詳細(xì)研究了識別位點的空間相對位置對傳感器靈敏度和選擇性的影響。研究結(jié)果表明，只有含間位吡啶的傳感器對劇毒水溶性的重金屬鋇離子具有很好的靈敏度和選擇性（如圖4所示）。

圖4 熒光傳感器對鋇離子的檢測熒光光譜

最后向?qū)W生介紹進(jìn)行定量分析的步驟及要注意的問題。定量分析的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析如圖5所示。

圖5 熒光傳感器對鋇離子的定量檢測

3.結(jié)束語

課程團(tuán)隊在《高等分析化學(xué)》及《波譜學(xué)原理與應(yīng)用》的精品課程建設(shè)過程中，以研究生創(chuàng)新思維培養(yǎng)為主線，堅持理論教學(xué)體系和教學(xué)科研成果相結(jié)合，加強(qiáng)科教融合進(jìn)而培養(yǎng)研究生的專業(yè)能力以及創(chuàng)新能，落實教育創(chuàng)新，深化教學(xué)改革，全面提高教育教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)中采用“互動式+啟發(fā)式+案例式”的教學(xué)模式，激發(fā)研究生的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生大膽質(zhì)疑、多向思考、科學(xué)想象等思維能力。依據(jù)課程的內(nèi)容，采用由淺入深、循序漸進(jìn)的方式設(shè)計教學(xué)活動。實現(xiàn)教學(xué)活動與研究方向有機(jī)結(jié)合，增強(qiáng)教學(xué)與研究相輔相承的關(guān)聯(lián)。精品課程建設(shè)注重學(xué)生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)和科學(xué)精神的養(yǎng)成，具體體現(xiàn)為積累專業(yè)知識、提升創(chuàng)新思維和強(qiáng)化分析能力和動手能力等。