劉金庫(kù)， 盛瀟瀟， 張 敏， 盧 怡， 孫慧萍

（華東理工大學(xué)a.化學(xué)與分子工程學(xué)院；b.教務(wù)處，上海200237）

0 引 言

隨著全國(guó)教育大會(huì)精神和新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神的貫徹執(zhí)行，“以本為本，四個(gè)回歸”的推進(jìn)落實(shí)，高校愈加重視科教轉(zhuǎn)化在實(shí)驗(yàn)育人中的作用，特別是科教轉(zhuǎn)化而來(lái)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)，對(duì)于加深學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解、培養(yǎng)活學(xué)活用的本領(lǐng)和創(chuàng)新思維，具有十分重要的作用，在卓越人才培養(yǎng)方面占據(jù)不可替代的地位。以化學(xué)、材料類(lèi)學(xué)科為例，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)往往將材料的制備、高科技表征手段、學(xué)科前沿應(yīng)用等有機(jī)融合在一起，極大增加了實(shí)驗(yàn)課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度［1］，有效培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和科研素養(yǎng)。將前沿科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生接觸并思考前沿?zé)狳c(diǎn)問(wèn)題，使用大型精密儀器開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，能夠有效拓寬學(xué)生科研視野，充分開(kāi)發(fā)學(xué)有余力學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，強(qiáng)化攻克科學(xué)難題的恒心毅力和挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)困難的實(shí)戰(zhàn)能力［2］。雖然各高校高度重視科研成果向教學(xué)一線的轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化率還有待提高，科研與教學(xué)脫節(jié)問(wèn)題依然存在?？蒲谐晒耐瓿扇嘶蛘咧苯咏佑|者中很多不是實(shí)驗(yàn)教學(xué)一線的教師，他們對(duì)于如何將這些前沿成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，尚不熟悉。因此，探索并歸納出能參照、易復(fù)制的科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化的可操作模式，對(duì)于加速科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化具有現(xiàn)實(shí)意義。

在總結(jié)多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，摸索歸納出了將科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化的“目標(biāo)引領(lǐng)、落實(shí)內(nèi)容、細(xì)化過(guò)程、思政育人、效果評(píng)價(jià)、反饋提升”六步驟轉(zhuǎn)化模式，并通過(guò)轉(zhuǎn)化流程和案例進(jìn)行說(shuō)明［3］，以簡(jiǎn)易直觀的形式呈現(xiàn)可復(fù)制、易推廣的科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化模式。通過(guò)該六步驟轉(zhuǎn)化模式的推廣，期望能助力理論與實(shí)踐并行、創(chuàng)新培養(yǎng)與素質(zhì)提升并重，提高科研成果向教學(xué)一線的轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量與水平的全面提升，致力培養(yǎng)滿足時(shí)代需求的創(chuàng)新型人才［4］。

1 轉(zhuǎn)化模式

恰當(dāng)選擇科研成果，是實(shí)現(xiàn)科教轉(zhuǎn)化成功的前提和基礎(chǔ)。在選擇前沿科研成果時(shí)，建議考慮如下5個(gè)方面：①與課程培養(yǎng)目標(biāo)匹配，體現(xiàn)課程特色。選取的科研成果在研究?jī)?nèi)容和方法上能夠體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)性、科學(xué)性和挑戰(zhàn)性，兼顧實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的系統(tǒng)性、完整性和可行性，確保作為實(shí)驗(yàn)育人載體前沿精準(zhǔn)，教學(xué)軟硬件條件具備，教學(xué)方案可行。②體現(xiàn)具體科學(xué)問(wèn)題的解決，能夠體現(xiàn)高階性。以科學(xué)問(wèn)題為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)通過(guò)過(guò)程訓(xùn)練提升學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)能力，要顯著區(qū)別于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。③與時(shí)俱進(jìn)，體現(xiàn)學(xué)科領(lǐng)域的前沿進(jìn)展，現(xiàn)代特征明顯，創(chuàng)新亮點(diǎn)突出，能夠拓寬學(xué)生的知識(shí)面，豐富學(xué)生的科學(xué)視野。④注重學(xué)科交叉，能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力和跨界思維?？蒲谐晒軌蛉菁{多學(xué)科知識(shí)和技術(shù)，體現(xiàn)學(xué)科專(zhuān)業(yè)交叉互補(bǔ)。⑤要有一定的難度和挑戰(zhàn)性。力爭(zhēng)將最新科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)前沿科技引領(lǐng)，讓學(xué)生直面科研熱點(diǎn)問(wèn)題，開(kāi)拓學(xué)生視野的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維、責(zé)任意識(shí)和對(duì)科技前沿領(lǐng)域的挑戰(zhàn)熱情［5-6］。

選好的前沿科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化，可以通過(guò)目標(biāo)引領(lǐng)、落實(shí)內(nèi)容、細(xì)化過(guò)程、思政育人、效果評(píng)價(jià)、反饋提升六個(gè)步驟來(lái)完成，其具體流程如圖1所示。在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，可以根據(jù)該圖示流程一一對(duì)應(yīng)落實(shí)。

圖1 科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化流程圖

1.1 目標(biāo)引領(lǐng)

在六步驟中，需要梳理前沿成果的科技亮點(diǎn)，將需要教給學(xué)生的知識(shí)技能提煉出來(lái)，與教學(xué)大綱所要求的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)和匹配，同時(shí)挖掘科研成果中含有的專(zhuān)業(yè)知識(shí)以外的育人因素，圍繞培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，明確科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和育人維度。該步驟是實(shí)現(xiàn)科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化的前提。

1.2 落實(shí)內(nèi)容

以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，落實(shí)OBE理念，把科研成果包含的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和育人元素進(jìn)行模塊化，落實(shí)具體的知識(shí)點(diǎn)和能力、素質(zhì)達(dá)成目標(biāo)，制定該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)大綱［7］。換言之，需要把教學(xué)目標(biāo)落實(shí)到具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，該步驟要充分考慮實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)銜接、實(shí)驗(yàn)軟硬件條件是否具備、學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備情況以及知識(shí)點(diǎn)的難易程度等因素，并充分論證轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)是否具有教學(xué)可行性。有明確的課程內(nèi)容作為載體，是順利開(kāi)展教學(xué)并達(dá)到預(yù)期育人效果的基礎(chǔ)。

1.3 細(xì)化過(guò)程

有了教學(xué)目標(biāo)和具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，接下去要細(xì)化科研成果在課堂上實(shí)現(xiàn)的形式、流程和教育教學(xué)方法，并編制教案?？蒲谐晒?qū)嶒?yàn)教學(xué)轉(zhuǎn)化的細(xì)化過(guò)程，決定了課程的含金量。教育部多次強(qiáng)調(diào)要淘汰“水課”，打造“金課”，提出了“金課”具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)。因此，要把每一個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要落到實(shí)處，包括實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)安全、創(chuàng)新思維訓(xùn)練、數(shù)據(jù)處理、報(bào)告撰寫(xiě)等環(huán)節(jié)。在細(xì)化教學(xué)過(guò)程中，筆者提出了打造“金課”的“四性五度六環(huán)節(jié)對(duì)標(biāo)法”細(xì)化教學(xué)過(guò)程。“四性”是指課程設(shè)置的高階性、創(chuàng)新性、科學(xué)性、系統(tǒng)性；“五度”是指課程內(nèi)容的思政溫度、輻射寬度、內(nèi)涵深度、應(yīng)用廣度、知識(shí)難度；“六環(huán)節(jié)”是指教學(xué)過(guò)程中的備課、授課、考核、拓展、評(píng)價(jià)、反饋。對(duì)標(biāo)“四性五度六環(huán)節(jié)”，細(xì)化教學(xué)的每一個(gè)過(guò)程，做好這些細(xì)節(jié)，就有希望將科研成果轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)“金課”［8-10］。做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)每一個(gè)環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)工作，是科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線成功轉(zhuǎn)化的保障。

1.4 思政育人

科教轉(zhuǎn)化過(guò)程中，知識(shí)點(diǎn)固然重要，而思政育人同樣需要格外關(guān)注，實(shí)驗(yàn)課程同樣要強(qiáng)化思政建設(shè)，做到知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)的同向同行［11］?？蒲谐晒D(zhuǎn)化而來(lái)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，不僅在提升學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力、培養(yǎng)創(chuàng)新思維和科學(xué)素養(yǎng)方面發(fā)揮重要作用，同時(shí)也是落實(shí)高校立德樹(shù)人根本任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化過(guò)程中，通過(guò)充分挖掘科研成果的研究背景、科學(xué)意義、研究目的、社會(huì)價(jià)值、研究經(jīng)歷等素材，以潤(rùn)物無(wú)聲的方式，培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷、專(zhuān)業(yè)使命、責(zé)任擔(dān)當(dāng)與創(chuàng)新熱情［12］。

1.5 效果評(píng)價(jià)

科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化是否成功，關(guān)鍵是看教學(xué)效果。以學(xué)生為中心，落實(shí)OBE理念，師生在教學(xué)過(guò)程中的角色發(fā)生根本轉(zhuǎn)變，學(xué)生由按照既定實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施變?yōu)槟繕?biāo)引領(lǐng)、過(guò)程思考、全方位設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)方案，教師則更多發(fā)揮啟發(fā)引導(dǎo)和答疑解惑的作用?？疾閷W(xué)生學(xué)習(xí)效果的好壞，由傳統(tǒng)側(cè)重結(jié)果導(dǎo)向改為強(qiáng)調(diào)過(guò)程考核［13］。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的探索創(chuàng)新、操作本領(lǐng)、職業(yè)倫理、協(xié)作溝通、總結(jié)歸納等方面的能力和素養(yǎng)都將作為課程評(píng)價(jià)的依據(jù)。換言之，教學(xué)效果評(píng)價(jià)不是簡(jiǎn)單看老師教了什么，而是更加關(guān)注學(xué)生收獲了什么，是否真正落實(shí)了OBE理念，真正實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的育人目標(biāo)。

1.6 反饋提升

科教轉(zhuǎn)化過(guò)程在完成教學(xué)模擬或試運(yùn)行后，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容篩選、細(xì)化落實(shí)、教學(xué)方式方法等環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題進(jìn)行仔細(xì)推敲，對(duì)轉(zhuǎn)化效果進(jìn)行科學(xué)合理評(píng)價(jià)。要認(rèn)真聽(tīng)取學(xué)生的意見(jiàn)和建議，仔細(xì)分析教學(xué)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)報(bào)告上存在的問(wèn)題，并與同行進(jìn)行推敲討論，及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題。通過(guò)反饋和研討，動(dòng)態(tài)更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，增加或縮減實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)，改進(jìn)教學(xué)方法，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)育人的多學(xué)科協(xié)同互補(bǔ)，以學(xué)生獲得感為基本出發(fā)點(diǎn)健全教學(xué)效果評(píng)價(jià)機(jī)制，把科教轉(zhuǎn)化工作落到實(shí)處，確保實(shí)驗(yàn)育人取得實(shí)效。

2 案例說(shuō)明

以“氧化鋅基固溶體設(shè)計(jì)合成及其催化與防腐性能相關(guān)性研究”實(shí)驗(yàn)為例，該內(nèi)容來(lái)自筆者課題組2018年發(fā)表在無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《Inorganic Chemistry》上的論文“Eminently Enhanced Anticorrosion Performance and Mechanisms of X-ZnO（X=C，N，and P）Solid Solutions”［3］。

該成果內(nèi)容既涵蓋了染料廢水處理這一環(huán)境治理難題，又涉及金屬腐蝕與防護(hù)的國(guó)計(jì)民生大事。前者是利用實(shí)驗(yàn)制備的產(chǎn)物作為光催化劑，解決有機(jī)污染物治理問(wèn)題，后者則是以實(shí)驗(yàn)制備的產(chǎn)物為功能填料，應(yīng)用于金屬防腐蝕領(lǐng)域，這兩個(gè)科學(xué)問(wèn)題都是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，該成果既具有實(shí)用性又具有挑戰(zhàn)性，因此，將其作為向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化的對(duì)象。另外，金屬腐蝕現(xiàn)象及危害廣泛存在于生產(chǎn)生活中，造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大［14］。據(jù)金屬腐蝕調(diào)查報(bào)告顯示，每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)全球GDP的3%，約1.99萬(wàn)億歐元。我國(guó)每年腐蝕成本約2萬(wàn)億元人民幣，約占國(guó)民生產(chǎn)總值的3.34%［15］。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生了解到雖然金屬腐蝕不可避免，但可以通過(guò)科學(xué)技術(shù)來(lái)減緩腐蝕的速率。在此現(xiàn)實(shí)需求下，讓學(xué)生學(xué)習(xí)涂層防腐相關(guān)知識(shí)和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和責(zé)任意識(shí)。通過(guò)固溶體摻雜技術(shù)制備新型功能材料，并運(yùn)用光催化技術(shù)解決環(huán)境問(wèn)題，讓學(xué)生體會(huì)如何將所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，產(chǎn)生強(qiáng)烈的專(zhuān)業(yè)認(rèn)同感和成就感，實(shí)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的知識(shí)傳授（實(shí)驗(yàn)?zāi)康模┡c價(jià)值引領(lǐng)（課程思政）同向同行。

本實(shí)驗(yàn)采用逐步深入的引導(dǎo)式教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是將該論文成果細(xì)化成X-ZnO固溶體的制備及表征、X-ZnO固溶體光催化性能研究以及X-ZnO固溶體防腐蝕性能研究3個(gè)模塊。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)固溶體摻雜改性技術(shù)制備了非金屬摻雜ZnO固溶體，利用透射電子顯微鏡（TEM）、X射線粉末衍射分析儀（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）、紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（UVvis）、電感耦合等離子體光譜儀（ICP）等測(cè)試手段分析材料的形貌、結(jié)構(gòu)、氧化態(tài)、光學(xué)性質(zhì)、元素組成等，讓學(xué)生具備基本的實(shí)驗(yàn)技能，并探究ZnO基固溶體對(duì)有機(jī)染料的光催化降解能力和對(duì)金屬的腐蝕保護(hù)效果。通過(guò)“氧化鋅基固溶體設(shè)計(jì)合成及其催化與防腐性能相關(guān)性研究”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)，除了有效提升學(xué)生科研素養(yǎng)、拓寬專(zhuān)業(yè)視野外，從課程思政角度分析教學(xué)效果，該實(shí)驗(yàn)還能夠增強(qiáng)學(xué)生的科研自信心和專(zhuān)業(yè)認(rèn)同感，親身體驗(yàn)如何將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際需求相結(jié)合解決科學(xué)問(wèn)題和社會(huì)痛點(diǎn)問(wèn)題，懂得既要有發(fā)散思維和創(chuàng)新意識(shí)，又要善于運(yùn)用系統(tǒng)思維尋找規(guī)律，探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的深層次機(jī)制問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)完成過(guò)程，也是帶領(lǐng)學(xué)生重現(xiàn)科研成果獲得的過(guò)程，要堅(jiān)決避免如同驗(yàn)證類(lèi)實(shí)驗(yàn)一般簡(jiǎn)單重復(fù)操作，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生主動(dòng)性和創(chuàng)造性的培養(yǎng)［16］。利用TEM、XRD、XPS等高端精密大型儀器對(duì)X-ZnO固溶體測(cè)試操作及數(shù)據(jù)分析，提升分析解決科學(xué)問(wèn)題的能力；探討X-ZnO固溶體材料結(jié)構(gòu)與性能之間的相關(guān)性，引導(dǎo)學(xué)生從原子、分子和晶體的角度分析探討材料性能發(fā)揮的內(nèi)部機(jī)制，對(duì)催化和防腐蝕性能的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行深度研究；該實(shí)驗(yàn)對(duì)光催化降解有機(jī)污染物和金屬防腐蝕的機(jī)理進(jìn)行探討，幫助學(xué)生尋找X-ZnO固溶體材料性能與性能之間的關(guān)聯(lián)性，培養(yǎng)學(xué)生建立事物普遍聯(lián)系的唯物辯證思維；科研成果都有研究的背景，可以帶領(lǐng)學(xué)生結(jié)合科研成果的前沿背景，在參閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，全面提升學(xué)生的科研實(shí)踐能力。該實(shí)驗(yàn)主要用于大學(xué)四年級(jí)學(xué)生的科學(xué)訓(xùn)練教學(xué)，提升學(xué)生的科研素養(yǎng)，4周左右時(shí)間能夠完成。對(duì)于大型儀器，現(xiàn)階段尚無(wú)法做到學(xué)生人手1臺(tái)，XRD、UVvis、FT-IR等儀器由學(xué)生自己操作，采用學(xué)生分組形式完成，TEM、XPS、ICP等其他幾種大型儀器則由學(xué)生參與完成或者由老師協(xié)助完成。另外，在前沿成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化時(shí)，除了需要思考育人效果外，還需要結(jié)合學(xué)校的軟硬件設(shè)施情況，特別是需要使用高端先進(jìn)的精密儀器設(shè)備時(shí)，儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)和教學(xué)運(yùn)行經(jīng)費(fèi)等因素會(huì)制約課程容納的學(xué)生人數(shù)，在科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化時(shí)必須充分考慮。

3 結(jié) 語(yǔ)

如何更好實(shí)現(xiàn)前沿科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化，是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)永恒的課題。本文在總結(jié)科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線轉(zhuǎn)化經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，歸納了便于參考、簡(jiǎn)單易行的六步驟轉(zhuǎn)化模式，并通過(guò)轉(zhuǎn)化案例進(jìn)行了說(shuō)明，重點(diǎn)向同行提供可操作流程，期望能夠?yàn)橥刑峁﹨⒖家员愀咝?shí)現(xiàn)科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線的轉(zhuǎn)化，將更多前沿科研成果推向?qū)嶒?yàn)教學(xué)一線，以更優(yōu)質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容豐富實(shí)驗(yàn)課程體系，助力高校更好地踐行立德樹(shù)人的根本任務(wù)。