韓冬雪,牛利
廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,分析科學(xué)技術(shù)研究中心,廣州 510006
所謂創(chuàng)新就是依托現(xiàn)有知識(shí)基礎(chǔ),提出新見解、新想法、新思路,并改造或創(chuàng)造有益效果的事物及方法,創(chuàng)新首先就是人的一種創(chuàng)造性實(shí)踐行為,通過實(shí)踐行為對(duì)事物加以改造、利用及再創(chuàng)造。創(chuàng)新一則以好奇、探索未知的興趣為出發(fā)點(diǎn),而不是以眼前的利益驅(qū)動(dòng)的;一則更多地是以滿足社會(huì)需求、具有特定目的出發(fā)點(diǎn)的創(chuàng)新,以改善和提高目前的科技水平及客觀認(rèn)知為目的的。正如習(xí)近平總書記在2013年歐美同學(xué)會(huì)成立100周年慶祝大會(huì)上的講話指出[1]:“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂,是一個(gè)國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力,也是中華民族最深沉的民族稟賦?!彼?020年9月11日科學(xué)家座談會(huì)上講話中也著重強(qiáng)調(diào):科技創(chuàng)新應(yīng)“堅(jiān)持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進(jìn)軍”。
化學(xué)作為自然科學(xué)的一個(gè)重要組成部分,主要研究物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及變化規(guī)律,從而創(chuàng)造新的物質(zhì)?;瘜W(xué)的發(fā)展改變著人類社會(huì)和客觀世界,滲透入了人類社會(huì)的方方面面,推動(dòng)著人類社會(huì)健康、快速地發(fā)展。化學(xué)的本科生教育,除基礎(chǔ)課程中經(jīng)典的無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)之外,一些前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域隨著多年的發(fā)展,逐漸成熟完善,形成了新的化學(xué)分支學(xué)科,并以其獨(dú)特的知識(shí)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場景,影響著化學(xué)的教育、研究及應(yīng)用發(fā)展,如綠色化學(xué)、能源化學(xué)、納米化學(xué)、食品化學(xué)、超分子化學(xué)、太陽能轉(zhuǎn)化、發(fā)光材料及器件、催化有機(jī)合成、半導(dǎo)體光催化、石墨烯納米材料、高效氮轉(zhuǎn)化新技術(shù)、摩擦納米發(fā)電等。
化學(xué)學(xué)科的特性首先就在于實(shí)踐,無論是從課堂到實(shí)驗(yàn)室,還是到工業(yè)工程應(yīng)用,化學(xué)創(chuàng)新的實(shí)踐根本,就是為物質(zhì)實(shí)踐的無限多樣性發(fā)展提供基本保證[2]。2020年12月9日Nature發(fā)表的最新研究顯示,建筑、道路、汽車等人造物體的質(zhì)量現(xiàn)已超過地球上的生物總量,而每周的新增物量相當(dāng)于地球上近80億人口的總重量,人類真正成為了統(tǒng)治自然、利用自然的主宰,其中絕大部分都得益于化學(xué)學(xué)科的迅猛發(fā)展及應(yīng)用推廣,僅以塑料為例,其質(zhì)量目前已經(jīng)是動(dòng)物總量的兩倍[3]。
針對(duì)這一行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀,目前國內(nèi)化學(xué)學(xué)科本科生教學(xué)中,許多學(xué)校都開設(shè)了創(chuàng)新研討或者前沿展望之類的課程,這些課程的設(shè)立不僅給學(xué)生提供了充足的化學(xué)視野,開拓了眼界,提升了面向復(fù)雜前沿領(lǐng)域明辨是非的科學(xué)素質(zhì),同時(shí)也有效地成為了本科化學(xué)基礎(chǔ)課程知識(shí)的有益補(bǔ)充。無論是在基礎(chǔ)科研領(lǐng)域,還是在工業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用中,這類課程的設(shè)立使得基礎(chǔ)課程的基本理論得到了具體的應(yīng)用落實(shí),同時(shí)也讓學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)有了明確具體的應(yīng)用場景[4]。
創(chuàng)新研討課程的設(shè)立,不僅應(yīng)該集中關(guān)注化學(xué)前沿領(lǐng)域的創(chuàng)新活動(dòng),讓學(xué)生能通過課程內(nèi)容領(lǐng)略化學(xué)前沿科技成果的魅力,同時(shí)也應(yīng)該關(guān)注科學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐本身不可替代的角色和地位,結(jié)合單位及授課教師自身的科研特點(diǎn)及科研條件,有選擇性、針對(duì)性地介紹適應(yīng)本單位研究特色的前沿內(nèi)容,從而實(shí)現(xiàn)授課內(nèi)容與實(shí)施條件的有機(jī)統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)事半功倍的教學(xué)效果。這樣的創(chuàng)新研討課程,創(chuàng)新成為課程的主線,激烈認(rèn)真的討論也是不可或缺的組成環(huán)節(jié),當(dāng)然師資力量、設(shè)施條件、課程結(jié)構(gòu)等也是必要的基礎(chǔ)保障。
新課程的設(shè)立,不是為了賺取學(xué)分,不是以完成考核為目的,而應(yīng)是具有設(shè)立的必要性、緊迫性?;瘜W(xué)科技的飛速發(fā)展,使得傳統(tǒng)的基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)更加廣泛地滲透擴(kuò)散到諸多科學(xué)分支中,學(xué)科交叉的融合發(fā)展,使得多學(xué)科的知識(shí)體系界限不再分明,前沿成果也越來越難以界定于某一單獨(dú)學(xué)科及專業(yè)方向中,有甄別地篩選授課內(nèi)容,特別是與本單位優(yōu)勢、有代表性的領(lǐng)域方向相結(jié)合,無疑就應(yīng)該成為課程內(nèi)容的首選。相關(guān)課程內(nèi)容不僅要兼顧前沿領(lǐng)域,更要能體現(xiàn)本單位或授課教師的優(yōu)勢研究方向,以真正實(shí)現(xiàn)教研相長,教學(xué)蘊(yùn)含最新科研成果,并能提出基礎(chǔ)核心科學(xué)問題,科學(xué)研究促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)展及教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)水平的提升。
教學(xué)內(nèi)容要新,但不是完全以新為目的,有爭議的、缺乏定論的內(nèi)容結(jié)果,可以選擇性但不是偏見地予以傳播,科學(xué)結(jié)果允許爭議,但不能存在偏見,這樣的內(nèi)容選擇,盡管可以由心,但往往也是最大的隱患,要么扼殺了創(chuàng)新的思想,要么就成了散播偽科學(xué)的幫兇。所謂教學(xué),有教、有學(xué),教以通曉事理,學(xué)以明辨是非。
內(nèi)容的新穎不僅要引人入勝,同時(shí)也應(yīng)與客觀實(shí)際應(yīng)用具體聯(lián)系,能夠真正讓學(xué)生理解化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的魅力。綠色化學(xué)知識(shí)的普及,不會(huì)再有傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)高排放的印象;能源化學(xué)的講授,就能理解社會(huì)對(duì)新能源技術(shù)的渴望和需求,同時(shí)也能了解新技術(shù)的缺陷與不足;農(nóng)業(yè)化學(xué)技術(shù)的展開,合理地施肥、播撒農(nóng)藥,不僅是千百年來傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的變革,同時(shí)合理的使用并不會(huì)干擾和違背自然和生態(tài);新型傳感測量技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展,突破了人們感知的界限,使得對(duì)世界的感知更加細(xì)致入微;創(chuàng)新性有機(jī)分子設(shè)計(jì)合成,對(duì)農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生了變革性的影響;碳材料技術(shù),從富勒烯到碳納米管,再到新興的石墨烯材料,簡單的碳成分,不同的結(jié)構(gòu)序列,影響著從材料到電子,從基礎(chǔ)科研到工藝應(yīng)用,均帶來了翻天覆地的變化[5]。
總之,創(chuàng)新課程的“新”,要貼近基礎(chǔ)課堂,又要有別于基礎(chǔ)課堂內(nèi)容的成熟體系;要靠近前沿,也更要把前沿成果用基礎(chǔ)知識(shí)通俗化、簡單化。正所謂“物惟求新”“新益求新”“唯實(shí)求新”。
與創(chuàng)新研討課程內(nèi)容密切相關(guān)的就是教師的科研業(yè)務(wù)能力及其對(duì)前沿科技領(lǐng)域的把握。如何從化學(xué)科技前沿諸多進(jìn)展中篩選合適的內(nèi)容,并融入到課程教學(xué)實(shí)踐中,不僅需要多方的文獻(xiàn)調(diào)研,并且要依據(jù)自身的學(xué)識(shí)水平,依據(jù)各自特色,去粗取精、去偽存真,而這一過程更多的是人為因素的介入,更多地依賴個(gè)人的判斷。前沿科技的飛速發(fā)展,知識(shí)的積累快速增加,時(shí)時(shí)月月年年的日新月異發(fā)展,對(duì)授課教師的教學(xué)水平及科研業(yè)務(wù)能力也提出了更高的要求,沒有貫穿習(xí)近平總書記“時(shí)時(shí)學(xué)、處處學(xué)、人人學(xué)、終身學(xué)”的思想及行動(dòng),創(chuàng)新研討課就會(huì)淪為按部就班、公式化、模式化的雞肋課程。
提升授課教師的教學(xué)及科研水平,除有選擇性地遴選任用之外,完善教師定期培訓(xùn)輪訓(xùn)機(jī)制也可以一定程度上改善提高教師素質(zhì)。此外,與校外高水平教師人員的互動(dòng)聘任等相結(jié)合,也會(huì)成為專職教師隊(duì)伍水平提升的一個(gè)重要補(bǔ)充。針對(duì)某些部分課程內(nèi)容,聘請國內(nèi)外高校科研院所及企業(yè)頂級(jí)行業(yè)專家學(xué)者擔(dān)任授課教師,參與到部分相關(guān)課程中,這些流動(dòng)崗位的設(shè)立將可以極大地提升創(chuàng)新研討課的授課質(zhì)量。科研單位的關(guān)注行業(yè)引領(lǐng)及科技前沿,企業(yè)的也能及時(shí)提供產(chǎn)業(yè)化亟需技術(shù)信息及技術(shù)前沿動(dòng)態(tài),這些多措施并舉、多行業(yè)參與的課程模式,不僅可以拓寬學(xué)生的眼界視野,領(lǐng)會(huì)化學(xué)在基礎(chǔ)、前沿、工程應(yīng)用等領(lǐng)域的不可替代角色,同時(shí)也會(huì)更加有利于促進(jìn)本科學(xué)生對(duì)未來研究生報(bào)考、企業(yè)就業(yè)、自主創(chuàng)業(yè)等方面的人生未來規(guī)劃設(shè)計(jì)。
有高素質(zhì)的授課教師才能發(fā)現(xiàn)合適的主題內(nèi)容,并不斷動(dòng)態(tài)調(diào)整,以適應(yīng)化學(xué)科技的發(fā)展形勢;有高素質(zhì)的授課教師才能組織得了高水平的流動(dòng)人員參加,以保證合適的內(nèi)容有合適的授課人員加入;有高素質(zhì)的授課教師才能既保證創(chuàng)新性的前沿知識(shí)傳授,又能保證討論互動(dòng)的熱烈氛圍,并與之產(chǎn)生共鳴,達(dá)到從掌握基礎(chǔ)知識(shí)到領(lǐng)略前沿科技成果,而又不止于此的目的。
所謂“好筍出好竹,好師出好徒”,一個(gè)無任何特色的教師,他教育的學(xué)生一般也難有特色?!吧浦驹诮?,教之本在師”([宋]·李覯《廣潛書》)。
營造輕松、活潑的創(chuàng)新課堂氛圍是實(shí)現(xiàn)“有效教學(xué)”的最佳路徑之一。沉默的學(xué)生、刻板的老師、枯燥的語言、沉悶的氣氛,是難以收獲良好的教學(xué)效果的,特別是在這種面向前沿科技成果介紹的課程中,面對(duì)脫離基礎(chǔ)課程邏輯至上的授課方式,面對(duì)脫離應(yīng)用場景設(shè)定的復(fù)雜邏輯環(huán)境,面對(duì)超出基本認(rèn)知的稀奇古怪術(shù)語概念,師生之間更加難以產(chǎn)生情感共鳴,并導(dǎo)致無法形成有效的教學(xué)互動(dòng)。
所謂“妙言至徑,大道至簡”([五代]《還金述》),如何化繁為簡、寓教于樂,將復(fù)雜的、脫離本科學(xué)生認(rèn)知的前沿科研成果用通俗、簡化的語言,并在輕松的氛圍中,以詼諧幽默的方式展現(xiàn)給學(xué)生?這更多地取決于授課教師的科學(xué)素養(yǎng)、身心及文學(xué)修養(yǎng),理科課程通常相對(duì)更注重思維邏輯,風(fēng)趣、幽默的語言與化學(xué)知識(shí)的傳授如何銜接,往往成為考驗(yàn)授課教師知識(shí)積累及知識(shí)修養(yǎng)的重要屏障。該前沿領(lǐng)域的產(chǎn)生發(fā)展及存在的問題、某些著名事例及重大進(jìn)展、重要科學(xué)論著及科學(xué)名人、科技學(xué)派及彼此不同的理解及觀點(diǎn)、個(gè)人的見解及可能的方向預(yù)測等等,都會(huì)有助于學(xué)生對(duì)該課程內(nèi)容的理解,同時(shí)也可以有利于教師在人文方面添加“有效教學(xué)”的文學(xué)元素,以引起學(xué)生的注意及思想的共鳴。當(dāng)然前提是對(duì)授課教師提出了更為嚴(yán)格的要求:收集相關(guān)資料、整理簡單課堂教材或文獻(xiàn)、了解學(xué)生知識(shí)水平并針對(duì)性修改授課內(nèi)容、有詳有略突出重點(diǎn)。總之,授課教師備課要充分,預(yù)案要清晰。
創(chuàng)新課程不僅僅在于傳授,特別是填鴨式的播講,而更多的還在于研討,課堂學(xué)生的互動(dòng)討論才能真正使其理解前沿科技成果的魅力,并對(duì)照找到其中知識(shí)積累的不足,為以后的學(xué)習(xí)生活引領(lǐng)方向,同時(shí)激烈認(rèn)真的討論也能使真理愈辯愈明,到達(dá)教學(xué)促進(jìn)科研活動(dòng)的目的,激發(fā)學(xué)生面向未知世界探索的求知欲[4]。而激發(fā)學(xué)生參與互動(dòng)討論的關(guān)鍵就在于課堂教學(xué)授課教師的引領(lǐng),在關(guān)鍵點(diǎn)、興趣點(diǎn)、疑難點(diǎn),適時(shí)點(diǎn)撥、引導(dǎo)、啟發(fā),以活躍課堂氣氛,用“一石”激起“千層浪”,達(dá)到事半功倍的效果。此外,固定的教學(xué)課程之余,也應(yīng)給學(xué)生多一些暢想和展望!
教師之為教,不在全盤授予,而在相機(jī)誘導(dǎo)?!熬又?,喻也”(《禮記·學(xué)記》),教師更多地應(yīng)該起到啟發(fā)引導(dǎo)的作用,善于曉喻,讓學(xué)生明白道理,從而實(shí)現(xiàn)啟發(fā)性、引領(lǐng)性的教學(xué)。
創(chuàng)新研討課不僅要與實(shí)驗(yàn)室科研活動(dòng)相結(jié)合,更要有本單位對(duì)科研條件建設(shè)的配套投入。以往學(xué)校及學(xué)院各級(jí)單位更多的是關(guān)注教師及研究生科研活動(dòng)及配套設(shè)施等基礎(chǔ)條件建設(shè)的投入,實(shí)驗(yàn)室豪華了,可距離本科學(xué)生卻更遠(yuǎn)了,有的僅剩下遠(yuǎn)遠(yuǎn)的觀瞧和走馬觀花式的參觀。本科生的實(shí)驗(yàn)課程,部分解決了書本上知識(shí)的具體的理解的問題,盡管面向以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的化學(xué)學(xué)科,實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)設(shè)施的具體操作,能有利于學(xué)生培養(yǎng)具體分析問題和解決問題的能力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)造思維能力,但這些學(xué)習(xí)仍停留在基礎(chǔ)和初級(jí)階段,還停留在教師預(yù)設(shè)問題,并提供解決方案,學(xué)生具體驗(yàn)證并嘗試重復(fù)的過程[6]。而在對(duì)實(shí)驗(yàn)室的具體科學(xué)問題的闡述及論證中,更多地是需要獨(dú)立分析及解決問題的能力。因此,具備相應(yīng)的科研設(shè)施條件就成為創(chuàng)新研討課程能否有效開展及內(nèi)容拓展的關(guān)鍵。同時(shí),是否實(shí)現(xiàn)從僅關(guān)注教師及研究生的科研參與投入,到同樣重視本科學(xué)生科研創(chuàng)新活動(dòng)的設(shè)施條件建設(shè)的改變,也是能否高質(zhì)量開展這類課程的制約因素。正所謂“工欲善其事,必先利其器”(《論語·衛(wèi)靈公》)。
對(duì)學(xué)生的科研活動(dòng)投入是必不可少的,本科學(xué)生的熱忱參與也是教師科研活動(dòng)的一個(gè)重要組成部分,從實(shí)驗(yàn)課到實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)、從學(xué)業(yè)完成到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)、從基礎(chǔ)課到畢業(yè)論文設(shè)計(jì)等等,本科學(xué)生都在教師的科研教學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮著不可替代的作用。正如古語云:“是故學(xué)然后知不足,教然后知困。知不足然后能自反也,知困然后能自強(qiáng)也。故曰教學(xué)相長也(《禮記·學(xué)記》)?!?/p>
把握時(shí)代的脈搏,正確理解風(fēng)云變幻的國際形勢,僅靠簡單的愛國主義精神是不夠的,更要樹立正確的發(fā)展觀和科學(xué)觀,從科學(xué)的角度、從自身的專業(yè)角度,去應(yīng)對(duì)紛繁蕪雜的社會(huì)形勢,特別是強(qiáng)調(diào)學(xué)生立足現(xiàn)狀、把握今天、練好本領(lǐng),做有用的人。俗話說:時(shí)事造英雄,英雄亦需適時(shí)。
化學(xué)作為重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一,在保證人類生存及提高人類生活質(zhì)量方面起著至關(guān)重要的作用,化學(xué)及農(nóng)藥改善了我們千百年來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)習(xí)慣和方式,但綠色環(huán)保的概念又經(jīng)常沖擊著公眾對(duì)化學(xué)的認(rèn)識(shí);如一些合成藥物雖然抑制了病毒和細(xì)菌,卻被當(dāng)成了環(huán)境污染的主因;生物質(zhì)能源的高效利用,雖然改善了我們的衣食住行,如今也成了全球變暖的禍因……。林林總總、樁樁件件,國內(nèi)外公眾都對(duì)化學(xué)一如既往地存在著偏見,熱門前沿的熱點(diǎn)研究也不全是國家需求和符合中國國情的。英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)2015年進(jìn)行了一次民調(diào),在受訪民眾當(dāng)中,25%的人表示對(duì)化學(xué)“沒有任何興趣”,一半以上的人感覺自己對(duì)化學(xué)領(lǐng)域了解太少,約有一半的人表示在談?wù)撚嘘P(guān)化學(xué)方面的話題時(shí)“完全沒有信心”,有近兩成的人甚至認(rèn)為“所有的化學(xué)物質(zhì)都危險(xiǎn)且有害”。公民科學(xué)素養(yǎng),特別是化學(xué)素養(yǎng)的提高,不僅僅在于化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的傳授,而更多是在這些熱點(diǎn)領(lǐng)域、前沿方向、廣泛影響大眾的化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域問題上,實(shí)時(shí)地給予正確解讀,傳遞科學(xué)的聲音。
時(shí)事政策方面的適度解讀,特別是結(jié)合具體研討課題,以具體實(shí)施案例適度展開,能夠使本科學(xué)生更加具體、清晰、深入地了解該領(lǐng)域及方向的歷史變遷、目前進(jìn)展,及其與國家、地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)之間的關(guān)系[7]。如化學(xué)科研活動(dòng)的基礎(chǔ)問題是什么?什么能成為中國科技“卡脖子”的關(guān)鍵?敵對(duì)勢力與國際競爭者為何從此入手?科研活動(dòng)與科技期刊的關(guān)系?國際科技期刊與中國科技期刊的合作與競爭?國際評(píng)級(jí)體系對(duì)中國科研活動(dòng)正面及負(fù)面的影響?你所謂的熱點(diǎn)是真的社會(huì)需求,還是不同人群或勢力的潛移默化誘導(dǎo)?如何正確解讀中國的科技政策?中國的科研活動(dòng)與企業(yè)需求及企業(yè)創(chuàng)新?化學(xué)相關(guān)的食品及藥物等國家安全戰(zhàn)略?習(xí)總書記的“四個(gè)面向”與化學(xué)科技發(fā)展的關(guān)系?
總之,化學(xué)與人類除衣食住行外,與能源、信息、材料、國防、環(huán)境、醫(yī)藥衛(wèi)生、公共安全等各方面都有著密切的聯(lián)系,特別是作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心支柱學(xué)科產(chǎn)業(yè),更加強(qiáng)調(diào)“知行合一、學(xué)以致用”,堅(jiān)持將科研和教學(xué)與本科學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的社會(huì)發(fā)展趨勢相結(jié)合,融教學(xué)內(nèi)容、科研成果及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)“三位于一體”,也是該類課程核心所在。
科技創(chuàng)新的首要任務(wù)就是要面向世界科技前沿,探索最具未知性、先驅(qū)性和挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域,不斷突破人類的認(rèn)知極限,從而更好地認(rèn)識(shí)世界和改造世界。習(xí)近平總書記明確指出:創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂,是一個(gè)國家興旺發(fā)達(dá)的不竭源泉,也是中華民族最鮮明的民族稟賦。創(chuàng)新研討課作為銜接基礎(chǔ)知識(shí)與前沿科技及社會(huì)應(yīng)用需求之間的重要紐帶,不僅可以開闊本科學(xué)生的科技視野,同時(shí)多種時(shí)政元素的添加、身體力行的實(shí)驗(yàn)室操作、生動(dòng)活潑的熱烈討論、不失時(shí)機(jī)的課堂點(diǎn)撥,必將會(huì)在大學(xué)生的學(xué)習(xí)生涯中留下濃墨重彩的一筆,成為他們?nèi)蘸鬅o論從事科研活動(dòng)還是直接服務(wù)社會(huì)的知識(shí)保障。