大理科基础平台课程教学团队的建设与探索

摘要：本文总结了南京大学大理科基础平台课程教学团队在跨专业课程教学团队的建设、理科基础课程与课程体系、研究性教学、培养适应交叉学科和综合性学科研究的后备人才等方面的新探索、新成果。大理科基础平台课程的特色是宽口径、综合性、探究性、高观点和网络化。

关键词：大理科；教学团队；研究性教学；宽口径

作为国家理科基础科学研究与教学人才培养基地，近20年来南京大学多学科综合点(大理科试验班)在国内率先确立了宽口径、厚基础的大理科人才教育理念，形成了一套独具特色的以通识教育与个性化专业培养相结合的高素质创新型人才培养模式。在理科基础课程和课程体系建设中积累了许多经验，取得了一些成绩，逐渐发展和形成了大理科基础平台课程教学团队，并于2007年进入教育部质量工程建设项目，成为首批国家级优秀教学团队。本文旨在介绍在教学团队建设过程中的一些体会。

一、大理科基础平台课程的特色

大理科基础平台课程由大学数学、大学物理学、化学原理、普通生物学四门国家级精品课程组成，具有如下特色。

宽口径。基础平台课程具有突出的适应大理科模式教育与教学特点，摆脱了过去基础课程只为某类专业打基础的做法，适应当前本科教学宽基础的要求和发展趋势。既满足了理科各个专业的要求，又为学生跨专业学习和研究提供了一定的基础理论与技能储备。

综合性。基础平台课程是学生学习科学理论的入门，它不是传授单独孤立的知识点，而是强调学生对各个学科整体和学科间联系的全面理解，强调知识的系统性与应用的综合性。教学中注意有逻辑地和紧凑地把一些相关的科学发现或科学理论的建立进行集成，既突出问题的重点，从建立模型、提出假设、运用方法并得出结论，又启发思维，使学生感到融会贯通的乐趣，体会到科学是不断发展的和活生生的，不是一些死的教条。

探究性。基础平台课程的内容理论性强、概念抽象，定理、定律、公式繁多，如果课堂教学单纯采用传统罗列式的篇、章、节、条、款的模式，将会使学生感到单调乏味而失去学习动力。因此在教学中，就一些重点、难点问题有机地引入有趣事例，帮助学生加深理解。同时还将探究性学习贯穿课堂教学、讨论课、习题、论文、课外学习等环节中，通过对某些问题进行比较深入的探究，引发学生对学科的兴趣，拓宽视野，培养学生的探索精神和创造能力。

高观点。在教学中注意将学科前沿与基础课程内容关联，引入最新科研成果，丰富课程内涵，提高知识传授的立足点，培养学生的科学研究意识，并为今后在学科前沿进行科学研究起到最初的引领作用。

网络化。建设有相关的网络课程，开设“课程信息”、“课程内容”、“特色内容”等栏目，为学生创建自主学习的环境。充分利用计算机网络资源，采用如E-mail、留言板离线答疑、MSN在线等在线，离线教学的方式，一对一和不受时空限制地与学生在课下交流，实现个别辅导、因材施教的目的，有效地调动了学生的学习积极性。

二、教学团队的概况

在长期的大理科模式教学改革实践中，以卢德馨教授为带头人的教学团队充分意识到提高教学质量的关键是课程内涵和课程体系的建设，核心是拥有一支具备深厚科学研究基础、热心本科教育事业的师资队伍。在近20年的教学团队建设和教学改革过程中，曾先后有近40位教师参与。目前整个团队由11名教授、2名副教授、4名讲师组成，多数教师有在欧美留学或合作研究的经历，中青年教师均具有博士学位。成员学历与职称层次高，年龄、知识、学缘结构合理，团队意识强，合作出色。团队带头人卢德馨教授是全国首届“高等学校教学名师奖”获得者和国家级精品课程“大学物理学”的主持人，从事统计物理中的低维多体系统的研究，其关于严格高频理论、强耦合近似方案及动力学理论等方面的研究成果在国际学术界较有影响，尤其以动力学理论中“Golden-Lu Theory”最为引人瞩目。从1989年开始主持大理科基地工作，他潜心教学和教育改革，坚持在教学第一线，成功探索出一条以拓宽基础、强化科学研究和创新能力为特点的“大理科”模式的基础人才培养新路。在多年的教学实践中，团队先后获得包括国家优秀教学成果一等奖在内的10多项国家级奖励。

大理科基础平台课程教学团队具有鲜明的学科综合特色，其成员分别来自南京大学的数学、物理学、化学、生命科学四个国家一级重点学科，具有各自专业领域较为深厚的科研背景，主持和参与50多项国家自然科学基金、973规划基础研究等科研项目，据不完全统计发表有200多篇SCI源期刊论文。并且，所从事的专业研究具有学科交叉的特点，如大学数学教学组在生命科学领域开展研究，采用分形理论于实腔肿瘤(肝脏、肾脏、肺等)的边界分形维数的估计，预测肿瘤的恶性程度、确定治疗方案、跟踪愈后调查。大学物理学教学组的理论物理学专家，熟悉在物理学研究中所需数学知识的范围、深度，可以指导理论与计算化学学生的学习。化学原理教学组在固体表面物理与化学、生物无机化学的相关领域均有长期的教学科研积累。

三、教学团队的作用

1、创立大理科基础科学人才的培养模式

在20世纪80年代，教学团队就充分意识到随着科学技术的迅猛发展，需要一批能够适应学科交叉和综合的高水平研究人才，创立了“以重点学科为依托、按学科群设基础课、将科研训练纳入教学计划、贯通本科与研究生教育”的大理科基础科学人才的培养模式，鼓励学生跨学科交叉修读课程，构建各有特色的知识结构。大理科模式教学改革的成功推动了南京大学本科教育与教学事业的发展，现在南京大学的9个国家理科基地班每届有近400名学生按大理科模式统一组织基础平台课程的教学，十年的实践证明所培养的学生在基础理论与专业技能、多学科知识和综合科学素养等方面具有明显的优势，得到校内外用人单位的广泛认可。同时大理科模式的教学改革也引起了国内外高教界的广泛关注，类似的高素质创新人才培养模式如北大元培计划、清华基础科学班、复旦学院、浙大竺可祯学院等近年来也取得了很好的效果。

2、推动理科基础课程体系的教学改革

教学团队创建的大理科模式推动了理科基础课程体系的教学改革。在大理科模式课程体系中第一、二年设置大理科平台和通识课程，第二年还按模块设置核心课程，第三年开设专业核心课程，第四年包括选修课程、科研训练课程和毕业论文。各个模块之间的部分核心课程可以替代或覆盖，必修与选修相结合，鼓励学生跨学科修读的课程，以适应今后从事交叉学科和综合学科的研究。

该课程体系特别注重系统的科研训练。在基础平台课程中开展研究性教学，如通过课程论文培养学生文献调研、组织课题、团队合作、规范写作，使学生初步了解科学研究并引发对科学研究的兴趣。基础实验采用“基础性”、“综合性”、“研究性”三层次递进的教学方法，并结合院系、学校、省、国家四级大学生科研创新训练计

划项目为低年级学生提供更为宽广的实践平台，学生全程参与从课题的调研、选择、方案设计、课题申请答辩、实验、经费使用、中期检查、结果总结、撰写论文或总结报告、汇报答辩等诸多环节，使学生初涉科学研究。与学校现代分析中心合作，在三年级时开设大型仪器实验课程，让学生掌握其原理与使用，为参加科研训练作进一步的准备。在四年级由活跃在学科前沿的包括院士、博士生导师和杰出青年科学家在内的导师指导为期1年的科学研究训练。

3、深化基础课程的结构与内涵

大学数学课程教学内容中既保留和继承了经典微积分的精华，进行数学分析的严格训练。又引进了勒贝格积分、点集拓扑、泛函分析、近世代数、富立叶分析、小波分析、分布理论等，加强近代数学的基础知识，有助于以高观点进行学习和研究。同时在讲授知识的同时，结合大量有关几何、物理等方面的应用实例，提高学生对数学学习的兴趣，培养解决实际问题的能力。并制作了部分动画等教学软件，使学生对抽象的数学概念有直观的印象，如极限、导数等概念的引进，中值定理的几何解释，旋转曲面的旋转过程等，这是以往板书式教学所无法做到的。

大学物理学课程的特点在于较大幅度地更新内容，涵盖力学、热学、电磁学、近代物理等内容，在深度和广度上完全可以替代物理专业有关基础课程，成为适用于各类理科专业的宽口径基础物理课程，并以现代的视野重新演绎传统物理学的内容。课程注重整体性，着力于学科间的渗透、交叉，如较多地渗入化学、生命科学和现代天文学的有关内容，并力图在基础的层次上寻找一些前沿内容的根。课程采用集成教学的方式把一些相关的科学发现或科学理论的建立集成到一个小节中，不仅给学生一种身临其境的感觉，同时提高了立足点，有机地加入新内容，对一些所谓传统的千锤百炼的“精华”也以全新的现代观点予以诠释和挑战，提出了自己的看法，使学生感受到应该如何批判地对待一些内容，感受到科学必然是发展的。实践表明，大学物理学课程对于培养学生的能力、科学思维及初步研究的意识做出了非常有益和卓有成效的探索。

化学原理课程以现代化学理论即微观理论、宏观理论和统计理论为主线，融合了无机化学、分析化学(化学分析部分)和物理化学课程的内容，具有高度的原创性。该课程还通过精选专题，适当增加了各学科的前沿研究概况。主要内容包括原子和分子结构、物质的三态和等离子体、热力学和统计热力学基础、多组分系统、化学平衡、相平衡、化学动力学、电化学、表面现象与胶体、元素及其化合物等。化学原理是化学专业基础课程新体系中的第一门课程，其内容适用于理科化学专业，同时也适用于生命科学、地球科学、环境科学、医学、材料科学等专业的基础化学教学。

普通生物学课程内容覆盖生命科学众多学科领域，高度概括生命科学基础知识和基本理论，完整而系统地反映学科最新成就及发展趋势，使学生从宏观到微观不同层次上对复杂浩瀚的生物界、生命现象和生命科学知识有一个整体性的基本认识和把握，从而达到拓宽专业基础、培养科学思维与能力的目的。同时激发学生对生命科学的兴趣和创造性火花，从各自的领域出发寻找与生命科学的交叉点，特别是增强多学科交叉与渗透的意识，为跨学科学习和研究奠定基础。

4、带动教学研究与教材建设

在长期的教学实践过程中，教学团队开展了大量的教学研究，除理科基地和精品课程建设外，还承担有40余项国家与省部级教改课题，如：研究性学习和创新能力培养的研究与示范；理科人才培养目标、规格、培养过程优化及其评价体系的研究；通识教育与个性化人才培养模式中研究型教学的研究；化学与非化学类专业化学基础课教学内容和课程体系改革研究；生物与非生物类专业生物基础课教学内容和课程体系改革研究等。发表有近50篇教学研究论文，其中对大理科模式的课程与课程体系、研究性教学和化学专业新的基础课程体系等均有系统的理论研究。如对于化学课程内容体系进行创新，以新的化学基础课程体系取代原有的四大化学基础课程，加强了现代化学理论与成果的学习。原体系先讲授无机化学、分析化学和有机化学，再讲物理化学和结构化学，而近代谱学分散于各课程中。新体系先讲原理和谱学，后讲无机化学、有机化学和结构与材料，提高了学生的认知水平，避免了同层次、低水平的重复。同时引入当前化学领域发展的热点如生物化学、材料化学、高分子化学等。同时新体系将实验作为一门独立的课程，按化学一级学科开设“实验化学”。

课程建设的核心之一是教材建设，20世纪90年代中期以来，教学团队酝酿、筹划和出版了一整套适合大理科模式的基础课程教材。《大学物理学》由高等教育出版社作为第一批“面向2l世纪课程教材”出版，其中加入的不少内容就是卢德馨教授多年科学研究的体会，如关于动力学理论和碰撞阻尼的研究结果均有介绍。该教材问世后，被认为是“在体系上有较大的创新，是以研究为基础的教材，是一本融会贯通的教材，是一本在教育思想、教育观念到教学方法有所创新的教材”。其英文版由我国高等教育出版社和德国施普林格出版社于1999年联合出版，是第一本英文版面向21世纪课程教材。国际同行给予高度评价，目前印度和南亚次大陆版已经出版。《大学物理学》获得2002年全国普通高等学校优秀教材一等奖，2001年该教材的中、英文版获得国家级教学成果二等奖。教育部面向21世纪教材《高等数学》，在有机地融入现代数学的思维方法与基本内容的同时，有专门的一章介绍近代的非线形性数学，包括分形数学等，其中包含了授课教师本人多年的研究成果。此外，还出版了普通高等教育“十五”国家级规划教材《化学原理》，以及《大学数学教程》、《现代生物技术》、《现代生命科学概论》等10多部教材。高水准的教材建设是团队课程建设的结晶和开展教学改革保障。

5、树立国内研究性教学的成功案例

卢德馨教授经过近20年探索和实践，其具有探究性、整合性和互动性三大特点的研究性教学模式已成为我国成功的本土案例，其中高质量探究是他的研究性教学模式之核心所在。近年来，卢德馨教授发表了一系列教学研究论文，系统阐述了研究性教学方面的理论探讨和教学实践，在同行和教育研究工作者中产生很大的影响。要实现高质量探究，对学科知识的本质有深刻理解、亲自参与研究并将研究成果引入教学、具备促成学生成功体验的方法和手段是教师需具备三个必要条件。卢德馨教授把科研的方法和思想融入教学中，把研究所需要的很多元素都融入到教学里去，用科学研究的要求组织教学。与传统的传授性教学相比，研究性教学模式呈现出全新的四大特点：一是整体研究性，强调探究、创新和规范。探究贯穿课堂教学、讨论课、习题、论文、课外学习等教学环节。二是思想统摄性，即“集成教学”，目的或要义是以知识为载体传递一定的思想。不以知识点的多寡为教学内容优劣的判据，而是适当地整合知识点使之成为一个案例，完整地表达一定的思想。

三是师生互动性。四是资源开放性。教学中突破教室和课本的限制，将外部世界作为教学的场所和内容，从而教学资源呈现出开放的特点。

团队始终注意将科研成果向教学转化，如团队成员陈建群教授以拟南芥为材料，研究其抗病基因导致的适合度代价，很好地回答了抗病基因使生物在病害侵扰时获得利益的同时，其竞争和演化的结果是否会由于抗病基因的作用使得生物的遗传多样性趋于下降这一科学问题。由于这是一直困扰着生物进化和抗病基因研究者的问题，具有普遍的意义，生物教学小组及时将这一研究新成果作为典型示例引入大学生物学的教学中。从科学问题的提出、实验的设计和研究结果对问题的回答等多个方面加以讨论，使学生更全面地理解生物进化论的精髓，及时了解研究发现的新理论，同时也对生物学的实验科学特征、实验设计的科学性和逻辑推理的严密性加深认识。又如化学原理课程中引入主讲教师有关非晶材料的制备与应用、在盐类、金属氧化物在固体表面单层分散及嵌入模型理论等的最新研究实例，将晶体一章的内容从传统的体相扩充到表面。

6、培养一批活跃在科学研究前沿的创新人才

大理科基础平台课程为学生强化理论基础和实验技能，构建各有特色的知识结构建立了良好基础。首先是坚实的基础和宽阔的知识面。学生有能力交叉选择或胜任交叉领域的学习、工作，在新兴、交叉学科中发挥作用。如2001届有一名同学本科主修物理，在博士阶段从事结构生物学研究，其成果填补了自1980年以来大陆本土学者未在《Cell》上发表论文的空白。其次是有较强的科学精神和创新意识，学生在研究生阶段均有较多、较高水平的论文发表，相当多的学生在《Nature》和《Science》等超一流期刊上发表自己的最新研究成果。第三是较高的知识水平。知识是能力的物质基础，提倡与国际相比拟的知识水平，并把它作为教改成功与否的一个标志。我们的学生在国内外研究生阶段的学习，也常常是所在系或专业的最优秀者之一。如2002届有一名同学，在美攻博期间，就已经在《Nature》和《Cell》上发表多篇论文。第四是热爱科学。良好的知识基础和科研潜质使得毕业生受到了校内外广泛的关注，成为最受欢迎的研究生生源之一。

综上所述，大理科基础平台课程教学团队在跨专业课程教学团队的建设、宽口径基础课程与课程体系、研究性教学、培养适应交叉学科和综合性学科研究的后备人才等方面取得了一些成绩，但还存在许多不足，需要在今后的教学研究和改革中不断地加以改进。特别是要全面地开展研究性教学，在传授知识的同时注意着力培养学生的探索精神和创造能力，把科学素养、科学思维、洞察能力、科学道德、评价能力、批评精神、合作精神、敬业精神、严谨作风结合到教学中去。同时研究一套适合于学生研究性学习的评价体系，最大程度提高学生自主学习的积极性。此外要逐步扩充各课程教学组的教师队伍，加强高水平的师资队伍建设和教学研究与交流。延拓发展现有课程，大学数学、大学物理学、化学原理、普通生物学要建设有一定层次结构的系列课程体系，同时进一步完善教学资源的建设和课程的网络化。

参考文献：

[1]卢德馨，大理科模式的跨世纪之行[J]，中国大学教学，2003(7)。

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[5]葛欣，许望，卢德馨，大理科模式中化学方向课程体系的改革与实践[J]，高等理科教育，2004(2)。

[6]姚天扬，大学化学教学改革的回顾[J]，中国大学教学，2006(9)。

[7]张富生，解读卢德馨研究性教学[J]，中国大学教学，2007(3)。

责任编辑：文和平

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