在国内外大多数主流基础无机化学(大一化学)教材中，第一章往往定位于“物质的状态”，或是“化学基础知识”等，内容包括气体、液体、固体基本知识，突破高中内容不多。虽然有人不断研究其课程设计与高中这部分内容的衔接[1, 2]，但矛盾的解决有限。教育部高等教育司吴岩司长在全国高教处长会议上明确指出，“课程是教育最微观问题，但解决的是教育最根本问题”，对大学课程的要求是“高阶性、创新性和挑战度”。因此矛盾变成了三方之交，凸显“衔接-基础-提升”较高级层面。近年的教学中，我们在这块内容的“课程设计”上，从利于促进大学生科学素养发展视角出发，在基础知识的厚实性、内容模块的完整性重组、发展学科融合的先进性等方面进行了探索，试图通过“知识-能力-素质有机融合”对这一矛盾提出切实可行的解决方案。
1 “衔接-基础-提升”矛盾产生的背景
1.1 高中“物质结构与性质”与大一的要求不同
1.2 过往大一“物质的状态”的不足
过往大一主流教材在这一内容设置上突出了与高中的衔接，体现了不同教育阶段的协同、贯通和延伸。但还存在以下问题：(1) 框架构建往往带有普遍性的条块僵硬，甚至与高中有较多重复，提升不够；(2) 内容虽然有一定的系统性和完整性，却不能反映相应的研究进展，例如未及时将最新理论、最新研究成果、最新前沿、实践成果纳入教材，以使教学内容反映前沿性和时代性；(3) 更重要的是在矛盾激化时没有凸显出本章应有的解决方案，体现不出大一课程应有的“高阶性、创新性和挑战度”和“专业与思政同向同行”。
2 “衔接-基础-提升”矛盾的解决方案研究
2.1 课程内容设计“高阶性、创新性和挑战度”是关键
综上所述，大一本章的课程内容设计的主要矛盾是“衔接-基础-提升”，即一要体现出与高中相应章节的衔接和渐行提高，许多基础课教师已经注意到这个问题并予以研究[5]，结论更多是指导高中三个课本的改革和提升[4, 6–8]，或者推荐国外存在的“预科形式”设计[9, 10]；二要注意到它是大一课程的基础，课程内容既要衔接中学化学的知识，又要提供后续物理化学、结构化学、分析化学等课程的基础知识，是比较特殊的一章，特别是深度和宽度的拿捏成为课程设计的难点和重点；三要体现大学课程的“高阶性、创新性和挑战度”，是改革的关键，做好就得摈弃“宏观辨识与微观探析”和“证据推理与模型认知”两个维度着眼点[11]，要以培养学生的科学素养，提高认知能力、注意力和记忆力为着眼点，培养学生的理解力、思考力和判断力以及激发创造能力为目的，转变单一传授知识或培养普通能力的目标为“知识-能力-素质有机融合”。
2.2 如何在课程设计中体现“知识-能力-素质有机融合”
针对过往课程设计的不足，最大感触是应将高阶性作为重点突破方向，与时俱进：知识模块要完整、系统和科学，内容要实、深、厚，能把最新研究成果引入教学内容。能力提高体现在知其然又知其所以然、学以致用；强调启智，就是要培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。素质提高包括科学素质养成、道德素质增长，具有哲学思想和批判性思维、建立科学研究方法；具有科学家的献身精神，树立起社会主义的世界观、价值观、人生观。
2.3 构建“知识-能力-素质有机融合”课程设计新体系
“课程”这一概念下涵盖教材、课程设计、课堂讲授的各部分。本文主要在课程设计方面进行了探索。重构课程设计新体系，关键在于对“细微之处”的认识是否到位。我们着重从以下几个方面进行特点设计，突出创新性。
2.3.1 凸显概念的准确性和延伸
图1
2.3.2 凸显易混淆之处的明晰
(1) 国际SI单位新标准2019年5月20日起正式生效，这是国际测量体系有史以来第一次全部采用自然恒量的新国际单位制，可保证SI的长期稳定性和环宇通用性[15]。新定义会对无机化学教学引起巨大的冲击，波及到每个化学本科生。显然，对阿伏伽德罗常数和摩尔物质量原理依据文献进行简短的历史回顾和实现准确测定的描述就显得非常必要[16]。(2) 一个经历了多次讨论的“水的三相点与冰点的温度之差”仍需强调，因为大多数教材在概念上仍然是模糊的，而第一个精测水三相点的物理化学家是中国科学院院士黄子卿[17]，这一重要结果在1945年被美国华盛顿哲学会主席斯廷森(H. F. Stimson)推崇为水的三相点的可靠数据之一[18]，1948年被确定为国际实用温标(IPTS-1948)选择基准点(水的三相点)的参照数据之一。(3) “稀溶液依数性或稀溶液通性”中图解的错误也必须更正[19]。
2.3.3 凸显学科发展前沿合理渗透于内容讲述中
2.3.4 凸显相图的引用
2.3.5 凸显原始文献的引用
我国著名教育家、化学家傅鹰教授(1902–1979)曾多次指出：“一门科学的历史是这门科学中最宝贵的一部分，因为科学只能给我们知识，而历史却能给我们智慧。”因此，课程设计中，特别注意到每个科学问题的背景探索，查阅了一般教材和参考书籍不能提供的必要文献，讲清其来龙去脉，便于对取料的判断、理解和使用。使用原始文献有利于理解和学习科学家原始创新思维和科学研究方法；对原理和历史事件力求做到尊重历史、还原历史、原汁原味、客观公正；对新问题和发展做到取之有道、有根有据。例如讲述“物质聚集状态的多样性”，就选取了具有说服力的3个典型事例：一种新的热力学稳定的冰相XV的发现[29, 36–39]、挤压孤对：黑磷中的α-P17到α-P7压力诱导相变[40, 41]和魔角石墨烯超晶格中的非常规超导性[42–45]。大量文献的引用和提供有利于教师备课和有兴趣学生的深入探讨学习。
2.3.6 凸显彰显中国科学家的研究成果
图2
2.3.7 凸显学生为主体的课程设计
“知识-能力-素质有机融合”的课程设计应该是最符合“学生为主体”的教育理念。主体性就是在教师指导下，进行学习时表写出来的主动性、自觉性、选择性、创造性。因此，我们在课程设计中力求做到提供的知识层面达到准确性、专业性、逻辑性、科学性、高阶性；提供的资料达到新颖性，能够引导学生分析、发现问题，判断、评价问题，有创新和解决复杂问题欲望。例如，引入专题讲座就是个好举措，线上提供阅读学习资料。线下讨论甚至争辩，有利于学生思想迸出火花，有利于学生思辨能力的提高，有利于学生学会学习，学会合作。
2.3.8 进行课程设计内容模块的完整性重组
在“课程是教育最微观问题，但解决的是教育最根本问题”观念指导下，经历了上面“知识-能力-素质有机融合”课程设计的精细打磨，“两性一度”在教学内容上的指导意义就是要进行课程结构重组(表 1)，认为做到重基础、知识面广、可供学生学习的选择余地大等方面，就能体现高阶性、创新性和挑战度。
表1 “物质的聚集状态及晶体结构”课程设计教学模块内容
| 模块单元 | 内容 | 建议讲授方式 | 内容扩充和意义 |
| 1. 物质的聚集状态 | 1.1物质聚集状态的多样性 1.1.1一种新的热力学稳定的冰相XV的发现 1.1.2挤压孤对：黑磷中的α-P17到α-P7压力诱导相变 1.1.3魔角石墨烯超晶格中的非常规超导性 1.2物态与温度的关系 1.2.1超导态 1.2.2超流态 1.2.3等离子体 1.2.4物质第五态——玻色-爱因斯坦凝聚 1.3物态与压力的关系 1.3.1恒星演化与黑洞 1.3.2高压下的物相转换 1.3.3冰在负压下的压强-温度相图 | ①以提供典型事例和文献为主；引导学生分析、发现问题，判断、评价问题 ②拟采用归纳法，提升认知和发散思维 | ①增加一定的知识宽度和深度 ②提出“物质聚集状态”新概念及外力场作用 ③突出相图应用，具有一定的“两性一度” ④突出中国科学家贡献，起到学科视野、价值引领、家国情怀等思政教育 |
| 历史事件回顾：高温超导研究 | 专题讲座与沙龙 | 科学素养、家国情怀提高 | |
| 2. 物质的常见三态 | 2.1气体 2.1.1理想气体状态方程 2.1.2实际气体状态方程 2.1.3分压定律和分体积定律 2.1.4气体扩散定律 2.1.5气体分子运动论 2.1.6气体的液化 2.2溶液和液体 2.2.1液体状态 2.2.2溶液浓度的表示方法 2.2.3稀溶液的依数性 2.3固体 2.3.1晶体 2.3.2非晶体 | ①详略适当，有所为有所不为，注意与高中的衔接；保证基本面知识完整 ②注意概念和定义之准确 ③有一定深度提高 ④宜线上线下配合 ⑤图解法有利 | ①气体扩散定律的新应用 ②气体的液化 ③稀溶液的依数性 ④国际单位制的更新 ⑤ X射线结构分析法是研究晶体结构的必要，也是后续课程的必备 ⑥科学世界观、学科视野、思维方式等思政教育 |
| 历史事件回顾：阿伏加德罗定律的发展、第一个精测水三相点的物理化学家黄子卿 研究无机化学的物理方法介绍：X射线结构分析 | 专题讲座与沙龙 | ①学科视野、家国情怀思政教育 ②应用技术训练 | |
| 3. 晶体的微观结构 | 3.1完美晶体的微观结构特征 3.1.1几个基本概念 3.1.2晶系和空间点阵排列形式 3.1.3晶面 3.2晶体的基本性质 3.2.1原子晶体 3.2.2分子晶体 3.2.3离子晶体 3.2.4金属晶体 3.3晶体缺陷简介 3.3.1概念 3.3.2缺陷产生的原因 3.3.3缺陷的分类 3.4准晶体简介 3.4.1概念 3.4.2准晶的发现 3.4.3准晶的分类 3.4.4准晶的制备 3.4.5准晶的应用 3.4.6准晶发现和研究的意义 | ①重点在3.1.2和3.1.3小节，这是无机化学和结构化学的基础，详讲 ② 3.3和3.4小节为知识扩充，有一定难度。然而无机化学的主要任务是制备新物质，特别是后续学习和研究先进功能材料，所以3.3是必备知识，反映了知识一定的高阶性 | ①在高中基础上增加一定的晶体结构知识，反映了大一知识的“高阶性、创新性和挑战度” ②凸显最新理论，最新研究成果，最新前沿介绍 ③学科视野、科学素养、思维方式思政教育 |
3 结语
(1) “物质的聚集状态及晶体结构”课程设计要体现“知识-能力-素质有机融合”，就要在“课程是教育最微观问题，但解决的是教育最根本问题”处进行研究，要考虑问题的深度和广度如何能体现出大学要求“高阶性、创新性和挑战度”，怎样才能表现出“活气、灵气、生气”，才能实现“知识-能力-素质有机融合”。我们做了尝试，提出了一些建议。
(2) 我们将这样的课程设计用在探索式教材的编写上。该教材[49]已在科学出版社出版。郑兰荪院士在给本书写的序中说：“与中学教学主要‘照本宣科’不同，大学教学具有较大的灵活性。教师授课在保证学生掌握基本知识点的前提下，可以而且应当让学生了解国际学科发展与前沿、了解国家相关领域和行业的发展与知识需求、了解中国科学工作者对此所作的贡献，启发学生的创新思维与批判性思维，促进学生的科学素养发展。因此，大学教材实际上是教师教学与学生自学的参考书，这套《无机化学教学丛书》丰富的知识内容，可以更好地发挥教学参考书的作用。”我们正是这样要求自己的。
(3) 虽然现行课时大都为4学时，但可根据具体教情在1 + 4学时完成。关键是讲述和引导相结合，线上和线下相结合，充分发挥学生主动学习的积极性。
参考文献
DOI:10.1103/PhysRevLett.53.1951 [本文引用: 2]
DOI:10.2307/20023287 [本文引用: 2]
DOI:10.1515/znc-1996-9-1013 [本文引用: 1]
DOI:10.1103/PhysRevLett.103.105701 [本文引用: 2]
DOI:10.1038/nphys3820 [本文引用: 1]
DOI:10.1038/s41467-016-0009-6 [本文引用: 1]
DOI:10.1063/1.1776623 [本文引用: 1]
