應用化學一流本科專業(yè)建設的探索與實踐
——以北京化工大學為例

楊屹，陳詠梅，許家喜，白守禮，劉建軍，孫艷芝，鄢紅，陸軍，馮擁軍，王濤，何靜

北京化工大學化學學院，北京 100029

高等學校的根本任務是人才培養(yǎng)，一流本科、一流專業(yè)、一流人才，是高等教育強國的根和本，一流專業(yè)是一流人才培養(yǎng)的基本單元[1]。如何結合國家的需求及學校的特色，建設一流專業(yè)、培養(yǎng)一流人才，是高等學校持續(xù)探索的時代命題。北京化工大學是新中國為“培養(yǎng)尖端科學技術所需求的高級化工人才”而創(chuàng)建的一所高水平大學，經過60余年的建設，已經發(fā)展成為理科基礎堅實，工科實力雄厚，富有特色的多科性重點大學，化學工程與技術(含應用化學)是國家重點學科，化學學科是國家“‘985’優(yōu)勢學科創(chuàng)新平臺”和“211工程”重點建設的學科之一，在ESI全球排名中保持前1‰行列?！熬G色化學化工及材料”學科群2017年列入一流學科建設之列。學校建校以來為國家輸送了一大批化學化工領域科技人才，為我國經濟建設做出了卓越的貢獻。

我校應用化學本科專業(yè)始建于1986年，1992年改辦精細化工專業(yè)和工業(yè)分析專業(yè)，1999年恢復應用化學專業(yè)，授理學學士學位。在學校“大化工”背景下，我校面向學科發(fā)展和區(qū)域經濟發(fā)展需求，全面落實立德樹人根本任務，以建設世界一流本科應用化學專業(yè)，培養(yǎng)推動科學發(fā)展、實現企業(yè)成為創(chuàng)新主體所需要的高素質創(chuàng)新人才為目標，對人才培養(yǎng)模式進行持續(xù)改革與實踐，形成了“理工融合”的人才培養(yǎng)特色，取得顯著育人成效[2]，“走理工融合之路-培養(yǎng)應用化學專業(yè)高素質創(chuàng)新人才”等4項教學成果先后獲國家級優(yōu)秀教學成果二等獎，2019年應用化學專業(yè)入選首批教育部“雙萬計劃”國家級一流本科專業(yè)建設點。

1 構建強化理工基礎、突出化學應用的培養(yǎng)方案和課程體系

應用化學是以化學理論為基礎、多學科交叉、跨領域應用的最有活力的學科之一，在化工、材料、能源、信息、環(huán)境等與國民經濟密切相關的領域占有重要地位。我校應用化學專業(yè)旨在培養(yǎng)能夠進行化學基礎研究和應用研究、科技開發(fā)和科技管理的理工融合型創(chuàng)新人才。針對人才培養(yǎng)目標，構建了數理化理論基礎、工程能力培養(yǎng)、專業(yè)特色以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育并重的應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)方案。

以國家級化學基礎課程優(yōu)秀教學團隊為依托，加強化學基礎，無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、結構化學課程全部選用國內經典理科教材或國際經典教材的中譯本，強化課程的深度。同時輔以國際經典的原文教材作為輔助教材，開闊學生的國際視野。以國家工科基礎課程物理教學基地和數學建模基地為依托，加強數理基礎，高等數學(11學分)、線性代數(3學分)、概率論與數理統(tǒng)計(3學分)全部為必修課程，普通物理及大學物理實驗課程也均選擇高學分課程(8 + 2學分)。強調數學物理基礎在化學專業(yè)課中的應用四年不斷線，培養(yǎng)科學思維能力和運用數理基礎知識解決化學化工中實際問題的能力。以化工原理、機械工程和電工電子3個北京市實驗教學示范中心為依托，開設化工原理、化工制圖、應用電工學、電工電子實習等工科課程，奠定工程能力基礎。強化計算機基礎及應用，開設C語言程序設計、應用軟件實習等課程。突出理工基礎融合，開設數學、化學與計算機科學多學科交叉的計算化學特色課程。

基于國家發(fā)展需求及學科特色，依托化工資源有效利用國家重點實驗室、新危險化學品評估及事故鑒定基礎研究實驗室、環(huán)境有害化學物質分析北京市重點實驗室、北京市多級結構催化材料工程技術中心等科研機構，設置了分析科學與技術、功能材料、有機合成三個專業(yè)特色方向。創(chuàng)建了一批專業(yè)特色課程，例如復雜物質剖析、分析測試質量保證、商品檢驗基礎、應用電化學、催化化學、產品工程學、表面活性劑與界面化學、精細化工工藝學等，同時開設了納米技術與生物醫(yī)藥、電化學應用技術構創(chuàng)與研發(fā)等高年級研討課程，突出化學的應用性。

設置創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模塊課程，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動納入學分體系，鼓勵學生積極參與科學研究與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動。學生可以通過參加本科生導師制、參加校內外學術會議、參加各類學科競賽和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃、發(fā)表論文、申請專利、科技獲獎、職業(yè)認證及自主創(chuàng)業(yè)等，獲得相應的創(chuàng)新學分。

2 深化專業(yè)綜合改革，全方位提升育人質量

2.1 以更新觀念為先導，推進課程改革與創(chuàng)新

課程是專業(yè)建設的核心要素，是高校立德樹人的重要載體。課程支撐著人才培養(yǎng)目標的達成，直接影響著人才培養(yǎng)的質量。學生從大學里受益的最直接、最核心、最顯效的是課程[3]。課程帶給學生的不僅僅是知識的獲得，還有能力的訓練和素質的養(yǎng)成。我們秉承“以教為主”向“以學為主”轉變，從“課堂為主”向“課內外結合”轉變，從“結果評價為主”向“結果和過程評價相結合”轉變的教育教學理念，建設化學系列課程。

① 充分發(fā)揮課堂主渠道在學校思想政治工作中的作用。

以有機化學、物理化學兩門校級本科課程思政示范課為引領，在基礎課和專業(yè)基礎課程中全面開展課程思政建設，使化學課程與思想政治理論課同向同行，將知識傳授與價值引領貫穿教育教學全過程。例如，無機化學課程中，通過介紹“侯氏制堿法”與“索爾維制堿法”的相同點和不同點，了解侯德榜先生的創(chuàng)新、務實、愛國精神。在有機化學課程教學過程中，通過介紹中國科學家在艱苦的條件中，集體攻關，首次完成了從有機小分子氨基酸到生物大分子胰島素的合成，體現了我國老一代科學家團結、拼搏、艱苦奮斗、敢想敢干的科學精神。物理化學教學中將馬克思主義認識論貫穿物理化學始終。儀器分析課程介紹中國第一個火星探測器“天問一號”中搭載的分析儀器，提升民族自信。分離科學與技術課程結合新冠病毒核酸檢測，使學生認識科學對人類的貢獻以及我國醫(yī)務工作者敬業(yè)奉獻精神。

② 積極推進信息技術與教育教學的融合。

建設了物理化學、有機化學、儀器分析、計算化學、復雜物質剖析、大學化學實驗等6門國家精品課程，2013年全部升級為國家精品資源共享課程。2018年起，建設了物理化學、有機化學、儀器分析、計算化學、復雜物質剖析、中級有機化學、有機化學分子建模、結構化學、大學化學實驗等9門在線開放課程，已在中國大學MOOC平臺上線，其中儀器分析、物理化學、有機化學、計算化學4門課程被評為首批國家級一流本科課程。同時出版了《物理化學數字課程》《儀器分析數字課程》《計算化學數字課程》《中級有機化學數字課程》等數字課程教材4部。依托所建立的課程資源，在北京市教學改革項目“面向大化工類專業(yè)的儀器分析課程案例庫建設的研究與實踐”、校級教改項目“‘有機合成’研究型教學示范課程”、“新工科背景下‘無機合成’課程內容及教學模式的改革研究與實踐”等項目的支持下，開展翻轉課堂及混合式教學、案例教學、研究型教學等，增強課程教學的互動性、探究性和個性化，培養(yǎng)學生的自主學習能力。

③ 構筑多元化課程考核評價體系。

發(fā)揮學校在線教育綜合平臺及“雨課堂”等工具的作用，對課前-課上-課后進行全鏈條學習過程管理，強化過程考核，將出勤率、課堂互動表現、課堂小測驗、作業(yè)情況、在線教育綜合平臺預習及答疑討論情況、小論文情況等納入平時成績，與期中期末考試一并構成全過程考評體系，更加全面地評價學生的學習效果。

2.2 以產學研一體化為依托，培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力

依托化學化工國家級實驗教學示范中心、各級重點實驗室及實習基地構建了“化學基礎實驗-專業(yè)實驗-認識實習、生產實習-專業(yè)實踐-畢業(yè)論文”課內實踐教學體系，與第二課堂相結合，形成了螺旋式上升、四年不斷線的多層次、多元化的自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系。

① 基礎實驗和專業(yè)實驗中實施“基礎實驗-綜合實驗-研究性實驗”三層次實驗教學，在注重基本實驗技能訓練的基礎上，將開放式、設計式實驗教學模式引入教學過程。綜合實驗、專業(yè)實驗的大部分內容由教師的科研項目轉化而來，使學生盡早了解科技前沿，培養(yǎng)分析和解決問題能力以及創(chuàng)新意識。

② 以校企合作共贏思路建設實習基地，搭建校企協(xié)同創(chuàng)新平臺。教師為企業(yè)解決技術難題，企業(yè)為學生開設實習課堂，設立獎教金，學校為企業(yè)開辟校園招聘綠色通道，實現企業(yè)、教師、學生多贏。近年來，建設了中石化燕山分公司、國家體育總局興奮劑檢測中心、山東晨昊化工有限公司、北京海岸鴻蒙標準物質技術有限公司、北京賽林泰醫(yī)藥技術有限公司等10余個校外實習基地，初步實現按專業(yè)方向進行的“精準”認識實習和生產實習。

③ 創(chuàng)建豐富的第二課堂。開展各類學科競賽，包括數學競賽、數學建模競賽、物理競賽、化學實驗競賽等。由我?；瘜W化工國家級實驗教學示范中心承辦的北京市大學生化學實驗競賽多年來開展“創(chuàng)新實驗設計”的競賽活動，鼓勵學生依據基本實驗原理和基本實驗技能解決生產、生活和科學研究中的問題。由我校發(fā)起的“北京高校聯合紙橋承重大賽”成為北京市二十余所高校、七千余名學生參加的大型競賽活動，得到中國教育電視臺、《中國科學報》等多家媒體的關注。依托各級科研平臺，開展科研訓練計劃，包括萌芽杯、大學生科技創(chuàng)新計劃、挑戰(zhàn)杯以及導師制科研實驗室體驗等。近三年學生共參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃141項，在各類競賽中獲獎672人次。

2.3 以“普遍成才、追求卓越”為宗旨，實施分層次個性化培養(yǎng)

采取“單獨招生，小班教學，末位淘汰、擇優(yōu)進入”的機制，設立“優(yōu)培班”，旨在為對化學具有強烈興趣，并立志在化學研究領域有所成就的學生提供一個獨特的學習平臺?！皟?yōu)培班”低年級采用小班教學模式，課程設置強調化學基礎，由學校最優(yōu)秀的師資為該班授課，化學基礎課程采取雙語教學，同時開設與國際接軌的前沿課程及全英文研討課等。入選的學生在本科學習階段，利用前三年的時間修完主要的化學基礎和專業(yè)課程，在本科四年級進入高水平科研團隊開展本科畢業(yè)論文訓練，并可以選修碩士／博士階段的課程。培養(yǎng)過程中名師授課、專家講座、導師制、科研訓練計劃等全員覆蓋，人才培養(yǎng)效果顯著。2019年畢業(yè)的首屆優(yōu)培班學生有87%在國內外高?；蜓芯克^續(xù)深造，2020年畢業(yè)的優(yōu)培班深造率高達91%以上。

2.4 以“學科交叉”為平臺，探索人才培養(yǎng)新模式

當今科學發(fā)展越來越呈現出多學科交叉的特點，學科交叉不僅成為創(chuàng)新思想的源泉，更是大學創(chuàng)新文化的一個基本內核。我校從2013年起啟動了“學科交叉人才培養(yǎng)計劃”，培養(yǎng)學生的跨學科交叉能力，為學生在相關領域的“個性化”發(fā)展提供平臺。化學學院依托化工資源有效利用國家重點實驗室，由院士、長江學者和杰出青年基金獲得者領銜，組建“超分子科學”“層狀材料與資源能源”和“插層催化”3個“學科交叉班”，從大二、大三本科生中選拔優(yōu)秀學生進入交叉班，以應用化學專業(yè)學生為主體，同時招收化學工程學院和材料學院相關專業(yè)學生，最大程度保證交叉班組成學生的跨學科學緣結構。學生在教師指導小組的指導下，進行跨專業(yè)選課，參加團隊組會、研討課、學術交流和科研課題研究等學術活動。經過交叉班培育的學生在大學生創(chuàng)新計劃及學院組織的科研活動中均有良好表現，會以另一個學科的視角審視原有學科的問題，提出自己的見解，直至找到解決問題的新方法、新技術。參加學科交叉班的學生保研率大于50%，還有一部分學生選擇考研或出國深造。2010級栗振華同學作為學校2013年首批“學科交叉班”成員之一，是我校創(chuàng)新教育體制培養(yǎng)出來的優(yōu)秀學生代表，在段雪院士和杰出青年基金獲得者衛(wèi)敏教授的指導下，圍繞“插層結構材料與電化學能源存儲/轉換”取得系列具有國際影響力的研究成果，以第一/共一作者在Angew. Chem.，Chem，Adv. Mater.，Nano Energy，Chem. Sci.等國際權威化學材料類期刊發(fā)表論文14篇，榮獲博士生校長獎學金、唐敖慶化學獎學金，兩次獲得研究生國家獎學金。目前已在北京化工大學任教，晉升為副教授。

2.5 以培養(yǎng)國際化人才為目標，構筑國際化拓展平臺

在全球競爭的高科技時代，使學生具備國際化的視野和國際化競爭力，具有較強的跨文化溝通能力，是大學教育的重要目標。為實現這一目標，構筑了由雙語教學體系、111引智創(chuàng)新基地、歐洲和北美聯合培養(yǎng)基地組成的國際化拓展平臺。

開設了無機化學、有機化學、物理化學、儀器分析4門雙語課程，實現化學基礎課程雙語課程不斷線。其中無機化學、有機化學、儀器分析3門課程已建成國家雙語教學示范課程。在雙語教學中采用國際公認的優(yōu)秀教材，將國外先進的教學思想貫穿在教學過程中，使學生掌握先進專業(yè)知識及其應用，并在學習學科知識的過程中培養(yǎng)和提高專業(yè)外語語言應用能力。另外，聘請俄羅斯莫斯科大學、英國卡迪夫大學、英國格拉斯哥大學的外籍教授開設了雜環(huán)與藥物化學、功能材料及可持續(xù)能源技術和晶體培養(yǎng)與結構解析3門小學期國際化課程，并為每位來華授課教授安排了一位校內教師作為助手。學生在外籍教授面對面的交流中受益匪淺，青年教師們也學習了有益的教學方法。

實施海外暑期學校、聯合培養(yǎng)等計劃，為開拓學生的國際視野、培養(yǎng)全球化思維能力創(chuàng)造條件。目前與美國東北大學、英國劍橋大學等十余所國外高校簽訂聯合培養(yǎng)、交換生或暑期學校項目，每年有10%左右的學生參加國際化課程，接觸國際學科前沿，感受不同文化氛圍，增強國際化交流能力。

3 加強師資隊伍和基層教學組織建設

3.1 注重結構建設，造就理工融合的師資隊伍

一流的師資隊伍是一流專業(yè)建設的關鍵。學院加強海外高層次人才引進，加強具有工程背景的教師隊伍及企業(yè)導師隊伍建設，形成了一支以在職教師為主體、以外聘國內外知名專家和企業(yè)導師為兩翼的理工結合、校企結合、結構合理的師資隊伍。教師中50%有海外留學經歷，20%有工程化經驗。校內教師中，有中國科學院院士1人，教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授1人，“國家杰出青年基金”獲得者6人，“國家優(yōu)秀青年科學基金”獲得者5人，教育部“長江學者獎勵計劃”青年學者1人，中組部“萬人計劃”教學名師1人，國家級教學名師2人，國家萬人計劃科技創(chuàng)新領軍人才3人，國家中青年科技創(chuàng)新領軍人才3人，全國模范教師1人，教育部跨(新)世紀人才培養(yǎng)計劃入選者12人，北京市教學名師6人，北京市優(yōu)秀教師1人，首批國家級教學團隊1個，教育部長江學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃創(chuàng)新團隊2個，國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體1個。

3.2 強化制度建設，培養(yǎng)教學科研雙贏的師資隊伍

學校及學院建立了崗前培訓、工程實踐能力培養(yǎng)、教學能力提升、海外進修、崗位考核以及師德師風建設等制度，在教學改革、科學研究和技術開發(fā)實踐中鍛煉教師隊伍。

組織新入職教師崗前培訓，使之盡快熟悉學校的教學、科研和管理工作。組織教學技能工作坊研修班、教師外派研修、教學學習分享交流等，把好課堂教學質量入門關，提升新教師的課堂執(zhí)教能力。組織青年教師工程訓練營，深入行業(yè)內大型企業(yè)，參觀生產一線、進行校企技術交流，助力青年教師將理論與工程實踐相結合，提高其工程實踐能力和創(chuàng)新意識。

構建了學科交叉、理工融合、應用導向的“基礎研究-應用研究-產學研融合”的創(chuàng)新育人平臺和科學研究體系。教師在科研實踐中不斷提升業(yè)務能力，近三年承擔縱向和橫向科研項目307項，申請專利334件，授權專利219件。把科研優(yōu)勢轉化為教學優(yōu)勢，科研思維進課堂、科研成果進課堂、科研手段進課堂。以無機化學、有機合成等校級研究性教學示范課程建設為抓手，營造開放式、探究式與參與式的學習氛圍。學生的科研訓練和畢業(yè)論文選題與教師科研相結合，既注重基礎研究，也注重解決企業(yè)實際問題。在導師課題組完成全部實驗的過程中，學生的實踐和創(chuàng)新能力得到充分鍛煉。

3.3 發(fā)揮基層教學組織作用，促進教學質量提升

基層教學組織以系為單元，按照課程(群)設立教學團隊，無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、儀器分析、基礎化學、結構化學、計算化學、大學化學實驗等課程以及應用化學專業(yè)課程群分別由國家、市、校三級教學名師領航，負責培養(yǎng)計劃修訂、課程和教材建設、青年教師培養(yǎng)、課程質量分析及持續(xù)改進。各教學團隊定期開展教學研討，不斷提升教學質量和教學研究水平。承擔國家級質量工程建設項目10余項，已建成6門國家精品課程和3門雙語示范課，9門在線開放課程，其中有4門為國家級一流本科課程。出版國家級規(guī)劃教材等20部，7部為北京市精品教材。近三年有2名教師在北京市青年教師基本功大賽中獲獎，發(fā)表教學研究論文20余篇。團隊成員獲國家級教育教學成果一等獎1項、二等獎5項。

4 完善專業(yè)教學質量保障體系建設

4.1 建立校-院-系三級質量監(jiān)控體系

由學校教學指導委員會、學院教學指導委員會、系主任及課程群負責人組成三級教學指導組織，由學校教學巡視組、學院教學巡視組及課程群負責人組成三級質量監(jiān)控隊伍，以健全的教學監(jiān)控體系保障教學質量。

4.2 建立質量保障管理制度，強化過程管理

學校制定了相關教學監(jiān)控管理文件，如學生評教制度、巡視員聽課制度、校領導和中層干部聽課制度、崗位聘任/考核中師德師風及教學質量一票否決制度等。學院也建立了教師試講、同行聽課、學生信息員制度等。

在學籍管理、日常教學、教學計劃制定修訂、教材選用、考試、實習、畢業(yè)論文等教學環(huán)節(jié)實施中，均有執(zhí)行標準并有嚴格的監(jiān)控管理體系。教學秩序運行良好，各類檔案文件管理規(guī)范。

4.3 建立教學質量反饋體系的閉環(huán)運行機制

建立校友跟蹤反饋和用人單位反饋等外部評價機制，近三年共選拔人才質量培養(yǎng)觀測員100余人。結合學生座談會、黨政聯席會、教學指導委員會及教學研討會等，內外聯動，對教學質量評價信息進行綜合分析，持續(xù)改進授課質量、修訂培養(yǎng)方案，提升專業(yè)人才培養(yǎng)質量。問卷調查顯示，學生對專業(yè)教師授課滿意度達到95.5%，對專業(yè)課程設置的滿意度達到91.9%。

4.4 畢業(yè)生培養(yǎng)質量的跟蹤調查結果和外部評價

近年來畢業(yè)生近40%升入“985”和“211”院校及中科院等攻讀碩、博學位；近10%出國深造；就業(yè)率97.6%以上。直接就業(yè)的畢業(yè)生92%以上進入國有、合資或民營企業(yè)工作，例如中石油、中石化、制藥集團等大型國企或行業(yè)內知名企業(yè)以及出入境檢驗檢疫局、環(huán)保局等，并逐漸成為企事業(yè)單位科技創(chuàng)新骨干，就業(yè)與專業(yè)相關性較好。

跟蹤調查結果表明，畢業(yè)生對專業(yè)課程設置、授課水平等滿意度高，對專業(yè)的喜歡程度高，認為所學的知識與技能為自身打下扎實的基礎，能滿足崗位及自身發(fā)展的要求，愿意從事本專業(yè)相關工作。用人單位對專業(yè)培養(yǎng)質量認可度很高，認為本專業(yè)畢業(yè)生人品端正，具有較強的解決問題能力，學習能力強，溝通能力強，團隊協(xié)作意識強。

5 結語

北京化工大學應用化學專業(yè)依托理工同校、理工同強的優(yōu)勢，探索并實踐了培養(yǎng)應用化學創(chuàng)新人才的途徑，取得了一系列改革成果。未來的化學類人才培養(yǎng)已經呈現出多樣化、高端化、綜合化、國際化等時代特征[4]，我們將以一流本科專業(yè)建設為契機，以立德樹人為根本目標，突出產出導向，進一步明確人才培養(yǎng)定位，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案。深入推進課程思政建設，實現全員全過程全方位育人。加強教師教學能力培訓，以高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度為標準，全面建設金課，提升教育教學質量。通過產學研深度合作，為人才培養(yǎng)拓展更廣闊的空間。完善“優(yōu)培班”培養(yǎng)機制，探索拔尖人才培養(yǎng)的新途徑。深化國際交流與合作，提升學生的國際交流能力和競爭能力。強化質量保障體系的作用，持續(xù)提高人才培養(yǎng)質量，為社會輸送理論扎實、實踐能力強的理工復合型優(yōu)秀應用化學人才。