創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提高應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量
——以青島科技大學為例

高洪濤，李東祥，孫雪梅

青島科技大學化學與分子工程學院，山東 青島 266042

1 引言

目前我國高等教育進入了普及化的新階段，2018年教育部發(fā)布的《普通高等學校本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準》為各專業(yè)人才培養(yǎng)提出了具體的基本要求[1]，全國高校本科教育工作會議開啟了高水平人才培養(yǎng)體系建設的新征程。高等教育在國家發(fā)展中的作用，正從“基礎支撐服務”向“創(chuàng)新引領(lǐng)動力”轉(zhuǎn)變，對人才培養(yǎng)的要求也從“規(guī)?；毕颉案哔|(zhì)量”轉(zhuǎn)變。教育部下發(fā)的《關(guān)于加快建設高水平本科教育，全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》為新時代中國高等教育的發(fā)展指明了方向，專業(yè)發(fā)展必須提升內(nèi)涵建設，以學生為中心，以人才培養(yǎng)為本；在互聯(lián)網(wǎng)時代，教育改革和專業(yè)建設要充分考慮到新時代的“教”與“學”的特點，特別是近年來地方政府實施產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)換重大工程對人才培養(yǎng)提出了新需求和新要求。因此，教育工作者必須轉(zhuǎn)變教育觀念、更新人才培養(yǎng)體系，拓展教學資源，改變教學模式和管理方式，不斷提升本科專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2 應用化學專業(yè)建設與改革實踐舉措

我校應用化學專業(yè)始建于1995年，2006年獲批為山東省首批品牌專業(yè)，2009年獲批國家級特色專業(yè)，2007年獲批為山東省泰山學者設崗學科，為學士、碩士、博士學位授權(quán)點。2017年成為山東省高水平應用型立項建設的核心專業(yè)，2018年成為山東省新舊動能轉(zhuǎn)換教育服務產(chǎn)業(yè)對接專業(yè)，2019年獲批為山東省一流本科專業(yè)。應用化學專業(yè)依托山東省化學一流學科和學?；?yōu)勢，適應藍色經(jīng)濟區(qū)國家發(fā)展戰(zhàn)略人才需求，著力培養(yǎng)應用化學相關(guān)領(lǐng)域尤其是高端化工、新能源材料等相關(guān)領(lǐng)域從事生產(chǎn)、研發(fā)的理工融合實踐型人才。

多年來，應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)工作中堅持厚基礎、重交叉、突創(chuàng)新等理念，不斷優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，豐富學生學習資源，多方式拓展教學新模式，積極探索人才培養(yǎng)新思路，使應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提高。

2.1 以化學學科知識為核心，建立理工融合的人才培養(yǎng)理論課程體系

國內(nèi)外高等學校均十分注重專業(yè)基礎課程，在理論和實驗教學方面設置了較多的學分和學時，并且在專業(yè)課程的設置方面體現(xiàn)出了各個高校不同的特點[2]。因此，應用化學專業(yè)在人才培養(yǎng)方案修訂過程中不斷借鑒國內(nèi)外高水平學校的經(jīng)驗和做法，堅持學科交叉融合[3]，按照化學學科思維進行專業(yè)課程體系設計[4]，突出以化學學科核心知識為主，交融數(shù)理基礎知識和化工原理為輔的指導思想，在專業(yè)課程設置上按照基礎課-核心課-延伸課三個層次進行劃分，建立了經(jīng)典理論化學課程-化學核心課程-交叉學科課程構(gòu)成的理論課程體系。圖1為新修訂的應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)方案中理工基礎課和專業(yè)課的課程地圖。

圖1 青島科技大學應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)方案理工基礎課和專業(yè)課的課程地圖

除基礎化學原理(無機及分析化學)、有機化學和物理化學等專業(yè)基礎課之外，該方案還把儀器分析、化工原理、高分子材料化學、工業(yè)分析與分離、精細化學品化學、催化化學等作為核心課程。同時依據(jù)教師隊伍的研究特長和區(qū)域經(jīng)濟對專業(yè)人才的需求，設置了工業(yè)分析與檢驗、精細化學品化學和催化與綠色化學三個模塊化培養(yǎng)方向，每個培養(yǎng)方向均設置5–6門選修課程(含必選課程3–4門)。因此，在理論教學方面形成了專業(yè)基礎課程–專業(yè)核心課程–專業(yè)模塊方向課程三個層次的理論課程教學體系。

2.2 創(chuàng)新實踐教學模式，建立四層次的實踐教學體系

以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力為目標[5]，突出應用化學專業(yè)實踐性強的特點，建立了基礎實驗–綜合實驗–專業(yè)實驗–創(chuàng)新研究性實驗(學科競賽)四層次的實踐教學體系?；A化學實驗涵蓋四大化學實驗，著重培養(yǎng)學生的“雙基”；綜合化學實驗融合物理、生命、環(huán)境和材料與化學交叉學科知識，培養(yǎng)學生廣闊的學術(shù)視野和素養(yǎng)，以綜合設計性實驗為主；而專業(yè)實驗以綜合創(chuàng)新性實驗為主，并按照三個模塊化培養(yǎng)方向分別開設，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。例如，專業(yè)實驗結(jié)合行業(yè)檢驗標準，在工業(yè)分析與檢驗方向設置了奶粉中蛋白質(zhì)/鐵/糖等成分的測定、硅酸鹽水泥中Fe的測定、果蔬中抗壞血酸含量測定與方法比較、阿斯匹林的鑒別雜質(zhì)檢查及含量測定等實驗項目；結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)新工藝和新技術(shù)，在精細化學品化學方向設置了3-乙酰基-7-二乙氨基香豆素的合成與檢測、微通道反應器中連續(xù)流合成間二硝基苯、微通道反應器中乙酸乙酯的連續(xù)流水解、對硝基芐醇的合成及結(jié)構(gòu)鑒定等實驗項目；結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)新要求和核心催化工藝，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)新要求和核心催化工藝，在綠色化學與催化方向設置了固體酸催化的清潔芐基化反應、銀納米粒子制備及其催化反應動力學測量、貴金屬納米催化劑制備與電催化氧化活性、溶致液晶模板法制備介孔二氧化硅等實驗項目。

此外，將創(chuàng)新研究性實驗與學業(yè)導師制、學科競賽以及專業(yè)實習相融合。一是全面實行學業(yè)導師制，應用化學專業(yè)的學業(yè)導師目前有76人，每位教師每屆指導2–4名學生，指導學生的學習成長和開展創(chuàng)新研究性實驗研究，參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)青春等學科競賽。學生從第三學期開始進入學業(yè)導師的實驗室，在創(chuàng)新實踐中培養(yǎng)學生的獨立思考和研究創(chuàng)新能力，提高學生的綜合素質(zhì)。二是將學生創(chuàng)新研究性實驗與專業(yè)實習相結(jié)合，推動畢業(yè)實習-畢業(yè)論文-就業(yè)一體化。創(chuàng)新研究性實驗的成果以及創(chuàng)新研究類型的學科競賽的獲獎成績經(jīng)認定后可以補充實習學分，以提高學生開展創(chuàng)新研究的積極性；同時，鼓勵本科生到企業(yè)連續(xù)從事畢業(yè)實習和畢業(yè)論文的研究工作，畢業(yè)論文環(huán)節(jié)實行“雙導師”制度[6]。

2.3 不斷探索人才培養(yǎng)新思路，建立三個層次的應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)模式

應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)思路不斷創(chuàng)新，除了開展專業(yè)模塊方向化培養(yǎng)之外，還積極探索國際合作辦學和和拔尖人才培養(yǎng)模式。2003年，學校與美國特洛伊大學聯(lián)合創(chuàng)辦“王子學院”，在國外培養(yǎng)應用化學專業(yè)本科生，授予美方學位；2007年聯(lián)合辦學納入國家統(tǒng)招，與美國特洛伊大學聯(lián)合培養(yǎng)工業(yè)分析與檢驗?？粕?；2011年，聯(lián)合辦學再度升級為國家統(tǒng)招本科生教育，采取國內(nèi)加國外分階段學習培養(yǎng)模式。針對中美合作班的人才培養(yǎng)要求和特點，抓住專業(yè)基礎課程和核心課程不放松，同時設置了ESL語法、閱讀、聽力、口語和寫作類英語課程，加強了英語語言能力培養(yǎng)，以適應國外學習需要。此外，應用化學專業(yè)于2017年設立了“英才”實驗班計劃，通過創(chuàng)新培養(yǎng)模式、改革教學方式、建立助教體系、改革學生管理模式等多方面的舉措，創(chuàng)新教學管理制度，突出人才專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)，構(gòu)筑杰出人才培養(yǎng)專門渠道。

2.4 建設在線開放課程，出版立體化教材，豐富教學資源

基于建構(gòu)主義和學生認知過程，凝練課程知識點，構(gòu)建了化學課程教學新體系。將思政元素融入化學系列課程，秉承立德樹人、以學生為本的教育理念，發(fā)揮化學課程的“育德功能”?；赟POC的理念，建設在線開放課程，基礎化學系列課程實現(xiàn)信息化，三年來建設基礎化學原理(無機及分析化學)、有機化學、物理化學、無機及分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗、儀器分析、精細化學品、工業(yè)分析與分離、高等有機化學、有機合成化學和化學與健康等12門山東省在線開放課程，建設基礎化學原理、有機化學、化學與健康、海洋中的電化學腐蝕與防護等4門山東省一流課程。以化學系列在線開放課程建設為契機，將慕課資源和教師教科研成果引入教材，在新形態(tài)教材中增加科學史話、體現(xiàn)科學思維方法的閱讀材料，更新教學內(nèi)容，實現(xiàn)課程與教材的融合?！段锢砘瘜W》(第4版) (孟阿蘭等編著)、《精細化學品化學》《基礎化學教程》(第3版)、《物理化學》(夏少武等編著)、《有機化學》(第2版)、《有機化學實驗》《有機化學學習指導》(第2版)、《化學與健康》《膠體與界面化學》等9部教材近兩年分別在化學工業(yè)出版社、科學出版社和高等教育出版社出版。

2.5 突出以學生為中心的課程教學設計，推動建立適應“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的混合式教學模式

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的形勢下，容易實現(xiàn)教師教學的個性化設計，線上傳授知識、線上交互答疑與線下研討相互配合、互為補充，推動了以學生為中心的課程設計和教學模式改革，學生真正成為學習的主體，推動學生的學習革命，激發(fā)學生的自主學習與探究能力，同時促進教師理論知識學習與信息化教學水平的提高，實現(xiàn)在線開放課程與教師的融合[7]。

(1) 以學生為中心進行課程教學設計。學生課前線上學習，教師線上答疑，線下課堂教師梳理理論知識、對疑難問題答疑、對復雜問題研討，推動課堂教學革命，促進學生探究性學習，提高學習成效。

(2) 推進專業(yè)課程的小班化教學。采取講座與課外學習相結(jié)合的教學方式，鼓勵學生自主學習和研究性學習，成立課外學習小組或研究小組，相互激發(fā)求知欲和創(chuàng)新潛能，提高學習能力和效率。小班制授課課程采用基于問題導向的課程設計，注重“生成式”課堂教學，采用問題提問、個人或小組作答、小組討論匯報以及翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學方式，推動學生學習方式的改變。圖2為教師設計的引導性問題、學生課程專題研討、翻轉(zhuǎn)課堂以及學生課后反思情況。

圖2 教師設計的引導性問題(a)、翻轉(zhuǎn)課堂(b)、學生課程專題研討(c)及學生課后反思結(jié)果(d)

(3) 實行學生學習過程性評價。改變一紙考試定成績的傳統(tǒng)評價方式，根據(jù)教師的課程設計，依托在線課程平臺的大數(shù)據(jù)，結(jié)合線下課堂學生的學習活動，對學生的學習進行全程性的客觀評價。如2019–2020學年第二學期的“基礎化學原理”的課程考核方式為：平時成績占60%，期末考試占40%。其中，平時成績包括課堂出勤(5%)、課堂與網(wǎng)絡資源學習情況(5%)、作業(yè)(15%)、單元測驗(15%)和期中考試(20%)。

(4) 創(chuàng)新基礎實驗的理論學習與考核方式。目前投入使用兩年的基于移動端的“化學實驗考試系統(tǒng)(http://www.obrsimlab.com/qdkj/index.jsp)”涵蓋實驗室安全、四大化學和儀器分析實驗理論知識，具備在線學習和考試功能，實現(xiàn)了工科基礎化學實驗考試的無紙化、智慧化和信息化，節(jié)約了社會資源，促進了智慧校園建設。其中，基礎化學實驗手機在線考試系統(tǒng)界面、考試后系統(tǒng)給出的教學班考試成績和成績分析情況如圖3所示。

圖3 基礎化學實驗考試系統(tǒng)界面(a)、教學班考試成績單(b)以及試卷分析圖表(c)

3 結(jié)語與展望

應用化學專業(yè)依托化學一流學科和學校化工優(yōu)勢，以厚基礎、重交叉、模塊化、多層次、國際化等理念為指導，建立了專業(yè)基礎課–專業(yè)核心課–專業(yè)模塊方向課三個層次的理論課程教學體系和基礎實驗–綜合實驗–專業(yè)實驗–創(chuàng)新研究實驗四個層次的實踐教學體系，形成了英才培養(yǎng)、國際化、模塊化的創(chuàng)新實踐型人才培養(yǎng)模式。堅持立德樹人、全面實行學業(yè)導師制，引領(lǐng)學生創(chuàng)新研究型實驗；形成了培養(yǎng)理工融合、實踐創(chuàng)新型應用化學專業(yè)人才的“3-4-3-1”培養(yǎng)模式。

近三年來，應用化學專業(yè)學生在全國大學生單科競賽和實驗、創(chuàng)業(yè)大賽等活動中獲得榮譽84項，其中國家級21項，省級32項。全國大學生英語競賽獲獎15人，全國大學生數(shù)學類競賽獲獎6人，全國大學生物理競賽獲獎2人，山東省大學生化學實驗競賽獲獎5項，挑戰(zhàn)杯省級競賽獲獎2項，省級創(chuàng)業(yè)大賽銅獎3項。近三年研究生升學率分別為35%、36.3%和48.1%，其中被中國科學院、雙一流學校等更高水平院校錄取比例占50%–60%，實際就業(yè)率長期保持在98%以上。

今后，應用化學專業(yè)將繼續(xù)探索人才培養(yǎng)的新思路。例如：(1) 繼續(xù)推動與科研單位、高新技術(shù)企業(yè)等技術(shù)力量聯(lián)合開展畢業(yè)論文(設計)的指導工作，探索建立合作共贏的新模式；(2) 進一步推動創(chuàng)新研究性實驗與專業(yè)實習相結(jié)合，探索學科競賽成績、創(chuàng)新研究的成果與專業(yè)實習學分相關(guān)聯(lián)的方法；(3) 對接高端分析測量儀器的制造領(lǐng)域的人才需求，積極響應化學新工科專業(yè)-化學測量學與技術(shù)專業(yè)的設立[8]，整合學校教學力量，在工業(yè)分析與檢驗模塊方向增設光學原理與器件、分析儀器結(jié)構(gòu)與部件、智能控制等方面的化學測量學專業(yè)核心課程，擇機開辦化學測量學與技術(shù)專業(yè)。