以服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向的基礎(chǔ)學(xué)科專業(yè)建設(shè)探索和實踐
——上海交通大學(xué)化學(xué)(強基計劃)專業(yè)建設(shè)初試

魏霄，王開學(xué)，宰建陶，王沖，顏徐州，梁晶，錢雪峰

上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，上海 200240

為了服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求，加強基礎(chǔ)學(xué)科拔尖創(chuàng)新人才選拔培養(yǎng)，2020年教育部啟動“強基計劃”[1]，提出積極探索“加強基礎(chǔ)、理工交叉”等多維度考核評價模式，加強拔尖創(chuàng)新人才選拔培養(yǎng)，旨在為國家重大戰(zhàn)略領(lǐng)域輸送后備人才[2]。

上海交通大學(xué)化學(xué)專業(yè)作為全國首批“強基計劃”試點專業(yè)，面向?qū)W科的重大基礎(chǔ)創(chuàng)新和能源、材料、環(huán)境、信息科學(xué)等領(lǐng)域的國家重大戰(zhàn)略需求，結(jié)合重大科研任務(wù)和重點行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，以引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展的學(xué)術(shù)領(lǐng)軍人才和國家重大戰(zhàn)略領(lǐng)域后備人才的培養(yǎng)為根本任務(wù)，深入研究并探索建立新型人才培養(yǎng)機制，并在實踐中不斷優(yōu)化。

1 明確辦學(xué)定位，通過課程體系建設(shè)夯實創(chuàng)新人才培養(yǎng)基礎(chǔ)

1.1 培養(yǎng)方案的制訂和優(yōu)化，凸顯理工交叉的復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)

上海交通大學(xué)化學(xué)(強基計劃)專業(yè)獲批后，工作小組對國內(nèi)外頂尖化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)計劃進行了梳理和對比研究，并在上海交通大學(xué)化學(xué)專業(yè)綜合改革試點的基礎(chǔ)上，與上海交通大學(xué)致遠學(xué)院聯(lián)動，制定了化學(xué)(強基計劃)專業(yè)的培養(yǎng)方案。該培養(yǎng)方案借鑒致遠學(xué)院的成功辦學(xué)經(jīng)驗，在培養(yǎng)目標(biāo)中更加注重夯實專業(yè)基礎(chǔ)，加強理工交叉，并體現(xiàn)出化學(xué)專業(yè)的特色。為了夯實強基計劃學(xué)生的理論和實踐基礎(chǔ)，在本科低年級開設(shè)了數(shù)學(xué)分析(榮譽)、線性代數(shù)(榮譽)、物理學(xué)引論(榮譽)等上海交通大學(xué)最高階數(shù)學(xué)、物理、計算機基礎(chǔ)課程?；瘜W(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課則以四大化學(xué)為基本框架，重新整合了無機化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)和分析化學(xué)等化學(xué)專業(yè)核心課程，并適當(dāng)提高了相關(guān)專業(yè)課程的難度、深度和廣度。結(jié)合最新的現(xiàn)代分析方法等課程，不僅可以滿足化學(xué)專業(yè)的基本培養(yǎng)要求，也可以為理工交叉學(xué)生夯實化學(xué)基礎(chǔ)。

同時，強基計劃尊重學(xué)生個人發(fā)展意愿和能力水平，在高年級設(shè)置化學(xué)、化工、能源、材料、集成芯片、先進制造等方向的本博銜接課程，支持和鼓勵學(xué)生選擇工科優(yōu)勢專業(yè)基礎(chǔ)/核心課程的學(xué)習(xí)，對有志向、有興趣、有天賦的青年學(xué)生進行個性化培養(yǎng)，配備專業(yè)導(dǎo)師，參與相關(guān)團隊的課題研究，打造跨學(xué)科的綜合性人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)國家重大戰(zhàn)略領(lǐng)域的后備人才。

1.2 設(shè)置特色課程，實現(xiàn)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)

為了達成強基計劃培養(yǎng)目標(biāo)，化學(xué)類專業(yè)課程在夯實理論基礎(chǔ)的同時，更加注重科研實踐、實際應(yīng)用和科學(xué)前沿進展。如在大一開設(shè)的無機與分析化學(xué)實驗課程既包含氯化鈉提純、化學(xué)反應(yīng)速率、混合酸堿滴定等基本實驗，也包含元素性質(zhì)實驗、混酸滴定、未知鐵礦石鐵含量測定等綜合實驗，分別從基本技能和綜合能力兩方面開展進階訓(xùn)練。為了做好基礎(chǔ)實驗到畢業(yè)論文之間的過渡，實現(xiàn)學(xué)生綜合能力的階梯式上升，特別為強基計劃學(xué)生開設(shè)了分級的科研能力培養(yǎng)課程。學(xué)生從第三學(xué)期開始進入科研課題組通過實習(xí)培養(yǎng)科研能力，通過輪轉(zhuǎn)雙向互選確定課題方向和導(dǎo)師，進行本科生科研訓(xùn)練?？蒲心芰ε囵B(yǎng)課程結(jié)合學(xué)生自評、導(dǎo)師評價以及答辯進行綜合考核。通過一系列科研實踐課程的設(shè)置，可以及時發(fā)現(xiàn)并培育具有優(yōu)秀科研潛質(zhì)的創(chuàng)新型人才。另外，強基計劃學(xué)生開設(shè)的“Python編程及數(shù)據(jù)科學(xué)基礎(chǔ)”課程有助于化學(xué)專業(yè)學(xué)生掌握基本的計算機語言和思維，為未來進行理論研究或?qū)W科交叉奠定良好基礎(chǔ)。

2 加強教學(xué)研究，建立長期跟蹤研究機制

2.1 教學(xué)模式和評價機制的改革

首屆化學(xué)(強基計劃)學(xué)生入學(xué)后即進行了學(xué)前測試，通過對比研究和數(shù)據(jù)分析了解學(xué)生的化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)水平，從而指導(dǎo)課程體系和教學(xué)模式的設(shè)置和優(yōu)化。學(xué)前測試數(shù)據(jù)分析表明，易錯題主要集中于三個方面：一是高中學(xué)習(xí)的化學(xué)元素性質(zhì)在實際生活中的應(yīng)用，二是基礎(chǔ)實驗知識運用與實驗現(xiàn)象的類比推理，三是基于化學(xué)平衡原理的多角度考查。這些易錯題也指明強基計劃的目標(biāo)導(dǎo)向，即由基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)到綜合實驗，再到實際生產(chǎn)生活中的運用，強化解決問題能力和實踐思維的培養(yǎng)，符合強基計劃基礎(chǔ)化學(xué)課程的設(shè)計和教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定。

為了保證培養(yǎng)質(zhì)量，強基計劃主要采取小班化、精英化的教學(xué)管理模式。以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力為目標(biāo)，對部分專業(yè)課的教學(xué)模式進行了改革與創(chuàng)新。如在無機化學(xué)、分析化學(xué)等重要的專業(yè)基礎(chǔ)課上，實行雙教師聯(lián)合授課模式：以經(jīng)驗豐富的教學(xué)型教師+科研工作出色的研究型教師聯(lián)合作為主講教師，以科研進展和成果實例為導(dǎo)向，通過理論與實踐相結(jié)合的方式提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。在專業(yè)基礎(chǔ)課上開展TBL (Team Based Learning)[3,4]等教學(xué)模式的應(yīng)用嘗試，以小組為單位組織教學(xué)活動，強調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體意識；同時通過小組之間的合作和競爭，間接而有效地推動學(xué)生的主動學(xué)習(xí)行為和效果。

為了進一步加強教學(xué)研究和數(shù)據(jù)化分析，依托上海交通大學(xué)教學(xué)發(fā)展中心，對無機化學(xué)、分析化學(xué)等專業(yè)課分別開展了連續(xù)的問卷調(diào)查、中期反饋等活動，以期對學(xué)生的專業(yè)類課程學(xué)習(xí)習(xí)慣、適應(yīng)度和課程建設(shè)情況滿意度等進行調(diào)研(圖1)，并根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)對教學(xué)進度和活動安排進行及時調(diào)整。

圖1 課程滿意度調(diào)查結(jié)果(強基計劃) (左)；代表性中期學(xué)生反饋報告(右)

2.2 專業(yè)課教學(xué)目標(biāo)達成度的研究

強基計劃課程體系中的大部分化學(xué)專業(yè)課程均為全新建設(shè)的課程，亟需對教學(xué)目標(biāo)的達成度和匹配度進行研究[5]。從化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的角度出發(fā)，無機化學(xué)相關(guān)課程是化學(xué)專業(yè)、化學(xué)工程與工藝專業(yè)及相關(guān)專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)課程，在學(xué)生的整個知識體系構(gòu)建構(gòu)成中起到了基石的作用。對無機化學(xué)系列課程的建設(shè)和目標(biāo)達成度研究能夠為化學(xué)及近緣專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量起到積極的推動作用[6]。因此，強基計劃工作組以新開設(shè)的無機化學(xué)為對象開展課程建設(shè)和目標(biāo)達成度的對比研究(上海交通大學(xué)教學(xué)發(fā)展基金項目)。該研究從新的無機化學(xué)課程設(shè)置、教學(xué)大綱以及教學(xué)方法的對比研究入手，通過不同類型班級學(xué)生的學(xué)習(xí)過程跟蹤和效果分析，研究強基計劃招生背景下無機化學(xué)的課程設(shè)置、教學(xué)大綱、教學(xué)目標(biāo)的合理性，及其與生源基礎(chǔ)、培養(yǎng)計劃的匹配度，最終對相關(guān)課程的目標(biāo)達成度進行分析總結(jié)。目前該項目正在運行周期內(nèi)，希望取得的結(jié)果可以為相關(guān)培養(yǎng)計劃、課程建設(shè)的設(shè)置和優(yōu)化提供有益的理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支持。

2.3 長期跟蹤研究機制

為了加強對首屆化學(xué)(強基計劃)學(xué)生的動態(tài)管理，上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院專門立項成立“化學(xué)(強基計劃)專業(yè)學(xué)生檔案袋”研究項目[7]。該項目擬為每位化學(xué)強基計劃學(xué)生建立個人檔案袋，通過定時收集學(xué)生的學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)反思、知識總結(jié)以及相關(guān)課程的教學(xué)評估、效果反饋等數(shù)據(jù)，持續(xù)跟蹤強基計劃學(xué)生四年的學(xué)習(xí)狀態(tài)(圖2)。在加強對學(xué)生培養(yǎng)管理的同時，該項目也旨在研究強基計劃的培養(yǎng)目標(biāo)、實施手段、課程設(shè)置等是否科學(xué)合理，并在相關(guān)結(jié)論基礎(chǔ)上進行優(yōu)化和改進。

3 強化三全育人，全面推進協(xié)同育人機制

3.1 實行學(xué)術(shù)導(dǎo)師制，激發(fā)和引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)術(shù)志趣

聘請院士、杰青、優(yōu)青等專家學(xué)者和國家重要行業(yè)菁英作為學(xué)生的個人學(xué)術(shù)導(dǎo)師，師生比不超過1 :3。導(dǎo)師須開展如下工作：(1) 關(guān)心學(xué)生的進步，教育學(xué)生樹立正確的人生觀和價值觀，引導(dǎo)學(xué)生明確學(xué)習(xí)和成才目標(biāo)，培養(yǎng)科學(xué)與創(chuàng)新精神；(2) 指導(dǎo)學(xué)生制定后期個性化的培養(yǎng)計劃與各學(xué)期選課，定期和學(xué)生圍繞學(xué)習(xí)情況、思想動態(tài)等進行交流；(3) 發(fā)揮專業(yè)特長，組織并指導(dǎo)學(xué)生開展多種形式的科研訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的研究能力，安排學(xué)生參加學(xué)術(shù)活動、研討班活動、參加實驗室項目或課題等；(4) 通過對學(xué)生的接觸和了解，針對各個學(xué)生的不同特點，對其發(fā)展方向和就業(yè)方向提出恰當(dāng)?shù)慕ㄗh。導(dǎo)師制的設(shè)立和開展，能夠以導(dǎo)師的從業(yè)經(jīng)歷和科研成果激發(fā)學(xué)生的使命感、擔(dān)當(dāng)意識、學(xué)術(shù)志趣和科學(xué)精神。

3.2 依托強大的科研優(yōu)勢，全方位提升學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力

發(fā)揮化學(xué)實驗/實踐課程育人主渠道的優(yōu)勢，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力為目標(biāo)，強化綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗項目的開設(shè)[8]。充分利用上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院變革性分子前沿科學(xué)中心等國家和省部級基地，以項目為導(dǎo)向，依托各個科研團隊，開展實地科研教學(xué)實踐。并為學(xué)生提供本科生研究計劃(PRP)、大學(xué)生創(chuàng)新研究項目等課題和條件，提升學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力。依托知名行業(yè)單位，建立健全國家戰(zhàn)略行業(yè)產(chǎn)學(xué)研實習(xí)、實踐基地，系統(tǒng)提升學(xué)生的創(chuàng)造能力和工程實踐能力。

3.3 強化全方位育人，樹立學(xué)生的專業(yè)自豪感和使命感

上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院專門成立強基計劃培養(yǎng)工作小組，由項目主任、班主任、思政教師、執(zhí)行教師以及各學(xué)科負責(zé)人組成，全面負責(zé)化學(xué)(強基計劃)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)計劃的制定、課程體系的設(shè)置、培養(yǎng)過程跟蹤、相關(guān)項目研究等一系列培養(yǎng)管理工作，并將思想政治引領(lǐng)貫穿于強基計劃培養(yǎng)計劃的各個環(huán)節(jié)。通過班主任、思政教師的工作引導(dǎo)，樹立學(xué)生的社會責(zé)任感、國家認同感和國際意識等。通過專業(yè)課程的設(shè)置及課程思政元素來培養(yǎng)學(xué)生的理性思維，激發(fā)批判質(zhì)疑、勇于探索的精神[9]。通過學(xué)院文化氛圍的營造，發(fā)揚嚴謹、務(wù)實、博學(xué)、創(chuàng)新的科學(xué)精神，奠定學(xué)生既要志存高遠、也要踏實勤奮的學(xué)習(xí)態(tài)度，樹立學(xué)生扎根祖國大地，努力成為國家發(fā)展重要領(lǐng)域中堅力量的志趣與信心。

為了達到更好的培養(yǎng)效果，強基計劃學(xué)生單獨編班。經(jīng)學(xué)院反復(fù)討論最終決定由科研成果突出、熱心教學(xué)和人才培養(yǎng)工作，并連續(xù)多年入選科睿唯安全球“高被引科學(xué)家”名單的青年教授擔(dān)任首屆強基班班主任。由優(yōu)秀青年科學(xué)家擔(dān)任班主任并開展班級管理工作，有效加強了班級的專業(yè)導(dǎo)向和核心凝聚力。

學(xué)院為強基計劃和相關(guān)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)霞光講壇。講壇以化學(xué)化工學(xué)院知名校友、國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者徐光憲先生和高曉霞教授夫妻命名，旨在激勵學(xué)生學(xué)習(xí)前輩的科學(xué)探索精神，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。講壇邀請院士、杰青等知名教授與同學(xué)們分享求學(xué)經(jīng)歷、科研工作、學(xué)術(shù)進展；也邀請國家戰(zhàn)略需求領(lǐng)域、重要企業(yè)的專家學(xué)者對當(dāng)前國際科技前沿、行業(yè)動態(tài)、發(fā)展現(xiàn)狀等方面開展報告、講座、論壇、交流等活動。學(xué)生可以通過強基講壇進一步了解化學(xué)專業(yè)及相關(guān)理工交叉學(xué)科的發(fā)展動態(tài)，了解我國取得的科技進步和科研成果，樹立國家榮譽感和歷史使命感，并盡早確立遠大的學(xué)術(shù)志趣和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

4 建設(shè)成效

首屆化學(xué)(強基計劃)學(xué)生已經(jīng)完成了第一學(xué)年的學(xué)習(xí)。從一學(xué)年的學(xué)習(xí)和成長情況來看，強基計劃學(xué)生均具有較強的榮譽感和使命感，學(xué)習(xí)勤奮刻苦，體現(xiàn)出了對化學(xué)科學(xué)的熱愛和追求。班級凝聚力強，經(jīng)常以班級為單位開展學(xué)習(xí)、探索活動，并積極參與學(xué)院、學(xué)校的各種活動。第一學(xué)年學(xué)生成績總體較為理想，但是仍然存在很大的個人增值空間。

由于強基計劃剛剛開始實施，在執(zhí)行過程中仍然存在諸多不理想之處。如：考生和家長對強基計劃的意義和目標(biāo)不甚了解；全新的課程體系如何滿足培養(yǎng)目標(biāo)的需求；對強基計劃學(xué)生成長引導(dǎo)和動態(tài)管理機制如何完善；本博銜接工作如何優(yōu)化和實施？這些問題是我們未來在強基計劃實施工作中的重點和難點，需要相關(guān)工作人員進行深入思考。

5 結(jié)語

2020年是我國強基計劃的實施元年，對于強基計劃的招生政策、生源質(zhì)量、培養(yǎng)方案設(shè)定等人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)均是首次涉及，無可參考的數(shù)據(jù)和可借鑒的經(jīng)驗。因此，本文從專業(yè)建設(shè)的思考和舉措入手，借助相關(guān)的研究和首屆強基計劃學(xué)生學(xué)情分析結(jié)果，對專業(yè)建設(shè)的目標(biāo)和實踐進行說明，以期為強基計劃的順利實施提供一些參考。相關(guān)的研究數(shù)據(jù)和結(jié)果分析可能存在諸多的局限性，無法如實、全面體現(xiàn)強基計劃的運行情況。但本文提供了一定的理論支持和具體的實踐案例，有助于強基計劃實施的進一步優(yōu)化和完善。