打造“四高”機制培養一流人才
——華東師范大學化學一流本科專業的建設與實踐

2021-04-13 00:44:48陳波王媛媛田陽

大學化學 2021年5期

陳波，王媛媛，田陽

華東師范大學化學與分子工程學院，上海 200241

習近平總書記在全國教育大會上指出，培養什么人，是教育的首要問題。我國是中國共產黨領導的社會主義國家，這就決定了我們的教育必須把培養社會主義建設者和接班人作為根本任務，培養一代又一代擁護中國共產黨領導和我國社會主義制度、立志為中國特色社會主義奮斗終身的有用人才。這是教育工作的根本任務，也是教育現代化的方向目標[1]。而專業是人才培養的基本單元和基礎平臺，是建設一流本科、培養一流人才的“四梁八柱”[2]，作為新中國組建的第一所社會主義師范大學，就一定要辦出新時代中國特色的高等教育，開展面向未來、適應需求、引領發展、理念先進、保障有力的一流專業的建設工作。經過近年來的持續發力，華東師范大學化學專業于2019年順利入選教育部“雙萬計劃”首批國家級一流本科專業建設點，接下來擺在我們面前的任務是如何對接國家和社會的重大需求，并與學校的辦學宗旨契合，開展專業改造升級，達到一流化學本科專業的標準。那么一流專業建設的標準如何衡量？具體又包括哪些方面？教育部高等學校化學類專業教學指導委員會委員張樹永教授認為，一流專業的根本標準就是看它是否能培養出一流人才，具體包括一流辦學定位、一流教育理念、一流建設積累、一流教學條件、一流師資隊伍、一流教學管理、一流質量保障和一流改革成效等八個方面。因此，圍繞全面提高人才培養能力這個核心點[3]，華東師范大學化學專業結合學校建設世界一流大學的辦學目標，逐漸探索形成了自己的人才特色，通過“高水平師資–高水平課程體系–高水平科學研究–高質量人才”的“四高”機制來保障一流化學專業人才的產出。

1 明確專業定位，發揮優勢特色

化學與分子工程學院(前身為化學系)是華東師范大學建校時最早成立的理科院系之一，經過近70年的發展，目前化學專業已經成為國內具有重要影響的化學研究、人才培養和師范教育基地。

目前化學專業分為化學(師范)、化學(非師范)和化學(菁英班)三個培養方向。在一流專業獲批建設的基礎上，師范專業目前正在積極準備迎接普通高等學校師范類專業認證工作(中學第三級)。對于專業認證來說，核心理念就是以學生為中心的教育理念，產出導向的教育體系和持續改進的質量關。因此，師范專業的培養目標即為：以現代化學教育發展為基礎，依托華東師范大學化學學科和教育學科的優勢，精準對接化學基礎教育教學的需求，培養師德高尚、人文素養良好、學科基礎扎實、國際視野寬廣、教育教學能力和自主學習能力突出的優秀師范畢業生。本方向的畢業生經過五年左右的歷練，能夠成為中學化學教育領域的骨干，并逐步發展成為能夠引領中學化學教學、德業雙修的卓越中學化學教師。

化學(非師范)以現代化學發展為背景，通過通識、基礎、專業以及拓展類課程的學習，夯實基礎、強化專業、拓寬知識面，著力強化學生的實踐能力和創新精神，培養造就一批具有良好人文底蘊、視野寬廣、基礎知識扎實、實踐能力強的優秀化學專門人才。

化學(菁英班)旨在培養具有深厚的愛國情懷、遠大的科學理想、強烈的使命擔當、扎實的化學基礎、出色的實踐能力、開闊的國際視野、突出的批判思維和卓越創新能力，能夠在化學及交叉領域從事科學研究的高素質專門人才。

雖然化學專業細分為三個培養方向，但無論哪個方向的畢業生，我們希望他們在未來的職業發展中都能夠做到愛崗敬業，具有良好的道德修養和社會責任感，能夠在工作中自覺踐行社會主義核心價值觀；熟練掌握寬厚扎實的化學和相關學科基礎知識及實驗技能，能夠綜合運用化學的基本研究思路和實踐技能，有效解決工作中的問題；具有良好的專業素養和研究能力，善于發現問題、反思問題，以研究促發展；具有較強的開拓精神和國際視野，能夠熟練參與國際交流與合作；具有自主學習和自我發展能力，能緊跟專業的發展趨勢和前沿動態，不斷更新知識、拓展能力，最終成為所在領域的中堅力量。

針對一個專業三個培養方向，如何深入理解兩者的關系，進行資源的有機整合，避免重復建設，并與學校“雙一流”建設過程中對師范教育的定位和布局的政策緊密銜接，是我們接下來在一流專業建設中需要重點思考的問題。同時，為保障培養目標的科學性、合理性，除了建構涵蓋評價依據、評價主體、評價方式、評價工具和評價結果反饋的培養目標評價體系，還需要根據社會經濟教育發展要求、用人單位的意見，對培養目標進行周期性評價和修訂的機制，加大外部評價的參與度，建立起動態長效的評價體系，使評價制度、評價標準更科學化、系統化。

2 高水平師資引領，建設結構合理的教學團隊

近年來化學與分子工程學院不斷加強師資隊伍和基層教學組織建設，教育教學研究活動廣泛開展，教師專業教學能力、整體素質水平穩步提高。學院有針對性地培養和引進德才兼備、富有創新精神和國際競爭力的高層次師資。專業現有教職工171人，其中正高級職稱58人，包括兩院院士8名(含雙聘6名)、長江特聘教授1名、杰青5名、優青10名、青年長江3名等，并做到了高層次人才立足本科人才培養一線，高級職稱教師100%為本科生授課。為貫徹落實以本為本的教學方針，學院質量數量兩手一起抓，將本科育人質量作為績效發放、職稱評定重要依據。

持續不斷高水平師資的引進和人才隊伍的建設，使化學學科的排名進入了基本科學指標數據庫(Essential Science Indicators，簡稱ESI)千分之一的頂尖行列。這些優秀師資積極發揮在本科教學特別是實驗教學中的引領作用，推動高水平師資所帶來的優質科研資源作用于本科實驗教學，支持教師將其課題組的最新科研成果引入課堂，使其成為研究性實驗的源泉，打造模塊化、方向性的創新型實驗，寓科學研究于實驗教學，促進學生創新意識的培養和創新能力的提升。

舉例來說，分析化學學科組的老師在其前期科研子課題中設計的熒光探針能夠與特定的離子、分子等物質發生特異性作用，并通過熒光信號表達出來。作為一種高效靈敏的化學分析與檢測方法，因其成本低、操作簡便，正適合在本科實驗教學中嘗試和推廣，結合其研究內容設計了系列熒光分光光度法測定衍生實驗。在此基礎之上，分析學科組田陽教授和無機學科組崔曉燕青年研究員合作開發了“活體細胞中關鍵生物分子的熒光成像”虛擬仿真實驗，將自然科學的重大課題項目以虛擬仿真的形式呈現給學生，這個實驗可以不受場地、設備的限制，同時支持整個年級的學生一起在線操作，學生對熒光光譜分析的實際應用和理論理解又上了一個新的臺階。物理化學學科組的老師承擔的“醛/酮常壓催化加氫制醇”項目已投產使用，以該項目作為基礎設計的催化加氫系列實驗已在物理化學實驗課程中開設，這也是化學理論向化工實踐轉化的典型實驗案例。有鑒于化學與其他學科的知識交叉、化學內部各二級學科的交叉聯系日益廣泛和密切，學院針對第二層次的綜合化學實驗進行了全面的改革，摒棄過時的陳舊實驗，引入教師新的科研成果，將其中適宜轉化為本科教學的部分內容加以改進，重新設計了“染料敏化太陽能電池制備及光電性能測試”“β-二酮修飾的稀土水滑石納米片檢測膽紅素含量”“基于熒光素的離子檢測探針的合成”“史一安不對稱環氧化反應”“降鈣素原(PCT)快速定量檢測”“動物源性成分快速鑒定”“SiO2膠體粒徑的測定與膠體晶聚合物薄膜的結構色控制”“插層水滑石材料的制備及染料廢水處理研究”“聚乙烯醇靜電紡絲納米纖維的制備及力學性能的測定”“抗凍水凝膠膜制備及機械性能測試”等10個綜合實驗項目，目前這一教改項目正在有序進行中。通過此類綜合性、研究性實驗可以讓學生體會科研結果如何與實際應用聯系，培養其科研興趣，并且教師能從學生的實驗中反思科研的價值，實現科研和教學的良性結合。

這些舉措拉近了師生之間的距離，加深了師生之間的了解。除授課外，學院老師們的實驗室全部向本科生開放，通過“本科生蹲組”科研訓練計劃(本科生從第二學期至第六學期至少三個學期在教師實驗室進行科研訓練)，投入指導本科生科研訓練，積極推進了教師科研與學生創新能力培養深度融合，并形成了教學相長、良性互動的積極氛圍。近年來，有4名教授獲得“全國萬名優秀創新創業導師”稱號，3名教授獲得寶鋼獎，2名教授獲得校級師德標兵稱號。豐富的教研活動也促進了青年教師教學水平的提升，學院青年教師在校級青年教師教學比賽中多次獲獎。2017年獲上海市教學成果獎高等教育類特等獎1項和基礎教育類一等獎1項，2018年獲國家級教學成果獎高等教育類二等獎1項。

對標培養目標，在教師隊伍建設方面我們還存在一定的短板，例如高水平教師在本科教學上投入的精力和時間尚存在不足，導致教學改革項目和課程建設項目的數量與立項執行、教材編寫等方面停滯不前，為學生提供職前和職后發展的指導不夠等等。針對這些存在的主要問題，一方面，要堅持立德樹人的根本原則，打造學院課程思政領航團隊的建設，通過樹立榜樣來全面帶動全院教師的教學責任意識，同時需要在院校兩級層面加強制度建設，使各項教學工作有章可循、有法可依、有據可憑；另一方面，學院也在實踐一些具體的措施，以增強教師對本科教學的投入程度。例如定期召開師生座談會、新進青年教師助教任務、嚴格課堂教學檢查、組織教師外出考察學習、舉辦學術系列講座和青年教師學術論壇等措施，在專任教師隊伍建設內涵上做文章；重視評教結果，提供更多的教師培訓機會來增強其教學本領，以利于其持續發展；鼓勵科研反哺教學，將教師優秀的科研成果轉化為適合教學的綜合性、探究性創新實驗，通過學生的反饋以及成長來激發教師的教學成就感，從而增強教師從事教學的主觀能動性。

3 優化制度，加強設計，打造完備的課程體系

課程教學是一流專業建設的核心要素，也是專業認證的基礎，對培養目標、畢業要求起到關鍵的支撐作用。因此，學院以高等學校化學專業本科國家質量標準為準繩，參考專業認證標準，根據人才培養方案構建起完備的課程體系，積極推進學生為中心的教學方法的變革，推進以“自主、合作、探究”為特征的研究性學習，著力提升學生的學習能力、實踐能力和創新能力。

學院定期召開教學委員會擴大會議，院領導、教學委員會委員、學科組長和骨干教師代表等從頂層設計產出導向的教育教學體系，打通理論與實踐教學，破除各二級學科之間的壁壘，優化教學制度，達到及時更新教學內容，建設起符合教學目標，能有力支撐畢業要求的完備的課程體系。

化學學科的特點是發展日新月異，因此需要設計一些典型的，既反映學科研究前沿又涵蓋多個二級學科內容和知識點，且應用現代科學技術和手段進行表征和性質測定的新實驗作為典型教案，以其作為載體負載艱澀難懂的抽象化學概念，使學生更深入地體會到理論與實驗的關系，培養其認識理論與實驗關系的科學思想和方法。

在一年級的化學原理實驗和無機化學實驗課中，鑒于菁英班學生基礎較好的特點，教學團隊進一步壓縮驗證性實驗項目所占比例，大幅提升綜合性實驗項目數目，并引入歷年上海大學生化學實驗競賽的實驗考試題，加以改良，既反映學科理論知識的前沿，又凸顯實驗教學改革的最新成果。例如，無機化學理論課中對配合物中心原子軌道的分裂及分裂能的概念有所認識，但學生對這一重要概念總體感覺還是非常抽象模糊，無機化學學科組教師本年度就在學院支持下，立項實驗改革項目，設計了“系列Cr(III)配合物的合成及其光化學序列測定”實驗。從合成系列Cr(III)配合物入手，學生可以看到自己所合成的不同顏色的Cr(III)配合物，然后將中心原子替換為Co(III)，運用所學知識解釋配合物顏色變化的原因并總結規律。通過對實驗現象的解釋更深入地理解理論和實驗的關系，加強其科學思想的培養。上海大學生化學實驗競賽作為長三角地區有重要影響力的學科競賽，每年均吸引包括復旦大學、上海交通大學、南京大學、浙江大學、中國科學技術大學、同濟大學和華東師范大學在內的18所雙一流、985、211高校參加競賽，其比賽試題能較好地檢驗各個高校的本科實驗教學水平。因此，無機化學學科組教師會分析歷年來的無機化學部分競賽操作試題，選擇適合我院學生的實驗加以改造，例如“三草酸根合鐵(III)酸鉀的制備實驗”，通過這樣一個三周完成的大綜合實驗，來全面鍛煉學生的實驗操作技能，并以“從工業廢料為原料來提取和合成有用物質”這一實驗背景來引發學生的討論，使一年級新生能將課堂知識延伸到課外，使之迅速建立起學以致用、理論聯系實際的學科觀念。

經過修訂后，目前最新的培養方案中，化學專業總學分152，包含公共必修課程、通識教育課程、學科基礎課程和專業教育課程(師范專業還包括教師教育課程)。2016年學校即開始大夏學堂在線教學平臺的建設，為傳統課堂教學向信息化教學的邁進奠定了堅實的基礎。經過多輪建設，現有專業課程已經全部在大夏學堂上線，信息化平臺起到了較好的教學輔助作用。在專業課程建設上，學院也緊跟國家政策，積極響應，鼓勵教師爭取各級別線上線下混合式教學、慕課和虛擬仿真實驗項目等課程建設立項；學院對課程思政項目每年進行院內立項培育，以點帶面，逐步擴大建設面。

實驗是化學專業的學科基礎和重要組成部分，學院高度重視學生的實驗技能訓練，以達到理論與實踐相聯系，能真正實現從發現問題到解決問題的能力提升。通過持續深化實踐教學改革，及時更新實驗項目，不斷創新方法手段，以新理念、新形態、新方法引領帶動專業實踐教學建設。

針對不同階段學生的知識儲備和技能掌握情況，實驗教學模式注重過程與效度的統一，逐步建立起教師階梯式教學、學生進階式學習的教學模式。在OBE教育理念的指導下，充分發揮學生的學習主體地位，教師逐漸由授業者轉變為引導者。

按照“基礎–提高–綜合”三層次，學院逐步構建起“一體化、多層次、開放式”的多層次實驗教學體系。在不同層次的實驗課程中，主講教師均充分發揮了現代教育手段的作用，利用網絡組織學生進行課前預習，目前所有的實驗課程均已在學校“大夏學堂”在線教學平臺上完成課程的建設。在第二層次的綜合實驗，甚至包括第一層次中的物理化學實驗等課程的教學中，教師不再作課前實驗原理、具體實驗步驟的講解，而把這個教學環節的角色交還到學生手中，由學生個人或團隊小組來向教師和其他學生進行講授。因此，學生除了必須認真預習實驗教材，包括目的、原理、儀器、試劑、步驟、結果等，還需要做大量的文獻調研工作，無論是經典的教學實驗，還是新開發的科研轉化實驗，只有真正了解了每個實驗設置的意義，才能夠在課堂上將實驗目的和原理講透徹，將實驗內容和預計現象闡述清楚，并隨時準備回答教師提問和其他同學在預習中遇到的問題，這對學生能力的全面提升起到了巨大的促進作用。而菁英班的學生絕大多數能夠勝任這個任務，有時甚至能帶來驚喜。他們不僅僅就事論事地討論本次實驗，而且還會通過墻報、PPT、動畫視頻等多媒體視聽輔助手段詳細闡述實驗的來龍去脈，以及文獻上關于本實驗的一系列探究，比較得出各個實驗方案和合成路線的優劣，以及本實驗的改進方法和教學建議；團隊小組成員分工明確，每個人講述自己負責的部分，可以說實驗各個環節均能得到不同程度的鍛煉。而教師作為引導者，則將重點放在分析討論環節，以問題為切入點，采用啟發式和討論式等靈活多樣的互動式教學形式就實驗內容、實驗實施過程等進行縱橫對比分析、討論，讓學生在思考和實踐中逐步具備批判思考和探究的能力，以及分析問題和解決問題的能力。學生更深刻認識到實驗不僅是“動手”，更重要的是“動腦”，是手、腦并動的過程；實驗過程不僅是觀察實驗現象和記錄實驗數據，更要注重實驗現象和實驗數據背后的科學思想、科學方法和科學規律，甚至還有所蘊涵的科學精神。

學生的創新能力除了有課堂教學保障以外，還通過增設創新實踐課程，實行本科生“蹲組”科研訓練計劃，選拔青年人才教師擔任本科生“學業輔導員”，鼓勵學生參加國家級、上海市級和校級創新創業項目的申報來拓展和強化。學院建設有上海市級化學實驗教學示范中心，使用面積近4000平方米，各類儀器設備總值近3000萬元，基礎、綜合、創新實驗室一應俱全，并對本科生開放。每年立項的大學生創新創業項目近40項，參與學生覆蓋面達到75%。

依托全國首家國家級教師教育化學實驗教學中心，我們構建了面向中小學生、中小學教師和在校師范生的“三位一體”教學實踐模式，依托“教育見習、教育研習和教育實習(三習)”實踐教學體系和海外研修計劃，提升師范生的教育實踐能力。與國內首家師范生專業書院——孟憲承書院協同育人，開設第二課堂進行師范生養成教育。構建了“本、碩、博”相貫通的教師教育層次提升模式，促進師范生培養質量和層次的持續提升。

目前建設有“國家級精品資源共享課”1門，上海市精品課程4門，上海高校本科重點教學改革項目3項，其中實驗課程2項。2019年建成1項上海市虛擬仿真實驗教學項目，最近，教育部公示了首批國家級一流本科課程認定結果，我院儀器分析實驗課程教學團隊的“分析化學與分析技術實驗II”課程成功入選線上線下混合式一流課程，這一成果也是對我們課程體系建設的肯定。

4 保障教學條件，規范管理體系，培養一流質量人才

為保障專業教學質量，建立了學校、學院、專業三級教學監督體系，以及院教學委員會和督導小組組成的教學顧問體系。基于“標準–執行–檢查–評估–反饋–改進–調整”的機制，通過專業評估、教學檢查、學生評教、教學數據檢測等方式開展檢查、反饋和整改，形成了持續改進的教學質量保障閉環體系。學院還建立起校外兼職指導專家組和用人單位，定期開展對人才培養方案和畢業生質量的評估。院教學委員會根據反饋意見，結合專業發展需要優化培養方案，持續提升人才培養質量。

同時不斷加強教育教學管理規范。學院教學委員會定期召開教學研討會，負責培養計劃、課程設置、教學改革等重要事項的把關、審核和謀劃；設立各專業點點長，監督與評估專業本科教學運行質量；以5個二級學科為基本教學單元，建立學科組長、資深教授具體負責教學研討、教學質量把控、教學考核制度。目前已形成了通識課程-專業課程-教師教育課程的學分比例優化，保證學生能掌握合理的知識結構和學術能力。

堅持以學生為中心，目標導向、問題導向和產出導向的教育理念，有效激發學生學習興趣和潛能，促進學生全面發展，增強創新精神、實踐能力和社會責任感。

近五年，本科生在各類國家級和省部級綜合性、專業性學科競賽中碩果累累。獲得“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎和累進創新金獎、全國大學創新創業年會優秀論文、全國大學生化學實驗創新設計競賽一等獎、全國高師院校大學生化學實驗競賽一等獎、全國大學生計算機應用能力大賽一等獎、全國大學生數學建模競賽一等獎等。本科生通過雙創項目總結成果，發表SCI論文150余篇，其中第一作者近30篇。2019年我院學生分獲上海市化學化工類優秀大學生論文交流會特等獎和上海大學生化學實驗競賽第一名。師范畢業生多進入重點中學任教，非師范畢業生多進入國內外一流高校繼續深造，人才培養質量獲得用人單位廣泛認可。

對標畢業要求，在規范化畢業要求達成評價機制與方法的建立方面尚需進一步完善。對于師范生的培養，支撐師范生畢業要求的專業師德養成體系、教學能力培養體系、育人能力培養體系與專業發展養成體系的落實還需進一步加強。針對這些問題，學院將成立畢業要求達成度評價工作組，負責實施畢業要求達成度評價，保證人才培養質量。對于師范生，進一步完善“一踐行三學會”畢業要求的培養體系及評價體系，即進一步加強“師德養成體系”的建設以及“踐行師德”的評價體系，進一步完善“教學能力培養體系”的建設以及“學會教學”的評價體系，進一步健全“育人能力培養體系”的建設以及“學會育人”的評價體系，以及進一步提升“專業發展養成體系”的建設以及“學會發展”的評價體系。

5 聚焦人才培養目標，持續推進專業建設

成績屬于過去，獲批一流專業建設點意味著新起點的開始。本專業將以一流本科人才培養體系建設為著力點，以建成國內一流、具有世界影響力的一流化學本科專業為目標，進一步完善“四高”培養機制建設，通過如下舉措推進專業建設和改革：

1) 建立“一流專業+一流教育+一流智能”的智能化學新師范格局。統籌設計化學本科師范生、教育碩士和教育博士的培養方案，建立“本–碩–博”相貫通的教師教育層次提升模式；以服務于教師終身學習和全生涯發展為目的，以技術創新為手段，建立“職前培養和職后成長”一體化的教師教育體系；促進學科教學與信息技術的深度融合，提升師范生課堂教學智能水平。

2) 深入推進化學拔尖人才培養體系建設。依托化學優勢科研平臺，強化本科生進入教師科研實驗室的科研訓練環節在人才培養中的作用，提升學生的科研素質和創新能力；加大“榮譽課程”計劃覆蓋度，突出課程內容的挑戰度與高階性，著力提高課堂教學質量，重點打造“金課”。將本專業建設成為具有世界水平的化學拔尖人才培養基地，培養一批能成長為化學相關領域領軍人物、躋身國際一流科學家隊伍的優秀化學人才。

3) 完善教學質量評價體系，推動教學質量持續改進。推進人工智能手段對教學過程大數據的分析，個性化評估學生的學習情況，加強教學基本狀態數據庫建設，完善過程監控、動態調整的教學保障體系；在現有的本科生培養質量跟蹤調查的基礎上，完善社會第三方機構對畢業生的質量評價；用高標準的目標責任制和競爭性績效獎勵制度來激發與保障人才培養質量的持續改進。