福州大學化學一流專業建設的探索與成效

袁耀鋒，林彩霞，林偉，謝在來，王心晨

福州大學化學學院，福州 350108

1 引言

福州大學化學學科具有良好的歷史積淀。它是由著名化學家、原全國人大副委員長、中國科學院原院長盧嘉錫先生于1958年福州大學成立之初創建。1961年化學學科開始培養物理化學專業研究生，1994年獲教育部批準建立“國家理科基礎科學研究和教學人才培養基地(化學)”，2007年獲批建立“國家級實驗教學示范中心(化學化工)”和“國家級特色專業建設點(化學類)”，化學學科2017年獲批世界一流建設學科[1]，2019年12月獲批國家級一流本科專業建設點。

一流專業建設是一流學科建設的核心。根據福州大學“建設創業型東南強校”的總體定位，按照國家建設一流學科的要求，福州大學化學專業確定以化學學科為基礎，以能源環境、材料和醫藥等應用研究為目標，以理工結合為特色，面向國家和福建省經濟發展需求，推進化學學科向國際先進、國內一流高水平發展，培養創新型和復合型化學專業人才。同時依托福州大學化學學科的國家和省部級研究平臺，以院士、國家杰青和國家級高層次人才為學術帶頭人，建成了一支梯隊健全、層次合理的高水平師資隊伍，擁有一批先進的科研訓練平臺，本科教學支撐資源豐富。福州大學化學學科自創辦以來始終堅持理工結合的辦學方針，協同發展化學和應用化學學科，形成了光催化、食品安全與生物分析、理論與結構化學及功能分子和功能材料四個在國內外具有影響力、特色突出的專業方向。

2 專業綜合改革的思路與措施

進入21世紀，高等教育從“精英教育”走向了“大眾教育”，如何在課堂上啟發學生的學習興趣，重新喚起學生在多年應試教育下被泯滅的好奇求知欲望，讓學生從被動變為主動，使其樂于學習，善于學習，以具備終身學習的能力和應對新世紀各種挑戰的核心競爭力？如何將多年來教師的科研成果反哺到本科教學？如何改變教學內容陳舊、教學手段單一、學生創新能力不足等一系列問題，保證本科教學的質量是人們關注的重大問題。2017年福州大學化學學科獲批進入世界一流建設學科，化學專業建設進入以質量提升為核心的內涵式發展的新階段。“C3H3”是盧嘉錫先生的座右銘，意即做一個好的化學科學家，必須具備Clear Head (清醒的頭腦)——即科學思維；Clever Hands(靈巧的雙手)——即科研能力；Clean Habit (潔凈的習慣)——即科研素養。盧老先生終身服膺，成為中外知名的科學家[2]。福州大學化學學科自創辦以來，始終秉承嘉錫精神，并將其作為人才培養鏈條的重要文化基因予以傳承，培養了許多優秀的化學人才。近年來，福州大學化學專業以盧嘉錫院士的“C3H3”作為教育指導思想，以立德樹人為根本，守正創新，構建了“強基礎、重實踐、融創新”的課程體系改革，“厚品德、重引導、拓視野”的人才培養模式改革和“基礎、創新、應用”三位一體的實踐教學體系改革，將嘉錫精神貫穿于人才培養的全過程，大力推進和深化本科教學綜合改革，培養符合國家和福建經濟社會發展要求，德才兼備、知行合一，具有創新精神和核心競爭力的高素質人才。

專業綜合改革的基本思路如圖1所示，一年級通過核心專業基礎課程，強化基礎；二年級通過課內課外的理論和實驗實踐教學，培養學生的科研激情；三年級以后能夠查閱文獻，設計實驗，有創新思維和動手能力，開展科研訓練，目的就是要培養學生的科研素質和創新能力。

圖1 培養學生的科研素質和創新能力的時間段安排

2.1 “強基礎、重實踐、融創新”的課程體系改革

2.1.1 強化基礎課程

強化專業基礎課，增加基礎核心課程學時。2014年之前我們的專業基礎課教學中，有的與中學教學存在著不少不必要的重復，同時專業基礎課程之間也存在低層次重復，但有些很重要的內容又存在遺漏弱化的問題[3]。有許多教學內容只講靜態的、分散的具體知識，缺乏動態的、發展的、整體的科學思維方法和科學發展趨勢等有利培養能力和創新精神的內容。因此我們經過反復論證，根據教育部化學類專業教學指導委員會制定的《化學類專業本科教學質量國家標準》[4]，結合要培養適應21世紀發展需要的化學創新人才，改革教學內容和體系，實現教學內容和基礎課程的現代化。以有機化學為例，我們按照結構與功能對傳統的教學內容進行了梳理，在每一章都增加了與所講內容相關的新進展，例如在環烷烴一章增加了自然界中的碳環產物的化學結構、生理活性、生物體或植物特征和生化來源。介紹了萜類、甾族類化合物等，將學到的基礎知識擴展到單環和多環骨架中。在立體異構體講解中增加了化學反應中的立體化學、對映體的分離與檢測等動態的新內容。在鹵代烴一章增加了取代反應與消除反應之間的競爭，探討結構與反應性能的關系等。所有增加的內容可以通過視頻錄像、線上授課等多種方式，讓學生在課外隨時閱讀理解，激發了學生的學習興趣。

2.1.2 重視實踐教學

突出創新精神和實踐能力的培養。增加實驗、實踐課比重，總占比達36.9%。通過調整綜合化學實驗(一) (2.5學分)、綜合化學實驗(二)綜合性實驗(4.5學分)，綜合化學實驗課程、設計性實驗、創新創業課程比例，占總實踐、實驗課學分的49.3%。在實驗內容上要求有1/3的內容是福州大學化學學院教師科研成果轉化過來的，以便具有福州大學特色[5,6]。例如Gemini表面活性劑的合成及界面協同性質研究、食品中農藥殘留的快速檢測新方法研究等與教師科研相關的內容，都已經作為本科生綜合化學實驗予以安排。此外，要求學生早進科研實驗室，進行較完整的課題研究，要求每個學生在第7學期至少完成3學分的科研訓練后才能進行畢業論文實驗。

2.1.3 融合創新課程

依托一流學科科研優勢，教學內容結合科學前沿進展更新。將部分選修課與研究生課程打通，依托學科科研優勢開設20門專業選修課，囊括化學各分支學科的基礎知識、理論和實驗方法，使學生加深對各化學專業領域的理解，適應人才個性培養的需要。將學科代表性科研成果融入實驗教學，化學專業本科生獨立開設的綜合化學實驗(二)課程皆來源于我院教師科研成果[5,6]，目前為止開出綜合實驗項目31項。安排我院長江學者、國家杰青、國家優青和閩江學者等高層次人才為本科生開授課程。例如：能源與環境光催化國家重點實驗室的黃大年教學團隊開設的福州大學特色創新創業課程“能源與環境光催化材料——研究前沿及工程應用”(2學分)、有機合成與功能福建省高校重點實驗室的國家級高層次人才廖賽虎教授等開設的“合成化學：從基礎研究到工業化生產”(2學分)等課程，擴大了學生視野，培養學生綜合技能和獨立的科學研究能力及創新意識，很受學生歡迎。

2.2 “厚品德、重引導、拓視野”的人才培養模式改革

2.2.1 厚植品德修養，培養學生的家國情懷

第一課堂和第二課堂雙管齊下，全方位立德樹人。做好新生入學教育工作，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀。制定《關于加強學風建設的管理規定》，建立晨讀制度和晚自習制度，建設無手機課堂，幫助學生養成自律、好學的習慣，保障課堂教學質量。定期開展愛國主題教育活動，組織學生參觀盧嘉錫紀念館，參觀福州大學“三種精神”校史館，學習老一輩艱苦奮斗、勇于拼搏、求真求實的科學精神。邀請國內外學者、專家開設講座——“嘉錫講壇”“嘉錫化學講壇”“導師講壇”“博士講壇”等學術活動，全面落實立德樹人根本任務。學校每年組織40余期“嘉錫講壇”，學院每年開展10期左右“嘉錫化學講壇”，且報告人多為化學學科領域中科院院士和“長江特聘教授”等著名學者。

2.2.2 尊重學生選擇，全面引導培養

福州大學化學專業每年招生120人，分為嘉錫創新人才實驗班(簡稱嘉錫班)和化學班。選拔對化學真正感興趣、具有研究潛質的學生進入嘉錫班學習。選拔時間為第一學期末，采用綜合筆試(40%)和面試(60%)擇優錄取，控制嘉錫班學生總數為30名左右。對于在學習與科研活動中表現突出的優秀學生，可作為個案遴選。嘉錫班的學生可以自主選擇科研導師，經過一學期實驗室輪轉后，確定自己感興趣的研究方向；除專業核心課程外，學生可以在科研導師、課程導師的指導下自主選修專業課程，定制個性化的培養方案。

嘉錫班實行全程導師制，制定《化學學院本科生導師制實施辦法》《化學學院班導師工作職責》。采用“科研導師”“課程導師”“班級導師”和“朋輩導師”相結合的四導師制度。“科研導師”由化學學院/中國科學院海西研究院杰青、長江學者、閩江學者、福建省百人、旗山學者、承擔國家課題的博士生導師、教授和副教授擔任。“課程導師”由學院專業核心課程的指導教師擔任，從學業上指導、關愛學生。“班級導師”由院系領導、新進青年教師擔任，從思想和生活上關愛學生。“朋輩導師”由優秀高年級學生或者優秀研究生擔任，為低年級學生在學習、生活等方面提供經驗和幫助。科研導師負責全過程引導學生，聘期從學生進入嘉錫班開始直至畢業論文結束。每年寒暑假和課余時間都有20–30位嘉錫班學生到導師的實驗室參加科研實踐。嘉錫班開班以來，共聘請了124名“科研導師”，80%為正高職稱，且有教育部“長江學者”3人，國家杰青10人。此外，有10人為中國科學院海西研究院物構所知名教授。

2.2.3 加強國際化交流，開拓學生視野

通過“能源與環境光催化創新引智基地”和“地方高校111計劃”創新引智基地，快速發展國際合作辦學。2017年起，化學學院與8所國外高水平大學及科研院所簽訂合作協議。嘉錫班的學生大三/大四年級經選拔后可出國一學期進行訪學。項目實施至2019年，共選拔41名學生出國進行訪學、交流。2017級和2018級有13名學生獲得國外交流學習獎學金，前往美國加州大學圣塔芭芭拉分校(UCSB)交流學習一個學期。每年級有3–5名學生通過“5 + 5”合作項目前往德國凱澤斯勞滕工業大學(TU Kaiserslautern)交流學習。此外，福州大學與美國阿克隆大學(The University of Akron)高分子系簽署3 + 2本、碩直通項目。學生回國后要詳細匯報其在國外的留學生活，與同學分享其體會與感悟。

邀請國外高水平高校及研究所的知名教授來我校開展講座。例如，日本大阪府立大學安保正一教授、法國化學會秘書長Michel Che教授、美國阿克隆大學Steven S. C. Chuang教授等。2017–2019年，共邀請國外學者來我校報告交流110人次，國內學者報告交流300人次；組織學生參加國內外科技交流會，近五年獲國家級獎項6項。此外，每年組織教師參加國際學術交流90多人次，每年選派3–5名公共基礎課程骨干教師前往英美訪學研修，為培養雙語授課師資提供保障。

2.3 “基礎、創新、應用”三位一體的實踐教學體系改革

2.3.1 全面保障基礎實驗教學

近年來先后投入近800多萬進行化學實驗平臺升級改造，新購了先進的設備和分析測試儀器，完成了有機、無機分析和物化三個模塊共13間實驗室的升級和改造，建成了條件優良，儀器、設備先進的各類實驗室，完全能夠滿足各類實驗教學的需要。此外，中心各實驗室的基礎設施，包括供電與供水設備、通風設備、消防設備、實驗室安全設備和三廢處理等，均達到了國家級實驗教學示范中心建設標準。先后成功舉辦了2015年福建省首次大學生化學實驗夏令營、2016年福建省首次大學生化學實驗邀請賽和2018年第十一屆全國大學生化學實驗邀請賽，是國內第一個承辦全國大學生化學實驗邀請賽的省屬“211”大學[6]。有關實驗實踐科研訓練教學體系如圖2所示。

圖2 化學專業學生實驗實踐及科研訓練情況

2.3.2 全面開展創新科研訓練

結合各個年級的特點實行不同的科研訓練計劃，做到“科研訓練貫穿人才培養全過程”。2012–2016年，“國家自然科學基金項目(J1103303，300萬)”共資助本科生參與創新創業訓練近400人。2017–2020年化學一流學科建設期間資助本科教學600萬元，基本做到化學專業本科生科研訓練全覆蓋。規范科研訓練過程，每年組織立項、申請、評審、簽訂項目責任書、過程檢查、中期檢查、結題墻報展示、匯報答辯、評獎等。學院在推薦免試攻讀研究生政策中，要求參與科研訓練時間不得少于1年，且結題成績優良以上。對于參加出國交流學習的學生，明確規定參加科研訓練實踐不得少于半年。對于指導本科生完成科研訓練或創新項目的教師，給予一定的工作量和經費獎勵。

2.3.3 全面建設實踐教育基地

2017年化學學科進入“雙一流”建設學科以來，始終立足特色優勢，服務地方需求，促進學科內涵發展。2014年以來，化學學院新增教育部省部共建協同創新中心1個，國家地方聯合工程研究中心1個，省工程研究中心1個，省科技廳重大研發平臺1個；省級協同創新中心1個，省級重點實驗室1個，到目前為止已有18個省部級以上創新創業平臺，全部開放給本科生實踐活動。與此同時近三年福州大學化學專業新增11個校外實習實踐基地。以上這些實驗實踐平臺及基地的建設，從硬件上保障了實踐環節的深入開展。

3 專業建設的成效

近五年化學專業學生的科技創新能力顯著提升。本科生參加國家級大學生創新創業訓練項目27項，省級大學生創新創業訓練項目43項，校級本科生科研訓練項目292項，幾乎每位本科生都參與過一個科研訓練項目的研究。本科生為主要作者發表SCI學術論文120余篇，其中本科生作為第一作者發表80余篇。獲得省部級以上化學相關競賽獎勵32項。其中，全國大學生化學實驗邀請賽二等獎3項、三等獎2項、特別獎3項；全國大學生化學實驗創新設計競賽二等獎1項。獲全國化學類專業大學生科技活動交流會獎項6項。獲省級以上創新創業競賽獎項28項，其中國家級創新創業金獎4項，與2013年比實現了零的突破。人才培養國際競爭力顯著提高。2014–2019年，共選拔41名學生出國進行訪學、交流；且有10人考研就讀于國外著名高校，如德國慕尼黑工業大學、德國亞琛工業大學、美國紐約州立大學、美國堪薩斯大學等。組織教師參加國際學術交流90多人次。2017年化學專業升學率52%、2018年38%、2019年42%、2020年54%，其中嘉錫化學班2020屆畢業生繼續深造和參加交流的學生占比高達80%，這些畢業生的普遍特點是專業基礎扎實、動手能力強、創新意識好、科研素養高、成長速度快、綜合素質高、社會責任感強。與此同時教學改革成效明顯：2014年以來，獲得國家級教學成果獎2項，省級教學成果獎5項。2017年，福州大學化學學科獲批“雙一流”建設學科。2019年入選國家一流本科專業建設點，2021年1月入選教育部基礎學科拔尖學生培養計劃2.0基地。

教師積極參與教學改革，取得了一系列教學成果。2014年以來，獲批省部級以上教研教改項目6項，其中國家級2項；獲批第一批“國家級精品資源共享課”2門，國家精品在線開放課程2門，國家級虛擬仿真實驗項目1項。教師發表教改論文數量逐年增加，2014年至今，教師發表教改論文40余篇。能源與環境光催化國家重點實驗室獲全國高校黃大年式教師團隊。4人獲得教育部“長江學者”特聘教授，3人榮獲全國寶鋼優秀教師獎。

4 結語

福州大學化學專業在2019年獲批國家級一流本科專業建設點，2021年1月成功入選教育部基礎學科拔尖學生培養計劃2.0基地。這既是機遇更是挑戰，面對新時代、新形勢、新化學、新挑戰，任重而道遠，一流專業建設永遠在路上，要求我們在指導思想上，立足福建，積極參與國內外的交流與合作，更加突出創新人才的培養，始終把本科教學工作作為一流學科的中心工作，與時俱進，守正創新，迎接挑戰，轉變人才觀和人才質量觀，建立科學的人才質量評估標準和評估方法。在工作思路上，以化學學科前沿的科研為依托，以教育思想、課程體系、教學內容和教學方法的改革為主線，結合國家一流課程建設，充分運用信息科學新技術、新手段，做好線上/線下等多種形式的教學工作，全面推進化學專業的教學和科研工作上新臺階。