華東理工大學應用化學一流專業建設的思考與實踐

張文清，徐首紅，徐志珍，胡坪，羅千福，王成云

華東理工大學化學系，上海 200237

華東理工大學(簡稱“華理”)是新中國第一所以化工特色聞名的高等學府，1960年起被中共中央確定為教育部直屬的全國重點大學，1996年進入國家“211工程”重點建設行列，2008年獲準建設“985優勢學科創新平臺”，2017年入選國家“雙一流”世界一流學科建設高校，化學學科在ESI全球排名中進入前萬分之三行列。68年來，為國家輸送了一大批優秀人才。培養一流人才是中國高等教育新時代內涵式發展的最核心的標準[1]。華理應用化學專業2019年獲評首批國家級一流本科專業建設點，基于OBE理念，以提高學生培養質量為目標，以社會經濟發展需求及學校定位為出發點，做好統籌規劃與頂層設計，優化專業建設，培養一流人才[2]。本文總結了華理應用化學專業建設的思路和實踐經驗，希望能夠為相關專業建設提供一些借鑒。

1 應用化學專業培養目標定位

華理應用化學專業傳承于1952年的有機染料及中間體專業，1985年獲批應用化學專業，先后經過特色專業建設、專業綜合改革，逐漸形成了精細化學品、先進材料設計和制備的專業學科特色方向。學科是專業的基礎，專業是學科的拓展延伸。近年來，通過化學、化工一流學科建設，對標國際學科前沿，對接國家戰略，助力上海科創中心建設，形成了精準化學與分子工程基礎研究和應用的學科特色。應用化學專業依托化工、化學等學科背景，堅持“以人為本，價值塑造、能力培養、復合創新”的辦學理念，進一步深化精細化工的專業學科特色，強化分子工程、功能材料、工程基礎等多學科交叉融合，培養掌握化學基礎知識和理論及其他自然科學基礎知識，具備一定的應用研究、產品開發和工程實踐能力，擁有良好的國際視野、科學素養和創新意識的高素質復合型人才。根據上述人才定位，開展一流專業建設，培養一流人才。

2 應用化學專業綜合改革措施

2.1 以人才培養為核心的課程體系重構和專業內涵建設

專業是人才培養的基本單元，課程是人才培養的核心要素。具體措施包括：(1) 開展學科、專業、課程的協同建設，依托化學、化工兩個一流學科，圍繞精準化學與分子工程，形成結構可控精準合成化學、精準診療分子工程、催化與光電界面化學等化學學科群特色，突出結構與性能、制備與分析研究能力培養的專業教學特色。(2) 重構課程體系。以專業培養目標為依據，以“立德樹人、加強通識、夯實基礎、強化實踐、激勵創新”為總體原則，并反向優化設計能夠支撐畢業要求達成的課程體系，構建了通識課程、基礎課程、專業課程和個性化課程的“協同型”課程體系。比如分析化學系列課程設置，構建了化學分析、儀器分析、分離分析、譜學分析、分析化學前沿進展組成的循序漸進的理論模塊課程，梳理各門課程的教學目標，重塑課程教學內容，優化課程教案以體現知識點在課程教學中的地位，完善課程教學大綱及知識圖譜，解決課程建設重復化、課程體系不平衡性、課程教學方法手段老化和僵化等問題；比如分析實驗的改革要點是保留部分常用容量器皿和稱量器具的認知和規范使用，圍繞分析化學理論體系(容量分析、電位分析、光譜分析、色譜分析、分離分析)，提高實驗教學內容的應用性，實驗涵蓋了食品工業、日用工業和化學工業等，如分子熒光分光光度法測定滴眼液中的氧氟沙星、電感耦合等離子體發射光譜測定礦泉水中的鈣鎂含量等；同時注重實驗的綜合性，如銅系列化合物的綜合實驗，包含了元素及其化合物的性質，五水硫酸銅的制備、純度分析，熱重法測定硫酸銅中的結晶水等內容；也注重實驗的先進性，如酸堿滴定改用自動電位滴定儀，引入毛細管氣相色譜儀和UPLC-MS的實驗等。有機化學實驗除了重視實驗與科學前沿相結合，更注重實驗綠色化；物理化學實驗在增加實驗內容綜合性、系統性、探索性的基礎上，依托上海市思政項目，從實際案例出發，首次嘗試實驗課程融入思政元素。(3) 深化課堂教學改革，優化教材建設，強化網絡與信息化應用，推動MOOC和線上、線下課程建設。專業課程有5門國家精品資源共享課程，其余專業課為上海市精品課程，2020年獲批了4門教育部一流本科課程。近10年來主編或參編教材30余部，10余本教材獲得上海市、行業等優秀教材獎，6門獲國家“十二五”規劃教材，參編了“綠色中國”系列思政課教材，2019年獲批了上海市課程思政領航學院。

2.2 以兩校區格局和學科為支撐的多樣平臺搭建

針對華理徐匯校區、奉賢校區科研教學不均衡的兩校區格局造成的創新活動開展不暢問題，通過循序漸進的創新能力培養的課程體系建設，實現了所有學生四年一貫的創新創業實踐活動的全覆蓋。以國家工科化學實驗教學中心、國家化學化工虛擬仿真實驗教學中心為基地，全方位構建基于兩校區辦學的由創新實踐平臺、競賽平臺、大型儀器培訓平臺、虛擬仿真實驗教學平臺、國際交流平臺組成的“五位二體”“三階遞進”的創新創業體系[3]，形成思政、教學和科研的一體化育人模式，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，培養應用化學專業研究和應用復合型高素質人才。實踐課程體系和創新創業實踐課程安排和目的如圖1、圖2所示。

圖1 實踐課程體系

圖2 創新創業課程體系

搭建了多個平臺：(1) 全開放實踐和大學生創新實踐活動平臺，充分利用國家級化學實驗教學中心資源和奉賢校區的科研團隊；(2) 舉辦和組織學生參加不同類型的創新創業競賽的競賽平臺，舉辦了化學趣味實驗大獎賽、化學競賽、化學改變生活小論文大賽等。成立了專門的科普團隊，2019年獲批上海市分子工程與材料科學青少年創新實踐工作站，開發了“水中花園”“水精靈的制作”“水中寫字”等20余個科普實驗，學生既是參與者又是志愿者；(3) 舉辦大型儀器培訓和使用的儀器開放平臺，每年對本博連讀的拔尖人才提供大型儀器培訓，如核磁共振波譜儀、液質聯用儀、氣質聯用儀、逆流色譜儀、電感耦合等離子體發射光譜儀等多種儀器，幫助學生更好地完成創新實踐工作，為他們繼續深造打下扎實的大型儀器使用基礎；(4) 依托國家級虛擬仿真實驗教學中心，由基礎實驗、專業實驗和工程實踐三大類組成的虛擬仿真實驗平臺，采用虛擬現實與多媒體技術，融合多種互動硬件設置，節約教學資源，共享教學設施，提高學生學習興趣，促進學生實踐操作能力。實驗課程錄制了40余個基本操作視頻和5個原理及安全教育錄屏課，實現實驗安全教育及原理課全線上教學。虛擬仿真實驗結合實驗視頻教學成為2020年疫情期間實驗的主要教學手段。特別是以裝置復雜、危險、有毒等實驗為重點，通過虛擬仿真實驗可以規避試劑的危險性和毒性、緩解線下儀器數量限制，提高實驗安全性。如2020年獲批教育部一流本科課程的“極端條件下可控制備多維石墨烯虛擬仿真實驗”，2018年獲批國家級虛擬仿真實驗教學項目的“無水無氧綜合化學實驗——二氯二茂鈦的合成與表征”，物理化學實驗“可燃氣體爆炸現象與爆炸極限研究”VR實驗課程等，學生認為VR實驗教學提升了他們對基礎化學實驗的興趣，這種沉浸式的虛擬實驗教學使學生體驗感強。以“互聯網+實驗教學”為主要手段，建成了虛擬仿真實驗教學平臺，持續推進分層次多平臺的虛擬仿真實驗教學模式。

2.3 以名師領銜與基層研討為主線的師資隊伍建設

習近平寄語“百年大計，教育為本。教育大計，教師為本。”應化專業開展了從“國際化”轉向“全球化”的師資隊伍建設，具體包括：(1) 打造高水平師資，鼓勵全球化的流動，建立了國內外的雙向良性互動。如雙聘引進諾貝爾獎得主、歐洲科學院外籍院士等，100%師資具有國外經歷，專業教師年出國訪問和交流10余人。從“一味趨同”轉向“和而不同”，立足本土實際和辦學特色，引入發展性的綜合評價體系，教師評價采用計量評估的業績考核與同行評價相結合的方式，提供相對寬松的發展環境。(2) 以名師領銜開展教學團隊建設。有全國高校黃大年式教師團隊——化學系列課程教學團隊，上海市科技功臣、上海市教育功臣、國家教學名師、寶鋼優秀教師等10余人。院士領銜化學拔尖學生培養基地建設，杰青領銜專業實驗課程建設等。(3) 加強青年教師的培養。自2014年獲批上海市青年教師教學能力培訓基地后，每一位新進教師須經過基地一年的培訓合格后才能走上講臺，在資深指導教師的傳幫帶下，一起完成備課、授課、批改作業、考試、教改等教學環節，通過教學名師的身體力行，以模范的言行舉止樹立榜樣；通過開展教學研討、示范授課、教學沙龍、授課比賽、思政理論學習等活動，加快青年教師的成長。在2018年青年教師還獲得上海市教學比賽一等獎；以教研組為單位開展教學活動。設立無機、有機、分析、物化、實驗化學等教研組開展課程建設，并成立黨支部，采取由支部牽頭開展以師德師風建設為龍頭的教師思想教育，提高政治站位、深化思想認識，把立德樹人的根本任務落到實處。通過這些舉措，應化專業形成了一支50余人的由科研、教學和工程技術人才組成的專業師資隊伍，其中院士3名、杰青4人，各類教學名師10余人，工程開發人才5人。

2.4 以成果導向教育(OBE)的專業教學質量保障體系建設

(1) 建立基于產出的人才培養體系。根據OBE的教育理念，從改革教學教育模式、完善教學教育內容到學生學習產出成果的監督和反饋，形成了如圖3所示閉環型的人才培養體系，確保各教學環節的實時監控和持續改進。(2) 設立院校雙重教學質量保障體系。發揮校級督導組對教學改革與建設的督促作用，監督教學質量，檢查教師的教學效果，并與主管院長溝通，開展教學研討和信息交流等工作，形成雙重質量保障體系。(3) 建立學風-教風聯動機制提升學生學習積極性。通過建立學風-教風聯動機制，形成質量監控體系，包括院領導、本科教學指導委員會、責任教授、教研室主任、輔導員、任課教師、學生干部等，保障了師生間信息傳導的暢通，學生學習風氣得以改善。(4) 制定系列獎懲制度和多管齊下的評價方式。通過學生評教、自我評價、領導和同行聽課、督導評價、年度考核等動態的檢查，來促進教學質量監控；通過與績效分配、職稱晉升掛鉤等制度進行激勵監督，提升了教師對教學的重視和投入。

圖3 基于產出的人才培養體系

3 應用化學專業建設的不足和持續改進的方向

教育部在《關于做好國家級一流本科專業建設有關工作的通知》中提出，一流專業要“定位明確、管理規范、師資力量雄厚、改革成效突出、培養質量一流”[4]。國家一流專業要求立足世界、力爭一流[5]，因此，我們必須在分析過去成效與不足的基礎上，明確具體改革目標。

3.1 拔尖人才培養體系不夠完善

應用化學專業自建立之初就設立了理工優秀生班，開展優秀學生的培養，但是多年來，除了實現小班教學、松散的導師制，開設部分科學研究課程以外，沒有形成系統化的化學拔尖學生培養體系。

2021年1月獲批了教育部基礎學科拔尖學生培養計劃2.0基地——化學拔尖學生培養基地，在后續建設中，進一步健全拔尖人才培養機制，營造“學習+學術”育人氛圍。(1) 創新學習方法。課堂內，通過以學生為主角的小班討論課、專業研討課、學子講壇等課程；課堂外，搭建多元化學術活動平臺，包括大學生創新實踐活動、微演講比賽、與大師面對面、學子沙龍、化學大獎賽等探究式學習和長效性學術熏陶，有效鍛煉學生觀察、思辨及表達能力。(2) 提升學生國際化視野。開設全英文專業課程和多個國際聯合培養模式，構建和完善本科生科研國際化教學體系，如國外的短期訪學，長期的合作科研項目等；(3) 實現學科知識交叉融合。以能力培養、個性化培養為目標，優化主修、輔修、微專業和個性化任選課程管理制度，全面實現跨學科、跨學院選課，按學生能力、興趣開展多層次教學。

3.2 教科融合的課程建設有待深化

有高階性、創新性、挑戰度的金課不足，混合式教學、翻轉課堂等模式運用較少；實踐教學內容還有待更新完善。對標一流本科建設，構建了以學生為中心的化學實驗教學體系和特色，但是部分實驗內容仍然比較陳舊、缺乏新進展，教學手段循規蹈矩。

依托國家工科化學實驗教學中心、國家工科基礎化學課程教學基地，推進教學模式和教學內容的綜合改革，實現理論教學和創新實踐教育的融合。(1) 關注學科研究熱點，及時更新課程案例，提升專業核心課程的難度和深度，力爭建設省部級以上金課群。(2) 加強課程思政建設，將價值引領、素質教育和知識傳授有機融合，推進情懷和使命感教育。(3) 推廣混合式教學、翻轉課堂等模式，加強師生互動，引導學生自主學習。開發化學實驗電子報告系統，解放學生枯燥地抄寫一些定式內容的時間，潛心于實驗討論和分析。(4) 科教融合，力求實現創新、交叉、融合、探索。科研成果進教材、進實驗，圍繞生物醫藥、環境、智能材料、新能源化學等領域，建設學科前沿實驗，如pH敏感型膠束制備及其載藥釋藥行為評價，光控分子開關的制備和性能測試，基于嘌呤的巰基二齒鈣鈦礦鈍化劑的合成及光伏應用，天然植物中抗腫瘤活性物質的分離、結構分析和活性表征，光致變色有機玻璃的研制和測試等新實驗，涵蓋分子設計、分子自組裝、功能設計、構效關系分析等。

3.3 教學名師培養有待提高

專業建設了涵蓋院士、杰青等高水平的教學科研隊伍，也有寶鋼優秀教師、張江樹教學名師等，但是國家級教學名師只有一名，大師級教學名師的培養需要加強。

持續加強教學激勵、保障措施，促成名師培養。(1) 加強科教協同育人機制建設，打造教學名師的“蓄水池”。依托黃大年式教師團隊，通過人才引進和培養，提高專任教師業務水平，建設多元化高水平師資隊伍。(2) 優化教師評價體系，完善績效獎勵機制，合理提高教學工作量和教學質量在考評、職稱評定中的比重，調動教師教學積極性。

在后續專業建設中，將以一流本科專業建設為契機，以立德樹人為根本目標，進一步整合辦學資源，對照一流專業建設要求，按照問題導向的方式進行改進，充分利用多學科資源，構建多學科人才培養的體制機制。