創新人才培養模式，提高應用化學專業人才培養質量
——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年教育部發布的《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》為各專業人才培養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體系建設的新征程。高等教育在國家發展中的作用，正從“基礎支撐服務”向“創新引領動力”轉變，對人才培養的要求也從“規模化”向“高質量”轉變。教育部下發的《關于加快建設高水平本科教育，全面提高人才培養能力的意見》為新時代中國高等教育的發展指明了方向，專業發展必須提升內涵建設，以學生為中心，以人才培養為本；在互聯網時代，教育改革和專業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業升級轉換重大工程對人才培養提出了新需求和新要求。因此，教育工作者必須轉變教育觀念、更新人才培養體系，拓展教學資源，改變教學模式和管理方式，不斷提升本科專業人才培養質量。

2 應用化學專業建設與改革實踐舉措

我校應用化學專業始建于1995年，2006年獲批為山東省首批品牌專業，2009年獲批國家級特色專業，2007年獲批為山東省泰山學者設崗學科，為學士、碩士、博士學位授權點。2017年成為山東省高水平應用型立項建設的核心專業，2018年成為山東省新舊動能轉換教育服務產業對接專業，2019年獲批為山東省一流本科專業。應用化學專業依托山東省化學一流學科和學校化工優勢，適應藍色經濟區國家發展戰略人才需求，著力培養應用化學相關領域尤其是高端化工、新能源材料等相關領域從事生產、研發的理工融合實踐型人才。

多年來，應用化學專業人才培養工作中堅持厚基礎、重交叉、突創新等理念，不斷優化人才培養方案，豐富學生學習資源，多方式拓展教學新模式，積極探索人才培養新思路，使應用化學專業人才培養質量不斷提高。

2.1 以化學學科知識為核心，建立理工融合的人才培養理論課程體系

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

圖1 青島科技大學應用化學專業人才培養方案理工基礎課和專業課的課程地圖

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。同時依據教師隊伍的研究特長和區域經濟對專業人才的需求，設置了工業分析與檢驗、精細化學品化學和催化與綠色化學三個模塊化培養方向，每個培養方向均設置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基礎課程–專業核心課程–專業模塊方向課程三個層次的理論課程教學體系。

2.2 創新實踐教學模式，建立四層次的實踐教學體系

以培養學生的創新精神和實踐能力為目標[5]，突出應用化學專業實踐性強的特點，建立了基礎實驗–綜合實驗–專業實驗–創新研究性實驗(學科競賽)四層次的實踐教學體系。基礎化學實驗涵蓋四大化學實驗，著重培養學生的“雙基”；綜合化學實驗融合物理、生命、環境和材料與化學交叉學科知識，培養學生廣闊的學術視野和素養，以綜合設計性實驗為主；而專業實驗以綜合創新性實驗為主，并按照三個模塊化培養方向分別開設，著重培養學生的創新精神。例如，專業實驗結合行業檢驗標準，在工業分析與檢驗方向設置了奶粉中蛋白質/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檢查及含量測定等實驗項目；結合企業生產新工藝和新技術，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流合成間二硝基苯、微通道反應器中乙酸乙酯的連續流水解、對硝基芐醇的合成及結構鑒定等實驗項目；結合企業生產新要求和核心催化工藝，結合企業生產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，將創新研究性實驗與學業導師制、學科競賽以及專業實習相融合。一是全面實行學業導師制，應用化學專業的學業導師目前有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新研究性實驗研究，參加“互聯網+”大學生創新創業、創青春等學科競賽。學生從第三學期開始進入學業導師的實驗室，在創新實踐中培養學生的獨立思考和研究創新能力，提高學生的綜合素質。二是將學生創新研究性實驗與專業實習相結合，推動畢業實習-畢業論文-就業一體化。創新研究性實驗的成果以及創新研究類型的學科競賽的獲獎成績經認定后可以補充實習學分，以提高學生開展創新研究的積極性；同時，鼓勵本科生到企業連續從事畢業實習和畢業論文的研究工作，畢業論文環節實行“雙導師”制度[6]。

2.3 不斷探索人才培養新思路，建立三個層次的應用化學專業人才培養模式

應用化學專業人才培養思路不斷創新，除了開展專業模塊方向化培養之外，還積極探索國際合作辦學和和拔尖人才培養模式。2003年，學校與美國特洛伊大學聯合創辦“王子學院”，在國外培養應用化學專業本科生，授予美方學位；2007年聯合辦學納入國家統招，與美國特洛伊大學聯合培養工業分析與檢驗專科生；2011年，聯合辦學再度升級為國家統招本科生教育，采取國內加國外分階段學習培養模式。針對中美合作班的人才培養要求和特點，抓住專業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，以適應國外學習需要。此外，應用化學專業于2017年設立了“英才”實驗班計劃，通過創新培養模式、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，創新教學管理制度，突出人才專業創新能力培養，構筑杰出人才培養專門渠道。

2.4 建設在線開放課程，出版立體化教材，豐富教學資源

基于建構主義和學生認知過程，凝練課程知識點，構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，發揮化學課程的“育德功能”。基于SPOC的理念，建設在線開放課程，基礎化學系列課程實現信息化，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，在新形態教材中增加科學史話、體現科學思維方法的閱讀材料，更新教學內容，實現課程與教材的融合。《物理化學》(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“互聯網+教育”的混合式教學模式

“互聯網+教育”的形勢下，容易實現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) 推進專業課程的小班化教學。采取講座與課外學習相結合的教學方式，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，相互激發求知欲和創新潛能，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)、翻轉課堂(b)、學生課程專題研討(c)及學生課后反思結果(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評價方式，根據教師的課程設計，依托在線課程平臺的大數據，結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%)、課堂與網絡資源學習情況(5%)、作業(15%)、單元測驗(15%)和期中考試(20%)。

(4) 創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(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，實現了工科基礎化學實驗考試的無紙化、智慧化和信息化，節約了社會資源，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界面、考試后系統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界面(a)、教學班考試成績單(b)以及試卷分析圖表(c)

3 結語與展望

應用化學專業依托化學一流學科和學校化工優勢，以厚基礎、重交叉、模塊化、多層次、國際化等理念為指導，建立了專業基礎課–專業核心課–專業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–專業實驗–創新研究實驗四個層次的實踐教學體系，形成了英才培養、國際化、模塊化的創新實踐型人才培養模式。堅持立德樹人、全面實行學業導師制，引領學生創新研究型實驗；形成了培養理工融合、實踐創新型應用化學專業人才的“3-4-3-1”培養模式。

近三年來，應用化學專業學生在全國大學生單科競賽和實驗、創業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，挑戰杯省級競賽獲獎2項，省級創業大賽銅獎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%，實際就業率長期保持在98%以上。

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