化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才全過程培養(yǎng)模式探索與實踐

熊英，姜毅，葛春華，崔俊碩，于海彪，單煒軍，王珊，馮小庚，張冬巖

（遼寧大學(xué)，遼寧沈陽 110036）

培養(yǎng)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才既是我國高等教育強國建設(shè)的重大戰(zhàn)略任務(wù)，也是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的重要舉措。隨著“錢學(xué)森之問”的提出，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力成為“拔尖計劃”2.0的重要任務(wù)之一，是未來五年需要重點解決的問題。拔尖人才培養(yǎng)的核心目標(biāo)是學(xué)術(shù)志趣的養(yǎng)成，是基于內(nèi)在的學(xué)術(shù)興趣，有持久的學(xué)術(shù)研究的熱情以及從事學(xué)術(shù)研究工作的期望，有努力攀登創(chuàng)新高峰的精神，從而實現(xiàn)對挑戰(zhàn)性知識的改造、轉(zhuǎn)向與創(chuàng)新。近年來，高校加大了基礎(chǔ)學(xué)科本科專業(yè)建設(shè)力度和拔尖人才培養(yǎng)中的化學(xué)、物理、高數(shù)等基礎(chǔ)課程設(shè)置[1-4]。另一方面，加強化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生的思想政治教育也是亟待解決的問題。因而，針對基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)，各高校提出了一系列建議和改進措施，包括拔尖學(xué)生的動態(tài)遴選、價值觀和情感等素質(zhì)提升、教學(xué)培養(yǎng)模式改革、師資隊伍強化以及質(zhì)量監(jiān)控機制持續(xù)改進等方式[5-6]。目前，從我國“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗計劃”的實施和效果分析，各高校已經(jīng)意識到加強和完善對拔尖學(xué)生的思想政治教育工作十分關(guān)鍵[7]。一些高校教師也對卓越人才、卓越工程師的培養(yǎng)模式進行了一些有益的探索與實踐，為其他高校培養(yǎng)拔尖人才提供了借鑒[8-10]。本文針對化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生，在培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)和評價體系等方面進行優(yōu)化，提出了改革路徑，為基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)提供借鑒。

1 優(yōu)化化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才全過程培養(yǎng)模式

1.1 探索書院制和導(dǎo)師組制，協(xié)同推進德智體美勞五育并舉

根據(jù)書院制的學(xué)習(xí)特點，采用拔尖本科生與研究生統(tǒng)一管理，發(fā)揮教授的學(xué)術(shù)引領(lǐng)作用、青年教師的引導(dǎo)作用、優(yōu)秀干部和學(xué)生的示范作用。通過加強通識教育課程和環(huán)境熏陶，拓展學(xué)術(shù)及文化活動，促進化學(xué)、環(huán)境、生命等多專業(yè)學(xué)生互相學(xué)習(xí)交流，在傳授專業(yè)知識的同時融匯人文素養(yǎng)和自然科學(xué)。探索導(dǎo)師組制，實施“一班多策略、一人多方案、一生多導(dǎo)師”舉措。建立由教授領(lǐng)銜，由學(xué)術(shù)導(dǎo)師、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師、企業(yè)導(dǎo)師、輔導(dǎo)員、研究生組成的導(dǎo)師組，解決學(xué)生在學(xué)術(shù)、學(xué)業(yè)、創(chuàng)業(yè)、心理方面遇到的問題。導(dǎo)師根據(jù)學(xué)生的興趣和性格能力等，進行個性化培養(yǎng)和科研訓(xùn)練。此外，在高年級開展5-6人的專業(yè)課學(xué)科前沿討論班和大師討論班，積極探索以學(xué)生為中心的啟發(fā)式、聯(lián)合式、研究型教學(xué)模式。

1.2 深化多元協(xié)同育人，構(gòu)建開放型多學(xué)科交叉培養(yǎng)平臺

構(gòu)建以項目為鏈條的課程教學(xué)模式和多樣的項目式學(xué)習(xí)，打造開放型多學(xué)科交叉培養(yǎng)平臺，深化多元協(xié)同育人培養(yǎng)模式[11-12]。以通識課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、多學(xué)科交叉核心課程為課程體系，從課程中引出學(xué)習(xí)項目、各類研究型實驗項目以及競賽項目，保證課程與項目密切配合。實施“化學(xué)好導(dǎo)師，引航科研路”的培養(yǎng)方案。同時，圍繞遼寧“一帶五基地”建設(shè)，與沈陽帕卡瀨精有限總公司等建立協(xié)同育人模式，實施以企業(yè)真實問題為導(dǎo)向的教學(xué)。依托重點實驗室、實驗教學(xué)示范中心、大學(xué)生實踐實訓(xùn)基地，由多學(xué)科背景的拔尖學(xué)生組成科研團隊，開展相關(guān)科研訓(xùn)練和課題研究，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力、多學(xué)科綜合能力和團隊協(xié)作精神。以課程中的真實問題研究為鏈條，學(xué)生將不同課程群知識整合，以解決實際問題，從而培養(yǎng)科學(xué)研究和產(chǎn)品開發(fā)的能力，以及將知識進行改造、轉(zhuǎn)向與創(chuàng)新的能力和團隊合作、項目管理及領(lǐng)導(dǎo)力。

1.3 建立科學(xué)的師資聘任機制，強化教師隊伍建設(shè)

探索組建跨學(xué)科教學(xué)團隊和評聘制度，同時聘任企業(yè)人員共同建設(shè)專業(yè)課程。按照培養(yǎng)方案的需求，從國內(nèi)外、校內(nèi)外聘任教學(xué)名師、著名教授、知名學(xué)者、杰出人士等主講本科課程，深化國際合作和校際合作。另外，實施中青年教師教學(xué)能力提升計劃、優(yōu)秀青年教師赴一流大學(xué)研修計劃，著重開展課程設(shè)計、教學(xué)大綱設(shè)計、思政融入模式、教考分離改進與學(xué)生學(xué)習(xí)效果評估等；強化教師師德教育，弘揚敬業(yè)精神，不斷提升教師的教學(xué)和科研水平。

1.4 優(yōu)化質(zhì)量保障體系，注重教學(xué)和人才質(zhì)量

依據(jù)質(zhì)量管理的“PDCA”循環(huán)，加強質(zhì)量管理工作各環(huán)節(jié)設(shè)計，加強過程性評價，開展畢業(yè)生教學(xué)質(zhì)量調(diào)查與跟蹤畢業(yè)生成長，通過不斷完善教學(xué)質(zhì)量評價機制，拔尖人才培養(yǎng)工作的持續(xù)改進更加有效。結(jié)合OBE理念、以學(xué)為本、全面推進課程思政等要求，研制用于理論課、實驗課的學(xué)生評教和督導(dǎo)聽課評價標(biāo)準(zhǔn)。加強教學(xué)質(zhì)量文化建設(shè)，持續(xù)推進追求卓越，自覺、自省、自律、自查、自糾的教學(xué)質(zhì)量文化建設(shè)，塑造學(xué)生積極上進、嚴(yán)格自律、勇于攀登的人生態(tài)度，為拔尖人才培養(yǎng)厚植質(zhì)量文化土壤。

2 化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才全過程培養(yǎng)模式具體實施和效果

（1）建立協(xié)同育人機制，優(yōu)化化學(xué)拔尖人才培養(yǎng)基地，按考核細(xì)則對學(xué)生進行考核管理；為拔尖學(xué)生配備專業(yè)導(dǎo)師，保持化學(xué)學(xué)科發(fā)展和特色，學(xué)生從大二開始進入實驗室，持續(xù)科研至完成畢業(yè)論文，并持續(xù)加強課題研究的難度；提供全方位科研訓(xùn)練平臺，構(gòu)建包括創(chuàng)新思維訓(xùn)練、實驗方案設(shè)計、科研能力訓(xùn)練、論文撰寫和專利申請、學(xué)術(shù)交流表達(dá)的遞進式科研訓(xùn)練平臺，不斷提升拔尖學(xué)生的科研能力和素養(yǎng)。開設(shè)學(xué)科特色的實驗實踐課程，實行科研引領(lǐng)實驗教學(xué)。實施問題導(dǎo)向的實驗教學(xué)方法，同時與其他學(xué)科交叉融合，更新化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容，例如進行拉曼光譜、紫外、太陽能檢測等儀器設(shè)備研制和開發(fā)等。化學(xué)基地精心設(shè)計“創(chuàng)新思維訓(xùn)練”“現(xiàn)代科技活動”等系列課程，建設(shè)微納材料化學(xué)、精細(xì)化學(xué)品、清潔能源、高分子加工等實驗室，開設(shè)逐漸遞進的研究型和創(chuàng)新性實驗課程。撰寫教改論文、參加大賽，不斷提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（2）加強專業(yè)思政和課程思政建設(shè)，同時建立拓展課程體系，提升拔尖人才綜合素質(zhì)，構(gòu)建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系。培養(yǎng)方案中融入高校“大思政”教育創(chuàng)新體系，將課程內(nèi)容與思政教育緊密聯(lián)系，為協(xié)同育人的實現(xiàn)提供基本保障。充分利用“傳統(tǒng)與傳承”“鄉(xiāng)村振興”等紅色實踐教育，進行愛國、愛家、愛黨、敬業(yè)、奉獻(xiàn)教育，將科技是發(fā)展的第一動力植入學(xué)生心中，激發(fā)學(xué)生勇于攀登的精神和學(xué)術(shù)興趣。

（3）根據(jù)化學(xué)專業(yè)的特點，拔尖班針對環(huán)境、能源等領(lǐng)域的問題開展了系列的探索和研究工作。以生物廢棄物為原料，制備了成本低、污染小的金屬吸附材料，實現(xiàn)水環(huán)境中重金屬選擇性分離和富集。以環(huán)境凈化為出發(fā)點開展工作，探索構(gòu)建具有超高電荷分離效率的可見光響應(yīng)的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)催化劑，并應(yīng)用于催化還原污水中高毒性的Cr(VI)為低毒的Cr(III)，以達(dá)到水體凈化的目的。設(shè)計制備了新型的超疏水聚合物，并將其通過簡單浸漬的方法，將其負(fù)載于滌綸織物表面，所得的超疏水滌綸織物可用于油水混合物的有效分離與吸附。針對金屬空氣電池中水系電池的漏液以及不易攜帶問題，使用水凝膠電解質(zhì)代替了傳統(tǒng)的液體電解液，設(shè)計制備了基于三明治結(jié)構(gòu)的小型化鋅、鐵空氣電池原型器件，解決了電池的漏液問題，并利用廉價金屬鐵大幅降低空氣電池的應(yīng)用成本。設(shè)計制備了基于廉價金屬的MOF材料，用于生物質(zhì)分子糠醛的電催化氧化，制備了高附加值的化學(xué)品。例如，2020級實踐班16名學(xué)生參與發(fā)表論文和專利。在整個學(xué)習(xí)和實驗過程中，學(xué)生了解到生物質(zhì)廢棄物的回收利用以及能源的重要性，符合“十四五”規(guī)劃中碳循環(huán)項目的研究方向，符合綠水青山的生態(tài)發(fā)展理念，將環(huán)保意識和愛國情懷滲透在實踐中，從而培養(yǎng)了學(xué)生的人文情操、科研潛力、創(chuàng)新思維和科學(xué)道德素質(zhì)，為化學(xué)化工事業(yè)發(fā)展提供人才支撐。上述計劃實施以來，培養(yǎng)的學(xué)生共在SCI檢索刊物發(fā)表論文40篇，專利25項，超過90%的學(xué)生參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目，超200人次參加各類學(xué)科競賽并獲獎，獲國家級、省級獎項的有150多人次，起到了示范和引領(lǐng)作用。

3 結(jié)語

綜上所述，通過建立德智體美勞五育并舉育人模式、多維度考核評價體系、提升拔尖人才綜合素質(zhì)的人才培養(yǎng)體系，努力構(gòu)筑培養(yǎng)適應(yīng)“新理科”理念的化學(xué)拔尖人才新高地[13-14]。在強調(diào)寬廣國際視野和濃郁本土情懷的基礎(chǔ)上，科學(xué)選才精心育才，培養(yǎng)懷疑批判精神、挑戰(zhàn)精神以及獨立思考能力，鍛煉多角度的思維和開闊的視野，不斷提高學(xué)生創(chuàng)新實踐能力和綜合素質(zhì)，著力打造既具有堅實化學(xué)基礎(chǔ)又有交叉學(xué)科知識的學(xué)科領(lǐng)袖型人才培養(yǎng)模式，推進拔尖人才培養(yǎng)模式改革。