大学化学, 2020, 35(10): 92-98 doi: 10.3866/PKU.DXHX202006014

专题

新工科背景下应用化学专业人才培养模式创新研究与实践——以青岛农业大学应用化学专业为例

王修中, 徐鲁斌, 龚良玉,

Innovative Research and Practice of Training Mode for Applied Chemistry Talents under the Background of Emerging Engineering Education: Taking Applied Chemistry Major of Qingdao Agricultural University as an Example

Wang Xiuzhong, Xu Lubin, Gong Liangyu,

通讯作者: 龚良玉, Email: lydhny@163.com

收稿日期: 2020-06-2   接受日期: 2020-07-6  

基金资助: 青岛农业大学教研项目.  XJY2019098
青岛农业大学教研项目.  XJT2019002
青岛农业大学教研项目.  XJY2019115
青岛农业大学教研项目.  XJY2018009
青岛农业大学教研项目.  XJG2017004
青岛农业大学教研项目.  Z2018X078

Received: 2020-06-2   Accepted: 2020-07-6  

摘要

基于新工科建设对人才培养提出的新要求,客观分析我校应用化学专业建设中面临的困境和不足,主动适应区域经济社会发展和学生成长需求,创新人才培养模式,优化人才培养方案,重构课程体系,以项目为载体大力推进教育教学改革等方面的实践,为构建新工科背景下地方农科院校产学研应用型人才培养模式探索提供了参考。

关键词: 应用化学 ; 新工科 ; 培养模式 ; 产学研

Abstract

In the light of the new requirements of emerging engineering education for talent cultivation, this paper firstly analyzes the difficulties and deficiencies in the construction of applied chemistry major in Qingdao Agricultural University. This paper also introduces the practice in adapting to the regional economy and society development and the needs of students' growth, innovating the talent training mode, optimizing the talent training program, reconstructing the curriculum system, and strongly promoting the education and teaching reform based on the project. A new idea is provided for constructing the application-oriented talent training mode of industry-university-research for local agricultural colleges and universities in the background of the emerging engineering education.

Keywords: Applied chemistry ; Emerging engineering education ; Training mode ; Industry-university-research

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王修中, 徐鲁斌, 龚良玉. 新工科背景下应用化学专业人才培养模式创新研究与实践——以青岛农业大学应用化学专业为例. 大学化学[J], 2020, 35(10): 92-98 doi:10.3866/PKU.DXHX202006014

Wang Xiuzhong. Innovative Research and Practice of Training Mode for Applied Chemistry Talents under the Background of Emerging Engineering Education: Taking Applied Chemistry Major of Qingdao Agricultural University as an Example. University Chemistry[J], 2020, 35(10): 92-98 doi:10.3866/PKU.DXHX202006014

1 引言

“新工科”建设开拓了我国工程教育与改革新思路,标志着我国以新工科建设为主体的高等工程教育改革进入了一个新阶段[1, 2]。应用化学专业培养既有扎实的化学化工理论基础,又有较强实验实践技能的化学化工理工结合的复合型人才,以适应经济发展对人才的需求[3]。以新工科理念为指导,积极主动分析应用化学专业的现状及特点,探索应用化学人才培养新模式,培养大批具有较强行业背景知识、工程实践能力、胜任行业发展需求的应用型专门人才势在必行,意义重大。

在高等农业院校中,农科类学科为强势学科,而非农学科则常常处于从属地位。在新工科建设背景下,农林院校的化学化工学科的发展面临着新的机遇与挑战。新工科人才培养要求以学生为中心全面提高人才培养能力,要主动对接国家与地方发展战略,对接现代农化产业的发展需求,培养学生研究与解决复杂工程问题的专业能力,使学生拥有家国情怀、生态环保意识与职业精神,造就学生终身学习的意识及有效沟通与管理的可持续发展能力,促进学生的全面发展[4, 5]

2 我校应用化学专业的发展及面临的困境与不足

农业院校的工科人才关系着现代智能农业装备的发展,影响着农业现代化的进程,对“乡村振兴”战略的顺利实施具有重要意义,农业院校要加大工科大学生创新能力的培养,不断探索提升工科大学生创新能力的路径和渠道。青岛农业大学作为一所地方本科农业院校,在长期的办学实践中,形成了“矢志三农,勤奋求实,自强不息,追求卓越,培养高素质应用型人才”的鲜明办学特色。我校的应用化学专业设置于2002年,该专业以人才培养设计为先导,以课程教学体系改革为核心,以实验实践教学改革为重点,对培养要素进行系统化教育教学改革,形成了特色较为鲜明的应用型人才培养模式。经过多年的建设,发展成为省级特色专业,首批“山东省应用型人才培养特色名校”重点建设专业,山东省高水平应用型重点建设专业群,山东省一流专业建设点。

我校应用化学专业有以下几个特点:(1)办学时间相对较短,学科基础薄弱,其前身是理学院化学学科组。因此,学科基础对专业的支撑不足,导致前沿性科研水平相对较低。(2)教师的工程实践背景欠缺。一方面,具有工程背景的教师储备数量少,另一方面受学校评价机制等多方面因素的影响,教师以理科研究为主,做工程设计者较少,造成教师工程教育背景相对薄弱。(3)经费投入不足,实践基地数目少,实践教学体系不够完善。农业院校中,一般涉农相关专业属于优先发展和支持的学科,有限的教学、科研经费往往也优先向这些专业倾斜,如果工科专业与学校农科优势融合不够,特色不够鲜明,则其被重视程度和被支持力度存在不足等现状。(4)培养方案中还存在一些问题有待改进,例如化学反应工程及工程制图等内容、工程技术训练以及毕业论文(设计)的应用型选题等。

在“新工科”背景下,应用化学专业既要尊重应用化学专业人才培养规律,又要充分考虑岗位能力的需要[6, 7]。因此,我们将抓住机遇,不断加强自身建设,针对我校应用化学专业工科建设中的短板与不足,近年来通过不断加强师资队伍建设,争取建设经费改善软硬件条件,改革和完善人才培养模式,改革教学内容与课程体系、教学方法与手段等途径,提高人才培养质量,保证学生的知识、能力和素质目标的实现。

3 改革思路与举措

3.1 引进高水平师资,提升学科水平,加强对专业的支撑

习近平主席给全国涉农高校的书记校长和专家代表回信中说,中国现代化离不开农业农村现代化,农业农村现代化关键在科技、在人才,我国高等农林教育大有可为。给全国农林高校提出要求,继续以立德树人为根本,以强农兴农为己任,拿出更多科技成果,培养更多知农爱农新型人才。可见高水平人才的质量和数量决定着一个学校、一个学科、一个专业办学水平的高低。为了提升我校化学学科水平,近3年以来,我院大力引进高水平师资30余人,组建优势团队,团队的辐射和引领作用明显,产出了一大批前沿学术成果,化学学科水平显著提升,2020年5月,我校化学学科首次进入基本科学指标数据库ESI (Essential Science Indicators)全球排名前1%,为专业建设提供了强有力的支撑。

为了弥补教师的工程实践背景,一方面直接引进具有工程背景和经历的人才,另一方面,将45岁以下的年轻教师全部送到企业参加社会实践锻炼,参与企业的生产;一部分教师则以博士后身份或者以横向课题合作等方式参与企业研发工作,积极提升教师的工程实践能力。

3.2 围绕学科建设,多方位筹措经费,完善专业的软、硬件建设

2016年,我校应用化学专业获批山东省高水平应用型重点建设专业群核心专业,先后投入2000余万元补充和更换专业实验室仪器设备,学院“一点两线三面向”的开放共享实验平台布局基本形成。一点:学科专业发展为着力点。两线:教学和科研发展两条线。三面向:教学方面,①面向全校的基础化学实验公共平台;②面向化学及化学相关学科的基础化学实验平台;③面向学院师生的专业实验教学平台。科研方面,①面向教师科研团队科研实验室(20个科研团队实验室);②面向学科发展的特色实验平台(生物测试平台);③面向全院辐射相关学院的科研创新实验共享平台(学院科研平台)。

新工科注重提高学生的学习兴趣、学习参与度、学习效果和能力培养。要通过教学组织形式设计和教学内容的组织提高学生的学习兴趣;通过研究性学习、专题研讨式、小组合作学习、挑战性学习等方式提高学生学习的参与度;通过共享优质在线教育资源,实施混合式教学方式等提高教学效果;通过以能力为导向的教学设计并辅以过程性评价提高学生的多种能力[8]。充分利用建设资金,2017年我校应用化学专业按精品课程建设标准完成了专业所有核心课程建设,2018年进一步开展了22门在线课程建设,在校内外平台上使用,大幅度提高课程建设质量,提高课程对人才培养目标的贡献度。同时启动了10余项教学改革研究项目建设,积极支持教师突破传统教学模式的思维,大力推行探究式、案例式、问题式、合作学习、讨论式、参与式、项目导向式等体现学生主体地位、适合学生学习的教学模式。结合课程建设,加强网络教学平台建设与利用,提高课程上网运行的数量,使基于网络的教学互动成为师生互动的重要途径。鼓励教学改革学生学业考核评价方法,推行从单纯知识考查向综合能力评价转变,从一考定成绩向过程性、多频次、多环节考核转变的多元化考核评价体系。

新工科的人才培养要将课外学习作为人才培养生态环境的补充部分,一方面通过线上学习和课下学习提高课堂教学的有效性,另一方面鼓励并创造条件引导学生利用社团活动、科技竞赛、创新产业实践、专业社会实践等多种方式进行理论联系实际,开展实践能力、应用能力和专业素养的培养。因此,实验实践硬件的建设与完善为我院应用型人才培养提供了坚实的平台保障。近3年来,设置大学生科技创新创业实训200余项,应化专业学生参与度达到100%。每年度组织的“化学实验技能大赛”和“神奇的化学反应”等科技竞赛已成为竞赛品牌。以项目实施为载体,引导、发现、挖掘大学生的创新思想,培养学生的创新意识。通过培育优秀项目,积极对接省级及以上科技竞赛,成效显著,获得包括挑战杯、山东省大学生化学实验技能竞赛等多个奖项,形成了“以专业特色为支撑,以学术科研为平台,以助研实践为提升,以促进学生成才为目标”的专业指导和创业发展双结合的项目孵化助推新格局。同时活动与专业教师科研项目相结合,与农业院校特色相结合,推进社会实践的“专业化”发展,如化学与药学院“绿之益”赴胶东地区生物农药科普服务队为代表的全国优秀实践团队脱颖而出。

3.3 适应新工科要求,创新人才培养模式

新工科背景下,如何培养适应新技术、新产业,具备双创能力的应化专业人才是我校面临的一个亟待解决的问题。近年来,山东省大力调整经济结构,加快产业发展升级,推进新旧动能转换,重点培育新能源、新材料、生物医药食品等战略性新兴产业。面对当前经济发展的大形势,地方农业院校应用化学专业需结合毕业生流向和社会需求变化,积极探索与专业、行业、产业特点相适应的人才培养模式[9]。发挥农业院校的办学优势、秉承社会赋予的服务“三农”的使命,以化学在农业科技、环境保护、食品检测以及生命科学等领域的应用为本专业的办学特色,对人才培养目标进行重新定位。我校2004版和2009版应用化学专业的人才培养方案,定位为培养注重理论的理科人才。为契合培养符合行业、产业部门需求的高等农业专门人才的目标,改为“2014版应化专业人才培养方案做出巨大调整,毕业生授予学位由理学改为工学;同时借力学校农科特色与优势,促进学科的交叉融合,创建以学生为中心的教育环境,提高学生自主学习与创新创业能力,构建具有农化特色的应用型应用化学专业人才模式。根据工程认证和专业认证等要求,2020版培养方案已经基本完成,重构了课程体系,表1以选修课为例,列举了新旧培养方案的课程变化。

表1   新旧培养方案中部分选修课程开设情况

2014版培养方案2020版培养方案
化学分析与分离精细化学品化学、农用化学品制造技术
胶体化学食品化学与分析、农药制剂加工
表面活性剂化学化工安全与环保、电工与电子技术
有机波谱分析化学与社会、生物制药
天然药物化学化学与生物传感器、现代分离与分析技术

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与前几版培养方案相比,2020版培养方案重点突出了应用型导向,包括产业导向和行业导向,让专业培养切实面向产业、行业和专业的生产一线需求,强调专业对区域经济发展的贡献度。注重发挥企业参与度,成立由学校、青岛瀚生生物科技股份有限公司、海利尔药业集团股份有限公司等多方成立的校企联合专业建设指导委员会,按照“加强基础、拓宽专业、强化实践、突出能力、面向应用、注重创新,体现素质教育和个性化教育”的方针,对学校初步修订的人才培养方案进行多次分析论证,直至全体审议通过,并对方案实施后的教学效果进行分析评价,以进一步突出理工农交叉、统筹设计,契合应用化学专业的办学定位和达到培养高级应用型人才的目标,并形成人才培养方案的动态调整机制。

调整后的人才培养目标从知识、能力和素养等角度明确了应用型人才的培养规格和要求。新的专业人才培养定位,突出所培养的人才为实践能力、应用能力较强的人才。突出以实践需求为导向,充分考虑理论与实践相结合、素质培养与能力提升相结合,为农业安全与可持续发展提供化学方案。目标指向培养工程实践能力强、创新能力强、具有竞争力的高素质复合型“新工科”应用型人才。

3.4 重构课程体系,突出能力培养

优化以“公共基础课程平台、学科基础课程平台、专业课程平台”为主体,以“实践能力培养体系、创新创业能力培养体系”为两大支柱,以“专业拓展课程和素质发展课程”为素质拓展、个性化发展的“3-2-2”应用型人才培养课程体系。根据应用化学专业的3个培养方向(见图1),设置能支撑这3个方向涉农、涉工的专业选修课程,为了更好地培养应用型人才,服务于山东省应用化学化工相关领域企业,注重培养学生的实际动手能力。按照市场需求及学科发展实际,本专业在实践课程设置方面突出应用性,与实践应用相结合,设置了诸如精细化工、涂料化学、制药、化工制图等应用性较强的工程实验内容,如表2所示。

图1

图1   专业培养方向


表2   与应用实践性相结合开设的涉农、涉工课程

课程名称
精细有机合成单元反应AutoCAD设计农用化学品制造技术
涂料化学化学反应工程基础化工设备与自动化
精细化工工艺学生物制药电工与电子技术实习

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实验实践教学体系方面,形成了贯穿于8学期的“三层次四模块多单元全过程”实践教学体系,如图2所示。将实践课程分为课内实践、研究性实践及生产性实践三类,突出、强化应用实训及能力的训练(表3)。精简了演示、验证性实验(占比20%),提高了综合性、设计性和研究性实验的比例(占比80%),促进了学生综合应用能力的培养。

图2

图2   “三层次四模块多单元全过程”实践教学体系


表3   实验实践教学体系课程设置

课程类型课程名称
课内实践大学物理学实验Ⅲ、化学实验Ⅰ–Ⅲ、仪器分析实验Ⅰ、应用化学综合实验Ⅰ、化工原理实验Ⅰ–Ⅱ
研究性实践科研训练与课程论文、科技创新和创业实践、应用化学综合实验Ⅱ、化工原理课程设计、精细化工工艺学课程设计、毕业论文
生产性实践化工生产见习、AutoCAD设计、化工生产仿真实验、化工操作实践、化学化工实验安全、毕业实习

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通过实践课程的学习,能够大大提高学生对理论知识的理解和掌握,提高学生的应用知识面,有利于学生动手能力的培养,拓宽就业面[10]

3.5 深化产教研融合,完善协同育人机制

跨界性是新工科的产业特征,在“新工科”建设背景下,加强了与行业企业的协作,建立共商、共建、共享的工程教育共同体[11, 12]。我校应用化学专业坚持开放办学模式,建立了由行业、企业专家参与的专业与课程建设指导委员会,在专业建设、课程设置、教学改革等方面开展评议、咨询、指导;与相关企业合作成立了多个产学研合作平台(专家大院),如表4所示。

表4   专业设置的校外专家大院

产学研合作平台(专家大院)地址
青岛瀚生生物科技股份有限公司青岛崂山区株洲路143号
青岛中一监测有限公司青岛市城阳区王沙路
山东大易化工有限公司烟台市莱阳市丹崖西路1号
青岛百慧智业生物科技有限公司青岛市高新区河东路
烟台科达化工有限公司山东烟台招远市泉山路100号
青岛中达农业科技有限公司青岛市城阳区正阳路205号

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依托合作平台,专业教师与企业、公司合作,解决其生产中遇到的实际问题或实现科研成果转化;学生到企业开展生产实习工作,激发学生解决实际问题的主观能动性。形成了一批“双师结构”指导教师队伍。目前,应用化学专业已形成了社会用人单位广泛参与的社会全员育人机制。应用化学专业还积极联合企业创建行业特色班,充分发挥利用企业及学校优势资源开展合作办学,实现合作育人,以达到企业、专业双赢的目的。与青岛中一检测公司合作开办了“中一检测班”,与青岛瀚生生物科技有限公司合作建设了“瀚生卓越农化班”,与青岛京诚检测科技有限公司合作举办“京诚检测班”,实现订单式培养(如图3所示)。培训班学员在学习过程中采用淘汰机制,不适合的要退出;采取邀请企业老总或者企业技术高管进入课堂教学,与学生定期进行企业实践相结合的授课方式。这不仅让学生深度了解企业文化,同时也让企业管理层对未来招聘的员工情况也会有清晰的判断。这种育人方式突出了企业和社会需求的对接,实现校-企-学生三赢局面[13]。接下来,我们将进一步深入挖掘和利用这种优势,深化产教研融合的协同育人机制。

图3

图3   行业培训班开班式


4 结语

青岛农业大学应用化学专业在人才培养模式创新、人才培养方案修订、教学改革研究以及大学生创新创业等方面取得了一定的成绩。为迎接“新工科”的挑战,深化应用化学专业的内涵建设仍然是重担在肩、任重道远,未来还要积极深化改革,力争把我校的应用化学专业建设成为专业特色明显,教学水平和教学质量较高,能适应地方经济发展对高素质人才的需求,在国内具有一定影响力的特色专业。

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