大学化学, 2021, 36(5): 2102063-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202102063

 

福州大学化学一流专业建设的探索与成效

袁耀锋,, 林彩霞, 林伟, 谢在来, 王心晨,

Exploration and Achievements of the Construction of the First-Class Chemistry Major of Fuzhou University

Yuan Yaofeng,, Lin Caixia, Lin Wei, Xie Zailai, Wang Xinchen,

通讯作者: Email: yaofeng_yuan@fzu.edu.cn (袁耀锋)Email: xcwang@fzu.edu.cn (王心晨)

收稿日期: 2021-02-28   接受日期: 2021-04-6  

基金资助: 福建省本科高校教育教学改革研究项目;福州大学一流本科教学改革建设项目;中国高等教育理科教育专业委员会高等理科教育研究课题

Received: 2021-02-28   Accepted: 2021-04-6  

Fund supported: 福建省本科高校教育教学改革研究项目;福州大学一流本科教学改革建设项目;中国高等教育理科教育专业委员会高等理科教育研究课题

Abstract

The chemistry major of Fuzhou University was founded in 1958 by the famous chemist Prof. Dr. Lu Jiaxi. After years of exploration and practice, the chemistry discipline of Fuzhou University has exhibited distinctive characteristics during the construction of first-class major. This article introduces the chemistry major of Fuzhou University with Prof. Dr. Lu Jiaxi's "C3H3" as the educational guiding ideology, based on morality and cultivation of people, maintaining integrity and innovation, and through the reform of the curriculum system, talent training mode and practical teaching system, the spirit of Jiaxi is run through the whole process of talent training. The above measures have achieved certain results.

Keywords: Chemistry ; First-class major ; Major construction

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袁耀锋, 林彩霞, 林伟, 谢在来, 王心晨. 福州大学化学一流专业建设的探索与成效. 大学化学[J], 2021, 36(5): 2102063-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202102063

Yuan Yaofeng. Exploration and Achievements of the Construction of the First-Class Chemistry Major of Fuzhou University. University Chemistry[J], 2021, 36(5): 2102063-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202102063

1 引言

福州大学化学学科具有良好的历史积淀。它是由著名化学家、原全国人大副委员长、中国科学院原院长卢嘉锡先生于1958年福州大学成立之初创建。1961年化学学科开始培养物理化学专业研究生,1994年获教育部批准建立“国家理科基础科学研究和教学人才培养基地(化学)”,2007年获批建立“国家级实验教学示范中心(化学化工)”和“国家级特色专业建设点(化学类)”,化学学科2017年获批世界一流建设学科[1],2019年12月获批国家级一流本科专业建设点。

一流专业建设是一流学科建设的核心。根据福州大学“建设创业型东南强校”的总体定位,按照国家建设一流学科的要求,福州大学化学专业确定以化学学科为基础,以能源环境、材料和医药等应用研究为目标,以理工结合为特色,面向国家和福建省经济发展需求,推进化学学科向国际先进、国内一流高水平发展,培养创新型和复合型化学专业人才。同时依托福州大学化学学科的国家和省部级研究平台,以院士、国家杰青和国家级高层次人才为学术带头人,建成了一支梯队健全、层次合理的高水平师资队伍,拥有一批先进的科研训练平台,本科教学支撑资源丰富。福州大学化学学科自创办以来始终坚持理工结合的办学方针,协同发展化学和应用化学学科,形成了光催化、食品安全与生物分析、理论与结构化学及功能分子和功能材料四个在国内外具有影响力、特色突出的专业方向。

2 专业综合改革的思路与措施

进入21世纪,高等教育从“精英教育”走向了“大众教育”,如何在课堂上启发学生的学习兴趣,重新唤起学生在多年应试教育下被泯灭的好奇求知欲望,让学生从被动变为主动,使其乐于学习,善于学习,以具备终身学习的能力和应对新世纪各种挑战的核心竞争力?如何将多年来教师的科研成果反哺到本科教学?如何改变教学内容陈旧、教学手段单一、学生创新能力不足等一系列问题,保证本科教学的质量是人们关注的重大问题。2017年福州大学化学学科获批进入世界一流建设学科,化学专业建设进入以质量提升为核心的内涵式发展的新阶段。“C3H3”是卢嘉锡先生的座右铭,意即做一个好的化学科学家,必须具备Clear Head (清醒的头脑)——即科学思维;Clever Hands (灵巧的双手)——即科研能力;Clean Habit (洁净的习惯)——即科研素养。卢老先生终身服膺,成为中外知名的科学家[2]。福州大学化学学科自创办以来,始终秉承嘉锡精神,并将其作为人才培养链条的重要文化基因予以传承,培养了许多优秀的化学人才。近年来,福州大学化学专业以卢嘉锡院士的“C3H3”作为教育指导思想,以立德树人为根本,守正创新,构建了“强基础、重实践、融创新”的课程体系改革,“厚品德、重引导、拓视野”的人才培养模式改革和“基础、创新、应用”三位一体的实践教学体系改革,将嘉锡精神贯穿于人才培养的全过程,大力推进和深化本科教学综合改革,培养符合国家和福建经济社会发展要求,德才兼备、知行合一,具有创新精神和核心竞争力的高素质人才。

专业综合改革的基本思路如图 1所示,一年级通过核心专业基础课程,强化基础;二年级通过课内课外的理论和实验实践教学,培养学生的科研激情;三年级以后能够查阅文献,设计实验,有创新思维和动手能力,开展科研训练,目的就是要培养学生的科研素质和创新能力。

图1

图1   培养学生的科研素质和创新能力的时间段安排


2.1 “强基础、重实践、融创新”的课程体系改革

2.1.1 强化基础课程

强化专业基础课,增加基础核心课程学时。2014年之前我们的专业基础课教学中,有的与中学教学存在着不少不必要的重复,同时专业基础课程之间也存在低层次重复,但有些很重要的内容又存在遗漏弱化的问题[3]。有许多教学内容只讲静态的、分散的具体知识,缺乏动态的、发展的、整体的科学思维方法和科学发展趋势等有利培养能力和创新精神的内容。因此我们经过反复论证,根据教育部化学类专业教学指导委员会制定的《化学类专业本科教学质量国家标准》[4],结合要培养适应21世纪发展需要的化学创新人才,改革教学内容和体系,实现教学内容和基础课程的现代化。以有机化学为例,我们按照结构与功能对传统的教学内容进行了梳理,在每一章都增加了与所讲内容相关的新进展,例如在环烷烃一章增加了自然界中的碳环产物的化学结构、生理活性、生物体或植物特征和生化来源。介绍了萜类、甾族类化合物等,将学到的基础知识扩展到单环和多环骨架中。在立体异构体讲解中增加了化学反应中的立体化学、对映体的分离与检测等动态的新内容。在卤代烃一章增加了取代反应与消除反应之间的竞争,探讨结构与反应性能的关系等。所有增加的内容可以通过视频录像、线上授课等多种方式,让学生在课外随时阅读理解,激发了学生的学习兴趣。

2.1.2 重视实践教学

突出创新精神和实践能力的培养。增加实验、实践课比重,总占比达36.9%。通过调整综合化学实验(一) (2.5学分)、综合化学实验(二)综合性实验(4.5学分),综合化学实验课程、设计性实验、创新创业课程比例,占总实践、实验课学分的49.3%。在实验内容上要求有1/3的内容是福州大学化学学院教师科研成果转化过来的,以便具有福州大学特色[5, 6]。例如Gemini表面活性剂的合成及界面协同性质研究、食品中农药残留的快速检测新方法研究等与教师科研相关的内容,都已经作为本科生综合化学实验予以安排。此外,要求学生早进科研实验室,进行较完整的课题研究,要求每个学生在第7学期至少完成3学分的科研训练后才能进行毕业论文实验。

2.1.3 融合创新课程

依托一流学科科研优势,教学内容结合科学前沿进展更新。将部分选修课与研究生课程打通,依托学科科研优势开设20门专业选修课,囊括化学各分支学科的基础知识、理论和实验方法,使学生加深对各化学专业领域的理解,适应人才个性培养的需要。将学科代表性科研成果融入实验教学,化学专业本科生独立开设的综合化学实验(二)课程皆来源于我院教师科研成果[5, 6],目前为止开出综合实验项目31项。安排我院长江学者、国家杰青、国家优青和闽江学者等高层次人才为本科生开授课程。例如:能源与环境光催化国家重点实验室的黄大年教学团队开设的福州大学特色创新创业课程“能源与环境光催化材料——研究前沿及工程应用”(2学分)、有机合成与功能福建省高校重点实验室的国家级高层次人才廖赛虎教授等开设的“合成化学:从基础研究到工业化生产”(2学分)等课程,扩大了学生视野,培养学生综合技能和独立的科学研究能力及创新意识,很受学生欢迎。

2.2 “厚品德、重引导、拓视野”的人才培养模式改革
2.2.1 厚植品德修养,培养学生的家国情怀

第一课堂和第二课堂双管齐下,全方位立德树人。做好新生入学教育工作,引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观。制定《关于加强学风建设的管理规定》,建立晨读制度和晚自习制度,建设无手机课堂,帮助学生养成自律、好学的习惯,保障课堂教学质量。定期开展爱国主题教育活动,组织学生参观卢嘉锡纪念馆,参观福州大学“三种精神”校史馆,学习老一辈艰苦奋斗、勇于拼搏、求真求实的科学精神。邀请国内外学者、专家开设讲座——“嘉锡讲坛”“嘉锡化学讲坛”“导师讲坛”“博士讲坛”等学术活动,全面落实立德树人根本任务。学校每年组织40余期“嘉锡讲坛”,学院每年开展10期左右“嘉锡化学讲坛”,且报告人多为化学学科领域中科院院士和“长江特聘教授”等著名学者。

2.2.2 尊重学生选择,全面引导培养

福州大学化学专业每年招生120人,分为嘉锡创新人才实验班(简称嘉锡班)和化学班。选拔对化学真正感兴趣、具有研究潜质的学生进入嘉锡班学习。选拔时间为第一学期末,采用综合笔试(40%)和面试(60%)择优录取,控制嘉锡班学生总数为30名左右。对于在学习与科研活动中表现突出的优秀学生,可作为个案遴选。嘉锡班的学生可以自主选择科研导师,经过一学期实验室轮转后,确定自己感兴趣的研究方向;除专业核心课程外,学生可以在科研导师、课程导师的指导下自主选修专业课程,定制个性化的培养方案。

嘉锡班实行全程导师制,制定《化学学院本科生导师制实施办法》《化学学院班导师工作职责》。采用“科研导师”“课程导师”“班级导师”和“朋辈导师”相结合的四导师制度。“科研导师”由化学学院/中国科学院海西研究院杰青、长江学者、闽江学者、福建省百人、旗山学者、承担国家课题的博士生导师、教授和副教授担任。“课程导师”由学院专业核心课程的指导教师担任,从学业上指导、关爱学生。“班级导师”由院系领导、新进青年教师担任,从思想和生活上关爱学生。“朋辈导师”由优秀高年级学生或者优秀研究生担任,为低年级学生在学习、生活等方面提供经验和帮助。科研导师负责全过程引导学生,聘期从学生进入嘉锡班开始直至毕业论文结束。每年寒暑假和课余时间都有20–30位嘉锡班学生到导师的实验室参加科研实践。嘉锡班开班以来,共聘请了124名“科研导师”,80%为正高职称,且有教育部“长江学者”3人,国家杰青10人。此外,有10人为中国科学院海西研究院物构所知名教授。

2.2.3 加强国际化交流,开拓学生视野

通过“能源与环境光催化创新引智基地”和“地方高校111计划”创新引智基地,快速发展国际合作办学。2017年起,化学学院与8所国外高水平大学及科研院所签订合作协议。嘉锡班的学生大三/大四年级经选拔后可出国一学期进行访学。项目实施至2019年,共选拔41名学生出国进行访学、交流。2017级和2018级有13名学生获得国外交流学习奖学金,前往美国加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)交流学习一个学期。每年级有3–5名学生通过“5 + 5”合作项目前往德国凯泽斯劳滕工业大学(TU Kaiserslautern)交流学习。此外,福州大学与美国阿克隆大学(The University of Akron)高分子系签署3 + 2本、硕直通项目。学生回国后要详细汇报其在国外的留学生活,与同学分享其体会与感悟。

邀请国外高水平高校及研究所的知名教授来我校开展讲座。例如,日本大阪府立大学安保正一教授、法国化学会秘书长Michel Che教授、美国阿克隆大学Steven S. C. Chuang教授等。2017–2019年,共邀请国外学者来我校报告交流110人次,国内学者报告交流300人次;组织学生参加国内外科技交流会,近五年获国家级奖项6项。此外,每年组织教师参加国际学术交流90多人次,每年选派3–5名公共基础课程骨干教师前往英美访学研修,为培养双语授课师资提供保障。

2.3 “基础、创新、应用”三位一体的实践教学体系改革
2.3.1 全面保障基础实验教学

近年来先后投入近800多万进行化学实验平台升级改造,新购了先进的设备和分析测试仪器,完成了有机、无机分析和物化三个模块共13间实验室的升级和改造,建成了条件优良,仪器、设备先进的各类实验室,完全能够满足各类实验教学的需要。此外,中心各实验室的基础设施,包括供电与供水设备、通风设备、消防设备、实验室安全设备和三废处理等,均达到了国家级实验教学示范中心建设标准。先后成功举办了2015年福建省首次大学生化学实验夏令营、2016年福建省首次大学生化学实验邀请赛和2018年第十一届全国大学生化学实验邀请赛,是国内第一个承办全国大学生化学实验邀请赛的省属“211”大学[6]。有关实验实践科研训练教学体系如图 2所示。

图2

图2   化学专业学生实验实践及科研训练情况


2.3.2 全面开展创新科研训练

结合各个年级的特点实行不同的科研训练计划,做到“科研训练贯穿人才培养全过程”。2012–2016年,“国家自然科学基金项目(J1103303,300万)”共资助本科生参与创新创业训练近400人。2017–2020年化学一流学科建设期间资助本科教学600万元,基本做到化学专业本科生科研训练全覆盖。规范科研训练过程,每年组织立项、申请、评审、签订项目责任书、过程检查、中期检查、结题墙报展示、汇报答辩、评奖等。学院在推荐免试攻读研究生政策中,要求参与科研训练时间不得少于1年,且结题成绩优良以上。对于参加出国交流学习的学生,明确规定参加科研训练实践不得少于半年。对于指导本科生完成科研训练或创新项目的教师,给予一定的工作量和经费奖励。

2.3.3 全面建设实践教育基地

2017年化学学科进入“双一流”建设学科以来,始终立足特色优势,服务地方需求,促进学科内涵发展。2014年以来,化学学院新增教育部省部共建协同创新中心1个,国家地方联合工程研究中心1个,省工程研究中心1个,省科技厅重大研发平台1个;省级协同创新中心1个,省级重点实验室1个,到目前为止已有18个省部级以上创新创业平台,全部开放给本科生实践活动。与此同时近三年福州大学化学专业新增11个校外实习实践基地。以上这些实验实践平台及基地的建设,从硬件上保障了实践环节的深入开展。

3 专业建设的成效

近五年化学专业学生的科技创新能力显著提升。本科生参加国家级大学生创新创业训练项目27项,省级大学生创新创业训练项目43项,校级本科生科研训练项目292项,几乎每位本科生都参与过一个科研训练项目的研究。本科生为主要作者发表SCI学术论文120余篇,其中本科生作为第一作者发表80余篇。获得省部级以上化学相关竞赛奖励32项。其中,全国大学生化学实验邀请赛二等奖3项、三等奖2项、特别奖3项;全国大学生化学实验创新设计竞赛二等奖1项。获全国化学类专业大学生科技活动交流会奖项6项。获省级以上创新创业竞赛奖项28项,其中国家级创新创业金奖4项,与2013年比实现了零的突破。人才培养国际竞争力显著提高。2014–2019年,共选拔41名学生出国进行访学、交流;且有10人考研就读于国外著名高校,如德国慕尼黑工业大学、德国亚琛工业大学、美国纽约州立大学、美国堪萨斯大学等。组织教师参加国际学术交流90多人次。2017年化学专业升学率52%、2018年38%、2019年42%、2020年54%,其中嘉锡化学班2020届毕业生继续深造和参加交流的学生占比高达80%,这些毕业生的普遍特点是专业基础扎实、动手能力强、创新意识好、科研素养高、成长速度快、综合素质高、社会责任感强。与此同时教学改革成效明显:2014年以来,获得国家级教学成果奖2项,省级教学成果奖5项。2017年,福州大学化学学科获批“双一流”建设学科。2019年入选国家一流本科专业建设点,2021年1月入选教育部基础学科拔尖学生培养计划2.0基地。

教师积极参与教学改革,取得了一系列教学成果。2014年以来,获批省部级以上教研教改项目6项,其中国家级2项;获批第一批“国家级精品资源共享课”2门,国家精品在线开放课程2门,国家级虚拟仿真实验项目1项。教师发表教改论文数量逐年增加,2014年至今,教师发表教改论文40余篇。能源与环境光催化国家重点实验室获全国高校黄大年式教师团队。4人获得教育部“长江学者”特聘教授,3人荣获全国宝钢优秀教师奖。

4 结语

福州大学化学专业在2019年获批国家级一流本科专业建设点,2021年1月成功入选教育部基础学科拔尖学生培养计划2.0基地。这既是机遇更是挑战,面对新时代、新形势、新化学、新挑战,任重而道远,一流专业建设永远在路上,要求我们在指导思想上,立足福建,积极参与国内外的交流与合作,更加突出创新人才的培养,始终把本科教学工作作为一流学科的中心工作,与时俱进,守正创新,迎接挑战,转变人才观和人才质量观,建立科学的人才质量评估标准和评估方法。在工作思路上,以化学学科前沿的科研为依托,以教育思想、课程体系、教学内容和教学方法的改革为主线,结合国家一流课程建设,充分运用信息科学新技术、新手段,做好线上/线下等多种形式的教学工作,全面推进化学专业的教学和科研工作上新台阶。

参考文献

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