大学化学, 2021, 36(5): 2012051-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202012051

 

华东理工大学应用化学一流专业建设的思考与实践

张文清,, 徐首红, 徐志珍, 胡坪, 罗千福, 王成云

Exploration and Practice of the Construction of the First-Class Major Applied Chemistry of ECUST

Zhang Wenqing,, Xu Shouhong, Xu Zhizhen, Hu Ping, Luo Qianfu, Wang Chengyun

通讯作者: 张文清, Email: zhwqing@ecust.edu.cn

收稿日期: 2020-12-30   接受日期: 2021-01-21  

Received: 2020-12-30   Accepted: 2021-01-21  

Abstract

It is of great significance to build a high-level undergraduate education, comprehensively improve the ability of personnel training, and implement the "double ten thousand plan" for first-class undergraduate majors. Since its establishment in 1985, the applied chemistry major of ECUST has exhibited distinctive characteristics of major. This article summarizes the ideas, practical experience and achievements of the specialty reform from the aspects of cultivation objective orientation, comprehensive reform, and points out the shortcomings of the specialty construction and the direction of continuous improvement.

Keywords: Applied chemistry ; First-class major ; Major construction

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张文清, 徐首红, 徐志珍, 胡坪, 罗千福, 王成云. 华东理工大学应用化学一流专业建设的思考与实践. 大学化学[J], 2021, 36(5): 2012051-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202012051

Zhang Wenqing. Exploration and Practice of the Construction of the First-Class Major Applied Chemistry of ECUST. University Chemistry[J], 2021, 36(5): 2012051-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202012051

华东理工大学(简称“华理”)是新中国第一所以化工特色闻名的高等学府,1960年起被中共中央确定为教育部直属的全国重点大学,1996年进入国家“211工程”重点建设行列,2008年获准建设“985优势学科创新平台”,2017年入选国家“双一流”世界一流学科建设高校,化学学科在ESI全球排名中进入前万分之三行列。68年来,为国家输送了一大批优秀人才。培养一流人才是中国高等教育新时代内涵式发展的最核心的标准[1]。华理应用化学专业2019年获评首批国家级一流本科专业建设点,基于OBE理念,以提高学生培养质量为目标,以社会经济发展需求及学校定位为出发点,做好统筹规划与顶层设计,优化专业建设,培养一流人才[2]。本文总结了华理应用化学专业建设的思路和实践经验,希望能够为相关专业建设提供一些借鉴。

1 应用化学专业培养目标定位

华理应用化学专业传承于1952年的有机染料及中间体专业,1985年获批应用化学专业,先后经过特色专业建设、专业综合改革,逐渐形成了精细化学品、先进材料设计和制备的专业学科特色方向。学科是专业的基础,专业是学科的拓展延伸。近年来,通过化学、化工一流学科建设,对标国际学科前沿,对接国家战略,助力上海科创中心建设,形成了精准化学与分子工程基础研究和应用的学科特色。应用化学专业依托化工、化学等学科背景,坚持“以人为本,价值塑造、能力培养、复合创新”的办学理念,进一步深化精细化工的专业学科特色,强化分子工程、功能材料、工程基础等多学科交叉融合,培养掌握化学基础知识和理论及其他自然科学基础知识,具备一定的应用研究、产品开发和工程实践能力,拥有良好的国际视野、科学素养和创新意识的高素质复合型人才。根据上述人才定位,开展一流专业建设,培养一流人才。

2 应用化学专业综合改革措施

2.1 以人才培养为核心的课程体系重构和专业内涵建设

专业是人才培养的基本单元,课程是人才培养的核心要素。具体措施包括:(1) 开展学科、专业、课程的协同建设,依托化学、化工两个一流学科,围绕精准化学与分子工程,形成结构可控精准合成化学、精准诊疗分子工程、催化与光电界面化学等化学学科群特色,突出结构与性能、制备与分析研究能力培养的专业教学特色。(2) 重构课程体系。以专业培养目标为依据,以“立德树人、加强通识、夯实基础、强化实践、激励创新”为总体原则,并反向优化设计能够支撑毕业要求达成的课程体系,构建了通识课程、基础课程、专业课程和个性化课程的“协同型”课程体系。比如分析化学系列课程设置,构建了化学分析、仪器分析、分离分析、谱学分析、分析化学前沿进展组成的循序渐进的理论模块课程,梳理各门课程的教学目标,重塑课程教学内容,优化课程教案以体现知识点在课程教学中的地位,完善课程教学大纲及知识图谱,解决课程建设重复化、课程体系不平衡性、课程教学方法手段老化和僵化等问题;比如分析实验的改革要点是保留部分常用容量器皿和称量器具的认知和规范使用,围绕分析化学理论体系(容量分析、电位分析、光谱分析、色谱分析、分离分析),提高实验教学内容的应用性,实验涵盖了食品工业、日用工业和化学工业等,如分子荧光分光光度法测定滴眼液中的氧氟沙星、电感耦合等离子体发射光谱测定矿泉水中的钙镁含量等;同时注重实验的综合性,如铜系列化合物的综合实验,包含了元素及其化合物的性质,五水硫酸铜的制备、纯度分析,热重法测定硫酸铜中的结晶水等内容;也注重实验的先进性,如酸碱滴定改用自动电位滴定仪,引入毛细管气相色谱仪和UPLC-MS的实验等。有机化学实验除了重视实验与科学前沿相结合,更注重实验绿色化;物理化学实验在增加实验内容综合性、系统性、探索性的基础上,依托上海市思政项目,从实际案例出发,首次尝试实验课程融入思政元素。(3) 深化课堂教学改革,优化教材建设,强化网络与信息化应用,推动MOOC和线上、线下课程建设。专业课程有5门国家精品资源共享课程,其余专业课为上海市精品课程,2020年获批了4门教育部一流本科课程。近10年来主编或参编教材30余部,10余本教材获得上海市、行业等优秀教材奖,6门获国家“十二五”规划教材,参编了“绿色中国”系列思政课教材,2019年获批了上海市课程思政领航学院。

2.2 以两校区格局和学科为支撑的多样平台搭建

针对华理徐汇校区、奉贤校区科研教学不均衡的两校区格局造成的创新活动开展不畅问题,通过循序渐进的创新能力培养的课程体系建设,实现了所有学生四年一贯的创新创业实践活动的全覆盖。以国家工科化学实验教学中心、国家化学化工虚拟仿真实验教学中心为基地,全方位构建基于两校区办学的由创新实践平台、竞赛平台、大型仪器培训平台、虚拟仿真实验教学平台、国际交流平台组成的“五位二体”“三阶递进”的创新创业体系[3],形成思政、教学和科研的一体化育人模式,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,培养应用化学专业研究和应用复合型高素质人才。实践课程体系和创新创业实践课程安排和目的如图 1图 2所示。

图1

图1   实践课程体系


图2

图2   创新创业课程体系


搭建了多个平台:(1) 全开放实践和大学生创新实践活动平台,充分利用国家级化学实验教学中心资源和奉贤校区的科研团队;(2) 举办和组织学生参加不同类型的创新创业竞赛的竞赛平台,举办了化学趣味实验大奖赛、化学竞赛、化学改变生活小论文大赛等。成立了专门的科普团队,2019年获批上海市分子工程与材料科学青少年创新实践工作站,开发了“水中花园”“水精灵的制作”“水中写字”等20余个科普实验,学生既是参与者又是志愿者;(3) 举办大型仪器培训和使用的仪器开放平台,每年对本博连读的拔尖人才提供大型仪器培训,如核磁共振波谱仪、液质联用仪、气质联用仪、逆流色谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪等多种仪器,帮助学生更好地完成创新实践工作,为他们继续深造打下扎实的大型仪器使用基础;(4) 依托国家级虚拟仿真实验教学中心,由基础实验、专业实验和工程实践三大类组成的虚拟仿真实验平台,采用虚拟现实与多媒体技术,融合多种互动硬件设置,节约教学资源,共享教学设施,提高学生学习兴趣,促进学生实践操作能力。实验课程录制了40余个基本操作视频和5个原理及安全教育录屏课,实现实验安全教育及原理课全线上教学。虚拟仿真实验结合实验视频教学成为2020年疫情期间实验的主要教学手段。特别是以装置复杂、危险、有毒等实验为重点,通过虚拟仿真实验可以规避试剂的危险性和毒性、缓解线下仪器数量限制,提高实验安全性。如2020年获批教育部一流本科课程的“极端条件下可控制备多维石墨烯虚拟仿真实验”,2018年获批国家级虚拟仿真实验教学项目的“无水无氧综合化学实验——二氯二茂钛的合成与表征”,物理化学实验“可燃气体爆炸现象与爆炸极限研究”VR实验课程等,学生认为VR实验教学提升了他们对基础化学实验的兴趣,这种沉浸式的虚拟实验教学使学生体验感强。以“互联网+实验教学”为主要手段,建成了虚拟仿真实验教学平台,持续推进分层次多平台的虚拟仿真实验教学模式。

2.3 以名师领衔与基层研讨为主线的师资队伍建设

习近平寄语“百年大计,教育为本。教育大计,教师为本。”应化专业开展了从“国际化”转向“全球化”的师资队伍建设,具体包括:(1) 打造高水平师资,鼓励全球化的流动,建立了国内外的双向良性互动。如双聘引进诺贝尔奖得主、欧洲科学院外籍院士等,100%师资具有国外经历,专业教师年出国访问和交流10余人。从“一味趋同”转向“和而不同”,立足本土实际和办学特色,引入发展性的综合评价体系,教师评价采用计量评估的业绩考核与同行评价相结合的方式,提供相对宽松的发展环境。(2) 以名师领衔开展教学团队建设。有全国高校黄大年式教师团队——化学系列课程教学团队,上海市科技功臣、上海市教育功臣、国家教学名师、宝钢优秀教师等10余人。院士领衔化学拔尖学生培养基地建设,杰青领衔专业实验课程建设等。(3) 加强青年教师的培养。自2014年获批上海市青年教师教学能力培训基地后,每一位新进教师须经过基地一年的培训合格后才能走上讲台,在资深指导教师的传帮带下,一起完成备课、授课、批改作业、考试、教改等教学环节,通过教学名师的身体力行,以模范的言行举止树立榜样;通过开展教学研讨、示范授课、教学沙龙、授课比赛、思政理论学习等活动,加快青年教师的成长。在2018年青年教师还获得上海市教学比赛一等奖;以教研组为单位开展教学活动。设立无机、有机、分析、物化、实验化学等教研组开展课程建设,并成立党支部,采取由支部牵头开展以师德师风建设为龙头的教师思想教育,提高政治站位、深化思想认识,把立德树人的根本任务落到实处。通过这些举措,应化专业形成了一支50余人的由科研、教学和工程技术人才组成的专业师资队伍,其中院士3名、杰青4人,各类教学名师10余人,工程开发人才5人。

2.4 以成果导向教育(OBE)的专业教学质量保障体系建设

(1) 建立基于产出的人才培养体系。根据OBE的教育理念,从改革教学教育模式、完善教学教育内容到学生学习产出成果的监督和反馈,形成了如图 3所示闭环型的人才培养体系,确保各教学环节的实时监控和持续改进。(2) 设立院校双重教学质量保障体系。发挥校级督导组对教学改革与建设的督促作用,监督教学质量,检查教师的教学效果,并与主管院长沟通,开展教学研讨和信息交流等工作,形成双重质量保障体系。(3) 建立学风-教风联动机制提升学生学习积极性。通过建立学风-教风联动机制,形成质量监控体系,包括院领导、本科教学指导委员会、责任教授、教研室主任、辅导员、任课教师、学生干部等,保障了师生间信息传导的畅通,学生学习风气得以改善。(4) 制定系列奖惩制度和多管齐下的评价方式。通过学生评教、自我评价、领导和同行听课、督导评价、年度考核等动态的检查,来促进教学质量监控;通过与绩效分配、职称晋升挂钩等制度进行激励监督,提升了教师对教学的重视和投入。

图3

图3   基于产出的人才培养体系


3 应用化学专业建设的不足和持续改进的方向

教育部在《关于做好国家级一流本科专业建设有关工作的通知》中提出,一流专业要“定位明确、管理规范、师资力量雄厚、改革成效突出、培养质量一流”[4]。国家一流专业要求立足世界、力争一流[5],因此,我们必须在分析过去成效与不足的基础上,明确具体改革目标。

3.1 拔尖人才培养体系不够完善

应用化学专业自建立之初就设立了理工优秀生班,开展优秀学生的培养,但是多年来,除了实现小班教学、松散的导师制,开设部分科学研究课程以外,没有形成系统化的化学拔尖学生培养体系。

2021年1月获批了教育部基础学科拔尖学生培养计划2.0基地——化学拔尖学生培养基地,在后续建设中,进一步健全拔尖人才培养机制,营造“学习+学术”育人氛围。(1) 创新学习方法。课堂内,通过以学生为主角的小班讨论课、专业研讨课、学子讲坛等课程;课堂外,搭建多元化学术活动平台,包括大学生创新实践活动、微演讲比赛、与大师面对面、学子沙龙、化学大奖赛等探究式学习和长效性学术熏陶,有效锻炼学生观察、思辨及表达能力。(2) 提升学生国际化视野。开设全英文专业课程和多个国际联合培养模式,构建和完善本科生科研国际化教学体系,如国外的短期访学,长期的合作科研项目等;(3) 实现学科知识交叉融合。以能力培养、个性化培养为目标,优化主修、辅修、微专业和个性化任选课程管理制度,全面实现跨学科、跨学院选课,按学生能力、兴趣开展多层次教学。

3.2 教科融合的课程建设有待深化

有高阶性、创新性、挑战度的金课不足,混合式教学、翻转课堂等模式运用较少;实践教学内容还有待更新完善。对标一流本科建设,构建了以学生为中心的化学实验教学体系和特色,但是部分实验内容仍然比较陈旧、缺乏新进展,教学手段循规蹈矩。

依托国家工科化学实验教学中心、国家工科基础化学课程教学基地,推进教学模式和教学内容的综合改革,实现理论教学和创新实践教育的融合。(1) 关注学科研究热点,及时更新课程案例,提升专业核心课程的难度和深度,力争建设省部级以上金课群。(2) 加强课程思政建设,将价值引领、素质教育和知识传授有机融合,推进情怀和使命感教育。(3) 推广混合式教学、翻转课堂等模式,加强师生互动,引导学生自主学习。开发化学实验电子报告系统,解放学生枯燥地抄写一些定式内容的时间,潜心于实验讨论和分析。(4) 科教融合,力求实现创新、交叉、融合、探索。科研成果进教材、进实验,围绕生物医药、环境、智能材料、新能源化学等领域,建设学科前沿实验,如pH敏感型胶束制备及其载药释药行为评价,光控分子开关的制备和性能测试,基于嘌呤的巯基二齿钙钛矿钝化剂的合成及光伏应用,天然植物中抗肿瘤活性物质的分离、结构分析和活性表征,光致变色有机玻璃的研制和测试等新实验,涵盖分子设计、分子自组装、功能设计、构效关系分析等。

3.3 教学名师培养有待提高

专业建设了涵盖院士、杰青等高水平的教学科研队伍,也有宝钢优秀教师、张江树教学名师等,但是国家级教学名师只有一名,大师级教学名师的培养需要加强。

持续加强教学激励、保障措施,促成名师培养。(1) 加强科教协同育人机制建设,打造教学名师的“蓄水池”。依托黄大年式教师团队,通过人才引进和培养,提高专任教师业务水平,建设多元化高水平师资队伍。(2) 优化教师评价体系,完善绩效奖励机制,合理提高教学工作量和教学质量在考评、职称评定中的比重,调动教师教学积极性。

在后续专业建设中,将以一流本科专业建设为契机,以立德树人为根本目标,进一步整合办学资源,对照一流专业建设要求,按照问题导向的方式进行改进,充分利用多学科资源,构建多学科人才培养的体制机制。

参考文献

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