大学化学, 2021, 36(5): 2008041-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202008041

 

创新人才培养模式,提高应用化学专业人才培养质量——以青岛科技大学为例

高洪涛,, 李东祥, 孙雪梅

Improvement of Talent Quality of Applied Chemistry Major by Innovating Training Models: Taking Qingdao University of Science and Technology as an Example

Gao Hongtao,, Li Dongxiang, Sun Xuemei

通讯作者: 高洪涛, Email: gaohtao@qust.edu.cn

收稿日期: 2020-08-17   接受日期: 2020-09-16  

基金资助: 山东省高水平应用型立项建设专业(群).  鲁教高字[2016]11号
山东省教育服务新旧动能转换专业对接产业项目.  鲁教高字[2018]12号
青岛科技大学本科教学改革研究重点项目.  2018ZD08

Received: 2020-08-17   Accepted: 2020-09-16  

Abstract

Relying on the first-class discipline of chemistry and chemical engineering characteristic in our university, applied chemistry major has established a three-level theory course teaching system including basic courses, core courses and professional module direction courses, guided by the concepts of solidifying basic knowledge, interdiscipline, modularization. Furthermore, four levels of practical teaching system including basic, comprehensive, professional and innovative research laboratories, and training model including outstanding ability, sub-direction, sino-US cooperative education were applied in student cultivation. Academic tutors undertake the task of student training in actual work, promoting the development of innovative research laboratory and subject competitions. A "3-4-3-1" training model has been set up for cultivating innovative and practical applied chemistry professionals integrating science and engineering.

Keywords: Applied chemistry ; Talent training system ; Training model ; Innovative and practical talents

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高洪涛, 李东祥, 孙雪梅. 创新人才培养模式,提高应用化学专业人才培养质量——以青岛科技大学为例. 大学化学[J], 2021, 36(5): 2008041-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202008041

Gao Hongtao. Improvement of Talent Quality of Applied Chemistry Major by Innovating Training Models: Taking Qingdao University of Science and Technology as an Example. University Chemistry[J], 2021, 36(5): 2008041-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202008041

1 引言

目前我国高等教育进入了普及化的新阶段,2018年教育部发布的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》为各专业人才培养提出了具体的基本要求[1],全国高校本科教育工作会议开启了高水平人才培养体系建设的新征程。高等教育在国家发展中的作用,正从"基础支撑服务"向"创新引领动力"转变,对人才培养的要求也从"规模化"向"高质量"转变。教育部下发的《关于加快建设高水平本科教育,全面提高人才培养能力的意见》为新时代中国高等教育的发展指明了方向,专业发展必须提升内涵建设,以学生为中心,以人才培养为本;在互联网时代,教育改革和专业建设要充分考虑到新时代的"教"与"学"的特点,特别是近年来地方政府实施产业升级转换重大工程对人才培养提出了新需求和新要求。因此,教育工作者必须转变教育观念、更新人才培养体系,拓展教学资源,改变教学模式和管理方式,不断提升本科专业人才培养质量。

2 应用化学专业建设与改革实践举措

我校应用化学专业始建于1995年,2006年获批为山东省首批品牌专业,2009年获批国家级特色专业,2007年获批为山东省泰山学者设岗学科,为学士、硕士、博士学位授权点。2017年成为山东省高水平应用型立项建设的核心专业,2018年成为山东省新旧动能转换教育服务产业对接专业,2019年获批为山东省一流本科专业。应用化学专业依托山东省化学一流学科和学校化工优势,适应蓝色经济区国家发展战略人才需求,着力培养应用化学相关领域尤其是高端化工、新能源材料等相关领域从事生产、研发的理工融合实践型人才。

多年来,应用化学专业人才培养工作中坚持厚基础、重交叉、突创新等理念,不断优化人才培养方案,丰富学生学习资源,多方式拓展教学新模式,积极探索人才培养新思路,使应用化学专业人才培养质量不断提高。

2.1 以化学学科知识为核心,建立理工融合的人才培养理论课程体系

国内外高等学校均十分注重专业基础课程,在理论和实验教学方面设置了较多的学分和学时,并且在专业课程的设置方面体现出了各个高校不同的特点[2]。因此,应用化学专业在人才培养方案修订过程中不断借鉴国内外高水平学校的经验和做法,坚持学科交叉融合[3],按照化学学科思维进行专业课程体系设计[4],突出以化学学科核心知识为主,交融数理基础知识和化工原理为辅的指导思想,在专业课程设置上按照基础课-核心课-延伸课三个层次进行划分,建立了经典理论化学课程-化学核心课程-交叉学科课程构成的理论课程体系。图 1为新修订的应用化学专业人才培养方案中理工基础课和专业课的课程地图。

图1

图1   青岛科技大学应用化学专业人才培养方案理工基础课和专业课的课程地图

淡黄底色:工业分析与检验方向;淡蓝底色:精细化学品化学方向;淡绿底色:催化与绿色化学方向 电子版为彩图


除基础化学原理(无机及分析化学)、有机化学和物理化学等专业基础课之外,该方案还把仪器分析、化工原理、高分子材料化学、工业分析与分离、精细化学品化学、催化化学等作为核心课程。同时依据教师队伍的研究特长和区域经济对专业人才的需求,设置了工业分析与检验、精细化学品化学和催化与绿色化学三个模块化培养方向,每个培养方向均设置5–6门选修课程(含必选课程3–4门)。因此,在理论教学方面形成了专业基础课程–专业核心课程–专业模块方向课程三个层次的理论课程教学体系。

2.2 创新实践教学模式,建立四层次的实践教学体系

以培养学生的创新精神和实践能力为目标[5],突出应用化学专业实践性强的特点,建立了基础实验–综合实验–专业实验–创新研究性实验(学科竞赛)四层次的实践教学体系。基础化学实验涵盖四大化学实验,着重培养学生的"双基";综合化学实验融合物理、生命、环境和材料与化学交叉学科知识,培养学生广阔的学术视野和素养,以综合设计性实验为主;而专业实验以综合创新性实验为主,并按照三个模块化培养方向分别开设,着重培养学生的创新精神。例如,专业实验结合行业检验标准,在工业分析与检验方向设置了奶粉中蛋白质/铁/糖等成分的测定、硅酸盐水泥中Fe的测定、果蔬中抗坏血酸含量测定与方法比较、阿斯匹林的鉴别杂质检查及含量测定等实验项目;结合企业生产新工艺和新技术,在精细化学品化学方向设置了3-乙酰基-7-二乙氨基香豆素的合成与检测、微通道反应器中连续流合成间二硝基苯、微通道反应器中乙酸乙酯的连续流水解、对硝基苄醇的合成及结构鉴定等实验项目;结合企业生产新要求和核心催化工艺,结合企业生产新要求和核心催化工艺,在绿色化学与催化方向设置了固体酸催化的清洁苄基化反应、银纳米粒子制备及其催化反应动力学测量、贵金属纳米催化剂制备与电催化氧化活性、溶致液晶模板法制备介孔二氧化硅等实验项目。

此外,将创新研究性实验与学业导师制、学科竞赛以及专业实习相融合。一是全面实行学业导师制,应用化学专业的学业导师目前有76人,每位教师每届指导2–4名学生,指导学生的学习成长和开展创新研究性实验研究,参加"互联网+"大学生创新创业、创青春等学科竞赛。学生从第三学期开始进入学业导师的实验室,在创新实践中培养学生的独立思考和研究创新能力,提高学生的综合素质。二是将学生创新研究性实验与专业实习相结合,推动毕业实习-毕业论文-就业一体化。创新研究性实验的成果以及创新研究类型的学科竞赛的获奖成绩经认定后可以补充实习学分,以提高学生开展创新研究的积极性;同时,鼓励本科生到企业连续从事毕业实习和毕业论文的研究工作,毕业论文环节实行"双导师"制度[6]

2.3 不断探索人才培养新思路,建立三个层次的应用化学专业人才培养模式

应用化学专业人才培养思路不断创新,除了开展专业模块方向化培养之外,还积极探索国际合作办学和和拔尖人才培养模式。2003年,学校与美国特洛伊大学联合创办"王子学院",在国外培养应用化学专业本科生,授予美方学位;2007年联合办学纳入国家统招,与美国特洛伊大学联合培养工业分析与检验专科生;2011年,联合办学再度升级为国家统招本科生教育,采取国内加国外分阶段学习培养模式。针对中美合作班的人才培养要求和特点,抓住专业基础课程和核心课程不放松,同时设置了ESL语法、阅读、听力、口语和写作类英语课程,加强了英语语言能力培养,以适应国外学习需要。此外,应用化学专业于2017年设立了"英才"实验班计划,通过创新培养模式、改革教学方式、建立助教体系、改革学生管理模式等多方面的举措,创新教学管理制度,突出人才专业创新能力培养,构筑杰出人才培养专门渠道。

2.4 建设在线开放课程,出版立体化教材,丰富教学资源

基于建构主义和学生认知过程,凝练课程知识点,构建了化学课程教学新体系。将思政元素融入化学系列课程,秉承立德树人、以学生为本的教育理念,发挥化学课程的"育德功能"。基于SPOC的理念,建设在线开放课程,基础化学系列课程实现信息化,三年来建设基础化学原理(无机及分析化学)、有机化学、物理化学、无机及分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验、仪器分析、精细化学品、工业分析与分离、高等有机化学、有机合成化学和化学与健康等12门山东省在线开放课程,建设基础化学原理、有机化学、化学与健康、海洋中的电化学腐蚀与防护等4门山东省一流课程。以化学系列在线开放课程建设为契机,将慕课资源和教师教科研成果引入教材,在新形态教材中增加科学史话、体现科学思维方法的阅读材料,更新教学内容,实现课程与教材的融合。《物理化学》(第4版) (孟阿兰等编著)、《精细化学品化学》《基础化学教程》(第3版)、《物理化学》(夏少武等编著)、《有机化学》(第2版)、《有机化学实验》《有机化学学习指导》(第2版)、《化学与健康》《胶体与界面化学》等9部教材近两年分别在化学工业出版社、科学出版社和高等教育出版社出版。

2.5 突出以学生为中心的课程教学设计,推动建立适应"互联网+教育"的混合式教学模式

"互联网+教育"的形势下,容易实现教师教学的个性化设计,线上传授知识、线上交互答疑与线下研讨相互配合、互为补充,推动了以学生为中心的课程设计和教学模式改革,学生真正成为学习的主体,推动学生的学习革命,激发学生的自主学习与探究能力,同时促进教师理论知识学习与信息化教学水平的提高,实现在线开放课程与教师的融合[7]

(1) 以学生为中心进行课程教学设计。学生课前线上学习,教师线上答疑,线下课堂教师梳理理论知识、对疑难问题答疑、对复杂问题研讨,推动课堂教学革命,促进学生探究性学习,提高学习成效。

(2) 推进专业课程的小班化教学。采取讲座与课外学习相结合的教学方式,鼓励学生自主学习和研究性学习,成立课外学习小组或研究小组,相互激发求知欲和创新潜能,提高学习能力和效率。小班制授课课程采用基于问题导向的课程设计,注重"生成式"课堂教学,采用问题提问、个人或小组作答、小组讨论汇报以及翻转课堂等多种教学方式,推动学生学习方式的改变。图 2为教师设计的引导性问题、学生课程专题研讨、翻转课堂以及学生课后反思情况。

图2

图2   教师设计的引导性问题(a)、翻转课堂(b)、学生课程专题研讨(c)及学生课后反思结果(d)


(3) 实行学生学习过程性评价。改变一纸考试定成绩的传统评价方式,根据教师的课程设计,依托在线课程平台的大数据,结合线下课堂学生的学习活动,对学生的学习进行全程性的客观评价。如2019–2020学年第二学期的"基础化学原理"的课程考核方式为:平时成绩占60%,期末考试占40%。其中,平时成绩包括课堂出勤(5%)、课堂与网络资源学习情况(5%)、作业(15%)、单元测验(15%)和期中考试(20%)。

(4) 创新基础实验的理论学习与考核方式。目前投入使用两年的基于移动端的"化学实验考试系统(http://www.obrsimlab.com/qdkj/index.jsp)"涵盖实验室安全、四大化学和仪器分析实验理论知识,具备在线学习和考试功能,实现了工科基础化学实验考试的无纸化、智慧化和信息化,节约了社会资源,促进了智慧校园建设。其中,基础化学实验手机在线考试系统界面、考试后系统给出的教学班考试成绩和成绩分析情况如图 3所示。

图3

图3   基础化学实验考试系统界面(a)、教学班考试成绩单(b)以及试卷分析图表(c)


3 结语与展望

应用化学专业依托化学一流学科和学校化工优势,以厚基础、重交叉、模块化、多层次、国际化等理念为指导,建立了专业基础课–专业核心课–专业模块方向课三个层次的理论课程教学体系和基础实验–综合实验–专业实验–创新研究实验四个层次的实践教学体系,形成了英才培养、国际化、模块化的创新实践型人才培养模式。坚持立德树人、全面实行学业导师制,引领学生创新研究型实验;形成了培养理工融合、实践创新型应用化学专业人才的"3-4-3-1"培养模式。

近三年来,应用化学专业学生在全国大学生单科竞赛和实验、创业大赛等活动中获得荣誉84项,其中国家级21项,省级32项。全国大学生英语竞赛获奖15人,全国大学生数学类竞赛获奖6人,全国大学生物理竞赛获奖2人,山东省大学生化学实验竞赛获奖5项,挑战杯省级竞赛获奖2项,省级创业大赛铜奖3项。近三年研究生升学率分别为35%、36.3%和48.1%,其中被中国科学院、双一流学校等更高水平院校录取比例占50%–60%,实际就业率长期保持在98%以上。

今后,应用化学专业将继续探索人才培养的新思路。例如:(1) 继续推动与科研单位、高新技术企业等技术力量联合开展毕业论文(设计)的指导工作,探索建立合作共赢的新模式;(2) 进一步推动创新研究性实验与专业实习相结合,探索学科竞赛成绩、创新研究的成果与专业实习学分相关联的方法;(3) 对接高端分析测量仪器的制造领域的人才需求,积极响应化学新工科专业-化学测量学与技术专业的设立[8],整合学校教学力量,在工业分析与检验模块方向增设光学原理与器件、分析仪器结构与部件、智能控制等方面的化学测量学专业核心课程,择机开办化学测量学与技术专业。

参考文献

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