对当前化学支持四新建设的进展进行了综述,概括出新建四新专业、特色方向升级到专业、在现有专业下设置四新特色方向、开设四新微专业、按四新理念升级课程体系和教学内容、按四新要求改革教学理念和模式等6种化学支持四新建设的路径。基于对当前建设过程中存在问题的分析,明确了未来强化化学支持四新建设的方向和重点。
为了推进第二批新工科研究与实践项目的实施,教育部化学类专业教学指导委员会针对国内化学类专业在“新工科”建设过程中设置专业特色方向、培养学生实践能力、开设适应新工科人才培养需要的课程、建设相关课程模块等情况开展了调研。本文对调研结果进行分析、对比和总结,找出化学类专业开展“新工科”建设存在的问题,并对未来的建设方向和重点提出建议。
轻工业新工科人才培养是关系国民经济发展和人民生活质量提高的重要课题。本文针对轻工业中尚未设置本科专业的制笔行业人才培养问题,在特色新工科人才培养的产业、技术、学科和人才培育基础上,探索实践了交叉强基、科教强新、产教强能的制笔行业新工科人才培养模式,并通过持续改进获得了较好的成效,可为其他高等院校实施特色行业新工科人才培养提供借鉴。
经历新工科背景下的内涵式发展与特色建设,广东工业大学应用化学专业以粤港澳大湾区行业需求为导向,不断深化产教融合、校企合作、协同育人等多层次、多样化的复合型人才培养模式,形成了鲜明的专业特色优势。本文将从应用化学专业电子化学品方向的人才培养、产教融合等方面梳理归纳本专业特色方向建设的举措与成效。
能源电力的可持续发展是支撑我国未来经济社会高质量发展的首要任务,因此电力行业的人才培养不可或缺。在新工科建设背景下,华北电力大学作为电力行业卓越人才培养的摇篮,以电力产业需求为导向,率先提出并构建了基于“绿色电力”理念的复合型应用化学人才培养模式,并成功应用于本科教学改革与实践。使学生既掌握电力环保技术的应用背景和工程实践技能,又具备协同分析及解决复杂多污染物控制的创新能力,以培养新时代应用化学高素质人才,服务国家发展。
论述了地方高校化材类应用型人才培养探索与实践的必要性和紧迫性。重点阐述了在人才培养模式更新、特色课程设置、校企合作协同育人机制的创新等多方面的改革。更新了“接地气、近产业”新工科应用型人才培养定位,探索实践了“双四六”应用型人才培养模式,重构了与应用型人才培养相配套的课程体系,实施了“三三制”产学研协同育人机制。最后以丰硕的成果给创建的新模式做了诠释。
实验与实践是化学学科专业的生命线,更是应用型人才培养的关键环节。以青岛农业大学化学与药学院为例,构建“一中心二支柱三维管理”的实验实践教学体系,服务“新农科”背景下应用型人才的培养目标。紧紧围绕“提升学生的实践及创新能力”这一中心,通过建立“三层次四模块多单元全过程”的实践教学内容子系统,着力打造“实验实践教学”和“创新创业教育”两大支柱体系,并依托涵盖“途径、条件保障、质量监控与评估”的“三维度”管理子系统,全面加强对学院本科生实践及创新能力的培养力度,效果良好。
为了培养学生的创新实践能力,制订具有创新实践能力培养特色的本科生培养计划;搭建多种形式的创新实践平台;利用本科生导师制根据学生特点进行个性化培养;鼓励科研成果进课堂、进教材,发挥科研反哺教学的作用;建设一支具有创新实践能力和创新实践指导能力的师资队伍;采用在传授知识的同时培养学生创新意识和实践能力的教学方法;建立了能够考查学生创造性地分析问题、解决问题能力的考核模式。
为了适应高等教育改革和创新型人才培养的新要求,改变人才培养模式尤为重要。以培养创新型人才为目标,学科交叉为驱动,多院系合作为支撑,从课程体系设置、培养目标等方面入手,探索了学科交叉在分析化学研究生培养中的作用,并通过联合培养制度、学科交叉论坛等方式进行了实践。
为适应“新工科”人才培养需要,北京科技大学通过思想建设,项目赋能,推动物理化学实验在课程体系、教学内容、教学模式、考核方式等方面进行了全面深入的改革,实现了物理化学实验对新工科人才培养的驱动。该实践对传统工科向新工科转型升级具有一定的指导意义。
新工科背景下,实验教学改革旨在培养学生解决复杂工程问题及实践创新的能力。以环境化学实验为例,通过构建课题制的实验项目,并对其实施教学过程进行了改革与探索。实践表明,课题制实验可提升学生的自主参与学习和实践创新能力,促进学生理论知识、综合能力及综合素养的有机融合,是新工科理念在实验教学中的积极探索。
依托国家级一流本科课程,融合PBL (Problem-Based Learning)开展混合式课堂教学,设计了PBL教学案例——“碳达峰碳中和”中的无机化学问题探究。引导学生从大气中CO2污染产生的化学反应过程入手,分析基于降低碳排放开发的CO2转化新技术的化学反应原理,探讨不同CO2转化技术的优势和劣势。通过PBL教学实践,将化学理论与工业实践深度融合,在夯实理论基础的同时,使学生的学习能力和解决问题能力得到提升。通过思政教育有机融入,使学生了解到我们国家科技的进步,体现课程教学的立德树人。
人工智能技术为教与学的改进创造了机遇,同时也带来了挑战。利用现代信息技术构建新的教学环境、提升教学质量、培养一流人才势在必行。课程团队在教学实践中针对“化工原理”课程传统教学的痛点问题,本着立德树人的根本任务,以学生发展为中心的教学理念,坚持“资源为基、能力为本、实践为桥”,优化教学内容,把知识体系重构为4模块,体现出“定性分析–定量计算–实践应用”3个层次;创新教学模式,针对不同知识模块,采用不同的教学方法,坚持以学生自主探究、自主解决问题为原则,重构了师生的角色;践行以评促学,推动学评互促,以比格斯SOLO (可观察的学习成果结构)分类评价理论为指导,实现了对学生知识深度和思维层次的有效评价,摸索出融理论与实践、知能与应用于一体的多层次教学模式。
为适应矿山、冶金行业对环保人才的需求,在环境化学课程的教学实践中,注重基础理论与学校矿冶优势学科特色相结合,通过调整和优化课程教学内容、实施互动教学、开设学生讲台、强化实验实习、改革考试方式等教改措施,激发学生学习兴趣,提高教学效果,掌握矿冶环保的基础理论知识,为培养适应矿冶环保行业需求的综合创新型专业人才服务。
近年来,信息技术的发展不断推进课堂教学的变革。针对工业分析课程存在的不足,遵循教是核心、学是根本的理念,基于关注“学”,设计和构建工业分析课程混合式教学方法。首先,工业分析课程分层设立“互动生成性”目标,然后变革内容“工作取向”,设计“真实、开放、交互、对话”的混合式教学活动,并以多元评价促进“反思、感悟”。实践结果表明,工业分析课程改革取得了一定的成效,但是仍然存在很多的问题,需要进一步改进。
为顺应新工科人才培养的需求,对无机材料合成方法课程进行了改革探索。结合本专业光电功能材料研究特色,整合教学内容;采用对分课堂教学模式和多途径实践教学,提升学生创新思维、综合能力和实践能力;多角度融入思政元素,增强学生的家国情怀;细化采分点,突出过程性评价。该改革实践对同类课程建设具有借鉴意义。
将STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics)教学理念融入应用化学实验的SPOC (Small Private Online Course)线上线下混合式教学,采用针对不同实验项目的案例式教学法,学生课前完成实验讲义和视频的线上预习,线下针对案例问题,综合运用多学科知识分组讨论,在教师指导下解决问题并提出实验方案,进行实验操作,在课后进行STEM教学评价。以上教学手段的实践将线上教学资源和线下实验操作有机融合,促进学生自主学习,实现对学生科学精神与合作创新能力的培养。
催化类课程是化学化工类工科专业重要的主干专业课之一,也是这些传统工科专业进行新工科更新改造过程中实现立德树人、全方位协同育人的重要渠道。本文基于课程目标,通过深入挖掘催化化学课程教学内容中蕴含的思政元素,密切与催化学科知识点、工业实践、科技发展前沿及社会热点相结合,详细构思和设计了催化化学课程思政教学案例,并借助多种形式渗透到具体教学过程中。旨在实现知识传授与价值观引领同频共振,在化学化工类专业学生培养过程中充分发挥催化类专业课程的德育载体作用,为培养理论联系实际、知行合一、学以致用的新工科人才提供强有力的支撑。
新工科背景下,中南大学应用化学专业综合实验课程通过更新教学理念、调整教学目标、丰富教学内容、改革教学形式、改进教学方法、探索开放模式和多元评价体系等实践,培养了学生解决复杂问题及实践创新能力,满足新时代应用化学专业人才培养要求,可为相关专业综合实验课程的本科教学提供借鉴。
作为课程运行的指挥棒,传统课程大纲难以满足工程教育专业认证的要求,重建课程大纲迫在眉睫。基于工程认证标准,笔者以高分子物理课程为例,制定了标准的教学大纲,实现教学环节、学习活动和评价方式构建一致化。1) 根据课程可支撑的毕业指标点,设立了定位准确、支撑强度合理的课程目标;2) 细化了与课程目标对接的课程内容和教学环节;3) 设置了课程考核方式和评分标准,科学量化学生学习效果。该标准化课程大纲不仅为达成课程目标提供了保障,而且为建立其他课程大纲树立了典范。
将科研课题“ZrO2@TiO2异质结的制备及可见光催化分解水制氢研究”设计成应用化学专业综合实验,使科研课题的创新性和教学的可行性有机结合,推进创新人才培养。实验内容是多学科的交叉融合,涉及ZrO2@TiO2异质结的制备、结构表征、催化剂的活性评价等多项内容,并且将新材料的制备与材料的性能、应用关联起来,加强了学生应用能力的拓展,强调了理科向工科的渗透。通过此实验,学生经历了催化学科科学前沿研究的全过程,可激发学生的学习兴趣,提高学生的科研素养,培养学生的创新思维、独立思考和分析解决问题的能力。
对能源化学工程专业无机化学课程的课程思政建设进行了系统的设计、探索与实践。主要举措包括从能源化学工程专业视角充分挖掘无机化学的课程思政元素,采用绪论引领、随堂引入或引导、案例研讨、专题分享、在线推文和交流等方式进行课程思政教育,实现全程和全方位促学,激发学生的专业使命感和社会责任感,提升了学生的综合能力和专业素养。
科教融合教学模式是“新工科”建设条件下高校教师将科研项目与教学紧密结合的必然选择。将“采用多种方法制备MnO2催化剂并用于催化氧化VOCs的研究”引入到本科教学实验中。该实验设置了“文献调研→分组讨论→催化剂制备→活性评价及材料表征→实验数据分析与讨论→科研报告展现”等实验步骤,不仅加强了学生对理论知识的掌握,还培养了学生的动手实践能力和创新能力。通过科教融合的教学理念,力图达到培养具有良好团队合作精神和创新意识的高级应用技术型人才的目标。
分析提出了“新农科”建设背景下化学学科支持化学专业和非化学专业建设的思路,对当前化学支持“新农科”专业建设、课程体系、课程思政、教学方式方法改革、实践体系和师资队伍建设等方面的进展进行了全面总结和评述,解析了现有建设过程中尤其在学科建设、院际协同和深化课程思政等方面存在的问题,提出了化学支持“新农科”建设的未来重点,为新农科的建设提供了参考。
结合中国农业大学办学特色和新农科专业建设要求,介绍了中国农业大学生物质科学与工程本科生专业的创建背景、建设的必要性、目标和定位、毕业生就业前景以及在新专业建设中采取的一系列举措,包括转变教育理念、强化师资队伍建设、优化教学措施和完善教学模式等,总结了新农科理念下创办多学科融合交叉型新专业的实践经验。
“新农科”背景下,林业高校对化学类专业人才培养提出了更高要求。“干燥花制作原理与技术”课程根据花卉事业发展需要,着重阐述干燥花的制作技艺和研究开发,并从教材、师资、考核、双创等方面强化课程特色建设,以便更好地提升教学效果,为创新型农林人才的培养打下基础。
新农科建设为我国高校专业与课程改革建设带来新的机遇与挑战。本文针对新农科建设中,土木工程学科农业农村基础设施相关环境岩土、生态保护等课程中化学知识严重不足的问题,对相关课程中化学基础知识授课内容、方法进行系统分析和优化设计。经多年教学检验,课程改革很好地提升了土木工程专业学生化学知识工程设计与实践能力。
经济发展和人们对“美丽事业”的追求促使化妆品市场蓬勃发展,化妆品日益成为广大消费者的刚性需求,化妆品产业进入发展的快车道,导致化妆品专业人才需求量巨大。广东药科大学为适应我国化妆品行业专业人才发展的需求,设立首个化妆品科学与技术专业。本文介绍了化妆品科学与技术专业的建设历程、人才培养方案与人才培养模式等研究和建设进展,为其他兄弟院校开展化妆品科学与技术专业人才培养提供借鉴。
“新医科”建设为医学院校人才培养模式改革带来了新的机遇和挑战。大学化学是高等医学院校重要的基础课,在新医科人才培养中发挥基础性作用。针对当前大学化学教学存在的问题,聚焦新医科背景下医学生的培养目标,从教育理念、课程内容、教学模式、评价体系四个层面探讨了对大学化学基础课教学进行改革的路径和建议。
基础化学是医学生最早接触的一门专业基础课,大多数学生在学习时仍然认为基础化学仅仅是高中化学课程内容的延伸和拓展,没有真正建立起基础化学课程与医学各专业课程的联系,因此对所学的内容兴趣不高,缺乏学习的主动性。本文提出了“模块化–主题”教学策略,并从教学内容、教学模式、教学反馈、教学评价等四个方面介绍“模块化–主题”教学策略的构建与实践经验。教学内容划分为溶液、胶体、热力学及动力学、电化学、物质结构与作用力、配位化合物和紫外光谱分析等七个教学模块。每个模块依据知识点提出若干个实用的“主题”,并且结合不同的“主题”教学内容采用不同的教学模式PBL (Problem-based learning)、TBL (Team-based learning)或CBL (Case-based learning)。设计教学调查问卷跟踪并反馈学生的学习状态和学习进度。从理解、应用、延展和联系四个教学评价指标评估学生的学习效果和掌握程度,并且为具有探索和创新能力的学生提供自我进一步学习的思路和方向。“模块化–主题”教学策略加深了基础化学课程和医学专业课程的衔接与融合,使基础化学教学能够适应现代医学科学发展,更好地为医学教育服务。
在新文科建设背景下,我们将化学和考古学融合构建了理论实践相结合的通识核心课程考古化学,打破了文、理学科壁垒,对学生进行理论知识和实验技能紧密结合的跨学科培养。同时结合开放创新实验、毕业设计,根据学生兴趣和职业发展规划量身打造个性化研究课题,引导学生在应用化学理论知识和实验技能解决考古实际问题的过程中建立化学、考古学紧密结合的综合创新思维,提升学生的科研创新能力,为新型文理复合型人才的培养提供了思路。