Sun Changyan ^, , Fan Huili , Gong Aijun , Wang Mingwen

Department of Chemistry and Chemical Engineering, School of Chemistry and Biological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China

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《中华人民共和国高等教育法》中明确规定高等教育的任务是培养具有社会责任感、创新精神和实践能力的高级专门人才。党的十九大报告中也明确提出“创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑” ^{[ 1 ]} 。所以，培养学生的创新实践能力是时代赋予高等学校的重要使命。如何通过更新教学理念、创新培养模式、改革教学方式等，培养学生的创新意识以及创新能力，对于创新型人才的培养具有重要意义 ^{[ 2 – 6 ]} 。北京科技大学化学与化学工程系应用化学专业基于本科生创新实践能力的全过程培养理念，将创新实践能力的培养贯穿本科生的整个培养过程，从理论教学到实践教学，从教学内容到教学模式，从教师成长到创新能力评价各个环节进行了探索，总结了一些经验，实践效果好，可操作性强，希望能为其他专业本科生创新实践能力的培养提供参考借鉴。

应用化学专业把培养学生的创新实践能力作为重要目标，为此，制订了具有创新实践能力培养特色的本科生培养计划。在该专业的培养方案中实验和实践课程学分比例达到了33.3% (64/192)，明显高于国内其他重点高校相关专业(见 表 1 )，解决了本科生实践训练不足的问题。实验和实践课程的设置充分利用校内校外资源，既有校内的专业基础实验课和综合实验课，又有与校外企业和科研院所联合设置的认识实习和专业实习实训，还有创新创业训练。此外，对学生创新实践能力的培养也贯穿在理论课程的设置中，不仅开设了魅力化学、科研方法入门、化学信息学、实验室安全等创新实践基础课，同时还开设了基于教师科研方向的专业选修课，如有机光电材料与器件、固体化学、仿生材料等，为培养学生的创新实践能力提供了保障。

为了培养学生的创新实践能力，化学与化学工程系以实践教学资源建设为支撑，以实践教学师资队伍建设为保障，着力构建适应创新性应用型人才培养的实践教学联动育人机制。整合校内校外资源，搭建了多种形式的创新实践平台，如 图 2 所示。校内，充分利用本科生实验室、教师科研实验室和大型仪器共享平台，构建了基于大学生创新与实验项目、全国节能减排竞赛、全国大学生“挑战杯”科技竞赛、中国“互联网+”大学生创新创业大赛等项目制的创新实践平台和基于本科生导师制的创新实践平台，有超过60%的学生借助这些平台参与创新实践活动；校外，积极开拓企业资源，与多家企业、科研院所签署合作协议，建立实习实训基地，实现教学平台共享，科研项目共建，构建了认识实习、生产实习、应用实习和毕业实习分阶段递推式实习体系，达到了创新实践训练的全员覆盖，并且聘请企业工程师作为学校兼职教师，由企业导师和学校导师共同指导学生在企业培养阶段的学习与实践。多样化的本科生创新实践平台的搭建为“基础实验–综合实验–实践实训–创新创业”多个层次的创新实践能力培养创造了条件。

本科生导师制是源于英国牛津大学的新型教育管理模式，主要是通过教师的言传身教对本科生各方面进行个别指导，因此导师能做到因材施教，可为学生制订个性化的培养目标。本科生入学后，化学与化学工程系就为每位本科生聘请了导师。拥护党的基本路线和教育方针，师德高尚，治学严谨，为人师表，关心学生的专任教师才有资格担任本科生导师。目前化学系已经选聘了63位导师。导师以自身的科研、实践经验和创新理念，激发学生自主学习的积极性和创新思维的主动性。依托导师科研课题和学生申请的创新实践项目，学生在导师的指导下，自主完成实验方案的制订、科学实验的实施、实验数据的整理、论文的发表和专利的申请等科研活动的全过程。导师根据学生的特点和需求，在思想政治、学习方法、科研活动、学业规划等方面对其进行全方位指导，如 图 3 所示。本科生导师制实施以来，不仅提高了学生的实践动手能力和科技创新能力，培养了学生的创新思维能力，而且在挖掘本科生科研潜力方面发挥了巨大作用，同时，也逐渐形成了“本科生导师+研究生+高年级本科生+低年级本科生”的多层次的人才培养新模式。

2019年，教育部发布的《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》中，明确提出要推动科研反哺教学，强化科研育人功能。化学与化学工程系依托省部级重点实验室和研究团队等学科资源，将科研贯穿融合于学生整个四年的学习过程中，真正实现科研过程与教学过程的深度融合，伴随学生自主创新思维和实践能力的提高，逐步形成了良好的教学与科研相互促进、相互滋养和相互支撑的关系，充分发挥了科研反哺教学在化学创新人才培养中的积极作用。在理论课的教学内容上，专业既重视基础知识、基本理论，又把符合学生认知特点的新的科研成果不断充实到课堂教学中，提高了教学起点，实现教学内容的科学性、实用性和前沿性，使理论课程内容与本专业相关的学术研究同步更新和发展，不仅可有效地激发学生的学习兴趣，保障课堂的教学效果，提高学生的科研兴趣，培养学生的创新能力，而且有助于学生了解学科领域的发展方向与学科前沿，激发学生对专业的认同感与自豪感，为学生以后从事相关领域的研究打好基础。如在无机化学课程配合物结构部分的授课中，介绍金属有机骨架材料应用在吸附、分离、催化等领域的研究现状；在原电池部分的授课中，介绍锂电池的研究进展。在实验课程的教学中，更是紧跟学科前沿，动态编辑教学讲义，将教师科学研究成果转化成教学内容，请相关课题教师走进教室、实验室直接讲授指导，理论联系实际组织教学。如“仪器分析实验”和“大学综合化学实验”讲义中，除精选少数经典实验外，更多的是根据科学研究中的具体课题设计的实验内容。这些实验内容有的来自企业委托项目，有的来自国家自然科学基金资助项目，有的依托于教师申请的专利。如“大学综合化学实验”中“四苯基卟啉H2TPP的合成及光谱分析”就是来自国家自然科学基金项目，该实验要求学生根据文献设计合成路线并优化合成条件，对合成的卟啉化合物进行结构和光谱分析，最后进行总结。虽然只是一个综合性的实验，却带领学生完整地体验了科学研究的全过程。这些实验项目从知识上和方法上都反映了学科研究的前沿，紧密联系科研和生产实际的教学内容，使学生在提高自身创新实践能力的同时，切身感受到专业在生产、生活和科学发展中的作用，进而激发学生的创新意识。

培养学生创新素质，需要有一支具有创新实践能力和创新实践指导能力的教师队伍。化学与化学工程系一直把教师队伍建设放在非常重要的位置，不仅重视高端人才的引进和培养，也重视全体教师的政治素质和职业能力的提升。在利用学校人才引进、“绿色通道”等政策，开展全球招聘的同时，规范新教师选聘程序，推行一人一策，并且积极选派教师去国外交流，提升国际化水平。到目前为止，化学与化学工程系培养和引进了包括北京市教学名师在内的各级各类人才近30人。这些优秀的人才，既建成了本学科的教学科研高地，更起到了示范和带动作用，引领全系教师专注教学科研工作，不断提升教书育人水平。化学与化学工程系始终坚持教研室工作机制，各教研室集体备课，开展教学研讨，形成了良好的传、帮、带传统。化学与化学工程系在学校率先成立学科教师发展中心，定期开展政治理论、师德师风、科研进展、科研诚信、学术伦理、教学改革等方面的培训和交流，促进教师们转变观念，提升素养。此外，化学与化学工程系也制订各种政策，鼓励和支持教师们进行教学改革。在特色理科建设项目中拨出专项经费支持教师进行科教融合研究，将科研成果融入本科生理论和实验课程中；鼓励教师指导本科生“双创”实践和各种学科竞赛，对发表教研论文和指导学科竞赛获奖的教师给予相应奖励；支持教师申报各级各类教学改革项目和教学成果奖，并计入绩效。在以上政策的鼓励下，化学与化学工程系全体教师以饱满的热情积极投入到教学科研工作中，各展所长，教书育人。

将“教师单方面注入式讲授”为主的教学模式转变为“多形式的互动交流”，包括研究型教学、沉浸式教学、案例教学、问题引导式教学等( 图 4 )，为学生提供训练创新思维的舞台，发挥教师的主导作用和学生的主体作用，在传授知识的同时培养学生创新实践意识和能力。以问题引导式教学为例，课堂上教师在授课过程中，以问题为导向，在引导学生解决问题的过程中，完成知识的传授和价值的引领，让学生在发现问题-分析问题-解决问题的过程中，体验研究的乐趣，培养学生的创新能力和科学精神。如在无机化学课程中，在介绍杂化轨道理论时，先提出问题：甲烷的分子式是CH ₄ 还是CH ₂ ？1个碳原子怎么才能结合4个氢原子？4个碳氢键怎么才能完全等同？为什么是正四面体结构？围绕这些问题，引导学生在已有知识基础上深入思考，寻找这些问题答案的过程就是杂化轨道理论建立的过程，让学生在解决问题的过程中体会探索的乐趣，既完成了知识的传授，又培养了学生勤于思考、勇于探索的科学精神。此外，还可以通过小组报告培养学生查阅资料、分析总结、团结合作以及语言表达的能力，通过课堂讨论锻炼学生思辨能力、表达能力和解决问题的能力，激发学生的学习兴趣和探索精神等。

科学合理的评价方式，有利于引导学生注重创新实践能力的培养，激发学生实践探索的积极性。化学与化学工程系鼓励教师们改革考核模式，既注重过程考核也注重结果考核，既注重考核学生对基本理论知识的掌握，更注重考核学生应用所学知识解决问题的能力。理论课的过程考核一般占40%，包括章节测试、课后作业、在线讨论、课堂互动和课程展示等，在理论课的结果考核中，建议设计开放性的考核主题，考查学生解决问题的能力和创新思维。实验课的考核重点考查学生运用基本化学原理解释实验现象的能力，分析、解释实验结果的能力和对实验过程的合理推断能力。实验报告中指导教师更关注学生对实验条件在实验过程中作用的理解和认识，进一步扩展到考查学生是否能够运用所学理论分析出相关因素对实验结果的影响，是否能就整个实验过程提出合理化建议，从而考查学生独立分析问题、解决问题的能力。考核模式的改革不仅建立了与学生创新实践能力的培养相适宜的评价方式，更是有助于引导学生对创新实践能力的重视。

实施本科生创新实践能力全过程培养以来，我系大学生创新实践意识日渐浓厚，创新能力明显提高，参加大学生创新实践活动的积极性和主动性得到极大提高，报名参加各类学科竞赛越来越踊跃，近五年学生参加省部级以上学科竞赛获奖200余人次。部分本科生在学期间即发表高水平科研论文或参加的工作获得了专利授权。众多就业单位对我系毕业生学习、工作能力给予充分肯定，涌现出许多业务骨干。中国建材检验认证集团股份有限公司、钢铁研究总院、伊利集团等多家就业优势单位对我系毕业生“整体评价”满意度达到100%。毕业深造学生也很快取得突出成绩，如2008级毕业生张振星保送到浙江大学化学系后，硕士期间工作即发表在 Nature 杂志上。本科生创新实践能力的培养真正实现了教学相长，教师们的教学能力也得到了极大提升。近五年，化学与化学工程系有1人获得北京市教学名师奖，2人获得北京科技大学教学名师奖，2人被评为北京科技大学青年骨干教师，1人获得北京科技大学师德标兵称号，3人获得北京科技大学青年教师教学基本功比赛二等奖，5人次获得“我爱我师——专业课优秀教师”荣誉称号。