1. 重庆科技大学化学化工学院,重庆; 2. 重庆科技大学创新创业学院,重庆
人才培养方案是高等院校教育思想、办学理念、核心竞争力最充分、最集中的体现,也是实现人才培养目标与规格的纲领性文件,更是教学运行与质量管控的核心依据[1-3]。应用化学作为我国普通高等学校的基础本科专业之一,其根本目的在于培养掌握化学基础理论与工程技术知识的复合型人才。该专业的学生通过系统的理论学习和科学实验训练,建立扎实的科学素养,以具备从事应用研究、技术开发和科技管理的基本能力。然而,近年来以人工智能、大数据为代表的新一轮科技革命正对各行各业进行系统、深刻的改造,在这样的背景下必然对传统化学领域的人才知识结构与能力模型提出了前所未有的挑战。因此,现有的人才培养方案已难以完全适应行业智能化转型对创新人才的需求。重庆科技大学主动顺应时代发展趋势,积极回应国家对高等教育人才培养的新要求,启动了新版本科人才培养方案的全面修订工作。本文以我校应用化学专业的历史沿革、发展定位及现实基础为出发点,借鉴国内兄弟院校先进经验,结合充分的行业调研结果,参考我校应用型人才培养的教学改革经验[4-11],对本专业的人才培养方案进行了系统性重构,旨在构建一个深度融合前沿技术、彰显行业特色的本科教育新体系。
目前全国共有421所高校开设应用化学专业,其中公办387所,民办34所,形成了以公办院校为主体的办学格局,因而本文以公办院校为主体来考察国内高校的应用化学专业建设,选取了哈尔滨工业大学、西北大学、西安石油大学、安徽建筑大学和重庆理工大学五所院校进行系统调研,分析各校专业建设及人才培养的特色并作出对比,具体对比如表1所示。
表 1 调研高校应用化学专业的具体建设情况
Table 1 Investigate the educational objectives and distinctive features of universities
| 学校 名称 |
专业领域 与重点研究方向 |
师资结构与 科研能力 | 教学资源与 教育特色 | 重点服务领 域与行业 | 人才培养目标与定位 |
| 哈尔滨工业大学 | 光电催化材料、 航天固体推进剂 | 国家级教学团队, 高水平的科研能力 | 国家级实验教学示范中心,强调工程实践 | 航天、国防等领域 |
创新创业思维的 拔尖创新人才 |
| 西北大学 | 西部特色资源开发 | 年龄结构合理, 高学术和教学水平 | 国家级和省级实验教学中心,注重思维技能训练 | 化工、材料等领域 |
具有国际视野的 创新人才 |
| 安徽建筑 大学 | 基础化学实验, 资源利用 | 合理的师资结构, 科研能力强 | 省级实验开放实训基地,产学研合作 | 新能源、新材料等领域 |
高素质应用型 高级专门人才 |
| 重庆理工 大学 | 绿色能源化学、 精细化学品 | 科研和教学水平高 | 稳定的产学研合作关系,实践教学 | 新能源、精细化学品等领域 |
高素质应用型 高级专门人才 |
| 西安石油 大学 | 油气田化学品,功能高分子 | 依托能源产业,工程背景厚重 | 理工复合型特色 育人模式 | 油气产业、能源等领域 |
理工复合型 高素质人才 |
哈尔滨工业大学的应用化学专业在国内有极好的声誉,其特色研究方向与国家重大战略需求高度契合,即光电催化、电磁波吸收材料、航天固体推进剂等,且以“立足航天、服务国防”为明确导向,由此系统、扎实地培养专业基础厚实、创新思维活跃、能解决前沿工程技术问题的拔尖创新人才,其国家级教学团队和实验教学示范中心为此提供了最有力的支撑。西北大学的应用化学专业以西部为支点,以服务区域资源开发为鲜明特色,追求学生知识、能力、思维、素质诸方面的全面发展,又依托国家级实验教学示范中心等高水平平台,在提高本科生创新能力、推进国际化培养方面都取得了显著的成果。安徽建筑大学的应用化学专业发展态势迅速,师资队伍结构合理,教学科研能力俱佳,更难得的是重视实践教学,建设省级开放实训基地,深化产学研合作,因此学生实践能力突出,科研竞赛成绩斐然,近40%的考研录取率及超过96%的就业率都直接印证了其人才培养的卓著成效。重庆理工大学的应用化学专业以绿色能源化学、精细化学品及工业分析为特色方向,依托若干市级工程技术研究中心,与企业有长期、稳定、深入的产学研合作关系,其培养目标十分明确:服务资源环境化工、新能源等领域,培养有创新意识、有实践能力的高素质应用型高级人才。西安石油大学的应用化学专业与石油石化产业及“一带一路”战略需求相得益彰,所形成的“化学基础扎实、实践能力突出、工程背景厚重”的理工复合型育人模式堪称典范,也与其服务的油气产业、能源领域形成了完美呼应。由于专业以西部油气资源为依托,故在油气田化学品、功能高分子等方向具有明确特色并取得了突出成果。
从目前各高校应用化学专业建设的情况来看,上述高校在应用化学专业建设上虽各有侧重,但普遍体现出重视高水平师资队伍建设、强化一体化实践教学体系、追求学科特色化发展以及深化校企协同育人等共同特征,这些宝贵经验为培养方案修订提供了重要参考。
为进一步优化课程体系,本研究对北京理工大学、南京农业大学、石河子大学、苏州科技大学及西南科技大学等高校的应用化学专业培养方案从培养目标定位与培养方案特色角度进行了系统的横向对比分析,如表2所示。在培养目标与特色方面,各高校均强调培养应用型与创新型人才,并与区域经济及行业发展紧密结合。例如,北京理工大学突出理工融合的特点,又明确聚焦纳米科技进行布局,南京农业大学则以农药学、食品化学等优势学科作为其发展的重要支点,石河子大学从服务新疆地区经济建设的角度确定自身定位,由此可以看出各校人才培养的方向都十分清晰、有极强的针对性。在课程体系设置上,各校普遍构建了由“通识教育、专业基础、专业核心、实践教学”四大模块构成的成熟框架。通识教育重在提升学生综合人文素养,专业基础课程以四大化学为代表负责夯实专业基础,专业核心课程则根据各校特色进行差异化设置,如北京理工大学珠海学院侧重纳米方向,南京农业大学则聚焦农产品安全领域。在实践教学设计上包括了实验、实习、课程设计及毕业设计,全面锻炼学生的动手能力与解决复杂问题的能力。在学分要求上,各校总学分与专业课程学分存在差异,如北京理工大学总学分为149,南京农业大学为160,苏州科技大学则高达191。这反映了不同高校在知识传授广度与深度上的不同权衡。
通过对这些高校专业培养方案的对比分析我们获得了以下启示:第一,培养方案必须明确人才培养定位,使之切合学校特色、服务社会需求;第二,课程设置要突出理论联系实际,切实加强实践教学;第三,课程体系应保持开放性和多样性,以满足学生的个性化发展;第四,持续推进产教融合、校企合作,为学生实习就业创造良好的条件。
表 2 调研高校培养目标与特色
Table 2 Investigate the educational objectives and distinctive features of universities
| 学校 | 培养目标与定位 | 特色描述 |
| 北京理工大学 | 应用型、创新型人才培养 | 理工融合,聚焦纳米科学与技术,强调创新意识和实践能力 |
| 南京农业大学 | 服务农业和食品领域,创新型人才培养 | 结合农药学、食品化学等学科,注重农产品安全检测与新型农药研发 |
| 石河子大学 | 服务兵团和新疆地区,应用型人才培养 | 着重区域经济建设和精细化工行业发展服务能力 |
| 苏州科技大学 | 服务精细化工行业,应用型人才培养 | 注重产品开发、生产、管理、研究及创新能力 |
| 西南科技大学 | 应用化学基本技能和综合素质培养 | 使学生适应企事业单位、科研机构等相关工作 |
重庆科技大学应用化学专业以培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人为根本任务,又立足于国家经济、科技发展的实际需要,因此明确要培养基础理论扎实、专业面宽、有社会责任感、有创新意识、有实践能力的高素质应用型人才,专门满足石油化学、钢铁冶金、生态环保、医药与新材料等领域对科研、开发、设计、生产人才的需求。现行培养方案在培养目标上与行业需求高度契合,把政治素养、科学文化基础、专业技能、工程实践能力、创新能力、沟通协作精神、终身学习意识及健康身心素质等多种要素都予以周密考虑。学科与师资基础方面,专业依托化学一级学科及校级重点学科平台,教学资源十分齐全,师资队伍结构合理,80%以上的教师有油田化学或工业分析的行业背景,故而形成鲜明、突出的“双师型”教学特色,教学内容与产业需求真正实现无缝衔接。实践教学体系方面,专业采用“从基础到应用”的递进式教学模式,又与多家企业共建实践教学基地,由此给学生充足的实习实训机会,切实提高其解决工程问题的实际能力。因此,专业最突出、最可靠的核心优势是其行业特色与产教融合育人模式的有机结合:以企业“订单式”人才培养形式做到教育供给与企业需求的精准匹配,再以“基地+平台”的实践教学体系整合校内外科研资源,为学生开展科技创新活动、进行科研训练创造良好条件。也正因如此,毕业生就业前景十分广阔,主要流向化工、石油、材料、机械等行业,在质量监督部门、科研院所、教育单位、生产企业等单位都有稳定、优质的就业渠道,成为服务社会经济发展的生力军。
为精准定位现行培养方案存在的问题,采用问卷调查、深度访谈与座谈会相结合的多元化调研方法广泛征求了高年级在校生、用人单位及校友的意见。调研发现,随着人工智能等新技术的迅猛发展,现行培养方案在以下方面亟待改进:(1)人工智能与大数据知识缺失:调研结果一再印证,在当前的人工智能背景下,学生有必要系统学习人工智能及大数据的基本原理及其在化学中的应用,而用人单位也一致认为毕业生应掌握基本的数据分析方法及工具,方能真正满足行业数字化、智能化转型对人才的需求。(2)传统课程与前沿技术脱节:传统的“仪器分析”和“计算机在化学中的应用”等课程内容亟需更新。把AI技术自然、合理地融入仪器分析,有利于提高数据处理、故障诊断的效率,而用AI算法做分子结构预测、反应机理研究,已经是化学研究的新范式。(3)专业引导与课程体系匹配度不够:“化学导论”作为基础课程,与应用化学专业的实际要求存在偏差,因此应增设“应用化学专业导论”课程,系统、有层次地介绍本专业的知识体系、研究方向及发展前景,由此切实增强学生的专业认同感和学习的目标感。(4)工程教育认证标准的符合性有待加强:作为工程导向的专业,培养方案需进一步融入工程伦理、可持续发展等工程教育认证核心要素,以提升人才培养的国际互认性。(5)实践教学环节需进一步强化:为更好地促进理论与实践的结合,应适当增加实践类课程的学分比重,并扩充“应用化学综合与设计实验”等核心实践课程的课时,为学生提供更充分的综合训练机会。
表 3 重庆科技大学应用化学专业优势与特色
Table 3 Advantages and distinctive features of the applied chemistry major at chongqing university of science and technology
| 对比维度 | 优势 | 特色 |
| 行业特色 | 依托石油天然气、冶金行业背景,面向多行业细分培养 | “双师型”师资队伍,企业实践经验丰富 |
| 实践教学 | “基础—实践—应用”实践教学平台,实现校企业无缝对接 | “订单式”人才培养模式,提高培养针对性和适应性 |
| 校企合作 | 与多家企业建立产学研合作基地,提供实习就业机会 | “基地+平台”实践教学体系,提供丰富实践机会 |
| 师资队伍 | 教师队伍结构合理,教学科研能力强 | 教师队伍国际化水平不高,但企业经历丰富 |
新版培养方案的修订坚持以学生为中心的核心理念,紧密围绕化工行业发展的新趋势与新业态,旨在培养适应新时代要求的高素质应用型人才。本次修订以强化实践能力和深化信息技术融合为两大抓手,通过优化课程体系,全面提升学生解决复杂工程问题的综合能力。
为精准对接化工产业智能化、数字化转型的发展趋势,本次修订对人才培养目标进行了系统性优化。修订后的培养目标更加明确地要求毕业生应具备扎实的专业知识、卓越的实践能力与前沿的创新意识。特别强调了学生在信息技术应用与解决复杂工程问题方面的核心能力,旨在培养既能掌握坚实化学化工基础,又能适应时代发展,引领行业未来的高素质复合型人才。
为确保培养目标的有效达成,本次修订将毕业要求系统地分解为一系列具体、可衡量的观测点,以便于实施过程化评价与学生自我评估。优化的核心在于对关键能力的细化要求:首先,强化工程实践能力,在观测点中显著增加了对实验操作技能、生产实习效果及实验数据处理与分析能力的具体要求,旨在全面提升学生的动手能力与工程素养;其次,从突出信息技术素养入手,补充了对人工智能技术、工业大数据分析等现代信息技术掌握及应用的具体要求,因而很好地体现了培养学生用前沿工具解决专业问题的能力。最后,把人文社会科学素养、社会责任感、职业道德都明确列入观测点,真正做到了全方位培养社会主义建设者和接
班人。
为支撑优化后的培养目标与毕业要求,课程体系进行了深度重构。通过优化课程间的逻辑关系、加强知识点的衔接与融合,实现了课程设置的精简高效,有效避免了教学内容的重复与交叉。同时,强化了实践教学环节,通过增加实践类课程的学分比重,并为“应用化学综合与设计实验”等核心实践课程增设课外研习学时,为学生提供了更充分的动手实践与自主探究空间。更重要的是,课程体系系统性地融入了前沿新兴技术:以新增“人工智能导论”“工业大数据分析”两门专业课程的方式为学生打好理论及技术的基础,又对部分基础课程做了相应的改进,把原“仪器分析”课程升格为“人工智能+”特色的“AI+仪器分析”,同时将“计算机在化学中的应用”相应升级,重点培养学生运用AI解析数据、精准模式识别与科学预测的能力,也切实推进化学分析技术与人工智能的深度融合,主动为行业智能化转型输送人才。
本次重庆科技大学应用化学专业本科人才培养方案的修订,是一次面向未来、主动适应人工智能时代挑战的系统性改革。新版方案通过对培养目标、毕业要求和课程体系的全面优化,构建了一个理论与实践并重、专业与技术融合的现代化人才培养体系。方案紧跟时代步伐,将人工智能、大数据等前沿技术有机融入教学全过程,着力强化学生的工程实践能力与创新能力。通过新方案的实施,将能更有效地培养出知识、能力、素质全面发展,能够引领未来化工行业智能化转型的高素质应用型人才。
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