孵化出科研創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目400余項(xiàng)，先后在各類國(guó)省級(jí)學(xué)科競(jìng)賽中摘金奪銀400余項(xiàng)，累計(jì)獲獎(jiǎng)1200余人次，本科生以第一作者發(fā)表高水平SCI論文180余篇……這是揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)本科人才培養(yǎng)“晨曦計(jì)劃”的一個(gè)縮影。
化工學(xué)院教授韓杰（左三）指導(dǎo)本科生團(tuán)隊(duì)開(kāi)展科創(chuàng)實(shí)驗(yàn)。揚(yáng)州大學(xué)供圖
2016年，揚(yáng)大啟動(dòng)了面向化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才培養(yǎng)的“晨曦計(jì)劃”，通過(guò)“導(dǎo)師引航、博碩接力、本科筑基”三級(jí)聯(lián)動(dòng)培養(yǎng)鏈，探索出覆蓋低年級(jí)本科生從立項(xiàng)啟蒙、科研攻堅(jiān)到競(jìng)賽突圍的全鏈條成長(zhǎng)路徑。十年來(lái)，該校以“晨曦計(jì)劃”為催化劑，讓本科生在實(shí)驗(yàn)探究的“高溫高壓”中打牢基礎(chǔ)，在產(chǎn)教融合的“組合化合”中淬煉本領(lǐng)，在學(xué)科交叉的“分子碰撞”中啟發(fā)創(chuàng)新思維，共同創(chuàng)造新時(shí)代化學(xué)人才培養(yǎng)的“奇妙反應(yīng)”。
“笨方法”打牢實(shí)踐“基本功”
入夜的揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室，依舊燈火通明。2022級(jí)本科生余典恒正聚精會(huì)神地盯著電子顯微鏡。屏幕上直徑僅頭發(fā)絲萬(wàn)分之一的微介孔碳納米棒呈現(xiàn)出蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
這種碳納米管是該團(tuán)隊(duì)研制的水系鋅碘電池的重要材料，這種電池已成功實(shí)現(xiàn)超10000次循環(huán)，較傳統(tǒng)電池壽命提升10倍。
成功的背后是實(shí)驗(yàn)室里成千上萬(wàn)次的探索。讀大一時(shí)，余典恒就加入了該學(xué)院“晨曦計(jì)劃”，跟著團(tuán)隊(duì)投身科研實(shí)踐，從跟跑到自由跑再到領(lǐng)跑，在實(shí)驗(yàn)室練就了扎實(shí)的科研能力。
為了探索金屬有機(jī)框架材料應(yīng)用于高效水系儲(chǔ)能器件的方法，余典恒和團(tuán)隊(duì)曾連續(xù)兩個(gè)月泡在實(shí)驗(yàn)室，測(cè)試了數(shù)百組實(shí)驗(yàn)方案。最終，這支本科生團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)控材料的化學(xué)組分和物理結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的電極材料，能讓儲(chǔ)能電池的能量密度、比容量和循環(huán)壽命同步提升，并順利試用于新能源汽車平臺(tái)。
“化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在化學(xué)學(xué)習(xí)中扮演著非常重要的角色?！痹撔；瘜W(xué)化工學(xué)院副院長(zhǎng)韓瑩介紹說(shuō)，化學(xué)需要不斷探索和創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)是推動(dòng)化學(xué)發(fā)展的手段，實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力是化學(xué)人才的“基本功”，也是培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的關(guān)鍵，是理論教學(xué)無(wú)法替代的必經(jīng)路。
2016年以來(lái)，按照“早進(jìn)團(tuán)隊(duì)、早出成果、早成人才”的育人思路，他們嘗試破解基礎(chǔ)學(xué)科低年級(jí)學(xué)生缺乏科研實(shí)踐入口，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新脫節(jié)的問(wèn)題。
著眼于打牢基礎(chǔ)學(xué)科的實(shí)踐能力，該學(xué)院增加了實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐課比重，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，把大型儀器、國(guó)家級(jí)課題等優(yōu)質(zhì)科研資源轉(zhuǎn)化為人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)：向本科生開(kāi)放省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、省級(jí)工程研究中心，引入真實(shí)科創(chuàng)和產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，建強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科研訓(xùn)練“演練場(chǎng)”。
十年來(lái)，“晨曦計(jì)劃”以實(shí)驗(yàn)“笨方法”練就基礎(chǔ)學(xué)科實(shí)踐“基本功”：累積孵化科研創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目400余項(xiàng)，近十年師生先后在各類國(guó)省級(jí)學(xué)科競(jìng)賽中摘金奪銀400余項(xiàng)，累計(jì)獲獎(jiǎng)1200余人次，本科生以第一作者發(fā)表高水平SCI論文180余篇，其中不乏在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》《先進(jìn)材料》等國(guó)際期刊發(fā)表論文的“科研新生代”。
“真問(wèn)題”淬煉創(chuàng)新“硬本領(lǐng)”
一塊塊電芯經(jīng)過(guò)分選、堆疊、串聯(lián)、焊接、測(cè)試包裝等流程，實(shí)現(xiàn)從單體電芯到成品的完美“蛻變”。走進(jìn)江蘇中興派能電池有限公司，鋰電池模組生產(chǎn)線一派繁忙景象。很難想象，在這組即將走向海外的電池中，有一款來(lái)自揚(yáng)州大學(xué)本科生團(tuán)隊(duì)研制的石墨負(fù)極材料。
“他們不僅提供了完整的循環(huán)性能數(shù)據(jù)，還對(duì)電池組封裝提出了熱管理優(yōu)化方案。”去年6月，該校講師劉征師生團(tuán)隊(duì)的研究成果投入產(chǎn)線時(shí)，工程師們驚訝于這群“本科生創(chuàng)客”的專業(yè)程度。雙方在三個(gè)月內(nèi)完成五次技術(shù)迭代，將儲(chǔ)能電池循環(huán)穩(wěn)定性提升了30%。
“化學(xué)教育的真諦是讓學(xué)生觸摸到真實(shí)世界的熾熱溫度?！痹撛涸洪L(zhǎng)龐歡介紹說(shuō)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證型為主，普遍采用“菜譜式”操作手冊(cè)，學(xué)生機(jī)械重復(fù)既定步驟即可完成，這種教學(xué)模式與產(chǎn)業(yè)界對(duì)化學(xué)專業(yè)人才創(chuàng)新能力的需求嚴(yán)重脫節(jié)。
為引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)的產(chǎn)業(yè)問(wèn)題中獲得扎實(shí)的創(chuàng)新能力，學(xué)院探索搭建了“化學(xué)產(chǎn)教融合”實(shí)踐平臺(tái)，構(gòu)建“虛實(shí)結(jié)合+產(chǎn)業(yè)嵌入”的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，通過(guò)專業(yè)實(shí)踐、行業(yè)實(shí)踐和課外實(shí)踐“三位一體”的產(chǎn)教融合，全面推動(dòng)拔尖人才產(chǎn)教融合能力的提升。
“學(xué)校將企業(yè)技術(shù)痛點(diǎn)轉(zhuǎn)化為我們的綜合實(shí)驗(yàn)課題，采用校企雙導(dǎo)師制指導(dǎo)創(chuàng)新實(shí)踐?！北究粕鷮O江宇介紹說(shuō)，這種打破壁壘的培養(yǎng)模式，讓學(xué)生在低年級(jí)就能接觸前沿課題。站在轟鳴的產(chǎn)線旁，真正觸摸到未來(lái)化學(xué)的脈搏，那是實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)線共振的創(chuàng)新火焰。
來(lái)自產(chǎn)業(yè)的真問(wèn)題激蕩著創(chuàng)新與應(yīng)用雙向奔赴。在泰州，學(xué)生參與研制的乳腺癌新藥恩替諾特已經(jīng)上市；在連云港，本科生團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的“膜分離純化技術(shù)”使某化工企業(yè)年減排揮發(fā)性有機(jī)物120噸；在四川，校企聯(lián)合研發(fā)的甲基硒代葡萄糖累積創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益3000余萬(wàn)元……燒杯中的溶液泛起氣泡，儀器屏幕閃爍數(shù)據(jù)，化學(xué)人才培養(yǎng)的“奇妙反應(yīng)”悄然發(fā)生。
“重交叉”激發(fā)教育“新思維”
普魯士藍(lán)，是一種經(jīng)典的配位化合物，不僅在藝術(shù)領(lǐng)域有著悠久的歷史，被梵高、畢加索等用于創(chuàng)作深邃的藍(lán)色作品，近年來(lái)更被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)具有諸多獨(dú)特的特性和潛在應(yīng)用價(jià)值。
不久前，揚(yáng)州大學(xué)化工學(xué)院學(xué)生張光勛等利用機(jī)器學(xué)習(xí)輔助揭示普魯士藍(lán)類似物晶體的水熱相變機(jī)理，為相關(guān)材料制備以及電解水析氧技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供了新思路。
“化學(xué)家的想象力要突破燒瓶邊界?！睆埞鈩鬃院赖卦u(píng)價(jià)說(shuō)，這是一次藝術(shù)與科學(xué)的靈感碰撞，也是一場(chǎng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與化學(xué)的深度交融。這種跨學(xué)科思維源自該校“基礎(chǔ)+模塊”的課程改革。
“高校課程體系不能滯后于交叉學(xué)科需求?！饼嫐g介紹說(shuō)，傳統(tǒng)化學(xué)專業(yè)課程體系以無(wú)機(jī)、有機(jī)、分析、物化四大基礎(chǔ)學(xué)科為核心，學(xué)科邊界固化明顯。在人工智能、新能源、生物醫(yī)藥等交叉學(xué)科快速發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)課程對(duì)新材料計(jì)算模擬、綠色合成工藝、環(huán)境分析技術(shù)等跨學(xué)科內(nèi)容覆蓋不足。
如何架起專業(yè)知識(shí)與跨學(xué)科思維培養(yǎng)之間的橋梁？揚(yáng)州大學(xué)從課堂找靈感、理思路、尋答案。為適應(yīng)人才培養(yǎng)需求，學(xué)校持續(xù)構(gòu)建“學(xué)科交叉+動(dòng)態(tài)更新”的課程體系，深入推進(jìn)模塊化課程群建設(shè)。
去年9月，揚(yáng)州大學(xué)“能源化學(xué)”微專業(yè)正式招生。該專業(yè)面向物理、化學(xué)、能源等理工科方向?qū)W生，開(kāi)展涵蓋能源分類、性質(zhì)、利用和轉(zhuǎn)化等方面跨學(xué)科教學(xué)。一經(jīng)推出，吸引了近百名不同學(xué)科背景的學(xué)生報(bào)名。
所謂微專業(yè)指的是學(xué)校為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)快速迭代而創(chuàng)設(shè)的小型化培養(yǎng)體系，聚焦特定領(lǐng)域構(gòu)建5~10門核心課程的模塊化集群，培養(yǎng)學(xué)生快速掌握前沿技術(shù)或行業(yè)市場(chǎng)需求的能力?！澳茉椿瘜W(xué)”微專業(yè)建設(shè)為面向傳統(tǒng)能源升級(jí)換代培養(yǎng)復(fù)合型人才提供了新思路。
“我們通過(guò)課程重構(gòu)提升人才培養(yǎng)靈活性?！痹撔８毙ｉL(zhǎng)、化工學(xué)院教授韓杰介紹說(shuō)，學(xué)校將傳統(tǒng)四大化學(xué)拆解為基礎(chǔ)模塊，增設(shè)“計(jì)算化學(xué)與AI輔助設(shè)計(jì)”“能源材料化學(xué)”與“生物醫(yī)學(xué)化學(xué)”等交叉模塊，允許學(xué)生按興趣跨學(xué)科組合課程包，讓畢業(yè)生既能掌握化學(xué)內(nèi)核，又能靈活運(yùn)用交叉學(xué)科知識(shí)解決如碳中和、生物醫(yī)藥等面向國(guó)家重大需求的復(fù)雜問(wèn)題。
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