南开化学:百年贡献与科研培养探实践

本科生科研与创新能力的培养，一直是中国高等教育面临的一大挑战。针对本科生创新意识和科研创新能力不足的问题，南开大学化学学院从2009—2013年实施了针对本科生科研与创新能力培养的系列改革和探索，并在2014—2017年的实践中取得了显著的成效，具体成果总结如下：

（1）改革教学计划、教学内容和教学方法

经过详细的调研和论证，针对本科生培养中存在的问题，在教学计划、教学内容和教学方法等方面都进行了有针对性的改革。针对优秀学生上课学习清闲，集中科研训练时间又不足的问题，在正常的三年学完专业必修课的教学计划之外，专门为优秀学生设置了两年学完专业必修课的教学计划。重要的专业必修课如有机化学2-1和2-2、结构化学等每个学期都平行开课，学生可以根据自身情况更加灵活地制定适合自己的选课计划，选择两年或三年修完专业必修课。一旦发现两年学完专业课有困难，随时可以退回到正常的三年学完专业必修课的教学计划。2016级311名本科生中有153人选择两年修完专业必修课，占比约50%，这就为大三以后集中参加科研训练和国际交流奠定了坚实基础。这种设置两年和三年教学计划分流培养的模式，应该开国内化学本科教学的先例。

针对课程知识陈旧、更新较慢、学生兴趣不高的问题，组织各领域杰出教授精心设计打造“当代化学前沿2-1”“当代化学前沿2-2”和“改变世界的化学”等前沿课程作为学院指定专业选修课程，同时鼓励教师在专业课程教学中引入最新学科前沿内容，使学生从一入学开始的教学环节就能够领略化学学科前沿最新进展，并通过学习逐步培养起创新意识。

针对教学与科研脱节的问题，改进教学方法，在教学中增加文献检索、课下文献习题或作业、教学论文写作和ppt展讲等环节，培养学生的科研素养和能力。

为了探索培养学生的创新意识和创新能力，化学学院鼓励教师开展教学改革和教学研究。2012—2017年，化学学院教师承担教育部教改项目2项，天津市教改重点项目1项，南开大学教改项目31项。2013—2017年，化学学院教师在J.Chem.Edu.、《大学化学》和《化学教育》等国际国内顶级化学教育期刊上发表教学论文29篇。孙宏伟、陈兰、段文勇、沈荣欣、赖城明完成的“基于现代技术的《结构化学》精品课程的建设与实践”2013年获得天津市教学成果一等奖。学院已经形成良好的教学改革和教学研究氛围。

（2）搭建创新化学实验教学平台，培养学生的实验能力和解决问题能力

针对本科生动手和实验能力不足的问题，依托国家级化学实验教学示范中心，建设多层次实验教学平台，加强实验教学。在教师配备上，基础实验课每个班带实验老师由一名增加到两名，保证对学生的针对性指导。改革实验教学内容，引入最新科研成果，编辑出版了《创新化学实验》一书用于实验教学，使基础实验教学与科研接轨。鼓励教师改进和自制实验教学仪器，提高实验效率和教学效果。同时，针对学生对化学实验兴趣不高、缺乏协作和团队意识的问题，每年举行南开大学化学实验竞赛，鼓励学生参加天津市和全国大学生化学实验竞赛，激发学生对化学实验的兴趣，提高实验动手能力，培养学生创新意识和团队精神。

（3）实施逐级深入的系列课外科研与创新能力培养计划

针对本科生科研与创新能力不足的问题，除了加强理论课程和实验课程教学以外，实施逐级深入的系列课外科研与创新能力培养计划，具体包括以下几个方面：

大一上学期，组织“我爱实验室”科研体验活动，要求学生走进科研实验室，切实感受科研氛围，每人至少体验5个半天。活动结束填写提交“我爱实验室”活动日志，专业班导师进行审阅评优，然后学院召开年级大会，对科研体验活动进行总结，同时介绍化学学院完整的本科生科研与创新能力培养计划。通过这一活动，让学生加深认识化学类专业，认识化学科研，思考和制定本科四年或更长的人生规划。

大一暑期，开展为期一个月的本科生暑期科研训练，重点培养学生的基本科研素质、基本科学常识和基本实验训练。在这一个月里，学生参加学院组织的暑期科研系列讲座，并在导师指导下，参照科研训练指南，进行各种科研训练。结题时提交结题报告书。2013—2017年参加本科生暑期科研训练学生人数分别为：96，73，193，203，185。

大二下学期，鼓励、组织学生申请“国家大学生创新实验计划”“天津市大学生创新实验计划”和南开大学“百项工程”创新项目，利用课余时间参与科研创新活动。通过项目的立项、完成、中期考核和结题，全面培养学生的科研与创新能力。近两年每年参加科研创新活动的学生人数都超过200人，占年级学生总数的70%～80%，已经形成本科生参与科研活动的良好氛围。

大三开始，继续鼓励学生进入实验室进行科研训练、科研创新。对于化学伯苓班学生，化学学院设立50万元科研训练基金，按研究生模式配备指导教师，进行为期一年的科研训练。学期末提交书面科研训练报告，学年末还要参加学院组织的ppt展讲汇报和考评。

大三结束，鼓励学生提前开始毕业论文工作。化学学院本科生的毕业论文很多都提前到大四上学期开始，特别是获得推荐免试研究生资格和出国交流的学生。毕业论文可以在本校、国内其他大学、中科院研究所等单位进行，也可以在国外进行。部分在国外做毕业论文的学生还可以通过视频进行论文答辩。

同时，针对本科生创新意识和创新思维的培养，开设“创新科研与训练”等课程，并定期开设系列针对本科生的学术讲座活动。从2013年开始，每月末的最后一个周五晚上，都开设伯苓讲座，聘请国内外著名的化学家为本科生作学术报告、分享科研体会，解读如何产生创新性思想以及在科研工作中如何实现创新。2016年开始，每月中旬的周五晚上又增加一次青年伯苓讲座，聘请国内著名的青年化学家为本科生作学术报告、分享成长经历，帮助学生更好地规划人生。

为了使学生加强对科研训练和培养创新能力的重视，化学学院出台相应政策，鼓励和引导学生进入实验室进行科研创新活动。学院在推荐免试攻读研究生政策中，明确对科研训练的要求。参与科研训练的时间多少和取得效果，影响推荐免试攻读研究生的综合排名。对于参加出国交流，到国外课题组进行科研训练的学生，明确规定只有在校期间参加过半年以上科研训练的学生才能够获得资助。同时，化学学院出台政策，对于指导本科生完成科研训练或创新项目的教师，给予一定的工作量和经费奖励，对于指导本科生发表学术论文的导师也给予不同程度的经费奖励。(www.xing528.com)

通过系列的科研创新能力培养计划，化学学院本科生的科研能力得到很大提升。2013—2017年，本科生署名发表学术论文306篇，授权中国发明专利15项。本科生作为第一作者发表学术论文53篇，其中影响因子大于3.0的论文30篇，大于6.0的论文6篇，大于10.0的论文1篇。本科生作为学生第一作者的授权中国发明专利7项。

（4）国际化和全国化培养本科生创新意识与创新能力

通过学院资助一半学生自费一半的模式，化学学院重点资助本科生到国际一流大学课题组进行3个月以上的科研训练。2012级学生共有42人到国际一流大学课题组参加3个月以上科研训练；2013级学生有60人到国际一流大学课题组参加3个月以上科研训练；2014级学生有56人到国际一流大学课题组参加3个月以上科研训练，2014年有40人进入世界排名Top20的大学或研究所进行科研训练。

学院也鼓励学生到国内其他高校和研究所进行科研训练或提前开展毕业论文工作。化学学院2011级本科生有15人到国内其他高校和研究所做毕业论文；2012级本科生有17人到国内其他高校和研究所，22人到国外做毕业论文；2013级本科生有9人到国内其他高校和研究所，42人到国外做毕业论文。很多毕业论文都进行一年左右。

同时，为了扩大学生的学术视野和眼界，学院资助本科生参加国内大型学术会议，定期组织本科生参观国内高校和科研院所。

通过国际化和全国化的交流与科研训练，极大地拓宽了学生的学术视野。不同国家、不同学校和不同课题组的科研氛围与科研文化的交流、学习和训练，促进了学生的创新意识和创新能力的提高，为学生进一步深造、攻读研究生学位奠定了基础。

（5）成果的国内外影响

本科教学和人才培养，一般周期较长，仅仅几年还不能全面评估取得的成果。但最近四年的实践检验证明，取得的成效比较显著。

南开化学本科生出国参加科研训练，基本上是学生直接给国外导师写信联系。随着学生创新意识和能力的提高，南开化学的声誉也逐步提高，几乎所有国际顶级大学包括哈佛大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校、加州理工学院、剑桥大学、牛津大学等都认可接收南开大学本科生的科研训练。美国的Scripps研究所每年都接受8～10名南开化学本科生去科研训练，成为南开化学本科生的海外科研实习基地之一。国外导师在反馈信里对学生的表现都给予了高度评价，少数国外导师或机构还给到访的南开学生支付生活补贴。南开化学本科生在国外交流期间的研究工作，2016—2017年已经在J.Am.Chem.Soc.等国际期刊上署名发表国际合作学术论文8篇。

南开化学毕业生出国深造的高校也在逐步提升。2016届毕业生当年出国深造的45人中有28人进入国际前50名大学或研究机构。

南开化学本科生科研与创新能力培养的探索与实践，在国内产生了很好的影响。2010年，化学实验系列课程教学团队被评为国家级教学团队。化学实验教学中心教学改革成果也受到了国内同行的关注。许多国内著名高校如北京大学、清华大学等及一些欧美大学曾来中心参观和交流。2016年7月8日，中心主任李一峻教授在第十届全国大学生化学实验邀请赛暨实验教学研讨会上应邀作了题为“实验教学团队的建设经验”的报告。2016年12月5日，李一峻教授应邀在桂林理工学院作了题为“南开大学化学实验示范中心建设经验”的报告。2015年10月24日，王佰全教授应邀在庆祝浙江大学化学系建系100周年系列活动·化学教育教学论坛上作了题为“创新型化学人才培养模式的探索与实践”的邀请报告。2016年7月4日，王佰全教授应邀在中国化学会第30届学术年会上作了题为“创新型化学人才培养模式的探索与实践”的邀请报告。王佰全教授主持的“创新型化学拔尖人才培养模式探索”、韩杰副教授主持的“研究型有机化学实验教学内容体系与教学模式改革与实践”项目入选教育部2017年“基础学科拔尖学生培养试验计划”研究课题。王佰全教授主持的“化学类本科人才培养模式研究与实践”入选2017年天津市教改重点项目。

2013—2017年，化学学院本科生获“国家大学生创新实验计划”项目56项、天津市大学生创新项目118项；本科生署名发表学术论文306篇，授权中国发明专利15项；在全国大学生化学实验邀请赛中共获得二等奖5次，三等奖1次；在天津市大学生化学竞赛中共获得一等奖83项，二等奖29项，三等奖10项；获得“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖1项，三等奖3项，天津市特等奖、一等奖、二等奖各1项。2013年12月，在第三届全国化学专业本科生科技活动交流会上，于丽同学获得大会报告类一等奖，管铭同学获墙报类一等奖。2015年10月，在“第四届全国化学类专业大学生科技活动交流会”上，韩佳明同学获得口头报告优秀奖。2017年12月，在第五届全国化学类专业大学生科技活动交流会上，陈梦青获优秀报告奖，薛景获优秀墙报奖。2014年，化学学院“功能分子材料”团队入选团中央首批100支小平科技创新团队。2017年，杨成、刘彤、李明明撰写的论文《新型高效离子液体在绿色有机合成中的应用》入选第十届全国大学生创新创业年会。2017年，张卓晨获得国际遗传机器设计大赛（iGEM）金奖。

南开大学化学类专业本科生科研与创新能力培养探索与实践，不仅提高了南开化学本科人才的培养质量，对推动全国化学类专业建设和人才培养的教学改革，也发挥了积极的辐射和示范作用。该成果获2018年高等教育天津市级教学成果一等奖。

成果完成人：王佰全、李一峻、程鹏、周其林、邱晓航、郭东升、阮文娟、孙宏伟、杨光明

2012级本科生参加美国加州大学伯克利分校暑期学校留影

2014级本科生在美国Scripps研究所参加科研训练留影