成果導(dǎo)向理念用于《工業(yè)化學(xué)》課程教學(xué)設(shè)計的探討

（鄭州大學(xué) 化工與能源學(xué)院，河南 鄭州 450001）

摘要：將成果導(dǎo)向的理念用于《工業(yè)化學(xué)》的教學(xué)設(shè)計中，分析教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)、需求、過程和評價，對課程教學(xué)進(jìn)行設(shè)計。學(xué)生完成公開討論題目，建立了過程工業(yè)復(fù)雜工程的概念，培養(yǎng)了分析處理復(fù)雜工程問題的能力。

關(guān)鍵詞：成果導(dǎo)向；工業(yè)化學(xué)；教學(xué)設(shè)計；公開討論題目

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）13-0155-02

《工業(yè)化學(xué)》課程是鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院過程裝備與控制工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，從化工生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，結(jié)合化學(xué)工程基礎(chǔ)知識，闡明了近代化學(xué)品生產(chǎn)方法與工藝原理、典型流程與關(guān)鍵設(shè)備、工藝條件與節(jié)能降耗分析，反映了當(dāng)今世界化學(xué)工業(yè)的概貌及發(fā)展方向，內(nèi)容涉及硫酸工業(yè)、合成氨工業(yè)、石油煉制、石油化工高分子化工、生物化工等諸多產(chǎn)品的生產(chǎn)[1]。2014年中國提交轉(zhuǎn)正申請，經(jīng)過該組織的資料審查、現(xiàn)場考察和會議表決后，2016年6月2日國際工程聯(lián)盟大會《華盛頓協(xié)議》全會全票通過了轉(zhuǎn)正申請，中國成為第18個《華盛頓協(xié)議》正式成員[2]。

成果導(dǎo)向教育（Outcome-based Education，OBE）在美國、英國、加拿大等國家成為了教育改革的主流理念。OBE在1981年由Spady率先提出后，以驚人的速度獲得了廣泛重視和應(yīng)用[3]。OBE強(qiáng)調(diào)如下4個問題：想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么？為什么要取得這樣的學(xué)習(xí)成果？如何有效地幫助學(xué)生？如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果[4]？成果導(dǎo)向教育理論是以人人都能學(xué)會為前提，以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向而設(shè)計[5]，對教學(xué)改進(jìn)有很好的啟發(fā)和指導(dǎo)作用。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

《工業(yè)化學(xué)》課程是大一新生所接觸的第一門與專業(yè)有直接關(guān)聯(lián)的課程，主要采用口頭講授和多媒體教學(xué)的方式。教學(xué)現(xiàn)存問題主要有三個方面：第一，課上的教學(xué)效果。盡管采用多種教學(xué)方法，適當(dāng)提問，與學(xué)生互動，但是《工業(yè)化學(xué)》是一個120個學(xué)生的大課，兼顧到每個學(xué)生比較困難。學(xué)生對基礎(chǔ)知識如熱力學(xué)和反應(yīng)動力學(xué)等相對抽象的知識認(rèn)知能力差。第二，課后作業(yè)的完成情況。課本上的題目固定，每次交作業(yè)，有些學(xué)生可能抄襲，并且老師想要辨別發(fā)現(xiàn)也很困難。第三，考試的情況。最后的成績，一考定分?jǐn)?shù)，平時教學(xué)和作業(yè)沒有分量，只憑考試成績的優(yōu)良中差，無法全面反映一個學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。

二、教學(xué)實踐探討

針對OBE的要求，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)需求、教學(xué)過程和教學(xué)評價四方面對工業(yè)化學(xué)的教學(xué)進(jìn)行理論化分析和系統(tǒng)性設(shè)計，最后通過教學(xué)實例將理論應(yīng)用于實踐，將成果導(dǎo)向設(shè)計有效地應(yīng)用于教學(xué)。通過對化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)原理、基本方法和典型設(shè)備的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解過程工業(yè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程等特征，培養(yǎng)認(rèn)識分析工業(yè)化學(xué)相關(guān)問題的能力，提高學(xué)生融會貫通與分析復(fù)雜工程問題的能力。這三個目標(biāo)是有機(jī)的整體。第一是讓大一的學(xué)生對化學(xué)工業(yè)有大致認(rèn)識；第二對認(rèn)識分析問題的能力培養(yǎng)是關(guān)鍵；第三提升分析復(fù)雜工程問題的能力。學(xué)習(xí)各個行業(yè)比如制堿和煉油等，如何將現(xiàn)有不同工業(yè)不論是無機(jī)還是有機(jī)串聯(lián)起來，減小污染排放，滿足社會法律法規(guī)要求，認(rèn)識工程問題的復(fù)雜性。滿足過控畢業(yè)生具有解決復(fù)雜工程問題的能力的要求，具有相關(guān)的自然和專業(yè)科學(xué)知識，并且可以獨立和創(chuàng)新性的思考現(xiàn)問題。過控專業(yè)畢業(yè)生需要了解化工工業(yè)的流程，熟悉靜動設(shè)備的使用目的，比如換熱器的目的、泵和壓縮機(jī)的用處。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)工藝的改進(jìn)，設(shè)計設(shè)備，滿足工藝和法律法規(guī)的要求。課堂教師講解與提問，對關(guān)鍵的問題進(jìn)行課堂考試，設(shè)置公開討論的題目進(jìn)行討論，課下學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識獨立完成題目，寫成報告。教學(xué)過程的設(shè)計是以學(xué)生為中心，達(dá)到最終教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵途徑。首先，需要上課講解各個工業(yè)的現(xiàn)狀，包括生產(chǎn)方法和原理。通過當(dāng)堂提問和下節(jié)課課前提問的形成，了解學(xué)生接受知識的程度。對于關(guān)鍵的問題，比如計算題和重點工藝，進(jìn)行課堂考試，幫助學(xué)生掌握當(dāng)堂所學(xué)知識。其次，設(shè)置公開討論的題目，引導(dǎo)學(xué)生思考與所學(xué)的工業(yè)化學(xué)有關(guān)的問題的思考，進(jìn)行課堂初次討論。最后，課下再查閱文獻(xiàn)資料，對自己課上的想法和觀點進(jìn)行深入討論，獨立思考完成本次作業(yè)?？偝煽冎衅綍r占30%，期末考試占70%。通過平時定期考察，強(qiáng)調(diào)過程，淡化最終考試。平時成績包括課上提問和課堂考試（10%）、公開討論題目（20%）。課上提問和課堂考試，一次提問不到或不正確扣1%，課堂作業(yè)不交或有明顯錯誤扣1%。對公開討論題目的評價，雷同者零分，嚴(yán)禁抄襲，對不獨立思考者零容忍；立意的創(chuàng)新性占10%，按具體的思路評分；基本書寫完整性占10%，包括作業(yè)的條理性，比如，首先對問題的分析，然后得出自己的結(jié)論，最后尋找資料進(jìn)行論證，同時也包括書寫規(guī)范、字體工整等。給出無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)相關(guān)的不同討論題目，本文實例選取有特色的作業(yè)進(jìn)行介紹和點評。

公開討論題目1：近些年霧霾在中國北京及中國北方頻繁出現(xiàn)，對北方人民的生活環(huán)境造成了巨大挑戰(zhàn)。綠色化學(xué)是以原子經(jīng)濟(jì)性為基本原則，從源頭到末端進(jìn)行的綠色工業(yè)過程。試分析討論霧霾天氣與綠色化學(xué)的關(guān)系？如何防治？

題目1學(xué)生回答：孫同學(xué)分析了霧霾的起因，認(rèn)為霧霾不僅與氣象有關(guān)，還和污染排放有關(guān)。主要起因有：近地面濕度大，灰塵多；無明顯空氣流動，微小顆粒聚集；汽車尾氣；冬季取暖排放的CO2等污染物。霧霾會對人的呼吸和心血管系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。朱同學(xué)對霧霾的治理提出一系列的建議：高效利用化石能源，開發(fā)清潔能源如水電、太陽能、風(fēng)能等，源頭控制排污；提高汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，限行車輛，鼓勵乘坐地鐵、公交出行；加大化工類企業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的開發(fā)。張同學(xué)提出需系統(tǒng)地從源頭、過程和末端三方面治理。源頭控制逐步減少燃煤使用，提高油品質(zhì)量，開發(fā)清潔能源，加強(qiáng)政策管理；過程控制開發(fā)節(jié)能減排技術(shù)，提高煤炭利用效率，減少污染排放；末端治理對汽車尾氣裝置改進(jìn)，對固體廢棄物進(jìn)行資源化利用。

公開討論題目2：汽油產(chǎn)品滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枨?，也有直接或間接的危害。汽油中的硫等經(jīng)汽車尾氣排放到大氣中，污染環(huán)境；塑料中（如玩具和兒童用品）的增塑劑影響嬰兒發(fā)育。你所了解的其他石油及其化工相關(guān)產(chǎn)品在生活中的應(yīng)用，對社會發(fā)展是有益的嗎？對環(huán)境有害嗎？

題目2學(xué)生回答：王同學(xué)指出石油產(chǎn)品90%以上用于燃料，如汽油、柴油和煤油，滿足人們方便快速出行的需求。因此使用時燃料尾氣中有害成分對環(huán)境危害大，如尾氣中的硫化物，并且生產(chǎn)時的泄漏等也危害著環(huán)境?？傊?，我們能做的就是最大化地利用，最小化地傷害。通過數(shù)據(jù)分析汽車中所用材料與石油化工的關(guān)聯(lián)性，一部汽車的塑料件約占汽車總重的7%—20%，汽車自重每減少10%，燃油的消耗可降低6%—8%。董同學(xué)從人的衣食住行所需與石油化工產(chǎn)品的關(guān)系進(jìn)行分析，人一生滿足于基本需求，要“吃”掉551千克石油，“穿”掉290千克石油。與吃相關(guān)的所需產(chǎn)品，如植物生長所需的化肥、溫室大棚聚乙烯膜、收割時機(jī)器用油等。與穿相關(guān)的產(chǎn)品包括尼龍、滌綸、錦綸等合成纖維。萬安指出塑料滿足生活需要的同時，回收率很低，只有10%，剩余的采取填埋等方式對環(huán)境造成長期危害，未來需要綠色可降解的材料。

通過分析以上問題，認(rèn)識到社會存在的環(huán)境問題與綠色化學(xué)的關(guān)系，分析工程應(yīng)用的復(fù)雜性和系統(tǒng)性，查閱資料，進(jìn)行論述。對大一學(xué)生培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬓运季S很有幫助，對于本科生畢業(yè)后的工作或者讀研究生，有很好的引導(dǎo)作用。

三、教學(xué)改進(jìn)展望

對教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)措施包括三部分：（1）選取觀點和分析有新意的同學(xué)的內(nèi)容，做成PPT，在課堂上進(jìn)行公開討論，提高學(xué)生的參與度；（2）DIY授課，預(yù)備出一定課時，給學(xué)生幾個關(guān)注度高的題目供選擇；（3）工業(yè)化學(xué)與化工計算結(jié)合，提高學(xué)生深入分析解答問題的能力。

四、總結(jié)

《工業(yè)化學(xué)》課程為大一學(xué)生開設(shè)，以工程教育的成果導(dǎo)向理念為指導(dǎo)，對教學(xué)方式進(jìn)行改革。通過設(shè)計新穎的教學(xué)形式培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，結(jié)合工業(yè)化學(xué)與實際生活中的問題進(jìn)行分析，建立過程工業(yè)復(fù)雜工程概念，培養(yǎng)學(xué)生分析處理復(fù)雜工程的方法和能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]貢長生.現(xiàn)代工業(yè)化學(xué)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008：1-3.

[2]人民網(wǎng).中國成為《華盛頓協(xié)議》第18個正式成員[DB/OL].http：//edu.people.com.cn/n1/2016/0602/c1006-28407215.html，2016-6-2.

[3]李志義，朱泓，劉志軍，等.用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)高等工程教育教學(xué)改革[J].高等工程教育研究，2014，（2）：29-34.

[4]李志義.解析工程教育專業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向理念[J].中國高等教育，2014，（17）：7-10.

[5]李光梅.成果導(dǎo)向教育理論及其應(yīng)用[J].教育評論，2007，（1）：51-54.

作者簡介：薛冰（1982-），男（漢族），河南鄭州人，博士，講師，研究方向：吸附熱泵研究。