工程教育認證背景下《化工原理》課程改革探索*

曾 艷，張 偉，徐紹紅，王曉鈺，李紅玲

(新鄉(xiāng)學院，河南 新鄉(xiāng) 453003)

我國的經濟發(fā)展和工業(yè)化進程離不開工程技術人才的支撐，工程教育就是一項以培養(yǎng)工程技術人才為目標的專業(yè)教育活動[1]。工程教育專業(yè)認證是指由專業(yè)的認證機構針對高等教育機構開設工程類專業(yè)教育的課程體系設置、師資隊伍配備、辦學條件配置等影響學生畢業(yè)能力以及專業(yè)持續(xù)改進機制的建立等各個方面實施的專門性認證，用以保證專業(yè)教育質量和專業(yè)教育活力，是目前國際通行的最認可的工程教育質量保障制度。[2-4]

《化工原理》是化工及相關專業(yè)學生必修的一門基礎技術課程，是利用自然科學原理研究化學工程所遵循的動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞的一般規(guī)律，學習解決實際工程問題的理論和方法，從而進行化工及相關工程的設計、工藝計算和設備選型的課程，是從自然科學的基礎課向工程科學的專業(yè)課過渡的入門課程，特別要求學生在學習過程中不止要掌握理論知識，更重要的是培養(yǎng)學生分析、解決實際問題的工程能力以及自主學習、終身學習的能力，這與工程教育認證的目標不謀而合。[5,6]依托工程認證背景，本文從課程體系、課程內容、授課模式、考核方式四個方面對《化工原理》課程進行改革，期望能夠達成工程教育認證要求，培養(yǎng)合格的工程人才。

1 完善課程體系

根據(jù)新鄉(xiāng)學院化工與制藥類各專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求，該課程在大二下學期開設，年限為一學年，授課對象主要為化工與制藥類專業(yè)學生和新能源材料與器件、化學、生物技術及食品工程等專業(yè)學生，每年的授課人數(shù)大約為500余人。

基于化工與制藥類專業(yè)本科教學質量國家標準和工程教育認證理念，對化工原理理論課程體系進行重新構建，實現(xiàn)學生全方位立體培養(yǎng)。把化工原理課程分為主課程和前沿、案例、思政三個子課程，如圖1所示。主課程講授課程的基礎內容，培養(yǎng)學生的工程觀點；三個子課程中，前沿子課程作為課程擴展內容，以西氣東輸、真空傳熱、超濾膜等內容使學生了解課程相關的前沿理論與最新技術；實例子課程是理論與實際結合的橋梁，培養(yǎng)學生實踐能力；思政子課程是課程的指導思想，給學生樹立正確的政治思想和道德。

圖1 課程體系示意圖

2 豐富課程內容

課程內容以教學目標、課程大綱為依據(jù)，圍繞著課程體系設置：

(1)在主課程中講解傳統(tǒng)化工原理課程中動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞等“三傳”的基本內容，通過對生活、化工生產中動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞現(xiàn)象的觀察總結，建立數(shù)學模型，總結其傳遞規(guī)律，用自然科學的原理來考察、分析和處理工程實際問題，同時訓練學生的設計能力，掌握過程的研究方法，培養(yǎng)合格工程師的必需素質。

(2)前沿子課程單獨設課或以專家講座的形式開出，該系列緊跟化工過程發(fā)展的前沿，內容包括新過程、新設備、新技術、新進展等，使學生了解化工過程的前沿理論與化工生產新技術，培養(yǎng)學生的科學前瞻性。例如，通過授課老師和專家對現(xiàn)在熱議的真空傳熱理論進行探討，尋找真空傳熱的理論依據(jù)，與主課程中傳統(tǒng)的傳熱理論進行對比、分析、討論，引發(fā)學生深入思考什么是真空？有無介質？傳熱怎么進行等，指導學生探討新理論的可能性和理論根據(jù)，進行科學思想的解放；再如，授課老師和專家講解超濾膜的相關進展和應用，引導學生對工業(yè)生產上傳質過程的了解，理解超濾膜的技術原理和應用場景，與主課程中吸收、精餾等傳質過程進行對比，分析每一種傳質手段的原理、應用范圍和使用條件，比較各種手段的優(yōu)缺點，培養(yǎng)學生在不同技術手段中進行對比選擇的能力。

(3)案例子課程主要講述實際應用，緊密結合化工生產實際，講解化工生產設備的設計和化工生產過程的操作，使學生能夠將所學理論知識與化工生產實踐緊密結合，學以致用；這部分課程可以以化工設備設計、工藝設計的形式來進行，授課教師給出設計任務，指導學生進行相關資料的查找，確定生產工藝，通過參數(shù)的計算，進行設備設計。

(4)思政子課程是課程的指導思想，旨在樹立學生對黨和國家、社會主義事業(yè)的忠誠信念，培養(yǎng)可靠的建設者和接班人。我們可以通過大禹治水的故事講解流體流動的原理，再通過流體流動的原理分析建立數(shù)學模型，通過數(shù)學模型的計算反證大禹治水的方法是否可靠，以此引發(fā)學生對我國古代英雄人物的佩服，了解華夏文明的淵博與偉大，培養(yǎng)學生的民族自豪感和文化自信。

3 轉變授課模式

《化工原理》課程以“教師+學生”兩條主線，堅持以教師主導和以學生為主體的教學理念，采取“課前+課中+課后”三段式教學模式(圖2所示)：課前，通過網絡資源安排學生觀看、了解相關的工程實例、生活應用場景和歷史故事，了解本次授課所學基礎內容可以應用于哪些實際場景，怎么應用，引發(fā)學生對課程內容的興趣，同時提出問題引導學生進行自學；課堂上，通過視頻講解或者授課教師現(xiàn)場講解，通過課前的問題導入，總結實際案例的現(xiàn)象、規(guī)律，建立傳遞過程的數(shù)學模型，講解課程理論知識；講解之后進行線上的隨堂測試了解學生的理解程度，課后再組織進行問題討論，了解理論知識與實際案例的對應關系，進行工程實例的分析，將理論知識與工程實際相結合，培養(yǎng)學生工程能力，每單元學習結束，進行單元測試，對學生本單元知識能力情況進行檢驗，查漏補缺。從課前的問題引導到授課講解是理論知識傳遞的過程，掌握理論知識后，在課后進行的討論分析就是對學生工程能力的培養(yǎng)。

圖2 教學模式示意圖

上述“線上線下混合式教學”模式充分利用大學MOOC和學習通網絡資源，實現(xiàn)了傳統(tǒng)學習方式和數(shù)字化網絡化學習的優(yōu)勢互補；“理論課堂+實訓課堂”實現(xiàn)了課堂延伸；“基礎性+進階性+專題性”工程實例突出了課程內容前沿性和高階性；線上資源“虛擬仿真+實物工廠”實現(xiàn)了工程抽象概念的形象化?！熬€上線下混合式教學”打破了學習空間、時間限制，教師能及時得到學生反饋，適時學時分配，提高教學效率。

4 加強過程考核

長期以來，高校課程成績評定基本是“以考卷定終身”，為了工程認證要求和提高學生培養(yǎng)質量及學生自主學習能力，督促學生把功夫下到平時，有效落實教高函{2018}8號文件精神，我校年出臺了加強學習過程考核的相關文件，將過程考核成績在課程總成績中的權重由30%提高到60%，《化工原理》課程相應改革，創(chuàng)新課程評價方式，將60%的過程性評價涵蓋了學習通課堂互動、大學MOOC線上作業(yè)互評、學習通線上隨堂測驗、大學MOOC線上單元測試、大學MOOC工程實例討論等多個環(huán)節(jié)，多元化評價貫穿整個學習過程，增加了考核的挑戰(zhàn)度。

本文在工程教育認證背景下，依據(jù)專業(yè)要求和課程大綱，對我?！痘ぴ怼氛n程進行改革，通過對課程體系、課程內容、授課方式、考核方式四個方面的改進，突出了課程思政，強化了過程考核內容和比重，采用線上線下混合式教學模式，創(chuàng)新教學時空，建立了教師為主導、學生為主體的教學模式，提高學生的學習能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神，取得較好的成果。