以工程教育所要求能力為目標的實踐教學方式研究與改革
——以化工專業(yè)為例

孫國富,徐靜莉,程 妍,司紅巖,侯珂珂

(許昌學院化學化工學院，河南 許昌 461000)

工程教育改革是當前世界范圍內(nèi)被高度重視的領域，自2005年來，由美國幾所著名的工科大學創(chuàng)立的CDIO工程教育模式在世界各國被實踐應用，并在整體標準不變前提下根據(jù)各自情況不斷進行改革[1]。

2016年4月7日教育部發(fā)布的中國高等教育系列質(zhì)量報告之《中國工程教育質(zhì)量報告》顯示，2014年，我國工程教育在校生規(guī)模占全國普通高校本、專科在校生總數(shù)的38.2%，本、?？乒た茖I(yè)布點數(shù)分別達到15718個和23875個，規(guī)模位居世界第一。但高校對工科人才培養(yǎng)質(zhì)量的評價和工業(yè)界存在錯位，需要引起高度關注?！皥蟾妗卑l(fā)現(xiàn)，工科畢業(yè)生在專業(yè)知識、邏輯思維、工具使用、研究能力、職業(yè)道德等方面的表現(xiàn)得到企業(yè)充分肯定。但在前沿知識、創(chuàng)新能力、外語交流能力、分析解決工程問題能力、行業(yè)法律法規(guī)意識等方面的表現(xiàn)評價相對較低。

隨著國家對工程教育的重視，高校教師對我國工程教育領域存在的各項問題也更加關注。而實踐是工程教育的靈魂，實踐教學在工程教育中占據(jù)絕對重要的地位[2]。

1 目前實踐教學存在的問題

結合我國目前本科工程教育特別是實踐教學中存在的問題，與以上能力及意識評價結果是相對應的。概況起來主要表現(xiàn)在兩個方面：

一是教師教學還是習慣于應用科學教育的方法(例如分析的、演繹的方法)完成工程教育相關教學內(nèi)容；

二是教學過程的組織依然沒有改變圍繞"課堂中心、教師中心和教材中心"這種不符合工程教育基本特征的方法。不能很好地發(fā)揮學生的自主性和創(chuàng)新性，也就很難達成現(xiàn)代工程教育人才培養(yǎng)目標。

掌握解決復雜工程問題的能力是現(xiàn)階段段工程教育改革的重點。因此，緊緊圍繞工程教育國際認證的12條畢業(yè)要求，通過對各個實踐教學環(huán)節(jié)，特別是專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的教學方式方法進行改革，真正提升學生工程實踐能力。

2 改進措施

首先，從教學手段方法上，做到不局限于驗證原理、掌握操作技術，而對實驗思路、實踐設計和實驗綜合分析能力的實際訓練給予足夠的重視，使學生工程知識、工程能力、通用技能、工程態(tài)度四個方面能力得到全面提升。

其次，將研究性教學作為一種有效的引導學生自主學習、主動探究、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的實踐教學方式；將這一教學方式覆蓋到全部專業(yè)實踐課程中，按課程順序逐層次遞升式培養(yǎng)相關能力。

利用開放實驗促進學生自主學習能力；采用虛實結合的實習實訓方式，保證學生接觸前沿知識(主要為設備及操作方法)；通過組織學科競賽促進解決復雜工程問題能力培養(yǎng)、并使其能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色，培養(yǎng)行業(yè)法律法規(guī)意識。

具體做法:

2.1 以學生為主，化被動操作者為主動實踐者

改變傳統(tǒng)的教師講授，學生只會操作的模式。將研究性教學作為一種有效的引導學生自主學習、主動探究、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的實踐教學方式。之前我們在"化工生產(chǎn)實訓"課程教學中嘗試過研究性教學方式，雖取得一定效果，但同時發(fā)現(xiàn)一些問題。在該課程之前的實踐教學中學生接觸這種互動性強、需要積極思考的上課方式較少，而“化工生產(chǎn)實訓”又是綜合性非常強的實踐課程，學生很不適應。因此，我們考慮在專業(yè)基礎實踐課程中推行研究性教學方式，并將這一方式貫穿于全部專業(yè)實踐教學課程中。這樣由易到難、由單一到綜合，實行逐級遞升深入，最終達到培養(yǎng)學生培養(yǎng)學生的獨立思考能力、溝通能力、分析、解決復雜工程問題的能力以及自主學習的能力。

2.2 優(yōu)化實踐課程，保證實踐教學質(zhì)量

“化工專業(yè)實驗”課程是由“化工分離工程”、“化工熱力學”、“化學工藝學”、“化學反應工程”等多門課程的實踐內(nèi)容組合的實踐類課程，傳統(tǒng)的方式是在全部理論課程結束后集中時間統(tǒng)一進行實驗，使得大部分理論課程與實驗在時間上脫節(jié)，這樣就失去了理論與實際緊密聯(lián)系的及時性。并且學生要在短時間內(nèi)復習多門課程內(nèi)容，于是忙于應付，導致實踐教學效果較差。通過對2014及2015級學生調(diào)查也反映了這個問題。為此我們確定了實踐緊跟理論的課程設置方針，保證在理論課開設的同時進行對應的實踐課程。即采取實驗課與理論課同步進行的分段教學方式，對于不同學期課程在課程結束后及時開設相應實驗課，同學期課程采用前后分段式教學。

“化工原理”課程因開設在2個學期，根據(jù)以上方針也將《化工原理實驗》分成2部分分別進行。該實驗課程是整個專業(yè)實踐課程中較為基礎的一門專業(yè)基礎課，因此從這門課程開始按照每個單元操作貫徹研究性教學方法，為后面課程奠定基礎。取消全部演示實驗，將這些實驗內(nèi)容利用開放實驗室變?yōu)樽灾鲗嶒烅椖?，例如雷諾實驗、非均相混合物分離等作為補償項目。將“流體流動阻力測定”、“離心泵性能測定”、“精餾實驗”項目變成學生自主設計型實驗，學生通過答辯后方可進入實驗室進行實驗。通過合理優(yōu)化演示、驗證、綜合、設計等不同層次的實驗，實現(xiàn)分層次實驗教學目標，培養(yǎng)了學生的獨立思考能力，分析問題、解決問題的能力以及實踐操作能力。得益于此，我院化工專業(yè)學生連續(xù)2年在全國大學生化工專業(yè)實驗大賽中取得總決賽一等獎的好成績。

2.3 實習實訓虛實結合

校內(nèi)《化工生產(chǎn)實訓》完全按照工廠實際進行操作、監(jiān)護，使學生完全置身于“真實”的工作環(huán)境。教師根據(jù)工藝流程特點結合生產(chǎn)實際情況，通過布置題目，組織討論的形式，引導學生培養(yǎng)自主學習及分析問題能力。組織討論做到每個實訓項目都進行，按小組進行討論后匯總?？己藘?nèi)容也不僅限于操作，將增設綜合題目，學生通過設計到實施來完成。

給學生布置實習任務，讓學生工作要求進行實際操作，指導教師可以設置故障，讓同學根據(jù)現(xiàn)場情況，提出解決問題的方法，培養(yǎng)解決復雜工程問題的能力。同時，實訓采用分工段、班組及小組的方式。工段長、班長及小組長輪換擔當，在訓練過程中有分工有合作，從而培養(yǎng)學生在團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人角色的能力。

在校內(nèi)實訓同時進行對應裝置及工藝的虛擬仿真訓練，利用虛擬仿真技術向?qū)W生展示先進的儀器設備和控制手段，保證學生接觸前沿知識。在校內(nèi)實訓期間到對應工藝的企業(yè)進行參觀學習。通過這種方式，使同學們既接觸先進的裝置設備，有保證實際操作。

2.4 將學科競賽融入設計類課程中

我院化學工程與工藝專業(yè)經(jīng)過2015級培養(yǎng)方案的修訂，目前從教學進度上已經(jīng)具備參加全國大學生化工設計競賽的基本條件。因此，采用學科競賽的方式促進課程建設。將“化工原理課程設計”、“化工設計”、“畢業(yè)設計”相結合，以學科競賽促進課程建設。該過程分三個步驟進行。首先，根據(jù)課程設計特點結合全國大學生化工設計競賽題目設定“化工原理課程設計”內(nèi)容，達到設計意識及方法的初步培養(yǎng)。然后，在“化工設計”課程中貫穿全國大學生化工設計競賽內(nèi)容，舉辦院系選拔賽，并最終以此成績作為“化工設計”課程成績。最后，組織學生組隊參加國賽，并將參賽設計內(nèi)容按學校要求修改后評定成績，作為“畢業(yè)設計”的成績。通過這三個步驟的實施，將3門設計類課程有機結合起來，圍繞相同(或相近)題目進行課程內(nèi)容的開展，從局部設計到綜合設計再到最后的團隊協(xié)作設計，從多層次、多角度對學生進行了全面的能力訓練。

3 結語

工程教育實踐強調(diào)工程實踐與理論緊密結合，以全面推進學生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，能力培養(yǎng)“寬專業(yè)、厚基礎、強能力、重綜合、求創(chuàng)新”的具有創(chuàng)新精神和實踐能力的應用型人才為目標。建設一個先進教學理念和教學方式是保證培養(yǎng)合格工程技術人才的根本。

本研究從實踐課程體系中的專業(yè)實踐課程著手，在教學方式上以推廣研究性教學方式為主線，結合虛擬仿真、分時分段、課程融合等不同方式方法培養(yǎng)學生自主學習、團隊協(xié)作溝通、解決復雜工程問題等基本能力。