與工程教育專業(yè)認(rèn)證接軌的化工原理課程改革與教學(xué)探索

摘 要：本文分析了化工原理課程本科教育中存在的問題，著重探索了與工程教育專業(yè)認(rèn)證接軌的化工原理課程體系及評(píng)價(jià)體系，根據(jù)課程改革前后的達(dá)成度對(duì)比，給出課程改革的效果及持續(xù)改進(jìn)的方法。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認(rèn)證；過程裝備與控制工程；化工原理；達(dá)成度；持續(xù)改進(jìn)

一、 引言

工程教育認(rèn)證是高等教育認(rèn)證的重要組成部分。我國(guó)工程教育認(rèn)證工作在教育部主管的中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)的帶領(lǐng)下，在近幾年已經(jīng)不斷完善工程教育認(rèn)證體系，更好地保障我國(guó)工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，提高工程教育對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和工業(yè)建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

統(tǒng)計(jì)表明，2014至2017年分別有137、156、200、375個(gè)高校專業(yè)向協(xié)會(huì)提出有效的認(rèn)證申請(qǐng)，其中前兩年已分別有122、131個(gè)專業(yè)成功通過協(xié)會(huì)的專業(yè)認(rèn)證，一次認(rèn)證有效期為三年。2018年工程教育認(rèn)證申請(qǐng)受理專業(yè)已達(dá)574個(gè)，專業(yè)申請(qǐng)數(shù)量的大幅增長(zhǎng)，表明工程專業(yè)認(rèn)證工作得到了廣大高校普遍認(rèn)可，專業(yè)申請(qǐng)工程認(rèn)證的積極性高漲。

就筆者所在過程裝備與控制工程專業(yè)而言，從2010年至今，該專業(yè)已有21次通過專業(yè)認(rèn)證，覆蓋國(guó)內(nèi)如浙江大學(xué)等16所知名高校。僅2017年，通過過程裝備與控制工程專業(yè)認(rèn)證的學(xué)校就有6所，表明了國(guó)內(nèi)高校過程裝備與控制工程專業(yè)對(duì)工程專業(yè)認(rèn)證工作的重視和認(rèn)可，以及認(rèn)證協(xié)會(huì)對(duì)本專業(yè)的高度重視和豐碩成果。

我校過程裝備與控制工程專業(yè)作為機(jī)械工程學(xué)院四個(gè)本科教育專業(yè)之一，前身為食品機(jī)械專業(yè)，是我國(guó)最早開始食品機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)的單位之一。1958年即開始食品機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)，為我國(guó)食品、輕工機(jī)械行業(yè)培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀技術(shù)人才，在行業(yè)內(nèi)享有很高聲譽(yù)。

在過程裝備與控制工程專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃中，化工原理課程占據(jù)著十分重要的地位，在專業(yè)培養(yǎng)達(dá)成度方面屬于強(qiáng)支撐課程。然而，隨著時(shí)代的推進(jìn)以及教研室的發(fā)展，該課程教學(xué)中存在的問題逐漸暴露出來。本文基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念和要求，針對(duì)化工原理課程開展了相應(yīng)的教學(xué)改革實(shí)踐，并作相應(yīng)的總結(jié)和探討。

二、 化工原理教學(xué)中存在的主要問題

（一） 課程體系不夠緊密

1998年全國(guó)開展化工高等教育改革，改革探討了培養(yǎng)面向21世紀(jì)高等化工創(chuàng)新人才的方式，去建立培養(yǎng)方案，對(duì)課程體系進(jìn)行優(yōu)化改革，建立面向21世紀(jì)的新的課程體系。借此，國(guó)內(nèi)高校主要構(gòu)建了兩種課程體系來教授化工原理方面的內(nèi)容，一是構(gòu)建以化工原理（上）、化工原理（下）、化工原理實(shí)驗(yàn)為子課程的體系；另一種是以化工流體流動(dòng)與傳熱、化工傳質(zhì)與分離過程、化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為子課程的體系。譬如，天津大學(xué)即以后者打造了一系列配套教材教輔、在線課程等，形成了較為完整、特色鮮明的化工原理課程教學(xué)品牌。

我校過程裝備與控制工程專業(yè)化工原理方面內(nèi)容在21世紀(jì)初即拆分為流體力學(xué)、傳熱與傳質(zhì)、分離技術(shù)、過程單元操作實(shí)驗(yàn)，本意是強(qiáng)調(diào)化工原理課程內(nèi)容的重要性，從食品機(jī)械、輕工專業(yè)特色來講授更切合應(yīng)用背景的課程。然而，該體系與其他高校的課程培養(yǎng)目標(biāo)有一定差異，導(dǎo)致培養(yǎng)出的畢業(yè)生在進(jìn)入研究生學(xué)習(xí)時(shí)銜接上會(huì)有一定的困難。更突顯的是，拆分成四門子課程后，學(xué)習(xí)內(nèi)容的銜接不夠緊密，包括理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，習(xí)題、考試等教學(xué)環(huán)節(jié)主要針對(duì)課本知識(shí)，較少地結(jié)合了實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)踐相關(guān)進(jìn)行考查。譬如，在進(jìn)行恒壓過濾實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求學(xué)生具備恒壓過濾的特點(diǎn)及過濾速率方程等基礎(chǔ)知識(shí)，如果將實(shí)驗(yàn)與理論課分開設(shè)置，則會(huì)導(dǎo)致該部分內(nèi)容的重復(fù)講述。此外，由于課時(shí)安排的原因，分離技術(shù)課程教學(xué)無(wú)法完整地涵蓋化工原理（下）中的傳質(zhì)與分離內(nèi)容，這也進(jìn)一步限制了學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)課題開展的廣泛性。

（二） 課程評(píng)價(jià)體系不健全

在基于OBE理念的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)未明確之前，課程缺乏與培養(yǎng)目標(biāo)相應(yīng)的支撐和權(quán)重系數(shù)。這導(dǎo)致化工原理課程在課程體系中的重要作用不夠突出。作為專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，化工原理支撐了標(biāo)準(zhǔn)中涵蓋基礎(chǔ)知識(shí)、模型論證、設(shè)備設(shè)計(jì)與創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)操作與分析的前四點(diǎn)要求中的指標(biāo)點(diǎn)。然而，課程的評(píng)價(jià)體系較為籠統(tǒng)，并未明確與工程認(rèn)證相應(yīng)要求的關(guān)系，及指標(biāo)點(diǎn)的權(quán)重等。在實(shí)驗(yàn)方面，則缺乏對(duì)學(xué)生出勤、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)報(bào)告方面更細(xì)致明確的考核標(biāo)準(zhǔn)。

三、 改進(jìn)方法與措施

（一） 改進(jìn)課程體系設(shè)置與授課內(nèi)容

為了解決課程體系存在的問題，分離技術(shù)與過程單元操作實(shí)驗(yàn)兩門課程進(jìn)行合并，將過程工業(yè)中“三傳一反”的單元操作內(nèi)容結(jié)合起來。增加一定學(xué)時(shí)，保證涵蓋重要的化工單元操作教學(xué)內(nèi)容，彌補(bǔ)分離技術(shù)課程由于短學(xué)時(shí)未能涵蓋的吸收等章節(jié)內(nèi)容。此外，采用國(guó)內(nèi)較為通用版本的優(yōu)秀教材，以保證所授內(nèi)容的通用性和延續(xù)性。

（二） 完善課程評(píng)價(jià)體系

采用與工程教育專業(yè)認(rèn)證接軌的化工原理課程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，修訂與畢業(yè)指標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的支撐關(guān)系與權(quán)重，使之與專業(yè)課程體系的關(guān)聯(lián)度矩陣相匹配。修訂與工程認(rèn)證匹配的化工原理課程教學(xué)大綱，明確課程目標(biāo)與畢業(yè)指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，明確課程內(nèi)容章節(jié)對(duì)指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的支撐關(guān)系。對(duì)理論課程，重新修訂平時(shí)、實(shí)驗(yàn)、考試的課程考核比例，更多地強(qiáng)調(diào)在課程教學(xué)過程、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐過程中的教學(xué)追蹤。考試試題與指標(biāo)點(diǎn)相匹配，并根據(jù)評(píng)分給出每個(gè)指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成度數(shù)據(jù)。

四、 結(jié)果分析

基于上述課程改革方案，對(duì)實(shí)施前后兩級(jí)本專業(yè)學(xué)生的課程達(dá)成度進(jìn)行比較，分析課程改革結(jié)果。根據(jù)支撐及權(quán)重因子，計(jì)算得基礎(chǔ)知識(shí)與模型理解、裝備計(jì)算與設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與開展、數(shù)據(jù)分析與解釋四個(gè)方面的達(dá)成度測(cè)評(píng)價(jià)值。課改前，分別為0.740、0.750、0.825、0.825，課改后，分別為0.795、0.753、0.875、0.875?？梢娫谡n改后，本課程的達(dá)成度都有所提高。

具體地，在基礎(chǔ)知識(shí)的掌握方面的提升較為明顯，這也得益于課程體系更加緊湊，課程教學(xué)內(nèi)容整體性的加強(qiáng)。在裝備的計(jì)算分析方面，達(dá)成度略微有所提升，一方面可能是平時(shí)習(xí)題與課本知識(shí)、考試試題的延續(xù)性不夠，需要進(jìn)一步針對(duì)工程認(rèn)證的要求進(jìn)行匹配。在實(shí)驗(yàn)方面，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與開展、數(shù)據(jù)分析與解釋評(píng)價(jià)達(dá)成度都有所提升，得益于評(píng)價(jià)體系的完善，對(duì)學(xué)生在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)要求的加強(qiáng)。

五、 總結(jié)與持續(xù)改進(jìn)

本文從化工原理課程本科教育中存在的問題入手，基于工程教育專業(yè)認(rèn)證視角，探索了符合認(rèn)證要求的化工原理課程體系及評(píng)價(jià)體系的改革，從達(dá)成度評(píng)價(jià)結(jié)果反映出了課改的正向效果。但是，按照認(rèn)證要求還需進(jìn)一步持續(xù)改進(jìn)，從課程考核及學(xué)生調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前還存在著課時(shí)安排前松后緊、學(xué)生裝備設(shè)計(jì)計(jì)算能力不強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析不透徹等問題。譬如，目前課程實(shí)驗(yàn)數(shù)目涵蓋的單元操作不夠全面，可以采用虛擬仿真等創(chuàng)新型在線實(shí)驗(yàn)授課方式來加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過課程的持續(xù)改進(jìn)，從而達(dá)到培養(yǎng)有輕化工特色的過程裝備與控制工程復(fù)合型、工程應(yīng)用型高級(jí)專門人才。

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作者簡(jiǎn)介：

袁方洋，崔政偉，戴寧，江蘇省無(wú)錫市，江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院。