工程教育專業(yè)認證背景下化工專業(yè)課程教學改革研究

范崢 牛夢龍 黃風林 黎小輝 宋紹富

[摘要]隨著工程教育專業(yè)認證的進一步深入，我校化學工程與工藝專業(yè)將《工程教育認證標準》中規(guī)定的12條畢業(yè)要求全面細化分解成39個更具體、易落實、可檢測的指標點，并將其與具體課程形成明確的支撐矩陣關系，逐步規(guī)范課程教學大綱的制訂及修訂機制，合理建立支撐畢業(yè)要求達成的課程體系布局，不斷健全本科教學質(zhì)量監(jiān)控體系，有效強化畢業(yè)要求達成度的“評價一反饋一改進”作用，從而使畢業(yè)生更好地滿足社會市場需求。

[關鍵詞]工程教育專業(yè)認證;化學工程與工藝;畢業(yè)要求;教學大綱;質(zhì)量監(jiān)控

[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼]A [文章編號]2095-3437（2019）12-0048-04

一、概述

工程教育作為全面支撐“中國制造2025”“一帶一路”等一系列國家戰(zhàn)略的有力抓手，對于加快發(fā)展新興工科專業(yè)、改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)、主動布局未來戰(zhàn)略領域、提升國家硬實力和國際競爭力具有極為重要的現(xiàn)實意義。我國工程教育在校生占到高等教育在校生總數(shù)約三分之一，工程教育的質(zhì)量很大程度上決定了中國高等教育的總體質(zhì)量。作為實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的基礎，工程教育專業(yè)認證既是《華盛頓協(xié)議》體系的重要成果，又是提高我國工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的有力保證。與傳統(tǒng)教育相比，工程教育專業(yè)認證以成果導向為目標，以學生為中心，以持續(xù)改進為突破口，最大程度上保證了教育目標與結(jié)果的一致性。工程教育專業(yè)認證是我國高等教育發(fā)展的一個里程碑，意味著我國工程教育開始從國際高等教育發(fā)展趨勢的跟隨者向領跑者轉(zhuǎn)變。

化學工程與工藝作為西安石油大學辦學歷史最長、實力最強的專業(yè)之一，充分依托陜西省能源化工產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，源源不斷地向各石油、煤炭企業(yè)輸送了大批優(yōu)秀專業(yè)技術人才。為了進一步提升化學工程與工藝學生的專業(yè)技能水平和可持續(xù)發(fā)展能力，根據(jù)工程教育專業(yè)認證的相關要求，按照全部必修教學活動都應對畢業(yè)要求達成有所貢獻這一原則，本專業(yè)以解決石油化工復雜工程問題為出發(fā)點，逐一細化了畢業(yè)要求并將其分解為更具體、易落實、可檢測的若干個指標點，同時，每個指標點又由相對應的課程、設計和實踐環(huán)節(jié)支撐，以期將復雜工程問題與非技術因素更加合理地布局到具體的課程、課程設計、生產(chǎn)實習、畢業(yè)設計、實踐教學和第二課堂等教學環(huán)節(jié)中。除此之外，本專業(yè)還采用學校、學院和專業(yè)三級教學管理體制，系統(tǒng)制訂了各教學環(huán)節(jié)的標準要求，通過建立科學的質(zhì)量監(jiān)控機制對畢業(yè)要求達成度情況進行準確評價，并依據(jù)最終結(jié)果對相關問題進行改進，從而為持續(xù)改進明確了方向。

二、畢業(yè)要求的分解

（一）工程教育認證標準下的工科專業(yè)畢業(yè)要求

根據(jù)中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會《工程教育認證標準》中的相關要求，工科專業(yè)的畢業(yè)要求需要包括工程知識、問題分析、設計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通、項目管理和終身學習共12條內(nèi)容”。其中，第1～5條及第11條從學生對化工及相關學科領域知識的了解與掌握、化工專業(yè)技能的學習與應用等角度做出了要求，務求使學生能夠?qū)W以致用;第6-8條從培養(yǎng)學生具有正確道德價值取向、積極社會責任感、良好社會人文關懷等角度對學生完成學業(yè)過程中所需掌握的非技術性因素進行了要求;而畢業(yè)要求第9、10、12條則分別從個人團隊、溝通、終身學習三個角度對學生是否能在畢業(yè)時具有良好的綜合素質(zhì)及深厚的職業(yè)發(fā)展能力進行了要求，以期學生在未來工作崗位上具有良好的綜合素質(zhì)。

（二）化工專業(yè)畢業(yè)要求的細化

為了落實和考核這12條畢業(yè)要求，在遵循由淺入深、由簡人繁、由抽象到具體、由知識點學習到綜合技能掌握的基礎上，本專業(yè)以工程知識、專業(yè)技術和素質(zhì)培養(yǎng)為主線，根據(jù)知識結(jié)構(gòu)、能力層次和素養(yǎng)培養(yǎng)等關系的不同，將上述畢業(yè)要求進一步細化為39個指標點，并與具體課程形成支撐矩陣關系，力求邏輯關系清晰、體現(xiàn)專業(yè)特色。其中，“工程知識”可分解為4個指標點，分別指向?qū)W生掌握自然科學知識、工程知識、化學科學知識以及建模并解決化工復雜工程問題能力的要求，要求學生從掌握自然科學知識開始，逐漸完成對工程知識、本專業(yè)化學知識的掌握，并最終能夠分析和推演化工過程的優(yōu)化途徑、獲得化工問題的解決方案;“問題分析”可分解為4個指標點，分別指向要求學生能夠運用自然科學知識分析問題、能夠分析化工系統(tǒng)與過程問題、能夠通過多種渠道分析評價解決方案合理性并在綜合分析問題之后獲得有效結(jié)論，要求學生完成從基礎知識、分析手段、分析合理性到獲得有效結(jié)論的系統(tǒng)性能力;“設計/開發(fā)解決方案”分解為4個指標點，分別為能夠掌握基本方法、能夠完成單元工藝流程設計、能夠使用工程語言且設計具有創(chuàng)新意識、能夠在設計過程中考慮多方面非技術性因素，它們在本質(zhì)上具有承接性邏輯遞進關系，要求學生具有全面掌握設計與開發(fā)解決方案的能力;“研究”被分解為4個指標點，分別指向4個相對獨立的研究能力，即能夠基于文獻調(diào)研提出化學品合成鑒定方法、能夠選擇研究路線設計實驗、能夠選取合適的實驗裝置和能夠在試驗基礎上獲取有效結(jié)論，其分解設計主旨在于要求學生在畢業(yè)時能夠全面立體地掌握本專業(yè)的基本研究思路與研究方法，并且在畢業(yè)之后能夠?qū)⑵鋺糜谌蘸蟮墓ぷ鲗W習之中;“使用現(xiàn)代工具”分解為3個指標點，分別指向要求學生具有了解、使用、開發(fā)化工領域現(xiàn)代工具的能力，旨在要求學生在畢業(yè)時完全具備運用現(xiàn)代工具的能力，并且能夠在畢業(yè)之后快速掌握新接觸的新型現(xiàn)代工具;“工程與社會”分解為3個指標點，分別為熟悉化工專業(yè)領域內(nèi)的相關政策及法律、能夠識別新工藝為社會帶來的潛在影響、能夠理解化工實踐應承擔的社會責任;“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”分解為了解環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的意義、能夠依據(jù)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的原則來甄別工藝水準并積極改進2個指標點，最終使學生既能清楚知道環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展在化工專業(yè)領域內(nèi)的具體內(nèi)涵，還能夠?qū)⑵鋺玫綄嵺`中去;“職業(yè)規(guī)范”可分解為3個指標點，分別要求學生了解中國基本國情并自覺維護國家利益、能夠遵守工程職業(yè)道德規(guī)范、能夠在工程實踐中自覺履行責任，這3個指標點在邏輯上具有總分關系，要求學生全面成為一名合格的化工行業(yè)從業(yè)者;“個人和團隊”可分解為理解團隊定位、具有較高執(zhí)行力、具有組織協(xié)調(diào)能力這3個指標點，要求學生既有能力承擔個人在團隊中的角色也能主動組織團隊協(xié)作，在理解團隊定位的基礎上提高個人執(zhí)行力并最終能夠組織團隊協(xié)同作業(yè);“溝通”分解出的4個指標點分別指向要求學生在畢業(yè)時具有化工行業(yè)術語表達能力、化工行業(yè)術語交流能力、專業(yè)外語溝通能力、不同文化背景下的綜合交流能力，這4個指標點在邏輯上呈并列關系，要求學生不但能夠以化工行業(yè)的工程語言進行口頭、文字、圖紙、計算機指令的溝通，同時還要具備國際化視野及溝通能力;“項目管理”分解為掌握化工項目管理中涉及的管理方法、經(jīng)濟方法，理解經(jīng)濟管理問題，能夠在生產(chǎn)實踐中運用管理方法與經(jīng)濟方法這3個指標點，它們要求本專業(yè)畢業(yè)生具備基本的化工項目管理能力;“終身學習”分解為2個指標點，即具有自主學習與終身學習的意識、具有自主學習與終身學習的能力，這兩個指標點相互補充、相互促進，旨在要求學生能夠在畢業(yè)之后具備繼續(xù)提高繼續(xù)發(fā)展的能力及意識。

三、教學大綱的制訂

（一）化工專業(yè)課程體系群的設計與構(gòu)建

課程教學大綱是執(zhí)行人才培養(yǎng)方案、實現(xiàn)課程培養(yǎng)目標的綱領性文件，是組織教學、進行課堂教學質(zhì)量評價和教學管理的重要依據(jù)。為了突出培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力，上述標準要求根據(jù)畢業(yè)要求指標點進一步確定核心支撐課程的教學目標，即所有理論課程均應設置相應的復雜工程問題作為教學示例和課后練習，所有實踐環(huán)節(jié)提供的實習項目必須具有較高程度的復雜性和綜合性，以保證教學大綱滿足各項畢業(yè)要求。

我?；瘜W工程與工藝專業(yè)在緊密結(jié)合學校辦學定位、專業(yè)特色和充分征詢行業(yè)、企業(yè)專家以及校友建議的基礎上，逐步規(guī)范了科學的課程教學大綱制訂及修訂機制，建立了完善的支撐畢業(yè)要求達成的課程體系，從而使畢業(yè)生更好地滿足社會市場需求。化學工程與工藝專業(yè)課程體系群主要由通識教育課程、學科基礎課程、專業(yè)教育課程、集中實踐教學環(huán)節(jié)以及第二課堂組成，其核心課程包括有機化學、物理化學、化工原理、化工熱力學、化學反應工程、化工設計基礎、化工過程分析與合成以及化工安全與環(huán)保等。

（二）化工專業(yè)課程體系群對畢業(yè)要求達成的貢獻

對于上述核心課程來說，圍繞石油化工復雜工程問題，有機化學闡述了母體烴類化合物、各類官能團化合物、簡單雜環(huán)化合物的命名、結(jié)構(gòu)特征、物理性質(zhì)、簡單光譜性質(zhì)、主要反應性能和應用，各類化合物的實驗室制備方法和工業(yè)制備方法，講授了有機化學中的各種基本概念和基本理論、主要有機反應及反應機理、有機合成思路、有機化合物的分析方法等知識內(nèi)容和科學方法;物理化學則通過學習熱力學基本概念、定律、原理、方法，溶液、相平衡、化學平衡的熱力學，動力學的基本概念，反應速率理論，催化作用，電化學基礎，表面現(xiàn)象（界面現(xiàn)象）及膠體化學等相關知識，為化學和其他學科的交叉奠定理論基礎，它們都是有效解決復雜工程問題的土壤;化工原理系統(tǒng)研究了化工生產(chǎn)中流體流動、傳熱和傳質(zhì)過程的基本原理、主要單元操作（包括流體流動、流體輸送、沉降分離、過濾分離、過程傳熱、蒸發(fā)、吸收、蒸餾、萃取和干燥等）及設備的計算方法、典型設備的構(gòu)造及性能等，從而更好地幫助學生分解復雜工程問題;化工熱力學以熱力學基本定律、基本原理為基礎，結(jié)合流體的p-v-T關系，探討了純流體、溶液等體系狀態(tài)（溫度、壓力、組成）變化與熱力學性質(zhì)及性質(zhì)變化間的關系，分析了物理或化學變化的平衡極限、條件和狀態(tài)，介紹了不同熱功能量轉(zhuǎn)換方式的特點，研究了化工過程的能量分析方法，為石油化工復雜工程問題中的反應過程和分離過程指明了方向和限度;化學反應工程以質(zhì)量守恒、能量守恒、動量守恒與工程學的基礎理論、基礎方法為主要內(nèi)容，系統(tǒng)闡述了化學反應計量學關系、反應速率、反應動力學、氣固相非均相催化反應機理、理想反應器設計、反應器操作及優(yōu)化、非理想流動及停留時間分布、氣固相反應擴散過程傳質(zhì)與傳熱的影響，為石油化工復雜工程問題中的工程放大提供了必不可少的理論積累;化工設計基礎以化工企業(yè)設計過程為主線，系統(tǒng)講解了工藝流程設計、物料衡算和能量衡算、設備設計與選型、車間布置設計、管道布置設計、非工藝設計、工程設計概算和技術經(jīng)濟等內(nèi)容，它是綜合利用相關專業(yè)知識，依靠現(xiàn)代化、標準化、工業(yè)化技術解決復雜工程問題的手段;化工過程分析與合成旨在研究化工過程系統(tǒng)設計的現(xiàn)代化方法和策略，即建立過程系統(tǒng)的數(shù)學模型，描述出系統(tǒng)中每一部分及總體性能，并給予評價，應用過程集成技術、數(shù)學規(guī)劃方法和人工智能技術等對過程系統(tǒng)進行綜合優(yōu)化，這是未來復雜工程問題發(fā)展的趨勢和必然;化工安全與環(huán)保根據(jù)現(xiàn)代化工生產(chǎn)的特點，結(jié)合典型實例，系統(tǒng)簡明地論述了化工過程中的安全生產(chǎn)技術與環(huán)境保護的基礎理論和方法，重點介紹了化工廢水、廢氣、廢渣的治理及環(huán)境質(zhì)量評價、化工防火防爆、防職業(yè)中毒、壓力容器和化工檢修等安全技術，通過本課程的學習，促使學生在潛移默化中將減少污染、保護環(huán)境和安全生產(chǎn)的理念深度融入石油化工復雜工程問題的解決方案中。

四、質(zhì)量監(jiān)控的運行

（一）教學評價的主要手段與核心指標

學校、學院和專業(yè)從課堂教學管理、教學紀律管理、考試管理、教學基本支持條件管理以及專業(yè)建設監(jiān)督等方面構(gòu)建了完整的質(zhì)量管理體系，要求每個教學環(huán)節(jié)都有嚴格的教學質(zhì)量標準，明確實施主體、責任主體和實施措施，保證教學過程的正常運行，同時本專業(yè)實施教學工作例會、聽課制度、學生評教、教學督導、教學專項檢查等監(jiān)控和反饋手段，收集教學過程各個環(huán)節(jié)的信息，完成對主要教學環(huán)節(jié)的評價。

畢業(yè)要求達成度是教學評價的主要標準，也是衡量高等學校辦學水平的重要指標點，畢業(yè)要求達成度評價對于持續(xù)改進教學工作、提高本科教學質(zhì)量具有非常顯著的促進作用。一般來說，畢業(yè)要求達成度的計算可通過課程成績分析法、評分表分析法以及問卷調(diào)查法進行，其中，課程成績分析法要求以課程考核材料為評價依據(jù)，對包括實踐教學在內(nèi)的所有教學環(huán)節(jié)達成畢業(yè)要求情況進行評價，再根據(jù)每門課程的達成度評價結(jié)果得到畢業(yè)要求達成度;評分表分析法根據(jù)《普通高等學校本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準》《工程教育認證標準》和《化工與制藥類專業(yè)補充標準》的相關要求，制訂具體的、可衡量的評價指標，形成評分表，結(jié)合考試、測驗、作業(yè)、實驗、實習、設計等評價學生在該項指標上的表現(xiàn)，通過滿意程度給出量化分數(shù)，從而計算出畢業(yè)要求達成度;而問卷調(diào)查法則是在確保調(diào)查數(shù)據(jù)有效可靠的前提下，以畢業(yè)生和用人單位為調(diào)查對象，側(cè)重調(diào)查受訪者對畢業(yè)要求各項能力重要性的認同程度以及畢業(yè)生在這些能力上的表現(xiàn)和達成情況。

（二）教學評價在實際教學活動中的作用

以我校化學工程與工藝專業(yè)2017屆畢業(yè)生為例，其畢業(yè)要求各指標點的達成度評價結(jié)果最低值為0.696，大于合格標準0.65，評價結(jié)果為達成。為了不斷提高教學質(zhì)量、改進監(jiān)控和反饋措施，進而應用于培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系、教學環(huán)節(jié)、師資隊伍和支持條件等方面的持續(xù)改進，本專業(yè)通過對2017屆畢業(yè)要求達成情況進行系統(tǒng)分析，找出了制約畢業(yè)要求達成度的主要原因是“問題分析”項得分較低，學生靈活運用化工基本理論對復雜工程問題進行原理表述、分析和綜合評價解決方案合理性的能力欠缺。針對上述問題，院系強化了理論教學環(huán)節(jié)、實踐教學環(huán)節(jié)和畢業(yè)設計（論文）環(huán)節(jié)的投入，積極動員任課教師采用啟發(fā)式、討論式、案例式、對比式、情景式、互動式和專題式教學方法進行課堂教學改革創(chuàng)新，鼓勵教師全面參與全國大學生化工設計競賽、全國大學生化工實驗大賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目以及“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的指導工作。同時，進一步建立青年教師導師制度，充分發(fā)揮老教師的傳幫帶作用，學校教師教學與發(fā)展中心多次舉辦教學法講座和集中教學觀摩等活動來具體指導青年教師的教學活動。此外，學校和學院還定期舉辦講課比賽和微課教學比賽，并鼓勵青年教師積極參加，提高教師對多媒體教學的掌控水平，激發(fā)教師投入課程建設和教學研究的熱情。通過以上改進措施，我?；瘜W工程與工藝專業(yè)2018屆畢業(yè)生的畢業(yè)要求達成度增至0.725，專業(yè)教師的教學水平及效果有了顯著改善，學生的問題分析能力得到有效提升，形成了以評促建、以評促改、以評促管、以評促新的良性循環(huán)。

五、結(jié)論

工程教育專業(yè)認證是對當前化工專業(yè)課程教學改革的一次洗禮和考驗，它從根本上回答了學生究竟該如何培養(yǎng)、課程體系究竟該如何設置、教師究竟該如何教學這一高等教育的本質(zhì)問題。本專業(yè)緊密圍繞《工程教育認證標準》中的12條畢業(yè)要求，將其全面細化分解為39個更具體、易落實、可檢測的指標點，并與具體課程形成明確的支撐矩陣關系，同時通過進一步規(guī)范課程教學大綱的制訂及修訂機制，建立支撐畢業(yè)要求達成的課程體系，使畢業(yè)生更好地滿足社會市場需求。除此之外，繼續(xù)健全本科教學質(zhì)量監(jiān)控體系，強化畢業(yè)要求達成度的“評價一反饋一改進”作用，精準發(fā)力、補齊短板，從而有針對性地提高學生解決石油化工復雜工程問題的能力。