基于工程認證的“化工原理”教學改革探究

曾嶸，任玉，楊世芳，劉建文，王凱，黨雪平

（湖北大學化學化工學院，湖北武漢430062）

我國于2016年加入當今世界最具影響力的國際工程教育本科專業(yè)認證互認協議——《華盛頓協議》，并注冊成立了中國工程教育專業(yè)認證協會，逐步建立起適合自身國情的工程教育認證體系，形成了較為完善的工程專業(yè)認證標準、政策和程序[1]。工程認證現已成為國際通用的工程教育質量保證制度和基石，是實現工程教育和工程師資格國際互相認可的重要舉措和保障措施，其明確地提出了工科畢業(yè)生的培養(yǎng)目標和獨立可評估的畢業(yè)要求，是規(guī)范我國高等學校工程教育專業(yè)、提高工程教育質量的重要舉措[2]。當今社會對高素質、應用型人才需求越來越大，同時許多行業(yè)也都增加了工程認證的限制?；诋斍肮こ探逃J證的客觀形勢，我們迫切需要明確工程教育的目標及方向，必須以工程認證的具體內容為標準展開工科專業(yè)的教育教學，通過重點培養(yǎng)學生的專業(yè)技能與工程素養(yǎng)，全面提升工科畢業(yè)生的綜合水平。

“化工原理”是化學工程與工藝專業(yè)的一門重要的專業(yè)核心基礎課程，其主要內容可概括為“三傳一反”，即動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞和化學反應，根據工業(yè)應用又可以細分為若干個化工單元操作，包括蒸餾、吸收、萃取、干燥、蒸發(fā)、結晶、吸附、混合、膜分離等[3]?！盎ぴ怼闭n程具有典型的理論特色和鮮明的工程特點，課程中的每個單元操作都與化工生產息息相關[4]。因此，學好“化工原理”課程對于化工專業(yè)的學生來說尤為重要。學校應以工程認證為導向，以學生為中心，持續(xù)深化“化工原理”的教學改革，對課程體系加以創(chuàng)新設計，積極促進課程教學質量的提升，才能有助于學生工程實踐能力的培養(yǎng)和綜合素質的提高。因此，基于工程認證的要求來進行“化工原理”的教學改革是當前形勢下的迫切需要。

為了解我?！盎ぴ怼闭n程的教學現狀，我們旁聽了這門課，從工程認證的角度發(fā)現在其理論教學中存在著以下幾個問題：①教學模式單一老化，教學內容僅局限于課本，內容繁冗固定，學生們普遍提不起興趣，創(chuàng)新和思考能力被限制；②課程的展開達不到具體的工程認證標準，學生們知識面窄，缺少工程意識，批判性思維能力不強；③學生們按照傳統的“課前預習-課上學習-課后鞏固”的模式學習，學習效果并不理想；④課程的考核有局限性，對于部分同學有一定的不公平性，會打消其學習的積極性。因此，基于工程認證的“化工原理”教學課程改革有必要持續(xù)、深入地進行。這不僅僅關系到學生的能力培養(yǎng)、未來的就業(yè)等等，對于創(chuàng)新人才缺乏的化工行業(yè)來說尤為重要。本文針對我校“化工原理”教學方面的上述問題，結合其他一流高校已有的教學經驗與成果，從更新教學內容，完善教學模式，增加輔助教學和改進考核方式四個方面入手，對“化工原理”理論教學改革進行探討。

1 更新教學內容

老師傳統的授課多局限于課本上的內容，往往整本書教下來，學生能夠吸收內化的知識并不多，且多數學生會按照考試大綱作為標準對所學內容進行鞏固復習。傳統的教學將學生的思維局限在一個狹小的范圍內，學生們?yōu)榱藨犊荚嚩鴮W習，不能實現知識的活學活用，從而造成了其創(chuàng)新思維能力和工程素養(yǎng)的缺乏，難以達到工程認證的要求。

因此，以工程認證為參照，以行業(yè)需求為導向，以學生為中心，調整和深化教學內容有必要持續(xù)地進行。老師們應該充分了解和掌握當今世界各行各業(yè)發(fā)展的趨勢和動態(tài)，根據市場經濟和企業(yè)對人才的需要，重新審視已有的教學體系，編制符合認證要求的教學大綱，明確教學目標，結合工程認證標準及行業(yè)需求等對教學內容進行調整[5]。首先，需要突出各單元操作的重點、難點，刪減落后于時代發(fā)展的內容，結合行業(yè)發(fā)展的趨勢展開理論知識，同時使用案例教學來完善教學內容[4]。其次，將知識點邏輯化、網格化，尋找各單元操作之間的共性，幫助學生梳理教學內容，更好地掌握化工原理的重難點知識。

2 完善教學模式

在傳統的“化工原理”教學過程中，學生普遍形成了“課前預習-課上學習-課后鞏固”的學習模式，但是學生學習的效果并不理想，需要進一步加以改進。

2.1 預習階段

在預習階段，學生們需初次接觸新章節(jié)知識，可是大多數學生常在沒有目的性、不知道重點內容的前提下預習，學生學習的積極性不高，預習的效率較低。

這時，教師需要想方設法激發(fā)起學生對新知識的興趣。老師要提前告知學生每一章的學習目標及重難點，通過講述生產中的實際案例、生活中有趣的現象，以及播放相關的科普、短視頻等方式，提出一些能將新章節(jié)的重難點串聯起來的問題[4]。比如，在講授傳熱這一單元操作前，老師可以先提出一些與之相關的問題如“為什么冬天暖氣片很燙而屋內的溫度卻不高呢？”或者“為什么羽絨服那么薄，冬天穿卻很暖和呢？”。接著讓學生們帶著解決問題的目的去預習，一方面增加了學生學習的趣味性，另一方面老師提出的問題又可作為一個線索串聯起各個章節(jié)的重點內容，從而加強對這些知識點的理解和記憶。

2.2 課上學習

在課上學習階段，老師的教學方法影響著教學內容的呈現性和學生對課堂教學的接受程度[6]。傳統的教學模式，老師為主導，學生被動地接受知識，學生們提不起興趣，容易開小差，教學效果大打折扣。

首先，老師的教學態(tài)度常常會影響學生們的學習態(tài)度。學生們普遍喜歡責任心強、嚴肅而又不失幽默的老師，擁有個人獨特魅力的老師尤其受學生的歡迎。課堂氣氛需要老師和同學一起經營，老師在課堂上積極地引導學生，學生們是可以感受到的，作為回報，學生們也會積極配合老師。

其次，課堂上老師的教學方法也尤為重要。老師在預習階段引出的問題，可以繼續(xù)作為授課時的線索，以問題為導向，結合板書與多媒體來講解單元操作的重難點內容，逐步引導學生尋找問題的答案，激發(fā)起學生深入學習和探索的情緒。然后老師針對這些問題，可將學生隨機分為幾個小組，引導學生進行自由式討論，然后通過第三方平臺（學習通、釘釘等）進行搶答或者隨機選人來尋找同學回答問題。這樣既保證公平性，又充分調動了學生的積極性。學生回答完問題，老師根據具體情況對小組和個人進行打分或者加分，原則上對表現突出的學生不吝嗇高分評價。采用這種授課方式，不但能引導學生思考問題，實現知識的自我消化，而且通過課堂上師生間的互動，有助于營造良好的學習氛圍。

2.3 課后鞏固

課后鞏固階段，沒有老師的監(jiān)督，多數學生很難實現自主學習。除了平時完成作業(yè)，一般都是在期末復習周才會拿起課本。而老師平時在課后留的一些與課上教學內容緊密聯系的習題往往具有一定的局限性：邏輯固定，缺乏趣味性和創(chuàng)造性。學生們不需要充分思考，因此他們往往提不起興趣，經常出現抄襲現象。

鞏固知識僅依靠課后習題并不能達到預期的效果。老師可使用第三方平臺（學習通、釘釘等）向學生發(fā)布自行構建各章節(jié)的知識思維導圖和尋找相關的案例來串聯知識點的任務，以此引導學生鞏固知識，發(fā)散思維，尋找知識點之間的聯系。除了各章節(jié)中部分必要的題型需要掌握外，老師可根據學生的學習效果自行設計題目，比如在原來習題的基礎上增加一些有深度的問題，或自編一些思考題等，引導學生積極思考、主動尋求答案，幫助學生內化知識。

再從課后回歸課堂，老師需要精心組織習題課來定期解答學生們的錯題，可只提供思路引導學生找出習題中的錯誤，并要求學生自己歸納解題方法，總結各章節(jié)的易錯點和重難點。此外，在習題課上老師還可安排提問環(huán)節(jié)，學生可將遇到的各種問題提出來，再由老師引導，通過和學生共同探討來尋找答案，為同學們答疑解惑。與此同時，老師可將一些優(yōu)秀的作業(yè)（思維導圖、設計性題目等）進行展示并講解，以此鼓勵學生，提升學生的自信心。

3 增加輔助教學

傳統教學的效果常常達不到工程認證的要求，這是因為單純的理論教學往往難以深入工程實際，造成了學生的工程意識培養(yǎng)不到位，知識面狹窄，批判性思維能力不強，因此增加一定量的輔助教學是必不可少的。

（1）學?？啥ㄆ诮M織學生去工廠、企業(yè)實地考察，深入車間學習鍛煉，增加學生的工程意識和安全意識。

（2）學校可針對化工專業(yè)學生開設與化工原理相關的選修課，如“化工分離工程”。老師可圍繞化工原理的理論知識，詳細講解一些在實際生產和生活中碰到的有趣、奇怪的現象等，播放一些科普、科教類的視頻，給學生們講解化工的學科前沿發(fā)展狀況，同時結合作業(yè)引導學生實現課程知識的轉化和內化，以此加強學生的工程意識、環(huán)保意識和批判性思維能力的培養(yǎng)，擴展其知識面。

（3）學?？刹欢ㄆ谄刚埰髽I(yè)或行業(yè)專家開展有關化工生產的專題講座，提高學生的學習興趣、工程意識和創(chuàng)新素養(yǎng)。

（4）老師可積極引導學生參加化工設計大賽來輔助教學，依托各類競賽，通過學生的課題設計、項目規(guī)劃等，將相應的化工設計大賽的內容融入“化工原理”的實際教學過程中，做到競賽促進學習，競賽促進課程改革[4]。

4 改進考核方式

考核不僅是約束學生學習的一種方式，還常常被作為評價學生學習效果、個人能力的標準。傳統的考核成績通常會按照老師自定義的比例由出勤率、平時成績和期末成績構成。但是，在課程結束時老師經常發(fā)現大多數學生的出勤率和平時成績分數并無明顯的差距。此外，期末考試成績雖然一定程度上可以展現學生的學習效果，但是其內容大多局限于教學大綱，且偏重概念、原理和公式等基礎知識和基本理論，有的限制于教師事先劃定的重點范圍內，考核學生的綜合分析能力、創(chuàng)新思維能力的內容很少或者幾乎沒有[7]。因而傳統的考核成績往往不能科學地評估出學生的學習效果和創(chuàng)新能力。

因此，建立符合工程認證標準且符合課程目標的考核方式尤為重要，將考核貫穿整個教學過程，合理分配各部分的權重，完善打分標準，才能使課程的考核更科學化。比如平時成績部分，除了考勤和平時作業(yè)以外，老師可根據學生的課堂學習狀態(tài)（有些同學上課會積極配合老師回答問題，而有的則在玩手機）等給予一定分數獎懲，進行課堂內必要的打分。而期末考試部分，老師可以按照題目的類型分為閉卷和開卷兩部分內容來考查，閉卷側重于基礎理論，主要考查學生對基礎知識的掌握情況；開卷則側重于設計類、討論類和思考類的題目，重點考查學生對知識的運用情況，著重反映的是學生的邏輯思維、分析和創(chuàng)新能力。

5 結束語

“化工原理”是化工專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，筆者根據工程認證的要求，針對我校在“化工原理”理論教學中存在的問題，從調整教學內容，完善教學模式，增加輔助教學和改進考核方式四個方面對“化工原理”教學改革進行了有益的探索。隨著教學改革的深入推進將會不斷提升課程的教學質量，顯著提高學生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新思維能力，同時為培養(yǎng)更多優(yōu)秀的化工專業(yè)人才奠定基礎。當然，“化工原理”教學改革是一個長期的過程，其任重而道遠，只有通過不懈的努力，才能更好地滿足社會對高層次化工專業(yè)人才的需要。