基于OBE理念化工原理實(shí)驗(yàn)課程改革措施

馬國(guó)揚(yáng) ， 張 偉 ， 李紅玲 ， 王曉鈺 ， 曾 艷 ， 徐紹紅

(新鄉(xiāng)學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院 ， 河南 新鄉(xiāng) 453003)

0 前言

新鄉(xiāng)學(xué)院是一所地方性應(yīng)用型本科院校，旨在培養(yǎng)促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。新鄉(xiāng)周邊地區(qū)有許多化工、制藥等相關(guān)企業(yè)，為了更好地服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我校開設(shè)了化學(xué)工程與工藝、制藥工程等專業(yè)。化工原理課程是化工與制藥類專業(yè)核心課程，如何踐行 OBE 理念并激勵(lì)學(xué)生“在做中學(xué)，在學(xué)中做”，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解掌握，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力，一直是大家研究的課題。目前傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在教學(xué)方式固化，學(xué)生獨(dú)立思考的空間少，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力差等問題，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和工程能力。因此，急需探索化工原理實(shí)驗(yàn)課程考核方式等問題，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的達(dá)成。

1 化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 協(xié)作操作使部分學(xué)生主觀能動(dòng)性弱化

化工原理實(shí)驗(yàn)裝置工程性較強(qiáng)，涉及的設(shè)備環(huán)節(jié)多，一個(gè)實(shí)驗(yàn)通常需要3～5人協(xié)作才能完成，學(xué)生如果沒有提前預(yù)習(xí)或?qū)W習(xí)主動(dòng)性不高，就會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中參與度不夠的現(xiàn)象，甚至個(gè)別學(xué)生會(huì)機(jī)械地按照教師的演示來完成實(shí)驗(yàn)，無法有效鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考、自主操作的能力。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是理論應(yīng)用于實(shí)踐的過程，也是學(xué)生對(duì)理論知識(shí)消化和加深理解的過程。但由于不是每人每套實(shí)驗(yàn)裝置，往往會(huì)出現(xiàn)每組只有少數(shù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而其他學(xué)生照抄的不良現(xiàn)象。

1.2 考核方式單一，過程性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)少

化工原理實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)?yōu)橹?，過程性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)所占比例較少，這就造成部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程重視不夠，導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)操作中，往往只是走個(gè)流程。由于實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方式相對(duì)單一，大多數(shù)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否按照要求進(jìn)行撰寫，結(jié)果是否合理，報(bào)告是否完整來評(píng)判學(xué)生成績(jī)，使考核結(jié)果無法客觀公正地評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，不能充分激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣，也不利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，達(dá)不到化工原理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目的和要求。因此在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，亟待構(gòu)建新型多環(huán)節(jié)考核模式并加以實(shí)踐，以達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐操作能力、工程分析能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的教學(xué)效果。

1.3 考核過程不能體現(xiàn)工程教育認(rèn)證理念

工程教育認(rèn)證背景下的課程考核是從課程的視角對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。但由于目前考核環(huán)節(jié)單一，考核過程沒有緊緊圍繞課程目標(biāo)設(shè)計(jì)，存在過程考核與課程目標(biāo)不匹配、結(jié)合不緊密等情況。因此單一的考核方式是導(dǎo)致評(píng)價(jià)體系不完善的主要原因。

2 化工原理實(shí)驗(yàn)課程考核改革思路和措施

2.1 基于OBE理念修訂實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證遵循的“以學(xué)生為中心、 成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的核心理念，不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，基于OBE理念修訂實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱，針對(duì)支撐的畢業(yè)要求設(shè)計(jì)課程目標(biāo)，使課程目標(biāo)能夠體現(xiàn)畢業(yè)要求，理清課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的達(dá)成。

2.2 增加設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要為演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。演示性實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生通過一些直觀現(xiàn)象了解原理、概念，如雷諾實(shí)驗(yàn)、旋風(fēng)分離實(shí)驗(yàn)等。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)一些結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，如傳熱實(shí)驗(yàn)、離心泵性能測(cè)試等試驗(yàn)；綜合性實(shí)驗(yàn)主要考查學(xué)生綜合應(yīng)用理論知識(shí)的能力。以上傳統(tǒng)教學(xué)流程中均以老師為中心，學(xué)生往往按照教師的思路完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)，是被動(dòng)的執(zhí)行者，違背了以學(xué)生為中心的教育理念，該現(xiàn)狀不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。在新工科教育教學(xué)背景下，重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、發(fā)現(xiàn)問題和分析解決問題的能力，教師可以通過設(shè)置問題或情境讓學(xué)生自行進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。例如，讓學(xué)生查找文獻(xiàn)資料，根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置條件，自行設(shè)計(jì)測(cè)定空氣對(duì)流傳熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方案，提高自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。建議在原有課程基礎(chǔ)上，增設(shè)2～3個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

2.3 增加過程性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)并提高成績(jī)占比

以往實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)由考勤等過程性評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)兩部分組成，二者所占比例分別是30%和70%。在考核過程中，學(xué)生只要認(rèn)真撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，即使不參與實(shí)驗(yàn)操作，也能取得較好成績(jī)。為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，加大課程考核的過程性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)及比例，將過程性評(píng)價(jià)占比提高至60%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占比40%。那么，過程性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)如何設(shè)計(jì)，如何避免出現(xiàn)放水情況，針對(duì)以上問題，化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次研討、完善，將過程性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)定為考勤+課前課中預(yù)習(xí)+提問+實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，共4個(gè)考核環(huán)節(jié)[1]。

2.4 細(xì)化過程性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)和方法

①考勤10%。按時(shí)參加實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，針對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)課程的特殊情況，采取一票否決制，不論任何理由缺席實(shí)驗(yàn)課者，該實(shí)驗(yàn)的總評(píng)成績(jī)?yōu)榱惴帧?/p>

②預(yù)習(xí)測(cè)試20%。好的預(yù)習(xí)報(bào)告是一節(jié)化工原始實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)，并用自己的語言撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告。在實(shí)驗(yàn)開始前，要求學(xué)生回答實(shí)驗(yàn)步驟、操作過程、需記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等問題，同時(shí)完成在線測(cè)試，使學(xué)生在動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)前，自主掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和操作注意事項(xiàng)，做到心中有數(shù)。

③課前課中提問10%。課前隨機(jī)提問是對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)效果的檢驗(yàn)?；ぴ韺?shí)驗(yàn)一般實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，通常占用晚上或周末進(jìn)行，所以可以要求學(xué)生提前到實(shí)驗(yàn)室熟悉實(shí)驗(yàn)儀器并進(jìn)行課前提問。教師通過提問切入實(shí)驗(yàn)，考察學(xué)生預(yù)習(xí)情況和對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握程度。將實(shí)驗(yàn)流程及注意事項(xiàng)轉(zhuǎn)化為問題,貫穿于整個(gè)教學(xué)過程中。以問題為導(dǎo)向增設(shè)課前課中提問環(huán)節(jié)，切實(shí)以學(xué)生為主導(dǎo)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、討論解決各種問題,能有效提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的參與度和分析解決問題的能力。

④實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)20%。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核通常僅重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即主要根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)學(xué)生考核，沒有客觀、公正地評(píng)價(jià)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的綜合表現(xiàn)。經(jīng)細(xì)化后的過程性考核環(huán)節(jié)可以有效考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體掌握程度、實(shí)驗(yàn)操作過程的規(guī)范程度、動(dòng)手能力等。當(dāng)然，在過程性考核方式實(shí)施過程中，需要任課教師在實(shí)驗(yàn)過程中勤走動(dòng)、細(xì)觀察，隨時(shí)把握學(xué)生的狀況。

⑤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要考核實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程、學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等的掌握情況。一個(gè)高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，需要團(tuán)隊(duì)成員很好的分工合作。由于每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理示例各不相同，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析需將同組學(xué)生處理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總。

2.5 有效利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有效利用在線資源，發(fā)揮在線開放課程效能，不斷推動(dòng)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的趨勢(shì)。學(xué)校提供有超星學(xué)習(xí)通線上教學(xué)平臺(tái)，化工原理實(shí)驗(yàn)課課程組將教學(xué)資源按需分類上傳到了學(xué)習(xí)通平臺(tái)中，目前有實(shí)驗(yàn)講義、實(shí)驗(yàn)課件、教學(xué)視頻、預(yù)習(xí)測(cè)試等教學(xué)資源，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均設(shè)計(jì)了測(cè)試題。學(xué)生通過學(xué)號(hào)注冊(cè)并登陸系統(tǒng)，教學(xué)過程中的考勤、測(cè)試、預(yù)習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)均可以在學(xué)習(xí)通中完成。教師在實(shí)驗(yàn)前設(shè)置測(cè)試環(huán)節(jié)，督促學(xué)生實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)，對(duì)預(yù)習(xí)測(cè)試不及格的學(xué)生，可以推遲實(shí)驗(yàn)。目前有些公司也開發(fā)了一些實(shí)驗(yàn)視頻，邀請(qǐng)知名院校教師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行講解，如萊帕克公司錄制的篩板精餾實(shí)驗(yàn)、吸收和解吸等實(shí)驗(yàn)，教師現(xiàn)場(chǎng)講解，學(xué)生可以通過視頻回放了解實(shí)驗(yàn)過程，特別是能夠隨時(shí)了解設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝流程，直觀性強(qiáng)，而且可以隨時(shí)隨地結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行預(yù)習(xí)，提高自主學(xué)習(xí)效率。

2.6 提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)分重點(diǎn)應(yīng)放在數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和思考題解答等環(huán)節(jié)上。學(xué)生通常是原封不動(dòng)地抄寫講義上的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟，按照實(shí)驗(yàn)講義上提供的例子比葫蘆畫瓢進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，部分學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)處理方法不理解。所以要在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)上提高要求，要求每人以一組數(shù)據(jù)為例寫出詳細(xì)的處理過程，使用坐標(biāo)紙繪圖或計(jì)算機(jī)軟件畫圖，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出合理分析。在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過程中，不僅要求學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還要結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程中自己遇到的異常現(xiàn)象和問題展開思考和討論。

3 改革成效

目前，我校化工原理實(shí)驗(yàn)課程總評(píng)成績(jī)中過程性評(píng)價(jià)權(quán)重為60%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告為40%。根據(jù)工程教育認(rèn)證理念對(duì)我校化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂后，考核內(nèi)容、考核方式等方面的教學(xué)改革。以化工原理實(shí)驗(yàn)課程為例，對(duì)3個(gè)年級(jí)共300名學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，主要了解學(xué)生對(duì)加大過程性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)設(shè)置的合理性，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)，實(shí)踐能力等方面的評(píng)價(jià)情況。問卷調(diào)查結(jié)果表明，過程性評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的提高有所幫助；85%的學(xué)生認(rèn)為提升過程性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)和比例不僅有助于訓(xùn)練學(xué)生之間協(xié)作能力，同時(shí)也調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

圍繞工程教育認(rèn)證理念，科學(xué)設(shè)計(jì)過程性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)達(dá)成，但在實(shí)施過程中，需要教師投入大量的精力做好準(zhǔn)備工作，同時(shí)也需要學(xué)校層面出臺(tái)相關(guān)配套制度，才能取得較好的效果。