OBE理念下的應(yīng)用型本科高校中化工原理課程教學(xué)改革與實施

焦連升　馬闖　劉金玉　王蕾　金銅音

摘 ?要：應(yīng)用型本科高校中，以O(shè)BE教育理念為指導(dǎo)的課程建設(shè)和改革可以促進工程技術(shù)人才的培養(yǎng)，提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。文章探討了OBE理念下的應(yīng)用型本科高校中化工原理課程的教學(xué)改革與實施，擬為學(xué)校其他課程教學(xué)改革提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：OBE;應(yīng)用型;化工原理;教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2021）07-0007-06

Abstract： Curriculum reform based on the OBE idea in application-oriented college can greatly promote training of engineering talents and improve quality of applied undergraduates cultivation. Reform and implementation of Principles of Chemical Engineering based on OBE theory are reviewed in this paper to give beneficial and useful reference for reform of other curriculums in colleges.

Keywords： OBE; application-oriented; Principles of Chemical Engineering; teaching reform

通過高等工程教育培養(yǎng)各類工程技術(shù)人才是促進國民經(jīng)濟發(fā)展的重要手段。當(dāng)前，國際高等教育發(fā)展的主題是“質(zhì)量”。為此，哈佛、斯坦福、麻省理工等國際超一流大學(xué)紛紛回歸本科教育，其中成果導(dǎo)向的OBE（Outcome-based Education）模式已廣泛采用。美國是最早在高等教育中提倡和實施OBE的國家， OBE理念關(guān)注的是學(xué)生的結(jié)果，包括學(xué)習(xí)成果和教育成果。通過學(xué)校教育， 學(xué)生畢業(yè)時獲得了什么樣的學(xué)習(xí)成果， 這對于學(xué)生未來五年在社會中謀求發(fā)展所能達到的教育成果有什么幫助[1]。加拿大職業(yè)教育為了彌補基于能力的教學(xué)模式的缺陷，也把OBE理念引入到職業(yè)教育之中[2]。南非為了創(chuàng)造一種面向?qū)W習(xí)成就的整合的國家體制，在借鑒歐美發(fā)達國家課程組織模式的基礎(chǔ)上也將OBE課程模式納入到了國家認(rèn)證體制中[3]。在國內(nèi)，也有很多學(xué)者和老師紛紛把

OBE教學(xué)模式應(yīng)用在其課程教學(xué)中[4-7]，取得了很好的效果。

“應(yīng)用型”是隨我國高等教育及經(jīng)濟社會的發(fā)展到一定階段而提出的與時俱進的教育理念。改革開放以來，我國高等教育已經(jīng)獲得了長足發(fā)展。到2018年，從全國高等教育毛入學(xué)率（48.1%）來看，我國已經(jīng)進入了高等教育大眾化階段，即將進入高等教育普及化階段。經(jīng)濟社會的高速發(fā)展對人才的需求狀況也發(fā)生了根本變化，行業(yè)和產(chǎn)業(yè)也需要培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才來適應(yīng)發(fā)展和進步的需要，需要高素質(zhì)的應(yīng)用型人才進行高科技成果的應(yīng)用與轉(zhuǎn)化。黨和政府也適時制定了有關(guān)政策和規(guī)劃，明確鼓勵一些省屬新建普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變?！皯?yīng)用型”是在新的高等教育形勢下，培養(yǎng)具有較強社會適應(yīng)能力和競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，其核心是能力的培養(yǎng)。如果簡單的把應(yīng)用型認(rèn)同為職業(yè)教育，只注重崗位單項技能培養(yǎng)及崗位顯性知識的學(xué)習(xí)，其知識缺乏系統(tǒng)性、技能缺乏全面性和綜合性，學(xué)生的發(fā)展?jié)摿⑹艿綐O大的限制，學(xué)生進入多變的實際工作崗位時靈活性差。

河北民族師范學(xué)院是河北省首批應(yīng)用型轉(zhuǎn)型試點高校之一，也是教育部學(xué)校規(guī)劃建設(shè)發(fā)展中心首批全國五所“產(chǎn)教融合創(chuàng)新實驗項目”基地學(xué)校。為了探討應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)質(zhì)量，特別是工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量進一步提高的有效途徑，我們把成果導(dǎo)向的OBE理念引入到《化工原理》專業(yè)課程建設(shè)改革之中，以期為河北民族師范學(xué)院其他課程教學(xué)改革提供借鑒。

一、OBE教學(xué)理念概述

OBE（outcome-based education）是一種新型的教育理念，教育系統(tǒng)的每一個組成都圍繞學(xué)習(xí)的目標(biāo)和成果，每個學(xué)生畢業(yè)時都應(yīng)該達到學(xué)習(xí)目標(biāo)。OBE教學(xué)理念已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到普遍認(rèn)可，20世紀(jì)90年代早期澳大利亞和南非[8]，美國1994年[9]就有了OBE計劃，并在以后多年一直使用。2012年歐盟提出教育要聚焦學(xué)習(xí)成果并在成員國中推廣。世界上最具影響力的本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議是創(chuàng)立于1989年的《華盛頓協(xié)議》，該協(xié)議就全面接受了OBE的理念。2013年我國被接納為《華盛頓協(xié)議》預(yù)備成員，2016年6月2日成為正式會員。自此，OBE理念在我國高校中流行開來。

OBE教育理念具有以下四大優(yōu)點：

1. 目的清晰

每門課結(jié)束后應(yīng)該獲得的知識和能力目標(biāo)被清晰確定。學(xué)生清楚自己要學(xué)到什么，教師則清楚自己需要教授什么，并對課程進行反向設(shè)計以利于達到預(yù)期。

2. 教學(xué)方式靈活

OBE并不限定教學(xué)方法，教師可以根據(jù)學(xué)生的差異采用靈活多樣的教學(xué)和評價方式自由組織教學(xué)。OBE是以學(xué)生為中心進行的，教師的角色是引導(dǎo)和幫助學(xué)生逐步提高。

3. 參與度高

OBE的關(guān)鍵組成部分是學(xué)生的課堂參與，學(xué)生要對自己的學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)。此外，學(xué)生家長和社會也要參與制定課程計劃，以利于學(xué)生從學(xué)校順利步入社會。

4. 學(xué)習(xí)成果具有參照性

學(xué)生的學(xué)習(xí)成果可以在不同學(xué)校間對照，學(xué)生可以在學(xué)校間相對容易的流動。企業(yè)也可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果決定是否適合自己公司的職位。

區(qū)別于以往僅靠分?jǐn)?shù)來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，OBE理念強調(diào)的是學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果，即知識的運用能力。從這一點看，OBE的理念與我國培養(yǎng)應(yīng)用型人才的新形勢以及我校的應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位是高度契合的。

二、化工原理專業(yè)課建設(shè)改革與實施

化工原理是化學(xué)工程與工藝、生物工程、環(huán)境生態(tài)專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，是工程教育中聯(lián)接理論與實踐的橋梁和紐帶，在工程技術(shù)人才培養(yǎng)中發(fā)揮著重要作用。完整地講，化工原理課程包括三部分，即化工原理理論教學(xué)、化工原理課程設(shè)計和化工原理實驗。通過調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行的化工原理教學(xué)存在著一定的問題，理論教學(xué)方面，教學(xué)大都局限于書本上的章節(jié)，教師按照順序介紹各種單元操作的原理及設(shè)備的計算，主要采用以知識驅(qū)動和滿堂灌為主的教學(xué)方法，忽略了知識點之間的關(guān)聯(lián)，也忽略了學(xué)生的主體作用;實驗教學(xué)方面，主要是老師先做實驗講解，之后學(xué)生機械地按操作步驟完成實驗，考核都是以實驗報告的完成情況為主，所以學(xué)生并不關(guān)心實驗數(shù)據(jù)是否有效可靠，實驗報告存在大量的抄襲現(xiàn)象，計算結(jié)果也存在諸多錯誤;課程設(shè)計由于采用小組為單位進行，設(shè)計過程缺乏有效的監(jiān)管，導(dǎo)致每一組內(nèi)都有部分學(xué)生沒有實施真正的設(shè)計而是參考其他同學(xué)的結(jié)果，這些都導(dǎo)致設(shè)計的質(zhì)量不高，考核也主要是看學(xué)生提交的設(shè)計報告和圖紙，考核的形式單一且缺乏科學(xué)性。這導(dǎo)致學(xué)生的實際設(shè)計能力不強，不能適應(yīng)現(xiàn)代社會對工程人才的需求。

為了提高應(yīng)用型本科高校化工技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，化工原理課程的教學(xué)改革勢在必行。針對以上存在的教學(xué)問題，我們借鑒了國內(nèi)一流大學(xué)的教學(xué)經(jīng)驗和成果，按照OBE的理念對化工原理課程的建設(shè)和改革進行了較為深入的探索。

（一）細(xì)化課程目標(biāo)，落實教學(xué)任務(wù)

按照OBE理念和應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，對化工原理理論、實驗和課程設(shè)計教學(xué)大綱中的教學(xué)目標(biāo)進行細(xì)化，使之按照畢業(yè)要求指標(biāo)點進行設(shè)計。將傳統(tǒng)的教學(xué)大綱中的教學(xué)目標(biāo)內(nèi)容進一步細(xì)化，轉(zhuǎn)變成基于OBE理念的與學(xué)生畢業(yè)要求相對應(yīng)的條款，即細(xì)化到支撐畢業(yè)要求的哪一條，然后對課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進行分解。具體的分解和對應(yīng)情況列于表1、表2和表3。

（二）教學(xué)的組織和實施

如前所述，以往傳統(tǒng)的教學(xué)中，課堂是以教師為中心的，教師過于強調(diào)知識的傳授，忽略了學(xué)生的接受能力，導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，課程的教學(xué)目標(biāo)無法有效完成。所以說，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能適應(yīng)現(xiàn)在的大學(xué)生。按照OBE理念對課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的分解，便于我們組織教學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)，也便于我們探索有助于畢業(yè)要求達成的教學(xué)方法。針對學(xué)生的實際情況，我們在理論教學(xué)、實驗教學(xué)和課程設(shè)計三個方面都進行了改革。

1. 化工原理理論教學(xué)

以O(shè)BE的理念以及應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)為指導(dǎo)，結(jié)合化工原理課程的特點，我們創(chuàng)造性提出了Problems Based on Engineering Cases（PBEC）教學(xué)模式。PBEC教學(xué)模式，就是根據(jù)畢業(yè)要求來設(shè)計化工原理理論課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，再選定合適的單元操作工程案例，然后從這些工程案例中分別提煉出知識點和工程問題。接下來的理論課教學(xué)都是圍繞這些工程案例，以提煉的知識點和工程基本問題展開的。完整的教學(xué)流程圖如圖1所示。

具體而言，任課教師首先根據(jù)課程的目標(biāo)選擇一個合適的工程案例，從中提煉出所有的知識點和工程問題組成不同的任務(wù)，按照課程進度通過對分易平臺給學(xué)生布置這些任務(wù)，學(xué)生課下通過慕課和共享課等資源預(yù)習(xí)，再根據(jù)這些問題寫出預(yù)習(xí)筆記拍照上傳。教師在對分易平臺檢查學(xué)生提交的作業(yè)并匯總存在的問題，在下一次課堂上先組織學(xué)生討論，教師最后集中講解學(xué)生普遍存在的共性問題。課下學(xué)生根據(jù)課堂討論和教師的講解繼續(xù)整理案例筆記。課程結(jié)束后，所有學(xué)生還要完成另外一個作業(yè)案例。根據(jù)具體情況，對個別學(xué)有余力的學(xué)生，教師也會提供一個難度較高的提高案例。

2. 化工原理實驗教學(xué)

化工原理實驗可以加深學(xué)生對基本理論的理解，提高他們的動手能力。針對實驗教學(xué)中存在的問題，也進行了相應(yīng)的改革。詳細(xì)流程如圖2所示。

教師首先發(fā)布實驗規(guī)程，然后學(xué)生分組預(yù)習(xí)實驗并寫出預(yù)習(xí)報告。實驗課上，首先由學(xué)生講述實驗，這樣學(xué)生對實驗的興趣和求知欲得到有效激發(fā)，學(xué)習(xí)的主動性也大大提高。同時根據(jù)情況讓學(xué)生自主設(shè)計實驗。我們也改革了實踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)模式，學(xué)生通過實驗操作、儀器儀表的使用，對得到的實驗數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場處理和分析繪圖，對原理進行驗證，并對實驗結(jié)果進行解釋，教師負(fù)責(zé)現(xiàn)場解惑答疑，促進了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的回顧和掌握，真正達到了訓(xùn)練學(xué)生運用化工原理理論知識的能力。我們也對實驗成績的評定方式做了進一步改進，成績的評定包括實驗預(yù)習(xí)講解、現(xiàn)場實際操作和實驗報告等多個方面。

3. 化工原理課程設(shè)計

化工原理課程設(shè)計是要求學(xué)生綜合運用化工原理的基礎(chǔ)理論，完成指定化工單元操作的設(shè)計任務(wù)，從而培養(yǎng)學(xué)生的化工設(shè)計能力。針對我?；ぴ碚n程設(shè)計中存在的問題，我們改變以往小組完成同一設(shè)計任務(wù)的模式，按照乙醇水體系的進料濃度、塔頂和塔釜指標(biāo)、處理量進行排列組合羅列出不同的設(shè)計任務(wù)，學(xué)生一人一題進行篩板塔或浮閥塔的設(shè)計。設(shè)計中遇到的問題，老師只負(fù)責(zé)引導(dǎo)和點評，其他均由學(xué)生自主解決?？梢宰畲笙薅鹊卣{(diào)動學(xué)生的積極性，對培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新思維有很重要的作用。我們也改革了考核方法，建立了如圖3所示的與課程目標(biāo)、畢業(yè)要求相對接的課程考核評價體系。

采取了包括節(jié)點考核、設(shè)計文檔、小組互評、專項考核、個人答辯的“五步考核法”，節(jié)點考核和專項考核過程中，教師會根據(jù)學(xué)生的設(shè)計情況提出相應(yīng)的問題并給出參考建議，以利于設(shè)計工作的順利正確開展。較之以前的考核方式，考核目標(biāo)更加明確、考核內(nèi)容更加全面，并且該考核方法的使用大大促進了畢業(yè)要求的有效達成，符合OBE以學(xué)生為中心和持續(xù)改進的教育理念。

（三）專業(yè)課建設(shè)改革與實施的初步效果

化工原理專業(yè)課建設(shè)改革與實施是以我校2016級和2017級化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生為受體展開的，根據(jù)OBE理念的“返回式設(shè)計”原則，我們對2015級、2016級和2017級化學(xué)工程與工藝本科生的化工原理1、2的期末卷面成績進行了比較，結(jié)果如圖4所示。從化工原理1的成績分布來看，15級的不及格率為46%，16級和17級分別降為39%和32%。60-70分段、70-80分段的學(xué)生比例都有大幅提升，但是16級和17級的高分率（80-100分段）不高，這與考試的題型變得比較靈活有關(guān)。由于有了化工原理1的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，化工原理2的成績普遍有所提高，但16級和17級學(xué)生的總體成績提升幅度更大。16級和17級學(xué)生的不及格率相比15級分別下降了4%和13%，60-70分段人數(shù)分別大幅下降11%和27%，70-80分段的學(xué)生比例也都有提升。值得可喜的是，高分段（80-100分段）人數(shù)比例增幅明顯，比15級分別提高了6%和35%。說明化工原理理論課教學(xué)的PBEC教學(xué)模式起到了重要作用，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下完成工程案例的解決，有了成就感，也就有了學(xué)習(xí)的積極性，最終也就具備了把課程各知識點聯(lián)系并應(yīng)用的能力，學(xué)生分析問題和解決相關(guān)問題的能力有了明顯的提高。

實驗教學(xué)增加了自主設(shè)計的環(huán)節(jié)，如干燥實驗最初設(shè)計的是用小米作為干燥物料的流化床技術(shù)，但發(fā)現(xiàn)小米易吸潮結(jié)塊并粉化，將流化床干燥改成了洞道干燥，這樣既提高了學(xué)生的操作能力，也提高了學(xué)生的工程應(yīng)用能力。實驗成績的評定方式改革后，學(xué)生對實驗的各個環(huán)節(jié)都十分重視，提高了實驗教學(xué)的效果。三名學(xué)生代表我校首次參加2019年“東方仿真-歐倍爾”杯全國大學(xué)生化工實驗大賽就獲得了全國三等獎，在和其他院校的比賽中收獲了信心，這對學(xué)生后期的發(fā)展至關(guān)重要。

化工原理課程設(shè)計采用每人一題以及五步考核法后，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動性明顯提高。節(jié)點考核使得學(xué)生明確知曉自己的階段設(shè)計任務(wù)，教師也掌握了設(shè)計開展的進度。小組互評即是由學(xué)生組成評價小組，根據(jù)教師制定的評價細(xì)則對自己設(shè)計內(nèi)容互評打分，鍛煉了學(xué)生的溝通能力和規(guī)則意識。個人答辯環(huán)節(jié)的設(shè)立從根本上杜絕了設(shè)計過程中的抄襲現(xiàn)象，現(xiàn)場提問則可以有效考察學(xué)生對知識的掌握、設(shè)計的理解、思辨能力以及是否獨立完成了設(shè)計。教師針對不足之處提出意見，既可以擴大學(xué)生的知識面，也讓學(xué)生有了參與感和成就感。

三、結(jié)束語

我們設(shè)計并實施了基于OBE理念的化工原理教學(xué)改革，以學(xué)生為主體，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改革和建設(shè)初見成效。但是化工原理教學(xué)改革是一項長期的課題，OBE理念的重要原則之一就是持續(xù)改進。我們將對學(xué)生預(yù)期成果的達成情況進行總結(jié)，分析教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)實施、結(jié)果考核等方面是否存在問題，并提出相應(yīng)的改進措施，從而使教學(xué)形成一個循環(huán)改進的閉合回路。

基于OBE理念的化工原理教學(xué)改革具有理論與實踐層面的雙重意義。在理論層面，重要的是可以澄清應(yīng)用型與職業(yè)教育的區(qū)別。職業(yè)教育實際上是知識和技能應(yīng)用的一種教學(xué)/培訓(xùn)的模式，通過該模式，學(xué)生可擁有進人某個行業(yè)所必須的包括知識、技能、職業(yè)態(tài)度在內(nèi)的特定能力。應(yīng)用型本科重在“應(yīng)用”二字，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，從教學(xué)體系建設(shè)體現(xiàn)“應(yīng)用”二字，其核心環(huán)節(jié)是實踐教學(xué)。而在實踐層面，我校是在師范的基礎(chǔ)上新升格的地方本科院校，工程特點不明顯。通過對化工原理教學(xué)改革的研究，可以有效解決傳統(tǒng)教學(xué)中存在的一些與應(yīng)用型人才要求不符的問題，改變傳統(tǒng)的以知識驅(qū)動為主的教學(xué)方法，以適應(yīng)現(xiàn)代社會對創(chuàng)新工程人才培養(yǎng)的需求，從而提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力和創(chuàng)新能力，對我校工科專業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展和專業(yè)認(rèn)證起到一定的引領(lǐng)作用，同時對其他新建應(yīng)用型本科院校的課程改革也提供較好的借鑒和參考，也符合建設(shè)新工科的總體要求。

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基金項目：河北省高等教育教學(xué)改革研究和新工科研究與實踐項目“OBE理念下的應(yīng)用型本科高?！痘ぴ怼穼I(yè)課建設(shè)與實施研究”（編號：2017GJJG280，冀教高函〔2017〕74號）;河北民族師范學(xué)院教學(xué)改革項目“基于OBE理念的《化工原理課程設(shè)計》應(yīng)用型課程改革的探索研究”（編號：JGYB201816）

作者簡介：焦連升（1970-），男，滿族，河北唐山人，博士，副教授，研究方向：電化學(xué)儲能和化工原理的教學(xué)。