基于OBE理念的能源化學(xué)工程專業(yè)課程體系的構(gòu)建
——以沈陽師范大學(xué)為例

于 湛,劉詩鑫,苗雨欣,張 航,趙 震

(沈陽師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,沈陽 110034)

0 引 言

能源化學(xué)工程專業(yè)是為解決我國目前在化石能源轉(zhuǎn)化與清潔利用、新能源利用與轉(zhuǎn)化過程中的工程問題而新設(shè)立的本科專業(yè),具有廣泛的應(yīng)用背景。自2011年起,國內(nèi)高校陸續(xù)開設(shè)了能源化學(xué)工程專業(yè),目前布局點(diǎn)已達(dá)50余個,其中遼寧省布局點(diǎn)達(dá)到9個。能源化學(xué)工程屬于遼寧省主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)、特色產(chǎn)業(yè)以及國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地規(guī)劃等確定的重點(diǎn)領(lǐng)域和發(fā)展方向,符合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃并且在省內(nèi)產(chǎn)業(yè)布局廣泛?！哆|寧省“十三五”高校人才培養(yǎng)規(guī)劃》明確指出,能源化學(xué)工程專業(yè)屬于“需求量大、就業(yè)質(zhì)量高的專業(yè)”,可在“十三五”擴(kuò)大招生規(guī)模。

2018年4月,教育部批準(zhǔn)通過沈陽師范大學(xué)的能源化學(xué)工程專業(yè)備案申請,至此,如何打造一個具有“理工交叉、產(chǎn)教融合”特色的能源化學(xué)工程專業(yè)便擺在了面前。經(jīng)過廣泛調(diào)研與深入研究,能源化學(xué)工程專業(yè)初步建立了基于OBE理念的能源化學(xué)工程人才培養(yǎng)模式,經(jīng)過幾年時間的實(shí)踐,形成了一個獨(dú)具特色的課程體系。

1 課程體系設(shè)計(jì)思路

成果導(dǎo)向教育(outcome based education,OBE)是Spady等[1]于1981年提出的一種新型教育模式,并已成為美國等多個國家教育改革的主流理念[2]。OBE強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心,以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向,依次構(gòu)建培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求,并細(xì)化畢業(yè)要求進(jìn)行指標(biāo)點(diǎn)分解,為課程體系的設(shè)置與改進(jìn)提出要求,指導(dǎo)課程目標(biāo)、課程考核以及教學(xué)組織與實(shí)施,建立閉環(huán)式教學(xué)質(zhì)量保障體系,不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

沈陽師范大學(xué)能源化學(xué)工程專業(yè)根據(jù)學(xué)校定位、社會需求以及調(diào)研評價結(jié)果確定了培養(yǎng)目標(biāo),并根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)確定了12條畢業(yè)要求[3]。這些畢業(yè)要求與工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)相匹配,具備實(shí)質(zhì)等效性,同時畢業(yè)要求又被分解為若干二級畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)落實(shí)到課程教學(xué)大綱中,由課程體系支撐,并根據(jù)對學(xué)生能力的培養(yǎng)情況,設(shè)計(jì)了教學(xué)方式、教學(xué)要求以及達(dá)成度的評估方式。

2 課程體系設(shè)計(jì)

根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求及學(xué)院在學(xué)科方面的優(yōu)勢與特色,能源化學(xué)工程專業(yè)設(shè)計(jì)了理工交叉融合特色的課程體系[4],將課程分為通識教育、學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)教育與實(shí)踐教育等4個模塊[5](圖1),每個模塊圍繞畢業(yè)要求與核心能力培養(yǎng)設(shè)置若干門課程。此外,還設(shè)有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、科研訓(xùn)練、科學(xué)研究特色實(shí)踐環(huán)節(jié)等“第二課堂”實(shí)踐教育內(nèi)容,拓展學(xué)生知識面,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。

圖1 能源化學(xué)工程專業(yè)課程體系設(shè)計(jì)思路Fig.1 Design of the curriculum of the energy chemical engineering major

3 課程體系特點(diǎn)

3.1 課程思政特色

結(jié)合教育部《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》文件要求,能源化學(xué)工程專業(yè)通過廣泛地學(xué)習(xí)和調(diào)研,確立了人才培養(yǎng)的立德樹人理念,在課堂教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、第二課堂3個主要陣地開展課程思政建設(shè)。本專業(yè)與思政教師通力合作,凝練挖掘各門課程中所蘊(yùn)含的思政元素,并探索符合專業(yè)特點(diǎn)的課程思政教學(xué)方法。在課程教學(xué)中,將專業(yè)知識與行業(yè)背景相結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生樹立獻(xiàn)身我國能源化學(xué)工程行業(yè)的使命感和事業(yè)心;將專業(yè)知識與能源化工領(lǐng)域科技前沿相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維及探索精神;將專業(yè)知識與工程倫理相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生遵守職業(yè)道德規(guī)范的職業(yè)素養(yǎng)和責(zé)任擔(dān)當(dāng);將專業(yè)知識與大學(xué)生職業(yè)規(guī)劃相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、追求卓越的工匠精神。

本專業(yè)還建立了由專業(yè)教師領(lǐng)導(dǎo)的多個年級學(xué)生共同參與的“科學(xué)共同體”,教師的敬業(yè)精神與創(chuàng)新精神等核心價值理念是引領(lǐng)團(tuán)體信仰的強(qiáng)大精神動力,潛移默化地塑造了學(xué)生的責(zé)任意識、合作意識與科學(xué)意識,成員在共同體內(nèi)既能夠收獲團(tuán)隊(duì)協(xié)作與科研訓(xùn)練,綜合素養(yǎng)與人文精神也得到有效培育。

3.2 專業(yè)課程體系特點(diǎn)

根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)與特色[6-7],能源化學(xué)工程專業(yè)精心設(shè)計(jì)了包含10門課程的“4321”專業(yè)核心課程體系,即4門專業(yè)基礎(chǔ)課:《無機(jī)及分析化學(xué)》《有機(jī)化學(xué)》《物理化學(xué)》《化工原理》;3門專業(yè)主干課:《反應(yīng)工程》《能源化工工藝學(xué)》《化工熱力學(xué)》;2門工程基礎(chǔ)課:《化工制圖與CAD》《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》;1門專業(yè)特色課:《能源轉(zhuǎn)化催化原理》。本專業(yè)核心課程體系涵蓋了專業(yè)基礎(chǔ),拓寬了專業(yè)口徑,強(qiáng)化了工程特點(diǎn)與專業(yè)適應(yīng)性,同時凸顯了學(xué)院辦學(xué)的科研優(yōu)勢與特色。所開設(shè)的《能源轉(zhuǎn)化催化原理》課程,依托“多級孔催化劑合成與性能評價”遼寧省虛擬仿真一流課程,將學(xué)院在能源與環(huán)境催化方向的學(xué)科與科研優(yōu)勢融入本科生培養(yǎng)中,實(shí)現(xiàn)了科研對教學(xué)的反哺,對學(xué)生創(chuàng)新意識與綜合素質(zhì)的培養(yǎng)起到了良好的促進(jìn)作用。

3.3 實(shí)驗(yàn)課程體系特點(diǎn)

能源化學(xué)工程專業(yè)不僅要求學(xué)生掌握扎實(shí)的化學(xué)與化工基礎(chǔ)理論知識,還要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐操作能力及創(chuàng)新精神[8-9]。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生動手能力與實(shí)操能力,本專業(yè)設(shè)計(jì)了“三模塊、三層次”實(shí)驗(yàn)課程體系。

“三模塊”指基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程、專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程及綜合實(shí)驗(yàn)課程?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程包括無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)等化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生從事能源化學(xué)工程實(shí)踐所應(yīng)具備的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作技能。專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程包括化工制圖CAD、化工原理實(shí)驗(yàn)、化工設(shè)計(jì)等課程,培養(yǎng)學(xué)生具備在與能源相關(guān)化學(xué)工程領(lǐng)域從事科學(xué)研究、生產(chǎn)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理所必需的工程實(shí)踐能力。綜合實(shí)驗(yàn)課程主要包括能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程,這門課程以能源化學(xué)工程領(lǐng)域創(chuàng)新研究與新工藝開發(fā)為目標(biāo),綜合化工原理、無機(jī)化學(xué)、儀器分析等課程內(nèi)容并結(jié)合授課教師科研成果與企業(yè)生產(chǎn)難題,設(shè)置諸如“大孔—微孔氧化物催化劑合成與結(jié)構(gòu)表征”“氯代苯胺副產(chǎn)物2,3-二氯硝基苯的回收與再利用”“高鎳單晶三元正極材料的合成”“ZSM-5催化劑合成與性能評價”等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,在相對較長的學(xué)時內(nèi)要求學(xué)生獨(dú)立完成包括合成、表征、性能評價等內(nèi)容的完整實(shí)驗(yàn),并按論文形式提交實(shí)驗(yàn)報告,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。

“三層次”是指驗(yàn)證性、綜合設(shè)計(jì)性以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課程。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是指按教學(xué)大綱統(tǒng)一設(shè)置的實(shí)驗(yàn)題目與課程內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)學(xué)時較短(不超過4學(xué)時),強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)和基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,要求獨(dú)立或以小組形式完成。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)綜合1門或多門課程知識,對學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練,主要培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、實(shí)驗(yàn)動手能力、數(shù)據(jù)處理以及綜合性實(shí)際操作的能力,學(xué)時較長(16學(xué)時或更多),要求學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)并撰寫實(shí)驗(yàn)報告。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)主要是結(jié)合教師科研成果、企業(yè)生產(chǎn)難題、大學(xué)生專業(yè)競賽等,在教師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn),并撰寫實(shí)驗(yàn)報告。

3.4 實(shí)踐教育環(huán)節(jié)課程體系特點(diǎn)

實(shí)踐教育是培養(yǎng)能源化學(xué)工程專業(yè)學(xué)生解決能源領(lǐng)域復(fù)雜化工和技術(shù)問題能力的重要環(huán)節(jié),也是鞏固和提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要步驟[10-11]。沈陽師范大學(xué)能源化學(xué)工程專業(yè)根據(jù)化工類專業(yè)的一般特點(diǎn)和實(shí)踐教學(xué)在專業(yè)發(fā)展和建設(shè)中的重要地位,建立了系統(tǒng)、科學(xué)、穩(wěn)定的實(shí)踐教育課程,包括專業(yè)見習(xí)與實(shí)習(xí)、前沿學(xué)術(shù)講座、大型儀器基本原理與操作培訓(xùn)、大學(xué)生雙創(chuàng)項(xiàng)目、專業(yè)競賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文等內(nèi)容。學(xué)生通過專業(yè)見習(xí)與實(shí)習(xí)緊密接觸實(shí)際生產(chǎn),樹立工程意識,有效提高工程實(shí)踐能力,增強(qiáng)就業(yè)競爭力,為將來成為優(yōu)秀工程師奠定良好基礎(chǔ)。前沿學(xué)術(shù)講座、大型儀器基本原理與操作培訓(xùn)等活動可進(jìn)一步提升學(xué)生專業(yè)素養(yǎng),大學(xué)生雙創(chuàng)項(xiàng)目、專業(yè)競賽等活動可以提高學(xué)生的綜合能力。學(xué)生在積極備賽過程中,可以運(yùn)用課堂學(xué)習(xí)到的理論知識并結(jié)合實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn),探索學(xué)習(xí),激發(fā)潛在能力,既可有效督促學(xué)生自主學(xué)習(xí),又能提高學(xué)生綜合能力,為進(jìn)一步培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才奠定良好基礎(chǔ)[12-14]。

4 教學(xué)質(zhì)量保障體系

建立科學(xué)、規(guī)范的教學(xué)質(zhì)量保障體系是實(shí)現(xiàn)OBE理念持續(xù)改進(jìn)的前提[15]。以O(shè)BE理念為導(dǎo)引的教學(xué)質(zhì)量保障體系,其核心是建立面向?qū)W習(xí)成果的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),定期開展培養(yǎng)目標(biāo)的合理性評價和課程目標(biāo)的達(dá)成度評價,以系統(tǒng)性確保教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控的有效性,從而及時反饋以確保培養(yǎng)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)與提高。據(jù)此,能源化學(xué)工程專業(yè)構(gòu)建了一個以學(xué)生為中心的、具有“評價-反饋-改進(jìn)”的“三閉環(huán)”教學(xué)質(zhì)量保障體系(圖2),保障專業(yè)課程體系的實(shí)施效果并不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的自我約束、自我診斷與自我調(diào)節(jié)。

圖2 “三閉環(huán)”教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系示意圖Fig.2 Schematic diagram for the “Triple Loop”teaching quality monitoring system

“三閉環(huán)”教學(xué)質(zhì)量保障體系明確了培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求及課程體系在人才培養(yǎng)過程中的任務(wù),確保了管理人員的管理目標(biāo)落實(shí)到位,建立了教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制,通過課內(nèi)評價、校內(nèi)評價、校外評價3種方式,多元化地評價培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求和課程體系的支撐關(guān)系,并加強(qiáng)過程性考核,定期評價課程目標(biāo)及畢業(yè)要求的達(dá)成情況,根據(jù)暴露出的問題或不足進(jìn)行及時調(diào)整,確保課程體系支持培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求的有效達(dá)成。

5 結(jié) 語

在“新工科”形勢下,能源化學(xué)工程專業(yè)應(yīng)以國家能源戰(zhàn)略為導(dǎo)向,積極適應(yīng)國家和區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與改革,重點(diǎn)培養(yǎng)傳統(tǒng)能源與新能源領(lǐng)域高素質(zhì)的應(yīng)用型人才,這就要求能源化學(xué)工程專業(yè)在建設(shè)過程中要注重專業(yè)定位清晰準(zhǔn)確、培養(yǎng)目標(biāo)切實(shí)可行、課程體系設(shè)置合理[16-20]。能源化學(xué)工程專業(yè)課程體系要明確每門課程在人才培養(yǎng)中的作用,以培養(yǎng)學(xué)生解決能源領(lǐng)域復(fù)雜化工和技術(shù)問題的能力為前提,培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、精專業(yè)、高素質(zhì)、善創(chuàng)新”的應(yīng)用型人才,同時要建立教學(xué)質(zhì)量保障機(jī)制,定期評價課程目標(biāo)達(dá)成情況,持續(xù)推動專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量提升。