化工大類專業(yè)課程教學改革之初探

程金萍　王勝平　黃成德　范江洋　張寶

[摘 要] 以天津大學化工學院專業(yè)課程的教學改革為例，從教學方法、課程思政、評價體系三方面入手，介紹了以學生為中心，借助信息技術(shù)拓寬課程內(nèi)容和國際視野等化工大類專業(yè)課程及實踐課程教學改革的具體措施，列舉了增強學生的民族自豪感和創(chuàng)新能力、學科自身的使命感和責任意識等課程思政切入點，以及多元評價體系的構(gòu)成，為構(gòu)建有高度、有深度、有創(chuàng)新性的化工大類的金課教育體系提供了一種可借鑒的模式。

[關(guān)鍵詞] 教學模式;課程思政;評價方式;化學工程

[基金項目] 2020年度天津大學課程思政教改項目“理論電化學課程思政示范建設(shè)項目”（20200242）

[作者簡介] 程金萍（1973—），女，黑龍江齊齊哈爾人，學士，天津大學化工學院本科生教務(wù)部部長，主要從事教學改革與教學管理研究;王勝平（1973—），女，河北石家莊人，博士，天津大學化工學院教授，博士生導師，主要從事教學改革研究;黃成德（1968—），女，四川中江人，博士，天津大學化工學院副教授，碩士生導師（通信作者），主要從事教學改革研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）04-0005-04 [收稿日期] 2021-06-01

在高等教育階段，最值得重視并與青年學子成才及深造息息相關(guān)的關(guān)鍵階段是本科教育階段。前教育部部長陳寶生指出，高教大計、本科為本，本科不牢、地動山搖;因此，目前高等教育的教學改革應(yīng)圍繞“以本為本”來進行。在深化高等教育改革的過程中，應(yīng)著力推進“四個回歸”，以“奮進之筆”為總抓手，為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量提供保障[1]。而如何將教學改革貫穿本科課堂教學的全過程并全面提高課程建設(shè)質(zhì)量，是實現(xiàn)“以本為本”的關(guān)鍵措施之一。

一、化工大類課程簡介

天津大學化工學院共設(shè)有7個本科專業(yè)：化學工程與工藝、過程裝備與控制工程、分子科學與工程、制藥工程、生物工程、食品科學與工程和應(yīng)用化學（工）。而化學工程與工藝專業(yè)又分為化學工程、化學工藝、工業(yè)催化和高分子化工四個方向。目前開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課、基礎(chǔ)實驗課及專業(yè)選修課共90余門，其內(nèi)容覆蓋了化工、制藥、能源及食品等領(lǐng)域。不同專業(yè)的學生在大學一年級及二年級所接受的化工類基礎(chǔ)知識相同，進入三年級之后，在專業(yè)細分的前提下，各個專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容差別較大。盡管七個本科專業(yè)各有特色，然而在“大化工”的框架下，其辦學定位、培養(yǎng)目標是一致的，即培養(yǎng)專業(yè)理論知識扎實、專業(yè)綜合素質(zhì)高、追求卓越，具有家國情懷、全球視野、創(chuàng)新精神、實踐能力的卓越人才。

二、化工類專業(yè)課程教學改革的設(shè)計思路與舉措

（一）創(chuàng)建新的教學方式

“具有良好的現(xiàn)代科學素質(zhì)、人文素養(yǎng)、社會責任感和職業(yè)道德，扎實掌握本學科的基礎(chǔ)理論和專業(yè)技能”是天津大學化工學院的人才培養(yǎng)理念。如何立足于該理念，并根據(jù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課內(nèi)容的不同，構(gòu)建新的教學方式和手段是教師面臨的問題?！罢n程專門化模式”提出：高校教學法的有效性取決于兩個要素，一是專業(yè)知識的性質(zhì)與結(jié)構(gòu);二是學生的發(fā)展狀態(tài)和學習規(guī)律[2，3]。因此，在化工學院的各門課程中，以專業(yè)知識為基礎(chǔ)和實踐能力為抓手的教學方式的變革并不相同。例如：“制藥工藝學”是制藥工程專業(yè)的專業(yè)核心課，該課程內(nèi)容豐富，將制藥工藝的基礎(chǔ)知識、共性規(guī)律和典型藥物（如青霉素、維生素C、重組人干擾素、重組人紅細胞生成素）等生產(chǎn)工藝融合在一起，是一門將化工的基礎(chǔ)單元操作和生物、制藥的需求相融合的課程。在該課程教學中，教師采用了以下四種方式構(gòu)建了新的教學方法：（1）建立新的課程教學資源。充分利用信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在中國大學MOOC的基礎(chǔ)上，在智慧樹平臺上建立了生物制藥工藝學和化學制藥工藝學網(wǎng)絡(luò)教學資源（例如大綱、課件、學習方法、學習視頻、作業(yè)等）;建立課程微信群，及時回復學生遇到的問題。同時，針對突發(fā)的新冠疫情，及時增加新冠肺炎及其藥物制造工藝分析方面的教學內(nèi)容。（2）在課程的深度和廣度上進行延伸，引導學生線下拓展型學習。充分利用智慧樹平臺，布置預習、測試題、課后作業(yè)，并發(fā)布課外閱讀內(nèi)容、資料及學習資源鏈接等，要求學生在規(guī)定時間內(nèi)完成并提交。（3）與線下學習密切結(jié)合，進行雙向互動教學。利用教學平臺的問答廣場，及時與學生交流課內(nèi)外學習內(nèi)容并進行互動討論。在課堂教學中，只講解作業(yè)、習題中的重難點、易錯點，解答學生的疑問。（4）布置單元綜合大作業(yè)，進行反轉(zhuǎn)課堂教學。將各章內(nèi)容聯(lián)系起來，以產(chǎn)品工藝研究開發(fā)為目標，布置大作業(yè)。由學生制作課件，并在規(guī)定時間內(nèi)進行講解，同時學生之間互動提問和交流，教師給予點評。化學工程專業(yè)是化工學院的優(yōu)勢專業(yè)，教師的科研能力強，故該專業(yè)開設(shè)的“化學工藝學”課程的教學方式與上述提及的“制藥工藝學”有較大差別。該課程首先在課程內(nèi)容上進行創(chuàng)新，即根據(jù)工程教育的特點，以工藝過程講授為主，與新工藝、新技術(shù)、新進展相結(jié)合，加強基礎(chǔ)、面向?qū)嶋H，引導思維、啟發(fā)創(chuàng)新。根據(jù)學科前沿，更新教學內(nèi)容，拓展知識模塊，增加綠色化學工藝、工藝技術(shù)專題內(nèi)容，根據(jù)科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展及時更新課程相關(guān)工藝路線、流程和設(shè)備。在課堂講授時，還把教學團隊的部分科研成果轉(zhuǎn)化為教學內(nèi)容，促進了科研與教學互動。隨后在教學過程中，先強調(diào)問題導向和團隊學習，注重高級認知方面的教學設(shè)計，如借助現(xiàn)代教育技術(shù)，利用多維教學資源課前自主學習，課堂中對工藝熱點及難點進行必要的研討、辯論、作業(yè)分享等，在交互式活動中實現(xiàn)能力建設(shè)及態(tài)度養(yǎng)成。另外，注重實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)，如利用多媒體、實驗室參觀、虛擬仿真、模式裝置等多層次實踐教學平臺，將理論與工程實踐相結(jié)合，提高學生解決實際問題的能力。

（二）以課程思政為抓手

課程思政在本質(zhì)上是學術(shù)思想政治、教學思想政治。課程思政育人就是要把科學的思維方法、做人做事的基本道理、社會主義核心價值觀的要求、服務(wù)國家的理想和責任充分融入課程教學中[4]。在“新藥設(shè)計與開發(fā)”課程中，教師在尊重課程內(nèi)容的邏輯性、完整性和科學性的基礎(chǔ)上，分別以“講好一個中國故事、塑造一種天大品格、樹立一位天大典型”作為課程思政的三個切入點。“講好一個中國故事”，即把2020年防疫阻擊戰(zhàn)中的中央精神、先進事跡等鮮活素材及時納入課堂，充分發(fā)揮課堂的主渠道、主陣地作用，讓學生切身感受到中國制度的優(yōu)越性。把抗疫過程中的典型經(jīng)驗變成教育教學中的“活教材”，在向?qū)W生傳遞科學嚴謹治學態(tài)度的同時，激發(fā)青年學子的愛國熱情。通過介紹中醫(yī)中藥對新冠肺炎的治療和康復作用，引導學生增強文化自信，培養(yǎng)其民族自豪感。而“理論電化學”是化學工程與工藝專業(yè)電化學方向的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的特點是理論性較強，涉及的基本概念和公式推導較多。教師在具體的教學活動中以如下四個方面作為課程思政的切入點：（1）介紹電化學與國家建設(shè)的關(guān)系。在緒論或介紹電極電位在材料保護應(yīng)用的過程中，結(jié)合實際的案例，例如，聞名中外的港珠澳大橋設(shè)計使用壽命為120年，得益于電化學領(lǐng)域中的金屬陰極保護技術(shù);比亞迪的磷酸鐵鋰“刀片”電池使新能源汽車續(xù)航里程達到605公里，多方面介紹國民經(jīng)濟建設(shè)中的先進技術(shù)，激發(fā)學生的民族自豪感。在介紹電化學的發(fā)展歷史時，將業(yè)界的國內(nèi)著名人物介紹給學生，通過前人在國民經(jīng)濟建設(shè)和科技工作方面的突出貢獻潛移默化地影響學生的人生觀。例如，國內(nèi)電化學領(lǐng)域知名學者查全性，1977年從國家建設(shè)和人才選拔和培養(yǎng)的角度出發(fā)，率先提出恢復高考，改變了千千萬萬青年的命運;學術(shù)界享有盛名的“父子院士”——田紹武、田中群為電化學發(fā)展做出的巨大貢獻。（2）學科和專業(yè)本身的使命感和責任意識教育。在課程教學設(shè)計針對課程內(nèi)容，重點強調(diào)在電化學領(lǐng)域國家今后發(fā)展的方向及目前國際上能源領(lǐng)域研究取得的創(chuàng)新性技術(shù)成果。例如，向?qū)W生介紹2019年諾貝爾化學獎獲得者在鋰離子電池方面的開創(chuàng)性成就，增強學生學習的興趣，提高學生對本專業(yè)的認同感。在具體的教學案例中，力圖使理論聯(lián)系實際，講述具體的概念和動力學公式在研究前沿和產(chǎn)品開發(fā)及評價中的應(yīng)用，或者結(jié)合課程內(nèi)容，和學生一起談?wù)勑袠I(yè)內(nèi)的熱點問題和新聞，讓學生認識到學科的重要性。例如，珠海銀隆公司開發(fā)的鋰離子電池，其使用壽命長達上萬次，已用于天津、哈爾濱等地的公交車，減少了燃油車尾氣排放帶來的大氣污染。此外，邀請外單位的專家作行業(yè)發(fā)展方面的講座，如中電科集團第十八研究所的教授級高工給學生介紹了在國民經(jīng)濟建設(shè)和國防方面化學電源的應(yīng)用，強調(diào)了電化學的實際應(yīng)用，突破了課程書本內(nèi)容的限制，拓寬了學生的眼界，深受大家的歡迎。（3）進行創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。在教學環(huán)節(jié)，讓學生作為主體參與課程的教學。例如，讓學生充當講師，分組教授課程的某些內(nèi)容，采用課堂展示的方法進行演示。在這個過程中，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。而學生的綜合素質(zhì)、團隊精神和實事求是的工作作風均得到了訓練，同時也培養(yǎng)了學生自主學習的能力，強化了學生的科學素養(yǎng)。（4）在教學過程中，結(jié)合授課內(nèi)容融入自然辯證法的觀點，培養(yǎng)學生的哲學思維，使之在后續(xù)的研究和工作中能夠運用辯證思維有效地發(fā)現(xiàn)和解決問題。例如，在講述非穩(wěn)態(tài)濃度極化公式的推導時，引導學生思考如何根據(jù)具體情況，從繁到簡地確定初始條件和邊界條件，如何根據(jù)邊界條件的不同進行分類討論。在“食品工藝學”課程中，食品安全和行業(yè)倫理是該課程的課程思政切入點。例如，列舉“三聚氰胺”“蘇丹紅”等食品安全事件對消費者和涉案企業(yè)的影響，明確《中華人民共和國食品安全法》等法律法規(guī)的重要性;讓學生知曉HACCP、GMP、ISO等質(zhì)量管理體系，以及國內(nèi)著名食品企業(yè);明確作為食品從業(yè)者的基本素質(zhì)和職業(yè)道德，了解從國家標準網(wǎng)、食品伙伴網(wǎng)等網(wǎng)站查閱食品相關(guān)知識的方法。

（三）建立新的評價體系

一個良好的評價機制是形成教學競爭性氛圍的關(guān)鍵因素，是教師工作重心回歸課堂、回歸教學的重要保障。通常教學評價體系分為過程性評價和形成性評價。過程性評價注重學生在學習知識過程中的活動，這種評價有利于促使學生主動參與到學習中;而形成性評價則著眼于學生掌握了哪些知識和技能，這種評價有助于教師根據(jù)學生的反饋，及時調(diào)整教學計劃，改進教學方法[5]。傳統(tǒng)的評價體系大多為形成性評價，對學生能力的評價過于單一。隨著“以學生為中心”的教育理念逐漸貫穿本科課堂教學的全過程，我們對化工類課程的教學評價體系也進行了改革，構(gòu)建了新的評價體系。然而，脫離了教學方式和教學手段的評價體系無異于“空中樓閣”，但與課程自身的教學改革相融合的評價體系不但有助于反映學生的綜合素質(zhì)，同時對課程的建設(shè)和教學方法的改進也具有促進作用。在“精細有機合成化學及工藝學”課程中，教學團隊構(gòu)建了多元化評分體系，加強了學生綜合能力的提升。具體做法是將課程引入大作業(yè)和課堂展示環(huán)節(jié)，把精細合成新技術(shù)列為大作業(yè)，請學生自己選擇題目，通過自主查閱文獻資料，進行文獻綜述，寫出文獻綜述報告，并按照選擇的課題，組成小組討論，加深對新技術(shù)的理解。各組在討論的基礎(chǔ)上，在課堂上展示PPT，做口頭報告，教師與學生一起探討學術(shù)前沿熱點問題。這種創(chuàng)新模式在強調(diào)學生團隊合作的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了學生查閱文獻、綜述文獻的能力，激發(fā)了學生對學科前沿的興趣和獨立調(diào)研、思考的能力，獲得學生的一致好評。在考核方式上，加大了過程成績所占比重，引入階段性測驗，提高了作業(yè)和討論環(huán)節(jié)的成績比重，并在期末考試中加入對前沿熱點的考查，提高學生對于學習過程的重視，改變“一考定成績”的傳統(tǒng)做法，讓學生平時的努力體現(xiàn)在最終成績上。在“制藥工藝學”中，采用的評價方式是將平時作業(yè)習題等測驗與考試考核相結(jié)合，綜合評定學生成績。在“化學制藥工藝學”課程中，平時成績由簽到和互動次數(shù)（10%）和每章測驗（40%）組成，單元考核由大作業(yè)的翻轉(zhuǎn)課堂組成（50%）;在“生物制藥工藝學”課程中，平時成績由每章測驗（20%）、單元大作業(yè)（30%）組成，期末閉卷考試成績占50%。例如，在“生物制藥工藝學”課程中，57名學生每人一題，布置57種新藥的微生物制藥、基因工程制藥、動物細胞制藥工藝研究的三個大作業(yè)。在“化學制藥工藝學”課程中，56名學生分28組，兩人1組，共布置28種最新藥物，學生必須查閱大量中外文獻，團結(jié)合作才能按時完成所布置的8個單元大作業(yè)，并最終形成所選藥物的生產(chǎn)工藝設(shè)計研究翻轉(zhuǎn)課堂匯報?！盎瘜W制藥工藝學”課程2019年的平均分為78.33，2020年的平均分為84.23，均分比上一年提高了7.5%。

目前，高校本科教育改革的主題是建設(shè)具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的“金課”[6]。在這個過程中，既對教師自身的知識水平和教學能力提出了更高的要求，同時也要求教師對學生思維和能力的訓練有所側(cè)重;因此，在教學方法和手段的改進中，應(yīng)在實際的教學中引入創(chuàng)新思維。對課程的內(nèi)容和上課形式不能墨守成規(guī)，而應(yīng)引入前沿性和時代性資訊，充分利用案例式、啟發(fā)式和互動式的教學形式，依據(jù)課程本身的特點，積極利用信息化的手段，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。

參考文獻

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Exploration on the New Mode of Professional Practice Teaching of College-enterprise Cooperation

—Exploration on the Teaching Reform of Chemical Engineering Courses

CHENG Jin-ping， WANG Sheng-ping， HUANG Cheng-de， FAN Jiang-yang， ZHANG Bao

（School of Chemical Engineering and Technology， Tianjin University， Tianjin 300072， China）

Abstract： Taking the teaching reform of professional courses in College of Chemical Engineering of Tianjin University as an example， and from the three aspects of teaching methods， curriculum ideological and political education and evaluation system， this paper introduces the specific measures for the teaching reform of major chemical engineering courses and practical courses， such as taking students as the center and broadening the course content and international vision with the help of information technology， and lists the ways to enhance students’ national pride and innovation ability， the subject’s own sense of mission and sense of responsibility， as well as the composition of multiple evaluation system. It provides a model for building a high， deep and innovative gold course education system of chemical industry.

Key words： teaching mode; curriculum ideological and political education; evaluation method; Chemical Engineering

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