工程教育認(rèn)證對高校工程類專業(yè)課程教學(xué)效果的影響淺析
——以“大氣污染控制工程”課程為例

李國蓮

（安徽建筑大學(xué) 環(huán)境與能源工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

1 引言

“工程認(rèn)證”也稱為工程教育認(rèn)證，它起源并發(fā)展于美國，是指專業(yè)認(rèn)證機構(gòu)針對普通高等學(xué)校所開設(shè)的工程類專業(yè)教育所實施的專門性認(rèn)證[1]。工程認(rèn)證是高校促進專業(yè)建設(shè)和提高工程類人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要契機，也是我國當(dāng)前工程教育改革的必然趨勢。在工程認(rèn)證體系中貫穿著一個中心理念：以目標(biāo)為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、注重持續(xù)改進，這也是各大高校在工科專業(yè)教育中所必須遵守的指導(dǎo)思想和原則[2]。中國工程認(rèn)證協(xié)會制訂了與國際標(biāo)準(zhǔn)緊密對接的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，并陸續(xù)在機械、計算機、化工與制藥、土木工程等14個專業(yè)類開展了認(rèn)證工作[3]。作為工程認(rèn)證專業(yè)之一，我校環(huán)境工程專業(yè)自2019年開始積極籌備工程認(rèn)證的各項工作?！按髿馕廴究刂乒こ獭笔俏倚－h(huán)境工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，傳統(tǒng)的“大氣污染控制工程”課程大綱內(nèi)容和教學(xué)理念與工程認(rèn)證的培養(yǎng)目標(biāo)和人才市場需求存在一定的差距。為了配合工程認(rèn)證的申報工作，我?！按髿馕廴究刂乒こ獭闭n程組教師修訂了教學(xué)大綱，并在實際的教學(xué)過程中緊扣工程認(rèn)證要求，在前期的教學(xué)中做了全方位的改進。本文結(jié)合筆者在環(huán)境工程班級課堂的教學(xué)實踐和教學(xué)體會，對工程認(rèn)證背景下“大氣污染控制工程”課程的教學(xué)效果進行了全面分析。

2 工程教育認(rèn)證前期師資水平提升和課程大綱修訂

基于傳統(tǒng)教學(xué)中存在學(xué)生只局限于教材內(nèi)容的被動式學(xué)習(xí)，缺乏結(jié)合時代背景下大氣環(huán)境問題的深入思考，不能將課本理論知識和工程實際問題結(jié)合起來學(xué)以致用，不會利用學(xué)習(xí)的知識來分析和解決我國當(dāng)前大氣環(huán)境面臨新問題等教學(xué)弊端，大氣課程組以立足提升教學(xué)團隊師資水平為基礎(chǔ)，實行了多元并舉的措施來提高授課教師的理論水平和實踐經(jīng)驗。如積極組織教師參加“大氣污染控制工程”課程教學(xué)改革的交流會、大氣科學(xué)及污染控制的國際會議、中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會大氣環(huán)境學(xué)術(shù)年會等教學(xué)和科研會議；鼓勵年輕教師定期到火力發(fā)電、水泥生產(chǎn)、金屬冶煉和垃圾焚燒等廢氣排放企業(yè)考察與實踐學(xué)習(xí)；每年邀請安徽通源設(shè)計院的工程師參與學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)和畢業(yè)答辯，鼓勵學(xué)生真題真做，切實提高了學(xué)生的工程實踐能力。2019年初課程組全面修訂“大氣污染控制工程”培養(yǎng)計劃，基于工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求以學(xué)生為本，教師對學(xué)生達到的發(fā)展水平有清晰的認(rèn)識，用精細的“教學(xué)大綱”控制教學(xué)過程，同時選擇與教學(xué)內(nèi)容適應(yīng)的教學(xué)方法[4]。本次教學(xué)大綱修訂的核心是教學(xué)內(nèi)容的改革，大綱內(nèi)容充分體現(xiàn)了理論知識和工程案例有機結(jié)合等指導(dǎo)思想。大綱修訂的主要內(nèi)容如下，在介紹“大氣污染控制工程”基本概念的基礎(chǔ)上，增加了發(fā)達國家大氣污染歷史及其控制歷程的介紹。簡化或省略與今后工作聯(lián)系不大的理論和公式的推導(dǎo)過程，大氣擴散濃度估算模式不再詳細推導(dǎo)高斯方程，重點介紹高斯擴散模型或拉格朗日軌跡模型應(yīng)用，如重點介紹CMAQ模型預(yù)測區(qū)域大氣中PM2.5時空分布特征的應(yīng)用案例，淡化氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)中的傳質(zhì)模型推導(dǎo)，重點介紹各類塔設(shè)備的性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)功能和應(yīng)用設(shè)計，解決學(xué)生在課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計過程遇見的塔設(shè)備設(shè)計疑難問題，鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力?；谀壳拔覈髿馕廴疚镏袚]發(fā)性有機污染物VOC污染突出新問題，重點講授VOC的來源及其控制技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生分析VOC廢氣釋放特征并選擇合理地控制工藝，提高學(xué)生對工程問題的分析能力和設(shè)計技能?；谀壳叭驓夂蜃兣拇蟓h(huán)境問題，增加我國CO2減排方針政策和具體的減排措等授課內(nèi)容，并結(jié)合具體案例，介紹目前成熟的CO2控制技術(shù)，探討未來CO2減排的一些顛覆性的新技術(shù)，比如：新能源汽車、生物能源或碳捕獲與存儲以及新材料方面的突破。啟發(fā)學(xué)生的大氣環(huán)境治理和氣候治理協(xié)同新思維的“碳中和”理念，牢固樹立社會主義核心價值觀以及人與自然和諧共存的觀點，同時承擔(dān)起保護環(huán)境的歷史重任。大綱修訂對達到我校環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生具備污染控制的基礎(chǔ)知識與應(yīng)用能力，從事環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計和管理這一培養(yǎng)目標(biāo)起到重要作用。

3 工程教育認(rèn)證前期教學(xué)模式和考核方式的改革

基于在“互聯(lián)網(wǎng)+”的教育大背景下，我校也充分利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)教育的多媒體化和網(wǎng)絡(luò)化。學(xué)校通過泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺為學(xué)生提供體驗式學(xué)習(xí)、協(xié)作式學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)模式，促使傳統(tǒng)的“以教師為中心”授課形式向“以學(xué)習(xí)者為中心”的形式轉(zhuǎn)變，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如本課程教師課前在泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺上傳“大氣污染控制工程”微課視頻、教學(xué)大綱、教案及其教學(xué)重點和難點、課前預(yù)習(xí)的思考題、課后作業(yè)、小組討論專題和PPT匯報等內(nèi)容。通過合理分配課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生，教師不再占用課堂時間來講授理論性的基礎(chǔ)知識，這些知識點需要學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)，學(xué)生通過看微課視頻或查閱電子文獻書籍，在自主學(xué)習(xí)時遇見疑惑和難題時，師生之間可通過線上交流或課堂討論方式逐一解決，這種教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動性，極大提高了學(xué)習(xí)效率，同時也拓展問題的深度和開啟創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，并增加了師生、生生間互動交流，進一步提升了學(xué)習(xí)效果[5]。

工程認(rèn)證背景下教學(xué)效果的評價是根據(jù)畢業(yè)指標(biāo)點制定的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計多類型的考核方法，最終評價教學(xué)目標(biāo)的達成度。每種考核方法都緊扣工程認(rèn)證的指標(biāo)點，考核方式按照一定權(quán)重計算最終的達成度值。教師可以調(diào)整考核方式在評價體系中的權(quán)重來對課程教學(xué)效果進行持續(xù)改進?；诖_定的“大氣污染控制工程”課程的培養(yǎng)目標(biāo)，本課程組采用課程考試、綜合討論和課后作業(yè)的方法對課程目標(biāo)進行評價，其中課程考試包括期中測驗和期末考試，其分項權(quán)重值共計為0.7，綜合討論包括線上討論和線下討論，其分項權(quán)重值合計0.15，課下作業(yè)包括課前預(yù)習(xí)思考和課后鞏固拓展，其分項權(quán)重值合計0.15。

4 工程教育認(rèn)證后期課程目標(biāo)達成分析與持續(xù)改進

具體學(xué)習(xí)效果分析評價采用我校16級環(huán)境工程學(xué)生（86人，教改前），19級環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生（44人，教改后）課程目標(biāo)達成進行了分析，表1中比例表示單個目標(biāo)對應(yīng)的三種考核方式的占比，評價值是每種考核方式的得分率（如目標(biāo)1課程考試的得分率為試卷中體現(xiàn)目標(biāo)1試題的學(xué)生平均得分除以該試題總分值）乘以權(quán)重值，并將其三種考核方式的乘積值求和所得，并進行了課程整體目標(biāo)達成度和單個學(xué)生目標(biāo)達成度分析?！按髿馕廴究刂乒こ獭闭n程目標(biāo)整體達成度情況（表1）表明，16級環(huán)境工程學(xué)生各課程目標(biāo)的評價值分別為0.79、0.71、0.69，19級環(huán)境工程學(xué)生各課程目標(biāo)的評價值分別為0.80、0.87、0.71，所有目標(biāo)評價值均大于期望值0.6，且經(jīng)過教學(xué)改革后，整體目標(biāo)值有顯著升高，說明課程大綱修訂和教學(xué)模式等改革取得一定成效，但學(xué)生分析問題能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)值仍然偏低。從單個學(xué)生的三個課程目標(biāo)達成度（圖1）情況來看，16級單個學(xué)生課程目標(biāo)1和目標(biāo)2的極大值、極小值和中值均顯著低于19級學(xué)生，說明學(xué)生對書本的理論知識掌握水平有所提高，這與教學(xué)內(nèi)容的改進和學(xué)生積極參與教學(xué)過程密不可分。因此，后期教學(xué)中仍需繼續(xù)側(cè)重工程案例教學(xué)內(nèi)容的挖掘、真題實戰(zhàn)、校企合作交流、新工藝新技術(shù)的探討，從根本上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性。另外后期教學(xué)中也需要提升學(xué)生綜合討論考核比重，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能，注重學(xué)生能力培養(yǎng)和能力訓(xùn)練。逐步實現(xiàn)的“以內(nèi)容為本”的教學(xué)理念向“以學(xué)生為中心”的模式轉(zhuǎn)變。

表1 課程目標(biāo)達成情況分析

圖1 16級和19級課程考試單個學(xué)生課程目標(biāo)達成度箱式圖

5 結(jié)語

以我校環(huán)境工程專業(yè)16、19級學(xué)生“大氣污染控制工程”課程的教學(xué)目標(biāo)達成情況為例，全面評價了工程認(rèn)證背景下我校課程教學(xué)改革的成效。結(jié)果表明：通過教學(xué)方式上充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)平臺作用，教學(xué)內(nèi)容上大量融入實際工程案例和最新大氣環(huán)境的科學(xué)問題，增加綜合討論的考核方式，我校學(xué)生的“大氣污染控制工程”課程的學(xué)習(xí)效果有了一定提高，但學(xué)生分析問題能力和創(chuàng)新能力的目標(biāo)達成度仍偏低，因此，課程組仍將堅持以“學(xué)生為導(dǎo)向”工程認(rèn)證教育模式理念，同時充分發(fā)揮生產(chǎn)實習(xí)和課程設(shè)計工程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)效果，持續(xù)立足提高教師工程能力和科研水平方面來深化教學(xué)改革和實踐的探索。