融合工程教育專業(yè)認(rèn)證理念的化工設(shè)計基礎(chǔ)課程教改研究

范崢 　黃風(fēng)林　劉菊榮　申志兵　宋紹富

［摘 要］為了在日常教學(xué)中全面適應(yīng)和有效貫穿工程教育專業(yè)認(rèn)證的科學(xué)理念，化工設(shè)計基礎(chǔ)課程不斷推動教學(xué)改革實踐，以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，通過持續(xù)改進來不斷規(guī)范和優(yōu)化各個教學(xué)環(huán)節(jié)，牢牢圍繞畢業(yè)要求和課程目標(biāo)，充分融合線上教學(xué)和線下教學(xué)，著力優(yōu)化教學(xué)模式布局，通過考核評價體系改革、質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)改革以及反饋跟蹤機制改革來進一步增強學(xué)生作為教育本體的創(chuàng)造性和主動性。同時，該課程緊密結(jié)合虛擬仿真實驗教學(xué)平臺等現(xiàn)代化教學(xué)手段，以全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽為突破口，以教助賽、以賽促教，從源頭上彌補和改進傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，從而全面提高了化工專業(yè)畢業(yè)學(xué)生的專業(yè)綜合水平。

［關(guān)鍵詞］工程教育專業(yè)認(rèn)證；化工設(shè)計基礎(chǔ)；考核評價體系改革；質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)改革；反饋跟蹤機制改革

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2022）10-0146-03

作為國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，以《華盛頓協(xié)議》為核心的工程教育專業(yè)認(rèn)證體系不但有效構(gòu)筑了工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，推動了全球工程教育改革，提高了工程教育質(zhì)量，還進一步強化了工程教育與工業(yè)界之間的緊密聯(lián)系，促進了人才培養(yǎng)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性，從而顯著提升了我國工程技術(shù)人才的國際競爭力[1]?；瘜W(xué)工程與工藝作為一類重要的工程類專業(yè)，旨在培養(yǎng)具備化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的知識，能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、醫(yī)療器械、環(huán)保和軍工等部門從事工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理和科學(xué)研究等方面工作的工程技術(shù)人才，其發(fā)展對于國民經(jīng)濟有著十分深遠的影響[2]。

化工設(shè)計基礎(chǔ)是化學(xué)工程與工藝的核心專業(yè)教育課程，它以化工廠設(shè)計過程為主線，以工藝流程設(shè)計、物料衡算和能量衡算、設(shè)備設(shè)計、車間布置設(shè)計等的基本原理和基本方法為主要內(nèi)容，系統(tǒng)闡述了化工廠設(shè)計的基本內(nèi)容與程序、化工工藝流程設(shè)計、物料衡算與能量衡算、化工設(shè)備設(shè)計與選型、化工車間布置設(shè)計、化工管道布置設(shè)計、非工藝設(shè)計、化工技術(shù)經(jīng)濟分析與評價以及化工建設(shè)項目管理等內(nèi)容[3]。通過該課程的學(xué)習(xí)不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)工程素養(yǎng)和設(shè)計實踐能力，使學(xué)生掌握化工廠設(shè)計的基本原則和方法，同時還可以讓學(xué)生更好地熟悉化工廠設(shè)計的主要內(nèi)容和程序，理解化工設(shè)計中工藝專業(yè)的主要工作內(nèi)容和常用化工設(shè)計規(guī)范，達到使學(xué)生理解和掌握化工設(shè)計基礎(chǔ)知識，具有一定工程設(shè)計、管理能力以及一定基本工程素質(zhì)的目標(biāo)。

由于化工設(shè)計基礎(chǔ)課程涵蓋內(nèi)容較多而課時相對較少，任課教師在實際教學(xué)過程中常常將課堂式講授作為主要的教學(xué)活動形式，并輔以少量的隨機提問和課后作業(yè)。雖然上述方法可以在一定程度上解決由于課時不足而導(dǎo)致的對概念理解程度不深、遷移衍生應(yīng)用不足、問題解決能力不強等諸多問題，但由于其仍然受到傳統(tǒng)教學(xué)模式的限制，仍無法從根本上解決化工設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容和授課時數(shù)之間的矛盾。針對上述問題，本文以工程教育專業(yè)認(rèn)證理念為先導(dǎo)，以虛擬仿真實驗教學(xué)項目為平臺，以全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽為突破口，采用教學(xué)模式布局、考核評價體系、質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)以及反饋跟蹤機制等多種手段來對化工設(shè)計基礎(chǔ)課程進行深度的組合化、系統(tǒng)化、集成化、聯(lián)動化教學(xué)改革，實際運行效果良好。

一、課程對于畢業(yè)要求達成的支撐情況

根據(jù)《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中的12條畢業(yè)要求及對其細化分解得到的39個更具體、易落實、可檢測的指標(biāo)點[4]，化工設(shè)計基礎(chǔ)的課程目標(biāo)主要包括：

第一，熟悉化工廠設(shè)計的主要內(nèi)容和特點，掌握化工廠設(shè)計的設(shè)計程序和基本方法，了解不同設(shè)計階段工藝專業(yè)的主要工作內(nèi)容。針對不同設(shè)計階段的工作，尋求多種技術(shù)方案，了解影響技術(shù)方案的各種因素，綜合考慮多種因素以確定最優(yōu)的設(shè)計方案（對應(yīng)指標(biāo)點3.1）。

第二，熟悉化工廠設(shè)計過程中“三廢”的綜合治理、采用的安全技術(shù)與衛(wèi)生措施、應(yīng)遵守的法律法規(guī)及行業(yè)規(guī)范，在技術(shù)方案和設(shè)計方案的優(yōu)選過程中充分考慮社會、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等非技術(shù)性因素，并通過相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)評價設(shè)計方案的可行性（對應(yīng)指標(biāo)點3.4）。

第三，熟悉目前化工廠設(shè)計過程中各環(huán)節(jié)使用的相關(guān)軟件（如流程模擬軟件、繪圖軟件、化工設(shè)備設(shè)計校核軟件等），了解其對化工設(shè)計過程的促進作用，能夠基于化工專業(yè)基礎(chǔ)知識對軟件計算結(jié)果進行合理分析（對應(yīng)指標(biāo)點5.2）。

第四，了解化工防火防爆設(shè)計規(guī)范、環(huán)境保護設(shè)計規(guī)定、工業(yè)污水處理設(shè)計規(guī)范、污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)、化工噪聲控制設(shè)計規(guī)范等，使學(xué)生充分理解社會、健康、安全、法律、文化等因素對化工建設(shè)項目的影響和制約，并了解化工生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)承擔(dān)的相應(yīng)責(zé)任（對應(yīng)指標(biāo)點6.3）。

第五，了解技術(shù)和經(jīng)濟的關(guān)系，理解化工技術(shù)經(jīng)濟學(xué)和項目管理的基本概念、原理和方法，掌握項目評價中基本指標(biāo)的計算及應(yīng)用，熟悉項目經(jīng)濟評價的一般過程、基本程序、基本理論和方法（對應(yīng)指標(biāo)點11.1）。

第六，培養(yǎng)學(xué)生對技術(shù)項目和經(jīng)濟活動等進行經(jīng)濟分析和技術(shù)經(jīng)濟論證的能力，加深學(xué)生對項目管理的理解，使其能夠?qū)㈨椖抗芾淼幕纠碚摵突痉椒☉?yīng)用到相應(yīng)領(lǐng)域的項目運作中（對應(yīng)指標(biāo)點11.2）。

第七，使學(xué)生了解項目管理在自己專業(yè)中的重要地位和重要作用，建立項目管理的思維體系，培養(yǎng)學(xué)生項目管理的思維能力，提高學(xué)生在日后的工作中應(yīng)用項目管理方法與經(jīng)濟決策的能力，拓展項目管理思維（對應(yīng)指標(biāo)點11.3）。

二、課程教學(xué)模式布局改革

針對我校的“石油石化”特色，特別是石油化工過程普遍存在的原料復(fù)雜性、工藝規(guī)模性、產(chǎn)品多樣性、控制耦合性、經(jīng)濟波動性等行業(yè)特征，化工設(shè)計基礎(chǔ)課程（以下簡稱“本課程”）堅持將解決化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力培養(yǎng)貫穿于整個教學(xué)環(huán)節(jié)中，有意識地引導(dǎo)學(xué)生自覺強化工程知識、分析、設(shè)計、研究等處理技術(shù)因素的能力以及社會影響、環(huán)保、管理、溝通等處理非技術(shù)因素的能力，并通過分組討論、現(xiàn)場答辯、報告撰寫等多種形式提出項目設(shè)計方案，從而進一步提高學(xué)生的行文規(guī)范、語言邏輯等專業(yè)綜合水平。

本課程采用混合式教學(xué)模式布局，充分融合線上教學(xué)和線下教學(xué)，結(jié)合虛擬仿真實驗教學(xué)、化工過程實景仿真實訓(xùn)等現(xiàn)代化教學(xué)手段和方法，面向本專業(yè)學(xué)生進行針對性的授課與培訓(xùn)，切實提高學(xué)生的現(xiàn)場適應(yīng)能力和過程控制技能，為其將來從事化工設(shè)計等相關(guān)工作打下牢固的基礎(chǔ)。同時，本課程立足石油天然氣化工行業(yè)，突破舊有的傳統(tǒng)教學(xué)模式，大幅增加實踐教學(xué)的比例，并積極與華陸工程科技有限責(zé)任公司、北京中科輔龍智能技術(shù)有限公司等業(yè)內(nèi)企業(yè)展開全面深度合作。通過生產(chǎn)現(xiàn)場工程案例教學(xué)、化工設(shè)計軟件專題培訓(xùn)、與資深設(shè)計人員面對面交流座談等多種途徑來大力提高本專業(yè)學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程能力，堅持學(xué)以致用，力求體現(xiàn)實效。以上這些措施不僅可以使學(xué)生領(lǐng)悟到化工單元操作的核心要義，同時還能夠給學(xué)生提供一個系統(tǒng)而真實的工程實踐環(huán)境，使學(xué)生親身模擬和控制可能的工藝及優(yōu)化操作，實現(xiàn)工廠現(xiàn)場無法實現(xiàn)的環(huán)節(jié)，依托更加靈活、更有品質(zhì)的創(chuàng)新教學(xué)模式在新常態(tài)下有效實現(xiàn)化工設(shè)計基礎(chǔ)課程的頂層布局。

三、課程考核評價體系改革

考核評價體系既是實現(xiàn)高效教學(xué)管理的重要保障，又是衡量課程教學(xué)效果的重要指標(biāo)，但是，傳統(tǒng)的化工設(shè)計基礎(chǔ)課程考核評價方式多局限于單一的期末閉卷考試，導(dǎo)致學(xué)生片面追求分?jǐn)?shù)而忽略學(xué)習(xí)主體對設(shè)計知識的了解與掌握，輕實踐重理論、輕過程重結(jié)果，不利于其專業(yè)綜合素質(zhì)的養(yǎng)成和提高[5]。針對上述問題，為了進一步落實學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進的理念，建立健全自查自糾的質(zhì)量保障機制并持續(xù)有效地實施，助力深化專業(yè)綜合改革，本課程堅持學(xué)以致用、學(xué)用結(jié)合，密切結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率，采用多樣化、個性化、定制化的考核方式來不斷強化教學(xué)全過程監(jiān)控，從而有效調(diào)動每一位學(xué)生的主動學(xué)習(xí)熱情，以最大限度地發(fā)揮他們的潛力和創(chuàng)造力，從而進一步體現(xiàn)考核評價的公平合理，避免高分低能。

對于本課程來說，項目作品展示作為該課程的重要教學(xué)成果，是考驗學(xué)生熟練、靈活運用相關(guān)專業(yè)知識解決生產(chǎn)實際問題的試金石。為此，本課程充分借鑒全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽的相關(guān)經(jīng)驗，引入了全方位綜合考核評價指標(biāo)作為衡量教學(xué)產(chǎn)出高低的重要內(nèi)容。本課程的最終成績由平時成績、階段測評成績、期末考試成績和項目作品展示成績等幾個環(huán)節(jié)組成，各部分比例分別為10%、20%、35%、35%。在項目作品展示環(huán)節(jié)，學(xué)生通過自由組隊、隨機抽簽的方式被劃分為工藝系統(tǒng)、管道材料、機械設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)和自動控制等若干個任務(wù)小組。待授課教師下達設(shè)計任務(wù)后，由工藝系統(tǒng)小組在全流程物料衡算和熱量衡算的基礎(chǔ)上首先為其他小組提供基礎(chǔ)設(shè)計條件，而其他小組則根據(jù)此基礎(chǔ)設(shè)計條件確定各自的方案。當(dāng)整體設(shè)計方案初步完成后，再由工藝系統(tǒng)小組牽頭、其他小組協(xié)同對此設(shè)計方案進行必要的補充和完善。同時，為了鼓勵學(xué)生積極發(fā)展“一專多能”，本課程規(guī)定工藝系統(tǒng)小組與其他小組之間應(yīng)定期進行輪換交流，從而使學(xué)生更好地認(rèn)識到工藝系統(tǒng)在化工設(shè)計過程中作為龍頭專業(yè)的重要性。除此之外，本課程還要求每個小組都推選一名學(xué)生作為小組代表進行交底匯報并接受質(zhì)詢，以期培養(yǎng)學(xué)生“由此及彼”“由我及人”“由點到面”的遷移衍生、換位思考和梳理分析能力，這對于本專業(yè)學(xué)生日后無論作為設(shè)計單位代表、施工單位代表，還是建設(shè)單位代表進行技術(shù)交流都是有所裨益的。

四、課程質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)改革

加強課程質(zhì)量監(jiān)控既是全面提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，又是保證正常教學(xué)秩序、營造良好教風(fēng)學(xué)風(fēng)的核心，它對于加快教學(xué)管理的科學(xué)化、規(guī)范化、制度化發(fā)展，促進課程改革的全面落實和教學(xué)質(zhì)量的顯著提升具有十分重要的意義[6]。所謂課程質(zhì)量監(jiān)控是指通過對教學(xué)質(zhì)量高低的及時分析和準(zhǔn)確判斷，使教學(xué)管理者和授課教師能夠獲得更加詳盡的評價信息，從而為教學(xué)管理活動和教學(xué)實施活動的調(diào)節(jié)與改進提供科學(xué)、可靠的數(shù)據(jù)來源。本課程按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的相關(guān)要求，定期對進行課程質(zhì)量監(jiān)控，分析存在問題，明確改進方向，提出改進措施，同時量化課程目標(biāo)的達成情況，為畢業(yè)要求達成情況分析奠定基礎(chǔ)。

本課程質(zhì)量監(jiān)控所涉及的主要指標(biāo)包括課程目標(biāo)達成度、課程達成度以及課程目標(biāo)達成率，其計算公式如下：

式中，課程目標(biāo)相關(guān)考核點的平均得分為全體學(xué)生通過課堂提問、課后作業(yè)、圖紙繪制、階段測評、期末考試、項目作品展示等考核環(huán)節(jié)總得分的平均值，課程目標(biāo)相關(guān)考核點的總分為課程目標(biāo)分值，而課程目標(biāo)分值則是按照該課程目標(biāo)對應(yīng)教學(xué)內(nèi)容占整個課程內(nèi)容的比重和重要性來進行分配。

需要說明的是，課程目標(biāo)達成度、課程達成度和課程目標(biāo)達成率期望值和實際值的差異反映了課程質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)對課程實際達成情況的偏離程度。上述期望值的設(shè)定不應(yīng)該脫離實際、貪大求全，特別是針對不同水平層次的學(xué)生，順序性、階段性地確定與之相匹配的合理目標(biāo)值，不但可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性，同時還有利于提高學(xué)生的自我發(fā)展能力和自我適應(yīng)能力。

五、課程反饋跟蹤機制改革

本課程作為化學(xué)工程與工藝專業(yè)化工設(shè)計Ⅰ、化工設(shè)計Ⅱ和畢業(yè)設(shè)計（論文）的先修課程，其作用主要是幫助學(xué)生針對某中小型化工裝置或大型化工裝置的某一工段進行化工過程設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析和解決實際工程問題的能力，增強學(xué)生的工程概念和技術(shù)經(jīng)濟意識，熟悉化工設(shè)計的常用規(guī)范，使學(xué)生具備化學(xué)工程師的基本素質(zhì)[7]。

本課程任課教師每年都會根據(jù)上一年度上述課程的教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量形成性評價結(jié)果來不斷找出本課程在具體教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的不足與瑕疵，并就課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系、課程內(nèi)容對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系以及課程考核環(huán)節(jié)與課程目標(biāo)的支撐關(guān)系來系統(tǒng)分析該課程對畢業(yè)要求達成的實際支撐程度。同時，所有授課教師以教學(xué)過程中收集的大量師生交互信息為基礎(chǔ)，在課程開始前、中期和課程結(jié)束等各個階段積極開展教學(xué)法活動研討，并將結(jié)果及時用于后續(xù)教學(xué)。此外，由于西安石油大學(xué)在本科教學(xué)管理機制上實行學(xué)校、學(xué)院和系三級教學(xué)管理，因此，本課程任課教師還充分依托教學(xué)工作例會、聽課制度、學(xué)生評教、教學(xué)督導(dǎo)、教學(xué)專項檢查等反饋和跟蹤手段來進一步明確實施主體、責(zé)任主體和實施措施，以期不斷提高教學(xué)質(zhì)量，保證教學(xué)過程有序、高效地運行。

六、結(jié)論

工程教育專業(yè)認(rèn)證作為研判高等學(xué)校工程類專業(yè)教育效果的黃金標(biāo)準(zhǔn)，不但有助于提升專業(yè)教學(xué)質(zhì)量，而且還可以促進授課教師進一步強化以本為本、以生為本的核心教育理念。本課程將工程教育專業(yè)認(rèn)證理念有機融入教學(xué)模式頂層布局，利用虛擬仿真實驗教學(xué)、化工過程實景仿真實訓(xùn)等現(xiàn)代化教學(xué)手段顯著提升了課堂教學(xué)的有效性，持續(xù)開展綜合化、全面化、系統(tǒng)化的深入改革。同時，本課程充分借鑒全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽相關(guān)經(jīng)驗，以教助賽、以賽促教，引入項目作品展示環(huán)節(jié)來全方位、多角度地評價課程教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)產(chǎn)出，有效激發(fā)了每個學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的主動性與自覺性。此外，本課程還并通過課程目標(biāo)達成度、課程達成度和課程目標(biāo)達成率來量化課程目標(biāo)達成情況，并基于后續(xù)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量形成性評價結(jié)果來修正和彌補該課程的不足之處。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 邢樂紅，王宜鑫，隋朝，等.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索[J].教育現(xiàn)代化，2020（7）：11-12，22.

[2］ 李貴賢，季東，周懷榮，等.化學(xué)工程與工藝專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的探索與實踐[J].廣東化工，2020（24）：138，142.

[3］ 秦志宏，林喆，孟獻梁，等.基于目標(biāo)導(dǎo)向的化工專業(yè)人才培養(yǎng)改革與實踐[J].化工高等教育，2020（3）：77-80.

[4］ 范崢，牛夢龍，黃風(fēng)林，等.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下化工專業(yè)課程教學(xué)改革研究[J].大學(xué)教育，2019（12）：48-51.

[5］ 吳鳴，劉祥玲.基于過程的橋梁工程課程多元化評價考核體系[J].濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2021（1）：42-46.

[6］ 吳茜茜，常飛，于宙，等.生物工程專業(yè)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控及人才培養(yǎng)質(zhì)量探討：以合肥學(xué)院為例[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021（2）：280-282.

[7］ 張宇，賈麗華，陳朝暉，等.工程教育背景下化工設(shè)計課程教學(xué)改革途徑探析[J].化工時刊，2019（9）：46-48.

［責(zé)任編輯：劉鳳華］