基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的課程體系與教學(xué)內(nèi)容的研究與實(shí)踐

摘要：新常態(tài)下高等工程教育如何進(jìn)一步深化課程與教學(xué)改革，全面提高工程人才的綜合素養(yǎng)，是一個(gè)極其重要的研究課題。依據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大學(xué)生畢業(yè)要求的關(guān)鍵指標(biāo)，修訂了化工過程分析與合成課程教學(xué)大綱，確定了課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)機(jī)制，明確了通過課程學(xué)習(xí)學(xué)生應(yīng)具備的能力，注重課程教學(xué)設(shè)計(jì)，采用以“學(xué)生為中心”的新型教學(xué)模式，強(qiáng)化教師立德樹人的角色，開展培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)的工程實(shí)際案例教學(xué)，構(gòu)建“以教促競(jìng)、以競(jìng)促學(xué)、以學(xué)促改”閉環(huán)教學(xué)模式，建立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目己嗽u(píng)價(jià)體系，可以為其他工科專業(yè)的工程教育專業(yè)認(rèn)證提供很好的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：工程教育；專業(yè)認(rèn)證；化工過程分析與合成；教學(xué)設(shè)計(jì)

工程教育專業(yè)認(rèn)證是實(shí)現(xiàn)世界各國(guó)工程教育互相認(rèn)可的基礎(chǔ)，是一種以工程學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出國(guó)基本要求為導(dǎo)向的合格性評(píng)價(jià)。工程教育專業(yè)認(rèn)證的基本理念包括“以學(xué)生為中心”“成果導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”等［1］。工程教育專業(yè)認(rèn)證的最終目標(biāo)是促進(jìn)工程類學(xué)科專業(yè)建設(shè)走向內(nèi)涵式發(fā)展。工程教育的成果是以高等工程教育產(chǎn)出為導(dǎo)向，同時(shí)要求工程學(xué)科專業(yè)的大學(xué)生，能夠具備分析和解決企業(yè)實(shí)際工程問題的能力。

1教學(xué)過程中的問題分析及教學(xué)目標(biāo)

化工學(xué)科在國(guó)計(jì)民生中的地位非同一般，在新常態(tài)下化工學(xué)科必須與國(guó)際接軌，需要進(jìn)一步提高化工類工程技術(shù)人才的素質(zhì)?！盎み^程分析與合成”課程是化工與制藥類以及相近專業(yè)必修的化工技術(shù)基礎(chǔ)課，并涉及大量的數(shù)學(xué)、物理等基本知識(shí)［2，3］。該課程研究的對(duì)象是非常復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程，研究方法多為基本的數(shù)學(xué)模型和實(shí)驗(yàn)研究，難度系數(shù)相對(duì)較大，學(xué)生學(xué)習(xí)本課程可能會(huì)因?yàn)閷?duì)化工過程及化工設(shè)備的了解不系統(tǒng)，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣不濃厚，如感覺內(nèi)容繁多、學(xué)無(wú)所用，工程圖紙復(fù)雜、內(nèi)容抽象難懂等現(xiàn)象［4］。據(jù)此，為了在新常態(tài)下使大學(xué)生畢業(yè)后能夠滿足具有國(guó)際能力的基本要求，提升本課程的課堂教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，提高化工專業(yè)學(xué)生解決實(shí)際復(fù)雜工程問題的能力，為此對(duì)照工程教育專業(yè)認(rèn)證的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)化工專業(yè)的化工過程分析與合成課程，在工程專業(yè)認(rèn)證背景下進(jìn)行教學(xué)改革與探索，從而促進(jìn)其教學(xué)效果的提升，達(dá)到進(jìn)一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，滿足世界各國(guó)用人單位對(duì)工程技術(shù)人才的需求。

2教學(xué)內(nèi)容及方法

基于專業(yè)認(rèn)證建設(shè)要求，教師要在優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，制定出合理的教學(xué)方案，注重課程教學(xué)方法設(shè)計(jì)，把握化工單元操作的內(nèi)在聯(lián)系，優(yōu)化多媒體教學(xué)與板書教學(xué)手段，采用討論式和探究式的教學(xué)方式，結(jié)合工程實(shí)例與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)。建立科學(xué)的考核評(píng)價(jià)體系，以學(xué)生為中心，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、科學(xué)精神，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，具備解決復(fù)雜工程問題的能力，同時(shí)針對(duì)不同層次的學(xué)生采取不同的教學(xué)模式。教師要制定合理的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)大綱；優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容；注重課程教學(xué)方法設(shè)計(jì)；采用以“學(xué)生為中心”的新型教學(xué)模式；強(qiáng)化教師立德樹人的角色，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)；建立嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的考核評(píng)價(jià)體系。

3教學(xué)過程實(shí)施

對(duì)照工程教育專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)，通過了解目前國(guó)內(nèi)外化工生產(chǎn)新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備以及企業(yè)的實(shí)際單元操作情況，探索教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在規(guī)律，明確每個(gè)章節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，全面優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，修訂化工過程分析與合成課程的教學(xué)大綱，根據(jù)OBE理念確定了課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)機(jī)制，明確了通過課程學(xué)習(xí)學(xué)生應(yīng)具備的能力；在課堂教學(xué)中適時(shí)引入啟發(fā)式、討論式、探究式等教學(xué)方法，營(yíng)造以“學(xué)生為中心”的師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的課堂氛圍。

3.1修訂了化工過程分析與合成課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)大綱根據(jù)“工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)”的相關(guān)要求，高校確定了作為核心支撐課程——化工過程分析與合成的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)置了相應(yīng)的復(fù)雜工程問題作為教學(xué)示例和課后練習(xí)，所有實(shí)踐環(huán)節(jié)提供的實(shí)習(xí)項(xiàng)目必須具有較高程度的復(fù)雜性和綜合性等。教學(xué)目標(biāo)涵蓋學(xué)生的解決復(fù)雜問題的能力，人生觀、價(jià)值觀，學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)等。根據(jù)新的教學(xué)目標(biāo)，教師制定出了新的化工過程分析與合成教學(xué)大綱。

3.2全面優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

教師依據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證相關(guān)要求指標(biāo)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新化工生產(chǎn)新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備和工廠實(shí)際單元操作情況，研究化工過程分析與合成教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在規(guī)律，優(yōu)化更新教學(xué)內(nèi)容確定各個(gè)章節(jié)教學(xué)重難點(diǎn)，通過工廠實(shí)際工程案例分析講解，可以有效提高學(xué)生上課的興趣及注意力，活躍課堂教學(xué)氣氛，培養(yǎng)學(xué)生的化工工程理念以及解決工廠復(fù)雜工程中實(shí)際問題的能力。

3.3注重課程教學(xué)設(shè)計(jì)及教案的編寫

教師依據(jù)化工過程分析與合成課程教學(xué)大綱，做好每一章、每一節(jié)、每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)，把課程涉及的教學(xué)重難點(diǎn)、案例分析、師生互動(dòng)環(huán)節(jié)等寫進(jìn)教案，將相關(guān)圖片、動(dòng)畫、視頻、典型工程實(shí)際案例等適時(shí)引入課堂教學(xué)，深入挖掘化工過程分析與合成課程可能涉及的具體工程案例，將其與教學(xué)內(nèi)容緊密關(guān)聯(lián)，完成化工過程分析與合成課程教案的編寫。

3.4采用以“學(xué)生為中心”的混合式教學(xué)模式

課堂教學(xué)適時(shí)引入探究式、討論式、啟發(fā)式等教學(xué)方法，營(yíng)造以“學(xué)生為中心”師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的課堂。在當(dāng)前的“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，我們將化工過程分析與合成課程從傳統(tǒng)的線下教學(xué)改為線上結(jié)合的混合式教學(xué)。教師通過采用各種智慧教學(xué)云平臺(tái)，可以有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。目前，我們主要采用雨課堂作為線上平臺(tái)，課前教師通過雨課堂發(fā)布預(yù)習(xí)課件，根據(jù)學(xué)生雨課堂的預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)了解學(xué)生預(yù)習(xí)中遇到的問題，從而在線下授課時(shí)較傳統(tǒng)課堂會(huì)更有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)；課堂教學(xué)中借助雨課堂開展師生互動(dòng)，如給學(xué)生發(fā)布選擇題、投票題、填空題和主觀題等，通過雨課堂數(shù)據(jù)可以掌握學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的掌握程度；課后通過雨課堂布置習(xí)題并及時(shí)批改，教師可以比較準(zhǔn)確地掌握學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況。

同時(shí)，教師還建立了化工過程分析與合成班級(jí)QQ群，方便師生隨時(shí)溝通，教師答疑、布置任務(wù)等，并推薦中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)的優(yōu)秀化工過程分析與合成課程，學(xué)生使用手機(jī)APP或電腦端都可以聽名師講課，對(duì)于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性具有重要意義，進(jìn)而提升教學(xué)質(zhì)量，具體實(shí)施方法見圖1。

圖1具體教學(xué)過程與方法

3.5開展工程案例教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生工程素養(yǎng)培養(yǎng)

收集并整理化工生產(chǎn)中單元操作案例，通過分析講解實(shí)際工程案例，結(jié)合化工過程分析與合成教學(xué)模具、化工過程分析與合成實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)，活躍課堂教學(xué)氣氛，有效培養(yǎng)學(xué)生解決企業(yè)復(fù)雜工程問題的能力。例如：從廢水中回收丁醇這一工程案例，包含了熱力學(xué)相平衡模型和精餾知識(shí)。又如在反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)合成的教學(xué)中，教師針對(duì)一個(gè)老廠改造的實(shí)際工程案例，從能量最優(yōu)到結(jié)構(gòu)優(yōu)化，再到技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，讓學(xué)生帶著實(shí)際問題去學(xué)習(xí)問題表格法、夾點(diǎn)法等基礎(chǔ)知識(shí)，這樣可以理解得更加深刻。

3.6構(gòu)建“以教促競(jìng)、以競(jìng)促學(xué)、以學(xué)促改”的閉環(huán)教學(xué)模式教師鼓勵(lì)學(xué)生參加化工學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)，以課程教學(xué)促進(jìn)學(xué)科競(jìng)賽、以學(xué)科競(jìng)賽促進(jìn)主動(dòng)學(xué)習(xí)、以主動(dòng)學(xué)習(xí)推動(dòng)課程教學(xué)改革，并通過課程達(dá)成度評(píng)價(jià)課程教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而強(qiáng)化學(xué)生能力培養(yǎng)［5］。教師指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽等競(jìng)賽，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新能力。依托各類學(xué)科競(jìng)賽，學(xué)生通過課題準(zhǔn)備、項(xiàng)目規(guī)劃、工藝流程設(shè)計(jì)、物料衡算及熱量衡算等參加競(jìng)賽，從而將相應(yīng)的化工競(jìng)賽內(nèi)容融入課程的學(xué)習(xí)中，真正做到用競(jìng)賽促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

3.7建立嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的評(píng)價(jià)體系

課程成績(jī)的評(píng)定注重學(xué)生的過程性學(xué)習(xí)及對(duì)化工過程分析與合成知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。教師要制定嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的課程成績(jī)計(jì)算辦法，以課前預(yù)習(xí)、線上課堂考勤、課堂討論、線上課堂測(cè)試、線上課后作業(yè)、期末考試成績(jī)等綜合計(jì)算學(xué)生的課程總成績(jī)，克服學(xué)生“平時(shí)放松、期末突擊”的不良習(xí)慣。

4結(jié)語(yǔ)

以培養(yǎng)專業(yè)素質(zhì)高、實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，全面推進(jìn)化工過程分析與合成的課程體系、教學(xué)內(nèi)容及方法的改革，建立一套新型的以工程案例為載體、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的化工專業(yè)課程教學(xué)模式，逐步實(shí)現(xiàn)自主互動(dòng)式學(xué)習(xí)。學(xué)生在面向工程案例的自主學(xué)習(xí)過程中，掌握了化工工程精髓和專業(yè)技能，并將這些思想和技能應(yīng)用于化工生產(chǎn)過程。在新型教學(xué)模式下，開展工程案例教學(xué)，讓本課程的教學(xué)效果獲得顯著提升。這一模式可為其他工科專業(yè)的課程研究提供參考，且具有較好的推廣價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：石志盛，男，安徽池州人，講師，博士，主要從事化工原理及化工過程分析與合成的教學(xué)研究。