基于工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下“煤化學(xué)”課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

摘要：以學(xué)習(xí)產(chǎn)出導(dǎo)向教育（outcome-based education，OBE）理念為基礎(chǔ)的工程教育認(rèn)證是我國(guó)高校提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生核心競(jìng)爭(zhēng)力的改革目標(biāo)?！懊夯瘜W(xué)”是內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的理論基礎(chǔ)，也是提升專業(yè)素養(yǎng)、培養(yǎng)煤化工人才的重要基石。文章基于工程教育專業(yè)認(rèn)證，對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行探索與實(shí)踐：修訂教學(xué)大綱、完善教學(xué)方法和內(nèi)容、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)。

關(guān)鍵詞：煤化學(xué)；工程教育專業(yè)認(rèn)證；化學(xué)工程與工藝

Exploration and Practice of Coal Chemistry Teaching Reformunder the Background of Engineering Education Professional Certification

Xu XiminLan DaweiZhou Chenliang

（School of Chemistry and Chemical Engineering，Inner Mongolia University of Science amp; Technology，Baotou，Inner Mongolia 014010）

Abstract：The Engineering Education Certification based on OBE concept is the reform goal of improving the quality of talents training and promoting students’ core competitiveness.Coal Chemistry is an important basic professional course for school of Chemistry and Chemical engineering of Inner Mongolia University of Science and Technology.It is not only the theoretical basis for learning subsequent professional courses，but also an important cornerstone for improving professional quality and cultivating coal chemical industry talents.Based on the Engineering Education Professional Certification，this paper explores and practices the course teaching by revising the teaching syllabus，improving teaching methods and contents，and strengthening practical teaching.

Key words：Coal Chemistry;Engineering Education Professional Certification;chemical engineering and technology

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。在我國(guó)，開展工程教育專業(yè)認(rèn)證遵循以下基本理念：一是強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為本，面向全體學(xué)生，將學(xué)生作為首要服務(wù)對(duì)象，學(xué)生和用人單位對(duì)學(xué)校或?qū)I(yè)所提供服務(wù)的滿意度是能否通過(guò)認(rèn)證的重要指標(biāo)；二是強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向（outcome-based），對(duì)照畢業(yè)生核心能力、素質(zhì)要求，評(píng)價(jià)專業(yè)教育的有效性；三是強(qiáng)調(diào)合格評(píng)價(jià)與質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)，專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)工程教育的基本質(zhì)量要求，是一種合格評(píng)價(jià)，專業(yè)認(rèn)證還要求專業(yè)建立持續(xù)有效的質(zhì)量改進(jìn)機(jī)制。

“煤化學(xué)”是內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是后續(xù)課程（如：化工工藝學(xué)、煉焦工藝學(xué)、潔凈煤技術(shù)等）的理論基礎(chǔ)。內(nèi)容涉及煤的形成、煤的結(jié)構(gòu)、煤的組成、煤的性質(zhì)、煤的分類和煤的利用等諸多方面。［1］

在過(guò)去基于知識(shí)內(nèi)容的傳統(tǒng)教學(xué)中（以教師為中心），主要以教師講授基本知識(shí)點(diǎn)為主，淡化了理論與實(shí)踐的聯(lián)系和應(yīng)用，忽視了學(xué)習(xí)產(chǎn)出的不斷反饋。依據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及這門課程以往的教學(xué)情況，發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：學(xué)生工程知識(shí)相對(duì)缺乏；課程內(nèi)容與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)銜接不夠緊密；學(xué)生對(duì)課程體系認(rèn)識(shí)不夠；學(xué)生參與度不足。

基于工程教育認(rèn)證及傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題，本文圍繞工程教育認(rèn)證過(guò)程中內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院“煤化學(xué)”課程的教學(xué)改革實(shí)踐進(jìn)行探討。

一、 教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)遵循“反向設(shè)計(jì)”的理念，即畢業(yè)要求→教學(xué)要求→教學(xué)內(nèi)容，后者覆蓋或支撐前者。［2］“煤化學(xué)”所對(duì)應(yīng)的專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求為：

問(wèn)題分析：能夠應(yīng)用化學(xué)工程與工藝相關(guān)的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論。

設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：針對(duì)化工過(guò)程復(fù)雜工程問(wèn)題，能夠設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程等解決方案，能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。

研究：能夠基于自然科學(xué)、化學(xué)工程的科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)化工過(guò)程復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

根據(jù)畢業(yè)要求，細(xì)化為3條畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：

通過(guò)文獻(xiàn)研究，能夠找到解決化工過(guò)程的工藝、設(shè)備及產(chǎn)品質(zhì)量控制等復(fù)雜工程問(wèn)題的方案，并能夠?qū)Ω鞣桨高M(jìn)行比較和分析。

能夠根據(jù)化工產(chǎn)品實(shí)際需求，確定設(shè)計(jì)/開發(fā)目標(biāo)，提出設(shè)計(jì)/解決方案。

能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

為充分覆蓋畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，將“煤化學(xué)”分成了三個(gè)教學(xué)目標(biāo)：

掌握煤的分類、成因、煤的大分子結(jié)構(gòu)理論、煤的物理化學(xué)性質(zhì)和工藝性質(zhì)。

了解煤炭加工利用基本原理和主要方法。

運(yùn)用煤的組成、性質(zhì)、煤的工業(yè)分析、煤的大分子結(jié)構(gòu)理論等相關(guān)知識(shí)解決煤炭加工利用中與煤質(zhì)相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。

為充分支撐教學(xué)目標(biāo)，將“煤化學(xué)”每一章、節(jié)的內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)，并明確指出各章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為此，重新修訂了“煤化學(xué)”課程教學(xué)大綱和考試大綱，并且在教學(xué)過(guò)程和考核命題中嚴(yán)格按照大綱要求進(jìn)行。［2］

二、教學(xué)內(nèi)容與過(guò)程

教學(xué)過(guò)程是中心環(huán)節(jié)，承接教學(xué)設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)產(chǎn)出。因此，教學(xué)過(guò)程應(yīng)高度關(guān)注畢業(yè)要求能力的達(dá)成。

（一）理順知識(shí)體系

框架是聯(lián)系眾多知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)煤化學(xué)最重要的就是掌握它的知識(shí)框架。［3］煤化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)可以劃分為：煤的特征和生成（包括：煤的種類和特征、煤的生成、煤的宏觀和微觀特征）、煤的一般性質(zhì)（包括：煤的工業(yè)分析、煤的元素組成和元素分析）、煤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)（煤的大分子結(jié)構(gòu)理論）、煤的工藝性質(zhì)、煤的分類五部分內(nèi)容。這五部分表面上相互獨(dú)立，其實(shí)它們之間有著內(nèi)在的邏輯關(guān)系：煤的生成過(guò)程決定煤的組成結(jié)構(gòu)，煤的組成結(jié)構(gòu)影響煤的性質(zhì)，煤的性質(zhì)決定煤加工利用的方向，對(duì)煤加工利用的研究可以加深對(duì)煤的生成過(guò)程的認(rèn)識(shí)。其中，“煤的大分子結(jié)構(gòu)理論”是連接煤化學(xué)知識(shí)體系的主線，它使整個(gè)煤化學(xué)的知識(shí)體系成為一個(gè)相互緊密聯(lián)系的有機(jī)整體。通過(guò)內(nèi)在邏輯關(guān)系的梳理，煤化學(xué)的知識(shí)就變成了一個(gè)整體的知識(shí)框架。在教學(xué)過(guò)程中，要引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)的知識(shí)及時(shí)納入到知識(shí)框架中，使學(xué)生建立系統(tǒng)的知識(shí)體系。

（二）突出重點(diǎn)

結(jié)合化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生以煤化工企業(yè)為主要就業(yè)方向，在根據(jù)專業(yè)精選教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，確定教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)。重點(diǎn)要講透、難點(diǎn)要分析化解。

例如，煤的一般性質(zhì)一章中，煤的工業(yè)分析及基準(zhǔn)換算是教學(xué)過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，課堂教學(xué)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)工業(yè)分析的四個(gè)指標(biāo)（水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳）是以百分?jǐn)?shù)所表示的具體數(shù)值而非某一種特定物質(zhì)；在基準(zhǔn)的含義與換算中，突出基準(zhǔn)的含義及為什么要進(jìn)行基準(zhǔn)之間的相互換算；結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，在比較煤樣某個(gè)工業(yè)分析指標(biāo)時(shí)，為什么要選用不同的基準(zhǔn)進(jìn)行比較，如，比較水分應(yīng)以干燥基為基準(zhǔn)、比較揮發(fā)分應(yīng)以干燥無(wú)灰基作為基準(zhǔn)。這樣學(xué)生容易理解和掌握相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)也改善了教學(xué)效果。

（三）補(bǔ)充前沿知識(shí)

教材上的內(nèi)容雖然每隔幾年都要更新一些新的知識(shí)，但仍然跟不上社會(huì)和科技發(fā)展的腳步。教師在課堂上將理論知識(shí)與學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì)以及科研取得的最新成果結(jié)合起來(lái)，不僅可以活躍課堂氣氛，還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和強(qiáng)烈的求知欲。

課堂上，結(jié)合所授內(nèi)容，可以適時(shí)提出一些專業(yè)的問(wèn)題，比如：發(fā)電過(guò)程中，需要了解煤的關(guān)鍵指標(biāo)，煤氣化過(guò)程中氣化爐型與煤灰熔融性之間的關(guān)系，煤直接液化“自由基碎片”理論與“煤的大分子結(jié)構(gòu)”理論之間的聯(lián)系等，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（四）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

煤的工藝性質(zhì)和煤巖學(xué)來(lái)源于煤炭加工的生產(chǎn)實(shí)踐，教學(xué)過(guò)程中可以引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)煤化學(xué)理論知識(shí)去解決煤炭加工的實(shí)際問(wèn)題，使學(xué)生感到學(xué)有所用，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)過(guò)程中，強(qiáng)化課程內(nèi)容與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的銜接：在教學(xué)的前幾次課上，補(bǔ)充煤的利用方面的內(nèi)容（能源領(lǐng)域、原料領(lǐng)域、材料領(lǐng)域），加深學(xué)生對(duì)煤應(yīng)用領(lǐng)域的了解，同時(shí)，借此激發(fā)學(xué)生對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)興趣；在各章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容中，補(bǔ)充煤炭加工利用（煉焦、氣化、液化）等工藝過(guò)程與煤化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)之間的聯(lián)系（比如，在煤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)中補(bǔ)充“自由基碎片理論”；在煤的工藝性質(zhì)中補(bǔ)充熱解在與煉焦、氣化、液化的作用）。

（五） 更新教學(xué)理念、豐富教學(xué)方法

1.更新教學(xué)理念

傳統(tǒng)的教學(xué)理念往往偏重知識(shí)的掌握而忽略能力的培養(yǎng)，這種教學(xué)理念已不能滿足培養(yǎng)合格應(yīng)用型工程技術(shù)人才的需要。［3］在“煤化學(xué)”課程課堂教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)和創(chuàng)新知識(shí)的能力?？梢愿鶕?jù)不同教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，采取引導(dǎo)、啟發(fā)、分組討論、提問(wèn)等多種教學(xué)手段，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)及創(chuàng)新知識(shí)的能力。

例如：在學(xué)習(xí)煤的元素分析和元素組成時(shí)，可以通過(guò)課堂討論等方式，使學(xué)生掌握煤中的N和S含量對(duì)煤炭加工和利用的影響。

2.豐富教學(xué)方法

將多媒體與板書結(jié)合，應(yīng)用到教學(xué)中，可以將抽象難懂的理論和實(shí)踐知識(shí)通過(guò)直觀的形式表現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生接受起來(lái)較為容易，并加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，提高課堂的教學(xué)效果。

例如：如在講解煤的生成、煤的宏觀和微觀特征、煤的黏結(jié)與成焦機(jī)理等內(nèi)容時(shí)，采用傳統(tǒng)板書很難講清楚具體過(guò)程，但是以圖片、視頻或動(dòng)畫的形式演示出來(lái)后，學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容就有了更加直觀的感性認(rèn)識(shí)，再進(jìn)行講解就容易理解和掌握。

（六）增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

國(guó)家對(duì)高等教育的要求已經(jīng)從單純的培養(yǎng)人才變?yōu)榻虒W(xué)、科研和生產(chǎn)三大功能，產(chǎn)學(xué)研一體化已經(jīng)是一個(gè)世界性趨勢(shì)，［4］校外實(shí)踐可以把學(xué)生所學(xué)內(nèi)容與實(shí)際生產(chǎn)緊密地連接起來(lái)，由于課時(shí)所限，可以采取以下三種辦法增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容：

1.視頻案例教學(xué)

課上播放焦化廠、煤制烯烴、煤液化（包括直接液化及間接液化）工廠生產(chǎn)的視頻資料，使學(xué)生對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)以及實(shí)際應(yīng)用有初步的了解，建立工業(yè)化生產(chǎn)的理念和意識(shí)。

2.重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

單靠課堂講解和視頻展示只能對(duì)實(shí)驗(yàn)有個(gè)大概的了解，要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，離不開煤化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

化工專業(yè)的學(xué)生在“煤化學(xué)”課程結(jié)課后，開設(shè)“煤化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程。為了鍛煉學(xué)生的能力和突出學(xué)生的主體地位，“煤化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程要求學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)，由小組內(nèi)的學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程及相關(guān)事項(xiàng)，經(jīng)任課教師點(diǎn)評(píng)后再開始動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，任課教師全程進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)。這樣的教學(xué)方式可以使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，進(jìn)而真正體會(huì)到理論與實(shí)踐的結(jié)合。

3.組織學(xué)生去工廠實(shí)習(xí)參觀

組織學(xué)生去焦化廠、煤制油、煤氣化等相關(guān)企業(yè)參觀，使學(xué)生近距離觀察生產(chǎn)設(shè)備，了解煤炭熱加工的生產(chǎn)過(guò)程，掌握生產(chǎn)設(shè)備的原理和操作過(guò)程，同時(shí)可以讓工廠的一線生產(chǎn)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解。

通過(guò)這些方式，可以很好地彌補(bǔ)理論教學(xué)的不足，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、過(guò)程考核工程教育認(rèn)證前，課程評(píng)價(jià)方法注重評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，忽略了對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)方式比較單一。工程教育認(rèn)證過(guò)程中，優(yōu)化了“煤化學(xué)”課程考核方式：為了易于課程目標(biāo)的達(dá)成評(píng)價(jià)，將考核內(nèi)容針對(duì)課程目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用分課程目標(biāo)的考核方法，有利于考核目標(biāo)的獨(dú)立判斷。課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)方式及成績(jī)?cè)u(píng)定，見表1。

課程目標(biāo)1的考核：課程目標(biāo)1采用課堂提問(wèn)（雨課堂課上練習(xí)、平時(shí)回答問(wèn)題等表現(xiàn)）和期末考試（填空、選擇等題型）相結(jié)合方法進(jìn)行考核。

課程目標(biāo)2的考核：課程目標(biāo)2以期末考試簡(jiǎn)答或計(jì)算（基準(zhǔn)的表示方法與相互換算）題進(jìn)行考核。

課程目標(biāo)3的考核：課程目標(biāo)3采用課堂提問(wèn)（雨課堂課上練習(xí)、平時(shí)回答問(wèn)題等表現(xiàn)）、作業(yè)和期末考試（簡(jiǎn)答題、問(wèn)答題）相結(jié)合方法進(jìn)行考核。

四、 結(jié)論

化學(xué)工程師的培養(yǎng)目標(biāo)是：基本掌握現(xiàn)代化工生產(chǎn)管理和技術(shù)管理的方法，有獨(dú)立解決比較復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題的能力，能夠靈活運(yùn)用專業(yè)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)技術(shù)知識(shí)，熟悉專業(yè)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式容易將學(xué)生培養(yǎng)為研究人員，而忽略工程素質(zhì)的訓(xùn)練，與工程認(rèn)證的要求漸行漸遠(yuǎn)。以工程教育專業(yè)認(rèn)證為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施“學(xué)生中心”和“產(chǎn)出導(dǎo)向”的理念，制定出符合實(shí)際的“煤化學(xué)”課程教學(xué)大綱，并在此過(guò)程中實(shí)施“持續(xù)改進(jìn)”，將以教師為主的知識(shí)教學(xué)模式向?qū)W生為主的技能訓(xùn)練轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要，具有實(shí)踐能力強(qiáng)，創(chuàng)新能力強(qiáng)和具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才。

參考文獻(xiàn)：

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［4］江英，陳國(guó)剛，童軍茂，等.對(duì)加強(qiáng)食品專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的思考［J］.石河子大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2006（S1）：150-151.

（責(zé)任編輯魏煒娜）

收稿日期：2024-08-20

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金（2020MS02024）成果。

作者簡(jiǎn)介：徐喜民（1971-），男，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，副教授，研究方向?yàn)槊夯ぁ⒔饘儆袡C(jī)、安全生產(chǎn)技術(shù)。