成果導向理念用于《工業化學》課程教學設計的探討

（鄭州大學 化工與能源學院，河南 鄭州 450001）

摘要：將成果導向的理念用于《工業化學》的教學設計中，分析教學現狀，結合教學目標、需求、過程和評價，對課程教學進行設計。學生完成公開討論題目，建立了過程工業復雜工程的概念，培養了分析處理復雜工程問題的能力。

關鍵詞：成果導向；工業化學；教學設計；公開討論題目

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）13-0155-02

《工業化學》課程是鄭州大學化工與能源學院過程裝備與控制工程專業的一門基礎課，從化工生產工藝角度出發，結合化學工程基礎知識，闡明了近代化學品生產方法與工藝原理、典型流程與關鍵設備、工藝條件與節能降耗分析，反映了當今世界化學工業的概貌及發展方向，內容涉及硫酸工業、合成氨工業、石油煉制、石油化工高分子化工、生物化工等諸多產品的生產[1]。2014年中國提交轉正申請，經過該組織的資料審查、現場考察和會議表決后，2016年6月2日國際工程聯盟大會《華盛頓協議》全會全票通過了轉正申請，中國成為第18個《華盛頓協議》正式成員[2]。

成果導向教育（Outcome-based Education，OBE）在美國、英國、加拿大等國家成為了教育改革的主流理念。OBE在1981年由Spady率先提出后，以驚人的速度獲得了廣泛重視和應用[3]。OBE強調如下4個問題：想讓學生取得的學習成果是什么？為什么要取得這樣的學習成果？如何有效地幫助學生？如何知道學生已經取得了這些學習成果[4]？成果導向教育理論是以人人都能學會為前提，以學生為中心、成果為導向而設計[5]，對教學改進有很好的啟發和指導作用。

一、教學現狀

《工業化學》課程是大一新生所接觸的第一門與專業有直接關聯的課程，主要采用口頭講授和多媒體教學的方式。教學現存問題主要有三個方面：第一，課上的教學效果。盡管采用多種教學方法，適當提問，與學生互動，但是《工業化學》是一個120個學生的大課，兼顧到每個學生比較困難。學生對基礎知識如熱力學和反應動力學等相對抽象的知識認知能力差。第二，課后作業的完成情況。課本上的題目固定，每次交作業，有些學生可能抄襲，并且老師想要辨別發現也很困難。第三，考試的情況。最后的成績，一考定分數，平時教學和作業沒有分量，只憑考試成績的優良中差，無法全面反映一個學生學習的效果。

二、教學實踐探討

針對OBE的要求，從教學目標、教學需求、教學過程和教學評價四方面對工業化學的教學進行理論化分析和系統性設計，最后通過教學實例將理論應用于實踐，將成果導向設計有效地應用于教學。通過對化學工業的生產原理、基本方法和典型設備的學習，使學生了解過程工業是一個復雜的系統工程等特征，培養認識分析工業化學相關問題的能力，提高學生融會貫通與分析復雜工程問題的能力。這三個目標是有機的整體。第一是讓大一的學生對化學工業有大致認識；第二對認識分析問題的能力培養是關鍵；第三提升分析復雜工程問題的能力。學習各個行業比如制堿和煉油等，如何將現有不同工業不論是無機還是有機串聯起來，減小污染排放，滿足社會法律法規要求，認識工程問題的復雜性。滿足過控畢業生具有解決復雜工程問題的能力的要求，具有相關的自然和專業科學知識，并且可以獨立和創新性的思考現問題。過控專業畢業生需要了解化工工業的流程，熟悉靜動設備的使用目的，比如換熱器的目的、泵和壓縮機的用處。在此基礎上，根據工藝的改進，設計設備，滿足工藝和法律法規的要求。課堂教師講解與提問，對關鍵的問題進行課堂考試，設置公開討論的題目進行討論，課下學生結合所學知識獨立完成題目，寫成報告。教學過程的設計是以學生為中心，達到最終教學目標的關鍵途徑。首先，需要上課講解各個工業的現狀，包括生產方法和原理。通過當堂提問和下節課課前提問的形成，了解學生接受知識的程度。對于關鍵的問題，比如計算題和重點工藝，進行課堂考試，幫助學生掌握當堂所學知識。其次，設置公開討論的題目，引導學生思考與所學的工業化學有關的問題的思考，進行課堂初次討論。最后，課下再查閱文獻資料，對自己課上的想法和觀點進行深入討論，獨立思考完成本次作業?？偝煽冎衅綍r占30%，期末考試占70%。通過平時定期考察，強調過程，淡化最終考試。平時成績包括課上提問和課堂考試（10%）、公開討論題目（20%）。課上提問和課堂考試，一次提問不到或不正確扣1%，課堂作業不交或有明顯錯誤扣1%。對公開討論題目的評價，雷同者零分，嚴禁抄襲，對不獨立思考者零容忍；立意的創新性占10%，按具體的思路評分；基本書寫完整性占10%，包括作業的條理性，比如，首先對問題的分析，然后得出自己的結論，最后尋找資料進行論證，同時也包括書寫規范、字體工整等。給出無機化學和有機化學工業相關的不同討論題目，本文實例選取有特色的作業進行介紹和點評。

公開討論題目1：近些年霧霾在中國北京及中國北方頻繁出現，對北方人民的生活環境造成了巨大挑戰。綠色化學是以原子經濟性為基本原則，從源頭到末端進行的綠色工業過程。試分析討論霧霾天氣與綠色化學的關系？如何防治？

題目1學生回答：孫同學分析了霧霾的起因，認為霧霾不僅與氣象有關，還和污染排放有關。主要起因有：近地面濕度大，灰塵多；無明顯空氣流動，微小顆粒聚集；汽車尾氣；冬季取暖排放的CO2等污染物。霧霾會對人的呼吸和心血管系統造成嚴重影響。朱同學對霧霾的治理提出一系列的建議：高效利用化石能源，開發清潔能源如水電、太陽能、風能等，源頭控制排污；提高汽車尾氣排放標準，限行車輛，鼓勵乘坐地鐵、公交出行；加大化工類企業節能減排技術的開發。張同學提出需系統地從源頭、過程和末端三方面治理。源頭控制逐步減少燃煤使用，提高油品質量，開發清潔能源，加強政策管理；過程控制開發節能減排技術，提高煤炭利用效率，減少污染排放；末端治理對汽車尾氣裝置改進，對固體廢棄物進行資源化利用。

公開討論題目2：汽油產品滿足人們日常生活的需求，也有直接或間接的危害。汽油中的硫等經汽車尾氣排放到大氣中，污染環境；塑料中（如玩具和兒童用品）的增塑劑影響嬰兒發育。你所了解的其他石油及其化工相關產品在生活中的應用，對社會發展是有益的嗎？對環境有害嗎？

題目2學生回答：王同學指出石油產品90%以上用于燃料，如汽油、柴油和煤油，滿足人們方便快速出行的需求。因此使用時燃料尾氣中有害成分對環境危害大，如尾氣中的硫化物，并且生產時的泄漏等也危害著環境?？傊覀兡茏龅木褪亲畲蠡乩茫钚』貍ΑＭㄟ^數據分析汽車中所用材料與石油化工的關聯性，一部汽車的塑料件約占汽車總重的7%—20%，汽車自重每減少10%，燃油的消耗可降低6%—8%。董同學從人的衣食住行所需與石油化工產品的關系進行分析，人一生滿足于基本需求，要“吃”掉551千克石油，“穿”掉290千克石油。與吃相關的所需產品，如植物生長所需的化肥、溫室大棚聚乙烯膜、收割時機器用油等。與穿相關的產品包括尼龍、滌綸、錦綸等合成纖維。萬安指出塑料滿足生活需要的同時，回收率很低，只有10%，剩余的采取填埋等方式對環境造成長期危害，未來需要綠色可降解的材料。

通過分析以上問題，認識到社會存在的環境問題與綠色化學的關系，分析工程應用的復雜性和系統性，查閱資料，進行論述。對大一學生培養嚴謹的邏輯性思維很有幫助，對于本科生畢業后的工作或者讀研究生，有很好的引導作用。

三、教學改進展望

對教學的持續改進措施包括三部分：（1）選取觀點和分析有新意的同學的內容，做成PPT，在課堂上進行公開討論，提高學生的參與度；（2）DIY授課，預備出一定課時，給學生幾個關注度高的題目供選擇；（3）工業化學與化工計算結合，提高學生深入分析解答問題的能力。

四、總結

《工業化學》課程為大一學生開設，以工程教育的成果導向理念為指導，對教學方式進行改革。通過設計新穎的教學形式培養學生綜合分析問題的能力，結合工業化學與實際生活中的問題進行分析，建立過程工業復雜工程概念，培養學生分析處理復雜工程的方法和能力。

參考文獻：

[1]貢長生.現代工業化學[M].武漢：華中科技大學出版社，2008：1-3.

[2]人民網.中國成為《華盛頓協議》第18個正式成員[DB/OL].http：//edu.people.com.cn/n1/2016/0602/c1006-28407215.html，2016-6-2.

[3]李志義，朱泓，劉志軍，等.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J].高等工程教育研究，2014，（2）：29-34.

[4]李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014，（17）：7-10.

[5]李光梅.成果導向教育理論及其應用[J].教育評論，2007，（1）：51-54.

作者簡介：薛冰（1982-），男（漢族），河南鄭州人，博士，講師，研究方向：吸附熱泵研究。