大眾化階段化工原理課程體系及教學方式改革的思考

曹 陽,劉 榮

(貴州大學 化學與化工學院，貴州 貴陽 550025)

在全面提高教育質量已上升為國家戰略、政府意志和社會共識這一大背景下，課程的地位、課程的價值、課程的作用日益凸顯，受到高校前所未有的重視[1]。隨著教育體制改革的不斷深化，國家對工程師培養的“工程性與創新性缺位”問題一直沒能很好解決提出了許多政策。國內學者對卓越工程師質量規格開展了一些研究，通過對美、歐、日工程教育專業認證標準的分析，形成《工程創新人才基本要求大綱》[2]，在新形式下，各專業也進行培養方案和培養計劃的調整，其中最明顯之處在于課程門類減少了，課堂學時數大量地壓縮了。尤其要順應在教育體制改革的總目標下充分發揮傳授知識、創造知識和運用知識的功能，滿足工程教育認證要求學生應具有復雜工程問題的解決能力。

因此，本校化工原理教學團隊在對化學工程與工藝、環境工程、生物工程、釀酒工程、過程裝備與自動化等相關專業課程教學的特點進行了深入研究分析，尤其在工程教育認證則要求學生應具有復雜工程問題的解決能力的背景下，對該課程進行了一系列調整，以期完成在人才培養中承擔著教授學生工程科學技術知識、培養學生工程技術能力的雙重教育任務，加強實踐性、設計性和綜合性，旨在提高學生的創新能力、應用能力，以及分析和解決復雜工程問題的能力[3]。

1 化工原理課程體系及教學方法改革與實踐的內容

1.1 以應用為導向，建立進階式化工原理課程新體系

改革傳統的課程體系和教學模式，以應用為導向，建立圖1所示“認識實習+理論教學+實驗實訓+綜合課程設計”的進階式新課程體系。

在化工原理理論課程開課前的認識實習中強化化工單元操作過程的認知實踐，使學生初步認知化工單元操作，化工設備、以及完整的化工生產過程，建立結合工程實際的化工單元操作基本概念。

圖1 以應用為導向的進階式化工原理課程體系示意圖

在理論教學階段，改革傳統課內實驗模式，單獨開展實驗課，在原有實驗基礎上，增加開放型、綜合性實驗項目，教學從“以教為中心”向“以學為中心轉變”。同時，強化工程訓練，開展復雜化工單元操作的計算機仿真實驗、遠程控制實驗，讓學生將工程認知現象進一步與基礎理論學習結合起來，達到學以致用的教學目的。

在課程設計階段，將傳統教學中同一學期分別獨立開設的化工原理課程設計和過程機械設備基礎課程設計整合，構建體現完整工程設計的綜合課程設計，形成面向專業的課程設計教學新模式。新的課程設計體系，變原來分別獨立的分塊課程設計為完整的單元過程設計，有利于學生將化工原理單元操作理論與專業基礎課程緊密結合，形成“學有所為”的心理暗示，并初步建立化工生產過程綜合設計的思想，為后期專業課程學習奠定堅實的理論基礎和認知基礎。

由此，建立了一種基于由現象至本質認知過程的化工原理課程教學新體系，形成“工程概念建立->基礎理論學習->實驗實訓->化工工藝與設備設計”的以學為中心的階梯式學習進程，有效提升了化工原理課程的教學效果。

1.2 運用多元化教學方法，優化傳統教學手段

如圖2所示，將傳統板書與多媒體課件有機結合，利用傳統黑板教學強化理論基礎、公式推導；應用多媒體課件，以圖形、動畫揭示教學難點，實現課堂中階梯式教學，強化教學效果；借助網絡教學平臺，利用網絡課件、課程論壇、網絡作業等與學生進行交流，為學生提供自主學習的時間和空間；采用課堂討論、翻轉課堂教學形式，激發學生的自主學習和主動學習能力。

圖2 多元化教學方法示意圖

1.3 創新考核方法，構建以學為中心的課程評價體系

創新考核模式，提出并實踐“一頁紙開卷”考試模式。學生考前根據課程學習要求和學習體會，自行總結整理課程要點，以“一頁紙”的形式帶入考場，以調動學生的學習積極性，培養學生自學和歸納總結、靈活運用理論知識的能力。化工原理課程采用統一考試、統一評卷，檢驗學習效果。

1.4 開展多元化實踐教學，提升學生自我實踐能力

通過開設大學生學科競賽指導課程、慕課、專題講座等多種形式，以公開課或工作室形式系統地指導學生參與科研訓練、學科競賽、工程實踐、專利申請。有效補充了原有單一實驗、及課程設計實踐教學方式的不足，形成了較為完善的以學為中心的多元化實踐教學模式，極大提升了學生的自我學習和自我實踐能力。

1.5 優化師資結構、加強師資培訓，確保課程教學質量

逐步形成了以課程負責人和骨干教師為主要教學力量、青年教師為基礎的年齡、職稱、學歷結構合理的教學梯隊。通過傳幫帶、進修、積極參與工程實踐等多種方式，課題組師資水平得到極大提高。

2 改革過程中的總結

(1)建立了符合認知理論的進階式化工原理課程新體系。通過一系列的教學改革，以應用為導向，建立了基于認知過程的“認識實習+理論教學+實驗實訓+綜合課程設計”的課程新體系，形成了以學為中心的化工原理課程階梯式學習過程。

(2)提出了一種面向專業的課程設計教學新模式。將針對單元操作基礎理論應用的化工原理課程設計、及針對化工實際生產過程的過程機械設備基礎課程設計兩門課程整合，變獨立的分塊課程設計為完整的綜合性單元過程設計，從而形成一種新型的面向專業的課程設計教學新模式，將化工原理理論教學與后續專業課程緊密結合在一起。

(3)形成了完善的多元化教學方法。在教學手段上，將傳統板書、多媒體課件、網絡教學平臺有機結合，形成多元化的教學模式，提升教學水平；在教學理念上，以學為中心，采用翻轉課堂、工程實例探討、專利申請等多種形式，激發學生學習積極性。

(4)提出并實踐了一種“一頁紙”考試模式。以學為中心，為培養學生自主學習、歸納總結、以及靈活運用理論知識的能力，本課題組提出并實踐“一頁紙開卷”考試模式，使考試方式更加科學合理，有效調動了學生的學習積極性。

3 結語

從近三年學生對化工原理課程教學的評價和反饋情況看，效果的提升是明顯的，尤其表現在學生積極參加科研訓練主動性、學科競賽能力都得到了很大提升。學生參加省級及以上學科競賽項目也取得優異的成績，特別需要提出的是，團隊教師成立了貴州大學首個大學生專利工作室，向學院低年級學生講授專利申請相關政策、方法和技巧，現已申請實用新型專利67項，授權61項，提升了學生的創新實踐能力。教師在通過學生及學校反饋問題和意見，對學生學習情況及效果進行客觀評價，總結實驗教學工作情況。通過項目實際運行和實驗驗證，增強學生對知識的理解和對實驗教學的重視程度，有利于日后運用實踐檢驗能力。內容、教學方法、教學手段、教材建設等方面的進一步改革、完善，不僅需要學校的高度支持，也需要學院在具體建設過程中給予積極支持和政策的扶持。高水平的教師隊伍、先進的教學理念、創新的教學內容、豐富的教學實踐及科學的管理體系是我們永遠的努力方向。