新工科背景下化工原理課程教改的實(shí)踐研究

徐伏

[摘? ? ? ? ? ?要]? 在新工科的發(fā)展背景下，從化工原理課程的特點(diǎn)出發(fā)，依托應(yīng)用型本科大學(xué)發(fā)展的契機(jī)，融合新工科理念，從課程教學(xué)理念、教學(xué)方法、考核方式等方面探索改革化工原理課程教學(xué)模式，以適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)、新工業(yè)人才培養(yǎng)的需要，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)OBE人才培養(yǎng)理念。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 化工原理;新工科;教學(xué)改革;OBE

[中圖分類號(hào)]? G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2020）23-0034-02

隨著國(guó)家不斷推動(dòng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高校工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾屡d工程科技人才的培養(yǎng)。[1，2]OBE（Outcome-Based Education）是基于成果或產(chǎn)出為導(dǎo)向的一種教育模式，是以學(xué)生預(yù)期的學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心來組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)的教育活動(dòng)。[3]

化工原理是化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)科的基礎(chǔ)課程，強(qiáng)調(diào)工程觀點(diǎn)，是化工專業(yè)課程體系中理論到工程、基礎(chǔ)到專業(yè)的橋梁[4-5]。本文在化學(xué)原理的教學(xué)過程中，分析當(dāng)前課程教學(xué)現(xiàn)狀與問題，構(gòu)建并設(shè)計(jì)新的課程體系，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和時(shí)代特點(diǎn)進(jìn)行化工原理課程教學(xué)的改革創(chuàng)新，以學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出為出發(fā)點(diǎn)，使學(xué)生能學(xué)有所獲。

一、課程改革背景

我?！盎ぴ怼闭n程授課對(duì)象為化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科第五、第六學(xué)期的學(xué)生，目前教材采用柴誠(chéng)敬主編的《化工原理》，內(nèi)容主要講解化工生產(chǎn)過程中的“三傳”（動(dòng)量傳遞、質(zhì)量傳遞和熱量傳遞）知識(shí)，對(duì)掌握化工生產(chǎn)過程中“三傳”的原理，進(jìn)行傳遞過程的計(jì)算以及掌握傳遞設(shè)備的設(shè)計(jì)都是有益的。但當(dāng)前課程體系各章節(jié)內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，章節(jié)之間沒有形成承前啟后、邏輯性完整的理論體系，教學(xué)過程單調(diào)、枯燥，很難吸引學(xué)生的興趣。當(dāng)前上課的大二學(xué)生，還沒有接觸化工專業(yè)課程，缺乏相應(yīng)的專業(yè)基礎(chǔ)與工程背景，覺得課程公式較多，內(nèi)容枯澀難懂。在傳統(tǒng)的授課模式下，不能有效引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、總結(jié)、解決問題，在學(xué)生創(chuàng)新、應(yīng)用能力培養(yǎng)方面欠缺，這不利于學(xué)生實(shí)踐能力的提升和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，具體體現(xiàn)就是做畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生設(shè)計(jì)不出滿足任務(wù)要求的“三傳”設(shè)備，不能解決設(shè)備的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、設(shè)備工藝的技術(shù)改造等復(fù)雜工程問題。因此，對(duì)化工原理進(jìn)行教學(xué)改革是很有必要的。

二、教學(xué)改革措施

基于OBE理念，教學(xué)過程、教學(xué)方法以及學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)都需以最終學(xué)習(xí)成果為基準(zhǔn)來設(shè)計(jì)。[4]在教學(xué)過程中，以畢業(yè)要求為導(dǎo)向，明確課程教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，改革課程教學(xué)方法，創(chuàng)新課程考核手段，以期實(shí)現(xiàn)以產(chǎn)出為目的的教學(xué)過程。

（一）教學(xué)目標(biāo)的確定

課程目標(biāo)的確定以化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)要求為準(zhǔn)繩，結(jié)合畢業(yè)要求和專業(yè)培養(yǎng)方案，課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為：闡述化工原理的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，辨明化工原理學(xué)科的重要性，能運(yùn)用“三傳”知識(shí)和模型簡(jiǎn)化法，分析、比較化工過程中各種單元操作的工程問題、推動(dòng)力、阻力的影響因素，識(shí)別控制因素，能夠設(shè)計(jì)具體的化工管路及輸送設(shè)備、換熱設(shè)備、精餾設(shè)備及干燥萃取設(shè)備，并能就所設(shè)計(jì)設(shè)備做校核性運(yùn)算和合理性分析，進(jìn)一步解決復(fù)雜工程問題。[5-6]

（二）教學(xué)體系的重筑

結(jié)合OBE理念，圍繞學(xué)生職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)，結(jié)合化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以滿足企業(yè)需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才為目標(biāo)，理解透徹工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，整合課程教學(xué)內(nèi)容，把化工原理原先授課教材中所劃分的十二章節(jié)內(nèi)容重新劃分成四大部分：流體輸送單元操作與控制、傳熱單元操作與控制、物料分離單元操作與控制、新型分離單元操作及設(shè)備，使教學(xué)內(nèi)容模塊化的同時(shí)適當(dāng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和增刪操作。

在優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，做好教學(xué)資源建設(shè)，結(jié)合平頂山地域特色，調(diào)研并優(yōu)選地方化工企業(yè)一些典型的單元操作補(bǔ)充課程教學(xué)項(xiàng)目，以單元操作崗位所需專業(yè)理論知識(shí)、基本技能補(bǔ)充項(xiàng)目?jī)?nèi)容，修訂課程教學(xué)大綱，完善課程授課教案并明確目標(biāo)化的考核標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)課程案例教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

同時(shí)依托化工原理精品資源共享課程資源建設(shè)，進(jìn)一步完善課程試題庫(kù)，搜集設(shè)備、流程模擬動(dòng)畫，錄制課程教學(xué)視頻，購(gòu)置化工單元操作仿真軟件，并乘著發(fā)展地方應(yīng)用型本科院校發(fā)展的東風(fēng)——我校“十三五”發(fā)展規(guī)劃中的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃，力促化工實(shí)訓(xùn)室的設(shè)立。

（三）教學(xué)方式的改革

1.改革教學(xué)理念

以學(xué)生為中心，圍繞學(xué)生學(xué)習(xí)成果的輸出，全方位服務(wù)學(xué)生學(xué)習(xí);立德樹人，把課程思政滲入課程教學(xué)環(huán)節(jié);制訂可量化的教學(xué)目標(biāo)，圍繞教學(xué)目標(biāo)開展學(xué)生參與式的學(xué)習(xí)過程，針對(duì)每一項(xiàng)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)多元化、有針對(duì)性的評(píng)價(jià)方式;學(xué)生全方位參與教學(xué)，全程育人，全方位育人。

2.改革教學(xué)方法

充分利用多媒體課件教學(xué)，化抽象設(shè)備構(gòu)造為直觀化教學(xué);利用化工廠安全生產(chǎn)案例進(jìn)行案例教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生安全意識(shí);采用下發(fā)任務(wù)并實(shí)現(xiàn)分組完成的模式，提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)及交流溝通能力;穿插討論話題實(shí)現(xiàn)討論教學(xué)法;課堂練習(xí)與課后作業(yè)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)練習(xí)教學(xué)法。理論和實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來，將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐操作中，可以設(shè)計(jì)一些綜合實(shí)驗(yàn)以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)化工單元操作工藝流程，設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能的認(rèn)知。思政教育滲入課程整個(gè)教學(xué)過程中，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生愛國(guó)意識(shí)。

3.改革教學(xué)過程

（1）依托超星學(xué)習(xí)通學(xué)習(xí)平臺(tái)，布置課前學(xué)生自學(xué)任務(wù)點(diǎn)，任務(wù)是在完成課程教學(xué)PPT、電子教案閱讀的前提下，設(shè)置一些自習(xí)測(cè)試題并由系統(tǒng)自動(dòng)量化打分。教師通過監(jiān)控任務(wù)完成情況，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的把握程度，以便課中適時(shí)調(diào)整教學(xué)安排;學(xué)生通過完成任務(wù)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的預(yù)習(xí)和內(nèi)化，同時(shí)發(fā)現(xiàn)自身學(xué)習(xí)中遇到的難點(diǎn)。

（2）課上教師首先進(jìn)行任務(wù)點(diǎn)評(píng)，通過提問的方式回顧內(nèi)容的重點(diǎn);接著依靠化工廠生產(chǎn)案例教學(xué)導(dǎo)入新課，提起學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)興趣，采用教師講解與學(xué)生討論相結(jié)合的方式：學(xué)生自由組合，以小組為單位進(jìn)行討論，教師宏觀把控討論方向，及時(shí)糾正學(xué)生研討的錯(cuò)誤，結(jié)合學(xué)生討論進(jìn)展情況補(bǔ)充講解相關(guān)知識(shí)，并制訂可量化的考核方式，考核結(jié)束后采用小組互評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)的形式回顧本任務(wù)重點(diǎn)內(nèi)容。

（3）課后布置新任務(wù)，利用現(xiàn)代化溝通交流工具，微信、QQ、釘釘、超星平臺(tái)下發(fā)新任務(wù)，并利用平臺(tái)布置作業(yè)、設(shè)置測(cè)試題。

（四）考核方式的創(chuàng)新

因化工原理課程含有實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的教學(xué)是理論課分兩學(xué)期授課，且課程考核方式主要采用的是閉卷筆試考試，其中平時(shí)成績(jī)?yōu)閷W(xué)期內(nèi)授課考勤成績(jī)及所交作業(yè)、課堂表現(xiàn)的平均成績(jī)，占總成績(jī)的10%;技能成績(jī)?yōu)閷W(xué)期內(nèi)相應(yīng)開展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的平均成績(jī)，其主要依據(jù)是實(shí)驗(yàn)課程考勤、表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的收繳與批改，占總成績(jī)的20%;期末卷面成績(jī)?yōu)殚]卷考試成績(jī)，占總成績(jī)的70%。成績(jī)有一定的局限性，不能直觀反映出學(xué)生實(shí)踐操作能力的高低，所以在原先考核方式的基礎(chǔ)上，具體改進(jìn)形式如下。

1.考核方式的改進(jìn)：在原有測(cè)試?yán)碚撜莆漳芰Φ睦碚撻]卷考試基礎(chǔ)上，增加以考核學(xué)生操作技能的實(shí)驗(yàn)室實(shí)操考試和以考核學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握廣度、運(yùn)用熟練度的口試。

2.考核內(nèi)容的改進(jìn)：試卷內(nèi)容在單純測(cè)試?yán)碚摰幕A(chǔ)上，增加實(shí)驗(yàn)操作型題目，題目圍繞單元操作設(shè)備工藝改進(jìn)、故障排除展開。

三、教學(xué)改革成效

課程建設(shè)取得一定的成效，當(dāng)前化工原理課程被選為平頂山學(xué)院校級(jí)精品資源共享課程。在做好教學(xué)工作的同時(shí)，課程小組教師每年組織舉辦院系化工原理實(shí)驗(yàn)技能大賽和“互聯(lián)網(wǎng)+化工原理課模設(shè)計(jì)”比賽，使學(xué)生電腦操作和專業(yè)學(xué)習(xí)能有機(jī)結(jié)合起來，同時(shí)選拔并鼓勵(lì)學(xué)生積極參加化工專業(yè)類技能競(jìng)賽，使學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力得以有效提高。當(dāng)前所選拔學(xué)生在近兩年舉辦的中南地區(qū)高校化工原理大賽中獲得二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，在全國(guó)大學(xué)生“化工設(shè)計(jì)大賽”中獲得“華中賽區(qū)”特等獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。

在發(fā)展新經(jīng)濟(jì)、培養(yǎng)新工科人才背景下，依據(jù)OBE“有效教育”理念，結(jié)合學(xué)生知識(shí)背景，將化工原理課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)整合，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的感官性、邏輯性與可接受性，采用可量化的考核方法促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定教學(xué)目標(biāo)，完成優(yōu)秀人才輸出。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳愛華，侯永峰，楊秋波，等.加快發(fā)展和建設(shè)新工科主動(dòng)適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-8.

[2]中央人民政府網(wǎng).國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）[EB/OL].

[3]Abhya Tiwari，Aishwarya Singh，Shivangi Shukla，etal.Outcome-Based Education（OBE）Academic Planning-An Insight into All Round Development of an Engineer[C].2018 5th IEEE Uttar Pradesh Section International Conference on Electrical，Electronics and Computer Engineering（UPCON），2018：1-5.

[4]楊志宏.淺談成果導(dǎo)向教育（OBE）理念的起源、發(fā)展及理論基礎(chǔ)[J].高校論壇，2019（10）：5-6.

[5]陳虎魁.地方高校《化工原理》課程教學(xué)中學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)[J].新西部，2019（3）：157-159.

[6]袁光輝，王碩.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下化工原理課堂教學(xué)改革與探索[J].云南化工，2018（12）：167-168.

編輯 原琳娜