化工大類專業課程教學改革之初探

程金萍　王勝平　黃成德　范江洋　張寶

[摘 要] 以天津大學化工學院專業課程的教學改革為例，從教學方法、課程思政、評價體系三方面入手，介紹了以學生為中心，借助信息技術拓寬課程內容和國際視野等化工大類專業課程及實踐課程教學改革的具體措施，列舉了增強學生的民族自豪感和創新能力、學科自身的使命感和責任意識等課程思政切入點，以及多元評價體系的構成，為構建有高度、有深度、有創新性的化工大類的金課教育體系提供了一種可借鑒的模式。

[關鍵詞] 教學模式;課程思政;評價方式;化學工程

[基金項目] 2020年度天津大學課程思政教改項目“理論電化學課程思政示范建設項目”（20200242）

[作者簡介] 程金萍（1973—），女，黑龍江齊齊哈爾人，學士，天津大學化工學院本科生教務部部長，主要從事教學改革與教學管理研究;王勝平（1973—），女，河北石家莊人，博士，天津大學化工學院教授，博士生導師，主要從事教學改革研究;黃成德（1968—），女，四川中江人，博士，天津大學化工學院副教授，碩士生導師（通信作者），主要從事教學改革研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）04-0005-04 [收稿日期] 2021-06-01

在高等教育階段，最值得重視并與青年學子成才及深造息息相關的關鍵階段是本科教育階段。前教育部部長陳寶生指出，高教大計、本科為本，本科不牢、地動山搖;因此，目前高等教育的教學改革應圍繞“以本為本”來進行。在深化高等教育改革的過程中，應著力推進“四個回歸”，以“奮進之筆”為總抓手，為提高人才培養質量提供保障[1]。而如何將教學改革貫穿本科課堂教學的全過程并全面提高課程建設質量，是實現“以本為本”的關鍵措施之一。

一、化工大類課程簡介

天津大學化工學院共設有7個本科專業：化學工程與工藝、過程裝備與控制工程、分子科學與工程、制藥工程、生物工程、食品科學與工程和應用化學（工）。而化學工程與工藝專業又分為化學工程、化學工藝、工業催化和高分子化工四個方向。目前開設的專業基礎課、基礎實驗課及專業選修課共90余門，其內容覆蓋了化工、制藥、能源及食品等領域。不同專業的學生在大學一年級及二年級所接受的化工類基礎知識相同，進入三年級之后，在專業細分的前提下，各個專業的專業基礎課內容差別較大。盡管七個本科專業各有特色，然而在“大化工”的框架下，其辦學定位、培養目標是一致的，即培養專業理論知識扎實、專業綜合素質高、追求卓越，具有家國情懷、全球視野、創新精神、實踐能力的卓越人才。

二、化工類專業課程教學改革的設計思路與舉措

（一）創建新的教學方式

“具有良好的現代科學素質、人文素養、社會責任感和職業道德，扎實掌握本學科的基礎理論和專業技能”是天津大學化工學院的人才培養理念。如何立足于該理念，并根據專業基礎課和專業課內容的不同，構建新的教學方式和手段是教師面臨的問題。“課程專門化模式”提出：高校教學法的有效性取決于兩個要素，一是專業知識的性質與結構;二是學生的發展狀態和學習規律[2，3]。因此，在化工學院的各門課程中，以專業知識為基礎和實踐能力為抓手的教學方式的變革并不相同。例如：“制藥工藝學”是制藥工程專業的專業核心課，該課程內容豐富，將制藥工藝的基礎知識、共性規律和典型藥物（如青霉素、維生素C、重組人干擾素、重組人紅細胞生成素）等生產工藝融合在一起，是一門將化工的基礎單元操作和生物、制藥的需求相融合的課程。在該課程教學中，教師采用了以下四種方式構建了新的教學方法：（1）建立新的課程教學資源。充分利用信息技術和互聯網技術，在中國大學MOOC的基礎上，在智慧樹平臺上建立了生物制藥工藝學和化學制藥工藝學網絡教學資源（例如大綱、課件、學習方法、學習視頻、作業等）;建立課程微信群，及時回復學生遇到的問題。同時，針對突發的新冠疫情，及時增加新冠肺炎及其藥物制造工藝分析方面的教學內容。（2）在課程的深度和廣度上進行延伸，引導學生線下拓展型學習。充分利用智慧樹平臺，布置預習、測試題、課后作業，并發布課外閱讀內容、資料及學習資源鏈接等，要求學生在規定時間內完成并提交。（3）與線下學習密切結合，進行雙向互動教學。利用教學平臺的問答廣場，及時與學生交流課內外學習內容并進行互動討論。在課堂教學中，只講解作業、習題中的重難點、易錯點，解答學生的疑問。（4）布置單元綜合大作業，進行反轉課堂教學。將各章內容聯系起來，以產品工藝研究開發為目標，布置大作業。由學生制作課件，并在規定時間內進行講解，同時學生之間互動提問和交流，教師給予點評。化學工程專業是化工學院的優勢專業，教師的科研能力強，故該專業開設的“化學工藝學”課程的教學方式與上述提及的“制藥工藝學”有較大差別。該課程首先在課程內容上進行創新，即根據工程教育的特點，以工藝過程講授為主，與新工藝、新技術、新進展相結合，加強基礎、面向實際，引導思維、啟發創新。根據學科前沿，更新教學內容，拓展知識模塊，增加綠色化學工藝、工藝技術專題內容，根據科技和產業發展及時更新課程相關工藝路線、流程和設備。在課堂講授時，還把教學團隊的部分科研成果轉化為教學內容，促進了科研與教學互動。隨后在教學過程中，先強調問題導向和團隊學習，注重高級認知方面的教學設計，如借助現代教育技術，利用多維教學資源課前自主學習，課堂中對工藝熱點及難點進行必要的研討、辯論、作業分享等，在交互式活動中實現能力建設及態度養成。另外，注重實踐創新能力培養，如利用多媒體、實驗室參觀、虛擬仿真、模式裝置等多層次實踐教學平臺，將理論與工程實踐相結合，提高學生解決實際問題的能力。

（二）以課程思政為抓手

課程思政在本質上是學術思想政治、教學思想政治。課程思政育人就是要把科學的思維方法、做人做事的基本道理、社會主義核心價值觀的要求、服務國家的理想和責任充分融入課程教學中[4]。在“新藥設計與開發”課程中，教師在尊重課程內容的邏輯性、完整性和科學性的基礎上，分別以“講好一個中國故事、塑造一種天大品格、樹立一位天大典型”作為課程思政的三個切入點。“講好一個中國故事”，即把2020年防疫阻擊戰中的中央精神、先進事跡等鮮活素材及時納入課堂，充分發揮課堂的主渠道、主陣地作用，讓學生切身感受到中國制度的優越性。把抗疫過程中的典型經驗變成教育教學中的“活教材”，在向學生傳遞科學嚴謹治學態度的同時，激發青年學子的愛國熱情。通過介紹中醫中藥對新冠肺炎的治療和康復作用，引導學生增強文化自信，培養其民族自豪感。而“理論電化學”是化學工程與工藝專業電化學方向的專業基礎課，該課程的特點是理論性較強，涉及的基本概念和公式推導較多。教師在具體的教學活動中以如下四個方面作為課程思政的切入點：（1）介紹電化學與國家建設的關系。在緒論或介紹電極電位在材料保護應用的過程中，結合實際的案例，例如，聞名中外的港珠澳大橋設計使用壽命為120年，得益于電化學領域中的金屬陰極保護技術;比亞迪的磷酸鐵鋰“刀片”電池使新能源汽車續航里程達到605公里，多方面介紹國民經濟建設中的先進技術，激發學生的民族自豪感。在介紹電化學的發展歷史時，將業界的國內著名人物介紹給學生，通過前人在國民經濟建設和科技工作方面的突出貢獻潛移默化地影響學生的人生觀。例如，國內電化學領域知名學者查全性，1977年從國家建設和人才選拔和培養的角度出發，率先提出恢復高考，改變了千千萬萬青年的命運;學術界享有盛名的“父子院士”——田紹武、田中群為電化學發展做出的巨大貢獻。（2）學科和專業本身的使命感和責任意識教育。在課程教學設計針對課程內容，重點強調在電化學領域國家今后發展的方向及目前國際上能源領域研究取得的創新性技術成果。例如，向學生介紹2019年諾貝爾化學獎獲得者在鋰離子電池方面的開創性成就，增強學生學習的興趣，提高學生對本專業的認同感。在具體的教學案例中，力圖使理論聯系實際，講述具體的概念和動力學公式在研究前沿和產品開發及評價中的應用，或者結合課程內容，和學生一起談談行業內的熱點問題和新聞，讓學生認識到學科的重要性。例如，珠海銀隆公司開發的鋰離子電池，其使用壽命長達上萬次，已用于天津、哈爾濱等地的公交車，減少了燃油車尾氣排放帶來的大氣污染。此外，邀請外單位的專家作行業發展方面的講座，如中電科集團第十八研究所的教授級高工給學生介紹了在國民經濟建設和國防方面化學電源的應用，強調了電化學的實際應用，突破了課程書本內容的限制，拓寬了學生的眼界，深受大家的歡迎。（3）進行創新思維的培養。在教學環節，讓學生作為主體參與課程的教學。例如，讓學生充當講師，分組教授課程的某些內容，采用課堂展示的方法進行演示。在這個過程中，培養了學生的創新思維和嚴謹的科學態度。而學生的綜合素質、團隊精神和實事求是的工作作風均得到了訓練，同時也培養了學生自主學習的能力，強化了學生的科學素養。（4）在教學過程中，結合授課內容融入自然辯證法的觀點，培養學生的哲學思維，使之在后續的研究和工作中能夠運用辯證思維有效地發現和解決問題。例如，在講述非穩態濃度極化公式的推導時，引導學生思考如何根據具體情況，從繁到簡地確定初始條件和邊界條件，如何根據邊界條件的不同進行分類討論。在“食品工藝學”課程中，食品安全和行業倫理是該課程的課程思政切入點。例如，列舉“三聚氰胺”“蘇丹紅”等食品安全事件對消費者和涉案企業的影響，明確《中華人民共和國食品安全法》等法律法規的重要性;讓學生知曉HACCP、GMP、ISO等質量管理體系，以及國內著名食品企業;明確作為食品從業者的基本素質和職業道德，了解從國家標準網、食品伙伴網等網站查閱食品相關知識的方法。

（三）建立新的評價體系

一個良好的評價機制是形成教學競爭性氛圍的關鍵因素，是教師工作重心回歸課堂、回歸教學的重要保障。通常教學評價體系分為過程性評價和形成性評價。過程性評價注重學生在學習知識過程中的活動，這種評價有利于促使學生主動參與到學習中;而形成性評價則著眼于學生掌握了哪些知識和技能，這種評價有助于教師根據學生的反饋，及時調整教學計劃，改進教學方法[5]。傳統的評價體系大多為形成性評價，對學生能力的評價過于單一。隨著“以學生為中心”的教育理念逐漸貫穿本科課堂教學的全過程，我們對化工類課程的教學評價體系也進行了改革，構建了新的評價體系。然而，脫離了教學方式和教學手段的評價體系無異于“空中樓閣”，但與課程自身的教學改革相融合的評價體系不但有助于反映學生的綜合素質，同時對課程的建設和教學方法的改進也具有促進作用。在“精細有機合成化學及工藝學”課程中，教學團隊構建了多元化評分體系，加強了學生綜合能力的提升。具體做法是將課程引入大作業和課堂展示環節，把精細合成新技術列為大作業，請學生自己選擇題目，通過自主查閱文獻資料，進行文獻綜述，寫出文獻綜述報告，并按照選擇的課題，組成小組討論，加深對新技術的理解。各組在討論的基礎上，在課堂上展示PPT，做口頭報告，教師與學生一起探討學術前沿熱點問題。這種創新模式在強調學生團隊合作的基礎上，培養了學生查閱文獻、綜述文獻的能力，激發了學生對學科前沿的興趣和獨立調研、思考的能力，獲得學生的一致好評。在考核方式上，加大了過程成績所占比重，引入階段性測驗，提高了作業和討論環節的成績比重，并在期末考試中加入對前沿熱點的考查，提高學生對于學習過程的重視，改變“一考定成績”的傳統做法，讓學生平時的努力體現在最終成績上。在“制藥工藝學”中，采用的評價方式是將平時作業習題等測驗與考試考核相結合，綜合評定學生成績。在“化學制藥工藝學”課程中，平時成績由簽到和互動次數（10%）和每章測驗（40%）組成，單元考核由大作業的翻轉課堂組成（50%）;在“生物制藥工藝學”課程中，平時成績由每章測驗（20%）、單元大作業（30%）組成，期末閉卷考試成績占50%。例如，在“生物制藥工藝學”課程中，57名學生每人一題，布置57種新藥的微生物制藥、基因工程制藥、動物細胞制藥工藝研究的三個大作業。在“化學制藥工藝學”課程中，56名學生分28組，兩人1組，共布置28種最新藥物，學生必須查閱大量中外文獻，團結合作才能按時完成所布置的8個單元大作業，并最終形成所選藥物的生產工藝設計研究翻轉課堂匯報。“化學制藥工藝學”課程2019年的平均分為78.33，2020年的平均分為84.23，均分比上一年提高了7.5%。

目前，高校本科教育改革的主題是建設具有高階性、創新性和挑戰度的“金課”[6]。在這個過程中，既對教師自身的知識水平和教學能力提出了更高的要求，同時也要求教師對學生思維和能力的訓練有所側重;因此，在教學方法和手段的改進中，應在實際的教學中引入創新思維。對課程的內容和上課形式不能墨守成規，而應引入前沿性和時代性資訊，充分利用案例式、啟發式和互動式的教學形式，依據課程本身的特點，積極利用信息化的手段，培養學生的創新思維。

參考文獻

[1]唐景莉.堅持“以本為本”推進“四個回歸”——新時代全國高等學校本科教育工作會議述評[J].中國高等教育，2018（Z2）：11-12.

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[3]孫躍.大學教學中有效教學理論與方法[J].時代教育，2013（19）：161-162.

[4]張艷英.高職金融《個人理財實務》課程思政協同育人探析[J].高教學刊，2020（19）：193-196.

[5]趙炬明.聚焦設計：實踐與方法（上）——美國“以學生為中心”的本科教學改革研究之三[J].高等工程教育研究，2018（2）：30-44.

[6]劉娟，項林川，柯昌劍，等.高校教學評價的實踐與發展研究——以7所部屬高校為例[J].高教學刊，2021（4）：11-15.

Exploration on the New Mode of Professional Practice Teaching of College-enterprise Cooperation

—Exploration on the Teaching Reform of Chemical Engineering Courses

CHENG Jin-ping， WANG Sheng-ping， HUANG Cheng-de， FAN Jiang-yang， ZHANG Bao

（School of Chemical Engineering and Technology， Tianjin University， Tianjin 300072， China）

Abstract： Taking the teaching reform of professional courses in College of Chemical Engineering of Tianjin University as an example， and from the three aspects of teaching methods， curriculum ideological and political education and evaluation system， this paper introduces the specific measures for the teaching reform of major chemical engineering courses and practical courses， such as taking students as the center and broadening the course content and international vision with the help of information technology， and lists the ways to enhance students’ national pride and innovation ability， the subject’s own sense of mission and sense of responsibility， as well as the composition of multiple evaluation system. It provides a model for building a high， deep and innovative gold course education system of chemical industry.

Key words： teaching mode; curriculum ideological and political education; evaluation method; Chemical Engineering

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