工程教育專業認證背景下《化工熱力學》課程目標的探討

潘高峰，王 犇，王桂英，孔 麗

(吉林化工學院 石油化工學院，吉林 吉林 132022)

工程教育專業認證(以下簡稱“認證”)是一種國際通用的按照實質等效原則對工程教育質量進行的互認評價，其核心是要確認工科專業畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，是一種以培養目標和畢業出口要求為導向的合格性評價[1-2]。認證全面引用成果導向教育理念，將“以學生為中心”“目標(成果)導向”和“持續改進”思想融入課程教學設計、實施和評價全過程。在認證背景下，作為體現課程教學整體設計的教學大綱內容越來越受到關注，教學大綱是專業落實人才培養目標和規范教學的指導性文件[3-4]。其核心是課程目標，它是指導確定課程教學內容、選擇教學方法和考核方法的重要依據，也是支撐專業畢業要求和培養目標的達成分析的重要指標。《化工熱力學》是化學工程與工藝專業的一門重要的專業基礎課，在對畢業要求達成的支撐中，應注重運用數學、自然科學原理分析、研究能量轉換和利用相關的復雜工程問題能力培養。

一、設定合理的課程目標支撐畢業要求

課程目標是實現學生學習成果產出的重要指標，其設定的合理與否直接關系到該課程在專業人才培養中作用的發揮，也是如何組織教學內容和實施有效教學的重要依據[5]。吉林化工學院化學工程與工藝專業培養方案要求《化工熱力學》課程對“(1)能夠將專業知識和數學模型方法用于化工相關領域復雜工程問題解決方案的比較與綜合”的畢業要求觀測點提供強度支撐；對“(2)能針對化工及相關領域復雜工程問題，應用數學、自然科學和工程科學知識對化工相關領域復雜工程問題進行表達”畢業要求觀測點提供強度支撐；還對“(3)能夠在解決化工領域相關復雜工程問題中，理解和評價實踐過程對環境和社會可持續發展的影響”畢業要求觀測點提供中度支撐。

課程組按照反向設計思維，以支撐畢業要求觀測點為導向，在化工學科專業知識體系總框架下，構建出從掌握學科知識到轉化專業能力的課程目標表述模式，要求學生掌握熱力學基本原理，并將理論知識結合到化工過程能量利用及能量形式相互轉化應用之中，即能對工程中關系到能量量化和有效利用等問題提出的解決方案進行分析表達，在專業實踐中能認識到熱力學理論知識在化工行業中的重要性，從支撐畢業要求角度體現出設計合理性，并結合化工熱力學知識體系的結構特點，確定以下課程目標：(1)掌握流體熱力學性質關聯關系、相平衡及體系能量分析等系統理論知識，用于解決具體化工復雜工程問題；(2)能夠針對研究體系進行熱力學性質關聯、相平衡判定分析，對穩定流動體系的能量有效利用及熱機效率相關的復雜工程問題進行分析和表達；(3)能夠理解研究體系物質極限和能量極限研究的重要性，并能解決復雜工程問題中自覺考慮對環境和社會可持續發展的影響。上述三個課程目標分別對應支撐畢業要求觀測點(1)、(2)、(3)關于掌握專業知識和培養專業能力的要求，便于教師進行課程教學設計、組織和實施，也便于學生了解課程要求，安排好自己的學習計劃。此外，課程組秉承“立德樹人”根本任務[6-8]，結合課程思政要求，在課程目標中增設了情感目標，即結合化工專業性質和行業發展需要，提出了引導樹立化工專業大局觀、安全觀、責任觀，激發課程學習興趣和專業認同感，培養貢獻化工和愛國奉獻精神，并將其融入上面三個課程目標之中。

二、確定豐富的教學內容支撐課程目標

教學內容是實施課堂教學的重要抓手，為了實現課程目標，應選擇充實的教學內容，在確定課程內容時，課程組按照知識和能力相互轉化的邏輯，分別針對課程目標(1)、(2)、(3)提出了具體要求。為了實現課程目標1，課程內容應該包括純流體基本化工熱力學性質(焓、熵、熱熔、化學位、逸度、逸度系數等)之間的關聯方法(狀態方程模型)，相平衡基本理論，穩流體系熱力學基本定律和熱力學性質關聯關系，學生并能借助流體混合規則和關聯模型(狀態方程模型、活度系數模型)對溶液的熱力學性質和組成進行表達和推算；為了實現課程目標2，應該覆蓋流體混合規則和關聯模型(狀態方程模型、活度系數模型)，并要求學生對溶液的熱力學性質和組成進行關聯分析，借助熱力學性質關聯模型對不同條件下的相平衡體系進行表達和計算，借助簡化處理方法對研究體系的能量進行判別、表達及分析(能量量化、理想功、有效能、效率等)；為了實現課程目標3，要求培養學生理解化工熱力學基本理論本質，將其貫穿到基本理論的學習過程中，在解決具體問題中體會其對環境的影響，以及對社會可持續發展要求的正面影響，形成認識自覺；課程目標4注重學生學習態度的引領，主要結合階段課程內容的特點，將其在化工相關行業中重要地位和作用結合起來，并將專業的責任感教育植入整個教學內容中。結合教學要求，以學生學習思維為導向，結合多年來總結的熱力學知識結構，確定七部分課程教學內容[9]，構成支撐課程目標達成的化工熱力學學科知識體系，能夠將知識與能力達成緊密關聯，支撐課程目標的實現。主要課程內容及作用見表1。

表1 課程內容及作用

續表1

三、選擇有效的教學和考核方法實現課程目標

教學方法和考核方法都是為實現課程目標而采用的教學策略，其輔助作用是激發學生學習能動性，引領學生學習方向，提高學習效率。要實現課程目標，要求教師有目的性地傳授課程內容，要求學生能動性地領會課程內容，從而產生期望的教學效果，在此基礎上通過有效的考核，對教學成果進行評價判斷課程目標實現與否，所以教學目標的達成不僅與教學內容有關，更與采用的學方法考核方法存在著內在聯系[10]。

本課程是一門專業基礎課，知識體系具有鮮明的工程背景，并且理論性強、概念抽象，公式繁多并且推導復雜等，基于成果導向教育理念，即充分體現學生中心地位，并以教學效果為導向，明確采用多媒體教學與傳統板書教學相結合，引領學生思維，提高課堂教學效果；采用啟發和互動式教學，激發學生主動學習的興趣，培養學生獨立思考、分析和解決問題的思維；采用案例教學，實現理論教學與實踐相結合，培養學生解決工程問題能力。在教學過程中采用針對課程目標的過程考核，最終成績由平時考核和期末考試成績構成，其中平時考核占比30%，主要側重過程考核，考核學生對化工熱力學基本原理知識體系的理解和掌握能力，主要考核形式為課堂表現(評定課堂交流反饋參與積極性)、課內測驗(評定基本概念表述和理解正確性)、課外作業(評定應用問題分析解答正確性)；期末考試占比70%，主要考核學生對化工熱力學基本原理知識的理解、掌握和應用的能力，主要題型為選擇或判斷題、分析題、工程計算題或綜合應用題(評定與標準答案吻合度)。對課程目標的考核方式及占比見表2。

表2 課程目標考核與評定方式及成績比例

四、結 語

課程目標是教學大綱中的一項重要內容，以支撐畢業要求為導向，針對《化工熱力學》課程設定準確的課程目標，在課程目標引領下確定合理的課程內容，并在教學實施方案中根據課程目標的達成選擇制定了有效的教學方法和考核方法，從而為實現課程目標和促進畢業要求達成奠定基礎，為專業在工程教育專業認證背景下進行課程教學設計起到示范和參考作用。