基于工程教育專業(yè)認證的高分子化學課程教學改革

摘 要 高分子化學作為應用化學專業(yè)的一門核心課程，其教學質(zhì)量對學生能力培養(yǎng)和工程教育專業(yè)認證具有重要意義。文章基于“以學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的理念，分析了高分子化學課程的教學現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn)，從改進課程目標、優(yōu)化課程內(nèi)容、完善教學方法和建立合理的課程質(zhì)量評價與持續(xù)改進體系等方面，探討了高分子化學課程的教學改革途徑。

關(guān)鍵詞 工程教育專業(yè)認證；教學改革；高分子化學；持續(xù)改進

中圖分類號：G424 " """""""""""""""""""""""" 文獻標識碼：A """ DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.24.031

Teaching Reform of Polymer Chemistry Curriculum Based on

Engineering Education Certification

Abstract As a core course of applied chemistry， the teaching quality of polymer chemistry is of great significance to the cultivation of students' ability and the professional certification of engineering education. Based on the concept of \"student-centered， output-oriented and continuous improvement\"， the present situation and challenges of polymer chemistry teaching are analyzed. The reform approach of polymer chemistry teaching is discussed from the aspects of improving course objectives， optimizing course contents， perfecting teaching methods and establishing reasonable course quality evaluation and continuous improvement system.

Keywords engineering education certification; reform of teaching; polymer chemistry; continuous improvement

傳統(tǒng)高等教育模式面臨著來自科技革命和工業(yè)需求變化的雙重挑戰(zhàn)，需培養(yǎng)出更具創(chuàng)新意識和實踐能力的工科人才。我國在2006年首次提出“全面工程教育”的概念，并且積極推進工程教育專業(yè)認證工作。在2016年，我國加入了工程教育學位互認最具權(quán)威的協(xié)議——《華盛頓協(xié)議》[1]。工程教育的核心在于貫徹“以學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的理念。在2017年我國綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會提出“新工科”概念后，新工科建設(shè)作為高等工程教育主動應對科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)變革的重要舉措[2-3]，引起了高教界的高度關(guān)注。工程教育專業(yè)認證為我國新工科建設(shè)起到了重要的抓手作用，有利于推動高等教育高質(zhì)量發(fā)展和促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時也對高校的專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)提出了更新和更高的要求。

高分子化學是應用化學、高分子、化學工程與工藝等相關(guān)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程[4]。高分子化學涉及高分子材料的合成、結(jié)構(gòu)和性能等方面的基本理論和應用知識。在工程教育中，高分子化學的學習對于培養(yǎng)學生的工程實踐能力和專業(yè)素養(yǎng)具有重要作用。廣東石油化工學院作為華南地區(qū)唯一一所石油化工特色高校，是石油石化行業(yè)人才培養(yǎng)的重要基地。基于工程認證與新工科建設(shè)背景，推動學校化學化工相關(guān)專業(yè)課程體系改革與實踐具有必要性和迫切性。應用化學專業(yè)作為省級特色專業(yè)，自近年啟動工程教育專業(yè)認證以來，高分子化學課程教學團隊積極配合認證工作，立足行業(yè)需求和對標認證標準，通過剖析當前課程體系存在的問題，積極探索課程體系的重構(gòu)與完善。

1" 高分子化學課程教學現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn)

高分子化學課程教學體系應以工程教育專業(yè)認證為指導、專業(yè)人才培養(yǎng)目標為依據(jù)，同時面向相關(guān)行業(yè)需求而構(gòu)建。然而，教學活動前，部分授課教師對專業(yè)認證沒有系統(tǒng)、客觀的認識，也不了解行業(yè)需求。教師制訂課程目標與安排教學內(nèi)容時，在工程實踐能力、創(chuàng)新意識培養(yǎng)等方面體現(xiàn)不足。同時，高分子化學課程的教學模式主要以傳統(tǒng)講授為主。實踐環(huán)節(jié)往往被忽視或是以簡單觀摩的方式進行，無法真正發(fā)揮實踐教學的作用，離達到工程教育專業(yè)認證的要求存在較大差距。

此外，高分子化學領(lǐng)域的知識更新速度較快，新的理論和技術(shù)不斷涌現(xiàn)。然而，教材內(nèi)容相對固定和滯后，且與工程實踐和應用結(jié)合不緊密。同時，大部分教師來源于高校，缺乏工程實踐經(jīng)驗。實踐教學資源也相對匱乏，尤其在一些地方高校中，實踐教學所需的實驗條件有限，開設(shè)的實驗也與工程實踐聯(lián)系不緊密。大部分實驗設(shè)備也較老舊，無法支撐該課程創(chuàng)新應用實驗的開展。

因此，對標工程教育專業(yè)認證的高分子化學課程改革具有迫切性。下面本文將探索通過改進課程目標、優(yōu)化課程體系、拓展實踐教學資源、完善教學質(zhì)量評價與持續(xù)改進體系進行課程教學改革。

2" 基于工程教育認證的課程目標制訂

課程目標改進是高分子化學課程教學改革的重要方面。專業(yè)認證的核心理念之一是構(gòu)建“成果導向”的工程技術(shù)人才培養(yǎng)體系[5]。優(yōu)化本課程目標，可以提高教學效果，更好地培養(yǎng)學生的綜合能力和工程實踐意識。通過對標應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求內(nèi)涵觀測點、結(jié)合高分子化學課程特點，制訂和改進課程目標。

2.1" 課程支撐的畢業(yè)要求內(nèi)涵觀測點

觀測點1.2：能夠針對解決精細化學品合成及分析領(lǐng)域的復雜工程問題，分析確定其所遵循的基本原理，建立合適的數(shù)學模型，并通過模型計算并求解。

觀測點2.2：能應用專業(yè)基礎(chǔ)知識和數(shù)學模型方法，正確表達精細化工相關(guān)領(lǐng)域的復雜工程問題。

觀測點2.4：能運用化學化工基本原理，借助文獻研究，分析精細化工相關(guān)領(lǐng)域中復雜工程問題的影響因素，獲得有效結(jié)論。

2.2" 課程目標

課程目標1：掌握高分子化學的基本概念、聚合物分子量和聚合度等影響因素、聚合反應機理、高分子改性方法與功能高分子材料應用等基礎(chǔ)知識；能結(jié)合有機化學、物理化學、化工原理等相關(guān)專業(yè)知識，識別和判斷高分子合成與加工過程中的聚合機理與聚合方法、聚合反應動力學及聚合物聚合度、聚合速率、分子量和分子量分布等影響因素和控制方法；能用高分子化學專業(yè)詞匯表述聚合反應相關(guān)的工程問題。

課程目標2：在高分子化學工程問題中，能運用數(shù)學知識、化工原理、物理化學、高分子化學等基礎(chǔ)知識，結(jié)合數(shù)學模型，準確分析、推演、表達高分子材料領(lǐng)域的復雜工程問題，包括推導逐步聚合、自由基聚合、離子聚合、配位聚合等聚合反應機理和各條件因素對分子量、聚合度的影響情況等，并能運用數(shù)學知識通過計算公式正確表達反應的參數(shù)及變化情況。

課程目標3：能根據(jù)有機化學、物理化學、化工原理等相關(guān)專業(yè)知識與基本原理，借助相關(guān)文獻的分析、歸納與總結(jié)，正確對高分子生產(chǎn)和加工過程中的影響分子量、聚合度、聚合速率等復雜工程問題的關(guān)鍵因素進行分析和解釋，綜合得到合理有效的結(jié)論。

3" 基于工程教育認證的課程體系構(gòu)建

3.1" 優(yōu)化教學內(nèi)容

首先，優(yōu)化參考資料。通過引入最新的參考資料，如期刊論文和研究報告，幫助學生了解高分子化學相關(guān)材料、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)等最新研究進展，不僅培養(yǎng)其對專業(yè)知識的深入理解和應用能力，還能激發(fā)學生的學習興趣與專業(yè)自信心。其次，優(yōu)化實踐案例。幫助學生將理論知識應用到實際問題中，提升其分析、解決問題的能力，以及工程實踐能力。再次，優(yōu)化實踐教學。設(shè)計與高分子相關(guān)的不同類型的實驗與課程設(shè)計，如聚合物合成實驗、表征實驗和應用實驗等，培養(yǎng)學生的自主學習和實驗探究能力。同時，可以拓展企業(yè)和實驗室工程實踐項目，以項目形式驅(qū)動學生提升實操技能和增強工程實踐意識。

3.2完善教學方法

首先，強化問題導向式教學。設(shè)計一系列基礎(chǔ)、重點、難點和拓展問題，讓學生通過自主學習、探究和分組討論相結(jié)合的方式來解決問題，以此培養(yǎng)學生的自主研學、查閱資料、獨立思維、分析和問題解決的能力。在此過程中，學生不僅能夠獲取理論知識，還能夠培養(yǎng)實踐能力、創(chuàng)新思維和團隊合作精神。教師則實時跟蹤、適時引導和及時反饋，以此提升學生的學習效果。

其次，突出混合式教學。發(fā)揮信息技術(shù)手段（如多媒體資源和線上教學平臺）的優(yōu)勢。多媒體教學能夠具體、生動地呈現(xiàn)高分子化學的理論知識和實踐案例，也能極大地降低學生對抽象理論、概念和復雜實踐案例的理解難度與厭煩情緒，還能夠激發(fā)其學習興趣和積極性。線上教學平臺則可以提供多元化學習資源，方便學生自主預習、學習、復習和討論。同時，教師可基于平臺大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，實時監(jiān)測學生的學習任務完成進度和知識掌握程度等，從而因材施教、因需施教。

再次，引入前沿拓展式教學。通過開展學術(shù)講座和邀請高分子領(lǐng)域科技工作者、產(chǎn)業(yè)專家交流等方式，介紹高分子化學領(lǐng)域的最新科研、產(chǎn)業(yè)進展和應用前景。同時，鼓勵學生積極參與科技創(chuàng)新和學術(shù)研究活動，提供平臺和機會讓學生進行科學研究、成果展示和觀點分享。通過以上方式增強學生的學科前沿意識與專業(yè)自信心、自豪感。

最后，加強工程項目驅(qū)動式教學。拓展校外工程實踐教學資源，與相關(guān)企業(yè)或?qū)嶒炇艺归_項目合作，為學生提供實習、實訓機會。同時，邀請企業(yè)工程師作為實習指導教師，以此補齊高校教師缺乏工程實踐經(jīng)驗的短板。學生能夠親自參與工程項目，了解工程實踐的流程和技術(shù)要求，增強工程實踐意識。實習還可以幫助學生與企業(yè)、實驗室建立聯(lián)系，增加就業(yè)和創(chuàng)業(yè)機會。

4" 教學質(zhì)量評價與持續(xù)改進體系構(gòu)建

基于工程教育理念的教學質(zhì)量評價是一種以產(chǎn)出成果導向為依據(jù)的評價模式，同時評價應以學生為中心并貫穿學生培養(yǎng)全過程。高分子課程教學課程質(zhì)量評價通過課程目標達成度評價實現(xiàn)，采取直接和間接評價相結(jié)合的方式進行，進而基于評價結(jié)果進行教學過程的持續(xù)改進。

4.1" 直接評價

直接評價是指通過一系列直接觀察和測量學生在學習過程中所表現(xiàn)出的能力和知識水平，評估課程目標的達成情況。這種評價方法能夠直接反映學生在實際學習中的表現(xiàn)，并提供實質(zhì)性的數(shù)據(jù)支持，對于評價課程的質(zhì)量和學生的學習效果起到重要的作用。直接評價可以采用多種形式，常見的包括課堂表現(xiàn)、課堂測驗、課后作業(yè)和期末考試評價等。

4.2" 間接評價

間接評價則更多地從學生在學習過程中發(fā)展的能力和素養(yǎng)層次評價課程目標的達成情況。間接評價最常用方法是調(diào)查問卷，以此了解學生對課程教學的態(tài)度和滿意度，對教學內(nèi)容的理解和掌握情況，以及對各課程目標達成程度的自我評價情況

4.3" 課程目標達成度分析與持續(xù)改進

課程目標達成度分析建立在評價結(jié)果的基礎(chǔ)上，同時綜合考慮各課程目標權(quán)重。采用評估矩陣來計算不同課程目標的達成度。通過對各課程目標對應的學生實際得分進行統(tǒng)計，將所有學生每個課程目標的平均得分值與設(shè)定總分值相比，再乘以權(quán)重，最終得出各個課程目標的達成度。進而，對比專業(yè)預先設(shè)置的達成度，分析課程目標達成情況。

課程目標達成度分析的結(jié)果是課程持續(xù)改進的重要依據(jù)。通過分析學生在課程學習過程中的各課程目標得分情況和反饋意見，可以發(fā)現(xiàn)課程設(shè)計和教學方法上存在的不足，并針對性提出改進措施，以提高課程質(zhì)量和學生學習體驗。例如，部分學生難以綜合運用相關(guān)基礎(chǔ)知識和學生基本原理準確分析和解決相關(guān)工程問題，并且得出的結(jié)論欠合理。針對以上情況，教師在以后的教學過程中應加強對高分子化學工程問題線上教學資源的挖掘，生動直觀地向?qū)W生展示高分子生產(chǎn)和加工過程中的工程問題，并且鼓勵學生思考、提出解決方案并得出結(jié)論。平時考核過程中，重點在工程問題的思考、分析、歸納與解決方法方面加強引導。持續(xù)改進的過程還可以通過與其他教師的交流和經(jīng)驗分享，以及參加相關(guān)教學研討會和培訓等方式來實現(xiàn)。

5" 結(jié)論

在工程教育專業(yè)認證背景下，高分子化學課程現(xiàn)行的教學模式和內(nèi)容等存在一些問題和挑戰(zhàn)，其教學改革顯得尤為迫切。基于“以學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的理念，圍繞應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)方案，通過改進課程目標、優(yōu)化課程內(nèi)容、完善教學方法和建立合理的課程質(zhì)量評價與持續(xù)改進體系等措施，進行高分子化學課程改革、優(yōu)化和實踐，以此提高高分子化學課程的教學質(zhì)量和學生學習體驗，培養(yǎng)出更具創(chuàng)新思維、前沿意識、工程意識和實踐能力的工程專業(yè)人才。

參考文獻

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