化工基礎(chǔ)課程教學改革研究

時間:2022-08-26 08:51:43

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化工基礎(chǔ)課程教學改革研究

[摘要]基于新工科建設(shè)對化工專業(yè)技術(shù)人才的迫切需求以及化工高等教育在人才培養(yǎng)上的重要地位,針對我校《化工基礎(chǔ)課程教學目前存在的問題,本論文討論了該課程的教學改革。作者基于OBE教育理念,結(jié)合《化工基礎(chǔ)》的課程特點、學生情況、行業(yè)需求、國際前沿技術(shù),對該課程的內(nèi)容體系、教學模式、考核方式進行全面改革。通過教學改革實現(xiàn)《化工基礎(chǔ)》課程教學質(zhì)量的提高和學生綜合能力及素質(zhì)的提升,并為化工專業(yè)的課程教學改革提供新思路。

[關(guān)鍵詞]新工科;OBE教育理念;《化工基礎(chǔ)》;教學改革;化工專業(yè)課程;化工專業(yè)人才培養(yǎng)

全球范圍內(nèi)新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對工程教育的改革和發(fā)展提出了新挑戰(zhàn)。為了主動應(yīng)對這一挑戰(zhàn),支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“一帶一路”、“中國制造2025”等一系列重大國家戰(zhàn)略,教育部提出了新工科建設(shè)的要求[1]。新工科建設(shè)的內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng),以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念,以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑,培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程技術(shù)人才[2]?;瘜W工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位,對提升我國國際地位、改善人民生活質(zhì)量均起到至關(guān)重要的作用。新工科建設(shè)背景下化學工業(yè)的發(fā)展更顯得尤為重要。因此,培養(yǎng)卓越的化工專業(yè)人才既是化工行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵,也是新工科建設(shè)的重要內(nèi)容。依據(jù)新工科建設(shè)的內(nèi)涵和要求,卓越化工專業(yè)人才應(yīng)具備過硬的專業(yè)知識技能、卓越的工程實踐能力、優(yōu)異的自主創(chuàng)新能力、良好的職業(yè)道德以及一流的工程倫理素養(yǎng)等知識、能力和品質(zhì)[3]。高等教育是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。《化工基礎(chǔ)》是化工高等教育中最基礎(chǔ)、最重要的課程之一,是諸多高等院校中開設(shè)的第一門化工專業(yè)課程。該課程擔負著由理科到工科、由基礎(chǔ)到專業(yè)的特殊使命,是工程教育中聯(lián)接理論與實踐的紐帶,在開發(fā)學生邏輯思維能力、專業(yè)知識應(yīng)用能力以及化工專業(yè)的人才培養(yǎng)中均發(fā)揮著重要作用[4]?!痘せA(chǔ)》是我校化學與藥學學院本科生的專業(yè)必修基礎(chǔ)課,授課范圍涵蓋化學、應(yīng)用化學、制藥工程三個專業(yè),每學年授課學生人數(shù)約為220人。該課程開設(shè)的目的是為了使學生能夠掌握基本的化工專業(yè)技能、工程實踐能力、工程思維能力以及工程倫理素養(yǎng)等化工行業(yè)必需的能力和素質(zhì),并為學習更高階化工專業(yè)知識奠定基礎(chǔ)。該課程在學生學習了《無機化學》、《分析化學》、《物理化學》、《有機化學》等基礎(chǔ)化學課程后開設(shè),是學生由理科知識學習轉(zhuǎn)向工科知識學習的第一門課程,其重要性不言而喻。

1當前《化工基礎(chǔ)》教學中存在的問題

從目前我?!痘せA(chǔ)》課程的教學情況來看,學生在通過該課程的學習后仍難以達到既定的教學目標。主要問題有:(1)由于知識繁雜、難度較大,該課程通常采用傳統(tǒng)以教師講授為主的教學模式。而這種“滿堂灌”的授課方式導致課程枯燥乏味,學生興趣度、主動性不高,因此教學效果差;(2)所用教材內(nèi)容知識陳舊,與國際先進前沿技術(shù)嚴重脫節(jié),導致學生創(chuàng)新性、前瞻性不足;(3)教學重理論輕實踐,理論與實踐脫節(jié),不利于學生實踐能力的培養(yǎng);(4)欠缺對工程實踐能力、工程倫理素養(yǎng)等系統(tǒng)工程觀的培養(yǎng),導致學生工程思維薄弱、工程觀念淡??;(5)缺乏對課程達成度、學生能力的量化評價,難以對課程教學進行持續(xù)改進。此外,我校師范院校的屬性使得工科學習氛圍薄弱,師范生對工科課程的興趣度低,也造成了該課程教學效果不良、學生培養(yǎng)效果不佳的狀況。

2OBE教育理念在課程教學改革中的應(yīng)用OBE教育理念

(Outcome-BasedEducation,成果導向教育)是我國工程教育專業(yè)認證的三大理念之一,也是我國工程專業(yè)建設(shè)的指導思想。OBE教育理念強調(diào)以成果為導向,著眼于對學生的培養(yǎng)目標與畢業(yè)要求是否明確、設(shè)定目標是否達成。OBE教育理念以學生為中心,充分激發(fā)學生對課程的興趣,主動參與學習,有效提升教學效果[5]。此外,區(qū)別于僅靠分數(shù)來評價學生的學習效果,OBE教育理念強調(diào)的是學生取得的學習成果,涵蓋了知識掌握程度、知識運用能力及綜合素質(zhì)等多方面能力。由此可見,OBE教育理念與新工科背景下卓越化工專業(yè)人才培養(yǎng)的定位是高度契合的。OBE教育理念以成果為導向、以學生為中心,在工科人才培養(yǎng)中具備顯著優(yōu)勢,為化工學科教學的改革提供良好思路。國內(nèi)各大高?;贠BE教育理念對化工專業(yè)的不同課程進行了教學改革和人才培養(yǎng)的相關(guān)研究和探索。目前主要集中在圍繞OBE教育理念“制定學習成果”、“實現(xiàn)學習成果”、“改進學習成果”及“評價學習成果”四大環(huán)節(jié)上對教學內(nèi)容、教學模式、考核方式等進行改進。例如基于OBE以成果為導向的教育理念,將新技術(shù)融入課堂教學,擴展教學內(nèi)容,有效解決了《精細化工工藝學》課程中存在的教材內(nèi)容陳舊,新技術(shù)、新理論介紹較少,學生無法通過學習掌握行業(yè)必需能力的問題[6]。又如,借助OBE中基于學習成果評價的理念,在《化工原理》課程教學中采取節(jié)點考核、設(shè)計文檔、小組互評、專項考核、個人答辯相結(jié)合的“五步考核法”,使考核目標更明確、考核內(nèi)容更全面,促進了畢業(yè)要求的有效達成[7]。雖然OBE教育理念在化工專業(yè)課程教學改革中已取得成功實踐,但是仍處于探索階段。目前我?!痘せA(chǔ)》教學與OBE教育理念仍存在較大差距,OBE教育理念在課程教學中滲透度不高,理念優(yōu)勢沒有得到充分應(yīng)用。如何將OBE教育理念真正落實到《化工基礎(chǔ)》課程教學的各個環(huán)節(jié)中,以促進教學目標的達成和教學效果的持續(xù)改進仍存在挑戰(zhàn)。為促進《化工基礎(chǔ)》教學目標的達成和教學效果的持續(xù)改進,作者將OBE教育理念的四大核心內(nèi)容落實到《化工基礎(chǔ)》課程教學各個環(huán)節(jié)中。通過設(shè)置科學合理的課程內(nèi)容體系、多元靈活的教學模式、全面系統(tǒng)的考核方式,結(jié)合有效可行的教學評估方式,實現(xiàn)學生專業(yè)知識技能、工程實踐能力、自主創(chuàng)新能力以及工程倫理素養(yǎng)的全面提升,并為化工專業(yè)課程教學改革和新工科下卓越化工專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)提供新思路。

3基于OBE教育理念的《化工基礎(chǔ)》課程教學改革

作者以新工科建設(shè)對化工專業(yè)技術(shù)人才的迫切需求為出發(fā)點,基于OBE教育理念,以成果為導向、以學生為中心,對《化工基礎(chǔ)》課程的內(nèi)容體系、教學模式、考核方式進行全面改革,將OBE教育理念真正落實到課程教學的每個環(huán)節(jié)中,實現(xiàn)教學的持續(xù)改進,最終獲得課程教學質(zhì)量的提高以及學生專業(yè)知識技能、工程思維觀念和綜合能力素養(yǎng)的全面提升。

3.1豐富課程內(nèi)容體系,制定學習成果

目前我校《化工基礎(chǔ)》課程的授課內(nèi)容主要著重于介紹化工過程中的“三傳一反”,強調(diào)基礎(chǔ)知識的掌握和應(yīng)用。雖然學生在學習完該課程后能夠熟練應(yīng)用基本概念和公式解決基礎(chǔ)化工過程問題,但是對化工生產(chǎn)過程的認識仍較模糊,處于死記硬背的階段,無法滿足社會對化工人才的需求。這主要是歸結(jié)于課程的內(nèi)容較為陳舊,重理論輕實踐,且欠缺對工程能力和觀念的培養(yǎng)。作者將行業(yè)需求和發(fā)展趨勢相結(jié)合,制定學習成果。將國際前沿技術(shù)、科學素材、工程實踐內(nèi)容、工程倫理教育等融入課程內(nèi)容,豐富現(xiàn)有《化工基礎(chǔ)》課程內(nèi)容體系。利用互聯(lián)網(wǎng)資源、圖書影像資料,將新技術(shù)、新理念引入課堂教學,擴寬學生知識面,培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和自主學習能力。在課程中增加典型化工工程案例分析和工程項目模擬訓練,將理論和實踐相結(jié)合,培養(yǎng)學生工程觀念、加強工程實踐能力。此外,化工生產(chǎn)與環(huán)境保護、經(jīng)濟、法律等有密切聯(lián)系,將在教學增加課程思政元素,例如探討何種工藝流程兼具綠色、經(jīng)濟的優(yōu)勢;化工污水處理應(yīng)當滿足哪些排放標準等等,培養(yǎng)學生工程倫理素養(yǎng)、加強職業(yè)道德規(guī)范。

3.2改進課程教學模式,實現(xiàn)學習成果

《化工基礎(chǔ)》課程具有知識點繁多、公式多、計算量大的特點,對學生而言難度較大。而由于該課程安排的學時較短,僅為51學時。為了能夠完成教學任務(wù),常常采用教師為主的講授式進行授課。這種“滿堂灌”的教學模式易造成學生學習主動性差。而該課程難度較大,學生在課堂上不能及時跟隨教師的講解后就會出現(xiàn)學習怠惰,對課程興趣度不高、注意力不集中,最終導致教學效果不佳[8]。作者通過改進傳統(tǒng)線下教學方式,結(jié)合線上教學來實現(xiàn)學習成果。線下教學在講授式、歸納式和引導式教學的基礎(chǔ)上引入項目式學習?;谡n程內(nèi)容設(shè)置項目案例,學生以小組形式根據(jù)所學理論知識設(shè)計計算項目所需設(shè)備相關(guān)工藝參數(shù),不僅強化理論知識的應(yīng)用、培養(yǎng)工程實踐能力,還提高學生的團隊合作能力。此外,借助超星學習通平臺建設(shè)線上課程,提供前沿資訊、科學素材及資源鏈接,設(shè)置學生自主學習環(huán)節(jié)。學生結(jié)合線下、線上課程所學知識進行專題匯報,加強創(chuàng)新能力。同時,利用線上平臺設(shè)置課堂討論、課后測評環(huán)節(jié),增加教學趣味性,提高學生參與度。

3.3調(diào)整課程考核方式,評估學習成果

《化工基礎(chǔ)》課程通常采用平時作業(yè)、出勤、期末閉卷考試的傳統(tǒng)方式來考核學生的學習成果,這種考核方式只注重評價學生對專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握情況,而缺乏對學生綜合能力和工程觀念素養(yǎng)的評估[9]。而化工人才不僅需要具備過硬的專業(yè)知識,也要具備優(yōu)異的工程觀。作者采用過程考核和課終考核相結(jié)合,兼顧學生知識、能力、素養(yǎng)的綜合評價。過程考核既包括出勤、平時作業(yè)等傳統(tǒng)考核方式,也對課堂問答、專題匯報、小組項目設(shè)計等進行考核。既能考察學生對知識的掌握情況,也能反映學生對知識的應(yīng)用能力和工程觀念的形成度。課終考核將沿用紙質(zhì)卷面考核的方式,在試題中加入工程案例分析題和非標準化題目,考察學生的工程思維能力和知識運用能力。最后將制定詳盡的考核表,包括專業(yè)知識掌握度、工程實踐能力、創(chuàng)新能力、自主學習能力、團隊合作能力、工程素養(yǎng)等多個維度的評價,學習成果可評可測,有助于改進和提高。

3.4總結(jié)反思教學效果,改進學習成果

為了實現(xiàn)課程的持續(xù)改進,使課程在良性循環(huán)中得到穩(wěn)步發(fā)展,作者通過結(jié)合專家測評、師生互評、師生自評對該課程的教學效果進行評價、總結(jié)和反思。在課程中將主動邀請院內(nèi)外專家進行聽課評課,聽取專家意見和建議對課程進行改進。師生互評中,教師主要通過對考核表綜合結(jié)果分析學生的學習情況,判斷教學效果。學生可以通過線上平臺隨時對課程提出意見和建議。在課程結(jié)束后,教師以調(diào)查問卷的形式收集學生對課程整體內(nèi)容、教學模式、考核方式等的評價。師生自評中教師和學生針對自身在課程達成度、未達成目標的原因進行評價和分析。最后,匯總整理以上意見和建議,制定相應(yīng)的教學持續(xù)改進機制。

4結(jié)語

作者以新工科建設(shè)對卓越化工專業(yè)技術(shù)人才的迫切需求為出發(fā)點,基于國際先進OBE教育理念,以化工專業(yè)課程《化工基礎(chǔ)》為例,圍繞OBE教育理念“制定學習成果”、“實現(xiàn)學習成果”、“評估學習成果”和“改進學習成果”四大核心環(huán)節(jié),結(jié)合行業(yè)需求、前沿技術(shù)和學生特點,對《化工基礎(chǔ)》課程的內(nèi)容體系、教學模式、考核方式以及教學評估進行全面改革的探索和實踐。通過對《化工基礎(chǔ)》課程的教學改革,學生對本課程的學習興趣有了明顯的提高,由被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習知識。在學習完該課程后,不僅掌握了扎實的化工基礎(chǔ)專業(yè)知識和技能。同時,在工程思維訓練、自主創(chuàng)新能力和工程倫理素養(yǎng)上也取得了顯著的進步。本論文也為高等院?;I(yè)課程提供了教學改革的新思路。

作者:林茜頡 劉葵 單位:廣西師范大學 化學與藥學學院