成果导向理念用于《工业化学》课程教学设计的探讨

（郑州大学 化工与能源学院，河南 郑州 450001）

摘要：将成果导向的理念用于《工业化学》的教学设计中，分析教学现状，结合教学目标、需求、过程和评价，对课程教学进行设计。学生完成公开讨论题目，建立了过程工业复杂工程的概念，培养了分析处理复杂工程问题的能力。

关键词：成果导向；工业化学；教学设计；公开讨论题目

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）13-0155-02

《工业化学》课程是郑州大学化工与能源学院过程装备与控制工程专业的一门基础课，从化工生产工艺角度出发，结合化学工程基础知识，阐明了近代化学品生产方法与工艺原理、典型流程与关键设备、工艺条件与节能降耗分析，反映了当今世界化学工业的概貌及发展方向，内容涉及硫酸工业、合成氨工业、石油炼制、石油化工高分子化工、生物化工等诸多产品的生产[1]。2014年中国提交转正申请，经过该组织的资料审查、现场考察和会议表决后，2016年6月2日国际工程联盟大会《华盛顿协议》全会全票通过了转正申请，中国成为第18个《华盛顿协议》正式成员[2]。

成果导向教育（Outcome-based Education，OBE）在美国、英国、加拿大等国家成为了教育改革的主流理念。OBE在1981年由Spady率先提出后，以惊人的速度获得了广泛重视和应用[3]。OBE强调如下4个问题：想让学生取得的学习成果是什么？为什么要取得这样的学习成果？如何有效地帮助学生？如何知道学生已经取得了这些学习成果[4]？成果导向教育理论是以人人都能学会为前提，以学生为中心、成果为导向而设计[5]，对教学改进有很好的启发和指导作用。

一、教学现状

《工业化学》课程是大一新生所接触的第一门与专业有直接关联的课程，主要采用口头讲授和多媒体教学的方式。教学现存问题主要有三个方面：第一，课上的教学效果。尽管采用多种教学方法，适当提问，与学生互动，但是《工业化学》是一个120个学生的大课，兼顾到每个学生比较困难。学生对基础知识如热力学和反应动力学等相对抽象的知识认知能力差。第二，课后作业的完成情况。课本上的题目固定，每次交作业，有些学生可能抄袭，并且老师想要辨别发现也很困难。第三，考试的情况。最后的成绩，一考定分数，平时教学和作业没有分量，只凭考试成绩的优良中差，无法全面反映一个学生学习的效果。

二、教学实践探讨

针对OBE的要求，从教学目标、教学需求、教学过程和教学评价四方面对工业化学的教学进行理论化分析和系统性设计，最后通过教学实例将理论应用于实践，将成果导向设计有效地应用于教学。通过对化学工业的生产原理、基本方法和典型设备的学习，使学生了解过程工业是一个复杂的系统工程等特征，培养认识分析工业化学相关问题的能力，提高学生融会贯通与分析复杂工程问题的能力。这三个目标是有机的整体。第一是讓大一的学生对化学工业有大致认识；第二对认识分析问题的能力培养是关键；第三提升分析复杂工程问题的能力。学习各个行业比如制碱和炼油等，如何将现有不同工业不论是无机还是有机串联起来，减小污染排放，满足社会法律法规要求，认识工程问题的复杂性。满足过控毕业生具有解决复杂工程问题的能力的要求，具有相关的自然和专业科学知识，并且可以独立和创新性的思考现问题。过控专业毕业生需要了解化工工业的流程，熟悉静动设备的使用目的，比如换热器的目的、泵和压缩机的用处。在此基础上，根据工艺的改进，设计设备，满足工艺和法律法规的要求。课堂教师讲解与提问，对关键的问题进行课堂考试，设置公开讨论的题目进行讨论，课下学生结合所学知识独立完成题目，写成报告。教学过程的设计是以学生为中心，达到最终教学目标的关键途径。首先，需要上课讲解各个工业的现状，包括生产方法和原理。通过当堂提问和下节课课前提问的形成，了解学生接受知识的程度。对于关键的问题，比如计算题和重点工艺，进行课堂考试，帮助学生掌握当堂所学知识。其次，设置公开讨论的题目，引导学生思考与所学的工业化学有关的问题的思考，进行课堂初次讨论。最后，课下再查阅文献资料，对自己课上的想法和观点进行深入讨论，独立思考完成本次作业。总成绩中平时占30%，期末考试占70%。通过平时定期考察，强调过程，淡化最终考试。平时成绩包括课上提问和课堂考试（10%）、公开讨论题目（20%）。课上提问和课堂考试，一次提问不到或不正确扣1%，课堂作业不交或有明显错误扣1%。对公开讨论题目的评价，雷同者零分，严禁抄袭，对不独立思考者零容忍；立意的创新性占10%，按具体的思路评分；基本书写完整性占10%，包括作业的条理性，比如，首先对问题的分析，然后得出自己的结论，最后寻找资料进行论证，同时也包括书写规范、字体工整等。给出无机化学和有机化学工业相关的不同讨论题目，本文实例选取有特色的作业进行介绍和点评。

公开讨论题目1：近些年雾霾在中国北京及中国北方频繁出现，对北方人民的生活环境造成了巨大挑战。绿色化学是以原子经济性为基本原则，从源头到末端进行的绿色工业过程。试分析讨论雾霾天气与绿色化学的关系？如何防治？

题目1学生回答：孙同学分析了雾霾的起因，认为雾霾不仅与气象有关，还和污染排放有关。主要起因有：近地面湿度大，灰尘多；无明显空气流动，微小颗粒聚集；汽车尾气；冬季取暖排放的CO2等污染物。雾霾会对人的呼吸和心血管系统造成严重影响。朱同学对雾霾的治理提出一系列的建议：高效利用化石能源，开发清洁能源如水电、太阳能、风能等，源头控制排污；提高汽车尾气排放标准，限行车辆，鼓励乘坐地铁、公交出行；加大化工类企业节能减排技术的开发。张同学提出需系统地从源头、过程和末端三方面治理。源头控制逐步减少燃煤使用，提高油品质量，开发清洁能源，加强政策管理；过程控制开发节能减排技术，提高煤炭利用效率，减少污染排放；末端治理对汽车尾气装置改进，对固体废弃物进行资源化利用。

公开讨论题目2：汽油产品满足人们日常生活的需求，也有直接或间接的危害。汽油中的硫等经汽车尾气排放到大气中，污染环境；塑料中（如玩具和儿童用品）的增塑剂影响婴儿发育。你所了解的其他石油及其化工相关产品在生活中的应用，对社会发展是有益的吗？对环境有害吗？

题目2学生回答：王同学指出石油产品90%以上用于燃料，如汽油、柴油和煤油，满足人们方便快速出行的需求。因此使用时燃料尾气中有害成分对环境危害大，如尾气中的硫化物，并且生产时的泄漏等也危害着环境。总之，我们能做的就是最大化地利用，最小化地伤害。通过数据分析汽车中所用材料与石油化工的关联性，一部汽车的塑料件约占汽车总重的7%—20%，汽车自重每减少10%，燃油的消耗可降低6%—8%。董同学从人的衣食住行所需与石油化工产品的关系进行分析，人一生满足于基本需求，要“吃”掉551千克石油，“穿”掉290千克石油。与吃相关的所需产品，如植物生长所需的化肥、温室大棚聚乙烯膜、收割时机器用油等。与穿相关的产品包括尼龙、涤纶、锦纶等合成纤维。万安指出塑料满足生活需要的同时，回收率很低，只有10%，剩余的采取填埋等方式对环境造成长期危害，未来需要绿色可降解的材料。

通过分析以上问题，认识到社会存在的环境问题与绿色化学的关系，分析工程应用的复杂性和系统性，查阅资料，进行论述。对大一学生培养严谨的逻辑性思维很有帮助，对于本科生毕业后的工作或者读研究生，有很好的引导作用。

三、教学改进展望

对教学的持续改进措施包括三部分：（1）选取观点和分析有新意的同学的内容，做成PPT，在课堂上进行公开讨论，提高学生的参与度；（2）DIY授课，预备出一定课时，给学生几个关注度高的题目供选择；（3）工业化学与化工计算结合，提高学生深入分析解答问题的能力。

四、总结

《工业化学》课程为大一学生开设，以工程教育的成果导向理念为指导，对教学方式进行改革。通过设计新颖的教学形式培养学生综合分析问题的能力，结合工业化学与实际生活中的问题进行分析，建立过程工业复杂工程概念，培养学生分析处理复杂工程的方法和能力。

参考文献：

[1]贡长生.现代工业化学[M].武汉：华中科技大学出版社，2008：1-3.

[2]人民网.中国成为《华盛顿协议》第18个正式成员[DB/OL].http：//edu.people.com.cn/n1/2016/0602/c1006-28407215.html，2016-6-2.

[3]李志義，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014，（2）：29-34.

[4]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014，（17）：7-10.

[5]李光梅.成果导向教育理论及其应用[J].教育评论，2007，（1）：51-54.

作者简介：薛冰（1982-），男（汉族），河南郑州人，博士，讲师，研究方向：吸附热泵研究。