以工程教育所要求能力为目标的实践教学方式研究与改革——以化工专业为例

孙国富,徐静莉,程 妍,司红岩,侯珂珂

(许昌学院化学化工学院，河南 许昌 461000)

工程教育改革是当前世界范围内被高度重视的领域，自2005年来，由美国几所著名的工科大学创立的CDIO工程教育模式在世界各国被实践应用，并在整体标准不变前提下根据各自情况不断进行改革[1]。

2016年4月7日教育部发布的中国高等教育系列质量报告之《中国工程教育质量报告》显示，2014年，我国工程教育在校生规模占全国普通高校本、专科在校生总数的38.2%，本、专科工科专业布点数分别达到15718个和23875个，规模位居世界第一。但高校对工科人才培养质量的评价和工业界存在错位，需要引起高度关注。“报告”发现，工科毕业生在专业知识、逻辑思维、工具使用、研究能力、职业道德等方面的表现得到企业充分肯定。但在前沿知识、创新能力、外语交流能力、分析解决工程问题能力、行业法律法规意识等方面的表现评价相对较低。

随着国家对工程教育的重视，高校教师对我国工程教育领域存在的各项问题也更加关注。而实践是工程教育的灵魂，实践教学在工程教育中占据绝对重要的地位[2]。

1 目前实践教学存在的问题

结合我国目前本科工程教育特别是实践教学中存在的问题，与以上能力及意识评价结果是相对应的。概况起来主要表现在两个方面：

一是教师教学还是习惯于应用科学教育的方法(例如分析的、演绎的方法)完成工程教育相关教学内容；

二是教学过程的组织依然没有改变围绕"课堂中心、教师中心和教材中心"这种不符合工程教育基本特征的方法。不能很好地发挥学生的自主性和创新性，也就很难达成现代工程教育人才培养目标。

掌握解决复杂工程问题的能力是现阶段段工程教育改革的重点。因此，紧紧围绕工程教育国际认证的12条毕业要求，通过对各个实践教学环节，特别是专业实践环节的教学方式方法进行改革，真正提升学生工程实践能力。

2 改进措施

首先，从教学手段方法上，做到不局限于验证原理、掌握操作技术，而对实验思路、实践设计和实验综合分析能力的实际训练给予足够的重视，使学生工程知识、工程能力、通用技能、工程态度四个方面能力得到全面提升。

其次，将研究性教学作为一种有效的引导学生自主学习、主动探究、培养学生创新精神和实践能力的实践教学方式；将这一教学方式覆盖到全部专业实践课程中，按课程顺序逐层次递升式培养相关能力。

利用开放实验促进学生自主学习能力；采用虚实结合的实习实训方式，保证学生接触前沿知识(主要为设备及操作方法)；通过组织学科竞赛促进解决复杂工程问题能力培养、并使其能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色，培养行业法律法规意识。

具体做法:

2.1 以学生为主，化被动操作者为主动实践者

改变传统的教师讲授，学生只会操作的模式。将研究性教学作为一种有效的引导学生自主学习、主动探究、培养学生创新精神和实践能力的实践教学方式。之前我们在"化工生产实训"课程教学中尝试过研究性教学方式，虽取得一定效果，但同时发现一些问题。在该课程之前的实践教学中学生接触这种互动性强、需要积极思考的上课方式较少，而“化工生产实训”又是综合性非常强的实践课程，学生很不适应。因此，我们考虑在专业基础实践课程中推行研究性教学方式，并将这一方式贯穿于全部专业实践教学课程中。这样由易到难、由单一到综合，实行逐级递升深入，最终达到培养学生培养学生的独立思考能力、沟通能力、分析、解决复杂工程问题的能力以及自主学习的能力。

2.2 优化实践课程，保证实践教学质量

“化工专业实验”课程是由“化工分离工程”、“化工热力学”、“化学工艺学”、“化学反应工程”等多门课程的实践内容组合的实践类课程，传统的方式是在全部理论课程结束后集中时间统一进行实验，使得大部分理论课程与实验在时间上脱节，这样就失去了理论与实际紧密联系的及时性。并且学生要在短时间内复习多门课程内容，于是忙于应付，导致实践教学效果较差。通过对2014及2015级学生调查也反映了这个问题。为此我们确定了实践紧跟理论的课程设置方针，保证在理论课开设的同时进行对应的实践课程。即采取实验课与理论课同步进行的分段教学方式，对于不同学期课程在课程结束后及时开设相应实验课，同学期课程采用前后分段式教学。

“化工原理”课程因开设在2个学期，根据以上方针也将《化工原理实验》分成2部分分别进行。该实验课程是整个专业实践课程中较为基础的一门专业基础课，因此从这门课程开始按照每个单元操作贯彻研究性教学方法，为后面课程奠定基础。取消全部演示实验，将这些实验内容利用开放实验室变为自主实验项目，例如雷诺实验、非均相混合物分离等作为补偿项目。将“流体流动阻力测定”、“离心泵性能测定”、“精馏实验”项目变成学生自主设计型实验，学生通过答辩后方可进入实验室进行实验。通过合理优化演示、验证、综合、设计等不同层次的实验，实现分层次实验教学目标，培养了学生的独立思考能力，分析问题、解决问题的能力以及实践操作能力。得益于此，我院化工专业学生连续2年在全国大学生化工专业实验大赛中取得总决赛一等奖的好成绩。

2.3 实习实训虚实结合

校内《化工生产实训》完全按照工厂实际进行操作、监护，使学生完全置身于“真实”的工作环境。教师根据工艺流程特点结合生产实际情况，通过布置题目，组织讨论的形式，引导学生培养自主学习及分析问题能力。组织讨论做到每个实训项目都进行，按小组进行讨论后汇总。考核内容也不仅限于操作，将增设综合题目，学生通过设计到实施来完成。

给学生布置实习任务，让学生工作要求进行实际操作，指导教师可以设置故障，让同学根据现场情况，提出解决问题的方法，培养解决复杂工程问题的能力。同时，实训采用分工段、班组及小组的方式。工段长、班长及小组长轮换担当，在训练过程中有分工有合作，从而培养学生在团队中承担个体、团队成员以及负责人角色的能力。

在校内实训同时进行对应装置及工艺的虚拟仿真训练，利用虚拟仿真技术向学生展示先进的仪器设备和控制手段，保证学生接触前沿知识。在校内实训期间到对应工艺的企业进行参观学习。通过这种方式，使同学们既接触先进的装置设备，有保证实际操作。

2.4 将学科竞赛融入设计类课程中

我院化学工程与工艺专业经过2015级培养方案的修订，目前从教学进度上已经具备参加全国大学生化工设计竞赛的基本条件。因此，采用学科竞赛的方式促进课程建设。将“化工原理课程设计”、“化工设计”、“毕业设计”相结合，以学科竞赛促进课程建设。该过程分三个步骤进行。首先，根据课程设计特点结合全国大学生化工设计竞赛题目设定“化工原理课程设计”内容，达到设计意识及方法的初步培养。然后，在“化工设计”课程中贯穿全国大学生化工设计竞赛内容，举办院系选拔赛，并最终以此成绩作为“化工设计”课程成绩。最后，组织学生组队参加国赛，并将参赛设计内容按学校要求修改后评定成绩，作为“毕业设计”的成绩。通过这三个步骤的实施，将3门设计类课程有机结合起来，围绕相同(或相近)题目进行课程内容的开展，从局部设计到综合设计再到最后的团队协作设计，从多层次、多角度对学生进行了全面的能力训练。

3 结语

工程教育实践强调工程实践与理论紧密结合，以全面推进学生知识、能力、素质协调发展，能力培养“宽专业、厚基础、强能力、重综合、求创新”的具有创新精神和实践能力的应用型人才为目标。建设一个先进教学理念和教学方式是保证培养合格工程技术人才的根本。

本研究从实践课程体系中的专业实践课程着手，在教学方式上以推广研究性教学方式为主线，结合虚拟仿真、分时分段、课程融合等不同方式方法培养学生自主学习、团队协作沟通、解决复杂工程问题等基本能力。