工程认证背景下工科“物理化学”金课课程建设探索与实践

赵利民 王 杰 李 红

（聊城大学材料科学与工程学院 山东·聊城 252027）

工程专业认证是目前国际上通行的一种质量保证制度，该制度能够实现工程教育和工程师资格的国际互认的。[1]2016年6 月我国正式加入国际工程教育学位互认协议《华盛顿协议》。加入该协议意味着通过认证的专业将得到国际认可，当然也对我国工程教育体系提出了新的要求——按照国际标准培养、切实提高工程技术人才培养质量。

教育部在2018年全国高等学校本科教育工作会议上首次提出“金课”概念，明确要求高校课程要体现出深度、难度和挑战度。教育部随后下发通知，要求高校要全面梳理课程教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”。[2]教育部高教司司长吴岩同志在2018年11 月中国大学教学论坛（第11 届）上作了名为“建设中国金课”讲话。此后，在全国范围内各高校开始金课建设的热潮，打造金课以及金课课程建设成为高校教学理论与实践工作者研究热点之一。[3-5]然而，在金课建设的实践过程中，关于课程的建设与改革方案方法，众多学者各抒己见，存在不同观点，甚至还出现一些比较片面的主张和做法。因此，对金课建设的实践进行深刻分析和研究，仍是当下一个比较重要的课题。

我院于2019年提交工程认证申请，与此同时，学校开展金课课程建设方案。如何在工程认证的基础上建设好金课，是任课教师亟需解决的实际问题。我们在实践过程中，对一些问题进行了深刻分析，希望能够对其它课程有所启发。

1 工程认证对“物理化学”课程的要求

“物理化学”为工科专业的一门基础课程。通过对该课程的学习，使学生能够理解和掌握物质变化过程中的基本规律，并将这些规律、原理和方法用于分析和解决所遇到的一些实际问题，进而不断地提高学习和实践的能力。根据工程教育认证通用标准解读（2020 版），对于基础课程的要求主要有以下几点：

（1）体现应用能力的培养。教学内容要注重运用数学、自然科学和工程科学原理分析、研究专业复杂工程问题的能力培养。

（2）对毕业指标点的支撑。基础课程一般支撑工程认证中的毕业指标1 和2。毕业指标1 是能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。该指标提出了两方面的要求：一是毕业生要具备解决复杂工程问题所需的知识，这是对知识结构的要求；二是对知识运用的要求，能够将这些知识用于解决复杂工程问题。毕业指标2 是能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。该指标提出了两方面的要求：其一，学生应学会基于科学原理思考问题，这是思维能力的培养；其二，学生应掌握“问题分析”的方法，这是方法论教学。

（3）持续改进。建立面向产出的课程质量评价体系，品鉴应聚焦学生的学习成效，课程内容、教学方法和考核方式必须与该课程的毕业要求相匹配。

2 金课课程建设的基本要求

吴岩司长在报告中对金课提出了“两性一度”标准。

高阶性，改变过去单一传授知识或培养普通能力的目标，而是通过教学内容和教学形式的创新和编排把知识、能力和素质有机融合在一起，培养学生解决复杂问题的能力和高级思维。

创新性，要求课程内容具有前沿性和时代性，教学形式呈现先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化。创新性从教学内容和教学形式两个方面体现。教学内容创新：即内容要体现时代性和前沿性。如：将学术研究、科技发展前沿成果、课程思政理念等引入课程。教学模式创新：教学模式的创新包括采用多形式的互动教学方法和信息技术的使用，开展以学生为中心的个性化教学、探究式教学和翻转式教学等。通过这样的模式创新让课堂活起来，提升学生的学习效率和学习质量，培养创新能力和批判性思维。

挑战度，要求课程具有一定难度，学生需要跳一跳才能够得着。这就对教师的备课和学生课下自主学习提出了较高要求。从内容层面需要扩大知识的深度和广度，提升学习难度；从教学设计层面，要增加研究性、创新性、综合性的内容，增加学生自主学习的教学安排，让学生加大学习投入；从教学评价层面，需要加强非标准化、综合性评价机制，在各个流程多角度的考察学生学习能力、投入程度以及学习成果，激发学习动力和专业志趣。

从整体来看，“两性一度”最终体现在教学内容、教学方法和教学模式上的改革。

3 工科基础课程“物理化学”目前存在的问题

目前，在高校工科专业开展“物理化学”实践过程中，教师能够根据本专业实际情况选择教材和教学内容，通过构建教学体系，改进教学方法，在强化基本知识基础上，注重基本素质和创新能力的培养，取得了一些成果，但仍然不可避免的存在一些问题。一是课程内容相对陈旧，创新性弱。物理化学是一门基础课程，其理论经典并且系统性较强，目前已经形成完善的课程体系。也是因为如此，教材更新较慢，而且教材中很少涉及近年学科发展的最新成果，导致课程缺乏前沿性和时代性，从而创新性较弱。二是教学方法与教学模式对课堂教学依赖性较高。目前，大多数高校对“物理化学”等工科基础课程仍采用传统的以教师为中心的教学模式，即以“教师讲，学生听”为主。这种模式注重知识的获得，对教师要求低、准备简单、容易实施，但对培养学生能力作用较小。工程教育认证的一个关键要求点是能力和思维的训练，就是注重毕业生解决复杂问题的综合能力和高级思维的培养。而传统教学模式的你讲我听，难以体现课程的高阶性和创新性。三是教学评价体系相对单一，挑战度较低。现有的教学评价体系以考试为主，一般占比70%左右，题型以选择、填空、问答或计算等形式出现，学习结果缺乏探究性和个性化。从这方面来讲，目前的评价体系和教学模式挑战度较低。

4 结合工程认证，“物理化学”金课课程建设的探索与实践

我们在开展工程教育认证的基础上实施物理化学金课课程建设，通过一年的探索与实践，取得了一定的成果。

4.1 总体思路

“金课”课程建设强度课程的高阶性，创新性和挑战度。工程教育认证强调人才培养目标与达成度问题，强调成果导向、以学生为中心和持续改进教育质量三大理念，注重思维能力与应用能力的培养。因此，基于工程认证工科“物理化学”金课课程建设的总体思路为：

以能力培养和成果产出为导向进行反向设计。根据专业培养方案中“物理化学”课程对毕业指标的支撑点明确课程任务及目标，制定相应课程大纲，体现具有高阶性和创新性教学内容，在课程单元和知识点中实现基本素质和专业能力的培养；根据教学内容选择合适的教学模式与教学方法，建构综合考核评价体系，提高课程挑战度。利用课程达成度等数据对课程的教学内容、教学方法、考核方式进行修正和改进，完善课程并持续改进，形成闭环。

4.2 金课建设实践与探索

4.2.1 课程目标与定位

根据专业培养方案中“物理化学”课程对工程教育认证毕业要求的支撑，从知识、能力和素质三个方面设定课程任务及目标，建立与毕业要求指标点的对应关系。

4.2.2 课程内容设计

工科不同专业的培养目标不尽相同，对课程的要求也不同。我们把课程分为热力学模块、电化学模块、化学动力学模块以及表面化学和胶体模块几部分，在保证课程体系完整的情况下，教学内容各有侧重。在教学内容选择上，除基础内容外，针对不同专业适当选取科学前沿和高新技术内容以专题形式加入课程之中。这些内容包含物理化学的最新理论进展以及实际应用，还涉及一些交叉学科的问题。如电化学模块中加入离子电池（铝离子、钾离子、镁离子电池）和氢能源电池相关内容；表面化学和胶体化学中加入生物膜等内容。通过这种“基础知识+专题选讲”的模式，激发学生学习兴趣，拓宽学生视野，培养学生思维能力和应用能力，增强课程的高阶性和创新性。

4.2.3 教学方法与教学模式

根据课程对毕业要求的支撑点，以“成果导向”为指导，选择合适的教学模式和教学方法。在实践中，我们探索出“2+3”线上线下混合式教学模式。“2”是指集中和分散两种线上教学模式。根据教学进度和教材内容，对于难度适中，基础知识较多的章节采取分散线上教学模式，通过学习任务单、观看视频、课后练习以及讨论达成教学目标。对于部分内容，在线下授课同时穿插集中线上学习，提高学生自主学习能力。“3”是指根据物理化学课程特点采取的3 种线下教学模式：传统课堂讲授、典型案例研讨和生讲生评翻转课堂。

以电化学模块为例，对“电化学中的基本概念和电解定律”“离子的电迁移率和迁移数”部分采用分散线上教学模式。利用相关手机APP 首先发布自主学习任务单，明确知识点和达成目标，布置学习任务，通过自主测试检验学习效果。对于“可逆电池的书写方法及电动势的取号”采用集中线上教学，在课堂上先要求学生观看15 分钟左右的微课，完成相关练习。随后根据课前布置的任务，采取“生讲生评”翻转课堂模式开展“新型离子电池”专题教学活动。对于“可逆电池的热力学”部分则采用传统课堂讲授的方式；对于“金属的电化学腐蚀”部分则采用案例式研讨方式。

多元化的教学方式均聚焦于课程对毕业要求的达成度，引导学生积极思考，让学生学会基于科学原理思考问题，掌握“问题分析”的方法，从而培养课程目标支撑的指标点所要求的各种能力，达到“高阶性”和“创新性”标准。

4.2.4 评价体系的建构

由于传统的教学评价体系相对单一，挑战度较低。在金课建设实践过程中，我们遵循全面评价原则，重视过程考核和持续改进原则，建立了一个多样化考核评价方式：学生的最终成绩包含期末考试和平时成绩两部分。平时成绩包含“线上学习（线上活跃度，线上视频时长，线上习题测验等）+课堂表现（生讲生评）+课后作业”。提高期末考试中能力测试题目比重，使学生够一够才能达到。与传统教学评价体系相比，平时成绩所占比重提高至40%，期末考试成绩所占比重下降。教学任务完成后，对成绩进行教学目标达成度分析，根据分析结果对课程加以改进，完善课程本身，进而形成闭环，达成专业认证标准中“持续改进”的目标。

综上，金课课程建设和工程教育认证是我国高等工程教育改革的新方向，也对“物理化学”等工科基础课程提出了新要求。本文围绕工程认证和金课建设的特点结合自身课程建设实践，围绕课程目标、课程内容、教学模式和课程评价等方面就工程认证背景下工科“物理化学”金课课程建设方式方法进行探索，为课程改革提供一定的经验借鉴，为工程应用人才的培养提供支撑。