新工科背景下化工原理课程教改的实践研究

徐伏

[摘           要]  在新工科的发展背景下，从化工原理课程的特点出发，依托应用型本科大学发展的契机，融合新工科理念，从课程教学理念、教学方法、考核方式等方面探索改革化工原理课程教学模式，以适应新经济、新工业人才培养的需要，进而实现OBE人才培养理念。

[关    键   词]  化工原理;新工科;教学改革;OBE

[中图分类号]  G642                    [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2020）23-0034-02

随着国家不断推动新经济发展，高校工程专业的人才培养方向逐渐转变为新兴工程科技人才的培养。[1，2]OBE（Outcome-Based Education）是基于成果或产出为导向的一种教育模式，是以学生预期的学习产出为中心来组织、實施和评价的教育活动。[3]

化工原理是化学工程与工艺专业学科的基础课程，强调工程观点，是化工专业课程体系中理论到工程、基础到专业的桥梁[4-5]。本文在化学原理的教学过程中，分析当前课程教学现状与问题，构建并设计新的课程体系，结合互联网和时代特点进行化工原理课程教学的改革创新，以学生的学习产出为出发点，使学生能学有所获。

一、课程改革背景

我校“化工原理”课程授课对象为化学工程与工艺专业本科第五、第六学期的学生，目前教材采用柴诚敬主编的《化工原理》，内容主要讲解化工生产过程中的“三传”（动量传递、质量传递和热量传递）知识，对掌握化工生产过程中“三传”的原理，进行传递过程的计算以及掌握传递设备的设计都是有益的。但当前课程体系各章节内容相对独立，章节之间没有形成承前启后、逻辑性完整的理论体系，教学过程单调、枯燥，很难吸引学生的兴趣。当前上课的大二学生，还没有接触化工专业课程，缺乏相应的专业基础与工程背景，觉得课程公式较多，内容枯涩难懂。在传统的授课模式下，不能有效引导学生在学习过程中主动发现、总结、解决问题，在学生创新、应用能力培养方面欠缺，这不利于学生实践能力的提升和创新能力的培养，具体体现就是做毕业设计的学生设计不出满足任务要求的“三传”设备，不能解决设备的最优化设计、设备工艺的技术改造等复杂工程问题。因此，对化工原理进行教学改革是很有必要的。

二、教学改革措施

基于OBE理念，教学过程、教学方法以及学习评价都需以最终学习成果为基准来设计。[4]在教学过程中，以毕业要求为导向，明确课程教学目标，优化课程教学内容，改革课程教学方法，创新课程考核手段，以期实现以产出为目的的教学过程。

（一）教学目标的确定

课程目标的确定以化学工程与工艺专业毕业要求为准绳，结合毕业要求和专业培养方案，课程教学目标设定为：阐述化工原理的发展现状和趋势，辨明化工原理学科的重要性，能运用“三传”知识和模型简化法，分析、比较化工过程中各种单元操作的工程问题、推动力、阻力的影响因素，识别控制因素，能够设计具体的化工管路及输送设备、换热设备、精馏设备及干燥萃取设备，并能就所设计设备做校核性运算和合理性分析，进一步解决复杂工程问题。[5-6]

（二）教学体系的重筑

结合OBE理念，围绕学生职业素质培养，结合化工行业标准，以满足企业需求为导向，培养应用技术型人才为目标，理解透彻工程教育专业认证要求，整合课程教学内容，把化工原理原先授课教材中所划分的十二章节内容重新划分成四大部分：流体输送单元操作与控制、传热单元操作与控制、物料分离单元操作与控制、新型分离单元操作及设备，使教学内容模块化的同时适当对教学内容进行调整和增删操作。

在优化教学内容的同时，做好教学资源建设，结合平顶山地域特色，调研并优选地方化工企业一些典型的单元操作补充课程教学项目，以单元操作岗位所需专业理论知识、基本技能补充项目内容，修订课程教学大纲，完善课程授课教案并明确目标化的考核标准，实现课程案例教学、项目教学，加强对学生实践能力的培养。

同时依托化工原理精品资源共享课程资源建设，进一步完善课程试题库，搜集设备、流程模拟动画，录制课程教学视频，购置化工单元操作仿真软件，并乘着发展地方应用型本科院校发展的东风——我校“十三五”发展规划中的实验室建设规划，力促化工实训室的设立。

（三）教学方式的改革

1.改革教学理念

以学生为中心，围绕学生学习成果的输出，全方位服务学生学习;立德树人，把课程思政渗入课程教学环节;制订可量化的教学目标，围绕教学目标开展学生参与式的学习过程，针对每一项教学目标设计多元化、有针对性的评价方式;学生全方位参与教学，全程育人，全方位育人。

2.改革教学方法

充分利用多媒体课件教学，化抽象设备构造为直观化教学;利用化工厂安全生产案例进行案例教学，培养学生安全意识;采用下发任务并实现分组完成的模式，提高学生团队合作意识及交流沟通能力;穿插讨论话题实现讨论教学法;课堂练习与课后作业相结合实现练习教学法。理论和实验有机结合起来，将理论知识应用到实践操作中，可以设计一些综合实验以强化学生对化工单元操作工艺流程，设备的结构、性能的认知。思政教育渗入课程整个教学过程中，在潜移默化中培养学生爱国意识。

3.改革教学过程

（1）依托超星学习通学习平台，布置课前学生自学任务点，任务是在完成课程教学PPT、电子教案阅读的前提下，设置一些自习测试题并由系统自动量化打分。教师通过监控任务完成情况，了解学生对知识的把握程度，以便课中适时调整教学安排;学生通过完成任务，实现知识的预习和内化，同时发现自身学习中遇到的难点。

（2）课上教师首先进行任务点评，通过提问的方式回顾内容的重点;接着依靠化工厂生产案例教学导入新课，提起学生对该知识点的学习兴趣，采用教师讲解与学生讨论相结合的方式：学生自由组合，以小组为单位进行讨论，教师宏观把控讨论方向，及时纠正学生研讨的错误，结合学生讨论进展情况补充讲解相关知识，并制订可量化的考核方式，考核结束后采用小组互评和教师点评的形式回顾本任务重点内容。

（3）课后布置新任务，利用现代化沟通交流工具，微信、QQ、钉钉、超星平台下发新任务，并利用平台布置作业、设置测试题。

（四）考核方式的創新

因化工原理课程含有实验室实践环节，传统的教学是理论课分两学期授课，且课程考核方式主要采用的是闭卷笔试考试，其中平时成绩为学期内授课考勤成绩及所交作业、课堂表现的平均成绩，占总成绩的10%;技能成绩为学期内相应开展实验项目的平均成绩，其主要依据是实验课程考勤、表现及实验报告的收缴与批改，占总成绩的20%;期末卷面成绩为闭卷考试成绩，占总成绩的70%。成绩有一定的局限性，不能直观反映出学生实践操作能力的高低，所以在原先考核方式的基础上，具体改进形式如下。

1.考核方式的改进：在原有测试理论掌握能力的理论闭卷考试基础上，增加以考核学生操作技能的实验室实操考试和以考核学生对知识掌握广度、运用熟练度的口试。

2.考核内容的改进：试卷内容在单纯测试理论的基础上，增加实验操作型题目，题目围绕单元操作设备工艺改进、故障排除展开。

三、教学改革成效

课程建设取得一定的成效，当前化工原理课程被选为平顶山学院校级精品资源共享课程。在做好教学工作的同时，课程小组教师每年组织举办院系化工原理实验技能大赛和“互联网+化工原理课模设计”比赛，使学生电脑操作和专业学习能有机结合起来，同时选拔并鼓励学生积极参加化工专业类技能竞赛，使学生的工程设计能力和创新能力得以有效提高。当前所选拔学生在近两年举办的中南地区高校化工原理大赛中获得二等奖3项，在全国大学生“化工设计大赛”中获得“华中赛区”特等奖1项，二等奖2项。

在发展新经济、培养新工科人才背景下，依据OBE“有效教育”理念，结合学生知识背景，将化工原理课程教学内容进行有机整合，增强教学内容的感官性、逻辑性与可接受性，采用可量化的考核方法促进学生学习，实现预定教学目标，完成优秀人才输出。

参考文献：

[1]吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-8.

[2]中央人民政府网.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）[EB/OL].

[3]Abhya Tiwari，Aishwarya Singh，Shivangi Shukla，etal.Outcome-Based Education（OBE）Academic Planning-An Insight into All Round Development of an Engineer[C].2018 5th IEEE Uttar Pradesh Section International Conference on Electrical，Electronics and Computer Engineering（UPCON），2018：1-5.

[4]杨志宏.浅谈成果导向教育（OBE）理念的起源、发展及理论基础[J].高校论坛，2019（10）：5-6.

[5]陈虎魁.地方高校《化工原理》课程教学中学生工程意识的培养[J].新西部，2019（3）：157-159.

[6]袁光辉，王硕.工程教育专业认证背景下化工原理课堂教学改革与探索[J].云南化工，2018（12）：167-168.

编辑 原琳娜