OBE理念在化工原理实验教学中的实践与探讨*

吴 真,胡 磊,许家兴,蒋叶涛,朱安峰,李梅生

（1淮阴师范学院江苏省生物质能与酶技术重点实验室，江苏 淮安 223300；2淮阴师范学院化学化工学院，江苏 淮安 223300）

随着我国经济建设的快速发展,工程应用型人才的需求量大大增加,而培养合格的工程应用型人才也成为我国现阶段高等教育的重要目标[1-2]。化工人才的培养不仅要求学生具有良好的动手操作技能以及分析解决工程实际问题的能力,还要具有创新精神、工程观念和实践能力[3]。化工原理实验作为化工原理课程的一个重要教学环节,是化工类专业知识学习不可或缺的实践课程,对于培养学生的动手操作能力及工程观点起到重要作用[4-5]。近年来我校全面引入OBE教育理念,深入推进工程学科特别是实践教学的改革。本文依据作者多年的化工原理实验教学经验,从教学理念的转变、课程体系的构建以及评价方式的改革等方面对OBE理念在化工原理实验教学中的实践进行了初步探讨。

1 OBE理念指导化工原理实验教学改革

基于 “学习产出”的教育模式(Outcomes-based Education,OBE）最早由美国学者Spady等人提出,已成为美国、英国等国家教育改革的主流理念[6-7]。OBE理念是工程教育认证的核心理念,是培养合格的工程应用型人才的有效模式。2016年我国正式成为 “华盛顿协议”成员国,这标志着我国高等工程教育与国际高等工程教育先进理念和质量标准接轨[8]。目前我国许多高校的专业改革或者专业课程改革都借鉴了OBE理念,但基于OBE理念的化工原理实验课程改革报道较少,华东理工大学化工学院[9]及西南石油大学化学化工实验教学中心[10]等单位在这方面进行了探索并取得了良好效果。

OBE理念要求学校和教师应该按照毕业时学生所应达到的要求制订教学计划和培养方案,以便预期学习结果的实现[11],再配合多元、弹性的个性化学习要求,让学生通过学习过程完成自我实现的挑战,再将成果反馈来改进原有的课程设计与课程教学。构建基于OBE理念的化工原理实验课程教学模式,首先需要回答好下列几个问题:(1）我们想让学生参加化工原理实验教学取得的学习成果是什么?(2）为什么要让学生取得这样的学习成果?(3）如何有效地帮助学生取得这样的学习成果?(4）如何知道学生已经取得了这些学习成果?

表1 课程目标对毕业要求的支撑关系Table 1 Supporting relationship between curriculum objectives and graduation requirements

对于问题(1）,我们设定了5个课程目标,即通过化工原理实验课程的学习,学生应达到熟悉单元操作、熟悉测试技术、掌握实验研究方法、具备数据处理能力、培养团队协作能力的学习成果。对于问题(2）,5个课程目标的实现是为了培养适应现代化工生产和区域社会经济发展需求,具备扎实的数理基础、化学与化工方面的基础知识、基本理论和专业技能,富有创新创业精神和知识拓展能力并具有高度社会责任感、良好职业素养和健康身心素质的应用型工程技术人才。从问题(1）和问题(2）的答案可以看出,问题(1）是问题(2）的必然要求和重要支撑,基于此,我们在制定人才培养方案及课程教学大纲时,分别对毕业要求以及课程目标进行了细化(设定指标点）,并建立起课程目标对毕业要求的支撑关系,以便预期学习结果的实现。

问题(3）涉及的是化工原理实验课程体系的构建。传统的化工原理实验教学通常分为基本原理的讲授、实验过程的演示、实验任务的分配以及实验结果的考核等模块,学生的参与程度较低[5,12]。围绕如何提高学生个体的参与度与主动性,我们推行了多项教学方法改革:

①以学生为中心,强化老师的引导作用。OBE教育的基本原则之一就是以学生为中心,教学各个环节的安排和设置皆要以学生为主体,充分尊重学生的主体性,调动学生学习的自主性[13]。我们以学生主讲、老师主评的方式替代老师主讲、学生主听的传统教学方式,要求每一组学生(以团队形式）都需要站上讲台对实验原理、实验步骤、设备结构及操作方法进行讲解,而老师会及时补充或者纠正,特别是实验中的各项注意事项老师会重点强调。如此一来,对学生的预习要求大大提高,相应地,学生个体的参与度与主动性也大大提高。他们会提前进入实验室对实验内容和实验设备结构进行研究,并且珍惜每次上台讲解的机会,而其他队友会及时给予纠正和补充,形成了良好的学习氛围。以学生为中心,真正让学生从被动学习向主动学习转变。

②结合专业特点开展化工原理实验课程教学。在我校,化工原理实验课程涉及了化学工程与工艺、应用化学、环境科学、生物工程等多个专业,我们根据不同专业的特点,在化工原理实验课程教学过程中引入工程实例,通过解决实际问题,加深对化工原理重要知识点的理解。如我们在进行 “恒压过滤常数测定”实验时,除采用常规的滑石粉模拟实验原料,环境和生物专业的学生还对活性污泥液、生物质水解糖液、发酵醪液等物料进行过滤,获得了一系列有价值的实验数据,既有效完成了实验过程,又加深了对专业知识的理解和认识,虽然实验难度略有增加,但学生的积极性和参与度却大大提升。

③立足大纲要求,注重理论知识的延伸及工程意识的培养。在完成大纲要求的 “规定动作”以外,我们还要求学生完成一系列 “自选动作”。如我们在进行 “离心泵特性曲线的测定”实验时,除完成单泵特性曲线的测定外,还要求学生进行两泵的串、并联操作并绘制有效扬程H与流量V之间的曲线,以实验结果回答 “何时进行泵的串联,何时进行泵的并联?”；在进行 “流体流动阻力测定”实验时,当流体流动阻力较大时倒U型压差计会因充满流体而出现无法读数的情况,虽然可以通过压差传感器读出,但如果无压差传感器该如何解决?学生根据所学知识提出了多种方案如增加倒U型压差计高度、更换U型管指示剂等。通过理论知识的延伸与拓展,学生应用所学知识解决实际问题的能力大大增强。

问题(4）涉及的是学习产出评估。学习产出评估是OBE中十分重要的环节,可从课堂、专业、学校层面或者教师、学生、用人单位等层面进行综合评估[14-15]。我们建立了一套具有自身特色的学习产出评估方法,把评估方法分为校内和校外两个层面,其中,校内评估从课程考核来体现,校外评估由竞赛成绩及用人单位对毕业生作出的评价来体现。

①校内评估。除了将出勤率、实验报告作为评分依据,学生的操作能力与创新意识也是重要的考核指标。我们把课程成绩划分为4个部分,分别为预习报告、实验操作、实验报告以及期末考核,其中,预习报告成绩主要通过对实验内容以及操作方法的讲解体现,实验报告中重点强调对实验结果的分析以及对思考题的理解,实验操作以及期末考核在综合考评成绩中的比重增加。这些评估方法的实施有效调动了学生的实验积极性,同时实验报告的抄袭现象大为减少。

②校外评估。通过参加各类化工实验竞赛对化工原理实验学习成果进行评估。在全体师生的共同努力下,淮师学子多次站上全国大学生化工实验大赛、江苏省化学化工实验竞赛、高校化学化工联盟大学生实验竞赛等化工竞赛的领奖台。这些成绩表明,采用OBE模式进行化工原理实验教学改革,学生的工程实践能力以及综合素质都得到不断提升。同时,通过对毕业生质量跟踪调查发现,用人单位对我校化工类专业毕业生的工程实践能力满意度较高。

2 结 语

化工原理实验是一项十分重要的实践性教学环节,对于化工类工程应用型人才的培养具有举足轻重的作用。我们探索采用OBE理念指导化工原理实验教学改革,在制定课程目标时建立起课程目标对毕业要求的支撑关系；在教学过程中强化学生的主体作用,充分调动学生的学习积极性及个体参与度；在评估学习成果时,采用校内评估和校外评估两种方式进行。OBE理念在化工原理实验课程教学过程中的实施取得了理想效果,这为化工原理实验教学改革和人才培养模式的创新提供了新的参考。