以《化学工艺学》课程改革为例的化工类金课建设*

范 娟，代方方，郭 睿

(陕西科技大学化学与化工学院，陕西 西安 710021)

教育部高等教育司司长吴岩在第 11 届中国大学教学论坛上做的“建设中国金课”的报告上说：“课程是教育最微观问题，解决的是教育最根本问题，但课程又是中国大学带有普遍性的短板、瓶颈和关键问题，中国没有一所大学的课程不存在问题[1]。”中国高等教育学会副会长张大良也在论坛上指出课程作为高校人才培养体系中的最基本单元，是高校立德树人的重要载体，是专业建设的核心要素，直接影响着人才培养的质量[2]。基于产出导向的教育(缩写为OBE)模式，是一以学生为中心、以学习产出为导向的一种先进教育模式，在明确了学习目标、学习成果的同时还定时对学生取得的学习成果进行内部和外部评价、检验、反馈，并加以持续改进，是国际工程教育认证的核心理念之一[3]。

陕西科技大学化学工程与工艺专业于2016年首次通过中国工程教育专业认证协会组织的工程教育认证，2019年获批国家一流本科专业，同年通过工程教育专业认证复审。《化学工艺学》是本专业一门重要的专业必修课。学生除了识记化工产品制备的基本原理，更多是要根据生产目标选择合适的生产方法，分析工艺条件对生产指标的影响，设计和优化出符合生产要求的工艺流程。若还固守灌输式的教学理念与“黑板+粉笔”或简单 PPT 演示教学模式，无法满足学生和教学的需求及对学生能力的培养[2]。因此按照国家一流课程建设标准[4]和OBE理念，本文对《化学工艺学》课程从教学设计、教学模式和考核方式三个方面进行了多元化的改革，旨在通过这些改革更好的锻炼和提升出学生分析解决复杂工程问题的能力，同时探索国家一流课程建设标准和OBE理念在化工类课程改革中融合的途径与方法。

1 改革内容

1.1 教学目标

首先从教学目标进行改革，按照相应的毕业要求，将之前单层次的教学目标转变为知识目标和能力目标两个层次的教学目标。教学目标及相应的毕业要求以《普通高等学校本科教学国家质量标准》为准则[5]，参照教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见[6]和“卓越工程师教育培养计划2.0”要求[7]，在教学目标和毕业要求的制定中考虑了国家一流课程建设标准中“教学目标要体现高阶性，即课程目标坚持知识、能力、素质有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维；教学内容要有创新性，即课程内容强调广度和深度，突破习惯性认知模式，培养学生深度分析、大胆质疑、勇于创新的精神和能力[4]”和工程教育认证标准中“掌握基本理论、基本知识”的知识要求、掌握“工艺与设备的设计方法和新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力”的能力要求和“自愿改善健康、安全和环境质量”的责任关怀理念[3]。其具体关系如表1所示。

表1 毕业要求、教学目标与课程内容的关系

1.2 教学内容

其次对教学内容进行改革，使教学内容与教学目标和毕业要求一一对应。按照“课程内容结构符合学生成长规律，依据学科前沿动态与社会发展需求动态更新知识体系，契合课程目标，教材选用符合教育部和学校教材选用规定，教学资源丰富多样，体现思想性、科学性与时代性”的一流课程建设标准，选取黄仲九主编的高等教育出版社出版的《化学工艺学》为教材，对其内容从OBE理念中工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、工程与社会及环境和可持续发展五个方面进行筛选、补充和优化，从基础上保障毕业要求和教学目标的达成与实现，具体内容如表1所示。

教师还可以根据学生的预习测验结果了解学生对自学内容的掌握情况，实时调整课堂教学内容。对正确率较高题目，说明大部分学生对这些知识点已经掌握，因此这些内容在课堂教学不再学习，而是课后在学习通发布讲解供未掌握的学生学习。对于正确率较低的题目，说明学生对这些教学内容掌握的不好，可在课堂教学过程中设置教学环节再次强化这些教学内容，促进学生知识目标的达成。

1.3 教学模式

第三对课程模式进行改革，将传统的单一课堂讲授教学模式转变为课前预习、课中讨论和课后反馈的学习闭环教学模式。中国工程院院士谢和平院士在第 11 届中国大学教学论坛指出“课堂是教育教学的主阵地，只有课堂进行了革命，教育才能真正革新”[10]。教师的角色定位要从过去学习资源的提供者转向学习资源的选择者和组织者[8-9]。超星学习通是一款非常实用的网络教学平台软件，提供的教学资源量十分巨大，其平台功能可以为教师提供网络教学服务，对网络教学活动中的各个环节给予支撑。综合考虑国家一流课程建设标准中“增加挑战度，即加大学生学习投入，科学“增负”，让学生体验“跳一跳才能够得着”的学习挑战”[4]的原则和OBE理念中“对学生进行现代工程设计思想和设计方法的教育，培养学生综合应用各方面的知识与技能解决工程问题的能力”[3]的要求，本课程设计了课前预习测试、课中提问讨论和课后复习反馈的学习闭环教学模式，并利用学习通软件强大的互动和统计功能建立健全该教学模式，将在线课程元素融入教学，优化教学模式，适应当代学生的学习习惯，让学生从观看变为体验，促进学生主动探求知识，综合锻炼基本能力，帮助学生从被动学习逐步转变为能学、会学爱学的主动学习。具体改革措施如下

(1)课前预习

利用学习通软件，本课程改变传统课堂的“教师一言堂”，针对教学重点和难点设置多种课堂互动环节，如抢答、测验、讨论、分组任务等，引导学生积极的参与到课堂学习的各个环节，让学生从观看变为体验，促进学生主动探求知识，解决每一堂课的重点难点问题。本课程一学期共发布了课堂测验52次，课堂活动有相应分数，作为过程化考核的平时成绩。

(2)课堂互动

对各章节知识点进行梳理，将对应知识目标的且只需要记忆的较为简单的基本原理和理论录制成教学视频上传超星学习通，供学生在课堂教学前进行自主预习。并设置预习测验检帮助学生明确预习重点，检测自己自学的预习效果。本课程在学习通建课6章45节，设置94个任务点供学生自学自测。对各章节预习比例进行统计，预习完成90%以上的章节20个，其中15个章节达95%以上，说明学生对预习自学模式的认可度很高，也有效的保证了课堂教学的学习效果。对自学完成率偏低的章节中未完成的学生进行询问，主要原因是因为学生觉得这些章节预习自测题难度较大，预习后仍不能完全确定答案，因此未完成预习。针对这一情况，教师可对预习题目和预习视频持续改进，帮助下一届学生更好的完成课前预习。

(3)课后反馈

一门课程每一章节的内容难易不同，每位学生的学习能力也大不相同，而课堂学习时间有限，学生大量的学习活动是在课堂外进行，传统的课后学习受到时间与空间的限制较多。本课程首先利用互联网，将课堂学习的重点与难点内容上传学习通并设置复习测试题，使学生能随时随地进行课后复习，与教师沟通解决复习时存在的问题。其次，对学生按照学习情况进行分组，发布分组任务作为课后作业，学生在相互沟通讨论的过程中可加深对课堂学习内容的理解，同时也锻炼了学生的团队合作和沟通交流能力。本课程一学期共发布的分组任务31次，复习和分组任务的分数作为过程化考核的平时成绩。最后，利用学习通平台的学习预警功能，设置筛选条件，对于低于某一分数的学生发出学习预警，督促学生在课后更好的完成自主学习。对于多次预警自主学习效果仍未提高的学生，在课后了解其具体问题和原因，单独辅导。

1.4 考核模式

第四将传统以期末理论考试成绩为主的考核形式，改革为以激发学习动力和专业志趣为着力点的过程评价制度。传统的考核模式并不能真正反映出教学目标中能力目标的达成，造成学生在平时学习不认真，考前抱佛脚，不利于学生学习自主性、积极性和解决复杂工程问题能力的培养。本课程综合考虑一流课程建设标准中“科学评价，学生忙起来”[4]的要求和OBE理念中“关注学生的多方面学习成果，包括知识、实践技能、专业发展、素质、高阶思维技能等，不以理论考试成绩为唯一指标”[3]的理念对考核方式进行改革。本课程加强对学生课堂内外、线上线下学习的评价，强化阅读量和阅读能力考查，提升课程学习的广度。加强研究型、项目式学习，丰富探究式、论文式、报告答辩式等作业评价方式，提升课程学习的深度。加强非标准化、综合性等评价，提升课程学习的挑战性”。具体考核方式及分数比例如表2所示。

表2 改革后的考核模式

2 改革效果

2.1 课前预习促进课堂互动，课堂互动提升课后任务，学习闭环促进知识与能力目标的达成

因为学生学习能力之间的差异，不同学生的课前预习分数、课堂互动分数和课后任务分数也存在差异。如图1所示。分析图1中学生具体分数分布情况，发现课前课中课后过程学习得分处于优区间的学生，期末卷面成绩分数分布于优良中，没有差；课前课中课后过程得分处于良区间的学生，课后成绩分数分布于优良中，但优良比例下降，中比例上升；课前课中课后过程得分处于中区间的学生，课后成绩分数分布优良中比例进一步下降，差比例上升；课前课中课后过程得分处于差的学生，课后成绩分数分布无优，且差比例最高。说明学生的课前课中课后过程学习效果影响期末卷面成绩，过程学习效果越好期末卷面成绩也越好。

图1 课前、课中和课后成绩对期末卷面成绩的影响

综上所述课前、课中和课后学习环节环环相扣相互影响促进，形成了完整学习闭环，完整的学习闭环又进一步促进学生对基础知识的识记和解决问题能力的提高。

2.2 卷面成绩显著提高

经过一系列的教学改革，2020-2021学年学生期末成绩教2019-2020学年比较，期末总评平均分从65.7提高到78.8，各分数段学生人数比例如图2所示。可以得出优良学生人数显著增加，中差学生人数大幅减少。说明多元化的课程改革提升了学生获取知识和解决问题的能力，促进了课程知识目标和能力目标的进一步达成。

图2 课程改革前后学生成绩分布

3 结 语

《化学工艺学》课程的改革是在一流本科课程建设背景下对一流课程建设标准和OBE理念融合的一次的探索，旨在以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，贯彻落实党的十九大精神，落实立德树人根本任务，建设适应新时代要求的一流本科课程。

课程改革过程中，先综合考虑“坚持知识、能力、素质有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维”的一流课程建设标准与“成果产出导向”的OBE理念对学生毕业时应达到的能力及其水平进行清楚的构想和规划，制定知识和能力双层次的教学目标；再结合“教学内容体现前沿性与时代性，及时将学术研究、科技发展前沿成果引入课程教学” 的一流课程建设标准和“持续改进”的OBE理念选编教学内容；接下来按照“体现先进性与互动性，大力推进现代信息技术与教学深度融合，积极引导学生进行探究式与个性化学习” 的一流课程建设标准和“教学过程完整”的OBE理念设计适宜的教学闭环和混合式教学、信息化教学、自主探究式学习的多元教学模式来保证学生达到预期教学目标；最后融合“严格考核考试评价，增强学生经过刻苦学习收获能力和素质提高的成就感” 的一流课程建设标准和“关注学生的多方面学习成果”的OBE理念设计了过程化考核模式。最终深化了课程改革，提高了教学效果。希望本文的研究能为一流课程建设标准和OBE理念融合在高等院校化工类课程的改革与建设中的作用提供有益的参考。