工程教育专业认证背景下《化工热力学》课程目标的探讨

潘高峰，王 犇，王桂英，孔 丽

(吉林化工学院 石油化工学院，吉林 吉林 132022)

工程教育专业认证(以下简称“认证”)是一种国际通用的按照实质等效原则对工程教育质量进行的互认评价，其核心是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价[1-2]。认证全面引用成果导向教育理念，将“以学生为中心”“目标(成果)导向”和“持续改进”思想融入课程教学设计、实施和评价全过程。在认证背景下，作为体现课程教学整体设计的教学大纲内容越来越受到关注，教学大纲是专业落实人才培养目标和规范教学的指导性文件[3-4]。其核心是课程目标，它是指导确定课程教学内容、选择教学方法和考核方法的重要依据，也是支撑专业毕业要求和培养目标的达成分析的重要指标。《化工热力学》是化学工程与工艺专业的一门重要的专业基础课，在对毕业要求达成的支撑中，应注重运用数学、自然科学原理分析、研究能量转换和利用相关的复杂工程问题能力培养。

一、设定合理的课程目标支撑毕业要求

课程目标是实现学生学习成果产出的重要指标，其设定的合理与否直接关系到该课程在专业人才培养中作用的发挥，也是如何组织教学内容和实施有效教学的重要依据[5]。吉林化工学院化学工程与工艺专业培养方案要求《化工热力学》课程对“(1)能够将专业知识和数学模型方法用于化工相关领域复杂工程问题解决方案的比较与综合”的毕业要求观测点提供强度支撑；对“(2)能针对化工及相关领域复杂工程问题，应用数学、自然科学和工程科学知识对化工相关领域复杂工程问题进行表达”毕业要求观测点提供强度支撑；还对“(3)能够在解决化工领域相关复杂工程问题中，理解和评价实践过程对环境和社会可持续发展的影响”毕业要求观测点提供中度支撑。

课程组按照反向设计思维，以支撑毕业要求观测点为导向，在化工学科专业知识体系总框架下，构建出从掌握学科知识到转化专业能力的课程目标表述模式，要求学生掌握热力学基本原理，并将理论知识结合到化工过程能量利用及能量形式相互转化应用之中，即能对工程中关系到能量量化和有效利用等问题提出的解决方案进行分析表达，在专业实践中能认识到热力学理论知识在化工行业中的重要性，从支撑毕业要求角度体现出设计合理性，并结合化工热力学知识体系的结构特点，确定以下课程目标：(1)掌握流体热力学性质关联关系、相平衡及体系能量分析等系统理论知识，用于解决具体化工复杂工程问题；(2)能够针对研究体系进行热力学性质关联、相平衡判定分析，对稳定流动体系的能量有效利用及热机效率相关的复杂工程问题进行分析和表达；(3)能够理解研究体系物质极限和能量极限研究的重要性，并能解决复杂工程问题中自觉考虑对环境和社会可持续发展的影响。上述三个课程目标分别对应支撑毕业要求观测点(1)、(2)、(3)关于掌握专业知识和培养专业能力的要求，便于教师进行课程教学设计、组织和实施，也便于学生了解课程要求，安排好自己的学习计划。此外，课程组秉承“立德树人”根本任务[6-8]，结合课程思政要求，在课程目标中增设了情感目标，即结合化工专业性质和行业发展需要，提出了引导树立化工专业大局观、安全观、责任观，激发课程学习兴趣和专业认同感，培养贡献化工和爱国奉献精神，并将其融入上面三个课程目标之中。

二、确定丰富的教学内容支撑课程目标

教学内容是实施课堂教学的重要抓手，为了实现课程目标，应选择充实的教学内容，在确定课程内容时，课程组按照知识和能力相互转化的逻辑，分别针对课程目标(1)、(2)、(3)提出了具体要求。为了实现课程目标1，课程内容应该包括纯流体基本化工热力学性质(焓、熵、热熔、化学位、逸度、逸度系数等)之间的关联方法(状态方程模型)，相平衡基本理论，稳流体系热力学基本定律和热力学性质关联关系，学生并能借助流体混合规则和关联模型(状态方程模型、活度系数模型)对溶液的热力学性质和组成进行表达和推算；为了实现课程目标2，应该覆盖流体混合规则和关联模型(状态方程模型、活度系数模型)，并要求学生对溶液的热力学性质和组成进行关联分析，借助热力学性质关联模型对不同条件下的相平衡体系进行表达和计算，借助简化处理方法对研究体系的能量进行判别、表达及分析(能量量化、理想功、有效能、效率等)；为了实现课程目标3，要求培养学生理解化工热力学基本理论本质，将其贯穿到基本理论的学习过程中，在解决具体问题中体会其对环境的影响，以及对社会可持续发展要求的正面影响，形成认识自觉；课程目标4注重学生学习态度的引领，主要结合阶段课程内容的特点，将其在化工相关行业中重要地位和作用结合起来，并将专业的责任感教育植入整个教学内容中。结合教学要求，以学生学习思维为导向，结合多年来总结的热力学知识结构，确定七部分课程教学内容[9]，构成支撑课程目标达成的化工热力学学科知识体系，能够将知识与能力达成紧密关联，支撑课程目标的实现。主要课程内容及作用见表1。

表1 课程内容及作用

续表1

三、选择有效的教学和考核方法实现课程目标

教学方法和考核方法都是为实现课程目标而采用的教学策略，其辅助作用是激发学生学习能动性，引领学生学习方向，提高学习效率。要实现课程目标，要求教师有目的性地传授课程内容，要求学生能动性地领会课程内容，从而产生期望的教学效果，在此基础上通过有效的考核，对教学成果进行评价判断课程目标实现与否，所以教学目标的达成不仅与教学内容有关，更与采用的学方法考核方法存在着内在联系[10]。

本课程是一门专业基础课，知识体系具有鲜明的工程背景，并且理论性强、概念抽象，公式繁多并且推导复杂等，基于成果导向教育理念，即充分体现学生中心地位，并以教学效果为导向，明确采用多媒体教学与传统板书教学相结合，引领学生思维，提高课堂教学效果；采用启发和互动式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析和解决问题的思维；采用案例教学，实现理论教学与实践相结合，培养学生解决工程问题能力。在教学过程中采用针对课程目标的过程考核，最终成绩由平时考核和期末考试成绩构成，其中平时考核占比30%，主要侧重过程考核，考核学生对化工热力学基本原理知识体系的理解和掌握能力，主要考核形式为课堂表现(评定课堂交流反馈参与积极性)、课内测验(评定基本概念表述和理解正确性)、课外作业(评定应用问题分析解答正确性)；期末考试占比70%，主要考核学生对化工热力学基本原理知识的理解、掌握和应用的能力，主要题型为选择或判断题、分析题、工程计算题或综合应用题(评定与标准答案吻合度)。对课程目标的考核方式及占比见表2。

表2 课程目标考核与评定方式及成绩比例

四、结 语

课程目标是教学大纲中的一项重要内容，以支撑毕业要求为导向，针对《化工热力学》课程设定准确的课程目标，在课程目标引领下确定合理的课程内容，并在教学实施方案中根据课程目标的达成选择制定了有效的教学方法和考核方法，从而为实现课程目标和促进毕业要求达成奠定基础，为专业在工程教育专业认证背景下进行课程教学设计起到示范和参考作用。