工程教育专业认证视域下课程教学改革与实践——以地方高校化工基础类课程为例

赵天宇,王 霞,安子博

(天水师范学院 化学工程与技术学院,天水 741001)

近年来,随着全球新一轮科技革命和能源革命对实体经济的快速冲击,“中国制造”已从“规模扩张”逐步向“专精特新”发展,以互联网产业化、工业智能化等为标志的“数字经济”时代已经来临,促使着世界范围内工业制造信息化以及工程与社会深度融合[1]。为了满足新技术、新产业、新业态和新模式特征的新经济体系下对卓越工程科技人才的需求,我国积极开展工程教育改革,全面实施工程教育认证工作。2006年,教育部组织启动了全国工程教育专业认证试点工作;2010年,教育部实施卓越工程师教育培养计划;2016年,我国通过《华盛顿协议》,成为国际工程联盟大会的正式成员[2];2017年,教育部全面实施新工科建设;2019年,教育部实施卓越工程师教育培养计划2.0[3],促使全部开设工科专业的高校都把卓越工程师教育培养作为新工科建设的最重要议题。教育部不断推进理工结合、工工交叉、工文渗透、医工融合、工农协同的新工科建设工作,持续促进我国向工程教育强国迈进[4]。截至2021年底,全国共有288所高校的1 977个专业通过了工程教育专业认证。在工程教育认证日显重要的趋势下,作为应用型地方本科高校,应该借助新工科建设的重要契机,按照工程实践逻辑和工程教育认证的标准,扎实推进工程本科教育改革,提高工科专业人才的培养质量,加快推动高质量内涵式发展应用型高校的建设[5]。

化工与制药类专业是工学门类里很重要的专业大类,也是众多高校积极开展工程教育认证的专业之一。课程教学改革作为工程教育教学改革中很重要的环节,应用型地方本科高校应以国家战略为导向,对接化工行业产业人才新需求,更新和探究更高质量的课程教学体系,不断深化化工与制药类专业工程教育教学改革。笔者以西部某地方高校为例,在调研和分析新工科建设背景下,结合工程教育认证提出新标准和新要求基础上,对化工类专业基础课程进行教学改革研究与实践,以期对化工类专业人才的工程教育质量提升提供一些方法。

一、地方本科高校化工类专业基础类课程教学的现状与不足

化工类专业基础课程是国内外大多数高校为化工类专业开设的核心主干课程,它既能承接前面学习的基础化学类课程,又能启迪和引导后续开设的专业类课程,在联系基础知识和专业综合知识的学习与应用中发挥着重要的桥梁和纽带作用。其教学的质量好坏直接关系着毕业要求度的达成,最终影响化工类专业人才培养质量。通过《工程教育认证标准》(2022版)及《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》(2018版),目前地方本科高校化工类专业基础课程教学中还存在以下问题和不足[6-7]。

(一)化工类专业基础课程教学目标不明确,教学理念中工程教育不突出

按照工程教育专业认证标准,化工类专业人才培养目标需符合学校的发展定位,适应社会经济发展的需求,化工类专业基础课程教学目标也需要满足课程教学体系要求,对接毕业要求指标点,体现以“学生为中心、产出为导向、持续改进”的教学理念。然而,在现阶段我国大力促进新工科建设的背景下,不少地方本科高校的转型发展趋势没有很好地适应区域社会经济发展的需求,没有深层次地挖掘本校的办学特色和发展理念,化工类专业人才培养目标缺乏特色,“空”而“大”的情况依旧存在,导致化工类专业人才供需矛盾突出。首先,随着智能化和信息化技术快速融入传统化工产业,催生出一大批新兴化工产业,使得化工行业结构加速转变,但地方本科高校的化工类专业在建设过程中未能做到与时俱进,没有及时根据化工产业新态势和新需求调整发展方向,使得化工类专业基础课程教学目标不明确,未能与行业产业需要紧密联系,缺乏有效的定位,导致学生知识和能力培养很难达成。其次,以学生为主体、教师为主导的教学理念尚未在化工类专业基础课程教学中深入渗透,适应工程教育新形势的教育理念未有效突显,使得教学理念与工程教育认证的理念匹配度不高,化工类专业基础课程教学对工程教育专业认证贡献度有限。

(二)化工类专业基础课程教学内容和教学设计产出导向不足,教学模式有待改进提高

课程是人才培养的核心要素,也是教师投入精力最多、关注最高的对象,化工类专业基础课程的教学设计、教学内容和教学模式直接关系着人才培养目标的实现。随着新兴化工产业的快速发展,化工行业新技术、新工艺、新设备等相关的新知识大量涌现,高校化工类专业的基础课程的教学设计和教学内容也必须紧跟时代步伐,适应化工产业的发展。而地方本科高校缺乏对化工类专业基础课程教学时效性的有效重视,使得教学内容和教学设计与化工行业企业的实际发展情况联系不够紧密,知识体系更新缓慢,导致学生很少了解和获取社会进步和科技发展带来的化工产业新知识,缺乏解决实际工程问题的能力,致使以教学产出为导向的教育体系难以落实。此外,化工类专业基础课程教学内容繁多、涉及学科较广、概念抽象、理论与实践联系不紧密,学生学习难度较大。虽然教育部在实施一流课程“双万计划”建设中产生了多种多样的教学模式和教学方法,但在地方本科高校的化工类专业基础课程教学中有些教师因循守旧、“经验主义”的现象依然存在,对学生提出的教育教学意见或诉求的重视程度不高,导致学生的学习效果不太理想,工程教育认证标准下学生能力培养要求落实不到位。尤其在当今教育数字化形势下,课程教学中数字化教学设计及技术应用是必然趋势,地方本科高校的化工类专业基础课程的教学模式还需持续改进提高。

(三)化工类专业基础课程教学资源建设滞后,师资队伍建设有待加强

随着新工科建设的不断推进实施,我国工程教育认证的支撑条件日趋健全,但对于地方本科高校而言,由于学校竞争实力较弱,所获的政策、资金、设备等各类资源较少,使得地方高校化工类专业的软硬件条件与化工产业的发展速度不相匹配,而且专业基础课程的教学资源建设多倾向理论教学,实践教学资源缺乏。虽然地方高校经过“双一流”建设,化工类专业基础课程的教学资源建设得到加强,但由于缺乏化工行业、企业的参与,涉及工程技术知识的理论教学资源在数量和质量上依然不足,涉及工程应用的实践教学平台建设不够完善,实践教学的数量和质量依然难以保证,导致化工类专业基础课程教学资源建设滞后,不足以支撑现阶段的工程教育专业认证。此外,地方本科高校的化工类专业的专职教师多来源于刚毕业的博士和硕士,具有化工类行业工程经验的教师占比较少,“双师型”教师缺乏,而化工类专业基础课程教学具有学科交叉尺度大、技术密度强、工程实践要求较高的特点,师资队伍工程实践经历的缺乏,将严重影响化工类专业基础课程的教学质量,化工类专业基础课程的师资队伍建设还有待加强。

二、地方本科高校化工类专业基础类课程教学改革与实践

(一)修订化工类专业基础类课程教学目标,突出工程教育理念

化工类专业的人才培养目标是专业建设和教育教学的核心,化工类专业各类课程的教学目标是支撑人才培养目标中毕业要求指标的具体化的体现,必须围绕人才培养目标进行确立。随着化工产业信息化和智能化的快速发展,高校化工类人才的培养已经不能满足当今时代的需求,中国工程教育的改革迫在眉睫。对照《工程教育认证标准》(2022版)和参照《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》(2018版),地方本科高校在工程教育改革的过程中要顺应国家和区域社会、经济、科技的发展,根据自己办学特色和转型发展的目标,凝练和细化化工类专业的人才培养目标,明确课程在工程教育认证中的地位和作用,修订和完善符合工程教育专业认证要求的课程教学目标[6]。化工类专业基础类课程教学目标修订要遵守“成果导向”的反向设计原则,根据化工行业和企业实际需求和学生发展的需要,充分吸收行业或企业专家的建议,并结合区域特色,将新时期工程教育最需要的知识和技术能力要求纳入课程教学目标,确保课程教学目标的针对性和系统性。地方本科高校的化工类专业基础类课程教学目标修订时还需融入CDIO国际工程教育理念[8],并兼顾服务区域经济发展对高质量应用型、复合型人才的培养需求,明确各门化工类专业基础类课程支撑的毕业要求,系统修订优化各门课程拟达到的特定业务知识和能力培养的教学目标,并在“个人情感和价值观”教学目标中渗透课程思政教学元素,全面体现课程教学对工程教育专业认证的贡献。

(二)革新化工类专业基础类课程教学内容,优化教学模式

工程教育认证倡导“产出为导向”“持续改进”的教学体系建设,强调课程教学内容的系统性、时效性和学生的学习效果。随着化工产业的快速进步,为了保证化工类专业的教学质量,必须根据优化后的新教学目标,制定出新的教学大纲,及时梳理现有课程教学体系,不断调整、改进和更新教学内容。地方本科高校在革新化工类专业基础类课程教学内容过程中要结合用人单位和毕业生的反馈意见以及学生实际需求,并充分考虑学生基础相对薄弱的问题,积极吸纳化工新产品、新工艺、新技术、新设备等新成果带来的前沿知识,同时要突出工程基础知识教学。理论课程教学内容尽可能弱化繁杂的数理公式演绎,注重化工设备、工艺过程模型建立和“三传一反”机理的分析,并引入化工工程实例或简化的工程问题讲解,提高学生的学习兴趣,强化学生工程素养的培养;实验实训课程教学内容要按照CDIO国际工程教育理念的“构建—设计—实施—运作” 一体化项目式的标准改进实施,并尽可能引入虚拟仿真实验项目和Aspen Plus、Hazop、SW6等现代化工软件应用的教学内容,全面加强学生工程实践能力的培养[9]。此外,教学内容还要体现德育和美育教育,切实提高学生的职业素养。

地方本科高校在进行化工类专业基础类课程教学内容时,与之相匹配的教学模式和教学方法也要进行优化。地方本科高校的教学模式和教学方法的采用要遵循“以学生为中心”的教学理念,充分分析当前工程教育的新形势,了解各教学模式和教学方法的特点,兼顾教学环境,设计精准、系统的教学策略,灵活实施多样化的教学模式和教学方法。在理论课程教学方面,多采用线上线下相结合的教学模式,积极采用翻转课堂、对分课堂、微课、案例教学法等教学方法,充分满足学生自主泛在学习需求,实现教师高效教、学生高效学的课堂氛围;在实验实训课程方面,多采用项目化、任务驱动式的教学方法,将以实验项目或者实验任务为主线,“教师为主导,学生为中心”的教学模式贯穿于整个教学过程中,并通过“全国大学生化工设计竞赛”“全国大学生化工实验大赛” “互联网+”等赛事的往届优秀作品讲解,做到以赛促教,切实提高学生工程实践能力。

(三)加强化工类专业基础课程教学资源建设,提升师资队伍水平

工程教育认证标准要求高校在进行专业认证时还需具备丰富的教学资源和良好师资队伍,从而有效地支撑专业毕业要求的达成。地方本科高校在加强化学化工类专业基础课程教学资源建设方面,一是通过组织一批教学经验丰富、教学理念先进、信息化素养好的专兼职教师,按照“双一流”建设要求,根据化工类专业基础课程各门课程的特点,优化和建设包括教材、课件、教学案例、试题库、微课视频、虚拟仿真实验等优质教学资源,建立丰富立体化的课程教学资源库,以满足不同层次的学生的需求;二是紧紧围绕教育数字化战略[10],利用国家智慧教育公共服务平台、国家虚拟仿真实验教学课程共享平台、中国大学慕课、超星、智慧树等平台的优质网络资源,建设高效和生动的虚拟仿真实验和云端实验室,打造多层次多样式的化工类专业基础课程“线上”和“线上线下”相结合的“金课”,促进“智慧教学、智慧管理、智慧服务、智慧学习”的一体化教学资源建设,以实现优质教育智能化、人性化和均衡化;三是地方本科高校要积极与区域化工类行业企业沟通交流,通过共建高水平校企联合实验室、现代产业学院、教学实验平台和先进技术研究院等校企合作平台,实现教学资源多元共建共享共用,深化产教融合协同育人。

地方本科高校在提升化工类专业师资队伍水平方面,一是通过校企合作平台,有序安排部分教师去企业担任学生实习实训带队教师或者担任学校科技特派员,让教师了解和积累化工行业实践经验,提高工程实践能力;二是邀请或者柔性聘任化工企业具有丰富工程经历的优秀专家,定期讲解和传授化工行业知识,让教师学习新知识和新技能,提升师资队伍工程实践水平;三是鼓励教师开展产业支撑纵向科研项目和“揭榜挂帅”类横向科研项目,积极与企业进行产学研合作,全面加强“双师型”师资队伍建设。

三、结语

在工程教育认证的背景下,化工类专业的高等教育改革已取得了良好的成绩。目前,地方本科高校应立足应用型高校的定位,以工程教育认证为导向,对化工类专业基础课程的教学目标、教学内容、教学设计和方法等方面进行改革和实践,建立以“学生为中心、产出为导向”的教学体系,并加强教学资源建设和师资队伍建设,以保障工程教育认证顺利进行。但化工类专业的工程教育强化完善是一个长期渐进的过程,在以后的教学工作中,还需要不断深化课程改革,为化工类专业的工程认证提供支撑,持续改进教学质量和提升人才培养质量。