基于工程教育专业认证的课程体系与教学内容的研究与实践--以“化工过程分析与合成”课程为例.pdf

第 1 期2024 年 2 月现代盐化工科学与文化No.1Feb.,2024基于工程教育专业认证的课程体系与教学内容的研究与实践 以“化工过程分析与合成”课程为例石志盛,杜春良,张宗瑞,潘 梦,张荣莉(安徽工程大学化学与环境工程学院,安徽芜湖 241000)基金项目:安徽省教育教学研究项目(2021jyxm0128);安徽工程大学校级本科教学质量提升计划(2021jyxm61、2022szyzk45、2022szjpk09);安徽工程大学研究生质量工程项目(2021jyxm024、2023yz1033、2023yzl042)作者简介:石志盛,男,安徽池州人,讲师,博士,主要从事化工原理及化工过程分析与合成的教学研究。摘要:新常态下高等工程教育如何进一步深化课程与教学改革,全面提高工程人才的综合素养,是一个极其重要的研究课题。依据工程教育认证标准对大学生毕业要求的关键指标,修订了化工过程分析与合成课程教学大纲,确定了课程目标达成度评价机制,明确了通过课程学习学生应具备的能力,注重课程教学设计,采用以“学生为中心”的新型教学模式,强化教师立德树人的角色,开展培养学生工程素养的工程实际案例教学,构建“以教促竞、以竞促学、以学促改”闭环教学模式,建立科学严谨的考核评价体系,可以为其他工科专业的工程教育专业认证提供很好的参考价值。关键词:工程教育;专业认证;化工过程分析与合成;教学设计 工程教育专业认证是实现世界各国工程教育互相认可的基础,是一种以工程学科培养目标和毕业出国基本要求为导向的合格性评价。工程教育专业认证的基本理念包括“以学生为中心”“成果导向”“持续改进”等1。工程教育专业认证的最终目标是促进工程类学科专业建设走向内涵式发展。工程教育的成果是以高等工程教育产出为导向,同时要求工程学科专业的大学生,能够具备分析和解决企业实际工程问题的能力。1 教学过程中的问题分析及教学目标化工学科在国计民生中的地位非同一般,在新常态下化工学科必须与国际接轨,需要进一步提高化工类工程技术人才的素质。“化工过程分析与合成”课程是化工与制药类以及相近专业必修的化工技术基础课,并涉及大量的数学、物理等基本知识2,3。该课程研究的对象是非常复杂的工业生产过程,研究方法多为基本的数学模型和实验研究,难度系数相对较大,学生学习本课程可能会因为对化工过程及化工设备的了解不系统,进而导致学生对该课程的学习兴趣不浓厚,如感觉内容繁多、学无所用,工程图纸复杂、内容抽象难懂等现象4。据此,为了在新常态下使大学生毕业后能够满足具有国际能力的基本要求,提升本课程的课堂教学效果和教学质量,提高化工专业学生解决实际复杂工程问题的能力,为此对照工程教育专业认证的相关标准,对化工专业的化工过程分析与合成课程,在工程专业认证背景下进行教学改革与探索,从而促进其教学效果的提升,达到进一步提高人才培养质量,满足世界各国用人单位对工程技术人才的需求。2 教学内容及方法基于专业认证建设要求,教师要在优化整合教学内容的基础上,制定出合理的教学方案,注重课程教学方法设计,把握化工单元操作的内在联系,优化多媒体教学与板书教学手段,采用讨论式和探究式的教学方式,结合工程实例与实验进行教学。建立科学的考核评价体系,以学生为中心,提高学生的学习效率,培养学生的创新能力、科学精神,全面提高学生的综合素质,具备解决复杂工程问题的能力,同时针对不同层次的学生采取不同的教学模式。教师要制定合理的教学目标和教学大纲;优化教学内容;注重课程教学方法设计;采用以“学生为中心”的新型教学模式;强化教师立德树人的角色,强化培养学生的工程素养;建立严谨科学的考核评价体系。3 教学过程实施对照工程教育专业认证毕业要求的指标点,通过了解目前国内外化工生产新工艺、新技术、新设备以及031第 1 期2024 年 2 月现代盐化工Modern Salt and Chemical IndustryNo.1Feb.,2024企业的实际单元操作情况,探索教学内容的内在规律,明确每个章节的教学重点和难点,全面优化整合教学内容,修订化工过程分析与合成课程的教学大纲,根据OBE 理念确定了课程目标达成度评价机制,明确了通过课程学习学生应具备的能力;在课堂教学中适时引入启发式、讨论式、探究式等教学方法,营造以“学生为中心”的师生互动、生生互动的课堂氛围。3.1 修订了化工过程分析与合成课程教学目标和教学大纲 根据“工程教育认证标准”的相关要求,高校确定了作为核心支撑课程 化工过程分析与合成的教学目标,设置了相应的复杂工程问题作为教学示例和课后练习,所有实践环节提供的实习项目必须具有较高程度的复杂性和综合性等。教学目标涵盖学生的解决复杂问题的能力,人生观、价值观,学习能力的培养等。根据新的教学目标,教师制定出了新的化工过程分析与合成教学大纲。3.2 全面优化课程教学内容教师依据工程教育专业认证相关要求指标,结合国内外最新化工生产新工艺、新技术、新设备和工厂实际单元操作情况,研究化工过程分析与合成教学内容的内在规律,优化更新教学内容确定各个章节教学重难点,通过工厂实际工程案例分析讲解,可以有效提高学生上课的兴趣及注意力,活跃课堂教学气氛,培养学生的化工工程理念以及解决工厂复杂工程中实际问题的能力。3.3 注重课程教学设计及教案的编写教师依据化工过程分析与合成课程教学大纲,做好每一章、每一节、每个知识点的教学设计,把课程涉及的教学重难点、案例分析、师生互动环节等写进教案,将相关图片、动画、视频、典型工程实际案例等适时引入课堂教学,深入挖掘化工过程分析与合成课程可能涉及的具体工程案例,将其与教学内容紧密关联,完成化工过程分析与合成课程教案的编写。3.4 采用以“学生为中心”的混合式教学模式课堂教学适时引入探究式、讨论式、启发式等教学方法,营造以“学生为中心”师生互动、生生互动的课堂。在当前的“互联网+”背景下,我们将化工过程分析与合成课程从传统的线下教学改为线上结合的混合式教学。教师通过采用各种智慧教学云平台,可以有效达成教学目标。目前,我们主要采用雨课堂作为线上平台,课前教师通过雨课堂发布预习课件,根据学生雨课堂的预习数据,实时了解学生预习中遇到的问题,从而在线下授课时较传统课堂会更有针对性地进行教学设计;课堂教学中借助雨课堂开展师生互动,如给学生发布选择题、投票题、填空题和主观题等,通过雨课堂数据可以掌握学生对课程知识点的掌握程度;课后通过雨课堂布置习题并及时批改,教师可以比较准确地掌握学生的实际学习情况。同时,教师还建立了化工过程分析与合成班级 QQ群,方便师生随时沟通,教师答疑、布置任务等,并推荐中国大学 MOOC 平台的优秀化工过程分析与合成课程,学生使用手机 APP 或电脑端都可以听名师讲课,对于调动学生学习的主观能动性具有重要意义,进而提升教学质量,具体实施方法见图 1。图 1 具体教学过程与方法3.5 开展工程案例教学,强化学生工程素养培养收集并整理化工生产中单元操作案例,通过分析讲解实际工程案例,结合化工过程分析与合成教学模具、化工过程分析与合成实验设备进行教学,活跃课堂教学气氛,有效培养学生解决企业复杂工程问题的能力。例如:从废水中回收丁醇这一工程案例,包含了热力学相平衡模型和精馏知识。又如在反应器网络合成的教学中,教师针对一个老厂改造的实际工程案例,从能量最优到结构优化,再到技术经济分析,让学生带着实际问题去学习问题表格法、夹点法等基础知识,这样可以理解得更加深刻。3.6 构建“以教促竞、以竞促学、以学促改”的闭环教学模式 教师鼓励学生参加化工学科竞赛活动,以课程教学促进学科竞赛、以学科竞赛促进主动学习、以主动学习推动课程教学改革,并通过课程达成度评价课程教学质量,进而强化学生能力培养5。教师指导学生参加全国大学生化工设计大赛等竞赛,培养学生的工程实践能力、团队合作精神和创新能力。依托各类学科竞赛,学生通过课题准备、项目规划、工艺流程设计、物料衡算及热量衡算等参加竞赛,从而将相应的化工竞赛内容融入课程的学习中,真正做到用竞赛促进学生学习,培养学生的实践能力。(下转第 134 页)131第 1 期2024 年 2 月现代盐化工科学与文化No.1Feb.,2024(3)教师还应关注学生的自主学习能力。在学生自主思考和提出问题的过程中,教师应全程关注学生的学习情况,确保每个学生都有机会发表自己的观点和想法。例如:教师在讲解人体的散热时,学生可以针对病例中患者的中暑症状,提出问题“患者的中暑症状是否与环境因素有关”。教师让每个学生都有机会发言,以便能更好地实现生理学教学的目标。3.3 学生分组讨论,梳理病因和生理知识点在分组讨论环节,学生在小组内进行深入的讨论和分析,运用所学的生理学知识,梳理病例中涉及的病因和生理学知识点。教师应将学生分成小组,并指导小组成员就病例讨论的目标和问题展开讨论。每个小组可以由 46 名学生组成,以便学生可以充分发表自己的观点和想法。教师可以为每个小组分配一个病例,并提供讨论的问题,以引导学生的思考和讨论。学生在小组内应互相交流、探讨病例中的病因和生理学相关知识点。学生可以结合自己所学的生理学知识,分析患者的病情,推断出可能的病因,并解释生理过程。例如:教师在讲解心血管系统生理学时,学生可以通过讨论配合病例中患者的心血管症状,探讨病因可能与心脏结构和功能异常、交感神经活动亢进等相关的生理变化相关。在小组讨论的过程中,教师应及时给予指导和回馈,引导学生深入思考和讨论。教师可以向学生提出问题,帮助学生更好地理解和应用生理学知识;同时,教师还应鼓励学生进行积极地互动和合作,分享彼此的观点和见解。4 结论基于病例讨论的教学模式在生理学教学中具有显著的优势,它能够将理论知识与临床实践相结合,激发学生的学习兴趣,提高学生的临床思维能力和综合素质5。同时,它还能促进教师角色的转变,使教师从单纯的知识传授者转变为引导学生发现问题、分析问题和解决问题的指导者。同时,教师还需根据学生的实际情况和需求,不断调整和优化教学方法和策略,以期为培养更多优秀的医学人才做出贡献。参考文献:1 肖琰,王晓,陈秋玲,等.基于 PBL 的案例讨论教学模式在抗凝专业临床药师培训中的应用J.今日药学,2023(12):1 9.2 德庆多吉.分析病例讨论式教学法在临床疾病诊治教学中的应用J.西藏科技,2023,45(4):42 45,50.3 陈隽,周一薇,林清,等.对分课堂+临床病例讨论在内科学循环系统的教学实践J.中国中医药现代远程教育,2021,19(17):15 18.4 崔莹,崔佳.“对分课堂+临床病例讨论”教学模式在病理生理学教学中的应用初探J.当代教育实践与教学研究,2019(12):178 179.5 蒋碧梅,涂自智,张华莉,等.“对分课堂+临床病例讨论”教学模式在病理生理学教学中的应用初探J.教育现代化,2018,5(34):183 184.(上接第 131 页)3.7 建立严谨科学的评价体系课程成绩的评定注重学生的过程性学习及对化工过程分析与合成知识的综合应用能力。教师要制定严谨科学的课程成绩计算办法,以课前预习、线上课堂考勤、课堂讨论、线上课堂测试、线上课后作业、期末考试成绩等综合计算学生的课程总成绩,克服学生“平时放松、期末突击”的不良习惯。4 结语以培养专业素质高、实践能力强的应用型人才为目标,全面推进化工过程分析与合成的课程体系、教学内容及方法的改革,建立一套新型的以工程案例为载体、教师为主导、学生为主体的化工专业课程教学模式,逐步实现自主互动式学习。学生在面向工程案例的自主学习过程中,掌握了化工工程精髓和专业技能,并将这些思想和技能应用于化工生产过程。在新型教学模式下,开展工程案例教学,让本课程的教学效果获得显著提升。这一模式可为其他工科专业的课程研究提供参考,且具有较好的推广价值。参考文献:1 中国工程教育认证协会秘书处.工程教育认证工作指南Z.北京:高等教育出版社,2015.2 张卫东,孙巍,刘君腾.化工过程分析与合成M.北京:化学工业出版社,2011.3 方利国.化工过程系统分析与合成M.北京:化学工业出版社,2013.4 黎小辉,牛梦龙,丁亮,等.专业认证背景下化工过程分析与合成课程针对复杂工程问题的教学设计、构建及实施J.化工高等教育,2019(4):48 52.5 石志盛,李芳,魏学岭,等.全国化工设计竞赛反哺化工原理课程设计的改革J.2021(3):90 91.431