基于工程认证的“化工原理”教学改革探究

我国于2016年加入当今世界最具影响力的国际工程教育本科专业认证互认协议——《华盛顿协议》，并注册成立了中国工程教育专业认证协会，逐步建立起适合自身国情的工程教育认证体系，形成了较为完善的工程专业认证标准、政策和程序。工程认证现已成为国际通用的工程教育质量保证制度和基石，是实现工程教育和工程师资格国际互相认可的重要举措和保障措施，其明确地提出了工科毕业生的培养目标和独立可评估的毕业要求，是规范我国高等学校工程教育专业、提高工程教育质量的重要举措。当今社会对高素质、应用型人才需求越来越大，同时许多行业也都增加了工程认证的限制。基于当前工程教育认证的客观形势，我们迫切需要明确工程教育的目标及方向，必须以工程认证的具体内容为标准展开工科专业的教育教学，通过重点培养学生的专业技能与工程素养，全面提升工科毕业生的综合水平。
“化工原理”是化学工程与工艺专业的一门重要的专业核心基础课程，其主要内容可概括为“三传一反”，即动量传递、热量传递、质量传递和化学反应，根据工业应用又可以细分为若干个化工单元操作，包括蒸馏、吸收、萃取、干燥、蒸发、结晶、吸附、混合、膜分离等。“化工原理”课程具有典型的理论特色和鲜明的工程特点，课程中的每个单元操作都与化工生产息息相关。因此，学好“化工原理”课程对于化工专业的学生来说尤为重要。学校应以工程认证为导向，以学生为中心，持续深化“化工原理”的教学改革，对课程体系加以创新设计，积极促进课程教学质量的提升，才能有助于学生工程实践能力的培养和综合素质的提高。因此，基于工程认证的要求来进行“化工原理”的教学改革是当前形势
下的迫切需要。
为了解我校“化工原理”课程的教学现状，我们旁听了这门课，从工程认证的角度发现在其理论教学中存在着以下几个问题：①教学模式单一老化，教学内容仅局限于课本，内容繁冗固定，学生们普遍提不起兴趣，创新和思考能力被限制；②课程的展开达不到具体的工程认证标准，学生们知识面窄，缺少工程意识，批判性思维能力不强；③学生们按照传统的“课前预习-课上学习-课后巩固”的模式学习，学习效果并不理想；④课程的考核有局限性，对于部分同学有一定的不公平性，会打消其学习的积极性。因此，基于工程认证的“化工原理”教学课程改革有必要持续、深入地进行。这不仅仅关系到学生的能力培养、未来的就业等等，对于创新人才缺乏的化工行业来说尤为重要。本文针对我校“化工原理”教学方面的上述问题，结合其他一流高校已有的教学经验与成果，从更新教学内容，完善教学模式，增加辅助教学和改进考核方式四个方面入手，对“化工原理”理论教学改革进行探讨。
1、更新教学内容
老师传统的授课多局限于课本上的内容，往往整本书教下来，学生能够吸收内化的知识并不多，且多数学生会按照考试大纲作为标准对所学内容进行巩固复习。传统的教学将学生的思维局限在一个狭小的范围内，学生们为了应付考试而学习，不能实现知识的活学活用，从而造成了其创新思维能力和工程素养的缺乏，难以达到工程认证的要求。
因此，以工程认证为参照，以行业需求为导向，以学生为中心，调整和深化教学内容有必要持续地进行。老师们应该充分了解和掌握当今世界各行各业发展的趋势和动态，根据市场经济和企业对人才的需要，重新审视已有的教学体系，编制符合认证要求的教学大纲，明确教学目标，结合工程认证标准及行业需求等对教学内容进行调整。首先，需要突出各单元操作的重点、难点，删减落后于时代发展的内容，结合行业发展的趋势展开理论知识，同时使用案例教学来完善教学内容。
其次，将知识点逻辑化、网格化，寻找各单元操作之间的共性，帮助学生梳理教学内容，更好地掌握化工原理的重难点知识。
2、完善教学模式
在传统的“化工原理”教学过程中，学生普遍形成了“课前预习-课上学习-课后巩固”的学习模式，但是学生学习的效果并不理想，需要进一步加以改进。
2.1预习阶段
在预习阶段，学生们需初次接触新章节知识，可是大多数学生常在没有目的性、不知道重点内容的前提下预习，学生学习的积极性不高，预习的效率较低。
这时，教师需要想方设法激发起学生对新知识的兴趣。老师要提前告知学生每一章的学习目标及重难点，通过讲述生产中的实际案例、生活中有趣的现象，以及播放相关的科普、短视频等方式，提出一些能将新章节的重难点串联起来的问题。比如，在讲授传热这一单元操作前，老师可以先提出一些与之相关的问题如“为什么冬天暖气片很烫而屋内的温度却不高呢？”或者“为什么羽绒服那么薄，冬天穿却很暖和呢？”。接着让学生们带着解决问题的目的去预习，一方面增加了学生学习的趣味性，另一方面老师提出的问题又可作为一个线索串联起各个章节的重点内容，从而加强对这些知识点的理解和记忆。
2.2课上学习
在课上学习阶段，老师的教学方法影响着教学内容的呈现性和学生对课堂教学的接受程度。传统的教学模式，老师为主导，学生被动地接受知识，学生们提不起兴趣，容易开小差，教学效果大打折扣。
首先，老师的教学态度常常会影响学生们的学习态度。学生们普遍喜欢责任心强、严肃而又不失幽默的老师，拥有个人独特魅力的老师尤其受学生的欢迎。课堂气氛需要老师和同学一起经营，老师在课堂上积极地引导学生，学生们是可以感受到的，作为回报，学生们也会积极配合老师。
其次，课堂上老师的教学方法也尤为重要。老师在预习阶段引出的问题，可以继续作为授课时的线索，以问题为导向，结合板书与多媒体来讲解单元操作的重难点内容，逐步引导学生寻找问题的答案，激发起学生深入学习和探索的情绪。然后老师针对这些问题，可将学生随机分为几个小组，引导学生进行自由式讨论，然后通过第三方平台（学习通、钉钉等）进行抢答或者随机选人来寻找同学回答问题。这样既保证公平性，又充分调动了学生的积极性。学生回答完问题，老师根据具体情况对小组和个人进行打分或者加分，原则上对表现突出
的学生不吝啬高分评价。采用这种授课方式，不但能引导学生思考问题，实现知识的自我消化，而且通过课堂上师生间的互动，有助于营造良好的学习氛围。
2.3课后巩固
课后巩固阶段，没有老师的监督，多数学生很难实现自主学习。除了平时完成作业，一般都是在期末复习周才会拿起课本。而老师平时在课后留的一些与课上教学内容紧密联系的习题往往具有一定的局限性：逻辑固定，缺乏趣味性和创造性。学生们不需要充分思考，因此他们往往提不起兴趣，经常出现抄袭现象。
巩固知识仅依靠课后习题并不能达到预期的效果。老师可使用第三方平台（学习通、钉钉等）向学生发布自行构建各章节的知识思维导图和寻找相关的案例来串联知识点的任务，以此引导学生巩固知识，发散思维，寻找知识点之间的联系。除了各章节中部分必要的题型需要掌握外，老师可根据学生的学习效果自行设计题目，比如在原来习题的基础上增加一些有深度的问题，或自编一些思考题等，引导学生积极思考、主动寻求答案，帮助学生内化知识。
再从课后回归课堂，老师需要精心组织习题课来定期解答学生们的错题，可只提供思路引导学生找出习题中的错误，并要求学生自己归纳解题方法，总结各章节的易错点和重难点。此外，在习题课上老师还可安排提问环节，学生可将遇到的各种问题提出来，再由老师引导，通过和学生共同探讨来寻找答案，为同学们答疑解惑。与此同时，老师可将一些优秀的作业（思维导图、设计性题目等）进行展示并讲解，以此鼓励学生，提升学生的自信心。
3、增加辅助教学
传统教学的效果常常达不到工程认证的要求，这是因为单纯的理论教学往往难以深入工程实际，造成了学生的工程意识培养不到位，知识面狭窄，批判性思维能力不强，因此增加一定量的辅助教学是必不可少的。
（1）学校可定期组织学生去工厂、企业实地考察，深入车间学习锻炼，增加学生的工程意识和安全意识。
（2）学校可针对化工专业学生开设与化工原理相关的选修课，如“化工分离工程”。老师可围绕化工原理的理论知识，详细讲解一些在实际生产和生活中碰到的有趣、奇怪的现象等，播放一些科普、科教类的视频，给学生们讲解化工的学科前沿发展状况，同时结合作业引导学生实现课程知识的转化和内化，以此加强学生的工程意识、环保意识和批判性思维能力的培养，扩展其知识面。
（3）学校可不定期聘请企业或行业专家开展有关化工生产的专题讲座，提高学生的学习兴趣、工程意识和创新素养。
（4）老师可积极引导学生参加化工设计大赛来辅助教学，依托各类竞赛，通过学生的课题设计、项目规划等，将相应的化工设计大赛的内容融入“化工原理”的实际教学过程中，做到竞赛促进学习，竞赛促进课程改革。
4、改进考核方式
考核不仅是约束学生学习的一种方式，还常常被作为评价学生学习效果、个人能力的标准。传统的考核成绩通常会按照老师自定义的比例由出勤率、平时成绩和期末成绩构成。但是，在课程结束时老师经常发现大多数学生的出勤率和平时成绩分数并无明显的差距。此外，期末考试成绩虽然一定程度上可以展现学生的学习效果，但是其内容大多局限于教学大纲，且偏重概念、原理和公式等基础知识和基本理论，有的限制于教师事先划定的重点范围内，考核学生的综合分析能力、创新思维能力的内容很少或者几乎没有。因而传统的考核成绩往往不能科学地评估出学生的学习效果和创新能力。
因此，建立符合工程认证标准且符合课程目标的考核方式尤为重要，将考核贯穿整个教学过程，合理分配各部分的权重，完善打分标准，才能使课程的考核更科学化。比如平时成绩部分，除了考勤和平时作业以外，老师可根据学生的课堂学习状态（有些同学上课会积极配合老师回答问题，而有的则在玩手机）等给予一定分数奖惩，进行课堂内必要的打分。而期末考试部分，老师可以按照题目的类型分为闭卷和开卷两部分内容来考查，闭卷侧重于基础理论，主要考查学生对基础知识的掌握情况；开卷则侧重于设计类、讨论类和思考类的题目，重点考查学生对知识的运用情况，着重反映的是学生的逻辑思维、分析和创新能力。
5、结束语
“化工原理”是化工专业一门重要的专业基础课，笔者根据工程认证的要求，针对我校在“化工原理”理论教学中存在的问题，从调整教学内容，完善教学模式，增加辅助教学和改进考核方式四个方面对“化工原理”教学改革进行了有益的探索。随着教学改革的深入推进将会不断提升课程的教学质量，显著提高学生的工程素养和创新思维能力，同时为培养更多优秀的化工专业人才奠定基础。当然，“化工原理”教学改革是一个长期的过程，其任重而道远，只有通过不懈的努力，才能更好地满足社会对高层次化工专业人才的需要。