用OBE理念建設(shè)高校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)“金課”*

陳華軍，席曉晶，李 冬

(洛陽理工學(xué)院環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院，河南 洛陽 471000)

2018年9月10日中央在北京組織召開全國教育大會，習(xí)近平總書記就建設(shè)高水平本科教育發(fā)表了重要講話，提出全面振興中國本科教育。今天，建設(shè)一流本科教育觀念逐漸形成壓倒性態(tài)勢，在高等學(xué)校落地生根并逐漸開花結(jié)果。一流本科教育的重要性逐漸深入人心，走入大學(xué)的每一個角落，用一流本科教育培養(yǎng)一流專業(yè)和一流人才成為高等學(xué)校的根本任務(wù)。

眾所周知，一流專業(yè)是一流人才培養(yǎng)的基本單元，而專業(yè)課程是一流人才培養(yǎng)的核心要素[1]，大學(xué)生在接受高等教育過程中受益最直接、最核心和最顯效的是專業(yè)課程。首先，習(xí)近平總書記指出，評價學(xué)校好與壞的根本標(biāo)準(zhǔn)是立德樹人的成效，而課程正是落實(shí)“立德樹人”根本任務(wù)的具體化、操作化和目標(biāo)化。其次，課程體現(xiàn)了“以學(xué)生發(fā)展為中心”的國際教育理念，“以學(xué)生發(fā)展為中心”是成果導(dǎo)向教育(outcome-based education，簡稱OBE，稱能力導(dǎo)向教育、目標(biāo)導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育)核心內(nèi)容之一[2-7]。如果專業(yè)課程沒有解決好，一流專業(yè)做不好，一流本科教育更做不好，高等學(xué)校立德樹人的成效和一流人才的培養(yǎng)就成為空談。

高等學(xué)校化學(xué)化工課程主要包括化學(xué)化工理論課程和化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程是高等學(xué)校化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是化學(xué)化工專業(yè)教育的主要工程性實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，其目的是給化學(xué)化工專業(yè)學(xué)生提供一個理論知識和化工工程實(shí)際相結(jié)合的平臺，使學(xué)生能夠更好地將理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜化學(xué)化工問題的綜合能力和高級思維，從而滿足OBE教育需求[8]。

綜上所述，OBE教育理念對建設(shè)高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)“金課”具有重要的指導(dǎo)作用，賦予高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。OBE教育理念主要包含學(xué)生中心、成果導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)[9-10]。首先，學(xué)生中心要求高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐“金課”形式具有先進(jìn)性和互動性，不是滿堂灌，不是我講你聽，不是簡單的知識傳授，是知識、能力和素質(zhì)的有機(jī)結(jié)合，是解決復(fù)雜化學(xué)化工工程問題的能力和思維訓(xùn)練。其次，成果導(dǎo)向保證高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐“金課”學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個性化，不是簡單告訴你什么是對的，什么是錯的，而是培養(yǎng)學(xué)生去探究復(fù)雜化學(xué)化工工程問題，能夠把學(xué)生的個性特點(diǎn)發(fā)揮出來。持續(xù)改進(jìn)是高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐“金課”的精髓，只有持續(xù)才能不斷提高高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐“金課”各個方面的水平，保證高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐“金課”內(nèi)容具有前沿性和時代性。

在建設(shè)高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐“金課”過程中，探索OBE化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐理念，在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐過程中實(shí)施過程化管理，對學(xué)生采用過程化考核，建設(shè)高等學(xué)校化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐虛擬仿真“金課”、社會實(shí)踐“金課”和開放實(shí)驗(yàn)“金課”。

1 化學(xué)化工虛擬仿真“金課”

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)屬于“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)”形式，這種信息化實(shí)驗(yàn)方式正在改變著高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)，未來可能成為新的化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)形態(tài)，為高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)提供新的選擇[11]。

在高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)過程中，有些化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)需要價格昂貴或體積龐大的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，有些化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)過程中易產(chǎn)生各類污染物質(zhì)，有些化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)易產(chǎn)生各種各樣的危險，由于資金、實(shí)驗(yàn)條件、環(huán)境保護(hù)和實(shí)驗(yàn)安全等方面的限制，上述化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)無法正常開設(shè)，從而影響了化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)的效果和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)深度融合了信息技術(shù)、智能技術(shù)與化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)，可以解決高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)中的大多數(shù)難題[12]，一些難以實(shí)做的化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)可以在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中隨意做，并且具有很強(qiáng)的真實(shí)感和立體感，突破了化學(xué)化工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)需要到工廠的局限，解決了化工廠不允許學(xué)生開機(jī)操作的難題。學(xué)生在虛擬仿真平臺上操作，可以了解化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)環(huán)境、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識、增強(qiáng)安全意識、提高解決復(fù)雜化學(xué)化工工程問題的能力。目前，我國評出300多門國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這些國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就是虛擬仿真國家級“金課”。

虛擬仿真化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)過程體現(xiàn)了“以學(xué)生發(fā)展為中心”的OBE教育理念[13-14]，虛擬仿真化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)具有先進(jìn)性和互動性，不是滿堂灌，而是促使學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)，是知識、能力和素質(zhì)的有機(jī)結(jié)合，是解決復(fù)雜化學(xué)化工工程問題能力和思維的訓(xùn)練。學(xué)生在化學(xué)化工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過程中掌握理論知識，做到“理實(shí)合一”[15]。

傳統(tǒng)化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)方式很難實(shí)現(xiàn)對全體學(xué)生的過程考核，因?yàn)榻處熢诨瘜W(xué)化工實(shí)驗(yàn)過程中不可能關(guān)注到所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，更不能對所有學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程作出系統(tǒng)全面的記錄。相對于傳統(tǒng)化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)，化學(xué)化工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程的考核，因?yàn)橛?jì)算機(jī)可以實(shí)時而準(zhǔn)確記錄學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)情況。化學(xué)化工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)促使考核方式從“期末考核”轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑^程性考核”，而“過程性考核”也是OBE教育的核心內(nèi)容[16]，這種“過程性考核”有利于形成成果導(dǎo)向的學(xué)習(xí)模式，有利于學(xué)生掌握預(yù)期的成果目標(biāo)，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。

2 化學(xué)化工社會實(shí)踐“金課”

社會實(shí)踐是提升高等學(xué)校大學(xué)生知識和能力的重要方式，隨著互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展和普及，高等學(xué)校通過“互聯(lián)網(wǎng)+”方式不斷創(chuàng)新大學(xué)生社會實(shí)踐形式，“互聯(lián)網(wǎng)+”已成為大學(xué)生社會實(shí)踐的重要平臺。“互聯(lián)網(wǎng)+”包括大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和“青年紅色筑夢之旅”，分別培養(yǎng)了社會主義建設(shè)者和接班人[17]。目前，“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽產(chǎn)生64萬個項(xiàng)目，成為最大的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)“金課”[18]。

習(xí)近平總書記指出，立德樹人是高等學(xué)校教育的中心環(huán)節(jié)。“青年紅色筑夢之旅”培養(yǎng)了社會主義接班人，目前有14萬支“互聯(lián)網(wǎng)+”團(tuán)隊(duì)走進(jìn)走進(jìn)革命老區(qū)和貧困地區(qū)，傳承紅色基因，助力鄉(xiāng)村振興，參與精準(zhǔn)扶貧，“青年紅色筑夢之旅”成為全國最有影響力的思政“金課”，是中國大學(xué)生國情教育的重要平臺[19-20]。

隨著我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，社會需要大量能夠自主分析復(fù)雜化學(xué)化工工程問題并創(chuàng)造性解決問題的創(chuàng)新型人才。“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面具有重要的作用，不僅能夠培養(yǎng)大學(xué)生在化學(xué)化工方面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，而且有利于培養(yǎng)大學(xué)生解決復(fù)雜化學(xué)化工工程問題的能力[21]。

OBE教育理念就是要培養(yǎng)大學(xué)生解決復(fù)雜化學(xué)化工工程問題的能力[22]，在OBE教育理念的指導(dǎo)下，以經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對人才的需求為出發(fā)點(diǎn)開展“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，全過程以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮大學(xué)生的創(chuàng)造性，教師作為指導(dǎo)者，并實(shí)施過程化管理，對大學(xué)生化學(xué)化工方面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動采用過程化考核，提高大學(xué)生的化學(xué)化工方面創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)及綜合實(shí)踐能力，適應(yīng)不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會需求，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)培養(yǎng)優(yōu)秀的社會主義建設(shè)者。

3 化學(xué)化工開放實(shí)驗(yàn)“金課”

目前，高校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)過程中，大學(xué)生理論知識與實(shí)踐結(jié)合的能力普遍比較薄弱，對知識點(diǎn)的掌握也是更多地停留在驗(yàn)證化學(xué)化工理論結(jié)論的層面上。對于簡單的化學(xué)化工化學(xué)實(shí)驗(yàn)，如傳熱、干燥、吸收、精餾和伯努利方程實(shí)驗(yàn)等，學(xué)生基本能掌握，但是復(fù)雜的化學(xué)化工設(shè)計(jì)類題目，尤其是在復(fù)雜化學(xué)化工工程問題的分析和處理等方面，則往往不能得到完整且準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)方案[23]。

因此，在傳統(tǒng)的高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较屡囵B(yǎng)的學(xué)生，在完成化學(xué)化工類課程后，學(xué)生并不能達(dá)成課程設(shè)置的目標(biāo)。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，將OBE教育理念引入高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)[24]，探索以學(xué)生為中心的化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)理念，教師在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)過程中作為組織者、指導(dǎo)者和促進(jìn)者，學(xué)生作為知識的探索者和認(rèn)識者，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，利用有限的化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)課堂時間，在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)施過程化管理，對學(xué)生采用過程化考核。

在做好化學(xué)化工課堂實(shí)驗(yàn)的同時，充分利用大學(xué)生較多的課余時間，建設(shè)化學(xué)化工開放實(shí)驗(yàn)課程，將工程意識貫穿整個化學(xué)化工開放實(shí)驗(yàn)課程過程，從而使學(xué)生掌握化學(xué)化工領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)學(xué)到的化學(xué)化工基礎(chǔ)知識，同時發(fā)展解決復(fù)雜化學(xué)化工工程問題和跨領(lǐng)域開展研究的能力。

開放實(shí)驗(yàn)室是高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)改革的客觀趨勢[25-26]，也是國家對高等學(xué)校本科教育評估的要求之一。為了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，提高學(xué)生的動手、動腦和獨(dú)立思考能力，加大化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)室開放力度，增設(shè)化學(xué)化工開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是行之有效的方法[27]。

總之，采用OBE教育理念建設(shè)高等學(xué)校化學(xué)化工虛擬仿真“金課”、 化學(xué)化工社會實(shí)踐“金課”和化學(xué)化工開放實(shí)驗(yàn)“金課”，對提升高等學(xué)校化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)質(zhì)量具有重要意義。以化學(xué)化工“金課”為載體，探索以學(xué)生為中心的化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)理念，在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)施過程化管理，對學(xué)生采用過程化考核，充分發(fā)揮大學(xué)生的創(chuàng)造性。通過化學(xué)化工“金課”培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)化工工程意識，提高其解決復(fù)雜化學(xué)化工工程問題和開展跨領(lǐng)域研究的能力。