OBE理念在化工原理實驗教學(xué)中的實踐與探討*

吳 真,胡 磊,許家興,蔣葉濤,朱安峰,李梅生

（1淮陰師范學(xué)院江蘇省生物質(zhì)能與酶技術(shù)重點實驗室，江蘇 淮安 223300；2淮陰師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 淮安 223300）

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,工程應(yīng)用型人才的需求量大大增加,而培養(yǎng)合格的工程應(yīng)用型人才也成為我國現(xiàn)階段高等教育的重要目標(biāo)[1-2]。化工人才的培養(yǎng)不僅要求學(xué)生具有良好的動手操作技能以及分析解決工程實際問題的能力,還要具有創(chuàng)新精神、工程觀念和實踐能力[3]。化工原理實驗作為化工原理課程的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié),是化工類專業(yè)知識學(xué)習(xí)不可或缺的實踐課程,對于培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力及工程觀點起到重要作用[4-5]。近年來我校全面引入OBE教育理念,深入推進(jìn)工程學(xué)科特別是實踐教學(xué)的改革。本文依據(jù)作者多年的化工原理實驗教學(xué)經(jīng)驗,從教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變、課程體系的構(gòu)建以及評價方式的改革等方面對OBE理念在化工原理實驗教學(xué)中的實踐進(jìn)行了初步探討。

1 OBE理念指導(dǎo)化工原理實驗教學(xué)改革

基于 “學(xué)習(xí)產(chǎn)出”的教育模式(Outcomes-based Education,OBE）最早由美國學(xué)者Spady等人提出,已成為美國、英國等國家教育改革的主流理念[6-7]。OBE理念是工程教育認(rèn)證的核心理念,是培養(yǎng)合格的工程應(yīng)用型人才的有效模式。2016年我國正式成為 “華盛頓協(xié)議”成員國,這標(biāo)志著我國高等工程教育與國際高等工程教育先進(jìn)理念和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)接軌[8]。目前我國許多高校的專業(yè)改革或者專業(yè)課程改革都借鑒了OBE理念,但基于OBE理念的化工原理實驗課程改革報道較少,華東理工大學(xué)化工學(xué)院[9]及西南石油大學(xué)化學(xué)化工實驗教學(xué)中心[10]等單位在這方面進(jìn)行了探索并取得了良好效果。

OBE理念要求學(xué)校和教師應(yīng)該按照畢業(yè)時學(xué)生所應(yīng)達(dá)到的要求制訂教學(xué)計劃和培養(yǎng)方案,以便預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果的實現(xiàn)[11],再配合多元、彈性的個性化學(xué)習(xí)要求,讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)過程完成自我實現(xiàn)的挑戰(zhàn),再將成果反饋來改進(jìn)原有的課程設(shè)計與課程教學(xué)。構(gòu)建基于OBE理念的化工原理實驗課程教學(xué)模式,首先需要回答好下列幾個問題:(1）我們想讓學(xué)生參加化工原理實驗教學(xué)取得的學(xué)習(xí)成果是什么?(2）為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果?(3）如何有效地幫助學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果?(4）如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果?

表1 課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系Table 1 Supporting relationship between curriculum objectives and graduation requirements

對于問題(1）,我們設(shè)定了5個課程目標(biāo),即通過化工原理實驗課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)達(dá)到熟悉單元操作、熟悉測試技術(shù)、掌握實驗研究方法、具備數(shù)據(jù)處理能力、培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作能力的學(xué)習(xí)成果。對于問題(2）,5個課程目標(biāo)的實現(xiàn)是為了培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化工生產(chǎn)和區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,具備扎實的數(shù)理基礎(chǔ)、化學(xué)與化工方面的基礎(chǔ)知識、基本理論和專業(yè)技能,富有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和知識拓展能力并具有高度社會責(zé)任感、良好職業(yè)素養(yǎng)和健康身心素質(zhì)的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。從問題(1）和問題(2）的答案可以看出,問題(1）是問題(2）的必然要求和重要支撐,基于此,我們在制定人才培養(yǎng)方案及課程教學(xué)大綱時,分別對畢業(yè)要求以及課程目標(biāo)進(jìn)行了細(xì)化(設(shè)定指標(biāo)點）,并建立起課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系,以便預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果的實現(xiàn)。

問題(3）涉及的是化工原理實驗課程體系的構(gòu)建。傳統(tǒng)的化工原理實驗教學(xué)通常分為基本原理的講授、實驗過程的演示、實驗任務(wù)的分配以及實驗結(jié)果的考核等模塊,學(xué)生的參與程度較低[5,12]。圍繞如何提高學(xué)生個體的參與度與主動性,我們推行了多項教學(xué)方法改革:

①以學(xué)生為中心,強(qiáng)化老師的引導(dǎo)作用。OBE教育的基本原則之一就是以學(xué)生為中心,教學(xué)各個環(huán)節(jié)的安排和設(shè)置皆要以學(xué)生為主體,充分尊重學(xué)生的主體性,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性[13]。我們以學(xué)生主講、老師主評的方式替代老師主講、學(xué)生主聽的傳統(tǒng)教學(xué)方式,要求每一組學(xué)生(以團(tuán)隊形式）都需要站上講臺對實驗原理、實驗步驟、設(shè)備結(jié)構(gòu)及操作方法進(jìn)行講解,而老師會及時補(bǔ)充或者糾正,特別是實驗中的各項注意事項老師會重點強(qiáng)調(diào)。如此一來,對學(xué)生的預(yù)習(xí)要求大大提高,相應(yīng)地,學(xué)生個體的參與度與主動性也大大提高。他們會提前進(jìn)入實驗室對實驗內(nèi)容和實驗設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,并且珍惜每次上臺講解的機(jī)會,而其他隊友會及時給予糾正和補(bǔ)充,形成了良好的學(xué)習(xí)氛圍。以學(xué)生為中心,真正讓學(xué)生從被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。

②結(jié)合專業(yè)特點開展化工原理實驗課程教學(xué)。在我校,化工原理實驗課程涉及了化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生物工程等多個專業(yè),我們根據(jù)不同專業(yè)的特點,在化工原理實驗課程教學(xué)過程中引入工程實例,通過解決實際問題,加深對化工原理重要知識點的理解。如我們在進(jìn)行 “恒壓過濾常數(shù)測定”實驗時,除采用常規(guī)的滑石粉模擬實驗原料,環(huán)境和生物專業(yè)的學(xué)生還對活性污泥液、生物質(zhì)水解糖液、發(fā)酵醪液等物料進(jìn)行過濾,獲得了一系列有價值的實驗數(shù)據(jù),既有效完成了實驗過程,又加深了對專業(yè)知識的理解和認(rèn)識,雖然實驗難度略有增加,但學(xué)生的積極性和參與度卻大大提升。

③立足大綱要求,注重理論知識的延伸及工程意識的培養(yǎng)。在完成大綱要求的 “規(guī)定動作”以外,我們還要求學(xué)生完成一系列 “自選動作”。如我們在進(jìn)行 “離心泵特性曲線的測定”實驗時,除完成單泵特性曲線的測定外,還要求學(xué)生進(jìn)行兩泵的串、并聯(lián)操作并繪制有效揚程H與流量V之間的曲線,以實驗結(jié)果回答 “何時進(jìn)行泵的串聯(lián),何時進(jìn)行泵的并聯(lián)?”；在進(jìn)行 “流體流動阻力測定”實驗時,當(dāng)流體流動阻力較大時倒U型壓差計會因充滿流體而出現(xiàn)無法讀數(shù)的情況,雖然可以通過壓差傳感器讀出,但如果無壓差傳感器該如何解決?學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識提出了多種方案如增加倒U型壓差計高度、更換U型管指示劑等。通過理論知識的延伸與拓展,學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力大大增強(qiáng)。

問題(4）涉及的是學(xué)習(xí)產(chǎn)出評估。學(xué)習(xí)產(chǎn)出評估是OBE中十分重要的環(huán)節(jié),可從課堂、專業(yè)、學(xué)校層面或者教師、學(xué)生、用人單位等層面進(jìn)行綜合評估[14-15]。我們建立了一套具有自身特色的學(xué)習(xí)產(chǎn)出評估方法,把評估方法分為校內(nèi)和校外兩個層面,其中,校內(nèi)評估從課程考核來體現(xiàn),校外評估由競賽成績及用人單位對畢業(yè)生作出的評價來體現(xiàn)。

①校內(nèi)評估。除了將出勤率、實驗報告作為評分依據(jù),學(xué)生的操作能力與創(chuàng)新意識也是重要的考核指標(biāo)。我們把課程成績劃分為4個部分,分別為預(yù)習(xí)報告、實驗操作、實驗報告以及期末考核,其中,預(yù)習(xí)報告成績主要通過對實驗內(nèi)容以及操作方法的講解體現(xiàn),實驗報告中重點強(qiáng)調(diào)對實驗結(jié)果的分析以及對思考題的理解,實驗操作以及期末考核在綜合考評成績中的比重增加。這些評估方法的實施有效調(diào)動了學(xué)生的實驗積極性,同時實驗報告的抄襲現(xiàn)象大為減少。

②校外評估。通過參加各類化工實驗競賽對化工原理實驗學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評估。在全體師生的共同努力下,淮師學(xué)子多次站上全國大學(xué)生化工實驗大賽、江蘇省化學(xué)化工實驗競賽、高校化學(xué)化工聯(lián)盟大學(xué)生實驗競賽等化工競賽的領(lǐng)獎臺。這些成績表明,采用OBE模式進(jìn)行化工原理實驗教學(xué)改革,學(xué)生的工程實踐能力以及綜合素質(zhì)都得到不斷提升。同時,通過對畢業(yè)生質(zhì)量跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn),用人單位對我校化工類專業(yè)畢業(yè)生的工程實踐能力滿意度較高。

2 結(jié) 語

化工原理實驗是一項十分重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),對于化工類工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)具有舉足輕重的作用。我們探索采用OBE理念指導(dǎo)化工原理實驗教學(xué)改革,在制定課程目標(biāo)時建立起課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系；在教學(xué)過程中強(qiáng)化學(xué)生的主體作用,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及個體參與度；在評估學(xué)習(xí)成果時,采用校內(nèi)評估和校外評估兩種方式進(jìn)行。OBE理念在化工原理實驗課程教學(xué)過程中的實施取得了理想效果,這為化工原理實驗教學(xué)改革和人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新提供了新的參考。