工程認證背景下物理化學模塊化教學實踐與思考*

鄧崇海，王黎麗，姚 李，吳義平，陽 杰，陳 紅

(合肥學院能源材料與化工學院，安徽 合肥 230601)

工程教育專業認證注重畢業生的工程實踐能力培養，高校畢業生畢業要求必須覆蓋工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理和終身學習十二項指標。通過工程教育專業認證的專業培養的學生需具備深入理解和解決復雜工程問題的能力。成果導向教育(Outcome Based Education，OBE)是工程教育專業認證的認證基礎，畢業要求對畢業生應具備的知識、能力、素質結構提出了具體要求，必須通過與之相對應的模塊知識體系在教學中實現。我國成為《華盛頓協議》成員國，將大大促進我國在工程教育的質量水平，大力推進我國工程師資格國際互認的基礎和關鍵就是按照國際標準培養工程師、提高工程技術人才的培養質量[1]。在新工科專業發展和教育教學背景下，物理化學是應用型本科專業化學、化工、材料、生物、環境、醫藥等專業重要的基礎課程，在構筑各專業知識的應用能力培養過程中起著舉足輕重地承上啟下作用。

1 應用型本科專業物理化學的模塊化教學實踐

《物理化學》模塊屬于專業基礎模塊，是從研究化學現象和物理現象之間的相互聯系入手來探求化學運動中具有普遍性的基本規律的一門學科[2-3]。包括研究化學化工過程變化的方向、限度及平衡規律的化學熱力學；研究化學反應速率與反應機理的化學動力學；研究一些具有特殊規律的電化學、光化學、表面化學和膠體化學等。本模塊的理論性很強、數學知識多，需要學生具有扎實的數學知識基礎；先修模塊包括工程數學、大學物理和無機化學；本模塊在教學過程中，運用辯證唯物主義觀點和科學思維方法闡明問題，結合科技和學科發展的實際，加強介紹現代物理化學的新知識、新領域，注意理論聯系實際，培養學生分析問題和解決問題的能力。

對照工程教育專業認證的能力培養目標和指標分解，經過本模塊的學習，本科生應獲得以下能力：①拓展和提升運用高等數學在物理化學中的“建模”能力；培養學生發現問題、研究問題、分析問題，并運用知識來解決實際化學化工工程問題的能力。(支撐畢業要求1，支撐度M)；②具備運用化學熱力學理論深層次認識和解釋生活實踐與化工生產過程中的物理化學變化本質的能力；具備運用化學動力學方法認識和分析化學化工反應及工藝的速率、歷程和條件控制的能力；具備結合熱力學計算和動力學實驗設計和研發新的化工工藝過程(新產品或新工藝)的初步能力；具備從宏觀上去觀察、分析和解決新型現代化工工藝流程系統問題的基本能力。(支撐畢業要求2，支撐度H)；③著重培養學生的創新意識和科學品質，培養學生自主學習、主動獲取知識的意識，能確定自主學習的目標與內容，獨立完成自主學習環節，提高自主學習意識與能力。(支撐畢業要求12，支撐度L)。本模塊在畢業生能力培養要求與畢業要求中的對應關系如表1所示(注：H為強支撐，M為中等強度支撐，L為弱支撐)。

表1 物理化學模塊在學生能力培養要求與畢業要求中的對應關系Table 1 The correspondence relationship of the abilities cultivation and graduation requirement in the model of Physical Chemistry

依據教育部高等學校化學類專業教學指導委員會建議的高等學校化學類專業物理化學的相關教學內容和工程教育專業認證的能力培養目標，經整合后的物理化學(含實驗)教學模塊可劃分為五個教學單元：一是化學熱力學理論單元，教學內容包括氣體、熱力學第一定律和熱力學第二定律；二是化學熱力學應用單元，教學內容包括熱力學基本理論在多組分系統、相平衡系統和化學平衡系統中應用；三是化學動力學單元；四是一些具有特殊規律單元，主要教學內容包括電化學、界面化學和膠體化學等；五是物理化學實驗單元，內容包括物理化學的所有實驗項目的設計與教學。

2 應用型本科專業物理化學模塊化教學幾點思考

2.1 堅守課堂教育主陣地，將“課程思政”元素融入課堂教學之中

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調“做好高校思想政治工作，要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，其它各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治課同向同行，形成協同效應”[4]。

在物理化學課堂上把握思想政治教育的內涵，將“課程思政”元素落實在教學的相關環節，將價值引領、能力培養和知識傳授有機融合，充分發揮課程的育人功能，與思想政治理論課相向而行，持續改進，形成協同效應。例如在重要基本理論的提出過程中，常常涉及到一些偉大的化學家的事例，他們為發現真理，克服艱難困苦、勇攀科學高峰，這種思想價值觀是當代大學生應該學習和倡導的，因此在課程教學時自然切入這些思政元素，融入到課堂教學中[5]。在教學過程中堅守課堂教育主陣地，堅定灌輸學生辯證唯物主義思想，激發學生學習原動力，為祖國發展、民族振興竭智盡力，追求不懈，奮斗不息的精神，培養學生熱愛祖國、忠誠于國家和人民事業的高尚情操。

2.2 打造“應用型”和“學術性”，提高學生解決復雜工程問題的能力

根據合肥學院“地方性、應用型”的辦學定位，結合德國應用型人才培養模式和各工科專業的專業特色和人才培養目標，將基礎化學(無機化學、有機化學、分析化學和物理化學)教學內容實施模塊化重建，優化原有的課程知識體系、刪除重復的交叉的知識內容，強調“實用、夠用”的知識結構，強化自主學習能力和協同創新能力的培養。

工程教育專業認證注重學生工程實踐能力的培養，要求學生能夠將所學的理論知識和實踐相結合，解決行業實際存在的復雜工程問題。教學方法有具體的教學方式構成，積極推行多維度互動式的教學方式，運用新媒體技術，施行多渠道互動，引導啟發學生對知識主動學習，及時收集學生的學習效果和教學效果信息，形成正反饋。實驗教學中多運用現代化的教學手段，如仿真模擬實驗、演示型實驗、多媒體教學課件等輔助實驗教學。推行多維度互動包括師生之間、學生與學生之間、學生與多媒體之間以及學生與實驗一起之間的互動與交互，發揮學生自主學習空間和主觀能動性。教師的職責是做好科學引導工作，強調學生的自主地位，讓學生通過自主探索與合作交流學習機會，化被動學習為主動認知，促進教學相長。在人才培養過程中，努力實現實驗課程、實習課程和實訓課程相結合，基礎實驗、綜合實驗和設計實驗相結合，打造具有工程技術能力、創新意識和實踐能力的應用型人才。

2.3 建立“學生評教、教師評學”交互式教、學質量評價體系和評教促學的正反饋運行機制

教學評價體現在教與學的質量與效果。原有的大學化學實驗教學評價主要是通過教師對學生的預習報告、實驗考核和實驗報告這些紙質材料評出學生的實驗模塊成績，僅能單向體現學生實驗技能情況，很難全面地反映學生的真實掌握技能效果和教師的教學效果。由單向評價模式改為雙向交互式評價模式，也就是教師評學和學生評教，學生可通過教學系統對教學教師打分評教，對教師的教學內容進行評價，教師可在教務管理系統就能查閱學生對教學質量的評價情況，對學生進行課堂考勤情況等隨機抽查點名，這樣可促使教師更有針對性的改進教學方法和教學內容，從而使得教學過程更有針對性和互動性，也促使教學質量更有力的保障，評教促學、評教促改才能形成正反饋機制。此外，教務管理部門還可以通過組織課外活動調查、投票等、督導評課、同行聽課等方式方法促進和提高老師的教育教學水平和學生的學習激情。

2.4 積極推進教學信息化進程

為貫徹落實《教育信息化十年發展規劃(2011-2020年)》，推進教學的信息化建設，促進教師特別是青年教師交流教學心得，將微信公眾平臺引入物理化學課程的教學中，建立全新的學習方式，促進學生及時鞏固與提高。以微課視頻為載體，學生可以在宿舍或在圖書館，隨時通過手機及校園網絡即可登陸微信公眾平臺，了解各章節內容的重難點，進行課前預習，同時通過觀看物理化學教學視頻，預先了解更多的知識內容；在課堂教學中，學生的思路可隨教師的教學路線走，大大提高課堂教學效果，同時教師可及時了解學生的學習狀況、教學中的不足及與學生共同探討學術問題；在課后，可以再進行復習和鞏固，強化重點和難點，通過習題訓練加深理解與記憶，從而切實提高解決復雜工程問題的能力。通過翻轉課堂教學實踐，學生在知識與技能，學習態度與方法、情感與價值觀等多個維度都有積極提升。

3 結 語

大學教學承載著明確的育人功能。在物理化學課堂上以習近平總書記的重要講話精神為指導，深入挖掘課程中的思政元素，在課程設計上將思政內容滲入到課堂教學之中，引導學生樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀，真正實現“立德樹人”的教育任務；在模塊化教學實踐中，從教學模式轉變、教學方法改進、在線資源建設、在線和線下督學、改革評估方式和教學思考等方面實現持續改進，基于OBE工程認證的成果導向，切實提高應用型本科院校大學生畢業生解決復雜工程問題的能力。