工程教育認(rèn)證背景下通過教學(xué)環(huán)節(jié)改革提升教學(xué)目標(biāo)和畢業(yè)要求達(dá)成情況的研究

＊范寶安 劉凱開 顏家保 雷楊

（1.武漢科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 湖北 430081 2.武漢科技大學(xué)馬克思主義學(xué)院 湖北 430081）

前言

我國(guó)的工程教育認(rèn)證始于1993年土建類專業(yè)評(píng)估，2006年正式在多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域?qū)嵤褚炎哌^28年的發(fā)展歷程[1]。截至2020年底，全國(guó)共有257所普通高等學(xué)校1600個(gè)專業(yè)通過了認(rèn)證[2]。我國(guó)開展工程教育專業(yè)認(rèn)證的目的是：（1）構(gòu)建工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，推進(jìn)工程教育改革，提升工程教育質(zhì)量；（2）建立與工程師制度相銜接的工程教育專業(yè)認(rèn)證體系，促進(jìn)工程教育與工業(yè)界的聯(lián)系，增強(qiáng)工程教育人才培養(yǎng)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性；（3）促進(jìn)中國(guó)工程教育的國(guó)際互認(rèn)，提升我國(guó)工程技術(shù)人才的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力[3-5]。

工程教育認(rèn)證對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量的控制是通過滿足認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中的12條畢業(yè)要求來實(shí)現(xiàn)的。通常每一條畢業(yè)要求還要進(jìn)一步細(xì)化為可支撐、可評(píng)價(jià)、可達(dá)成的若干個(gè)二級(jí)指標(biāo)點(diǎn)。每一個(gè)二級(jí)指標(biāo)點(diǎn)通常會(huì)有3～5門課程來支撐。這是在頂層設(shè)計(jì)層面，在具體操作層面則需要研究如何合理規(guī)劃課程的教學(xué)目標(biāo)以實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求的達(dá)成，以及如何科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成[6-7]。本文以《化工原理》課程教學(xué)為例討論如何通過教學(xué)環(huán)節(jié)和考核手段的改革以促進(jìn)課程教學(xué)目標(biāo)和畢業(yè)要求的達(dá)成。

1.化工原理課程教學(xué)目標(biāo)和畢業(yè)要求之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

化工原理是化學(xué)工程與工藝的專業(yè)核心課，在化學(xué)工程與工藝專業(yè)核心課程中起著承上啟下的作用。

化工原理課程在我校的化工專業(yè)課程體系中支撐工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求12條中的第1條（工程知識(shí)）、第2條（問題分析）和第4條（研究），具體支撐畢業(yè)要求中的二級(jí)指標(biāo)點(diǎn)1.3、2.2、4.1和4.4。化工原理對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系和權(quán)重參見表1。

表1 化工原理對(duì)畢業(yè)要求各級(jí)指標(biāo)點(diǎn)的支撐及權(quán)重

根據(jù)化工原理對(duì)畢業(yè)要求二級(jí)指標(biāo)點(diǎn)的支撐關(guān)系，課程確立了4個(gè)教學(xué)目標(biāo)，這4個(gè)教學(xué)目標(biāo)的具體內(nèi)容以及與畢業(yè)要求二級(jí)指標(biāo)點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系參見表2。

表2 化工原理課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)矩陣

由此可見，化工原理課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求之間滿足一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種一一對(duì)應(yīng)關(guān)系使得畢業(yè)要求與課程目標(biāo)之間的邏輯關(guān)系變得非常清晰，課程教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)直接聚焦與畢業(yè)要求的達(dá)成，畢業(yè)要求達(dá)成的評(píng)價(jià)也變得更加容易。課程目標(biāo)與畢業(yè)要求之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系梳理清楚之后，接下來的工作就是如何保證課程教學(xué)目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)以及如何判定課程教學(xué)目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。這就需要設(shè)計(jì)一系列的教學(xué)環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的考核手段考察教學(xué)目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)。

2.化工原理課程教學(xué)環(huán)節(jié)和考核手段的改革以促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，化工原理常見的教學(xué)環(huán)節(jié)有課堂講授、習(xí)題課、課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等。常見的考核手段就是作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和期末考試。表3為傳統(tǒng)的教學(xué)模式下化工原理課程教學(xué)環(huán)節(jié)和考核手段與教學(xué)目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表3 化工原理課程教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)環(huán)節(jié)和考核手段的對(duì)應(yīng)關(guān)系

從表3可以看出，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，現(xiàn)有的教學(xué)環(huán)節(jié)和考核手段無法實(shí)現(xiàn)對(duì)全部教學(xué)目標(biāo)的支撐。例如教學(xué)目標(biāo)（3）既沒有一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)，也沒有一個(gè)考核手段可以考核。為此就必須增加相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)和考核手段來解決這個(gè)問題。我們采取的做法是在課程教學(xué)中增加案例分析與優(yōu)化環(huán)節(jié)，在考核手段中也對(duì)案例分析與優(yōu)化制定了詳細(xì)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，使教學(xué)目標(biāo)（3）做到了可支撐、可實(shí)現(xiàn)、可評(píng)價(jià)。下面以吸收章節(jié)為例舉例說明該教學(xué)環(huán)節(jié)如何開展和評(píng)價(jià)。這一章的“案例分析與優(yōu)化”題目如下：

某三聚氰胺生產(chǎn)企業(yè)用清水吸收尾氣中的氨，已知吸收塔的直徑為0.6m，內(nèi)部裝填了38mm的金屬鞍環(huán)填料，填料層高度為3m。在常壓和22℃的條件下操作。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的進(jìn)出塔組成為：yb=0.023，ya=0.0002，xb=0.006（摩爾分?jǐn)?shù)），氣液相平衡關(guān)系為y=0.846x。現(xiàn)因國(guó)家環(huán)保要求提高，要求出塔氣體中氨的濃度低于50ppm，試提出兩種以上的解決方案，并通過計(jì)算對(duì)不同的方案從經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保和安全等方面進(jìn)行對(duì)比分析。

任課教師首先提前1～2次課將該案例分析與優(yōu)化題目向?qū)W生公開，讓學(xué)生提前思考。然后在課上組織大家展開討論，就學(xué)生提出的各種方案進(jìn)行定性分析，分析方案的合理性和可行性（包括實(shí)現(xiàn)的難易程度和經(jīng)濟(jì)性、安全性等），讓學(xué)生從自己提出的方案中擇優(yōu)選擇2～3種方案。最后要求學(xué)生在課下將自己選出來的方案通過計(jì)算得到定量的結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從而找出最優(yōu)的解決方案，并要求學(xué)生將方案書面化，上交紙質(zhì)材料。任課教師則根據(jù)表4中的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)分。教學(xué)環(huán)節(jié)增設(shè)了案例分析與優(yōu)化以后，所有的課程教學(xué)目標(biāo)都實(shí)現(xiàn)了可支撐、可評(píng)價(jià)。

表4 案例分析與優(yōu)化的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

3.通過深化課程教學(xué)改革進(jìn)一步提升對(duì)畢業(yè)要求的支撐

從前面的介紹我們已經(jīng)可以看出，通過增加教學(xué)環(huán)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)更高階教學(xué)目標(biāo)的支撐。事實(shí)上，通過進(jìn)一步深化改革課程還可以實(shí)現(xiàn)其它的教學(xué)目標(biāo)，以支撐更多的畢業(yè)要求。例如在畢業(yè)要求十二條中第3條（設(shè)計(jì)、開發(fā)解決方案）、第7條（環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展）、第10條（溝通）和第12條（終身學(xué)習(xí)）都可以由化工原理這門課程來支撐。其中前面提及的案例分析與優(yōu)化就可以支撐畢業(yè)要求中的第7條和第10條。第3條和第12條則可以通過設(shè)計(jì)“工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目”這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。

工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目是化工單元操作中的一個(gè)環(huán)節(jié)或一個(gè)局部，例如在精餾這個(gè)單元操作中可以將塔頂全凝器或塔釜的再沸器單獨(dú)拿出來作為一個(gè)工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的題目。學(xué)生在設(shè)計(jì)全凝器或再沸器的過程中需要查閱大量的資料，比如換熱器的型號(hào)、給熱系數(shù)的計(jì)算方法、物性數(shù)據(jù)等，從而意識(shí)到要解決一個(gè)具體的實(shí)際問題，單單依靠課本知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要通過自主學(xué)習(xí)不斷地補(bǔ)充新知識(shí)來提高自身的學(xué)術(shù)水平和工作能力。通過工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目也鍛煉了學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)對(duì)單元設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，同時(shí)在此過程中還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。增設(shè)了工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目以后，化工原理課程可以支撐的畢業(yè)要求如表5所示。

表5 深化教學(xué)改革后化工原理可支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)與相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

4.結(jié)論

工程教育認(rèn)證是一套標(biāo)準(zhǔn)化、制度化的人才培養(yǎng)規(guī)范，其核心是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。工程教育認(rèn)證的12條畢業(yè)要求都是圍繞著這一目的展開的。而課程教學(xué)的目的就是使學(xué)生畢業(yè)時(shí)能夠達(dá)到這12條畢業(yè)要求。每一條畢業(yè)要求都是由若干門課程來支撐，畢業(yè)要求的實(shí)現(xiàn)是通過課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成來完成的。課程教學(xué)目標(biāo)需要有相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)來支撐，同時(shí)也要有相應(yīng)的考核方式來評(píng)價(jià)。通過創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)和考核方式可以使課程可以支撐更高階的教學(xué)目標(biāo)，同時(shí)也可以支撐更多的畢業(yè)要求，從而提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。