工程教育認證背景下《化工原理》課程改革探索*

曾 艷，張 偉，徐紹紅，王曉鈺，李紅玲

(新鄉學院，河南 新鄉 453003)

我國的經濟發展和工業化進程離不開工程技術人才的支撐，工程教育就是一項以培養工程技術人才為目標的專業教育活動[1]。工程教育專業認證是指由專業的認證機構針對高等教育機構開設工程類專業教育的課程體系設置、師資隊伍配備、辦學條件配置等影響學生畢業能力以及專業持續改進機制的建立等各個方面實施的專門性認證，用以保證專業教育質量和專業教育活力，是目前國際通行的最認可的工程教育質量保障制度。[2-4]

《化工原理》是化工及相關專業學生必修的一門基礎技術課程，是利用自然科學原理研究化學工程所遵循的動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞的一般規律，學習解決實際工程問題的理論和方法，從而進行化工及相關工程的設計、工藝計算和設備選型的課程，是從自然科學的基礎課向工程科學的專業課過渡的入門課程，特別要求學生在學習過程中不止要掌握理論知識，更重要的是培養學生分析、解決實際問題的工程能力以及自主學習、終身學習的能力，這與工程教育認證的目標不謀而合。[5,6]依托工程認證背景，本文從課程體系、課程內容、授課模式、考核方式四個方面對《化工原理》課程進行改革，期望能夠達成工程教育認證要求，培養合格的工程人才。

1 完善課程體系

根據新鄉學院化工與制藥類各專業人才培養方案的要求，該課程在大二下學期開設，年限為一學年，授課對象主要為化工與制藥類專業學生和新能源材料與器件、化學、生物技術及食品工程等專業學生，每年的授課人數大約為500余人。

基于化工與制藥類專業本科教學質量國家標準和工程教育認證理念，對化工原理理論課程體系進行重新構建，實現學生全方位立體培養。把化工原理課程分為主課程和前沿、案例、思政三個子課程，如圖1所示。主課程講授課程的基礎內容，培養學生的工程觀點；三個子課程中，前沿子課程作為課程擴展內容，以西氣東輸、真空傳熱、超濾膜等內容使學生了解課程相關的前沿理論與最新技術；實例子課程是理論與實際結合的橋梁，培養學生實踐能力；思政子課程是課程的指導思想，給學生樹立正確的政治思想和道德。

圖1 課程體系示意圖

2 豐富課程內容

課程內容以教學目標、課程大綱為依據，圍繞著課程體系設置：

(1)在主課程中講解傳統化工原理課程中動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞等“三傳”的基本內容，通過對生活、化工生產中動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞現象的觀察總結，建立數學模型，總結其傳遞規律，用自然科學的原理來考察、分析和處理工程實際問題，同時訓練學生的設計能力，掌握過程的研究方法，培養合格工程師的必需素質。

(2)前沿子課程單獨設課或以專家講座的形式開出，該系列緊跟化工過程發展的前沿，內容包括新過程、新設備、新技術、新進展等，使學生了解化工過程的前沿理論與化工生產新技術，培養學生的科學前瞻性。例如，通過授課老師和專家對現在熱議的真空傳熱理論進行探討，尋找真空傳熱的理論依據，與主課程中傳統的傳熱理論進行對比、分析、討論，引發學生深入思考什么是真空？有無介質？傳熱怎么進行等，指導學生探討新理論的可能性和理論根據，進行科學思想的解放；再如，授課老師和專家講解超濾膜的相關進展和應用，引導學生對工業生產上傳質過程的了解，理解超濾膜的技術原理和應用場景，與主課程中吸收、精餾等傳質過程進行對比，分析每一種傳質手段的原理、應用范圍和使用條件，比較各種手段的優缺點，培養學生在不同技術手段中進行對比選擇的能力。

(3)案例子課程主要講述實際應用，緊密結合化工生產實際，講解化工生產設備的設計和化工生產過程的操作，使學生能夠將所學理論知識與化工生產實踐緊密結合，學以致用；這部分課程可以以化工設備設計、工藝設計的形式來進行，授課教師給出設計任務，指導學生進行相關資料的查找，確定生產工藝，通過參數的計算，進行設備設計。

(4)思政子課程是課程的指導思想，旨在樹立學生對黨和國家、社會主義事業的忠誠信念，培養可靠的建設者和接班人。我們可以通過大禹治水的故事講解流體流動的原理，再通過流體流動的原理分析建立數學模型，通過數學模型的計算反證大禹治水的方法是否可靠，以此引發學生對我國古代英雄人物的佩服，了解華夏文明的淵博與偉大，培養學生的民族自豪感和文化自信。

3 轉變授課模式

《化工原理》課程以“教師+學生”兩條主線，堅持以教師主導和以學生為主體的教學理念，采取“課前+課中+課后”三段式教學模式(圖2所示)：課前，通過網絡資源安排學生觀看、了解相關的工程實例、生活應用場景和歷史故事，了解本次授課所學基礎內容可以應用于哪些實際場景，怎么應用，引發學生對課程內容的興趣，同時提出問題引導學生進行自學；課堂上，通過視頻講解或者授課教師現場講解，通過課前的問題導入，總結實際案例的現象、規律，建立傳遞過程的數學模型，講解課程理論知識；講解之后進行線上的隨堂測試了解學生的理解程度，課后再組織進行問題討論，了解理論知識與實際案例的對應關系，進行工程實例的分析，將理論知識與工程實際相結合，培養學生工程能力，每單元學習結束，進行單元測試，對學生本單元知識能力情況進行檢驗，查漏補缺。從課前的問題引導到授課講解是理論知識傳遞的過程，掌握理論知識后，在課后進行的討論分析就是對學生工程能力的培養。

圖2 教學模式示意圖

上述“線上線下混合式教學”模式充分利用大學MOOC和學習通網絡資源，實現了傳統學習方式和數字化網絡化學習的優勢互補；“理論課堂+實訓課堂”實現了課堂延伸；“基礎性+進階性+專題性”工程實例突出了課程內容前沿性和高階性；線上資源“虛擬仿真+實物工廠”實現了工程抽象概念的形象化?！熬€上線下混合式教學”打破了學習空間、時間限制，教師能及時得到學生反饋，適時學時分配，提高教學效率。

4 加強過程考核

長期以來，高校課程成績評定基本是“以考卷定終身”，為了工程認證要求和提高學生培養質量及學生自主學習能力，督促學生把功夫下到平時，有效落實教高函{2018}8號文件精神，我校年出臺了加強學習過程考核的相關文件，將過程考核成績在課程總成績中的權重由30%提高到60%，《化工原理》課程相應改革，創新課程評價方式，將60%的過程性評價涵蓋了學習通課堂互動、大學MOOC線上作業互評、學習通線上隨堂測驗、大學MOOC線上單元測試、大學MOOC工程實例討論等多個環節，多元化評價貫穿整個學習過程，增加了考核的挑戰度。

本文在工程教育認證背景下，依據專業要求和課程大綱，對我校《化工原理》課程進行改革，通過對課程體系、課程內容、授課方式、考核方式四個方面的改進，突出了課程思政，強化了過程考核內容和比重，采用線上線下混合式教學模式，創新教學時空，建立了教師為主導、學生為主體的教學模式，提高學生的學習能力，培養學生創新精神，取得較好的成果。