以《化學工藝學》課程改革為例的化工類金課建設(shè)*

范 娟，代方方，郭 睿

(陜西科技大學化學與化工學院，陜西 西安 710021)

教育部高等教育司司長吳巖在第 11 屆中國大學教學論壇上做的“建設(shè)中國金課”的報告上說：“課程是教育最微觀問題，解決的是教育最根本問題，但課程又是中國大學帶有普遍性的短板、瓶頸和關(guān)鍵問題，中國沒有一所大學的課程不存在問題[1]。”中國高等教育學會副會長張大良也在論壇上指出課程作為高校人才培養(yǎng)體系中的最基本單元，是高校立德樹人的重要載體，是專業(yè)建設(shè)的核心要素，直接影響著人才培養(yǎng)的質(zhì)量[2]。基于產(chǎn)出導向的教育(縮寫為OBE)模式，是一以學生為中心、以學習產(chǎn)出為導向的一種先進教育模式，在明確了學習目標、學習成果的同時還定時對學生取得的學習成果進行內(nèi)部和外部評價、檢驗、反饋，并加以持續(xù)改進，是國際工程教育認證的核心理念之一[3]。

陜西科技大學化學工程與工藝專業(yè)于2016年首次通過中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會組織的工程教育認證，2019年獲批國家一流本科專業(yè)，同年通過工程教育專業(yè)認證復審。《化學工藝學》是本專業(yè)一門重要的專業(yè)必修課。學生除了識記化工產(chǎn)品制備的基本原理，更多是要根據(jù)生產(chǎn)目標選擇合適的生產(chǎn)方法，分析工藝條件對生產(chǎn)指標的影響，設(shè)計和優(yōu)化出符合生產(chǎn)要求的工藝流程。若還固守灌輸式的教學理念與“黑板+粉筆”或簡單 PPT 演示教學模式，無法滿足學生和教學的需求及對學生能力的培養(yǎng)[2]。因此按照國家一流課程建設(shè)標準[4]和OBE理念，本文對《化學工藝學》課程從教學設(shè)計、教學模式和考核方式三個方面進行了多元化的改革，旨在通過這些改革更好的鍛煉和提升出學生分析解決復雜工程問題的能力，同時探索國家一流課程建設(shè)標準和OBE理念在化工類課程改革中融合的途徑與方法。

1 改革內(nèi)容

1.1 教學目標

首先從教學目標進行改革，按照相應(yīng)的畢業(yè)要求，將之前單層次的教學目標轉(zhuǎn)變?yōu)橹R目標和能力目標兩個層次的教學目標。教學目標及相應(yīng)的畢業(yè)要求以《普通高等學校本科教學國家質(zhì)量標準》為準則[5]，參照教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見[6]和“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0”要求[7]，在教學目標和畢業(yè)要求的制定中考慮了國家一流課程建設(shè)標準中“教學目標要體現(xiàn)高階性，即課程目標堅持知識、能力、素質(zhì)有機融合，培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維；教學內(nèi)容要有創(chuàng)新性，即課程內(nèi)容強調(diào)廣度和深度，突破習慣性認知模式，培養(yǎng)學生深度分析、大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和能力[4]”和工程教育認證標準中“掌握基本理論、基本知識”的知識要求、掌握“工藝與設(shè)備的設(shè)計方法和新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備進行研究、開發(fā)和設(shè)計的初步能力”的能力要求和“自愿改善健康、安全和環(huán)境質(zhì)量”的責任關(guān)懷理念[3]。其具體關(guān)系如表1所示。

表1 畢業(yè)要求、教學目標與課程內(nèi)容的關(guān)系

1.2 教學內(nèi)容

其次對教學內(nèi)容進行改革，使教學內(nèi)容與教學目標和畢業(yè)要求一一對應(yīng)。按照“課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)符合學生成長規(guī)律，依據(jù)學科前沿動態(tài)與社會發(fā)展需求動態(tài)更新知識體系，契合課程目標，教材選用符合教育部和學校教材選用規(guī)定，教學資源豐富多樣，體現(xiàn)思想性、科學性與時代性”的一流課程建設(shè)標準，選取黃仲九主編的高等教育出版社出版的《化學工藝學》為教材，對其內(nèi)容從OBE理念中工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、工程與社會及環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展五個方面進行篩選、補充和優(yōu)化，從基礎(chǔ)上保障畢業(yè)要求和教學目標的達成與實現(xiàn)，具體內(nèi)容如表1所示。

教師還可以根據(jù)學生的預習測驗結(jié)果了解學生對自學內(nèi)容的掌握情況，實時調(diào)整課堂教學內(nèi)容。對正確率較高題目，說明大部分學生對這些知識點已經(jīng)掌握，因此這些內(nèi)容在課堂教學不再學習，而是課后在學習通發(fā)布講解供未掌握的學生學習。對于正確率較低的題目，說明學生對這些教學內(nèi)容掌握的不好，可在課堂教學過程中設(shè)置教學環(huán)節(jié)再次強化這些教學內(nèi)容，促進學生知識目標的達成。

1.3 教學模式

第三對課程模式進行改革，將傳統(tǒng)的單一課堂講授教學模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎n前預習、課中討論和課后反饋的學習閉環(huán)教學模式。中國工程院院士謝和平院士在第 11 屆中國大學教學論壇指出“課堂是教育教學的主陣地，只有課堂進行了革命，教育才能真正革新”[10]。教師的角色定位要從過去學習資源的提供者轉(zhuǎn)向?qū)W習資源的選擇者和組織者[8-9]。超星學習通是一款非常實用的網(wǎng)絡(luò)教學平臺軟件，提供的教學資源量十分巨大，其平臺功能可以為教師提供網(wǎng)絡(luò)教學服務(wù)，對網(wǎng)絡(luò)教學活動中的各個環(huán)節(jié)給予支撐。綜合考慮國家一流課程建設(shè)標準中“增加挑戰(zhàn)度，即加大學生學習投入，科學“增負”，讓學生體驗“跳一跳才能夠得著”的學習挑戰(zhàn)”[4]的原則和OBE理念中“對學生進行現(xiàn)代工程設(shè)計思想和設(shè)計方法的教育，培養(yǎng)學生綜合應(yīng)用各方面的知識與技能解決工程問題的能力”[3]的要求，本課程設(shè)計了課前預習測試、課中提問討論和課后復習反饋的學習閉環(huán)教學模式，并利用學習通軟件強大的互動和統(tǒng)計功能建立健全該教學模式，將在線課程元素融入教學，優(yōu)化教學模式，適應(yīng)當代學生的學習習慣，讓學生從觀看變?yōu)轶w驗，促進學生主動探求知識，綜合鍛煉基本能力，幫助學生從被動學習逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槟軐W、會學愛學的主動學習。具體改革措施如下

(1)課前預習

利用學習通軟件，本課程改變傳統(tǒng)課堂的“教師一言堂”，針對教學重點和難點設(shè)置多種課堂互動環(huán)節(jié)，如搶答、測驗、討論、分組任務(wù)等，引導學生積極的參與到課堂學習的各個環(huán)節(jié)，讓學生從觀看變?yōu)轶w驗，促進學生主動探求知識，解決每一堂課的重點難點問題。本課程一學期共發(fā)布了課堂測驗52次，課堂活動有相應(yīng)分數(shù)，作為過程化考核的平時成績。

(2)課堂互動

對各章節(jié)知識點進行梳理，將對應(yīng)知識目標的且只需要記憶的較為簡單的基本原理和理論錄制成教學視頻上傳超星學習通，供學生在課堂教學前進行自主預習。并設(shè)置預習測驗檢幫助學生明確預習重點，檢測自己自學的預習效果。本課程在學習通建課6章45節(jié)，設(shè)置94個任務(wù)點供學生自學自測。對各章節(jié)預習比例進行統(tǒng)計，預習完成90%以上的章節(jié)20個，其中15個章節(jié)達95%以上，說明學生對預習自學模式的認可度很高，也有效的保證了課堂教學的學習效果。對自學完成率偏低的章節(jié)中未完成的學生進行詢問，主要原因是因為學生覺得這些章節(jié)預習自測題難度較大，預習后仍不能完全確定答案，因此未完成預習。針對這一情況，教師可對預習題目和預習視頻持續(xù)改進，幫助下一屆學生更好的完成課前預習。

(3)課后反饋

一門課程每一章節(jié)的內(nèi)容難易不同，每位學生的學習能力也大不相同，而課堂學習時間有限，學生大量的學習活動是在課堂外進行，傳統(tǒng)的課后學習受到時間與空間的限制較多。本課程首先利用互聯(lián)網(wǎng)，將課堂學習的重點與難點內(nèi)容上傳學習通并設(shè)置復習測試題，使學生能隨時隨地進行課后復習，與教師溝通解決復習時存在的問題。其次，對學生按照學習情況進行分組，發(fā)布分組任務(wù)作為課后作業(yè)，學生在相互溝通討論的過程中可加深對課堂學習內(nèi)容的理解，同時也鍛煉了學生的團隊合作和溝通交流能力。本課程一學期共發(fā)布的分組任務(wù)31次，復習和分組任務(wù)的分數(shù)作為過程化考核的平時成績。最后，利用學習通平臺的學習預警功能，設(shè)置篩選條件，對于低于某一分數(shù)的學生發(fā)出學習預警，督促學生在課后更好的完成自主學習。對于多次預警自主學習效果仍未提高的學生，在課后了解其具體問題和原因，單獨輔導。

1.4 考核模式

第四將傳統(tǒng)以期末理論考試成績?yōu)橹鞯目己诵问剑母餅橐约ぐl(fā)學習動力和專業(yè)志趣為著力點的過程評價制度。傳統(tǒng)的考核模式并不能真正反映出教學目標中能力目標的達成，造成學生在平時學習不認真，考前抱佛腳，不利于學生學習自主性、積極性和解決復雜工程問題能力的培養(yǎng)。本課程綜合考慮一流課程建設(shè)標準中“科學評價，學生忙起來”[4]的要求和OBE理念中“關(guān)注學生的多方面學習成果，包括知識、實踐技能、專業(yè)發(fā)展、素質(zhì)、高階思維技能等，不以理論考試成績?yōu)槲ㄒ恢笜恕盵3]的理念對考核方式進行改革。本課程加強對學生課堂內(nèi)外、線上線下學習的評價，強化閱讀量和閱讀能力考查，提升課程學習的廣度。加強研究型、項目式學習，豐富探究式、論文式、報告答辯式等作業(yè)評價方式，提升課程學習的深度。加強非標準化、綜合性等評價，提升課程學習的挑戰(zhàn)性”。具體考核方式及分數(shù)比例如表2所示。

表2 改革后的考核模式

2 改革效果

2.1 課前預習促進課堂互動，課堂互動提升課后任務(wù)，學習閉環(huán)促進知識與能力目標的達成

因為學生學習能力之間的差異，不同學生的課前預習分數(shù)、課堂互動分數(shù)和課后任務(wù)分數(shù)也存在差異。如圖1所示。分析圖1中學生具體分數(shù)分布情況，發(fā)現(xiàn)課前課中課后過程學習得分處于優(yōu)區(qū)間的學生，期末卷面成績分數(shù)分布于優(yōu)良中，沒有差；課前課中課后過程得分處于良區(qū)間的學生，課后成績分數(shù)分布于優(yōu)良中，但優(yōu)良比例下降，中比例上升；課前課中課后過程得分處于中區(qū)間的學生，課后成績分數(shù)分布優(yōu)良中比例進一步下降，差比例上升；課前課中課后過程得分處于差的學生，課后成績分數(shù)分布無優(yōu)，且差比例最高。說明學生的課前課中課后過程學習效果影響期末卷面成績，過程學習效果越好期末卷面成績也越好。

圖1 課前、課中和課后成績對期末卷面成績的影響

綜上所述課前、課中和課后學習環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣相互影響促進，形成了完整學習閉環(huán)，完整的學習閉環(huán)又進一步促進學生對基礎(chǔ)知識的識記和解決問題能力的提高。

2.2 卷面成績顯著提高

經(jīng)過一系列的教學改革，2020-2021學年學生期末成績教2019-2020學年比較，期末總評平均分從65.7提高到78.8，各分數(shù)段學生人數(shù)比例如圖2所示。可以得出優(yōu)良學生人數(shù)顯著增加，中差學生人數(shù)大幅減少。說明多元化的課程改革提升了學生獲取知識和解決問題的能力，促進了課程知識目標和能力目標的進一步達成。

圖2 課程改革前后學生成績分布

3 結(jié) 語

《化學工藝學》課程的改革是在一流本科課程建設(shè)背景下對一流課程建設(shè)標準和OBE理念融合的一次的探索，旨在以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，貫徹落實黨的十九大精神，落實立德樹人根本任務(wù)，建設(shè)適應(yīng)新時代要求的一流本科課程。

課程改革過程中，先綜合考慮“堅持知識、能力、素質(zhì)有機融合，培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維”的一流課程建設(shè)標準與“成果產(chǎn)出導向”的OBE理念對學生畢業(yè)時應(yīng)達到的能力及其水平進行清楚的構(gòu)想和規(guī)劃，制定知識和能力雙層次的教學目標；再結(jié)合“教學內(nèi)容體現(xiàn)前沿性與時代性，及時將學術(shù)研究、科技發(fā)展前沿成果引入課程教學” 的一流課程建設(shè)標準和“持續(xù)改進”的OBE理念選編教學內(nèi)容；接下來按照“體現(xiàn)先進性與互動性，大力推進現(xiàn)代信息技術(shù)與教學深度融合，積極引導學生進行探究式與個性化學習” 的一流課程建設(shè)標準和“教學過程完整”的OBE理念設(shè)計適宜的教學閉環(huán)和混合式教學、信息化教學、自主探究式學習的多元教學模式來保證學生達到預期教學目標；最后融合“嚴格考核考試評價，增強學生經(jīng)過刻苦學習收獲能力和素質(zhì)提高的成就感” 的一流課程建設(shè)標準和“關(guān)注學生的多方面學習成果”的OBE理念設(shè)計了過程化考核模式。最終深化了課程改革，提高了教學效果。希望本文的研究能為一流課程建設(shè)標準和OBE理念融合在高等院校化工類課程的改革與建設(shè)中的作用提供有益的參考。