成果導向教育背景下化工原理教學改革與實踐

鄭育英 方巖雄 劉全兵 楊楚芬 謝紹朐

摘? 要：化工原理是化工類及相關專業的核心專業基礎課，對于夯實化工創新人才的專業基礎知識，培養學生工程能力和激發科技強國意識至關重要。然而，該課程長期以來的教育理念和教學方法滯后于行業發展變化和社會對高素質工程技術人才的需求。為此，該課程改革緊扣專業人才培養方案，以成果導向教育理念進行教學設計，構建基于“雨課堂+BOPPPS”的有效教學模型。通過重組教學內容、構建思維導圖，拓展教學資源和教學平臺，改革課程評價機制，全方位融入課程思政，教學效果得到極大提升，實現從教學到教育的轉變路徑。

關鍵詞：化工原理；成果導向；課程思政；教學改革；教學模型

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）03-0142-04

Abstract： Principles of Chemical Engineering is the core professional basic course of chemical engineering and related majors. It is very important for consolidating the professional foundation knowledge of innovative chemical talents， cultivating students' engineering capabilities， and boosting the student's awareness of rejuvenating the country through science and technology. However， a long-term educational philosophy and teaching methods of this course lag behind the development and changes of the industry， and the social needs for high-quality engineering and technical personnel. Therefore， this course reform is closely linked to the professional talent training plan， and the teaching design is carried out with the concept of outcome based education（OBE）. Then， an effective teaching model based on "Rain Classroom + BOPPPS" is constructed. The teaching effect has been greatly improved by reorganizing the teaching contents， constructing the mind map， expanding the teaching resources and teaching platform， reforming the curriculum evaluation mechanism， integrating into the ideological and political education of the course in an all-round way. The transformation from teaching to education has been realized.

Keywords： Principles of Chemical Engineering; outcome based education; curriculum ideology and politics; teaching reform; teaching model

化工原理是化工及相關專業的一門專業基礎課，是綜合運用數學、物理、化學、物理化學及計算機技術等基礎知識，分析和解決化工生產過程中各種物理操作問題。課程理論性、實踐性、工程性并重，起著由理論到工程、由基礎到專業的橋梁作用，也可以說是一門技術基礎課[1-2]。

當前，新一輪科技革命和產業變革突飛猛進，面對新技術、新產業和新經濟，化工高等教育迫切需要進一步改革發展，需要為社會培養更多的德才兼備的化工技術人才。為此，本課程急需解決的痛點問題是學生學習興趣不足，工程實踐能力不強，人才創新性不足。

一? 課程教學改革與實踐

針對教學過程中存在的痛點問題，創建了“三位一體、四維互動”的教學設計理念，即通過課堂教學創新、實驗虛實結合、教學資源開發，全面提升學生的邏輯思維能力、工程實踐能力、科學研究能力和自學創新能力；并通過重塑課程目標、變革教學理念、重構課程內容、創新教學方法、有效融入思政元素和改革教學評價等全面提升教學效果和人才培養質量。

（一）? 凝練創新育人理念，重塑課程教學目標

針對本課程教學存在的主要問題，教學團隊貫徹“以本為本，回歸初心”，全面落實了專業認證“以學生為中心（SC）、成果導向（OBE）、持續改進（CQI）”的教育理念，根據課程支撐的畢業要求指標點結合課程特點從知識、能力、素質三個方面確定了課程目標（圖1），同時落實在每節課的教學目標中。

（二）? 重組教學內容，構建學習思維導圖

針對課程內容多、公式多、計算量大、難學等特點，教學團隊對教學內容進行了重新組織（圖2），并對構建章節教學內容的思維導圖（圖3）。一方面為了保證教學內容能夠有效支撐相應的能力目標；另一方面為了保證知識體系本身的科學性、系統性和前沿性。同時，章節教學內容思維導圖，讓知識“串起來、活起來”，讓學生更容易把握知識脈絡和邏輯關系，幫助學生提高學習效果，同時激發創新能力。

（三）? 構建基于“雨課堂+BOPPPS”的有效教學模型

為讓“以學生為中心”的教學理念落地，教學團隊構建了基于“雨課堂+BOPPPS”的有效教學模型。在教學環節中，“雨課堂+BOPPPS”有效教學模型可用于線上、線下混合式教學過程（圖4）[3-4]。在目標導向、人人可參與互動討論中，改善了傳統“填鴨式”和教師“單邊活動”的現象，極大提高了教學效果。此外，由于使用了智慧教學工具，教學信息反饋及時，教師可以實時掌握每位學生的學習情況，有助于對學生的學習過程進行較為科學全面的評價。

（四）? 課程思政全方位融入

通過融入“哲學思想、家國情懷、工程倫理、職業品格、科學精神”五大思政元素，構建全方位課程思政教學模式，以達成課程思政育人目標。全方位課程思政，具體包括全素養、全空間、全鏈條。①全素養，聚焦課程三大教學目標，將思政元素融入到知識傳授、能力培養和價值塑造三大素養體系；②全鏈條，聚焦教學設計，將思政元素融入到內容設計、教學組織、課堂教學、實踐教學、教學評價和資源建設六大教學環節；③全空間，聚焦育人平臺，將思政元素融入到課堂空間、實踐空間和線上空間三大教學空間（如圖5所示）。

（五）? 改革教學效果評價機制

教學效果評價是課程評價的重要部分，包括形成性評價、終結性評價、總結性評價。形成性評價是根據學生的課堂表現、課后作業、實驗情況和單元測驗等來評價教學效果；終結性評價中根據學生的期末考試成績來評價教學效果；總結性評價是綜合動用形成性評價和終結性評價，便于教師及時了解教學中取得的成績和存在的問題，不斷調整或改進教學工作，最終達到課程教學目標的要求。本課程考評標準如圖6所示。

（六）? 拓展教學資源

1? 基于問題導向、科研項目的案例教學

在教學環節中，以化工生產中的實際案例，引導學生應用化工原理的相關知識進行分析、討論和判斷，增強學生的學習興趣，培養工程觀念。例如，以主講人的科研項目為案例，引導學生對知識的理解和創新應用。如主講教師應用課程中的精餾、吸收、干燥三章的知識進行工業有機廢氣回收再利用的研究，獲得企業立項，并聯合企業成功申報了廣東省科技計劃項目“活性炭纖維制備及三級全自動凈化裝置的研究與工業應用”，項目在企業實現了產業化應用。

2? 建設MOOC資源，打造線上教學空間

教學團隊建設的省級在線開放課程化工原理，于2020年8月在學堂在線上線，內容共8章，87個視頻，習題庫共有400多道測試題，還包括課程思政案例、中英文教材等拓展資源。目前線上課程點擊率已經超過了1.3萬；同時課程組還在學堂云建有異步SPOC，可有效開展線上線下混合式教學。

3? 打造國家級虛擬仿真實驗教學中心

由于化工原理實驗設備大，也是學生自進入大學以來第一次接觸比較大的實驗設備，學生難免常有恐懼心理。教學團隊和一些教學仿真軟件開發公司共同打造國家級虛擬仿真實驗教學中心，實現虛實結合的實踐教學育人環境，化工原理實驗教學通過先仿真、后實操，實現虛實結合，培養學生逐步樹立工程觀念，并學會分析和處理工程問題。提高了學生的學習積極性，達到了較好的輔助實驗教學的目的。教學團隊還錄制了實操實驗小視頻，通過仿真實驗和收看小視頻后，學生基本可以自己動手進行實操實驗。

二? 教學改革實踐的初步成效

以學生為中心，高素質創新工程技術人才為導向，結合OBE的教學理念，創新教學方法、融入思政元素、拓展教學資源、實現多元化考評方式等教學活動的實施，目前已經取得了初步的成效，教學效果得到了極大的提升，教師的教學方式也獲得了學生高度認可（如圖7所示）。

三? 結束語

在OBE教學理念和課程思政背景下，作為化工及相關專業的核心專業基礎課，化工原理課程教學效果對專業人才培養起著至關重要的作用。面臨化工原理課程教與學過程中長期存在的問題，如內容多、公式多、計算量大、單聲道課堂及重知識輕能力等問題，教學團隊通過構建思維導圖、重組教學內容、創新教學方法、改革課程評價機制，激發學生科學思維和創新思維；同時發掘課程思政元素，并全方位融入，培養理論知識扎實、工程實踐能力強、綜合素質高的德才兼備的社會主義事業接班人。通過本課程教學改革與實踐，深入探索滿足基于OBE理念工程教育認證和專業課課程思政要求的課程改革與實踐，對于其他工科課程教學改革具有一定的借鑒價值。

參考文獻：

[1] 鄭育英，余林，李軍，等.化工原理課程教學方法探討[J].廣東化工，2010（10）：163-164，168.

[2] 黃雪，張步寧，舒緒剛.化工原理教學中滲透思政元素的探索與研究[J]，大學教育，2021（4）：107-109.

[3] 鄭育英，方巖雄，劉全兵，等.基于雨課堂智慧教學工具的化工原理課堂教學改革與實踐[J]，化學教育，2021，42（14）：85-89.

[4] 董桂偉，趙國群，管延錦，等.基于雨課堂和BOPPPS模型的有效教學模式探討——以“材料物理化學”課程為例[J].高等工程教育研究，2020（5）：181-187.