劉欣梅 楊朝合 李軍 宋春敏 劉會娥

摘 要：探討了教學團隊建設(shè)、教學模式改革、課程資源建設(shè)等在學生工程能力達成中的支撐作用，重點闡述了提高學生解決復雜工程問題能力的多課程協(xié)同案例教學法和基于工程項目的設(shè)計類課程體系的實施策略。

關(guān)鍵詞：化工專業(yè)；教學平臺；能力達成；課程建設(shè)；課程資源；教學模式；雙一流

人才培養(yǎng)是大學的首要職能，離開了人才培養(yǎng)，大學則無所謂大學?！半p一流”建設(shè)最重要的是一流本科建設(shè)[1]，一流本科教育是“雙一流”建設(shè)的重要內(nèi)涵[2]。一流的本科教育意味著一流的人才培養(yǎng)質(zhì)量，人才培養(yǎng)質(zhì)量的高低在很大程度上是通過畢業(yè)生的能力達成度體現(xiàn)的。在影響學生能力達成的諸要素中，課程建設(shè)質(zhì)量是最基本、最主要的要素。因為課程是人才培養(yǎng)過程中最基本的單元，是各類教學活動得以組織、實施的載體；任何形式的教育教學改革大多都有具體的某一課程來保證學生的能力達成。因此，建設(shè)一流的本科教育必須有一流的課程作為有力的支撐和保障。

化工類專業(yè)是通用型過程工程專業(yè)，也是與高新科技密切相關(guān)的工科專業(yè)?？萍嫉娜招略庐?、人們對化工產(chǎn)品需求的多元化以及化工過程的復雜性，要求化工專業(yè)的學生應具備較高的工程實踐能力、創(chuàng)新能力，特別是解決復雜工程問題的能力，但傳統(tǒng)教學方法和教學資源等的局限性造成學生的能力達成度普遍較低。為提升學生的工程能力，我校的化學工程與工藝專業(yè)以學生能力達成為導向，以課程建設(shè)為載體，將搭建優(yōu)質(zhì)教學平臺作為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心任務，在課程團隊建設(shè)、教學模式改革和課程資源建設(shè)等方面取得了顯著成效。

一、以教育教學素養(yǎng)提升為抓手，建設(shè)優(yōu)質(zhì)教學團隊

一流大學是一流教師和學生的共同體[3]，教師教育教學素養(yǎng)的優(yōu)劣關(guān)系到學生能力達成度的高低。在長期的專業(yè)建設(shè)中，化學工程與工藝專業(yè)傳承優(yōu)良歷史傳統(tǒng)，高度重視教師教育教學素養(yǎng)的提升。在課程團隊建設(shè)中，充分利用國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè)石大科技、石大勝華等校辦企業(yè)的人力資源，將校辦企業(yè)的專家納入專業(yè)教師隊伍。依托校企雙方的良好合作基礎(chǔ)，堅持選派教師深入企業(yè)進行不少于半年的實踐鍛煉，豐富現(xiàn)場實踐知識。按照校企雙方“需求導向、分類指導、協(xié)同創(chuàng)新、深度融合”的基本原則，通過系列的內(nèi)外結(jié)合、優(yōu)勢互補的工作策略，建立了完善的校企協(xié)同培養(yǎng)機制。激勵企業(yè)教師全程參與實踐教學環(huán)節(jié)和理論課程部分內(nèi)容的講授，彌補校內(nèi)教師隊伍工程能力弱化的不足，為學生工程實踐能力的培養(yǎng)提供了有效保障。

每個課程團隊都確立了課程負責人領(lǐng)導下的課程團隊建設(shè)目標，在團隊建設(shè)中關(guān)注團隊成員的年齡梯度、學緣結(jié)構(gòu)、學歷結(jié)構(gòu)和專業(yè)特長。以青年教師培養(yǎng)為重點，構(gòu)建了“以理論學習與實踐鍛煉相結(jié)合、過關(guān)考核與后續(xù)提升相結(jié)合為原則，以助教鍛煉、試講過關(guān)、工程實踐培訓、團隊幫扶、團隊跟蹤為過程，以提升教育教學素養(yǎng)為目標”的青年教師培養(yǎng)體系。充分發(fā)揮老教師的引領(lǐng)示范作用，幫助青年教師站上講臺、站好講臺、站穩(wěn)講臺。

通過責任人、校企團隊成員協(xié)同發(fā)展、優(yōu)勢互補的教學團隊建設(shè)模式，提升了教學團隊的教育教學素養(yǎng)。目前，已建成“化學工程實踐教學團隊”等山東省優(yōu)秀教學團隊和“石油煉制工程”等全國石油與化工行業(yè)優(yōu)秀教學團隊。優(yōu)質(zhì)教學團隊的建立為學生各種能力的達成提供了保障。

二、以能力達成為導向，構(gòu)建優(yōu)質(zhì)的課程教學模式

人才培養(yǎng)的核心環(huán)節(jié)是教學過程[4]。教育教學方法是培養(yǎng)高質(zhì)量人才的關(guān)鍵，深化本科教育教學改革可以為“雙一流”建設(shè)營造良好的學術(shù)生態(tài)環(huán)境[2]，助推學生的能力達成。各課程的教學團隊踐行以學生為中心的教學理念，以學生能力培養(yǎng)為目標，注重學思結(jié)合、知行統(tǒng)一、因材施教，針對教學環(huán)節(jié)和課程性質(zhì)的差異，全面開展課程教學模式改革，全方位調(diào)動學生的學習積極性和主動性，引導學生積極思考、主動探究。

1.理論課程

課堂理論教學是學生獲取知識、培養(yǎng)能力的重要環(huán)節(jié)，科學的教學方法能夠充分調(diào)動學生學習的主動性，達到事半功倍的作用。本專業(yè)以學生為中心，采用協(xié)同案例教學法和研究性教學法，提升學生解決復雜工程問題的能力和創(chuàng)新能力。

（1）協(xié)同案例教學法。傳統(tǒng)的案例式教學法對培養(yǎng)學生的自主學習能力和工程實踐能力具有很好的作用，但傳統(tǒng)的案例教學大多以知識點為引導，不同課程采用不同的工程案例，學生接受的是某一案例內(nèi)含的孤立知識點，導致專業(yè)知識體系的碎片化，使得學生解決復雜工程問題的能力顯著不足。為解決傳統(tǒng)案例教學法的局限性，設(shè)計了以工程項目引導的協(xié)同案例教學法。該教學法是將專業(yè)核心基礎(chǔ)課和專業(yè)課統(tǒng)一規(guī)劃，在不同課程中采用同一工程案例，講解這一案例中在所授課程的知識點。圖1介紹了協(xié)同案例教學法的設(shè)計思路，圖2顯示了其中的一個教學案例。

為實現(xiàn)多課程協(xié)同案例教學法，以省級聯(lián)合精品課程建設(shè)為契機，共建專業(yè)核心課程聯(lián)合資源，設(shè)計“協(xié)同案例”，建立協(xié)同案例庫，使學生在協(xié)同案例中運用不同課程中所學的知識點解決化工過程的復雜問題，由此強化他們的工程概念，認識工藝過程的復雜性，并逐步提升解決復雜工程問題的能力。此外，通過網(wǎng)絡(luò)課程資源拓展課堂教學內(nèi)容，在對網(wǎng)絡(luò)資源的使用過程中提升學生的自主學習能力和終身學習能力。協(xié)同案例教學法的實施和多課程網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源的建立，避免了單一課程資源和基于孤立知識點的案例教學導致學生解決復雜工程問題能力差的現(xiàn)象。

（2）研究性教學法。提升創(chuàng)新能力，需要在教學方法上以教學相長的研究式替代灌輸式，學習方法上則以復制、記憶為主轉(zhuǎn)向以研究、創(chuàng)新為主。在每門課程中，使學生充分意識和體驗到自己在教學活動中的主體地位。教師在授課過程中注意引導學生去探究問題，創(chuàng)設(shè)情景，將知識鮮活化，鼓勵學生帶著疑問去搜尋資料、查找答案，在探究問題的過程中加深對基本概念與基本理論的認識和理解，掌握問題的深層次內(nèi)涵。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對創(chuàng)設(shè)問題的特點，學生以個人或團隊的形式完成調(diào)研報告，或進行課堂展示。有些知識點可以開展課堂討論，在討論過程中激勵學生以所學理論為基礎(chǔ)，進行發(fā)散和創(chuàng)新思考，在課堂上教師盡自己所能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，提升其創(chuàng)新能力。

此外，學校鼓勵教師根據(jù)自己的科研方向和學生的個人需求，讓學生參與自己的科研課題中；并設(shè)立校級研究性課程教改項目，建立了33個現(xiàn)代化的多媒體研討型教室，在教學樓內(nèi)設(shè)置了無線網(wǎng)、打印機、電子閱覽器等。諸多措施的實施為研究性教學的開展提供了有力支撐。

2.實踐課程

實踐教學是理論教學的延續(xù)、擴展和深化，是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學生掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺，是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新工程人才的重要環(huán)節(jié)[5]。因此，構(gòu)建科學的實踐教學模式對于提升學生解決復雜工程問題的能力和創(chuàng)新能力尤為重要。

（1）設(shè)計類課程。構(gòu)建了CDIO視閾下設(shè)計類課程協(xié)同教學模式，提升學生的工程設(shè)計能力和解決復雜工程問題的能力。以工程設(shè)計類核心課程及相關(guān)基礎(chǔ)課、實踐課為基礎(chǔ)，以化工過程實驗大賽、化工設(shè)計大賽和化工安全設(shè)計大賽等為抓手，打通化工原理課程設(shè)計、化工設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，建立了點面結(jié)合、長程統(tǒng)一、團隊協(xié)作的工程設(shè)計教學體系，使學生在培養(yǎng)期內(nèi)針對一個工程項目展開構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運行，實施路徑圖見圖3。

設(shè)計類課程協(xié)同教學的模式實現(xiàn)了階段設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計的有效結(jié)合，加強了設(shè)計內(nèi)容的系統(tǒng)性、綜合性和規(guī)范性，設(shè)計深度由初步設(shè)計階段拓展到施工圖設(shè)計階段；在任務實施過程中校企教師協(xié)同教學，學生則采用團隊協(xié)作。因為在培養(yǎng)期內(nèi)基于同一個工程項目，開展設(shè)備設(shè)計、工藝方案設(shè)計、配管設(shè)計、能量和環(huán)境評價等，最終完成對一套生產(chǎn)裝置的初步設(shè)計，所以該教學模式不僅培養(yǎng)了學生的工程設(shè)計能力和團隊協(xié)作精神，而且提升了他們解決復雜工程問題的能力。由此，基于工程項目，點面結(jié)合、長程統(tǒng)一的設(shè)計類課程體系的構(gòu)建，避免了階段設(shè)計和工藝過程脫節(jié)，將知識孤立和碎片化，造成學生發(fā)現(xiàn)和綜合分析問題能力差和工程設(shè)計能力弱化的現(xiàn)象。

（2）生產(chǎn)實習。在長期的探索和研究過程中，建立了基于任務的校內(nèi)沙盤觀摩—企業(yè)現(xiàn)場實習—校內(nèi)模擬仿真—中試裝置實訓“四位一體”的階段化、遞進式的生產(chǎn)實習教學模式。每個環(huán)節(jié)在實施過程中都設(shè)定任務，由學生獨立或協(xié)作完成。學生在現(xiàn)場實習過程中，校企教師協(xié)同指導，企業(yè)教師關(guān)注現(xiàn)場工藝，且給學生布置來自現(xiàn)場的實際問題，學生可獨立或團隊合作完成；校內(nèi)教師給予理論指導；在指導教師中除了化工工藝的教師，還選派了一名過程裝備與控制工程的教師，給予學生在設(shè)備方面的指導。為增強實習環(huán)節(jié)的時效性，加大過程監(jiān)控，考核方式采用班組問題式互查、教師現(xiàn)場階段考核和最終考核等多元化方式。最終依托基于任務的“四位一體”的生產(chǎn)實習教學體系和多元化的考核模式，強化了學生的工程實踐能力，解決了過去實踐教學模式和考核模式單一導致生產(chǎn)實習時效性差的問題。

課程的教學模式改革，激發(fā)了學生的學習熱情，顯著提升了他們解決復雜工程問題的能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力。在2011—2016年間的全國化工設(shè)計大賽中，每屆學生都獲得大賽特等獎或一等獎；在歷屆全國化工安全設(shè)計大賽中獲得第一名或金獎，在2015年全國挑戰(zhàn)杯大賽中獲得二等獎。

三、以強化學生能力達成為目標，建設(shè)優(yōu)質(zhì)教學資源

1.理論課程資源

教材是課程資源建設(shè)的主要載體和重要因素，高素質(zhì)工程人才的培養(yǎng)離不開優(yōu)秀教材。學校鼓勵以課程團隊為單位，積極組織力量編寫反映專業(yè)特色的教材。目前化學工程與工藝專業(yè)已出版了以《石油煉制工程》為核心的系列教材，具備了完整的從理論到實踐的教材體系，為專業(yè)的特色發(fā)展和學生的特色培養(yǎng)奠立了堅實的基礎(chǔ)。

信息技術(shù)的發(fā)展為學生提供了更加開放的學習環(huán)境，學生的學習不再受時間和空間限制。因此，課程網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)對于實現(xiàn)信息技術(shù)和教學的深度融合非常關(guān)鍵。目前，專業(yè)必修課都建有課程網(wǎng)站，網(wǎng)站中除提供了教材、教學大綱、課件、作業(yè)、教學錄像等基本資源外，還建設(shè)了案例庫、專題講座、現(xiàn)場工藝實景等拓展資源。

2.實踐教學資源

在實踐教學環(huán)節(jié)中，堅持“以實為體、以虛強實、能實不虛、虛實結(jié)合”的原則，按照“校內(nèi)訓練工程化、工程訓練綜合化、抽象原理具體化、危險實習安全化”的思路，強化仿真實驗中心和工程訓練中心的建設(shè)。其中，仿真實驗中心依托虛擬現(xiàn)實、仿真裝備與多媒體技術(shù)，融合多種互動硬件與數(shù)據(jù)庫，可以對石油化工工藝流程的各個真實環(huán)節(jié)進行模擬仿真，將不可視的場景形成安全操作的二維或三維虛擬場景，實現(xiàn)對作業(yè)崗位職能及工藝的可視化模擬。同時，采用實物仿真裝備和實訓軟件的混合體系架構(gòu)，將石油化工裝備按一定比例制作，具備真實裝備所具有的相關(guān)結(jié)構(gòu)、功能，通過學生親身操作和虛擬軟件過程功能的系統(tǒng)控制，實現(xiàn)操作者與仿真裝備、實驗系統(tǒng)的有效真實互動?，F(xiàn)在，仿真實驗中心已建立了石油化工工藝、單元操作、工程設(shè)計和現(xiàn)場實踐等四個虛擬仿真實驗實訓教學模塊。此外，通過與實習基地的通力合作，學生可以在企業(yè)完成為期四周的現(xiàn)場實習任務，在實習過程中學生與企業(yè)職工遵循相同的作息制度，期間可以深入裝置爬塔器、跑流程。

經(jīng)過多年的努力，化學工程與工藝專業(yè)建成了國家級“化工和過程裝備虛擬仿真實驗中心”和國家級“中國石化齊魯石油化工公司工程實踐教育中心”。兩個中心在人才培養(yǎng)中的優(yōu)勢凸顯，不僅滿足我校學生的實習和實驗需求，還為香港科技大學、華東理工大學、中國石油大學（北京）等高校的學生提供了實習和實驗場所，為強化學生的工程實踐能力和解決復雜工程問題的能力提供了強有力的支撐。

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