李 倩，張 宇，黃 青

（1.湖北第二師范學院 a.化學與生命科學學院；b.湖北省環(huán)境凈化材料工程技術研究中心，武漢 430205）

1 引言

OBE即成果導向教育，也稱為能力導向教育、目標導向教育、需求導向教育，主要關注學生通過教育后所獲的學習成果。作為一種先進的教育理念，對于教育工作者提出四個關鍵問題：想讓學生取得的學習成果是什么？為什么要取得這樣的學習成果？如何有效地幫助學生取得這樣的學習成果？如何得知學生已經(jīng)取得了這些學習成果？特別是近年來我國大力推行的工程教育專業(yè)認證，更是以“成果導向、以學生為中心、持續(xù)改進”為基本理念，探索應用型本科人才培養(yǎng)模式。

化工原理是化工、應用化學類相關專業(yè)重要的專業(yè)核心課程，具有較強的“應用性、行業(yè)性、實踐性”，主要講授的是化工生產(chǎn)中涉及的典型單元操作和主要設備，包含單元操作的基本原理（動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞）、過程參數(shù)變量、工藝計算（設計型計算和操作型計算）、典型設備的結構原理、操作性能和選型等。[1]-[2]該課程是在學生完成高等數(shù)學、大學物理、無機化學、分析化學、有機化學、物理化學等基礎課程以后，進一步學習工程學科專業(yè)課的過渡課程，也是學生們開始接觸企業(yè)實踐生產(chǎn)，為將來實習、工作和深造打下基礎的一門課程。[3]-[6]該課程的教學目的是使學生在學習中牢固掌握單元操作的基本原理和基本規(guī)律，養(yǎng)成較強的實踐操作能力的同時樹立一定的工程觀念和意識，這對于培養(yǎng)學生在工程領域的生產(chǎn)、管理、技術創(chuàng)新能力和提高學生的綜合專業(yè)素質具有重要作用。[7]-[10]因此，如何結合OBE教育理念對該核心課程進行改革是當前各高校教師討論的熱點問題。

本文綜述目前國內院校在化工原理教學中的現(xiàn)狀和存在的問題以及改革方法上所進行積極探索和嘗試，再以湖北第二師范學院應用化學專業(yè)為例，總結近年來把OBE 理念引入課程教學中進行課程改革的情況，希望能為同類課程的教學提供一些思路。

2 化工原理課程的特點和教學問題

化工原理是一門典型的工程學科，突出特點是工程實踐性強、注重應用，理論和實際又緊密結合。因此該課程的特點決定了它和其他很多基礎學科不同，除了嚴密的公式、理論要進行推導、演算，還有大量的工程實踐內容。由于課程涵蓋的內容較多，概念抽象，過程機理和公式繁雜，因此無論是教還是學，都有很大的困難。近年來一線教師們通過大量總結教學經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)其問題主要有以下幾個方面：[11]-[18]

（1）以往的課堂忽視學生的個體差異，沒有考慮培養(yǎng)學生學習課程的方法，也沒有考慮對學生綜合素質的培養(yǎng)。并且傳統(tǒng)的教學中，由于條件的限制，很多時候只能局限于課堂上老師講，學生聽，教師多采用板書結合多媒體課件進行教學，所使用的課件往往只能用文字和簡單圖片來說明教學內容，而化工原理中所涉及的大量單元操作的過程和化工機械設備的結構、原理，特別是實際運行的狀態(tài)和問題，很難利用這種教學方式傳遞和表達，尤其是對從未接觸過化工生產(chǎn)實際的學生們，很難獲得深刻的認識，使得講授只能停留在使學生具有粗淺感官認知的階段，教學效果較差，課堂氣氛不夠活躍，師生互動較少，學生多處于被動接受。

（2）教材部分章節(jié)篇幅較大，課時不足，僅靠課堂教學難以提升教學效果，對學生理解和掌握所學知識的能力要求過高，學起來普遍感到比較吃力，學生的學習熱情和積極性也不高，并且產(chǎn)生很大的畏難情緒，學習效果較差。

（3）實驗或實踐教學稍顯不足，理論課程和實驗實踐類課程的時間跨度較大，實驗教學的條件還比較困難，實驗室的建設比如場地、實驗儀器的質量和數(shù)量還有待完善，大多還停留在傳統(tǒng)的實驗項目上，大型、完整的綜合性、設計性實驗項目還比較稀缺。學生不能及時消化理論知識，缺乏實踐經(jīng)驗和實踐操作機會，沒有工程意識，對實際生產(chǎn)、工藝過程沒有了解和對比，理論和實際脫節(jié)，認識不到本課程的意義和重要性。

（4）很多教師由于沒有進行專業(yè)的工程培訓，缺少在工廠、企業(yè)生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗，從而無法聯(lián)系實際，教學內容枯燥，課堂沉悶，對學生不能積極、有效的引導，一些教學活動難以組織和進行。

（5）考核模式過于單一，過于重視期末考試成績，學生的能力和水平并沒有完全體現(xiàn)和發(fā)掘，不利于調動學生學習的積極性和激發(fā)他們的學習熱情，也不能給用人單位提供畢業(yè)生就業(yè)相關內容的有效評價和參考。

3 化工原理教學的改革情況

鑒于以上問題，需要對教學內容、教學方式方法、考核形式等進行多方面的整合和建設，探索更符合專業(yè)特點和發(fā)展的教學形式，為此廣大教學工作者也在不斷地努力。現(xiàn)對目前國內院?；ぴ碚n程改革的情況做以下總結：

3.1 教學內容的改革

針對教學內容繁雜，難度較大等特點，很多院校結合自身的特點進行積極有效的探討。比如黃山學院的化工原理教學團隊[19]根據(jù)以成果為導向的課程目標，重新修訂了教學大綱，教學內容則把教材中分散的十一章內容按照原理整合為動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞三大篇，有利于學生學習和總結。北京聯(lián)合大學生物化學工程學院[20]根據(jù)各專業(yè)的實際需求適當刪減了部分課程內容，去掉了比如吸收、沉降、過濾等章節(jié)。另一方面，引入和課程相關的最新的研究進展，以研討的方式讓學生更多了解學科發(fā)展的前沿領域，除了書本上的知識，更多地接觸了和時代發(fā)展緊密相連的新技術、新工藝。通過“翻轉課堂”讓學生積極參與課堂活動，加深對基礎知識的理解。江西農(nóng)業(yè)大學[21]對化工原理教材中涉及到牛頓黏性定律、量綱分析法、恒摩爾流假定等證明推導的內容刪掉，并把和先修課程中重復較多的部分進行精簡，同時增加了有專業(yè)特色的、應用型更強的內容，引入一些較為先進的技術，再結合不同教學策略的使用，增強了課程的針對性和實用性，教學效果有了顯著的提升。安徽醫(yī)科大學[22]在學時較少的情況下，弱化公式推導，根據(jù)授課對象生物技術專業(yè)的專業(yè)特點和需求，在精簡章節(jié)內容的同時，穿插生物技術專業(yè)的知識，構建二者的聯(lián)系，從而提高學生的興趣，學會靈活運用所學知識。

3.2 教學方法的改革

教學方法的探索一直以來都是各位一線教師們教改的重點。有部分高校正在探索問題教學法；而有些教師將理論課和實驗課相結合，在實踐操作中引導學生消化吸收復雜的理論知識，受到學生們的歡迎；還有些采用項目化模塊式教學，將學生分組，以相同項目為載體、以工作任務為中心來選擇、組織課程內容，學生在學習過程中有任務、有目的地積極參與，大大提高了學習的主動性。

南京林業(yè)大學[23]利用顛覆認知策略，在教學中適當設置認知沖突，根據(jù)所學內容創(chuàng)設問題情境。比如講到傳熱部分，教師從因紐特人建造的冰屋為例，激發(fā)學生思考冰屋保暖的秘密，使得學生學習的主觀能動性大大提高，從而進一步引導學生構建知識網(wǎng)絡，加深對課程內容的理解。呼倫貝爾職業(yè)技術學院[24]發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”的優(yōu)點，利用互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息技術，將多媒體教學和化工仿真操作軟件結合，引入最先進的設備和流程，體驗真實的化工生產(chǎn)操作和生產(chǎn)環(huán)境。并且還通過制作微課，將復雜的知識進行拆分，方便學生理解和記憶，然后課下再利用學習軟件幫學生們及時鞏固所學知識。河北民族師范學院[25]以OBE的理念以及應用型人才培養(yǎng)目標為指導，結合化工原理課程的特點，創(chuàng)造性提出了Problems Based on Engineering Cases（PBEC）教學模式。利用單元操作工程案例提煉出知識點和工程問題，按照畢業(yè)要求和導向設計教學模式，取得了較好的教學效果，學生的成績得到普遍提高。清華大學[26]采用案例教學法，提煉具有鮮明的目的性、工程性、綜合性及完整性的案例，將其引入教學內容，極大地提高了學生的工程意識，學習也更具有目的性，增強了學習的積極性。內蒙古工業(yè)大學[27]和湖北大學[28]也是通過選擇合適的生活和工程實例，在課堂上將枯燥的理論知識轉化成生動的、翔實的案例，激起學生的求知欲，課堂氣氛的活躍程度明顯增強，學生接受能力也得到提高。遼寧科技大學[29]采用問題教學法，強調學生為主導，提倡問題式教學、啟發(fā)式教學和討論式教學模式，教師提出問題后，讓3-4名同學來回答，再讓學生們自己討論判斷正誤，最后由教師進行總結評價，并把這部分的課堂表現(xiàn)記入總成績中，以激勵學生，鍛煉學生的獨立思考能力和實踐能力。河套學院[30]采用項目化模塊式教學，把理論課和實驗、實訓、實習、課程設計有機結合起來，更加充分有效的利用資源，提升教學的質量，也讓學生對課程體系有更為清晰的認識和把握，利于學生們了解課程之間的聯(lián)系。華南理工大學[31]采用研究型教學法，在以問題為中心的教學模式中，在每個章節(jié)設置一些“研究型小課題”，學生帶著問題學，整個教學過程始終圍繞如何解決和分析問題來進行，充分激發(fā)學生的學習興趣，促進對知識的吸收。

3.3 實踐教學的改革

創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)是當今教育的重點，特別是對于化工原理，應最大限度地利用優(yōu)良條件，為學生創(chuàng)造更多的實踐機會，培養(yǎng)學生的主體意識，因此實驗實踐教學極為重要。

遵義師范學院[32]以化工原理實驗競賽為契機，以賽促學，利用學生們參加競賽的積極性，對實踐教學內容和模式進行改革，實驗的設計更具有創(chuàng)造性和實用性。湖北大學[33]將智能教學系統(tǒng)（Intelligent Tutoring System，ITS）用于化工原理實驗教學中，它借助人工智能技術，在沒有人類教師指導的情況下，幫助學習者獲取本學科相關的知識和技能。井岡山大學[34]把理論課和實驗課結合起來，將小型的化工設備帶到教室，教師和學生們一起拆裝，一方面鍛煉學生的動手能力，另一方面加深學生對設備結構和原理的理解。而對于大型的設備，則是拆解出關鍵部分供學生觀摩。江蘇師范大學[35]在化工原理實驗課上進行翻轉課堂的教學實驗，充分利用學生課前預習，集中討論和回答問題，引導學生自行想辦法完成實驗任務，實驗結束后，師生共同總結問題，并展開討論，強化學生的自主性和理論聯(lián)系實際的能力。

3.4 考核方式的改革

常規(guī)的化工原理課程考核一般多采用平時成績、期中成績加期末成績三部分來綜合評定學生對該課程的學習和掌握情況，特別是期末筆試成績一般至少要占總成績的50%。但是在多年的教學中發(fā)現(xiàn)，化工原理這樣的課程應該更多重視學習過程，并且只通過一張試卷很難反映學生真實的學習情況。特別是在師范院校，課程的學時少，但內容多，近十章的內容都積壓在期末一張試卷上，學生的復習壓力很大，往往出現(xiàn)學了后面的，忘了前面的，大大影響了學生的學習興趣，沒有真正融入課程之中，最后靠考前突擊復習和死記硬背通過考試，難以激發(fā)學生的學習熱情。

蘭州交通大學[36]按照新的成績評定方法，總成績包含平時成績（40%）和期末考試成績（60%）兩部分。對于平時成績劃分了較細的評定標準，把平時出勤、作業(yè)、單元測驗涵蓋進行，還包括了答疑和獎勵的成績，側重考核成績“重平時、重過程”，突出過程評價，極大地激發(fā)了學生的積極性。武漢華夏理工學院[37]利用線上線下混合模式，把考核分成課前、課中、課后三個階段，結合學生的課堂互動、在線自學、線上作業(yè)、小組討論和章節(jié)測驗等的表現(xiàn)情況，多維度地進行考核，將“終結性評價為主”變?yōu)椤斑^程性評價和終結性評價結合”，過程考核的比例增加到60%，實踐后教學效果良好，大部分學生對于混合式教學方式接受度較高。哈爾濱工程大學[38]也是強化平時學習過程，學生成績不僅包括期末考試，還將課堂隨機提問、課堂小測驗、作業(yè)和討論課的情況納入考評體系中，提倡學生自主學習、批判性學習，不局限于書本上的知識，使學生對所學理論知識融會貫通。改革后不但學生理論課總評成績逐年提高，而且在歷屆的全國大學生化工設計競賽中屢創(chuàng)佳績。

4 本院系的化工原理課程改革情況

綜上所述，可以看出各個高校通過進行一定程度的改革，收到了較好的成效，有利于促進課程教學的良性發(fā)展，達到了教學目的，具有較大的意義。鑒于此，以湖北第二師范學院應用化學專業(yè)為例，課程教研室的老師們努力結合本校、本專業(yè)的實際情況，也從以下幾個方面進行了積極有效的探索。

4.1 教學內容的改革

對目前使用的教材進行重新整合，充分結合本專業(yè)學生和學時的實際情況，精簡部分章節(jié)，按照化工原理課程的主線內容，即動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞理論，對所涉及的單元操作過程進行劃分，課上對重點原理、公式講解后，由學生們分小組總結其他類似章節(jié)的重難點，利用互聯(lián)網(wǎng)資源，充分搜集大家感興趣的相關案例，引入課堂，并以小組合作的形式在課堂上予以展示，讓學生意識到各個單元操作之間的內部聯(lián)系。比如如何運用過程速率、物料衡算、熱量衡算的概念來推導分析，對比各個單元操作的共性，啟發(fā)學生領悟各知識點的特點，調動大家的主動性。

此外，對于涉及到的主要化工工藝、化工設備，利用本院系和武漢生物城相關企業(yè)的良好關系，邀請企業(yè)高級技術人員或教師實地到訪，在現(xiàn)場錄制一些動畫或視頻，進行解說，進而豐富教學課件，對于實地錄制有困難的內容可以適當增加課程設計、仿真實訓等內容，使學生們能夠在課堂上就感受到真實的化工生產(chǎn)過程，也使得書本上的知識立體化、多樣化、生動化地呈現(xiàn)出來，提高學生的學習興趣，真正的學以致用，培養(yǎng)他們的工程觀念，力爭在現(xiàn)有課時較為緊張的情況下，讓教學的廣度和深度都有一定的調整，實現(xiàn)教學效果的提高。

4.2 教學方法的改革

用案例教學法，對教材中應用性較強的內容，盡量從實際生產(chǎn)和生活中提煉素材，構建教學案例數(shù)據(jù)庫，將理論學習與工程實際相融合，通過工程案例分析實際生產(chǎn)生活中涉及的物料衡算、熱量衡算等，了解各單元操作在實際生產(chǎn)過程中的應用，激發(fā)學生的興趣，啟發(fā)學生應用所學知識進行分析和討論。

采用學生為中心的教學方法，開展線上線下混合式教學，積極探索利用現(xiàn)代信息技術，開辟多種教學形式，發(fā)揮線上教學和虛擬仿真教學的優(yōu)勢。課前簽到環(huán)節(jié)，以回答提問的形式進行，針對上節(jié)課討論的核心內容設置問題，學生輸入答案后完成簽到。課堂上除了基礎的理論由教師重點講解外，利用學習通、QQ等多種線上平臺，組建班級群和學習小組，組織學生以課題小組的形式完成如課程設計、案例庫、題庫建設等活動，讓學生查閱資料，課下補充、輔助課堂教學。并且增設小組報告環(huán)節(jié)，由學生討論后自行梳理教學重點和難點，并用PPT 展示講解，遇到問題可以和老師、同學們一起互動、討論、分析，增強他們的主動性和學習興趣。改變過去單一的教師講，學生聽的教學模式，力求采用多樣化、現(xiàn)代化的方式方法，充分活躍課堂氣氛，促進師生之間的交流，凸現(xiàn)學生的主體地位，從而滿足學生個性化學習的需要，啟發(fā)學生盡可能多地參與課堂教學。

4.3 增強實踐教學環(huán)節(jié)

為了進一步鞏固理論課所學內容，加深對基礎知識點的理解，通常還會開設化工原理實驗課程，利用實驗項目使學生對典型的單元操作和典型化工設備的原理和操作有初步的認識和了解，掌握實驗研究方法、基本化工儀表的使用和數(shù)據(jù)處理方法。

通過改革增加實踐教學的比例和學時，充分發(fā)揮本校毗鄰武漢市光谷生物城的地理優(yōu)勢，積極主動與光谷生物城入駐企業(yè)合作。目前我院和藥明康德等企業(yè)建立了良好合作關系，雙方共建實踐教學平臺，利用院系的實習實訓基地，邀請企業(yè)技術工程師來院系開展講座或實驗指導，也會帶領學生統(tǒng)一集中進企業(yè)參觀，接觸一線生產(chǎn)工藝，在參觀后總結問題、思考理論學習的重點。

同時對于一些對實踐操作特別感興趣的學生，嘗試集中小班授課，增設課程設計、競賽等實踐環(huán)節(jié)，在實踐中促進理論的學習和認識，引導學生理論聯(lián)系實際。

4.4 考核模式的改革

此外，通過改革嘗試考核形式的多元化，突出學習過程的重要性，強化課程中間過程的考核，嘗試分章節(jié)考核理論知識，這樣一來將繁雜的理論內容進行拆解，學生學一部分考一部分，每次測驗的分數(shù)按比例計入總成績中。

另一方面，鼓勵學生多參加實踐活動，探索增加實踐內容（如課程設計、競賽）的考核比例，例如學生在學完“三傳”過程之后，可以自組科研團隊，分工協(xié)作，完成一個和該部分內容契合的設計，以論文或者實驗操作的形式遞交結果，進行陳述和答辯，再按各自承擔的工作量和完成情況進行評價，和理論課的考試成績一起并入課程的總成績考核中。學生可根據(jù)自身興趣，選擇理論和實踐考試各自所占的比例，從而進一步發(fā)掘學生的潛能，因材施教，也讓學生逐漸加深對自己的認識，對今后的發(fā)展方向有更合理的思考，利于培養(yǎng)學生批判性思維，增強學生創(chuàng)新能力。

4.5 提高師資水平

由于絕大部分青年教師比較擅長理論教學，但工程實踐方面的經(jīng)驗普遍較為缺乏，因此教師隊伍的工程應用能力的培養(yǎng)十分重要。通過改革，力爭多為教師提供培訓進修的機會，深入企業(yè)，深入實習，多參加學術交流，和企業(yè)對接，力爭培養(yǎng)“雙師型”教師，努力提高自己的業(yè)務水平。

此外也借助院系和生物城企業(yè)建立的長期合作關系，在生物城企業(yè)中聘請優(yōu)秀的工程技術人員擔任課程的第二導師。學生在專業(yè)技術導師的指導下，既可以完成本課程的學習，又為后面的實習、畢業(yè)設計打下基礎，并希望在將來能把理論課學習、實習和畢設有機結合起來，三者同時展開，高效地完成人才培養(yǎng)目標。

5 總結和展望

化工原理是化學化工類專業(yè)最為重要的核心課程之一，其涉及的“三傳”理論幾乎是所有化工行業(yè)設計、運行的基礎理論，其開設的重要性和必要性不言而喻，除了傳統(tǒng)的教學方法和模式，廣大教師應該多探索在新時代背景下，特別遇到像抗擊疫情這樣的突發(fā)情況，如何因地制宜，結合自身院系和學生的特點、特色，靈活轉變教學思路，把枯燥的理論和生動的實際結合起來，克服學生的畏難情緒，增強學習的信心和主動性。