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摘 要：针对化工类专业课程教学中以“教”为中心、学生兴趣与自主性不高、个性化教学落地难、理论知识与实际应用的脱节明显等问题，结合地方本科院校自身的办学特点及优势，基于教学信息化和个性化，构建了一种以学为中心，以学习成果为导向的“学、建、思、践”一体化的专业课程线上线下混合教学模式。
关键词：教育信息化；OBE 教学理念；个性化学习；教学模式
本文引用格式：赵亚梅，常薇，李庆，等 . 以学习成果为导向的化工类专业课程教学模式探索与研究 [J]. 教育现代化 ,2021,8(41):57-60.
Exploration and Research on Teaching Mode of Chemical Engineering MajorCourse Based on Learning AchievementsZHaO Yamei, CHang Wei, LI Qing, ZHang Luohong, Wang Qian, LI Renzhong(School of Environment and Chemical Engineering, Xi’an Polytechnic University, Xi’an Shaanxi)
Abstract: There are some problems in the teaching of chemical engineering major courses, such as teaching-center, low interest and initiative in learning, difficult implementation of individualized teaching and theoretical knowledge divorced obviously from practical application. Using the characteristics and advantages of local colleges and Universities, this paper constructed the mixed model of online and offline hybrid teaching in chemical engineering major courses. The teaching model is based on teaching informatization and individuation, and integrates with learning, construction, thinking and practice, which takes learning as the center and learning outcomes as the guidance.
Keywords: education informatization; OBE teaching concept; personalized learning; teaching model
一 引言
我国化工行业与世界化工强国存在很大差距， 面对新一轮的科技革命和产业变革，化工产业转型与升级必须依赖多元化、个性化的创新人才培养 [1-2]。专业课程是化工人才培养的核心要素，有效教学模式是实现化工类课程教学目标的有力保障。
传统专业课程教学模式以教师为中心，偏重确定性知识传授，在新形势下，逐渐不匹配化工创新人才培养需求、我国教育水平及学生素质发展现状。新时代大学生出现个性化、在线化、认知多元化等群体新特征， 学生作为具有独立个性的教学主体，在获取知识途径、学习方式与能力等发生很大变化，传统课程教学模式逐渐不适应新时代化工类大学生培养的需求。为区域性人才培养的重要基地，地方院校借助其自身的办学优势与特色，以学生为中心，突破习惯性教学，改革化工类专业课程教学模式，将学生的知识、能力、素质培养的有机融合，渗透到每门的化工类专业课程教学中，对促进化工高等教育内涵式发展具有现实意义。
成果导向教育（Outcome-Based education， 简称“OBE”）是工程教育认证的三大基本理论之一 [3]，将传统的以教为中心转变为以“学”为中心，以学生经过课程学习后取得的学习成果作为导向，树立明确的课程教学目标，为课程教学改革与创新提供理论引领。
现代教育技术为课程教学模式改革与创新提供了有力支撑 [4-5]，课程教学模式逐渐呈现多样化，例如线上教学、线上线下混合教学等模式。通过现代信息技术与化工教学有机融合，实现化工的教学过程、教学资源、教学效果及教学效益的最优化， 有效提升化工专业课程的教学效果与质量 [6]。因此， 本文从学生技能与素质培养的“学、建、思、践” 基本点出发，以学生的学习成果作为教学产出，结合地方院校的校情与学情，以化工原理课程教学为例，侧重于信息化应用与个性化教学实施，探索了具有地方院校特点的化工类专业课程教学模式改革与创新。
二 地方院校化工类专业课程教学过程中的存在问题
西安工程大学是我国西部地区唯一以纺织服装为特色的高校，我校环境与化学工程学院追溯于1978 年的纺织化学工程系，1999 年改建为化学化工系，2002 年化学化工系和环境科学与工程系合并为环境与化学工程学院。围绕学校人才定位和纺织特色，以西安市纺织化工助剂重点实验作为平台，研究产业用纺织品印染、特种军用纺织品印染、染废水处理、特种化工染料等多项化工难题。
此外，陕西省能源化工矿产资源相对集中且丰富，拥有榆横、府谷、靖边、锦界、神木等多个工业经济园区，能源化工面临转型升级的挑战。基于我省能源化工和纺织化工发展需求，我校开设了化学工程与工艺、染整工程、环境工程、环境科学、生物工程等专业， 其中化学工程与技术是我校建设的一流重点学科， 多年来为地方经济发展输送了化工类优秀人才。结合本校和国内化工人才培养的现状，分析梳理了化工类课程教学过程中的存在问题如下：
原有的课程教学理念与模式的惯性影响大。教学过程中以教为中心，教学方法先进性与互动性不够、学生比较习惯进行确定性知识的接收式学习， 自我约束、自主学习、知识构建等能力偏弱。
化工类专业课程教学内容更新缓慢，课程前沿性及开放性不足，落后于现代化工的生产实际。课程教学对沟通合作、辩证思维、环境安全等非技能素质培养重视不够，与化工人才成长需求不匹配。
传统教学模式过于偏重共性教学，无法满足为每位学生提供适合自己的个性化学习与指导，学生的学习兴趣不高、学习效率低、创新意识与思维能力偏弱。
地方院校与地方经济联系紧密的优势发挥不够， 化工类专业课程具有很强的工程实践性，课程教学与企业、创新创业、教师科研等缺乏深度融合，专业理论知识与工程实践应用之间脱节明显。
三 化工类专业课程的教学模式构建 - 以化工原理课程为例
随着化工高等教育的不断发展，课程教学更加关注学生如何“学”。针对以上地方院校化工类专业课程中的教学问题，课程教学中体现以“学”为中心，将课程学习获得的学习成果为导向，从转变教学理念、现代信息技术与课程教学相融合、多维度课程评价、强化课程与生产实践之间联系等方面进行教学模式改革。
在专业课程模式构建中，以 OBE 教学理念为指导，设定教学产出与课程教学目标，通过现代信息技术与专业课程教学相融合，教师根据学生学习情况及时地为学生提供一对一个性化教学指导，通过线上线下、课内课外、企业进课堂、课程专题讨论等多种组织形式，提高专业课程教学的质量与效率。
根据专业课程自身特点，从线上线下、课内课外等多维度覆盖评价学生的课程学习结果。发挥地方院校特色与优势，加强与企业交流、课题研究和创新创业实践的联系，提升课程前沿性和时代性，强化理论知识与实践应用之间联系。因此，加强教师、学生、企业三者互动，基于教学设计个性化、评价体系综合化、组织形式多样化等途径， 进行化工类专业课程的教学模式构建。笔者以化工原理课程为例，构建了一种以“学”为中心，以“学习成果”为导向的“学、建、思、践”一体化的线上线下混合教学模式，见图 1 所示。
（一）“学习成果”为导向的化工原理课程教学目标
学习成果属于课程的教学产出，通过课程教学所要达到的专业技能、素养等。根据《华盛顿协议》提出的 12 条毕业生素质要求，从课程所支撑的工程知识、问题分析、设计 / 开发解决方案、终身学习等方面的学生培养要求，制定化工原理课程教学需达到的学习成果。通过化工原理课程学习，①基于化工单元操作过程的理论模型建立，推演并应用于复杂化工问题，培养学生的工程意识与实践能力。② 能够运用化工原理及其相关知识，分析并提出复杂化学工程问题的有效解决方案，培养学生的创新意识与思维能力。③针对复杂化学工程问题的解决方案，化工单元工艺及设备设计，培养学生专业知识主动构建能力，以及学科交叉、合作交流、设计规范、环境安全等素养。④提升学生的理解记忆、辩证思维、自主探究、查阅和使用工程图表、文献资料等学习能力。
（二） 以学习成果为导向的化工原理课程教学实施
1.聚焦课程知识体系框架的知识主动构建与专业素养培养
化工原理以动量传递、热量传递、质量传递为主线，涉及流体输送、传热、精馏、吸收、萃取、干燥等多个化工单元操作过程，是化工原理实验、化工原理课程设计、化工设计及毕业设计等后续课程学习的重要基础。由于课程学时及内容复杂性的限制，课程教学无法做到面面俱到。聚焦课程知识体系框架，通过给每个学生预留一定的自主构建课程知识体系的空间，让学生填补空白空间进行主动构建，融会贯通并运用所学，引导学生深度学习与分析，形成对化工原理课程知识的独特见解。
在教学方法上，将课程内容融入特定学习情境中，促进教师的知识传递与学生的知识建构双向互动。通过知识的主动构建与迁移，培养学生深层次地掌握化工单元操作中动量、热量与质量传递的理论知识，进行化工传质传热设备与结构设计等。例如学生基于物料衡算、热量衡算等基本原理，主动构建如何对石油化工中直接汽提、测线采出等特殊情况进行设计计算等，并形成学生自己的个性化认知和独特见解。与此同时，在教学过程中引导学生通过相互协作、资料查阅、方案可行性论证、分析表达、方案优化与实施，行业规范、节能降耗、环境安全、设备费用等相关因素，兼顾学生专业技能与非技能素养的培养。
2.基于学生个性化学习的创新意识与思维能力培养
个性是创造力萌发与生长的土壤 [7]，个性化学习是学生在课程教学过程中形成创新意识和思维能 力的关键。进入化工原理课堂的每一位学生都并非“一张白纸”，每个学生在成长过程、个人兴趣、特长、学习情况、学习方式、专业认知等方面个性差异， 例如先修课程高等数学、物理化学等课程知识的掌 握情况在不同程度上影响着化工原理课程的学习效 果。在学生进入化工原理课程的学习之前，教师通过问卷、交谈、先修课程成绩分析等多种方式，充分了解每个学生的个性特征及学习情况，及时调整 课程教学的组织形式、教学方法，优化课程相关的 教学视频、PPT、教学资料等资源。
现代信息技术为个性化教学等提供了有力的支撑。通过微信、QQ、电话、短信、邮件等手段与方式， 进行教师与学生之间的一对一交流互动与精准指导， 及时引导学生在分析、理解与解决问题方面形成独立判断、独特见解等。对于线上教学，根据教师发布的学习任务等，学生通过超星泛雅教学平台的学生端，可以随时随地登录终端平台进行个性化学习。
教师通过跟踪每位学生的学习情况，对学生学习过程中存在问题进行分析与个性化指导，利用网络平台为学生提供、推送相关的个性化教学资源，从而满足每位学生对化工原理课程学习的不同需求，形成学生对理论知识的深度理解和独特认知，促进学生个性发展与创新意识形成。对线下个性化教学， 针对线上每个学生的个性化学习情况，教师分析梳理线上学生在化工课程学习过程中存在的难点和疑问，确定线下课堂的教学内容及组织方法，通过面对面探讨、小组辩论、校企交流、课程特色专题及工业实例等，从不同视角阐述同样问题，帮助学生多角度思考与个性分析，训练学生创新意识与思维能力。
3.加强课程教学与企业进课堂、教师科研及学科竞赛等多方位融合，培养学生工程意识与实践能力
发挥与地方经济发展联系密切的地方院校特色优势，开启校企互动式的专业课程教学新形式，加强课程教学与工程实践之间深度融合。
例如根据化工原理课程的进度及课程专题情况，邀请企业工程师进入 2018 级化工专业的化工原理课堂。针对炼油、煤化工的典型精馏塔设计，分析了精馏塔工艺设计的重点与难点问题，基于 SimSmart 仿真模型平台， 通过纯连线方式进行精馏工艺流程的自主搭建设计与优化。这种新颖的授课形式，以学生为中心，不仅课堂互动活跃、重点难点解析生动，为学生提供直接与企业工程师进行面对面交流学习的机会，加强了学生对理论知识的理解和实践应用能力，提高了学生的工程实践意识和化工专业认知。
鼓励和引导学生将专业课程学习与学科竞赛、教师科研等创新创业实践的相关内容进行紧密结合。化工原理是化工设计、化工实验等学科竞赛以及化工科研的基础课程，基于创新创业实践活动，有针对性地进行课程理论知识与实践应用的相互联系， 例如工艺流程设计、换热器设计与选型、精馏塔设计、精馏吸收的开车、停车等，实验安全训练、强化了学生的工程意识与实践能力，同时反哺化工原理的课程教学。
4.贯穿课堂内外的自主学习能力培养
化工原理作为基础课与专业课之间桥梁，课程内容涵盖广且难理解，培养学生的自主学习能力十分重要。新时代学生注重自身个性，在自我约束与管理方面不完全成熟，激发学习兴趣是促进学生积极主动学习的有效方法，例如融入化工典型案例、化工优秀人才先进事件等激发学生的学习热情和投身化工行业的情怀、通过教师表扬与自我肯定来增强学生的学习成就感等。
在此基础上，学生在一定时间内自主选择线上学习时间和地点，主动完成课程内容的学习、交流讨论及文献查阅等。在线下引导学生对课堂重点难点、解题方案、工业实例、课程专题等进行探究学习。教师通过线上线下教学平台，跟踪每个学生的学习情况并及时予以个性化指导和监督，引导学生主动调整或改变学习方式进行自主学习，并鼓励学生将课程学习与教师科研、化工设计、化工实验等学科竞赛等创新创业实践自主结合，课内外充分融合，为培养学生在实践应用中进一步深度学习能力提供多个切入点。
（三） 化工类专业课程教学模式的评价与实践效果
根据学习成果所涉及评价指标的支撑强弱，设置在线学习、线上作业、线下作业、分组专题讨论、小组互评、解题方案讨论、专题报告等作为形成性评价，将期中测评、期末考试作为终结性评价，形成性指标为 60%，终结性指标为 40%，对专业课程的教学目标达成度进行计算、评估和判断，在教学目标未达成或达成度较低时，提出课程教学持续改进的具体措施和方法。
在课程考核结束前，当每位同学每项指标完成情况低于设定的指标值，通过教学平台对学生发送该课程教学的预警提醒，及时反馈评价结果，从而监督并提醒学生达到课程教学的学习目标，而不是为考核而考核。以“学习成果” 为导向的“学、建、思、践”一体化的线上线下混合教学模式实施以来，化工专业 2018 级化工原理课程的课程教学目标达成度为 89.2，教学效果良好， 该课程的后续课程化工原理实验、化工设计等教学目标达成度也有显著提升。
四 结束语
随着化工高等教育的发展，化工类专业的课程教学不再是简单的技术与知识传授。面对专业课程教学改革的新挑战与机遇，我校作为地方院校凭借自身的办学特点与优势，基于课程教学的信息化与个性化，构建了一种以学习成果为导向的化工类专业课程教学模式。该模式尊重学生个性差异，以“学”为中心，将课内课外、线上线下、学校企业、课程与创新创业实践等多方位的相互结合，有助于激发学生对化工类专业课程的学习兴趣，培养学生在工程知识、问题分析、设计 / 开发解决方案、终身学习等方面的技能与素质。
参考文献
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