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基于“学习产出”(OBE)教育理念的化工原理教学改革与建设的初步
发布时间:2018-12-27 点击次数:
改革开放以来,我国高等教育一直伴随着我国经济快速地发展,取得举世瞩目的成就。当前,随着国家经济发展进入新常态,我国高等教育也由规模发展进入到提升质量为内涵的发展模式。在新常态背景下,我国高等教育的任务和目标发生了重要变化,提高人才培养质量,已成为当前高等教育改革的核心任务。高质量的本科教育是培养高层次人才的重要基础,对人的一生也至关重要。除了学好专业知识外,如何培养大学生团队合作精神、沟通交流、动手实践、思维创新等方面的能力,适应时代和社会对人才的新要求,是新常态下高等教育工作者要认真思考的问题。
传统的高等教育模式中,专业人才培养方案、课程设置是以学科为中心开展的,课程目标更多地倾向于使学生修习完课程后能够完整地、系统地掌握本门学科的知识,但这在一定程度上忽视了课程与专业人才培养目标之间的关联性,淡化了不同课程之间的联系,课程学习不能直接反映对人才培养的作用,导致学生在课程学习时比较迷茫、无趣,甚至“无用”的感觉。近年来,在我国积极开展的OBE教育理念在高等教育中的探索,越来越受到国内高等院校的重视,契合了新常态背景下对人才培养的要求。如何运用OBE理念来指导其动态课程的教学改革,实现培养高素质应用型人才这一教育目标,在当前就显得尤为迫切。
化工原理作为化学化工类(大化类)专业的学科基础专业课,在本科生从基础课程学习到专业课程学习过程中起着承上启下的作用,涉及到的专业有二十多个。围绕东莞理工学院“知行合一、立德树人”的本科人才培养这一核心,基于OBE教育理念,在将东莞理工学院化工原理建设成省级资源共享课程方面进行探索与实践过程中,通过在课程体系及模块建设、教学内容与方法、教学手段、评估方式等方面的教育教学改革探索,以期为建设高水平、可持续的OBE,教育模式提供借鉴,能为东莞理工学院其他课程教学改革提供借鉴。
1 OBE教育理念及核心内容
基于“学习产出“(又称“成果导向”)的教育是20世纪末兴起于北美的一种创新教育模式,其代表性人物是美国学者Spady。他在1994年出版了《基于成果的教育:关键问题及答案》(Out-comebasededucation:Criticalissuesandanswers)一书中,给OBE教育的理念、原则和模式进行了详细的论述,其先进的教育思想对高等教育产生了世界性的广泛影响和关注,在英国、加拿大、澳大利亚、南非、日本、台湾、香港等国家和地区纷纷引入这一模式开展教育教学改革,特别是大学教育,成为改良大学教育、追求卓越教育的一个正确方式。在实践过程中,许多新的研究成果不断涌现,其中,以美国工程教育专业EC2000认证标准最具代表性。OBE模式在我国主要应用于工程教育中。2013年我国成为《华盛顿协议》的第21个预备会员国,工程教育认证工作在全国推进。以OBE理念推动工程教育改革,提高工程人才培养质量成为国内地方工科院校广泛关注的焦点。十多年前,汕头大学在国内率先开展了基于“学习产出”的工程教育模式。该校以CDIO工程教育改革实践为抓手,结合国际工程教育与认证工作,对本科人才培养进行了有益的探索与再创新。
虽然OBE教育模式的定义很多,但其核心内容是相同的,即:学校首先必须明确地预设好学生毕业时应达到在能力及水平方面的目标,然后寻求设计适宜的教育模式、教学条件来保证学生达到这些预期目标,最终通过结果评价,对这一教育模式进行持续改进。学习产出(成果导向)驱动整个课程活动,教育结构、条件和课程被视为手段而非目的。因此,OBE是以预期学习产出为中心,对教育过程进行组织、实施和评价的教育模式。实施OBE教育模式主要有四个步骤:预设学习产出、实现学习产出、评估学习产出和持续改进学习产出,其中,预设学习产出是核心。
2 OBE理念下化工原理课程教学改革与建设的基本原则
在OBE育人模式中,首先要明确学生在毕业时应达到的目标,之后反向构建培养过程和培养条件。
这种模式可以让学生预先看到实现目标的路径。OBE教育归纳起来有三项基本原则:1)以学生为中心;2)以学习产出为导向;3)依据评估结果对教育过程进行持续改进。以学生为中心就是学校的所有育人活动都要围绕学生毕业时所要达到的人才目标来进行。以学习产出为导向,对于具体的一门课程而言,首先要有清晰的课程目标,课程目标服务于专业人才培养目标,课程建设的所有环节都要服务于课程目标,围绕课程目标来设计、实施。化工原理作为化学化工类专业的主干课程,涉及到的化工过程多、理论复杂、工程观点难理解等问题,是这类学科专业的重要课程之一,是学生未来职业发展非常有用的课程,也是一门比较难学好的课程。显然,利用OBE理念开展化工原理课程建设与改革是一种对当今先进教育理念的有益尝试。
3 OBE理念下化工原理课程教学改革与建设的路径与内容
作为化学化工类专业的主干专业基础课程,课程的主要任务是介绍流体流动、传热和传质过程(亦即化工工程中的“三传”问题:动量传递、热量传递和质量传递)的基本原理及单元操作的典型设备构造、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法等。从国内目前的教学活动执行来看,国内各院校普遍的做法是将化工原理分为三门独立的课程:理论课(72学时)、实验课(48学时)和课程设计课(两周)。不难看出,本门课程除了有理论教学外,还有比重较大的实验和设计环节的训练,因而,化工原理课也是一门具有很强实践性的课程。通过本门课程的学习,使学生能够掌握各种典型化工过程及其主要设备的基本原理、基本概念、基本知识的熟练应用及其计算方法,培养学生分析和解决有关单元操作各种问题的能力,对培养化学化工类学生的工程素养、工程观点具有重要作用。本文仅对化工原理理论课成的OBE理念课程建设进行讨论。
2015年,以作者为项目负责人的教改项目“基于OBE教育理念的化工原理课程群建设的创新研究与实践”获东莞理工学院立项资助,资助金额6万元。经过两年多的研究与实践,化工原理课程在教材、教学条件、教学团队、教学方法与途径等方面均已取得可喜的成绩。通过借鉴国内外关于成果导向教育模式的系列研究成果,结合化工原理课程特点和实际状况,作者及其团队在课程建设中摸索出了一套基于成果导向教育的课程模式,即:以OBE理念指导,围绕预期学习产出,将化工原理课程教学全过程中的教学目标、教学内容、教学方法、教学结果与评估等环节形成闭环的运行模式,主要思路:课程目标设定(Define)→课程内容设计(Design)→课程实施(Implement)→课程评价(Assess)→改进提高(Improve)。具体过程如图1所示。

图1基于OBE理念的化工原理课程实施路径
3.1准确设定课程教学目标
课程教学目标设定是OBE理念的最重要一环,因而,准确地设定化工原理课程教学目标是首要任务。任何一门课程都是人才培养体系中的基本单元,在开展课程建设时,要求教师对该专业人才培养的整体课程设计有一个全面的了解。面对专业课程体系,课程的教学目标需要能体现出承上启下的特点,应从以下三个方面来设定课程目标:1)知识目标:掌握化工过程中的单元操作的基础概念、基本理论原理、基本计算(物料衡算、能量衡算和过程平衡),掌握单元操作中的设备结构与操作原理,掌握单元设备的设计计算及选型,了解单元操作技术及设备的发展趋势。2)能力目标:工程基础知识和工程系统能力(专业知识的应用与创新。具备化工单元操作过程及设备的设计计算和设备选型能力;具备化工单元操作过程及设备结构及特点的理解能力;具备化工单元操作过程及设备的操作能力;具备化工单元操作过程及设备的应用、革新与管理能力等)。个人能力与人际团队能力(社会交往与团队合作精神)。3)素质目标:知行合一、立德树人,勇于担当、善于学习、敢于超越。树立团队合作精神,培养良好的人际沟通能力;树立个人职业生涯发展与企业组织发展目标相一致的意识;树立“人人为我,我为人人”的服务意识和奉献意识。通过以上课程目标的设定来对课程教学内容和评估做出正确的指引。三个方面的课程目标的主要内涵如表1所示。

表1 基于OBE教育理念的化工原理教学课程目标主要内涵
3.2科学组织教学内容
化工原理课程是以“三传”(注:动量传递、热量传递和质量传递)为理论基础,以传递过程原理和研究方法论为主线,以化工单元操作为主要内容,研究各个化工操作中的基本规律、典型设备的设计方法和过程的操作原理,课程主要内容如表2所示。
根据化工原理各章节内容的特点,教学内容设计上拟将教材中的章节内容进行模块化整理、分类,主要包括动量传递、热量传递、质量传递三个模块,化工原理实验及化工原理课程设计单独设课,为实践教学。

表2 基于OBE教育理念组织的化工原理课程主要内容
3.3精心研究教学方法和手段
采用现代各种先进的教学手段、科学的教学方法对提高教学效果、教学质量是非常重要的。要求学生利用好当今信息时代丰富、生动的网络课程资源和平台,预习和复习好教学内容,辅以适当作业,掌握好教学内容。引导学生学习,激发学生的学习兴趣,结合课堂学习,使学生在多样化的学习中获得丰富而牢固的知识。一些现代教育手段逐渐融入教学当中,如慕课(MOOC)和翻转课堂(FlippedClass)等都是当今十分流行的教学模式,为学习者提供了丰富的学习资源。在学校的项目资助下,本课程教学团队参加了相关知识的培训,制作了化工原理慕课,建立了网络学习平台。将网络上的慕课学习和课堂学习相结合的课程教学方案,激发了学生的热情,提高了化工原理教学效果和教学质量。
在教学方法上,主要采用了典型工程案例教学法。在化工原理这门具有较强工程背景的课程教学中,引入工程实际案例,学生在学习化工原理课程以前几乎没有与化工实际生产过程接触过,对一些常用的化工设备及工艺流程没有感性认识。目的在于提高学生解决工程中实际问题的能力,进一步培养学生的工程观念另外我们还采用演示仿真动画等方法介绍课程中难于理解的教学内容和工程设备运行,通过多媒体教学手段生动地呈现授课内容,使抽象的概念和理论更加直观和具体,以期充分提高学生的兴趣和注意力,进一步提高教学效果。
3.4高效组织教学评价
传统课程评价方式是以知识获得多少为评价对象的,通过优良中差将学生划分成不同的等级;在OBE模式中,评价并不是用来对学生划分优良中差的工具,而是检验学生是否达到了预期目标或要求,既要考察学生对书本知识的考核,还要考查学生是否掌握了为未来工作获得成功而获取的能力以及达到的素质。因此,课程评价的目标应以培养目标与毕业要求为基础建立相应的评价标准,同时在评价中也关注对学生能力与素质的考查。
化工原理课程评价主要由两部分构成:A.能力与素质;B.知识与技能。能力与素质主要包括能力执行能力、团队合作能力、沟通能力、考勤和学习态度等方面,由老师、企业导师和小组进行考评。知识与技能主要包括化工单元操作的基本概念、基本理论、基本计算、设备选型与计算等方面,其成绩主要由期中和期末考试成绩构成,具体构成如表3所示。

表3《化工原理》课程评价系统
3.5改进和提高
OBE理念的一个重要原则就是持续改进。在完成上述的工作流程后,根据对学生对预期成果目标的完成情况,反思前期在岗位分析、目标设定、课程设计、课程实施以及考核评价等部分是否存在偏差,分析偏差发生的原因,并提出相关的对策建议,再通过适当的途径反馈给相关的部门及人员,形成一个不断循环改进的“闭合回路”,保障《化工原理》课程教学改革的可持续性。
4 结语
两年多来,以学生为中心,基于学习产出为导向的OBE教育理念,东莞理工学院在化工原理课程教学改革实践与探索中取得了一定的效果,学生对这门课的学习更加感兴趣了,除了理论知识学得更加牢固外,工程实践能力、团队合作精神显著提高。但也发现了一些问题,如:学生的学习评估比较复杂,工作量大;评价方法是否科学合理?课程实施阶段,讨论课、工程分析与应用课占据了较多的时间,理论课时偏紧、偏少,等等这些问题,有待于今后的实践中进一步分析研究和完善。关注不同学生的学习需求,力争使每位学生都能达成最终的学习成果,也值得我们进一步地思考和探索。总之,OBE教学理念和育人模式,在东莞理工学院三个相关相关教研项目的资助下,先后通过在2012、2013、2014级四个专业中的化工原理课程建设改革与实践中开展了一些有益的初步探索,取得了不错的初步成效,得到了学生、企业、同行的好评。
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