工程认证背景下物理化学模块化教学实践与思考*

邓崇海，王黎丽，姚 李，吴义平，阳 杰，陈 红

(合肥学院能源材料与化工学院，安徽 合肥 230601)

工程教育专业认证注重毕业生的工程实践能力培养，高校毕业生毕业要求必须覆盖工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理和终身学习十二项指标。通过工程教育专业认证的专业培养的学生需具备深入理解和解决复杂工程问题的能力。成果导向教育(Outcome Based Education，OBE)是工程教育专业认证的认证基础，毕业要求对毕业生应具备的知识、能力、素质结构提出了具体要求，必须通过与之相对应的模块知识体系在教学中实现。我国成为《华盛顿协议》成员国，将大大促进我国在工程教育的质量水平，大力推进我国工程师资格国际互认的基础和关键就是按照国际标准培养工程师、提高工程技术人才的培养质量[1]。在新工科专业发展和教育教学背景下，物理化学是应用型本科专业化学、化工、材料、生物、环境、医药等专业重要的基础课程，在构筑各专业知识的应用能力培养过程中起着举足轻重地承上启下作用。

1 应用型本科专业物理化学的模块化教学实践

《物理化学》模块属于专业基础模块，是从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手来探求化学运动中具有普遍性的基本规律的一门学科[2-3]。包括研究化学化工过程变化的方向、限度及平衡规律的化学热力学；研究化学反应速率与反应机理的化学动力学；研究一些具有特殊规律的电化学、光化学、表面化学和胶体化学等。本模块的理论性很强、数学知识多，需要学生具有扎实的数学知识基础；先修模块包括工程数学、大学物理和无机化学；本模块在教学过程中，运用辩证唯物主义观点和科学思维方法阐明问题，结合科技和学科发展的实际，加强介绍现代物理化学的新知识、新领域，注意理论联系实际，培养学生分析问题和解决问题的能力。

对照工程教育专业认证的能力培养目标和指标分解，经过本模块的学习，本科生应获得以下能力：①拓展和提升运用高等数学在物理化学中的“建模”能力；培养学生发现问题、研究问题、分析问题，并运用知识来解决实际化学化工工程问题的能力。(支撑毕业要求1，支撑度M)；②具备运用化学热力学理论深层次认识和解释生活实践与化工生产过程中的物理化学变化本质的能力；具备运用化学动力学方法认识和分析化学化工反应及工艺的速率、历程和条件控制的能力；具备结合热力学计算和动力学实验设计和研发新的化工工艺过程(新产品或新工艺)的初步能力；具备从宏观上去观察、分析和解决新型现代化工工艺流程系统问题的基本能力。(支撑毕业要求2，支撑度H)；③着重培养学生的创新意识和科学品质，培养学生自主学习、主动获取知识的意识，能确定自主学习的目标与内容，独立完成自主学习环节，提高自主学习意识与能力。(支撑毕业要求12，支撑度L)。本模块在毕业生能力培养要求与毕业要求中的对应关系如表1所示(注：H为强支撑，M为中等强度支撑，L为弱支撑)。

表1 物理化学模块在学生能力培养要求与毕业要求中的对应关系Table 1 The correspondence relationship of the abilities cultivation and graduation requirement in the model of Physical Chemistry

依据教育部高等学校化学类专业教学指导委员会建议的高等学校化学类专业物理化学的相关教学内容和工程教育专业认证的能力培养目标，经整合后的物理化学(含实验)教学模块可划分为五个教学单元：一是化学热力学理论单元，教学内容包括气体、热力学第一定律和热力学第二定律；二是化学热力学应用单元，教学内容包括热力学基本理论在多组分系统、相平衡系统和化学平衡系统中应用；三是化学动力学单元；四是一些具有特殊规律单元，主要教学内容包括电化学、界面化学和胶体化学等；五是物理化学实验单元，内容包括物理化学的所有实验项目的设计与教学。

2 应用型本科专业物理化学模块化教学几点思考

2.1 坚守课堂教育主阵地，将“课程思政”元素融入课堂教学之中

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调“做好高校思想政治工作，要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其它各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治课同向同行，形成协同效应”[4]。

在物理化学课堂上把握思想政治教育的内涵，将“课程思政”元素落实在教学的相关环节，将价值引领、能力培养和知识传授有机融合，充分发挥课程的育人功能，与思想政治理论课相向而行，持续改进，形成协同效应。例如在重要基本理论的提出过程中，常常涉及到一些伟大的化学家的事例，他们为发现真理，克服艰难困苦、勇攀科学高峰，这种思想价值观是当代大学生应该学习和倡导的，因此在课程教学时自然切入这些思政元素，融入到课堂教学中[5]。在教学过程中坚守课堂教育主阵地，坚定灌输学生辩证唯物主义思想，激发学生学习原动力，为祖国发展、民族振兴竭智尽力，追求不懈，奋斗不息的精神，培养学生热爱祖国、忠诚于国家和人民事业的高尚情操。

2.2 打造“应用型”和“学术性”，提高学生解决复杂工程问题的能力

根据合肥学院“地方性、应用型”的办学定位，结合德国应用型人才培养模式和各工科专业的专业特色和人才培养目标，将基础化学(无机化学、有机化学、分析化学和物理化学)教学内容实施模块化重建，优化原有的课程知识体系、删除重复的交叉的知识内容，强调“实用、够用”的知识结构，强化自主学习能力和协同创新能力的培养。

工程教育专业认证注重学生工程实践能力的培养，要求学生能够将所学的理论知识和实践相结合，解决行业实际存在的复杂工程问题。教学方法有具体的教学方式构成，积极推行多维度互动式的教学方式，运用新媒体技术，施行多渠道互动，引导启发学生对知识主动学习，及时收集学生的学习效果和教学效果信息，形成正反馈。实验教学中多运用现代化的教学手段，如仿真模拟实验、演示型实验、多媒体教学课件等辅助实验教学。推行多维度互动包括师生之间、学生与学生之间、学生与多媒体之间以及学生与实验一起之间的互动与交互，发挥学生自主学习空间和主观能动性。教师的职责是做好科学引导工作，强调学生的自主地位，让学生通过自主探索与合作交流学习机会，化被动学习为主动认知，促进教学相长。在人才培养过程中，努力实现实验课程、实习课程和实训课程相结合，基础实验、综合实验和设计实验相结合，打造具有工程技术能力、创新意识和实践能力的应用型人才。

2.3 建立“学生评教、教师评学”交互式教、学质量评价体系和评教促学的正反馈运行机制

教学评价体现在教与学的质量与效果。原有的大学化学实验教学评价主要是通过教师对学生的预习报告、实验考核和实验报告这些纸质材料评出学生的实验模块成绩，仅能单向体现学生实验技能情况，很难全面地反映学生的真实掌握技能效果和教师的教学效果。由单向评价模式改为双向交互式评价模式，也就是教师评学和学生评教，学生可通过教学系统对教学教师打分评教，对教师的教学内容进行评价，教师可在教务管理系统就能查阅学生对教学质量的评价情况，对学生进行课堂考勤情况等随机抽查点名，这样可促使教师更有针对性的改进教学方法和教学内容，从而使得教学过程更有针对性和互动性，也促使教学质量更有力的保障，评教促学、评教促改才能形成正反馈机制。此外，教务管理部门还可以通过组织课外活动调查、投票等、督导评课、同行听课等方式方法促进和提高老师的教育教学水平和学生的学习激情。

2.4 积极推进教学信息化进程

为贯彻落实《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》，推进教学的信息化建设，促进教师特别是青年教师交流教学心得，将微信公众平台引入物理化学课程的教学中，建立全新的学习方式，促进学生及时巩固与提高。以微课视频为载体，学生可以在宿舍或在图书馆，随时通过手机及校园网络即可登陆微信公众平台，了解各章节内容的重难点，进行课前预习，同时通过观看物理化学教学视频，预先了解更多的知识内容；在课堂教学中，学生的思路可随教师的教学路线走，大大提高课堂教学效果，同时教师可及时了解学生的学习状况、教学中的不足及与学生共同探讨学术问题；在课后，可以再进行复习和巩固，强化重点和难点，通过习题训练加深理解与记忆，从而切实提高解决复杂工程问题的能力。通过翻转课堂教学实践，学生在知识与技能，学习态度与方法、情感与价值观等多个维度都有积极提升。

3 结 语

大学教学承载着明确的育人功能。在物理化学课堂上以习近平总书记的重要讲话精神为指导，深入挖掘课程中的思政元素，在课程设计上将思政内容渗入到课堂教学之中，引导学生树立正确的人生观、价值观、世界观，真正实现“立德树人”的教育任务；在模块化教学实践中，从教学模式转变、教学方法改进、在线资源建设、在线和线下督学、改革评估方式和教学思考等方面实现持续改进，基于OBE工程认证的成果导向，切实提高应用型本科院校大学生毕业生解决复杂工程问题的能力。