基于OBE理念的化工原理课程设计教学改革探索*

唐新德，刘 宁，王津津，李昶红，李来丙

(湖南工学院材料与化学工程学院，湖南 衡阳 421002)

成果导向教育(OBE)是一种以学生的学习产出为导向的教育理念[1]。OBE理念的核心在于学生的学习成果，保证学生都具备工作后所需要的知识、能力和素质[2-3]。近几年以来，OBE作为工程教育专业认证的基本理念在我国获得了广泛地认同，应用型本科院校是OBE模式改革的主要载体，我校作为应用型工科高校正在积极准备进行相关专业的工程教育专业认证。对于化学工程与工艺专业的学生来说，化工原理课程设计对其实践工程能力的培养是非常重要的。通过化工原理课程设计的教学不仅可以使学生去巩固和加深化工原理的基本理论，尤为重要的是，促使学生主动地运用化工基本原理知识进行设计技能的基本训练，培养其发现、分析和解决实际工程问题的能力，为其工作后适应工作岗位打下良好的基础[4]。然而，在传统的化工原理课程设计课程教学中，存在教学目标没有围绕学生预期能力制定、教学内容不能体现实际工程问题、教学方式是以“教师为中心”、考核评价方式轻视设计过程等问题，大部分学生只会根据课程设计指导书中例题依样画瓢，没有创新思维和工程意识，缺乏工程经济观点，设计正确性及效率低。对我院化学工程与工艺专业毕业生跟踪调查也表明：相当一部分新就业学生解决实际工程问题的能力有待加强，不能达到所在岗位要求。

基于此，我们探讨了OBE理念下化学工程与工艺专业化工原理课程设计教学新模式，针对化工原理课程设计课程教学中存在的问题，对课程教学目标、内容、方式方法和考核评价等方面的教学改革进行了相关的探讨。

1 基于OBE理念下化工原理课程设计课程教学改革模式

化工原理课程设计作为化学工程与工艺专业工程能力教学的重要环节，是培养工程实践能力和创新能力及团队协作能力的重要途径[5]。基于OBE理念，结合化工原理课程设计课程特点，改革其教学过程，围绕预期学习成果，教学模式设计如图1。从图1可知，通过企业调研、毕业生访谈获得的岗位需求来确定课程教学目标，按照课程教学目标、课程教学内容、课程教学方式方法、课程考核评价等环节形成闭环回路的课程教学新模式。

图1 基于OBE理念的《化工原理课程设计》课程教学模式Fig.1 The teaching mode of the course design of Chemical Engineering Principle based on OBE idea

2 基于OBE理念下化工原理课程设计课程教学改革内容

2.1 获取岗位需求，确定课程教学目标

基于上述的OBE理念下《化工原理课程设计》课程教学模式，课程教学目标是首要环节，其精准设定有利于教学内容的设计、教学方式的实施及教学考评的组织[6]。在传统的化工原理课程设计课程教学中，教学目标没有基于学生预期能力制定，不能达到专业认证的毕业要求。通过到化工类企业调研以及从事化工行业的毕业生访谈等可知，化工原理课程设计等设计类课程培养了学生的工程实践能力，有益于化工工艺设计岗位的获取。每门课程在专业课程体系中都不是孤立的，《化工原理课程设计》课程除了与《化工原理》课程密切相关外，也与《化工制图与CAD》、《化工过程模拟》、《计算机在化工中应用》等课程相关，因此，课程教学目标也需要体现这些课程的特点。紧密围绕化工工艺设计岗位培养目标，将课程教学目标分为知识、能力与素质三个方面。(1)知识目标：掌握能够运用于化工过程流程及设备的设计的工程基础知识，掌握单元设备的设计原理、方法及步骤等。(2)能力目标：运用工程基础知识分析解决工程问题的能力，设计单元设备和过程的能力，工程软件模拟与应用能力，工程制图能力，个人和团队协作能力及其它综合考虑能力。(3)素质目标：道德素质、表达素质及协作交流素质等。

2.2 紧扣课程教学目标，改革教学内容

在化工原理课程教学过程中，化工原理课程设计是一个非常综合的实践教学环节，学生需要联系化工生产实际，综合运用化工原理基本理论及基本知识和先修基础课程知识，在规定的时间内才能较好的完成。传统的化工原理课程设计教学内容不能体现实际工程问题，手工计算耗时费力，设计的正确性和效率不如人意，必须改革其教学内容。根据化工原理课程设计的教学目标，课程教学内容主要如下：(1)化工单元操作的基本原理、物料衡算及热量衡算、典型设备的设计计算及选型；(2)化工制图相关知识和CAD；(3)化工过程模拟知识、软件及计算机辅助应用；(4)调研化工生产实际问题；(5)课程设计的基本程序和方法。《化工原理课程设计》课程教学内容的前面三项主要在先修课程中完成，通过《计算机在化工中应用》课程知识的学习，就可利用Excel、Origin和Matlab等软件进行数据的选取、核算和绘图；《化工过程模拟》课程Aspen Plus软件可广泛用于各种物性参数选取、计算及单元操作流程的模拟计算，可以克服课程设计工艺计算中繁琐的计算问题，实现课程设计中过程优化选择，这样设计的正确性和效率将会大大提高[7]。通过调研化工生产的实际问题，进而确定设计题目和设计内容，有利于学生理论联系实际、提高解决工程问题的能力。本课程侧重第四、五项教学内容，对于第四项教学内容，则需要安排进当地化工相关企业实习；第五项教学内容有助于学生清楚课程设计的基本程序和方法。

2.3 改变教学观念及方式，灵活应用教学方法，实现课程教学目标

传统的化工原理课程设计的教学观念是以“教师为中心”，教学方式为教师对学生的单向灌输式，在这种教学观念及方式下，学生只会按照教师布置的设计任务书参照课程设计书上的例题完成课程设计，没有创新思维和工程意识，缺乏工程经济观点，达不到应有的教学目标[4]。因此，基于OBE的理念，必须对化工原理课程设计的教学方式方法进行改革。

(1)改变传统的以“教师为中心”观念，树立新的“以学生为中心”观念；改革传统的单向灌输式教学方式，创建新的“学生为主，教师为辅”教学方式。在化工原理课程设计过程中，教师需要教会学生怎么学、如何增强创新意识和工程观念、如何发现解决设计过程中出现的问题，从而提高其工程设计能力。在这过程中，必须以学生为主、教师为辅，教师需要给定课程设计任务书，学生充分发挥主体能动作用，自行组建设计团队，分工协作查找与设计课题相关的参考资料、确立设计思路、进行工艺设计计算、优化设计方案等，在设计过程中的辅导答疑也以学生讨论为主，教师引导启发、加强监督，这样能大大激发学生的主动性和积极性，开拓创新能力，进而提高学生发现、分析、解决实际工程问题的能力。

(2)灵活地运用各种教学方法，让学生获取知识、提高能力，确保学习成果的达成。在化工原理课程设计过程中，不同的设计阶段应采用不同的教学方法，以之实现学习成果。在设计准备阶段，首先应采用案例式教学方法，教师对优秀设计案例的设计思路、步骤和经验进行详细讲解；然后详细了解学生情况，采用引导式教学方法，引导学生组建设计团队；最后通过实地调研的方法，让学生进入当地化工企业实习调研，确定设计课题。在设计阶段，采用启发式教学方法，在设计思路、方案优化等方面进行指导，培养学生工程基础知识运用能力、工程设计能力和工程软件模拟与应用能力。在设计说明书的编写和图纸绘制阶段，对于设计说明书的编写采用案例式对比式教学方法，学生参考不同的设计说明书，确定统一的设计说明书的编写格式，培养学生的书面表达能力；对于图纸绘制，采用部分干预的启发式教学方法，启发学生改正绘制图纸过程中出现的问题，培养学生的工程制图能力。各种教学方法的灵活运用有利于激发学生的积极性主动性，改善教学效果，提高教学质量，从而实现课程教学目标。

2.4 建立多元考核评价体系，落实课程教学目标

化工原理课程设计现有的考核评价方式主要是教师评价设计成果(学生所提交的设计说明书和图纸)，很少对设计过程进行评价。要想真实反映学生的工程设计能力，必须对现有的考核评价方式进行改革[8]。不能仅凭学生设计成果评价学生的知识、能力和素质，而是要建立以工程实践能力为主导、以过程评价和成果评价相结合的多元评价体系，确保课程教学目标的落实。过程评价是对学生设计阶段各方面表现的测评，主要从设计态度与出勤情况、团队协作情况、提问释疑情况、交流讨论情况、答辩表现等方面进行评价；其中提问释疑情况指设计过程中教师向学生提问及其回答情况，交流讨论情况指设计过程中团队个人之间、小组之间、个人及团队与教师的互相交流情况，答辩表现指对设计的理解和解决工程问题的能力。成果评价是对学生最终设计成果的评价，主要从设计说明书及图纸的质量等方面进行评价；其中设计说明书的质量的评价是对设计方案、设计思路、创新性、计算的准确性等方面进行评价，图纸的质量的评价是对图纸的规范性和准确性等方面进行评价。评价主体包括学生个人、小组和教师，在课程评价过程中将学生自评、小组互评和教师评价相结合。课程评价体系的构成及权重关系如表1所示。

表1 基于OBE 理念的《化工原理课程设计》课程评价体系Table 1 The Assessment System of the course design of Chemical Engineering Principle based on OBE idea

2.5 持续改进

OBE理念一个重要原则就是持续改进。在化工原理课程设计课程目标、内容、方式、考核评价等方面的教学工作完成后，分析学生预期成果的达成度，是否存在偏差，偏差发生在课程教学目标、内容、方式、考核评价的哪个方面，并进行相应的改进，及时反馈给教学管理部门，不断的循环改进，提高学生的学习产出。

3 结 语

基于OBE理念，我们探讨了化学工程与工艺专业化工原理课程设计教学新模式，对化工原理课程设计的各个教学环节进行了重新梳理，通过企业调研和毕业生访谈等获取岗位需求，确定课程教学目标；紧扣课程教学目标，改革教学内容；改变教学观念及方式，灵活应用教学方法，实现课程教学目标；建立多元考核评价体系，落实课程教学目标；最后通过教学反思持续改进课程的各教学环节，形成“闭合回路”。这种教学新模式将促进具有工程实践能力人才的培养，为应用型高校化工类专业的工程实践课程建设提供有益的借鉴。