基于成果导向的《能源化工》课程改革

刘 冰，肖 杨

（中南民族大学 化学与材料科学学院，湖北武汉 430074）

随着社会的高速发展，各行业对高科技人才的要求逐渐提高。传统的高等教育模式已经不能满足当代大学生多元的学习需求。2013年6月，我国加入“华盛顿协议”成为其成员国，我国工程教育专业认证步入国际化行列。工程教育认证是实现工程学位国际互认及国际工程师资格互认的基础。工程认证的核心理念是成果导向，以学生为中心和持续改进。这些理念对提高工科人才培养至关重要。1981年，美国学者spady首先提出成果导向教育理念（outcome based education，OBE），这一教育理念很快得到教育界的重视，成为主流教育理念[1]。成果导向教育是指教学设计和教学实施的目标是以学生学习之后所取得的最终成果来衡量。以学生为中心，以学习成果为产出导向，进行持续改进[2]。这里的学习成果不仅包括学生所知道的内容，还包括应用到实际的能力，更注重实用性。成果导向教育的特点是衡量学生能做什么，而不是传统教育的学生知道什么。在传统教育中，通常要求学生在给定几个答案中选出固定答案，这主要考察学生的记忆能力而不是理解能力。而OBE则要求学生完成更有挑战的任务，例如通过收集资料完成文献调研，论文撰写，并以口头报告的形式展示他们的成果。这样的任务更能培养学生思考、研究的能力。成果导向强调个性化评定，应该根据学生差异，制定个性化的方案，及时掌握学生的学习状态，从而修正教学。因此成果导向教学在很大程度上保护了学生的个性化发展，又达到了因材施教的根本目的[3]。

《能源化工》是化学工程与工艺专业的一门重要选修课。课程涉及范围广泛，包括煤、石油、天然气等传统化石能源的高效利用，也包括太阳能、生物质能、氢能、风能等新能源的开发利用。作为一门承上启下的专业选修课，要求学生在前期修完“四大化学”等基础课程，又要为之后的《化工设计》理论课，化工原理、毕业设计等设计类课程提供充分的背景知识。随着社会进步和经济发展，化石能源需求的不断增长，环境污染日益严峻，如何合理利用能源，节约化石能源的消耗，高效开发新能源，减少能源在使用过程中的环境污染是当代化工大学生应该考虑并为之奋斗的目标。能源的开发利用是一个不断发展的过程，例如核能发电在几十年前是作为一种新能源有待开发，而在2021中国核能发展报告蓝皮书中明确指出，我国核能的总装机发电量仅次于美国、法国，位列全国第三，核裂变能作为一种常规能源已经被广泛应用于发电。几十年前还是新能源的核裂变能已经变成常规能源。传统教学模式下，教师准备课件，课堂以讲授为主，期末闭卷考试，学生学习主观能动性差，学习效果一般。让学生将能源化工的知识消化吸收用于实际生活和今后的科学研究是目标。在此目标的引领下，将OBE理念引入到《能源化工》课程，进行积极的探索研究和持续改进。在《能源化工》取得良好的效果和总结足够的经验之后，将继续应用于其他化工课程的教学活动中。

1 教学方式的改革

课堂是教学实施的主要形式，为了适应成果导向的教育目标，至少要实现以下改进，从灌输课堂到对话课堂的转变，从封闭课堂到开放课堂的转变，从知识课堂到能力课堂转变，从重教轻学到教学并重的转变。传统的教学为灌输型课堂，教学即复制粘贴知识，学生学习的主观能动性差，根据化学工程与工业专业特点和培养方案要求，确定了对常规化石能源以教师讲授为主，新能源开发利用以教师教授和学生报告相辅相成的教学方案。要求学生通过查阅相关文献，查找新能源开发的最新研究技术和开发利用中遇到的瓶颈问题，并提出拟解决的方案。最后以小组报告的形式在课堂上进行讲述，分析和讨论。小组报告可以是文档、PPT、动画视频等多种形式，这种教学方案增加了学生学习的主动性和参与感，培养了学生查阅文献、撰写报告、制作PPT的能力，对今后的工作和科学研究都有一定的帮助。小组报告的形式也增加了一些“学习成绩较差的学生”的参与度，增强其自信心，对学习成绩较好的学生也培养了其团队意识，提升其团队协作能力。在这种以成果导向为目的的教学中，教师充当着引导者的角色，在教师的引导下，学生自主的进行学习内容的安排。在文献调研的过程中激发起学生的求知欲望，因而能更深刻地掌握学习内容。孔子云“学而不思则罔，思而不学则殆”，只有独立思考才能融会贯通。我国教育学家叶圣陶曾说过，教育式农业，而不是工业，只有重视每个同学的个体差异，才能使学生从“乐学”到“会学”到最终的“学会”。

传统教学模式只是在教室中单一模式进行，采用线上-线下混合式教学模式，平时教学活动仍然以课堂教学为主，在学习通APP上传相关学习资料，内容包括教学大纲、教学课件、其他参考书目、最新的相关研究论文、化工政策法规等供学生课外阅读，定期布置作业，学生须在规定时间内拍照上传。定期布置随堂小测验，检验学生的学习水平。进入21世纪，互联网+、云教学、大数据迅猛发展，给高校教育带来了强大的技术支撑，充分利用现代化的各种科技手段辅助教学极大地提升了教学质量，将封闭式课堂转化为开放式课堂。

2017年2月，国务院、中共中央印发了《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》，意见中指出，“坚持全方位育人，把思想政治要素始终贯穿于教学全过程，形成教书育人的长久体系。”因此，教师在讲授基础知识的同时，也要注意对学生思想政治工作的引导，对学生进行爱国主义教育，使学生对中国特色社会主义道路自信，理论自信，文化自 信。在讲授课程的同时，介绍老一辈化学家吃苦耐劳，勇于钻研的科学精神，将老一辈科学家开拓进取的精神慢慢渗透到学生的思想中。中南民族大学是一所是直属于国家民族事务委员会的综合性普通高等院校，建校以来，学校始终坚持社会主义办学方向，贯彻落实党的教育方针和民族政策，以铸牢中华民族共同体意识为主线，以立德树人为根本任务，努力探索办好民族院校。学校少数民族学生占全校总人数的60%以上，在这种背景下，加强思政教育，更有利于团结各民族学生。

2 教学内容选取的改革

鉴于能源化工发展迅速的特点，每年都需要对课件内容实时更新，让学生了解最新的研究动态。例如讲到煤化工时，介绍中国科学院大连化学物理研究所包信和院士合成气制烯烃的研究成果，让学生了解到我国作为煤化工发展大国，在今后相当长一段时间内，我国的能源利用仍然是以煤化工为主，而煤化工中降低能耗、降低水循环极其重要，包信和院士在低氢碳比条件下采用ZnZrOx/分子筛复合催化剂一步法催化合成气制低碳烯烃，烯烃选择性高达80%以上，远高于常规催化剂。在太阳能利用章节中介绍李灿院士液态阳光项目的发展状况，了解与环境相适应的我国太阳能利用方案，首先在甘肃地区利用丰富的太阳能资源太阳能发电，再电解水制备氢气，生成的氢气可以和大气中捕获的二氧化碳反应生成甲醇。该项目既能有效利用甘肃地区丰富的太阳能资源，能减少二氧化碳的排放，减弱温室效应。但是，必须清醒地认识到在某些关键领域，我国和发达国家还有很大差距，通过介绍中国人民在化工领域的卓越发展，既能能够增强学生的民族自豪感和自信心，也能使学生认识到科技兴国的重任，激发学生的使命担当和家国情怀。

在课程讲授过程中结合时事，例如在核开发能利用章节中，让学生发表对日本将核污染废水排入大海事件的见解，了解核能发展的利与弊，将所学习内容与实际生活相结合。世界作为命运共同体，130万t核废水经过两个月就会污染大半个太平洋，在洋流作用下，对全世界的环境都会造成严重的污染，日本将核污染废水排入太平洋是完全不负责任的做法。另外可以结合教师自身的研究方向，例如本人的研究方向为煤化工中C1小分子高效转化利用，通过开设化学综合实验，鼓励学生参加创新创业项目参与到教师的课题中来，激发学生对科学研究产生浓厚的兴趣，从具体事例中了解科学是第一生产力，是推动社会进步的主要动力，也增加对自己所学专业的热爱。化学是一门以实践为主的学科，很多项目都是实验走在理论前面，只有通过大量的科学实验，才能归纳总结规律，更好地服务于理论研究，加深学生对理论知识的理解。

3 考核方式的改革

以自主学习、成果导向为教学目标，为了增加学生学习的积极性和主动性，把学生被动学习过程变为主动获取的过程，对考核方式进行了改革，增加平时成绩的百分比。平时成绩占50%，期末考试占50%。平时成绩包括课堂表现、讨论发言、作业完成情况、论文撰写、小组报告讲述。尽可能减少死记硬背内容，增加理解应用内容。通过多样化的过程考核方式，增加学生学习的主观能动性，使课程的考核机制更加合理、规范、科学。课程结束后，教师和学生都应总结分析、查缺补漏。授课教师对全体学生试卷进行分析，发现学生薄弱知识点，分析其原因并持续改进。许多少数民族的学生在高中阶段化学基础较差，对于这部分学生单独进行课后辅导，随时关注其学习状态，争取在大学期间迎头赶上。采用问卷调查的模式获取学生对这门课程的意见和建议，总结这一轮教学中的经验，查找缺点和不足，并在下一轮教学中完善，达到持续改进的目的。

4 结语

大学教育的核心是培养人才。如何提高教学质量，把学生培养为适应社会发展，满足企业要求，具有一定创新能力的综合性人才一直是大学教师追求的教学目标。在教学过程中，教师以培养方案为基准，针对化学工程与工艺专业的特点，拓展教学内容，改革教学方法，以成果导向为目的，帮助学生除了获得课本上的基础知识，还能获得理论联系实际的能力，加深对所学科目以及化学科学研究的热爱。通过理论教学和实践教学，提高学生综合素质，增强其创新创业能力，培养出满足化工企业需求的综合性人才。