OBE理念下的应用型本科高校中化工原理课程教学改革与实施

焦连升　马闯　刘金玉　王蕾　金铜音

摘  要：应用型本科高校中，以OBE教育理念为指导的课程建设和改革可以促进工程技术人才的培养，提高应用型人才培养质量。文章探讨了OBE理念下的应用型本科高校中化工原理课程的教学改革与实施，拟为学校其他课程教学改革提供参考和借鉴。

关键词：OBE;应用型;化工原理;教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2021）07-0007-06

Abstract： Curriculum reform based on the OBE idea in application-oriented college can greatly promote training of engineering talents and improve quality of applied undergraduates cultivation. Reform and implementation of Principles of Chemical Engineering based on OBE theory are reviewed in this paper to give beneficial and useful reference for reform of other curriculums in colleges.

Keywords： OBE; application-oriented; Principles of Chemical Engineering; teaching reform

通过高等工程教育培养各类工程技术人才是促进国民经济发展的重要手段。当前，国际高等教育发展的主题是“质量”。为此，哈佛、斯坦福、麻省理工等国际超一流大学纷纷回归本科教育，其中成果导向的OBE（Outcome-based Education）模式已广泛采用。美国是最早在高等教育中提倡和实施OBE的国家， OBE理念关注的是学生的结果，包括学习成果和教育成果。通过学校教育， 学生毕业时获得了什么样的学习成果， 这对于学生未来五年在社会中谋求发展所能达到的教育成果有什么帮助[1]。加拿大职业教育为了弥补基于能力的教学模式的缺陷，也把OBE理念引入到职业教育之中[2]。南非为了创造一种面向学习成就的整合的国家体制，在借鉴欧美发达国家课程组织模式的基础上也将OBE课程模式纳入到了国家认证体制中[3]。在国内，也有很多学者和老师纷纷把

OBE教学模式应用在其课程教学中[4-7]，取得了很好的效果。

“应用型”是随我国高等教育及经济社会的发展到一定阶段而提出的与时俱进的教育理念。改革开放以来，我国高等教育已经获得了长足发展。到2018年，从全国高等教育毛入学率（48.1%）来看，我国已经进入了高等教育大众化阶段，即将进入高等教育普及化阶段。经济社会的高速发展对人才的需求状况也发生了根本变化，行业和产业也需要培养高素质的应用型人才来适应发展和进步的需要，需要高素质的应用型人才进行高科技成果的应用与转化。党和政府也适时制定了有关政策和规划，明确鼓励一些省属新建普通本科高校向应用型转变。“应用型”是在新的高等教育形势下，培养具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才，其核心是能力的培养。如果简单的把应用型认同为职业教育，只注重岗位单项技能培养及岗位显性知识的学习，其知识缺乏系统性、技能缺乏全面性和综合性，学生的发展潜力将受到极大的限制，学生进入多变的实际工作岗位时灵活性差。

河北民族师范学院是河北省首批应用型转型试点高校之一，也是教育部学校规划建设发展中心首批全国五所“产教融合创新实驗项目”基地学校。为了探讨应用型本科高校人才培养质量，特别是工程技术人才的培养质量进一步提高的有效途径，我们把成果导向的OBE理念引入到《化工原理》专业课程建设改革之中，以期为河北民族师范学院其他课程教学改革提供借鉴。

一、OBE教学理念概述

OBE（outcome-based education）是一种新型的教育理念，教育系统的每一个组成都围绕学习的目标和成果，每个学生毕业时都应该达到学习目标。OBE教学理念已经在世界范围内得到普遍认可，20世纪90年代早期澳大利亚和南非[8]，美国1994年[9]就有了OBE计划，并在以后多年一直使用。2012年欧盟提出教育要聚焦学习成果并在成员国中推广。世界上最具影响力的本科工程学位互认协议是创立于1989年的《华盛顿协议》，该协议就全面接受了OBE的理念。2013年我国被接纳为《华盛顿协议》预备成员，2016年6月2日成为正式会员。自此，OBE理念在我国高校中流行开来。

OBE教育理念具有以下四大优点：

1. 目的清晰

每门课结束后应该获得的知识和能力目标被清晰确定。学生清楚自己要学到什么，教师则清楚自己需要教授什么，并对课程进行反向设计以利于达到预期。

2. 教学方式灵活

OBE并不限定教学方法，教师可以根据学生的差异采用灵活多样的教学和评价方式自由组织教学。OBE是以学生为中心进行的，教师的角色是引导和帮助学生逐步提高。

3. 参与度高

OBE的关键组成部分是学生的课堂参与，学生要对自己的学习负责。此外，学生家长和社会也要参与制定课程计划，以利于学生从学校顺利步入社会。

4. 学习成果具有参照性

学生的学习成果可以在不同学校间对照，学生可以在学校间相对容易的流动。企业也可以根据学生的学习成果决定是否适合自己公司的职位。

区别于以往仅靠分数来评价学生的学习效果，OBE理念强调的是学生取得的学习成果，即知识的运用能力。从这一点看，OBE的理念与我国培养应用型人才的新形势以及我校的应用型人才培养定位是高度契合的。

二、化工原理专业课建设改革与实施

化工原理是化学工程与工艺、生物工程、环境生态专业学生的必修专业基础课，是工程教育中联接理论与实践的桥梁和纽带，在工程技术人才培养中发挥着重要作用。完整地讲，化工原理课程包括三部分，即化工原理理论教学、化工原理课程设计和化工原理实验。通过调研我们发现现行的化工原理教学存在着一定的问题，理论教学方面，教学大都局限于书本上的章节，教师按照顺序介绍各种单元操作的原理及设备的计算，主要采用以知识驱动和满堂灌为主的教学方法，忽略了知识点之间的关联，也忽略了学生的主体作用;实验教学方面，主要是老师先做实验讲解，之后学生机械地按操作步骤完成实验，考核都是以实验报告的完成情况为主，所以学生并不关心实验数据是否有效可靠，实验报告存在大量的抄袭现象，计算结果也存在诸多错误;课程设计由于采用小组为单位进行，设计过程缺乏有效的监管，导致每一组内都有部分学生没有实施真正的设计而是参考其他同学的结果，这些都导致设计的质量不高，考核也主要是看学生提交的设计报告和图纸，考核的形式单一且缺乏科学性。这导致学生的实际设计能力不强，不能适应现代社会对工程人才的需求。

为了提高应用型本科高校化工技术人才的培养质量，化工原理课程的教学改革势在必行。针对以上存在的教学问题，我们借鉴了国内一流大学的教学经验和成果，按照OBE的理念对化工原理课程的建设和改革进行了较为深入的探索。

（一）细化课程目标，落实教学任务

按照OBE理念和应用型人才培养要求，对化工原理理论、实验和课程设计教学大纲中的教学目标进行细化，使之按照毕业要求指标点进行设计。将传统的教学大纲中的教学目标内容进一步细化，转变成基于OBE理念的与学生毕业要求相对应的条款，即细化到支撑毕业要求的哪一条，然后对课程的学习目标进行分解。具体的分解和对应情况列于表1、表2和表3。

（二）教学的组织和实施

如前所述，以往传统的教学中，课堂是以教师为中心的，教师过于强调知识的传授，忽略了学生的接受能力，导致学生失去学习兴趣，课程的教学目标无法有效完成。所以说，传统的教学模式已不能适应现在的大学生。按照OBE理念对课程学习目标的分解，便于我们组织教学的内容和任务，也便于我们探索有助于毕业要求达成的教学方法。针对学生的实际情况，我们在理论教学、实验教学和课程设计三个方面都进行了改革。

1. 化工原理理论教学

以OBE的理念以及应用型人才培养目标为指导，结合化工原理课程的特点，我们创造性提出了Problems Based on Engineering Cases（PBEC）教学模式。PBEC教学模式，就是根据毕业要求来设计化工原理理论课程的学习目标，再选定合适的单元操作工程案例，然后从这些工程案例中分别提炼出知识点和工程问题。接下来的理论课教学都是围绕这些工程案例，以提炼的知识点和工程基本问题展开的。完整的教学流程图如图1所示。

具体而言，任课教师首先根据课程的目标选择一个合适的工程案例，从中提炼出所有的知识点和工程问题组成不同的任务，按照课程进度通过对分易平台给学生布置这些任务，学生课下通过慕课和共享课等资源预习，再根据这些问题写出预习笔记拍照上传。教师在对分易平台检查学生提交的作业并汇总存在的问题，在下一次课堂上先组织学生讨论，教师最后集中讲解学生普遍存在的共性问题。课下学生根据课堂讨论和教师的讲解继续整理案例笔记。课程结束后，所有学生还要完成另外一个作业案例。根据具体情况，对个别学有余力的学生，教师也会提供一个难度较高的提高案例。

2. 化工原理实验教学

化工原理实验可以加深学生对基本理论的理解，提高他们的动手能力。针对实验教学中存在的问题，也进行了相应的改革。详细流程如图2所示。

教师首先发布实验规程，然后学生分组预习实验并写出预习报告。实验课上，首先由学生讲述实验，这样学生对实验的兴趣和求知欲得到有效激发，学习的主动性也大大提高。同时根据情况让学生自主设计实验。我们也改革了实践性环节的教学模式，学生通过实验操作、仪器仪表的使用，对得到的实验数据进行现场处理和分析绘图，对原理进行验证，并对实验结果进行解释，教师负责现场解惑答疑，促进了学生对基础知识的回顾和掌握，真正达到了训练学生运用化工原理理论知識的能力。我们也对实验成绩的评定方式做了进一步改进，成绩的评定包括实验预习讲解、现场实际操作和实验报告等多个方面。

3. 化工原理课程设计

化工原理课程设计是要求学生综合运用化工原理的基础理论，完成指定化工单元操作的设计任务，从而培养学生的化工设计能力。针对我校化工原理课程设计中存在的问题，我们改变以往小组完成同一设计任务的模式，按照乙醇水体系的进料浓度、塔顶和塔釜指标、处理量进行排列组合罗列出不同的设计任务，学生一人一题进行筛板塔或浮阀塔的设计。设计中遇到的问题，老师只负责引导和点评，其他均由学生自主解决。可以最大限度地调动学生的积极性，对培养学生解决问题的能力和创新思维有很重要的作用。我们也改革了考核方法，建立了如图3所示的与课程目标、毕业要求相对接的课程考核评价体系。

采取了包括节点考核、设计文档、小组互评、专项考核、个人答辩的“五步考核法”，节点考核和专项考核过程中，教师会根据学生的设计情况提出相应的问题并给出参考建议，以利于设计工作的顺利正确开展。较之以前的考核方式，考核目标更加明确、考核内容更加全面，并且该考核方法的使用大大促进了毕业要求的有效达成，符合OBE以学生为中心和持续改进的教育理念。

（三）专业课建设改革与实施的初步效果

化工原理专业课建设改革与实施是以我校2016级和2017级化学工程与工艺专业本科生为受体展开的，根据OBE理念的“返回式设计”原则，我们对2015级、2016级和2017级化学工程与工艺本科生的化工原理1、2的期末卷面成绩进行了比较，结果如图4所示。从化工原理1的成绩分布来看，15级的不及格率为46%，16级和17级分别降为39%和32%。60-70分段、70-80分段的学生比例都有大幅提升，但是16级和17级的高分率（80-100分段）不高，这与考试的题型变得比较灵活有关。由于有了化工原理1的学习经验，化工原理2的成绩普遍有所提高，但16级和17级学生的总体成绩提升幅度更大。16级和17级学生的不及格率相比15级分别下降了4%和13%，60-70分段人数分别大幅下降11%和27%，70-80分段的学生比例也都有提升。值得可喜的是，高分段（80-100分段）人数比例增幅明显，比15级分别提高了6%和35%。说明化工原理理论课教学的PBEC教学模式起到了重要作用，学生在教师的引导下完成工程案例的解决，有了成就感，也就有了学习的积极性，最终也就具备了把课程各知识点联系并应用的能力，学生分析问题和解决相关问题的能力有了明显的提高。

实验教学增加了自主设计的环节，如干燥实验最初设计的是用小米作为干燥物料的流化床技术，但发现小米易吸潮结块并粉化，将流化床干燥改成了洞道干燥，这样既提高了学生的操作能力，也提高了学生的工程应用能力。实验成绩的评定方式改革后，学生对实验的各个环节都十分重视，提高了实验教学的效果。三名学生代表我校首次参加2019年“东方仿真-欧倍尔”杯全国大学生化工实验大赛就获得了全国三等奖，在和其他院校的比赛中收获了信心，这对学生后期的发展至关重要。

化工原理课程设计采用每人一题以及五步考核法后，学生的学习热情和主动性明显提高。节点考核使得学生明确知晓自己的阶段设计任务，教师也掌握了设计开展的进度。小组互评即是由学生组成评价小组，根据教师制定的评价细则对自己设计内容互评打分，锻炼了学生的沟通能力和规则意识。个人答辩环节的设立从根本上杜绝了设计过程中的抄袭现象，现场提问则可以有效考察学生对知识的掌握、设计的理解、思辨能力以及是否独立完成了设计。教师针对不足之处提出意见，既可以扩大学生的知识面，也让学生有了参与感和成就感。

三、结束语

我们设计并实施了基于OBE理念的化工原理教学改革，以学生为主体，提高了学生的学习积极性，改革和建设初见成效。但是化工原理教学改革是一项长期的课题，OBE理念的重要原则之一就是持续改进。我们将对学生预期成果的达成情况进行总结，分析教学内容、教学设计、教学实施、结果考核等方面是否存在问题，并提出相应的改进措施，从而使教学形成一个循环改进的闭合回路。

基于OBE理念的化工原理教学改革具有理论与实践层面的双重意义。在理论层面，重要的是可以澄清应用型与职业教育的区别。职业教育实际上是知识和技能应用的一种教学/培训的模式，通过该模式，学生可拥有进人某个行业所必须的包括知识、技能、职业态度在内的特定能力。应用型本科重在“应用”二字，培养应用型人才，从教学体系建设体现“应用”二字，其核心环节是实践教学。而在实践层面，我校是在师范的基础上新升格的地方本科院校，工程特点不明显。通过对化工原理教学改革的研究，可以有效解决传统教学中存在的一些与应用型人才要求不符的问题，改变传统的以知识驱动为主的教学方法，以适应现代社会对创新工程人才培养的需求，从而提高学生解决复杂工程问题的能力和创新能力，对我校工科专业的转型发展和专业认证起到一定的引领作用，同时对其他新建应用型本科院校的课程改革也提供较好的借鉴和参考，也符合建设新工科的总体要求。

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基金项目：河北省高等教育教学改革研究和新工科研究与实践项目“OBE理念下的应用型本科高校《化工原理》专业课建设与实施研究”（编号：2017GJJG280，冀教高函〔2017〕74号）;河北民族师范学院教学改革项目“基于OBE理念的《化工原理课程设计》应用型课程改革的探索研究”（编号：JGYB201816）

作者简介：焦连升（1970-），男，满族，河北唐山人，博士，副教授，研究方向：電化学储能和化工原理的教学。