基于OBE理念的能源化学工程专业课程体系的构建——以沈阳师范大学为例

于 湛,刘诗鑫,苗雨欣,张 航,赵 震

(沈阳师范大学 化学化工学院,沈阳 110034)

0 引 言

能源化学工程专业是为解决我国目前在化石能源转化与清洁利用、新能源利用与转化过程中的工程问题而新设立的本科专业,具有广泛的应用背景。自2011年起,国内高校陆续开设了能源化学工程专业,目前布局点已达50余个,其中辽宁省布局点达到9个。能源化学工程属于辽宁省主导产业、特色产业以及国家高技术产业基地规划等确定的重点领域和发展方向,符合区域经济发展规划并且在省内产业布局广泛。《辽宁省“十三五”高校人才培养规划》明确指出,能源化学工程专业属于“需求量大、就业质量高的专业”,可在“十三五”扩大招生规模。

2018年4月,教育部批准通过沈阳师范大学的能源化学工程专业备案申请,至此,如何打造一个具有“理工交叉、产教融合”特色的能源化学工程专业便摆在了面前。经过广泛调研与深入研究,能源化学工程专业初步建立了基于OBE理念的能源化学工程人才培养模式,经过几年时间的实践,形成了一个独具特色的课程体系。

1 课程体系设计思路

成果导向教育(outcome based education,OBE)是Spady等[1]于1981年提出的一种新型教育模式,并已成为美国等多个国家教育改革的主流理念[2]。OBE强调以学生为中心,以学习成果为导向,依次构建培养目标与毕业要求,并细化毕业要求进行指标点分解,为课程体系的设置与改进提出要求,指导课程目标、课程考核以及教学组织与实施,建立闭环式教学质量保障体系,不断提高人才培养质量。

沈阳师范大学能源化学工程专业根据学校定位、社会需求以及调研评价结果确定了培养目标,并根据培养目标和专业认证标准确定了12条毕业要求[3]。这些毕业要求与工程教育认证标准相匹配,具备实质等效性,同时毕业要求又被分解为若干二级毕业要求指标点落实到课程教学大纲中,由课程体系支撑,并根据对学生能力的培养情况,设计了教学方式、教学要求以及达成度的评估方式。

2 课程体系设计

根据专业培养目标、毕业要求及学院在学科方面的优势与特色,能源化学工程专业设计了理工交叉融合特色的课程体系[4],将课程分为通识教育、学科专业基础、专业教育与实践教育等4个模块[5](图1),每个模块围绕毕业要求与核心能力培养设置若干门课程。此外,还设有创新创业、科研训练、科学研究特色实践环节等“第二课堂”实践教育内容,拓展学生知识面,培养学生实践能力。

图1 能源化学工程专业课程体系设计思路Fig.1 Design of the curriculum of the energy chemical engineering major

3 课程体系特点

3.1 课程思政特色

结合教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》文件要求,能源化学工程专业通过广泛地学习和调研,确立了人才培养的立德树人理念,在课堂教学、网络教学、第二课堂3个主要阵地开展课程思政建设。本专业与思政教师通力合作,凝练挖掘各门课程中所蕴含的思政元素,并探索符合专业特点的课程思政教学方法。在课程教学中,将专业知识与行业背景相结合,引导学生树立献身我国能源化学工程行业的使命感和事业心;将专业知识与能源化工领域科技前沿相结合,培养学生创新思维及探索精神;将专业知识与工程伦理相结合,培养学生遵守职业道德规范的职业素养和责任担当;将专业知识与大学生职业规划相结合,培养学生严谨求实、追求卓越的工匠精神。

本专业还建立了由专业教师领导的多个年级学生共同参与的“科学共同体”,教师的敬业精神与创新精神等核心价值理念是引领团体信仰的强大精神动力,潜移默化地塑造了学生的责任意识、合作意识与科学意识,成员在共同体内既能够收获团队协作与科研训练,综合素养与人文精神也得到有效培育。

3.2 专业课程体系特点

根据专业特点与特色[6-7],能源化学工程专业精心设计了包含10门课程的“4321”专业核心课程体系,即4门专业基础课:《无机及分析化学》《有机化学》《物理化学》《化工原理》;3门专业主干课:《反应工程》《能源化工工艺学》《化工热力学》;2门工程基础课:《化工制图与CAD》《化工设备机械基础》;1门专业特色课:《能源转化催化原理》。本专业核心课程体系涵盖了专业基础,拓宽了专业口径,强化了工程特点与专业适应性,同时凸显了学院办学的科研优势与特色。所开设的《能源转化催化原理》课程,依托“多级孔催化剂合成与性能评价”辽宁省虚拟仿真一流课程,将学院在能源与环境催化方向的学科与科研优势融入本科生培养中,实现了科研对教学的反哺,对学生创新意识与综合素质的培养起到了良好的促进作用。

3.3 实验课程体系特点

能源化学工程专业不仅要求学生掌握扎实的化学与化工基础理论知识,还要求学生具有较强的实践操作能力及创新精神[8-9]。为了更好地培养学生动手能力与实操能力,本专业设计了“三模块、三层次”实验课程体系。

“三模块”指基础实验课程、专业实验课程及综合实验课程。基础实验课程包括无机及分析化学实验、物理化学实验等化学基础实验课程,重点培养学生从事能源化学工程实践所应具备的化学实验基本操作技能。专业实验课程包括化工制图CAD、化工原理实验、化工设计等课程,培养学生具备在与能源相关化学工程领域从事科学研究、生产设计和运行管理所必需的工程实践能力。综合实验课程主要包括能源化工专业实验课程,这门课程以能源化学工程领域创新研究与新工艺开发为目标,综合化工原理、无机化学、仪器分析等课程内容并结合授课教师科研成果与企业生产难题,设置诸如“大孔—微孔氧化物催化剂合成与结构表征”“氯代苯胺副产物2,3-二氯硝基苯的回收与再利用”“高镍单晶三元正极材料的合成”“ZSM-5催化剂合成与性能评价”等实验项目,在相对较长的学时内要求学生独立完成包括合成、表征、性能评价等内容的完整实验,并按论文形式提交实验报告,培养学生独立解决问题的能力。

“三层次”是指验证性、综合设计性以及创新性实验课程。验证性实验是指按教学大纲统一设置的实验题目与课程内容,实验学时较短(不超过4学时),强调基础知识学习和基本实验技能训练,要求独立或以小组形式完成。综合设计性实验综合1门或多门课程知识,对学生实验技能和实验方法进行综合训练,主要培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理以及综合性实际操作的能力,学时较长(16学时或更多),要求学生独立完成实验并撰写实验报告。创新性实验主要是结合教师科研成果、企业生产难题、大学生专业竞赛等,在教师的指导下完成实验,并撰写实验报告。

3.4 实践教育环节课程体系特点

实践教育是培养能源化学工程专业学生解决能源领域复杂化工和技术问题能力的重要环节,也是巩固和提升学生学习效果的重要步骤[10-11]。沈阳师范大学能源化学工程专业根据化工类专业的一般特点和实践教学在专业发展和建设中的重要地位,建立了系统、科学、稳定的实践教育课程,包括专业见习与实习、前沿学术讲座、大型仪器基本原理与操作培训、大学生双创项目、专业竞赛、毕业设计/论文等内容。学生通过专业见习与实习紧密接触实际生产,树立工程意识,有效提高工程实践能力,增强就业竞争力,为将来成为优秀工程师奠定良好基础。前沿学术讲座、大型仪器基本原理与操作培训等活动可进一步提升学生专业素养,大学生双创项目、专业竞赛等活动可以提高学生的综合能力。学生在积极备赛过程中,可以运用课堂学习到的理论知识并结合实践操作经验,探索学习,激发潜在能力,既可有效督促学生自主学习,又能提高学生综合能力,为进一步培养创新创业型人才奠定良好基础[12-14]。

4 教学质量保障体系

建立科学、规范的教学质量保障体系是实现OBE理念持续改进的前提[15]。以OBE理念为导引的教学质量保障体系,其核心是建立面向学习成果的质量标准,定期开展培养目标的合理性评价和课程目标的达成度评价,以系统性确保教学质量监控的有效性,从而及时反馈以确保培养质量的持续改进与提高。据此,能源化学工程专业构建了一个以学生为中心的、具有“评价-反馈-改进”的“三闭环”教学质量保障体系(图2),保障专业课程体系的实施效果并不断提高人才培养质量,实现教学质量的自我约束、自我诊断与自我调节。

图2 “三闭环”教学质量监控体系示意图Fig.2 Schematic diagram for the “Triple Loop”teaching quality monitoring system

“三闭环”教学质量保障体系明确了培养目标、毕业要求及课程体系在人才培养过程中的任务,确保了管理人员的管理目标落实到位,建立了教学质量的持续改进机制,通过课内评价、校内评价、校外评价3种方式,多元化地评价培养目标、毕业要求和课程体系的支撑关系,并加强过程性考核,定期评价课程目标及毕业要求的达成情况,根据暴露出的问题或不足进行及时调整,确保课程体系支持培养目标及毕业要求的有效达成。

5 结 语

在“新工科”形势下,能源化学工程专业应以国家能源战略为导向,积极适应国家和区域社会经济发展与改革,重点培养传统能源与新能源领域高素质的应用型人才,这就要求能源化学工程专业在建设过程中要注重专业定位清晰准确、培养目标切实可行、课程体系设置合理[16-20]。能源化学工程专业课程体系要明确每门课程在人才培养中的作用,以培养学生解决能源领域复杂化工和技术问题的能力为前提,培养“厚基础、精专业、高素质、善创新”的应用型人才,同时要建立教学质量保障机制,定期评价课程目标达成情况,持续推动专业人才培养质量提升。