工程教育认证背景下《化工原理》课程改革探索*

曾 艳，张 伟，徐绍红，王晓钰，李红玲

(新乡学院，河南 新乡 453003)

我国的经济发展和工业化进程离不开工程技术人才的支撑，工程教育就是一项以培养工程技术人才为目标的专业教育活动[1]。工程教育专业认证是指由专业的认证机构针对高等教育机构开设工程类专业教育的课程体系设置、师资队伍配备、办学条件配置等影响学生毕业能力以及专业持续改进机制的建立等各个方面实施的专门性认证，用以保证专业教育质量和专业教育活力，是目前国际通行的最认可的工程教育质量保障制度。[2-4]

《化工原理》是化工及相关专业学生必修的一门基础技术课程，是利用自然科学原理研究化学工程所遵循的动量传递、热量传递和质量传递的一般规律，学习解决实际工程问题的理论和方法，从而进行化工及相关工程的设计、工艺计算和设备选型的课程，是从自然科学的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程，特别要求学生在学习过程中不止要掌握理论知识，更重要的是培养学生分析、解决实际问题的工程能力以及自主学习、终身学习的能力，这与工程教育认证的目标不谋而合。[5,6]依托工程认证背景，本文从课程体系、课程内容、授课模式、考核方式四个方面对《化工原理》课程进行改革，期望能够达成工程教育认证要求，培养合格的工程人才。

1 完善课程体系

根据新乡学院化工与制药类各专业人才培养方案的要求，该课程在大二下学期开设，年限为一学年，授课对象主要为化工与制药类专业学生和新能源材料与器件、化学、生物技术及食品工程等专业学生，每年的授课人数大约为500余人。

基于化工与制药类专业本科教学质量国家标准和工程教育认证理念，对化工原理理论课程体系进行重新构建，实现学生全方位立体培养。把化工原理课程分为主课程和前沿、案例、思政三个子课程，如图1所示。主课程讲授课程的基础内容，培养学生的工程观点；三个子课程中，前沿子课程作为课程扩展内容，以西气东输、真空传热、超滤膜等内容使学生了解课程相关的前沿理论与最新技术；实例子课程是理论与实际结合的桥梁，培养学生实践能力；思政子课程是课程的指导思想，给学生树立正确的政治思想和道德。

图1 课程体系示意图

2 丰富课程内容

课程内容以教学目标、课程大纲为依据，围绕着课程体系设置：

(1)在主课程中讲解传统化工原理课程中动量传递、热量传递、质量传递等“三传”的基本内容，通过对生活、化工生产中动量传递、热量传递、质量传递现象的观察总结，建立数学模型，总结其传递规律，用自然科学的原理来考察、分析和处理工程实际问题，同时训练学生的设计能力，掌握过程的研究方法，培养合格工程师的必需素质。

(2)前沿子课程单独设课或以专家讲座的形式开出，该系列紧跟化工过程发展的前沿，内容包括新过程、新设备、新技术、新进展等，使学生了解化工过程的前沿理论与化工生产新技术，培养学生的科学前瞻性。例如，通过授课老师和专家对现在热议的真空传热理论进行探讨，寻找真空传热的理论依据，与主课程中传统的传热理论进行对比、分析、讨论，引发学生深入思考什么是真空？有无介质？传热怎么进行等，指导学生探讨新理论的可能性和理论根据，进行科学思想的解放；再如，授课老师和专家讲解超滤膜的相关进展和应用，引导学生对工业生产上传质过程的了解，理解超滤膜的技术原理和应用场景，与主课程中吸收、精馏等传质过程进行对比，分析每一种传质手段的原理、应用范围和使用条件，比较各种手段的优缺点，培养学生在不同技术手段中进行对比选择的能力。

(3)案例子课程主要讲述实际应用，紧密结合化工生产实际，讲解化工生产设备的设计和化工生产过程的操作，使学生能够将所学理论知识与化工生产实践紧密结合，学以致用；这部分课程可以以化工设备设计、工艺设计的形式来进行，授课教师给出设计任务，指导学生进行相关资料的查找，确定生产工艺，通过参数的计算，进行设备设计。

(4)思政子课程是课程的指导思想，旨在树立学生对党和国家、社会主义事业的忠诚信念，培养可靠的建设者和接班人。我们可以通过大禹治水的故事讲解流体流动的原理，再通过流体流动的原理分析建立数学模型，通过数学模型的计算反证大禹治水的方法是否可靠，以此引发学生对我国古代英雄人物的佩服，了解华夏文明的渊博与伟大，培养学生的民族自豪感和文化自信。

3 转变授课模式

《化工原理》课程以“教师+学生”两条主线，坚持以教师主导和以学生为主体的教学理念，采取“课前+课中+课后”三段式教学模式(图2所示)：课前，通过网络资源安排学生观看、了解相关的工程实例、生活应用场景和历史故事，了解本次授课所学基础内容可以应用于哪些实际场景，怎么应用，引发学生对课程内容的兴趣，同时提出问题引导学生进行自学；课堂上，通过视频讲解或者授课教师现场讲解，通过课前的问题导入，总结实际案例的现象、规律，建立传递过程的数学模型，讲解课程理论知识；讲解之后进行线上的随堂测试了解学生的理解程度，课后再组织进行问题讨论，了解理论知识与实际案例的对应关系，进行工程实例的分析，将理论知识与工程实际相结合，培养学生工程能力，每单元学习结束，进行单元测试，对学生本单元知识能力情况进行检验，查漏补缺。从课前的问题引导到授课讲解是理论知识传递的过程，掌握理论知识后，在课后进行的讨论分析就是对学生工程能力的培养。

图2 教学模式示意图

上述“线上线下混合式教学”模式充分利用大学MOOC和学习通网络资源，实现了传统学习方式和数字化网络化学习的优势互补；“理论课堂+实训课堂”实现了课堂延伸；“基础性+进阶性+专题性”工程实例突出了课程内容前沿性和高阶性；线上资源“虚拟仿真+实物工厂”实现了工程抽象概念的形象化。“线上线下混合式教学”打破了学习空间、时间限制，教师能及时得到学生反馈，适时学时分配，提高教学效率。

4 加强过程考核

长期以来，高校课程成绩评定基本是“以考卷定终身”，为了工程认证要求和提高学生培养质量及学生自主学习能力，督促学生把功夫下到平时，有效落实教高函{2018}8号文件精神，我校年出台了加强学习过程考核的相关文件，将过程考核成绩在课程总成绩中的权重由30%提高到60%，《化工原理》课程相应改革，创新课程评价方式，将60%的过程性评价涵盖了学习通课堂互动、大学MOOC线上作业互评、学习通线上随堂测验、大学MOOC线上单元测试、大学MOOC工程实例讨论等多个环节，多元化评价贯穿整个学习过程，增加了考核的挑战度。

本文在工程教育认证背景下，依据专业要求和课程大纲，对我校《化工原理》课程进行改革，通过对课程体系、课程内容、授课方式、考核方式四个方面的改进，突出了课程思政，强化了过程考核内容和比重，采用线上线下混合式教学模式，创新教学时空，建立了教师为主导、学生为主体的教学模式，提高学生的学习能力，培养学生创新精神，取得较好的成果。