基于工程教育认证的创新创业融合实验教学改革

叶美玲，陈翠雪，张秋根，邵文尧

厦门大学化学化工学院，福建 厦门 361005

1 工程教育认证和创新创业教育

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是国际上工程师资格互认的基础。近年来随着高校国际化程度的不断深入，工程教育认证已成为高校与国际接轨的趋势，其核心是确认工科毕业生达到行业认可的质量标准要求，是一种以人才培养目标和毕业要求为导向的评价体系[1-4]。

新形势下创新创业已成为时代发展的重要方向，是高校发展的新领域。创新创业教育是一种先进的教育理念，体现了素质教育的内涵。高校学生正处于从学习到创业的拐点，在教学中融合创新创业教育，提高学生的创新意识和创业能力，为学生实现创新创业做好铺垫，加速创新性国家建设的进程。

2 基于工程教育认证的创新创业融合实验教学改革

工程教育认证背景下，为促进新型人才培养的要求，化工专业实验课程从教学目标、课程体系、教学评价、教学改进等方面进行改革，教学过程融入科研和创新创业教育，教学改革思维导图如图1所示。通过一系列的教改措施提高学生的创新思维能力、设计能力、综合分析能力、策划与组织能力[5]。促进学生达成毕业要求，成为符合时代和社会需求的工科人才。

图1 基于工程教育认证的创新创业融合实验教学改革思维导图

2.1 以成果为导向，重构教学目标

按照工程教育认证的标准，工程类学生的毕业要求需具备12项能力，主要通过课程教学来培养，这就要求各门课程对毕业要求的能力培养有所贡献[6]。因此教学目标的设计尤为关键，其内容需与毕业要求的能力结构产生映射关系。围绕毕业要求，结合化工专业特色，重新构建化工专业实验课程教学目标，如表1所示。

表1 化工专业实验课程教学目标

化工专业实验教学目标与毕业要求的对应关系如表2所示，课程对毕业要求3、4、9的能力培养有所贡献。教学目标2和教学目标3对毕业要求指标点3-3进行支撑，权重值分别为0.6和0.4。教学目标1和教学目标4分别对毕业要求指标点4-2和9-2进行支撑。

2.2 改进教学体系，融合创新创业教育

为达到毕业要求和教学目标，改进教学内容、教学模式和教学方法，将教学与科研、创新创业教育融合，形成较为完善的教学体系，以符合工程教育认证的人才培养要求。

2.2.1 教学过程“双融合”

在工程教育认证中，本专业设定的培养目标包括“学生毕业5年后成为能在化工及其他行业进行创新活动的中坚力量”，体现了培养创新型人才的愿景。如表2所示，化工专业实验的教学目标对应于毕业要求指标点3-3、4-2、9-2，其涵盖的能力培养也体现了创新创业型人才的特征。科研项目是培养学生创新创业能力的重要载体，也是工程教育的发力点。将实验教学与科研融合，与创新创业教育融合，实现教学过程的“双融合”，是工程教育改革的新风向，体现了实验教学的前瞻性和综合性。

以实验室为依托建立创新实践平台，指导学生使用平台的仪器设备等资源，助力创新科研项目。鼓励学生参与大学生创新创业训练计划、化工育苗基金等活动。近年来在创新实践平台支撑了很多科研项目，如光固化3D打印催化剂、蔗渣炭基肥料的制备与应用、烷基糖苷的生产工艺研究等。通过创新科研实践，挖掘学生内在潜能，启发学生寻找创新创业的基点，培养创新精神，提高创业能力[7-10]。

课程组结合科研最新成果，将技术先进、工程特色鲜明的科研项目引入教学，转化为突出新方法、新技术和新设备的创新型实验项目。根据现有的科研任务和成果，提炼出难度、深度适当的教学项目，指导学生进行验证和拓展实验，如渗透蒸发实验、分子蒸馏实验、抗氧化剂乙氧基喹啉的制备、碳分子筛变压吸附提纯氮气、合成气甲烷化制合成天然气、石英弹簧法测离子液体对高压CO2溶解度、电解回收含铜废水等。如抗氧化剂乙氧基喹啉的制备，原属科研项目，已取得阶段性成果，将其编入实验教学项目，一方面可以对科研成果进行重复验证实验；另一方面还可以通过拓展实验让学生参与科研项目，推进科研工作，激发学习兴趣，提高主观能动性，培养创新创业能力。

2.2.2 教学内容模块化

围绕教学目标，将化工专业实验划分为四个实验课程模块(见表3)，包括先进分离实验、典型反应实验、综合设计实验和研究开发实验。实验项目涵盖了化学工程、分离工程、精细化工、石油化工等领域。先进分离实验模块可以使学生了解分离工程发展的前沿，接触先进的仪器设备。典型反应实验模块包括一些具有代表性的反应实验。综合设计实验要求学生自行查找资料制定实验方案，侧重培养学生分析问题和解决问题的能力。研究开发实验模块跟踪化工发展的热点，引入先进的仪器和技术，鼓励学生设计创新实验，侧重培养学生的研究开发能力和创新创业能力。这四个模块既可独立成为一个整体，又相互联系，与创新创业教育紧密融合，切实提升学生的综合能力。

表3 化工专业实验课程模块

2.2.3 教学模式菜单化

由于学生的学习能力存在复杂性和多样性，对学生创新创业能力的培养可分层次、分阶段进行。除了四个实验课程模块的必修实验项目，课程组还推行“自主性、开放式”的教学模式，开设选修实验和开放性实验，为学生设计个性化的实验菜单(见图2)。通过选修和开放性实验，一方面让学生有机会接触到更多的大型仪器设备，如高效液相色谱仪、原子吸收分光光度计、傅利叶红外光谱仪、荧光分光光度计等，加深对理论知识的理解，提高实践动手能力，提升专业素养，为以后的研究和工作奠定基础；另一方面学生自主选择实验，可以激发学习热情，启发深层思考，发挥个人潜力，培养创新创业能力[11]。

图2 选修实验与开放性实验菜单

2.2.4 教学方法多元化

工程教育认证要求教学以学生为中心，教学活动围绕学生进行。因此，在教学中要不断丰富教学手段。通过图表、动画、视频、思维导图等现代信息手段，使教学活泼生动。同时还要创新教学手段，根据实验项目的特点，采用演示型、研讨型、验证型等教学方法，提升学习效率和教学质量。如电解回收含铜废水的实验采用了研讨型教学方法，教师提前给学生布置任务，学生于课前查阅资料，了解废水处理、金属回收的方法，了解电解原理，了解原子吸收分光光度计的原理和测定。上课时教师通过视频、可视化思维导图授课，激发学习兴趣，使学生快速提取知识关键点，提高学习效率。同时还采用讨论式、启发式等教学方法，引导学生深度思考，积极参与讨论，制定可行的实验方案。然后通过一系列的探索和实践，完成电解回收含铜废水的实验，并启发学生将实验延伸拓展至电解回收其他金属。研讨型教学体现了工程教育认证中以学生为主体的教学理念，促进学生的自主学习，提高综合能力，培养创新创业能力。

2.3 完善教学评价体系

创新创业教育与实验教学融合，要求课程的考核机制具备反哺性。工程教育认证坚持以成果为导向，教学评价焦聚于学生的“能力指标”。通过多维度多角度的评价，形成完善的评价体系。收集分析反映学生成果的材料，作为持续改进的依据，确保学生最终达成预期成果[12]。

(1) 完善成绩评价标准。

化工专业实验课程采用小班授课，每次实验学生人数为4人。通过小班授课一方面教师可以观察了解每位学生的实验操作情况，进行有效的指导以及客观细致的评分；另一方面还可以更好地培养学生的实践操作能力、团队合作能力和创新创业能力。

以往实验课成绩以实验报告的成绩来评定；导致学生不重视实践操作，成绩无法真正反映学生的能力，比如实验动手能力、分析问题和解决问题的能力[13]。为了较全面地评价学生的学习效果，制定了细化评分标准。如表4所示，化工专业实验课总成绩包括平时成绩和实验报告成绩，其中平时成绩由实验预习和实验操作两部分成绩组成。授课教师根据学生各方面的具体表现，从多个角度考核评价；以确保成绩评价的公正合理，较全面地反映学生的学习效果[14]。

表4 化工专业实验成绩评分观测点

(2) 开展毕业要求达成度评价。

以往的教学评价核心是评教，主要针对教师授课的评价，很少关注学生的学习效果。工程教育认证坚持以成果为导向的教育理念，要求教学评价以学生为中心，以学生能力产出为出发点。评估对象聚焦于学生成果，面向全体学生，教学效果取决于教学目标的达成情况。因此，针对毕业要求指标点映射的能力培养，开展毕业要求达成度评价，评价能力达成情况。

化工专业实验课程的达成度评价，主要以平时成绩和实验报告成绩为基础，评估学生对教学目标和毕业要求的达成情况。以2016级化工班实验成绩为例，图3是学生成绩分布图，从中看出学生的平时成绩分布较均匀，实验报告成绩稍有波动。分析其原因，学生实验是四人一组的团体协作，所以平时成绩分布较为均匀。实验报告由个人独立完成，存在个体差异，所以报告成绩略有波动。图4是学生总成绩目标达成度评价，从中看出学生个体总成绩对教学目标3的支撑波动较大，说明学生个体对教学目标3映射的能力差异较大，需要加强这方面能力的培养。

图3 学生成绩分布图

通过毕业要求达成度评价，了解学生对教学目标和毕业要求的达成情况，作为教学改进的参考，以促进毕业要求的最终达成。

(3) 探索多层次多维度教学评价。

以前的教学评价内容单一，主要对学生技术能力进行评价。工程教育认证要求课程评价聚焦于学生成果，既要体现学生的技术能力，也要对非技术性能力的表现及观测要素进行评价。从教师与学生、团队与个体、主观与客观、终结性与形成性等多个视角出发，采用多元和梯次的标准来评价。比如校内开展学生、教师、专家及教学管理人员的教学评估及调查问卷；校外关注毕业生发展，开展形式多样的跟踪调查。

图4 学生总成绩目标达成度评价

多元化评价强调达成学习成果的内涵和个人的学习进步，不强调学生之间的比较，使学生充分认识到学习不在于筛选优劣，而在于各项能力的真正掌握；从而使学生以积极主动的心态投入学习，提升个人能力，达到毕业要求和培养目标，促进教学的良性循环[15]。

2.4 推行持续改进

针对实验教学环节，进行多维度的教学评估，定期、广泛收集反映学生学习成果的信息，为改进教学提供参考依据。同时，按照工程教育认证要求推行持续改进，监控教学过程各环节，反馈教学效果，改进不合理的地方，使教学体系能有效支撑毕业要求；从而形成“改进-评价-反馈-再改进”的持续改进机制，促进教学的良性循环(如图5所示)。

图5 教学持续改进闭路循环系统

3 结语

工程教育认证已成为高校与国际接轨的趋势，创新创业教育与教学融合可有效提升教育质量。整合现有教学资源，梳理教学目标。从教学模式、内容、方法等方面改革课程体系，融合科研和创新创业教育，提升教育质量。同时，还要开展多维度教学评价，坚持持续改革，以促进教学的良性循环。通过一系列的教学改革，提升学生的综合能力，促进毕业要求的达成，培养出符合社会需求的创新创业型人才。