工程教育专业认证背景下物理化学课程教学改革探索研究

朱政斌,吴芬,陈梁,李立军,李安

(湖南理工学院化学化工学院,湖南 岳阳 414006)

工程教育是我国新世纪高等教育重要组成部分,工程教育专业认证作为国际通用工程教育质量保障机制,其核心是确保培养的工科毕业生可满足行业认可的既定质量标准要求,构建以培养目标和毕业产出要求作为导向的合格性评价机制.面向产出的工程教育认证评价机制如图1所示.

图1 面向产出的工程教育认证评价机制

我国工程教育专业认证标准参照《华盛顿协议》,制定能客观、全面反映工程专业毕业生知识、能力、素质等方面毕业要求的相关内容[1]. 物理化学不仅是自然科学组成中的一部分,也是高等教育化学专业基础学科之一. 物理化学课程在落实工程教育“学生中心、产出导向、持续改进”理念时,也启发了我们对物理化学课堂教学改革的思考.

1 课程目标与毕业要求、考核方式之间的关系

《中国工程教育专业认证标准》的“12 条毕业要求”,常用作评价工程专业学生在毕业时须达到的能力标准. 12 条毕业要求中的每一项都要求通过多个课程及多个教学目标给予支撑[2]. 本文从湖南理工学院制药工程专业基础课物理化学入手,设立物理化学课程3个课程目标,并将其与3个毕业要求(包括工程知识、问题分析、设计/开发解决方案)的分解指标点相关联. 课程目标与毕业要求及其指标点的具体关联见表1,课程考核方式与课程目标关系矩阵见表2.

表1 课程目标与毕业要求指标点对应关系

表2 考核方式与课程目标关系矩阵

2 课程目标达成度情况

2.1 课程目标达成度的计算方式

基于课程考核总结性评价法[3],以学生课程考核成绩作为课程目标达成度评价数据,并进一步强化和突出过程考核与形成性评价.

以教学班级为样本,课程考核包括平时作业、课堂互动、期中考试和期末考试四部分,考核内容为作业、考勤、课堂笔记、课堂互动、期中考试、期末考试等. 其中,理论课程的考核评定为平时作业(10%)、课堂互动(10%)、期中考试(10%)和期末考试(70%). 每个课程目标都有支撑该课程目标的教学内容,假设某门课程有n个课程目标,支撑第i个课程目标的教学内容期末考核总分为Zi,抽取的样本学生该部分的期末考核平均分数为zi,支撑第i个课程目标的教学内容期中考核总分为Yi,抽取的样本学生该部分的期中考核平均分数为yi,支撑第i个课程目标的平时作业考核总分为Xi,抽取的样本学生该部分的平时作业考核平均分数为xi,支撑第i个课程目标的课堂互动考核总分为Gi,抽取的样本学生该部分的课堂互动考核平均分数为gi,那么第i个课程目标的理论(实验)达成度计算公式为:

任课教师完成课程教学所有环节后,根据学生平时和期中、期末成绩,分别计算该课程各个目标的达成度,分析薄弱环节,以便持续改进. 依据式(1)计算2021 级制药工程专业物理化学课程目标达成情况,结果见表3. 三个课程目标的达成平均值分别为0.729,0.813,0.762.

表3 物理化学课程目标达成情况

2.2 课程目标达成情况综合评价

分析课程目标的达成度数据,能帮助教师对课程教学效果做出有效的评价与反思[4]. 以2021 级湖南理工学院制药工程专业物理化学课程目标达成情况为例,图2 为物理化学课程目标达成分布图,图3 为物理化学课程目标达成分析图. 不难看出,课程目标1 的课程目标达成度在各区域人数分布较均匀,说明学生基本掌握了物理化学基础知识; 课程目标2 中有超过91.0%的学生达成度高于0.7,表明大部分学生形成了较好的知识应用推演能力; 课程目标3 中达成度大于0.6 的人数最多,说明绝大部分学生达到了相应的基本要求.

图2 物理化学课程目标达成分布

图3 物理化学课程目标达成分析

3 教学改革措施

(1)融入课程思政,做好思想价值观引领

结合实际融入课程思政,如传授晦涩难懂的热力学理论知识时,可以结合神舟十二号宇航员“吸氧排氮”,了解中国航天技术的飞速发展,增强学生的民族自豪感以及科技兴国的理想. 融入思政元素后,课程在内容、形式上更加生动有趣,可真正做到在“润物细无声”中让学生接受思政熏陶,共同构建全课程育人格局.

(2)适时更新教学观念与理论

OBE 教育理念是以成果为目标导向,并采用逆向思维的方式而推进的课程体系建设理念[5]. 坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的教育理念,实时更新教学观念与理论; 为每个学生创造达成学习成果的机会,准确落实每个学生能达到的最终学习目标.

(3)教学注意创设真实情境,引领真实问题求解

教学中巧妙地创设真实教学情境,设置有价值的问题,引导学生讨论、探究、解决问题,实现深度学习. 借助生活现象创设真实情境,如以常见的莲花效应为例,引导学生分析表面化学知识. 运用科学史创设真实情境,鼓励学生提出问题,分析问题解决思路.

(4)线上线下融合,拓展学习方式与资源

工程教育专业认证背景下的物理化学课程教学,教师可通过互联网、移动终端、云计算等信息技术开展线上教学,线下教学有教师讲授学生听讲的传统形式,也有师生、生生互动完成项目任务、实验等充满挑战与创新的形式,通过融合线上线下教学优势,给物理化学课程教学赋予了新活力[6].

(5)更新课堂模式,鼓励翻转课堂学生表现

工程教育专业认证背景下的物理化学课堂需要适时更新课堂模式. 翻转课堂采取线上提供多种学习资源让学生自学,线下个别补充辅导的模式; 提高指导学生学习的针对性,细致、及时地对学生的学习情况进行跟踪反馈,更清楚地聚焦学生在学习后能达到的学习成果.

4 结束语

近年来,湖南理工学院积极推动工程教育专业认证工作,促使教师结合毕业要求、学科自身特点和教学内容的需要,积极尝试与推进各类课程教育教学方法的改革,使学生的课堂学习方式从常规的单一听课、交作业、考试,逐步向线上收集资料获取信息、线下听课、讨论、完成调研报告、线上总结交流的学习方式转变,取得了良好的教学效果,持续提升了人才培养质量.