刘红梅,侯春娟,韩永萍,李可意,袁鑫
北京联合大学生物化学工程学院 (北京 100023)
2016年,中国加入旨在实现工程教育国际互认的《华盛顿协议》,并在全国范围内推动工程教育专业认证。工程教育专业认证的三大核心理念是“学生中心”“成果导向(OBE)”“持续改进”,其中成果导向是核心,强调从学习成效出发制定人才培养目标、确定毕业要求、构建课程体系、设计课程教学目标和教学活动[1-3],并对目标达成进行评价,及时反馈达成结果并持续改进,形成“评价-反馈-改进”闭环,不断提高教学质量和人才培养质量[4]。在人才培养过程中,课程是核心,如何构建专业课程评价体系对学生学习成效进行客观评价是工程教育认证工作推进过程中的关键环节[5-7]。
化工原理是制药工程专业的专业核心课,包含理论、实验和课程设计三个教学环节,具有较强的工程性和实践性,对学生后续制药工艺学、制药工程设备与车间设计、药物分离工程、制药工程课程设计等核心课程的学习提供有力支撑,在工程思维和创新能力培养方面具有重要作用。学院对化工原理三个教学环节单独设课,笔者针对化工原理理论课程教学环节,结合工程教育认证实践,探讨基于OBE理念的课程达成情况评价机制,以化工原理理论课达成情况评价为例,阐述课程目标达成情况评价具体实施过程,根据评价结果进行持续性改进。
北京联合大学制药工程专业在市场调研的基础上,制定本专业人才培养目标,确定毕业要求,对毕业要求进行观测点分解,设计了课程支撑矩阵确定每门课程支撑的观测点。化工原理教学团队依据培养方案制定教学大纲,确定课程目标及其与观测点的支撑关系,围绕教学目标重构教学内容、设计教学方法、组织教学活动,利用线上线下教学资源构建课程考评体系,采用过程性考核和期末考核相结合的方式对学生学习成效进行考评,并对课程目标及其支撑的观测点达成情况进行评价,根据评价结果提出改进措施。
基于OBE教学理念的课程教学实施过程、课程评价及反馈机制如图1所示。
图1 基于OBE理念的课程目标达成评价机制
按照北京联合大学制药工程专业培养计划的要求,化工原理理论课支撑三个毕业要求观测点。根据课程性质、工程教育专业认证对解决复杂工程问题能力的要求以及课程对毕业要求观测点的支撑,课程团队从知识储备、工程应用、设计创新和价值引领四个维度设计教学目标,如表1所示。
表1 化工原理课程目标及其与观测点的对应关系
(续表)
化工原理课程教学强调学生解决复杂工程问题能力的达成,课程考核不再采用平时测验和期末考试这类方式[9]。教学团队利用MOOC、雨课堂、蓝墨云班课等教学平台开展线上线下混合式教学,采用过程性考核和期末考试相结合的方式,评价学生课程目标的达成效果。对于过程性考核,主要通过课堂互动、随堂测试、课后线上测试、思维导图等方式评价低阶基础知识和基本原理的达成;通过课后作业、学习反思评价中阶工程应用能力的达成;采用制药工艺项目设计评价学生解决复杂制药工程问题的高阶整合设计创新能力的达成;依据线上资源学习、小组工程实践、制药工艺项目设计中体现的环保节能意识评价高阶价值引领目标的达成。期末考试采用闭卷考试,从知识储备、工程应用、整合创新这三个角度进行考核。过程性考核与期末考试相结合的考评方式覆盖课程教学过程,线上线下结合,理论与实践结合,知识、应用、整合、创新、价值结合,对学生进行全过程多元化考评。课程目标考核方式及相应的权重(表2)。
表2 课程教学目标考核方式及权重
(续表)
课程采用直接评价法对课程目标达成情况进行评价。化工原理支撑三个观测点,每个课程目标都引入了多种考核方式,观测点3由两个课程目标进行支撑,采用以下方法计算课程目标达成情况和观测点达成情况。
课程目标达成情况用式(1)计算:
(1)
其中SOi表示课程目标i的达成情况,OTi,k表示课程目标i第k个考核方式的平均得分,Ti,k表示课程目标i第k个考核方式的目标得分,WEk表示考核方式k占总评成绩的权重。
课程总评成绩达成情况采用式(2)计算:
(2)
其中TM表示课程总评成绩达成情况,SOi表示课程目标i的平均达成情况,WOi表示课程目标i占总评成绩的权重。
学校规定学生课程平均成绩达到60分即可正常毕业,平均成绩达到70分可获得学位,因此将课程目标的达成标准值设定为0.7,即课程目标达成值大于或等于0.7即为“达成”。
笔者选取北京联合大学2017级制药工程专业的化工原理课程考核情况作为样本,计算课程目标和支撑的观测点达成情况。从达成情况分析结果(表3)来看,2017级制药工程专业化工原理无论是课程目标、课程总体情况还是支撑的观测点达成情况均为良好。从课程目标的达成情况来看,课程目标4达成情况最高,说明学生具备较强的自主学习能力和小组协作能力,对工程实践兴趣较高,动手实践能力较强;在选择和设计制药工艺时,能有意识地关注绿色工艺,避免使用有环境污染的溶剂和原材料;在进行工艺设计和优化时,能从环境、成本、管理、能耗等角度综合考虑。目标2和目标3的达成相对较低,说明学生在工程应用、整合设计创新方面还有待进一步加强。
表3 2017级制药工程专业化工原理课程达成情况
本课程的达成也存在一定程度的两极分化,2017级学生有4名学生未达成课程目标,占7.5%(表4)。其中2名学生课程总体达成小于0.7但大于0.6,按照学校的相关规定,此门课程不会影响这两名学生取得毕业证,因此不用重修,但团队将通过第二课堂在线推送课程相关内容,鼓励学生参加工程相关的设计和应用实践,与后续专业课教师沟通,课程组重点关注这两位学生,帮助学生实现复杂工程问题能力的达成;另外2名学生达成情况小于0.6,需重修。
北京联合大学制药工程专业达成情况评价机制从2017级开始实施,实施达成情况评价前后课程总体达成情况对比如表5所示。与2016级学生相比,2017级学生课程总体达成情况提高了10.45%,而课程未达成的学生数下降37.5%,未达成比例下降了44.7%。实施课程达成情况评价机制后,教师根据课程目标设计教学方法和考核方式,实施过程性考核,关注学生过程性达成情况,以此调整教学策略和方法,促进学生自主学习,有利于课程目标的总体达成。
表4 未达成学生情况
表5 实施达成情况评价机制前后课程达成情况对比分析
针对2017级学生课程达成情况,团队将从以下方面进行改进。
5.3.1 夯实基础,加强工程应用训练
为了进一步推动线上线下混合式教学,教师利用MOOC、云班课等线上平台,采用线上课前学习和课上重点探讨相结合的方式,引导学生课前线上完成关键知识点的学习和课前测试,加强学生对知识点的理解和掌握,教师根据学生课前测试情况,调整教学策略,重点关注基本概念和原理的学习,学生通过更多的工程应用实践进一步内化吸收。
5.3.2 采用工程项目设计驱动理论教学
在工程教育认证和新工科建设的推动下,一些高校尝试将“工程实践课程”融入课程体系,探索基于项目的学习(PBL),利用第一课堂和第二课堂构建工程实践教学平台[10-12]。为提升学生工程应用能力和设计创新能力,团队围绕提升学生解决工程问题的能力,重构教学内容,将“桑叶总黄酮提取研究”这一科研项目转化成项目设计并引入到整个教学过程,用桑叶提取工艺中涉及的流体输送、传热和分离单元操作推动理论教学(图2),用项目设计与例题相结合的方式,带领学生完成制药工艺设计,加强对学生工程应用能力和设计创新能力的培养。
图2 桑叶总黄酮提取工艺流程与课程内容对应关系
5.3.3 个性化推送辅导
针对部分学生达成情况较低的情况,团队将利用云班课和雨课堂的预警功能,重点关注学力不足的学生,采用课下单独辅导、课上重点提问的方式,帮助这些学生提升学习效果。利用雨课堂的个性化推送功能,精准推送个性化的学习任务和学习资料,不让学习吃力的学生掉队,对学有余力的学生适当加深并拓宽学习内容,切实关注每一名学生的成长。
工程教育专业认证对学生解决复杂工程问题的能力提出了更高的要求,化工原理是制药工程专业的专业基础课,对学生工程能力的培养至关重要。本文阐述了化工原理课程质量考评方案设计思路,以北京联合大学2017级的学生为例,分析课程达成情况,根据课程达成结果提出持续性改进措施。后续将继续实施成果导向的课程建设,加强工程应用能力和整合设计创新能力的培养,探索理论教学、实验教学、课程设计的深度融合,进一步提升学生解决复杂制药工程问题的能力。