工程教育专业认证背景下环境科学专业化工原理实验教学改革与实践

王保明，汤建伟* ，任 珂，李应选，刘鹏飞，丁俊祥

(1.郑州大学 生态与环境学院，河南 郑州 450001；2.郑州大学 化工学院，河南 郑州 450001)

化工原理实验课程作为环境科学专业的必修课，为后续开设的环境监测、水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理与处置等专业核心课程提供基本理论支撑和工程实践衔接。所以，该课程对于环境科学专业学生的培养，具有重要的意义。同时，化工原理实验课程的教学质量是工程教育专业认证体系中一项不可或缺的指标，因此，结合环境科学专业的专业特点和人才培养目标定位，构建满足工程教育专业认证的环境科学专业化工原理实验课程教学体系势在必行。

工程教育专业认证的理念主要有三方面：①以学生为中心；②以学生的学习产出为导向；③坚持持续改进。在工程教育专业认证背景下，本文以环境科学专业的大学生为载体，基于工程教育专业认证人才培养目标，探究环境科学专业化工原理实验课程目标设置、目标达成途径与措施、考核评价方式、课程达标度分析以及教学结果分析与反思方面的改革与实践，构建适用于工程教育环境科学专业认证的化工原理实验课程教学体系，推动建立有利于学生发展，满足生态文明建设需求的高素质工程技术人才培养评价新体系，为后续专业建设、人才培养和高校教学改革提供参考。

1 课程性质与目标设置

化工原理实验课程是学习、掌握和运用化工原理课程内容必不可少的重要教学环节，和其他实验课程一样，是理论联系实际的重要方式。但其具有明显的工程特点，面对的是工程问题。在环境科学专业中，化工原理实验课程作为专业实践必修课单独开设。根据工程教育环境科学专业的认证要求，不断修订实验教学大纲，优化实验项目，将该课程目标设置为：①验证理论，提高基本动手能力；②培养环境化工实验研究能力；③培养学生的科学素质和创新能力。该三项课程目标能够有效支撑工程教育环境科学专业认证中对本科生的毕业要求。

2 目标达成的途径和措施

为了实现以上课程目标，使学生达到专业培养的要求，我们不断优化实验项目，更新和完善该课程的教学内容，在化工原理实验课程教学中渗透专业课知识及实例，发挥该课程的过渡和衔接作用；把最新的政策形势、前沿理论、工艺技术、工程案例添加到教学中，课程真正做到“常讲常新”，确保学生的每一堂实验课都可以学到新知识。

将化工原理实验课程教学内容与课时分配进行了重新设置。教学内容及课时分配如表1所示。

表1 环境科学专业化工原理实验课程学时分配表

高校教学改革中的重要内容之一是教学方法改革，教学方法和手段直接影响学生学习的效果，决定其对所学内容的理解和掌握程度。近年来，我们不断改进教学方法和手段，逐渐形成了化工原理实验五步法特色教学。①课堂集中授课。主要讲授实验内容、目的、原理、装置流程、数据测试方法、数据基本处理方法和用到的测试仪器、仪表。②实验室现场小组授课。教师在设备旁为小组讲授所需操作测试的内容，工艺流程设备、仪器、仪表、数据采集与控制元件的原理和结构及使用方法，实验室安全注意事项与实验数据误差的主要来源，然后指导教师演示一遍实验操作过程。③实验前小型测试。实验前，教师检查学生本次实验的思考题完成情况，并给出成绩；然后采用闭卷方式考查学生的实验准备情况，之后学生进行实验，老师现场批改试卷，给出分数，不及格者重新考试，直到及格为止。④以学生为主导进行实验现场测试。在确保安全的前提下，学生可以根据自己的方案进行实验测试，为避免出现较大的错误操作和事故，指导教师监督学生的操作进程。⑤实验报告撰写。该报告类似小论文，要求学生重点介绍实验方案、数据采集与处理方法、实验结果分析与讨论。教师侧重考查实验方案的可行性与创新性、数据采集与处理的可靠性与科学性、结果分析与讨论的全面性与创新性，并据此给出相应分数，并在下次实验前与学生互动交流。化工原理实验五步法特色教学为培养学生的动手能力、实验研究能力和创新能力打下了良好的基础，获得了郑州大学2019年度“一院一范例”本科教育教学建设项目支持，并已结项。

3 课程考核评价方式

化工原理实验课程考核评价不同于理论课，要用适当的方式考察学生对实验内容的掌握程度和实际动手能力，既考知识又考能力。为了更好地培养学生的实践动手能力、实验研究能力、综合能力和创新能力，我们进一步创新实验考核方法，对单个动手实验的成绩评定采用过程性考核和实践性考核。

单个动手实验100分，包括实验现场操作40分和实验报告60分。实验现场操作40分包含实验纪律5分、预习报告5分、测试考查10分、分工协作10分、实验安全10分。纪律指的是出勤及课堂表现情况；预习报告指的是安全承诺书签字和实验讲义后思考题答题情况；测试考查指现场笔试或口头提问；分工协作是指实验操作过程中组员之间的配合协作情况以及按时完成情况；实验安全是指实验操作过程中的安全操作。实验报告60分包含实验原理10分、实验流程图10分、计算示例10分、实验结果10分、实验分析10分、报告整洁度10分。报告整洁度是指实验报告整体情况，包括书写、条理、思路、整洁及装订等多方面的考察。为了使课程总成绩更能真正反映学生的综合实践能力及对知识的掌握程度，课程总成绩由所做的每个动手实验成绩进行算术平均求得。

4 课程达成度分析

课程达成度由各课程目标达成度组成。

课程目标1是验证理论，提高学生基本动手能力。该部分内容知识点较多、较分散，逻辑性不强，且特例与记忆性的内容也偏多，是历来考查的重点和难点，从达成结果来看，最高达成度91.00%，最低达成度62.00%，平均达成度在75.76%，总体达成度偏低，学生差异性较大。说明大部分学生学习态度比较认真，有相当一部分学生基础知识点掌握不牢，概念混淆，动手能力较差，有待进一步加强基本概念和基本理论学习、提高动手能力。课程目标2是培养学生化工实验研究能力。该部分平均达成度91.75%，最高达成度100.00%，最低达成度80.00%。大部分学生能够根据所学知识与实验训练，分析整理实验数据，运用现有数据处理软件进行基本数据处理，但存在的问题是分析不够严谨，考虑不够全面。部分基础知识掌握较差的学生在面临该综合性较强的考察时，差异性进一步拉大。课程目标3是培养学生的科学素质和创新能力，即良好的团队协作精神、强烈的安全意识、严谨的工作作风与科学的工作方法，在此基础上开发学生的创新能力。该部分平均达成度94.63%，最高达成度100.00%，最低达成度82.00%。相对于前两个课程目标，课程目标3的达成度总体情况良好，大部分学生都能结合目前所学的知识与实验训练，形成严肃的态度、严格的作风、训练有素的协作能力、强烈的安全意识和严密的思想；少部分学生进行实验不够认真，实验报告书写过程不规范，内容宽泛，不够具体，表明对于科学素质和创新能力的培养尚需加强。

与往年相比，90分以上的有所上升；没有学生不及格，与往年情况相同；达成度分布集中在80%～89%附近，与往年数据相似，反映出大部分学生都能够掌握该门课程的基本知识，同时也说明实验总体上深度、广度和实验量基本合适，难度较为适中，能够达到预定的教学目的。

5 教学结果分析与反思

从所有学生的课程达成度中可以看出，平均达成度为87.38%，没有低于60%的学生，较往年有所升高，大部分学生成绩分布在达成度中位数上下10%区间之内，说明学生对该课程总体掌握情况较好，达到了教学要求。

该门课程为环境科学专业的必修模块课程之一，是学生必须了解掌握的一门实践课程。本教学班总体表现较好，大多数学生能够按照教学计划的要求，认真完成该门课程的学习，总体教学表现也有所提升。但往年教学中的一些共性问题仍然存在，如知识点混淆、实验操作规程掌握不牢固、数据处理不够严谨、分析不够全面、实验报告书写过程不规范等。需要在后续的教学过程中进行改进：一方面突出重点，对化工原理实验中的重要知识点进行重点探讨；另一方面加强现场预习教学，加深学生对理论知识在工程应用的理解，并对前后实验中联系较紧密的知识点择时进行串讲，提高学生对所学知识灵活运用的能力。

6 结论

化工原理实验课程是理论联系实际的桥梁，着重培养学生动手操作能力、实验研究能力和创新能力。通过上述改革与探索，构建了以课程目标设置、学生主导、过程考核、达成度分析等方法培养学生动手能力和创新思维能力为中心，满足环境科学专业工程教育专业认证要求的化工原理实验课程教学体系，提高了教学质量，为培养更多符合生态文明建设要求的高素质工程技术人才打下基础。