工程认证背景下化工制图课程教学改革与实践

陈光莹

(周口师范学院 化学化工学院,河南 周口 466001)

2006年,我国正式启动了工程教育认证试点。2016年,我国正式加入《华盛顿协议》,工程教育质量认证体系实现了国际实质等效。之后,工程专业认证制度得到国内各高校的广泛认可,并得以迅速发展[1]。工程教育专业认证制度是当前我国在经济转型发展时期培养创新型工程技术人才的必然选择,也是推进高校工程教学改革、实现与国际接轨的必经之路[2]。为了促进我国工程教育的改革,进一步提高工程教育质量、加强与国内外工业界的交流联系,高校都在积极努力推动各工科类工程教育专业认证工作。

工程教育专业认证强调以学生为中心,以学生学习产出为导向(即OBE),以毕业生核心能力、素质要求为标准,通过对学生学习能力、学习结果等进行评价,以检验专业教育的效果,并依据结果反馈持续改进课程教学模式和学生学习评价机制[3]。化工制图作为化学工程与工艺和应用化学等相关工科专业的一门必修课程,旨在培养学生基本的工程制图能力。该课程的教学目标是教会学生掌握工程制图的基本技能,并能熟练运用AutoCAD软件绘制各类工程图样。该课程对于培养学生的工程思维及工程实践能力具有非常重要的作用,是工科专业学生实践技能的基础,是学生认识工程、走进工程的桥梁[4]。该课程通过研究阅读及绘制化工图样的规律和方法,让学生掌握化学工程技术表达的基础知识和基本技能,培养学生的空间想象力、设计表达能力和解决工程问题的能力[5-6]。在工程教育专业认证形势下,现有的化工制图课程教学模式无法有效支持实践要求极强的工程人才的培养需求,对该课程的教学模式和学生学习评价机制进行改革已成为亟待解决的问题。

1 化工制图课程教学现状及存在的问题

1.1 教学现状

目前,我院多个专业已开设化工制图相关课程多年,从最初的AutoCAD发展到现在的化工制图,在教学模式和培养目标上已进行了一些改革。目前化工制图课程的课堂教学分为理论学时和上机实践学时,不同专业两部分学时占比略有差别,但整体内容基本一致,仅侧重点略有不同。理论学时主要讲授机械制图基础和化工工艺制图两大模块的理论知识,上机实践课程为AutoCAD二维绘图操作技巧及各类化工工艺图样的绘制练习。理论和实践教学相辅相成,互为补充。课程考核采用百分制,依据平时作业成绩和期末考试成绩评定,平时成绩占30%,期末成绩占70%。期末考试方式采用闭卷笔试方式。

1.2 存在的问题

虽然我院化工制图课程已经开设多年,从本人对近几年的教学情况和学生的学习情况的分析,加之对历届学生的毕业设计、课程设计及化工设计竞赛作品的调研以及各企业的需求反馈,近两年学生对于化工制图这门课程的认知和学习效果比前几年有了一些进步,但仍存在着一些比较明显的教学问题,具体表现在以下几方面：

1.2.1课程知识体系无法有效兼顾

根据我校化学工程与工艺等专业的人才培养方案要求,目前化工制图课程分为理论教学和上机实践教学两部分,总学时54学时。在此学时内,任课教师需要完成工程制图、化工工艺制图以及AutoCAD绘图三大部分的讲授任务。由于课程总学时有限,且知识点太多太琐碎,导致教师在授课过程中会出现以下情形：把内容展开来讲时间不够用、不展开讲又深度不够;偏重于理论知识讲解则学生绘图能力较弱,侧重于AutoCAD绘图的练习则学生无法深入、全面掌握专业制图相关内容,无法有效兼顾各部分讲授任务的均衡分配。

1.2.2学生思想认识不充分

虽然化工制图课程为专业必修课,但学生对于本课程的重要性认识不够,尤其是非化工专业学生,认为跟自身专业相关度不高,学习意愿和学习积极性不够高。同时,由于该课程对学生的空间想象能力要求较高,部分学生学习较为吃力,进而影响其学习的自信心和积极性。

1.2.3理论和实践教学的结合不够紧密

目前的课程是把理论教学和计算机绘图教学分开来上的,理论学时仅讲解理论知识,上机实践课则以AutoCAD操作为主,因此会出现部分学生无法很好地将理论知识和AutoCAD绘图相联系相结合,理论和实践教学的结合不够紧密,无法有效激发学生学习兴趣,导致学生学习动力不足。

1.2.4整体课程评价体系不够全面

目前该课程的教学分为理论课+上机课的教学模式,本校的化工制图课程教学分为理论和实践教学两大部分,但课程考核仍然采用平时考核与期末笔试试卷考试综合评定成绩的形式,平时成绩占30%,期末成绩占70%。平时考核主要通过课堂考勤、课堂表现和上机课堂作业等部分构成。考核形式较为多样,但从实际效果来看并不理想,很难准确反映出学生对知识的掌握情况。且期末考试为笔试试卷,很难反映出学生对于真正如何绘图及读图过程的了解程度,无法达到全面检验学生应用知识和技能水平的目的。

综上所述,目前的教学模式不利于学生综合绘图能力的培养,且无法准确、客观、全面地评价学生的学习成效。为满足工程教育专业认证标准的要求,全面提升学生能力,更好地培养出具有创新与实践能力的工程技术人才,提高化工制图教学质量,需要采取更加科学合理的多元化教学和考核方式进行授课。

2 基于OBE模式的化工制图课程改革

针对本学院化工制图课程存在的问题,近两年本课题组在化工、应化等相关专业的《化工制图》课程的教学过程中进行了一系列相关的教学改革,包括教学内容、教学环节、教学模式及考核方式等方面,并取得了一定的成效。

2.1 以工程能力为导向,整合优化课程知识体系

由于本课程总课时有限,若完全依照教材章节顺序及内容进行讲解,学生会因知识点太多太琐碎而抓不住学习重点。因此,根据教学团队多年的教学经验,拟通过对课程内容进行整合、章节授课顺序加以调整,使学生更加明白不同章节知识点间的联系,从而更易掌握本课程的知识体系。具体来说：(1)将工程制图基本理论与CAD绘图基础理论串联起来进行讲授,理论教学与实践教学内容相互渗透,互为补充,以弥补课时量不足这一问题;(2)针对化工、应化等专业学生毕业所要求的工程能力培养目标,对多种化工工艺流程图的设计要求及相关图样绘制所需的工程制图知识进行优化整合,通过二者的有效配合,将工程制图的知识点分解到每种化工图样中,并根据各专业特点对相关知识点进行精简。

2.2 从实际工程案例出发,鼓励学生自主学习

针对学生学习动力不足这一问题,本课题组拟通过将实际工程案例引入教学过程中,以工程案例为切入点,从“为什么学、学什么、如何学及如何用”几个方面入手,从根本上提高学生对本课程的思想认识和学习积极性。同时,通过具体化工工艺流程案例分析,从工艺流程设计、设备设计选型加工、设备管道施工安装等多个方面出发,让学生对整个工程案例有深入的理解,在此基础上独立或合作完成局部或整体工艺流程等相关工程图样的绘制,进一步锻炼强化学生的工程实践能力。同时也可为学生参加化工设计大赛相关工艺流程设计提供良好的前期基础。

2.3 优化现有教学模式,加强理论与实践的联系

化工制图课程现有的教学模式是教师为主,在课时量少、教学内容多的情况下,利用传统板书和多媒体讲解这一教学方式很难实现高效教学。本项目团队将现有授课模式进行调整,使授课模式向“以生为主”方向转变。采用任务驱动教学模式,通过将理论教学内容分解并嵌入到实践教学环节中,讲、练结合,不仅解决了理论课时量不足的问题,还让学生对具体工程任务有了更深入的理解和把握,更利于他们高效完成工程图样的绘制。同时,还通过利用网络资源以及校内外实训及工厂车间等,拓宽学生视野,使其能够更好地理解理论知识与工程实践的异同点,更好地培养学生的工程应用能力,提高工程素质。通过将知识传授与能力训练相结合,改革传统教学模式,使学生工程实践能力有更大提升。

2.4 改革教学评价体系,加强过程性评价

采用多元化过程性评价机制,对学生学习过程及结果进行全面评价。通过减少期末理论考核占比、增加期末机试环节以及合理设计平时考核评价指标,调动学生学习兴趣及课程参与度。将期末考试成绩所占比例由原来的70%降低至50%。同时,将原有的平时考核评价指标由平时作业和上课考勤两部分增加为平时作业、上课考勤、课堂活动和期中测试,并增加期末机试环节,实现对学生学习过程的全方位、多角度评价。

3 教改成效

本课题组通过课前整合优化课程内容—课上开展嵌入式渗透式教学—课后分析总结反思—新一轮课上改革实践—整理汇总分析反思教学改革成果这一模式对化工制图课程开展了具体的改革。通过课程内容的整合,学生能更好地把握本课程的知识体系。在教学过程中,通过采用实物教学、互动教学、示范绘图、提问引导、图示对比、多媒体讲解等多种具体手段,让学生参与到教学活动中去,并实施多元化过程性评价机制,通过师生共同参与、逐步反思反馈教学效果并进一步改进优化相关教学策略。通过实践案例的引入以及学生团队合作参与式教学活动,学生学习主动性、创造性以及团队合作能力也有了明显的改善。

具体实施过程中,本课题组综合考虑了不同教学班级的专业特点、整体成绩、学习氛围等方面,分班级、分专业、分阶段实施上述改革措施。通过对多个专业化工制图课程的持续性改革以及几个学期的教学实践,发现学生的课堂积极性、专注度、参与度都有所提高,平时作业质量有所进步,期末整体课程目标达成情况有所提升。此外,在后续相关专业课程学习、毕业设计、化工设计大赛等方面,学生都能较好地运用本课程所学知识进行相关的工艺设计及工程图样绘制,真正做到了学以致用。通过横向和纵向对比分析,化工制图课程教学改革取得了较好的教学效果。

通过对本校化工及相近专业化工制图课程进行教学改革,通过整合优化课程知识体系、加强工程实践教学、优化现有教学模式以及改革教学评价体系等一系列措施,对化工制图课程的教学内容、教学环节、教学模式及考核方式几个方面进行改革。本次改革不仅拓展了现有课程教学资源,将理论知识与工程实践有机整合,更能促进以工程能力为导向的人才培养目标的顺利达成。此外,通过具体的工程实践案例分析,提高了学生学习积极性和主动性,强化了学生的工程观念以及分析解决实际工程问题的能力。本课程的教学改革通过具体的措施改善并逐步优化现有的教学模式和教学方法,促进了学生知识、能力和素质的全面、协调发展,大大提升了本课程的教学质量及教学效果,为OBE模式下其他工科专业工程类课程教学改革提供一定的思路。