薛興勇,譚學才,韓要叢,嚴軍,盧彥越,彭博,蘇俏俏
(廣西民族大學化學化工學院,廣西 南寧 530006)
2013年6月,我國正式加入國際本科工程學位互認協(xié)議—《華盛頓協(xié)議》,標志著我國工程教育專業(yè)認證的帷幕已拉開,2016年6月2日成為《華盛頓協(xié)議》的正式會員[1],這充分證明了我國的高等工程教育質量得到國際社會的高度認可。工程教育專業(yè)認證提倡的“以學生為中心”“目標導向”和“持續(xù)改進”的理念,反映了當前國際工程教育的發(fā)展態(tài)勢,用這些理念結合各高校實際情況來指導工科相關專業(yè)的建設和提高工程類人才培養(yǎng)質量具有重要意義[2]。另外,用這些理念來指導工科相關專業(yè)人才培養(yǎng)工作,有利于在不斷完善人才體系的過程中明確目標、團結合作和進行持續(xù)改進,以確保工科相關專業(yè)的人才培養(yǎng)質量。根據認證的相關標準和要求,需要制定符合認證標準的教學大綱,教學實驗儀器裝置等教學軟硬件條件也需要跟進改善,教學內容、體系和方式需要與時俱進,建立完善的課程考核評價機制,打造高水平的師資隊伍。民族院校的學生由于生源地原因,工科類專業(yè)課程教學如何結合自身實際情況改進教學,向工程認證靠攏,跟上時代的步伐,是許多教育工作者需要考慮的問題。
工程教育專業(yè)認證的核心是評估相關專業(yè)的教育教學是否滿足學生畢業(yè)后能進入相關領域勝任專業(yè)工作的要求,從經濟社會的發(fā)展適應情況看,工程教育專業(yè)認證能夠較好地適應行業(yè)發(fā)展的實際需要。通過加強高等工程教育與工程實際的聯系,促進高校專業(yè)教育教學與相關企業(yè)的實際需求有效銜接,對保障高等學校工程教育的整體質量具有重要意義[3]。在經濟全球化的大背景下,工程教育的國際化已成為必然發(fā)展態(tài)勢,高等院校的工程教育需要積極開展國際交流與合作,借鑒國外先進的教育教學理念和人才培養(yǎng)模式的經驗,深化高等院校工程教育體制改革,不斷強化人才培養(yǎng)與國際接軌。國內高等院校應通過廣泛開展國際交流與協(xié)作的方式,確保工程教育認證相關標準與國際等效,提高學校的國際競爭力,力爭成為符合高等工程教育國際化要求的高校之一。工程教育專業(yè)認證對高等院校的高質量發(fā)展,尤其是對學生未來就業(yè)有著重要的意義,必將贏得社會的廣泛關注[4]。
化工原理實驗課程教學是在系統(tǒng)學習化工原理和相關化工專業(yè)知識后進行的實踐教學環(huán)節(jié),該課程是為培養(yǎng)面向現代工程領域創(chuàng)新人才設置的基礎課,是工科類專業(yè)本科教育教學中學生在掌握數學、物理、化學等基礎知識之后必修的專業(yè)課,是相關專業(yè)本科教育中必須掌握的專業(yè)核心課程,對學生能力的培養(yǎng)發(fā)揮著重要的作用。該課程涉及的專業(yè)較多,國內高校的化學工藝、應用化學、制藥工程、環(huán)境工程、能源化工、海洋技術、高分子材料、生物工程、食品科學與工程等專業(yè)一般均會開設這門課程[5]?;ぴ韺嶒灲虒W的目的是通過化工單元操作模擬化工生產實際過程,具有很強的實踐性?;ぴ韺嶒灋樾⌒皖惞こ虒嶒灒哂絮r明的工程特點,不同于其他基礎化學實驗,實驗操作中每個簡單實驗單元操作也就是在模擬化工生產中的局部生產過程。在實驗過程中,會遇到許多實際問題,對工科學生可以從實驗操作中更切實高效學到大量的化工原理理論方面的知識,深入理解化工設備的結構和原理。通過該實驗課程的系統(tǒng)學習使學生牢固建立起“單元操作”的概念,樹立起“工程化”思想,重在使學生將理論知識和實際相結合,掌握化工操作的基本原理、化工設備的基本結構、化工數據分析的處理,熟悉化工領域的工藝流程,培養(yǎng)學生具備獨立發(fā)現、分析、處理和解決問題的實際能力[6-7]。因此,化工原理實驗不是簡單驗證化工原理的基本理論知識,而是對課堂教學理論知識的補充,更重要的對對未來的生產工作提供鍛煉,培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力,實事求是的做事態(tài)度和工作作風,為將來從事科學研究和解決相關工程實際問題打下基礎[8-9]。
民族院校是我國高等院校的重要組成部分,是我國少數民族地區(qū)高等教育模式的集中體現,肩負著培養(yǎng)少數民族高等人才的光榮使命,發(fā)揮著其他普通高等院校不可替代的作用。民族高等院校必須緊跟時代的步伐,重新定位新時代我國少數民族地區(qū)教育的現實需要,不斷完善民族高等院校人才培養(yǎng)模式,根據自身特點創(chuàng)新民族高等院校的育人機制,為民族院校內涵式發(fā)展和人才培養(yǎng)質量的提升注入新的活力[10-11]。近年來,各民族高等院校都在研究本校的辦學特色和發(fā)展定位問題,但由于多種因素的影響,有些民族院校在建設中盲目擴大規(guī)模,使得特色不鮮明、定位不清晰[12]。另外,隨著民族區(qū)域經濟轉型,應用型專業(yè)技術人才表現出不足態(tài)勢,培養(yǎng)的學生難以滿足地區(qū)的行業(yè)需求,表明民族院校的人才培養(yǎng)落后于民族地區(qū)產業(yè)結構調整的步伐[13]。少數民族地區(qū)院校在堅決貫徹落實國家對少數民族的照顧政策過程中必然會導致民族院校生源質量參差不齊。少數民族生源的學生由于受教育情況和生源地情況等因素,通常表現出基礎較差、自信心不足、缺乏溝通交流、表達能力不強等特點[14]。對民族院校的學生,尤其是來自西藏、新疆等經濟相對欠發(fā)達民族地區(qū),部分學生的數學、英語和計算機等基礎相對薄弱,因此許多學生感到學習起來比較吃力。民族高等院校要把經濟相對較為困難、信仰多樣化和基礎相對較為薄弱的少數民族大學生培養(yǎng)成為社會棟梁,就需要比其他非民族院校付出更多的努力[15]。在這樣的背景下,民族院校開展化工原理實驗課程教學就需要創(chuàng)新教育教學模式。
化工原理及其實驗課程具有內容抽象、公式多而繁雜、工程概念強的特點,學生學習比較枯燥,興趣不強,知識比較難掌握。隨著民族院校招生規(guī)模的擴大,工程類人才需求的提高,傳統(tǒng)的化工原理實驗教學出現了一些問題,表現在以下幾個方面[16]:(1)學生對實驗課程缺乏學習興趣和熱情,學習效果較差;(2)學生對實驗預習不重視,預習只是簡單的抄寫實驗教材,沒有深入思考和提出在實驗過程中需要解決哪些問題;(3)實驗設備和資源有限,化工原理實驗很難保證4人左右的一個小組,有的學校由于資源有限和其他原因二十多個人一個小組,實驗過程中部分學生只能旁觀無法操作或交流討論,導致學生的動手能力無法鍛煉,使得教學效果大打折扣;(4)化工原理實驗數據相對于其他實驗處理較為繁瑣,加上學生理論知識掌握不牢固,實驗報告撰寫過程中抄襲現象較為嚴重。(5)教學考核評價制度有待完善,理論考試、實驗預習、實驗操作,交流和實驗報告分數的比例分配問題,由于學生人數多,大組教學實驗報告千篇一律,比較難對每一位學生的期末實驗成績進行客觀的評價,可能會導致優(yōu)秀的學生學習熱情降低。因此,需要不斷進行化工原理實驗課程的教學改革探索,創(chuàng)新教學方法,提高教學質量。
由于化工原理實驗課程是化工及其相關專業(yè)的學生初次接觸工程實驗裝置,如何將這門實驗課教學好,是任課教師必須認真思考的問題[17-18]。當前,針對高等院?;ぴ韺嶒炚n程的教學改革方法和實踐已有一些報道。在工程教育專業(yè)認證背景下,胡秀英等[19]對化工原理實驗課程的教學在實驗教學方式、實驗成績評定方式和化工實驗大賽幾個方面提出了改革建議,以專業(yè)認證為契機,將有效提高化工原理實驗課程的教學質量。姬登祥等[20]根據工程教育專業(yè)認證實施的新要求,從編制合理的教學大綱、改善教學環(huán)境、完善教學體系、改進教學內容和教學方法、改革考核方式以及加強師資隊伍建設等改進措施進行探索,使學生具備工程能力和創(chuàng)新能力。朱兆友等[21]針對學生在實驗過程中存在主動性不高、學習興趣不濃的現象,通過建設實驗教學網站來對化工原理實驗課程教學改進進行探索和實踐,采用現代化的信息技術來提高實驗教學水平,旨在正確引導學生掌握基本實驗技能和操作方法,通過具體實驗設計及其過程,激發(fā)學生的學習熱情,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和動手操作能力。戴益民等[22]在化工原理實驗課程教學改進中以工程專業(yè)認證為導向,將工程觀念貫穿于化工原理實驗教學的各個環(huán)節(jié),可有效培養(yǎng)學生工程觀念和工程意識,提高學生的綜合能力。任永勝等[23]以寧夏大學制藥工程專業(yè)為例,指出了化工原理實驗課程在教學中存在的主要問題,提出了課程體系構建的思路,通過在實驗內容整合、實驗裝置更新、考核方式優(yōu)化等方面進行改革。結果表明改革后的實驗課程更有利于激發(fā)學生的學習興趣,增強學生的動手能力。
盡管當前已有相關研究者對化工原理實驗課程的教學改革進行了嘗試,也取得了較好的成效,但在教學模式改革中采取多元化輔助的教學模式進行改革很少有相關報導。我校擬采取理論教學、化工模擬計算、虛擬仿真學習、課程設計、實驗教學和企業(yè)實踐教學相結合的“多位一體”教學模式對化工原理實驗課程的部分內容進行教學改革,旨在工程教育專業(yè)認證背景下培養(yǎng)民族院校工科學生的工程思維,提升學生對專業(yè)的認識和熱愛,加強理論與實際結合,增強學生解決工程實際問題的能力。第一,實驗理論教學環(huán)節(jié),實驗開始之前,根據民族院校學生化工原理理論知識水平掌握的情況進行合理化分組,每個小組4~6人,確保后續(xù)實驗操作過程中每個人能親自動手,實驗理論教學的實驗老師根據分組情況,通過觀看視頻和現場教學相結合的方式對理論知識部分進行補充講解,并在教學過程中通過現場提問的方式對學生掌握理論知識的情況進行考察;第二,化工模擬計算環(huán)節(jié),學生在掌握必備的理論知識以后,負責老師指導學生采用Aspen Plus化工模擬軟件進行單元模擬,讓學生了解軟件模擬化工實際生產的過程,加深理論知識的理解(圖1);第三,實驗操作環(huán)節(jié),指導老師引導學生分小組進行實驗,督促每個學生都親自動手操作,指導老師將理論知識結合操作對學生進行講解,進一步加強學生對理論知識的理解,同時設置問題提問對學生掌握知識情況進行考察,實驗報告中讓學生將模擬計算和實驗操作結果結合進行差異化分析;第四,企業(yè)實踐環(huán)節(jié),老師帶領學生到化工相關企業(yè)進行實踐教學環(huán)節(jié),讓學生帶著問題到企業(yè),通過企業(yè)的技術工程師對化工單元操作的原理、工藝流程和操作等進行系列講解(圖2),讓學生了解從理論,實驗室操作到化工企業(yè)生產實際存在的一系列差異化原因,培養(yǎng)學生理論聯系實際的能力,充分認識到化工原理實驗教學的重要性,激發(fā)學生對專業(yè)的熱愛,培養(yǎng)學生的工程意識。
圖1 化工專業(yè)學生在化工設計室進行Aspen Plus計算
圖2 化工專業(yè)學生到企業(yè)學習調研
工程教育專業(yè)認證的理念對指導高等院校工科專業(yè)的發(fā)展和提升學生的就業(yè)具有重要意義,民族院校存在生源質量參差不齊,化工原理實驗課程教學還存在很多需要解決的問題,教學過程中難保證教學質量,教育工作者應結合高校自身辦學特點,將工程教育專業(yè)認證的理念和實驗教學相結合,不斷提升課程教學質量。