工程教育專業認證視域下課程教學改革與實踐
——以地方高?；せA類課程為例

趙天宇,王 霞,安子博

(天水師范學院 化學工程與技術學院,天水 741001)

近年來,隨著全球新一輪科技革命和能源革命對實體經濟的快速沖擊,“中國制造”已從“規模擴張”逐步向“專精特新”發展,以互聯網產業化、工業智能化等為標志的“數字經濟”時代已經來臨,促使著世界范圍內工業制造信息化以及工程與社會深度融合[1]。為了滿足新技術、新產業、新業態和新模式特征的新經濟體系下對卓越工程科技人才的需求,我國積極開展工程教育改革,全面實施工程教育認證工作。2006年,教育部組織啟動了全國工程教育專業認證試點工作;2010年,教育部實施卓越工程師教育培養計劃;2016年,我國通過《華盛頓協議》,成為國際工程聯盟大會的正式成員[2];2017年,教育部全面實施新工科建設;2019年,教育部實施卓越工程師教育培養計劃2.0[3],促使全部開設工科專業的高校都把卓越工程師教育培養作為新工科建設的最重要議題。教育部不斷推進理工結合、工工交叉、工文滲透、醫工融合、工農協同的新工科建設工作,持續促進我國向工程教育強國邁進[4]。截至2021年底,全國共有288所高校的1 977個專業通過了工程教育專業認證。在工程教育認證日顯重要的趨勢下,作為應用型地方本科高校,應該借助新工科建設的重要契機,按照工程實踐邏輯和工程教育認證的標準,扎實推進工程本科教育改革,提高工科專業人才的培養質量,加快推動高質量內涵式發展應用型高校的建設[5]。

化工與制藥類專業是工學門類里很重要的專業大類,也是眾多高校積極開展工程教育認證的專業之一。課程教學改革作為工程教育教學改革中很重要的環節,應用型地方本科高校應以國家戰略為導向,對接化工行業產業人才新需求,更新和探究更高質量的課程教學體系,不斷深化化工與制藥類專業工程教育教學改革。筆者以西部某地方高校為例,在調研和分析新工科建設背景下,結合工程教育認證提出新標準和新要求基礎上,對化工類專業基礎課程進行教學改革研究與實踐,以期對化工類專業人才的工程教育質量提升提供一些方法。

一、地方本科高?；ゎ悓I基礎類課程教學的現狀與不足

化工類專業基礎課程是國內外大多數高校為化工類專業開設的核心主干課程,它既能承接前面學習的基礎化學類課程,又能啟迪和引導后續開設的專業類課程,在聯系基礎知識和專業綜合知識的學習與應用中發揮著重要的橋梁和紐帶作用。其教學的質量好壞直接關系著畢業要求度的達成,最終影響化工類專業人才培養質量。通過《工程教育認證標準》(2022版)及《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》(2018版),目前地方本科高?；ゎ悓I基礎課程教學中還存在以下問題和不足[6-7]。

(一)化工類專業基礎課程教學目標不明確,教學理念中工程教育不突出

按照工程教育專業認證標準,化工類專業人才培養目標需符合學校的發展定位,適應社會經濟發展的需求,化工類專業基礎課程教學目標也需要滿足課程教學體系要求,對接畢業要求指標點,體現以“學生為中心、產出為導向、持續改進”的教學理念。然而,在現階段我國大力促進新工科建設的背景下,不少地方本科高校的轉型發展趨勢沒有很好地適應區域社會經濟發展的需求,沒有深層次地挖掘本校的辦學特色和發展理念,化工類專業人才培養目標缺乏特色,“空”而“大”的情況依舊存在,導致化工類專業人才供需矛盾突出。首先,隨著智能化和信息化技術快速融入傳統化工產業,催生出一大批新興化工產業,使得化工行業結構加速轉變,但地方本科高校的化工類專業在建設過程中未能做到與時俱進,沒有及時根據化工產業新態勢和新需求調整發展方向,使得化工類專業基礎課程教學目標不明確,未能與行業產業需要緊密聯系,缺乏有效的定位,導致學生知識和能力培養很難達成。其次,以學生為主體、教師為主導的教學理念尚未在化工類專業基礎課程教學中深入滲透,適應工程教育新形勢的教育理念未有效突顯,使得教學理念與工程教育認證的理念匹配度不高,化工類專業基礎課程教學對工程教育專業認證貢獻度有限。

(二)化工類專業基礎課程教學內容和教學設計產出導向不足,教學模式有待改進提高

課程是人才培養的核心要素,也是教師投入精力最多、關注最高的對象,化工類專業基礎課程的教學設計、教學內容和教學模式直接關系著人才培養目標的實現。隨著新興化工產業的快速發展,化工行業新技術、新工藝、新設備等相關的新知識大量涌現,高?；ゎ悓I的基礎課程的教學設計和教學內容也必須緊跟時代步伐,適應化工產業的發展。而地方本科高校缺乏對化工類專業基礎課程教學時效性的有效重視,使得教學內容和教學設計與化工行業企業的實際發展情況聯系不夠緊密,知識體系更新緩慢,導致學生很少了解和獲取社會進步和科技發展帶來的化工產業新知識,缺乏解決實際工程問題的能力,致使以教學產出為導向的教育體系難以落實。此外,化工類專業基礎課程教學內容繁多、涉及學科較廣、概念抽象、理論與實踐聯系不緊密,學生學習難度較大。雖然教育部在實施一流課程“雙萬計劃”建設中產生了多種多樣的教學模式和教學方法,但在地方本科高校的化工類專業基礎課程教學中有些教師因循守舊、“經驗主義”的現象依然存在,對學生提出的教育教學意見或訴求的重視程度不高,導致學生的學習效果不太理想,工程教育認證標準下學生能力培養要求落實不到位。尤其在當今教育數字化形勢下,課程教學中數字化教學設計及技術應用是必然趨勢,地方本科高校的化工類專業基礎課程的教學模式還需持續改進提高。

(三)化工類專業基礎課程教學資源建設滯后,師資隊伍建設有待加強

隨著新工科建設的不斷推進實施,我國工程教育認證的支撐條件日趨健全,但對于地方本科高校而言,由于學校競爭實力較弱,所獲的政策、資金、設備等各類資源較少,使得地方高?；ゎ悓I的軟硬件條件與化工產業的發展速度不相匹配,而且專業基礎課程的教學資源建設多傾向理論教學,實踐教學資源缺乏。雖然地方高校經過“雙一流”建設,化工類專業基礎課程的教學資源建設得到加強,但由于缺乏化工行業、企業的參與,涉及工程技術知識的理論教學資源在數量和質量上依然不足,涉及工程應用的實踐教學平臺建設不夠完善,實踐教學的數量和質量依然難以保證,導致化工類專業基礎課程教學資源建設滯后,不足以支撐現階段的工程教育專業認證。此外,地方本科高校的化工類專業的專職教師多來源于剛畢業的博士和碩士,具有化工類行業工程經驗的教師占比較少,“雙師型”教師缺乏,而化工類專業基礎課程教學具有學科交叉尺度大、技術密度強、工程實踐要求較高的特點,師資隊伍工程實踐經歷的缺乏,將嚴重影響化工類專業基礎課程的教學質量,化工類專業基礎課程的師資隊伍建設還有待加強。

二、地方本科高?；ゎ悓I基礎類課程教學改革與實踐

(一)修訂化工類專業基礎類課程教學目標,突出工程教育理念

化工類專業的人才培養目標是專業建設和教育教學的核心,化工類專業各類課程的教學目標是支撐人才培養目標中畢業要求指標的具體化的體現,必須圍繞人才培養目標進行確立。隨著化工產業信息化和智能化的快速發展,高?；ゎ惾瞬诺呐囵B已經不能滿足當今時代的需求,中國工程教育的改革迫在眉睫。對照《工程教育認證標準》(2022版)和參照《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》(2018版),地方本科高校在工程教育改革的過程中要順應國家和區域社會、經濟、科技的發展,根據自己辦學特色和轉型發展的目標,凝練和細化化工類專業的人才培養目標,明確課程在工程教育認證中的地位和作用,修訂和完善符合工程教育專業認證要求的課程教學目標[6]?；ゎ悓I基礎類課程教學目標修訂要遵守“成果導向”的反向設計原則,根據化工行業和企業實際需求和學生發展的需要,充分吸收行業或企業專家的建議,并結合區域特色,將新時期工程教育最需要的知識和技術能力要求納入課程教學目標,確保課程教學目標的針對性和系統性。地方本科高校的化工類專業基礎類課程教學目標修訂時還需融入CDIO國際工程教育理念[8],并兼顧服務區域經濟發展對高質量應用型、復合型人才的培養需求,明確各門化工類專業基礎類課程支撐的畢業要求,系統修訂優化各門課程擬達到的特定業務知識和能力培養的教學目標,并在“個人情感和價值觀”教學目標中滲透課程思政教學元素,全面體現課程教學對工程教育專業認證的貢獻。

(二)革新化工類專業基礎類課程教學內容,優化教學模式

工程教育認證倡導“產出為導向”“持續改進”的教學體系建設,強調課程教學內容的系統性、時效性和學生的學習效果。隨著化工產業的快速進步,為了保證化工類專業的教學質量,必須根據優化后的新教學目標,制定出新的教學大綱,及時梳理現有課程教學體系,不斷調整、改進和更新教學內容。地方本科高校在革新化工類專業基礎類課程教學內容過程中要結合用人單位和畢業生的反饋意見以及學生實際需求,并充分考慮學生基礎相對薄弱的問題,積極吸納化工新產品、新工藝、新技術、新設備等新成果帶來的前沿知識,同時要突出工程基礎知識教學。理論課程教學內容盡可能弱化繁雜的數理公式演繹,注重化工設備、工藝過程模型建立和“三傳一反”機理的分析,并引入化工工程實例或簡化的工程問題講解,提高學生的學習興趣,強化學生工程素養的培養;實驗實訓課程教學內容要按照CDIO國際工程教育理念的“構建—設計—實施—運作” 一體化項目式的標準改進實施,并盡可能引入虛擬仿真實驗項目和Aspen Plus、Hazop、SW6等現代化工軟件應用的教學內容,全面加強學生工程實踐能力的培養[9]。此外,教學內容還要體現德育和美育教育,切實提高學生的職業素養。

地方本科高校在進行化工類專業基礎類課程教學內容時,與之相匹配的教學模式和教學方法也要進行優化。地方本科高校的教學模式和教學方法的采用要遵循“以學生為中心”的教學理念,充分分析當前工程教育的新形勢,了解各教學模式和教學方法的特點,兼顧教學環境,設計精準、系統的教學策略,靈活實施多樣化的教學模式和教學方法。在理論課程教學方面,多采用線上線下相結合的教學模式,積極采用翻轉課堂、對分課堂、微課、案例教學法等教學方法,充分滿足學生自主泛在學習需求,實現教師高效教、學生高效學的課堂氛圍;在實驗實訓課程方面,多采用項目化、任務驅動式的教學方法,將以實驗項目或者實驗任務為主線,“教師為主導,學生為中心”的教學模式貫穿于整個教學過程中,并通過“全國大學生化工設計競賽”“全國大學生化工實驗大賽” “互聯網+”等賽事的往屆優秀作品講解,做到以賽促教,切實提高學生工程實踐能力。

(三)加強化工類專業基礎課程教學資源建設,提升師資隊伍水平

工程教育認證標準要求高校在進行專業認證時還需具備豐富的教學資源和良好師資隊伍,從而有效地支撐專業畢業要求的達成。地方本科高校在加強化學化工類專業基礎課程教學資源建設方面,一是通過組織一批教學經驗豐富、教學理念先進、信息化素養好的專兼職教師,按照“雙一流”建設要求,根據化工類專業基礎課程各門課程的特點,優化和建設包括教材、課件、教學案例、試題庫、微課視頻、虛擬仿真實驗等優質教學資源,建立豐富立體化的課程教學資源庫,以滿足不同層次的學生的需求;二是緊緊圍繞教育數字化戰略[10],利用國家智慧教育公共服務平臺、國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺、中國大學慕課、超星、智慧樹等平臺的優質網絡資源,建設高效和生動的虛擬仿真實驗和云端實驗室,打造多層次多樣式的化工類專業基礎課程“線上”和“線上線下”相結合的“金課”,促進“智慧教學、智慧管理、智慧服務、智慧學習”的一體化教學資源建設,以實現優質教育智能化、人性化和均衡化;三是地方本科高校要積極與區域化工類行業企業溝通交流,通過共建高水平校企聯合實驗室、現代產業學院、教學實驗平臺和先進技術研究院等校企合作平臺,實現教學資源多元共建共享共用,深化產教融合協同育人。

地方本科高校在提升化工類專業師資隊伍水平方面,一是通過校企合作平臺,有序安排部分教師去企業擔任學生實習實訓帶隊教師或者擔任學?？萍继嘏蓡T,讓教師了解和積累化工行業實踐經驗,提高工程實踐能力;二是邀請或者柔性聘任化工企業具有豐富工程經歷的優秀專家,定期講解和傳授化工行業知識,讓教師學習新知識和新技能,提升師資隊伍工程實踐水平;三是鼓勵教師開展產業支撐縱向科研項目和“揭榜掛帥”類橫向科研項目,積極與企業進行產學研合作,全面加強“雙師型”師資隊伍建設。

三、結語

在工程教育認證的背景下,化工類專業的高等教育改革已取得了良好的成績。目前,地方本科高校應立足應用型高校的定位,以工程教育認證為導向,對化工類專業基礎課程的教學目標、教學內容、教學設計和方法等方面進行改革和實踐,建立以“學生為中心、產出為導向”的教學體系,并加強教學資源建設和師資隊伍建設,以保障工程教育認證順利進行。但化工類專業的工程教育強化完善是一個長期漸進的過程,在以后的教學工作中,還需要不斷深化課程改革,為化工類專業的工程認證提供支撐,持續改進教學質量和提升人才培養質量。