程倩，李淑君，張繼國(guó)，任世學(xué)，李勍

東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150040

互聯(lián)網(wǎng)，一個(gè)不受時(shí)間和空間限制的宏大規(guī)模平臺(tái)，聲勢(shì)之浩大、魔力之超強(qiáng)，正在改變著我們的教育模式。2020年，新冠疫情促成了互聯(lián)網(wǎng)教育時(shí)代的快速發(fā)展，由此引發(fā)教學(xué)改革的浪潮。工程教育專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心，成果導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)”的教育理念，代表工程教育改革的方向，同時(shí)也為工程教育評(píng)價(jià)提供合理的參照標(biāo)準(zhǔn)[1,2]?；ぴ碜鳛榛瘜W(xué)工程與工藝、高分子材料與工程及材料和化學(xué)等專業(yè)工程認(rèn)證的核心基礎(chǔ)課程，在互聯(lián)網(wǎng)+新形態(tài)下對(duì)該課程進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)提出了更高的要求，因此利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)教學(xué)模式創(chuàng)新勢(shì)在必行[3,4]。

本文結(jié)合成果導(dǎo)向(OBE)的教育理念，本著立德樹人的根本任務(wù)，追隨工程認(rèn)證背景下持續(xù)改進(jìn)的要求，在互聯(lián)網(wǎng)+新形態(tài)下對(duì)化工原理課程的教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新，生活案例與基礎(chǔ)知識(shí)相結(jié)合，工程案例與抽象設(shè)備相聯(lián)系，學(xué)科前沿與工程觀念相融合，思政元素與環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展相契合，充分展現(xiàn)以興趣導(dǎo)向?yàn)橹R(shí)目標(biāo)、以工程觀念和創(chuàng)新思維為能力目標(biāo)、以家國(guó)情懷和工匠精神為素養(yǎng)目標(biāo)的培養(yǎng)理念。

1 化工原理課程概括及教學(xué)痛點(diǎn)

化工原理是化工、高分子和材料等專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，該課程具有工程實(shí)踐性強(qiáng)、模型抽象難理解、設(shè)備流程復(fù)雜和公式繁瑣等特點(diǎn)。且計(jì)算過(guò)程與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，工程過(guò)程涉及參數(shù)不唯一，且參數(shù)由多因素確定，或是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定，計(jì)算過(guò)程常常涉及參數(shù)的預(yù)估、校核、試差等，進(jìn)而導(dǎo)致計(jì)算過(guò)程繁瑣復(fù)雜。對(duì)于未接觸過(guò)實(shí)踐的學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)難度大，工程概念問(wèn)題又相對(duì)枯燥，由此引發(fā)以下幾個(gè)教學(xué)痛點(diǎn)：1) 課程理論抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，課堂氣氛不活躍；2) 單一授課模式使學(xué)生缺乏主觀能動(dòng)性、缺乏主動(dòng)思考和歸納的能力；3) 缺乏創(chuàng)新思維意識(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工程認(rèn)證要求的分析和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力培養(yǎng)目標(biāo)；4) 缺乏家國(guó)情懷、經(jīng)濟(jì)環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的工程理念。這些已成為新時(shí)代工程教育背景下，高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的瓶頸。

2 工程認(rèn)證導(dǎo)向下化工原理持續(xù)改進(jìn)的要求

依據(jù)工程教育委員會(huì)專業(yè)認(rèn)證的要求，教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)已通過(guò)認(rèn)證專業(yè)和未通過(guò)認(rèn)證專業(yè)的教學(xué)大綱進(jìn)行了重新修訂，新修訂的教學(xué)大綱充分體現(xiàn)了各專業(yè)的特色和要求，分別從知識(shí)、能力和素養(yǎng)三個(gè)目標(biāo)入手(見表1，以化學(xué)工程與工藝專業(yè)為例)。其中知識(shí)目標(biāo)為：了解化工單元操作的發(fā)展歷程，掌握主要化工單元過(guò)程的原理和基礎(chǔ)理論，掌握化工典型設(shè)備的構(gòu)造、性能、作用原理及計(jì)算，為進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)；能力目標(biāo)為：能運(yùn)用化工原理基礎(chǔ)知識(shí)和原理分析和解決化工單元過(guò)程在實(shí)際操作中出現(xiàn)的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，使學(xué)生具備一定的工程設(shè)計(jì)和工程實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γで蠛侠淼慕鉀Q復(fù)雜工程問(wèn)題的方案；素質(zhì)目標(biāo)為：利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，充分考慮化工過(guò)程對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。

表1 課程目標(biāo)及支撐畢業(yè)要求

3 “五位一體”教學(xué)模式構(gòu)筑與實(shí)踐

3.1 結(jié)合專業(yè)特色，整合資源，實(shí)現(xiàn)生活案例與基礎(chǔ)知識(shí)相結(jié)合

化工原理作為一門核心基礎(chǔ)課程，在工程教育認(rèn)證中至關(guān)重要，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵。首先，根據(jù)林業(yè)高校的特色——木資源的提取與轉(zhuǎn)化，全面分析各個(gè)專業(yè)的工程使用特點(diǎn)，結(jié)合課程學(xué)時(shí)數(shù)及培養(yǎng)大綱的要求，在“互聯(lián)網(wǎng)+工程教育認(rèn)證”新形態(tài)下找準(zhǔn)指標(biāo)點(diǎn)與課程的結(jié)合點(diǎn)，在內(nèi)容上體現(xiàn)專業(yè)特色——特色產(chǎn)品所涉及的生產(chǎn)流程及應(yīng)用，突出創(chuàng)新能力和復(fù)雜工程分析及解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。其次，教學(xué)內(nèi)容整合，以高分子材料與工程專業(yè)為例，該專業(yè)已通過(guò)工程認(rèn)證，目前處于持續(xù)改進(jìn)階段。如緒論中講化工過(guò)程與單元操作，以聚乙烯生產(chǎn)流程為例，既體現(xiàn)了高分子材料的生產(chǎn)流程又講解了化工過(guò)程與單元操作的概念與關(guān)系。流體流動(dòng)中引入爬桿效應(yīng)、無(wú)管虹吸及湍流減阻等內(nèi)容，結(jié)合高分子材料的流體特性，以案例分析的形式展示流體流動(dòng)的理論知識(shí)，既體現(xiàn)專業(yè)特色，又引入學(xué)科前沿。最后，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+工程教育認(rèn)證收集并建立完善的與專業(yè)相吻合的案例分析庫(kù)，以培養(yǎng)和提升學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合、分析和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念、創(chuàng)新和工廠運(yùn)營(yíng)理念。

3.2 利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)線下線上混合教學(xué)

充分利用互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和工程觀念的強(qiáng)化訓(xùn)練。教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)線上、線下融合式教學(xué)(圖1)。課前教師通過(guò)線上下發(fā)任務(wù)，學(xué)生接受任務(wù)進(jìn)行線上學(xué)習(xí)；課中教師進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)講解，同時(shí)還會(huì)針對(duì)課前下發(fā)的任務(wù)點(diǎn)在授課過(guò)程中采取基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)(PBL)、基于案例教學(xué)法(CBL)、以團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)(TBL)、啟發(fā)誘導(dǎo)與課程思政等混合式教學(xué)模式；進(jìn)而通過(guò)問(wèn)題啟發(fā)、案例分析、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和課程思政形式開展討論活動(dòng)；課后教師下發(fā)作業(yè)，學(xué)生接受任務(wù)提交作業(yè)，通過(guò)線上作業(yè)和線下作業(yè)的結(jié)合，展現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)平臺(tái)的反饋機(jī)制，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析該創(chuàng)新教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)與存在的不足，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)改進(jìn)不足，并不斷完善新的教學(xué)模式。此外，該課程教師團(tuán)隊(duì)采取理論與實(shí)踐相結(jié)合，抽象與具體相結(jié)合，知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)與素質(zhì)拓展相結(jié)合，同時(shí)結(jié)合線上擴(kuò)展閱讀和討論模式打破時(shí)間、空間和地域的限制，并以QQ群答疑等輔助手段，全面打造應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的多模態(tài)創(chuàng)新教學(xué)模式。以自己獨(dú)有的教學(xué)風(fēng)格和理念，營(yíng)造學(xué)生喜歡的學(xué)習(xí)氛圍，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)精神、民族意識(shí)以及不斷創(chuàng)新勇于探索的工匠精神。

圖1 創(chuàng)新教學(xué)模式流程圖

3.3 雙碳目標(biāo)下項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)教學(xué)實(shí)現(xiàn)科教融合

雙碳目標(biāo)下，踐行綠色發(fā)展觀、推動(dòng)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念，離不開理論與實(shí)踐的結(jié)合，而作為化學(xué)與化工鏈接的橋梁，化工原理無(wú)疑在此起著關(guān)鍵性的作用[5]。因此在課程講授過(guò)程中以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式引入科學(xué)研究，讓學(xué)生透過(guò)理論知識(shí)分析實(shí)踐應(yīng)用，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合、知識(shí)與學(xué)科前沿相結(jié)合，提高課程的高階性和挑戰(zhàn)度[6]。如在講蒸發(fā)時(shí)可以引入目前的科研前沿“海水淡化-熱電-灌溉”一體化的蒸發(fā)系統(tǒng)作為項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，激勵(lì)引發(fā)學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)分析和解決復(fù)雜工程問(wèn)題。講傳熱時(shí)，引入木質(zhì)素基氣凝膠的隔熱保溫性能，強(qiáng)化學(xué)生查閱文獻(xiàn)和知識(shí)應(yīng)用的能力，讓學(xué)生感受到知識(shí)就是力量的作用，進(jìn)而喜歡該專業(yè)和該課程。在精餾一章時(shí)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境在網(wǎng)絡(luò)在線課程下發(fā)項(xiàng)目任務(wù)——查閱并研讀木質(zhì)素精煉文獻(xiàn)，提煉蒸餾在其過(guò)程中的應(yīng)用，提出多次流動(dòng)還原催化分餾的概念，讓學(xué)生進(jìn)行分組討論，并以討論報(bào)告的形式提交作業(yè)，通過(guò)該項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)不僅考查了知識(shí)點(diǎn)的靈活應(yīng)用，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的工匠精神及綠色環(huán)保的發(fā)展觀。在課程講授中引入科研實(shí)例，充分體現(xiàn)林業(yè)高?；ぴ碚n程的專業(yè)特色，實(shí)現(xiàn)課程理論知識(shí)與專業(yè)前沿科研發(fā)展相互聯(lián)動(dòng)。

3.4 工程認(rèn)證持續(xù)改進(jìn)背景下思政引領(lǐng)與素質(zhì)塑造相融合

作為工科的基礎(chǔ)核心課程，化工原理是從基礎(chǔ)理論向工程實(shí)踐過(guò)渡的橋梁，其具有較強(qiáng)的應(yīng)用實(shí)踐性，因此培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力是本門課的首要任務(wù)。如何實(shí)現(xiàn)其“高階性”和“兩性一度”？培養(yǎng)具有良好價(jià)值觀和工程觀的工匠精神是課程思政的關(guān)鍵。本團(tuán)隊(duì)對(duì)思政采取的措施如下：首先，課程思政的要素挖掘，深入分析每一單元操作的特點(diǎn)，借助互聯(lián)網(wǎng)收集與單元操作基礎(chǔ)原理或基礎(chǔ)原理形成的過(guò)程相關(guān)的思政元素；其次，對(duì)這些思政元素進(jìn)行整合(表2)，找出與之對(duì)應(yīng)的工程實(shí)踐案例，思政元素與案例分析相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷、創(chuàng)新意識(shí)和踐行綠色發(fā)展觀的工程觀念，樹立正確的價(jià)值觀；最后，結(jié)合思政元素，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，提升教學(xué)質(zhì)量。

表2 課程思政案例

3.5 利用網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)現(xiàn)教、學(xué)與考核相融合

優(yōu)質(zhì)課程離不開優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源和良好的教學(xué)模式，基于此，首先構(gòu)筑完善的線上管理平臺(tái)，對(duì)線上資源進(jìn)行模塊化劃分，每一章節(jié)重點(diǎn)突出教學(xué)目標(biāo)、重點(diǎn)、難點(diǎn)、教學(xué)課件、教學(xué)視頻、擴(kuò)展閱讀、案例分析、思政元素討論區(qū)，積極推進(jìn)教學(xué)基礎(chǔ)理論與實(shí)踐的結(jié)合、復(fù)雜流程與抽象設(shè)備和動(dòng)畫與視頻的結(jié)合、案例分析與思政元素的結(jié)合；其次，收集并逐漸完善貼合的案例分析和思政元素，在專業(yè)知識(shí)和工程能力的課程目標(biāo)基礎(chǔ)上融入思政教育，通過(guò)知識(shí)和思政的融合弘揚(yáng)中國(guó)科技與文化。如流體流動(dòng)與中國(guó)古詩(shī)詞、大禹治水等。這些思政元素融入在線課程，可以讓學(xué)生有充分的時(shí)間進(jìn)行思考并加以應(yīng)用；最后，建立完善的試題庫(kù)與討論專欄，擴(kuò)展試題庫(kù)的類型，充分體現(xiàn)工程教育認(rèn)證的目標(biāo)要求。

在考核方面，學(xué)生的最終成績(jī)由平時(shí)成績(jī)30% + 階段成績(jī)20% + 期末成績(jī)50%，其中平時(shí)成績(jī)由課前雨課堂推送的課前測(cè)評(píng)(5%)、課后在超星課程網(wǎng)站下發(fā)線下作業(yè)(20%)和超星課程網(wǎng)站討論(5%)組成。線下作業(yè)題型有選擇題、計(jì)算題、思維導(dǎo)圖知識(shí)點(diǎn)總結(jié)，討論以工程案例、科研前沿和名人理論與故事進(jìn)行分組討論，主要展現(xiàn)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用和價(jià)值觀的塑造。階段考試和期末考試以閉卷形式考核，試卷的類型由原來(lái)的選擇題、填空題、計(jì)算題變?yōu)榉治鲱}、計(jì)算題加綜合討論題等形式，逐漸加大工程分析和復(fù)雜問(wèn)題的解決能力的考核。

4 結(jié)語(yǔ)

化工原理是一門抽象、復(fù)雜且工程實(shí)踐應(yīng)用性非常強(qiáng)的基礎(chǔ)理論課程，本文結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+新形態(tài)下的信息技術(shù)手段提出了“五位一體”的創(chuàng)新教學(xué)模式，通過(guò)生活案例分析、線上線下結(jié)合、引入科研動(dòng)態(tài)、課程思政引領(lǐng)、網(wǎng)絡(luò)課程輔助及考核方式多樣化等多手段、多模式的相互融合，使課堂形式多樣化，課程內(nèi)容豐滿化，進(jìn)而提高課程的高階性和挑戰(zhàn)度，體現(xiàn)時(shí)代發(fā)展需求，契合工程教育認(rèn)證背景下的持續(xù)改進(jìn)的要求，使課堂活起來(lái)，學(xué)生思維動(dòng)起來(lái)。教師由原來(lái)知識(shí)的傳授者逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。該創(chuàng)新教學(xué)模式的實(shí)施，對(duì)于學(xué)生工程意識(shí)的樹立、能力目標(biāo)的培養(yǎng)及素質(zhì)目標(biāo)的塑造起到了良好的導(dǎo)向作用。此外，該教學(xué)模式充分利用了信息化技術(shù)，使學(xué)生在接受課程目標(biāo)的同時(shí)，在科研和工程應(yīng)用層面也起到了良好的輔助作用。