工程教育專業認證背景下物理化學課程教學改革探索研究

朱政斌,吳芬,陳梁,李立軍,李安

(湖南理工學院化學化工學院,湖南 岳陽 414006)

工程教育是我國新世紀高等教育重要組成部分,工程教育專業認證作為國際通用工程教育質量保障機制,其核心是確保培養的工科畢業生可滿足行業認可的既定質量標準要求,構建以培養目標和畢業產出要求作為導向的合格性評價機制.面向產出的工程教育認證評價機制如圖1所示.

圖1 面向產出的工程教育認證評價機制

我國工程教育專業認證標準參照《華盛頓協議》,制定能客觀、全面反映工程專業畢業生知識、能力、素質等方面畢業要求的相關內容[1]. 物理化學不僅是自然科學組成中的一部分,也是高等教育化學專業基礎學科之一. 物理化學課程在落實工程教育“學生中心、產出導向、持續改進”理念時,也啟發了我們對物理化學課堂教學改革的思考.

1 課程目標與畢業要求、考核方式之間的關系

《中國工程教育專業認證標準》的“12 條畢業要求”,常用作評價工程專業學生在畢業時須達到的能力標準. 12 條畢業要求中的每一項都要求通過多個課程及多個教學目標給予支撐[2]. 本文從湖南理工學院制藥工程專業基礎課物理化學入手,設立物理化學課程3個課程目標,并將其與3個畢業要求(包括工程知識、問題分析、設計/開發解決方案)的分解指標點相關聯. 課程目標與畢業要求及其指標點的具體關聯見表1,課程考核方式與課程目標關系矩陣見表2.

表1 課程目標與畢業要求指標點對應關系

表2 考核方式與課程目標關系矩陣

2 課程目標達成度情況

2.1 課程目標達成度的計算方式

基于課程考核總結性評價法[3],以學生課程考核成績作為課程目標達成度評價數據,并進一步強化和突出過程考核與形成性評價.

以教學班級為樣本,課程考核包括平時作業、課堂互動、期中考試和期末考試四部分,考核內容為作業、考勤、課堂筆記、課堂互動、期中考試、期末考試等. 其中,理論課程的考核評定為平時作業(10%)、課堂互動(10%)、期中考試(10%)和期末考試(70%). 每個課程目標都有支撐該課程目標的教學內容,假設某門課程有n個課程目標,支撐第i個課程目標的教學內容期末考核總分為Zi,抽取的樣本學生該部分的期末考核平均分數為zi,支撐第i個課程目標的教學內容期中考核總分為Yi,抽取的樣本學生該部分的期中考核平均分數為yi,支撐第i個課程目標的平時作業考核總分為Xi,抽取的樣本學生該部分的平時作業考核平均分數為xi,支撐第i個課程目標的課堂互動考核總分為Gi,抽取的樣本學生該部分的課堂互動考核平均分數為gi,那么第i個課程目標的理論(實驗)達成度計算公式為:

任課教師完成課程教學所有環節后,根據學生平時和期中、期末成績,分別計算該課程各個目標的達成度,分析薄弱環節,以便持續改進. 依據式(1)計算2021 級制藥工程專業物理化學課程目標達成情況,結果見表3. 三個課程目標的達成平均值分別為0.729,0.813,0.762.

表3 物理化學課程目標達成情況

2.2 課程目標達成情況綜合評價

分析課程目標的達成度數據,能幫助教師對課程教學效果做出有效的評價與反思[4]. 以2021 級湖南理工學院制藥工程專業物理化學課程目標達成情況為例,圖2 為物理化學課程目標達成分布圖,圖3 為物理化學課程目標達成分析圖. 不難看出,課程目標1 的課程目標達成度在各區域人數分布較均勻,說明學生基本掌握了物理化學基礎知識; 課程目標2 中有超過91.0%的學生達成度高于0.7,表明大部分學生形成了較好的知識應用推演能力; 課程目標3 中達成度大于0.6 的人數最多,說明絕大部分學生達到了相應的基本要求.

圖2 物理化學課程目標達成分布

圖3 物理化學課程目標達成分析

3 教學改革措施

(1)融入課程思政,做好思想價值觀引領

結合實際融入課程思政,如傳授晦澀難懂的熱力學理論知識時,可以結合神舟十二號宇航員“吸氧排氮”,了解中國航天技術的飛速發展,增強學生的民族自豪感以及科技興國的理想. 融入思政元素后,課程在內容、形式上更加生動有趣,可真正做到在“潤物細無聲”中讓學生接受思政熏陶,共同構建全課程育人格局.

(2)適時更新教學觀念與理論

OBE 教育理念是以成果為目標導向,并采用逆向思維的方式而推進的課程體系建設理念[5]. 堅持“學生中心、產出導向、持續改進”的教育理念,實時更新教學觀念與理論; 為每個學生創造達成學習成果的機會,準確落實每個學生能達到的最終學習目標.

(3)教學注意創設真實情境,引領真實問題求解

教學中巧妙地創設真實教學情境,設置有價值的問題,引導學生討論、探究、解決問題,實現深度學習. 借助生活現象創設真實情境,如以常見的蓮花效應為例,引導學生分析表面化學知識. 運用科學史創設真實情境,鼓勵學生提出問題,分析問題解決思路.

(4)線上線下融合,拓展學習方式與資源

工程教育專業認證背景下的物理化學課程教學,教師可通過互聯網、移動終端、云計算等信息技術開展線上教學,線下教學有教師講授學生聽講的傳統形式,也有師生、生生互動完成項目任務、實驗等充滿挑戰與創新的形式,通過融合線上線下教學優勢,給物理化學課程教學賦予了新活力[6].

(5)更新課堂模式,鼓勵翻轉課堂學生表現

工程教育專業認證背景下的物理化學課堂需要適時更新課堂模式. 翻轉課堂采取線上提供多種學習資源讓學生自學,線下個別補充輔導的模式; 提高指導學生學習的針對性,細致、及時地對學生的學習情況進行跟蹤反饋,更清楚地聚焦學生在學習后能達到的學習成果.

4 結束語

近年來,湖南理工學院積極推動工程教育專業認證工作,促使教師結合畢業要求、學科自身特點和教學內容的需要,積極嘗試與推進各類課程教育教學方法的改革,使學生的課堂學習方式從常規的單一聽課、交作業、考試,逐步向線上收集資料獲取信息、線下聽課、討論、完成調研報告、線上總結交流的學習方式轉變,取得了良好的教學效果,持續提升了人才培養質量.