工程認(rèn)證背景下物理化學(xué)模塊化教學(xué)實(shí)踐與思考*

鄧崇海，王黎麗，姚 李，吳義平，陽(yáng) 杰，陳 紅

(合肥學(xué)院能源材料與化工學(xué)院，安徽 合肥 230601)

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證注重畢業(yè)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)，高校畢業(yè)生畢業(yè)要求必須覆蓋工程知識(shí)、問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會(huì)、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理和終身學(xué)習(xí)十二項(xiàng)指標(biāo)。通過(guò)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生需具備深入理解和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。成果導(dǎo)向教育(Outcome Based Education，OBE)是工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的認(rèn)證基礎(chǔ)，畢業(yè)要求對(duì)畢業(yè)生應(yīng)具備的知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)提出了具體要求，必須通過(guò)與之相對(duì)應(yīng)的模塊知識(shí)體系在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)。我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》成員國(guó)，將大大促進(jìn)我國(guó)在工程教育的質(zhì)量水平，大力推進(jìn)我國(guó)工程師資格國(guó)際互認(rèn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵就是按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程師、提高工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量[1]。在新工科專(zhuān)業(yè)發(fā)展和教育教學(xué)背景下，物理化學(xué)是應(yīng)用型本科專(zhuān)業(yè)化學(xué)、化工、材料、生物、環(huán)境、醫(yī)藥等專(zhuān)業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，在構(gòu)筑各專(zhuān)業(yè)知識(shí)的應(yīng)用能力培養(yǎng)過(guò)程中起著舉足輕重地承上啟下作用。

1 應(yīng)用型本科專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)的模塊化教學(xué)實(shí)踐

《物理化學(xué)》模塊屬于專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)模塊，是從研究化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系入手來(lái)探求化學(xué)運(yùn)動(dòng)中具有普遍性的基本規(guī)律的一門(mén)學(xué)科[2-3]。包括研究化學(xué)化工過(guò)程變化的方向、限度及平衡規(guī)律的化學(xué)熱力學(xué)；研究化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)機(jī)理的化學(xué)動(dòng)力學(xué)；研究一些具有特殊規(guī)律的電化學(xué)、光化學(xué)、表面化學(xué)和膠體化學(xué)等。本模塊的理論性很強(qiáng)、數(shù)學(xué)知識(shí)多，需要學(xué)生具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)；先修模塊包括工程數(shù)學(xué)、大學(xué)物理和無(wú)機(jī)化學(xué)；本模塊在教學(xué)過(guò)程中，運(yùn)用辯證唯物主義觀點(diǎn)和科學(xué)思維方法闡明問(wèn)題，結(jié)合科技和學(xué)科發(fā)展的實(shí)際，加強(qiáng)介紹現(xiàn)代物理化學(xué)的新知識(shí)、新領(lǐng)域，注意理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

對(duì)照工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的能力培養(yǎng)目標(biāo)和指標(biāo)分解，經(jīng)過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)，本科生應(yīng)獲得以下能力：①拓展和提升運(yùn)用高等數(shù)學(xué)在物理化學(xué)中的“建模”能力；培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題、分析問(wèn)題，并運(yùn)用知識(shí)來(lái)解決實(shí)際化學(xué)化工工程問(wèn)題的能力。(支撐畢業(yè)要求1，支撐度M)；②具備運(yùn)用化學(xué)熱力學(xué)理論深層次認(rèn)識(shí)和解釋生活實(shí)踐與化工生產(chǎn)過(guò)程中的物理化學(xué)變化本質(zhì)的能力；具備運(yùn)用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法認(rèn)識(shí)和分析化學(xué)化工反應(yīng)及工藝的速率、歷程和條件控制的能力；具備結(jié)合熱力學(xué)計(jì)算和動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和研發(fā)新的化工工藝過(guò)程(新產(chǎn)品或新工藝)的初步能力；具備從宏觀上去觀察、分析和解決新型現(xiàn)代化工工藝流程系統(tǒng)問(wèn)題的基本能力。(支撐畢業(yè)要求2，支撐度H)；③著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)獲取知識(shí)的意識(shí)，能確定自主學(xué)習(xí)的目標(biāo)與內(nèi)容，獨(dú)立完成自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，提高自主學(xué)習(xí)意識(shí)與能力。(支撐畢業(yè)要求12，支撐度L)。本模塊在畢業(yè)生能力培養(yǎng)要求與畢業(yè)要求中的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示(注：H為強(qiáng)支撐，M為中等強(qiáng)度支撐，L為弱支撐)。

表1 物理化學(xué)模塊在學(xué)生能力培養(yǎng)要求與畢業(yè)要求中的對(duì)應(yīng)關(guān)系Table 1 The correspondence relationship of the abilities cultivation and graduation requirement in the model of Physical Chemistry

依據(jù)教育部高等學(xué)校化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)建議的高等學(xué)?；瘜W(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容和工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的能力培養(yǎng)目標(biāo)，經(jīng)整合后的物理化學(xué)(含實(shí)驗(yàn))教學(xué)模塊可劃分為五個(gè)教學(xué)單元：一是化學(xué)熱力學(xué)理論單元，教學(xué)內(nèi)容包括氣體、熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律；二是化學(xué)熱力學(xué)應(yīng)用單元，教學(xué)內(nèi)容包括熱力學(xué)基本理論在多組分系統(tǒng)、相平衡系統(tǒng)和化學(xué)平衡系統(tǒng)中應(yīng)用；三是化學(xué)動(dòng)力學(xué)單元；四是一些具有特殊規(guī)律單元，主要教學(xué)內(nèi)容包括電化學(xué)、界面化學(xué)和膠體化學(xué)等；五是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)單元，內(nèi)容包括物理化學(xué)的所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與教學(xué)。

2 應(yīng)用型本科專(zhuān)業(yè)物理化學(xué)模塊化教學(xué)幾點(diǎn)思考

2.1 堅(jiān)守課堂教育主陣地，將“課程思政”元素融入課堂教學(xué)之中

習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)“做好高校思想政治工作，要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，思想政治理論課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)，提升思想政治教育親和力和針對(duì)性，滿(mǎn)足學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)展需求和期待，其它各門(mén)課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類(lèi)課程與思想政治課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”[4]。

在物理化學(xué)課堂上把握思想政治教育的內(nèi)涵，將“課程思政”元素落實(shí)在教學(xué)的相關(guān)環(huán)節(jié)，將價(jià)值引領(lǐng)、能力培養(yǎng)和知識(shí)傳授有機(jī)融合，充分發(fā)揮課程的育人功能，與思想政治理論課相向而行，持續(xù)改進(jìn)，形成協(xié)同效應(yīng)。例如在重要基本理論的提出過(guò)程中，常常涉及到一些偉大的化學(xué)家的事例，他們?yōu)榘l(fā)現(xiàn)真理，克服艱難困苦、勇攀科學(xué)高峰，這種思想價(jià)值觀是當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)和倡導(dǎo)的，因此在課程教學(xué)時(shí)自然切入這些思政元素，融入到課堂教學(xué)中[5]。在教學(xué)過(guò)程中堅(jiān)守課堂教育主陣地，堅(jiān)定灌輸學(xué)生辯證唯物主義思想，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)原動(dòng)力，為祖國(guó)發(fā)展、民族振興竭智盡力，追求不懈，奮斗不息的精神，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)祖國(guó)、忠誠(chéng)于國(guó)家和人民事業(yè)的高尚情操。

2.2 打造“應(yīng)用型”和“學(xué)術(shù)性”，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力

根據(jù)合肥學(xué)院“地方性、應(yīng)用型”的辦學(xué)定位，結(jié)合德國(guó)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式和各工科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)特色和人才培養(yǎng)目標(biāo)，將基礎(chǔ)化學(xué)(無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和物理化學(xué))教學(xué)內(nèi)容實(shí)施模塊化重建，優(yōu)化原有的課程知識(shí)體系、刪除重復(fù)的交叉的知識(shí)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)“實(shí)用、夠用”的知識(shí)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)能力和協(xié)同創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證注重學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，要求學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，解決行業(yè)實(shí)際存在的復(fù)雜工程問(wèn)題。教學(xué)方法有具體的教學(xué)方式構(gòu)成，積極推行多維度互動(dòng)式的教學(xué)方式，運(yùn)用新媒體技術(shù)，施行多渠道互動(dòng)，引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)主動(dòng)學(xué)習(xí)，及時(shí)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教學(xué)效果信息，形成正反饋。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多運(yùn)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，如仿真模擬實(shí)驗(yàn)、演示型實(shí)驗(yàn)、多媒體教學(xué)課件等輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。推行多維度互動(dòng)包括師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與多媒體之間以及學(xué)生與實(shí)驗(yàn)一起之間的互動(dòng)與交互，發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)空間和主觀能動(dòng)性。教師的職責(zé)是做好科學(xué)引導(dǎo)工作，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主地位，讓學(xué)生通過(guò)自主探索與合作交流學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，化被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)認(rèn)知，促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)。在人才培養(yǎng)過(guò)程中，努力實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)習(xí)課程和實(shí)訓(xùn)課程相結(jié)合，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，打造具有工程技術(shù)能力、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。

2.3 建立“學(xué)生評(píng)教、教師評(píng)學(xué)”交互式教、學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系和評(píng)教促學(xué)的正反饋運(yùn)行機(jī)制

教學(xué)評(píng)價(jià)體現(xiàn)在教與學(xué)的質(zhì)量與效果。原有的大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)主要是通過(guò)教師對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)考核和實(shí)驗(yàn)報(bào)告這些紙質(zhì)材料評(píng)出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)K成績(jī)，僅能單向體現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能情況，很難全面地反映學(xué)生的真實(shí)掌握技能效果和教師的教學(xué)效果。由單向評(píng)價(jià)模式改為雙向交互式評(píng)價(jià)模式，也就是教師評(píng)學(xué)和學(xué)生評(píng)教，學(xué)生可通過(guò)教學(xué)系統(tǒng)對(duì)教學(xué)教師打分評(píng)教，對(duì)教師的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)，教師可在教務(wù)管理系統(tǒng)就能查閱學(xué)生對(duì)教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)情況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行課堂考勤情況等隨機(jī)抽查點(diǎn)名，這樣可促使教師更有針對(duì)性的改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，從而使得教學(xué)過(guò)程更有針對(duì)性和互動(dòng)性，也促使教學(xué)質(zhì)量更有力的保障，評(píng)教促學(xué)、評(píng)教促改才能形成正反饋機(jī)制。此外，教務(wù)管理部門(mén)還可以通過(guò)組織課外活動(dòng)調(diào)查、投票等、督導(dǎo)評(píng)課、同行聽(tīng)課等方式方法促進(jìn)和提高老師的教育教學(xué)水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)激情。

2.4 積極推進(jìn)教學(xué)信息化進(jìn)程

為貫徹落實(shí)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》，推進(jìn)教學(xué)的信息化建設(shè)，促進(jìn)教師特別是青年教師交流教學(xué)心得，將微信公眾平臺(tái)引入物理化學(xué)課程的教學(xué)中，建立全新的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生及時(shí)鞏固與提高。以微課視頻為載體，學(xué)生可以在宿舍或在圖書(shū)館，隨時(shí)通過(guò)手機(jī)及校園網(wǎng)絡(luò)即可登陸微信公眾平臺(tái)，了解各章節(jié)內(nèi)容的重難點(diǎn)，進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，同時(shí)通過(guò)觀看物理化學(xué)教學(xué)視頻，預(yù)先了解更多的知識(shí)內(nèi)容；在課堂教學(xué)中，學(xué)生的思路可隨教師的教學(xué)路線(xiàn)走，大大提高課堂教學(xué)效果，同時(shí)教師可及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況、教學(xué)中的不足及與學(xué)生共同探討學(xué)術(shù)問(wèn)題；在課后，可以再進(jìn)行復(fù)習(xí)和鞏固，強(qiáng)化重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過(guò)習(xí)題訓(xùn)練加深理解與記憶，從而切實(shí)提高解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生在知識(shí)與技能，學(xué)習(xí)態(tài)度與方法、情感與價(jià)值觀等多個(gè)維度都有積極提升。

3 結(jié) 語(yǔ)

大學(xué)教學(xué)承載著明確的育人功能。在物理化學(xué)課堂上以習(xí)近平總書(shū)記的重要講話(huà)精神為指導(dǎo)，深入挖掘課程中的思政元素，在課程設(shè)計(jì)上將思政內(nèi)容滲入到課堂教學(xué)之中，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的人生觀、價(jià)值觀、世界觀，真正實(shí)現(xiàn)“立德樹(shù)人”的教育任務(wù)；在模塊化教學(xué)實(shí)踐中，從教學(xué)模式轉(zhuǎn)變、教學(xué)方法改進(jìn)、在線(xiàn)資源建設(shè)、在線(xiàn)和線(xiàn)下督學(xué)、改革評(píng)估方式和教學(xué)思考等方面實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)，基于OBE工程認(rèn)證的成果導(dǎo)向，切實(shí)提高應(yīng)用型本科院校大學(xué)生畢業(yè)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。