摘要：在工程認(rèn)證背景下，為了讓學(xué)生更好理解實(shí)驗(yàn)理論與工程實(shí)踐的聯(lián)系，對(duì)“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐。通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)，將教學(xué)內(nèi)容置于工程實(shí)踐背景中，同時(shí)采用線上線下的教學(xué)方式，采取過程評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高教學(xué)效率和質(zhì)量，為學(xué)生提供更具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的工程教育，滿足工程認(rèn)證要求，也為工程認(rèn)證專業(yè)課程的教學(xué)提供思路。

關(guān)鍵詞：工程認(rèn)證；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)技能

中圖分類號(hào)：TQ

工程教育認(rèn)證是一種基于能力導(dǎo)向的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，秉承“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的教育理念，注重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。在工程教育認(rèn)證背景下，教學(xué)過程不再是以“教給學(xué)生什么”為目的，而是要以“學(xué)生要達(dá)到什么能力”為目標(biāo)［13］。工程認(rèn)證著重強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生在工程領(lǐng)域的全面能力，包括問題解決、創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)協(xié)作以及倫理責(zé)任等方面的技能。中國于2016年正式成為《華盛頓協(xié)議》的會(huì)員，這一會(huì)員資格對(duì)于提高我國工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重大意義［4］。同時(shí)，2018年教育部的相關(guān)倡議也強(qiáng)調(diào)了本科教育的重要性，以及課程在培養(yǎng)人才中的核心作用［56］。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理工科專業(yè)一個(gè)非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)提升學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力起到至關(guān)重要的作用，是工程教育認(rèn)證所規(guī)定課程體系的重要組成部分［78］。然而，盡管工程認(rèn)證的重要性被廣泛認(rèn)可，但在實(shí)際教育中，許多課程，特別是在化學(xué)領(lǐng)域的“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程仍存在一些問題。傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往過于理論化，難以與工程實(shí)踐有效地結(jié)合，可能導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后在實(shí)際工程應(yīng)用中遇到困難。因此，對(duì)“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)改革迫在眉睫，以滿足工程認(rèn)證的要求，培養(yǎng)更具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的工程專業(yè)人才。

1工程認(rèn)證背景下的“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)目標(biāo)

“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程是粉體材料科學(xué)與工程、高分子材料科學(xué)與工程、生物工程、食品科學(xué)與工程等涉化類專業(yè)大一新生的第一門實(shí)驗(yàn)課程，該課程的學(xué)習(xí)對(duì)后面的專業(yè)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)具有重要的意義。

在工程認(rèn)證的背景下，“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，并使他們具備一定的實(shí)驗(yàn)倫理和社會(huì)責(zé)任感。這門課程應(yīng)該將化學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于工程項(xiàng)目，解決實(shí)際問題。

2工程認(rèn)證背景下“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)改革實(shí)踐

傳統(tǒng)教學(xué)方式下，“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)一般是教師講解演示，學(xué)生操作，課后完成并上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師評(píng)分給出成績(jī)。此模式下，師生互動(dòng)較少，教師無法掌握學(xué)生預(yù)習(xí)情況，評(píng)價(jià)方式單一，沒有過程性評(píng)價(jià)，不能滿足工程認(rèn)證的要求。

基于工程認(rèn)證背景下“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)改革模式如下圖所示。課前，教師重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，整合MOOC資源形成本校SPOC資源，發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生觀看SPOC，查閱資料，自主學(xué)習(xí)，完成預(yù)習(xí)；課中，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)操作并展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師隨堂指導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)過程中的異常現(xiàn)象，并總結(jié)歸納；課后，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告并反饋出現(xiàn)的問題，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出倫理問題，引導(dǎo)學(xué)生思考討論，指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)了解有關(guān)的工程應(yīng)用，拓寬視野。

基于工程認(rèn)證背景下“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)改革模式圖

2.1重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的教材中，僅是列出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、思考題。學(xué)生雖然能根據(jù)教材理解實(shí)驗(yàn)原理，并能參照教材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，但是學(xué)生無法知道該實(shí)驗(yàn)原理能應(yīng)用于哪些實(shí)際應(yīng)用中。

在工程認(rèn)證背景下，需要對(duì)傳統(tǒng)教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，確保每個(gè)實(shí)驗(yàn)都與工程實(shí)踐密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)應(yīng)該基于真實(shí)的工程案例，要求學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決具體的工程問題。例如，可以將原本的“氯化鈉提純”實(shí)驗(yàn)改為解決一個(gè)工程項(xiàng)目：某化工公司計(jì)劃建設(shè)高純度氯化鈉生產(chǎn)工廠，以滿足醫(yī)藥、電子和食品等領(lǐng)域的需求，目標(biāo)是生產(chǎn)99.9%以上純度的氯化鈉。再給出實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格、思考題等。將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容置于工程案例背景，將空洞的理論場(chǎng)景化，幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)的實(shí)際意義和應(yīng)用場(chǎng)景。

2.2創(chuàng)新教學(xué)方法

傳統(tǒng)教學(xué)方法中，只是教師講，學(xué)生聽，很容易造成學(xué)生倦怠，而且此模式下，教師也無法掌握每一個(gè)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，不利于有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)。

隨著科技的發(fā)展，相關(guān)的MOOC資源很豐富。引入相關(guān)的MOOC視頻教程、模擬實(shí)驗(yàn)或附加閱讀材料，構(gòu)筑本校的“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”SPOC課程，以進(jìn)一步支持學(xué)生的學(xué)習(xí)。工程認(rèn)證背景下，可以利用現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，采用線上線下混合教學(xué)模式。例如，根據(jù)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)，在超星學(xué)習(xí)通上引入各慕課平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)MOOC資源，如中國慕課平臺(tái)上大連理工大學(xué)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)MOOC、學(xué)堂在線平臺(tái)上沈陽工業(yè)大學(xué)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)MOOC、智慧樹平臺(tái)上濰坊學(xué)院分析化學(xué)MOOC等，組合成適合本校學(xué)生水平的SPOC課程，方便學(xué)生在課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。

2.2.1課前預(yù)習(xí)

傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式中，學(xué)生雖然會(huì)在課前預(yù)習(xí)，但僅是重復(fù)抄寫教材上的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟，沒有對(duì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行預(yù)習(xí)。加之，學(xué)生在中學(xué)階段沒有實(shí)操，對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的操作無法理解，預(yù)習(xí)效果不佳。

在工程認(rèn)證背景下，學(xué)生可以通過線上SPOC課程觀看相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作的視頻，例如“氯化鈉提純”實(shí)驗(yàn)中的過濾、蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶等操作講解視頻，并使用MLabsPro仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)流程的模擬，這有助于學(xué)生在課前充分了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教師通過學(xué)習(xí)通批閱學(xué)生上傳的預(yù)習(xí)報(bào)告，并與學(xué)生互動(dòng)交流。

2.2.2課中實(shí)踐

傳統(tǒng)教學(xué)課堂中，教師講解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過程，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作演示，占據(jù)大量的課堂實(shí)驗(yàn)時(shí)間，且由于學(xué)生較多，教師無法對(duì)學(xué)生進(jìn)行隨堂指導(dǎo)。

在工程認(rèn)證背景的課堂上，將課堂還給學(xué)生，教師僅在實(shí)驗(yàn)前對(duì)學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)檢測(cè)，解答預(yù)習(xí)出現(xiàn)的問題，學(xué)生將有充分的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。教師可以巡堂指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范操作，解答學(xué)生的疑問，引導(dǎo)學(xué)生將理論與實(shí)際聯(lián)系起來，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的原因，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)。例如，如果有學(xué)生在氯化鈉提純實(shí)驗(yàn)中觀察到在蒸發(fā)過程中溶液呈現(xiàn)黃綠色，與教材描述的現(xiàn)象不符，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考可能的原因并解釋異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.2.3課后討論

傳統(tǒng)教學(xué)方式中，課后學(xué)生僅是完成并上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題、困惑，無法得到解答，師生交流沒有連通。

在工程認(rèn)證背景下，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生將進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并撰寫上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否達(dá)成工程目標(biāo)。此外，他們還可以在線上討論實(shí)驗(yàn)過程中涉及的工程倫理問題，例如，如何確保實(shí)驗(yàn)室操作的安全性，是否需要妥善處理廢棄物，以及化學(xué)家對(duì)社會(huì)的責(zé)任感和倫理道德有何看法。這些課后討論將有助于培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和倫理觀念，塑造具備全面素質(zhì)的工程師。

2.3課程評(píng)價(jià)的改進(jìn)

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師僅是通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告無法體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作水平，因此此評(píng)價(jià)方式?jīng)]有對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)過于片面。

工程認(rèn)證背景下，課程評(píng)價(jià)不再僅僅依賴傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，應(yīng)綜合考慮過程評(píng)價(jià)和總結(jié)評(píng)價(jià)。

過程評(píng)價(jià)包括學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況通過學(xué)生在學(xué)習(xí)通上觀看相關(guān)課程視頻的記錄、回答練習(xí)題的情況，自動(dòng)生成課程報(bào)告，此部分占平時(shí)成績(jī)的50%。課堂中的表現(xiàn)由課堂考勤、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告組成，具體評(píng)分細(xì)則見表1，此部分占平時(shí)成績(jī)的50%。

總結(jié)性評(píng)價(jià)包含兩部分，一部分為學(xué)習(xí)通上的理論期末考試，占期末考核成績(jī)的50%；一部分為線下操作考核，根據(jù)專業(yè)不同給出與專業(yè)相符的課題，學(xué)生自行制訂實(shí)驗(yàn)方案并驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如本校粉體材料工程專業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)為“重鈣粉體中鈣含量的測(cè)定”，學(xué)生根據(jù)已學(xué)的知識(shí)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，確定實(shí)驗(yàn)藥品用量，并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案給出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2，此部分占期末考核成績(jī)的50%。

3課程改革成效

在工程認(rèn)證背景下，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，加深了實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)操作技能，初步建立了理論和實(shí)踐的聯(lián)系，初步掌握了科研實(shí)驗(yàn)的基本方法。通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的考核，學(xué)生基本能夠根據(jù)工程目標(biāo)確定實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并能夠通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)判實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，達(dá)到工程認(rèn)證的目標(biāo)。

通過問卷調(diào)查和個(gè)別訪談，學(xué)生普遍認(rèn)為新教學(xué)模式使課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)更加清晰，有助于他們理解所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，線上線下混合學(xué)習(xí)方式以及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的練習(xí)使學(xué)生更加自信地進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，通過教學(xué)改革后，學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目和大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的比例提高了30%，并且他們?cè)诳蒲羞^程中的表現(xiàn)得到了指導(dǎo)教師的一致認(rèn)可。同時(shí)，學(xué)生積極參加“互聯(lián)網(wǎng)+”，獲得國家銅獎(jiǎng)1項(xiàng)，廣西壯族自治區(qū)金獎(jiǎng)3項(xiàng)，銀獎(jiǎng)5項(xiàng)，取得了質(zhì)的飛躍。

結(jié)語

總之，“無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”是涉化類專業(yè)大一新生的第一門實(shí)驗(yàn)課程，在工程認(rèn)證的背景下，該課程的教學(xué)改革與實(shí)踐顯得尤為重要。課程改革的核心目標(biāo)是以學(xué)生為中心，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、分析能力和實(shí)驗(yàn)倫理，同時(shí)將化學(xué)知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，為學(xué)生提供更具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的教育。這一改革有助于滿足工程領(lǐng)域?qū)W生的需求，為學(xué)生后期的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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基金項(xiàng)目：2022年廣西壯族自治區(qū)新工科項(xiàng)目《城校共生：碳酸鈣現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院“三聚焦、三協(xié)同”應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式新探索》；廣西壯族自治區(qū)教改重點(diǎn)項(xiàng)目（2022JGZ168）；廣西壯族自治區(qū)教改一般A類項(xiàng)目（2022JGA346）；賀州學(xué)院校級(jí)教改項(xiàng)目（Hzxyybjg202105）

作者簡(jiǎn)介：陳秋娟（1983—），女，漢族，廣西賓陽人，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)、分析檢測(cè)。

*通訊作者：莫福旺（1986—），男，漢族，廣西賀州人，博士，副教授，研究方向?yàn)橄⊥涟l(fā)光材料。