大学化学, 2022, 37(4): 2107018-1 doi: 10.3866/PKU.DXHX202107018

教学研究与改革

基于工程教育认证的创新创业融合实验教学改革

叶美玲,, 陈翠雪, 张秋根, 邵文尧

Reforming of the Innovation and Entrepreneurship and Experimental Teaching Fusion Base on Engineering Education Certification

Ye Meiling,, Chen Cuixue, Zhang Qiugen, Shao Wenyao

通讯作者: 叶美玲, Email: mlye@xmu.edu.cn

收稿日期: 2021-07-2   接受日期: 2021-08-18  

基金资助: 2017年福建省本科高校教育教学改革项目.  FBJG20170277

Received: 2021-07-2   Accepted: 2021-08-18  

Abstract

Innovation and entrepreneurship education and higher education fusion is an effective way of improving the quality of education. With the idea of achievement orientation of Engineering Education Certification, this paper studies and integrates on the existing teaching resources, explores and practices the reform of the innovation and entrepreneurship and experimental teaching fusion. The efforts include reconstructing teaching objectives, continuously improving teaching system and teaching evaluation, integrating innovation and entrepreneurship education and scientific research in the teaching process, promoting the achievement of graduation requirements, so as to cultivate innovative and entrepreneurial talents meeting the social needs.

Keywords: Teaching reform ; Experimental teaching ; Engineering education certification ; Innovation and entrepreneurship

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叶美玲, 陈翠雪, 张秋根, 邵文尧. 基于工程教育认证的创新创业融合实验教学改革. 大学化学[J], 2022, 37(4): 2107018-1 doi:10.3866/PKU.DXHX202107018

Ye Meiling. Reforming of the Innovation and Entrepreneurship and Experimental Teaching Fusion Base on Engineering Education Certification. University Chemistry[J], 2022, 37(4): 2107018-1 doi:10.3866/PKU.DXHX202107018

1 工程教

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度,也是国际上工程师资格互认的基础。近年来随着高校国际化程度的不断深入,工程教育认证已成为高校与国际接轨的趋势,其核心是确认工科毕业生达到行业认可的质量标准要求,是一种以人才培养目标和毕业要求为导向的评价体系[1-4]

新形势下创新创业已成为时代发展的重要方向,是高校发展的新领域。创新创业教育是一种先进的教育理念,体现了素质教育的内涵。高校学生正处于从学习到创业的拐点,在教学中融合创新创业教育,提高学生的创新意识和创业能力,为学生实现创新创业做好铺垫,加速创新性国家建设的进程。

2 基于工程教育认证的创新创业融合实验教学改革

工程教育认证背景下,为促进新型人才培养的要求,化工专业实验课程从教学目标、课程体系、教学评价、教学改进等方面进行改革,教学过程融入科研和创新创业教育,教学改革思维导图如图 1所示。通过一系列的教改措施提高学生的创新思维能力、设计能力、综合分析能力、策划与组织能力[5]。促进学生达成毕业要求,成为符合时代和社会需求的工科人才。

图1

图1   基于工程教育认证的创新创业融合实验教学改革思维导图


2.1 以成果为导向,重构教学目标

按照工程教育认证的标准,工程类学生的毕业要求需具备12项能力,主要通过课程教学来培养,这就要求各门课程对毕业要求的能力培养有所贡献[6]。因此教学目标的设计尤为关键,其内容需与毕业要求的能力结构产生映射关系。围绕毕业要求,结合化工专业特色,重新构建化工专业实验课程教学目标,如表 1所示。

表1   化工专业实验课程教学目标

序号教学目标内容
1能根据实验目的和任务,选用合理的研究方法,确定实验方案,能够规范地完成实验操作,获得有效实验数据
2能选用和熟练使用常见的传热、传质、分离、反应设备,掌握其特性;独立操作重要的化工实验分析仪器
3能用科学方法正确处理实验数据,用图表规范地表达数据和结果;独立完成实验报告
4能够与团队合作完成实验任务,独立完成所承担的实验内容;组织或协调团队成员有效地开展实验工作,胜任负责人和团队成员的角色

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化工专业实验教学目标与毕业要求的对应关系如表 2所示,课程对毕业要求3、4、9的能力培养有所贡献。教学目标2和教学目标3对毕业要求指标点3-3进行支撑,权重值分别为0.6和0.4。教学目标1和教学目标4分别对毕业要求指标点4-2和9-2进行支撑。

表2   化工专业实验教学目标与毕业要求对应关系

毕业要求指标点教学目标权重
3. 设计/开发3-3能够就设计和优化的设备、单元、工艺、系统方案进行实践和应用20.6
30.4
4. 研究4-2能够针对研究目标,进行实验方案设计和建设11.0
9. 个人和团队9-2在良好个人表达的基础上,具备优秀的团队精神和协调能力,包括承担个人、团队成员和负责人的角色,确保各项任务的良好执行41.0

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2.2 改进教学体系,融合创新创业教育

为达到毕业要求和教学目标,改进教学内容、教学模式和教学方法,将教学与科研、创新创业教育融合,形成较为完善的教学体系,以符合工程教育认证的人才培养要求。

2.2.1 教学过程“双融合”

在工程教育认证中,本专业设定的培养目标包括“学生毕业5年后成为能在化工及其他行业进行创新活动的中坚力量”,体现了培养创新型人才的愿景。如表 2所示,化工专业实验的教学目标对应于毕业要求指标点3-3、4-2、9-2,其涵盖的能力培养也体现了创新创业型人才的特征。科研项目是培养学生创新创业能力的重要载体,也是工程教育的发力点。将实验教学与科研融合,与创新创业教育融合,实现教学过程的“双融合”,是工程教育改革的新风向,体现了实验教学的前瞻性和综合性。

以实验室为依托建立创新实践平台,指导学生使用平台的仪器设备等资源,助力创新科研项目。鼓励学生参与大学生创新创业训练计划、化工育苗基金等活动。近年来在创新实践平台支撑了很多科研项目,如光固化3D打印催化剂、蔗渣炭基肥料的制备与应用、烷基糖苷的生产工艺研究等。通过创新科研实践,挖掘学生内在潜能,启发学生寻找创新创业的基点,培养创新精神,提高创业能力[7-10]

课程组结合科研最新成果,将技术先进、工程特色鲜明的科研项目引入教学,转化为突出新方法、新技术和新设备的创新型实验项目。根据现有的科研任务和成果,提炼出难度、深度适当的教学项目,指导学生进行验证和拓展实验,如渗透蒸发实验、分子蒸馏实验、抗氧化剂乙氧基喹啉的制备、碳分子筛变压吸附提纯氮气、合成气甲烷化制合成天然气、石英弹簧法测离子液体对高压CO2溶解度、电解回收含铜废水等。如抗氧化剂乙氧基喹啉的制备,原属科研项目,已取得阶段性成果,将其编入实验教学项目,一方面可以对科研成果进行重复验证实验;另一方面还可以通过拓展实验让学生参与科研项目,推进科研工作,激发学习兴趣,提高主观能动性,培养创新创业能力。

2.2.2 教学内容模块化

围绕教学目标,将化工专业实验划分为四个实验课程模块(见表 3),包括先进分离实验、典型反应实验、综合设计实验和研究开发实验。实验项目涵盖了化学工程、分离工程、精细化工、石油化工等领域。先进分离实验模块可以使学生了解分离工程发展的前沿,接触先进的仪器设备。典型反应实验模块包括一些具有代表性的反应实验。综合设计实验要求学生自行查找资料制定实验方案,侧重培养学生分析问题和解决问题的能力。研究开发实验模块跟踪化工发展的热点,引入先进的仪器和技术,鼓励学生设计创新实验,侧重培养学生的研究开发能力和创新创业能力。这四个模块既可独立成为一个整体,又相互联系,与创新创业教育紧密融合,切实提升学生的综合能力。

表3   化工专业实验课程模块

实验课程模块序号实验项目
先进分离实验1渗透蒸发实验
2分子蒸馏实验
典型反应实验3反应精馏制乙酸乙酯
4抗氧化剂乙氧基喹啉的制备
综合设计实验5碳分子筛变压吸附提纯氮气
6合成气甲烷化制合成天然气
研究开发实验7流化床反应器的冷模实验
8色谱法测无限稀释活度系数
9石英弹簧法测离子液体对高压CO2溶解度

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2.2.3 教学模式菜单化

由于学生的学习能力存在复杂性和多样性,对学生创新创业能力的培养可分层次、分阶段进行。除了四个实验课程模块的必修实验项目,课程组还推行“自主性、开放式”的教学模式,开设选修实验和开放性实验,为学生设计个性化的实验菜单(见图 2)。通过选修和开放性实验,一方面让学生有机会接触到更多的大型仪器设备,如高效液相色谱仪、原子吸收分光光度计、傅利叶红外光谱仪、荧光分光光度计等,加深对理论知识的理解,提高实践动手能力,提升专业素养,为以后的研究和工作奠定基础;另一方面学生自主选择实验,可以激发学习热情,启发深层思考,发挥个人潜力,培养创新创业能力[11]

图2

图2   选修实验与开放性实验菜单


2.2.4 教学方法多元化

工程教育认证要求教学以学生为中心,教学活动围绕学生进行。因此,在教学中要不断丰富教学手段。通过图表、动画、视频、思维导图等现代信息手段,使教学活泼生动。同时还要创新教学手段,根据实验项目的特点,采用演示型、研讨型、验证型等教学方法,提升学习效率和教学质量。如电解回收含铜废水的实验采用了研讨型教学方法,教师提前给学生布置任务,学生于课前查阅资料,了解废水处理、金属回收的方法,了解电解原理,了解原子吸收分光光度计的原理和测定。上课时教师通过视频、可视化思维导图授课,激发学习兴趣,使学生快速提取知识关键点,提高学习效率。同时还采用讨论式、启发式等教学方法,引导学生深度思考,积极参与讨论,制定可行的实验方案。然后通过一系列的探索和实践,完成电解回收含铜废水的实验,并启发学生将实验延伸拓展至电解回收其他金属。研讨型教学体现了工程教育认证中以学生为主体的教学理念,促进学生的自主学习,提高综合能力,培养创新创业能力。

2.3 完善教学评价体系

创新创业教育与实验教学融合,要求课程的考核机制具备反哺性。工程教育认证坚持以成果为导向,教学评价焦聚于学生的“能力指标”。通过多维度多角度的评价,形成完善的评价体系。收集分析反映学生成果的材料,作为持续改进的依据,确保学生最终达成预期成果[12]

(1) 完善成绩评价标准。

化工专业实验课程采用小班授课,每次实验学生人数为4人。通过小班授课一方面教师可以观察了解每位学生的实验操作情况,进行有效的指导以及客观细致的评分;另一方面还可以更好地培养学生的实践操作能力、团队合作能力和创新创业能力。

以往实验课成绩以实验报告的成绩来评定;导致学生不重视实践操作,成绩无法真正反映学生的能力,比如实验动手能力、分析问题和解决问题的能力[13]。为了较全面地评价学生的学习效果,制定了细化评分标准。如表 4所示,化工专业实验课总成绩包括平时成绩和实验报告成绩,其中平时成绩由实验预习和实验操作两部分成绩组成。授课教师根据学生各方面的具体表现,从多个角度考核评价;以确保成绩评价的公正合理,较全面地反映学生的学习效果[14]

表4   化工专业实验成绩评分观测点

平时成绩(40分)实验报告(60分)
实验预习(10分)实验操作(30分)
观测点1. 实验概述1. 问题回答1. 报告完整性
2. 实验装置与控制2. 设备操作、实验条件调节2. 图表表达
3. 数据采集与处理方法3. 数据记录3. 数据处理
4. 实验思考与见解4. 团队分工合作4. 数据讨论和问题分析

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(2) 开展毕业要求达成度评价。

以往的教学评价核心是评教,主要针对教师授课的评价,很少关注学生的学习效果。工程教育认证坚持以成果为导向的教育理念,要求教学评价以学生为中心,以学生能力产出为出发点。评估对象聚焦于学生成果,面向全体学生,教学效果取决于教学目标的达成情况。因此,针对毕业要求指标点映射的能力培养,开展毕业要求达成度评价,评价能力达成情况。

化工专业实验课程的达成度评价,主要以平时成绩和实验报告成绩为基础,评估学生对教学目标和毕业要求的达成情况。以2016级化工班实验成绩为例,图 3是学生成绩分布图,从中看出学生的平时成绩分布较均匀,实验报告成绩稍有波动。分析其原因,学生实验是四人一组的团体协作,所以平时成绩分布较为均匀。实验报告由个人独立完成,存在个体差异,所以报告成绩略有波动。图 4是学生总成绩目标达成度评价,从中看出学生个体总成绩对教学目标3的支撑波动较大,说明学生个体对教学目标3映射的能力差异较大,需要加强这方面能力的培养。

图3

图3   学生成绩分布图


图4

图4   学生总成绩目标达成度评价


通过毕业要求达成度评价,了解学生对教学目标和毕业要求的达成情况,作为教学改进的参考,以促进毕业要求的最终达成。

(3) 探索多层次多维度教学评价。

以前的教学评价内容单一,主要对学生技术能力进行评价。工程教育认证要求课程评价聚焦于学生成果,既要体现学生的技术能力,也要对非技术性能力的表现及观测要素进行评价。从教师与学生、团队与个体、主观与客观、终结性与形成性等多个视角出发,采用多元和梯次的标准来评价。比如校内开展学生、教师、专家及教学管理人员的教学评估及调查问卷;校外关注毕业生发展,开展形式多样的跟踪调查。

多元化评价强调达成学习成果的内涵和个人的学习进步,不强调学生之间的比较,使学生充分认识到学习不在于筛选优劣,而在于各项能力的真正掌握;从而使学生以积极主动的心态投入学习,提升个人能力,达到毕业要求和培养目标,促进教学的良性循环[15]

2.4 推行持续改进

针对实验教学环节,进行多维度的教学评估,定期、广泛收集反映学生学习成果的信息,为改进教学提供参考依据。同时,按照工程教育认证要求推行持续改进,监控教学过程各环节,反馈教学效果,改进不合理的地方,使教学体系能有效支撑毕业要求;从而形成“改进–评价–反馈–再改进”的持续改进机制,促进教学的良性循环(如图 5所示)。

图5

图5   教学持续改进闭路循环系统


3 结语

工程教育认证已成为高校与国际接轨的趋势,创新创业教育与教学融合可有效提升教育质量。整合现有教学资源,梳理教学目标。从教学模式、内容、方法等方面改革课程体系,融合科研和创新创业教育,提升教育质量。同时,还要开展多维度教学评价,坚持持续改革,以促进教学的良性循环。通过一系列的教学改革,提升学生的综合能力,促进毕业要求的达成,培养出符合社会需求的创新创业型人才。

参考文献

王孙禺; 孔钢城; 雷环. 高等工程教育研究, 2007, (1), 10.

DOI:10.3969/j.issn.1001-4233.2007.01.003      [本文引用: 1]

方峥. 高等工程教育研究, 2013, (6), 72.

URL    

王孙禺; 赵自强; 雷环. 高等工程教育研究, 2014, (5), 23.

URL    

俞路; 潘艳秋; 吴雪梅. 教育教学论坛, 2015, (42), 196.

DOI:10.3969/j.issn.1674-9324.2015.42.087      [本文引用: 1]

乐清华; 徐菊美; 张秋香; 谢佑国; 雷明. 化工高等教育, 2009, 27 (1), 22.

URL     [本文引用: 1]

徐菊美; 许琨; 雷明; 乐清华; 吴炎. 实验技术与管理, 2015, 32 (7), 93.

URL     [本文引用: 1]

王斌. 实验技术与管理, 2011, 28 (8), 286.

URL     [本文引用: 1]

余志华; 王永涛; 赵娟; 陈绪诚. 实验技术与管理, 2011, 28 (11), 141.

URL    

钱波. 实验技术与管理, 2010, 27 (7), 136.

URL    

黄正均; 苗胜军; 张磊; 刘彩平; 刘钰; 张栋. 实验技术与管理, 2019, 36 (1), 209.

URL     [本文引用: 1]

陈翠雪; 洪金庆; 叶美玲. 实验技术与管理, 2017, 34 (4), 195.

URL     [本文引用: 1]

彭莉峻; 韩行. 实验室研究与探索, 2018, 37 (7), 178.

URL     [本文引用: 1]

邵文尧; 何宁; 姚传义. 高等理科教育, 2020, (4), 78.

URL     [本文引用: 1]

王保建; 武通海; 段玉岗; 王永泉. 实验室研究与探索, 2020, 39 (5), 149.

URL     [本文引用: 1]

王金旭; 朱正伟; 李茂国. 中国大学教学, 2017, (6), 77.

URL     [本文引用: 1]

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