化工热力学课程考试改革实践与探索.pdf

第 51 卷第 9 期2023 年 5 月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.51 No.9May.2023化工热力学课程考试改革实践与探索丁 雪1,宋春敏1,刘熠斌1,杨军卫1,谭雅文2(1 中国石油大学(华东)化学化工学院,山东 青岛 266580;2 中国石油工程建设公司华东设计分公司,山东 青岛 266071)摘 要:课程考试是检验和评价教学效果与学习效果的重要手段。为更好地适应高素质应用型人才的培养目标和需求,对化工热力学课程进行了考试改革,建立了全程综合评价模式,加强了对学生平时学习的督促和考核;拓展了教学内容,更好地服务于应用能力的考察;建立了多主体辅助评价体系,促进了学生群体良性竞争。考试改革增强了学生对化工热力学的学习兴趣,减少了学生为了考试而学习的功利性目的,提高了学生的综合应用能力。关键词:化工热力学;考试改革;应用能力中图分类号:G642.0 文献标志码:B文章编号:1001-9677(2023)09-0190-03 基金项目:教育部第二批新工科研究与实践项目(E-HGZY20202019);山东省本科教学改革研究项目(M2020266、P2020035);山东省专业学位研究生教学改革项目(SDYAL21034)。第一作者:丁雪(1984-),女,副教授,中国石油大学(华东)教师,主要从事化工方面的教学和科研工作。Practice and Exploration on Chemical EngineeringThermodynamics Examination ReformDING Xue1,SONG Chun-min1,LIU Yi-bin1,YANG Jun-wei1,TAN Ya-wen2(1 College of Chemistry and Chemical Engineering,China University of Petroleum,Shandong Qingdao 266580;2 CPECC East China Design Branch,Shandong Qingdao 266071,China)Abstract:Curriculum examination is an important means to examine and evaluate the teaching effect and learningeffect.In order to better adapt to the training goal and demand of high-quality applied talents,the examination reform onChemical Engineering Thermodynamics was carried out,and the comprehensive evaluation model was established tostrengthen the supervision and assessment of students daily study.The teaching content was expanded to better serve theinvestigation of application ability.The multi-subject auxiliary evaluation system was established to promote the benigncompetition among students.Through the examination reform,students interest in Chemical Engineering Thermodynamicswas enhanced,students utilitarian purpose of studying for examination was reduced,and students comprehensiveapplication ability was improved.Key words:Chemical Engineering Thermodynamics;examination reform;application ability化工热力学是国内外化学工程与工艺专业重要的必修课,在化学工程与工艺专业培养计划和课程体系构成中占有举足轻重的地位,是学生实现基础课到专业课过渡的关键环节。课程培养目标是使学生学会运用热力学思维方式及原理方法解决化工过程中的物质利用、能量利用等实际问题1。化工热力学课程理论性强,概念抽象,计算复杂,属于难教难学的课程。根据教育部发布的 关于加快建设高水平本科教育 全面提高人才培养能力的意见2,在“宽领域、厚基础、强能力、高素质”的高校培养学生的目标指引下3,化工热力学教学改革必须适应当代教育改革的发展方向,为人才培养提供有利条件4。考试作为教学过程的重要环节,是评价学生掌握知识和运用知识解决问题能力的重要标准,考试形式和方法会对人才能力培养产生较大影响。化工热力学的考核评价体系应该为实现教学目标和专业培养目标服务,从考试内容、评价方法、教学内容等方面进行综合改革,激发学生在学习过程中的积极性,改变学生以考试内容为导向的简单学习模式,强化对知识点的实际应用能力的考察,为社会培养高素质应用型人才。化工热力学教学团队以线上线下混合式教学改革为契机,在化学工程与工艺专业教学过程中予以考试改革,希望能够通过课程考试改革的合理设计与尝试,加强化学工程与工艺专业核心课程的建设。1 以往考核存在的问题化工热力学课程以往通常采用期末考试的形式给出成绩,考试方式比较单一,考核内容缺乏系统性和连贯性,不能客观真实地反映学生应用热力学知识解决实际问题的水平。主要存在以下问题。第 51 卷第 9 期丁雪,等:化工热力学课程考试改革实践与探索191 1.1 考试题型固定期末考试以理论知识的考察为主,大多以选择、填空、简答、应用的模式设置题型,且与例题、课后作业题类似。这使得学生往往热衷于对固定题型与课后作业题的局限性学习,把学习的精力和动力聚焦在应对考试的较低水平上,不再注重概念的理解,对知识点的实际应用能力没有得到充分拓展,造成了学校的教育与学生在工作中实际的应用需求产生脱节的现象。然而在热力学的教学过程中,工程问题的解决更注重的是解决问题方法和思路的培养,固定题型的考核无法体现化工专业课程在实际操作过程中的灵活性,无法培养学生的独立思考能力和实际应用能力。1.2 总评构成单一学生总评主要取决于期末考试成绩。一次考试要涵盖一个学期的知识量,并且要求学生在短短的两个小时内反映出自己获取的知识水平和综合运用知识的能力,给出卷的教师和应考的学生以巨大的压力。而且可能导致学生学习的目的只是为了考试过关,而不注重自身创新意识的养成和创新能力的发展。所以仅以一次考试成绩作为结果也难以正确有效的评价学生的学习效果,无法跟进学生的学习进度。1.3 考试内容片面传统的课程考试往往采用从已建题库抽题的方式设置考试内容,由于考试内容对授课有绝对的指导性,所以这种方式容易限制学生思维,导致学生死记硬背,搞考前突击,并寄希望于教师考前划重点,造成学生知识面狭窄,主动参与性降低,也使得学习过程更加枯燥,从而降低学生学习兴趣,不利于学生创新能力的培养。2 考试改革探索考试改革的最终目的是改善教学效果,提高学生对理论知识的掌握和应用能力,促进学生综合素质的提高5。化工热力学的考试改革实施过程中,要探索全面、客观、科学准确的考核评价体系来评估学生的学习效果,一要强调考试的综合性,旨在促进学生知识、能力、素质的协调发展;二要强调考试的过程性,旨在通过强化“过程管理”提高人才培养质量;并在教学内容上、评价体系上做出必要调整,转变传统的教育理念为改革服务。化工热力学团队在教学中做出了如下改革与探索。2.1 改革考核内容与构成,建立全程评价模式化工热力学团队根据热力学课程教学的特点,提出将“理论考试”与“应用实践”相结合,将“开卷考试”与“闭卷考试”相结合,将“基础知识”和“工程软件”相结合的“三结合”考核形式。学生在学习中往往疏于对基本概念、基本理论的学习理解,而是把精力更多地用在背诵例题、学习解题方法上,这导致学生对热力学的基本理论、基本概念掌握得不好,“三结合”的考核形式从根本上强调的是打好理论基础;结合着期末和期中考试采取闭卷的形式,课堂练兵、小测验的开卷形式,让学生知道自己的知识体系中遇到的问题在哪,并怎样找到答案。另外题型设置也尽量多样化,将常规计算题型改为综合类考题,引入推导类、实践类题目。这样设计考试题目可使得考查内容的范围扩大,考查学生应用所学知识的能力。在期末考试中则加大基础知识的比重,重点考察学生对知识点的掌握情况。通过布置大作业、小论文的方式考查学生的应用能力。这样既考核了学生对课程的基本概念、基本理论的记忆和理解,又不用跳出课本的局限,充分发挥了学生的学习主动参与性。经过核内容与构成改革,化工热力学团队确定了全程综合评价模式。在学生成绩评定中加大平时成绩所占的比例,注重学生学习过程的评价,进一步弱化期末考试的比重,改善学生考前突击的学习模式。期末和期中成绩占 50%,加大基础知识的考核力度,平时成绩占 50%,由课堂表现、平时作业、网络习题、课堂小测、以及配合课程内容的大作业、小论文进行分段考核和综合评定,最终形成学习效果综合评价。工程应用能力的考核并没有标准答案,教师鼓励学生利用热力学思维进行问题分析,重点考查的也是学生运用基本理论知识分析和解决实际问题的能力。2.2 拓展教学内容,服务于应用能力考察课堂教学仅仅是教会了学习化工热力学的方法,而培养学生如何运用所学基本理论解决化工生产和设计中实际问题的能力才是最终的教学目的。增强学生工程意识的培养是实现热力学教学活学活用的关键,也是毕业生能够学以致用的基础。例如:从热力学分析的角度针对催化裂化单元讨论节能减排的可行性方案,指出各装置能量浪费和降级的主要症结所在,提出改进的技术路线。如何提高能源利用的效率,这一看似简单的论题,却包含了化工热力学中关于能量利用的重要概念和分析方法。工程问题的解决往往需要复杂的计算,通常借助软件完成。Aspen Plus 是一款化工过程系统模拟软件,其设计基础是以“三传一反”和化工系统工程为核心的化工专业知识,这也正是化工热力学所教授的基础内容6。化工热力学团队将Aspen Plus 应用于课程教学,鼓励学生将热力学的基础知识和专业化工软件的使用相结合。通过对 Aspen Plus 软件的理论学习与上机实践,让学生掌握流体输送单元、传热单元、分离单元等单元操作的仿真设计和流程模拟;通过这一系列课程的学习,使学生从简单的单元操作模块模拟,过渡到对整个化工生产系统的模拟和优化;从基础的计算机操作的学习,转向解决设计型和综合型的复杂问题;从理论知识的学习转向工程实践能力,培养学生综合运用专业理论知识和计算机技术解决实际工程问题的能力,实现了教学内容的延伸与拓展。软件辅助学习使学生注重注意记忆和理解课程的基本概念、定义,又不用背诵繁琐的计算公式,培养了学生的学习兴趣和计算机应用能力,调动学了学生学习和创造的积极性,也为学生将来从事相关行业的工作打下坚实的基础。2.3 建立多主体辅助评价体系,促进良性竞争多主体评价包括学生个体的自我评价、学生小组的相互评价以及教师点评,是教师、学生共同积极参与的交互活动,可使学生的学习主动性和特长得到最有效的发挥。化工热力学团队将小组学习法引入热力学的教学中,教师以提出任务的形式发布问题,学生以小组的形式,组内分工合作,组与组之间进行竞争。比如课程进度三分之一时,授课教师布置“自选考试”任务,即大作业或小论文,提供选题范围和参考资料,并就广大学生遇到的普遍性问题作针对性指导;课程进度过半后在课堂教学中进行小组展示,各小组相互评价,再加上老师点评,形成多主体辅助评价。(下转第 206 页)206 广 州 化 工2023 年 5 月惯也是课程思政的重要组成部分9-10。3 结 语大一新生面临从高中应试教育的学习方式向积极主动的自主学习方式转变,为 无机及分析化学 开展课程思政带来了便利。在 无机及分析化学 教学中融入思想政治教育内容,使学生在掌握专业知识的同时,提高自身的思想政治道德素养。为充分发挥思政教学的效果,教师创新教学方式,开展启发式、互动式、案例式等教学方法,建立以教师为指导、学生为主体的教学方法,激发学生学习的主动性和积极性。将课程思政引入无机及分析化学课程中,以专业知识为载体加强大学生思想政治教育,需要授课教师在教学过程中明确思政教育目标,从教学方法、教学目标、教学成果等方面全方位的思考。在无机及分析化学课程中融入课程思政元素,需不断完善思政案例库,并根据社会热点进行不断更新与完善。在课堂的具体实施过程中,还需结合实际教学情况进行选择和取舍。课程思政的良好实施对于授课教师自身认知也有极大提升的。教师要提高自身的政治素养和道德理论水平,要时刻加强政治理论的学习,立足实际进行系统设计,做到方向明确、方针具体,增强“四个意识”、坚定“四个自信”11。课程思政建设是落实高校立德树人根本任务的重要举措。多角度、深度挖掘无机及分析化学课程中蕴含的思政教育资源,不仅能够激发学生的探索精神,引导学生树立正确的“三观”,还能够提高课堂的吸引力,提高教学效果。参考文献1 习近平在全国高校思想政治工作会议上强调:把思想政治工作贯穿教育教学全过程开创我国高等教育事业发展新局面N.人民日报,2016-12-09.2 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以改促教,更新教学理念实施教学改革往往需要教师做出理念调整,实现传统教师角色的转变。首先就是要转变教学思想,这意味着从以教师为主体转变为以学生为主体。学生是教学活动的基本出发点,我们向学生传授热力学知识,但更重要的是要培养学生主动获取知识的能力。其次,要更新教学方法。考试改革的主要影响就是要改变过去那种以教师为中心的填鸭式的课堂教学方法,推行以学生为中心的自主式、个性化的学习方法。考试改革颠覆了以往单一的考核形式,需要教师在授课的过程中加以辅导和启发,让学生自主总结,加强知识的梳理和系统化,深入理解概念,克服对考试的畏惧感。化工热力学核心的教学内容包括平衡研究、过程的热力学分析,看似内容繁多,但本质上各章节知识点是同根同源、相互贯通的,要让学生充分领会这一点。再次,要改变教学模式。这意味着教师要更娴熟地使用多媒体资源和网络等现代教育技术手段来开展教学工作,同时将科研工作中一些实例引入到课堂教学中来。作为专业基础课教师,我们必须强化自身的学习意识,丰富专业知识,在教学过程中不断学习和跟进,以做到在教学中游刃有余。3 结 语化工热力学团队进行了课程考试改革,建立了全程综合评价模式,采用多方面的分段考核,改变了以往“一张试卷定成绩”的做法,加强了对学生平时学习的督促和考核;拓展了教学内容,更好地服务于应用能力的考察;将学生个体和小组评价纳入总评,促进了学生群体良性竞争。通过改革,增强了学生对化工热力学的学习兴趣,减少了学生为了考试而学习的功利性目的,改善了学风、考风,促进了学生良好品质的形成,也促进了教学相长,提高了教师教学水平,使学生能更好地掌握化工热力学这门课程的理论知识。参考文献1 曹云丽,王莉李,青彬.基于 OBE 理念的化工热力学课程教学改革与实践J.教育现代化,2020,7(17):65-67.2 陈宝生.在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话J.中国高等教育,2018(15):4-10.3 梁宏,翟民.素质教育与高校人才培养J.教育教学论坛,2020(16):82-83.4 阳庆元,车羿臻,刘志平.化工热力学基本关系式的教学方法改革与实践J.化工高等教育,2021,38(3):121-128.5 王园园,李杰,张梅,等.学分制下高校考试模式改革的研究J.教育现代化,2020,7(28):13-15.6 钱超,张哲明,陈新志.用 Aspen-Plus 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