基于设计实践的“化工设计”课程教学改进

［摘 要］ “化工设计”课程是一门综合性和实践性较强的专业课程，从课程的学习评价体系入手，将传统的单一课程评价体系转变为基于设计实践的“化工设计”课程混合式学习评价体系，其中的评价指标共设5个维度能力，分别是知识掌握能力、自主学习能力、协作学习能力、交流表达能力和知识综合能力，既考核基础知识掌握情况，更注重考查设计实践的能力，有利于更好地培养学生的创新思维、团队协作精神和解决实际工程问题的能力。

［关键词］ 化工设计；设计实践；混合式学习；评价体系

［基金项目］ 2020年度浙江师范大学行知学院教学改革研究重点项目“基于设计实践的《化工设计》课程混合式学习评价体系构建”

［作者简介］ 严晓阳（1976—），男，浙江东阳人，硕士，浙江师范大学行知学院高级工程师（通信作者），主要从事应用化学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）42-0061-04 ［收稿日期］ 2022-10-18

“化工设计”课程是一门化工类相关专业学生培养过程中集成类专业课，是专业工程实践教育的本质和核心［1］，是培养未来化学工程师的思维方式和工作方式的手段，也是理论联系实际最重要的通道。它是一门融合“化工原理”“物理化学”“分离工程”“化工热力学”等多门基础课的实用性、综合性及工程性较强的专业课程，主要培养学生创造性思维和灵活运用各方面知识解决实际工程问题的能力［2-5］。“化工设计”课程具有很强的实践性特点，因此探索、构建和优化以化工设计实践为主的混合式学习评价体系替代目前以卷面考核形式为主的单一课程学习评价的体系，具有良好的教学改革意义。

一、现状

现行的“化工设计”课程教学大部分还停留在课堂中的单向性基础知识灌输和传授，虽然在传统的评价体系下也可以达到既定的课程教学目标，但教学过程中容易造成学生倦怠的听课反应［6］。目前很多高校已经意识到传统课程教学中存在教学和评价单一性问题，积极开展各种课程的教学改进或改革，如在课程教学中融合信息类课程、设计类工具、软件教学等新内容和方式［7-8］，这些措施在一定程度上提高了化工设计类课程教学的质量和效果，但是仍存在很多的缺陷和问题［9-10］。

一是课程教学安排缺乏统一性。“化工设计”课程是一门综合性的实践型专业课程，各基础课程之间既相互独立又相互联系，在实际教学过程中往往没有做统一安排，导致教学效果事倍功半，教学效率较低。

二是课程专业素养培育和实践教学较为缺乏，重形式轻落实。在课程教学安排上已经意识到实践教学的重要性，也努力将其他很多的形式融入教学中，教学效果得到了一些提升，但是仍然沿用传统理论教学的方式落实实践教学，使学生专业素养和实践能力培养方面还存在很大的缺失。

三是课程学习评价体系单一，学生实际设计能力和解决问题能力提高有限。

二、思路

鉴于现状，在教学过程中应采用合适的评价考核形式作为最终的教学检验手段，对学生能指导、改进他们的学习方式，提高学生的主观能动性，通过理论联系实际，激发学生的学习兴趣，强化重难点，逐步达到融会贯通的效果；对任课教师能对课程教学的统一性安排更加合理，专业素养和实践教学更容易落到实处，有利于提升课程教学效果。

如图1所示，学习层主要对学生在课外网络线上自主学习与课堂面授的线下学习所取得的学习效果进行评价，该层评价的结果直观有效地反映出每名学生的学习情况，是整个基于设计实践的评价体系中最重要的环节。评价指标既考核基础知识掌握情况，更注重考查设计实践的能力，共设计5个维度能力，分别是知识掌握能力、自主学习能力、协作学习能力、交流表达能力和知识综合能力。

知识掌握能力由教师就学生课前预习、课堂问答和章节测试等课堂行为对学生进行评价；自主学习能力、协作学习能力、交流表达能力等三种实践能力由学习者、同伴、教师结合过程性材料如作业、小组作品、文献阅读等完成评价；知识综合能力通过卷面及化工设计作品由专业教师团队进行评价。

学生的自我评价有利于提高学习主体的参与性，改变传统学习方式的被动性；同伴的互评有利于增加学习主体之间的互动，在同样的学习氛围中更容易共情、共思和共学；教师是评价体系最主要的执行者，既要保证评价过程的公平和公正，又必须推动评价更科学、合理。过程性评价方式在于考查学生课程学习过程，诊断、分析教学过程，确定教学效果，提出改进措施，属于前瞻式评价；总结性评价检验学生课程学习的最终结果，属回顾式评价。

三、实践方案

基于设计实践的“化工设计”课程混合式学习模式，分别对课程的课前、课堂、课后及评价体系进行以下探索。

在课前，使用在线学习平台（如智慧树）建立课程，上传课程相关材料，并对视频材料（个人录制的教学视频）进行编辑。课前提前两小时在班级微信群发布本次学习任务，课前10分钟发布课程签到，要求学生准时进入课堂，根据平台记录学生进入课堂的情况，筛选未进入课堂的学生，并及时在课堂上进行提醒通报。为了保证统计的准确性，将平台即时在线学生和班级学生名单进行对比，了解学生未进入课堂的具体原因，督促他们按时完成学习任务。

在课堂上，提前通知学生本次课需要学习的章节内容及难点，在学习通上提前上传视频内容，同时发布相关作业，要求学生发送视频及观看截图，监督学生学习。为了及时解决学生的疑问，上课时间教师全程在线，学生在学习过程中遇到任何问题可随时联系教师进行答疑。课下时间也可留言，教师及时回复。答疑的方式主要有：文字回复、视频讲解等。这样通过多种方式更好地为学生进行答疑解惑，提高学生的学习效率。

在课后，要求学生按时提交作业和课程作品，通过作业批改和课程作品评价了解学生是否理解、掌握了相关知识点、分析方法和分析步骤。按时批改学生作业和课程作品，总结作业和课程作品中的共性问题，并在下次学习时，对作业和作品中出现的问题进行讲解。

在“化工设计”的教学过程中采用过程性和总结性评价考核方式相结合的方法。

1.考试。以开卷测试的形式对各章节及全课程知识点进行考核，使学生对各章节及全课程有一个全面的掌握。

2.学生课堂报告。学生以“翻转课堂”的形式讲解某一知识点，由教师、同伴评出相应的分数，最后按一定权重汇总计入平时成绩。

3.设计实践。以某一实际工厂的设计为题目，根据学习任务的要求，以小组为单位，每组由5人组成，设组长1人，每位成员负责不同的模块，共同完成整体工厂设计，组长负责整组组员之间的协调及向任课教师定期汇报工作，最终提交的作品经相关专业评委教师初步评审打分。

4.答辩。抽选初步评审成绩列前50%的或全部小组，其小组全员参与答辩，学生陈述自己所设计的项目各部分内容，评委教师提出相应的问题，根据作品展示质量、各位学生的现场表达、回答问题的表现，给予综合评价。

课程过程化管理和评价方案见表1。

四、实施可行性与效果

为了更为有效地体现学生的工程实践能力，在平时成绩评定和期末成绩的原课程学习评价基础上，增加了化工设计实践内容，实行多维度的课程学习评价。其可行性表现在以下几方面。

1.学生经过近三年的基础和专业知识的学习，已经具有开展化工设计实践的理论知识基础。

2.为了多方面培养学生的创新思维、团队协作精神，增强学生的工程设计与实践能力，组织校内外专家、教师对学生进行十余项工程实践培训。具体有：化工工艺设计培训、化工设备选型培训、车间布置培训、物料设计与衡算培训、化工安全及厂址选择设计培训、化工制图软件应用培训、化工设备计算软件应用（ASPEN）培训、化工设备机械设计培训、化学化工文献检索培训和反应器设计及注意培训等，进一步提高学生的实践能力。

3.团队中教师在指导学生参加学院、浙江省和全国大学生化工设计竞赛过程中，通过与高水平院校之间的学习交流，提高了自身的业务能力，为该模式的开展提供了有力保障。

基于设计实践的“化工设计”课程混合式学习评价体系在我院学生的课程学习中，较好地实现了评价主体多元化、内容多维化、手段多样化和方式过程化。（1）评价主体多元化：化工设计实践包括工艺设计、工程设计、流程模拟和安全设计等内容，其内容及专业知识跨度很大，在评价中仅由任课教师来评价是远远不够的，需要相关专业教师共同参与评价，才能给予实践作品公正的评价。（2）评价内容多维化：课程评价由单一的卷面成绩转向包含知识掌握、实践能力与创新思维三者并重的评价体系，由主要注重知识传授向更加注重全面发展转变。在教学安排上做到三者的统一，实际教学中突出学生创新精神的培养和提升实践能力的核心。（3）评价手段多样化：在教学深度融入现代信息技术的背景下，混合式的学习模式应运而生，教与学的方式都已发生了变化，过程性和总结性评价不再局限于课堂，除了传统的评价手段，还可以很方便地通过网络平台进行数据采集和分析等手段进行评价，实现学情诊断科学化、精准化。（4）评价方式过程化：对学生课程学习的评价，不仅是对学习的最终结果的评价，也必须关注学习过程。这就意味着对学生的课前准备、课堂学习、课后实践三个大环节的学习效果进行评价，使总结性评价与过程性评价有机结合。

近几年来应用化学专业学生参加浙江省和全国大学生化工设计竞赛多次，并获得浙江省、全国赛一、二等奖多次，学生在竞赛过程中得到化工设计实践的锻炼，具有一定的实践能力。基于设计实践与课程评价体系紧密结合的学习模式，既提高了学生化工设计基础知识的运用能力，又培养了学生之间的创新、团队协作精神，为具备较强的社会适应能力和专业实践能力打下了良好的基础。

参考文献

［1］褚松茂，李青彬，韩永军，等.《化工设计》课程教学改革的历史发展及未来展望［J］.教育教学论坛，2019（52）：107-108.

［2］王成君，苏琼，孙初锋，等.基于教学赛模式的《化工设计课程设计》课程的教学实践与探索［J］.当代化工研究，2022（13）：138-140.

［3］党亚固，章鹏，费德君，等.搭建教竞联合平台，深化化工设计课程教学改革［J］.化工高等教育，2020，37（1）：100-103.

［4］褚松茂，李青彬，韩永军，等.《化工设计》课程教学改革的历史发展及未来展望［J］.教育教学论坛，2019（52）：107-108.

［5］彭啸，吴燕，张晨曦，等.化工设计课程的教学改革与实践［J］.中国轻工教育，2019（1）：81-85.

［6］杨庆春，储根云，张旭，等.工程教育专业认证背景下化工设计课程教学创新与实践［J］.化工高等教育，2022，39（4）：48-53+126.

［7］王春花.新工科背景下化工设计课程教学改革探索［J］.化工高等教育，2019，36（4）：57-59+100.

［8］杨庆春，李智伟，罗浩，等.计算机软件辅助化工设计课程教学的改革与实践［J］.化工高等教育，2021，38（6）：86-92.

［9］魏庆玲，丁元生，张连中.应用化学专业化工设计课程教学改革与实践的探索［J］.化工时刊，2020，34（12）：57-58.

［10］谭亚南.新工科背景下“化工设计”课程教学设计与改革实践［J］.教育教学论坛，2021（31）：72-75.

The Teaching Development of Chemical Design Course Based on Design Practice： Taking Construction of Blended Learning Evaluation System as an Example

YAN Xiao-yang， ZHENG Shao-cheng， HU Hong-yu

（Xingzhi College， Zhejiang Normal University， Jinhua， Zhejiang 321100， China）

Abstract： Chemical design course is a comprehensive and practical professional course. This paper focuses on the learning evaluation system of the course. The traditional single evaluation system is transformed into the blended learning evaluation system of Chemical Design course based on design practice. The evaluation index of the system is designed in five dimensions： “knowledge mastery ability” “autonomous learning ability” “collaborative learning ability” “communication and expression ability” and “knowledge synthesis ability”. The  assessment not only focuses on the mastery of basic knowledge， but also pays more attention to the ability of design  practice. It is helpful to train students’ creative thinking， team spirit and their ability to solve practical engineering problems.

Key words： chemical design; design practice; blended learning; evaluation system