一、OBE教育理念及工程教育改革
所谓OBE教育理念, 即基于产出的教育模式 (Outcome-Based Education) 的简称。它最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革, 美国学者Spady William G 1994年撰写了专著对该教育模式进行研究[1]。OBE教育模式要求教育者必须对学生毕业时应达到的能力和水平有清楚的构想, 然后寻求并设计适宜的教育活动来保证学生达到这些预期目标。Chandrama Acharya指出[2], 实施OBE教育模式主要有四个步骤:定义学习产出、实现学习产出、评估学习产出、总结和改进学习产出, 它完全覆盖了戴明环 (计划、实施、检查、处理) 的全过程。
20世纪末, 美国工程教育认证委员会 (Accreditation Board for Engineering and Technology, ABET) 颁布了以OBE教育理念为核心的工程教育认证标准, 之后世界各国的认证委员会都积极向美国学习, 将OBE视为一项重要的工程教育理念。
2006年, 、工程院联合成立了“全国工程教育专业认证委员会”, 开始对化工、机械、电子、计算机等专业进行高等工程教育专业认证试点工作。此后, 委员会在认证标准、认证程序等方面进行了不断的实践和改革, 明确了我国工程教育专业认证的三大理念为成果导向 (OBE) 、以学生为中心、持续改进。自此, OBE教育理念在我国逐步深入人心, 成为我国工程专业建设的指导思想, 推进着工程教育的改革和实践。
二、新工科建设是当前形势下工程教育的必然选择
OBE教育理念要求先确定教育的“成果”, 即明确学生的“培养目标”, 也就是“培养什么样的人”;然后确定达到这一培养目标的方法, 即“怎么培养人”;接下来就是要评价这一目标, 并对这一目标不断地使用和改进。OBE理念指导工程教育的过程如图1所示。
图1 OBE理念指导工程教育的过程
根据OBE教育理念及其实施过程, 每个工程专业都需要根据国家和社会发展、行业产业发展、学校定位及发展、学生个人发展等的需求来确定专业的“培养目标”。而我国高等工程教育显然需要依据我国社会、经济、科技、产业等各方面的发展来确定目标和发展方向。
当前, 我国工程教育的外部环境正在快速发生变化, 如国际上正在推动发展新经济, 世界范围内在抢占产业和科技革命的制高点。国内经济正处在新旧更替的关键时期, 从产业和科技上来看, 其呈现出以下几个特点:互联网深刻改变了各行各业, 行业的技术和模式不断变革创新;创新型企业正在异军突起, 这些企业专注于产品与技术的创新;新技术正在催生、壮大新产业, 以新能源、新材料、生物技术为代表的新技术正在涌现和升级;制造业智能化的趋势愈演愈烈。人才是技术、经济发展的首要资源, 工程教育与产业发展紧密联系、相互支撑, 新产业的发展要靠工程教育提供人才支撑, 特别是要应对未来新技术和新产业国际竞争的挑战。
综上分析, 根据OBE理念, 工程教育需要主动布局、深化改革, 从而对经济、技术的发展和产业的升级起到引领和促进作用。因此, 建设和发展新工程, 健全新经济、新科技、新产业的人才支撑体系, 是工程教育的必然选择。
三、化工类专业新工科建设
“新工科”这一概念在2016年首次提出。在一年的时间里, , 先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”, , 同时公布了“项目指南”。指南从新理念、新结构、新模式、新质量、新体系五个方面阐述了新工科研究与实践的深刻内涵和重点建设内容。新工科的内涵可以概括为:“以立德树人为引领, 以应对变化、塑造未来为建设理念, 以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径, 培养未来多元化、创新型卓越工程人才。”
化工学科是传统的工科, 新工科建设与化工人才培养有无关系呢?新工科建设对于化工类专业建设有什么指导意义呢?笔者拟从以下几个方面分析化工类专业进行新工科建设的必要性、迫切性及重要意义。
1.目前全世界化工类产业正面临着前所未有的技术创新和产业结构升级, 将有一大批创新技术的突破, 随之将诞生新兴产业。而我国的化工产业与世界化工强国相比还有一定差距, 我国必须加快创新人才培养, 推动产业结构调整, 大胆拥抱终端市场, 向高端产业链迈进。
2.新经济背景下, 知识爆炸, 化工领域进一步拓宽, 并与相关领域和技术 (如生物技术、能源技术、新材料技术、信息技术、基因工程等) 进一步交叉融合。因此, 化工类专业必须重视“交叉与融合的创新型”人才培养。
3.目前世界各国共同面临资源短缺、能源紧张、环境污染、气候变化等难题。而要解决这些问题, 必然需要化工专业人才贡献智慧和力量。
总之, 无论从目前化工类专业人才与“产业需求”的差距来看, 还是从化工类专业的特点及“技术发展”的趋势分析, 当前传统的化工类专业教育必须进行“升级改造”, 努力推进新工科建设。
四、新工科建设的实践和建议
分析我国化工类专业建设现状, 根据我国化工产业发展情况及新经济、新科技、新产业的需求, 化工类专业必须根据所在学校和自身的特点, 从多角度、多层次推进新工科建设。笔者结合天津大学的实践, 从以下几个方面谈一谈化工类专业的新工科建设。
(一) 加强思政和通识教育,
化工专业致力于培养一批技术过硬、创新能力强、能扎根中国大地、。化工类专业必须加强思政和通识教育, 。天津大学从以下几个方面进行了尝试。
1. 结合暑期社会实践、专业实践等活动, 组建了由专业教师和团委等组成的指导教师团队。团队在实践过程中, 不仅充分了解与专业相关的技术、工艺, 还调研分析相关的企业精神、人文关怀、社会责任等, 着力配合思政课的改革, 引导学生树立远大理想和信念, , 同时增强学生的专业认同感和自豪感, 使学生热爱化工, 积极投身化工行业。
2. 建立了由学生辅导员、班主任、专业教师、个人导师组成的“四位一体”的“全员育人”机制。四类教师分别负责学生的思政教育与管理、日常管理、专业学习、科研训练。全员育人机制很好地保证了对学生的全面教育和服务。
3. 强化教育教学过程, 建立健全“全过程”育人机制。学校改革了教学方法, 通过推行案例式、讨论式、探究式、合作式等多种教学方式, 充分调动学生的积极性和创造性。所有教师要做到“守好一段渠, 种好责任田”, 将综合素质教育、、社会责任教育等贯穿专业教育教学的全过程。
4. 重构通识课程体系。学校增设了工程伦理、责任关怀、沟通与交流、逻辑与思维科学、西方文化等人文素质类课程, 培养学生的科学观、批判性思维能力、利用语言和文字进行沟通交流的能力。对于化工专业学生, 学校尤其注重培养学生的社会责任感和工程职业道德, 使学生始终将安全、环境保护、社会可持续发展的责任“扛在肩上”。
(二) 更新知识体系, 关注技术发展和学科交叉
知识、科技的飞速发展和产业领域的扩展不仅需要专业基础深厚的人才, 还需要一大批学科交叉和融合能力强的创新人才。专业需要关注知识体系更新、科技发展和融合。
1. 高校应重构专业培养方案, 不仅关注课程的深度, 而且不能忽视课程设置的广度, 要注重各学科之间的交叉, 开设环境、生物、材料、医药、食品、计算机、软件、管理等跨学科课程, 增加学生非主修领域知识的广度和深度。
2. 高校应依托跨学科科研合作平台, 组建跨学科教学团队, 推进学生跨学科合作学习, 并共同开展大学生创新创业类实践项目, 增强学生的跨学科合作和交流能力。
3. 高校应依托学科实力和大批的科研项目, 鼓励本科生进行各级各类创新活动。目前, 我校化工学院整体参与创新活动的学生比例超过50%。同时, 学院根据教师的科研特色, 开设了多领域选修课;邀请各领域学术专家、学者为学生做学术报告, 开阔学生视野, 使学生了解领域、专业的最新前沿和发展动态;依托教师的科研进展, 扩充课程教学内容, 并开设专题讨论、研讨课, 培养学生的创新思维和开拓精神。
(三) 搭建实践教学平台, 培养学生创新创业能力
十九大报告中明确指出“加快建设创新型国家”“创新是引领发展的第一动力, 是建设现代化经济体系的战略支撑”。因此, 培养学生的创新创业能力是高校人才培养的重点。
1. 高校应与行业企业建立多层次、多方式的合作机制, 如建立实习基地、学生创新实践基地、学生工程教育培训基地等, 深入推进互惠互利的合作育人、合作创新、合作发展的“协同”机制。
2. 高校应与行业学会/协会“协同”搭建“社会实践、工程训练、科学研究、学科竞赛、综合实验”五位一体的实践平台, 培养学生的创新精神和实践能力。如我校与中国化工学会、, 与中国化工教育协会联合创建了“全国大学生化工实验大赛”, 通过趣味性和挑战性的学科竞赛, 有效地提升了学生的专业兴趣和学习积极性, 提高了学生学以致用、理论联系实际的能力, 以及勇于创新的意识和水平。
3. 我校与中国高等教育学会和高等教育出版社联合启动了“化工专业在线课程群建设的创新与实践”项目, 与化工出版社联合启动了化工核心课程“在线试题库建设”项目。这两个项目将集中国内多所高校的优势力量, 将信息化技术与教学紧密结合, 从而推动教学方法和考核方式的改革, 推进学生创新能力的培养。
(四) 加强国际交流, 拓宽学生全球视野
在国际化的竞争和交流趋势下, 高校与专业应注重搭建多类型、多渠道、多模式的国际交流平台, 把化工师生放在“世界”的舞台上, 与国际同行“同台竞技”, 使其充分展示自我, 拓宽全球视野, 提高师生的国际交流能力和竞争意识。
1. 学校通过暑期交流项目、国家留学基金委的优秀本科生项目、学院及学校的互访项目等, 与加拿大、美国、英国、澳大利亚等国家建立了多级、多类国际交流平台。学生通过短期或长期的交流, 可以体会不同的文化, 了解国外本专业、行业的发展情况。这不仅提高了学生的语言沟通交流能力, 还拓宽了学生的国际视野。
2. 学校建立了本、硕、博全英文课程体系, 招收了来自44个国家的本硕博留学生, 丰富了校园文化, 营造了“国际化”氛围, 整体提升了专业的国际化办学能力。
3. 学院加强与国际化企业和美国化学工程师学会 (AIChE) 、英国化学工程师协会 (IChemE) 等国际化工组织的合作与沟通, 与之建立了长期的密切合作关系。如学院邀请AIChE专家为学生做化工领域发展报告, 支持本科生创立AIChE学生分会, 每年派出代表参加AIChE学生年会的各项活动和竞赛;以国际专业认证为桥梁, 继续保持与IChemE的多方面合作、互访和交流。与国际专业组织的交流很好地提升了本专业的国际声誉和国际竞争力。
五、结语
新经济、新科技、新产业的形势对化学工业的发展提出了新要求, 化工类专业应努力践行OBE的教育理念, 根据经济社会的发展需求、产业和技术发展状况制定专业培养目标, 建立新的培养机制和模式, 努力推进化工类专业的新工科建设。
化工类专业应加强思政教育和通识教育, 培养学生的家国情怀和社会责任意识;注重更新专业知识体系, 注重培养学生的跨学科交叉和融合能力;加强与产业界、专业学会/协会的协同, 建立多级、多类实践创新平台, 着力培养学生的创新创业精神和能力;多渠道、多方式拓展国际交流, 提高学生和专业教师的国际交流意识和竞争力。总之, 化工类专业应该将培养适应新经济和新工业革命的具有家国情怀、全球视野的复合型化工创新人才作为自己的使命和担当, 践行OBE教育理念, 为推进新工科建设砥砺前行。
来源：化工高等教育,2018年第1期
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