基于CDIO教育模式的工程教育本科化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)的改革實(shí)踐

程忠玲

(承德石油高等專(zhuān)科學(xué)校 化學(xué)工程系，河北　承德　067000)

工程教育是我國(guó)高等教育的重要組成部分。傳統(tǒng)工程教育存在的重要問(wèn)題就是工程教育中素質(zhì)教育的缺失。比如畢業(yè)生走上工作崗位后就表現(xiàn)出明顯缺少在項(xiàng)目或團(tuán)隊(duì)合作方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)訓(xùn)練；所培養(yǎng)的工程技術(shù)人才在個(gè)人素質(zhì)、人際能力等方面存在明顯不足。如何培養(yǎng)符合社會(huì)需求的高素質(zhì)工程人才是各國(guó)高等教育改革亟待解決的問(wèn)題之一。正是在此背景下由美國(guó)麻省理工學(xué)院等四所大學(xué)于2001年提出改革工科教育，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念[1]。2005年開(kāi)始，我國(guó)各高校開(kāi)始借鑒CDIO理念開(kāi)展全面、深層次的工程教育改革，改變以往重理論輕實(shí)踐、重視個(gè)人能力而忽視團(tuán)隊(duì)協(xié)作、重視專(zhuān)業(yè)知識(shí)而忽視創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教育模式。工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)是工程教育的核心，化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)是我校工程教育本科化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的必修課，如何利用好該實(shí)訓(xùn)課程的優(yōu)勢(shì)，在培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)能力方面取得較好的效果，是化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的重要目標(biāo)。因此，嘗試將CDIO工程教育理念運(yùn)用到化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，使學(xué)生不僅注重人才個(gè)體的學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，更注重人才的合作與溝通、創(chuàng)新與決策能力，成為社會(huì)和企業(yè)需要的高素質(zhì)工程人才。

1　CDIO教育模式

CDIO分別代表構(gòu)思(conceive)、設(shè)計(jì)(design)、實(shí)施(implement)、運(yùn)作(operation)，其名字的靈感來(lái)源于產(chǎn)品/系統(tǒng)的生命周期過(guò)程[2]。CDIO工程教育模式就是以此全過(guò)程為載體，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，不僅包括個(gè)人的學(xué)術(shù)知識(shí)，而且包括學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)交流能力和大系統(tǒng)掌控能力[3]，它是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”的集中體現(xiàn)[1]。以項(xiàng)目組合作承擔(dān)項(xiàng)目的工作方式，使學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)小組討論、協(xié)商、決策，形成自我反饋，從而培養(yǎng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的工作精神、組織領(lǐng)導(dǎo)能力、收集信息、調(diào)查研究能力、制定工作計(jì)劃和決策能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。“做中學(xué)”是CDIO工程教育模式中實(shí)現(xiàn)工程能力培養(yǎng)的一個(gè)重要條件，這種方式將會(huì)改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，也將改變教師的教學(xué)方式和教師的角色。在“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式中，教學(xué)活動(dòng)從以“教”為中心轉(zhuǎn)向以“學(xué)”為中心，學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體，使學(xué)生由接受性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為以研究性、實(shí)踐性學(xué)習(xí)為主體的學(xué)習(xí)形式[4]。

2　化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)改革與實(shí)踐

化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)是我?；瘜W(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)大四學(xué)生必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課。通過(guò)化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)使學(xué)生掌握典型化工裝置的生產(chǎn)流程、設(shè)備類(lèi)型和用途以及裝置的操作和控制，達(dá)到能正常安全運(yùn)行化工裝置的目的。但由于化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)存在的諸多問(wèn)題，導(dǎo)致對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)不到位，與企業(yè)需求脫軌。

2.1　實(shí)訓(xùn)課程存在的主要問(wèn)題

2.1.1石油和化工企業(yè)對(duì)畢業(yè)生職業(yè)素質(zhì)評(píng)價(jià)低，培養(yǎng)規(guī)格不符合企業(yè)需求

從中國(guó)化工教育協(xié)會(huì)發(fā)布的石油和化工企業(yè)對(duì)院校畢業(yè)生素質(zhì)評(píng)價(jià)情況可知，對(duì)畢業(yè)生企業(yè)文化的認(rèn)知情況評(píng)價(jià)較差，其次為勝任工作的能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、職業(yè)道德、工作態(tài)度等，滿(mǎn)意度均低于60%[5]，也有企業(yè)反映畢業(yè)生不適應(yīng)企業(yè)氛圍，難以融入企業(yè)環(huán)境，說(shuō)明院校畢業(yè)生培養(yǎng)規(guī)格與企業(yè)崗位的要求不符。因此，工程教育在人才培養(yǎng)中必須既重視職業(yè)能力的培養(yǎng)又重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)教育和企業(yè)文化熏陶。

2.1.2教師缺乏先進(jìn)的工程教育理念

完成實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)的師資條件不足，教師缺乏先進(jìn)的工程教育理念，傳統(tǒng)的化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)一直采用在教師示范與指導(dǎo)下學(xué)生進(jìn)行操作的教學(xué)模式，學(xué)生被動(dòng)灌輸，只知其然而不知其所以然，教師講流程，學(xué)生按教師規(guī)定的操作步驟操作即可，學(xué)生創(chuàng)新能力、計(jì)劃和決策能力、組織能力等得不到有效培養(yǎng)。

2.1.3實(shí)踐課程評(píng)價(jià)缺乏過(guò)程性評(píng)價(jià)

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量沒(méi)有得到有效保證，沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的有效的考核制度，教學(xué)效果不明顯。我國(guó)現(xiàn)行教育都奉行著以知識(shí)傳授為己任的原則，潛移默化中導(dǎo)致了以終結(jié)性評(píng)價(jià)為目標(biāo)的實(shí)踐課程活動(dòng)評(píng)價(jià)機(jī)制，體現(xiàn)了一種“以教為中心”的評(píng)價(jià)方式[6]。這種終結(jié)性評(píng)價(jià)學(xué)生只注重結(jié)果不注重過(guò)程，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，不利于提高學(xué)生的分析能力、應(yīng)用能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，更難于達(dá)到人才培養(yǎng)的目的。

2.2　基于CDIO教育模式的化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)改革實(shí)踐

石油和化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程正由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型迅速轉(zhuǎn)化，以技術(shù)密集型為特征的石油和化工企業(yè)需要大量高層次的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，尤其生產(chǎn)操作崗位上需要大量本科畢業(yè)生，因此，我校工程教育本科化工專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)定位在培養(yǎng)生產(chǎn)一線“化工現(xiàn)場(chǎng)工程師”。將學(xué)校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程與化工企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)接，是培養(yǎng)高素質(zhì)“化工現(xiàn)場(chǎng)工程師”的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)。

2.2.1明確適應(yīng)崗位職業(yè)素質(zhì)和能力的實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)

從石油和化工企業(yè)對(duì)院校畢業(yè)生職業(yè)素質(zhì)和能力要求調(diào)查中可見(jiàn)，企業(yè)越來(lái)越重視畢業(yè)生的綜合職業(yè)素質(zhì)和能力。受訪企業(yè)對(duì)畢業(yè)生職業(yè)素質(zhì)和能力要求中注重的先后順序?yàn)榘踩庾R(shí)、敬業(yè)精神、解決問(wèn)題的能力、化工操作技能、技術(shù)資料的記錄和評(píng)估、質(zhì)量意識(shí)、團(tuán)結(jié)合作能力、環(huán)保意識(shí)、節(jié)能意識(shí)等[5]。因此，以上述企業(yè)要求的職業(yè)素質(zhì)和能力作為化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)目標(biāo)，使培養(yǎng)指標(biāo)更加具體化。

2.2.2將企業(yè)文化與化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)緊密對(duì)接

1)建立具有化工真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)感的工段級(jí)實(shí)訓(xùn)基地。

近十年來(lái)，我校一直致力于化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)硬件的改善工作，建設(shè)了甲苯歧化、常減壓蒸餾、苯甲酸精制等具有石化行業(yè)特點(diǎn)的化工真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)感的工段級(jí)實(shí)訓(xùn)基地，增加了實(shí)訓(xùn)裝置技術(shù)含量。工段級(jí)實(shí)訓(xùn)基地使實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所本身就有對(duì)學(xué)生進(jìn)行企業(yè)文化、職業(yè)精神熏陶的功能，成為學(xué)生職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成的平臺(tái)。

2)融入化工企業(yè) IR、HSE的理念。

在化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中融入化工企業(yè) IR(創(chuàng)新、降耗)、HSE(健康、安全、環(huán)境)的理念。IR是指現(xiàn)有裝置能力開(kāi)發(fā)、優(yōu)化操作、提高資源利用率、節(jié)能減排。HSE體現(xiàn)預(yù)防為主、事故是可以預(yù)防的理念。H(健康)包括職業(yè)健康教育、裝置有害物質(zhì)的有關(guān)參數(shù)、防護(hù)器具的選用、職業(yè)病危害預(yù)防等。S(安全) 包括生產(chǎn)崗位安全教育、典型事故分享、辯識(shí)危險(xiǎn)有害因素、安全HAZOP分析、事故處理預(yù)案、易燃易爆物的安全性質(zhì)、安全考核、作業(yè)許可證等。E(環(huán)境)包括廢物處理臺(tái)帳、環(huán)境保護(hù)預(yù)案等。在化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制定工藝路線時(shí)優(yōu)先考慮安全、健康和環(huán)境因素，采用工藝先進(jìn)、產(chǎn)品安全、人員健康的化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程，降低能耗物耗，減少?gòu)U棄物排放。

3)營(yíng)造企業(yè)文化氛圍。

①引入企業(yè)管理制度。嘗試引入企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理，例如6S現(xiàn)場(chǎng)管理模式，使實(shí)訓(xùn)基地管理貼近生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)與生產(chǎn)工作標(biāo)準(zhǔn)的有效對(duì)接，使學(xué)生的意識(shí)、行為規(guī)范與企業(yè)的規(guī)范貼近[7]，培育學(xué)生適應(yīng)企業(yè)的嚴(yán)格管理，養(yǎng)成良好的行為規(guī)范，融入企業(yè)環(huán)境。

②認(rèn)知石化行業(yè)相關(guān)法規(guī)，引入責(zé)任關(guān)懷理念。了解行業(yè)法規(guī)使學(xué)生具有契約精神和合規(guī)意識(shí)[1]。責(zé)任關(guān)懷理念是生產(chǎn)化工產(chǎn)品的同時(shí)自覺(jué)遵守國(guó)家的法律法規(guī)、行業(yè)相關(guān)法規(guī)，牢固樹(shù)立社會(huì)責(zé)任意識(shí)，對(duì)化工產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、使用直到廢棄進(jìn)行全過(guò)程精細(xì)化管理。

③形成企業(yè)環(huán)境氛圍。企業(yè)環(huán)境氛圍是指通過(guò)實(shí)訓(xùn)車(chē)間的環(huán)境布置、宣傳欄、生產(chǎn)安全標(biāo)語(yǔ)口號(hào)以及學(xué)生的實(shí)習(xí)服飾等表現(xiàn)出來(lái)。

2.2.3以完成完整的工作過(guò)程為實(shí)踐教學(xué)改革的切入點(diǎn)

針對(duì)化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)存在的困境，我們利用 CDIO理念設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)以完成完整工作的過(guò)程設(shè)置實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目作為實(shí)踐課程教學(xué)改革的切入點(diǎn)，為解決存在的困境進(jìn)行探索性研究。

以化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)項(xiàng)目甲苯歧化為例。該項(xiàng)目以產(chǎn)品為載體，以產(chǎn)品的生產(chǎn)為主線重組教學(xué)內(nèi)容。制定項(xiàng)目目標(biāo)，進(jìn)行任務(wù)分解，解決哪些實(shí)際工作問(wèn)題，并將每一項(xiàng)工作任務(wù)分配到個(gè)人或小組。工作任務(wù)以工作過(guò)程序化，包括：①編寫(xiě)工藝技術(shù)規(guī)程(裝置任務(wù)、工藝原理、工藝流程說(shuō)明)；②操作指南(設(shè)備、操作規(guī)程)③事故預(yù)案；④生產(chǎn)運(yùn)行(任務(wù)分配、開(kāi)車(chē)前準(zhǔn)備工作、裝置操作、操作報(bào)表)；⑤質(zhì)量分析；⑥成本核算。通過(guò)任務(wù)的設(shè)置使復(fù)雜的學(xué)習(xí)過(guò)程轉(zhuǎn)為任務(wù)指標(biāo)的落實(shí)。教師指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展項(xiàng)目活動(dòng)，讓學(xué)生在“做”項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程逐步培養(yǎng)能夠自主地獲取知識(shí)、技能與經(jīng)驗(yàn)，并在團(tuán)隊(duì)工作中學(xué)會(huì)溝通、分享與合作，在解決項(xiàng)目問(wèn)題中學(xué)會(huì)思考與反思。

2.2.4在協(xié)作的學(xué)習(xí)環(huán)境中“做中學(xué)”，教師 從“教”轉(zhuǎn)向“導(dǎo)”

設(shè)計(jì)協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境，強(qiáng)調(diào) CDIO工程教育理念，打破原有的“以教師為中心”的被動(dòng)教學(xué)模式，從“聽(tīng)中學(xué)”到“做中學(xué)”，強(qiáng)調(diào)以圍繞完成項(xiàng)目進(jìn)行的自主學(xué)習(xí)，這將改變學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，圍繞完成項(xiàng)目進(jìn)行“以學(xué)為中心”的自主學(xué)習(xí)。學(xué)生必須在項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行做中學(xué)，在解決劣構(gòu)問(wèn)題中學(xué)習(xí)，并根據(jù)自己的項(xiàng)目規(guī)劃來(lái)制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，在團(tuán)隊(duì)合作中學(xué)會(huì)溝通、學(xué)會(huì)分享和學(xué)會(huì)協(xié)助，這將扭轉(zhuǎn)了以知識(shí)為核心的實(shí)踐教學(xué)傾向，對(duì)促進(jìn)學(xué)生職業(yè)能力的形成與提升有很大的幫助，提高了人才培養(yǎng)的針對(duì)性和有效性，也縮短了學(xué)生未來(lái)崗位適應(yīng)期。 教師職能從“教”轉(zhuǎn)向“導(dǎo)”，在“導(dǎo)”的過(guò)程中促進(jìn)學(xué)生的“學(xué)”，這就要求教師有極大的創(chuàng)新和應(yīng)變能力，能夠跟據(jù)學(xué)生的認(rèn)知能力合理地把握項(xiàng)目的廣度與深度，教師需要成為學(xué)生的的咨詢(xún)者、知識(shí)建構(gòu)的促進(jìn)者和團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)者于一身的綜合角色，為學(xué)生在真實(shí)場(chǎng)景中創(chuàng)造獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的機(jī)會(huì)[6]。

CD環(huán)節(jié)：“構(gòu)思”注重概念設(shè)計(jì)，“設(shè)計(jì)”是組件和過(guò)程的設(shè)計(jì)。重點(diǎn)培養(yǎng)能夠?qū)W生自主地獲取知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)能力和創(chuàng)新思維；培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)完成任務(wù)和做成事的能力。

IO環(huán)節(jié)：“實(shí)施”側(cè)重于方案的驗(yàn)證以及設(shè)計(jì)和管理的執(zhí)行過(guò)程；“運(yùn)行”注重方案的優(yōu)化、改進(jìn)與維護(hù)。重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生獲取技能與經(jīng)驗(yàn)；在團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)溝通、分享與合作；在解決項(xiàng)目問(wèn)題中學(xué)會(huì)思考與反思。

2.2.5體現(xiàn)“以學(xué)為中心”的實(shí)踐課程評(píng)價(jià)機(jī)制

在實(shí)踐課程活動(dòng)中要求學(xué)生在活動(dòng)過(guò)程掌握知識(shí)與技能并在實(shí)際工作中應(yīng)用，需要體現(xiàn)“以學(xué)為中心”的評(píng)價(jià)機(jī)制。因此，在評(píng)價(jià)機(jī)制上需要采取目標(biāo)與過(guò)程并重的價(jià)值取向，以過(guò)程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的實(shí)踐課程評(píng)價(jià)機(jī)制考評(píng)學(xué)生的CDIO全過(guò)程的能力[8]。

1)安全保護(hù)意識(shí)，占總成績(jī)10%，包括辯識(shí)危險(xiǎn)有害因素、HAZOP分析、安全考核、出現(xiàn)不安全因素(否決項(xiàng))。

2)構(gòu)思與設(shè)計(jì)能力，占總成績(jī)20%，包括項(xiàng)目方案書(shū)(工藝技術(shù)規(guī)程、操作指南、事故處理預(yù)案、環(huán)境保護(hù)預(yù)案)、匯報(bào)與質(zhì)疑。

3)實(shí)施和運(yùn)行能力，占總成績(jī)50%，包括現(xiàn)場(chǎng)6S管理、裝置操作、異常處理、優(yōu)化操作、巡檢、技術(shù)資料記錄、敬業(yè)精神、獨(dú)立性、協(xié)作性、組織性等。

4)實(shí)踐活動(dòng)質(zhì)量，占總成績(jī)20%，包括質(zhì)量分析、節(jié)能減排、導(dǎo)師和各組成員的總結(jié)性評(píng)價(jià)、技術(shù)資料管理等。

這種綜合考評(píng)方式，對(duì)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)質(zhì)量以及學(xué)生的非智力因素(如職業(yè)態(tài)度、進(jìn)取精神、語(yǔ)言表達(dá)與人際交往能力)等方面進(jìn)行多層面的評(píng)價(jià)，可以全方位考查一名學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。

3　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)中利用 CDIO理念，將學(xué)校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程與化工企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)接，將企業(yè)關(guān)注的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)能力融入于化工實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，通過(guò)實(shí)訓(xùn)為學(xué)校與企業(yè)搭建了人才培養(yǎng)的通道，實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)高素質(zhì)“化工現(xiàn)場(chǎng)工程師”的培養(yǎng)目標(biāo)，適應(yīng)了行業(yè)對(duì)工程教育本科人才的需求。

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