基于“CDIO”教學(xué)模式下的化工專業(yè)基礎(chǔ)課程改革探討

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(鹽城師范學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224007)

我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展需要大量掌握扎實工程基礎(chǔ)知識和具備實踐能力的創(chuàng)新型高等工程技術(shù)人才，高等工科教育的迫切任務(wù)是盡快培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師，然而我國工科的教育實踐中還存在不少問題，如重理論輕實踐、強(qiáng)調(diào)個人學(xué)術(shù)能力而忽視團(tuán)隊協(xié)作精神、重視知識學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問題。目前應(yīng)用型高校一般采用理論知識傳授加實踐鍛煉(實習(xí)實訓(xùn))的分割化、條塊化的培養(yǎng)過程，對工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高有一定的制約作用。這些問題是亟待解決的問題，CDIO工程教育模式可為解決我國工程教育中存在的實際問題提供有效的途徑[1-2]。

CDIO工程教育模式是國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究利用近2000萬美元巨額資助，經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了 CDIO 工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的國際合作組織[3]。CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate)，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。高校課程教學(xué)改革是教學(xué)質(zhì)量建設(shè)的核心，對培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才至關(guān)重要[4-5]。國內(nèi)許多高校已經(jīng)對基于CDIO模式的專業(yè)及課程改革做了大量的工作，不僅取得了很好的教學(xué)效果，也顯著提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實際生產(chǎn)問題的能力。因此，將化工類專業(yè)的基礎(chǔ)課程探索采用CDIO工程教育模式的方法，以期解決人才培養(yǎng)中的問題，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)出符合社會需要的工程技術(shù)人才，服務(wù)于國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

1 基于CDIO理念的化工專業(yè)基礎(chǔ)課改革體系構(gòu)建

CDIO工程教育模式將"把產(chǎn)品、過程或系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計、實施和運(yùn)行作為工程教育的環(huán)境"來進(jìn)行技術(shù)知識和能力的教學(xué)實踐，以完成專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。按照CDIO具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評的12條標(biāo)準(zhǔn)，我們理解具體的實施主要需要如下層面的系統(tǒng)工作：(1)基于CDIO理念的人才培養(yǎng)規(guī)劃及課程大綱的制訂；(2)具備CDIO工程教育理念的高素質(zhì)教師隊伍的建設(shè)；(3)符合CDIO工程教育模式需要的工程實踐場所。

借鑒國內(nèi)試點(diǎn)院校的改革經(jīng)驗，我們采取“試點(diǎn)”的方式，即以具備改革條件的少量專業(yè)主干課為試點(diǎn)，開展CDIO工程教育模式的探索、研究、實施工作。具體課程包括：(1)物理化學(xué)(化工類專業(yè)主干專業(yè)基礎(chǔ)課)；(2)化工原理(化工類專業(yè)主干專業(yè)基礎(chǔ)課)；(3)分離過程及設(shè)備(化學(xué)工程與工藝專業(yè)主干專業(yè)課)；(4)精細(xì)化工反應(yīng)過程與設(shè)備(應(yīng)用化學(xué)專業(yè)主干專業(yè)課)。

(1)教師在深入學(xué)習(xí)、領(lǐng)會CDIO工程教育理念的前提下，以CDIO構(gòu)思 Conceive 、設(shè)計 Design 、實施 Implement 和運(yùn)作 Operate 四個階段性的工程內(nèi)容為學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)的理念，進(jìn)行上述課程大綱的整合，以適合于師生的教、學(xué)過程。

(2)結(jié)合專業(yè)和課程特點(diǎn)確定符合CDIO工程教育模式和理念的課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，并應(yīng)用于上述課程的教學(xué)實踐中。課程設(shè)置要包括設(shè)計-制作實踐項目，這種設(shè)計-制作項目讓學(xué)生從構(gòu)思階段的概念設(shè)計開始，經(jīng)歷產(chǎn)品設(shè)計和實現(xiàn)階段，使學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用工程科學(xué)知識設(shè)計產(chǎn)品的能力和產(chǎn)品及系統(tǒng)制作的能力。

(3)建設(shè)并改進(jìn)仿真、實習(xí)與實踐條件，以適應(yīng)CDIO工程教育模式需要的以學(xué)生為中心、方便并易于交流的工程實踐場所，以支持學(xué)生動手和直接經(jīng)驗的學(xué)習(xí)，使學(xué)生有機(jī)會在現(xiàn)代工程軟件和實驗室內(nèi)發(fā)展其從事產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)建構(gòu)的知識、能力和態(tài)度。

2 基于CDIO理念教學(xué)改革探索的實施

工程是運(yùn)用抽象的知識創(chuàng)造具象的產(chǎn)品的能力。與此相應(yīng)，工程教育通過提供一個知識積累與探索的情境，讓工程技術(shù)人員逐漸掌握抽象知識與具象產(chǎn)品之間的聯(lián)系并加以運(yùn)用，從而提升其工程能力。CDIO 共有 12 項標(biāo)準(zhǔn)，它系統(tǒng)地收納了工程教育主要的需求。其中心思想就是利用這12項標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)工程教育的利益相關(guān)者，依據(jù)不同社會環(huán)境中的可用資源來滿足工程教育的需要。CDIO是一個產(chǎn)品導(dǎo)向的教育指導(dǎo)原則，它對運(yùn)作的細(xì)節(jié)沒有硬性的規(guī)范，因為在 CDIO 的框架中，工程教育被視為一個培養(yǎng)工程師能力的服務(wù)性產(chǎn)業(yè)，所以需要與時俱進(jìn)地認(rèn)識其服務(wù)對象和環(huán)境變化，并修正其服務(wù)手段。不同的地區(qū)性產(chǎn)業(yè)、不同的學(xué)生來源決定著教學(xué)手段的差異性。這就要求我們必須掌握人才需求、專業(yè)及課程的特性，以具象的手段執(zhí)行并滿足這些指導(dǎo)原則，以達(dá)到人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

實施方案、實施方法如下：

(1)在研究、理解CDIO工程教育理念、CDIO的十二條標(biāo)準(zhǔn)、CDIO能力大綱的前提下，結(jié)合我校獨(dú)立學(xué)院化工類專業(yè)的特色、社會對相關(guān)專業(yè)人才能力的需求、獨(dú)立學(xué)院化工類專業(yè)學(xué)生的實際情況，按CDIO理念和標(biāo)準(zhǔn)整合課程大綱。

(2)按照將工程的流程概括為從抽象域的設(shè)計層次(Design)到具象域的操作(Operate)，以及聯(lián)系兩者的構(gòu)思(Conceive)和實踐(Implement)的邏輯關(guān)系設(shè)計課程內(nèi)容及實施教學(xué)方法，使我們的學(xué)生——未來的工程師能從現(xiàn)實的經(jīng)驗中獲得啟發(fā)和靈感,用以構(gòu)思產(chǎn)品的設(shè)計理念,同時根據(jù)從現(xiàn)實世界抽象得出的規(guī)則和方法,進(jìn)行排列和重組,產(chǎn)生一種或多種設(shè)計方案。 學(xué)生們通過實踐把抽象的設(shè)想變成具象的產(chǎn)品或服務(wù),進(jìn)而產(chǎn)生新的具象的經(jīng)驗,循環(huán)反復(fù),刺激抽象知識的完善和具象產(chǎn)品的提高。將課程的理論與實踐有機(jī)融合，并在教、學(xué)過程中完成CDIO工程教育模式標(biāo)準(zhǔn)要求的工程技術(shù)人才的素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。

(3)完善和改進(jìn)課程能力培養(yǎng)目標(biāo)所必須的仿真、實習(xí)與實踐條件，以適合CDIO工程教育模式的教學(xué)實施。

3 結(jié)語

本文引入CDIO教學(xué)理念，對化工類專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法和教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了初步的改革探索和實踐，對提高課程教學(xué)效果和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實際生產(chǎn)問題的能力有顯著的成效。以期為其他專業(yè)課程實施CDIO 教學(xué)改革提供思路和借鑒，解決人才培養(yǎng)中的問題，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)出符合社會需要的工程技術(shù)人才。