基于“CDIO”理念下的《化工原理》課程教學(xué)改革與探索

趙志遠(yuǎn)，左玉香，黃 兵

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

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的條件下，以培養(yǎng)實(shí)際能力為目標(biāo)，需要更加注重培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和就業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)理念的轉(zhuǎn)變，從而促進(jìn)地方小康社會(huì)的全面建設(shè)。然而，現(xiàn)行的教育理論，而輕實(shí)踐，普遍缺乏對(duì)學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)，這也是導(dǎo)致畢業(yè)學(xué)生無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對(duì)人才要求的原因。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于掌握扎實(shí)工程基礎(chǔ)知識(shí)并且具備實(shí)踐能力的創(chuàng)新型高等工程技術(shù)人才的需求量越來(lái)越大，因此我國(guó)高等工科教育的首要任務(wù)是盡快培養(yǎng)出大量與國(guó)際接軌的、高能力的中國(guó)工程師，CDIO教育模式可為解決我國(guó)工程教育中存在的實(shí)際問(wèn)題提供有效的途徑[1]。

CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)行(Operate)。美國(guó)麻省理工學(xué)院、瑞典皇家技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)和瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院四所世界著名的高等院校，在2000年提出了CDIO教學(xué)模式，這是一種全新的培養(yǎng)工程教育專(zhuān)業(yè)人才的模式。CDIO教學(xué)模式是從產(chǎn)品的研發(fā)開(kāi)始，到產(chǎn)品正式運(yùn)行的整個(gè)生命周期過(guò)程作為學(xué)習(xí)途徑，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中提高動(dòng)手能力、在動(dòng)手操作過(guò)程中提高理論知識(shí)，將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)既掌握了理論知識(shí)，又學(xué)會(huì)了工程應(yīng)用的一種教學(xué)模式。CDIO模式實(shí)際上是一種融案例教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)、問(wèn)題教學(xué)、主動(dòng)學(xué)習(xí)、產(chǎn)學(xué)研合作和團(tuán)隊(duì)合作等為一體的教學(xué)模式[2]。

《化工原理》是化工及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一，它在“高等數(shù)學(xué)”、“大學(xué)物理”、“大學(xué)化學(xué)”、“物理化學(xué)”等基礎(chǔ)課與專(zhuān)業(yè)課之間起著承先啟后的作用，是自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課向工程科學(xué)的專(zhuān)業(yè)課過(guò)渡的入門(mén)課程。通過(guò)《化工原理》課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能夠運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決化工生產(chǎn)過(guò)程中各種工程實(shí)際問(wèn)題，在實(shí)際生產(chǎn)和科學(xué)研究中，對(duì)典型設(shè)備具有操作、管理與設(shè)計(jì)的本領(lǐng)[3-4]。因此可以說(shuō)《化工原理》教學(xué)水平的高低，對(duì)學(xué)生的理論素質(zhì)和工程能力的培養(yǎng)有著至關(guān)重要的作用。文章主要探討借鑒CDIO教育模式，對(duì)《化工原理》課程進(jìn)行理論和實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建，讓學(xué)生能夠真正做到以主動(dòng)的、實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)《化工原理》課程。

1 基于CDIO理念的理論課程體系的構(gòu)建

在以往的《化工原理》課程教學(xué)中，按章節(jié)逐一講授課程理論知識(shí)的方式，使得學(xué)生經(jīng)常性的不理解這些知識(shí)，尤其相對(duì)于一些理論基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這種單純的課堂講授很容易讓學(xué)生對(duì)課程產(chǎn)生畏難心理，從而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)本門(mén)課程的主動(dòng)性和積極性受到很大影響，也讓教師的授課效果大打折扣。

CDIO模式下，圍繞《化工原理》課程教學(xué)大綱，構(gòu)建了課程理論體系，立足于為項(xiàng)目實(shí)踐服務(wù)。按照我們的理解，將理論知識(shí)分為兩個(gè)層次，第一層次理論為《化工原理》課程的背景知識(shí)，即通用理論知識(shí)，如課程緒論、大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)以及化工制圖基礎(chǔ)以等；第二層次理論主要為各個(gè)單元操作，起到為不同的項(xiàng)目提供理論支撐的作用。兩層次的理論之間既相互支撐，又具有一定的遞進(jìn)關(guān)系，通過(guò)將兩個(gè)層次的理論教學(xué)逐步實(shí)施到項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中去，有效解決了“教什么”、“怎么教”的問(wèn)題，讓理論知識(shí)與項(xiàng)目實(shí)踐兩者交融。

為提高團(tuán)隊(duì)合作的團(tuán)隊(duì)精神，將學(xué)生按照一定規(guī)則分成若干小組，比如按學(xué)號(hào)、按成績(jī)等組成團(tuán)隊(duì)，由一組向其他組提出問(wèn)題，再由組長(zhǎng)提出解決問(wèn)題的思路，全組成員討論進(jìn)行可行性分析。按照預(yù)先解決問(wèn)題的規(guī)劃，運(yùn)用已有《化工原理》課程上的知識(shí)和資源，進(jìn)行文獻(xiàn)查閱，提出具體解決方案。每個(gè)小組根據(jù)本組的調(diào)研方案進(jìn)行逐步實(shí)施，并及時(shí)反饋每位組員的進(jìn)展及遇見(jiàn)的問(wèn)題。在整個(gè)方案運(yùn)行過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)成員應(yīng)分工明確，強(qiáng)調(diào)尋找問(wèn)題答案的過(guò)程而非答案本身。最后，每個(gè)小組將本組工作以PPT 形式進(jìn)行匯報(bào)，其他小組對(duì)其進(jìn)行考核。

2 基于CDIO理念的實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

《化工原理》是一門(mén)應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，要想真正掌握領(lǐng)會(huì)課程內(nèi)容并對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新與應(yīng)用，學(xué)生必須在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行大量的實(shí)踐訓(xùn)練。CDIO 模式下的項(xiàng)目化工教學(xué)改革在于更加重視實(shí)踐教學(xué)，并創(chuàng)新了實(shí)踐教學(xué)的組織方式。通過(guò)設(shè)計(jì)全面的綜合性實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供更多動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，幫助學(xué)生提高能動(dòng)性和創(chuàng)新能力。

基于CDIO理念下的化學(xué)化工實(shí)踐教學(xué)體系是多層次的實(shí)踐教學(xué)體系，包括課程的教學(xué)演示、化工設(shè)計(jì)、化工模擬操作以及綜合性化工實(shí)踐，這包含了基本性實(shí)踐、全面性實(shí)踐和特色性實(shí)踐。利用基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)--高級(jí)型實(shí)驗(yàn)--綜合型實(shí)驗(yàn)等多層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)人工程思維，提高學(xué)生的個(gè)人動(dòng)手能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力?；?shí)踐教學(xué)體系除了被用于化工原理實(shí)驗(yàn)外，還包括化學(xué)反應(yīng)工藝實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、化工生產(chǎn)實(shí)習(xí)、大學(xué)生研究項(xiàng)目和畢業(yè)實(shí)習(xí)等。

(1)基礎(chǔ)實(shí)踐：流體力學(xué)綜合實(shí)踐、離心泵性能測(cè)試實(shí)踐、過(guò)濾及洗滌綜合實(shí)踐。

(2)高級(jí)實(shí)踐：換熱器的操作及傳熱系數(shù)的測(cè)定實(shí)踐、填料吸收塔的操作及吸收傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定實(shí)踐、精餾塔的操作及精餾塔效率的測(cè)定實(shí)踐。

(3)工藝生產(chǎn)仿真實(shí)踐：甲醇工藝3D模擬現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)實(shí)習(xí)仿真、氯堿生產(chǎn)工藝 仿真、乙酸乙酯綜合生產(chǎn)工藝仿真。

(4)組織參加競(jìng)賽：參加各類(lèi)化學(xué)化工競(jìng)賽，既可以檢驗(yàn)學(xué)生的理論基礎(chǔ)是否扎實(shí)，又培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力以及提高學(xué)生分工合作的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，這就體現(xiàn)了CDIO 理念中個(gè)人能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的協(xié)同作用[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將CDIO引入到化工原理教學(xué)中，創(chuàng)建探究型理論教學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)以及實(shí)踐相結(jié)合的綜合化工原理教學(xué)體系，使化工原理教學(xué)課程內(nèi)容的設(shè)置及教學(xué)理念得以轉(zhuǎn)變，理論聯(lián)系實(shí)踐進(jìn)一步加強(qiáng)，切實(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合實(shí)踐能力。為促進(jìn)化工原理課程教學(xué)改革、提高化工原理課程的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果提供重要的理論依據(jù)。同時(shí)，對(duì)其他化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)施CDIO教學(xué)改革提供思路和借鑒，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)出符合社會(huì)需要的工程技術(shù)人才。