基于“CDIO”教學模式下的化工專業基礎課程改革探討

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(鹽城師范學院 化學與環境工程學院，江蘇 鹽城 224007)

我國經濟社會的發展需要大量掌握扎實工程基礎知識和具備實踐能力的創新型高等工程技術人才，高等工科教育的迫切任務是盡快培養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、強調個人學術能力而忽視團隊協作精神、重視知識學習而輕視開拓創新的培養等問題。目前應用型高校一般采用理論知識傳授加實踐鍛煉(實習實訓)的分割化、條塊化的培養過程，對工程人才培養質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，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究利用近2000萬美元巨額資助，經過四年的探索研究，創立了 CDIO 工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的國際合作組織[3]。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)，它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。高校課程教學改革是教學質量建設的核心，對培養創新型工程人才至關重要[4-5]。國內許多高校已經對基于CDIO模式的專業及課程改革做了大量的工作，不僅取得了很好的教學效果，也顯著提高學生的創新能力和解決實際生產問題的能力。因此，將化工類專業的基礎課程探索采用CDIO工程教育模式的方法，以期解決人才培養中的問題，提高人才培養質量，培養出符合社會需要的工程技術人才，服務于國家的經濟建設。

1 基于CDIO理念的化工專業基礎課改革體系構建

CDIO工程教育模式將"把產品、過程或系統的構思、設計、實施和運行作為工程教育的環境"來進行技術知識和能力的教學實踐，以完成專業人才培養目標。按照CDIO具有可操作性的能力培養、全面實施以及檢驗測評的12條標準，我們理解具體的實施主要需要如下層面的系統工作：(1)基于CDIO理念的人才培養規劃及課程大綱的制訂；(2)具備CDIO工程教育理念的高素質教師隊伍的建設；(3)符合CDIO工程教育模式需要的工程實踐場所。

借鑒國內試點院校的改革經驗，我們采取“試點”的方式，即以具備改革條件的少量專業主干課為試點，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(化工類專業主干專業基礎課)；(2)化工原理(化工類專業主干專業基礎課)；(3)分離過程及設備(化學工程與工藝專業主干專業課)；(4)精細化工反應過程與設備(應用化學專業主干專業課)。

(1)教師在深入學習、領會CDIO工程教育理念的前提下，以CDIO構思 Conceive 、設計 Design 、實施 Implement 和運作 Operate 四個階段性的工程內容為學生能力培養目標的理念，進行上述課程大綱的整合，以適合于師生的教、學過程。

(2)結合專業和課程特點確定符合CDIO工程教育模式和理念的課程教學內容和教學方法，并應用于上述課程的教學實踐中。課程設置要包括設計-制作實踐項目，這種設計-制作項目讓學生從構思階段的概念設計開始，經歷產品設計和實現階段，使學生學習應用工程科學知識設計產品的能力和產品及系統制作的能力。

(3)建設并改進仿真、實習與實踐條件，以適應CDIO工程教育模式需要的以學生為中心、方便并易于交流的工程實踐場所，以支持學生動手和直接經驗的學習，使學生有機會在現代工程軟件和實驗室內發展其從事產品、過程和系統建構的知識、能力和態度。

2 基于CDIO理念教學改革探索的實施

工程是運用抽象的知識創造具象的產品的能力。與此相應，工程教育通過提供一個知識積累與探索的情境，讓工程技術人員逐漸掌握抽象知識與具象產品之間的聯系并加以運用，從而提升其工程能力。CDIO 共有 12 項標準，它系統地收納了工程教育主要的需求。其中心思想就是利用這12項標準引導工程教育的利益相關者，依據不同社會環境中的可用資源來滿足工程教育的需要。CDIO是一個產品導向的教育指導原則，它對運作的細節沒有硬性的規范，因為在 CDIO 的框架中，工程教育被視為一個培養工程師能力的服務性產業，所以需要與時俱進地認識其服務對象和環境變化，并修正其服務手段。不同的地區性產業、不同的學生來源決定著教學手段的差異性。這就要求我們必須掌握人才需求、專業及課程的特性，以具象的手段執行并滿足這些指導原則，以達到人才培養的目標。

實施方案、實施方法如下：

(1)在研究、理解CDIO工程教育理念、CDIO的十二條標準、CDIO能力大綱的前提下，結合我校獨立學院化工類專業的特色、社會對相關專業人才能力的需求、獨立學院化工類專業學生的實際情況，按CDIO理念和標準整合課程大綱。

(2)按照將工程的流程概括為從抽象域的設計層次(Design)到具象域的操作(Operate)，以及聯系兩者的構思(Conceive)和實踐(Implement)的邏輯關系設計課程內容及實施教學方法，使我們的學生——未來的工程師能從現實的經驗中獲得啟發和靈感,用以構思產品的設計理念,同時根據從現實世界抽象得出的規則和方法,進行排列和重組,產生一種或多種設計方案。 學生們通過實踐把抽象的設想變成具象的產品或服務,進而產生新的具象的經驗,循環反復,刺激抽象知識的完善和具象產品的提高。將課程的理論與實踐有機融合，并在教、學過程中完成CDIO工程教育模式標準要求的工程技術人才的素質和能力的培養。

(3)完善和改進課程能力培養目標所必須的仿真、實習與實踐條件，以適合CDIO工程教育模式的教學實施。

3 結語

本文引入CDIO教學理念，對化工類專業基礎課程的教學方法和教學目標進行了初步的改革探索和實踐，對提高課程教學效果和提高學生的創新能力和解決實際生產問題的能力有顯著的成效。以期為其他專業課程實施CDIO 教學改革提供思路和借鑒，解決人才培養中的問題，提高人才培養質量，培養出符合社會需要的工程技術人才。