基于“CDIO”理念下的《化工原理》課程教學改革與探索

趙志遠，左玉香，黃 兵

(鹽城師范學院 化學與環境工程學院，江蘇 鹽城 224007)

在經濟快速發展的條件下，以培養實際能力為目標，需要更加注重培養學生工程實踐能力、創新創業能力和就業能力，實現人才培養理念的轉變，從而促進地方小康社會的全面建設。然而，現行的教育理論，而輕實踐，普遍缺乏對學生工程意識的培養，這也是導致畢業學生無法滿足現代工業企業對人才要求的原因。隨著我國經濟的快速發展，對于掌握扎實工程基礎知識并且具備實踐能力的創新型高等工程技術人才的需求量越來越大，因此我國高等工科教育的首要任務是盡快培養出大量與國際接軌的、高能力的中國工程師，CDIO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]。

CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運行(Operate)。美國麻省理工學院、瑞典皇家技術學院、瑞典林克平大學和瑞典查爾姆斯技術學院四所世界著名的高等院校，在2000年提出了CDIO教學模式，這是一種全新的培養工程教育專業人才的模式。CDIO教學模式是從產品的研發開始，到產品正式運行的整個生命周期過程作為學習途徑，讓學生在學習過程中提高動手能力、在動手操作過程中提高理論知識，將理論與實踐緊密結合，從而實現既掌握了理論知識，又學會了工程應用的一種教學模式。CDIO模式實際上是一種融案例教學、項目教學、問題教學、主動學習、產學研合作和團隊合作等為一體的教學模式[2]。

《化工原理》是化工及其相關專業學生必修的的專業基礎課之一，它在“高等數學”、“大學物理”、“大學化學”、“物理化學”等基礎課與專業課之間起著承先啟后的作用，是自然科學領域的基礎課向工程科學的專業課過渡的入門課程。通過《化工原理》課程的學習，讓學生能夠運用基礎理論分析和解決化工生產過程中各種工程實際問題，在實際生產和科學研究中，對典型設備具有操作、管理與設計的本領[3-4]。因此可以說《化工原理》教學水平的高低，對學生的理論素質和工程能力的培養有著至關重要的作用。文章主要探討借鑒CDIO教育模式，對《化工原理》課程進行理論和實踐教學體系的構建，讓學生能夠真正做到以主動的、實踐的方式學習《化工原理》課程。

1 基于CDIO理念的理論課程體系的構建

在以往的《化工原理》課程教學中，按章節逐一講授課程理論知識的方式，使得學生經常性的不理解這些知識，尤其相對于一些理論基礎薄弱的學生來說，這種單純的課堂講授很容易讓學生對課程產生畏難心理，從而導致學生學習本門課程的主動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》課程教學大綱，構建了課程理論體系，立足于為項目實踐服務。按照我們的理解，將理論知識分為兩個層次，第一層次理論為《化工原理》課程的背景知識，即通用理論知識，如課程緒論、大學物理、高等數學以及化工制圖基礎以等；第二層次理論主要為各個單元操作，起到為不同的項目提供理論支撐的作用。兩層次的理論之間既相互支撐，又具有一定的遞進關系，通過將兩個層次的理論教學逐步實施到項目實踐過程中去，有效解決了“教什么”、“怎么教”的問題，讓理論知識與項目實踐兩者交融。

為提高團隊合作的團隊精神，將學生按照一定規則分成若干小組，比如按學號、按成績等組成團隊，由一組向其他組提出問題，再由組長提出解決問題的思路，全組成員討論進行可行性分析。按照預先解決問題的規劃，運用已有《化工原理》課程上的知識和資源，進行文獻查閱，提出具體解決方案。每個小組根據本組的調研方案進行逐步實施，并及時反饋每位組員的進展及遇見的問題。在整個方案運行過程中，團隊成員應分工明確，強調尋找問題答案的過程而非答案本身。最后，每個小組將本組工作以PPT 形式進行匯報，其他小組對其進行考核。

2 基于CDIO理念的實踐教學體系的構建

《化工原理》是一門應用性、實踐性很強的課程，要想真正掌握領會課程內容并對其進行創新與應用，學生必須在教師的引導下進行大量的實踐訓練。CDIO 模式下的項目化工教學改革在于更加重視實踐教學，并創新了實踐教學的組織方式。通過設計全面的綜合性實驗，為學生提供更多動手實踐的機會，幫助學生提高能動性和創新能力。

基于CDIO理念下的化學化工實踐教學體系是多層次的實踐教學體系，包括課程的教學演示、化工設計、化工模擬操作以及綜合性化工實踐，這包含了基本性實踐、全面性實踐和特色性實踐。利用基礎型實驗--高級型實驗--綜合型實驗等多層次的實驗內容，培養學生的個人工程思維，提高學生的個人動手能力及團隊協作能力?；嵺`教學體系除了被用于化工原理實驗外，還包括化學反應工藝實驗、課程設計、化工生產實習、大學生研究項目和畢業實習等。

(1)基礎實踐：流體力學綜合實踐、離心泵性能測試實踐、過濾及洗滌綜合實踐。

(2)高級實踐：換熱器的操作及傳熱系數的測定實踐、填料吸收塔的操作及吸收傳質系數的測定實踐、精餾塔的操作及精餾塔效率的測定實踐。

(3)工藝生產仿真實踐：甲醇工藝3D模擬現實生產實習仿真、氯堿生產工藝 仿真、乙酸乙酯綜合生產工藝仿真。

(4)組織參加競賽：參加各類化學化工競賽，既可以檢驗學生的理論基礎是否扎實，又培養學生的自學能力以及提高學生分工合作的團隊意識，這就體現了CDIO 理念中個人能力和團隊協作能力的協同作用[5]。

3 結語

通過將CDIO引入到化工原理教學中，創建探究型理論教學綜合實驗以及實踐相結合的綜合化工原理教學體系，使化工原理教學課程內容的設置及教學理念得以轉變，理論聯系實踐進一步加強，切實培養了學生的創新能力和綜合實踐能力。為促進化工原理課程教學改革、提高化工原理課程的教學質量與教學效果提供重要的理論依據。同時，對其他化工類專業基礎課程實施CDIO教學改革提供思路和借鑒，提高人才培養質量，培養出符合社會需要的工程技術人才。