新工程背景下化工專業(yè)課程CDIO教學(xué)模式的研究與實踐

孫玉珍 李茲宜 韓雨婷 邢 蓉

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

在重理論、輕實踐的傳統(tǒng)教學(xué)模式下,普通授課方式已經(jīng)不適合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。因此,我們需要探索和發(fā)展應(yīng)用型本科教育模式。CDIO(構(gòu)思Conceive、設(shè)計Design、實施Implement和運作Operate)工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。作者基于CDIO工程教育模式將教學(xué)大綱與培養(yǎng)目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)對學(xué)生素質(zhì)能力的要求逐項具體掛鉤,這些素質(zhì)能力要求不僅包括技術(shù)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)能力,還包括學(xué)生自身能力、團隊合作能力、產(chǎn)品和系統(tǒng)建造能力。

1 化工專業(yè)課程體系研究

1.1 培養(yǎng)目標(biāo)

化工專業(yè)以提高人才培養(yǎng)與市場需求的耦合度為導(dǎo)向,結(jié)合新工科建設(shè)目標(biāo),培養(yǎng)熟悉國家安全方針、政策和法規(guī),具備扎實的化工專業(yè)基礎(chǔ)知識和工程實踐能力,具有創(chuàng)新意識和國際化視野的復(fù)合型人才,使之逐步成為“知工藝、懂安全、精技術(shù)、會管理”的化工領(lǐng)域卓越工程師,為企業(yè)急需的高層次化工專業(yè)人才提供后備力量,為社會提供高質(zhì)量的化工領(lǐng)域人才[1]。

1.2 課程體系

化工類課程的特征是專業(yè)性強,課程的學(xué)習(xí)難度相對較大,課程之間的前后銜接緊密,專業(yè)知識環(huán)環(huán)相扣。每一門課程在知識體系中都非常重要?；ゎ愓n程中還涉及大量的以高等數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的計算和推導(dǎo),這樣的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)必須成體系。

課程體系建設(shè)是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保證?；I(yè)是一個多學(xué)科交叉專業(yè),涉及化學(xué)工程與技術(shù)、環(huán)境科學(xué)與工程等學(xué)科。我校依據(jù)《化工類專業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》要求,緊密圍繞地方產(chǎn)業(yè)需求,以資源循環(huán)利用、產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步驅(qū)動課程改革,對本專業(yè)現(xiàn)有的課程體系進行改革。構(gòu)建模塊化課程體系,科學(xué)安排課程之間的先修后續(xù)、相互銜接,梳理知識結(jié)構(gòu),精簡課程門數(shù),提高課程綜合化和職業(yè)技能程度,以便更好地培養(yǎng)應(yīng)用型人才。

通過“形勢與政策”“思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)”“中國近現(xiàn)代史綱要”“馬克思主義基本原理”等課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生了解中外歷史,熱愛人民、祖國和社會,樹立正確的人生觀和科學(xué)的發(fā)展觀,提高自身文化和藝術(shù)修養(yǎng)[1,2]。

課程思政是通過教師、學(xué)生之間開展的一系列教與學(xué)活動來實現(xiàn)育人目標(biāo)的理念和措施。根據(jù)專業(yè)特點和課程教學(xué)目的,任課教師合理設(shè)計專業(yè)課程的思想政治教育內(nèi)容,在課程教學(xué)中加入不同形式的思想政治教育元素,引導(dǎo)學(xué)生塑造愛國、敬業(yè)等價值觀。

1.3 課程特點

(1)在化工生產(chǎn)中,高溫、高壓、深冷、負(fù)壓等不安全因素很多,因此學(xué)生需要對化學(xué)反應(yīng)機理及化工生產(chǎn)過程有較深的認(rèn)識。學(xué)生通過公共基礎(chǔ)課中的“無機化學(xué)”與“有機化學(xué)”課程,系統(tǒng)、深入地學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)知識;學(xué)科基礎(chǔ)課中設(shè)置“化工過程”“系統(tǒng)工程”“化工設(shè)備機械基礎(chǔ)”,以及“化工過程系統(tǒng)分析”等課程,課程設(shè)置需具備一定的彈性,注重學(xué)生個性發(fā)展,有利于學(xué)生進一步強化化工基礎(chǔ)[2,3]。

(2)化工課程體系中的專業(yè)課程設(shè)置往往涉及面廣,學(xué)生可以學(xué)習(xí)“化工儀表及自動化”“化工安全工藝設(shè)計”“化工安全風(fēng)險評價”等與化工過程安全契合度高且實踐性強的課程。

(3)化工過程安全具有較強的實踐性,需建立多元化、多環(huán)節(jié)的實踐教學(xué)體系。該體系在滿足工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和安全工程專業(yè)補充標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,增加了“化工過程安全專業(yè)實驗”和“化工過程安全實訓(xùn)”,加深學(xué)生對化工過程安全的認(rèn)識,提高其防范、控制化工事故災(zāi)害發(fā)生的能力。“化工過程安全專業(yè)實驗”涵蓋了影響化工生產(chǎn)過程安全問題的關(guān)鍵因素,涉及化學(xué)品安全信息、化學(xué)品反應(yīng)安全、化工裝置和管路泄漏、化學(xué)品擴散、化工火災(zāi)安全、化工設(shè)備安全等內(nèi)容。在完成仿真實訓(xùn)的基礎(chǔ)上,借助真實的職業(yè)環(huán)境進一步培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和綜合素質(zhì)[3,4]。

1.4 實踐教學(xué)

實踐教學(xué)是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),課程體系設(shè)置上要做好理論課與實踐課的協(xié)調(diào)。只有將理論知識和實踐應(yīng)用相結(jié)合,才能獲得知識的應(yīng)用能力,使學(xué)生的學(xué)習(xí)不只是紙上談兵,而能更好地實現(xiàn)自我價值[2]。

2 CDIO教學(xué)模式

2.1 CDIO教學(xué)模式介紹

CDIO教學(xué)以“構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運作”為理念,主要用于課程設(shè)計,按照“學(xué)生分組參觀實習(xí)-教師布置課程設(shè)計任務(wù)-學(xué)生自主選擇課程設(shè)計題目-推進課程設(shè)計-完成課程設(shè)計并考核”的流程開展教學(xué)活動。課程設(shè)計過程中以學(xué)生為主,教師進行指導(dǎo)與監(jiān)督,以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。基于CDIO的化工專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計符合培養(yǎng)大綱對工程專業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)的要求,可達到對專業(yè)基礎(chǔ)知識、個人能力、團隊協(xié)作能力和工程系統(tǒng)能力的綜合培養(yǎng)。通過靈活設(shè)置權(quán)重,綜合評價學(xué)生的能力[5,6]。我國高校加入“CDIO工程教育聯(lián)盟”,采用CDIO工程教育理念和教學(xué)大綱,取得了良好效果,按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會與企業(yè)歡迎。

2.2 教學(xué)目標(biāo)

以“化工原理”“物理化學(xué)”“化工設(shè)備機械基礎(chǔ)”“化工設(shè)計”等化工專業(yè)課程作為試點,探索采用CDIO工程教育模式的方法,并完成以下目標(biāo)。

(1)結(jié)合專業(yè)和課程特點確定符合CDIO教育模式和教育理念的課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,并應(yīng)用于課程教學(xué)實踐中,從而提高學(xué)生應(yīng)用化工學(xué)科知識的能力、設(shè)計產(chǎn)品的能力和系統(tǒng)制作的能力。

(2)學(xué)生能夠利用現(xiàn)代工程軟件在實驗室內(nèi)學(xué)習(xí)產(chǎn)品生產(chǎn)、過程和系統(tǒng)建構(gòu)的知識,培養(yǎng)動手能力和積極主動求學(xué)的態(tài)度。

(3)解決人才培養(yǎng)中的問題,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)高質(zhì)量后備人才奠定基礎(chǔ)[6,7]。

2.3 CDIO教學(xué)模式優(yōu)點

我國經(jīng)濟社會的發(fā)展需要掌握化工原理、化工設(shè)計等工程基礎(chǔ)知識,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,努力增強我國工程科技人才的綜合競爭力。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(diào)個人學(xué)術(shù)能力而忽視團隊協(xié)作精神、重視知識學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等。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)模式,對工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高有一定的制約作用。

CDIO工程教育模式為解決我國教育教學(xué)中存在的實際問題提供了一條有效的途徑。CDIO以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體,讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程知識。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、團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面,大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達到預(yù)定目標(biāo)[7]。

3 結(jié)語

目前我國掌握化工工藝與安全工程專業(yè)知識的化工安全復(fù)合型人才缺乏,不能滿足當(dāng)前化工生產(chǎn)的迫切需要?；み^程安全人才培養(yǎng)工作對于更好地推動本科教學(xué)改革、落實人才強安戰(zhàn)略及建設(shè)新工科具有重要意義。針對現(xiàn)階段化工形勢、化工過程安全管理人才緊缺及人才培養(yǎng)不夠系統(tǒng)化等問題,以新工科建設(shè)精神為導(dǎo)向,探究CDIO教學(xué)模式在新工科背景下化工專業(yè)課程中的作用,以期增強學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力及國際競爭力,從而培養(yǎng)高素質(zhì)化工專業(yè)人才。