基于CDIO理念的《化工設備機械基礎》課程教學改革

秦英月，王傳虎 （蚌埠學院應用化學與環境工程系，安徽 蚌埠233030）

目前，國內諸多工科院校把CDIO（構思Conceive、設計Design、實現Implement和運作Operate）工程教育理念和工程類專業課程建設相結合，通過以課程教學改革為載體，把知識傳授、素質提升與技能培養有機融合在課程教學過程中，搭建具有工程教育理念的、特色鮮明的、系統化的課程教學模式，通過營造主動參與、積極探究的學習氛圍，為培養滿足現代社會需求、專業技能扎實、工程實踐能力強、職業道德高尚的化工專業工程應用型人才，具有很大的借鑒意義［1－2］。

《化工設備機械基礎》是為化工工藝、應用化學等工科類專業開設的綜合性機械類課程，涉及力學、材料、機械、化學制圖和化工原理等學科，具有知識面廣、工程概念多、實踐性強等特點，是一門實用性很強的理論知識和生產實踐緊密結合的課程。然而，傳統教學模式中習慣以教師為中心，單純地知識傳遞，重理論、輕實踐等缺陷，對學院“地方性、應用型、工程化”的人才培養及其不利。為實現高校化工類專業工程應用型人才教育目標，課題組基于CDIO教育理念，將知識傳授與工程技能培養有效結合，著重合理選擇、安排與銜接各學科相關知識，采用靈活多樣的教學方法，對課程教學模式優化與實踐，從而形成切合實際、富有特色的工程教育模式［3］。

1 當前課程教學模式存在的問題

1）對學生工程意識培養欠缺。《化工設備機械基礎》是講授化學工業上一般常用的低壓容器和單元操作設備的基本理論知識、工藝設計和施工圖設計的課程。但化工設備類型及應用領域廣泛、綜合性強、工藝紛繁、流程復雜，學生對實際化工生產設備接觸較少、對具體設備的性能陌生，容易造成學生的理論學習與實踐脫節，不利于學生工程意識的形成。

2）現有課程教學模式有待更新。教學內容與前期課程內容關聯性差，不能很好地將所學理論知識融會貫通，不利于學生更深層次理解化工設備設計實施過程所涉及學科知識的內涵，脫離了CDIO所提倡工程教育理念，一定程度上限制了學生的創新思維和動手能力的提高。

3）教師工程實踐經驗薄弱。提高教師的工程實踐經驗是落實培養高素質應用型技能人才的關鍵［4］。高校青年教師學歷高、思維活躍、知識面廣，但在大眾化教育背景下走出校園的畢業生，欠缺解決實際工程問題能力，不能滿足工程化專業課程教學的需求。日常教學過程中存在照本宣科現象，教學內容針對性欠缺，導致教學效果不理想。

2 化工設備機械基礎課程教學改革方案

《化工設備機械基礎》涉及學科多，信息量大，各學科相關內容體系又相對獨立，傳統的課程教學模式往往只是學科知識的先后時序關系，不利于培養和提高學生解決實際工程問題的能力。CDIO理念根植于課程教學模式中，其主要特征在于能把知識學習、能力培養和素質提高分解落實到課程具體學科中，使涉及的各學科之間能相互支持并有機地融為一體而自成體系［5］。

2.1 突顯應用，更新課程教學內容

圍繞CDIO培養目標，梳理涉及學科在課程知識框架中的地位，重點突出教學內容實用性，濃縮精華、由淺入深、循序漸進的優化課程教學內容，適當補充前沿知識、最新標準和最新相關企業。如該教材內容主要包括力學基礎、壓力容器設計基礎和容器設計范例3部分，前者以工程力學為基礎，略講靜力學，精講材料力學，應用化學專業可以結合夾套式反應釜，化工工藝方向可結合立式精餾或吸收塔，重點為后者化工容器設計部分，以薄膜應力理論為基礎，略講外壓容器設計，精講內壓薄壁容器設計及強度計算，重點突出整體設備設計理念，從筒體、封頭等主要受壓部件的設計、制造，到法蘭、支座、墊片、人孔和手孔等零部件的選用。通過教學實踐表明，這樣安排即突出教學重點又能兼顧不同專業學生工程應用個人能力培養的要求［6］。

CDIO提倡的構想、設計、實施、運作工程教育理念，注重理論知識與實踐環節的有效銜接，側重因材施教和個性化能力培養，針對不同專業及方向學生，把《化工設備機械基礎》、《化工制圖》和《化工原理》所需的知識，應具備的技能和素質等培養目標融合到實踐教學過程，通過改革傳統機械、重復式教學模式，引入“學中做”－“做中學”教學理念，強化學生對該課程實際應用的理解，充分調動學生主觀能動性，培養學生工程實踐能力。

2.2 化零為整，改進課程教學方法

CDIO蘊含的“以工程為導向”教學方法是非常適合工程性較強的《化工設備機械基礎》課程教學環節，就決定了對課程理解要趨于整體化，綜合化，跳出傳統的“填鴨式”為主的教學方式，確立以學生主動發展為主體的工程素質教育理念。針對不同的教學內容，靈活使用各種教學方法，并且課程教學過程中，要注重學生工程意識與理論聯系實際工程意識的培養。如對原來分散的《化工原理》和《化工設備》2門課程的內容進行關聯，變分塊設計為整個單元過程的完整設計。采用情景式教學方法，設定工藝過程的情景。如精細化工過程中某一涂料生產過程，引導學生從原料儲罐到預乳化釜再到反應用夾套式反應釜，先按照工藝流程確定設計條件及參數，然后對主體設備尺寸設計計算，設備零部件進行選取，最后到控制方案選取，從而形成一個整體式工程化的設計思想。采用小組辯論式教學法，成員各自對工藝流程條件、主體設備尺寸及控制方案制定等拿出具有說服力的辯論材料，然后進行辯論，最后和教師一起做出最終的設計小結，期間教師對各個學生的表現給與記錄，作為最終成績的平時部分。另外，課程教學手段各有利弊，應根據教學內容需要，恰當、靈活使用，力求獲得最佳教學效果［7］。

2.3 多措并舉，構建高水平的雙師型教師隊伍

探索校內外工程實踐資源綜合利用的新途徑，建設一支高水平的具有豐富工程經驗的教師隊伍，為培養和提高學生工程實踐能力和工程意識提供有力保障。筆者通過課程設計、畢業論文、深入企業及設計院等3類實踐教學平臺的有機結合，構成新型的符合該課程教學的校企合作培養方案，采用走出去，請進來的方式，致力于雙師型隊伍建設。工作實踐發現，青年教師若能將該課程中涉及學科知識和工程實踐具體結合起來，能有效引導學生從工程需求中發現思考問題，逐步培養學生工程意識。同時，筆者積極為學生提供更多的信心和機會，積極推薦優秀的學生去設計院所工作，為其輸送人才的同時也解決了學生的就業問題。

3 結語

為實現高校化工類專業工程應用型人才教育目標，根據學院教育教學實際情況，基于CDIO工程教育理念把知識學習、能力培養、素質提高分解落實到課程教學過程中，將知識傳授與工程技能培養有效結合，著重教學內容、教學方法和考核方式等3方面，對課程教學模式進行優化，并付諸實踐，從而形成切合實際、富有特色的工程教育模式，讓學生在實際的工程背景下獲得系統地綜合性的訓練，開闊學生眼界，提高了學生分析解決實際工程問題的能力。

［1］ 陳想平 .CDIO模式解析及其對地方高校工程專業改革的啟示 ［J］.長江大學學報（社科版），2011，34（1）：128－131.

［2］ 江華生，陳樹大 .基于CDIO模式的化工設備機械基礎課程設計教學改革 ［J］.化工時刊，2013，27（3）：56－58.

［3］ 吳鳳義，程樂華，王新運 .應用型本科化工設備機械基礎課程建設與改革 ［J］.巢湖學院學報，2012，14（3）：137－140.

［4］ 廖高華，代芳 .應用型本科院校青年教師工程實踐能力培養的研究 ［J］.宿州教育學院學報，2013，16（2）：88－89.

［5］ 徐想娥 .化工設備機械基礎教學改革的探索 ［J］.襄樊學院學報，2007，28（8）：83－85.

［6］ 呂海霞，張華星 .獨立學院化工設備機械基礎教學改革的探索 ［J］.化工高等教育，2012（1）：95－97.

［7］ 唐定興，李芳，張翠歌，等 .化工原理課程設計與化工設備課程設計教學改革 ［J］.池州學院學報，2012，26（6）：126－127.