基于CDIO教育模式的工程教育本科化工專業實訓的改革實踐

程忠玲

(承德石油高等專科學校 化學工程系，河北　承德　067000)

工程教育是我國高等教育的重要組成部分。傳統工程教育存在的重要問題就是工程教育中素質教育的缺失。比如畢業生走上工作崗位后就表現出明顯缺少在項目或團隊合作方面的實際經驗訓練；所培養的工程技術人才在個人素質、人際能力等方面存在明顯不足。如何培養符合社會需求的高素質工程人才是各國高等教育改革亟待解決的問題之一。正是在此背景下由美國麻省理工學院等四所大學于2001年提出改革工科教育，創立了CDIO工程教育理念[1]。2005年開始，我國各高校開始借鑒CDIO理念開展全面、深層次的工程教育改革，改變以往重理論輕實踐、重視個人能力而忽視團隊協作、重視專業知識而忽視創新能力培養的教育模式。工程實踐能力的培養是工程教育的核心，化工專業實訓是我校工程教育本科化學工程與工藝專業的必修課，如何利用好該實訓課程的優勢，在培養學生職業素質和職業能力方面取得較好的效果，是化工專業實訓教學改革的重要目標。因此，嘗試將CDIO工程教育理念運用到化工專業實訓教學中，使學生不僅注重人才個體的學識和經驗，更注重人才的合作與溝通、創新與決策能力，成為社會和企業需要的高素質工程人才。

1　CDIO教育模式

CDIO分別代表構思(conceive)、設計(design)、實施(implement)、運作(operation)，其名字的靈感來源于產品/系統的生命周期過程[2]。CDIO工程教育模式就是以此全過程為載體，培養學生的工程能力，不僅包括個人的學術知識，而且包括學生的終生學習能力、團隊交流能力和大系統掌控能力[3]，它是“做中學”和“基于項目的教育和學習”的集中體現[1]。以項目組合作承擔項目的工作方式，使學生在自主學習的基礎上，通過小組討論、協商、決策，形成自我反饋，從而培養項目團隊的工作精神、組織領導能力、收集信息、調查研究能力、制定工作計劃和決策能力、發現問題和解決問題的能力。“做中學”是CDIO工程教育模式中實現工程能力培養的一個重要條件，這種方式將會改變學生的學習方式，也將改變教師的教學方式和教師的角色。在“基于項目的教育和學習”的教學模式中，教學活動從以“教”為中心轉向以“學”為中心，學生成為教學活動的主體，使學生由接受性學習轉化為以研究性、實踐性學習為主體的學習形式[4]。

2　化工專業實訓的教學改革與實踐

化工專業實訓是我校化學工程與工藝專業大四學生必修的一門專業實踐課。通過化工專業實訓使學生掌握典型化工裝置的生產流程、設備類型和用途以及裝置的操作和控制，達到能正常安全運行化工裝置的目的。但由于化工專業實訓存在的諸多問題，導致對學生的培養不到位，與企業需求脫軌。

2.1　實訓課程存在的主要問題

2.1.1石油和化工企業對畢業生職業素質評價低，培養規格不符合企業需求

從中國化工教育協會發布的石油和化工企業對院校畢業生素質評價情況可知，對畢業生企業文化的認知情況評價較差，其次為勝任工作的能力、團隊合作精神、職業道德、工作態度等，滿意度均低于60%[5]，也有企業反映畢業生不適應企業氛圍，難以融入企業環境，說明院校畢業生培養規格與企業崗位的要求不符。因此，工程教育在人才培養中必須既重視職業能力的培養又重視對學生進行職業教育和企業文化熏陶。

2.1.2教師缺乏先進的工程教育理念

完成實踐教學目標的師資條件不足，教師缺乏先進的工程教育理念，傳統的化工專業實訓一直采用在教師示范與指導下學生進行操作的教學模式，學生被動灌輸，只知其然而不知其所以然，教師講流程，學生按教師規定的操作步驟操作即可，學生創新能力、計劃和決策能力、組織能力等得不到有效培養。

2.1.3實踐課程評價缺乏過程性評價

實踐教學環節的教學質量沒有得到有效保證，沒有相對應的有效的考核制度，教學效果不明顯。我國現行教育都奉行著以知識傳授為己任的原則，潛移默化中導致了以終結性評價為目標的實踐課程活動評價機制，體現了一種“以教為中心”的評價方式[6]。這種終結性評價學生只注重結果不注重過程，不能充分調動學生學習的主動性和創造性，不利于提高學生的分析能力、應用能力、實踐能力和創新能力，更難于達到人才培養的目的。

2.2　基于CDIO教育模式的化工專業實訓的教學改革實踐

石油和化學工業生產過程正由勞動密集型向技術密集型迅速轉化，以技術密集型為特征的石油和化工企業需要大量高層次的專業技術人員，尤其生產操作崗位上需要大量本科畢業生，因此，我校工程教育本科化工專業的培養目標定位在培養生產一線“化工現場工程師”。將學校的實訓教學過程與化工企業的生產過程相對接，是培養高素質“化工現場工程師”的關鍵教學環節。

2.2.1明確適應崗位職業素質和能力的實踐教學目標

從石油和化工企業對院校畢業生職業素質和能力要求調查中可見，企業越來越重視畢業生的綜合職業素質和能力。受訪企業對畢業生職業素質和能力要求中注重的先后順序為安全意識、敬業精神、解決問題的能力、化工操作技能、技術資料的記錄和評估、質量意識、團結合作能力、環保意識、節能意識等[5]。因此，以上述企業要求的職業素質和能力作為化工專業實訓的教學目標，使培養指標更加具體化。

2.2.2將企業文化與化工專業實訓課程教學緊密對接

1)建立具有化工真實現場感的工段級實訓基地。

近十年來，我校一直致力于化工專業實訓教學硬件的改善工作，建設了甲苯歧化、常減壓蒸餾、苯甲酸精制等具有石化行業特點的化工真實現場感的工段級實訓基地，增加了實訓裝置技術含量。工段級實訓基地使實訓場所本身就有對學生進行企業文化、職業精神熏陶的功能，成為學生職業素質養成的平臺。

2)融入化工企業 IR、HSE的理念。

在化工專業實訓教學過程中融入化工企業 IR(創新、降耗)、HSE(健康、安全、環境)的理念。IR是指現有裝置能力開發、優化操作、提高資源利用率、節能減排。HSE體現預防為主、事故是可以預防的理念。H(健康)包括職業健康教育、裝置有害物質的有關參數、防護器具的選用、職業病危害預防等。S(安全) 包括生產崗位安全教育、典型事故分享、辯識危險有害因素、安全HAZOP分析、事故處理預案、易燃易爆物的安全性質、安全考核、作業許可證等。E(環境)包括廢物處理臺帳、環境保護預案等。在化工產品設計和制定工藝路線時優先考慮安全、健康和環境因素，采用工藝先進、產品安全、人員健康的化工產品生產過程，降低能耗物耗，減少廢棄物排放。

3)營造企業文化氛圍。

①引入企業管理制度。嘗試引入企業標準化管理，例如6S現場管理模式，使實訓基地管理貼近生產現場，實現校內實訓教學與生產工作標準的有效對接，使學生的意識、行為規范與企業的規范貼近[7]，培育學生適應企業的嚴格管理，養成良好的行為規范，融入企業環境。

②認知石化行業相關法規，引入責任關懷理念。了解行業法規使學生具有契約精神和合規意識[1]。責任關懷理念是生產化工產品的同時自覺遵守國家的法律法規、行業相關法規，牢固樹立社會責任意識，對化工產品實現了從設計、生產、儲運、使用直到廢棄進行全過程精細化管理。

③形成企業環境氛圍。企業環境氛圍是指通過實訓車間的環境布置、宣傳欄、生產安全標語口號以及學生的實習服飾等表現出來。

2.2.3以完成完整的工作過程為實踐教學改革的切入點

針對化工專業實訓存在的困境，我們利用 CDIO理念設計并開發以完成完整工作的過程設置實訓教學項目作為實踐課程教學改革的切入點，為解決存在的困境進行探索性研究。

以化工專業實訓課的教學項目甲苯歧化為例。該項目以產品為載體，以產品的生產為主線重組教學內容。制定項目目標，進行任務分解，解決哪些實際工作問題，并將每一項工作任務分配到個人或小組。工作任務以工作過程序化，包括：①編寫工藝技術規程(裝置任務、工藝原理、工藝流程說明)；②操作指南(設備、操作規程)③事故預案；④生產運行(任務分配、開車前準備工作、裝置操作、操作報表)；⑤質量分析；⑥成本核算。通過任務的設置使復雜的學習過程轉為任務指標的落實。教師指導學生開展項目活動，讓學生在“做”項目設計與開發過程逐步培養能夠自主地獲取知識、技能與經驗，并在團隊工作中學會溝通、分享與合作，在解決項目問題中學會思考與反思。

2.2.4在協作的學習環境中“做中學”，教師 從“教”轉向“導”

設計協作學習環境，強調 CDIO工程教育理念，打破原有的“以教師為中心”的被動教學模式，從“聽中學”到“做中學”，強調以圍繞完成項目進行的自主學習，這將改變學生的學習模式，圍繞完成項目進行“以學為中心”的自主學習。學生必須在項目設計與開發過程進行做中學，在解決劣構問題中學習，并根據自己的項目規劃來制訂學習計劃，在團隊合作中學會溝通、學會分享和學會協助，這將扭轉了以知識為核心的實踐教學傾向，對促進學生職業能力的形成與提升有很大的幫助，提高了人才培養的針對性和有效性，也縮短了學生未來崗位適應期。 教師職能從“教”轉向“導”，在“導”的過程中促進學生的“學”，這就要求教師有極大的創新和應變能力，能夠跟據學生的認知能力合理地把握項目的廣度與深度，教師需要成為學生的的咨詢者、知識建構的促進者和團隊的協調者于一身的綜合角色，為學生在真實場景中創造獨立思考和解決問題的機會[6]。

CD環節：“構思”注重概念設計，“設計”是組件和過程的設計。重點培養能夠學生自主地獲取知識、運用知識能力和創新思維；培養學生主動完成任務和做成事的能力。

IO環節：“實施”側重于方案的驗證以及設計和管理的執行過程；“運行”注重方案的優化、改進與維護。重點培養學生獲取技能與經驗；在團隊學習中學會溝通、分享與合作；在解決項目問題中學會思考與反思。

2.2.5體現“以學為中心”的實踐課程評價機制

在實踐課程活動中要求學生在活動過程掌握知識與技能并在實際工作中應用，需要體現“以學為中心”的評價機制。因此，在評價機制上需要采取目標與過程并重的價值取向，以過程性評價和終結性評價相結合的實踐課程評價機制考評學生的CDIO全過程的能力[8]。

1)安全保護意識，占總成績10%，包括辯識危險有害因素、HAZOP分析、安全考核、出現不安全因素(否決項)。

2)構思與設計能力，占總成績20%，包括項目方案書(工藝技術規程、操作指南、事故處理預案、環境保護預案)、匯報與質疑。

3)實施和運行能力，占總成績50%，包括現場6S管理、裝置操作、異常處理、優化操作、巡檢、技術資料記錄、敬業精神、獨立性、協作性、組織性等。

4)實踐活動質量，占總成績20%，包括質量分析、節能減排、導師和各組成員的總結性評價、技術資料管理等。

這種綜合考評方式，對學生在項目實踐活動質量以及學生的非智力因素(如職業態度、進取精神、語言表達與人際交往能力)等方面進行多層面的評價，可以全方位考查一名學生的實踐能力和綜合素質。

3　結束語

通過在化工專業實訓中利用 CDIO理念，將學校的實訓教學過程與化工企業的生產過程相對接，將企業關注的項目經驗、職業素質和職業能力融入于化工實訓過程中，通過實訓為學校與企業搭建了人才培養的通道，實現了培養高素質“化工現場工程師”的培養目標，適應了行業對工程教育本科人才的需求。

參考文獻：

[1]趙朝暉.CDIO工程教育模式下化工原理實驗教學改革初探[J].化工高等教育，2011(6)：45-47.

[2]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創新的啟示[J].中國高教研究，2006(11)：81-83.

[3]田海梅，朱保平，陳愛萍.基于CDIO模式的綜合項目改革的實踐[J].實驗技術與管理，2011，28(4)：130-133.

[4]程忠玲，劉縱宇.工程教育本科化工專業人才培養方案的制定[J].承德石油高等專科學校學報，2016,18(4)：68-71.

[5]于紅軍.以行業的視角思考化學工程類高等教育的改革與實習問題[J].技術與教育，2016,30(3)：3-9.

[6]楊剛，張新立.CDIO視域下基于項目的協同教學理念與實踐 ——以教育技術實踐項目課程為例[J].現代教育技術，2013，23(7)：107-110.

[7]張煒斌.在高職人才培養中積極引入企業文化[J].職教與成教，2010(12)：167.

[8]劉京銳,吳敏華,李志平.CDIO理念在計算機硬件實踐課程教學改革中的應用[J].實驗技術與管理，2011，28(7):154-156.