CDIO理念下高?；瘜W設計類實驗課程改革研究-以邢臺學院為例

霍維濤，郝永超，李紅芳，袁洪晶，喬衛葉

(邢臺學院 化學與化工學院，河北 邢臺 054001)

設計類實驗是一門本科高年級開設的課程，目前國內絕大部分高校都設置了這門課程。該課程一般由教師提前設定研究課題，學生依據課題檢索文獻，設計實驗并完成操作、數據分析等教學環節，教師負責指導。它培養和鍛煉了學生的信息檢索、自學、總結概括、創新、溝通交流和團隊協作等能力，是一門綜合性較強的課程[1]。與其他專業基礎課實驗不同，研究設計類實驗課并不關注于特定的專業知識理論驗證，實驗課題多種多樣，實驗方案內容并不確定，甚至實驗的結果也可能并不明確[2]。因此，這門課的教學并沒有太多教學資料可供參考，高校之間的教學效果差別較大，進行此類課程的研究和探索就成為非常有意義的工作[1-4]。

CDIO是由構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)構成的工程教學模式，它強調系統性、科學性和先進性的統一，主張利用綜合性項目為載體，注重在教學工作中培養人才的實踐、團隊協作、開拓創新等能力[5-7]。CDIO教學理念對工程人才的培養提出了詳細的實施標準，這對地方高校工程教育具有重要的指導意義[3,8]。邢臺學院目前處于向應用型轉型的關鍵時期，有工科專業10個，工科專業群建設已初具規模。CDIO教學理念引入到邢臺學院已有十余年的時間，學院師生通過不斷地學習、實踐、反思、改進，不斷加強CDIO理念對教學的指導，使教學質量得到很大的提升。

筆者為化學與化工學院的教師，所在的課程組已進行化學類研究設計類實驗課程的教學十余年時間。近幾年課程組依據CDIO教學理念進行該課程的改革與實踐研究，對于提高學生的實踐創新能力取得了良好的效果。

1 課程要體現構思與設計的思想

設計類實驗課程要充分體現CDIO理念中構思、設計思想。學生依據教師給的課題，通過自主查閱文獻和專業知識學習進行實驗方案設計，這一過程要在實驗方案討論部分、實驗預習部分體現出來，方案設計要引導學生根據文獻研究結果或反應原理進行，做到有理有據。教師盡量不引導學生設計同一實驗方案，要鼓勵不同實驗方案的提出，并充分利用現有的實驗條件滿足方案的實施。

2 完善教學過程，加強過程監督

過程監督是教學過程有效實施的重要保障。目前化學設計類實驗課程的教學實施過程如圖1。

圖1 目前化學設計類實驗課程的教學實施過程

在上述教學過程中，平時成績的評定主要通過三個階段進行：

(1)成績評定1：主要考察學生查閱文獻，實驗設計的合理性，創新性，目的在于促進學生文獻檢索、專業知識的自主學習，監督和指導學生進行構思與設計的學習。

(2)成績評定2：主要考察學生實際操作的規范性，目的在于監督和指導學生進行動手能力的訓練。

(3)成績評定3：主要考察學生數據處理、實驗反思能力，目的在于監督學生分析問題的能力。

3 課題設置要合情合理

良好的課題設置可以激起學生的學習興趣，但考慮到我校作為地方性高校，硬件條件有限，其課題設置也要切合實際，合情合理。經過長期的教學實踐，良好的課題設置有以下一個或幾個特點：

(1)課題要有一定的發散性，實驗結果本身就不具有標準答案。發散性的實驗有助于學生依據自己的興趣進行實驗的設計和實施，提高授課效率，此類課題有常見金屬氧化物的制備及XRD表征等。

(2)結合地方工業發展特點。邢臺是華北地區重要的化工產品生產基地，用實際產品的生產問題作為課題可以激發學生的學習興趣。此類課題有氧化鎂的制備及表征，鈦白粉的制備及表征，金銀花有效成分的提取，苦參堿的提取等。

(3)結合安全環保意識的培養。安全和環保是每一個化學人面對的問題，邢臺作為全國的重污染城市，學生安全和環保更是不可忽略。這類課程可使學生關注身邊的化學問題，提高安全和環保意識。此類課題有廢舊電池回收研究，空氣中揮發性芳烴的含量測定，農藥殘留的檢測等。

(4)結合教師科研情況。學生接觸和了解一定的學術前沿知識，不僅可以激發學習興趣，同時也可以培養專業情感，課題組依據我院教師的科研情況開設的課題有固相萃取技術測定頭孢類抗生素，納米金屬粒子的合成及催化性能研究等。

總之，CDIO教育理念是一種先進的工程教育理念，它致力于建立規范的工程人才教育體制，注重提升人才教育的實際解決問題能力，依此進行的課程構思設計，運行評價等對設計類實踐課程的教學效果產生了極大的提高。

4 結束語

CDIO工程教育理念是國際公認的工程人才教育規范，其理念的學習與實踐有助于提升我校工程類專業的教學質量。利用CDIO理念指導化學設計類實驗課程的開設中，通過引導學生進行合理的實驗方案構思和設計，加強過程監督，合理的課題設置等手段，極大提高了該課程的教學質量。