新工程背景下化工專業課程CDIO教學模式的研究與實踐

孫玉珍 李茲宜 韓雨婷 邢 蓉

(鹽城師范學院 化學與環境工程學院,江蘇 鹽城 224007)

在重理論、輕實踐的傳統教學模式下,普通授課方式已經不適合應用型人才的培養。因此,我們需要探索和發展應用型本科教育模式。CDIO(構思Conceive、設計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大綱與培養目標和產業對學生素質能力的要求逐項具體掛鉤,這些素質能力要求不僅包括技術專業知識的學習能力,還包括學生自身能力、團隊合作能力、產品和系統建造能力。

1 化工專業課程體系研究

1.1 培養目標

化工專業以提高人才培養與市場需求的耦合度為導向,結合新工科建設目標,培養熟悉國家安全方針、政策和法規,具備扎實的化工專業基礎知識和工程實踐能力,具有創新意識和國際化視野的復合型人才,使之逐步成為“知工藝、懂安全、精技術、會管理”的化工領域卓越工程師,為企業急需的高層次化工專業人才提供后備力量,為社會提供高質量的化工領域人才[1]。

1.2 課程體系

化工類課程的特征是專業性強,課程的學習難度相對較大,課程之間的前后銜接緊密,專業知識環環相扣。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學為基礎的計算和推導,這樣的專業課程的學習必須成體系。

課程體系建設是實現人才培養目標的重要保證?；I是一個多學科交叉專業,涉及化學工程與技術、環境科學與工程等學科。我校依據《化工類專業本科教學質量國家標準》《工程教育認證標準》要求,緊密圍繞地方產業需求,以資源循環利用、產業技術進步驅動課程改革,對本專業現有的課程體系進行改革。構建模塊化課程體系,科學安排課程之間的先修后續、相互銜接,梳理知識結構,精簡課程門數,提高課程綜合化和職業技能程度,以便更好地培養應用型人才。

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

課程思政是通過教師、學生之間開展的一系列教與學活動來實現育人目標的理念和措施。根據專業特點和課程教學目的,任課教師合理設計專業課程的思想政治教育內容,在課程教學中加入不同形式的思想政治教育元素,引導學生塑造愛國、敬業等價值觀。

1.3 課程特點

(1)在化工生產中,高溫、高壓、深冷、負壓等不安全因素很多,因此學生需要對化學反應機理及化工生產過程有較深的認識。學生通過公共基礎課中的“無機化學”與“有機化學”課程,系統、深入地學習化學基礎知識;學科基礎課中設置“化工過程”“系統工程”“化工設備機械基礎”,以及“化工過程系統分析”等課程,課程設置需具備一定的彈性,注重學生個性發展,有利于學生進一步強化化工基礎[2,3]。

(2)化工課程體系中的專業課程設置往往涉及面廣,學生可以學習“化工儀表及自動化”“化工安全工藝設計”“化工安全風險評價”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、多環節的實踐教學體系。該體系在滿足工程教育認證標準和安全工程專業補充標準的基礎上,增加了“化工過程安全專業實驗”和“化工過程安全實訓”,加深學生對化工過程安全的認識,提高其防范、控制化工事故災害發生的能力?！盎み^程安全專業實驗”涵蓋了影響化工生產過程安全問題的關鍵因素,涉及化學品安全信息、化學品反應安全、化工裝置和管路泄漏、化學品擴散、化工火災安全、化工設備安全等內容。在完成仿真實訓的基礎上,借助真實的職業環境進一步培養學生的實際操作能力和綜合素質[3,4]。

1.4 實踐教學

實踐教學是應用型人才培養的重要環節,課程體系設置上要做好理論課與實踐課的協調。只有將理論知識和實踐應用相結合,才能獲得知識的應用能力,使學生的學習不只是紙上談兵,而能更好地實現自我價值[2]。

2 CDIO教學模式

2.1 CDIO教學模式介紹

CDIO教學以“構思-設計-實現-運作”為理念,主要用于課程設計,按照“學生分組參觀實習-教師布置課程設計任務-學生自主選擇課程設計題目-推進課程設計-完成課程設計并考核”的流程開展教學活動。課程設計過程中以學生為主,教師進行指導與監督,以充分發揮學生的主觀能動性。基于CDIO的化工專業課程教學設計符合培養大綱對工程專業學生能力培養的要求,可達到對專業基礎知識、個人能力、團隊協作能力和工程系統能力的綜合培養。通過靈活設置權重,綜合評價學生的能力[5,6]。我國高校加入“CDIO工程教育聯盟”,采用CDIO工程教育理念和教學大綱,取得了良好效果,按CDIO模式培養的學生深受社會與企業歡迎。

2.2 教學目標

以“化工原理”“物理化學”“化工設備機械基礎”“化工設計”等化工專業課程作為試點,探索采用CDIO工程教育模式的方法,并完成以下目標。

(1)結合專業和課程特點確定符合CDIO教育模式和教育理念的課程教學內容和教學方法,并應用于課程教學實踐中,從而提高學生應用化工學科知識的能力、設計產品的能力和系統制作的能力。

(2)學生能夠利用現代工程軟件在實驗室內學習產品生產、過程和系統建構的知識,培養動手能力和積極主動求學的態度。

(3)解決人才培養中的問題,提高人才培養質量,為社會主義現代化建設培養高質量后備人才奠定基礎[6,7]。

2.3 CDIO教學模式優點

我國經濟社會的發展需要掌握化工原理、化工設計等工程基礎知識,具備實踐能力的創新型高等工程技術人才。高等工科教育的迫切任務是盡快培養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、強調個人學術能力而忽視團隊協作精神、重視知識學習而輕視開拓創新能力的培養等。目前應用型高校一般采用理論知識傳授加實踐鍛煉(實習實訓)的分割化、條塊化的培養模式,對工程人才培養質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中存在的實際問題提供了一條有效的途徑。CDIO以產品研發到產品運行的生命周期為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程知識。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統能力四個層面,大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標[7]。

3 結語

目前我國掌握化工工藝與安全工程專業知識的化工安全復合型人才缺乏,不能滿足當前化工生產的迫切需要。化工過程安全人才培養工作對于更好地推動本科教學改革、落實人才強安戰略及建設新工科具有重要意義。針對現階段化工形勢、化工過程安全管理人才緊缺及人才培養不夠系統化等問題,以新工科建設精神為導向,探究CDIO教學模式在新工科背景下化工專業課程中的作用,以期增強學生的工程實踐能力、創新能力及國際競爭力,從而培養高素質化工專業人才。