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基于CDIO理念的《化工设备机械基础》课程教学改革

2014-03-25秦英月王传虎蚌埠学院应用化学与环境工程系安徽蚌埠233030

长江大学学报(自科版) 2014年34期
关键词:化工设备应用型教学内容

秦英月,王传虎 (蚌埠学院应用化学与环境工程系,安徽 蚌埠233030)

目前,国内诸多工科院校把CDIO(构思Conceive、设计Design、实现Implement和运作Operate)工程教育理念和工程类专业课程建设相结合,通过以课程教学改革为载体,把知识传授、素质提升与技能培养有机融合在课程教学过程中,搭建具有工程教育理念的、特色鲜明的、系统化的课程教学模式,通过营造主动参与、积极探究的学习氛围,为培养满足现代社会需求、专业技能扎实、工程实践能力强、职业道德高尚的化工专业工程应用型人才,具有很大的借鉴意义[1-2]。

《化工设备机械基础》是为化工工艺、应用化学等工科类专业开设的综合性机械类课程,涉及力学、材料、机械、化学制图和化工原理等学科,具有知识面广、工程概念多、实践性强等特点,是一门实用性很强的理论知识和生产实践紧密结合的课程。然而,传统教学模式中习惯以教师为中心,单纯地知识传递,重理论、轻实践等缺陷,对学院“地方性、应用型、工程化”的人才培养及其不利。为实现高校化工类专业工程应用型人才教育目标,课题组基于CDIO教育理念,将知识传授与工程技能培养有效结合,着重合理选择、安排与衔接各学科相关知识,采用灵活多样的教学方法,对课程教学模式优化与实践,从而形成切合实际、富有特色的工程教育模式[3]。

1 当前课程教学模式存在的问题

1)对学生工程意识培养欠缺。《化工设备机械基础》是讲授化学工业上一般常用的低压容器和单元操作设备的基本理论知识、工艺设计和施工图设计的课程。但化工设备类型及应用领域广泛、综合性强、工艺纷繁、流程复杂,学生对实际化工生产设备接触较少、对具体设备的性能陌生,容易造成学生的理论学习与实践脱节,不利于学生工程意识的形成。

2)现有课程教学模式有待更新。教学内容与前期课程内容关联性差,不能很好地将所学理论知识融会贯通,不利于学生更深层次理解化工设备设计实施过程所涉及学科知识的内涵,脱离了CDIO所提倡工程教育理念,一定程度上限制了学生的创新思维和动手能力的提高。

3)教师工程实践经验薄弱。提高教师的工程实践经验是落实培养高素质应用型技能人才的关键[4]。高校青年教师学历高、思维活跃、知识面广,但在大众化教育背景下走出校园的毕业生,欠缺解决实际工程问题能力,不能满足工程化专业课程教学的需求。日常教学过程中存在照本宣科现象,教学内容针对性欠缺,导致教学效果不理想。

2 化工设备机械基础课程教学改革方案

《化工设备机械基础》涉及学科多,信息量大,各学科相关内容体系又相对独立,传统的课程教学模式往往只是学科知识的先后时序关系,不利于培养和提高学生解决实际工程问题的能力。CDIO理念根植于课程教学模式中,其主要特征在于能把知识学习、能力培养和素质提高分解落实到课程具体学科中,使涉及的各学科之间能相互支持并有机地融为一体而自成体系[5]。

2.1 突显应用,更新课程教学内容

围绕CDIO培养目标,梳理涉及学科在课程知识框架中的地位,重点突出教学内容实用性,浓缩精华、由浅入深、循序渐进的优化课程教学内容,适当补充前沿知识、最新标准和最新相关企业。如该教材内容主要包括力学基础、压力容器设计基础和容器设计范例3部分,前者以工程力学为基础,略讲静力学,精讲材料力学,应用化学专业可以结合夹套式反应釜,化工工艺方向可结合立式精馏或吸收塔,重点为后者化工容器设计部分,以薄膜应力理论为基础,略讲外压容器设计,精讲内压薄壁容器设计及强度计算,重点突出整体设备设计理念,从筒体、封头等主要受压部件的设计、制造,到法兰、支座、垫片、人孔和手孔等零部件的选用。通过教学实践表明,这样安排即突出教学重点又能兼顾不同专业学生工程应用个人能力培养的要求[6]。

CDIO提倡的构想、设计、实施、运作工程教育理念,注重理论知识与实践环节的有效衔接,侧重因材施教和个性化能力培养,针对不同专业及方向学生,把《化工设备机械基础》、《化工制图》和《化工原理》所需的知识,应具备的技能和素质等培养目标融合到实践教学过程,通过改革传统机械、重复式教学模式,引入“学中做”-“做中学”教学理念,强化学生对该课程实际应用的理解,充分调动学生主观能动性,培养学生工程实践能力。

2.2 化零为整,改进课程教学方法

CDIO蕴含的“以工程为导向”教学方法是非常适合工程性较强的《化工设备机械基础》课程教学环节,就决定了对课程理解要趋于整体化,综合化,跳出传统的“填鸭式”为主的教学方式,确立以学生主动发展为主体的工程素质教育理念。针对不同的教学内容,灵活使用各种教学方法,并且课程教学过程中,要注重学生工程意识与理论联系实际工程意识的培养。如对原来分散的《化工原理》和《化工设备》2门课程的内容进行关联,变分块设计为整个单元过程的完整设计。采用情景式教学方法,设定工艺过程的情景。如精细化工过程中某一涂料生产过程,引导学生从原料储罐到预乳化釜再到反应用夹套式反应釜,先按照工艺流程确定设计条件及参数,然后对主体设备尺寸设计计算,设备零部件进行选取,最后到控制方案选取,从而形成一个整体式工程化的设计思想。采用小组辩论式教学法,成员各自对工艺流程条件、主体设备尺寸及控制方案制定等拿出具有说服力的辩论材料,然后进行辩论,最后和教师一起做出最终的设计小结,期间教师对各个学生的表现给与记录,作为最终成绩的平时部分。另外,课程教学手段各有利弊,应根据教学内容需要,恰当、灵活使用,力求获得最佳教学效果[7]。

2.3 多措并举,构建高水平的双师型教师队伍

探索校内外工程实践资源综合利用的新途径,建设一支高水平的具有丰富工程经验的教师队伍,为培养和提高学生工程实践能力和工程意识提供有力保障。笔者通过课程设计、毕业论文、深入企业及设计院等3类实践教学平台的有机结合,构成新型的符合该课程教学的校企合作培养方案,采用走出去,请进来的方式,致力于双师型队伍建设。工作实践发现,青年教师若能将该课程中涉及学科知识和工程实践具体结合起来,能有效引导学生从工程需求中发现思考问题,逐步培养学生工程意识。同时,笔者积极为学生提供更多的信心和机会,积极推荐优秀的学生去设计院所工作,为其输送人才的同时也解决了学生的就业问题。

3 结语

为实现高校化工类专业工程应用型人才教育目标,根据学院教育教学实际情况,基于CDIO工程教育理念把知识学习、能力培养、素质提高分解落实到课程教学过程中,将知识传授与工程技能培养有效结合,着重教学内容、教学方法和考核方式等3方面,对课程教学模式进行优化,并付诸实践,从而形成切合实际、富有特色的工程教育模式,让学生在实际的工程背景下获得系统地综合性的训练,开阔学生眼界,提高了学生分析解决实际工程问题的能力。

[1] 陈想平 .CDIO模式解析及其对地方高校工程专业改革的启示 [J].长江大学学报(社科版),2011,34(1):128-131.

[2] 江华生,陈树大 .基于CDIO模式的化工设备机械基础课程设计教学改革 [J].化工时刊,2013,27(3):56-58.

[3] 吴凤义,程乐华,王新运 .应用型本科化工设备机械基础课程建设与改革 [J].巢湖学院学报,2012,14(3):137-140.

[4] 廖高华,代芳 .应用型本科院校青年教师工程实践能力培养的研究 [J].宿州教育学院学报,2013,16(2):88-89.

[5] 徐想娥 .化工设备机械基础教学改革的探索 [J].襄樊学院学报,2007,28(8):83-85.

[6] 吕海霞,张华星 .独立学院化工设备机械基础教学改革的探索 [J].化工高等教育,2012(1):95-97.

[7] 唐定兴,李芳,张翠歌,等 .化工原理课程设计与化工设备课程设计教学改革 [J].池州学院学报,2012,26(6):126-127.

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