基于“CDIO”教学模式下的化工专业基础课程改革探讨

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(盐城师范学院 化学与环境工程学院，江苏 盐城 224007)

我国经济社会的发展需要大量掌握扎实工程基础知识和具备实践能力的创新型高等工程技术人才，高等工科教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的中国工程师，然而我国工科的教育实践中还存在不少问题，如重理论轻实践、强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视知识学习而轻视开拓创新的培养等问题。目前应用型高校一般采用理论知识传授加实践锻炼(实习实训)的分割化、条块化的培养过程，对工程人才培养质量的提高有一定的制约作用。这些问题是亟待解决的问题，CDIO工程教育模式可为解决我国工程教育中存在的实际问题提供有效的途径[1-2]。

CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究利用近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了 CDIO 工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的国际合作组织[3]。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)，它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。高校课程教学改革是教学质量建设的核心，对培养创新型工程人才至关重要[4-5]。国内许多高校已经对基于CDIO模式的专业及课程改革做了大量的工作，不仅取得了很好的教学效果，也显著提高学生的创新能力和解决实际生产问题的能力。因此，将化工类专业的基础课程探索采用CDIO工程教育模式的方法，以期解决人才培养中的问题，提高人才培养质量，培养出符合社会需要的工程技术人才，服务于国家的经济建设。

1 基于CDIO理念的化工专业基础课改革体系构建

CDIO工程教育模式将"把产品、过程或系统的构思、设计、实施和运行作为工程教育的环境"来进行技术知识和能力的教学实践，以完成专业人才培养目标。按照CDIO具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准，我们理解具体的实施主要需要如下层面的系统工作：(1)基于CDIO理念的人才培养规划及课程大纲的制订；(2)具备CDIO工程教育理念的高素质教师队伍的建设；(3)符合CDIO工程教育模式需要的工程实践场所。

借鉴国内试点院校的改革经验，我们采取“试点”的方式，即以具备改革条件的少量专业主干课为试点，开展CDIO工程教育模式的探索、研究、实施工作。具体课程包括：(1)物理化学(化工类专业主干专业基础课)；(2)化工原理(化工类专业主干专业基础课)；(3)分离过程及设备(化学工程与工艺专业主干专业课)；(4)精细化工反应过程与设备(应用化学专业主干专业课)。

(1)教师在深入学习、领会CDIO工程教育理念的前提下，以CDIO构思 Conceive 、设计 Design 、实施 Implement 和运作 Operate 四个阶段性的工程内容为学生能力培养目标的理念，进行上述课程大纲的整合，以适合于师生的教、学过程。

(2)结合专业和课程特点确定符合CDIO工程教育模式和理念的课程教学内容和教学方法，并应用于上述课程的教学实践中。课程设置要包括设计-制作实践项目，这种设计-制作项目让学生从构思阶段的概念设计开始，经历产品设计和实现阶段，使学生学习应用工程科学知识设计产品的能力和产品及系统制作的能力。

(3)建设并改进仿真、实习与实践条件，以适应CDIO工程教育模式需要的以学生为中心、方便并易于交流的工程实践场所，以支持学生动手和直接经验的学习，使学生有机会在现代工程软件和实验室内发展其从事产品、过程和系统建构的知识、能力和态度。

2 基于CDIO理念教学改革探索的实施

工程是运用抽象的知识创造具象的产品的能力。与此相应，工程教育通过提供一个知识积累与探索的情境，让工程技术人员逐渐掌握抽象知识与具象产品之间的联系并加以运用，从而提升其工程能力。CDIO 共有 12 项标准，它系统地收纳了工程教育主要的需求。其中心思想就是利用这12项标准引导工程教育的利益相关者，依据不同社会环境中的可用资源来满足工程教育的需要。CDIO是一个产品导向的教育指导原则，它对运作的细节没有硬性的规范，因为在 CDIO 的框架中，工程教育被视为一个培养工程师能力的服务性产业，所以需要与时俱进地认识其服务对象和环境变化，并修正其服务手段。不同的地区性产业、不同的学生来源决定着教学手段的差异性。这就要求我们必须掌握人才需求、专业及课程的特性，以具象的手段执行并满足这些指导原则，以达到人才培养的目标。

实施方案、实施方法如下：

(1)在研究、理解CDIO工程教育理念、CDIO的十二条标准、CDIO能力大纲的前提下，结合我校独立学院化工类专业的特色、社会对相关专业人才能力的需求、独立学院化工类专业学生的实际情况，按CDIO理念和标准整合课程大纲。

(2)按照将工程的流程概括为从抽象域的设计层次(Design)到具象域的操作(Operate)，以及联系两者的构思(Conceive)和实践(Implement)的逻辑关系设计课程内容及实施教学方法，使我们的学生——未来的工程师能从现实的经验中获得启发和灵感,用以构思产品的设计理念,同时根据从现实世界抽象得出的规则和方法,进行排列和重组,产生一种或多种设计方案。 学生们通过实践把抽象的设想变成具象的产品或服务,进而产生新的具象的经验,循环反复,刺激抽象知识的完善和具象产品的提高。将课程的理论与实践有机融合，并在教、学过程中完成CDIO工程教育模式标准要求的工程技术人才的素质和能力的培养。

(3)完善和改进课程能力培养目标所必须的仿真、实习与实践条件，以适合CDIO工程教育模式的教学实施。

3 结语

本文引入CDIO教学理念，对化工类专业基础课程的教学方法和教学目标进行了初步的改革探索和实践，对提高课程教学效果和提高学生的创新能力和解决实际生产问题的能力有显著的成效。以期为其他专业课程实施CDIO 教学改革提供思路和借鉴，解决人才培养中的问题，提高人才培养质量，培养出符合社会需要的工程技术人才。