基于“CDIO”理念下的《化工原理》课程教学改革与探索

赵志远，左玉香，黄 兵

(盐城师范学院 化学与环境工程学院，江苏 盐城 224007)

在经济快速发展的条件下，以培养实际能力为目标，需要更加注重培养学生工程实践能力、创新创业能力和就业能力，实现人才培养理念的转变，从而促进地方小康社会的全面建设。然而，现行的教育理论，而轻实践，普遍缺乏对学生工程意识的培养，这也是导致毕业学生无法满足现代工业企业对人才要求的原因。随着我国经济的快速发展，对于掌握扎实工程基础知识并且具备实践能力的创新型高等工程技术人才的需求量越来越大，因此我国高等工科教育的首要任务是尽快培养出大量与国际接轨的、高能力的中国工程师，CDIO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]。

CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运行(Operate)。美国麻省理工学院、瑞典皇家技术学院、瑞典林克平大学和瑞典查尔姆斯技术学院四所世界著名的高等院校，在2000年提出了CDIO教学模式，这是一种全新的培养工程教育专业人才的模式。CDIO教学模式是从产品的研发开始，到产品正式运行的整个生命周期过程作为学习途径，让学生在学习过程中提高动手能力、在动手操作过程中提高理论知识，将理论与实践紧密结合，从而实现既掌握了理论知识，又学会了工程应用的一种教学模式。CDIO模式实际上是一种融案例教学、项目教学、问题教学、主动学习、产学研合作和团队合作等为一体的教学模式[2]。

《化工原理》是化工及其相关专业学生必修的的专业基础课之一，它在“高等数学”、“大学物理”、“大学化学”、“物理化学”等基础课与专业课之间起着承先启后的作用，是自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程。通过《化工原理》课程的学习，让学生能够运用基础理论分析和解决化工生产过程中各种工程实际问题，在实际生产和科学研究中，对典型设备具有操作、管理与设计的本领[3-4]。因此可以说《化工原理》教学水平的高低，对学生的理论素质和工程能力的培养有着至关重要的作用。文章主要探讨借鉴CDIO教育模式，对《化工原理》课程进行理论和实践教学体系的构建，让学生能够真正做到以主动的、实践的方式学习《化工原理》课程。

1 基于CDIO理念的理论课程体系的构建

在以往的《化工原理》课程教学中，按章节逐一讲授课程理论知识的方式，使得学生经常性的不理解这些知识，尤其相对于一些理论基础薄弱的学生来说，这种单纯的课堂讲授很容易让学生对课程产生畏难心理，从而导致学生学习本门课程的主动性和积极性受到很大影响，也让教师的授课效果大打折扣。

CDIO模式下，围绕《化工原理》课程教学大纲，构建了课程理论体系，立足于为项目实践服务。按照我们的理解，将理论知识分为两个层次，第一层次理论为《化工原理》课程的背景知识，即通用理论知识，如课程绪论、大学物理、高等数学以及化工制图基础以等；第二层次理论主要为各个单元操作，起到为不同的项目提供理论支撑的作用。两层次的理论之间既相互支撑，又具有一定的递进关系，通过将两个层次的理论教学逐步实施到项目实践过程中去，有效解决了“教什么”、“怎么教”的问题，让理论知识与项目实践两者交融。

为提高团队合作的团队精神，将学生按照一定规则分成若干小组，比如按学号、按成绩等组成团队，由一组向其他组提出问题，再由组长提出解决问题的思路，全组成员讨论进行可行性分析。按照预先解决问题的规划，运用已有《化工原理》课程上的知识和资源，进行文献查阅，提出具体解决方案。每个小组根据本组的调研方案进行逐步实施，并及时反馈每位组员的进展及遇见的问题。在整个方案运行过程中，团队成员应分工明确，强调寻找问题答案的过程而非答案本身。最后，每个小组将本组工作以PPT 形式进行汇报，其他小组对其进行考核。

2 基于CDIO理念的实践教学体系的构建

《化工原理》是一门应用性、实践性很强的课程，要想真正掌握领会课程内容并对其进行创新与应用，学生必须在教师的引导下进行大量的实践训练。CDIO 模式下的项目化工教学改革在于更加重视实践教学，并创新了实践教学的组织方式。通过设计全面的综合性实验，为学生提供更多动手实践的机会，帮助学生提高能动性和创新能力。

基于CDIO理念下的化学化工实践教学体系是多层次的实践教学体系，包括课程的教学演示、化工设计、化工模拟操作以及综合性化工实践，这包含了基本性实践、全面性实践和特色性实践。利用基础型实验--高级型实验--综合型实验等多层次的实验内容，培养学生的个人工程思维，提高学生的个人动手能力及团队协作能力。化工实践教学体系除了被用于化工原理实验外，还包括化学反应工艺实验、课程设计、化工生产实习、大学生研究项目和毕业实习等。

(1)基础实践：流体力学综合实践、离心泵性能测试实践、过滤及洗涤综合实践。

(2)高级实践：换热器的操作及传热系数的测定实践、填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定实践、精馏塔的操作及精馏塔效率的测定实践。

(3)工艺生产仿真实践：甲醇工艺3D模拟现实生产实习仿真、氯碱生产工艺 仿真、乙酸乙酯综合生产工艺仿真。

(4)组织参加竞赛：参加各类化学化工竞赛，既可以检验学生的理论基础是否扎实，又培养学生的自学能力以及提高学生分工合作的团队意识，这就体现了CDIO 理念中个人能力和团队协作能力的协同作用[5]。

3 结语

通过将CDIO引入到化工原理教学中，创建探究型理论教学综合实验以及实践相结合的综合化工原理教学体系，使化工原理教学课程内容的设置及教学理念得以转变，理论联系实践进一步加强，切实培养了学生的创新能力和综合实践能力。为促进化工原理课程教学改革、提高化工原理课程的教学质量与教学效果提供重要的理论依据。同时，对其他化工类专业基础课程实施CDIO教学改革提供思路和借鉴，提高人才培养质量，培养出符合社会需要的工程技术人才。