CDIO理念下高校化学设计类实验课程改革研究-以邢台学院为例

霍维涛，郝永超，李红芳，袁洪晶，乔卫叶

(邢台学院 化学与化工学院，河北 邢台 054001)

设计类实验是一门本科高年级开设的课程，目前国内绝大部分高校都设置了这门课程。该课程一般由教师提前设定研究课题，学生依据课题检索文献，设计实验并完成操作、数据分析等教学环节，教师负责指导。它培养和锻炼了学生的信息检索、自学、总结概括、创新、沟通交流和团队协作等能力，是一门综合性较强的课程[1]。与其他专业基础课实验不同，研究设计类实验课并不关注于特定的专业知识理论验证，实验课题多种多样，实验方案内容并不确定，甚至实验的结果也可能并不明确[2]。因此，这门课的教学并没有太多教学资料可供参考，高校之间的教学效果差别较大，进行此类课程的研究和探索就成为非常有意义的工作[1-4]。

CDIO是由构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)构成的工程教学模式，它强调系统性、科学性和先进性的统一，主张利用综合性项目为载体，注重在教学工作中培养人才的实践、团队协作、开拓创新等能力[5-7]。CDIO教学理念对工程人才的培养提出了详细的实施标准，这对地方高校工程教育具有重要的指导意义[3,8]。邢台学院目前处于向应用型转型的关键时期，有工科专业10个，工科专业群建设已初具规模。CDIO教学理念引入到邢台学院已有十余年的时间，学院师生通过不断地学习、实践、反思、改进，不断加强CDIO理念对教学的指导，使教学质量得到很大的提升。

笔者为化学与化工学院的教师，所在的课程组已进行化学类研究设计类实验课程的教学十余年时间。近几年课程组依据CDIO教学理念进行该课程的改革与实践研究，对于提高学生的实践创新能力取得了良好的效果。

1 课程要体现构思与设计的思想

设计类实验课程要充分体现CDIO理念中构思、设计思想。学生依据教师给的课题，通过自主查阅文献和专业知识学习进行实验方案设计，这一过程要在实验方案讨论部分、实验预习部分体现出来，方案设计要引导学生根据文献研究结果或反应原理进行，做到有理有据。教师尽量不引导学生设计同一实验方案，要鼓励不同实验方案的提出，并充分利用现有的实验条件满足方案的实施。

2 完善教学过程，加强过程监督

过程监督是教学过程有效实施的重要保障。目前化学设计类实验课程的教学实施过程如图1。

图1 目前化学设计类实验课程的教学实施过程

在上述教学过程中，平时成绩的评定主要通过三个阶段进行：

(1)成绩评定1：主要考察学生查阅文献，实验设计的合理性，创新性，目的在于促进学生文献检索、专业知识的自主学习，监督和指导学生进行构思与设计的学习。

(2)成绩评定2：主要考察学生实际操作的规范性，目的在于监督和指导学生进行动手能力的训练。

(3)成绩评定3：主要考察学生数据处理、实验反思能力，目的在于监督学生分析问题的能力。

3 课题设置要合情合理

良好的课题设置可以激起学生的学习兴趣，但考虑到我校作为地方性高校，硬件条件有限，其课题设置也要切合实际，合情合理。经过长期的教学实践，良好的课题设置有以下一个或几个特点：

(1)课题要有一定的发散性，实验结果本身就不具有标准答案。发散性的实验有助于学生依据自己的兴趣进行实验的设计和实施，提高授课效率，此类课题有常见金属氧化物的制备及XRD表征等。

(2)结合地方工业发展特点。邢台是华北地区重要的化工产品生产基地，用实际产品的生产问题作为课题可以激发学生的学习兴趣。此类课题有氧化镁的制备及表征，钛白粉的制备及表征，金银花有效成分的提取，苦参碱的提取等。

(3)结合安全环保意识的培养。安全和环保是每一个化学人面对的问题，邢台作为全国的重污染城市，学生安全和环保更是不可忽略。这类课程可使学生关注身边的化学问题，提高安全和环保意识。此类课题有废旧电池回收研究，空气中挥发性芳烃的含量测定，农药残留的检测等。

(4)结合教师科研情况。学生接触和了解一定的学术前沿知识，不仅可以激发学习兴趣，同时也可以培养专业情感，课题组依据我院教师的科研情况开设的课题有固相萃取技术测定头孢类抗生素，纳米金属粒子的合成及催化性能研究等。

总之，CDIO教育理念是一种先进的工程教育理念，它致力于建立规范的工程人才教育体制，注重提升人才教育的实际解决问题能力，依此进行的课程构思设计，运行评价等对设计类实践课程的教学效果产生了极大的提高。

4 结束语

CDIO工程教育理念是国际公认的工程人才教育规范，其理念的学习与实践有助于提升我校工程类专业的教学质量。利用CDIO理念指导化学设计类实验课程的开设中，通过引导学生进行合理的实验方案构思和设计，加强过程监督，合理的课题设置等手段，极大提高了该课程的教学质量。