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化學(xué)工程與工藝專業(yè)CDIO工程教育改革思路探索論文
【摘 要】以服務(wù)浙江及周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)為導(dǎo)向，基于CDIO工程教育理念對(duì)化學(xué)工程與工藝本科專業(yè)的教學(xué)進(jìn)行初步改革探索。建立了“華峰班”、請(qǐng)企業(yè)的專家來(lái)講學(xué)、讓學(xué)生到企業(yè)去等教學(xué)模式，使學(xué)生在工程實(shí)際環(huán)境中學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)，得到了一些正面的結(jié)果，并初步嘗試建立了化學(xué)工程與工藝專業(yè)CDIO工程理念的考核制度，為CDIO工程教育理念在化學(xué)工程與工藝專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案改革提供一些思路。
【關(guān)鍵詞】華峰班 CDIO 工程教育
【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674－4810（2011）09－0001－03
20世紀(jì)的工程教育課程主要是提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐，使學(xué)生掌握相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。然而，隨著世界經(jīng)濟(jì)全球化以及科學(xué)知識(shí)的發(fā)展，工程教育課程的教育偏向了“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)”的工程科學(xué)的培養(yǎng)模式，從而削弱了對(duì)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力培養(yǎng)。這種培養(yǎng)方式導(dǎo)致了學(xué)生缺乏對(duì)現(xiàn)實(shí)工程情況應(yīng)有的認(rèn)知程度。為了解決這個(gè)難題，2000年由麻省理工學(xué)院Crawley等人通過(guò)4年的探索創(chuàng)立了CDIO工程教育理念。CDIO作為一種新的工程教育理念，主張以產(chǎn)品研發(fā)的CDIO全過(guò)程，即構(gòu)思（ConcEive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)作（Operate）為載體，以工程項(xiàng)目生命周期全過(guò)程為載體培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、學(xué)生的職業(yè)道德、學(xué)術(shù)知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，以及具備終生學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)交流能力。
化學(xué)工程與技術(shù)作為化學(xué)工業(yè)的主要學(xué)科領(lǐng)域，擔(dān)負(fù)著促進(jìn)化學(xué)工業(yè)及相關(guān)行業(yè)發(fā)展與進(jìn)步的重要使命，因此培養(yǎng)出具有解決實(shí)際化工過(guò)程問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力的人才是非常重要的。本文以溫州大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生作為教學(xué)改革培養(yǎng)對(duì)象，將CDIO工程教育理念與化學(xué)工程與工藝的專業(yè)教育有機(jī)地結(jié)合，探索適合于以服務(wù)浙江及周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)為導(dǎo)向的化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)模式的改革與實(shí)踐。
一 工科人才教育培養(yǎng)現(xiàn)狀
我國(guó)傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以教師為中心、以課堂講授為主，以理論考試成績(jī)來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的模式。當(dāng)前，我國(guó)工程教育是通識(shí)教育模式和蘇聯(lián)教育模式的結(jié)合體。解放前，我國(guó)的先進(jìn)高等工科教育主要是來(lái)自西方一些教會(huì)式的大學(xué)教育。建國(guó)后，由于化學(xué)工業(yè)發(fā)展的需要，我國(guó)效仿蘇聯(lián)搞起了專業(yè)教育。這種專業(yè)教育培養(yǎng)模式為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)作出了較大的貢獻(xiàn)。其缺點(diǎn)是過(guò)于強(qiáng)調(diào)教材和教學(xué)大綱的統(tǒng)一，影響了教育工作者的思維活躍性，也阻礙了對(duì)工科學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，教育家們對(duì)蘇聯(lián)教育模式進(jìn)行了回顧和反思，制定了通識(shí)教育和專業(yè)教育相結(jié)合的工科通識(shí)教育模式。然而，隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步升級(jí)以及高校的持續(xù)擴(kuò)招，導(dǎo)致了大量的工科畢業(yè)生找不到適合自己的工作，這可能是因?yàn)橥ㄗR(shí)教育過(guò)于強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)科學(xué)理論，而弱化了專業(yè)內(nèi)容和工程實(shí)踐，導(dǎo)致了工科畢業(yè)生只了解一些表面的理論，缺乏工程應(yīng)具備的實(shí)踐創(chuàng)新能力。
在辦學(xué)機(jī)制上，一方面，高校過(guò)于強(qiáng)調(diào)科研業(yè)績(jī)考核，許多具備豐富工程經(jīng)驗(yàn)的老師很少參與到實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，而參與教學(xué)的教師又與企業(yè)的聯(lián)系不緊密。負(fù)責(zé)教學(xué)的教師缺乏產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，工程教學(xué)過(guò)程又缺乏與企業(yè)的有效溝通，造成了工程教育和社會(huì)需求的嚴(yán)重脫節(jié)。另一方面，雖然在教學(xué)上安排了生產(chǎn)見(jiàn)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)，但是不少學(xué)校在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上是比較薄弱的，這是因?yàn)橐?jiàn)習(xí)、實(shí)習(xí)的時(shí)間一般比較短，相應(yīng)的考核制度也不健全。
綜上所述，我國(guó)工科教育從教學(xué)模式、辦學(xué)機(jī)制等眾多方面都存在著與產(chǎn)業(yè)發(fā)展脫節(jié)的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。尤其是理論脫離實(shí)際、實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱、產(chǎn)學(xué)脫節(jié)的問(wèn)題直接導(dǎo)致了學(xué)生找不到適合自己的工作崗位以及企業(yè)有崗位找不到合適的人才。由此可見(jiàn)，我國(guó)的工科人才培養(yǎng)模式已經(jīng)不能滿足產(chǎn)業(yè)升級(jí)的需求。為了更好地培養(yǎng)適合產(chǎn)業(yè)升級(jí)所需的人才，我們從培養(yǎng)模式上進(jìn)行了改革探索。
二 化學(xué)工程與工藝專業(yè)CDIO工程教育改革探索
CDIO工程教育模式改革旨在培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)工程技術(shù)能力，尤其是項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和實(shí)施能力，以及較強(qiáng)的自學(xué)、組織溝通和協(xié)調(diào)能力。CDIO模式以工程項(xiàng)目全生命周期的要求來(lái)組織教、學(xué)、做，學(xué)生需要掌握各門(mén)課程知識(shí)之間的聯(lián)系，并用于解決綜合問(wèn)題。因此，課程體系的建設(shè)要突出課程之間的關(guān)聯(lián)性，這就必須打破教師單打獨(dú)斗的傳統(tǒng)教學(xué)方法，而圍繞CDIO工程項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)行教學(xué)計(jì)劃和課程關(guān)聯(lián)工作。
1．化工核心課程群的組織與教師隊(duì)伍建設(shè)
核心課程群由化工熱力學(xué)、傳遞過(guò)程原理、化學(xué)反應(yīng)工程、分離工程、化學(xué)工藝學(xué)、化工設(shè)計(jì)6門(mén)課程組成，構(gòu)成了化學(xué)工程與工藝核心專業(yè)課的主體。化工設(shè)計(jì)以其他五門(mén)課程為基礎(chǔ)，對(duì)提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合工程能力起到非常重要的作用�；ぴ硎侵v述單元操作的基本原理，是學(xué)好其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)；化工熱力學(xué)則建立在分離工程的基礎(chǔ)之上，闡述工業(yè)條件下各種流體熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算；化學(xué)反應(yīng)工程以傳遞過(guò)程為基礎(chǔ)，傳遞現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)工程利用數(shù)學(xué)的方法，從微觀角度闡述化學(xué)反應(yīng)過(guò)程、設(shè)備設(shè)計(jì)的共性科學(xué)問(wèn)題；化工工藝是關(guān)于化學(xué)品生產(chǎn)方法的技術(shù)科學(xué)，它以自然科學(xué)和工程科學(xué)規(guī)律為基礎(chǔ)，使化學(xué)反應(yīng)達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用水平。由此可見(jiàn)，核心課程群的各門(mén)專業(yè)課是相輔相成的。
在課程群建設(shè)中，涉及專業(yè)課教學(xué)的老師主要通過(guò)進(jìn)修、企業(yè)實(shí)踐、參加會(huì)議三種方式提高業(yè)務(wù)水平，對(duì)化工專業(yè)工程教育模式做到整體的認(rèn)識(shí)，同時(shí)要求參與指導(dǎo)學(xué)生的化工設(shè)計(jì)。利用校企合作的機(jī)會(huì)，與企業(yè)方面的人才進(jìn)行專業(yè)知識(shí)和其他方面的交流與溝通。其具體的組織與實(shí)施過(guò)程如下：
第一，教學(xué)方法改革的探索。首先，按照CDIO的教育理念，要逐步形成教師引導(dǎo)和以學(xué)生為主體的思想，使教師從教育者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者，教師不再是簡(jiǎn)單地賣知識(shí)，而是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)，把主要任務(wù)放到教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法上來(lái)。在教學(xué)方面的改革要得到全校上下的支持才可能順利進(jìn)行。溫州大學(xué)為課程體系建設(shè)和師資建設(shè)提供了很好的平臺(tái)，在化工核心課程群教改的過(guò)程中提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)基礎(chǔ)和政策鼓勵(lì)。在這種良好的環(huán)境下，教師也愿意投入更多的時(shí)間去聽(tīng)課評(píng)課，吸納好的教學(xué)手段和方法。由于化工班都屬于小班上課（30人左右），對(duì)部分課程如化工專業(yè)英語(yǔ)、精細(xì)化工工藝學(xué)實(shí)施角色互換教學(xué)模式，讓學(xué)生參與到化工教學(xué)的過(guò)程中。這些課程的效果反映較好，對(duì)化工原理等課程中的部分章節(jié)，我們也將逐步展開(kāi)開(kāi)放式的教學(xué)方法。
為了達(dá)到各門(mén)課程的知識(shí)體系能夠很好地銜接，通過(guò)教研室教師集體備課，相互切磋，討論每門(mén)課程講授的重點(diǎn)，個(gè)別章節(jié)內(nèi)容的舍棄和補(bǔ)充，做到教學(xué)的知識(shí)體系完整、重點(diǎn)難點(diǎn)突出、學(xué)時(shí)合理分配，真正做到精選、精講教學(xué)內(nèi)容。摒棄了過(guò)去教學(xué)活動(dòng)中的單打獨(dú)斗，改為教學(xué)團(tuán)隊(duì)授課，使各門(mén)課程有機(jī)地銜接起來(lái)。通過(guò)相互聽(tīng)課并課后集體討論，指出教師課堂教學(xué)中存在的問(wèn)題與不足，相互交流教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，討論改進(jìn)的方法與策略，使教師的整體教學(xué)水平迅速得到提升。
第二，教師工程素質(zhì)的培養(yǎng)。不少高校在引進(jìn)人才方面主要考慮的是教師科研水平，其次關(guān)注人才的企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。鑒于科研壓力，假期教師也不能到企業(yè)去參與實(shí)踐或者工作。此外，許多教師只對(duì)與自己科研相關(guān)的專業(yè)課非常熟悉，對(duì)其他的專業(yè)課則非常生疏。因此，利用現(xiàn)有的教學(xué)資源，培養(yǎng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)是很重要的一環(huán)。溫州大學(xué)化學(xué)工程與工藝教研所以化工設(shè)計(jì)為主線，基于地方化工企事業(yè)單位為依托，派遣年輕教師每年到相關(guān)的化工企業(yè)實(shí)踐兩個(gè)月，逐步培養(yǎng)教師的專業(yè)水平。近幾年，利用學(xué)習(xí)、調(diào)研以及下派科技特派員的方式，
到杭州化工研究院、衢州巨化、瑞安華峰等不同類型的企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，不斷地提高老師的業(yè)務(wù)水平。同時(shí)，為了讓教師能夠很好地參與到企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，溫州大學(xué)對(duì)擔(dān)任科技特派員的教師提出教學(xué)科研任務(wù)減半、考核優(yōu)先等政策鼓勵(lì)。僅2010年，我們派年輕老師帶隊(duì)到衢州巨化學(xué)習(xí)15天，杭州化工研究院學(xué)習(xí)3天，華峰學(xué)習(xí)7天，溫州本地化工企業(yè)實(shí)踐1個(gè)月左右，有效地提高了教師的工程素質(zhì)。教師工程素質(zhì)的增強(qiáng)也使學(xué)生收益頗豐，在2010年省化工設(shè)計(jì)大賽和全國(guó)“三井杯”化工設(shè)計(jì)大賽中多次獲獎(jiǎng)。 2．學(xué)生工程能力和團(tuán)隊(duì)合作的培養(yǎng)
作為地方院校，溫州大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的辦學(xué)宗旨是以培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才為主，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。經(jīng)過(guò)對(duì)近兩年該專業(yè)的畢業(yè)生調(diào)查的情況來(lái)看，目前該專業(yè)存在以下問(wèn)題：（1）畢業(yè)生雖然掌握較多的書(shū)本知識(shí)，但實(shí)踐能力不強(qiáng)，導(dǎo)致他們從學(xué)校到公司需要較長(zhǎng)的“崗位過(guò)渡時(shí)間”；（2）畢業(yè)生普遍缺乏對(duì)現(xiàn)代企業(yè)工作流程和文化的了解，缺乏團(tuán)隊(duì)工作經(jīng)驗(yàn)、溝通能力和創(chuàng)新能力；（3）工程職業(yè)道德、敬業(yè)精神等人文素質(zhì)薄弱，責(zé)任感不強(qiáng)。具體體現(xiàn)在：工作不踏實(shí)、心浮氣躁、做工程不細(xì)心、不愿承擔(dān)責(zé)任，客觀上他們的實(shí)踐能力與企業(yè)要求存在較大差距，而主觀上又不能沉下心來(lái)虛心向前輩學(xué)習(xí)。
從以上的調(diào)查結(jié)果來(lái)看，以目前的培養(yǎng)方案和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)學(xué)生的專業(yè)教育經(jīng)不起企業(yè)用人單位的考驗(yàn)。為了更好地培養(yǎng)適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的人才，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，我們與溫州地區(qū)最大的化工企業(yè)華峰集團(tuán)實(shí)行校企聯(lián)合培養(yǎng)本科生，實(shí)施“華峰特色班”戰(zhàn)略。目前，“華峰班”的學(xué)生采用“3＋1”模式培養(yǎng)方案（即學(xué)生前三年在學(xué)校集中學(xué)習(xí)理論知識(shí)并完成實(shí)踐教學(xué)，最后一年到企業(yè)，接受企業(yè)的培訓(xùn)，并在企業(yè)盯班盯崗接受生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)）。同時(shí)在工程專家的指導(dǎo)下，根據(jù)企業(yè)的需要對(duì)培養(yǎng)方案進(jìn)行部分修改，增設(shè)華峰提出的部分課程，使得學(xué)生在校期間所學(xué)的基本知識(shí)和專業(yè)理論更貼近于華峰實(shí)際的應(yīng)用。在這種戰(zhàn)略方針下，學(xué)生在企業(yè)的環(huán)境中真正做到知識(shí)和能力之間的無(wú)縫連接，縮短了“崗位過(guò)渡時(shí)間”，增加了學(xué)生的工程實(shí)踐能力，有效地推進(jìn)了CDIO教學(xué)改革。在2010屆的化工專業(yè)畢業(yè)生中，華峰集團(tuán)招聘了7名華峰班學(xué)生。提升了學(xué)生的工程能力、團(tuán)隊(duì)合作精神以及專業(yè)素養(yǎng)。
3．逐步建立適合CDIO工程理念的考核制度
正確、公平、合理且科學(xué)有效的考核制度對(duì)本專業(yè)的健康發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，它應(yīng)當(dāng)是對(duì)教學(xué)效果做出真實(shí)和客觀的評(píng)價(jià)，同時(shí)有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性�，F(xiàn)行的課程考核方法主要是通過(guò)期中和期末考試成績(jī)來(lái)評(píng)定，它能在一定程度上反映學(xué)生掌握知識(shí)的程度以及教師上課的教學(xué)效果，但不能很好地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。部分學(xué)生比較反感現(xiàn)行的考核制度，這是因?yàn)楝F(xiàn)行的考核方法存在比較單一、部分學(xué)生在學(xué)習(xí)上投機(jī)取巧也能獲得高分而影響其他學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、不能全面反應(yīng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力等問(wèn)題。
CDIO教學(xué)模式以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，其主要培養(yǎng)的是學(xué)生的理論知識(shí)、職業(yè)技能、人際交流以及產(chǎn)品研發(fā)的CDIO全過(guò)程。采用CDIO教學(xué)模式，評(píng)價(jià)方法則應(yīng)側(cè)重能力的考核，能力本位的教學(xué)觀貫穿課程設(shè)置和教學(xué)實(shí)踐的全過(guò)程。我們進(jìn)行教改，其目的是提高學(xué)生的工程實(shí)際能力，因此我們的考核將使用過(guò)程能力評(píng)測(cè)替代以往單一的成績(jī)?cè)u(píng)定。
我們現(xiàn)階段的具體做法是：（1）選題：在學(xué)生進(jìn)入大三學(xué)習(xí)開(kāi)始，從企業(yè)選出一些與本專業(yè)相關(guān)的課題以及近兩年化工設(shè)計(jì)大賽的課題，讓學(xué)生自動(dòng)組成4～5人的小團(tuán)隊(duì)；（2）專業(yè)學(xué)習(xí)：上專業(yè)課的老師或工程師把握好主要的授課內(nèi)容，然后將大部分時(shí)間留給學(xué)生，讓他們針對(duì)自己的課題與本課程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行思考、提問(wèn)、討論；（3）階段性測(cè)試：上完某些知識(shí)點(diǎn)后，老師或者企業(yè)工程師根據(jù)學(xué)生所做的課題和所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中主要包括面試、答辯、自我評(píng)價(jià)、團(tuán)隊(duì)合作能力等方面；（4）中期成績(jī)總結(jié)：這次總結(jié)是比較重要的，一般在大三上學(xué)期結(jié)束后，包括階段性測(cè)試的成績(jī)、平時(shí)的表現(xiàn)、專家化工設(shè)計(jì)大賽作品的評(píng)價(jià)、企業(yè)對(duì)學(xué)生課題的反饋等進(jìn)行中期總結(jié)，由學(xué)校老師和企業(yè)專家對(duì)學(xué)生現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)進(jìn)行方法論指導(dǎo)，提出下學(xué)期的目標(biāo)；（5）最后專業(yè)課成績(jī)?cè)u(píng)定：最后專業(yè)課成績(jī)進(jìn)行A、B、C、D四個(gè)等級(jí)進(jìn)行劃分，其中階段性測(cè)試占40%、中期成績(jī)總結(jié)10%、企業(yè)專家評(píng)價(jià)10%、課題完成情況10%、專業(yè)綜合能力20%、化工設(shè)計(jì)大賽10%。目前，整個(gè)評(píng)價(jià)體系尚在完善中。
三 結(jié)束語(yǔ)
化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生的工程概念、分析和解決工程問(wèn)題的培養(yǎng)對(duì)我國(guó)高等工科教育可持續(xù)發(fā)展以及化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)業(yè)化升級(jí)起著非常重要的作用。本文就溫州大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的畢業(yè)生進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在所學(xué)的知識(shí)和培養(yǎng)的能力和企業(yè)所需的人才具有一定的差距。本文以服務(wù)浙江及其周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)作為出發(fā)點(diǎn)，初步建立了溫州大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的CDIO工程教育理念，獲得了一些正面的成果，為將來(lái)進(jìn)行深入教學(xué)改革奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，我們的改革嘗試也為CDIO工程理念在化學(xué)工程與工藝專業(yè)的教育改革提供了一些思路。
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