化學工程與工藝專業(yè)CDIO工程教育改革思路探索論文
【摘 要】以服務浙江及周邊地區(qū)經(jīng)濟為導向，基于CDIO工程教育理念對化學工程與工藝本科專業(yè)的教學進行初步改革探索。建立了“華峰班”、請企業(yè)的專家來講學、讓學生到企業(yè)去等教學模式，使學生在工程實際環(huán)境中學習學科知識，得到了一些正面的結果，并初步嘗試建立了化學工程與工藝專業(yè)CDIO工程理念的考核制度，為CDIO工程教育理念在化學工程與工藝專業(yè)的應用型人才培養(yǎng)方案改革提供一些思路。
【關鍵詞】華峰班 CDIO 工程教育
【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2011）09－0001－03
20世紀的工程教育課程主要是提高學生的動手實踐，使學生掌握相關的專業(yè)知識和解決工程實際問題的能力。然而，隨著世界經(jīng)濟全球化以及科學知識的發(fā)展，工程教育課程的教育偏向了“厚基礎、寬專業(yè)”的工程科學的培養(yǎng)模式，從而削弱了對學生解決工程實際問題的能力培養(yǎng)。這種培養(yǎng)方式導致了學生缺乏對現(xiàn)實工程情況應有的認知程度。為了解決這個難題，2000年由麻省理工學院Crawley等人通過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全過程，即構思（ConcEive）、設計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate）為載體，以工程項目生命周期全過程為載體培養(yǎng)學生的工程能力、學生的職業(yè)道德、學術知識和運用知識解決實際問題的能力，以及具備終生學習和團隊交流能力。
化學工程與技術作為化學工業(yè)的主要學科領域，擔負著促進化學工業(yè)及相關行業(yè)發(fā)展與進步的重要使命，因此培養(yǎng)出具有解決實際化工過程問題能力和創(chuàng)新能力的人才是非常重要的。本文以溫州大學化學工程與工藝專業(yè)的學生作為教學改革培養(yǎng)對象，將CDIO工程教育理念與化學工程與工藝的專業(yè)教育有機地結合，探索適合于以服務浙江及周邊地區(qū)經(jīng)濟為導向的化學工程與工藝專業(yè)教學模式的改革與實踐。
一 工科人才教育培養(yǎng)現(xiàn)狀
我國傳統(tǒng)的教學模式是以教師為中心、以課堂講授為主，以理論考試成績來評價學生的模式。當前，我國工程教育是通識教育模式和蘇聯(lián)教育模式的結合體。解放前，我國的先進高等工科教育主要是來自西方一些教會式的大學教育。建國后，由于化學工業(yè)發(fā)展的需要，我國效仿蘇聯(lián)搞起了專業(yè)教育。這種專業(yè)教育培養(yǎng)模式為我國的現(xiàn)代化建設作出了較大的貢獻。其缺點是過于強調教材和教學大綱的統(tǒng)一，影響了教育工作者的思維活躍性，也阻礙了對工科學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，教育家們對蘇聯(lián)教育模式進行了回顧和反思，制定了通識教育和專業(yè)教育相結合的工科通識教育模式。然而，隨著我國產(chǎn)業(yè)的進一步升級以及高校的持續(xù)擴招，導致了大量的工科畢業(yè)生找不到適合自己的工作，這可能是因為通識教育過于強調基礎科學理論，而弱化了專業(yè)內容和工程實踐，導致了工科畢業(yè)生只了解一些表面的理論，缺乏工程應具備的實踐創(chuàng)新能力。
在辦學機制上，一方面，高校過于強調科研業(yè)績考核，許多具備豐富工程經(jīng)驗的老師很少參與到實際的教學過程中，而參與教學的教師又與企業(yè)的`聯(lián)系不緊密。負責教學的教師缺乏產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，工程教學過程又缺乏與企業(yè)的有效溝通，造成了工程教育和社會需求的嚴重脫節(jié)。另一方面，雖然在教學上安排了生產(chǎn)見習、畢業(yè)實習等環(huán)節(jié)，但是不少學校在實踐教學環(huán)節(jié)上是比較薄弱的，這是因為見習、實習的時間一般比較短，相應的考核制度也不健全。
綜上所述，我國工科教育從教學模式、辦學機制等眾多方面都存在著與產(chǎn)業(yè)發(fā)展脫節(jié)的問題，嚴重影響了人才培養(yǎng)的質量。尤其是理論脫離實際、實踐環(huán)節(jié)薄弱、產(chǎn)學脫節(jié)的問題直接導致了學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，我國的工科人才培養(yǎng)模式已經(jīng)不能滿足產(chǎn)業(yè)升級的需求。為了更好地培養(yǎng)適合產(chǎn)業(yè)升級所需的人才，我們從培養(yǎng)模式上進行了改革探索。
二 化學工程與工藝專業(yè)CDIO工程教育改革探索
CDIO工程教育模式改革旨在培養(yǎng)學生系統(tǒng)工程技術能力，尤其是項目的構思、設計、開發(fā)和實施能力，以及較強的自學、組織溝通和協(xié)調能力。CDIO模式以工程項目全生命周期的要求來組織教、學、做，學生需要掌握各門課程知識之間的聯(lián)系，并用于解決綜合問題。因此，課程體系的建設要突出課程之間的關聯(lián)性，這就必須打破教師單打獨斗的傳統(tǒng)教學方法，而圍繞CDIO工程項目的實施進行教學計劃和課程關聯(lián)工作。
1．化工核心課程群的組織與教師隊伍建設
核心課程群由化工熱力學、傳遞過程原理、化學反應工程、分離工程、化學工藝學、化工設計6門課程組成，構成了化學工程與工藝核心專業(yè)課的主體�；ぴO計以其他五門課程為基礎，對提高學生分析問題、解決問題的綜合工程能力起到非常重要的作用。化工原理是講述單元操作的基本原理，是學好其他專業(yè)課程的基礎；化工熱力學則建立在分離工程的基礎之上，闡述工業(yè)條件下各種流體熱力學性質的計算；化學反應工程以傳遞過程為基礎，傳遞現(xiàn)象和化學反應工程利用數(shù)學的方法，從微觀角度闡述化學反應過程、設備設計的共性科學問題；化工工藝是關于化學品生產(chǎn)方法的技術科學，它以自然科學和工程科學規(guī)律為基礎，使化學反應達到工業(yè)化應用水平。由此可見，核心課程群的各門專業(yè)課是相輔相成的。
在課程群建設中，涉及專業(yè)課教學的老師主要通過進修、企業(yè)實踐、參加會議三種方式提高業(yè)務水平，對化工專業(yè)工程教育模式做到整體的認識，同時要求參與指導學生的化工設計。利用校企合作的機會，與企業(yè)方面的人才進行專業(yè)知識和其他方面的交流與溝通。其具體的組織與實施過程如下：
第一，教學方法改革的探索。首先，按照CDIO的教育理念，要逐步形成教師引導和以學生為主體的思想，使教師從教育者轉變?yōu)橐龑д�，教師不再是簡單地賣知識，而是引導學生學習知識，把主要任務放到教會學生學習方法上來。在教學方面的改革要得到全校上下的支持才可能順利進行。溫州大學為課程體系建設和師資建設提供了很好的平臺，在化工核心課程群教改的過程中提供了強有力的物質基礎和政策鼓勵。在這種良好的環(huán)境下，教師也愿意投入更多的時間去聽課評課，吸納好的教學手段和方法。由于化工班都屬于小班上課（30人左右），對部分課程如化工專業(yè)英語、精細化工工藝學實施角色互換教學模式，讓學生參與到化工教學的過程中。這些課程的效果反映較好，對化工原理等課程中的部分章節(jié)，我們也將逐步展開開放式的教學方法。
為了達到各門課程的知識體系能夠很好地銜接，通過教研室教師集體備課，相互切磋，討論每門課程講授的重點，個別章節(jié)內容的舍棄和補充，做到教學的知識體系完整、重點難點突出、學時合理分配，真正做到精選、精講教學內容。摒棄了過去教學活動中的單打獨斗，改為教學團隊授課，使各門課程有機地銜接起來。通過相互聽課并課后集體討論，指出教師課堂教學中存在的問題與不足，相互交流教學經(jīng)驗，討論改進的方法與策略，使教師的整體教學水平迅速得到提升。
第二，教師工程素質的培養(yǎng)。不少高校在引進人才方面主要考慮的是教師科研水平，其次關注人才的企業(yè)實踐經(jīng)驗。鑒于科研壓力，假期教師也不能到企業(yè)去參與實踐或者工作。此外，許多教師只對與自己科研相關的專業(yè)課非常熟悉，對其他的專業(yè)課則非常生疏。因此，利用現(xiàn)有的教學資源，培養(yǎng)教學團隊的建設是很重要的一環(huán)。溫州大學化學工程與工藝教研所以化工設計為主線，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的化工企業(yè)實踐兩個月，逐步培養(yǎng)教師的專業(yè)水平。近幾年，利用學習、調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)參觀學習，不斷地提高老師的業(yè)務水平。同時，為了讓教師能夠很好地參與到企業(yè)生產(chǎn)實踐中，溫州大學對擔任科技特派員的教師提出教學科研任務減半、考核優(yōu)先等政策鼓勵。僅2010年，我們派年輕老師帶隊到衢州巨化學習15天，杭州化工研究院學習3天，華峰學習7天，溫州本地化工企業(yè)實踐1個月左右，有效地提高了教師的工程素質。教師工程素質的增強也使學生收益頗豐，在2010年省化工設計大賽和全國“三井杯”化工設計大賽中多次獲獎。 2．學生工程能力和團隊合作的培養(yǎng)
作為地方院校，溫州大學化學工程與工藝專業(yè)的辦學宗旨是以培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才為主，服務地方經(jīng)濟和社會的發(fā)展。經(jīng)過對近兩年該專業(yè)的畢業(yè)生調查的情況來看，目前該專業(yè)存在以下問題：（1）畢業(yè)生雖然掌握較多的書本知識，但實踐能力不強，導致他們從學校到公司需要較長的“崗位過渡時間”；（2）畢業(yè)生普遍缺乏對現(xiàn)代企業(yè)工作流程和文化的了解，缺乏團隊工作經(jīng)驗、溝通能力和創(chuàng)新能力；（3）工程職業(yè)道德、敬業(yè)精神等人文素質薄弱，責任感不強。具體體現(xiàn)在：工作不踏實、心浮氣躁、做工程不細心、不愿承擔責任，客觀上他們的實踐能力與企業(yè)要求存在較大差距，而主觀上又不能沉下心來虛心向前輩學習。
從以上的調查結果來看，以目前的培養(yǎng)方案和評價標準來指導學生的專業(yè)教育經(jīng)不起企業(yè)用人單位的考驗。為了更好地培養(yǎng)適應地方經(jīng)濟社會發(fā)展的人才，實現(xiàn)對學生創(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)華峰集團實行校企聯(lián)合培養(yǎng)本科生，實施“華峰特色班”戰(zhàn)略。目前，“華峰班”的學生采用“3＋1”模式培養(yǎng)方案（即學生前三年在學校集中學習理論知識并完成實踐教學，最后一年到企業(yè)，接受企業(yè)的培訓，并在企業(yè)盯班盯崗接受生產(chǎn)實踐活動）。同時在工程專家的指導下，根據(jù)企業(yè)的需要對培養(yǎng)方案進行部分修改，增設華峰提出的部分課程，使得學生在校期間所學的基本知識和專業(yè)理論更貼近于華峰實際的應用。在這種戰(zhàn)略方針下，學生在企業(yè)的環(huán)境中真正做到知識和能力之間的無縫連接，縮短了“崗位過渡時間”，增加了學生的工程實踐能力，有效地推進了CDIO教學改革。在2010屆的化工專業(yè)畢業(yè)生中，華峰集團招聘了7名華峰班學生。提升了學生的工程能力、團隊合作精神以及專業(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、合理且科學有效的考核制度對本專業(yè)的健康發(fā)展起著至關重要的作用，它應當是對教學效果做出真實和客觀的評價，同時有利于提高學生學習的積極性和主動性�，F(xiàn)行的課程考核方法主要是通過期中和期末考試成績來評定，它能在一定程度上反映學生掌握知識的程度以及教師上課的教學效果，但不能很好地促進學生學習的主動性。部分學生比較反感現(xiàn)行的考核制度，這是因為現(xiàn)行的考核方法存在比較單一、部分學生在學習上投機取巧也能獲得高分而影響其他學生學習的積極性、不能全面反應學生的綜合應用能力等問題。
CDIO教學模式以能力培養(yǎng)為目標，其主要培養(yǎng)的是學生的理論知識、職業(yè)技能、人際交流以及產(chǎn)品研發(fā)的CDIO全過程。采用CDIO教學模式，評價方法則應側重能力的考核，能力本位的教學觀貫穿課程設置和教學實踐的全過程。我們進行教改，其目的是提高學生的工程實際能力，因此我們的考核將使用過程能力評測替代以往單一的成績評定。
我們現(xiàn)階段的具體做法是：（1）選題：在學生進入大三學習開始，從企業(yè)選出一些與本專業(yè)相關的課題以及近兩年化工設計大賽的課題，讓學生自動組成4～5人的小團隊；（2）專業(yè)學習：上專業(yè)課的老師或工程師把握好主要的授課內容，然后將大部分時間留給學生，讓他們針對自己的課題與本課程相關的知識點進行思考、提問、討論；（3）階段性測試：上完某些知識點后，老師或者企業(yè)工程師根據(jù)學生所做的課題和所學的專業(yè)知識進行評價，其中主要包括面試、答辯、自我評價、團隊合作能力等方面；（4）中期成績總結：這次總結是比較重要的，一般在大三上學期結束后，包括階段性測試的成績、平時的表現(xiàn)、專家化工設計大賽作品的評價、企業(yè)對學生課題的反饋等進行中期總結，由學校老師和企業(yè)專家對學生現(xiàn)階段的學習進行方法論指導，提出下學期的目標；（5）最后專業(yè)課成績評定：最后專業(yè)課成績進行A、B、C、D四個等級進行劃分，其中階段性測試占40%、中期成績總結10%、企業(yè)專家評價10%、課題完成情況10%、專業(yè)綜合能力20%、化工設計大賽10%。目前，整個評價體系尚在完善中。
三 結束語
化學工程與工藝專業(yè)學生的工程概念、分析和解決工程問題的培養(yǎng)對我國高等工科教育可持續(xù)發(fā)展以及化學工業(yè)的產(chǎn)業(yè)化升級起著非常重要的作用。本文就溫州大學化學工程與工藝專業(yè)的畢業(yè)生進行調研，發(fā)現(xiàn)學生在所學的知識和培養(yǎng)的能力和企業(yè)所需的人才具有一定的差距。本文以服務浙江及其周邊地區(qū)的經(jīng)濟作為出發(fā)點，初步建立了溫州大學化學工程與工藝專業(yè)的CDIO工程教育理念，獲得了一些正面的成果，為將來進行深入教學改革奠定了基礎。同時，我們的改革嘗試也為CDIO工程理念在化學工程與工藝專業(yè)的教育改革提供了一些思路。
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