吳寶華，張艷，李曉霞

摘 ? ?要：文章從CDIO工程教育的內(nèi)涵出發(fā)，提出了基于CDIO工程教學(xué)理念的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革路徑，并構(gòu)建了基于CDIO工程教育的學(xué)生成績評價體系。

關(guān)鍵詞：CDIO工程教育;實(shí)驗(yàn)教學(xué);化學(xué)

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2015）03-0019-02

CDIO工程教育模式是工程教育國際化改革取得的最新成果，目前，社會對人才培養(yǎng)特別是創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)提出了更高的要求，我國已經(jīng)有很多的高校參與到CDIO 工程教育改革之中。

一、CDIO工程教育的內(nèi)涵

目前，許多高校的實(shí)驗(yàn)課都存在著許多問題[1]，例如（1）“重理論、輕實(shí)踐”現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)課程受不到重視，而且往往實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足，這是阻礙實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的主要因素;（2）“按方抓藥”現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段單一，這種填鴨式的教學(xué)方法，嚴(yán)重限制了學(xué)生創(chuàng)新性思維的發(fā)展;（3）“一錘定音”現(xiàn)象：考核方式不合理，考試內(nèi)容有限，即使發(fā)現(xiàn)了學(xué)生在基本操作上存在問題，也難以及時糾正，考試成績無法全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

那么，目前怎樣才能培養(yǎng)出具有一定知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，使他們具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、交流溝通能力和對大系統(tǒng)的掌控能力？圍繞這一問題，由美國麻省理工學(xué)院等4所工程大學(xué)發(fā)起，經(jīng)過四年的探索研究，建立了被稱為CDIO的新的工程教育模式，其中C代表構(gòu)思（Conceive）、D代表設(shè)計(jì)（Design）、I代表實(shí)現(xiàn)（Implement）、E代表運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)運(yùn)行為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)工程，通過綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。幾年來，各試點(diǎn)高校積極探索國際先進(jìn)的CDIO工程教育模式在中國高校的實(shí)施方法與發(fā)展思路，取得了一定的成果[2]。

CDIO 工程教育是以把知識轉(zhuǎn)化成能力為目標(biāo)，通過仿真教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、推理能力、解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)工作與交流能力[3]，并通過一定的教學(xué)手段，將工程教育理念潛移默化地植入實(shí)驗(yàn)教學(xué)、企業(yè)實(shí)習(xí)和科技創(chuàng)新活動中，使得學(xué)生在獲得知識的同時，其工程教育理念、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力都得到不同程度的鍛煉和提高。因此，在化學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系中引入CDIO工程教育模式具有重要的意義。

二、基于CDIO工程教育的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革路徑

（一）CDIO模式指導(dǎo)下化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的改革

按照CDIO工程教育模式要求，更新教育觀念，實(shí)驗(yàn)教學(xué)要體現(xiàn)以人為本、以學(xué)生為中心的思想，使知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育齊頭并進(jìn)，協(xié)調(diào)發(fā)展。以學(xué)生為中心就是要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要以學(xué)生為主體，教師則處于主導(dǎo)地位，引導(dǎo)學(xué)生思考，運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行探索和創(chuàng)新[4]。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們通過“查、習(xí)、審、訓(xùn)、結(jié)”五個步驟的訓(xùn)練加深學(xué)生對CDIO工程理念的理解，從而提高學(xué)生工程實(shí)踐能力。

“查”。查的目的是為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力，調(diào)動學(xué)生解決問題的欲望，我們要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目查找一篇相關(guān)文獻(xiàn)，包括實(shí)驗(yàn)方法是如何提出的、遇到的困難是如何解決的以及該實(shí)驗(yàn)方法延伸的當(dāng)前國內(nèi)外待解決的科研前沿問題，這樣既可以加強(qiáng)學(xué)生對該實(shí)驗(yàn)原理及方法的理解，啟迪學(xué)生的好奇心，同時更注重了學(xué)生工程理念的形成。

“習(xí)”。實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)對于實(shí)驗(yàn)的成功至關(guān)重要。要求學(xué)生根據(jù)所查文獻(xiàn)，弄清楚實(shí)驗(yàn)的目的、原理、化學(xué)反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、儀器的使用原理及方法，為動手操作做好理論上的準(zhǔn)備。在心理學(xué)上“預(yù)習(xí)”這個過程屬于可以通過強(qiáng)化來控制的操作行為過程，要保持行為的強(qiáng)度，就必須強(qiáng)化，強(qiáng)化的結(jié)果是能驅(qū)使學(xué)生產(chǎn)生出內(nèi)在的自發(fā)性的心理動力，從而自動、自覺、自發(fā)地做好本項(xiàng)工作。

“審”，學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)操作開始前，教師必須要先審查學(xué)生的預(yù)習(xí)報告，檢查學(xué)生相關(guān)文獻(xiàn)查找情況，如檢查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理理解的程度，對化學(xué)反應(yīng)和出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了解的清晰程度，對實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的問題是否有解決的預(yù)案等問題進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，對于預(yù)習(xí)不理想不合格的學(xué)生堅(jiān)決拒之門外，待合格后方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，以此培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和遇到問題從容解決的工程素質(zhì)。

“訓(xùn)”。這一步驟是學(xué)生動手操作的開始，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)，基本操作、基本技能是提高和培養(yǎng)學(xué)生動手能力及工程實(shí)踐能力的基礎(chǔ)和保障，為此在該步驟中我們實(shí)施了“三強(qiáng)化”訓(xùn)練。一是“強(qiáng)化基本操作技能訓(xùn)練”，學(xué)生必須先了解實(shí)驗(yàn)操作視頻，熟練模擬規(guī)范化操作技能，然后才能被允許進(jìn)入實(shí)驗(yàn)課堂。二是“強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)記錄訓(xùn)練”，學(xué)生對觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)得到的原始數(shù)據(jù)必須及時填寫，如實(shí)記錄，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中由教師簽字，避免涂改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。三是“強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)報告的撰寫訓(xùn)練”，學(xué)生必須當(dāng)堂處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析并提交實(shí)驗(yàn)報告。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)按照先基本、后綜合、再設(shè)計(jì)的原則逐步培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

“結(jié)”。要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作完成實(shí)驗(yàn)后，要進(jìn)行創(chuàng)新性小結(jié)，提出一條較為合理的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟改進(jìn)的建議，以及如何讓學(xué)生最大限度發(fā)揮創(chuàng)新能力的教學(xué)方法方面改進(jìn)的建議，做到推陳出新，進(jìn)一步加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方法步驟和文獻(xiàn)的理解，工程理念和創(chuàng)新能力得到反復(fù)強(qiáng)化。

（二）企業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革

企業(yè)培養(yǎng)是CDIO工程教育模式培養(yǎng)過程中較為重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，它的培養(yǎng)目標(biāo)就是以提高工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神為宗旨，以企業(yè)真實(shí)工程環(huán)境為平臺，以解決工程實(shí)際問題為中心，借助企業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)和非技術(shù)性訓(xùn)練，通過參與企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)作、工程項(xiàng)目以及產(chǎn)品的研發(fā)過程，使學(xué)生系統(tǒng)掌握工程領(lǐng)域扎實(shí)的專業(yè)知識和專業(yè)技能，了解和掌握生產(chǎn)與運(yùn)作系統(tǒng)的工藝流程、運(yùn)行過程和維護(hù)等知識，了解企業(yè)文化，培養(yǎng)學(xué)生交流溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、職業(yè)道德、職業(yè)素質(zhì)及社會責(zé)任感，將學(xué)生培養(yǎng)成為知識、能力、人格協(xié)調(diào)統(tǒng)一，滿足行業(yè)企業(yè)要求的高級工程技術(shù)開發(fā)應(yīng)用型人才。

為此，化工學(xué)院與山東京博控股股份有限公司建立了校企合作關(guān)系。山東京博是一家歷史悠久和生產(chǎn)能力較強(qiáng)的廠家，我們將在校的大三學(xué)生送往該企業(yè)進(jìn)行實(shí)地訓(xùn)練，在企業(yè)學(xué)生不但親眼觀看，親耳傾聽，而且還親自參與到生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中，在工人師傅的帶領(lǐng)下實(shí)行三班倒，每個人負(fù)責(zé)不同的工段。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)習(xí)，學(xué)生都基本熟悉了工藝流程。對于每一個儲罐、閥門、管路以及各種塔還有泵，都能清楚地知道是干什么的，有什么作用。做到了將理論知識與工程實(shí)際的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)理論知識和工程實(shí)踐的融合，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生工程創(chuàng)新能力的同步提高，實(shí)現(xiàn)良好工程職業(yè)道德習(xí)慣的養(yǎng)成。

另外，京博的企業(yè)文化也深深地影響著學(xué)生，在京博，學(xué)生得到了忠孝仁愛儒家文化的現(xiàn)實(shí)熏陶，比在課堂學(xué)習(xí)德育課的效果要強(qiáng)百倍。在京博實(shí)習(xí)，深感到企業(yè)為學(xué)生們付出了很多，充分體現(xiàn)了企業(yè)的社會責(zé)任感，另一方面師傅們敬業(yè)愛崗和吃苦耐勞的精神也深深地感染了學(xué)生，使學(xué)生養(yǎng)成良好工程職業(yè)道德習(xí)慣，形成了良好的品德，提高了克服困難應(yīng)對挑戰(zhàn)的能力，為使學(xué)生成為對社會有用的人才打下基礎(chǔ)。

（三）科技創(chuàng)新活動的改革

大學(xué)生科技創(chuàng)新活動，是指課堂教學(xué)以外的一切科技活動。這種科技活動，其實(shí)就是一種創(chuàng)新的實(shí)踐活動，它有利于大學(xué)生創(chuàng)新意識的開啟，有利于大學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，這對高校實(shí)踐教學(xué)改革的進(jìn)一步推進(jìn)具有十分重要的意義。

為了提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，我們鼓勵學(xué)生踴躍參加校級開放實(shí)驗(yàn)或校級創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)以及化工設(shè)計(jì)大賽等等大學(xué)生課外科研訓(xùn)練活動。我們根據(jù)學(xué)生報名時的準(zhǔn)備情況進(jìn)行擇優(yōu)選擇。例如，在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)《原子吸收光譜法測定香煙中Cr、Cd含量的研究》中，從實(shí)驗(yàn)材料的整理、申報，整個實(shí)驗(yàn)操作、中期檢查再到結(jié)題答辯都是以學(xué)生為主體完成的?；W(xué)院由五名學(xué)生組成的“夢舞冰城”代表隊(duì)在2013年“中國石化—三井化學(xué)”第七屆全國大學(xué)生化工大賽中榮獲了一等獎的好成績;在2013年東北地區(qū)舉辦的“天順杯”大學(xué)化工設(shè)計(jì)大賽中學(xué)院有一名學(xué)生獲得一等獎，兩名學(xué)生獲得二等獎。

三、構(gòu)建基于CDIO工程教育的學(xué)生成績評價

體系

學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績的評定要能全面、真實(shí)、公平反映學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)，因此，成績的評定要面向?qū)嶒?yàn)教學(xué)的全過程，這樣才能使成績的評定更加合理。

在教學(xué)過程中，針對“查、習(xí)、審、訓(xùn)、結(jié)”五個步驟建立了多層次、多方面考核的新方法，形成了實(shí)驗(yàn)成績評價的新體系，即針對不同的學(xué)生采取不同的評價考核方法。按照優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格給出學(xué)生的平時成績（該成績占期末總成績的50%）;另外，筆試成績占期末總成績的50%。

在企業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和科技創(chuàng)新活動中，按照學(xué)生創(chuàng)新能力，采取加分激勵的方法進(jìn)行成績考核。例如：對于企業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)按加40分計(jì)算：對于在企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐過程中能夠發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的學(xué)生，給予20分加分，針對實(shí)習(xí)總結(jié)報告具有一定創(chuàng)新性的學(xué)生，給予20分加分;對于科技創(chuàng)新活動按加40分計(jì)算：積極參加校級創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，并在解題時取得優(yōu)異成績的給予15分加分，積極參加競賽活動并取得名次的學(xué)生給予25分加分。

總之，化學(xué)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的科學(xué)，實(shí)踐教學(xué)在化學(xué)教學(xué)的全過程中占有特殊重要的地位。用CDIO工程教育理念指導(dǎo)化學(xué)實(shí)踐教學(xué)，對于樹立學(xué)生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)工程教育理念、提高工程實(shí)踐能力，具有十分深遠(yuǎn)的意義。

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