胡建波

摘 要 新工科背景下，借鑒CDIO工程教育理念，通過以項(xiàng)目帶動教學(xué)、開辟第二課堂、運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段和改革考核方法對“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”進(jìn)行改革，提高了教學(xué)效果，有助于符合新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)的高素質(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 新工科 CDIO工程教育理念 項(xiàng)目驅(qū)動 過程性評價

中圖分類號：G424?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.12.049

On the Teaching Reform of Chemical Equipment and Machinery

under the Background of New Engineering

HU Jianbo

（College of Chemistry & Materials Engineering， Wenzhou University， Wenzhou， Zhejiang 325035）

Abstract Under the background of new engineering， with reference to the concept of CDIO Engineering Education， through the project driven teaching， opening up the second classroom， using modern teaching methods and reform assessment methods to reform the chemical equipment machinery foundation， the teaching effect has been improved， which is conducive to the cultivation of high-quality compound innovative talents in line with the training objectives of new engineering talents.

Keywords new engineering; CDIO engineering education concept; project driven; process evaluation

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是2010年開始實(shí)施的一項(xiàng)高等教育重大改革項(xiàng)目，[1]旨在培養(yǎng)一批能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要，具有良好創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的高素質(zhì)工程人才，是我國工程教育改革的一個突破口。“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實(shí)施以來，在人才培養(yǎng)、師資隊伍建設(shè)等方面取得了巨大成果。作為“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的升級版（亦稱2.0版），[2]“新工科”是我國高等教育為適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，培養(yǎng)新型工科創(chuàng)新人才而提出的全新概念。[3]新工科概念提出后，教育部積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)，從2017年2月的“復(fù)旦共識”到2017年4月的“天大行動”，再到2017年6月的《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》（即“北京指南”），成為“新工科”建設(shè)三部曲，指明了我國高等工程教育改革的新方向。[4，5]

溫州大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)是教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點(diǎn)專業(yè)?！盎ぴO(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，具有較強(qiáng)的理論性和工程應(yīng)用性，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、工程意識和創(chuàng)新能力的重要課程。新工科背景下，結(jié)合新工科人才培養(yǎng)理念和目標(biāo)，對“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”課程教學(xué)進(jìn)行改革，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新人才，滿足新工科對人才培養(yǎng)的要求具有重要意義。

1 借鑒CDIO工程教育理念和模式培養(yǎng)新工科人才

CDIO 工程教育理念由美國麻省理工學(xué)院聯(lián)合瑞典皇家技術(shù)學(xué)院、瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院及瑞典林克平大學(xué)創(chuàng)立的一種工程教育方法，是近十年來國際工程教育改革的重要成果。[6]CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和操作（Operate）的縮寫，是將工程科學(xué)和工程實(shí)踐能力融為一體的教育方法，具有先進(jìn)性、系統(tǒng)性、普適性和可操作性。CDIO工程教育理念以項(xiàng)目從研發(fā)到完成的全過程為載體，以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)在項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)和操作的真實(shí)工程教育過程中，培養(yǎng)學(xué)生的工程師能力。CDIO工程教育理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，同時注重基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)知識的培養(yǎng)。學(xué)生通過項(xiàng)目驅(qū)動的方式，主動地以實(shí)踐和多課程聯(lián)系的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力、工程實(shí)踐能力和綜合創(chuàng)新能力，與新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)有較強(qiáng)的一致性。新工科背景下，借鑒CDIO工程教育理念和模式，結(jié)合新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)，對教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和課程體系進(jìn)行改革，培養(yǎng)能適應(yīng)甚至引領(lǐng)未來工程發(fā)展需要的新型復(fù)合型高素質(zhì)創(chuàng)新人才，具有重要意義。基于此，筆者將CDIO工程教育理念引入“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的新工科人才。

2 項(xiàng)目帶動教學(xué)

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師是主體，教師講課，學(xué)生被動接受知識，缺乏學(xué)習(xí)主動性和獨(dú)立思考探索精神。同時在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，注重理論知識的學(xué)習(xí)，而忽視實(shí)踐環(huán)節(jié)，造成理論和實(shí)踐脫節(jié)，影響教學(xué)效果。CDIO工程教育理念以項(xiàng)目驅(qū)動形式培養(yǎng)學(xué)生，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)”，注重學(xué)生的主體地位。借鑒CDIO工程教育理念，結(jié)合“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”課程特點(diǎn)，在課程教學(xué)中引入項(xiàng)目化教學(xué)，以項(xiàng)目為導(dǎo)向，以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，教、學(xué)、做一體化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。根據(jù)課程內(nèi)容，我們設(shè)置了三個學(xué)習(xí)情境（化工設(shè)備材料、內(nèi)壓容器設(shè)計和外壓容器設(shè)計），每個學(xué)習(xí)情境設(shè)計了與之相匹配的項(xiàng)目。每個學(xué)習(xí)情境中，在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識和基本方法基礎(chǔ)上，布置項(xiàng)目任務(wù)。學(xué)生帶著任務(wù)，在教師指導(dǎo)下，以團(tuán)隊（3-4人）形式，利用課堂知識和收集的文獻(xiàn)資料，分工協(xié)作完成任務(wù)。在化工設(shè)備材料模塊中，要求學(xué)生根據(jù)介質(zhì)性能、溫度和壓力等參數(shù)，選擇合適的化工設(shè)備材料。在內(nèi)壓容器設(shè)計和外壓容器設(shè)計模塊，要求學(xué)生根據(jù)工藝條件設(shè)計內(nèi)壓容器和外壓容器，包括設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、容器直徑等參數(shù)的確定、材料的選擇、結(jié)構(gòu)形式和焊接接頭結(jié)構(gòu)的確定以及容器厚度的計算等。在項(xiàng)目化教學(xué)過程中，學(xué)生帶著任務(wù)深入項(xiàng)目中，通過主動的學(xué)習(xí)、實(shí)踐和協(xié)同合作完成任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題能力、解決問題能力、工程思維和創(chuàng)新能力。

3 理論與實(shí)踐結(jié)合，開辟第二課堂

“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”是兼具理論性和實(shí)踐性的課程，涉及眾多化工設(shè)備和化工工藝等，與生產(chǎn)實(shí)際緊密相關(guān)。多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之前沒有接觸過企業(yè)和化工生產(chǎn)過程，對化工設(shè)備及其要求知之甚少，對化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理等內(nèi)容難以理解，影響學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果。因此，在教學(xué)過程中要理論聯(lián)系實(shí)際，開辟第二課堂。我?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生有兩門重要的實(shí)踐課程——化工認(rèn)識實(shí)習(xí)和化工生產(chǎn)實(shí)習(xí)。其中認(rèn)識實(shí)習(xí)安排在“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”課程之前進(jìn)行，使學(xué)生對化工設(shè)備、化工生產(chǎn)過程和化工工藝等有初步的感性認(rèn)識，為以后該課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)安排在“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”課程中期，在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識的基礎(chǔ)上，由任課老師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入化工企業(yè)實(shí)習(xí)。學(xué)生帶著目的和任務(wù)參加實(shí)習(xí)，通過任課教師和企業(yè)工程師對化工生產(chǎn)流程、化工設(shè)備和化工過程等內(nèi)容的講解，使學(xué)生對典型化工過程和化工設(shè)備的名稱、結(jié)構(gòu)、原理、用途和要求等有直觀和深入的了解。借助實(shí)習(xí)，理論聯(lián)系實(shí)際，鞏固課堂知識，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)工程素質(zhì)。

“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”課程設(shè)計是理論與實(shí)踐結(jié)合的另一重要途徑，是理論知識的一次實(shí)際應(yīng)用。通常情況下，課程設(shè)計是在理論學(xué)習(xí)之后進(jìn)行，往往造成理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用的脫節(jié)。為此，在課堂教學(xué)過程中滲透課程設(shè)計，提前布置設(shè)計任務(wù)，理論學(xué)習(xí)與課程設(shè)計同時進(jìn)行。學(xué)生以團(tuán)隊形式通過收集資料、課堂學(xué)習(xí)和集體討論，將理論知識在實(shí)踐中融會貫通，提高學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生分析問題能力、解決實(shí)際問題的能力、工程創(chuàng)新能力和工程思維。

4 運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段激活課堂教學(xué)

“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”具有很強(qiáng)的工程性，涉及封頭、法蘭、密封結(jié)構(gòu)、攪拌器、視鏡、人孔、手孔、支座等眾多零部件和反應(yīng)釜、換熱器和板式塔等典型化工設(shè)備。對于缺乏工程意識、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和化工設(shè)備感性認(rèn)識的學(xué)生而言，僅靠教師的講解和板書很難在有限的學(xué)時內(nèi)將上述內(nèi)容完全表達(dá)清楚，學(xué)生難以完全理解，影響學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果。為此，在課堂教學(xué)過程中，除了傳統(tǒng)的板書之外，充分運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。根據(jù)課程內(nèi)容，針對性地制作了大量圖片、動畫和視頻，直觀、形象地為學(xué)生展示那些抽象、陌生和晦澀難以理解的課堂內(nèi)容，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和吸引注意力?，F(xiàn)代教學(xué)手段配合教師的講解，同學(xué)對課程的接受程度和理解深度都大大提升，課堂氣氛更活躍，教學(xué)效果明顯提高。

5 改革考核方式和評價方式

考核是教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的重要手段。傳統(tǒng)的考核方式為終結(jié)性評價，即“一考定終身”，強(qiáng)調(diào)課本知識的記憶和理解，無法科學(xué)、全面、客觀地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，尤其是學(xué)生分析問題能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)的評價。在新工科背景下，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)綜合人才，需要對傳統(tǒng)的考核方式和評價方式進(jìn)行改革，采用診斷性評價和過程性評價相結(jié)合的考核與評價方式。具體而言，考核內(nèi)容包括平時表現(xiàn)、作業(yè)、小組項(xiàng)目和期末考試，總評成績?yōu)樯鲜隹己藘?nèi)容按照不同權(quán)重加權(quán)求和。每項(xiàng)內(nèi)容的權(quán)重由教師和學(xué)生共同討論決定，做到既保證公平、公正、公開又體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。小組項(xiàng)目綜合考察學(xué)生基礎(chǔ)理論的掌握情況、資料收集能力、分析問題與解決問題能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊協(xié)作等，由學(xué)生自評、小組互評和教師評價按照一定權(quán)重加權(quán)求和得到考核結(jié)果。期末考試仍然采用試卷模式，但考試內(nèi)容兼顧理論知識和工程實(shí)踐，考察學(xué)生理論知識的掌握情況和綜合運(yùn)動能力。通過考核和評價方式的改革，強(qiáng)調(diào)過程教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和自覺性，培養(yǎng)工程思維和創(chuàng)新能力。

6 結(jié)語

新工科背景下，為適應(yīng)新時期對工科人才培養(yǎng)的要求，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、工程思維的高素質(zhì)綜合人才，有必要對課程進(jìn)行改革。借鑒CDIO工程教育理念和模式對“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”課程進(jìn)行教學(xué)改革，以項(xiàng)目帶動教學(xué)、開辟第二課堂、運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段激活課堂教學(xué)和改革考核方式與評價方式，有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動性和自覺性，提高了教學(xué)質(zhì)量，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)，有助于提高學(xué)生分析問題能力和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作精神、創(chuàng)新能力和工程思維。

基金項(xiàng)目：溫州大學(xué)教學(xué)改革資助項(xiàng)目“基于“卓越工程師培養(yǎng)”的《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課堂教學(xué)改革”（項(xiàng)目編號16jg44）

參考文獻(xiàn)

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