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一、CDIO模式介绍
CDIO教学模式是目前国外工程教育领域新研发的一种创新模式。是由美国麻省理工学院联合三家瑞典知名大学共同研究创立的一种工程教育理念和教学应用模式。CDIO具体是指构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。它以产品的生命周期为载体,通过系统的产品设计培养学生工程理念及工程动手能力,使学生养成现代工程技术的职业素养。
二、化工原理课程介绍
化工原理是化工类及其相近专业的一门基础技术课程和主干课程,是化学工程学的一个分支,主要研究化工过程中各种单元操作,属于工程技术科学的范畴,具有显著的工程性,要解决的问题是多因素、多变量的综合性的工业实际问题。
三、化工原理课程教学现状与问题
在目前的高职教育中,越来越多的人们开始认识到,化工类学生除了要具备扎实的专业理论知识外,还必须具备相当的分析问题解决问题能力及实践操作能力,才能适应现代企业生产的现实要求。《化工原理》课程理论性很强,学生普遍感觉学习过程中存在很多困难,目前的教学手段很难确保完成对学生进行实践操作能力训练的更高要求。目前,化工原理传统教学主要存在的问题集中表现在以下几个方面:
1.课时总数中理论知识占用较多,实践环节相对不足。教学过程中把大量精力放在理解掌握理论知识上,没有足够的课时来完成实践环节的训练。化工学科是一门实践性很强的学科,实践教学是化工高等教育的一个重要环节,也是学生接触实际生产活动,了解社会的重要途径。高职院校的毕业生毕业后多从事具体的工作,因而,培养学生的工程知识、动手能力、独立思维能力和创新能力都是极为重要,不可或缺的。而实践教学则是培养学生实践能力的有效途径和重要手段。
2.教学内容过于抽象,导致学生难以激发学习兴趣,没有主动学习的积极性。化工原理课程以公式图表多,系统性不强而略显枯燥,完全不同于学生以前所学课程。而高职高专院校的培养目标注重应用能力的培养,相对而言高职学生基础知识薄弱,教学过程中常常使学生感到力不从心,产生知识断层现象。
3.工程概念不清,学生仍然以传统教学所形成的固有思维分析解决问题,对解决工程实际问题没有起到真正有效的训练。化工原理属于典型的经验科学,即实验科学。化工生产的过程是复杂的,需要具体问题具体分析,而问题通常很难在理论学习中找到答案,缺乏实践经验的学生对此就会有理论与实际相脱节的错觉,不容易形成“工程概念”。学生往往习惯于对具体问题采用唯一的解决方案,对“优化设计”、“优化操作”没有概念,而实际上生产过程往往需要结合方案实施的可行性、环保、经济性等多方面,筛选出较优方案。学生工程能力的培养不仅在于对工业生产的了解、积累经验,更需要掌握工程科学研究方法和工程经验的意义,以此提高综合运用知识和技能解决生产问题的能力。
化工原理课程中CDIO教学模式的实践与体会。
四、CDIO方法的课程教育观
在CDIO理念中,培养学生工程概念是一个关键的步骤。首先要给学生一个大工程概念,使学生从感性上认识到这门课程在整个化工领域中是解决什问题的。教师应参与更多的工程项目,在提升自身产业经验的基础上培养学生的兴趣和专业能力。由于化工过程影响因素多,制约因素多以及经验公式与经验数据多,在教授的时候,需要理论联系实际,逐步深入,突出工程设计的意识和思维过程,即强化设计型问题。这既突出了各单元操作学习的目的性、弄清各单元操作工程理论的来龙去脉、培养了学生的工程设计能力,同时以锻炼了学生分析解决工程操作型问题的能力。另外,通过化工原理单元操作过程仿真模拟软件,以加强书本知识与工程实际之间的联系,培养学生的工程观点。
五、CDIO方法的授课体系
为了提高学生综合运用所学专业知识分析、解决实际问题的能力,我们在教学中采用以项目为导向的教学。项目教学是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动,它将学习者融入有意义的任务完成过程中,让学生有目标地自主学习;同时要求学生通过自己的实践进行知识建构和技能训练。教师根据学生的状况、教学目的和内容,结合知识点,制定具有实用性的项目。按照化工开发的过程,首先提出项目任务设想,与学生一起讨论项目的目标和任务。然后确定项目完成的功能,使学生带着明确的目的汲取知识,减少学习的盲目性。随着教学内容的展开,教师依据综合项目安排大部分子项目内容的讲授。最后指导学生以小组的形式进行项目扩展和链接,生成一个综合项目。
六、CDIO方法的教学反馈
实施CDIO法可将整个教学活动分解为很多小环节,从而缩短反馈周期并及时监控教学质量和效果。CDIO法授课教学反馈系统主要包括:(1)对整个课程的教学内容、授课次序、教学手段和方法进行有效的分解;在教学手段上,可以采用多种手段和方法,合理使用各种教学资源。(2)将教学内容项目化。以2学时的一次课堂授课活动为例,需要安排课程导入机制,通常采用抛锚法引导学生的思维,提供5-10分钟左右的时间讨论和思考,然后分析和完成项目。(3)反馈环内环的反馈环节,测试内容比较紧扣课堂内容,综合性较低,基本上学生可以独立完成;外环的反馈环节,测试内容相对有较高综合性;需要学生在课外共同合作完成。在教学活动中的各个反馈环节,可根据学生的层次制定不同的难度和学习目标的考核内容;当然在成绩讲稿中应该有所区别。比如:对成绩期望较高的学生可以布置具有创新或探索性项目加权系数为1.1;而成绩期望不是很高的学生可以布置体现基本能力的项目,加权系数为0.9。
七、结束语
面对当今我国经济和科技的迅猛发展,高职院校应以培养适应社会发展的实用性人才为目标,培养学生的工程能力和实践能力。CDIO理念在强调学生理论基础知识的同时,注重培养学生理论应用能力、团队合作能力及工程系统掌控能力。本文结合CDIO教学理念,针对当前化工原理课程教学过程中存在的问题,探讨了采用CDIO方法的课程教育观、CDIO法的授课体系、CDIO方法的教学找反馈一整套教学改革方案,以激发学生的学习兴趣,培养学生的CDIO能力,取得了很好的教学效果。
CDIO教学模式是目前国外工程教育领域新研发的一种创新模式。是由美国麻省理工学院联合三家瑞典知名大学共同研究创立的一种工程教育理念和教学应用模式。CDIO具体是指构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。它以产品的生命周期为载体,通过系统的产品设计培养学生工程理念及工程动手能力,使学生养成现代工程技术的职业素养。
二、化工原理课程介绍
化工原理是化工类及其相近专业的一门基础技术课程和主干课程,是化学工程学的一个分支,主要研究化工过程中各种单元操作,属于工程技术科学的范畴,具有显著的工程性,要解决的问题是多因素、多变量的综合性的工业实际问题。
三、化工原理课程教学现状与问题
在目前的高职教育中,越来越多的人们开始认识到,化工类学生除了要具备扎实的专业理论知识外,还必须具备相当的分析问题解决问题能力及实践操作能力,才能适应现代企业生产的现实要求。《化工原理》课程理论性很强,学生普遍感觉学习过程中存在很多困难,目前的教学手段很难确保完成对学生进行实践操作能力训练的更高要求。目前,化工原理传统教学主要存在的问题集中表现在以下几个方面:
1.课时总数中理论知识占用较多,实践环节相对不足。教学过程中把大量精力放在理解掌握理论知识上,没有足够的课时来完成实践环节的训练。化工学科是一门实践性很强的学科,实践教学是化工高等教育的一个重要环节,也是学生接触实际生产活动,了解社会的重要途径。高职院校的毕业生毕业后多从事具体的工作,因而,培养学生的工程知识、动手能力、独立思维能力和创新能力都是极为重要,不可或缺的。而实践教学则是培养学生实践能力的有效途径和重要手段。
2.教学内容过于抽象,导致学生难以激发学习兴趣,没有主动学习的积极性。化工原理课程以公式图表多,系统性不强而略显枯燥,完全不同于学生以前所学课程。而高职高专院校的培养目标注重应用能力的培养,相对而言高职学生基础知识薄弱,教学过程中常常使学生感到力不从心,产生知识断层现象。
3.工程概念不清,学生仍然以传统教学所形成的固有思维分析解决问题,对解决工程实际问题没有起到真正有效的训练。化工原理属于典型的经验科学,即实验科学。化工生产的过程是复杂的,需要具体问题具体分析,而问题通常很难在理论学习中找到答案,缺乏实践经验的学生对此就会有理论与实际相脱节的错觉,不容易形成“工程概念”。学生往往习惯于对具体问题采用唯一的解决方案,对“优化设计”、“优化操作”没有概念,而实际上生产过程往往需要结合方案实施的可行性、环保、经济性等多方面,筛选出较优方案。学生工程能力的培养不仅在于对工业生产的了解、积累经验,更需要掌握工程科学研究方法和工程经验的意义,以此提高综合运用知识和技能解决生产问题的能力。
化工原理课程中CDIO教学模式的实践与体会。
四、CDIO方法的课程教育观
在CDIO理念中,培养学生工程概念是一个关键的步骤。首先要给学生一个大工程概念,使学生从感性上认识到这门课程在整个化工领域中是解决什问题的。教师应参与更多的工程项目,在提升自身产业经验的基础上培养学生的兴趣和专业能力。由于化工过程影响因素多,制约因素多以及经验公式与经验数据多,在教授的时候,需要理论联系实际,逐步深入,突出工程设计的意识和思维过程,即强化设计型问题。这既突出了各单元操作学习的目的性、弄清各单元操作工程理论的来龙去脉、培养了学生的工程设计能力,同时以锻炼了学生分析解决工程操作型问题的能力。另外,通过化工原理单元操作过程仿真模拟软件,以加强书本知识与工程实际之间的联系,培养学生的工程观点。
五、CDIO方法的授课体系
为了提高学生综合运用所学专业知识分析、解决实际问题的能力,我们在教学中采用以项目为导向的教学。项目教学是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动,它将学习者融入有意义的任务完成过程中,让学生有目标地自主学习;同时要求学生通过自己的实践进行知识建构和技能训练。教师根据学生的状况、教学目的和内容,结合知识点,制定具有实用性的项目。按照化工开发的过程,首先提出项目任务设想,与学生一起讨论项目的目标和任务。然后确定项目完成的功能,使学生带着明确的目的汲取知识,减少学习的盲目性。随着教学内容的展开,教师依据综合项目安排大部分子项目内容的讲授。最后指导学生以小组的形式进行项目扩展和链接,生成一个综合项目。
六、CDIO方法的教学反馈
实施CDIO法可将整个教学活动分解为很多小环节,从而缩短反馈周期并及时监控教学质量和效果。CDIO法授课教学反馈系统主要包括:(1)对整个课程的教学内容、授课次序、教学手段和方法进行有效的分解;在教学手段上,可以采用多种手段和方法,合理使用各种教学资源。(2)将教学内容项目化。以2学时的一次课堂授课活动为例,需要安排课程导入机制,通常采用抛锚法引导学生的思维,提供5-10分钟左右的时间讨论和思考,然后分析和完成项目。(3)反馈环内环的反馈环节,测试内容比较紧扣课堂内容,综合性较低,基本上学生可以独立完成;外环的反馈环节,测试内容相对有较高综合性;需要学生在课外共同合作完成。在教学活动中的各个反馈环节,可根据学生的层次制定不同的难度和学习目标的考核内容;当然在成绩讲稿中应该有所区别。比如:对成绩期望较高的学生可以布置具有创新或探索性项目加权系数为1.1;而成绩期望不是很高的学生可以布置体现基本能力的项目,加权系数为0.9。
七、结束语
面对当今我国经济和科技的迅猛发展,高职院校应以培养适应社会发展的实用性人才为目标,培养学生的工程能力和实践能力。CDIO理念在强调学生理论基础知识的同时,注重培养学生理论应用能力、团队合作能力及工程系统掌控能力。本文结合CDIO教学理念,针对当前化工原理课程教学过程中存在的问题,探讨了采用CDIO方法的课程教育观、CDIO法的授课体系、CDIO方法的教学找反馈一整套教学改革方案,以激发学生的学习兴趣,培养学生的CDIO能力,取得了很好的教学效果。