發(fā)布時(shí)間：2018-03-30所屬分類(lèi)：教育論文瀏覽：1次
摘 要： 在民族大學(xué)教學(xué)中裝備與控制工程是主要的課程，想要達(dá)到良好的教學(xué)效果，需要將CDIO工程教育理念引入到過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)使用過(guò)程工程項(xiàng)目來(lái)推動(dòng)課程的教學(xué)，課程設(shè)計(jì)也可以分小組進(jìn)行完成，實(shí)現(xiàn)新的設(shè)備設(shè)計(jì)，這樣才能將實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相
在民族大學(xué)教學(xué)中裝備與控制工程是主要的課程，想要達(dá)到良好的教學(xué)效果，需要將CDIO工程教育理念引入到過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)使用過(guò)程工程項(xiàng)目來(lái)推動(dòng)課程的教學(xué)，課程設(shè)計(jì)也可以分小組進(jìn)行完成，實(shí)現(xiàn)新的設(shè)備設(shè)計(jì)，這樣才能將實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合，更好的發(fā)揮兩者的作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。
關(guān)鍵詞：過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì),課程設(shè)計(jì),CDIO工程教育,應(yīng)用型人才
當(dāng)今社會(huì)要求人才要具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，北方民族大學(xué)是教學(xué)型學(xué)校，學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)定位是為少數(shù)民族地區(qū)培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才，所以提高學(xué)生工程素質(zhì)和實(shí)踐能力尤為重要。同時(shí)，民族大學(xué)工科學(xué)生明顯缺少在項(xiàng)目或團(tuán)隊(duì)合作方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)訓(xùn)練，所培養(yǎng)的工程技術(shù)人才在個(gè)人素質(zhì)、人際能力、團(tuán)隊(duì)合作等方面存在短板。因此，需要工科教育者改革、探索并優(yōu)化工程教育模式和手段。
CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)工程教育理念即為采用構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行的教育模式，是引導(dǎo)學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力，培養(yǎng)具有較強(qiáng)工程能力和深厚技術(shù)基礎(chǔ)的工程師[1]。過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)是過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)主干課，內(nèi)容涉及材料、力學(xué)、腐蝕與防護(hù)、過(guò)程原理、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和制圖等學(xué)科知識(shí)，是一門(mén)多學(xué)科交叉融合的綜合性專(zhuān)業(yè)課[2]。
受傳統(tǒng)教學(xué)觀念影響，該課程主要以講授理論知識(shí)為主，以考試成績(jī)和平時(shí)作業(yè)作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)踐環(huán)節(jié)少，缺少對(duì)學(xué)生工程能力的訓(xùn)練，缺乏應(yīng)用和實(shí)踐能力的考核，導(dǎo)致學(xué)生“工程”意識(shí)不強(qiáng)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作不積極、職業(yè)道德缺失、與企業(yè)需求脫鉤。近年來(lái)很多學(xué)校通過(guò)對(duì)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程改革以提高學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力，李佳等[3]研究將形成性評(píng)價(jià)用于過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)的全面性，但仍存在評(píng)價(jià)構(gòu)成影響成績(jī)好的同學(xué)的學(xué)習(xí)熱情、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不準(zhǔn)確、評(píng)價(jià)反饋過(guò)于簡(jiǎn)單、小組互評(píng)有失公平等問(wèn)題。許桂英等[4]嘗試將仿真研究融入過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程教學(xué)，使學(xué)生綜合能力得到提高。
在本校，學(xué)院2014版培養(yǎng)方案將過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)的教學(xué)課時(shí)從80課時(shí)減到64課時(shí)，為了探討如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)達(dá)到較好的教學(xué)效果、改進(jìn)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)現(xiàn)有教學(xué)體系的不足，本校過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程組嘗試將CDIO工程教育理念引入到過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)教學(xué)及課程設(shè)計(jì)中，以CDIO人才培養(yǎng)理念開(kāi)展課程的改革，取到了良好的教學(xué)效果。
1過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)及課程設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀分析
過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)包含壓力容器設(shè)計(jì)和過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)兩大部分內(nèi)容[5]，其中容器設(shè)計(jì)部分要求學(xué)生掌握中低壓和外壓容器常規(guī)設(shè)計(jì)、了解高壓、超高壓容器分析設(shè)計(jì)和疲勞設(shè)計(jì)方法、學(xué)會(huì)壓力容器整體設(shè)計(jì)等內(nèi)容;而設(shè)備設(shè)計(jì)部分則是在容器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握儲(chǔ)罐、熱交換器、塔、反應(yīng)器等典型過(guò)程設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);同時(shí)還要求學(xué)生了解和會(huì)查用現(xiàn)行容規(guī)(TSG21)和系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB150、GB151)、能源部標(biāo)準(zhǔn)(NB/T47041)、原化工部及機(jī)械部的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是一門(mén)直接面向工程實(shí)際，理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。
該課程工程性強(qiáng)，理論深?yuàn)W、內(nèi)容枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，特別是壓力容器應(yīng)力分析部分，需要有堅(jiān)實(shí)的彈性力學(xué)和彈塑性力學(xué)基礎(chǔ)，而北方民族大學(xué)的學(xué)生70%以上是來(lái)自偏遠(yuǎn)地區(qū)的少數(shù)民族學(xué)生，生源背景決定著學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱，上大學(xué)后大學(xué)物理、工程力學(xué)都學(xué)得比較吃力，而本課程也受學(xué)時(shí)數(shù)的限制，不可能在課堂上大量補(bǔ)充力學(xué)知識(shí)，使得教學(xué)效果不太理想;同時(shí)又因?yàn)閷W(xué)生缺少工程實(shí)踐機(jī)會(huì)，難以理解典型設(shè)備結(jié)構(gòu)形式和工作原理、零部件結(jié)構(gòu)和介質(zhì)的流通通道等，這必然會(huì)影響學(xué)生對(duì)設(shè)備及零部件結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和理解。
過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是與過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程匹配的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)在教師指導(dǎo)下進(jìn)行典型過(guò)程設(shè)備的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生熟悉設(shè)計(jì)方案的分析論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及化工制圖等內(nèi)容，通常安排在理論課結(jié)束之后進(jìn)行，主要是單人單題，題目之間關(guān)聯(lián)性少，同學(xué)間也缺乏交流，設(shè)計(jì)成果沒(méi)有展示環(huán)節(jié)。
2基于CDIO理念的過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)及課程設(shè)計(jì)的改革方案及實(shí)施
2.1改革方案。將CDIO理念引入過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程中的設(shè)備設(shè)計(jì)內(nèi)容的教學(xué)，重新整合規(guī)劃課程教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建課程知識(shí)體系，制訂基于CDIO理念的過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)和課程設(shè)計(jì)的教學(xué)大綱，提出以設(shè)計(jì)任務(wù)(化工流程中工段設(shè)備設(shè)計(jì)案例)為中心來(lái)確定教學(xué)目標(biāo)、設(shè)計(jì)教學(xué)方法、實(shí)施教學(xué)過(guò)程、強(qiáng)化效果考核，實(shí)現(xiàn)一體化探究式教學(xué)，在課堂教學(xué)中體現(xiàn)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐性;把過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)理論課和課程設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，將單臺(tái)設(shè)備簡(jiǎn)單條件的課程設(shè)計(jì)變?yōu)樯a(chǎn)流程中工段級(jí)別的相關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)，并且分成兩段設(shè)計(jì)(概念設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì))，在實(shí)踐氛圍中使學(xué)生較好地掌握設(shè)計(jì)方法、熟悉各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)、制定設(shè)計(jì)文件，培養(yǎng)學(xué)生的能力和素質(zhì)。
2.2具體實(shí)施過(guò)程。
(1)前四章理論性強(qiáng)的壓力容器設(shè)計(jì)內(nèi)容由教師主講，選后四章應(yīng)用性強(qiáng)的設(shè)備設(shè)計(jì)內(nèi)容切入CDIO模式，放棄傳統(tǒng)課程教學(xué)以課堂知識(shí)傳授為主的模式，教師講學(xué)生做，讓學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過(guò)程中通過(guò)“一講一做”來(lái)構(gòu)建相關(guān)理論知識(shí)。具體做法是以過(guò)程工程項(xiàng)目帶動(dòng)課程教學(xué)，確立了MTP流程中C3分離、脫乙烷、脫乙烯以及焦?fàn)t氣制甲醇流程中脫硫、預(yù)精餾、加壓精餾、常壓精餾、甲醇回收等8個(gè)工段的設(shè)備設(shè)計(jì)，每個(gè)工段4～5臺(tái)典型設(shè)備，基本上包含了塔器、熱交換器、貯存容器，一開(kāi)始講授設(shè)備設(shè)計(jì)的內(nèi)容就把題目公布。
(2)讓學(xué)生自由組隊(duì)并選題，4～5個(gè)學(xué)生一組，引導(dǎo)學(xué)生在組對(duì)時(shí)考慮成績(jī)梯度，爭(zhēng)取優(yōu)秀學(xué)生帶著一般學(xué)生做。教師將上述8個(gè)工段中工廠在用設(shè)備的實(shí)際工況參數(shù)提供給學(xué)生，作為學(xué)生課程設(shè)計(jì)的參數(shù)，每組選一個(gè)工段，組員每人負(fù)責(zé)其中一臺(tái)設(shè)備。
(3)實(shí)施CDIO團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目，以組內(nèi)協(xié)作、組間競(jìng)爭(zhēng)、自主探究的方式學(xué)習(xí)，完成一項(xiàng)包括構(gòu)想、設(shè)計(jì)、實(shí)施、改進(jìn)的全過(guò)程的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的概念設(shè)計(jì)，并進(jìn)行過(guò)程評(píng)價(jià)。首先要求每個(gè)小組根據(jù)學(xué)過(guò)的壓力容器常規(guī)設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行總體構(gòu)思，包括人員組成和任務(wù)分解，確定項(xiàng)目?jī)?nèi)容和方向，通過(guò)查閱相關(guān)工藝背景、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)等文獻(xiàn)資料，小組成員互相討論，根據(jù)組員特長(zhǎng)和能力選擇或分配設(shè)備，確定項(xiàng)目中各臺(tái)設(shè)備設(shè)計(jì)的基本方案。
在構(gòu)思的基礎(chǔ)上，組員對(duì)自己選定的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)思路的闡述，并進(jìn)行小組內(nèi)部答辯，由小組同學(xué)一起評(píng)價(jià)，供團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步修改方案。然后根據(jù)理論課程進(jìn)度，逐步完成項(xiàng)目主體設(shè)備的概念設(shè)計(jì)(包括尺寸初步設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備零部件選型、控制方案選取等)。接著整理概念設(shè)計(jì)結(jié)果，結(jié)合理論知識(shí)，組員通過(guò)組內(nèi)和組間討論，找到各自構(gòu)思和設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，進(jìn)一步修正后得到整體滿意的概念設(shè)計(jì)。
(4)抽6～8課時(shí)(每小組約1小時(shí)，每人10～15分鐘)采用小組辯論式教學(xué)，組員各自對(duì)概念設(shè)計(jì)中工藝參數(shù)確定、主體設(shè)備尺寸、零部件選型、控制方案設(shè)計(jì)等內(nèi)容拿出有理有據(jù)的辯論材料，然后在全班同學(xué)面前進(jìn)行辯論，最后和教師一起做出最終的概念設(shè)計(jì)總結(jié)，期間教師對(duì)每個(gè)學(xué)生的表現(xiàn)給與評(píng)價(jià)，同時(shí)各小組之間也互相評(píng)價(jià)，加權(quán)平均后作為CDIO項(xiàng)目成績(jī)的平時(shí)部分。
(5)最后小組提交一份CDIO項(xiàng)目成果，抽2課時(shí)(每小組約15分鐘)展示CDIO項(xiàng)目成果，聘請(qǐng)企業(yè)工程師和指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生概念設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題給予正確引導(dǎo)并給出修改建議，由教師和企業(yè)工程師一起評(píng)定小組CDIO項(xiàng)目成果成績(jī)。
(6)理論課結(jié)束后，每個(gè)小組成員將自已負(fù)責(zé)的設(shè)備根據(jù)CDIO項(xiàng)目成果展示時(shí)老師和企業(yè)工程師提出的修改意見(jiàn)仔細(xì)修改，然后按專(zhuān)業(yè)理論及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)，整理設(shè)計(jì)資料作為課程設(shè)計(jì)成果，并將最終設(shè)計(jì)成果與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行比較，小組成員再次集體探討在工程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，并由企業(yè)工程師和指導(dǎo)教師共同完成課程設(shè)計(jì)成績(jī)的最終評(píng)定。
(7)改革課程考核方式:摒棄“一考定一課”的考核方式，評(píng)價(jià)重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生整體學(xué)到的東西。考核體系包括理論考試、課堂表現(xiàn)、CDIO項(xiàng)目辯論、CDIO項(xiàng)目成果等幾個(gè)部分組成，成績(jī)?cè)u(píng)定以學(xué)生在全過(guò)程的實(shí)際表現(xiàn)和成果為依據(jù)，其中理論考試50%，課堂表現(xiàn)10%、CDIO項(xiàng)目辯論15%，CDIO項(xiàng)目成果占25%。
3取得的效果
由于整個(gè)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)以工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)形式貫穿于理論教學(xué)的過(guò)程中，將集中兩周的課程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑦M(jìn)行、集中討論、課堂辯論的方式，使課程設(shè)計(jì)與理論教學(xué)同步，并與理論教學(xué)相得益彰、相輔相成;將傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的單一設(shè)備設(shè)計(jì)改為小組合作的工段設(shè)備設(shè)計(jì)。由此可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和熱情，讓學(xué)生了解設(shè)備設(shè)計(jì)的全過(guò)程，樹(shù)立并培養(yǎng)學(xué)生的工程優(yōu)化意識(shí)。
同時(shí)，把過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)理論課和課程設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，將單臺(tái)設(shè)備簡(jiǎn)單條件的課程設(shè)計(jì)變?yōu)樯a(chǎn)流程中工段級(jí)別的相關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)，并且分成兩段設(shè)計(jì)(概念設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì))，指導(dǎo)教師能在各環(huán)節(jié)及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中不合理或不符合工程實(shí)際的問(wèn)題，通過(guò)傾聽(tīng)學(xué)生答辯和參與學(xué)生的項(xiàng)目小組討論，協(xié)助學(xué)生及時(shí)修改設(shè)計(jì)方案。這種理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)相結(jié)合的模式，有效實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合，相輔相成，真正實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的有機(jī)統(tǒng)一。
另一方面，由于工段設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)復(fù)雜、難度高、工作量大，單個(gè)學(xué)生很難獨(dú)自完成，而參與到小組項(xiàng)目中可促進(jìn)同學(xué)間團(tuán)結(jié)，有利于培養(yǎng)學(xué)生工程協(xié)作意識(shí)，亦可鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)、表達(dá)自我及與人溝通的能力。
4結(jié)語(yǔ)
將CDIO工程教育理念引入過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)及課程設(shè)計(jì)中，有效實(shí)現(xiàn)了實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相輔相成、相得益彰，很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，有利于學(xué)生建立工程意識(shí)，激發(fā)專(zhuān)業(yè)熱情，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
參考文獻(xiàn)
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