王立红 郭永学 礼彤 张雷 刘楠

（沈阳药科大学 制药工程学院，辽宁 沈阳 110016）

CDIO理念是近几年得到全世界普遍认可的国际先进工程教育模式。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它是以培养学生工程能力为核心，而提出的具有可操作性的系统性培养方案。该理念主张理论与实践相结合，让学生主动的、实践的、课程有机衔接的方式进行学习[1]。全世界已有很多知名大学加入 CDIO组织，按其培养模式培养的学生，广受社会和企业的好评。

我校经过多年的专业建设，目前已经拥有制药工程、生物工程、药物制剂等多个工程类专业，但工程教育水平却没有跟上专业建设的步伐。工程课教学模式还存在不少问题，例如课程体系不够完善，工程类科目较少，理论课课时较少，下厂实习机会较少等，学生在校期间很少参与工程类项目的研究与实施。因此，我校的工程类课程教学模式必须改进。化工原理是工程类专业重要的专业基础课，通过学习化工原理，让学生熟悉化工生产中的各种单元操作，尤其是制药生产中的典型单元操作，以便在今后的实际工作中，能进行工艺设计、设备选型、过程强化等[2]。化工原理的教学水平，对学生的工程能力的培养有着至关重要的作用。本文主要探讨如何在现在的课程基础上，借鉴CDIO工程教育理念，对化工原理课程进行多维化构建，以建立学生的工程思维，奠定工程的相关理论基础，拓宽学生的工程知识，增强学生的设计能力，以缩短我校学生从学校到工厂的适应时间，提高我校学生的就业竞争力。

1 理论课程的多维化构建

CDIO培养大纲中首要要求就是学生要具有扎实的工程基础知识，而学生学习工程基础知识主要是通过课堂听课来获取。课堂教学效果决定了学生基础知识的扎实程度。而课堂教学效果既与授课教师的专业背景有关，又与其工程经验丰富程度有关，另外还与教学大纲和教学内容有关。因此，我校要根据教师的工程基础，进行不同程度的培训，再设置有专业特色的教学大纲，教学内容要紧跟学科知识前沿，构建教师培训—课内外学习—网络资源—互动教学有机结合的多元化教学形式。

1.1 加强教师培训，建立特色教学大纲，改革教学内容

教师是理论教学的主体，教师工程基础知识的扎实性、系统性、广泛性、前沿性直接决定了教学效果。我校从事化工原理教学的教师来自不同的院校，专业背景各不相同，但工程背景都很薄弱，而且大部分是毕业后直接从事教学，并没有受到过工厂实际工程项目的训练，工程经验并不丰富，这将极大地影响理论教学效果。因此，我校应重视教师培训，利用实践基地，让教师合理安排教学，并在完成教学工作的基础上，分批到企业参观、实习，这将大大提高教师的工程素养，有利于他们提高化工原理教学水平。

教学大纲是教学工作的指挥棒。基于CDIO的理念，我校应从有利于提高学生实际工程能力出发，制订各专业特色的教学大纲。比如制药工程专业，要求学生掌握原料药生产中涉及的单元操作的基本原理，工艺计算，典型设备，为今后从事制药生产打下基础，因此，在教学中要侧重介绍制药生产中用到的典型设备、适用范围等。药物制剂专业，要结合制剂生产过程，重点介绍流体流动、传热和干燥几个制剂生产中常见的单元操作。生物工程专业，由于萃取单元操作应用场合较多，因此取消精馏，学习萃取章节。

化工原理重点介绍制药生产过程中单元操作基本原理及典型设备，与实际生产密切相关。因此，教学内容应紧跟药厂实际生产状况，改革教学内容，删掉陈旧落后的理念、技术和设备，多讲解国内外先进的管理规范、技术和设备。

为了丰富教学内容，还可以安排学生与企业人员互动环节。例如每学期我校都会借助ISPE平台邀请业内专家和企业技术骨干举办讲座，介绍制药工程领域先进的管理规范和生产技术。利用这些机会，我们可以在课堂上事先提出问题，引导学生主动和专家交流和沟通，这能让学生对实际生产过程建立感性认识，明确学习目标，激发学习兴趣。其次还可以利用动画演示。化工原理课程中有许多设备结构，难以形象的描述清楚，如离心泵的工作原理、各种换热器的构造、各种类型塔板的结构等。借助动画，可以将流体输送机械、换热器、塔设备等典型设备的原理、结构、故障等内容形象地展现给学生[3]。

1.2 利用精品课程网站，开拓学习空间

最近几年，国家级及省级化工原理精品课程建设水平不断提高。精品课的网站内容建设是评选精品课的重要指标。因此许多精品课程网站建设的水平都非常高。精品课程网站建设，使教师和学生获得了很好的学习资源。化工原理在2005年评为我校校级精品课之后，也进行了精品课程网站建设，但内容不够充实完善。为了保证精品课的作用和效果，我们要借鉴建设较好的精品课程，继续参与辽宁省视频精品资源共享课申报工作，不断丰富完善教案、习题、录像、动画等，让学生通过精品课程网站，开拓课外学习空间。

1.3 注重现代信息技术，引入先进教学方法

科技不断进步，化工技术也在不断创新，这都要求教师要紧跟科技前沿，更新教学内容，同时还要引导学生去关注各种化工相关的知识，如新的规范、新型技术和设备。学完一个章节后，结合本章内容，留下相应的题目，让学生通过查阅书籍文献，完成题目设计或综述，在课堂上以PPT的形式进行讲解，教师进行点评，这种互动式教学过程，可以提高学生对新技术、新成果的认识，表达能力、写作能力以及对课堂教学内容的理解，都得以强化和提高[4]。

2. 实验课程的多维化构建

CDIO培养大纲还学生要具备个人能力和团队协作能力，这两个能力可通过实验课程教学的多维化来实现。以验证型—设计型—综合型等多层次的实验内容，培养学生的个人工程思维，提高运用理论知识进行实验设计的能力；以演示—操作—设计—绘图等多元化的实验教学形式，提高学生的个人动手能力及团队协作能力[5]。

2.1 增加设计型实验项目，开拓设计创新能力的培养空间

现有的化工原理实验类型大多为验证型和综合型实验。为了提高学生个人设计创新能力，强化理论知识，增强学生实验兴趣，开发设计创新型实验是十分必要的。我校自2008年以来成立了制药工程与环境科学实验中心，在国家政策和资金支持下，实验设备有了很大的改善，无论是设备设计水平、质量水平还是自动化程度都达到了一定高度。因此，实验中心在购买引进设备时，考虑了选择多种新型实验设备，为学生进行创新设计实验提供了充足的选择，如传热实验，在学生学习了传热基础理论和相关知识后，要求进行换热器传热系数的测定。在进行实验前，首先要求学生根据传热速率公式建立测定方法，确定需要测定的参数，例如温度、流量、面积等，以及测定这些参数在实际工业生产中常用的方法。然后在给定的换热器类型和测试介质的情况下进行实测，并根据测定结果对不同结构和类型的换热器性能有更加深入的认识。经过设计和操作两个步骤，不仅让学生加深了对理论知识的理解，还激发了实验兴趣。

2.2 增加仿真、虚拟实验，提高工程认知能力

在实验教学中，以往主要是以实体设备为主，而实体设备很难让每个学生去拆解、观察，而仿真和虚拟实验则可起到很好的补充作用，例如离心泵的气蚀实验，使用实体设备可能会对泵造成损坏，采用仿真实验，就可以清楚的观察到气蚀现象。不仅如此，由于现代制药工业，设备自动化程度都很高，通过开展仿真、虚拟实验，可以让学生提前熟悉实际生产状况，提高将来的工作的工程能力。

2.3 参加各类竞赛，提高个人和团队能力

参加各类设计竞赛，其目的是检验学生的学习效果和学习能力，培养学生的自学能力以及分工合作的团队精神，同时也为学生提供了展示空间，这对达到CDIO要求中的个人能力和团队协作能力具有重要的作用。近几年，我校每年都组织学生参加国内壁报大赛、“国药工程杯”制药工程设计大赛，并取得了一定的成绩。通过参加竞赛，学生受益匪浅，学到了很多课堂上没有接触到过的知识，参加比赛的学生的整体设计能力、绘图能力、自主学习能力、团队协作能力等都得到了极大水平地提高[6]。

3. 课程设计的多维化构建

CDIO培养大纲的最后一个要求就是学生要具有工程系统能力。化工原理课程设计是教学的最后一个环节，课程设计可以针对一个实际生产中的单元操作，进行主体设备、附属设备的工艺参数计算，再进行设备选型，工艺流程图、车间布置图等图纸的绘制。在课程设计中，需要教师提供设计题目，讲解设计要点和思路，学生通过查阅资料、学习绘图软件、充分利用现代信息技术等完成设计任务[7]。由此可见，课程设计对提高学生的工程系统能力具有非常重要的作用。我校由于课时有限，现有教学模式中没有课程设计这一环节，在这种环境下，学生就缺少了整体、系统性的训练。因此，利用教师和企业资源，搜集各种实际工程案例，抽出一定学时进行课程设计训练，对化工原理课程多维化教学模式的建立和完善有着非常重要的作用[8]。

综上所述，按CDIO国际工程教育的要求，构建化工原理课程的理论、实验及课程设计多维化教学模式，是注重教师工程知识背景和教学水平，注重学生工程基础教育与个人能力培养，注重学生创新能力与团队协作能力，形成一个理论与实践相结合，传统与现代相结合，个人与团队相结合的多维教学模式，为培养合格工程技术应用人才提供有力的保障[9]。同时为促进化工原理课程教学改革、提高化工原理课程的教学质量与教学效果、形成化工原理课程教学的多维化教学模式提供重要的理论依据。化工原理课程多维教学模式的有效构建，也将为其他工程类课程的建设提供借鉴意义 。