基于EIP-CDIO模式的制药工程课程设计教学改革与探讨

赵 帅,马廷春,袁 明,梁丽丽

(蚌埠医学院公共基础学院,安徽 蚌埠 233000)

在新工科研究与实践的背景下,制药工程专业承担着应用型工科人才的重要使命。制药工程课程设计是培养学生工程设计能力和工程意识的一门专业课程,起到衔接专业综合知识和实际工程设计的桥梁作用[1]。EIP-CDIO工程教学模式中的EIP是指讲道德(Ethics)、讲诚信(Integrity)和职业化(Professionalism),注重学生的职业道德与诚信教育,增强学生工程伦理意识。CDIO则代表项目实施过程中的构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operation)四个环节[2-3]。两者有机结合,着力提升人才培养的综合水平,是以培养应用型工程专业人才为目标的工程教育新模式。同时,该教育模式丰富了课程思政内容和形式,是强化课程思政内涵建设的重要抓手,真正做到了思政中有专业课程、课程中有思政元素,为贯彻落实立德树人的根本任务和全面践行三全育人的总体目标奠定坚实基础[4-5]。

课程设计以培养学生的工程意识和工程设计能力为核心要义,是培养优秀工科应用型人才的关键环节。EIP-CDIO教育模式要求在培养学生工程专业知识、个人能力、团队协作能力三个层面达到预定目标[6-7]。它一改传统的以学科理论为导向的课程教授方式,而以工程项目设计为载体构建教学模式,这样课程设计的经纬就由过去单一的学科理论知识一个维度转变为项目、知识 、能力相结合的三维框架结构。工程项目设计是工业实践重要的理论基础,工业实践中所要求达到的技术、功能、经济、环境等都应在项目实施的过程中得到反馈。通过EIP-CDIO教学模式可以引导学生更全面地构思规划设计项目,进一步达到专业知识、技术能力和工业实践综合发展人才培养需求[8-9]。

1 课程教学现状

1.1 课程内容方面

教学中使用的设计题目案例一般是陈旧的比较成型的题目,学生根据网络相关资源设计提示进行设计工作,无法发挥学习的主动性与创新性,设计成果漏洞百出,遑论设计出具有创新性的作品;而且容易形成不良学风,极大地挫伤了自主学习的积极性;未能充分挖掘课程内容中涉及的思政内容,仅仅局限于完成课程任务[10]。

1.2 课程形式方面

现有的课程设计教学形式基本上局限于课堂教学,指导教师对设计进度、设计质量和有无关键性错误无法准确、及时地掌握,会出现设计任务书不能按时完成或者关键环节出现差错的现象,整个设计成果质量不高。授课形式单一,未能紧密结合EIP-CDIO的教学模式系统地设计教学环节。学生在学习过程中仅能接受零碎的知识点,未能达到大纲中要求的培养工程意识的真正目的。

以往的课程设计教师基本上由两名专门教师授课,教师的专业领域覆盖范围相对较窄,授课思维比较固定,也较为单一,无法做到精准指导设计过程;并且该课程具有涉及知识面广、授课难度大等特点,一定程度上无法满足教学需求。

1.3 课程考核方面

该课程传统的学业评价方式只重视终结性评价,仅从设计成果的角度评价该组学生的整体表现,却忽视了学生在学习过程中的实际收获,不能真实评价出组内每一位学生的实际情况。这与专业培养标准不符,也有悖于EIP-CDIO 的评价标准[11]。

2 课程教学环节改革

2.1 修订课程教学大纲

在教学大纲修订过程中应充分挖掘其中的思政德育元素,制定详实的思政育人目标。在明确修订任务的基础上,授课团队开展了基于EIP-CDIO教学大纲的框架与内涵的深刻讨论,按照其教育理念和相关标准制定了以设计为导向的专业培养计划和课程教学大纲,并在制药工程专业全面执行EIP-CDIO培养计划。经过研究和探讨,参照 CDIO 大纲并结合专业培养方案的实际情况,教学团队制定了基于EIP-CDIO工程教育模式的课程教学大纲,重点强调了对学生的诚信教育、职业道德、工程专业知识和个人职业技能综合能力的培养。作为课程设计教学过程的原本性文件,课程教学大纲是构思课程计划、课程实施的首要文件,也是验收教学效果的根本性文件。 修改后的教学大纲较之前教学计划相比,减少理论授课学时10%左右,让学生有充分时间用于设计研讨,改革以团队为主体完成项目设计工作。

2.2 集体备课环节优化

授课团队教师对EIP-CDIO教学模式内涵的理解有差异。为了提升教师授课质量和思想政治素养,鼓励专业教师积极参与相关培训、借鉴并学习已取得的优秀教学成果。EIP-CDIO 教学模式要求授课教师凝练课程思政精髓,真正提升学生的综合实力。组建包含专业教师、思政课教师和行业工程师在内的教学团队,才能收到多学科互相支撑、课前课后良性互动的教学效果。在集体备课环节,可视频远程邀请思政课教师和行业工程师参与其中,兼职课程顾问指导课程专业内容和思政内容的建设,将新理论、新技术、新工艺等及时引入教学中,使学生真正掌握学科前沿,真正达到育人效果[12]。

2.3 课程设计题目优化

选题是CDIO 教育模式中需要构思的重要环节,是将EIP-CDIO 教育理念更加合理地运用到课程设计过程中,在潜移默化中提升学生综合素质的关键。在选题方面不要拘泥于课本和网络资源,选择较新颖的题目,尽可能与实际生产相结合,符合学生的能力范围。为防止多数学生互相抄袭,每小组一个题目,通过相对独立的课程设计过程,既保证了课程设计的教学效果,又在一定程度上增强了学生团结协作的能力[13]。设计题目内容可来自教师承担或主持的工程设计或者研究项目的内容,使课程设计内容不再陈旧,而且可以紧密联系工程实际。学生对较为新颖的题目也会兴趣大增,激发学习积极性,增强责任感。设计题目内容一般要涉及多门课程知识的综合应用,加强对学生工程设计能力的培养,要求学生从众多方案中挑选出最优方案,强化学生的工程意识。

2.4 课程实施过程改革

首先,设计任务书要提前下达,应给予学生充分的准备时间查阅资料、整理思路、思考创新。其次,课程开始后,指导教师针对课程设计的目的、设计中的注意事项和设计思路等一系列主要问题,向学生进行理论讲解,充分挖掘课程思政元素,使学生明确设计的内容、程序、价值及意义。再次,学生自主设计,教师指导过程。理论讲解完成后,设计过程分组进行,每组4～6人。每个小组设计题目不同,小组成员须责任到人、分工明确,务必确保全员参与到整个设计工作中。在分组之前,先了解学生的相关学习情况及有无专业特长,如图纸设计、理论计算等。在分组时,注意搭配分组,让学生的特长得以发挥。每个小组设组长一名,主要任务包括分配设计任务、监督、协调和督促设计进程等。最后,阶段性总结汇报。由于各组设计任务和学生基础存在差异,在设计过程中难免会遇到不能够解决的问题。鉴于此,可采用周汇报制度,小组成员轮流汇报交流进度及过程中遇到的疑问,指导教师在答疑时应采取启发诱导的方式,尽量让学生经过独立思考自己解决问题。同时,可以全面掌握学生设计工作进度,对设计工作质量和设计内容的完整程度起到基础的保障作用。

在课程教学实施过程中,强调设计小组的主动探究式学习,对“构思”和“设计”环节应更加侧重。引导学生明确设计内容在专业学科知识体系中的重要性。 以设计团队形式开展工程项目的设计工作,培养了学生的工程设计能力和协同工作能力,从根本上改变偏重专业理论知识传授而轻视综合素质能力、经济效益和环境保护作用的传统培养模式,全面树立了“以学生为中心”的教学观念,引导学生积极主动投入设计工作中。

2.5 注重设计软件应用

制药工程课程设计应充分与化工设计相关软件相结合,提高学生设计的质量,培养学生的实际应用能力。第一,充分运用Aspen plus软件,强化学生的工程意识[14-15]。Aspen plus软件功能全面,对整个工厂、企业工程流程的实践和优化起到事先模拟实践的作用,可自动地把设计的工艺流程模型与工程参数数据库、投资分析、产品优化等其他流程相结合。可以为制药工程课程设计提供较准确的结果,加深对课程设计过程的认识,使设计结果更可靠、更贴近工程实际。第二,合理利用AutoCAD软件。课程设计任务书要求设计结果用工程图纸的形式表示[16-17]。使用AutoCAD软件绘图,既能够清晰地表示设计结果,也符合化工设计制图规范,从而提高整个设计成果的质量。师资建设课程设计工作的综合性很强,设计过程需要综合运用制药工程原理、制药设备基础、化工制图和计算机基础知识等相关学科的基本知识。鉴于此,配置课程师资力量时应吸纳课程所涉及学科专业的教师,组建教师队伍,形成精准指导、综合运用的精品师资队伍。

3 课程效果评估体系改革

课程效果的评价方式由过程性评价和结果性评价构成。过程性评价包括案例比较分析和问卷调查,结果性评价由平时课堂汇报、设计完成情况和课程答辩考核三部分组成。这种综合性课程效果评估体系不仅能直观地了解每一位学生的学习态度,还能及时跟踪多数学生的学习效果情况,从而发现教学过程中的问题,并及时加以改进,促进课程教学的良性发展。

3.1 平时课堂汇报

为充分调动学生学习的积极性,使每一位小组成员均切实参与到课程设计中,课程采用小组成员轮流汇报制度。每周课前汇报设计内容及进度,交流讨论设计中遇到的问题。指导教师当场评价,指出不足之处,引导学生学会分析问题、解决问题,并进行归纳提高。教师依据学生汇报情况给出学生平时汇报表现成绩,占综合考核成绩的20%。

3.2 设计成果考核

课程设计成果中应包含设计的目的及任务、时间安排、设计要求和设计内容。根据设计成果内容的完整程度,药厂平面布置图、工艺流程图等图表的规范程度,车间设备选型正确程度等环节,综合评定出设计成果考核成绩,占综合考核成绩的60%。

3.3 课程答辩考核

课程结束后,以举办专业课程设计大赛的形式,各设计小组进行课程设计竞赛答辩,优秀组别予以表彰。每组答辩时长约15 min,由各组长汇报整体设计内容,教师提出问题后,由小组成员对问题进行解答。教师根据各组答辩PPT制作精良程度、阐述及回答问题情况完成课程答辩考核,占综合考核成绩的20%。

建立和完善基于EIP-CDIO相关能力考核的评价系统促进了学习方式的多样化,增加了项目报告、设计研讨、组间评估等形式,使学生逐步掌握必要的工作技能, 也有利于设计团队成员提前熟悉本行业的就业模式。

3.4 案例比较研究法

案例比较研究中使用一个案例纵向比较研究和多案例横向比较的研究方法。把一个设计小组看成独立的整体,进行全面的分析,比较其在前期和后期的表现,从而认识EIP-CDIO教育模式对课程影响的变化过程。多案例研究的特点在于横向比较,可以对多个课程设计小组同时期的工作进展程度、各环节完成度以及工作态度等情况进行比较。

第一,开展学生访谈,实施学案记录。访谈可以采用开放和聚焦的方式进行。开放式访谈是可在课前进行的集体式访谈,主要了解多数学生的收获和遇到的问题。第二种类型的访谈是一种在特定的时间段针对某一个问题访谈某一个设计小组的方式,能更加细致入微地了解该组的设计进展。第二,进行课堂观察,在授课和设计工作开展的过程中,教师在课堂上实地观察各设计小组设计工作的开展情况,并加以评价记录。教师作为参与者,有侧重地参与到各设计小组的设计工作中,真正参与正在研究的事件之中,获得更准确的信息资料。

3.5 学情分析问卷调查法

学情问卷调查分阶段贯穿课程始终,最大的目的是搜集、积累学生对课程设计的各项属性的基本资料,并加以分析比较。问卷内容包括:学生已有涉及EIP-CDIO的知识基础、认知水平,学生尚未掌握的知识、需要提升的认知能力,学生通过自学能掌握的内容、需要教师引导讲解学生才能掌握的内容等显性学情;涉及EIP的学习动机、学习态度、设计方法、设计经验和逻辑思维等隐性学情[18]。

通过组织开展师生教评学总结会,从评价体系考核结果反映的问题出发,探讨教学改革中取得的效果以及仍然存在的问题,进行教学反思并总结经验,剖析以往课程设计教学模式较EIP-CDIO教学模式标准的差异,寻求问题解决途径,将总结的改革经验运用到新的教学循环中,从而优化人才培养模式。

4 结语

课程思政背景下的 EIP-CDIO 培养模式是注重人文精神熏陶的培养高级工程专业人才为目标的高等工程教育新模式。通过在制药工程专业实施课程设计教学改革, 在教学计划和准备上下功夫,将学科前沿和价值引领融入到设计课程中。在教学实践中,结合项目设计将相关软件工具及关联课程联系起来,使学生在设计工作中得到应有的能力积累和锻炼,改善传统教学模式下知识与能力脱节的问题,从而使知识的学习和应用之间形成良性互动。另外,在EIP-CDIO模式下针对课程设计构建了完备的课程效果评估体系,使学生的综合素质得到客观、全面的评价。他们不仅在专业知识学习方面有收获,团队协作、沟通交流以及责任感、职业道德等方面的发展也得到加强。上述多模式、多维度的教学改革措施,能充分增强学生学习的原动力,强化创新能力、职业素养和工匠精神养成,增强学生发现问题、分析问题及解决问题的能力,一定程度上实现了制药工程专业应用型人才培养的目标。