基于CDIO模式的環境類專業工程人才培養策略探討

杜春慧，董春穎，吳春金，吳禮光

摘要：培養適應社會需要的創新型工程人才，是工科院校面臨的主要問題。本文通過對環境工程專業人才培養的現狀及存在問題的分析，并借鑒CDIO培養模式提出改善教學方法、加強實踐教學以及提升教師的工程實踐水平與能力等策略。

關鍵詞：CDIO；環境工程；人才培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）15-0158-03

一、引言

如何培養適應社會需要的、合格的創新型工程人才，是工科院校面臨的一項長期任務，黨的“十八大”明確提出，轉變我國經濟發展方式，提高經濟發展水平與發展質量，需要大量高素質、創新型的工程技術人才，這對高校工程人才培養提出了更高的要求。教育部在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中明確提出了加強工程人才的重要性與緊迫性，并發布了工程教育的重大改革項目“卓越工程師教育培養計劃”（即“卓越計劃”），希望通過該計劃的實施為國家培養大量高質量的、創新型的工程技術人才[1]。近年來，CDIO模式作為國際流行的工程教育模式正被世界上越來越多的高校所接受和應用，它既能運用于對精英化的高水平創新人才的培養，也適用于大眾化工程專業的教育，完全符合我們對創新型工程人才的培養需要[2，3]。如何培養合格的、適合社會需求的、創新型的環境工程專業人才是擺在高校環境類專業教育工作者面臨的一個重要課題，CDIO培養模式的提出無疑對環境工程專業人才的培養具有重要的參考意義。

二、CDIO模式下環境工程專業人才培養現狀及問題分析

（一）CDIO模式及其基本理論

CDIO是2000年由美國麻省理工學院等4所前沿工程大學共同提出的一種先進的工程教育模式和實施體系，CDIO分別代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），“構思”是指明確客戶的需求，不斷改進概念、技術和商業計劃；“設計”指根據構思，制訂開發的產品（或系統）所需的各種計劃、圖紙或算法等；“實施”是指把設計轉變為產品（或系統）的過程，包括制造、測試、檢查等等；“運行”指對產品（或系統）的維護、優化和淘汰等[4，5]。CDIO模式是以產品（或系統）從研發、制造到運行的全生命周期管理為借鑒，通過系統化的設計，以期培養出適合社會需求的、創新型的工程技術與工程管理人才。

（二）CDIO模式下環境工程專業人才培養現狀及問題分析

環境工程學科的主要任務是運用各種工程技術手段防治、控制和解決有關環境污染問題。環境工程專業人才培養目標是具備在水、氣、固、聲環境污染治理及環境檢測、環境影響評價等基本理論與基本知識，具備水、氣、固治理的工程實踐能力，并能在工程設計單位、環保公司、工業企業、政府管理部門、高等院校等單位從事環境工程設計、監理、施工、管理和教學等方面工作的創新型工程人才。環境工程專業畢業生就業面很廣，涉及到供水處理廠、污水處理廠、垃圾處理場的規劃、工程設計、運行管理等，這些都具有很強的實踐性和工程性，決定了環境類專業畢業生必須具有很強的工程素養。

對照CDIO模式，國內環境工程專業的人才培養現狀與現代工程人才培養目標仍存在較大差距，具體表現在以下幾個方面：

1.畢業生基礎知識不扎實、基本技能不足。目前，高校課程安排存在結構不合理現象，在基礎課教學中過分強調英語、政治等課程學習。英語學習固然重要，但花費大量時間和精力在英語學習上，會導致同學以學英語過四六級、TOFEL和GRE為榮，對其他基礎課程的學習就不夠重視，導致畢業生基礎知識不扎實、基本技能不足。CDIO模式靈感源于工程產品（或系統）的生命周期管理，注重培養學生掌握扎實的工程基礎理論和專業技能，并在此基礎上通過創新實踐訓練，培養專業基礎扎實、職業道德高尚的新一代高水平工程師，對照這個模式，專業基礎知識與專業技能培養顯得尤為重要。

2.畢業生知識面較窄、工程設計與創新能力不足。現代科技的發展呈現交叉性、融合性的發展趨勢，環境工程專業更是如此。新的化驗、檢測方法、檢測儀器不斷出現，這需要學生除了對本學科的知識有很好的了解，還需要重視邊緣和交叉學科的發展，對學生的知識面提出了更高的要求。目前我國高校雖然基本都實施了學分制，提倡選修課和通識課，推行主輔修等改革措施，但真正落實到位的不多，學生的自主學習還是受到很大的限制，畢業生知識面較窄、影響了就業，也制約了畢業生的工程設計與創新的潛能。

3.畢業生動手能力不行、實踐技能差。通過對杭州、紹興、嘉興等環保企業的調研發現，有近60%的用人單位對畢業生的動手能力表示不滿意，環保企業首先要求畢業生具有一定動手能力與基本的專業技能，希望經過企業短暫的后續培訓后，能夠直接頂崗完成工作，但部分環境工程專業畢業生缺乏基本的鉗工、電工知識，不具備對基本設備進行簡單維修和故障判斷的能力，實踐技能達不到企業的需求。

4.教師工程素養的不足。為適應學校規模的快速發展，我國高校引進了大量的碩士、博士，但這些新進教師大多數是畢業后直接進入院校工作，這些年輕教師沒有工作經歷，社會閱歷較淺，在教學科研方面基本沒有積累，在工程實踐方面也缺乏經驗，很多教師只能在他們各自學科的基礎知識和研究領域稱得上是專家，但大多缺少企業的經驗和工程訓練的經歷，教師的工程素質和水平與CDIO模式的要求是有一定差距。

三、基于CDIO模式的環境工程專業人才培養策略

CDIO模式強調培養應用型、創新型工程技術人才為目標，要求教學內容優化、突出實踐教學培養方案，基于此，我們提出改善教學總體規劃與教學方法、提高教師工程實踐水平、加強實習環節等培養措施。

（一）改善教學總體規劃與教學方法

1.加強專業基礎課的教學。環境工程的專業基礎課程無機化學、有機化學、物理化學、流體力學、生物學等，環境工程的發展與這些學科的發展是息息相關的，不管環境工程工藝如何變革都離不開這些基礎科學；其次，深厚的基礎知識是創新思維的源泉，知識面和視野的拓展有利于學生工程設計與工程創新的能力的培養。為了加強環境工程專業人才的工程設計能力，學校應該重點抓好《物理化學》、《環境化學》、《環境工程原理》、《工程制圖》、《城市給水管道工程》等課程，在課時安排、實驗安排、師資配備等方面都作出傾斜，以強化學生的專業基礎知識與基礎技能，奠定學生工程的基礎。endprint

2.實施寬口徑教學方法。寬口徑教學是指在課堂講授時不僅僅講授課本上的知識以完成教學大綱的要求，而且要結合工程實踐在講課過程中進行適當的引申，啟發學生對教學內容的掌握以實現由點到面、由抽象理論到具體工程實踐的拓展[6]。例如在環境工程原理的講授過程中不僅要重點講授本課程所涉及的重點知識，還要對涉及的一些相關學科、交叉學科及邊緣學科的最新研究動態進行講授，例如在環境問題日益嚴重的今天，環境領域也出現了許多新的交叉學科與交叉技術，如膜分離技術、分子印記材料及其相關技術等，這些都是環境工程領域需要關注的發展方向。所以，在環境工程原理課程的講授過程中需要結合目前國內外的最新進展及發展趨勢，使學生對環境工程領域的發展有一個清醒的認識，同時使學生對本課程學習的重要性和必要性有更深的體會。這樣的教學既包含許多新型學科所要具備的知識，也為學生提供了一個學以致用的途徑，以達到擴展學生知識面和優化知識結構的目的。

3.倡導學生研究性學習。注重倡導學生的研究性學習，通過大學生創新項目、科研和社會實踐以及各類綜合性競賽活動等，培養學生綜合運用專業知識進行創新性研究的能力和科研協作能力。一方面增加討論學時，在進行課堂教學之前，布置討論的題目，并給出一些參考文獻，給學生一定的時間，指導他們利用圖書館、網絡等渠道查閱文獻資料，然后在課堂上進行小組討論。有的課程還增設了答辯環節，通過一系列的互動學習環節，除了培養學生的團隊學習能力、綜合分析能力和思維表達能力，還通過即時的知識反饋，讓教師及時了解學生學習情況，不斷調整教學內容和改進教學手段。另一方面，教師積極引導學生思考，安排設計性和綜合性實驗，引導學生主動學習，運用所學知識解決實踐問題；教師要注意進行啟發式教學，鼓勵學生獨立觀察、思考、分析和解決問題，以利于學生潛力的挖掘及工程創新能力的培養。第三，提供科研、創新項目支持。筆者所在的學校開展一些學生參與的科研創新實踐活動，如學校每年資助學生申報創新項目，以培養大學生的工程設計、動手和實踐能力。在《水污染控制工程》、《大氣污染控制工程》、《膜法水處理》等課程中都安排參與科研課題的機會，以加強工程設計與科研創新能力。此外，浙江省教育機構也會對特別優秀的學生創新項目進行重點立項，這些都大大增強大學生科研創新能力與工程設計能力。

（二）加強實踐環節的培養，重點抓好三個實習環節

對于當前社會背景下的現代工程師，理論知識是實踐技能得以實現的基礎，但理論知識無法代替實踐技能的形成，培養適合社會需求的、創新型的工程人才最大難度就是實踐能力的培養，CDIO模式強調工程教育在保證工程知識教育的基礎上，加強培養學生的工程實踐能力。在三個實習過程中，盡可能使學生接觸到大量的工程實際，培養學生的獨立解決工程實際問題的能力，進入真實的企業環境進行實習和實踐，可極大提高了學生的工程實踐能力。應重點做好以下幾個方面工作：一是在實習基地的建立上，由學院和教師出面聯系，選定一些科研比較好、工藝流程合理、設備先進、工程實踐機會多的企業作為長期的實習合作單位，與其保持經常的廣泛的橫向聯系，利用各種形式如聘請企業的專家走進課堂進行專題講座、舉行座談會和聯歡活動等，與這些企業的領導和職工進行感情上的聯絡。二是在實習過程中安排學生輪流開展相應的實驗，如在城市污水廠實習時學生自己動手采集整個工藝過程中的水樣和污泥樣，在實習指導教師和污水廠工程師的指導下，分析水樣的COD、BOD等，觀察污泥樣的微生物。這樣，以課本基礎理論為指導，在污水處理現場充分了解污水廠構筑物、污水處理工藝，并進一步掌握污水處理過程工藝參數的變化規律，全面實現學生“理論—實踐—理論”的積累，提高了學生現場分析問題、解決問題的工程設計與創新能力，為其真正成為一名合格的環境工程專業工程師奠定堅實的基礎。

（三）提升教師隊伍的工程實踐水平與能力

CDIO模式要求教師具有較高的工程素養，既有深厚的專業理論知識，又有豐富的工程實踐，既能傳授學生知識，又能進行專業技能方面的培養。主要通過以下途徑提高教師的實踐水平與能力：（1）選派教師（主要是青年教師）到環科所、設計院、環保公司等單位掛職鍛煉、跟班工作等方式參加工程實踐，并讓有關單位做好對青年教師給予有效的“傳、幫、帶”。（2）積極鼓勵教師加強與環保公司、環保設備制造企業、設計院等單位的橫向課題合作，加強工程管理、工程設計等方面雙向聯合。（3）采取“引進來”的辦法，從環保企業、科研院、設計所等單位引進所具備豐富經驗的高級工程技術人員，充實師資隊伍。（4）提高教師國際視野和國際化水平。社會迅速變化，知識不斷更新，只有時刻把握工程前沿知識的教師，才能培養出社會所需要的創新型工程人才。一方面要不斷派遣教師出國和到國內的一些著名高校進修，學習先進和前沿的專業知識；另外一方面也要不斷引進具有國內外知名高校、科研院所，甚至國有大企業的高級工程專業人才來充實、優化教師隊伍，通過走出去和引進來的這種培養模式，使教師能夠與國際社會的大環境接軌，時刻把握國際前沿知識，掌握領域最新動態，從而為學生傳播新鮮知識，導入新的工程設計、工程管理的理念，使學生在進入社會后能更好地滿足社會需要。例如筆者所在的學校通過“藍天計劃”每年資助約50名青年教師出國去進修，以擴大教師的國際視野，接觸國際工程前沿，提高國際化水平。

參考文獻：

[1]王菁華，周軍，岳愛臣，等.“‘卓越計劃123模式”的創建與實踐研究[J].高等工程教育研究，2012，（3）.

[2]顧佩華，包能勝，康全禮，等.CDIO在中國（上）[J].高等工程教育研究，2012，（3）.

[3]周兆忠，周建強，林峰.結合CDIO的訂單式卓越工程師教育培養方案研究與實踐[J].廊坊師范學院學報（自然科學版），2013，（13）.

[4]張志剛，項莉萍，張壽安.基于CDIO的卓越技能型人才培養新模式[J].安徽工業大學學報（社會科學版），2012，29（5）.

[5]Liang Zhongwei，Deng Hongguang，Tao Jianhua. Teaching Examples and Pedagogy of Mechanical Manufacture Based on the CDIO-based Teaching Method[J].Procedia Engineering，2011，（15）.

[6]周志紅，黃躍平，李兆霞.厚基礎，重實踐，強能力——基礎力學課程教學的創新與實踐[J].東南大學學報（哲學社會科學版），2011，（13）.

基金項目：浙江工商大學校級高教研究項目（xgz1104）；浙江工商大學高教研究項目（xgyl2080）。

作者簡介：杜春慧（1976-），女，山東青州人，博士研究生，副教授，研究方向：環境工程。endprint