基于CDIO模式的環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)的研究

張杭君

摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境問題越來越受到重視，要實現(xiàn)經(jīng)濟、社會與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，環(huán)境保護問題成為重中之重。因此，對環(huán)境工程新型人才的需求急劇增加。本文通過對CDIO人才培養(yǎng)模式的研究，分析了目前我國環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中存在的問題，并基于CDIO人才培養(yǎng)模式提出了環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)的新型策略，為環(huán)境工程專業(yè)人才的培養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞：CDIO；環(huán)境工程；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）24-0094-03

在經(jīng)濟迅速發(fā)展的時代，環(huán)境污染也越來越嚴重，環(huán)境保護成為一個不可回避的重要命題。就我國而言，保護環(huán)境是一項基本國策，為促進經(jīng)濟、社會與環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，為解決當前經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染之間的矛盾，增加環(huán)境就業(yè)崗位，增強環(huán)境從業(yè)人員素質(zhì)勢在必行[1]。當前針對環(huán)境專業(yè)從業(yè)人員專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)多集中于學(xué)科基礎(chǔ)教育，缺少對其個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力的鍛煉。為了滿足經(jīng)濟全球化中創(chuàng)新工程人才的需要，“學(xué)習(xí)實踐”已成為工程教育改革的一個策略。作為這一戰(zhàn)略的一種模式，CDIO是一種貫穿于工程項目全過程的學(xué)習(xí)，是一場針對面向教學(xué)的教學(xué)模式的變革。自2000年以來，CDIO模式已在世界上數(shù)十所大學(xué)中得到實施，麻省理工學(xué)院率先采用了這種模式，并取得了顯著的成績，深受學(xué)生的喜愛，并得到業(yè)界的高度贊揚。本文就當前人才培養(yǎng)現(xiàn)狀、CDIO培養(yǎng)模式介紹以及基于CDIO的人才培養(yǎng)模式革新進行分析與總結(jié)。

一、環(huán)境類專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀及問題分析

環(huán)境工程專業(yè)主要培養(yǎng)能設(shè)計、安裝、調(diào)試、維護和管理環(huán)境工程項目的專門人才。這些技能具有很強的實踐性，這就要求環(huán)境工程專業(yè)的畢業(yè)生要具備很強的專業(yè)技能和專業(yè)素養(yǎng)。當前多數(shù)高校的環(huán)境工程專業(yè)都從環(huán)境污染末端治理工藝作為主要培養(yǎng)內(nèi)容，缺乏針對環(huán)保工程設(shè)備研發(fā)、項目設(shè)計、運行管理等系統(tǒng)知識的教學(xué)實踐，導(dǎo)致了目前高校培養(yǎng)的環(huán)境工程專業(yè)的人才與現(xiàn)代工程人才需求具有較大差距[2]。其存在的主要問題包括以下兩個方面。

1.學(xué)生基礎(chǔ)理論知識不扎實，基本技能不足。目前高校主要以學(xué)分考核制評估學(xué)生成績，多數(shù)高校對知識與技能的考核模式較為輕松，使學(xué)生只需花費很少的時間就能輕松應(yīng)對期末考試，這就導(dǎo)致學(xué)生對基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)不重視。本科畢業(yè)生的基礎(chǔ)知識不扎實，知識面也較狹窄，基本的實驗操作技能也不熟練，對于本專業(yè)領(lǐng)域較為前沿的科學(xué)與技術(shù)的了解更是少之又少。

2.實踐能力薄弱。環(huán)境專業(yè)相關(guān)工作具有極強的實踐性，這也就要求高校在培養(yǎng)學(xué)生扎實理論知識的基礎(chǔ)上，同樣注重學(xué)生實踐能力的開發(fā)與培養(yǎng)。當前環(huán)保相關(guān)事業(yè)單位在招收員工時極為注重員工實操素質(zhì)，但針對實踐能力的崗前培訓(xùn)又十分缺乏，因而由高校直接培養(yǎng)輸出具有實踐能力與經(jīng)驗的工程人才至關(guān)重要。實踐教學(xué)主要是圍繞理論教學(xué)開展的教學(xué)活動，主要是為了讓學(xué)生更好地理解課堂上所學(xué)的知識并運用到實際工作中去，以此也可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析及解決問題的能力，最終達到培養(yǎng)學(xué)生實戰(zhàn)能力的目標。

二、CDIO人才培養(yǎng)模式的理念與標準

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”的集中概況和抽象表達。它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[3]。CDIO的理念不僅繼承和發(fā)展了歐美二十多年以來的工程教育大改革的理念，更重要的是還提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實施指導(dǎo)（包括培養(yǎng)計劃、教學(xué)方法、師資、學(xué)生考核及學(xué)習(xí)環(huán)境）以及實施過程和結(jié)果檢驗的12條標準，包括1）CDIO關(guān)聯(lián)原則；2）CDIO的教學(xué)目標結(jié)果；3）集成課程設(shè)置；4）工程概論；5）設(shè)計-制作經(jīng)驗；6）CDIO的工作環(huán)境；7）集成化教學(xué)過程；8）主動學(xué)習(xí)；9）教師的CDIO能力；10）教師的教學(xué)能力；11）CDIO項目評價；12）具有可操作性[4]。

隨后很多教育學(xué)家將CDIO的理念和模式應(yīng)用到各個專業(yè)領(lǐng)域中，包括計算機信息工程、電子與機械工程等，并取得了不錯的效果。很多學(xué)者還發(fā)現(xiàn)CDIO教育理念不僅適用于工科人才的培養(yǎng)，層次也并非局限于大學(xué)本科，于是，CDIO逐漸發(fā)展起來，被越來越多地引用到工科以外的專業(yè)領(lǐng)域中，也被很多高職高專院校引用，收到了較好的反響[5]。由此可見，CDIO人才培養(yǎng)模式對我國人才培養(yǎng)方案的設(shè)立有很大的參考價值。我們應(yīng)該基于CDIO人才培養(yǎng)模式探索出本專業(yè)的人才培養(yǎng)方案并積極推行。

三、基于CDIO模式的環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)策略的探索

1.基于CDIO標準對課程體系的變革。CDIO的標準中有一項是集成化課程設(shè)置，此標準要求建立起各門課程之間的聯(lián)系，使所有課程共同支持專業(yè)培養(yǎng)目標。根據(jù)CDIO以工程項目從研發(fā)到運行為生命周期的理念來實行教學(xué)模式，使課程與課程之間有機地聯(lián)系起來，避免不必要的重復(fù)，讓學(xué)生能夠掌握系統(tǒng)的知識體系，提高他們解決綜合問題的能力。這一標準的建立就對各門課程的教師提出了一定的要求，他們在備課時需要將自己所教授的課程與其他課程關(guān)聯(lián)起來，這就需要各門課程的教師要多交流討論，將整個專業(yè)領(lǐng)域的知識系統(tǒng)化，共同完成本專業(yè)的教學(xué)目標。

2.改善教學(xué)總體規(guī)劃與教學(xué)方法。專業(yè)教學(xué)內(nèi)容要以CDIO的理念中的構(gòu)思（Conceive）—設(shè)計（Design）—執(zhí)行（Implement）—操作（Operate）的流程為標準，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與工程實踐相對接的目的[6]。

在授課過程中，教師應(yīng)采取啟發(fā)式的教學(xué)方式，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生做主體，引導(dǎo)他們形成自主學(xué)習(xí)的優(yōu)良習(xí)慣，課前做好預(yù)習(xí)，將自己不懂的地方記下來，課上相互討論每個人發(fā)現(xiàn)的問題，帶著問題去學(xué)習(xí)要遠遠勝于填鴨式的教學(xué)效果，而老師要做的就是一步一步去引導(dǎo)他們找到問題的答案，逐漸培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

工程專業(yè)人才的培養(yǎng)離不開實驗教學(xué)，實驗教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力，以及創(chuàng)造性思維能力，在提高學(xué)生運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)解決實際問題能力的同時，也能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。因此，要著重培養(yǎng)學(xué)生的實驗動手能力，就要構(gòu)建理論與實驗教學(xué)為一體，課內(nèi)與課外教學(xué)為一體的平臺。在課堂上，老師不僅要講授課本知識，還要結(jié)合工程實踐在講解過程中將理論知識與實踐內(nèi)容有機地聯(lián)系在一起，不僅可以讓學(xué)生更好地理解理論知識，還可以達到學(xué)以致用的目的。另外，在教學(xué)過程中還需要結(jié)合國內(nèi)外最新進展和發(fā)展趨勢，使學(xué)生對環(huán)境工程領(lǐng)域的發(fā)展有一個清醒的認識，也為學(xué)生提供了一個知識擴展的途徑，以達到擴展學(xué)生知識面和優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)的目的。同時，教師也要努力做好科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)工作，通過高水平的科學(xué)研究來提高教學(xué)水平和質(zhì)量，使學(xué)生了解和掌握較前沿的知識與技能，以適應(yīng)這個飛速發(fā)展的社會。

3.注重培養(yǎng)綜合素質(zhì)。CDIO模型是麻省理工學(xué)院（MIT）多年研究和實踐的成果，通過了企業(yè)和利益相關(guān)者的調(diào)查和實踐。麻省理工學(xué)院根據(jù)社會和行業(yè)的需求，制定了一個全面系統(tǒng)的CDIO培養(yǎng)目標，CDIO不僅注重專業(yè)知識和實踐能力，同時也注重合作與交流和其他社會能力，解決問題、批判性思維創(chuàng)新、把握系統(tǒng)、計劃和其他綜合能力，終生學(xué)習(xí)和自我提升的能力，以及良好的職業(yè)道德和專業(yè)的方式。這個目標是全面的，不僅包括專業(yè)知識，還包括實踐能力，即在社會和企業(yè)環(huán)境中，具備產(chǎn)品生產(chǎn)過程、工程系統(tǒng)設(shè)計、實施、運營能力，還包括個人能力、專業(yè)能力和態(tài)度、團隊工作和溝通能力等[7]。

4.密切聯(lián)系產(chǎn)業(yè)。以產(chǎn)業(yè)需求為基礎(chǔ)，以工業(yè)發(fā)展為教學(xué)內(nèi)容和方法，結(jié)合理論與實踐，培養(yǎng)合格的工程人才，以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。在現(xiàn)代工程師背景下的當今社會，理論知識是實踐技能的基礎(chǔ)，但理論知識不能代替實踐技能的培養(yǎng)，為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才最重要的就是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力[8]。首先，鼓勵學(xué)生積極參與老師的科研項目，在整個實驗過程中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。其次，要多創(chuàng)造機會讓學(xué)生參與到工程實踐中，通過實習(xí)的方式讓學(xué)生了解到校外實踐與校內(nèi)培訓(xùn)的不同之處，發(fā)現(xiàn)自身所欠缺的知識與技能，激發(fā)他們自主學(xué)習(xí)與完善自我的愿望，同時也可以極大地提高學(xué)生的工程實踐能力。另外，也可以給他們安排一些實訓(xùn)項目，如對污染的河流取水和污泥樣本，檢測水樣的PH、COD等指標，觀察污泥微生物，并讓他們自己試著設(shè)計出治理污水的實驗方案，可以培養(yǎng)學(xué)生的自主思考及創(chuàng)造性思維能力。最后，要重視學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計可以體現(xiàn)出一個即將畢業(yè)的本科生的綜合分析及解決實際問題的能力，在畢業(yè)設(shè)計過程中，學(xué)生不僅要閱讀大量的專業(yè)刊物，還要參考本專業(yè)領(lǐng)域很多“學(xué)術(shù)大牛”的相關(guān)文獻，在這個過程中，學(xué)生會學(xué)習(xí)到很多專業(yè)性的知識以及了解到本專業(yè)較前沿的知識與技術(shù)，而且在設(shè)計整個方案時，有助于培養(yǎng)學(xué)生的全局觀，平衡好所有問題的能力。總之，通過真正的實訓(xùn)才能提高學(xué)生分析和解決工程設(shè)計和創(chuàng)新能力的問題，為成為一名合格的環(huán)境工程專業(yè)工程師打下堅實的基礎(chǔ)。

四、總結(jié)

CDIO工程教育模式作為近年來國際工程教育改革的最新成果，已被很多著名高校采納并取得了良好的效果。目前我國多數(shù)高校環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中存在很多問題，如：學(xué)生的基礎(chǔ)知識與基本技能不扎實、創(chuàng)新能力不足、實踐能力薄弱等。我們可以從CDIO人才培養(yǎng)模式方案中探索出適用于本專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案，因此，基于CDIO模式的環(huán)境工程人才培養(yǎng)方案的研究將會推動我國人才培養(yǎng)的進步，也會使更多的畢業(yè)生不再面臨一畢業(yè)就失業(yè)的風(fēng)險。希望我國在人才培養(yǎng)方案的改革方面越做越好，能夠培養(yǎng)出真正合格的環(huán)境工程專業(yè)工程師，這也能為解決我國環(huán)境問題做出巨大貢獻。

參考文獻：

[1]劉玉芝，胡立強，趙南.基于CDIO的創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究與探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2016，38（01）：11-13.

[2]解宏端.CDIO教學(xué)模式在環(huán)境類專業(yè)本科生教學(xué)中的應(yīng)用[J].求知導(dǎo)刊，2015，（16）：78.

[3]陳雯，周宏倉.基于CDIO培養(yǎng)模式的環(huán)境類專業(yè)實踐教學(xué)改革探索[J].中國電力教育，2014，（11）：196-197.

[4]杜春慧，董春穎，吳春金，吳禮光.基于CDIO模式的環(huán)境類專業(yè)工程人才培養(yǎng)策略探討[J].教育教學(xué)論壇，2014，（15）：158-160.

[5]吳昊，張犁黎.CDIO模式下環(huán)境工程校內(nèi)實驗基地探索[J].學(xué)理論，2010，（32）：255-256.

[6]鄭薇薇.基于CDIO的創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)模式研究與實踐[D].大連理工大學(xué)，2010.

[7]高雪梅，孫子文，紀志成.CDIO方法與我國高等工程教育改革[J].江蘇高教，2008，（05）：69-71.

[8]查建中.工程教育改革戰(zhàn)略“CDIO”與產(chǎn)學(xué)合作和國際化[J].中國大學(xué)教學(xué)，2008，（05）：16-19.