基于CDIO理論的環境生態工程專業人才培養模式

摘 要：從目前時代背景對工程教育發展的需求出發，分析了目前我校環境生態工程專業人才培養存在的問題及建設新人才培養方案的迫切性。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），CDIO人才培養模式將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面。基于CDIO理論從環境生態工程專業課程體系建構、教學模式、方法建構、實踐教學體系建構及教學評價體系四個方面進行闡述，以期為我校及其他高校該專業人才培養模式的修訂提供參考依據。

關鍵詞：CDIO;環境生態工程專業;人才培養模式

中圖分類號：G642 ?文獻標識碼：A

Abstract：Starting from the demands for engineering education development under the era background，we analyzed the problems faced by the professional personnel training for environmental ecological engineering in our university as well as the urgency to establish new personnel training schemes.The Conceive，Design，Implement and Operate（CDIO）personnel training pattern divides the capabilities of engineering graduates into four levels：elementary knowledge of engineering，personal capability，interpersonal team capability，and engineering system capability.Based on the theories of CDIO，the analyses were elaborated from five aspects，including the curriculum construction of environmental ecological engineering，education modes，method construction，practical teaching system construction，and teaching evaluation system.The findings were aimed to offer some reference for reforms of personnel training modes in this major of our university and other colleges and universities.

Keywords：CDIO;Environmental ecological engineering;Personnel training modes

教育部于2012年對普通高等學校本科專業目錄進行調整，在環境科學與工程門類新增了環境生態工程專業[1];2013年，淮北師范大學信息學院開設環境生態工程專業（全國第一批），2015年，淮北師范大學也開始該專業的招生，但該專業人才培養目標和模式目前尚處于摸索和試行階段;2017年淮北師范大學信息學院送出了自己的首批畢業生，2019年淮北師范大學首批環境生態工程專業學生畢業。經過6年的培養，人才培養方案經過了三次修改，其中暴露出許多人才培養存在的弊端，為更好地提高環境生態工程專業人才培養質量，進一步修訂完善人才培養模式勢在必行。

近年來水污染、空氣污染、水土流失及生物多樣性被破壞等環境問題不斷加劇，而要解決生態系統中出現的環境污染、制定生態保護對策和措施與建立環境友好型社會等均離不開環境生態工程的引領和支撐[2]。由此，環境生態工程專業應運而生，為國家和社會輸送了一大批人才，但由于其開辦年限較短、缺乏經驗在人才培養上存在問題，亟待新的人才培養模式的指導與引領。

環境生態工程作為一個新興專業，怎么應對新工科建設的繁重任務與生態環境先天脆弱之間的矛盾顯得尤為重要[3]。怎樣才能培養出應用型的環境生態工程技術人才已成為地方本科院校關注和改革的焦點，怎樣的人才培養模式才能培養出為保護生態環境服務，適應社會發展新需求的人才，需要各高校去探索和實踐。

一、環境生態專業人才培養存在弊端

（一）課程設置與人才培養不匹配

環境生態工程專業的人才觀與其他理工科人才觀存在差異，要培養的是具備環境、生態及工程基本理論、基本知識和專業素養，掌握應用生態學和工程學的基本技能，能夠對自然環境加以綜合管理、實施生態恢復、生態建設以及可持續生態設計等技能的應用型復合人才。但許多高校由于對目前社會對人才需求缺乏調查，其課程體系設置比較混亂，這將直接導致其專業基礎課程、專業核心課程以及專業選修課程安排不合理[4-5]。究其原因在于該專業對其專業定位不清晰[5]，制訂出來的培養方案存在結構化問題，進而導致與人才培養不匹配的問題。如何改善目前本專業存在的課程設置與人才培養不匹配的問題，歸根究底需要從人才培養模式入手。

（二）人才培養缺乏學科特色

由于是一個新興的專業，開設的年限較短，缺乏可借鑒的經驗且缺乏國家教育質量標準的指導，其培養方案制定者在設置課程體系過分追求“量大面全”，無論什么內容，但凡與環境生態工程有點關聯的課程都納入課程體系中來，這樣使得課程開設重點不突出，且課程內容易重復，課程教學缺乏本專業的學科特色——實用性及工程性。那么在課程設置時，如何減少課程與教學內容的重復，優化基礎與技能并重的課程結構，凸顯學科專業特色？這需要新型的人才培養模式的指導。

（三）理論教學與實踐教學相脫節

環境生態工程專業是一個具有工程性質的專業，必須具備一定的工程實踐基礎，這有助于學生對本專業理論知識的理解，同時有助于培養學生的工程思維。由于該專業是學校剛開設的新興專業，校內實踐條件不足、缺乏校外實訓基地、專職實訓技術人員以及高水平的實訓師資，由此造成了理論與實踐相脫節的困境，進而造成培養的人才與社會需求脫節。如何在理論教學與實踐教學中尋找到二者之間的平衡點，需要新的人才培養模式的指導。

（四）教學考核評估體系單一

各高校工程教育人才培養的最終目標是為社會輸送相關的應用型復合人才，有效的評價指標和評價的工具手段是評估學生學習效果及成果的標準，是建立“教—學—評”一體化教學的關鍵環節。但目前學校環境生態工程專業評價手段主要以考試為主，評價指標以學生考試成績為主，評價的客體比較單一主要考核學生理論知識和實驗操作。

二、環境生態工程專業引進CDIO模式的優勢

CDIO理論最早由美國麻省理工學院EdwardCrawley教授提出，是歷經四年的探索研究所創立的倡導“做中學”和基于項目的學習的新型教學教育模式[6]。CDIO被認為是一個將工程科學、工程學科知識和工程實踐能力等三者融合為一體的工程教育方法，期望培養的工程人才能夠在一個現代化的、團隊通力協作的環境中利用“構思—設計—實施—運作”的大工程策略應對復雜工程要求的挑戰[7]。CDIO經國內各大高校實踐證明對工程教學的開展有顯著成效，利用CDIO理論指導環境生態工程專業人才培養模式的制定具有以下幾個方面的優勢。

（一）扭轉“理論與實踐相脫節”的工程教學局面

CDIO理論下的課程發展強調為學生提供產品、生產流程、系統構建工程實踐框架的產學結合的課程。在該理念指導下形成人才培養模式有助于扭轉目前環境生態工程專業理論與實踐教學相脫離的局面，真正實現該專業理論與實踐融合發展，培養理論與實踐并重環境生態工程人才。

（二）完善教學評價體系

CDIO模式下的評估指的是對學生理論知識、實踐技能、工程思維、工程設計與評估以及團隊協作能力等方面學習效果的評估;通過進行系統的評估，將其評價的結果反饋給學生、教師及相關參與人員以達到不斷改進和完善的目的。在培養的各階段對該專業學生進行評價，記錄評價結果并給出相應成績，以期能在學生畢業時給出全面而客觀的評價。

（三）完善專業人才培養模式

按照CDIO理論組織教學，有助于學生的知識、能力及綜合素質的全面提升，能夠促進理論課程的改革與創新，推動整個環境生態工程專業人才培養模式的革新，加強與產業的實際聯系，強化應用型、工程型復合人才的培養，強調工程實踐育人，實現培養的環境生態工程人才與企業需求之間的完美對接。

三、基于CDIO的環境生態工程人才培養模式

（一）基于CDIO的培養目標

以復合型人才培養為目標，以社會需求為導向，將CDIO工程教育理念融入我校環境生態工程專業的整個培養方案中，以解決傳統人才培養模式下存在的各種棘手問題。激發學生學習的主觀能動性，全面構建和推行體現環境生態工程專業特色的應用型創新人才培養體系，提高我校環境生態工程專業學生的專業實踐技能及工程應用能力，旨在培養掌握水、氣、聲、固體廢物等污染防控和生態修復等方面的專業知識與專業實踐技能，培養學生的創新思維能力，能夠在相關部門、企業、科研機構等單位從事環境規劃、設計、管理、施工和研發方面工作的高素質應用型復合人才，以適應社會需求。

（二）構建基于CDIO理念的環境生態人才培養模式

1.課程體系建構

CDIO理念指導下的課程設置其好處有以下兩個方面：第一，打破傳統的課程體系設置中基礎、專業及實踐截然分開的限制，打破了工程科學理論基礎教育階段不開設實踐環節的惡性循環;第二，拓展課外的實踐活動空間（包括外出見習、導師科研項目參與、各類學科競賽、創業實踐項目等），并將它們整合進課程計劃的課外學分要求。該理念指導下的課程設置既能保證學生能獲取扎實的科學理論基礎知識，又能保證學生實踐能力得到提升，真正做到理論與實踐并重，學習與應用并舉。

基于CDIO教育理念設置模塊化課程群，無論是專業課程還是實踐課程，均按照CDIO教育理念將工程實踐作為主導來開展教學，將以理論為主的課程體系轉變為以實踐為主的課程體系，使課程內容縱向上銜接恰當，橫向上協調一致，理論和實踐彼此滲透融合。最終，通過具體的每門課、每個教學環節與實踐環節來落實應用型復合人才實踐能力培養的需求。值得注意的是在課程體系的設計需要優化課程結構，突出本專業的特色。

2.教育教學模式、方法建構

課程設置是為了解決CDIO理念下該專業教什么，而教學模式、方法的改革就是為了解決如何教、如何學？CDIO理念指導下，教學需要學生具備復雜工程系統下對問題的分析處理能力，學生這種能力的培養也要在真實的工程背景下進行。教學模式、方法改革的目的就是要打破傳統工科教學“填鴨式”及照本宣科的陳腐方式，讓學生在自主探索、體驗和實踐中建構知識體系、領悟工程思維及掌握實踐技能。在工程教育的教學模式、方法的改革中，其重點是改變傳統的知識傳授方式，鼓勵學生自己發現問題、提出問題、共同協作解決問題，并從中感受問題解決的過程、積累相關實踐經驗。

3.實踐教學體系建構

將CDIO工程教育理念滲透到環境生態工程專業課程教學實踐和綜合實訓中，形成階梯式遞進的實踐教學體系，按具體的進程可將其劃分為三個大階段，即依次為基礎實踐階段、專業實踐階段和工程實踐階段，每個階段都對應著相關能力的培養。其中，基礎實踐階段包括課內實驗和課程設計等，旨在使學生掌握實驗研究的基礎技能及工程設計能力;專業實踐階段通過專業見習、生產實習和社會實踐調查等培養學生專業認知能力;在工程實踐階段則可通過到相關的部門企業及科研單位開展綜合實訓和畢業實習等提高學生的工程實踐能力。

4.多元化評價體系建構

基于CDIO理念，在教學效果評價方面，將理論知識掌握情況、實踐能力、團隊協作能力以及解決實際問題能力等納入評價體系中。評價體系內容包括理論知識、工程實踐項目構思、設計、實施和結果（工程思維）、學生團隊合作能力等;評價主體要多元，可以采取教師評價、組間互評及生生互評等的多主體評價;評價手段工具要多元，可采用紙筆測試、考查和記錄等多種方式對學生的學習效果進行評價。力求將教學效果評價貫穿于整個教學活動終始，實現過程性評價和終結性評價的有機結合，多層次評價教學的實施情況及學生的學習情況，最終形成“以評促學”和“以評促教”的良性循環。

CDIO理論為環境生態工程專業應用型人才培養模式的改革提供了可供借鑒的新思路。CDIO工程教育理念與我校環境生態工程專業人才培養的理念相契合，借助CDIO理論指導我校環境生態工程人才培養模式的制定，有助于我校有效減少目前環境生態工程專業人才培養過程中存在的弊端，以學生工程實踐能力的培養為主體，促進學生全面和個性的發展，實現滿足社會發展需求的人才培養目標。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高等學校本科專業目錄和專業介紹（2012年）[S].北京：人民教育出版社，2012.

[2]杜青平，陳浪城，石瑛，尹光彩，李冬梅.新工科背景下環境生態工程創新應用人才培養實踐[J].實驗室研究與探索，2019，38（08）：197-200+223.

[3]王洛忠，張藝君.“一帶一路”視域下環境保護問題的戰略定位與治理體系[J].中國環境管理，2016，8（04）：60-64.

[4]商冉.地方高校環境生態工程專業人才培養模式的思考[J].文教資料，2018（31）：95-96.

[5]王鑫，魏建兵，陳紅亮，楊杰，王英剛.高校環境生態工程專業建設現狀及存在的問題[J].教育現代化，2019，21：106-107.

[6]陳波，王玲，張旭偉，鄧麗.基于“N-CDIO”理念，構建培養學生工程能力新模式[J].高等工程教育研究，2017（05）：145-149+168.

[7]鄭薇薇.基于CDIO的創新型工程科技人才培養模式研究與實踐[D].大連理工大學，2010.

基金項目：淮北師范大學重點教研項目（JY19011）;安徽省級重點教學研究項目“基于審核評估的環境類專業實踐體系構建（2019JYXM1225）”;環境生態工程省級教學團隊（2016jxtd106）

*通訊作者：劉飛，博士，教授，碩士生導師，從事環境科學的教學與科研工作。