基于CDIO理念的輕化工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探索與實踐

張 恒 藍惠霞 王松林 宋曉明 尤 鵬 楊曉玲 黎振球

（青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，青島，266042）

前言

輕化工程學(xué)科是一個實踐性非常強的特色工程類型學(xué)科，我國的輕化工程專業(yè)涉及制漿造紙、紡織染整、發(fā)酵釀造、皮革等國民經(jīng)濟中地位重要的基礎(chǔ)工業(yè)和原材料工業(yè)領(lǐng)域，輕化工產(chǎn)品已經(jīng)成為國民經(jīng)濟各相關(guān)部門不可缺少的物質(zhì)材料和人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵贰?/p>

隨著工業(yè)化進程加快及生產(chǎn)規(guī)模日益擴大，國內(nèi)培養(yǎng)的輕化工程專業(yè)的工程師數(shù)量雖然大幅度提高，但社會對輕化工程專業(yè)類人才需求的結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生改變。當前企業(yè)需要更多的應(yīng)用型人才，即要求畢業(yè)生具備一定的職業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)技能，能夠迅速適應(yīng)現(xiàn)場工作。換句話說，在校輕化工程專業(yè)本科生的工程實踐能力必須不斷加強，以滿足新形勢下的就業(yè)條件，從而在激烈的人才市場競爭中獲勝。

從當前國內(nèi)外的發(fā)展來看，我校的輕化工程專業(yè)的工程教育還存在著許多問題，例如輕化工程專業(yè)學(xué)生明顯缺少在項目或團隊合作方面的實際經(jīng)驗訓(xùn)練；我們所培養(yǎng)的高等工程技術(shù)人才在個人素質(zhì)、人際能力等方面存在明顯不足，而這些內(nèi)容正是國際上對高等工程技術(shù)人才所特別強調(diào)的因素。因此在輕化工程專業(yè)高等學(xué)校教學(xué)中如何將企業(yè)生產(chǎn)實踐和學(xué)校理論教學(xué)相結(jié)合是一個非常重要的問題，關(guān)系到能否真正培養(yǎng)出具有綜合職業(yè)能力和全面素質(zhì)的，直接為我國輕化工程生產(chǎn)第一線服務(wù)的應(yīng)用型、管理型和高級技能型的技術(shù)人才，盡快進行工程教育改革是唯一的出路。

在此，我們將借鑒國際流行的CDIO工程教育理念，嘗試本專業(yè)改革與創(chuàng)新，擬構(gòu)建新的輕化工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，以更好地服務(wù)于社會經(jīng)濟發(fā)展。

1 CDIO工程教育模式概述

CDIO工程教育理念由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家理工學(xué)院等四所高等院校聯(lián)合提出[1]。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate），以項目從研發(fā)到運行的整個生命周期為載體，讓學(xué)生主動參與實踐，通過課程間相互聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程專業(yè)。

CDIO培養(yǎng)大綱將工程專業(yè)畢業(yè)生的能力劃分為4個層面，依次為專業(yè)基礎(chǔ)知識、個人能力、團隊協(xié)作能力和工程系統(tǒng)能力（見圖1），采取綜合培養(yǎng)模式，以保證學(xué)生實現(xiàn)該4個層面的預(yù)期目標。

圖1 CDIO培養(yǎng)大綱對工程專業(yè)畢業(yè)生的能力劃分

為了改革國內(nèi)以學(xué)科知識講授為核心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，許多高?；贑DIO理念開展了相應(yīng)專業(yè)的培養(yǎng)方案研究。例如，佘健俊等[2]構(gòu)建了基于CDIO理念的南京工業(yè)大學(xué)工程管理人才培養(yǎng)模式；鄒祥等[3]人結(jié)合CDIO工程教育培養(yǎng)模式和自身實踐，提出了制藥工程素質(zhì)培養(yǎng)的課程體系建設(shè)、教學(xué)方法、工程能力實踐、創(chuàng)新環(huán)境和評估體系等方面的改革策略；張玉波等[4]人開展了通信專業(yè)的CDIO工程教育改革探索；齊晗兵等[5]全面展開了給水排水工程專業(yè)的CDIO培養(yǎng)計劃改革研究；王天寶等[6]人將成都信息工程學(xué)院的教學(xué)模式與CDIO工程教育理念進行充分融合，構(gòu)建了新的電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)方案。由此表明，CDIO工程教育理念已在國內(nèi)許多高校的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中得到較為廣泛地認可[7-9]。

2 輕化工程專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國輕工學(xué)科自1998年開始建立本科專業(yè)，它包括了從二十世紀五十年代開始設(shè)立的制漿造紙工程、皮革工程、印染、發(fā)酵工程專業(yè)。發(fā)展至今，國內(nèi)眾多學(xué)者就相應(yīng)的人才培養(yǎng)模式開展了廣泛交流和深入研究。當前關(guān)于該專業(yè)的培養(yǎng)模式主要存在兩種觀點，即培養(yǎng)通才式輕工科技人才和培養(yǎng)行業(yè)性輕工科技人才。前者要求畢業(yè)生掌握適用于各個行業(yè)包括制漿造紙工程、皮革工程、印染、發(fā)酵工程專業(yè)的通用輕工理論和實務(wù)處理方法，以適應(yīng)大社會的需求；后者僅要求學(xué)生掌握某個特定行業(yè)領(lǐng)域的輕工科技知識。

鑒于歷史原因，輕化工程專業(yè)大多設(shè)置在造紙、皮革、印染與紡織、發(fā)酵和釀造等專業(yè)特色鮮明的工科類院校；少數(shù)文科類高?；緵]有開辦此專業(yè)。

截止2015年，山東省開設(shè)有輕化工程專業(yè)的大專院校共有七所，見表1。

表1 山東省開設(shè)有輕化工程專業(yè)的大專院校

近十年來，以制漿造紙為龍頭的山東輕工業(yè)一直保持著持續(xù)、快速發(fā)展，其經(jīng)濟效益已連續(xù)十年位居全國同行業(yè)第一位，其中制漿造紙行業(yè)經(jīng)濟總量位居全國同行業(yè)第一位。其中造紙及紙制品行業(yè)是山東輕工重點骨干行業(yè)之一。2014年現(xiàn)有規(guī)模以上企業(yè)789家，實現(xiàn)銷售收入2440.4億元，各項經(jīng)濟指標連續(xù)十八年居全國同行業(yè)第一位，且經(jīng)濟效益增長幅度高于產(chǎn)量增幅，行業(yè)運行質(zhì)量不斷提高。而與此對應(yīng)的山東省輕化工程高等教育的發(fā)展卻不能與之匹配，省內(nèi)僅有齊魯工業(yè)大學(xué)和青島科技大學(xué)二所高校能夠提供完備的制漿造紙工程專業(yè)本科大學(xué)教育，并且與輕化工行業(yè)的工程特點相適應(yīng)的CDIO工程教育理念的教育改革、實踐建設(shè)和輕化工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究都還處于空白。

由于當前國內(nèi)輕工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀的迅速發(fā)展及國家對輕工業(yè)的重視，全國現(xiàn)有近百余所高校開辦了輕化工程本科專業(yè)，該專業(yè)在發(fā)展過程中出現(xiàn)了系列問題例如：培養(yǎng)模式上主要采取傳統(tǒng)的教學(xué)理念，課程教學(xué)只注重相應(yīng)課程知識點的講解，未考慮該門課程在整個專業(yè)培養(yǎng)方案中的作用；偏重理論教學(xué)而忽視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)；多門課程之間存在教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)；多采取大班制生產(chǎn)實習(xí)方式，局限于認知層面的觀摩與參觀；學(xué)生動手能力比較弱，普遍反映所學(xué)知識“泛”而不“精”[10]。再者，現(xiàn)今的本科生都出自90后，多為家庭的獨生子女，個性較強，團隊協(xié)作能力欠缺。這些問題的解決，可以通過CDIO型的人才培養(yǎng)模式的教育改革研究，為提高學(xué)生工程實踐能力提供一條借鑒-解決之路。

培養(yǎng)輕化工程專業(yè)學(xué)生的工程實踐能力是一項系統(tǒng)工程，需要采取系統(tǒng)化的教學(xué)模式。作為一門實踐性較強的學(xué)科，有必要通過實踐加強該專業(yè)培養(yǎng)模式的創(chuàng)新改革，將理論知識與社會實踐緊密結(jié)合，以培養(yǎng)出滿足社會需求的輕化工程類應(yīng)用型人才。因此，我們借鑒國內(nèi)相關(guān)學(xué)科實踐CDIO工程教育理念的思路，如福州大學(xué)陽富強教授的安全工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究[9]，對輕化工程學(xué)科進行探索與實踐。

3 基于CDIO理念的輕化工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的建設(shè)

3.1 基于CDIO理念的課程體系建設(shè)

課程體系與專業(yè)培養(yǎng)模式息息相關(guān)，構(gòu)建合理的課程體系是培養(yǎng)輕化工程高素質(zhì)人才的關(guān)鍵。在此，我們擬結(jié)合輕化工程專業(yè)的自身特點，以學(xué)生個性化發(fā)展為核心，以未來職業(yè)規(guī)劃為導(dǎo)向，基于CDIO理念構(gòu)建相應(yīng)的課程體系，規(guī)劃形成一、二、三級課程群。擬設(shè)立的輕化工程專業(yè)的課程體系見圖2。

圖2 擬設(shè)立的輕化工程專業(yè)的課程體系

其中，一級項目為輕化工程工藝綜合設(shè)計及畢業(yè)論文（設(shè)計），學(xué)生能夠從中受到構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作的系統(tǒng)訓(xùn)練。二級項目由公共基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程、專業(yè)類課程、專業(yè)特色課程等組成，專業(yè)類課程又可以進一步歸類為輕化工藝類、過程設(shè)備類；各門課程之間相互聯(lián)系，針對具體課程開設(shè)課程設(shè)計；三大實習(xí)包括認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)，旨在促進輕化工程理論知識和工程實踐的融會貫通。二級項目主要以專業(yè)學(xué)習(xí)過程中的實踐、創(chuàng)新、綜合能力培養(yǎng)為目標，鼓勵學(xué)生參與各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。三級項目在二級項目下進行拓展，為加強核心課程與二級項目而設(shè)立的相應(yīng)課程群。

CDIO理念下的輕化工程課程體系區(qū)別于傳統(tǒng)的重理論而輕實踐的教學(xué)模式，重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際的綜合能力[11]。通過采取實驗課程的研究性教學(xué)、特定專業(yè)課程設(shè)計的設(shè)置、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目資助來貫穿相應(yīng)的核心課程，學(xué)生可望提高學(xué)習(xí)的積極性。

3.2 研究性教學(xué)型實驗課建設(shè)

研究性教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生從自然、社會和生活中選擇并確定與專業(yè)相關(guān)的課題開展研究，主動思考，主動實踐，從中吸收知識、運用知識、解決問題，從而提高綜合素質(zhì)的一種實踐活動。實驗教學(xué)作為本科教學(xué)的重要組成部分之一，體現(xiàn)出綜合性、直觀性等特點，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，有利于提高學(xué)生的實踐能力。將研究性教學(xué)理念引入輕化工程專業(yè)的實驗課程教學(xué)中，完全相符CDIO工程教育理念。

輕化工程專業(yè)的實驗-實踐-項目設(shè)計的教學(xué)體系建設(shè)構(gòu)思如圖3所示。

圖3 輕化工程專業(yè)的教學(xué)體系建設(shè)

輕化工程專業(yè)的研究性實驗教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)性、綜合設(shè)計性、創(chuàng)新性三大類?；A(chǔ)性實驗教學(xué)主要為強化專業(yè)理論理解和培養(yǎng)基本的實驗技能、動手能力；綜合性實驗教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論和專業(yè)知識，分析、處理工程和前沿課題中的工程問題；創(chuàng)新性實驗是整個實驗教學(xué)的核心，由學(xué)生自發(fā)組建研究小組，圍繞教師的研究項目或?qū)W術(shù)前沿課題，通過查閱文獻、搭建實驗平臺、收集數(shù)據(jù)等，達到良好的實踐效果。因此，CDIO工程教育模式要求應(yīng)加大輕化工程專業(yè)的綜合設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗的扶植力度。

此外，通過項目建設(shè)，大力建設(shè)開放性實驗室，向全體本科生開放，為學(xué)生參加各類學(xué)科競賽、自主實驗、參與創(chuàng)新項目、參與教師科研項目提供平臺。開放性實驗室為學(xué)生備賽的訓(xùn)練場，自己動手，積極性增加，也提高了實驗設(shè)備的利用率。學(xué)生借助該平臺選定實驗課題、選擇儀器設(shè)備、擬定實驗方案、處理實驗數(shù)據(jù)和分析實驗結(jié)果。指導(dǎo)老師和實驗室管理人員在實驗室開放、實驗資料、解答實驗問題等方面為學(xué)生提供全方位服務(wù)，給學(xué)生創(chuàng)造一個研究型的學(xué)習(xí)環(huán)境。同時，實驗室還為全校學(xué)生創(chuàng)造了一個交友的平臺，許多獲過獎項的學(xué)生在這里可以起到很好的示范作用，高年級引導(dǎo)低年級，研究生指導(dǎo)本科生。

輕化工程專業(yè)將通過多方面途徑加大相應(yīng)的經(jīng)費投入，這包括從2012年開始的第二期校級重點學(xué)科建設(shè)，2014年開始的第三期校級重點學(xué)科建設(shè)，以及相應(yīng)的院級建設(shè)資金。我們還結(jié)合本校特色，特別是大化工背景下的輕化工程中精細化工特色，設(shè)置精細有機合成實驗、精細化學(xué)品實驗、過程控制實驗、軟件模擬仿真實驗等。

3.3 多樣化的實習(xí)教學(xué)模式

認識實習(xí)是讓學(xué)生了解輕化工程專業(yè)的主要知識點及職業(yè)特性，為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)；通過共建校外產(chǎn)學(xué)合作認識實習(xí)基地，采取教學(xué)參觀與專題講座相結(jié)合的實習(xí)模式，加深學(xué)生對輕化工程專業(yè)的認識。

生產(chǎn)實習(xí)是在系統(tǒng)掌握輕化工程專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課程后實施，實習(xí)地點盡量滿足多樣化，如造紙廠、化工廠、助劑廠、釀酒廠、制革廠、印染廠等。

畢業(yè)實習(xí)單位可由學(xué)生自主與就業(yè)單位取得聯(lián)系，或由指導(dǎo)老師推薦。畢業(yè)實習(xí)的內(nèi)容可以涉及制漿造紙、生物發(fā)酵、精細化工、機械制造、石油化工、環(huán)保等多個領(lǐng)域，與地區(qū)經(jīng)濟建設(shè)、生產(chǎn)實況、科研現(xiàn)狀緊密結(jié)合。

本項目將依據(jù)CDIO教育理念，加強校企合作，建立長期穩(wěn)定的實習(xí)基地，以保障各類實習(xí)基地的有效性與延續(xù)性。

表2 與我校輕化工程專業(yè)簽訂長期實習(xí)協(xié)議的企業(yè)

目前，與我校輕化工程專業(yè)簽訂長期實習(xí)協(xié)議企業(yè)已有十三家，如表2所示。

我校輕化工程專業(yè)已與省內(nèi)多家輕工行業(yè)和相關(guān)行業(yè)如化工、精細化工、環(huán)保企業(yè)簽訂了長期合作協(xié)議，共同建設(shè)校企教學(xué)實習(xí)實踐基地，其中與國內(nèi)造紙行業(yè)的前三強：晨鳴集團、華泰紙業(yè)和太陽紙業(yè)都共建教學(xué)實習(xí)基地，在此基礎(chǔ)上，以進一步提升學(xué)生的工程實踐能力為導(dǎo)向的CDIO型項目合作已成為新的合作形式。

3.4 多樣性的課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計

課程設(shè)計主要以專業(yè)知識為基礎(chǔ)，是輕化工程專業(yè)人才培養(yǎng)的重要實踐環(huán)節(jié)，有助于學(xué)生深入理解和靈活應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識，并且可以進一步提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力與團隊協(xié)作能力。

當前我校輕化工程課程設(shè)計普遍存在一些不足之處，如偏重于研究型實驗課題、課程設(shè)計題目較少、僅有不到半年的實驗時間、考核方式機械化、教師重視程度不夠等，這是從傳統(tǒng)型高校轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)應(yīng)用型高校出現(xiàn)的通病。

畢業(yè)設(shè)計是輕化工程本科教學(xué)計劃的重要組成部分，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生具有系統(tǒng)運用所學(xué)理論知識和技能分析和解決實際生產(chǎn)問題的能力，能夠從事輕工技術(shù)與管理、科學(xué)研究及工藝工程師的工作。輕化工程專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）的選題應(yīng)該緊扣學(xué)生的畢業(yè)實習(xí)單位，以便讓學(xué)生更早融入工程實踐中，適應(yīng)新的社會環(huán)境。學(xué)生也可以根據(jù)未來的就業(yè)方向及科研興趣進行畢業(yè)設(shè)計題目的選擇，按照“導(dǎo)師—學(xué)生”雙向選擇的原則確定指導(dǎo)教師。保證畢業(yè)論文（設(shè)計）的選題盡量滿足工程設(shè)計需要，與實習(xí)項目相吻合。

3.5 設(shè)立科研訓(xùn)練項目

輕化工程作為具有高度社會責(zé)任感的特色專業(yè)，要求畢業(yè)生在工作中要有較高的創(chuàng)新性思維和動手能力。開展科研訓(xùn)練是遵循CDIO工程教育理念的重要手段之一，有利于創(chuàng)建良好的創(chuàng)新型學(xué)習(xí)環(huán)境。為提高本科生的科研能力、創(chuàng)新能力和實踐動手能力，了解輕工學(xué)科發(fā)展的前沿和動態(tài)，可以組織和實施校級本科生科研訓(xùn)練計劃項目。同時，專業(yè)教師還應(yīng)該鼓勵學(xué)生積極申請國家級、省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目；學(xué)生也可以直接參與專業(yè)教師的在研課題。

學(xué)生通過參與各類科研訓(xùn)練，由此貫穿項目構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行的全過程，不僅拓寬了輕化工程領(lǐng)域的科學(xué)知識，而且有助于培養(yǎng)自身的工程設(shè)計能力和團隊協(xié)作能力。

3.6 建設(shè)教學(xué)團隊

為更好地貫徹CDIO工程教育理念，必須建立一支優(yōu)秀的教學(xué)團隊。當前從事輕化工程專業(yè)教育的很多教師是在本科畢業(yè)后直接深造而走上教學(xué)崗位的，生產(chǎn)現(xiàn)場的實踐經(jīng)驗比較缺乏。將通過有計劃地安排青年專業(yè)教師深入企業(yè)一線掛職鍛煉，包括項目合作、技術(shù)咨詢、員工培訓(xùn)、博士后工作站研究等，并建立相應(yīng)的激勵機制；或主動聘請在工廠中長期進行工藝技術(shù)與生產(chǎn)管理的優(yōu)秀一線員工和工程科技人員到高校任教，彌補我校老師特別是博士畢業(yè)后直接進入高校教師隊伍、工程經(jīng)驗不足的缺陷。輕化工程專業(yè)教師要有終身學(xué)習(xí)的能力，不斷提高自身的工程實踐能力，以便及時將企業(yè)最新的技術(shù)進展反饋給本專業(yè)的學(xué)生。

另外改革輕化工程專業(yè)教師的考核方式，不僅以論文為指標，還要注重教師的教學(xué)能力、工程實踐能力、團隊協(xié)作能力、人際交往能力和終身學(xué)習(xí)能力的綜合評價。

實行本科生導(dǎo)師制。每個專業(yè)教師負責(zé)若干名學(xué)生的學(xué)業(yè)輔導(dǎo)，定期與學(xué)生進行直接交流，加強學(xué)生在職業(yè)道德、誠信和職業(yè)素質(zhì)等方面的指引。

4 結(jié)語

通過幾年的探索與實踐，證明了輕化專業(yè)CDIO模式優(yōu)點明顯，學(xué)生反映課堂教學(xué)好，企業(yè)對此反映學(xué)生能力普遍得到提高。我校輕工專業(yè)也形成了自己的特色和優(yōu)勢，有力促進了學(xué)科發(fā)展和團隊建設(shè)。

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