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(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到重視，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題成為重中之重。因此，對(duì)環(huán)境工程新型人才的需求急劇增加。本文通過(guò)對(duì)CDIO人才培養(yǎng)模式的研究，分析了目前我國(guó)環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中存在的問(wèn)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(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）24-0094-03

在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的時(shí)代，環(huán)境污染也越來(lái)越嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)成為一個(gè)不可回避的重要命題。就我國(guó)而言，保護(hù)環(huán)境是一項(xiàng)基本國(guó)策，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，為解決當(dāng)前經(jīng)濟(jì)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(qiáng)環(huán)境從業(yè)人員素質(zhì)勢(shì)在必行[1]。當(dāng)前針對(duì)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(duì)其個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力的鍛煉。為了滿足經(jīng)濟(jì)全球化中創(chuàng)新工程人才的需要，“學(xué)習(xí)實(shí)踐”已成為工程教育改革的一個(gè)策略。作為這一戰(zhàn)略的一種模式，CDIO是一種貫穿于工程項(xiàng)目全過(guò)程的學(xué)習(xí)，是一場(chǎng)針對(duì)面向教學(xué)的教學(xué)模式的變革。自2000年以來(lái)，CDIO模式已在世界上數(shù)十所大學(xué)中得到實(shí)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(jī)，深受學(xué)生的喜愛(ài)，并得到業(yè)界的高度贊揚(yáng)。本文就當(dāng)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(jìn)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(wèn)題分析

環(huán)境工程專業(yè)主要培養(yǎng)能設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維護(hù)和管理環(huán)境工程項(xiàng)目的專門人才。這些技能具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，這就要求環(huán)境工程專業(yè)的畢業(yè)生要具備很強(qiáng)的專業(yè)技能和專業(yè)素養(yǎng)。當(dāng)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(duì)環(huán)保工程設(shè)備研發(fā)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理等系統(tǒng)知識(shí)的教學(xué)實(shí)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(wèn)題包括以下兩個(gè)方面。

1.學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)不扎實(shí)，基本技能不足。目前高校主要以學(xué)分考核制評(píng)估學(xué)生成績(jī)，多數(shù)高校對(duì)知識(shí)與技能的考核模式較為輕松，使學(xué)生只需花費(fèi)很少的時(shí)間就能輕松應(yīng)對(duì)期末考試，這就導(dǎo)致學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)不重視。本科畢業(yè)生的基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)，知識(shí)面也較狹窄，基本的實(shí)驗(yàn)操作技能也不熟練，對(duì)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(shí)踐能力薄弱。環(huán)境專業(yè)相關(guān)工作具有極強(qiáng)的實(shí)踐性，這也就要求高校在培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，同樣注重學(xué)生實(shí)踐能力的開(kāi)發(fā)與培養(yǎng)。當(dāng)前環(huán)保相關(guān)事業(yè)單位在招收員工時(shí)極為注重員工實(shí)操素質(zhì)，但針對(duì)實(shí)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(shí)踐能力與經(jīng)驗(yàn)的工程人才至關(guān)重要。實(shí)踐教學(xué)主要是圍繞理論教學(xué)開(kāi)展的教學(xué)活動(dòng)，主要是為了讓學(xué)生更好地理解課堂上所學(xué)的知識(shí)并運(yùn)用到實(shí)際工作中去，以此也可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析及解決問(wèn)題的能力，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)戰(zhàn)能力的目標(biāo)。

二、CDIO人才培養(yǎng)模式的理念與標(biāo)準(zhǔn)

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”的集中概況和抽象表達(dá)。它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)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(lái)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(shí)施指導(dǎo)（包括培養(yǎng)計(jì)劃、教學(xué)方法、師資、學(xué)生考核及學(xué)習(xí)環(huán)境）以及實(shí)施過(guò)程和結(jié)果檢驗(yàn)的12條標(biāo)準(zhǔn)，包括1）CDIO關(guān)聯(lián)原則；2）CDIO的教學(xué)目標(biāo)結(jié)果；3）集成課程設(shè)置；4）工程概論；5）設(shè)計(jì)-制作經(jīng)驗(yàn)；6）CDIO的工作環(huán)境；7）集成化教學(xué)過(guò)程；8）主動(dòng)學(xué)習(xí)；9）教師的CDIO能力；10）教師的教學(xué)能力；11）CDIO項(xiàng)目評(píng)價(jià)；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(gè)專業(yè)領(lǐng)域中，包括計(jì)算機(jī)信息工程、電子與機(jī)械工程等，并取得了不錯(cuò)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(lái)，被越來(lái)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(jiàn)，CDIO人才培養(yǎng)模式對(duì)我國(guó)人才培養(yǎng)方案的設(shè)立有很大的參考價(jià)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)課程體系的變革。CDIO的標(biāo)準(zhǔn)中有一項(xiàng)是集成化課程設(shè)置，此標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)。根據(jù)CDIO以工程項(xiàng)目從研發(fā)到運(yùn)行為生命周期的理念來(lái)實(shí)行教學(xué)模式，使課程與課程之間有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，避免不必要的重復(fù)，讓學(xué)生能夠掌握系統(tǒng)的知識(shí)體系，提高他們解決綜合問(wèn)題的能力。這一標(biāo)準(zhǔn)的建立就對(duì)各門課程的教師提出了一定的要求，他們?cè)趥湔n時(shí)需要將自己所教授的課程與其他課程關(guān)聯(lián)起來(lái)，這就需要各門課程的教師要多交流討論，將整個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)系統(tǒng)化，共同完成本專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)。

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(jì)（Design）—執(zhí)行（Implement）—操作（Operate）的流程為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐相對(duì)接的目的[6]。

在授課過(guò)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(lái)，課上相互討論每個(gè)人發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(wèn)題的答案，逐漸培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

工程專業(yè)人才的培養(yǎng)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，以及創(chuàng)造性思維能力，在提高學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題能力的同時(shí)，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(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，就要構(gòu)建理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)為一體，課內(nèi)與課外教學(xué)為一體的平臺(tái)。在課堂上，老師不僅要講授課本知識(shí)，還要結(jié)合工程實(shí)踐在講解過(guò)程中將理論知識(shí)與實(shí)踐內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系在一起，不僅可以讓學(xué)生更好地理解理論知識(shí)，還可以達(dá)到學(xué)以致用的目的。另外，在教學(xué)過(guò)程中還需要結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)，使學(xué)生對(duì)環(huán)境工程領(lǐng)域的發(fā)展有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，也為學(xué)生提供了一個(gè)知識(shí)擴(kuò)展的途徑，以達(dá)到擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)面和優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)的目的。同時(shí)，教師也要努力做好科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)工作，通過(guò)高水平的科學(xué)研究來(lái)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(shí)與技能，以適應(yīng)這個(gè)飛速發(fā)展的社會(huì)。

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(shí)踐的成果，通過(guò)了企業(yè)和利益相關(guān)者的調(diào)查和實(shí)踐。麻省理工學(xué)院根據(jù)社會(huì)和行業(yè)的需求，制定了一個(gè)全面系統(tǒng)的CDIO培養(yǎng)目標(biāo)，CDIO不僅注重專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力，同時(shí)也注重合作與交流和其他社會(huì)能力，解決問(wèn)題、批判性思維創(chuàng)新、把握系統(tǒng)、計(jì)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(gè)目標(biāo)是全面的，不僅包括專業(yè)知識(shí)，還包括實(shí)踐能力，即在社會(huì)和企業(yè)環(huán)境中，具備產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程、工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)營(yíng)能力，還包括個(gè)人能力、專業(yè)能力和態(tài)度、團(tuán)隊(duì)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(shí)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(dāng)今社會(huì)，理論知識(shí)是實(shí)踐技能的基礎(chǔ)，但理論知識(shí)不能代替實(shí)踐技能的培養(yǎng)，為社會(huì)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(shí)踐能力[8]。首先，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與老師的科研項(xiàng)目，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。其次，要多創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓學(xué)生參與到工程實(shí)踐中，通過(guò)實(shí)習(xí)的方式讓學(xué)生了解到校外實(shí)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(shí)與技能，激發(fā)他們自主學(xué)習(xí)與完善自我的愿望，同時(shí)也可以極大地提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。另外，也可以給他們安排一些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，如對(duì)污染的河流取水和污泥樣本，檢測(cè)水樣的PH、COD等指標(biāo)，觀察污泥微生物，并讓他們自己試著設(shè)計(jì)出治理污水的實(shí)驗(yàn)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(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)可以體現(xiàn)出一個(gè)即將畢業(yè)的本科生的綜合分析及解決實(shí)際問(wèn)題的能力，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)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(xiàn)，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)學(xué)習(xí)到很多專業(yè)性的知識(shí)以及了解到本專業(yè)較前沿的知識(shí)與技術(shù)，而且在設(shè)計(jì)整個(gè)方案時(shí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的全局觀，平衡好所有問(wèn)題的能力。總之，通過(guò)真正的實(shí)訓(xùn)才能提高學(xué)生分析和解決工程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力的問(wèn)題，為成為一名合格的環(huán)境工程專業(yè)工程師打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、總結(jié)

CDIO工程教育模式作為近年來(lái)國(guó)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(guó)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(wèn)題，如：學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能不扎實(shí)、創(chuàng)新能力不足、實(shí)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(huì)推動(dòng)我國(guó)人才培養(yǎng)的進(jìn)步，也會(huì)使更多的畢業(yè)生不再面臨一畢業(yè)就失業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。希望我國(guó)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(guó)環(huán)境問(wèn)題做出巨大貢獻(xiàn)。

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