基于CDIO模式的环境类专业工程人才培养策略探讨

杜春慧，董春颖，吴春金，吴礼光

摘要：培养适应社会需要的创新型工程人才，是工科院校面临的主要问题。本文通过对环境工程专业人才培养的现状及存在问题的分析，并借鉴CDIO培养模式提出改善教学方法、加强实践教学以及提升教师的工程实践水平与能力等策略。

关键词：CDIO；环境工程；人才培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）15-0158-03

一、引言

如何培养适应社会需要的、合格的创新型工程人才，是工科院校面临的一项长期任务，党的“十八大”明确提出，转变我国经济发展方式，提高经济发展水平与发展质量，需要大量高素质、创新型的工程技术人才，这对高校工程人才培养提出了更高的要求。教育部在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中明确提出了加强工程人才的重要性与紧迫性，并发布了工程教育的重大改革项目“卓越工程师教育培养计划”（即“卓越计划”），希望通过该计划的实施为国家培养大量高质量的、创新型的工程技术人才[1]。近年来，CDIO模式作为国际流行的工程教育模式正被世界上越来越多的高校所接受和应用，它既能运用于对精英化的高水平创新人才的培养，也适用于大众化工程专业的教育，完全符合我们对创新型工程人才的培养需要[2，3]。如何培养合格的、适合社会需求的、创新型的环境工程专业人才是摆在高校环境类专业教育工作者面临的一个重要课题，CDIO培养模式的提出无疑对环境工程专业人才的培养具有重要的参考意义。

二、CDIO模式下环境工程专业人才培养现状及问题分析

（一）CDIO模式及其基本理论

CDIO是2000年由美国麻省理工学院等4所前沿工程大学共同提出的一种先进的工程教育模式和实施体系，CDIO分别代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），“构思”是指明确客户的需求，不断改进概念、技术和商业计划；“设计”指根据构思，制订开发的产品（或系统）所需的各种计划、图纸或算法等；“实施”是指把设计转变为产品（或系统）的过程，包括制造、测试、检查等等；“运行”指对产品（或系统）的维护、优化和淘汰等[4，5]。CDIO模式是以产品（或系统）从研发、制造到运行的全生命周期管理为借鉴，通过系统化的设计，以期培养出适合社会需求的、创新型的工程技术与工程管理人才。

（二）CDIO模式下环境工程专业人才培养现状及问题分析

环境工程学科的主要任务是运用各种工程技术手段防治、控制和解决有关环境污染问题。环境工程专业人才培养目标是具备在水、气、固、声环境污染治理及环境检测、环境影响评价等基本理论与基本知识，具备水、气、固治理的工程实践能力，并能在工程设计单位、环保公司、工业企业、政府管理部门、高等院校等单位从事环境工程设计、监理、施工、管理和教学等方面工作的创新型工程人才。环境工程专业毕业生就业面很广，涉及到供水处理厂、污水处理厂、垃圾处理场的规划、工程设计、运行管理等，这些都具有很强的实践性和工程性，决定了环境类专业毕业生必须具有很强的工程素养。

对照CDIO模式，国内环境工程专业的人才培养现状与现代工程人才培养目标仍存在较大差距，具体表现在以下几个方面：

1.毕业生基础知识不扎实、基本技能不足。目前，高校课程安排存在结构不合理现象，在基础课教学中过分强调英语、政治等课程学习。英语学习固然重要，但花费大量时间和精力在英语学习上，会导致同学以学英语过四六级、TOFEL和GRE为荣，对其他基础课程的学习就不够重视，导致毕业生基础知识不扎实、基本技能不足。CDIO模式灵感源于工程产品（或系统）的生命周期管理，注重培养学生掌握扎实的工程基础理论和专业技能，并在此基础上通过创新实践训练，培养专业基础扎实、职业道德高尚的新一代高水平工程师，对照这个模式，专业基础知识与专业技能培养显得尤为重要。

2.毕业生知识面较窄、工程设计与创新能力不足。现代科技的发展呈现交叉性、融合性的发展趋势，环境工程专业更是如此。新的化验、检测方法、检测仪器不断出现，这需要学生除了对本学科的知识有很好的了解，还需要重视边缘和交叉学科的发展，对学生的知识面提出了更高的要求。目前我国高校虽然基本都实施了学分制，提倡选修课和通识课，推行主辅修等改革措施，但真正落实到位的不多，学生的自主学习还是受到很大的限制，毕业生知识面较窄、影响了就业，也制约了毕业生的工程设计与创新的潜能。

3.毕业生动手能力不行、实践技能差。通过对杭州、绍兴、嘉兴等环保企业的调研发现，有近60%的用人单位对毕业生的动手能力表示不满意，环保企业首先要求毕业生具有一定动手能力与基本的专业技能，希望经过企业短暂的后续培训后，能够直接顶岗完成工作，但部分环境工程专业毕业生缺乏基本的钳工、电工知识，不具备对基本设备进行简单维修和故障判断的能力，实践技能达不到企业的需求。

4.教师工程素养的不足。为适应学校规模的快速发展，我国高校引进了大量的硕士、博士，但这些新进教师大多数是毕业后直接进入院校工作，这些年轻教师没有工作经历，社会阅历较浅，在教学科研方面基本没有积累，在工程实践方面也缺乏经验，很多教师只能在他们各自学科的基础知识和研究领域称得上是专家，但大多缺少企业的经验和工程训练的经历，教师的工程素质和水平与CDIO模式的要求是有一定差距。

三、基于CDIO模式的环境工程专业人才培养策略

CDIO模式强调培养应用型、创新型工程技术人才为目标，要求教学内容优化、突出实践教学培养方案，基于此，我们提出改善教学总体规划与教学方法、提高教师工程实践水平、加强实习环节等培养措施。

（一）改善教学总体规划与教学方法

1.加强专业基础课的教学。环境工程的专业基础课程无机化学、有机化学、物理化学、流体力学、生物学等，环境工程的发展与这些学科的发展是息息相关的，不管环境工程工艺如何变革都离不开这些基础科学；其次，深厚的基础知识是创新思维的源泉，知识面和视野的拓展有利于学生工程设计与工程创新的能力的培养。为了加强环境工程专业人才的工程设计能力，学校应该重点抓好《物理化学》、《环境化学》、《环境工程原理》、《工程制图》、《城市给水管道工程》等课程，在课时安排、实验安排、师资配备等方面都作出倾斜，以强化学生的专业基础知识与基础技能，奠定学生工程的基础。endprint

2.实施宽口径教学方法。宽口径教学是指在课堂讲授时不仅仅讲授课本上的知识以完成教学大纲的要求，而且要结合工程实践在讲课过程中进行适当的引申，启发学生对教学内容的掌握以实现由点到面、由抽象理论到具体工程实践的拓展[6]。例如在环境工程原理的讲授过程中不仅要重点讲授本课程所涉及的重点知识，还要对涉及的一些相关学科、交叉学科及边缘学科的最新研究动态进行讲授，例如在环境问题日益严重的今天，环境领域也出现了许多新的交叉学科与交叉技术，如膜分离技术、分子印记材料及其相关技术等，这些都是环境工程领域需要关注的发展方向。所以，在环境工程原理课程的讲授过程中需要结合目前国内外的最新进展及发展趋势，使学生对环境工程领域的发展有一个清醒的认识，同时使学生对本课程学习的重要性和必要性有更深的体会。这样的教学既包含许多新型学科所要具备的知识，也为学生提供了一个学以致用的途径，以达到扩展学生知识面和优化知识结构的目的。

3.倡导学生研究性学习。注重倡导学生的研究性学习，通过大学生创新项目、科研和社会实践以及各类综合性竞赛活动等，培养学生综合运用专业知识进行创新性研究的能力和科研协作能力。一方面增加讨论学时，在进行课堂教学之前，布置讨论的题目，并给出一些参考文献，给学生一定的时间，指导他们利用图书馆、网络等渠道查阅文献资料，然后在课堂上进行小组讨论。有的课程还增设了答辩环节，通过一系列的互动学习环节，除了培养学生的团队学习能力、综合分析能力和思维表达能力，还通过即时的知识反馈，让教师及时了解学生学习情况，不断调整教学内容和改进教学手段。另一方面，教师积极引导学生思考，安排设计性和综合性实验，引导学生主动学习，运用所学知识解决实践问题；教师要注意进行启发式教学，鼓励学生独立观察、思考、分析和解决问题，以利于学生潜力的挖掘及工程创新能力的培养。第三，提供科研、创新项目支持。笔者所在的学校开展一些学生参与的科研创新实践活动，如学校每年资助学生申报创新项目，以培养大学生的工程设计、动手和实践能力。在《水污染控制工程》、《大气污染控制工程》、《膜法水处理》等课程中都安排参与科研课题的机会，以加强工程设计与科研创新能力。此外，浙江省教育机构也会对特别优秀的学生创新项目进行重点立项，这些都大大增强大学生科研创新能力与工程设计能力。

（二）加强实践环节的培养，重点抓好三个实习环节

对于当前社会背景下的现代工程师，理论知识是实践技能得以实现的基础，但理论知识无法代替实践技能的形成，培养适合社会需求的、创新型的工程人才最大难度就是实践能力的培养，CDIO模式强调工程教育在保证工程知识教育的基础上，加强培养学生的工程实践能力。在三个实习过程中，尽可能使学生接触到大量的工程实际，培养学生的独立解决工程实际问题的能力，进入真实的企业环境进行实习和实践，可极大提高了学生的工程实践能力。应重点做好以下几个方面工作：一是在实习基地的建立上，由学院和教师出面联系，选定一些科研比较好、工艺流程合理、设备先进、工程实践机会多的企业作为长期的实习合作单位，与其保持经常的广泛的横向联系，利用各种形式如聘请企业的专家走进课堂进行专题讲座、举行座谈会和联欢活动等，与这些企业的领导和职工进行感情上的联络。二是在实习过程中安排学生轮流开展相应的实验，如在城市污水厂实习时学生自己动手采集整个工艺过程中的水样和污泥样，在实习指导教师和污水厂工程师的指导下，分析水样的COD、BOD等，观察污泥样的微生物。这样，以课本基础理论为指导，在污水处理现场充分了解污水厂构筑物、污水处理工艺，并进一步掌握污水处理过程工艺参数的变化规律，全面实现学生“理论—实践—理论”的积累，提高了学生现场分析问题、解决问题的工程设计与创新能力，为其真正成为一名合格的环境工程专业工程师奠定坚实的基础。

（三）提升教师队伍的工程实践水平与能力

CDIO模式要求教师具有较高的工程素养，既有深厚的专业理论知识，又有丰富的工程实践，既能传授学生知识，又能进行专业技能方面的培养。主要通过以下途径提高教师的实践水平与能力：（1）选派教师（主要是青年教师）到环科所、设计院、环保公司等单位挂职锻炼、跟班工作等方式参加工程实践，并让有关单位做好对青年教师给予有效的“传、帮、带”。（2）积极鼓励教师加强与环保公司、环保设备制造企业、设计院等单位的横向课题合作，加强工程管理、工程设计等方面双向联合。（3）采取“引进来”的办法，从环保企业、科研院、设计所等单位引进所具备丰富经验的高级工程技术人员，充实师资队伍。（4）提高教师国际视野和国际化水平。社会迅速变化，知识不断更新，只有时刻把握工程前沿知识的教师，才能培养出社会所需要的创新型工程人才。一方面要不断派遣教师出国和到国内的一些著名高校进修，学习先进和前沿的专业知识；另外一方面也要不断引进具有国内外知名高校、科研院所，甚至国有大企业的高级工程专业人才来充实、优化教师队伍，通过走出去和引进来的这种培养模式，使教师能够与国际社会的大环境接轨，时刻把握国际前沿知识，掌握领域最新动态，从而为学生传播新鲜知识，导入新的工程设计、工程管理的理念，使学生在进入社会后能更好地满足社会需要。例如笔者所在的学校通过“蓝天计划”每年资助约50名青年教师出国去进修，以扩大教师的国际视野，接触国际工程前沿，提高国际化水平。

参考文献：

[1]王菁华，周军，岳爱臣，等.“‘卓越计划123模式”的创建与实践研究[J].高等工程教育研究，2012，（3）.

[2]顾佩华，包能胜，康全礼，等.CDIO在中国（上）[J].高等工程教育研究，2012，（3）.

[3]周兆忠，周建强，林峰.结合CDIO的订单式卓越工程师教育培养方案研究与实践[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2013，（13）.

[4]张志刚，项莉萍，张寿安.基于CDIO的卓越技能型人才培养新模式[J].安徽工业大学学报（社会科学版），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]周志红，黄跃平，李兆霞.厚基础，重实践，强能力——基础力学课程教学的创新与实践[J].东南大学学报（哲学社会科学版），2011，（13）.

基金项目：浙江工商大学校级高教研究项目（xgz1104）；浙江工商大学高教研究项目（xgyl2080）。

作者简介：杜春慧（1976-），女，山东青州人，博士研究生，副教授，研究方向：环境工程。endprint