基于CDIO模式的环境工程专业人才培养的研究

张杭君

摘要：随着社会经济的发展，环境问题越来越受到重视，要实现经济、社会与环境的可持续发展，环境保护问题成为重中之重。因此，对环境工程新型人才的需求急剧增加。本文通过对CDIO人才培养模式的研究，分析了目前我国环境工程专业人才培养方案中存在的问题，并基于CDIO人才培养模式提出了环境工程专业人才培养的新型策略，为环境工程专业人才的培养提供参考。

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（2018）24-0094-03

在经济迅速发展的时代，环境污染也越来越严重，环境保护成为一个不可回避的重要命题。就我国而言，保护环境是一项基本国策，为促进经济、社会与环境协调可持续发展，为解决当前经济发展与环境污染之间的矛盾，增加环境就业岗位，增强环境从业人员素质势在必行[1]。当前针对环境专业从业人员专业素质的培养多集中于学科基础教育，缺少对其个人能力、人际团队能力和工程系统能力的锻炼。为了满足经济全球化中创新工程人才的需要，“学习实践”已成为工程教育改革的一个策略。作为这一战略的一种模式，CDIO是一种贯穿于工程项目全过程的学习，是一场针对面向教学的教学模式的变革。自2000年以来，CDIO模式已在世界上数十所大学中得到实施，麻省理工学院率先采用了这种模式，并取得了显著的成绩，深受学生的喜爱，并得到业界的高度赞扬。本文就当前人才培养现状、CDIO培养模式介绍以及基于CDIO的人才培养模式革新进行分析与总结。

一、环境类专业人才培养现状及问题分析

环境工程专业主要培養能设计、安装、调试、维护和管理环境工程项目的专门人才。这些技能具有很强的实践性，这就要求环境工程专业的毕业生要具备很强的专业技能和专业素养。当前多数高校的环境工程专业都从环境污染末端治理工艺作为主要培养内容，缺乏针对环保工程设备研发、项目设计、运行管理等系统知识的教学实践，导致了目前高校培养的环境工程专业的人才与现代工程人才需求具有较大差距[2]。其存在的主要问题包括以下两个方面。

1.学生基础理论知识不扎实，基本技能不足。目前高校主要以学分考核制评估学生成绩，多数高校对知识与技能的考核模式较为轻松，使学生只需花费很少的时间就能轻松应对期末考试，这就导致学生对基础知识的学习不重视。本科毕业生的基础知识不扎实，知识面也较狭窄，基本的实验操作技能也不熟练，对于本专业领域较为前沿的科学与技术的了解更是少之又少。

2.实践能力薄弱。环境专业相关工作具有极强的实践性，这也就要求高校在培养学生扎实理论知识的基础上，同样注重学生实践能力的开发与培养。当前环保相关事业单位在招收员工时极为注重员工实操素质，但针对实践能力的岗前培训又十分缺乏，因而由高校直接培养输出具有实践能力与经验的工程人才至关重要。实践教学主要是围绕理论教学开展的教学活动，主要是为了让学生更好地理解课堂上所学的知识并运用到实际工作中去，以此也可以培养学生发现问题、分析及解决问题的能力，最终达到培养学生实战能力的目标。

二、CDIO人才培养模式的理念与标准

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概况和抽象表达。它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[3]。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美二十多年以来的工程教育大改革的理念，更重要的是还提出了系统的能力培养、全面的实施指导（包括培养计划、教学方法、师资、学生考核及学习环境）以及实施过程和结果检验的12条标准，包括1）CDIO关联原则；2）CDIO的教学目标结果；3）集成课程设置；4）工程概论；5）设计-制作经验；6）CDIO的工作环境；7）集成化教学过程；8）主动学习；9）教师的CDIO能力；10）教师的教学能力；11）CDIO项目评价；12）具有可操作性[4]。

随后很多教育学家将CDIO的理念和模式应用到各个专业领域中，包括计算机信息工程、电子与机械工程等，并取得了不错的效果。很多学者还发现CDIO教育理念不仅适用于工科人才的培养，层次也并非局限于大学本科，于是，CDIO逐渐发展起来，被越来越多地引用到工科以外的专业领域中，也被很多高职高专院校引用，收到了较好的反响[5]。由此可见，CDIO人才培养模式对我国人才培养方案的设立有很大的参考价值。我们应该基于CDIO人才培养模式探索出本专业的人才培养方案并积极推行。

三、基于CDIO模式的环境工程专业人才培养策略的探索

1.基于CDIO标准对课程体系的变革。CDIO的标准中有一项是集成化课程设置，此标准要求建立起各门课程之间的联系，使所有课程共同支持专业培养目标。根据CDIO以工程项目从研发到运行为生命周期的理念来实行教学模式，使课程与课程之间有机地联系起来，避免不必要的重复，让学生能够掌握系统的知识体系，提高他们解决综合问题的能力。这一标准的建立就对各门课程的教师提出了一定的要求，他们在备课时需要将自己所教授的课程与其他课程关联起来，这就需要各门课程的教师要多交流讨论，将整个专业领域的知识系统化，共同完成本专业的教学目标。

2.改善教学总体规划与教学方法。专业教学内容要以CDIO的理念中的构思（Conceive）—设计（Design）—执行（Implement）—操作（Operate）的流程为标准，实现教学内容与工程实践相对接的目的[6]。

在授课过程中，教师应采取启发式的教学方式，以学生为中心，让学生做主体，引导他们形成自主学习的优良习惯，课前做好预习，将自己不懂的地方记下来，课上相互讨论每个人发现的问题，带着问题去学习要远远胜于填鸭式的教学效果，而老师要做的就是一步一步去引导他们找到问题的答案，逐渐培养学生发现问题、解决问题的能力。

工程专业人才的培养离不开实验教学，实验教学重在培养学生的动手实践能力，以及创造性思维能力，在提高学生运用现代科学技术解决实际问题能力的同时，也能激发学生的创新潜能。因此，要着重培养学生的实验动手能力，就要构建理论与实验教学为一体，课内与课外教学为一体的平台。在课堂上，老师不仅要讲授课本知识，还要结合工程实践在讲解过程中将理论知识与实践内容有机地联系在一起，不仅可以让学生更好地理解理论知识，还可以达到学以致用的目的。另外，在教学过程中还需要结合国内外最新进展和发展趋势，使学生对环境工程领域的发展有一个清醒的认识，也为学生提供了一个知识扩展的途径，以达到扩展学生知识面和优化知识结构的目的。同时，教师也要努力做好科学研究和技术开发工作，通过高水平的科学研究来提高教学水平和质量，使学生了解和掌握较前沿的知识与技能，以适应这个飞速发展的社会。

3.注重培养综合素质。CDIO模型是麻省理工学院（MIT）多年研究和实践的成果，通过了企业和利益相关者的调查和实践。麻省理工学院根据社会和行业的需求，制定了一个全面系统的CDIO培养目标，CDIO不仅注重专业知识和实践能力，同时也注重合作与交流和其他社会能力，解决问题、批判性思维创新、把握系统、计划和其他综合能力，终生学习和自我提升的能力，以及良好的职业道德和专业的方式。这个目标是全面的，不仅包括专业知识，还包括实践能力，即在社会和企业环境中，具备产品生产过程、工程系统设计、实施、运营能力，还包括个人能力、专业能力和态度、团队工作和沟通能力等[7]。

4.密切联系产业。以产业需求为基础，以工业发展为教学内容和方法，结合理论与实践，培养合格的工程人才，以满足产业发展的需要。在现代工程师背景下的当今社会，理论知识是实践技能的基础，但理论知识不能代替实践技能的培养，为社会培养创新型工程人才最重要的就是培养学生的实践能力[8]。首先，鼓励学生积极参与老师的科研项目，在整个实验过程中培养学生发现问题、解决问题的能力。其次，要多创造机会让学生参与到工程实践中，通过实习的方式让学生了解到校外实践与校内培训的不同之处，发现自身所欠缺的知识与技能，激发他们自主学习与完善自我的愿望，同时也可以极大地提高学生的工程实践能力。另外，也可以给他们安排一些实训项目，如对污染的河流取水和污泥样本，检测水样的PH、COD等指标，观察污泥微生物，并让他们自己试着设计出治理污水的实验方案，可以培养学生的自主思考及创造性思维能力。最后，要重视学生的毕业设计，毕业设计可以体现出一个即将毕业的本科生的综合分析及解决实际问题的能力，在毕业设计过程中，学生不仅要阅读大量的专业刊物，还要参考本专业领域很多“学术大牛”的相关文献，在这个过程中，学生会学习到很多专业性的知识以及了解到本专业较前沿的知识与技术，而且在设计整个方案时，有助于培养学生的全局观，平衡好所有问题的能力。总之，通过真正的实训才能提高学生分析和解决工程设计和创新能力的问题，为成为一名合格的环境工程专业工程师打下坚实的基础。

四、总结

CDIO工程教育模式作为近年来国际工程教育改革的最新成果，已被很多著名高校采纳并取得了良好的效果。目前我国多数高校環境工程专业人才培养方案中存在很多问题，如：学生的基础知识与基本技能不扎实、创新能力不足、实践能力薄弱等。我们可以从CDIO人才培养模式方案中探索出适用于本专业的应用型人才培养方案，因此，基于CDIO模式的环境工程人才培养方案的研究将会推动我国人才培养的进步，也会使更多的毕业生不再面临一毕业就失业的风险。希望我国在人才培养方案的改革方面越做越好，能够培养出真正合格的环境工程专业工程师，这也能为解决我国环境问题做出巨大贡献。

参考文献：

[1]刘玉芝，胡立强，赵南.基于CDIO的创新人才培养的研究与探索[J].电气电子教学学报，2016，38（01）：11-13.

[2]解宏端.CDIO教学模式在环境类专业本科生教学中的应用[J].求知导刊，2015，（16）：78.

[3]陈雯，周宏仓.基于CDIO培养模式的环境类专业实践教学改革探索[J].中国电力教育，2014，（11）：196-197.

[4]杜春慧，董春颖，吴春金，吴礼光.基于CDIO模式的环境类专业工程人才培养策略探讨[J].教育教学论坛，2014，（15）：158-160.

[5]吴昊，张犁黎.CDIO模式下环境工程校内实验基地探索[J].学理论，2010，（32）：255-256.

[6]郑薇薇.基于CDIO的创新型工程科技人才培养模式研究与实践[D].大连理工大学，2010.

[7]高雪梅，孙子文，纪志成.CDIO方法与我国高等工程教育改革[J].江苏高教，2008，（05）：69-71.

[8]查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学，2008，（05）：16-19.