基于CDIO理論的環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式

摘 要：從目前時代背景對工程教育發(fā)展的需求出發(fā)，分析了目前我校環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問題及建設(shè)新人才培養(yǎng)方案的迫切性。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），CDIO人才培養(yǎng)模式將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面?；贑DIO理論從環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)課程體系建構(gòu)、教學模式、方法建構(gòu)、實踐教學體系建構(gòu)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(yè)人才培養(yǎng)模式的修訂提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：CDIO;環(huán)境生態(tài)工程專業(yè);人才培養(yǎng)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(yè)目錄進行調(diào)整，在環(huán)境科學與工程門類新增了環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)[1];2013年，淮北師范大學信息學院開設(shè)環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)（全國第一批），2015年，淮北師范大學也開始該專業(yè)的招生，但該專業(yè)人才培養(yǎng)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(yè)生，2019年淮北師范大學首批環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)學生畢業(yè)。經(jīng)過6年的培養(yǎng)，人才培養(yǎng)方案經(jīng)過了三次修改，其中暴露出許多人才培養(yǎng)存在的弊端，為更好地提高環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，進一步修訂完善人才培養(yǎng)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(huán)境問題不斷加劇，而要解決生態(tài)系統(tǒng)中出現(xiàn)的環(huán)境污染、制定生態(tài)保護對策和措施與建立環(huán)境友好型社會等均離不開環(huán)境生態(tài)工程的引領(lǐng)和支撐[2]。由此，環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)應(yīng)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(jīng)驗在人才培養(yǎng)上存在問題，亟待新的人才培養(yǎng)模式的指導(dǎo)與引領(lǐng)。

環(huán)境生態(tài)工程作為一個新興專業(yè)，怎么應(yīng)對新工科建設(shè)的繁重任務(wù)與生態(tài)環(huán)境先天脆弱之間的矛盾顯得尤為重要[3]。怎樣才能培養(yǎng)出應(yīng)用型的環(huán)境生態(tài)工程技術(shù)人才已成為地方本科院校關(guān)注和改革的焦點，怎樣的人才培養(yǎng)模式才能培養(yǎng)出為保護生態(tài)環(huán)境服務(wù)，適應(yīng)社會發(fā)展新需求的人才，需要各高校去探索和實踐。

一、環(huán)境生態(tài)專業(yè)人才培養(yǎng)存在弊端

（一）課程設(shè)置與人才培養(yǎng)不匹配

環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)的人才觀與其他理工科人才觀存在差異，要培養(yǎng)的是具備環(huán)境、生態(tài)及工程基本理論、基本知識和專業(yè)素養(yǎng)，掌握應(yīng)用生態(tài)學和工程學的基本技能，能夠?qū)ψ匀画h(huán)境加以綜合管理、實施生態(tài)恢復(fù)、生態(tài)建設(shè)以及可持續(xù)生態(tài)設(shè)計等技能的應(yīng)用型復(fù)合人才。但許多高校由于對目前社會對人才需求缺乏調(diào)查，其課程體系設(shè)置比較混亂，這將直接導(dǎo)致其專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程以及專業(yè)選修課程安排不合理[4-5]。究其原因在于該專業(yè)對其專業(yè)定位不清晰[5]，制訂出來的培養(yǎng)方案存在結(jié)構(gòu)化問題，進而導(dǎo)致與人才培養(yǎng)不匹配的問題。如何改善目前本專業(yè)存在的課程設(shè)置與人才培養(yǎng)不匹配的問題，歸根究底需要從人才培養(yǎng)模式入手。

（二）人才培養(yǎng)缺乏學科特色

由于是一個新興的專業(yè)，開設(shè)的年限較短，缺乏可借鑒的經(jīng)驗且缺乏國家教育質(zhì)量標準的指導(dǎo)，其培養(yǎng)方案制定者在設(shè)置課程體系過分追求“量大面全”，無論什么內(nèi)容，但凡與環(huán)境生態(tài)工程有點關(guān)聯(lián)的課程都納入課程體系中來，這樣使得課程開設(shè)重點不突出，且課程內(nèi)容易重復(fù)，課程教學缺乏本專業(yè)的學科特色——實用性及工程性。那么在課程設(shè)置時，如何減少課程與教學內(nèi)容的重復(fù)，優(yōu)化基礎(chǔ)與技能并重的課程結(jié)構(gòu)，凸顯學科專業(yè)特色？這需要新型的人才培養(yǎng)模式的指導(dǎo)。

（三）理論教學與實踐教學相脫節(jié)

環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)是一個具有工程性質(zhì)的專業(yè)，必須具備一定的工程實踐基礎(chǔ)，這有助于學生對本專業(yè)理論知識的理解，同時有助于培養(yǎng)學生的工程思維。由于該專業(yè)是學校剛開設(shè)的新興專業(yè)，校內(nèi)實踐條件不足、缺乏校外實訓基地、專職實訓技術(shù)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(jié)的困境，進而造成培養(yǎng)的人才與社會需求脫節(jié)。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(yǎng)模式的指導(dǎo)。

（四）教學考核評估體系單一

各高校工程教育人才培養(yǎng)的最終目標是為社會輸送相關(guān)的應(yīng)用型復(fù)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(guān)鍵環(huán)節(jié)。但目前學校環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)評價手段主要以考試為主，評價指標以學生考試成績?yōu)橹?，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(huán)境生態(tài)工程專業(yè)引進CDIO模式的優(yōu)勢

CDIO理論最早由美國麻省理工學院EdwardCrawley教授提出，是歷經(jīng)四年的探索研究所創(chuàng)立的倡導(dǎo)“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(yǎng)的工程人才能夠在一個現(xiàn)代化的、團隊通力協(xié)作的環(huán)境中利用“構(gòu)思—設(shè)計—實施—運作”的大工程策略應(yīng)對復(fù)雜工程要求的挑戰(zhàn)[7]。CDIO經(jīng)國內(nèi)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(dǎo)環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的制定具有以下幾個方面的優(yōu)勢。

（一）扭轉(zhuǎn)“理論與實踐相脫節(jié)”的工程教學局面

CDIO理論下的課程發(fā)展強調(diào)為學生提供產(chǎn)品、生產(chǎn)流程、系統(tǒng)構(gòu)建工程實踐框架的產(chǎn)學結(jié)合的課程。在該理念指導(dǎo)下形成人才培養(yǎng)模式有助于扭轉(zhuǎn)目前環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)理論與實踐教學相脫離的局面，真正實現(xiàn)該專業(yè)理論與實踐融合發(fā)展，培養(yǎng)理論與實踐并重環(huán)境生態(tài)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(shè)計與評估以及團隊協(xié)作能力等方面學習效果的評估;通過進行系統(tǒng)的評估，將其評價的結(jié)果反饋給學生、教師及相關(guān)參與人員以達到不斷改進和完善的目的。在培養(yǎng)的各階段對該專業(yè)學生進行評價，記錄評價結(jié)果并給出相應(yīng)成績，以期能在學生畢業(yè)時給出全面而客觀的評價。

（三）完善專業(yè)人才培養(yǎng)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(zhì)的全面提升，能夠促進理論課程的改革與創(chuàng)新，推動整個環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的革新，加強與產(chǎn)業(yè)的實際聯(lián)系，強化應(yīng)用型、工程型復(fù)合人才的培養(yǎng)，強調(diào)工程實踐育人，實現(xiàn)培養(yǎng)的環(huán)境生態(tài)工程人才與企業(yè)需求之間的完美對接。

三、基于CDIO的環(huán)境生態(tài)工程人才培養(yǎng)模式

（一）基于CDIO的培養(yǎng)目標

以復(fù)合型人才培養(yǎng)為目標，以社會需求為導(dǎo)向，將CDIO工程教育理念融入我校環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)的整個培養(yǎng)方案中，以解決傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式下存在的各種棘手問題。激發(fā)學生學習的主觀能動性，全面構(gòu)建和推行體現(xiàn)環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)特色的應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，提高我校環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)學生的專業(yè)實踐技能及工程應(yīng)用能力，旨在培養(yǎng)掌握水、氣、聲、固體廢物等污染防控和生態(tài)修復(fù)等方面的專業(yè)知識與專業(yè)實踐技能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力，能夠在相關(guān)部門、企業(yè)、科研機構(gòu)等單位從事環(huán)境規(guī)劃、設(shè)計、管理、施工和研發(fā)方面工作的高素質(zhì)應(yīng)用型復(fù)合人才，以適應(yīng)社會需求。

（二）構(gòu)建基于CDIO理念的環(huán)境生態(tài)人才培養(yǎng)模式

1.課程體系建構(gòu)

CDIO理念指導(dǎo)下的課程設(shè)置其好處有以下兩個方面：第一，打破傳統(tǒng)的課程體系設(shè)置中基礎(chǔ)、專業(yè)及實踐截然分開的限制，打破了工程科學理論基礎(chǔ)教育階段不開設(shè)實踐環(huán)節(jié)的惡性循環(huán);第二，拓展課外的實踐活動空間（包括外出見習、導(dǎo)師科研項目參與、各類學科競賽、創(chuàng)業(yè)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(dǎo)下的課程設(shè)置既能保證學生能獲取扎實的科學理論基礎(chǔ)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(yīng)用并舉。

基于CDIO教育理念設(shè)置模塊化課程群，無論是專業(yè)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(dǎo)來開展教學，將以理論為主的課程體系轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫嵺`為主的課程體系，使課程內(nèi)容縱向上銜接恰當，橫向上協(xié)調(diào)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(huán)節(jié)與實踐環(huán)節(jié)來落實應(yīng)用型復(fù)合人才實踐能力培養(yǎng)的需求。值得注意的是在課程體系的設(shè)計需要優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，突出本專業(yè)的特色。

2.教育教學模式、方法建構(gòu)

課程設(shè)置是為了解決CDIO理念下該專業(yè)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(dǎo)下，教學需要學生具備復(fù)雜工程系統(tǒng)下對問題的分析處理能力，學生這種能力的培養(yǎng)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(tǒng)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(gòu)知識體系、領(lǐng)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(tǒng)的知識傳授方式，鼓勵學生自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、共同協(xié)作解決問題，并從中感受問題解決的過程、積累相關(guān)實踐經(jīng)驗。

3.實踐教學體系建構(gòu)

將CDIO工程教育理念滲透到環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)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(chǔ)實踐階段、專業(yè)實踐階段和工程實踐階段，每個階段都對應(yīng)著相關(guān)能力的培養(yǎng)。其中，基礎(chǔ)實踐階段包括課內(nèi)實驗和課程設(shè)計等，旨在使學生掌握實驗研究的基礎(chǔ)技能及工程設(shè)計能力;專業(yè)實踐階段通過專業(yè)見習、生產(chǎn)實習和社會實踐調(diào)查等培養(yǎng)學生專業(yè)認知能力;在工程實踐階段則可通過到相關(guān)的部門企業(yè)及科研單位開展綜合實訓和畢業(yè)實習等提高學生的工程實踐能力。

4.多元化評價體系建構(gòu)

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(xié)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(nèi)容包括理論知識、工程實踐項目構(gòu)思、設(shè)計、實施和結(jié)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(xiàn)過程性評價和終結(jié)性評價的有機結(jié)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(huán)。

CDIO理論為環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)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(huán)境生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的理念相契合，借助CDIO理論指導(dǎo)我校環(huán)境生態(tài)工程人才培養(yǎng)模式的制定，有助于我校有效減少目前環(huán)境生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中存在的弊端，以學生工程實踐能力的培養(yǎng)為主體，促進學生全面和個性的發(fā)展，實現(xiàn)滿足社會發(fā)展需求的人才培養(yǎng)目標。

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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(huán)境類專業(yè)實踐體系構(gòu)建（2019JYXM1225）”;環(huán)境生態(tài)工程省級教學團隊（2016jxtd106）

*通訊作者：劉飛，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，從事環(huán)境科學的教學與科研工作。