借助CDIO模式提升環(huán)境工程實(shí)踐教學(xué)建設(shè)

劉丹丹　梁彥秋　馮婧微

【摘 要】環(huán)境工程實(shí)踐教學(xué)目的：是為了培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)，分析并解決復(fù)雜環(huán)境工程問題的能力。將CDIO人才培養(yǎng)模式引入實(shí)踐教學(xué)，就是想借助其構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作過程，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、提升學(xué)生對(duì)工程問題的綜合分析能力、鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，培養(yǎng)符合現(xiàn)代企業(yè)要求的國(guó)際化工程技術(shù)人才。

【關(guān)鍵詞】CDIO模式；實(shí)踐教學(xué)；人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)： G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）26-0014-002

Application CDIO promote Practice Teaching of Environmental Engineering

LIU Dan-dan LIANG Yan-qiu FENG Jing-wei

（Department of Environmental and Safety Engineering，Shenyang University of Chemical Technology，Shenyang Liaoning 110142，China）

【Abstract】Environmental engineering practice teaching is to cultivate students' ability which can apply the theoretical knowledge to analysis and solve the problems of complicated environmental engineering. Through “Conceive-Design-Implement-Operate” process of CDIO can arouse students' learning enthusiasm， cultivate logical thinking， improve the ability on analysis of engineering problems， and exercise the practical ability and team cooperation spirit.

【Key words】】CDIO promote；Practice Teaching；Cultivate talent

0 引言

環(huán)境工程專業(yè)是一門融合了工程技術(shù)、化工、生態(tài)、能源和材料等多學(xué)科為一體的綜合性學(xué)科體系，旨在培養(yǎng)符合社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的，且具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型技術(shù)人才。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)正是幫助同學(xué)識(shí)別、判斷、分析和解決環(huán)境工程問題的關(guān)鍵途徑，在實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)和制定教學(xué)計(jì)劃中占有舉足輕重的地位，如何提升實(shí)踐教學(xué)效果自然成為人們的關(guān)注焦點(diǎn)。沈陽(yáng)化工大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院借助國(guó)際工程教育改革的最新成果——CDIO（Conceive Design Implement Operate）人才培養(yǎng)模式，積極研究和推進(jìn)本科實(shí)踐教學(xué)改革，并取得一定成績(jī)。

1 CDIO人才培養(yǎng)模式

從上世紀(jì)80年代起，北美和歐洲一些國(guó)家就開始了工程教育改革，至2000年，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究獲得Knut and Alice Wallenberg 基金會(huì)近2000萬美元巨額資助，經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國(guó)際合作組織。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）（圖1），其包括3個(gè)核心文件，分別為1個(gè)愿景、1個(gè)大綱和12條標(biāo)準(zhǔn)（圖2）。CDIO的愿景是為學(xué)生提供一種強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實(shí)世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)行過程的背景環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育。CDIO的大綱首次將工程畢業(yè)生必須具備的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和整個(gè)CDIO全過程能力四個(gè)層面，并以逐級(jí)細(xì)化的方式表達(dá)出來（3級(jí)、70條、400余款），大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)（圖3）。CDIO同時(shí)系統(tǒng)地提出了具有全面指引，能夠使工程教育改革具體化、可操作、可測(cè)量的12條標(biāo)準(zhǔn)（圖4）。CDIO不僅體現(xiàn)了人才培養(yǎng)的系統(tǒng)性、科學(xué)性和先進(jìn)性，更代表了當(dāng)代工程教育的發(fā)展趨勢(shì)，迄今為止，已有幾十所世界著名大學(xué)加入了CDIO組織。本項(xiàng)目借助CDIO發(fā)展契機(jī)，在其工程教育理念指導(dǎo)下，遵循12條準(zhǔn)則，全面采用工程教育教學(xué)大綱，進(jìn)行了環(huán)境工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的探索。

2 CDIO對(duì)環(huán)境工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)效果

2.1 通過構(gòu)思（Conceive）環(huán)節(jié)——調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)邏輯思維能力。

學(xué)生進(jìn)入大學(xué)校園前的十?dāng)?shù)年學(xué)習(xí)生涯中，大多養(yǎng)成了以“升學(xué)為唯一目標(biāo)”和“家長(zhǎng)老師嚴(yán)密監(jiān)控”的被動(dòng)學(xué)習(xí)方式，加之入學(xué)之初對(duì)所學(xué)專業(yè)的相關(guān)知識(shí)和技能不夠了解，常使很多“優(yōu)秀”的學(xué)生感到迷茫，找不到奮斗目標(biāo)，無法合理安排學(xué)習(xí)時(shí)間，提不起學(xué)習(xí)興趣，缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力。還有很多學(xué)生，包括一些資歷或資質(zhì)極高的學(xué)生，片面地認(rèn)為，學(xué)習(xí)工程僅為取得一紙證書，容易就業(yè)，而不是以工程為終身事業(yè)，學(xué)校所教的各項(xiàng)工程技術(shù)和原理僅被視為獲取學(xué)歷而不得不去攻克的關(guān)卡。這樣的學(xué)習(xí)態(tài)度極大地降低了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新動(dòng)機(jī)，遇到問題后，不積極甚至不愿意與老師溝通，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果極差。而且大學(xué)課程雖然門類很多，課程性質(zhì)也可能各不相同，但各門課程之間卻是互有聯(lián)系，一門課學(xué)不好，往往影響以后其它課程的理解，發(fā)展下去，只會(huì)讓學(xué)生越來越提不起對(duì)學(xué)習(xí)的信心和興趣。

環(huán)境工程專業(yè)致力于將每位大學(xué)生培養(yǎng)成具有分析和解決復(fù)雜工程問題能力的工程師，而工程師必須具備邏輯理解抽象知識(shí)的能力，并能感知性地體驗(yàn)該知識(shí)在具象環(huán)境中的應(yīng)用，進(jìn)而獲得深層次的認(rèn)識(shí)。通過CDIO的構(gòu)思（Conceive）環(huán)節(jié)，能夠激發(fā)學(xué)生積極思考和分析問題的能力，同時(shí)可以系統(tǒng)地幫助學(xué)生培養(yǎng)個(gè)人乃至群體的學(xué)習(xí)習(xí)慣。比如，學(xué)生可以自發(fā)性選擇感興趣的工程項(xiàng)目進(jìn)行構(gòu)思，創(chuàng)造一種對(duì)技術(shù)知識(shí)的市場(chǎng)需求，師生要把項(xiàng)目和個(gè)人作業(yè)當(dāng)成實(shí)質(zhì)的工程項(xiàng)目，將學(xué)習(xí)時(shí)間、審稿及其修正的過程作為工程進(jìn)度來管理，定期提供進(jìn)度報(bào)告并使之常態(tài)化，進(jìn)而影響全體學(xué)生的學(xué)習(xí)效能，并引導(dǎo)學(xué)生建立一個(gè)以創(chuàng)造產(chǎn)品為目標(biāo)的工程師價(jià)值觀。教師也可以提供其他同學(xué)的成功案例，將其置于一個(gè)不斷對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行討論與修正的過程中，來加深學(xué)生對(duì)具體知識(shí)的印象，同時(shí)還能夠?qū)W(xué)生產(chǎn)生更強(qiáng)的激勵(lì)作用。endprint

2.2 通過設(shè)計(jì)（Design）——解放學(xué)生思想，提升綜合分析工程問題的能力。

在原來的實(shí)踐教學(xué)過程中，學(xué)生遵照教師指定教材或參考資料，使用教師準(zhǔn)備好的儀器設(shè)備和材料，按照教師的要求進(jìn)行按部就班的操作，基本不需過多思考就能完成項(xiàng)目。這種模式下培養(yǎng)出來的學(xué)生，不僅動(dòng)手能力非常差，更是欠缺獨(dú)立解決問題的能力。通過CDIO的設(shè)計(jì)（Design）環(huán)節(jié)，能夠使學(xué)生思想獲得解放，大大增強(qiáng)學(xué)生分析工程問題的能力。例如，可以將項(xiàng)目的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，根據(jù)項(xiàng)目的最終目標(biāo)，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)項(xiàng)目完成的每個(gè)環(huán)節(jié)，這一過程中，學(xué)生不可避免的會(huì)面對(duì)各種不同性質(zhì)的問題，將通過大量文獻(xiàn)查閱和案例進(jìn)行系統(tǒng)研究，分析問題產(chǎn)生原因并找出解決途徑，這一過程不僅能夠讓學(xué)生掌握更多專業(yè)知識(shí)，同時(shí)能讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣，對(duì)于提升學(xué)生的綜合分析工程問題能力十分有利。

2.3 通過實(shí)現(xiàn)（Implement）環(huán)節(jié)——鍛煉學(xué)生實(shí)際操作能力。

本科的實(shí)踐教學(xué)由于教學(xué)時(shí)間和教學(xué)資源配置等客觀條件限制，常無法滿足工程人才的培養(yǎng)要求，一類項(xiàng)目甚至一種儀器設(shè)備，在整個(gè)的大學(xué)學(xué)習(xí)期間，每名學(xué)生可能只有幾次或者更少的接觸機(jī)會(huì)，學(xué)生無法完全掌握其原理，更加不會(huì)操作，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力很差。實(shí)現(xiàn)（Implement）環(huán)節(jié)，是將項(xiàng)目由構(gòu)思和設(shè)計(jì)發(fā)展到具體實(shí)施的關(guān)鍵，在這一環(huán)節(jié)中為學(xué)生創(chuàng)造更多的機(jī)會(huì)參與項(xiàng)目并進(jìn)行實(shí)際操作。例如，在項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的探索和實(shí)施過程中，學(xué)生常常會(huì)提出并采用富有創(chuàng)意的想法，創(chuàng)意的可行性可能要經(jīng)過多次嘗試，不斷分析不成功的原因，才能最終證實(shí)其科學(xué)性。在這種反復(fù)嘗試和不斷分析的過程中，使學(xué)生的實(shí)際操作能力和邏輯思維能力都得到有效鍛煉。

2.4 通過運(yùn)作（Operate）環(huán)節(jié)——培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求。

一個(gè)工程教學(xué)任務(wù)其實(shí)也可以看作一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程任務(wù)，不僅要考量技術(shù)和能力，同時(shí)更不可忽略人和社會(huì)因素的影響。現(xiàn)狀我們的大學(xué)生頭腦聰明，能力較強(qiáng)，但絕大多數(shù)沒有社會(huì)經(jīng)驗(yàn)，沒有很強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，不會(huì)處理人際關(guān)系，這顯然和社會(huì)發(fā)展需求背道而馳。通過運(yùn)作（Operate）環(huán)節(jié)，可以有效解決這一問題。例如，不同項(xiàng)目可能對(duì)大型教學(xué)資源有共同的需求，項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中學(xué)生需要考慮技術(shù)內(nèi)容的特性和共性，各組可以利用他組的技術(shù)優(yōu)勢(shì)來減少本組的阻力，促使各組項(xiàng)目的技術(shù)成果更加完善。同一小組間也要分工合作，使每位同學(xué)都認(rèn)識(shí)到，一個(gè)項(xiàng)目，尤其是綜合項(xiàng)目的高質(zhì)量、快速度完成，靠個(gè)人單打獨(dú)斗是行不通的。在這些項(xiàng)目的完成過程中，小組之間和學(xué)生之間，形成了相互溝通、相互依賴，相互學(xué)習(xí)和相互監(jiān)督的關(guān)系，也創(chuàng)造了新的學(xué)習(xí)互動(dòng)機(jī)制。這種分工協(xié)作可以使同學(xué)們體會(huì)到個(gè)人對(duì)小組乃至全班學(xué)習(xí)的重要性和關(guān)鍵性，更好的理解工程師必須具備的責(zé)任與義務(wù)。也讓學(xué)生充分感受到，許多工程問題的解決，不僅需要科學(xué)知識(shí)，也會(huì)涉及人和社會(huì)等背景問題。項(xiàng)目的全過程雖然只有短短幾個(gè)月時(shí)間，卻鍛煉了學(xué)生的科學(xué)知識(shí)、技術(shù)能力、人際互動(dòng)和時(shí)間管理等多方面的能力，而這些技能都是在社會(huì)上生存所不可或缺的元素。

3 結(jié)論

CDIO人才培養(yǎng)模式是一種合乎社會(huì)需要和工程基礎(chǔ)內(nèi)涵的知識(shí)傳播框架，CDIO教學(xué)實(shí)踐并不止是涉及單個(gè)教師和少數(shù)學(xué)生的教育教學(xué)方式，更是關(guān)乎所有工程教育利益相關(guān)者的事業(yè)。從宏觀角度看，工程教育的成效決定著整個(gè)社會(huì)應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的綜合實(shí)力，因此如何基于現(xiàn)代化的信息基礎(chǔ)建設(shè)來設(shè)定教育目標(biāo)是一種挑戰(zhàn)。從微觀的角度看，工程教育直接影響個(gè)人吸收新的科學(xué)技術(shù)的能力，因此如何運(yùn)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)來提升教學(xué)成果是另一種挑戰(zhàn)。借助CDIO模式，深入研究環(huán)境工程實(shí)踐教學(xué)改革，對(duì)于培養(yǎng)符合現(xiàn)代企業(yè)要求的國(guó)際化工程技術(shù)人才具有重要意義。

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