基于CDIO理念的轻化工程专业人才培养模式的探索与实践

2015-01-01蓝惠霞王松林宋晓明杨晓玲黎振球

天津造纸 2015年3期

张恒蓝惠霞王松林宋晓明尤鹏杨晓玲黎振球

（青岛科技大学化工学院，青岛，266042）

前言

轻化工程学科是一个实践性非常强的特色工程类型学科，我国的轻化工程专业涉及制浆造纸、纺织染整、发酵酿造、皮革等国民经济中地位重要的基础工业和原材料工业领域，轻化工产品已经成为国民经济各相关部门不可缺少的物质材料和人们日常生活的必需品。

随着工业化进程加快及生产规模日益扩大，国内培养的轻化工程专业的工程师数量虽然大幅度提高，但社会对轻化工程专业类人才需求的结构已经发生改变。当前企业需要更多的应用型人才，即要求毕业生具备一定的职业素养、职业技能，能够迅速适应现场工作。换句话说，在校轻化工程专业本科生的工程实践能力必须不断加强，以满足新形势下的就业条件，从而在激烈的人才市场竞争中获胜。

从当前国内外的发展来看，我校的轻化工程专业的工程教育还存在着许多问题，例如轻化工程专业学生明显缺少在项目或团队合作方面的实际经验训练；我们所培养的高等工程技术人才在个人素质、人际能力等方面存在明显不足，而这些内容正是国际上对高等工程技术人才所特别强调的因素。因此在轻化工程专业高等学校教学中如何将企业生产实践和学校理论教学相结合是一个非常重要的问题，关系到能否真正培养出具有综合职业能力和全面素质的，直接为我国轻化工程生产第一线服务的应用型、管理型和高级技能型的技术人才，尽快进行工程教育改革是唯一的出路。

在此，我们将借鉴国际流行的CDIO工程教育理念，尝试本专业改革与创新，拟构建新的轻化工程专业人才培养模式，以更好地服务于社会经济发展。

1 CDIO工程教育模式概述

CDIO工程教育理念由美国麻省理工学院和瑞典皇家理工学院等四所高等院校联合提出[1]。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate），以项目从研发到运行的整个生命周期为载体，让学生主动参与实践，通过课程间相互联系的方式学习工程专业。

CDIO培养大纲将工程专业毕业生的能力划分为4个层面，依次为专业基础知识、个人能力、团队协作能力和工程系统能力（见图1），采取综合培养模式，以保证学生实现该4个层面的预期目标。

图1 CDIO培养大纲对工程专业毕业生的能力划分

为了改革国内以学科知识讲授为核心的传统教学模式，许多高校基于CDIO理念开展了相应专业的培养方案研究。例如，佘健俊等[2]构建了基于CDIO理念的南京工业大学工程管理人才培养模式；邹祥等[3]人结合CDIO工程教育培养模式和自身实践，提出了制药工程素质培养的课程体系建设、教学方法、工程能力实践、创新环境和评估体系等方面的改革策略；张玉波等[4]人开展了通信专业的CDIO工程教育改革探索；齐晗兵等[5]全面展开了给水排水工程专业的CDIO培养计划改革研究；王天宝等[6]人将成都信息工程学院的教学模式与CDIO工程教育理念进行充分融合，构建了新的电子信息类专业人才培养方案。由此表明，CDIO工程教育理念已在国内许多高校的创新型人才培养中得到较为广泛地认可[7-9]。

2 轻化工程专业的发展现状

我国轻工学科自1998年开始建立本科专业，它包括了从二十世纪五十年代开始设立的制浆造纸工程、皮革工程、印染、发酵工程专业。发展至今，国内众多学者就相应的人才培养模式开展了广泛交流和深入研究。当前关于该专业的培养模式主要存在两种观点，即培养通才式轻工科技人才和培养行业性轻工科技人才。前者要求毕业生掌握适用于各个行业包括制浆造纸工程、皮革工程、印染、发酵工程专业的通用轻工理论和实务处理方法，以适应大社会的需求；后者仅要求学生掌握某个特定行业领域的轻工科技知识。

鉴于历史原因，轻化工程专业大多设置在造纸、皮革、印染与纺织、发酵和酿造等专业特色鲜明的工科类院校；少数文科类高校基本没有开办此专业。

截止2015年，山东省开设有轻化工程专业的大专院校共有七所，见表1。

表1 山东省开设有轻化工程专业的大专院校

近十年来，以制浆造纸为龙头的山东轻工业一直保持着持续、快速发展，其经济效益已连续十年位居全国同行业第一位，其中制浆造纸行业经济总量位居全国同行业第一位。其中造纸及纸制品行业是山东轻工重点骨干行业之一。2014年现有规模以上企业789家，实现销售收入2440.4亿元，各项经济指标连续十八年居全国同行业第一位，且经济效益增长幅度高于产量增幅，行业运行质量不断提高。而与此对应的山东省轻化工程高等教育的发展却不能与之匹配，省内仅有齐鲁工业大学和青岛科技大学二所高校能够提供完备的制浆造纸工程专业本科大学教育，并且与轻化工行业的工程特点相适应的CDIO工程教育理念的教育改革、实践建设和轻化工程专业人才培养模式的研究都还处于空白。

由于当前国内轻工业生产现状的迅速发展及国家对轻工业的重视，全国现有近百余所高校开办了轻化工程本科专业，该专业在发展过程中出现了系列问题例如：培养模式上主要采取传统的教学理念，课程教学只注重相应课程知识点的讲解，未考虑该门课程在整个专业培养方案中的作用；偏重理论教学而忽视实践教学环节；多门课程之间存在教学内容的重复；多采取大班制生产实习方式，局限于认知层面的观摩与参观；学生动手能力比较弱，普遍反映所学知识“泛”而不“精”[10]。再者，现今的本科生都出自90后，多为家庭的独生子女，个性较强，团队协作能力欠缺。这些问题的解决，可以通过CDIO型的人才培养模式的教育改革研究，为提高学生工程实践能力提供一条借鉴-解决之路。

培养轻化工程专业学生的工程实践能力是一项系统工程，需要采取系统化的教学模式。作为一门实践性较强的学科，有必要通过实践加强该专业培养模式的创新改革，将理论知识与社会实践紧密结合，以培养出满足社会需求的轻化工程类应用型人才。因此，我们借鉴国内相关学科实践CDIO工程教育理念的思路，如福州大学阳富强教授的安全工程专业人才培养模式的研究[9]，对轻化工程学科进行探索与实践。

3 基于CDIO理念的轻化工程专业人才培养模式的建设

3.1 基于CDIO理念的课程体系建设

课程体系与专业培养模式息息相关，构建合理的课程体系是培养轻化工程高素质人才的关键。在此，我们拟结合轻化工程专业的自身特点，以学生个性化发展为核心，以未来职业规划为导向，基于CDIO理念构建相应的课程体系，规划形成一、二、三级课程群。拟设立的轻化工程专业的课程体系见图2。

图2 拟设立的轻化工程专业的课程体系

其中，一级项目为轻化工程工艺综合设计及毕业论文（设计），学生能够从中受到构思、设计、实现、运作的系统训练。二级项目由公共基础类课程、专业基础类课程、专业类课程、专业特色课程等组成，专业类课程又可以进一步归类为轻化工艺类、过程设备类；各门课程之间相互联系，针对具体课程开设课程设计；三大实习包括认识实习、生产实习、毕业实习，旨在促进轻化工程理论知识和工程实践的融会贯通。二级项目主要以专业学习过程中的实践、创新、综合能力培养为目标，鼓励学生参与各类创新创业项目。三级项目在二级项目下进行拓展，为加强核心课程与二级项目而设立的相应课程群。

CDIO理念下的轻化工程课程体系区别于传统的重理论而轻实践的教学模式，重在培养学生的创新意识、团队协作精神和理论联系实际的综合能力[11]。通过采取实验课程的研究性教学、特定专业课程设计的设置、创新创业项目资助来贯穿相应的核心课程，学生可望提高学习的积极性。

3.2 研究性教学型实验课建设

研究性教学是引导学生从自然、社会和生活中选择并确定与专业相关的课题开展研究，主动思考，主动实践，从中吸收知识、运用知识、解决问题，从而提高综合素质的一种实践活动。实验教学作为本科教学的重要组成部分之一，体现出综合性、直观性等特点，能够激发学生的创造性思维，有利于提高学生的实践能力。将研究性教学理念引入轻化工程专业的实验课程教学中，完全相符CDIO工程教育理念。

轻化工程专业的实验-实践-项目设计的教学体系建设构思如图3所示。

图3 轻化工程专业的教学体系建设

轻化工程专业的研究性实验教学内容分为基础性、综合设计性、创新性三大类。基础性实验教学主要为强化专业理论理解和培养基本的实验技能、动手能力；综合性实验教学旨在培养学生综合运用所学理论和专业知识，分析、处理工程和前沿课题中的工程问题；创新性实验是整个实验教学的核心，由学生自发组建研究小组，围绕教师的研究项目或学术前沿课题，通过查阅文献、搭建实验平台、收集数据等，达到良好的实践效果。因此，CDIO工程教育模式要求应加大轻化工程专业的综合设计性和创新性实验的扶植力度。

此外，通过项目建设，大力建设开放性实验室，向全体本科生开放，为学生参加各类学科竞赛、自主实验、参与创新项目、参与教师科研项目提供平台。开放性实验室为学生备赛的训练场，自己动手，积极性增加，也提高了实验设备的利用率。学生借助该平台选定实验课题、选择仪器设备、拟定实验方案、处理实验数据和分析实验结果。指导老师和实验室管理人员在实验室开放、实验资料、解答实验问题等方面为学生提供全方位服务，给学生创造一个研究型的学习环境。同时，实验室还为全校学生创造了一个交友的平台，许多获过奖项的学生在这里可以起到很好的示范作用，高年级引导低年级，研究生指导本科生。

轻化工程专业将通过多方面途径加大相应的经费投入，这包括从2012年开始的第二期校级重点学科建设，2014年开始的第三期校级重点学科建设，以及相应的院级建设资金。我们还结合本校特色，特别是大化工背景下的轻化工程中精细化工特色，设置精细有机合成实验、精细化学品实验、过程控制实验、软件模拟仿真实验等。

3.3 多样化的实习教学模式

认识实习是让学生了解轻化工程专业的主要知识点及职业特性，为后续的专业学习奠定基础；通过共建校外产学合作认识实习基地，采取教学参观与专题讲座相结合的实习模式，加深学生对轻化工程专业的认识。

生产实习是在系统掌握轻化工程专业基础课与专业课程后实施，实习地点尽量满足多样化，如造纸厂、化工厂、助剂厂、酿酒厂、制革厂、印染厂等。

毕业实习单位可由学生自主与就业单位取得联系，或由指导老师推荐。毕业实习的内容可以涉及制浆造纸、生物发酵、精细化工、机械制造、石油化工、环保等多个领域，与地区经济建设、生产实况、科研现状紧密结合。

本项目将依据CDIO教育理念，加强校企合作，建立长期稳定的实习基地，以保障各类实习基地的有效性与延续性。

表2 与我校轻化工程专业签订长期实习协议的企业

目前，与我校轻化工程专业签订长期实习协议企业已有十三家，如表2所示。

我校轻化工程专业已与省内多家轻工行业和相关行业如化工、精细化工、环保企业签订了长期合作协议，共同建设校企教学实习实践基地，其中与国内造纸行业的前三强：晨鸣集团、华泰纸业和太阳纸业都共建教学实习基地，在此基础上，以进一步提升学生的工程实践能力为导向的CDIO型项目合作已成为新的合作形式。

3.4 多样性的课程设计与毕业设计

课程设计主要以专业知识为基础，是轻化工程专业人才培养的重要实践环节，有助于学生深入理解和灵活应用所学的专业知识，并且可以进一步提高学生的综合应用能力与团队协作能力。

当前我校轻化工程课程设计普遍存在一些不足之处，如偏重于研究型实验课题、课程设计题目较少、仅有不到半年的实验时间、考核方式机械化、教师重视程度不够等，这是从传统型高校转变为培养应用型高校出现的通病。

毕业设计是轻化工程本科教学计划的重要组成部分，其目的在于培养学生具有系统运用所学理论知识和技能分析和解决实际生产问题的能力，能够从事轻工技术与管理、科学研究及工艺工程师的工作。轻化工程专业毕业论文（设计）的选题应该紧扣学生的毕业实习单位，以便让学生更早融入工程实践中，适应新的社会环境。学生也可以根据未来的就业方向及科研兴趣进行毕业设计题目的选择，按照“导师—学生”双向选择的原则确定指导教师。保证毕业论文（设计）的选题尽量满足工程设计需要，与实习项目相吻合。

3.5 设立科研训练项目

轻化工程作为具有高度社会责任感的特色专业，要求毕业生在工作中要有较高的创新性思维和动手能力。开展科研训练是遵循CDIO工程教育理念的重要手段之一，有利于创建良好的创新型学习环境。为提高本科生的科研能力、创新能力和实践动手能力，了解轻工学科发展的前沿和动态，可以组织和实施校级本科生科研训练计划项目。同时，专业教师还应该鼓励学生积极申请国家级、省级大学生创新创业项目；学生也可以直接参与专业教师的在研课题。

学生通过参与各类科研训练，由此贯穿项目构思、设计、实施、运行的全过程，不仅拓宽了轻化工程领域的科学知识，而且有助于培养自身的工程设计能力和团队协作能力。

3.6 建设教学团队

为更好地贯彻CDIO工程教育理念，必须建立一支优秀的教学团队。当前从事轻化工程专业教育的很多教师是在本科毕业后直接深造而走上教学岗位的，生产现场的实践经验比较缺乏。将通过有计划地安排青年专业教师深入企业一线挂职锻炼，包括项目合作、技术咨询、员工培训、博士后工作站研究等，并建立相应的激励机制；或主动聘请在工厂中长期进行工艺技术与生产管理的优秀一线员工和工程科技人员到高校任教，弥补我校老师特别是博士毕业后直接进入高校教师队伍、工程经验不足的缺陷。轻化工程专业教师要有终身学习的能力，不断提高自身的工程实践能力，以便及时将企业最新的技术进展反馈给本专业的学生。

另外改革轻化工程专业教师的考核方式，不仅以论文为指标，还要注重教师的教学能力、工程实践能力、团队协作能力、人际交往能力和终身学习能力的综合评价。

实行本科生导师制。每个专业教师负责若干名学生的学业辅导，定期与学生进行直接交流，加强学生在职业道德、诚信和职业素质等方面的指引。