OBE理念下“3-3-3”融合的新型培养模式——地方高校环境工程专业人才培养体系构建与实践

成卓韦,吴石金,陈建孟

(1.浙江工业大学 环境学院,浙江 杭州 310014； 2.浙江工业大学 生物工程学院,浙江 杭州 310014)

OBE理念下“3-3-3”融合的新型培养模式
——地方高校环境工程专业人才培养体系构建与实践

成卓韦1,吴石金2,陈建孟1

(1.浙江工业大学 环境学院,浙江 杭州 310014； 2.浙江工业大学 生物工程学院,浙江 杭州 310014)

在工程教育国际化背景下,地方高校工程类专业应充分发挥自身特色和优势, 建立合理有效的人才培养体系。浙江工业大学环境工程专业经过多年探索与实践,提出了基于OBE理念的“3-3-3”人才培养体系。从以学生为中心的知识、能力、素养建构角度,发挥学科优势,根据行业岗位和学生意愿,按三形态构建课程体系,按三通道设置成长路径,按三循环提升教学质量，为地方高校环境工程专业以及其他工程类专业改革提供了借鉴。

产出导向教育；环境工程；培养体系；工程实践

工程教育是培养专业工程师的必由之路,它是根据一定的社会要求和受教育者的身心发展规律,对受教育者全面实施有目的、有计划、有组织的教育和影响,以达到预期目的的社会活动过程[1]。工程教育从诞生起就特别关注其实用价值,即工程教育讲求实效性,由此催生了高等工程教育专业认证的重要理念之一——“产出导向教育”(Outcome based education,OBE)。

产出导向教育是“以人人都能学会为前提,以学生为中心、成果为导向而设计的”教育模式,教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果,是为学生的生涯与专业的成就所做的准备[2]。产出导向教育能够衡量培养的学生能够做什么,而不是知道什么。传统教育的结果是使学生思维“模式化”,仅仅会从几个给定答案中选择正确的答案,面对开放型或实践型的问题便不知所措。OBE要求学生掌握获得结果的过程或方式,从解决有固定答案问题的能力拓展到解决开放问题的能力。

2005—2006年,中国科学技术协会向国际工程大会提出了加入《华盛顿协议》的申请,并联合教育部、各工业行业协会对高等院校工科专业的毕业生进行工程师国际化资格认证,使工科专业的专业评估逐步转向专业认证[3]。2006年,教育部正式成立“全国工程教育专业认证委员会”(CEEAA),参照国际工程教育认证标准,对我国高校的工程教育专业进行规范化的认证[4]。

浙江工业大学环境工程专业从2008年起实施专业教育改革以来,始终将工程教育认证标准作为指导性纲领,反向设计、正向实施教学过程,全面保障、持续改进教学质量,重点培养学生工程实践能力,逐步形成了基于OBE理念,具有地方特色和环境工程专业特色的“3+3+3”人才培养模式,取得了显著的成果,并于2014年通过CEEAA工程教育专业认证。环境工程专业近10年的教育改革取得的经验对于地方高校工程类专业的改革具有十分重要的意义。

一、工程教育专业普遍存在的问题及根源

我国地方高校约占高校总数90%,工程专业又约占地方高校专业半壁江山[5]。地方高校工程类专业承担着为地方经济发展培养具有国际视野和创新能力工程技术人才的重任。但目前,这类人才培养还存在着专业教育与行业需求脱节,教学活动偏离培养目标,“工科毕业生不会做工程”等问题。这些问题的根源是办学模式的趋同性、课程和教师能力的不完整性以及实践教育的薄弱性[6-8]。

(一)办学模式的趋同性

在过分强调科学研究的大背景下,许多高等院校摒弃了办学初衷,转而一味地追求科研成果,利用一切可利用的资源争取博、硕士学位授予权,最大程度地剥夺了原本属于本科教育的资源。一些有鲜明办学特色的地方高校在这种背景下被同化,综合型、教学研究型、研究教学型、研究型大学成为了许多高校为之奋斗的目标。这样的后果使得高等工程教育的定位与地方经济对人才的需求产生错位；同时,一味地攀高,忽视了内在的质量提升及社会发展对人才的需求。

(二)课程和教师能力的不完整性

课程缺乏系统性,教师缺乏实践意识,这是目前一些地方高校普遍存在的问题。许多工程教育专业的课程体系存在着两个根本问题：其一是虽然许多课程都实施了课程建设和教学改革,但一般都在各自内部进行,课程之间的壁垒牢不可破；其二是许多综合性课程只是简单地把相关课程人为地叠加在一起,并未真正建立起这些课程间的联系,学生普遍觉得综合性课程是之前已学课程的简单重复。此外,专业教师只注重自身学术水平的提高,注重科研而轻视教学。特别是一些年轻教师,虽然学历高、学术水平高,但缺乏工程素养和工程意识,教学过程中缺少实际工程素材,纸上谈兵,这样也很难在教学中培养学生的工程意识。一些高校甚至为了满足教师工作量而开设一些不必要的课程,这显然与工程教育理念背道而驰。

(三)工程实践教育的薄弱性

虽然实践环节在工程教育占有一定比例,但其本质仍然以理论为主,忽视了工程技能的培养。一方面,在学业评价时,仍以课业成绩的高低作为学生质量评价的标准,造成了学生对实践环节缺乏足够的重视,实践环节缺勤、作业抄袭等现象屡见不鲜。另一方面,一些工程教育专业目前还停留在学业教育水平,学生纯粹为了学业而学习,根本不知道毕业以后将选择怎样的工作,这也造成了实践环节的随意性和盲目性。工程教育的本质是重视工程思维训练，强调工程实践能力培养,而这两者都是建立在完善的理论课程和实践环节之上。

我们认为,要解决地方高校工程教育专业存在的问题,必须处理好以下几个关系：(1)人才出口规格与行业本身、学生自身双向需求的关系；(2)教学活动与培养目标的关系；(3)实践教育与工程能力、工程素质培养的关系。

二、新形势下的观念转变与培养理念构建

21世纪以来,科学技术的快速发展和产业结构的优化调整,使社会对创新人才的需求不断增加。地方高校工程专业培养的是面向工程实际建设生产的后备力量,培养出来的人才不仅应具有知识型和应用型人才的一般特征,还应具有创新意识和创新能力,能运用前沿的技术知识去解决工程实际问题,应对瞬息万变的工程大环境。但许多工科毕业生思想僵化,只会处理课本上或课堂中碰到过的情形,一旦遇到新的问题便束手无策,即前文提到的“工科毕业生不会做工程”的现象。这与一直崇尚的传统教育观念有很大关系,传统教育观念下培养出的学生是唯师、唯书、唯上。鉴于此,我们认为在地方高校工程教育改革中必须有针对性地实现三种观念的转变,构建全新的工程教学体系。

(一)构建行业为中心的新的成才观

要从以“学业”为中心的成绩导向观向以“行业”为中心的需求导向观转变,构建新的成才观。在现阶段,学业成绩不再是衡量人才出口的唯一标准。大学是培养人才的摇篮,而不是培养考试型选手的场所。学业成绩固然很重要,但对于那些大学毕业后即将踏上工作岗位的学生来说,行业对人才的需求、自己对职业的规划才能引领他们主动有效地进行学习。

(二)构建“学”为中心的新的教学观

要从以“考”为中心的知识传播观向以“学”为中心的能力建构观转变,构建新的教学观。现在对学生要求学习的知识不再是“死”知识,而是一种应对实际情况的能力,一种能从社会课堂中学习的能力。“授人以鱼不如授人以渔”,大学人才培养不仅仅局限在校园内,而是要求学生在无形中能养成终身学习的习惯,即使踏入社会后也能保持随时随刻接收新知识的状态。

(三)构建应用为中心的新的实践观

要从以“校园”为中心的一维理论观向以“社会”为中心的多维应用观转变,构建新的实践观。长期以来由于工程教育模式偏离工程师培养目标,使得工程教育与工业界脱节,学生的工程实践经历严重缺失,因而开放的工程教育成为了封闭的校内教育。要将实践课堂延伸到校园之外,将企业专家请到课堂中来,将实际工程问题融入到课程教学中,从而构筑起多维立体的实践教学体系。

无论是新的成才观、新的教学观还是新的实践观,都是基于OBE理念,并以学生为中心组织实施一切教学活动。这些观念的转变建构了浙江工业大学环境工程专业应对工程教育认证实施的教学改革理念：基于OBE理念,以工程教育专业认证标准为基础,按照污染物的三形态(水、气、固)构建课程体系,按照岗位需求和学生个性化发展意愿设置三通道(研究创新型、工程应用型、多元复合型)成长路径,按照行业需求和质量保障要求实施三循环(校外、校内、课内)持续改进培养过程,构建环境工程专业“3-3-3”人才培养体系。

三、培养理念在教学过程中的实践

通过8年多的教学改革,环境工程专业人才出口方面取得了显著成效。2013—2015年毕业生平均就业率98.5%,用人单位对毕业生的总体评价满意度达91.2%,远高于全国平均的58.0%,毕业生到企业就业半年后的月薪增幅高于全国平均水平(麦可思中国大学生就业报告)[9]。这些都归因于人才培养理念在每一个教学环节中的渗透。

(一)反向设计课程体系,形成围绕“水、气、固”三环境要素的课程网

反向设计是以行业与学生双重需求为起点,由需求决定人才培养目标和出口标准(即毕业要求),再由毕业要求决定课程体系[10]。这是OBE理念始终倡导的课程设置模式。

传统的课程设置是以学科专业知识在理论上的完整性和逻辑性作为课程体系设计的终极目标,课程的先修和后继关系清晰,知识体系完整、逻辑较强。但同时,缺点也很突出,比如课程的设置是否符合培养目标的需要很难判别、理论知识获取与实践能力培养相互脱节等[11]。环境工程专业打破了传统课程设置体系,基于特有的“水、气、固”环境三要素设置三大课程群,避免了不同课程之间的孤立、分裂和重复现象,使以核心能力为主线的知识体系更加清晰完整,学生能力在培养过程中得以循序渐进。采用“权重计算法”计算了原有课程的权重值,按照对学生毕业要求的贡献度大小决定设置与否,摈弃了一些不必要或极其相似的课程；通过“课程—产出表”把学生“预期学习产出”应用到每个教学活动的评价中,明确教学活动开展的必要性。

在课程群设置上,以知识的灵活运用能力为主线,按照完整性、逻辑性、实践性、应用性的原则对已设置的课程进行整合、重构知识体系,将理论知识与工程技术进行融合,合理衔接实践课程,构筑“进阶式”课程群[12]。同时,环境工程专业具有与时俱进的特点,会与国家重大政策有内在联系,因此需要更新原有课程,融入“水十条”、“气十条”、“五水共治”等环保新元素。

以气课程群为例,它由基础课程、核心课程和实验实践课程三大子课程群组成(图1),其中基础课程和实验实践课程同时也被包括在“水”和“固”两个课程群中。这些课程之间不仅在知识体系上有前修、后修关系,而且在能力培养上也有明确的递进关系,从认知能力到应用能力再到设计能力,从自学能力到识别能力再到动手能力,使得以大气污染控制工程为主线的课程群建设形成合力,从而达到环境工程专业培养的目标。如环境化学、环境监测等专业基础课程会涉及一些与大气环境相关的知识(酸雨的pH、大气污染物监测等),可为大气污染控制工程的授课打下基础；在掌握了化工原理和大气污染控制课程相关知识后,可进行颗粒物净化等专业实验、脱硫塔等设计。这些知识具有紧密的内在联系,教学环环相扣。

国务院在2013年出台了“气十条”,把对有机污染物的控制提到了比较重视的高度,因此在大气污染控制课程群构建过程中,需要增加一些有关这方面的知识和实例,譬如灰霾的形成过程、处理灰霾前驱物的有效技术等,专业实验中增加有机废气净化的相关内容等,实习中涉及一些臭气治理工程实践等,从基础课程、核心课程和实验实践课程全方位构建起新的知识和能力体系。

除了在课程设置上需要遵循OBE理念,在课程考核和评价方面也要基于OBE理念,实现对教学活动的全方位评价。逐步构建了社会参与教学活动的质量评价标准体系,实施基于OBE的“学习产出”评价。课程层面以随堂评价与阶段性评价相结合,大幅提高平时成绩所占的比例(占到了总评成绩50%以上)；实践教学以企业现场评价与阶段性项目评价相结合,特别是毕业设计成绩评定,采取“企业专家评审全面覆盖、公开答辩抽查”的形式,让行业专家全方位参与毕业设计的各个环节,以保证工程设计的时效性与实用性。

(二)设置不同出口规格的成长路径,培养适应双向需求的个性化人才

当代大学生是祖国和民族的希望,是实现中国梦的中坚力量[13]。然而,一些大学生心智欠成熟,有些人对自己的成才目标缺乏定位,学习动力不足,缺少刻苦钻研、勤奋学习的精神,忽视能力的养成,导致了所谓的毕业即为失业现象不断出现。本着让每一位学生都能“早规划、早准备、早行动”的目标,设置了系列新生导论课程,由教授牵头,引导学生尽早明确出口规格,并在大学二年级设置导师制,按照学生成才意愿设置不同规格的导师,实现学生全面和个性双重发展。OBE理念在这一全方位、个性化的培养周期中得到了很好的体现。

环境工程专业根据多年来对浙江省环境类用人单位人才规格的需求和在校环境类学生职业生涯规划的调查,设置研究创新型、工程应用型和多元复合型等三种规格的环境工程专业人才培养路径,实行人才四年一贯制、动态分类培养模式(图2)。

图2 三通道人才培养路径

《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)》里指出创新型人才、复合型人才、应用型人才、专门型人才是未来最抢手的四种人才[14]。这恰好符合了环境工程专业设置的三条成才路径。首先,研究创新型人才必须是合格的工程人才,必须具有复合型的知识结构；在此基础上,还要融入科研创新素质,它包括了创新精神和创新能力,要求培养出来的人才能用新思维、新办法和新方式去探索科学，解决问题。这类人才毕业后通常是继续深造或就职于科研院所。其次,工程应用型人才的培养遵循“实用为主,够用为度”的教学指导方针[15],以培养应用能力,特别是实用能力为主。这类人才必须具有多元化交叉的知识结构、精深的专业技术能力、强烈的社会责任感,能够综合运用自身拥有的思维和能力,将科学原理转化成可以直接运用于社会实践的工程设计、工作规划、运行决策等。人才的出口是各类企事业单位或自主创业。最后,多元复合型人才除了要掌握环境工程专业知识外,还必须掌握其他多种技能,如社交能力、领导能力等。“环境+法学”复合型人才,不仅要求掌握环境工程知识,还必须具备法律方面的知识,毕业后可从事有关环境法的相关工作。“涉猎需广泛,术业有专攻”,正是对多元复合型人才的最好的形容。针对这三种成才路径,环境工程专业创立了两种培养模式,即“学研互动融合”和“校企互补融合”,前者适用于研究创新型人才,后者适用于工程应用型和多元复合型人才。

研究创新型人才在培养过程中注重科学素养养成,通过课程学习与项目研究结合、本科生与研究生跨越式教育结合、国内与国际多角度教学结合,构建起三维立体网络。鼓励学生参与各种课外科技竞赛,利用课余时间开展项目式实验研究,参与研究生沙龙、学者讲座等学术活动,暑期组织海外大学游学,选拨优秀学子参与加拿大西安大略大学“2+2”双学位联合培养等,这些举措助力研究创新型人才的优质出口,80%以上学生得到了继续深造机会。对2001—2008年和2008—2015年的学生课外科技获奖进行统计,发现“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛等国家级奖由0项增至8项,省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛等省级奖由8项增至13项,增幅显著；同时,升学率稳步增长,平均每年有超过30%学生进入国内外一流大学或研究所深造(学生基数为90人)。

工程应用型和多元复合型人才在培养过程中则侧重于应用能力和实践能力的培养。通过“校企互补融合”的培养模式,实现知识与技能、理论与实践、校内与校外的多方位结合,使培养的学生个性与共性交融。鼓励和引导学生在大一和大二学年参加各种社团和暑期社会实践,锻炼包括领导力、组织力等在内的各种能力；要求学生在大三和大四学年去企业定岗开展不少于一个月的生产实习和毕业实习,完成实习日记和实习报告,并且要经历专业组织的答辩。目前,环境工程专业已在杭钢集团、浙江菲达环保集团、杭州天创水务集团公司、杭州天子岭垃圾填埋场等建立了稳定的产学研合作基地,为学生提供了包括三环境要素在内的工程设计、运行管理等方面的实习机会。此外,组织学生参加各种创业大赛,定期邀请知名校友、企业家、管理者开展培训活动,提高学生的多方位素质和竞争能力。专业就业对口率逐年增加,2015年比2014年净增15.9%,杭钢集团有限公司、浙江菲达环保集团有限公司等用人单位评价环境工程专业毕业生“专业素质过硬、技术能力强、岗位适应性好”,综合素质高于其他地方高校。

(三)重构工程实践教学体系,实现人才培养质量国际等效

“科学家探索未知世界,工程师创造未来的世界”,这句话体现了科学家和工程师不同的社会分工,也表明地方高校培养工程应用型人才的使命。工程应用型人才首先要以应用和实践为主,培养过程中要始终强调实学、集成和创新的原则,使其向着综合性、实践性和创造性的多元化方向发展。然而,由于一些地方高校缺少校外实习基地、引进新教师中缺乏工程实践经验等因素,在过分强调科研大背景下,学生实践环节的教学逐步被淡化,甚至连最为基本的四大实习(金工实习、认识实习、生产实习和毕业实习)也缩水,认识、生产和毕业等校外实习不再完整,多数简化为一次,而金工实习的内容和质量几乎不能得到保障[16]。这样做的后果就是工程教育偏离了工程教育的实质。

早在20世纪80年代,美国等国就提出了工程教育改革要回归工程实践,实用主义才是工程技术人才所要掌握的基本技能[17]。近年来,随着国际工程教育专业认证在我国各地全面铺开,很多地方高校已经意识到这个问题,提出了中国的工程教育也要回归工程实践,这是因为回归工程实践就是回归教学、回归人的全面自由发展[18]。因此,环境工程专业遵循OBE理念,摒弃了原有的课程实践教学体系,构筑了分层次、开放式的全新实践教学体系,让实践教学贯穿于整个培养过程。专业针对三种人才成才路径,实施个性化实践教学体系,如研究创新型通过实施本科生研究计划和主题研究项目群的科研创新实践为主；工程应用型通过对接校外工程应用类项目群的开放性工程实践训练为主；多元复合型尊重个性化发展需求,提供“一职多岗”、“环境+法学”等多样化的实践内容。

除了实施不同出口人才规格的实践教学体系,专业还加大了基本实践教学环节(包括专业实验、课程设计等)在学分和学时上的投入。如专业实验虽然只有2个学分,但课时却达到了80个学时。实践教学环节学分总计达到43分,占总学分比例24%以上。此外,还要求本科毕业论文(设计)类型与出口人才规格相符,即研究创新型人才要求完成实验和理论研究类毕业论文(设计)、工程应用型和多元复合型人才则要求完成工程设计和技术开发类的毕业论文(设计)。据统计,在近三年毕业论文(设计)合计257篇中,其中工程设计与技术开发类占51.0%(131篇),实验和理论研究类分别占37.4%(96篇)和11.7%(30篇),基本符合了人才出口规格的比例。

“工欲善其事,必先利其器”。良好的师资也是确保实践体系顺利实施的强有力保障。环境工程学科推出了《关于加强教师工程实践能力培养的实施意见》等一系列政策,强化教师工程实践能力,进一步完善专任教师知识和能力体系,丰富实践教学内容。分别在校内和校外建立起实践教学团队,前者以校内导师为主、依托导师科研团队和学术型社团支撑实践教学,后者由专业工程师作为校外导师,依托地方研究院和企业实现与校内实践有机联动。通过这种组建跨学科、跨学界和业界的“双师型”实践教学团队,负责不同出口规格人才的实践能力培养,将跨学科教学内容有机结合,使学生熟知地方和产业发展需求,提升自身实践能力。同时,并不削弱对科学研究的投入,坚持教学和科研并重的原则。将科研最新成果融入每一个教学环节中,以科研促进教学,提高教师的学术水平和教学质量,真正做到教学和科研相互协调,相互促进。

为了保障包括实践环节在内的教学质量,专业还构建了基于OBE的专业内部教学评价与质量保障体系。该体系贯穿于人才培养的全过程,基于对学生、教师、校友、用人单位等利益相关方调查,结合国内外环境保护发展趋势,建构了“校外循环”(改进培养目标)—“校内循环”(改进毕业要求)—“课内循环”(改进教学活动)三循环的有机互动,促进人才培养质量螺旋式上升(图3)。8年来,通过修订本科生培养计划,定期组织教学研讨会,及时更新完善授课内容,召开各类学生培养座谈会等等一系列措施,不仅让教学主体(教师和学生)参与教学质量的持续改进,还让社会(用人单位和毕业生)全面参与教学质量的整体提升,实现了校内校外双重监督和改进。

图3 “三循环”质量保障体系

地方高等院校工程类专业要培养的是工程型创新人才, 特别是现在在工程教育国际化背景下,工程型创新人才既要符合地方经济发展的要求,又要具备国际视野、实践创新能力等多元素质。人才培养是一个长期而复杂的系统工程, 尤其是工程类人才培养,面临的挑战需要每一个从事高等工程教育的教师以及社会方方面面共同努力。基于OBE“3-3-3”融合的新型培养模式8年来的实践表明,学生的实践能力和岗位适应能力明显提高,毕业生的就业竞争力显著增强,满足了地方经济和环境保护行业的人才需求。教学改革实践为地方高校环境工程专业以及其他工程类专业的改革提供了有益借鉴,对我国在工程教育国际化背景下的地方高校工程类专业的改革也具有十分重要的意义。

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(责任编辑：薛 蓉)

A new cultivation model for “3-3-3” integration under the notion of outcome-based education ——The construction and practice of an environmental engineering talents cultivation system at regional universities

CHENG Zhuowei1, WU Shijin2, CHEN Jianmeng1

(1.College of Environment, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China;2.College of Biotechnology and Bioengineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

With the internationalization of engineering education, it is of greatimportance for the engineering majors in regional universities to play their full advantages, and establish an effective cultivation system. After several years of exploration and practice, a new cultivation model for “3-3-3” integration under the notion of outcome-based education has been proposed for the major of environmental engineering in Zhejiang University of Technology. The student-centered construction of knowledge, ability and quality, the establishment of curriculum according to the need of industry and the will of the students, the full play of the discipline in student cultivation, the cultivation path, according to three channels, and the improvement of the teaching quality according to three circulations, all provide a useful experience for the reform of environmental engineering and other engineering majors in regional universities.

outcome-based education; environmental engineering; training system; engineering practice

2016-07-31

教育部创新团队发展计划(IRT13096)；浙江省高等教育教学改革项目(jg2015025)

成卓韦(1982—),男,浙江杭州人,副教授,博士,从事环境工程专业建设研究；吴石金(1971—),男,江西赣州人,教授,博导,博士,从事教育教学研究；陈建孟(1966—),男,浙江慈溪人,教授,博导,博士,从事人才培养研究。

G642.0

A

1006-4303(2016)04-0452-07