基于CDIO理论的环境生态工程专业人才培养模式

摘 要：从目前时代背景对工程教育发展的需求出发，分析了目前我校环境生态工程专业人才培养存在的问题及建设新人才培养方案的迫切性。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），CDIO人才培养模式将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面。基于CDIO理论从环境生态工程专业课程体系建构、教学模式、方法建构、实践教学体系建构及教学评价体系四个方面进行阐述，以期为我校及其他高校该专业人才培养模式的修订提供参考依据。

关键词：CDIO;环境生态工程专业;人才培养模式

中图分类号：G642  文献标识码：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年對普通高等学校本科专业目录进行调整，在环境科学与工程门类新增了环境生态工程专业[1];2013年，淮北师范大学信息学院开设环境生态工程专业（全国第一批），2015年，淮北师范大学也开始该专业的招生，但该专业人才培养目标和模式目前尚处于摸索和试行阶段;2017年淮北师范大学信息学院送出了自己的首批毕业生，2019年淮北师范大学首批环境生态工程专业学生毕业。经过6年的培养，人才培养方案经过了三次修改，其中暴露出许多人才培养存在的弊端，为更好地提高环境生态工程专业人才培养质量，进一步修订完善人才培养模式势在必行。

近年来水污染、空气污染、水土流失及生物多样性被破坏等环境问题不断加剧，而要解决生态系统中出现的环境污染、制定生态保护对策和措施与建立环境友好型社会等均离不开环境生态工程的引领和支撑[2]。由此，环境生态工程专业应运而生，为国家和社会输送了一大批人才，但由于其开办年限较短、缺乏经验在人才培养上存在问题，亟待新的人才培养模式的指导与引领。

环境生态工程作为一个新兴专业，怎么应对新工科建设的繁重任务与生态环境先天脆弱之间的矛盾显得尤为重要[3]。怎样才能培养出应用型的环境生态工程技术人才已成为地方本科院校关注和改革的焦点，怎样的人才培养模式才能培养出为保护生态环境服务，适应社会发展新需求的人才，需要各高校去探索和实践。

一、环境生态专业人才培养存在弊端

（一）课程设置与人才培养不匹配

环境生态工程专业的人才观与其他理工科人才观存在差异，要培养的是具备环境、生态及工程基本理论、基本知识和专业素养，掌握应用生态学和工程学的基本技能，能够对自然环境加以综合管理、实施生态恢复、生态建设以及可持续生态设计等技能的应用型复合人才。但许多高校由于对目前社会对人才需求缺乏调查，其课程体系设置比较混乱，这将直接导致其专业基础课程、专业核心课程以及专业选修课程安排不合理[4-5]。究其原因在于该专业对其专业定位不清晰[5]，制订出来的培养方案存在结构化问题，进而导致与人才培养不匹配的问题。如何改善目前本专业存在的课程设置与人才培养不匹配的问题，归根究底需要从人才培养模式入手。

（二）人才培养缺乏学科特色

由于是一个新兴的专业，开设的年限较短，缺乏可借鉴的经验且缺乏国家教育质量标准的指导，其培养方案制定者在设置课程体系过分追求“量大面全”，无论什么内容，但凡与环境生态工程有点关联的课程都纳入课程体系中来，这样使得课程开设重点不突出，且课程内容易重复，课程教学缺乏本专业的学科特色——实用性及工程性。那么在课程设置时，如何减少课程与教学内容的重复，优化基础与技能并重的课程结构，凸显学科专业特色？这需要新型的人才培养模式的指导。

（三）理论教学与实践教学相脱节

环境生态工程专业是一个具有工程性质的专业，必须具备一定的工程实践基础，这有助于学生对本专业理论知识的理解，同时有助于培养学生的工程思维。由于该专业是学校刚开设的新兴专业，校内实践条件不足、缺乏校外实训基地、专职实训技术人员以及高水平的实训师资，由此造成了理论与实践相脱节的困境，进而造成培养的人才与社会需求脱节。如何在理论教学与实践教学中寻找到二者之间的平衡点，需要新的人才培养模式的指导。

（四）教学考核评估体系单一

各高校工程教育人才培养的最终目标是为社会输送相关的应用型复合人才，有效的评价指标和评价的工具手段是评估学生学习效果及成果的标准，是建立“教—学—评”一体化教学的关键环节。但目前学校环境生态工程专业评价手段主要以考试为主，评价指标以学生考试成绩为主，评价的客体比较单一主要考核学生理论知识和实验操作。

二、环境生态工程专业引进CDIO模式的优势

CDIO理论最早由美国麻省理工学院EdwardCrawley教授提出，是历经四年的探索研究所创立的倡导“做中学”和基于项目的学习的新型教学教育模式[6]。CDIO被认为是一个将工程科学、工程学科知识和工程实践能力等三者融合为一体的工程教育方法，期望培养的工程人才能够在一个现代化的、团队通力协作的环境中利用“构思—设计—实施—运作”的大工程策略应对复杂工程要求的挑战[7]。CDIO经国内各大高校实践证明对工程教学的开展有显著成效，利用CDIO理论指导环境生态工程专业人才培养模式的制定具有以下几个方面的优势。

（一）扭转“理论与实践相脱节”的工程教学局面

CDIO理论下的课程发展强调为学生提供产品、生产流程、系统构建工程实践框架的产学结合的课程。在该理念指导下形成人才培养模式有助于扭转目前环境生态工程专业理论与实践教学相脱离的局面，真正实现该专业理论与实践融合发展，培养理论与实践并重环境生态工程人才。

（二）完善教学评价体系

CDIO模式下的评估指的是对学生理论知识、实践技能、工程思维、工程设计与评估以及团队协作能力等方面学习效果的评估;通过进行系统的评估，将其评价的结果反馈给学生、教师及相关参与人员以达到不断改进和完善的目的。在培养的各阶段对该专业学生进行评价，记录评价结果并给出相应成绩，以期能在学生毕业时给出全面而客观的评价。

（三）完善专业人才培养模式

按照CDIO理论组织教学，有助于学生的知识、能力及综合素质的全面提升，能够促进理论课程的改革与创新，推动整个环境生态工程专业人才培养模式的革新，加强与产业的实际联系，强化应用型、工程型复合人才的培养，强调工程实践育人，实现培养的环境生态工程人才与企业需求之间的完美对接。

三、基于CDIO的环境生态工程人才培养模式

（一）基于CDIO的培养目标

以复合型人才培养为目标，以社会需求为导向，将CDIO工程教育理念融入我校环境生态工程专业的整个培养方案中，以解决传统人才培养模式下存在的各种棘手问题。激发学生学习的主观能动性，全面构建和推行体现环境生态工程专业特色的应用型创新人才培养体系，提高我校环境生态工程专业学生的专业实践技能及工程应用能力，旨在培养掌握水、气、声、固体废物等污染防控和生态修复等方面的专业知识与专业实践技能，培养学生的创新思维能力，能够在相关部门、企业、科研机构等单位从事环境规划、设计、管理、施工和研发方面工作的高素质应用型复合人才，以适应社会需求。

（二）构建基于CDIO理念的环境生态人才培养模式

1.课程体系建构

CDIO理念指导下的课程设置其好处有以下两个方面：第一，打破传统的课程体系设置中基础、专业及实践截然分开的限制，打破了工程科学理论基础教育阶段不开设实践环节的恶性循环;第二，拓展课外的实践活动空间（包括外出见习、导师科研项目参与、各类学科竞赛、创业实践项目等），并将它们整合进课程计划的课外学分要求。该理念指导下的课程设置既能保证学生能获取扎实的科学理论基礎知识，又能保证学生实践能力得到提升，真正做到理论与实践并重，学习与应用并举。

基于CDIO教育理念设置模块化课程群，无论是专业课程还是实践课程，均按照CDIO教育理念将工程实践作为主导来开展教学，将以理论为主的课程体系转变为以实践为主的课程体系，使课程内容纵向上衔接恰当，横向上协调一致，理论和实践彼此渗透融合。最终，通过具体的每门课、每个教学环节与实践环节来落实应用型复合人才实践能力培养的需求。值得注意的是在课程体系的设计需要优化课程结构，突出本专业的特色。

2.教育教学模式、方法建构

课程设置是为了解决CDIO理念下该专业教什么，而教学模式、方法的改革就是为了解决如何教、如何学？CDIO理念指导下，教学需要学生具备复杂工程系统下对问题的分析处理能力，学生这种能力的培养也要在真实的工程背景下进行。教学模式、方法改革的目的就是要打破传统工科教学“填鸭式”及照本宣科的陈腐方式，让学生在自主探索、体验和实践中建构知识体系、领悟工程思维及掌握实践技能。在工程教育的教学模式、方法的改革中，其重点是改变传统的知识传授方式，鼓励学生自己发现问题、提出问题、共同协作解决问题，并从中感受问题解决的过程、积累相关实践经验。

3.实践教学体系建构

将CDIO工程教育理念渗透到环境生态工程专业课程教学实践和综合实训中，形成阶梯式递进的实践教学体系，按具体的进程可将其划分为三个大阶段，即依次为基础实践阶段、专业实践阶段和工程实践阶段，每个阶段都对应着相关能力的培养。其中，基础实践阶段包括课内实验和课程设计等，旨在使学生掌握实验研究的基础技能及工程设计能力;专业实践阶段通过专业见习、生产实习和社会实践调查等培养学生专业认知能力;在工程实践阶段则可通过到相关的部门企业及科研单位开展综合实训和毕业实习等提高学生的工程实践能力。

4.多元化评价体系建构

基于CDIO理念，在教学效果评价方面，将理论知识掌握情况、实践能力、团队协作能力以及解决实际问题能力等纳入评价体系中。评价体系内容包括理论知识、工程实践项目构思、设计、实施和结果（工程思维）、学生团队合作能力等;评价主体要多元，可以采取教师评价、组间互评及生生互评等的多主体评价;评价手段工具要多元，可采用纸笔测试、考查和记录等多种方式对学生的学习效果进行评价。力求将教学效果评价贯穿于整个教学活动终始，实现过程性评价和终结性评价的有机结合，多层次评价教学的实施情况及学生的学习情况，最终形成“以评促学”和“以评促教”的良性循环。

CDIO理论为环境生态工程专业应用型人才培养模式的改革提供了可供借鉴的新思路。CDIO工程教育理念与我校环境生态工程专业人才培养的理念相契合，借助CDIO理论指导我校环境生态工程人才培养模式的制定，有助于我校有效减少目前环境生态工程专业人才培养过程中存在的弊端，以学生工程实践能力的培养为主体，促进学生全面和个性的发展，实现满足社会发展需求的人才培养目标。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高等学校本科专业目录和专业介绍（2012年）[S].北京：人民教育出版社，2012.

[2]杜青平，陈浪城，石瑛，尹光彩，李冬梅.新工科背景下环境生态工程创新应用人才培养实践[J].实验室研究与探索，2019，38（08）：197-200+223.

[3]王洛忠，张艺君.“一带一路”视域下环境保护问题的战略定位与治理体系[J].中国环境管理，2016，8（04）：60-64.

[4]商冉.地方高校环境生态工程专业人才培养模式的思考[J].文教资料，2018（31）：95-96.

[5]王鑫，魏建兵，陳红亮，杨杰，王英刚.高校环境生态工程专业建设现状及存在的问题[J].教育现代化，2019，21：106-107.

[6]陈波，王玲，张旭伟，邓丽.基于“N-CDIO”理念，构建培养学生工程能力新模式[J].高等工程教育研究，2017（05）：145-149+168.

[7]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.

基金项目：淮北师范大学重点教研项目（JY19011）;安徽省级重点教学研究项目“基于审核评估的环境类专业实践体系构建（2019JYXM1225）”;环境生态工程省级教学团队（2016jxtd106）

*通讯作者：刘飞，博士，教授，硕士生导师，从事环境科学的教学与科研工作。