基于CDIO理念和中國工程教育認證標準為基礎的理科專業認證體系研究*

代昭 紀妍妍 馬明 李穎 孫玉

（1.天津工業大學化學工程與技術學院；2.天津工業大學生命科學學院）

隨著高等學校建設與改革的逐步推進，如何對本科教育進行可橫向比對的評估，成為專業建設的新基準。尤其是國家一流本科專業的推出，將本科教育上升到國家政策層面，則又對專業建設及其成效的評價提出了新要求。在這方面，近年來推廣的工程教育認證成為衡量工科類專業的一把精準的標尺。尤其是在工程教育認證標準中，明確提出了確保教學經費的投入，保障教師的正常教學和學生的學習。促使各高校將建設重點重回本科專業教學建設。尤其是工程教育認證已經推廣多年，自然成為工科類專業評價本科專業建設的重要先決條件。尤其是專業認證標準涉及到了對專業教學全過程的量化評價，這對專業建設提出了更高的要求。工程教育認證是我國目前最早研究，也是最早實行的專業類標準化認證。通過標準化的認證體系，對工科專業進行了一種可量化評價與橫向比對的有力手段，促使高校管理者與教師將更多的注意力集中于本科教學，完善監督與評價機制，從而確保畢業生擁有實際的、可評估的能力。形成了高校間與專業間的良性競爭，其標準化、持續改進與監督等對高校內部整合教學資源，重視本科教學與學生培養質量等方面起到了良好的促進作用。這不僅為國家提供了一套可動態調整的工科專業質量評價與監督系統，也為衡量一流工科專業、新工科專業的建設提供了標準化解決方案與依據。2020年，共257所高校的1600個本科專業通過專業認證，約為全國工程教育布點數的10%[1]。

而在專業建設與評價中，眾多非工程教育（例如理科專業）缺乏類似于工程教育認證的標準化建設體系與量化考評體系，導致專業建設中以“四唯”作為客觀量化評價標準，失去以學生能力培養為核心的本科教育初心，也無法形成工程教育認證所帶動的“以評促建、評建一體”良性專業建設氛圍。這將導致后續非工科專業沖擊一流本科專業的難度大增，并進一步成為制約普通院校發展的難點問題。

一、CDIO國際認證標準

CDIO認證是一個跨國教育認證組織，由麻省理工學院、瑞典皇家工學院等四所大學發起。其核心理念為Conceive（構思）、Design（設計）、Implement（實現）和Operate（運作）[2]，是目前我國接受度最廣的國際教育認證組織與標準，并相應地成立了中國CDIO聯盟，為標準化衡量專業建設和評估教學成果提供了有力的途徑。CDIO的主要理念是將工程教育應賦予學生的能力，分解為C、D、I、O”四大能力。“C構思”主要是在考慮企業戰略和法規的前提下，根據工程實踐中所需要解決的問題，結合行業和工程基礎知識，設計和提煉解決問題的路徑；“D設計”是根據“C構思”所得到的路徑，制定解決問題的計劃、圖紙和方案；“I實現”是將“D設計”所得到的方案實現化、具象化，并驗證前面的“C構思”和“D設計”的正確性與可靠性等；“O運作”是區別于國內認證一個最明顯的階段，即驗證“I實施”是否達到預期值[3]。總體上，CDIO整體認證體系制定了4個一級能力、17個二級能力和73個三級能力[4]。

CDIO的設計者認為，工程知識與推理、個人與職業技能素養、團隊交流協作技能與素養是工科專業畢業生應該獲取的三大基石能力，這三大基石能力加上“Conceive-Design-Implement-Operate”能力，共同構成整個CDIO教育體系。很明顯，CDIO認證標準具有典型的OBE教育理念和流行的模塊化設計，每個模塊下定義了各種能力的要求，因此對各專業來說，可以較為容易地根據CDIO理念規劃課程體系，這也是為什么CDIO是我國最流行的國外專業認證標準。

二、中國工程教育認證標準

根據工程教育認證標準（2017版），與CDIO標準所能對應的是其“1.3 畢業要求”，要求工程教育專業必須全面覆蓋所有內容。中國工程教育認證最重要的特點就是整體上突出“解決復雜工程問題”這一能力，并設計了相應的12項一級能力作為畢業要求，這比CDIO標準所要求的17項二級能力要簡單。在實際認證時，各專業按照通用或補充標準的要求對本專業學生應具有的能力個案分析與分解，這體現在各專業對“畢業要求”的個性化設計，根據各專業的情況不同，一般會把這12項能力進一步細分為幾十項能力要求，但總體一般少于CDIO的73個三級能力。

與CDIO標準相比，中國工程教育認證標準并未能形成可類比于“Conceive-Design-Implement-Operate”這樣的高度模塊化設計，而其核心內容高度概括為“復雜工程問題”，然后將具體能力要求直接細分。因此中國工程教育標準中，大部分具體能力要求都與“復雜工程問題”相掛鉤[5]，從而具有更鮮明的工程類專業教育特點，也更有針對性。而中國工程教育認證標準中，并未進行較大的模塊化設計，而是總體抽象成為“復雜工程問題”，強調以產出為導向的OBE理念；且在另一方面強調了學生在終身學習、社會責任、環境與社會影響等人文關懷上，這明顯與我國環境保護與發展、強調個人成長更為密切相關[6]。但這也給對以此為藍本的，設計理科類認證標準帶來了困難。尤其是理科專業，對環境與社會影響遠低于工科類專業，因此在設計非工程教育認證標準時，應更強調科學社會觀。

三、非工程教育認證

隨著工程教育認證的推行，其標準化、持續改進與監督等對高校內部整合教學資源，形成良性競爭等方面起到了良好的促進作用。目前，我國已經認識到了教育認證在高等學校從做大到做強的重要推動作用，在國際層面通過獲得一系列的國際認證機構認定，在學校層面大力以目標為導向的標準化認證工作，從而建立一套國家可監控的、可動態調整的高校專業質量評價與監督系統。雖然工程教育的工科專業是高校專業中的重要部分，但理學、師范、醫學等專業受限于非工科，因此無法參加工程教育認證。因此，國家以工程教育認證全面鋪開為契機，開始推行師范、醫學等非工科專業認證[7-8]。

受工程教育認證啟發，東北大學自2017年率先啟動了非工科專業校內認證試點，隨后浙江大學、東華大學等也建立了非工科專業校內認證，以“通過理科、人文社科類專業教育認證工作發現的教育教學問題匯總”為題，從“非工科專業教育認證工作開創提高教學質量新局面”“理科、人文社科類專業教育認證標準框架”，“比照標準查找發現的共性問題”等方面進行說明。2017年東北大學的行政管理、視覺傳達設計、信息與計算科學、工商管理四個專業通過非工科認證；2018年工業工程，2019年應用化學、應用物理學、公共事業管理先后通過認證；東華大學自2018年起在校內推行非工科認證，目前日語、金融學獲得校內非工科專業認證。

四、理科專業認證通用標準

CDIO認證標準的核心為CDIO四大能力，中國工程教育認證標準則是高度概括為“解決復雜工程問題”這一能力，這都符合OBE教育理念。與工程教育不同，基礎的理科教育為數學、物理、化學三大專業類，這三大專業類的教學都涉及較為深入的理論教學，重點培養學生的科學素養，而數學與實踐結合最少，化學則擁有大量實驗類課程，因此建立通用的理科專業標準應充分考慮不同專業之間的實踐類課程差異，尤其是實踐類課程的比例，其要求應低于工程教育專業。另一方面，科學探索要求從業者擁有較高的人文科學素養、基礎科學素養，以形成良好的科學社會觀，這與工程教育有著明顯的區別[9]，因此，根據CDIO的能力培養理念，結合中國工程教育認證標準，擬定理科專業認證通用標準的畢業要求設計如表1。

表1 理科專業認證通用標準

總體上，引入CDIO中的OBE理念，將畢業要求模塊化，整體區分為構思、設計、操作、實施、交流、發展六個模塊，分別對應本標準所列的“畢業要求”9條，重點強調培養學生使用基礎自然科學和專業知識的理論與方法分析、解決“科學問題”的能力。與工程教育認證標準不同的是，本標準設計了專業特色的要求，這是由于理科專業的就業面一般較窄，若專業特色不夠鮮明，則對學生能力的培養過于寬泛，每個學校的畢業生能力趨于雷同，就業時就更為受限。

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天津工業大學化學工程與技術學院由建校之初的紡織化學工程系發展而來，歷經材料科學與化學工程學院、環境與化學工程學院，化學工程與技術學院，是國家“雙一流”建設學科—紡織科學與工程和分離膜與膜過程省部共建國家重點實驗室的主要支撐學院之一。學院化學工程與工藝系于2020年獲批國家一流本科專業，2021年完成中國工程教育專業認證協會專家組進校考察。