CDIO視角下行業特色高校一流工科人才培養模式探索*

劉昆明，李娟華，李立清，李金輝，劉晉彪，王瑞祥

(江西理工大學材料冶金化學學部，江西 贛州 341000)

本科教育是國家人才競爭和科技競爭的集中體現，是實現我國“兩個一百年”奮斗目標和民族復興的重要支撐。為此，2015年國務院印發《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》，對本科人才培養模式的改革創新提出新要求[1]。近期，教育部、財政部、國家發展改革委聯合印發《“雙一流”建設成效評價辦法(試行)》，明確指出：“雙一流”建設成效評價以中國特色、世界一流為核心，突出培養一流人才[2]。經過一輪“雙一流”建設，眾多985和211高校在一流人才培養體系建設方面已收獲了較豐富的經驗。如C9高校通過重點打造優勢學科和共育頂尖人才的方式，達到培育卓越本科人才的目標[3]；中山大學基于“一貫通”、“二全”、“三早”、“四結合”、“五融合”的培養體系，實現護理學一流本科人才的培養[4]；東北大學構建本科生導師制人才培養體系，實現一流本科人才精準化、個性化培養[5]。此外，其它“雙一流”建設高校在國際交流機制、社會參與機制等方法進行革新，以滿足一流本科人才培養的要求[6]。相對而言，行業特色高校在服務地方經濟發展和行業需求的過程中，形成了一批優勢學科群，具有鮮明的區域特點和行業特色。在“雙一流”建設背景下，如何立足學校校情，發揮學科特色，推進一流本科教育是該類學校發展的重要命題。江西理工大學地處享有“世界鎢都”、“稀土王國”美譽的贛南地區，是一所在礦冶、材料、化工等學科優勢明顯，在鎢、銅、稀土、鋰資源綜合開發利用方面特點鮮明的教學研究型大學。其中，化學工程與工藝專業在本科教育中，結合區域特色和學校實際，基于CDIO視角對一流工科人才培養模式的構建進行了一些有益的探索。本文通過對課程體系、工程實踐、創新應用、評價機制和教師隊伍等方面進行分析，利用CDIO教育理念對相關影響因素進行歸納總結，以期建立化工類一流本科人才培養模式，為地方行業特色高校一流工科人才的培養體系構建提供參考。

CDIO教育理念，核心在于構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)、運作(Operate)等要素。江西理工大學化學工程與工藝專業嘗試在課程設置、教學載體、課題研究、評價體系和師資配置中有機融入這些理念，通過“五化”建設即模塊化課程體系建設、項目化教學載體、應用化創新能力建設、多樣化評價機制建設、多元化師資隊伍建設，達到對本科生專業核心能力、工程實踐能力、創新創業能力、主動學習能力和個性化的培養，培育“就業有實力、創新有能力、發展有潛力”的化工類一流人才(如圖1所示)。

圖1 化工類本科生CDIO工程教育模式探索

1 模塊化課程體系建設

根據CDIO教育理念，課程體系建設應體現“發展性”、“系統性”。既能實現基礎知識-專業知識-工程知識的循序漸進，又具有構建工程實踐框架的導入課程。對此，江西理工大學化學工程與工藝專業培養方案經過2019版的修訂，構建了“基礎課程”、“專業課程”、“實踐課程”三大模塊。基礎課程模塊包括通識教育課程和學科基礎課程，體現對學生的文化素質和科學素質的培養；專業課程模塊在開設化工類必修課程基礎上，結合區域特點和行業特色開設了專業選修課如《稀土材料化學》、《選礦與冶金藥劑分子設計》、《金屬腐蝕與防護》等，注重專業素質和專業知識的培養；實踐課程模塊與學科研究方向相融合，如針對有色金屬防護和重金屬廢水處理開設《電化學綜合實驗》，在《畢業設計(論文)》環節針對有色冶金、稀土材料、環境保護等研究方向，開展有色金屬萃取劑設計合成、稀土基熒光材料和磁性材料制備、稀土廢水處理凈化工藝、鋰離子電池廢料有色金屬提取回收等課題研究，通過理論結合實際，培養學生的實踐能力和創新能力。

在課程模塊的基礎上，打破傳統的分段式課程界限，以組合課程、推薦課表、個性化選課的模式，圍繞工藝開發和技術應用進行學習。教學過程中，教師融合自身研究方向，借助討論式、案例式、現場教學式等多種教學方法，提升教學成效。如《配位化學》課程，結合苯并二噻唑基稀土磁性材料研究方向，向學生闡述配體和配位場概念；《化學反應工程》教學中，以在研課題“年產1千噸貝沙羅汀藥物中間體工藝設計”為媒介，通過對工藝路線的開發、反應過程的優化和反應器設計方面的討論，深化學生對化工熱力學和動力學的認識。通過向教學中注入科研要素，一方面激發學生對理論知識的學習熱情和主觀能動性，另一方面提升學生理論聯系實際，處理實際工程問題的能力。

2 項目化教學載體建設

根據CDIO教育理念，工科學生的工程能力應采用“設計-實現經驗”的模式進行培養。國內外高校的成功經驗表明，工程項目開發是實現這一模式的最佳媒介。在結合區域特點和行業特色的基礎上，本專業通過構建項目化教學載體來培養學生專業能力、工程能力和創新能力。在進行教學載體設置時，要求項目兼具工程性和課程的關聯性，同時具有一定的創新性。立足學校和企業兩個教學平臺，將篩選出的項目分為必做、選做和開放課題三種類型，以滿足課程教學的專業性、工程性和創新性要求。其中，必做項目依托化工專業實驗，著力鞏固學生的專業知識。如“管式換熱器流體阻力及對流傳熱分析”項目，要求學生對圓形直管內流體摩擦阻力系數和強化傳熱途徑中總傳熱系數進行測定，深化了學生對化工原理理論的掌握；選做項目依托學校和企業科研平臺，著力培養學生的工程能力。如江西理工大學離子型稀土資源高效開發與利用教育部重點實驗室面對化工類學生開設“離子型稀土新型浸礦劑遴選及浸礦工藝開發”項目，要求學生對稀土萃取工藝進行設計和優化，提升了學生的工程實踐能力；開放項目依托教師科研課題，著力培養學生的創新能力。如吸收本科生參與國家自然科學基金項目“受熱自轉變制備異質結型鹵氧化鉍光催化劑及其光催化性能增強機理”，通過科研實驗提升學生的創新意識和能力。

3 應用化創新能力建設

根據CDIO教育理念，工程教育背景下學生的創新能力主要囊括工程知識與推理能力、個人職業技能更新能力、人際協作的溝通技能以及對企業、社會的構思設計能力。本專業以學生為主體，注重應用創新，依托行業優勢，服務地方經濟，通過以下四個環節提升化工類本科生的創新能力，如圖2所示。

圖2 化工類本科生創新能力培養環節

應用創新并不代表不注重基礎理論的積聚。基礎專業知識是獲取創新能力的基石，邏輯推理能力是提升創新能力的階梯。在第一環節中，通過專業課程培養學生對基礎知識進行歸納總結的能力，以及對具體案例實施分析推理的能力；實踐技能是鑄就創新能力的重要工具，創新意識是形成創新能力的重要前提。在第二環節中，通過項目化教學載體，以一個完整的工程研究課題貫穿學習的整個過程。材料冶金化學學部鼓勵本專業學生在大一下學期即開始參與教師和企業的科研項目。在導師的引導下，學生在研究過程中發現問題、提出問題、解決問題，進而實現個人創新思維和實踐能力的提升；團隊協作是實現創新能力“1+1>2”的有效途徑。在第三環節中，采取興賽促能的方式培養學生的創新協作能力。在大二、大三階段鼓勵學生組建創新團隊參加“挑戰者杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生化工設計競賽、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽等賽事，并營造良好的協作氛圍；創新能力的主要外在表現是學生具有對研究課題的自主構思、設計和實施能力。因此，在第四環節中主要通過開放實驗和畢業設計來考察學生的創新能力。在大二和大三階段，通過校企合作，企業根據工程實際提出問題，學校提供開放實驗場所和指導教師，學生自主選題研究，提出解決方案，并將這種自主性延續到畢業設計過程中。

通過以上四個環節的培養，化工專業本科生的科研熱情和創新能力得到大幅提升。與此同時，將分析解決實際工程問題的過程貫穿本科生各個培養階段，也有利于工程實踐能力的提高。

4 多樣化評價機制建設

根據CDIO教育理念，評估體系應建立在對學生的學習過程、學習成果、技能獲取和團隊協作方面的評價基礎上，并將評價結果反饋給教學對象和教學主體以到達持續改進的目的。基于此，本專業成立了由授課教師、班主任、輔導員和就業單位組成的本科生培養質量評價小組，并建立了綜合評價機制和多重反饋機制。其中，授課教師和班主任在具體的教學實施過程中通過課程設置、實踐教學、畢業設計綜合訓練、各類社會實踐活動等對學生的學習過程和學習成果進行評價，并通過教務系統和學工管理系統進行反饋。就業單位通過畢業生的工作表現對其學習成果、技能獲取和團隊協作能力進行評價，并通過畢業生跟蹤反饋系統進行反饋。在評價過程中，采取多樣化的評價方式如考試、考察、問卷調查、面試、實習等，對本科生各階段的培養質量作出綜合評價。

5 多元化師資隊伍建設

師資隊伍建設對滿足本專業的教學需求，保證人才培養的質量，確保專業培養目標及畢業要求的達成至關重要。根據CDIO教育理念，工科類本科生的培養核心在于鑄就學生的技術創新能力和工程實踐能力。為了確保畢業生能滿足產業需求，適應行業特點，化學工程與工藝專業從提升師資隊伍的專業工程技術背景著手，進行了以下幾方面嘗試：(1)制度保障：在專職教師的招聘、考核、晉升中，工程背景都是重要的考察條件之一。新入職教師均需經歷6個月以上的工程實訓以提升工程實踐能力；(2)柔性聘任：借助學校的行業特色，通過柔性聘任，引入江西銅業、星火有機硅、浙江巨化、江西省化工設計院等企業行業專家擔任兼職導師。通過兼職導師豐富的工程實踐經驗，有力地促進了學生的工程實踐能力和工程意識；(3)校企合作：推動產學研深度融合，提升教師綜合能力。材料冶金化學學部先后與安徽銅冠銅箔、廣東嘉元科技、江西廣德環保等20余家企業開展合作，開展新型電解銅箔及表面處理、銅箔表面固化處理用添加劑研發、重金屬污泥處理和資源化利用等課題研究。合作過程中，既通過學校的技術優勢幫助企業解決生產難點，又通過項目研發培養了學生的技術創新能力和工程能力，同時培養了一批學術能力突出，行業聯系緊密的綜合性教師。

6 結 語

綜上所述，江西理工大學化學工程與工藝專業立足于行業特色和區域特點，基于CDIO視角對課程設置、教學載體、創新能力、評價機制和師資隊伍等方面進行了淺析，將CDIO各要素融入模塊化課程體系、項目化教學載體、應用化創新能力、多樣化評價機制和多元化師資隊伍的建設之中，初步構建了化工類一流本科生的培養模式，實現了對學生專業核心能力、工程實踐能力、創新創業能力、主動學習能力和個性化的培養，并為地方行業特色高校一流工科人才培養體系建設提供了有益借鑒。