卓越工程师的能力素养特征

作者：范铮 潘志彦 李雁 潘海涵 单位：浙江工业大学

教育部制订的“卓越工程师教育培养计划”，是为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010年～2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010年～2020年）》的重大改革措施，它是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重要举措，目的是培养造就创新能力强，适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才[1-3]。现阶段，我国经济、科技处于快速发展阶段，也面临着环境污染加重，资源短缺等问题，发展科技和培育人才是社会、经济、环境和谐发展的有效途径。环境工程学科涉及领域众多，内涵丰富，社会需求广泛，因此大力培养基础扎实、知识面广、具有开拓创新和实践能力的人才是环境教学工作者肩负的重要使命。我校环境实验室在实验教学中结合学科特点不断改革和探索，实验教学从验证性实验为主，逐步发展成理论和工程实践相结合的综合性、创新性、前沿性系列实验。通过串联、整合相关知识点，使学生加深对所学理论知识的认识理解，培养他们的创新能力和分析问题、解决问题的能力，掌握较为系统的实验技术理论和技能。在落实教育部“卓越工程师”计划，为社会培养出高素质的创新性工程应用人才上，取得了一定的成果。

1教学与区域经济实际相结合

针对浙江中小企业众多、小而全，普遍面临着从传统产业向知识密集型产业，从生产低附加值产品向生产高附加值产品转变的特点，作为省部共建的工科院校必须结合地方区域经济特点进行教学。实验课程根据浙江区域经济特点，选取生产、科研的一些实际问题，编制具有区域环境典型特性的污染治理工艺模型，运用计算机技术对多种工艺组合进行模拟处理。课程培养了学生的空间想象能力，提高了学生的专业素质，加深巩固了对所学知识的理解，培养了学生分析问题、解决问题的能力。例如开设了“污水池硝解菌活动模拟实验”、“污水处理模型实验”等，这些是对浙江省中小型企业非常有用的处理技术，是从国际合作项目《农村分散型污水处理技术、设备及智能控制系统研究》变化加工而来的。实验过程以基础工程能力训练为重，学生分组选用我省生产企业常用的设备，设计合理的环境污染治理技术和工艺，查找相关废水、废气监测分析方法，实验结束做数据处理分析，写出实验报告。现实多样性的选择促使学生发挥主观能动性，也能尽早发现学生自身的特点、专长。通过这些学习巩固了所学的工艺知识，分析仪器操作规范，为将来的工程师生涯做准备。

2教学与科研互动

环境学科教师们从承担的国家863计划，国家、省市自然科学基金项目，浙江省科技厅及企事业单位的研究项目中提炼实验内容。在实验教学中大量采用科研项目的要素。教师新颖、前沿的成果经适当改造，充实到本科实验教学。带动、提升实验教学水平，使科研和实验相互促进、共同发展。实验室依托环境学科拥有的环境科学与工程学科博士点，浙江省环境工程重中之重学科和教育部工程研究中心等科技平台。开设的综合实验如“流化床降解有机废水实验”，即是国家自然科学基金项目《超临界流体中聚合物单体的热稳定性研究》，国家支撑计划子课题《煤焦油高效回收及固液废物综合利用技术——焦末综合利用技术》。“生物接触氧化工艺处理模拟废水实验”是利用《现代农村建设中生态环境与绿色能源应用综合研究与科技示范》，国家国际科技合作项目《典型行业VOCs生物净化技术研究》变化加工而来。又如“有机废气处理实验”，取自于863计划重点课题《硫化氢和恶臭性典型废气净化技术与设备》，这些实验起点较高，贴近工程实际，使学生受益匪浅。

3复合型工程人才的培养

卓越工程师的培养，不仅仅在于教学中使用了大型综合的设备和先进的分析仪器，更重要在于知识的传承，在于细节的把握。如环境化学、环境监测实验中会用到酸度计测定pH值，用到分光光度计分析测量吸光度等。要测量准确就要把仪器的调零复位、检测条件、测量范围确定等动作都认真做到位。教师在实验中纠正一些错误、不规范的动作，使学生逐步养成良好正确的操作习惯。准确结果的获得会加深学生对专业的热爱，其过程能使学生切实地感受解决污染问题的挑战性和重要性，也能体会查阅资料文献的细致和成就感。通过实验，自己动手将污水、废气处理达标，极大地增加了社会责任感。在学习设备结构性能时：实验提供学生一套小型环保处理设备，如：加压生物氧化处理实验装置、高压静电除尘实验装置等，能按照小型模拟处理车间进行工作。这个过程使学生熟悉了解环保设备，如反应槽罐、温度表、压力表、流量计、计量泵、离心泵等，对其中常用零部件，搅拌器、阀门、管件等进行拆装，感性了解各设备的性能、工作原理等。在分析仪器操作时：对于小型分析仪器，如pH计、溶氧仪、电导率等，让学生自己查阅仪器说明书，鼓励自我学习，掌握使用方法。对大型精密仪器：如PRC、液相色谱、离子色谱等，先在仪器分析课讲解练习，然后用于实验教学。如开展的离子色谱分析“自来水中氯离子的含量”，用PRC做“除草剂阿特拉津对藻类叶绿素产生的影响”实验。这些使学生更深地了解现代分析测试手段，提高了学生的科学探索能力。学习运用计算机技术、网络技术串联大量在线监测分析仪器如：TOC在线监测、微生物显微镜观察、电脑成像仪，将溶氧、pH、电导数据输入计算机，模拟各种典型特性的污染治理工艺进行演算和训练。通过实验训练提高学生的综合技能。

4卓越工程师的能力素养特征

卓越工程师离不开良好的工程素养培育，而卓越工程师应具备哪些特殊的能力、素养也是大家不断思考的问题。通过实际教学中的观察体会，我们把工程师素养按以下几方面进行分解，有意识地强化培养。

4.1创新能力

同志说：“历史和实践证明，创新是一个民族的灵魂，是一个国家和地区兴旺发达的不竭动力。只有勇于创新、善于创新，才能有效解决前进道路上遇到的各种新问题，才能推动改革开放和各项建设事业不断向前发展”。人们经过学习和训练会使创造力获得有效提高，创造潜能得到有效开发。我们认为创新是有规律可循的，在学习了一定基础知识后，学生首先通过模仿、模拟学习和实践，再将知识技能迁移，组合搭配，产生新的东西，然后进入更高一级的发明创造状态。日本创造学家菊池诚博士说过：“我认为搞发明有两条路，第一条是全新的发现，第二条是把已知其原理的事实进行组合”。许多创造学研究者甚至认为，所谓创新就是将人们认为不能组合在一起的东西组合到一起[4]。因此系列的创新思维、创新能力的培养对毕业生在今后工作中取得开创性的成果极为有益。#p#分页标题#e#

4.2动手执行能力

在工程实践中完成目标的实践能力、执行能力。对于新技术、新技能，在学习中多看多练，在思想上对工程动手能力有很好的认同，实践证明学生通过一定的训练可以做得很好，一个工程高手的出现，也必定是天赋加勤奋的结合。我国的高校教育普遍存在重文轻工的现象，长期以来，高校教育往往重视知识的传承，而忽略了学生动手能力和实践创新能力的培养，导致学生缺乏实践锻炼，意志力薄弱，动手能力差。试想学生一直制作少、动手工作少、亲力亲为的事少，那么他的自信也少，产生的灵感也少。正如北大校长许智宏教授说：“在教育方面，我们培养的学生，不能是空谈的政治家、科学家、社会学家，而应该是充满实干精神的人。”实践能力和动手能力是大学生综合素质的重要构成。

4.3工程审美能力

世界离不开美，“工程美”的意识在培养学生对美的感受力和提高学生的审美能力中起着重要的引导作用。除了一些共性的“美”的含义，在卓越工程师培养中，要培育灌输独特的工程视角，罗丹说：“美是到处都有的。对于我们的眼睛，不是缺少美，而是缺少发现。”实验教学可从简单的训练开始渗透“工程美”的意识，在实验中可以从材料、性能、造型、设备布局，哪怕是开关的位置、布线的走向等，体现良好的审美感受和审美趣味，使学生实验教学中受到美的教育和美的享受。我们认为工程中的美是“精致、简洁、高效”。培育“工程美”的鉴别、评价、欣赏的能力，能吸引学生的注意力，达到卓越工程师教育的最佳效果。4.4工艺计算能力成本控制是现代制造业的一个重要环节，结合专业实践设备的运行，计算不同时段、不同流量横截面的生物量，不同工艺的原料，污染物的进入量和降解量，进行工艺计算、物料衡算，强调通过物料衡算培养学生对实际工程费用的管控能力，初步养成工程中各种量的概念，也加深学生对节能减排意义的认识。

4.5沟通协调能力

实验过程中学生按小组工作，各组员相互协助，配合完成实验内容。学生选用相应的设备，设计合理的治理技术和工艺，查找相关废水、废气监测分析方法，实验结束做数据处理分析，写出实验报告，其中各个环节必须很好地沟通协调，学会优化个人的时间安排、实验安排，学习沟通协调能力和解决冲突的能力。

4.6组织管理能力

实验中每个小组就是一个团队，学生要在团队中扮演不同的角色，就要根据实际情况合理安排工作，一方面让大家发挥自己的想法和个性，同时又要和个人性格特点互补。这些组织管理能力培养很重要，当今社会只有合作能力强且有共赢意识的个人，才能又快又好地完成工作。4.7良好心态在实验中培养良好心态，养成积极进取又平衡协调的内心世界，养成“胜不骄、败不馁”的品格，有助于学生综合素质和社会责任感的提升。陶行知先生曾说：“真知识是思想与行为结合而产生的知识；真知识是安根在经验里的。从经验里发芽长叶开花结实的是真知灼见”。实验教学可以多层次全方位提升学生的工程素养。

5教学相长提高工程教育水平

教学水平的提高离不开高水平的教师，许多教授、博士参与实验教学，他们研发新的实验，增加仪器设备，建成了拥有先进前沿仪器设备的实验室。通过及时更新和丰富完善相关研究性实验内容，提供满足学生开展基础性、综合性、创新性、前沿性、应用性实验需要的校级环境基础实验室，秉承不断激励学生探索精神的人才培养理念，把提高学生学习能力、实践能力和创新能力作为实验教学的任务和目标，才能取得优良的教学质量，创造良好的教学成果[5]。实验教学分为预习、准备、实验、总结等过程，其中实验过程是整个实验教学的中心，学生实验技能的培养及在实验操作、设备运行中对课程内容的理解、落实都要依托实验过程实现。及时分析、解决出现的问题，直接关系到实验效果的好坏。实验教学强调教师全过程地参与，与学生面对面，便于记录学生在实验中的长短优劣，分析学生的实验结果、有机物降解率、实验的时间、投料量、处理数据等。指导学生获得精度高、线性好、重复性佳的实验数据。

6激发学生学习愿望，促进卓越工程师培养

教学的目的是要激起学生内心对知识的热爱，对学科专业知识的学习热情。教师不但教书，更要育人，使学生明确学什么，怎样学。当今，价值观多样化、人生目标多样化，学生的思想也多元化，因此教师要利用在平时实验中的点点滴滴，使学生养成良好的工程习惯，通过一个个工程实践的学习积累。不断进步，激发出学生的学习积极性和探索知识的愿望，教学才能成功。

6.1实验课题选用学科前沿、社会经济中出现的现实问题，贴近区域经济实际，引导学生关注将要面对的问题。为学生提供掌握解决现实问题方法的机会，更系统地、更全面地学好实验课。

6.2设计实验课程内容时，联系学生将来在科研、企事业单位常常会碰到的问题，把实验教育与未来可能碰到的实际情况恰当地结合起来，以贴近今后升学、就业。学生面对这些切身问题，有一种紧迫感和较强的求知欲望，有助于提高学生学习兴趣，使学生从内心感到学习的重要性。

6.3课内实验与学生课外科研项目挂钩，和“运河杯”、“挑战杯”等高水平竞赛活动结合起来，整理实验中取得的好的成果，以学生为第一作者在杂志上发表，形成良好的学习氛围，有效提升工程教育水平。

7结语

卓越工程师教育培养计划对高等教育面向社会需求培养人才，调整人才培养结构，提高人才培养质量，推动教育教学改革，增强毕业生就业能力具有十分重要的示范和引导作用。经过学院学科领导和教师的共同努力，极大地推动了我校环境类专业教育工作的发展，毕业生连续三年一次性就业率超过95.0%，培养的学生社会就业反响良好，受到用人单位的好评。近年，学生在各级竞赛中多次获奖，如在2010年第七届全国大学生创业计划竞赛“挑战杯”竞赛中获得金奖；在2009年第十一届全国大学生课外学术科技作品“挑战杯”竞赛中学生获三等奖；在近年浙江省“挑战杯”竞赛中获得8项奖励。学生在SCI、核心刊物发表多篇高水平科技论文。实验教学以卓越工程师培养计划为契机，人才培养与地方经济需求紧密结合，教学与科研互动，加强学生工程能力、素养的培养，使学生成为复合型工程人才，使他们成为未来推动社会经济、科学技术前进的生力军。#p#分页标题#e#