基于CDIO理念和中国工程教育认证标准为基础的理科专业认证体系研究*

代昭 纪妍妍 马明 李颖 孙玉

（1.天津工业大学化学工程与技术学院；2.天津工业大学生命科学学院）

随着高等学校建设与改革的逐步推进，如何对本科教育进行可横向比对的评估，成为专业建设的新基准。尤其是国家一流本科专业的推出，将本科教育上升到国家政策层面，则又对专业建设及其成效的评价提出了新要求。在这方面，近年来推广的工程教育认证成为衡量工科类专业的一把精准的标尺。尤其是在工程教育认证标准中，明确提出了确保教学经费的投入，保障教师的正常教学和学生的学习。促使各高校将建设重点重回本科专业教学建设。尤其是工程教育认证已经推广多年，自然成为工科类专业评价本科专业建设的重要先决条件。尤其是专业认证标准涉及到了对专业教学全过程的量化评价，这对专业建设提出了更高的要求。工程教育认证是我国目前最早研究，也是最早实行的专业类标准化认证。通过标准化的认证体系，对工科专业进行了一种可量化评价与横向比对的有力手段，促使高校管理者与教师将更多的注意力集中于本科教学，完善监督与评价机制，从而确保毕业生拥有实际的、可评估的能力。形成了高校间与专业间的良性竞争，其标准化、持续改进与监督等对高校内部整合教学资源，重视本科教学与学生培养质量等方面起到了良好的促进作用。这不仅为国家提供了一套可动态调整的工科专业质量评价与监督系统，也为衡量一流工科专业、新工科专业的建设提供了标准化解决方案与依据。2020年，共257所高校的1600个本科专业通过专业认证，约为全国工程教育布点数的10%[1]。

而在专业建设与评价中，众多非工程教育（例如理科专业）缺乏类似于工程教育认证的标准化建设体系与量化考评体系，导致专业建设中以“四唯”作为客观量化评价标准，失去以学生能力培养为核心的本科教育初心，也无法形成工程教育认证所带动的“以评促建、评建一体”良性专业建设氛围。这将导致后续非工科专业冲击一流本科专业的难度大增，并进一步成为制约普通院校发展的难点问题。

一、CDIO国际认证标准

CDIO认证是一个跨国教育认证组织，由麻省理工学院、瑞典皇家工学院等四所大学发起。其核心理念为Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实现）和Operate（运作）[2]，是目前我国接受度最广的国际教育认证组织与标准，并相应地成立了中国CDIO联盟，为标准化衡量专业建设和评估教学成果提供了有力的途径。CDIO的主要理念是将工程教育应赋予学生的能力，分解为C、D、I、O”四大能力。“C构思”主要是在考虑企业战略和法规的前提下，根据工程实践中所需要解决的问题，结合行业和工程基础知识，设计和提炼解决问题的路径；“D设计”是根据“C构思”所得到的路径，制定解决问题的计划、图纸和方案；“I实现”是将“D设计”所得到的方案实现化、具象化，并验证前面的“C构思”和“D设计”的正确性与可靠性等；“O运作”是区别于国内认证一个最明显的阶段，即验证“I实施”是否达到预期值[3]。总体上，CDIO整体认证体系制定了4个一级能力、17个二级能力和73个三级能力[4]。

CDIO的设计者认为，工程知识与推理、个人与职业技能素养、团队交流协作技能与素养是工科专业毕业生应该获取的三大基石能力，这三大基石能力加上“Conceive-Design-Implement-Operate”能力，共同构成整个CDIO教育体系。很明显，CDIO认证标准具有典型的OBE教育理念和流行的模块化设计，每个模块下定义了各种能力的要求，因此对各专业来说，可以较为容易地根据CDIO理念规划课程体系，这也是为什么CDIO是我国最流行的国外专业认证标准。

二、中国工程教育认证标准

根据工程教育认证标准（2017版），与CDIO标准所能对应的是其“1.3 毕业要求”，要求工程教育专业必须全面覆盖所有内容。中国工程教育认证最重要的特点就是整体上突出“解决复杂工程问题”这一能力，并设计了相应的12项一级能力作为毕业要求，这比CDIO标准所要求的17项二级能力要简单。在实际认证时，各专业按照通用或补充标准的要求对本专业学生应具有的能力个案分析与分解，这体现在各专业对“毕业要求”的个性化设计，根据各专业的情况不同，一般会把这12项能力进一步细分为几十项能力要求，但总体一般少于CDIO的73个三级能力。

与CDIO标准相比，中国工程教育认证标准并未能形成可类比于“Conceive-Design-Implement-Operate”这样的高度模块化设计，而其核心内容高度概括为“复杂工程问题”，然后将具体能力要求直接细分。因此中国工程教育标准中，大部分具体能力要求都与“复杂工程问题”相挂钩[5]，从而具有更鲜明的工程类专业教育特点，也更有针对性。而中国工程教育认证标准中，并未进行较大的模块化设计，而是总体抽象成为“复杂工程问题”，强调以产出为导向的OBE理念；且在另一方面强调了学生在终身学习、社会责任、环境与社会影响等人文关怀上，这明显与我国环境保护与发展、强调个人成长更为密切相关[6]。但这也给对以此为蓝本的，设计理科类认证标准带来了困难。尤其是理科专业，对环境与社会影响远低于工科类专业，因此在设计非工程教育认证标准时，应更强调科学社会观。

三、非工程教育认证

随着工程教育认证的推行，其标准化、持续改进与监督等对高校内部整合教学资源，形成良性竞争等方面起到了良好的促进作用。目前，我国已经认识到了教育认证在高等学校从做大到做强的重要推动作用，在国际层面通过获得一系列的国际认证机构认定，在学校层面大力以目标为导向的标准化认证工作，从而建立一套国家可监控的、可动态调整的高校专业质量评价与监督系统。虽然工程教育的工科专业是高校专业中的重要部分，但理学、师范、医学等专业受限于非工科，因此无法参加工程教育认证。因此，国家以工程教育认证全面铺开为契机，开始推行师范、医学等非工科专业认证[7-8]。

受工程教育认证启发，东北大学自2017年率先启动了非工科专业校内认证试点，随后浙江大学、东华大学等也建立了非工科专业校内认证，以“通过理科、人文社科类专业教育认证工作发现的教育教学问题汇总”为题，从“非工科专业教育认证工作开创提高教学质量新局面”“理科、人文社科类专业教育认证标准框架”，“比照标准查找发现的共性问题”等方面进行说明。2017年东北大学的行政管理、视觉传达设计、信息与计算科学、工商管理四个专业通过非工科认证；2018年工业工程，2019年应用化学、应用物理学、公共事业管理先后通过认证；东华大学自2018年起在校内推行非工科认证，目前日语、金融学获得校内非工科专业认证。

四、理科专业认证通用标准

CDIO认证标准的核心为CDIO四大能力，中国工程教育认证标准则是高度概括为“解决复杂工程问题”这一能力，这都符合OBE教育理念。与工程教育不同，基础的理科教育为数学、物理、化学三大专业类，这三大专业类的教学都涉及较为深入的理论教学，重点培养学生的科学素养，而数学与实践结合最少，化学则拥有大量实验类课程，因此建立通用的理科专业标准应充分考虑不同专业之间的实践类课程差异，尤其是实践类课程的比例，其要求应低于工程教育专业。另一方面，科学探索要求从业者拥有较高的人文科学素养、基础科学素养，以形成良好的科学社会观，这与工程教育有着明显的区别[9]，因此，根据CDIO的能力培养理念，结合中国工程教育认证标准，拟定理科专业认证通用标准的毕业要求设计如表1。

表1 理科专业认证通用标准

总体上，引入CDIO中的OBE理念，将毕业要求模块化，整体区分为构思、设计、操作、实施、交流、发展六个模块，分别对应本标准所列的“毕业要求”9条，重点强调培养学生使用基础自然科学和专业知识的理论与方法分析、解决“科学问题”的能力。与工程教育认证标准不同的是，本标准设计了专业特色的要求，这是由于理科专业的就业面一般较窄，若专业特色不够鲜明，则对学生能力的培养过于宽泛，每个学校的毕业生能力趋于雷同，就业时就更为受限。

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天津工业大学化学工程与技术学院由建校之初的纺织化学工程系发展而来，历经材料科学与化学工程学院、环境与化学工程学院，化学工程与技术学院，是国家“双一流”建设学科—纺织科学与工程和分离膜与膜过程省部共建国家重点实验室的主要支撑学院之一。学院化学工程与工艺系于2020年获批国家一流本科专业，2021年完成中国工程教育专业认证协会专家组进校考察。