基于創新能力培養的環境工程專業實踐教學環節改革與探索

◆于 妍 徐東耀

(中國礦業大學〈北京〉化學與環境工程學院環境系)

基于創新能力培養的環境工程專業實踐教學環節改革與探索

◆于 妍 徐東耀

(中國礦業大學〈北京〉化學與環境工程學院環境系)

創新是當代大學生內在素質的核心,培養創新性、復合應用型人才是現代高校學生培養的目標。環境工程專業實踐教學環節所占比例較大,按照知識、能力、素質三者協調發展的人才培養模式,探討了環境工程專業實踐教學環節的模式。

創新能力 實踐教學 環境工程

創新是一個國家、地區參與競爭、快速發展的重要法寶。高校擔負著推動國家創新發展的重任,其創新意識、創新精神、創新能力的高低直接關系著國家民族的前途和命運。創新是當代大學生內在素質的核心,是獲取知識的關鍵,只有具備一定的創新意識和創新能力,才能學有所得、學能所用,學會創造,使大學時期的學習過程轉化為真正吸收、轉化和創造的過程。在創新意識和創新能力的指引下,更好地達到完善自我和適應社會的目的,從而終身學習打下堅實的基礎,為建設社會主義和諧社會和學習型社會打下堅實的智力和人才基礎。

一、當前大學生創新能力現狀

趙欣等以“大學生創新能力培養的現狀與對策問題研究”為題,從當前大學創新能力培養模式的教學管理、課程設置、教學內容等方面著手,面向天津八所高校的1020名在讀大學生進行了問卷調查。結果顯示,絕對多數的學生都能了解創新能力對自身發展的影響,理解創新培養的意義,并對創新技術活動有著濃厚的興趣,但是 51.7%的學生從來沒有參加過各種科技創新活動,46.8%的學生不清楚當前教師的教學方式是否有利于培養自己的創新能力,47.6%的學生不清楚學校是否開設了專門的創新課程,43.3%的學生表示學校從來沒有對學生進行科研創新方面的基本訓練。類似地,王漢清等對江蘇地區 426名大學生的統計分析表明,中國大學生的智力水平達到極優秀,但創造力傾向則屬于中等偏上水平,經過大學四年的教育,創新能力沒有顯著提高。通過以上的調查和分析可以看出,我國的高等教育對學生創新能力的培養較為欠缺,大學生的創新意識、創新觀念以及創新型思維方式都比較薄弱。大學生是具有創新潛能的,只要采取適當的方式和方法,他們的創新能力是可以大幅度提高的,因此高校應著眼于培養高層次的有創新能力的大學生,轉變教育思想和教學方式方法,培養創新性、復合應用型人才。近年來,各高校都非常重視大學生創新能力的培養,重視培養學生對多元知識的綜合及對多元文化的融合能力、運用現代技術手段獲取新知識的能力以及把知識轉化為實踐的能力。

環境工程是一門邊緣性交叉型的綜合性學科,是典型的工科專業,運用到很多基礎學科理論知識及其他工科的技術,因此如何改革環境工程專業人才培養模式,深化教育教學改革,在加強學生全面素質培養的同時,按照知識、能力、素質三者協調發展的人才培養模式,突出和加強大學生創新知識的傳授、創新能力和創新素質的培養,以造就適應知識經濟時代和我國社會主義建設事業需要的創新型應用型人才,無疑是一項十分緊迫的任務。

目前,個高等院校環境工程專業的實踐教學構成多樣,包括實驗、上機、各類實習和實訓、課程設計、專業綜合設計和畢業設計等實踐環節。一線教學教師正積極改革教學內容,探索新的教學形式、教學方法,實踐教學環節的系統性和創造性正逐步加強。

二、環境工程專業實踐教學

1.結合于課程的實踐教學

美國耶魯大學校長理查德·萊文認為,“制約學生創新能力發展的主要因素應該是教學方法的問題,不同的教學方法取得的效果大不一樣,教學中不給學生特定內容,而是培養他們獨立思考、批判思維的能力,嚴密分析的能力,從不同視角看問題的能力,這種教育對社會的貢獻是最大的”。課程教學是大學生培養的最主要途徑,課堂教學的主導是教師,結合課程的實踐教學創新能力培養依賴于創新性教師,要求一線教師在教學過程中充分尊重和調到學生的創新精神,積極探索實踐新的教學方法和教學形式,將科研訓練和創新思維融入課程教學過程中,做到寓教于創新,真正將教師的科研工作與教學工作充分融合,能夠使大學生在課堂和課程學習過程中得到科研創新能力的訓練。

我校在環境工程專業教學計劃的中充分考慮專業知識的系統性、完整性和實用性,因此在學科大類基礎課、專業基礎課以及專業課的設置中,除了化學類的課程、環境工程微生物學、環境監測、給排水工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置、環境土壤學等多門課程都設置了專門的實驗及實踐環節,同時還開設了針對水污染控制和大氣污染控制工程的課程設計以及專業綜合設計。在這些課程的講授過程中,大多數都將主講教師或者是其他老師的科研工作和科研成果融入到課堂教學過程中,引導學生將所學的理論知識運用到實際科研工作的思維。許多課程在教學改革的過程中,結合培養應用型本科生的目標,對教學方式、教學內容、實踐教學的內容和形式都做了適當的調整,有利于培養學生實驗動手和科研思維的能力。

2.畢業設計 (論文)

本科生的畢業設計(論文)是實現本科培養目標要求的重要階段,是學生在畢業前的綜合訓練階段,是學習、深化、拓寬、綜合教學的重要過程。環境工程專業的畢業設計是培養學生綜合素質和工程實踐能力的重要方法,是實現教學、科研與工程實踐相結合的重要結合點。環境工程的工程實踐周期一般較長,要求畢業設計時間也比較長,一般為 13～15周的時間。畢業設計(論文)的題目可以直接來源于指導教師的科研項目、工程實際,或者是由明確工程背景好實際意義的模擬課題。目前,大多數環境工程專業的畢業設計(論文)主要有三種類型:工程設計類、科研實驗類及軟件開發類,以前兩種類型為主。工業設計類畢業設計主要培養學生掌握有關工程設計程序、方法和技術規范,提高工程設計計算、理論分析、技術文件編寫等接近工程實際問題的分析和解決的能力,其一般程序依次是,確定題目,深入實際進行調查研究和收集資料,查閱中英文文獻,撰寫文獻綜述,確定工藝流程、方案比較和選擇以及技術經濟分析、工程設計、編寫計算說明書、計算書,完成施工圖繪制。科研實驗類畢業論文主要是培養學生掌握科學的實驗方案撰寫、檢索和跟蹤學科前沿,以及掌握實驗、測試、數據分析等研究技能,提高學生分析問題、解決問題的能力。

3.科研訓練

科研訓練一般設置在大一下半學期或大二上半學期,主要為學生后繼進行科研項目訓練、大學生創新性實驗計劃、各類學科競賽、畢業設計 (論文)等環節奠定良好基礎。科研訓練是知識向能力轉化的催化劑,科研能力的提升同時伴隨著專業素質的提高。科研訓練更關注學生早期的科研能力和科研素質以及科研思維能力的培養,通過教學實習、學術講座、科研競賽等形式激發學生的研究興趣和創新欲望,發展學生的創造性、培養研究素質、提高研究能力。

4.環境工程專業實習

環境工程專業工程性、實踐性很強,各類實習和實訓占了很大的比重,目的在于使學生熟悉生產實際情況,理論聯系實際,積累實際工作經驗,掌握現有生產技術,為今后步入工作崗位和進行科研活動奠定扎實的工程基礎。環境工程的專業實習包括專業認識實習、專業生產實習和專業畢業實習三部分。認識實習是在開設專業課之前為培養學生對本專業的研究內容、發展方向和實際應用有一個初步的感性的認識,初步掌握污水處理、廢氣處理以及垃圾處理與處置的工藝流程,為全面開展專業課的教學奠定基礎。認識實習一般時間較短,以學生參觀為主。生產實習是在專業課開設的過程中或之后,學生到污水處理廠等相關單位深入學習生產實際,直接參與生產過程,從日常的生產管理到出現問題的處理等實際工作內容,從而鞏固和加深理論知識,學習生產技術,將理論和實際切實地結合起來。生產實習的時間比認識時間長,一般為 3周左右。畢業實習在畢業設計(論文)之前進行,學生要綜合地運用全部專業知識以及有關的基礎知識,解決生產技術問題,并進一步掌握生產工藝、污染治理方法、處理設備的運行參數、污染治理工藝的特點與存在問題,總結運行管理經驗,增加工程實踐概念,增強工程設計能力,培養學生組織生產、獨立工作以及初步的科學研究能力,以成為合格的專業技術人員。畢業實習的時間一般也在 3周左右。畢業實習可以與學生的畢業設計 (論文)相結合,為畢業設計 (論文)收集資料、儲備知識。

5.大學生創新計劃

國家大學生創新性實驗計劃是高等學校本科教學質量與教學改革工程的重要組成部分,該計劃的啟動和實施,旨在探索并建立以問題和課題為核心的教學模式,倡導以本科生為主題的創新性實驗改革,調動學生的主動性、積極性和創造性,激發學生的創新思維和創新意識,在校園內形成創新教育氛圍,建設創新教育文化,全面提升大學生的創新實驗能力。大學生創新計劃圍繞本科生科研創新能力培養的宗旨,尊重學生的能力差異和興趣取向,結合教師的科研課題為本科生設置的全過程的研究過程。本科生參與教師科研活動全過程,包括查閱資料、制定研究計劃,進行研究,分析數據和提出書面總結以及形成科技論文等內容。大學生創新計劃項目至少持續一個學年或更長,從事研究的領域可以環境類專業或其它專業,一個創新計劃題目可以允許 3～5名學生參與,他們需要彼此協作,通過查閱相關文獻,撰寫實驗方案,在實驗的過程中不斷修正和完善實驗方案,最后寫出結題論文。創新計劃系統地鍛煉了學生的查閱文獻、論文寫作、自主分析問題解決問題、創新性思維以及團隊合作的能力,在此過程中獲得實際技能和知識,為發掘大學生的創新研究潛力、培養大學生的創新精神,提高大學生的實踐能力提供了較好的平臺。

三、其他形式的實踐

現代大學的通識教育、學科大類基礎教育體系里都囊括了非常系統的社會實踐,工科的學生還設置了金工實習等實踐活動,同時鼓勵和引導學生積極各種“挑戰杯”大賽、數學建模比賽、大學生化學競賽及各種發明創造大賽,定期舉辦學術講座和學術研討會,鼓勵學生參加各種學術研究的社團。通過學校有意識地引導學生涉獵不同領域的知識內容,促進了學生進行不同學科之間的交流,結合和借鑒其他學科知識,從而培養學生能正確全面地看待問題,創造性解決問題。環境工程專業自身知識體系十分龐大,與其他學科在內容上有較多的交叉滲透,涉及自然、技術、社會和管理科學等諸多領域和學科,是一門跨學科和多學科交叉的科學。因此,要求環境工程專業的學生更應該涉獵廣泛,擁有堅實寬廣的基礎知識,從而綜合地系統地創造性地解決環境問題。

四、總結

創新能力的培養與實踐是當代大學生教育的一個永恒主題,創新能力的培養是艱苦、漫長的過程,只有著眼于教學活動全過程中每個環節和細節,才能全面發掘大學生的創新能力,真正培養具有創新性能力的適應現代化建設需要的綜合性人才。高校環境工程專業應積極探索改革專業實踐教學內容和形式,以主干課程為核心,提倡專業交叉融合,注重基礎教育,強化能力培養,構建富有特色的實踐環節教學體系。

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