工科院校環境生物交叉學科人才實踐能力培養的探索

杜青平 李彥旭 許燕濱 湯 兵

廣東工業大學環境科學與工程學院 廣東廣州 510006

工科院校環境生物交叉學科人才實踐能力培養的探索

杜青平 李彥旭 許燕濱 湯 兵

廣東工業大學環境科學與工程學院 廣東廣州 510006

分析了影響環境生物交叉學科人才實踐能力培養的主要問題所在，針對具體問題提出培養實踐性人才的兩條具體途徑：特色教學計劃和教學方案的完善和優化，多樣化實效強的實驗教學和實踐教學。

環境生物；交叉學科；人才培養；實踐能力

Abstract: The main reasons that inf uenced the interdiscipline subject talents training were analyzed in this article. Then two substantial ways were proposed to personnel training for EB interdiscipline subjects in engineering colleges: improving and optimizing the distinctive teaching plan and teaching programme; developing diversity experiments practicing teaching focused on strong actual effects.

Key words: environmental biology; interdisciplinary subjects; personnel training; practical ability

環境保護已成為當前國際關系、經貿合作的一個極為重要問題，嚴重地影響著我國國民經濟的可持續發展。如何在經濟高速發展的同時控制環境污染，改善環境質量，以實現社會經濟可持續發展，這是我國目前亟待解決的重要問題[1]。生物高新技術是環境保護中應用最廣、最為重要的單項技術，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質的降解、清潔以及可再生能源的開發、廢物資源化、環境監測、污染環境的修復等各個方面發揮著極為重要的作用[2]。歷年的創紀錄高溫、低溫、干旱、冰雹等惡劣氣候環境，使得人們對環保治理的質量和效益要求越來越高。化學、計算機、地理等學科領域都在參與生物學和環境保護領域的研究，甚至連傳統學科中的數學、物理都悄然開始生物數學和生物物理學的研究[3]。環境生物教育的國際化、學科交叉的復雜化和科技知識更新的頻繁化，對工科院校環境生物交叉學科學生的實踐能力提出了新的要求。

1 環境生物交叉學科畢業生面臨的困境

1.1 環境生物交叉學科畢業生五花八門，學科背景相差很大

目前，全國理、工、農、林、醫和師范等各類高校基本上都設置有與環境保護相關的生物工程專業。各高校設置環境生物交叉學科的背景不同，專業基礎相差較大，對環境生物類人才培養所使用的專業培養方案五花八門，對交叉學科人才培養的教學大綱和基礎課程設置存在著很多不完善的問題。具體表現在以下幾個方面。

1.1.1 學生基礎課或者公共課程任務繁重

為了培養具有基礎知識面寬、適應性強、創新意識突出的優秀人才，國家教育部將原有的環境生物專業合并到環境科學專業中，使其成為環境科學的一個分支方向[4]。而各學校都要求交叉學科學生必須完成學校公共基礎課以及學院或一級學科專業基礎課。以我校為例，生物工程專業(環境生物技術方向)的學生不但要完成所有的基礎課程，還要具有很強的工程實踐能力，所以學生的高等數學、化工原理、工程制圖和物理化學、有機化學、分析化學等工程基礎課程學時所占的比例也相對較大。

1.1.2 專業課程門類多，培養的人才“博”而“不專”

生物技術專業涉及細胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質工程、發酵工程等課程，而這些知識又必須建立在細胞生物學、遺傳學、分子生物學、生物化學等基礎知識上；如果要培養環境生物技術人才，學生還必須掌握環境檢測和分析、環境工程學、環境評價等基礎知識。

從以上兩點可以看出，交叉學科學生“博覽”多門課程的基礎知識，但是真正掌握的專業技術并不過關。要培養有特色的環境生物類技術人才，必須根據社會實際需求改革人才培養計劃，對現行的教學培養方案和課程體系進行整合和完善。

1.2 環境生物交叉學科畢業生的實踐能力和綜合處理問題能力欠缺

美國工程與技術鑒定委員會(ABET)要求各工程專業畢業生必須達到11種能力要求：包括制訂實驗方案、進行實驗、分析和解釋數據的能力；根據需要設計一個系統、一個部件或一個過程的能力；對工程問題進行識別、建立方程以及求解的能力；在工程實踐中運用各種技術、技能和現代工程工具的能力等[5]。原因主要是：(1)如今很多用人單位反映畢業生普遍存在重理論輕實踐、重高端技術輕基礎實踐能力的問題。盡管各高校人才培養方案中都設有實驗、實習等實踐教學環節，但實際上，實踐教學資源滿足不了對學生實踐能力培養的要求。從實驗教學分析，高校擴招，但教學設備沒有大規模增加，以前20人/批次的實驗資源，現在要滿足50人/批次的需要，學生不能獨立操作或者整體完成實驗教學要求。(2)實驗教學內容沒有根據技術發展進行更新。學生上實驗課時，只是按照教師編寫的非常詳細的實驗指導書按部就班操作，在實驗課上不能達到對學生的綜合能力和創新能力進行培養的目的。(3)缺乏處理實際問題的能力。很多專業沒有固定的生產實習基地，學生綜合實踐經驗幾乎為零，而且近年來就業壓力增大，學生急于找工作，不能獨立、高質量地完成畢業論文/畢業設計，失去了最后培養實踐能力和綜合解決問題能力的機會。

因此對環境生物類交叉人才培養的實驗教學、實踐教學的內容、方法和手段進行改革，建立穩定、有特色的實踐教學模式勢在必行。

2 環境生物類交叉人才培養實踐教學模式初探

2.1 教學計劃和教學方案的完善和優化

為了培養有特色的環境生物類技術人才，不同院校必須有適合自己專業特色的環境生物交叉的知識體系、教學計劃和教學方案[6]。以我校生物工程(環境生物技術方向)專業為例。教學中一方面強調學生有扎實的工程設計和技術應用基礎，另一方面要求學生掌握生物技術和環境保護領域系統的專業基礎知識。這些基礎知識涉及多個學科、多個領域，很多課程所使用的教材內容自成一體，缺少系統的適合工科學生所用的教材[7]。因此教學中首先根據本校學科優勢和本地人才培養需求，將各門基礎課和專業課所教授的知識進行優化整合，把一門課程放到滿足整個專業技術人才培養目標的層次上考慮，提煉知識內容，重新設置課程內容，確定課程教學的核心內容。再根據知識點之間內在聯系，將知識領域整合、聚類成環境生物技術板塊。最后根據學生的興趣和就業目標，將知識板塊構成不同的層次或者技術培養方向，使知識體系結構和教學目標明確。

2.2 開展多樣化實效強的實踐教學

培養環境生物類交叉技術人才可以參與的實踐教學環節包括課程實驗、專業實習以及科研團隊和自主創業等活動。

(1)實驗教學是培養合格人才的基本環節，不僅能培養學生嚴謹的科學方法和獨立進行科學實驗的能力，而且培養學生的創造能力，是培養學生動手能力和綜合素質的基礎[8]。對實驗課程進行整合，采取開放式實驗教學模式，實驗內容模塊化，將一些技能培訓的基礎實驗融入綜合性實驗，學生按照參與客體的不同分為不同小組；各組學生參與的實驗內容相互支撐，卻各不相同，自成一體，不但增強了學生的探索精神，而且可以引導學生進入研究性課題[9]。

(2)通過多種途徑，加強實習基地的建設。充分利用教師的科研實力，以“互惠互利、優勢互補”為原則，多途徑、多形式地與相關企事業單位共建校外實踐教學基地，并鼓勵理論功底扎實、實踐能力較強的中青年教師帶著學生與大型企事業單位的中高級專業技術人員從事校內外的合作研究，使教學和科研工作獲得“雙贏”。

(3)建立本科生科研平臺，鼓勵學生參加創新科研團隊。除了加強課堂實踐能力的培養，積極引導學生參與特色的課外科研創新課題，努力申報針對本科生而設立的科研項目。鼓勵參加前期科研團隊的學生，在畢業論文/畢業設計期間繼續參與自己的項目完成畢業論文/設計。該措施在我校環境生物系取得良好的效果，近年來畢業生的就業率和企業反饋信息良好。

3 結束語

隨著生命科學與環境科學的發展與應用，環境生物學知識的高等教育，很可能延伸為一項重要的社會普及教育[10]。從一個較全面、系統、科學的角度，認識和分析環境生物交叉技術人才培養中所遇到的問題，強化技術儲備人才實踐能力的培養是非常必要的。從完善、優化教學計劃和教學方案做起，采取不同的途徑加強實驗和實踐能力訓練，采用本科生導師制、縱性科研小組等措施，在教學中實施以實踐教學改革為突破口的整體教學改革，力求取得更為顯著的成效。

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[3] 劉國忠,王秀華.一個關于害蟲管理的時滯脈沖生態傳染病模型[J].生物數學學報,2009,24(2):222-230.

[4] 程樹培,孔志明,尹大強.環境生物學高等教育改革研究[J].高等理科教育,2004,54(2):69-71.

[5] 畢家駒.美國ABET的工程專業鑒定新進展[J].高教發展與評估,2005,21(5):44-50.

[6] 趙建華.大學生實踐能力的概念、結構與影響因素分析[J].中國大學教育,2009,7:67-69.

[7] 陳德人.創新創業型交叉學科專業的知識化探索與社會化實踐[J].中國大學教育,2010,1:43-45.

[8] 孫連鵬,曾令初,張再利.構建新型實踐教學體系培養環境工程專業的應用型人才[J].中國建設教育,2008,10(10):43-46.

[9] 杜青平,李彥旭,許燕濱.工科院校環境生物技術類課程教學實踐和優化[J].高等理科教育,2009,59(3):204-206.

[10] 徐基良,安麗丹,張曉輝.香港環境教育及其啟示[J].生物學通報,2007,42(6):30-32.

Study on education of innovation and practice ability for environmental-biological interdiscipline subject students in engineering colleges

Du Qingping, Li Yanxu, Xu Yanbin, Tang Bing
Guangdong university of technology, Guangzhou, 510006, China

2012-02-24

杜青平，博士，副教授。李彥旭，博士，教授。許燕濱，博士，教授。湯兵，博士，教授。

廣東工業大學2010年教育教學改革項目(編號：2010-20)；廣東工業大學2007年教育教學改革項目(編號：2007-9)。