培養(yǎng)環(huán)境科學專業(yè)“卓越工程師”的理論教學改革芻議

竺詩慧，王 瓊，肖 娟，胥 曉

（西華師范大學生命科學學院，四川南充 637002）

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，社會對高質量工程技術人才的需求量不斷增加，教育部聯(lián)合有關部門提出卓越工程師教育培養(yǎng)計劃（以下簡稱“卓越計劃”），這是我國教育體制向前邁進的重大舉措。同時，這也將為我國走新型工業(yè)化道路，建設創(chuàng)新型國家提供有力的智力保障。環(huán)境科學專業(yè)是一門理論指導實踐的專業(yè)，在專業(yè)的建設中，高校必須重視“應使學生在具有必備的基礎理論知識和專門知識的基礎上，重點掌握從事本專業(yè)領域實際工作的基本技能”。隨著社會的發(fā)展和科技的進步，在環(huán)境污染和生態(tài)破壞日益凸顯的今天，層出不窮的問題擺在人類面前，當務之急需要積極改造環(huán)保產業(yè)，努力注入高技術，逐步形成依靠高技術環(huán)保人才治理環(huán)境的高效模式。眾所周知，理論教學是高校培養(yǎng)學生的關鍵一環(huán)，可為實踐和創(chuàng)新打下重要基礎。另外，當今社會對高校環(huán)境科學學生的理論和綜合素質提出了更高更新的要求，在培養(yǎng)過程中，只有掌握了系統(tǒng)全面的專業(yè)知識，才能理論聯(lián)系實際，才能在實踐中創(chuàng)新，才能培養(yǎng)出解決當前環(huán)境問題的優(yōu)秀人才。

本文根據(jù)卓越計劃的總體構想，分析了環(huán)境科學專業(yè)的基本情況，針對目前存在的弊端和教學實際情況，進行了相應的探索與思考。首先，介紹了本專業(yè)課程體系的構建情況，其次，對教材編寫方面的不足給出建議，最后重點探討了教學方法的改進，針對傳統(tǒng)理論教學中，各種因素導致的學習效率低下的問題提出相應的改革措施，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力，為優(yōu)秀工程技術人才的養(yǎng)成提供理論背景支撐。

一、環(huán)境科學專業(yè)概況

環(huán)境科學專業(yè)是較為年輕的學科，起步較晚。隨著環(huán)境問題的日益突出和公眾對生態(tài)問題認識的逐步深入，20世紀60年代，以生態(tài)學著作《寂靜的春天》的發(fā)表為開端，環(huán)境科學專業(yè)誕生。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，環(huán)境科學專業(yè)逐步形成了完整的學科體系，包括大氣科學、生態(tài)學、環(huán)境化學、地球科學等學科，知識體系廣泛，既涉及到物理、地理、生物、化學等自然科學領域的基本知識，同時又涵蓋了資源管理、政治經(jīng)濟、倫理學等社會科學的相關問題，并應用于自然和人類交互作用的多個領域。近年來，人類與自然的矛盾愈發(fā)難以調和，環(huán)境污染和生態(tài)破壞日益凸出。在這一背景下，為轉變生產方式，實現(xiàn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，各職能部門對環(huán)境科學專業(yè)人才的需求量增加，對人才質量提出了更高的要求，因此這一專業(yè)面臨著重要的機遇和挑戰(zhàn)。

我校環(huán)境科學本科專業(yè)自2000年開設以來，依托生命科學學院在動植物保護以及生態(tài)保護領域的科研優(yōu)勢，借助西南野生動植物資源保護實驗室（教育部重點實驗室）、環(huán)境科學與生物多樣性保護實驗室（四川省高校重點實驗室）、生物多樣性研究中心、珍稀動植物研究所、道地中藥材研究所，以及動物學（省級重點學科）、野生動植物保護級利用（省級重點學科）等科研教學平臺，經(jīng)過10多年的建設和發(fā)展，逐步形成了符合專業(yè)特點的課程體系，教學設施完善，師資隊伍強大，并積累了豐富的理論和實踐教學經(jīng)驗。然而，隨著當今社會的發(fā)展和環(huán)境問題的凸顯，環(huán)境科學作為與實踐密切結合的科學，傳統(tǒng)的理論教學模式與手段已經(jīng)無法滿足學生創(chuàng)新性發(fā)展和社會生產的迫切需求。因此，理論教學的內容和方式必須進行相應的改革，為培養(yǎng)高質量的專業(yè)工程技術人才奠定基礎。

二、立足于學生全面發(fā)展，構建完備課程體系

根據(jù)卓越計劃對人才培養(yǎng)的要求，本專業(yè)的畢業(yè)生應具備以下特點:在綜合知識方面，具有扎實的自然科學基礎知識，較好的人文社會科學、管理科學基礎知識和良好的外語綜合應用能力。在專業(yè)知識和工程技能方面，具備環(huán)境科學的基本理論、基本知識和基本技能，具有較好的科學素養(yǎng)及一定的教學、研究、開發(fā)和管理能力，掌握水質、空氣、噪聲及土壤的環(huán)境監(jiān)測基本方法，掌握環(huán)境影響評價基本技能、能夠完成個別實例項目的報告，了解環(huán)境規(guī)劃與環(huán)境管理的基本知識，掌握廢水廢氣廢渣和噪聲污染預防和治理的基本原理和方法。從能力培養(yǎng)的角度出發(fā)，我校整合各類知識，構建了由科學知識、工程技能和個人職業(yè)素質等3個模塊組成的理論教學體系。其中，科學知識包括政治理論基礎知識、人文社會科學基礎知識、核心專業(yè)基礎理論知識、核心專業(yè)理論知識，工程技能包括設計技能和實踐技能，個人職業(yè)素質包括團隊能力、交流能力和研究創(chuàng)新能力。以此為目標，我校制定了包括無機化學、有機化學、環(huán)境學概論、分析化學、環(huán)境儀器分析、環(huán)境統(tǒng)計、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境管理學、環(huán)境生態(tài)學、環(huán)境影響評價相關法律法規(guī)、環(huán)境影響評價技術導則與標準、環(huán)境影響評價技術方法、環(huán)境影響評價案例分析、環(huán)境工程學、環(huán)境英語、CAD制圖基礎、環(huán)境信息系統(tǒng)、環(huán)境微生物學、環(huán)境等規(guī)劃學、環(huán)境經(jīng)濟學等主要專業(yè)課程的完整體系。這一課程體系的構建是學生全方位綜合發(fā)展的必要前提。

三、結合前沿動態(tài)，更新教材

教材是傳遞知識的載體，其有效性和科學性將直接影響學習成果。現(xiàn)行的多數(shù)教材編寫至今已有十來年，由于環(huán)境科學的發(fā)展迅速，很多最新的研究成果沒有涵蓋進去，教材中部分內容過于陳舊，而且教材編寫過于理論化而忽視了實踐在教材和理論教學中的體現(xiàn)，這直接導致了理論與實踐教學的脫節(jié)，因此學生不能將所學知識融匯貫通并應用到具體實踐環(huán)境中去。同時，環(huán)境科學是一門交叉性的學科，從整個學科體系來說，教材的編寫缺乏整體性與系統(tǒng)性，相關課程之間的聯(lián)系沒能在教材中很好體現(xiàn)，學生學到的知識往往是片面的，不完整的。針對現(xiàn)行教材存在的問題提出如下改進措施:在教材的編寫上，對課程內容重新組合，體現(xiàn)知識內在的聯(lián)系，在此基礎上，教研室老師定期進行教研活動，力爭系統(tǒng)化的同時分工講解各個組成部分，以便學生系統(tǒng)性的掌握。另外，考慮到環(huán)境科學是應用性較強的專業(yè)，教材的內容要盡可能地聯(lián)系實際，除了基礎理論知識外，還應涉及相關工程實例以及當今前沿動態(tài)，并與注冊環(huán)評工程師和注冊環(huán)保工程師的考試全面接軌。這符合學生各方面發(fā)展的要求。通過這種教材整合和的編寫方式，學生能夠把握整體，全面系統(tǒng)地學習，進而養(yǎng)成良好的思維習慣。同時，通過課堂上的案例實訓，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和分析問題，解決問題的能力。另外，將本專業(yè)的發(fā)展動態(tài)寫進教材，學生能了解業(yè)界發(fā)展最新動態(tài)，以便學生畢業(yè)后能科學地選擇就業(yè)方向。基于此，學校最好能和企業(yè)合作共同編寫教材，組合雙方優(yōu)勢，優(yōu)化教材，以滿足環(huán)境科學卓越工程師培養(yǎng)對專業(yè)課程建設的要求。

四、優(yōu)化課堂教學方式和課程組織形式，發(fā)展學生創(chuàng)造性

（一）量化教學目標

明確的目標是高效學習的先決條件。在傳統(tǒng)的理論教學中，經(jīng)常只是教師一味地把考試的重點灌輸給學生，輕視學習目標在學習過程中的重要作用，沒能結合學習進度提出有針對性的學習目標，不能讓學生充分了解每一個階段課程要達到的水準，使得學習過程帶有較大的盲目性，學生的積極性和創(chuàng)造性受到很大阻礙，學習效率低下。因此，教學改革的又一重要任務是量化教學目標。首先，針對不同課程的學習內容，由專業(yè)教師制定科學的教學目標，從不同層次、不同學習階段對學習提出總體要求;然后，任課教師按照教學目標將本次課的學習目標分解成具體的可量化的目標，根據(jù)學習目標組織教學并定期檢查任務完成進度。

（二）啟發(fā)式教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和實踐意識

課堂教學的方式也應改革。環(huán)境科學是不斷變化的科學，解決問題的方式也是多種多樣的，而且本專業(yè)應用性較強，理論教學的目的是將學生培養(yǎng)成解決實際問題的工程技術人才，因此在教學中應注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和實踐意識。以往的教學形式是比較枯燥單一的，經(jīng)常是老師照著課件從頭講到尾，這種以應付考試為目標的教學形式使得課堂氣氛單調，學生學習興趣普遍不高，課外也不會主動去通過其他方式查找資料，得到的信息和資源也比較有限，這樣的教學模式嚴重阻礙了學生創(chuàng)新和實踐意識的發(fā)展，因此對現(xiàn)有教學方式進行改革勢在必行。首先，在教學過程中，教師要善于運用多元化的教學手段，例如網(wǎng)絡教學、案例分析、學生自由討論、分組學習、任務分配、問題探究等等，讓學生能更加直觀和深入地認識課程內容，更好地掌握知識，同時也能讓學生在不同的教學方式中得到啟迪，在高效掌握知識的同時，也能不斷發(fā)展發(fā)散思維，學會從不同的角度思考和解決問題。其次，在教學中應將理論教學與實踐教學有機結合，合理安排理論課和實踐課的時間，在一個階段的理論知識的學習后開展綜合性的實驗，讓理論更好地服務于實踐，在實踐中應用和鞏固理論知識，也可聘請對口就業(yè)單位中優(yōu)秀的技術人才定期到學校開展專題講座。這樣，一方面學生能及時了解相關領域的發(fā)展動態(tài)和工作環(huán)境，另一方面也能學習怎樣用工程手段解決生產實際問題。另外，傳統(tǒng)的課堂教學中，教師是知識的傳授者，學生是知識的接受者，學生被動、消極地學習，為了應付考試學生常常靠死記硬背，結果不能獲得愉快的情感體驗，考完就忘記了所學，更不用說應用了，這嚴重阻礙了知識傳遞的有效性和效率，這完全背離了卓越工程師培養(yǎng)的要求，因此教學中要轉變思路，讓學生成為課堂教學的主體，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。根據(jù)布魯納發(fā)現(xiàn)學習理論，教師應站在學習推動者的角度，激發(fā)學生自覺思考、主動探索，引導學生不斷發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題并最終解決問題，逐漸讓學習完全成為學生的自主行為。例如，教師可選擇一個地區(qū)的環(huán)境污染問題，讓學生自愿分組以問卷的形式進行調查，根據(jù)調查結果進行討論和分析，并自主查找文獻，從不同角度制定合理的環(huán)境優(yōu)化方案，再根據(jù)學生完成任務的情況開展報告并及時反饋。最后，在理論課程教學中，應將社會科學與自然科學的研究方法結合，培養(yǎng)學生的遷移能力以及多學科融匯貫通的能力，這也是環(huán)境科學專業(yè)的內在要求，由于環(huán)境科學專業(yè)具有多學科交叉的廣泛性，再加上其屬于應用型專業(yè)，單靠某一門或幾門學科難以解決復雜的實際問題，這就要求在教學中將各學科的教學思路和方法組合、交融，形成具有專業(yè)特色的理論教學模式。這一點還有待在教學中累積經(jīng)驗，逐步理論化、系統(tǒng)化。

（三）針對學生的個體差異性分班分組，設置相應課程

環(huán)境科學作為一門綜合性較強的學科，在現(xiàn)有的教學方式和環(huán)境中，常常面臨著教學內容繁多，課時分配困難等問題，很難在有限的本科期間將全部課程內容較好地傳授給學生，這往往導致教學流于形式，缺乏深度，看似內容豐富，實則沒有內涵。從學生的角度來看，由于所學知識龐雜，任務繁重，學生難以同時掌握和消化眾多知識，學習積極性受到極大阻礙，真正領會的知識很少，因此很多學生在工作崗位上，不知如何充分應用所學的知識和原理，離行業(yè)要求的標準相距甚遠。這就需要結合學生特點和未來就業(yè)方向，將環(huán)境科學這一大的專業(yè)按照社會需求分成環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價、環(huán)境管理以及污染治理等4個就業(yè)方向，倡導學生個性發(fā)展。除了基本的科學知識和個人職業(yè)素養(yǎng)外，還應將不同就業(yè)方向工程技能的培養(yǎng)劃分為不同的研究內容，以選修課的形式供學生自主選擇，從而構成必修課+選修課這樣的模塊化的課程結構。例如，可將環(huán)境污染控制理論的學習分為物理、地理、化學和生物部分，物理部分學習計算機模擬和自動化控制技術，化學部分研究污染物遷移和其中能量的轉化，生物部分學習利用生物防治污染的原理和過程。學生根據(jù)自身興趣和未來發(fā)展需求選擇不同的研究方向，重點學習一種或幾種污染控制的方式。也可按照研究的空間領域劃分為大氣、土壤、水體等，各班的學生分別只重點學習一個領域內的相關知識。另一方面，又可按照整個學科的研究內容分班，包括環(huán)境影響評價、環(huán)境監(jiān)測、自然資源保護、環(huán)境規(guī)劃的學習。此外，根據(jù)學生興趣差異，例如有的學生偏向于基礎性研究，對于這部分學生，可以將本科理論教育與研究生教育接軌，拓寬知識深度，有的學生更傾向于動手實踐，這部分學生的課程設置要更偏向產生實踐。由于環(huán)境科學學科的特性，在進行分班教學的時，還要進行必要的整合，包括在班內實施分組學習的同時，通過小組成員交流合作共同完成特定學習任務。此外，定期組織各班學習的交流，主要采取專題講座的形式，也可在一個階段的學習后，結合課程教學內容，由專業(yè)老師組織開展模擬實際環(huán)境方案的環(huán)境影響評價設計、環(huán)境規(guī)劃方案設計。這樣可實現(xiàn)分化與整合的對接，讓學生得以綜合發(fā)展，全面提升。

五、結語

總之，通過對環(huán)境科學專業(yè)理論教學的內容、思路和方式進行改革，更新教材，構建科學的知識體系，優(yōu)化課堂教學方式和課程組織形式，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和實踐意識為重點，在教學過程中采用多元化和個性化的教學方式，激發(fā)學生的學習積極性，增強學生的學習成就感，使學生能夠更加牢固地掌握理論知識和技術，進而為實踐和工程能力的培養(yǎng)提供有力保障，以期將學生培養(yǎng)成為基礎知識過硬，并具有較強團隊合作能力和科研創(chuàng)新能力的高質量專業(yè)型人才，以適應不斷發(fā)展的社會需求，滿足激烈的市場競爭需要。

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