應用型本科院校專業實踐教學體系探索與實踐

耿 玉， 張東平， 時煥崗

（南京工程學院a.能源與動力工程學院；b.環境工程學院，南京211167）

0 引 言

實踐教學是理論學習過渡到實踐應用的橋梁，是培養學生工程創新能力的切入點［1-3］。實踐教學體系作為人才培養的重要保障環節，是實踐教學順利開展的基礎和保證［4-5］。文獻［6-9］中以專業的培養目標和畢業要求為出發點，構建了實踐教學體系的目標體系以及“分階段、多層次、廣關聯、全方位”的實踐教學內容體系；文獻［10-12］中通過分析應用型本科院校實踐教學運行管理存在問題，構建了實踐教學“三維金字塔”型管理體系；文獻［13-14］中針對當前工程測量學實踐教學當中存在的突出問題，提出了以翻轉課堂＋多維度考核體系并重的實踐教學模式；文獻［15-16］中以高校工科專業實踐教學“回歸工程”、強化工科學生工程素質培養為目標，將工科專業的實踐教學和學校辦學特色相結合，對實踐教學的形式和內容進行改革探索。

我校作為一所具有深厚工科底蘊、鮮明應用特色的省屬普通本科高校，多年來一直秉持“學以致用”的校訓，在學科規劃、專業調整、課程設置、教學安排等方面向“應用性”傾斜，以培養具有較強實踐能力和創新性意識的高素質應用型人才為目標。本文以環境工程專業為例，基于學校辦學定位和自身專業特色，對實踐教學體系、培養層次及優化措施等展開多維度分析，并結合實例對實踐教學改革措施進行詳細闡述，通過搭建“理論深度與實踐能力”相結合的實踐教學體系，從而為環境工程專業的人才培養提供有力支撐。

1 實踐教學現狀

1.1 實踐教學綜合能力培養體系

我校環境工程專業2003年開始招生，從2012年起擴充至4個班。經過多年摸索，初步形成符合學校辦學定位和“寬口徑，強實踐，重水土，通電環”的專業特色，其工程創新實踐能力培養路線如圖1所示，主要從專業理論教學、專業實踐教學、創新性實踐科研活動等3個維度展開。

圖1 環境工程專業學生工程創新實踐能力培養的路線圖

專業理論教學實踐包括課內實驗／獨立設課實驗、課程設計，主要依托校內資源進行。課程實驗主要集中在工程技術基礎課程和專業基礎課程，如大學物理I、大學物理Ⅱ、程序設計基礎、環境工程原理、水力學等；獨立設課實驗包括無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗、儀器分析實驗、環境監測實驗A、水污染控制工程實驗、環境微生物學實驗，時長均為1周；課程設計包括水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置等。項目訓練包括計算機基礎技能實訓、土壤及地下水修復工程實訓、清潔生產審核實訓、文獻檢索與實驗設計A、環境工程CAD技術實訓、環境影響評價實踐等。

專業實踐教學包括實習實訓和畢業設計，前者主要依托校外，后者校內外兼顧。實習實訓是培養學生勇于探索的創新精神、提高政治思想水平、業務素質和動手能力的重要環節，包括3周認識實習、2周生產實習、3周畢業實習、2周金工實習。畢業設計是學生教學環節的關鍵一環，主要培養學生創新精神和綜合運用知識解決復雜工程問題能力，時間為14周。

創新性實踐科研活動是創新意識與能力層次培養的關鍵，主要包括科技創新、學科競賽、創業訓練、科研梯隊。科技創新主要由省級、校級大學生科技創新項目支撐，學生全員參與；學科競賽主要專注于全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、挑戰杯、全國大學生化工設計大賽；創業訓練主要以項目化為載體，通過項目將不同專業、不同學科的學生組織起來，培養學生團隊合作和創新精神；科研梯隊專注于因材施教，通過組織持續穩定的學生科研團隊，解決教師科研與學生實踐能力培養的重難點問題，推動學生科研水平提升。

1.2 各實踐模塊之間的支撐、遞進關系

環境工程專業2019版人才培養方案沿襲“3個層次”（基本素質、專業知識與能力、創新意識與能力層次）、“六大模塊”（思想道德素質培養、身體與心理素質培養、基本理論知識與能力培養、文化素質提升、專業知識與能力培養、創新創業知識與能力提升）的課程體系架構，按“通識與公共基礎、工程技術基礎、專業教育、素質教育、創新創業知識與能力提升”五大類別構建課程體系。作為人才培養重要一環，實踐教學環節彼此間支撐、遞進關系見圖2所示。

圖2 各實踐環節彼此間的支撐、遞進關系

在獨立設課實驗、金工實習、課內實驗模塊，其主要結合課程要求進行實踐訓練，側重培養學生的基礎實踐能力，其實踐訓練綜合性要求相對較低，可依托校內實驗室與金工車間完成。該模塊是理論教學的延伸與拓展，主要專注于具體知識點開展教學，其實驗構想、操作過程、關鍵步驟、結果分析等是相對獨立的，然后通過實驗項目的設計、實驗類別比例調控、實驗知識體系優化等，從而實現環環相扣、逐步深入的基本素質層次實踐能力的培養。

在課程設計、項目訓練、實習模塊，其中課程設計／項目訓練是有目的、有計劃、有結構的產生課程教學計劃、課程教學大綱以及教材等。實習是在學習告一段落的時候，對所學內容進行實踐性檢驗。上述實踐環節的綜合性較高，著重培養學生的專業知識與應用能力，使學生能夠運用較多知識點解決復雜工程實際問題。

在創新創業、項目化教學、畢業設計模塊，其中畢業設計是一個系統性、綜合性的實踐性環節，是檢驗創新水平與綜合素質的“試金石”；項目化教學以“工程化環境、項目化載體、團隊式教學、協作式學習”為主要內容的實踐教學綜合改革，則為學生創新能力的培養開拓了一個新通道；通過因材施教組成穩定持續的學生科研實踐梯隊，可大幅推動學生課外科技活動。三者結合，構成了創新創業知識與能力提升培養的基礎。

2 實踐教學體系的優化

2.1 基本原則

（1）強化實踐教學要求，確保其學分、學時安排。認識實踐教學環節非正規學習、雙創能力和非專業通用能力培養的重要性，優化實踐教學的組織與考核方法，提升實踐育人內涵和功能。

（2）深化產教融合，加強與行業企業、地方政府、實務部門系統的合作，推動教學緊貼生產實際和技術進步；充分利用校內外實踐教學資源，優化實踐教學內容，探索建立完整專業技能實訓鏈條，完善實踐教學質量保障體系。

（3）加強實驗、實習、實訓、社會實踐和畢業設計（論文）等實踐教學環節，推進實踐和實驗內容、模式的改革與創新。大力推進“工程化環境、項目化載體、團隊式教學、協作式學習”為主要內容的實踐教學綜合改革，強化基于項目、任務和問題的實踐教學項目研發，全面推廣系列化的項目教學方式和方法。

2.2 實施策略

針對現有環境工程專業實踐教學體系，從實踐教學的隊伍、質量、深度、廣度等4個維度提出具體優化措施，力圖打造彼此關聯、依次遞進、高度協同的多層次協同遞進實踐教學體系，為環境工程專業的人才培養提供有力支撐，其實踐教學體系優化的推進路線如圖3所示。

圖3 實踐教學體系優化的推進路線圖

具體措施與思路如下：

（1）在實踐教學隊伍建設方面。以“理實一體”為標準。根據人員素質和專業培養需求，所有教師在上崗前都必須通過工程實踐考核，通過在實驗室從事1年時間的輔助教學，走入企業頂崗參加實踐培訓或參加生產實習、生產現場實訓的指導工作，確保理論教學與實踐教學的有效銜接。按照“學生中心、功能模塊；專業主導、任務驅動”的原則推進實踐教學隊伍建設，提高師生比和實踐教學的專業性及契合度。

（2）在實踐教學質量建設方面。通過制度建設，狠抓管理。如畢業設計（論文）按照“校企協同、師生耦合、成果導向、注重過程”原則，完善管理辦法及實施細則，加強全過程質量監控；實踐環節通過明確考核要求與操作要點，力求考核的規范化與可操作化；通過校、院二級教學督導，督導專家隨機聽課、領導干部評課、同行聽課及學生評教等途徑，對每位教師的教學成效進行考核，對困難教師實施精準幫扶；以本科生導師制為抓手，實現教師科研與學生科創需求的統一，形成因材施教、穩定持續的作用機制。

（3）在實踐教學深度建設方面。改革實驗教學內容，減少驗證性實驗，將綜合性、設計性、創新性實驗比重提至75%以上；改革教學方法，引入現代信息技術，充分運用虛擬現實VR技術、網絡技術、虛擬仿真等手段，實現實踐教學課堂角色的有效轉換和教學方法的改革；多渠道拓展產學研融合，借助南京工程學院——宜興產業學院的平臺，充分發揮宜興市緊鄰南京，為我國著名的環保之鄉以及全球環保技術和環保設備的聚集地等方面的優勢，通過高校、企業和政府聯盟，共建“二元三體”體系。

（4）在實踐教學廣度方面。將實踐教學比重提升至35%以上，積極探索實習基地多元化，以項目化教學和本科生導師制為載體，探索個性化人才培養模式，以創新引領創業、創業帶動就業，承辦大學生節能減排及社會實踐等學科競賽，鼓勵學生積極參與學校的創業孵化、科技創業、創客空間等創新創業平臺；以科技創新項目、基金項目、企業合作項目等為依托，根據專業興趣和職業規劃，給學生個性化發展提供更加廣闊的空間，有效培養學生的自主學習能力、實踐動手能力、團隊協作和溝通能力、分析和解決問題能力等，并以此提升學生的科研素質和創新能力。

3 實踐教學改革舉措

3.1 推進現代信息技術與教育教學的深度融合

在“互聯網＋高等教育”背景下，環境工程專業積極推進實踐課堂教學模式改革。在水、氣、固等領域中推進現代信息技術與實踐教學的深度融合，充分運用虛擬VR、虛擬仿真等手段，實現互聯網大時代下實踐教學課堂角色的切換。在水污染控制工程實踐教學領域，按照“虛實相間，以實為主，互為補充”的原則，自主研發規?；笄蒺B殖廢水厭氧處理虛擬仿真教學實驗系統（見圖4），通過畜禽養殖場生產情景的模擬，使學生身臨其境感受實際農業生產。作為一項改革與補充，解決了課堂實驗教學中“無處看，只能想象”且無法隨時學習的困難，初步建立了以學生為主體，以學生自我訓練為主的教學模式。

圖4 規?；笄蒺B殖廢水厭氧處理虛擬仿真教學實驗系統

在大氣污染控制實踐教學領域，開發基于VR的火電廠煙氣凈化智能模擬系統（見圖5），實現三維系統漫游及可視化、關鍵設備拆裝、典型故障分析等環節教學，利用VR強大的沉浸性和交互性，通過學生佩戴VR眼鏡親身體驗，產生爆炸性的視覺沖擊效果，克服傳統實踐教學環節以操作、演示為主，拓展性弱，學生難以沉浸參與其中的弱點，提升復雜系統的教學效果和解決工程問題的能力。

圖5 火電廠煙氣凈化虛擬仿真VR實訓系統

3.2 開展“理實一體、學用創相融”的項目化教學

為切實提升學生創新創業能力，環境工程專業以項目化教學為抓手，推進研究性教學，拓展綜合性、設計性、探索性實驗項目空間，探索課外實踐課程教育課程化，鼓勵學生多渠道獲取創新學分，加強學生創新欲望、創新思維、創新方法與創新能力培養，將創新創業教育貫穿于本科人才培養的各個環節。

如以新型廢水處理技術應用創新協同能力培養為主線的項目化教學項目（見圖6），該項目依托產學研與工程教育認證的共同驅動，以建設節水型社會為頂層目標，組建跨學科教學團隊開展遞進式系列化項目教學。通過學校、企業、政府、社會4個維度育人平臺，以“工程化環境、項目化載體、團隊式指導、協作式學習”的教學組織形態，將環境、熱能、機械、自動化、經營管理等分散、模塊化知識有效整合，形成專業相關、多元化交叉、系統化、全面化知識體系，形成了以學生為中心，教師為主導，知識與能力并重，團隊型學習，小型化實訓的教學形式。

圖6 新型廢水處理技術應用創新協同能力培養的系列化項目

4 結 語

進入新世紀以來，國內外教育界普遍重視實踐教學，注重應用技術型人才培養。人們已越來越清醒的意識到，實踐教學是培養學生實踐能力和創新能力的關鍵環節，也是提高學生社會職業素養和創新創業能力的重要途徑。

作為省屬應用型本科院校工科專業，環境工程專業通過構建“三維度、三層次”且各實踐模塊之間彼此支撐、遞進的專業實踐教學體系，從實踐教學的隊伍、質量、深度、廣度等4個維度對實踐教學體系進行優化，并從現代信息融合與項目化教學角度對具體實踐過程進行改革，提出具體優化措施。該體系對于培養學生的實踐應用能力、創新精神、綜合運用專業知識解決復雜工程問題的能力至關重要，有助于環境工程專業人才培養目標的實現。