本研貫通式一體化課程體系建設與優化*— —以《環境催化原理及應用》為例

張曉東 王吟 楊麒霖

（上海理工大學）

一、引言

教育部發布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中強調，要“創新人才培養模式，深化教育教學改革，創新教育教學方法，探索多種培養方式，形成各類人才輩出、拔尖創新人才不斷涌現的局面”[1]。在“新工科”大背景下，本研貫通式一體化人才培養模式能夠滿足學生連續性培養、多樣化成長的需求,加強了優秀國際化創新人才培養[2]。因此，本科生和研究生兩個層次的培養關鍵在于人才培養方案的合理性與銜接模式，本研貫一體化課程體系的建設因其在優化人才培養方案的基礎上推動適應性研究性學習和競爭性培養，而對卓越工程師的培養有重要意義[3]。

上海理工大學環境與建筑學院的環境工程專業秉承“立足上海，依托行業，發展特色，服務全國”的辦學理念，注重本科與研究生兩個層次的教育銜接，以實現創新性人才的培養。本文采用貫通式培養思路，將環境工程本科專業中重要的主干課程《大氣污染控制工程》與研究生階段《環境催化原理及應用》課程整合教育資源，優化人才培養，對于兩門課程之間的銜接模式進行深入探討，并形成本、碩兩個階段有效銜接的貫通式一體化培養模式。

二、本研貫通課程介紹及其一體化建設意義

《大氣污染控制工程》涉及物理學、化學、材料科學、工程學等諸多學科，是環境工程本科專業的主干課程，知識點多而雜[4]。加之大氣污染是環境污染中最為重要的污染之一，對于這部分污染的理論及其治理技術的了解在整個環境工程課程體系中的核心作用是顯而易見的。與此同時，《環境催化原理及應用》是環境工程研究生的專業學位課程，其所涉及到的催化技術是大氣污染中應用最為廣泛的處理技術之一，可用于移動源和固定源燃燒排放的氣態污染物以及揮發性有機化合物等處理[5]。由此可見，將這兩門課進行貫通式一體化銜接，對于提升教學效果以及創新性人才的培養都具有重要作用，《大氣污染控制工程》作為前修課程，側重大氣污染相關知識及其控制手段理論的基礎學習，《環境催化原理及應用》作為提高性課程，側重于針對具體氣態污染物的催化去除機理和效果的深入探討。

三、本研貫通式一體化課程體系建設措施

（一）培養方案一體化

不僅是《大氣污染控制工程》和《環境催化原理及應用》兩門課程本身，環境工程專業整體培養方案都應實現一體化的設計。為使本碩教育融會貫通，本碩學生在學習、創新、實踐等方面的培養方針應融為一體，使之成為的相輔相成整體。此培養方案主要分為三個階段：第一階段為本科培養階段，以鞏固學生基礎知識儲備、培養實踐與創新能力、開展專業領域基礎實訓等為目的，為今后科學研究打下堅實基礎。第二階段為碩士研究生第一學年，該階段根據學生的學習成果與發展需求將學生進行分類，著重考察科研素質和實踐能力，旨在提高學習的自主性、科研的主動性，最終高質量完成學業要求。第三階段為碩士第二、三年，著重科研創新及發明、強化研究開發實訓，鼓勵學生進入聯培科學研究所參與實際科學研發或進行行業培訓，以強化學生產學研一體化能力的培養。

（二）教學內容一體化

《大氣污染控制工程》和《環境催化原理及應用》兩門課程的詳細信息見表1所示。從兩門課的課程性質與學分分配上可以看出我校對于這兩門課程的重視程度。《大氣污染控制工程》的理論學時有48個課時，而且還設置了《大氣污染控制工程實驗》（16個課時）以及《大氣污染控制工程課程設計》（16個課時），因此在本科階段對于大氣污染控制工程的理論、實驗和實踐都有所涉及，這為學生的綜合創新素質培養奠定了良好的基礎。而《環境催化原理及應用》為研究生階段的學位課程，其學時也有36個課時，理論教學以及實踐教學是同步進行的。從兩門課程的考核方式來看，《大氣污染控制工程》實行過程化考核，即平時成績和期末考試成績各占50%，說明兩者具有同等重要的地位。平時成績主要包括考勤、課后作業、課堂測試、師生互動、小組討論等，其目的在于調動學生主動參與課堂教學的熱情，使考核方式更加科學合理，且更加符合重視課堂教學的倡導理念；期末考核采用閉卷考試的形式，仍然重視學生對于基礎理論知識的掌握情況。對于《環境催化原理及應用》來說，平時成績和課題分享各占50%成績，與本科課程最大的區別在于將考試考核轉變為研究性課題的分享考核，這就要求學生將對基礎知識的記憶和理解初級學習方式提高到以思考、實踐和創新為主的高級階段，這也是非常符合培養方案中第二階段的要求的。

從兩門課的教材選擇以及內容課時的分配上來看，《大氣污染控制工程》有固定的授課教材。從教材的內容、重難點分布和理論實踐結合等方面綜合考量，我們選用中國工程院院士郝吉明教授主編的《大氣污染控制工程》（第三版）作為主要教材。而《環境催化原理及應用》作為研究生課程，主要依靠教師講義而未對教材有所指定。本科生的《大氣污染控制工程》課程的基礎知識部分為27學時（占總學時的56%）；應用知識部分為18學時（占總學時的38 %）；設計部分為3學時（占總學時的6%），上述課程內容分配顯示出在本科層次中以基礎知識傳授為主，以應用知識介紹為輔的教學模式。對于研究生的《環境催化原理及應用》來說，主要分為四大部分來進行教學。第一篇是理論教學8個學時（占總學時的22%），要求學生掌握催化及環境催化的基本概念和原理，移動源和固定源燃燒排放的多相催化凈化，室內空氣催化凈化的相關原理及技術等知識要點。研究生由于相關的基礎知識點在本科階段已經基本掌握，但因考慮到部分研究生第一學歷教學存在差異性，涉及到的基礎知識會在課堂上重新歸納總結，并適當引入承接知識點，使學生更好的接受下一階段的教學計劃；第二篇是環境催化研究進展8個學時（占總學時的22%），主要通過科研論文以及實際工程案例講解與大氣污染物去除相關的催化技術的最新研究進展；第三篇是介紹環境催化技術中常用的軟件、方法和儀器，共8個學時（占總學時的22%），主要通過課上講解以及實驗室現場操作讓學生系統掌握常用的數據處理軟件、催化材料制備方法、催化材料表征儀器、催化實驗設備等，這些都是實際科研當中至關重要的知識點，因此也屬于實踐教學的部分。第四篇共12學時（占總學時的34%），大體內容包括前沿文獻閱讀及課題討論，要求學生綜合考量導師主導課題組的研究方向和自己的研究興趣等多方面因素，選擇恰當的科研主題，給其余同學用PPT的形式將結論進行分享，促進頭腦風暴，進一步提高學生參與度，這也是期末考核成績的重要依據。在以上兩個教學培養方案中，本科生培養重在基礎知識掌握、實踐能力培養、設計技能學習，而研究生培養不僅要總結和回顧基礎知識，還要將課程重點過渡到該研究領域的前沿進展上來，進一步將軟件模擬、儀器操作與表征分析學以致用。同時對于學生的自我學習、組織表達和主動思考能力都有了更高的要求，既有“溫故”，更要“知新”（圖1）。

圖1 《大氣污染控制工程》與《環境催化原理及應用》課程設置對照圖

（三）實踐教學一體化

作為本研一體化培養體系的重要環節，基礎理論、專業知識科研計劃、社會和科技服務等實踐教學方案的設計，應適應于在不同學習階段的本科生[6]。一方面，在本科教學階段，充分利用《大氣污染控制工程實驗》和《大氣污染控制工程課程設計》以強化學生的實驗實踐能力，加大開設具有綜合性、創新性、實操性實驗。通過讓學生自主設計實驗來梳理與應用基礎知識，達到提高學生獨立思考、增強實踐創新能力的目的，激發學生對本專業的學習興趣，為研究生階段研學打下基礎[7]。另一方面，還可采取本科生導師制等創新教學模式，將本科科研和教學活動進行有機結合，在導師的研究團隊中納入將本科生，為了便于對本科生的日常生活和學習進行指導，每隊配備1-2名研究生進行協助。既可以促進本、研學生之間的相互了解，又能全面提高本科生的創新能力、實踐能力、團隊協作能力和科研能力。

對于研究生階段來說，其主要實踐形式為科學研究。鼓勵低年級研究生參與到導師承擔的科研項目中，同時借助高校間合作交流平臺、科學研究院（所）以及企業單位聯培碩士研究生等方式進一步增強學生的科研能力[8]。在學術資源共享方面，積極開展多樣化的學術沙龍，并將其常態化，促進學生之間的頭腦風暴，培養學生獨立思考分析問題、團隊協作解決問題的能力，以及書面表達、口頭匯報能力等。對于高年級研究生來說，實踐教學則側重參與企業和社會科技服務、借助本科生研究性、開放性實驗平臺等。

（四）教學團隊一體化

本碩一體化教學團隊的建設對于課程的持續性、穩定性和有效性也是至關重要的，課程從三個方面進行教學團隊的建設。①梳理教師專業方向：本碩課程知識體系龐大，教學內容多樣化的特點，要求根據教學團隊老師的專業特長進行教學內容的分配。比如有的老師主要從事基礎研究，可以進行相關本科階段的理論知識的傳授；有的老師具有豐富的企業實踐經驗，可以為學生提供豐富的實際案例，并指導學生參加各種競賽；還可以專門招募負責實驗教學的老師，在科研實驗方面給予學生專業指導。②提高教師自身素質：深入貫徹以學生全面發展為核心的教育指導思想，進一步增強教師隊伍在高等教育教學理念、教學規律、現代教育技術理論等方面的學習，打造一支現代化高水平教學隊伍。③完善評價體系：從“學生素質、培養條件、教學實踐活動、管理機制、培養效果”五個維度建立評價指標，評價的主體涵蓋學生、高校教師以及校外專家。學生以自身綜合素質的自評和互評為基礎，學校教師對學生素質、教學活動、教學效果等各方面的評價為重點，校外聯合培養專家對學生的各項條件、管理機制的專業評價為輔證，通過開展不同層面的評價活動和綜合評定，保證其全面性和客觀性，并將評價結果反饋至課堂與實踐教學計劃、設計、實施的全過程。

四、結語

各專業發展和人才培養的根本基礎是人才培養模式，以人才培養為導向，建立符合新工科專業發展要求的本研貫通式一體化課程體系至關重要。環境工程專業具有極強的理論性、實踐性和應用性，本文針對我校環境工程專業本碩教學的實際情況，將相關專業課程從教學方案、內容、實踐和團隊方面進行本碩一體化改革的突破與優化，側重培養學生發現、分析并有效解決問題以及創新實踐能力。實際教學過程雖然還存在不足，但隨著本碩一體化教學的不斷推進與完善，本科生到研究生的過渡會逐漸趨于流暢化，使得處于兩個教育階段的學生都能朝著高素質人才、應用型人才、創新型人才方向發展。今后的主要工作是依據業界發展趨勢適時完善內容，使課程建設更具可操作性，新工科課程教育范式更加全面、合理清晰。相關研究成果可為兄弟院校可視計算方向本科生和研究生的理論教學和人才培養提供有效參考。