新工科背景下環境專業創新人才培養模式探索

馬美茹, 趙志瑞, 李書緣, 馬 超, 李 晴, 胡紫如, 李仁杰

1. 河北省教育考試院, 河北 石家莊 050091; 2. 河北地質大學 水資源與環境學院, 河北 石家莊 050031; 3. 河北省水資源可持續利用與產業結構優化協同創新中心, 河北 石家莊 050031

隨著社會的發展和人們生活水平的提高, 環境越來越受到人們的關注, 環境專業人才需求變得更加迫切[1]。 高校作為人才培養的主要機構, 向社會源源不斷地輸送著畢業生。 但隨著現代制造業、 服務業和社會管理的飛速進步, 社會需求對大學畢業生工作能力的期望越來越高、 越來越現實。 如何使學生符合社會需求, 更快更好地服務社會, 是所有高校所有專業面臨的挑戰。 環境專業是一門應用性、 實踐性較強的學科, 在本科教學過程既需要學生掌握環境領域的相關專業基礎, 也需要學生掌握一定的專業技能。 通過近幾年探索與實踐證明, 在教學和科研活動中, 科研活動作為環境專業學生大學教育的一部分, 不應是配角, 應該同教學、 實習一樣, 作為大學教育的主要部分加以強化。 特別是普通高校, 更應認識到科研活動對新工科大學教育的引領作用, 加強改革完善。

1 科教融合有利于推動大學生角色轉換與創新能力培養

根據中國的國情, 高考作為最透明、 最公平的人才選拔平臺, 為全社會的各個行業提供著最基礎的選人用人依據, 在可預期的未來數年中, 高考這一“指揮棒” 對中小學教育機構的辦學目標依然有著絕對影響。 環境專業生源主要來源于這種應試教育的模式下, 經標準化的教育流程培養出的優異者。 而為了對接社會需求, 高校在教育培養的目標上有了根本變化[2], 從追求升學率轉變為能力素質的全面培養。 這直接導致了教育模式的轉變, 在新工科背景下更加注重自主學習、 持續學習能力的培養[3], 更加注重學習與實踐相結合。 如何讓大學生認識到這一點并與之相適應, 僅靠教育引導是不夠的, 無法充分激發起學生們學習的內在動力, 部分環境專業學生對知識怎么學、 怎么用會比較模糊, 對進一步較強知識和技能儲備就更加迷茫。

在新工科背景下, 科研活動是高校的標準配置之一, 它代表著“高端”, 也確實處于“高端”, 對絕大多數工科學生來說都比較神圣, 能夠參與其中, 對促進大學生理解新的科學知識, 有著很好的啟發。 因為,無論是完成科研課題, 還是參加科技競賽, 都需要根據任務要求, 運用課堂上所學科技知識和科技手段進行驗證, 從而達到期望結果, 這個過程即具有挑戰又充滿科幻, 對多數學生具有很大的吸引力。 雖然后期只有部分團隊闖入省賽和國賽, 但這一過程給學生以全新的視角來看待自己的學科和自己知識積累與社會需求之間的聯系, 初步體驗到一個項目任務從立項、到設計、 再到實現的過程, 這種逆向的、 以任務牽引為手段的科技活動, 對學生理解高等教育階段的知識、適應大學生活、 培養創新能力有著天然的優勢[4]。

2 科教融合有利于提高大學生持續學習能力

持續學習能力是高校培養大學生的核心能力之一, 這是一名大學生未來從事任何工作所必須的能力, 因為任何高校無法教給自己的學生所有知識和技能, 一個新的崗位總會有新的知識結構和技能要求。一個人發揮自己持續學習的能力, 根據新的任務要求, 以我為主地掌握相關知識和技能, 是一名大學生是否適應社會的重要標志。

普通本科院校環境專業大學生和重點院校(211或985 院校) 相比, 無論是在就業、 考研等方面遇到的阻力相對更大, 原因是多方面的, 從積累實踐經驗和對接新的崗位需求方面, 表現出的差距尤為明顯,這也反映出普通高校在教學以外的實踐活動上存在短板[5]。 2017 年, 中國青年報主辦的中青在線發表的《調查: 普通高校學生參與科研, 為什么難如登天》指出: 重點院校77%的大學生在讀期間, 參與過科研項目或科技競賽, 而普通本科院校的這一比例僅達到37%[6]。 這對新工科背景下的工科學生來說, 差距無疑是巨大的。

通過對環境專業大學生參加 “互聯網+” 大學生創新創業大賽、 “挑戰杯” 等比賽參賽團隊的調研,結果表明參與科研活動對學習有很大的潛在激勵效果, 尤其是對自己專業學科的認識有了更加全面深入的了解。 學生們用自己參研的課題參加各種比賽, 為了解決參賽課題試驗論證中遇到的問題, 部分參賽的低年級學生了解或學習了高年級的專業課程, 在和高年級參賽學生的合作中, 加深了對專業方向的理解,同時自學能力得到很好的強化。 參賽課題展示需較強的專業知識與優秀的圖文展示。 為了完成參賽團隊中個人分擔部分與實驗數據的科學性, 學生在教師的幫助下, 加強自身專業學習的同時, 自學了一到兩門與自己專業相關的專業課程和計算機課程, 所有學生完全是在個人興趣與教師的幫助之下積極主動的完成參賽項目, 這種科教融合的模式促進了大學生持續學習、 創新能力與個人素質的提高。

比如本學校參加“創行世界杯中國站社會創新大賽” 國賽的一個項目脫胎于一項省重點科研項目, 其中河道污水治理措施中一項“一體式生物浮床” 技術, 被參研的本科生分離出來, 由水資源與環境學院的大三學生團隊進行了深入開發, 由于要在多種氣候環境和多種水體中驗證對比, 試驗周期較長, 為保證項目的可持續性和科學性, 團隊又吸收了部分大二學生和大四的學生加入, 確保了試驗數據的連續性和準確性, 隨著省賽和國賽的不斷深入, 項目又得到了信息學院和外語學院師生的支持。 國賽在北京, 從項目展示到問答多個環節要求全英語環境展開, 為此參賽的全體學生和教師在賽前瘋狂地提升英語口語水平。團隊拿到的眾多榮譽和成果對其他未參賽學生形成極大激勵, 參賽的學生也在相互學習和配合協作下得到了很好的鍛煉, 提高了學習能力。

3 科教融合有利于大學生未來的就業和學習

在新工科背景下, 科技發展的速度遠超機關事業單位的技術響應能力, 例如微信功能強大到可以在路邊賣土豆時實時支付, 卻無法刷微信上地鐵。 高校,特別是普通高校的工科專業, 作為事業單位受制于資金、 人才和行政束縛, 教學內容與新型服務業和制造業的發展水平相比, 已經落后并形成代差[7]。 部分畢業生進入新的工作學習環境后, 發現各種先進的工藝和設備從未接觸過, 要經過一個較長階段培訓和培養, 甚至許多實用技能要從初級水平學起。 社會給予這部分大學生的反饋是: 短期內與技校學生比并無優勢, 但從長遠看后勁比較足[8]。 然而, 促進企業加強人才梯隊培養和人才保留的社會環境并不樂觀, 只有少數企業愿意、 也有能力做好人才培養。 因此大學生缺少實踐經驗和用人單位成熟勞動者需求之間的矛盾很難調和, 部分環境專業大學生與企業之間有一條寬兩三年、 需要經研究生培養過程才能填平的“溝”,在“溝” 的這端, 改變大學現有的培養方式顯然不是一件簡單的問題。 同時高校招錄研究生也遇到類似問題, 部分研究生要從頭培訓基本的專業技術, 除去完成專業課和找工作時間, 扎扎實實搞科研的時間比較有限。 而加強環境專業科研實踐活動雖不能徹底解決這一矛盾, 卻能夠在強化該專業大學生專業技術水平上有所貢獻, 為下一階段的工作、 學習打下基礎。

高端科研平臺對學生的培養熏陶作用是非常明顯的。 在大學生參與科研活動中, 由于多數項目為高校、 企業和科研院所聯合開展的, 項目從立項、 實施到驗收, 會反復研討、 論證和交流, 需要不斷調整研究方向, 不斷改進實驗手段, 期間會充分共享技術資源。 這是一個新工科創新人才培養的模式, 這種模式比研究生培養更加靈活, 是創新型大學生培養的有益補充。 這種模式的益處分別體現在以下兩個方面: 首先, 提升的是專業技能, 在科研過程中大學生接觸和使用先進的試驗設備, 得到非常具體且高端的技術鍛煉, 一個項目下來, 就能熟練操作多種儀器設備的使用; 接觸和運用的工藝水平也非常前沿, 完成實驗任務的方法和手段也相對先進。 加上大學生完善的知識結構和培養過程, 這是一名技校學生很難企及的, 也是用人單位和研究生培養單位爭相選拔的重點目標。其次, 提高的是綜合素質。 高端科技平臺在開拓大學生專業領域的視野、 鍛煉意志品質方面也有著很好的塑造作用。 多數高校參與的科研項目都兼具創新性和實用性, 團隊對相關領域的研究學習會開拓每一個參研人員的視野, 使參與其中的大學生更好的理解行業發展的狀況, 形成針對性解決問題的見解和能力, 這也是一名高端人才具有的基本品質。 因此科教融合的大學生培養模式, 能夠極大提升大學生綜合素質, 應是高校特別是普通高校要努力開拓的核心領域, 也是新工科教育的精髓。

作者實踐證明, 在2017—2022 年之間, 本校環境專業深度參與科研項目的大學生有18 人, 有11 人在校期間簽約科研單位或企業科研技術部門工作, 7人參加研究生考試后被被優先錄取。 無論是從就業率和就業質量都遠超同期同專業同學。

目前多數普通高校環境專業大學生參與科研活動還處在自發階段, 科技的發展要求這些高校更應緊跟時代需求, 借鑒中科院大學和西湖大學等一流大學的辦學思想, 發揮科技引領作用, 靈活教育模式, 豐富教育手段, 完善科教融合機制, 引導大學生積極參與科研活動、 不斷提高專業素質和實踐技能, 使學生盡快成長、 成熟、 成才。