新工科背景下農林院校環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)思考與革新

楊曉梅 黃懿梅 宋小燕

摘? ? 要：文章基于當前環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)的實際，綜合分析新工科背景下環(huán)境科學專業(yè)日常教學及實踐問題，分別從培養(yǎng)目標、教學模式、教學方法3個層面進行深入剖析，探討農林院校環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)模式革新舉措，以期為實現(xiàn)國家山水林田湖草沙綠色發(fā)展目標而培養(yǎng)更具有專業(yè)性、實踐性、創(chuàng)新性的高素質復合型環(huán)保人才。

關鍵詞：新工科;環(huán)境科學;培養(yǎng)模式;教學改革

中圖分類號：X1? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2023）10-0005-03

一、引言

隨著我國科技戰(zhàn)略規(guī)劃目標的制定，為支撐服務創(chuàng)新驅動發(fā)展的需要，國家在出臺“一帶一路”“中國制造

2025”“互聯(lián)網+”等政策的同時，重點強調以新技術、新產業(yè)、新模式為代表的新經濟發(fā)展的重要性及必要性，從而對高校相關專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求，以新工科理念為引領的全國高等院校工程教育改革及培養(yǎng)模式轉變迫在眉睫[1]。新工科作為工程教育的新理念，以互聯(lián)網和工業(yè)智能為核心，囊括大數(shù)據、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實、智能科學與技術等新興領域[2]。環(huán)境科學專業(yè)具有問題導向性強、多學科交叉密切、綜合性顯著等特點，目的是培養(yǎng)具有扎實理論基礎、卓越實踐能力、對前沿問題具有分析及探索精神的環(huán)保人才。然而，在新工科及工程專業(yè)認證背景下，環(huán)境科學專業(yè)的定位問題爭議較大，這不僅是對國家環(huán)境科學專業(yè)的培養(yǎng)體系的挑戰(zhàn)，也是對開設環(huán)境科學專業(yè)的高等院校的考驗。此外，受全球新冠疫情影響，傳統(tǒng)教育模式受到極大沖擊，課堂教學及體驗式互動指導受到嚴重限制，尋求兼容并包、形式靈活、教學互惠的多元化教育模式，發(fā)展更有彈性、更有活力、更有時代特色的教育教學理念，已成為我國高等教育亟待革新的驅動力[3-4]。因此，新工科背景下，如何更新環(huán)境科學專業(yè)培養(yǎng)理念、改革培養(yǎng)結構、創(chuàng)新培養(yǎng)模式、完善培養(yǎng)體系，已成為各高校開設環(huán)境科學專業(yè)面臨的難題，尤其是工程專業(yè)認證流行的當下，農林院校環(huán)境科學專業(yè)的定位與發(fā)展面臨著巨大挑戰(zhàn)[5]。基于此，文章將從培養(yǎng)目標、教學模式、教學方法等方面，探討農林院校環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)模式新舉措，以期為新工科背景下農林院校環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)及體系重構提供思路與參考。

二、農林院校環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)的思考

我國農林院校環(huán)境科學專業(yè)的開設，不僅有著濃厚的“農林”色彩，而且其學科定位及專業(yè)課程體系架構也有別于普通工科專業(yè)，其人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)模式及教學方法等方面存在明顯的不足。

（一）培養(yǎng)目標

當前，在高等教育人才培養(yǎng)過程中，教育部對高校各個學科及所屬專業(yè)有著相對完善的培養(yǎng)體系的要求，其中培養(yǎng)目標分為以下兩個部分。第一，基本培養(yǎng)目標，即通過學習，以期為黨、為人民培養(yǎng)身心健康、知識結構合理，具有深厚愛國情懷、國際視野和團隊合作精神，有健全的人格、高尚的人文情懷和社會責任感，且德智體美勞全面發(fā)展的新時代社會主義合格建設者和接班人。第二，專業(yè)培養(yǎng)目標。就環(huán)境科學專業(yè)而言，通過專業(yè)理論學習及相關課程實踐，以期培養(yǎng)具有扎實的環(huán)境科學專業(yè)系統(tǒng)理論知識，具備環(huán)境監(jiān)測與評價、環(huán)境規(guī)劃與管理、環(huán)境效應與污染控制研究等基本技能，能夠在農林、生態(tài)、城建、國土、地礦、防災減災等領域勝任環(huán)境監(jiān)測與評價、規(guī)劃與設計、開發(fā)利用、預測預報、污染控制與修復、環(huán)境管理等工作的創(chuàng)新型專門人才。在環(huán)境科學專業(yè)培養(yǎng)目標中，基本培養(yǎng)目標的核心在于“為誰培養(yǎng)人”“培養(yǎng)什么人”，意在樹立大格局、大情懷、大志向，屬于世界觀范疇的培育;而專業(yè)培養(yǎng)目標的核心在于“怎樣培養(yǎng)人”，意在塑造具備專業(yè)技能、能解決實際問題、能應對挑戰(zhàn)及具有創(chuàng)新能力的專業(yè)型人才，屬于方法論范疇的培育。總體來看，基本培養(yǎng)目標是在思想上培育并構建人才科學觀;而專業(yè)培養(yǎng)目標則是在實踐中夯實并提升人才專業(yè)的應用性，二者相輔相成。

然而，新工科背景下環(huán)境科學專業(yè)的培養(yǎng)目標既要滿足基本培養(yǎng)目標及專業(yè)培養(yǎng)目標的要求，又要適應新時代以互聯(lián)網及工業(yè)智能為核心的社會發(fā)展需求，且要區(qū)別于環(huán)境工程專業(yè)，并突出環(huán)境科學專業(yè)在農林院校的專業(yè)特色，從而實現(xiàn)在培養(yǎng)目標上的重新定位與發(fā)展。同時，基于工程專業(yè)認證的現(xiàn)實需求，環(huán)境科學專業(yè)的培養(yǎng)目標必須明確其學位性質，即如果授予畢業(yè)生工學學位，應充分解讀國際認可的工程類專業(yè)培養(yǎng)體系設置要求，結合當前環(huán)境科學專業(yè)體系，構建并突出以工程信息及互聯(lián)網技術應用為培育方向的專業(yè)體系新框架;如果授予畢業(yè)生理學學位，則應充分強化基礎理論、提升實踐操作及創(chuàng)新能力，開拓理論和實踐銜接中新技術應用的認知范疇。因此，如何重新規(guī)劃、調整與定位環(huán)境科學專業(yè)培養(yǎng)目標，使其更加務實且符合新工科人才市場需求，不僅是各高等院校環(huán)境科學專業(yè)面臨的問題，更是農林院校環(huán)境科學專業(yè)發(fā)展面臨的極大挑戰(zhàn)。

（二）培養(yǎng)模式

當前，環(huán)境科學專業(yè)教學模式主要以課程教學為主、實踐操作為輔，教學模式及教學活動形式相對單一，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.理論課程多而雜，系統(tǒng)性、支撐性較差

當前，大多數(shù)高校采取“2+2”教學模式，即前2年進行學位通識教育（理學/工學），主要完成基礎類課程學習，后2年進入專業(yè)課程及技能培養(yǎng)階段，完善專業(yè)知識體系（含實踐）及學位論文。這種模式下，教師確實可以集中精力，在通識理論鋪墊及專業(yè)提升方面進行深入培育，然而，由于環(huán)境科學專業(yè)所涉及的知識較多，集中教學階段容易出現(xiàn)“通而不精、泛而不專”的現(xiàn)象，同時，繁重的通識課程與后續(xù)專業(yè)技能培養(yǎng)容易脫節(jié)，可能導致“學而無用”的主觀錯覺。此外，就系統(tǒng)性而言，盡管“2+2”教學模式是近年來我國高等院校普遍采用的方式，以便集中時間來夯實基礎學科知識，提高基礎學科知識的掌握能力，但是，環(huán)境科學專業(yè)是多學科交叉、融合而形成的新學科，不僅涉及自然科學，還涉及社會科學，如管理學、社會學、法學等。在這種復雜學科融合背景下，雖然環(huán)境科學專業(yè)學生在基礎教學階段可以掌握一定的基礎知識，但是在專業(yè)教學階段，這部分教學內容容易產生重復，甚至容易使學生對環(huán)境問題的認識、剖析，以及處理方式產生偏頗，這與環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)目標相悖。

2.實踐教育少而淺，流程化、形式化明顯

當前，環(huán)境科學專業(yè)實踐教育環(huán)節(jié)主要分為課程實驗與實習（含通識與專業(yè)）兩部分，其中，課程實驗主要基于課程大綱及課程質量標準，在教學階段完成相關的實驗課時，意在讓學生掌握基本的實驗原理、操作步驟及計算方法，具有獨立操作相關儀器、分析實驗誤差、解讀實驗數(shù)據的能力，屬于基礎實驗技能的培養(yǎng);而實習主要分為通識類實習與專業(yè)類實習，環(huán)境科學專業(yè)通識類實習主要以植物學、地學及土壤學為大方向，開展野外綜合實習，而專業(yè)類實習主要針對具體課程，深入廠、礦及污染物處理處置中心，進行體驗式參觀學習或實地操作，從而提升學生的專業(yè)素養(yǎng)及專業(yè)技能。然而，這兩類實踐主要存在的問題是受實驗條件、課時數(shù)及實習基地的限制，所選擇的實驗內容相對簡單，標準化教學及流程化操作明顯，學生缺乏獨立思考的空間;而專業(yè)類實習以參觀實習為主，學生只了解實際生活中環(huán)境問題處理的大概流程，缺乏實地操作的培訓，最終導致實踐的形式大于內容，內在技能及驅動力未被提升，無法充分發(fā)揮學生的主動性。

3.培育項目簡而少，探索性、創(chuàng)新性欠缺

以“課程教授+實驗實習”為主導的教學模式，校內培育類項目相對單一、數(shù)量稀少。盡管大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃涉及多個層次（如國家級、省級和校級），但相對于龐大的高校群體及學生人數(shù)，實際參與人次有限，而該類項目所涉及的選題大多依附于教師的在研課題，在創(chuàng)新性及前瞻性方面明顯不足。同時，受項目考核、結題的需求，學生缺乏對新知識、新現(xiàn)象、新發(fā)現(xiàn)的探討，從而導致項目在深層次、探索性層面的思考及鍛煉被忽略，難以發(fā)揮學生的主動創(chuàng)造能力。此外，與國外高校相比，我國高校與企業(yè)合作的培育類項目較少，在面對實際問題時的自主力及創(chuàng)新力不足，從而與當前以互聯(lián)網和工業(yè)智能為核心的新工科教育理念格格不入，勢必成為專業(yè)辦學及后續(xù)就業(yè)中的短板。

（三）教學方法

科學合理的教學方法不僅有利于專業(yè)知識的傳授，更有利于學生對知識的汲取與應用;豐富多樣的教學活動不僅使刻板枯燥的專業(yè)理論變得“接地氣”，還可以大大增強學生的自我學習意識和主觀能動性，從而實現(xiàn)教學相長，師生共進[6]。新工科背景下，如何改進環(huán)境科學專業(yè)的教學方法，以適應信息化發(fā)展及工業(yè)智能人才的需求？高校應重新審視當前的教學方法，以及在教學活動中所采用的實踐性教學手段，將跨學科的信息技術與智能應用結合起來，使外在轉變（教學模式）與內在驅動（教學方法）統(tǒng)一起來，從而形成環(huán)境科學專業(yè)教學新思路。

三、農林院校環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)的革新

基于當前環(huán)境科學專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，農林院校應以新工科背景為發(fā)展契機，通過不斷革新環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)模式、教學方法，培養(yǎng)符合社會發(fā)展需求的人才。

（一）培養(yǎng)目標的革新

在原有基礎培養(yǎng)目標及環(huán)境科學專業(yè)培養(yǎng)目標的基礎上，增加智能技術應用能力的培養(yǎng)，強調信息化技術在環(huán)境科學專業(yè)中的重要性及應用價值，從而使環(huán)境科學專業(yè)學生具備利用智能技術解決環(huán)境問題的能力。作為農林院校，其環(huán)境科學專業(yè)的培養(yǎng)目標還應契合自身發(fā)展特色，以國家山水林田湖草沙綠色發(fā)展戰(zhàn)略為指南，構建具有農林特色的環(huán)境科學專業(yè)培養(yǎng)體系，同時，應沖破農林院校壁壘，加強技能培育及實踐環(huán)節(jié)，縮小與工科或綜合院校環(huán)境科學專業(yè)的差距，從而確立具有農林院校特色的環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)目標。

（二）教學模式的革新

新工科背景下教學模式的革新應以基礎理論與實踐相互契合為起點，調整課程分配模式及實踐時間，將“2+2”教學模式調整為“1+2+1”教學模式（圖1），即第1年夯實基礎學科教育，如“高等數(shù)學”“大學物理”“有機化學”“無機化學”“生物學”等課程，所涉及的實驗及實踐訓練可與理論教學同時進行;第2年和第3年采用“專業(yè)基礎課+專業(yè)課”混合式教育模式，開設專業(yè)必修課程、探索類鍛煉項目及專業(yè)課程實習;第4年以實體單位實習、學位論文試驗及論文撰寫為核心環(huán)節(jié)，最終完成學位論文答辯。將原來相對割裂的“理論教學—實驗實習”轉變?yōu)椤罢n程教學—實踐應用—創(chuàng)新培育”的互饋系統(tǒng)，融合農林院校特色，提升農林環(huán)境問題在專業(yè)教學及實驗、實習中的占比;通過探索類實踐鍛煉項目，拓寬環(huán)境科學專業(yè)知識體系架構，延伸基礎理論與實際應用的銜接，了解新技術成果或產品在本專業(yè)領域的應用及技術瓶頸，從而提升學生在人才就業(yè)市場的競爭力及未來發(fā)展的專業(yè)潛能。

（三）教學方法的革新

隨著新工科教育理念的推行，挖掘更具有潛力、更適應時代發(fā)展的教學方法，對環(huán)境科學專業(yè)學生的培養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實意義。基于此，環(huán)境科學專業(yè)的教學方法應呈現(xiàn)多元化態(tài)勢，將靈活性、兼容性及適應性貫穿整個專業(yè)教學過程，即針對核心基礎理論形成標準化教育教學方法，如課堂講授、實驗演示及案例分析等，針對專業(yè)技能提升及創(chuàng)新力培育可采用實踐性教學方法，如案例規(guī)劃、環(huán)境問題模擬與處理預案等，針對環(huán)境熱點問題及科學前沿可采用研究性教學方法，如開設探索類培育課程，開拓學生參與科研活動的空間，提升學生自主學習的意識，發(fā)揮學生的主動性及創(chuàng)造力，以適應社會發(fā)展對人才創(chuàng)新能力的需求。此外，教學方法的多元化趨勢，對教育教學的實施主體——教師提出了更高的要求。農林院校環(huán)境科學專業(yè)教學方法的多元化，應契合其自身特色及專業(yè)定位，除了通過提升當前流行的體驗式教學方法外，還應該讓信息技術植入專業(yè)教育的各個環(huán)節(jié)，如智慧農業(yè)產品設計與開發(fā)、環(huán)境問題信息化預測等，使教學方法及教學活動向更具有實踐性、研究性及開放性的方向發(fā)展，從而達到新工科背景下人才培養(yǎng)的要求。

四、結束語

新工科背景下如何應對以互聯(lián)網和工業(yè)智能為核心素養(yǎng)的人才需求，已成為我國高等教育需要思考的核心問題，而在工程專業(yè)認證的潮流驅動下，環(huán)境科學專業(yè)的定位與發(fā)展不僅是各大工科及綜合院校的問題，更是各農林院校教育教學改革的重點和難點。因此，農林院校應盡快重新審視環(huán)境科學專業(yè)現(xiàn)有的培養(yǎng)目標，通過轉變環(huán)境科學專業(yè)教學模式、革新教學方法、提升農林特色的融合、加強信息技術在解決環(huán)境問題中的應用，以實踐性教學、研究性培育及開放式探索等手段，強化學生的實踐技能及創(chuàng)新能力，從而為培養(yǎng)新時代高素質復合型環(huán)保人才提供保障。

參考文獻：

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收稿日期：2023-01-06? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 修回日期：2023-02-28

作者簡介：楊曉梅（1983—），女，陜西寶雞人，西北農林科技大學資源環(huán)境學院環(huán)境科學與工程系副教授，博士，研究方向為環(huán)境土壤學、農田土壤污染。

基金項目：西北農林科技大學教育教學改革項目“‘環(huán)境污染化學優(yōu)質課程建設”（JXGG2017）、“氣象水文學跨學科新型研究生教育模式探索”（JXGG22055）