導(dǎo)語：環(huán)境工程專業(yè)科技創(chuàng)新實(shí)踐研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：基于新工科環(huán)境類專業(yè)對(duì)應(yīng)用型人才和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求，探索了由學(xué)生掌握課程主動(dòng)權(quán)，教師輔助的科技創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式。學(xué)生將全流程參與實(shí)驗(yàn)調(diào)研、設(shè)計(jì)、操作、總結(jié)及成果展示環(huán)節(jié)，充分鍛煉信息獲取能力、專業(yè)文本撰寫能力、動(dòng)手能力、溝通交流能力，以獲得綜合素質(zhì)的提升。研究成果有助于提升環(huán)境類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，提高畢業(yè)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)滿足我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略需求的環(huán)境工程專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：新工科；環(huán)境工程；教學(xué)；創(chuàng)新實(shí)踐

一、研究背景

新工科建設(shè)是為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，基于新時(shí)期國(guó)家發(fā)展需求、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，持續(xù)深化工程教育改革的重大行動(dòng)計(jì)劃，對(duì)加快我國(guó)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、推動(dòng)制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，都具有十分重要的戰(zhàn)略意義[1]。這也對(duì)高校的工科教育提出了新的要求，一方面需推進(jìn)新興工科專業(yè)的建設(shè)，如大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能科學(xué)與技術(shù)等，另一方面加快傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級(jí)改造，培養(yǎng)具備全球視野、實(shí)踐能力、整合能力的綜合性人才[2]。環(huán)境工程是一門典型的工科專業(yè)，旨在利用科學(xué)手段解決日益嚴(yán)重的環(huán)境問題、改善環(huán)境質(zhì)量、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展。環(huán)境工程的研究對(duì)象復(fù)雜，專業(yè)的交叉性特征非常鮮明、對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)要求高，本科培養(yǎng)環(huán)節(jié)必須在傳統(tǒng)教育模式的基礎(chǔ)上增加創(chuàng)新課程，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力，以滿足能處理復(fù)雜問題的環(huán)境工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)需要。科技創(chuàng)新實(shí)踐課程便是在該背景下開設(shè)的，用以對(duì)環(huán)境工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充。通過讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，完成資料搜集，制定實(shí)驗(yàn)方案、撰寫研究報(bào)告以及展示成果等，使其全方位地參與科技創(chuàng)新環(huán)節(jié)，鍛煉綜合素質(zhì)，以培養(yǎng)滿足我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略需求的環(huán)境工程專業(yè)人才。

二、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要問題

環(huán)境工程人才培養(yǎng)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的一部分，本校環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)方案中實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括環(huán)境工程原理實(shí)驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)、水污染控制工程實(shí)驗(yàn)、大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)、固體廢物處理處置工程實(shí)驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)對(duì)學(xué)生加深理論知識(shí)的理解，增強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力起到了重要作用。但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程已無法滿足處理當(dāng)下復(fù)雜環(huán)境問題的需求，客觀分析目前環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)新工科要求的創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的要求還有一定差距。目前傳統(tǒng)環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)存在的問題如下。

（一）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容亟待更新

環(huán)境工程專業(yè)在我國(guó)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，專業(yè)人才境監(jiān)測(cè)課為例，核心實(shí)驗(yàn)課程包括二氧化硫、氮氧化物、PM10、PM2.5等顆粒物的測(cè)定原理和方法等，其中氮氧化物采樣采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（HJ479-2009）《環(huán)境空氣氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的測(cè)定鹽酸萘乙二胺分光光度法》，這是最新的手工監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范。但在實(shí)際環(huán)境質(zhì)量管理工作中，各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)（國(guó)控站點(diǎn)、省控站點(diǎn)、超級(jí)站等）基本已全面采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，而大部分高校由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制無法開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)實(shí)用性不高，與社會(huì)服務(wù)、科研、生產(chǎn)第一線的聯(lián)系不夠緊密，難以滿足應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求[3]。

（二）最新科研成果未得到充分利用

大部分高校教師都身兼科研與教學(xué)雙重職責(zé)，許多教師優(yōu)秀的科研成果本應(yīng)是良好的教學(xué)素材，但由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的限制，很難將其融入到本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源無法得到充分利用。同時(shí)教師授課內(nèi)容與科研方向出現(xiàn)脫節(jié)，也影響到了教師職業(yè)生涯的發(fā)展，既無法保證“科研反哺教學(xué)”，又不能滿足“教學(xué)反哺科研”。

（三）教學(xué)方法有待改進(jìn)

目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖經(jīng)過多次改革，但還是未能擺脫“填鴨式”教學(xué)的桎梏。目前的授課程序一般包括：課前教師調(diào)試好設(shè)備、配置好試劑，課堂上先介紹實(shí)驗(yàn)原理、講解實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng)，然后學(xué)生分組按部就班開始實(shí)驗(yàn)、記錄數(shù)據(jù)、基于給定的模板分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)難度小、自由度也低，導(dǎo)致學(xué)生無需經(jīng)過全面的思考便可完成培養(yǎng)環(huán)節(jié)[4]。此外，許多高校由于基礎(chǔ)條件的限制，無法保證所有學(xué)生都有機(jī)會(huì)獨(dú)立操作課程要求的大型實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)授課變成了“參觀現(xiàn)場(chǎng)”，教學(xué)效果較差，無法滿足創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需求。

（四）評(píng)價(jià)體系需要完善

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程中，考試的評(píng)分指標(biāo)一般為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫及試卷答題。由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程自由度較低，學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中難以體現(xiàn)對(duì)于課程的理解及思考，考察多基于實(shí)驗(yàn)態(tài)度而非綜合能力，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)不能完全體現(xiàn)出學(xué)生對(duì)于課程的掌握，并且難以全方位地考察學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力，無法滿足新時(shí)代綜合型人才的培養(yǎng)要求。

三、科技創(chuàng)新實(shí)踐課程建設(shè)實(shí)踐

針對(duì)上述傳統(tǒng)環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程存在的不足，作者探索了創(chuàng)新實(shí)踐課程思路。通過翻轉(zhuǎn)課堂形式，將課程主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生全程參與實(shí)驗(yàn)背景調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析及成果展示?？萍紕?chuàng)新實(shí)踐課程以課堂授課→實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)→成果匯報(bào)形式展開，在三個(gè)環(huán)節(jié)將分別培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)獲取新知識(shí)及規(guī)范寫作科技文本的能力、實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化及動(dòng)手操作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作溝通表達(dá)能力。課程安排見表1所示。

（一）理論講授

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論講授一般基于實(shí)驗(yàn)原理展開，學(xué)生對(duì)于資料調(diào)研、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、文本撰寫規(guī)范缺乏系統(tǒng)的學(xué)習(xí)?？萍紕?chuàng)新實(shí)踐課程從基礎(chǔ)知識(shí)出發(fā)，向?qū)W生系統(tǒng)講授文獻(xiàn)查閱技巧，科技文獻(xiàn)的結(jié)構(gòu)組成，項(xiàng)目申報(bào)書、實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告等文本的寫作規(guī)范、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和處理的方法等。在理論課授課后期教師將引導(dǎo)學(xué)生確定選題，課程將最大程度以學(xué)生為中心，保障學(xué)生根據(jù)研究興趣選定主題并分組，實(shí)驗(yàn)以小組形式開展，每組3-5人。教師對(duì)各組分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，由于小組間實(shí)驗(yàn)主題與安排各不相同，能更大程度地保障儀器設(shè)備的使用需求，使每個(gè)學(xué)生都能獨(dú)立操作科研設(shè)備。

（二）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有很大差別，在各個(gè)環(huán)節(jié)都需要學(xué)生自主思考、設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備及開展實(shí)驗(yàn)，因此，教師需要在教學(xué)過程中充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性，并及時(shí)給予相應(yīng)指導(dǎo)。首先是實(shí)驗(yàn)方案的確定，由于本科生未接受過系統(tǒng)的科研訓(xùn)練，根據(jù)文獻(xiàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案可能存在考慮不全面、風(fēng)險(xiǎn)不可控和可操作性不強(qiáng)等問題，教師必須結(jié)合學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件以及學(xué)生知識(shí)水平合理引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)具有一定可行性的實(shí)驗(yàn)方案；其次，在實(shí)驗(yàn)開展過程中學(xué)生需全程參與，從儀器設(shè)備的調(diào)試，實(shí)驗(yàn)試劑的配置、樣品的采集到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定都要由學(xué)生獨(dú)立完成，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題也應(yīng)由學(xué)生獨(dú)立思考、商討，允許學(xué)生試錯(cuò)，教師只需簡(jiǎn)單引導(dǎo)、把關(guān)，避免出現(xiàn)安全事故即可；最后，對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與結(jié)果的總結(jié)環(huán)節(jié)，在學(xué)生獨(dú)立處理的原則上教師應(yīng)該更多的引導(dǎo)，讓學(xué)生思考數(shù)據(jù)背后的科學(xué)原理，而非僅僅停留在表面的數(shù)據(jù)分析，讓學(xué)生透過現(xiàn)象看到本質(zhì)，感受科學(xué)研究的魅力與實(shí)驗(yàn)的樂趣。由于各實(shí)驗(yàn)進(jìn)度與周期存在差異，課程采取彈性時(shí)間，靈活指導(dǎo)，這要求教師能投入更多的精力進(jìn)行授課工作。

（三）成果匯報(bào)

實(shí)驗(yàn)完成后，教師指導(dǎo)小組成員協(xié)作完成研究報(bào)告。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式不同，研究報(bào)告要求學(xué)生以科技論文形式撰寫，避免傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告流于形式，而學(xué)生難以從中鍛煉創(chuàng)新能力與科技論文寫作能力。除紙質(zhì)研究報(bào)告之外，研究成果還需以口頭匯報(bào)形式展示，匯報(bào)內(nèi)容涵蓋實(shí)驗(yàn)背景、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施及結(jié)果分析各個(gè)環(huán)節(jié)，考察方式的多樣性也將促使小組內(nèi)分工協(xié)作，保證各個(gè)成員的參與度。匯報(bào)完畢后由其他小組提問，并組織探討，提高學(xué)生參與積極性，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力與交流能力。圖1為學(xué)生研究成果展示。（四）課程考核課程的考核方式為過程考試，以研究工作的開展過程來評(píng)定成績(jī)而不看重研究結(jié)果的好壞，允許學(xué)生失敗，允許學(xué)生試錯(cuò)。評(píng)價(jià)指標(biāo)包括課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告環(huán)節(jié)。其中，課堂表現(xiàn)占10%，實(shí)驗(yàn)方案占30%，實(shí)驗(yàn)操作占20%，成果匯報(bào)占30%，交流提問占10%。

四、課程預(yù)期目標(biāo)

（一）學(xué)生達(dá)到的知識(shí)目標(biāo)

掌握文獻(xiàn)查閱的方法、掌握項(xiàng)目申報(bào)書的寫作方法、掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和整理的方法、掌握實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告寫作方法。

（二）學(xué)生達(dá)到的能力目標(biāo)

具有自主查閱文獻(xiàn)和獲取新知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力；具有正確獲取和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案的能力；具有閱讀研究文獻(xiàn)并規(guī)范撰寫研究報(bào)告的能力；具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作及溝通交流的能力。

五、科技創(chuàng)新實(shí)踐課程的思考

科技創(chuàng)新實(shí)踐課程的特點(diǎn)在于將課堂主動(dòng)權(quán)完全交給學(xué)生，根據(jù)學(xué)生興趣追蹤環(huán)境工程領(lǐng)域國(guó)際熱點(diǎn)并提出問題，而后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并動(dòng)手解決問題。其意義在于既能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)關(guān)注專業(yè)前沿問題，又能促使學(xué)生嘗試解決復(fù)雜的環(huán)境工程問題。該實(shí)踐課程以學(xué)生興趣為主導(dǎo)，能更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生參與熱情，同時(shí)學(xué)生全程參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作與成果展示，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生綜合素質(zhì)訓(xùn)練的不足。但目前，作者僅進(jìn)行了一年的創(chuàng)新實(shí)踐課程探索，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要關(guān)注前沿?zé)狳c(diǎn)研究，后續(xù)作者還將深入研究課程改革，將學(xué)生主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課程的思路應(yīng)用于傳統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，進(jìn)一步提升專業(yè)人才培養(yǎng)水平，為培養(yǎng)我國(guó)環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才做貢獻(xiàn)。

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作者：黃亮 邱斌 程翔 單位：北京林業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院