環(huán)境科學專業(yè)實驗課程體系改革與高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)實踐研究

王書敏，曹優(yōu)明，朱啟紅，蔣山泉，李 強，丁武泉，高 祥

(重慶文理學院，重慶 永川 402168)

高級應(yīng)用型人才是介于理論型和技能型之間的綜合性人才，其培養(yǎng)既不同于“教學型”大學側(cè)重于理論教學，也有異于“職業(yè)技術(shù)型”大學偏向于技能訓(xùn)練，而是堅持基礎(chǔ)理論與實踐訓(xùn)練并重、理論依據(jù)與生產(chǎn)實踐結(jié)合的原則，培養(yǎng)基本理論和基本技能兼?zhèn)洹⒎羌夹g(shù)思維和技術(shù)應(yīng)用兼優(yōu)的復(fù)合型人才［1］．隨著我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整和市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，高級應(yīng)用型人才逐漸成為市場急需的一類特殊人才［2］．

環(huán)境科學是一門研究人類社會活動與環(huán)境演化規(guī)律之間相應(yīng)關(guān)系的學科，具有學科交叉性和實踐性較強的特點．隨著人類文明的快速推進，人類和生存環(huán)境之間的作用關(guān)系日趨復(fù)雜，新的環(huán)境問題不斷出現(xiàn)，促使環(huán)境科學得到迅速發(fā)展，很多高校相繼設(shè)立了環(huán)境科學專業(yè)．環(huán)境科學專業(yè)多學科交融、實踐要求高的特點，決定了環(huán)境科學實驗課程體系在高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中的重要地位．然而，由于環(huán)境科學偏重于理論研究，使得實驗課程的設(shè)計往往達不到高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標，如何能在偏理論學科中培養(yǎng)適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高級應(yīng)用型人才成為教學應(yīng)用型本科院校急需解決的問題．對此，重慶文理學院曾進行過積極探索［3］．本文在此基礎(chǔ)上，結(jié)合重慶文理學院環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)方案，深入探討環(huán)境科學實驗課程體系設(shè)置與以市場需求為導(dǎo)向的高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)的相應(yīng)關(guān)系．這對于高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的探索具有重要參考意義．

1 環(huán)境科學專業(yè)實驗課程體系現(xiàn)狀

1．1 實驗課程體系結(jié)構(gòu)

我國普通高校環(huán)境科學專業(yè)的實驗課程結(jié)構(gòu)一般由公共基礎(chǔ)實驗課程、專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程、專業(yè)實驗課程3部分組成［4-7］．公共基礎(chǔ)實驗課程一般以化學類實驗課程居多(無機化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗、分析化學實驗等)，除此之外，大學物理實驗、儀器分析實驗、生物類實驗課程也是公共基礎(chǔ)實驗課程的組成部分．該板塊實驗課程的實驗項目主要以驗證性實驗為主，為專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程奠定基礎(chǔ)．專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程主要包括環(huán)境土壤學實驗、環(huán)境化學實驗、環(huán)境生物學實驗、環(huán)境監(jiān)測實驗、環(huán)境生態(tài)學實驗、環(huán)境工程學實驗等，該部分實驗項目以驗證性實驗為主，初步涉及綜合性實驗項目，學生通過該部分的學習，鞏固環(huán)境科學類的基本理論和基礎(chǔ)知識，進一步提高對實驗過程的認知，初步具備分析和解決環(huán)境問題的能力．專業(yè)實驗一般包括水污染控制工程實驗、大氣污染工程實驗、噪聲污染控制實驗、環(huán)境影響評價案例分析以及根據(jù)學校辦學特色或者地域特色開設(shè)的一些實驗課程等．通過該部分實驗課程的開設(shè)，可以培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，使學生能夠真正理解環(huán)境專業(yè)的理論知識，并能夠應(yīng)用所學知識進行環(huán)境污染水平的鑒別和評價，同時提出有針對性的解決方法．

1．2 現(xiàn)有課程體系的弊端

1)實驗課程的開設(shè)缺乏系統(tǒng)性．

很多高等院校環(huán)境科學專業(yè)的開設(shè)是在傳統(tǒng)學科的基礎(chǔ)上派生出來的(如化學化工、生物學、土壤學、地質(zhì)學、水文學等)．由于學科背景不同，造成高校在開設(shè)實驗課程時過多地受到傳統(tǒng)強勢學科的影響，在考慮環(huán)境科學實驗課程時從環(huán)境科學作為一級學科的角度思考實驗課程的力度不足，而片面地強調(diào)了區(qū)域特色或強勢學科特色，造成環(huán)境科學實驗課程中專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程偏多偏雜而專業(yè)實驗課程偏少，使得環(huán)境科學實驗課程的設(shè)置缺少系統(tǒng)性．

2)實驗項目的設(shè)計缺乏整體性．

在設(shè)計實驗項目時，往往從單個實驗項目本身思考實驗?zāi)康?，而從學科角度思考實驗項目之間的交叉滲透、相互融合較少，同時，受到實驗條件等因素的限制，造成選擇實驗項目時全局觀不夠，從而使得實驗項目體系有機結(jié)構(gòu)性不強．

2 環(huán)境科學專業(yè)實驗課程體系建設(shè)

2．1 轉(zhuǎn)變教學模式，建立一體化環(huán)境科學實驗課程體系

很多高等院校的環(huán)境科學專業(yè)是從其他學科的基礎(chǔ)上起步的，受軟硬件條件的限制，各大高校實驗課程的設(shè)置區(qū)別很大，而且環(huán)境科學實驗課程的開設(shè)難以做到體系化、獨立化．其次，實驗項目的選取缺乏系統(tǒng)性的配置布局，對于實驗課程、實驗項目之間的聯(lián)系和融合也考慮不足，往往是就實驗而實驗，沒有發(fā)揮出實驗課程體系的整體效應(yīng)．傳統(tǒng)的環(huán)境科學實驗課程體系已不能滿足高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，應(yīng)當轉(zhuǎn)變實驗課程教學模式，構(gòu)建新型的環(huán)境科學實驗課程體系．

一體化環(huán)境科學實驗課程體系是以環(huán)境科學大學科背景為根本出發(fā)點，以環(huán)境科學一級學科為實驗課程體系構(gòu)建戰(zhàn)略高度，以完善的環(huán)境科學理論體系為依據(jù)，以高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標，以人才市場需求為導(dǎo)向，與環(huán)保領(lǐng)域注冊執(zhí)業(yè)資格要求相結(jié)合，由實驗課程整體規(guī)劃到具體實驗項目優(yōu)化配置全局統(tǒng)籌的實驗課程系統(tǒng);一體化環(huán)境科學實驗課程體系克服了實驗項目設(shè)置“散”、實驗課程開設(shè)“亂”的缺陷，更加注重實驗課程體系的整體效應(yīng)，把實驗課程有機搭配，使教學效果產(chǎn)生疊加效應(yīng)，大大提高了實驗課程的教學效果．

2．2 構(gòu)建“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系

“平臺+模塊”的人才培養(yǎng)模式始于20世紀90年代，迄今為止，其在人才培養(yǎng)中的優(yōu)越性逐漸被人們所認識和關(guān)注［8］．為適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展的新局面，重慶文理學院從環(huán)境科學大學科建設(shè)出發(fā)，適時調(diào)整了環(huán)境科學專業(yè)高級應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方式［1］，同時在環(huán)境科學實驗課程體系建設(shè)方面也做了積極探索與實踐［3］，尤其是對實驗課程體系、實驗教學效果保障等方面進行了較大力度的改革，構(gòu)建了以模塊化專業(yè)實驗為中心、以平臺化基礎(chǔ)實驗為基本點的“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系和“規(guī)劃—實施—檢查—改進”實驗教學質(zhì)量全過程管理的閉環(huán)式質(zhì)量保障體系，既突出了實驗教學體系與高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)的整體結(jié)構(gòu)有機性，又配套了先進的管理體制，大大保障和提高了高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量．

圖1 “雙平臺、一模塊”三位一體環(huán)境科學實驗教學體系

如圖1所示，“雙平臺、一模塊”三位一體環(huán)境科學實驗教學體系由學科基礎(chǔ)實驗平臺、專業(yè)基礎(chǔ)實驗平臺和專業(yè)實驗?zāi)K組成，其中專業(yè)實驗?zāi)K由環(huán)境監(jiān)測與評價實驗?zāi)K、環(huán)境治理工程實驗?zāi)K2部分組成．

學科基礎(chǔ)實驗平臺匯聚了基礎(chǔ)化學的實驗課程、儀器分析實驗、大學物理實驗、實驗技能培訓(xùn)等內(nèi)容，著力培養(yǎng)學生的實驗動手能力、應(yīng)用學科基礎(chǔ)知識辨識研究現(xiàn)象的能力等，使學生掌握科學的實驗方法，具備良好的實驗素養(yǎng)．

專業(yè)基礎(chǔ)實驗平臺包含環(huán)境監(jiān)測實驗、環(huán)境化學實驗、環(huán)境微生物實驗、環(huán)境生態(tài)學實驗和環(huán)境科學綜合實驗，在實驗科目設(shè)置上既注重單實驗課程的教學，又通過環(huán)境科學綜合實驗的開設(shè)強調(diào)各課程之間的交叉滲透性，使得學生不僅能夠熟知各實驗課程的實驗內(nèi)容，具備應(yīng)用單課程知識解決簡單環(huán)境問題的能力，而且促使學生融匯專業(yè)基礎(chǔ)平臺課程的理論知識，并嘗試應(yīng)用理論知識分析、解決復(fù)雜環(huán)境的問題，培養(yǎng)了學生辯證、聯(lián)系、全面地看待問題的思維方式，從而為專業(yè)實驗?zāi)K的學習奠定基礎(chǔ)．

專業(yè)實驗?zāi)K設(shè)置了2個分模塊，一方面有利于學生根據(jù)自己的特長和愛好自行選擇學習方向，另一方面有利于對不同特長和興趣的同學因材施教，提高教學效果．環(huán)境監(jiān)測與評價實驗?zāi)K側(cè)重于環(huán)境科學理論實驗，包括環(huán)境質(zhì)量評價實驗、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測實驗、環(huán)境工程學實驗、環(huán)境監(jiān)測綜合實驗、環(huán)境評價綜合實驗等，既體現(xiàn)了環(huán)境科學專業(yè)的學科特點，又與市場需求緊密結(jié)合;既突出了理論分析，又兼顧了工程實踐;既培養(yǎng)了學生應(yīng)用知識解決專業(yè)問題的實踐能力，又強化了學生獨立認識問題、分析問題、解決問題的能力．環(huán)境治理工程實驗?zāi)K側(cè)重于環(huán)境工程實踐實驗，主要包括水污染控制工程實驗、大氣污染控制工程實驗、固體廢物處理處置與資源化實驗、環(huán)境工程綜合實驗、化工原理實驗等．該模塊的實驗課程除強化了單一賦存相態(tài)污染物的控制技術(shù)外，更加注重不同相態(tài)污染物的相互關(guān)聯(lián)、不同學科之間的相互融合，使學生不僅能夠切實解決好環(huán)境污染問題，而且具備大環(huán)境學科知識體系觀，能組織運用不同學科的知識為環(huán)境工程服務(wù)．

2．3 “雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系與高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)系

“雙平臺”主要使學生掌握環(huán)境科學實驗的基本技能、基本方法，培養(yǎng)學生初步運用學科基礎(chǔ)知識、專業(yè)基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力，是“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系中的兩個基本點，起到“厚基礎(chǔ)”的作用．“一模塊”又分為兩個子模塊，分別側(cè)重于理論分析和工程實踐．該模塊的設(shè)置旨在通過體系化的實驗課程設(shè)置，使學生能夠在環(huán)境領(lǐng)域掌握一技之長，真正成為高級應(yīng)用型人才．“一模塊”是“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系的中心環(huán)節(jié)，是“強應(yīng)用”人才培養(yǎng)的關(guān)鍵部分．“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系與高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)系如圖2所示．

圖2 “雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系與高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)系

3 實驗教學效果保障措施

3．1 實驗室建設(shè)保障

實驗室是實驗教學體系得以最終落實的基礎(chǔ)．我們根據(jù)“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系的要求，同步整合了環(huán)境科學實驗室的資源．首先，完善了實驗室“雙平臺、一模塊”的實驗室建制．學科基礎(chǔ)實驗平臺借助大化學實驗室的建設(shè)基礎(chǔ)執(zhí)行［8］;對于專業(yè)基礎(chǔ)實驗平臺，我們建立了環(huán)境監(jiān)測實驗室、環(huán)境微生物實驗室、環(huán)境化學實驗室、環(huán)境生態(tài)學實驗室．其中，環(huán)境科學綜合實驗具體實驗項目的實施可統(tǒng)籌調(diào)用上述4個實驗室;模塊化實驗室我們組建了水污染控制工程實驗室、大氣污染控制工程實驗室、固體廢物處置與資源化實驗室、化工原理實驗室、環(huán)境工程綜合實驗室、環(huán)境影響評價研究室等6個實驗室，保障了“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學的順利進行．同時，實驗室硬件設(shè)備經(jīng)過日元貸款項目、中地共建項目、校企共建項目的持續(xù)補充，固定資產(chǎn)總值已達1 000余萬元，為實驗教學的充分開展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)．

3．2 師資隊伍建設(shè)保障

自2003年設(shè)立環(huán)境科學本科專業(yè)以來，重慶文理學院通過引進、自培等方式，不斷優(yōu)化師資結(jié)構(gòu)，提升師資力量整體水平．經(jīng)過近幾年的積極開拓，已組建一支以中青年教師為主體，以具有副高級職稱及以上的教師為主導(dǎo)的師資隊伍，共配有教授1人，副教授5人，講師5人，助教1人，教師隊伍所學專業(yè)涵蓋環(huán)境工程、市政工程、環(huán)境科學、環(huán)境生態(tài)學等環(huán)境領(lǐng)域典型專業(yè)．迄今為止，該教師隊伍已自編實驗教學講義多部，發(fā)表教改論文多篇，申請國家自然科學基金1項，重慶市自然科學基金5項，以及其他省部級課題多項，通過教研教改、科學研究工作的不斷開展，大大提高了教師的執(zhí)教水平，為“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學的開展提供了根本性保障．

3．3 實驗教學管理建設(shè)保障

為保障“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學的高質(zhì)量運行，重慶文理學院“三標一體”管理理念被引入到實驗教學運行的管理中．過程控制是“三標一體”管理模式全面質(zhì)量管理的重要原則之一，它是“將活動和相關(guān)的資源作為過程進行管理”的方法［9］．根據(jù)“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系的特點，我們成功地把PDCA(Plan、Do、Check、Action)管理模式引入到實驗教學的全過程管理中，其結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖3所示．在PDCA閉環(huán)式管理過程中，首先根據(jù)高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求和環(huán)境科學學科特點，統(tǒng)籌考慮，設(shè)計好“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系，并完成配套保障條件的建設(shè);其次，按照設(shè)計好的教學體系運行該實驗教學模型;實驗教學運行檢查環(huán)節(jié)以檢查方式多樣化、檢查時間不固定的方式進行，全過程掌握實驗教學質(zhì)量情況;最后對一個運行周期的教學效果進行評價，總結(jié)不足，提出下個循環(huán)過程需要改進的地方和改進措施．至此，實驗體系運行進入下一個周期．如此往復(fù)循環(huán)，旨在不斷完善“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系，同時保證實驗教學質(zhì)量．

圖3 PDCA管理模式與“雙平臺、一模塊”實驗教學全過程管理示意圖

4 “雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系運行效果

經(jīng)過幾年的運行，實踐表明，該實驗教學體系對于高級應(yīng)用型人才的培養(yǎng)具有很大的促進作用．首先，在對專業(yè)知識的理解和鞏固方面，雙平臺模式加深了學生對大環(huán)境學科知識體系的融會貫通，培養(yǎng)了學生用聯(lián)系、辯證的觀點闡釋環(huán)境現(xiàn)象的意識;模塊化的課程組團給學生提供了選擇空間，調(diào)動了學生的學習興趣和學習積極性、主動性，很多學生積極利用實驗室開放的機會，積極參與自己感興趣的實驗研究，大大提高了對專業(yè)知識的理解程度和認識水平．其次，在理論聯(lián)系實際方面，該實驗教學體系把復(fù)雜的理論知識融入到環(huán)境現(xiàn)象中，建立了實驗現(xiàn)象與經(jīng)典理論的映射關(guān)系，學生在參與實驗的同時，把環(huán)境學科的知識體系與系列化的小實驗聯(lián)系起來，進而為工程化的大型應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)．再次，在提高學生應(yīng)用能力方面，該實驗教學體系的設(shè)置使得學生都具有較好的實驗技能，從近幾年的就業(yè)情況看，經(jīng)過該教學體系訓(xùn)練的學生受到環(huán)境監(jiān)測站、科研機構(gòu)的好評和歡迎，學生的實驗動手能力得到了廣泛認可．更重要的是，該實驗教學體系注重理論與實踐的平行推進，培養(yǎng)的學生具備理論認知水平和實踐應(yīng)用能力兩條腿走路的能力，使得所培養(yǎng)的高級應(yīng)用型人才與普通技工具有了根本性區(qū)別，避免了強調(diào)創(chuàng)新而實踐不足或注重應(yīng)用而理論欠缺的人才培養(yǎng)缺陷．

5 結(jié)語

應(yīng)用型本科院校環(huán)境科學專業(yè)實驗課程體系改革是教改內(nèi)容的重要組成部分，我們根據(jù)重慶文理學院環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，構(gòu)建了“雙平臺、一模塊”三位一體實驗教學體系，并同步構(gòu)建了實驗教學體系運行保障措施．實踐證明，該教學體系的構(gòu)建充分體現(xiàn)了厚基礎(chǔ)、強應(yīng)用的人才培養(yǎng)理念，有利于培養(yǎng)適應(yīng)市場需求的高級應(yīng)用型人才，也與我校的辦學定位和人才培養(yǎng)目標相符合．

［1］曹優(yōu)明．教學應(yīng)用型本科院校環(huán)境科學專業(yè)課程體系建設(shè)探討［J］．重慶文理學院學報：自然科學版，2010，29(4)：86-90．

［2］王書敏，丁武泉，于慧．開設(shè)綜合性實驗與培養(yǎng)應(yīng)用型人才的探索［J］．重慶文理學院學報：自然科學版，2009，8(2)：55-57．

［3］李強，曹優(yōu)明，朱啟紅，等．環(huán)境科學應(yīng)用型實踐教學體系的探索［J］．重慶文理學院學報：自然科學版，2011，30(2)：75-79．

［4］儲召華，郝桂霞．環(huán)境科學專業(yè)實驗課程體系的構(gòu)建與優(yōu)化［J］．江西化工，2010(3)：90-92．

［5］馬明海，徐圣友，張世能．環(huán)境科學專業(yè)實踐教學模式的探索［J］．黃山學院學報，2011，13(3)：128-130．

［6］張剛，馬遜風，盛連喜．環(huán)境科學專業(yè)實驗課“獨立設(shè)課”的教學改革實踐與再思考［J］．高校實驗室工作研究，2009(10)：12-13．

［7］張剛．環(huán)境科學專業(yè)實驗課教學改革探討［J］．實驗室科學，2009(2)：44-46．

［8］徐強，孟江平，宋仲容，等．應(yīng)用型本科院?；瘜W專業(yè)實驗課程體系改革與實踐研究［J］．重慶文理學院學報：自然科學版，2011，30(2)：90-93．

［9］黃碧．淺談“三標一體”管理模式下高校圖書館人力資源管理［J］．情報探索，2008(9)：101-103．