基于CDIO培養(yǎng)模式的環(huán)境類(lèi)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革探索

陳雯?周宏倉(cāng)

摘要：分析了目前環(huán)境類(lèi)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題，借鑒CDIO工程教育方法中大工程理念、注重綜合素質(zhì)培養(yǎng)和密切聯(lián)系產(chǎn)業(yè)等特點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、考核評(píng)價(jià)方式、教學(xué)手段、校企合作、實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)教材等方面著手對(duì)環(huán)境類(lèi)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革探索。

關(guān)鍵詞：CDIO理念；環(huán)境專業(yè)；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）11-0196-02

教育部《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高校實(shí)踐育人工作的若干意見(jiàn)》中要求強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和深化實(shí)踐教學(xué)方法改革，切實(shí)改變重理論輕實(shí)踐、重知識(shí)傳授輕能力培養(yǎng)的觀念。環(huán)境類(lèi)專業(yè)是實(shí)踐性很強(qiáng)的交叉學(xué)科，當(dāng)前需要解決的環(huán)境問(wèn)題很多，需要大量的知識(shí)扎實(shí)、動(dòng)手能力強(qiáng)且能解決實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用型環(huán)保人才。

一、環(huán)境類(lèi)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊和方法落后

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)偏少。以某校環(huán)境類(lèi)專業(yè)為例，環(huán)境科學(xué)專業(yè)必修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共59個(gè)，其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占62.7%，綜合性實(shí)驗(yàn)占30.5%，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)僅占6.8%；環(huán)境工程專業(yè)必修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共34個(gè)，其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占50%，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)占50%。實(shí)驗(yàn)課程教師詳細(xì)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、內(nèi)容和步驟之后，再讓學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)教材或指導(dǎo)書(shū)中的步驟操作，這種呆板單一的教學(xué)方法和幾成定式的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生依賴心理，依葫蘆畫(huà)瓢即可完成實(shí)驗(yàn)，從某種程度上限制了學(xué)生積極思考的熱情，減少了創(chuàng)造性思維的過(guò)程，削弱了實(shí)踐教學(xué)的積極作用，甚至導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手能力和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力得不到很好的培養(yǎng)。

2.考核方法不科學(xué)

實(shí)驗(yàn)課教師往往根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況加以評(píng)判，這種方法存在一定的缺陷。因?yàn)閮H從書(shū)面報(bào)告來(lái)評(píng)定，無(wú)法真正考查學(xué)生的實(shí)際操作水平和技能，可能會(huì)使學(xué)生對(duì)考核方法產(chǎn)生錯(cuò)誤理解，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程不能給予足夠重視。

3.重結(jié)果輕過(guò)程

環(huán)境類(lèi)專業(yè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)接觸到一些易燃易爆、有毒有害和腐蝕性藥品，必須要求學(xué)生正確使用化學(xué)藥品以及實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和器械，掌握實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)和事故應(yīng)急處理知識(shí)，從而盡可能減少安全事故的發(fā)生。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程和相關(guān)活動(dòng)中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)、實(shí)驗(yàn)基本操作技能、實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度等宣傳、強(qiáng)調(diào)和執(zhí)行方面，則略顯薄弱。

4.設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的工程意義缺失

作為培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，課程設(shè)計(jì)如“大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)”、“水污染控制工程課程設(shè)計(jì)”、“固體廢棄物處理與處置課程設(shè)計(jì)”往往可能因?yàn)榻處熑狈ζ髽I(yè)鍛煉經(jīng)歷、缺乏現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)而過(guò)于理論化，與實(shí)際脫節(jié)，工程意義嚴(yán)重缺失。

二、指導(dǎo)思想和基本思路

CDIO工程教育方法是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新優(yōu)秀成果。它倡導(dǎo)Conceive（構(gòu)思）、Design（設(shè)計(jì)）、Implement（實(shí)踐）、Operate（運(yùn)行）的工程教育理念和以能力培養(yǎng)為目標(biāo)。環(huán)境類(lèi)專業(yè)是綜合性、多學(xué)科交叉和應(yīng)用性專業(yè)，其實(shí)踐教學(xué)更應(yīng)踐行“加強(qiáng)基礎(chǔ)、注重應(yīng)用、培養(yǎng)能力、探索創(chuàng)新”理念。通過(guò)借鑒CDIO工程教育方法中大工程理念、注重綜合素質(zhì)培養(yǎng)、密切聯(lián)系產(chǎn)業(yè)等特點(diǎn)，逐步轉(zhuǎn)變到以工程能力為目標(biāo)和能力培養(yǎng)上，增加主動(dòng)學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，基于CDIO培養(yǎng)模式，對(duì)環(huán)境類(lèi)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行改革探索。

三、基于CDIO培養(yǎng)模式的環(huán)境類(lèi)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革探索

1.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使之多樣化

（1）淘汰內(nèi)容陳舊、方法落后以及與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。從專業(yè)角度出發(fā)，對(duì)所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行審核和整合，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中各實(shí)驗(yàn)課程獨(dú)立設(shè)置的格局，從學(xué)科和專業(yè)的整體高度來(lái)把握實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇，使眾多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，避免實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容的重復(fù)，避免學(xué)校教學(xué)資源以及學(xué)生時(shí)間的浪費(fèi)。南京信息工程大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)并切合學(xué)生實(shí)際能力和知識(shí)水平，開(kāi)展了校園水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)與綜合評(píng)價(jià)、校園周邊地區(qū)大氣污染物成分與來(lái)源分析、生活污水生化處理工藝運(yùn)行與優(yōu)化等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。[1]在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)課程中，考慮到大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的多樣性，涵蓋了多種監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，響應(yīng)國(guó)家對(duì)顆粒物特別是細(xì)顆粒物污染的重視，在實(shí)驗(yàn)課程中顆粒物質(zhì)量嘗試進(jìn)行監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目，并采取分級(jí)采樣的方法，對(duì)從細(xì)到粗不同粒徑的顆粒物進(jìn)行采樣、稱重和濃度計(jì)算。[2]

（2）減少驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)和專業(yè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。根據(jù)CDIO工程教育理念，將實(shí)驗(yàn)課程劃分為四個(gè)類(lèi)型：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和專業(yè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)旨在使學(xué)生對(duì)經(jīng)典理論知識(shí)有感性認(rèn)識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)研究專門(mén)技能，并能靈活運(yùn)用。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)與學(xué)生的個(gè)性化教育相結(jié)合，以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力為目的，通過(guò)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)使學(xué)生獲得完整的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。綜合型實(shí)驗(yàn)是把知識(shí)點(diǎn)緊密相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容連貫起來(lái)，體現(xiàn)出內(nèi)容的系統(tǒng)性，通過(guò)綜合型實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生連貫的、動(dòng)態(tài)的和有機(jī)組合的系列化操作技能，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和運(yùn)用能力。[3]專業(yè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生個(gè)人或團(tuán)隊(duì)自主選題設(shè)計(jì)、在教師的指導(dǎo)下組織實(shí)施并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理、撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文或總結(jié)報(bào)告等。這四類(lèi)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程各有不同，并且層次逐漸提高。單純驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)已經(jīng)無(wú)法滿足對(duì)環(huán)境類(lèi)專業(yè)學(xué)生研究能力和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的要求，應(yīng)考慮增加后三類(lèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，促使學(xué)生積極思考和創(chuàng)新，逐漸掌握思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

依托南京信息工程大學(xué)“大氣科學(xué)與環(huán)境氣象國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”、“環(huán)境科學(xué)與工程省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”和“大學(xué)化學(xué)省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”等項(xiàng)目的建設(shè)，建立了實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練平臺(tái)。通過(guò)此平臺(tái)，按照基本操作技能訓(xùn)練→驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)→設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)→創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的順序?qū)W(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)，不斷提高大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能水平。

（3）激勵(lì)科研與實(shí)踐教學(xué)結(jié)合。近年來(lái)學(xué)院教師積極申報(bào)縱向和橫向科研項(xiàng)目，國(guó)家級(jí)和省市級(jí)科研課題項(xiàng)目數(shù)達(dá)66項(xiàng)。教師們將實(shí)踐教學(xué)與科研項(xiàng)目相結(jié)合，實(shí)踐教學(xué)與科研實(shí)現(xiàn)資源共享，將教師科研成果反哺實(shí)踐教學(xué)，教學(xué)促進(jìn)科研，及時(shí)將先進(jìn)科技、工程實(shí)踐與教學(xué)密切聯(lián)系，融入實(shí)踐教學(xué)改革成果和科技創(chuàng)新，不僅可以豐富和更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造創(chuàng)新源動(dòng)力，也使學(xué)生的探索能力和創(chuàng)新能力得到了培養(yǎng)，開(kāi)拓了視野，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，還需要制定切實(shí)可行的激勵(lì)政策，支持和鼓勵(lì)學(xué)生參與教師主持的各類(lèi)科研項(xiàng)目。

依托“江蘇省優(yōu)勢(shì)學(xué)科平臺(tái)”和“江蘇省大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)和污染控制高技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等項(xiàng)目的建設(shè)，打造大學(xué)生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺(tái)。通過(guò)此平臺(tái)，積極引導(dǎo)學(xué)生參加教師科研課題和大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃，親歷科學(xué)研究工作的全過(guò)程，使實(shí)踐教學(xué)延伸到科研基地，提高了學(xué)生科技創(chuàng)新的能力。

2.考核評(píng)價(jià)方式多樣化

考核評(píng)價(jià)方式應(yīng)做到可以區(qū)分出做實(shí)驗(yàn)與不做實(shí)驗(yàn)、認(rèn)真做與不認(rèn)真做、思考與不思考的差別。采用不同方式和內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，如采取筆試（閉卷、開(kāi)卷、小論文、調(diào)查報(bào)告、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告）、口試、實(shí)際操作等多種方式相結(jié)合的形式。實(shí)際操作分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)類(lèi)型，它們分別占一定比例，后兩者的比例可以稍高，主要考察實(shí)驗(yàn)參與情況、操作技能和實(shí)驗(yàn)完成情況。采取多樣化的考核評(píng)價(jià)方式，不同實(shí)驗(yàn)類(lèi)別的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和側(cè)重點(diǎn)有所不同，可以使學(xué)生更加重視實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用，培養(yǎng)其工程思維能力。

3.教學(xué)手段多樣化

在水處理、大氣污染治理和固體廢棄物處理處置實(shí)驗(yàn)等課程中采用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，通過(guò)在計(jì)算機(jī)上模擬實(shí)際處理過(guò)程，使學(xué)生熟悉各處理單元的原理，并且可以通過(guò)仿真操作來(lái)反復(fù)練習(xí)操作過(guò)程，同時(shí)也可以對(duì)一些人為設(shè)置的非正常情況和生產(chǎn)故障進(jìn)行應(yīng)急處理、工藝參數(shù)調(diào)整以及故障處理等。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和專業(yè)特長(zhǎng)選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，向?qū)嶒?yàn)中心提交實(shí)驗(yàn)方案，并與專業(yè)教師聯(lián)系確立指導(dǎo)關(guān)系；開(kāi)辟開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)，鼓勵(lì)學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目申報(bào)、創(chuàng)新基金申請(qǐng)、各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽、專利申請(qǐng)等，給予優(yōu)先使用實(shí)驗(yàn)室資源的支持，同時(shí)對(duì)于表現(xiàn)突出（如發(fā)表學(xué)術(shù)論文、專利、競(jìng)賽獲獎(jiǎng)等）的學(xué)生，給予評(píng)獎(jiǎng)評(píng)優(yōu)政策傾斜。

依托“國(guó)家級(jí)工程教育實(shí)踐中心”和“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”等項(xiàng)目的建設(shè)，打造多元化實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。通過(guò)此平臺(tái)，按認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)→動(dòng)態(tài)仿真→中試操作→生產(chǎn)實(shí)習(xí)→工程設(shè)計(jì)的程序開(kāi)展工程訓(xùn)練，使學(xué)生全面認(rèn)識(shí)生產(chǎn)工藝流程及實(shí)際工作過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。

4.加強(qiáng)校企合作

利用與企業(yè)的合作、協(xié)作關(guān)系，與企業(yè)共建實(shí)驗(yàn)室或研發(fā)中心，利用學(xué)校資源完成企業(yè)的一部分研發(fā)工作，或者選派學(xué)生前往企業(yè)進(jìn)行鍛煉，完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或課程設(shè)計(jì)。注重實(shí)踐教學(xué)與科研和社會(huì)實(shí)踐緊密結(jié)合，推進(jìn)校企合作，建設(shè)實(shí)踐教學(xué)基地，遵循教學(xué)、科研和生產(chǎn)三結(jié)合的原則，取得了豐碩的成果。通過(guò)校企合作，建立了6個(gè)企業(yè)研究院，這些研究院既作為學(xué)生的實(shí)訓(xùn)基地，又作為學(xué)生的科研創(chuàng)新平臺(tái)。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)條件建設(shè)，提高了開(kāi)放選修實(shí)驗(yàn)、學(xué)生小科研和學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)比例，從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)新意識(shí)，學(xué)生的實(shí)踐技能與創(chuàng)新能力得到了極大提高。自2011年以來(lái)，本科生參加國(guó)家級(jí)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目7項(xiàng)，省級(jí)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目20多項(xiàng)，獲得江蘇省本科生優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）二、三等獎(jiǎng)和江蘇省本科生優(yōu)秀畢業(yè)論文團(tuán)隊(duì)等，學(xué)生參與研發(fā)申報(bào)專利60余項(xiàng)。

5.強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室管理，完善實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度培訓(xùn)和宣傳

打破傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理的舊模式和各自獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)格局，整合實(shí)驗(yàn)室資源，成立實(shí)驗(yàn)中心和實(shí)踐訓(xùn)練中心，對(duì)所有實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、管理和安排，同時(shí)滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生創(chuàng)新科研活動(dòng)的資源共享。將實(shí)驗(yàn)室安全教育常態(tài)化，每年為新生和即將進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)室安全講座，通過(guò)一些實(shí)際發(fā)生的實(shí)驗(yàn)室安全案例，警示學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)操作過(guò)程中每一步驟都需要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室安全管理制度和實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，不能有半點(diǎn)馬虎；并且向?qū)W生講授實(shí)驗(yàn)室基本安全知識(shí)、常見(jiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品及危險(xiǎn)操作、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品領(lǐng)用及使用等知識(shí)，為培養(yǎng)他們的安全責(zé)任意識(shí)打下基礎(chǔ)。

6.更新實(shí)踐教材內(nèi)容

實(shí)踐教材建設(shè)對(duì)于提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量、完善實(shí)踐教學(xué)體系、全面實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)、提升環(huán)境類(lèi)專業(yè)辦學(xué)水平均具有積極的促進(jìn)作用。重視實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)，利用專項(xiàng)教材建設(shè)基金，本著“科學(xué)性、適用性、針對(duì)性”的原則，教師們結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，積極參編和主編特色鮮明的實(shí)驗(yàn)教材、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和課程設(shè)計(jì)教程多部。

四、結(jié)語(yǔ)

依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、國(guó)家級(jí)工程教育實(shí)踐中心、卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃、優(yōu)勢(shì)學(xué)科平臺(tái)和高技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的建設(shè)，構(gòu)建了“以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為中心，理論實(shí)踐結(jié)合、模擬實(shí)踐結(jié)合、教學(xué)科研結(jié)合、一二課堂結(jié)合和學(xué)校企業(yè)結(jié)合”的環(huán)保人才實(shí)踐能力培養(yǎng)運(yùn)行模式，在本科生實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了應(yīng)用和檢驗(yàn)，取得了顯著成效。

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（責(zé)任編輯：孫晴）