環(huán)境創(chuàng)新人才培養(yǎng)的“三梯度”教學(xué)模式架構(gòu)與實踐

何士龍等

摘 要： 本文針對我校及相關(guān)高校環(huán)境工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)過程中存在的問題，以“重基礎(chǔ)、強實踐、求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)理念為指導(dǎo)，架構(gòu)了可實現(xiàn)學(xué)生能力從基本理論掌握、理論與實踐相結(jié)合上升到實踐中自主創(chuàng)新的“三梯度”教學(xué)模式，并在本校環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與探索中成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： “三梯度”教學(xué) 創(chuàng)新型人才 環(huán)境工程

1.研究背景

培養(yǎng)大量一線創(chuàng)新人才，是當(dāng)代中國高等教育最重要的歷史使命[1]。然而，教學(xué)組在對我校和相關(guān)高校環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)體系的調(diào)查與分析中發(fā)現(xiàn)，目前在環(huán)境工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中存在以下問題：（1）重視理論教學(xué)，忽視學(xué)生創(chuàng)新能力、工作能力、動手能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致培養(yǎng)的本科人才實踐能力弱、創(chuàng)新能力差；（2）理論與實踐教學(xué)體系相互獨立，互動性較差，并未有機糅合；（3）強調(diào)教師對學(xué)生被動的知識灌輸，忽視對學(xué)生自主性和研究性學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。這些缺陷的存在使得高等教育“創(chuàng)新”理念實施的原動力嚴(yán)重不足。鑒于此，本教學(xué)組以“重基礎(chǔ)、強實踐、求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)理念和以“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)、創(chuàng)新是靈魂”的教學(xué)理念為指導(dǎo)，系統(tǒng)開展了“三梯度”教學(xué)模式的理論研究與實踐。

2.“三梯度”教學(xué)模式的提出

“三梯度”教學(xué)模式如圖1所示。該教學(xué)模式包含三個層次，即以課堂理論教學(xué)—實驗教學(xué)、課程—認(rèn)識—生產(chǎn)實習(xí)、課程設(shè)計為基礎(chǔ)強化學(xué)生的基本理論，以創(chuàng)新實驗、畢業(yè)實習(xí)與設(shè)計和大學(xué)生的科訓(xùn)項目為核心，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力，以開放實驗、課外實踐、創(chuàng)新訓(xùn)練為主體，發(fā)展學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。三個層次集基礎(chǔ)教學(xué)、實踐教學(xué)和創(chuàng)新環(huán)節(jié)于一體，且環(huán)環(huán)緊扣，逐級升華，實現(xiàn)了學(xué)生能力由基本理論掌握到理論與實踐相結(jié)合再到實踐中自主創(chuàng)新的循序漸進式發(fā)展。該教學(xué)模式具有科學(xué)性、通用性、交互性和前瞻性，為打造“學(xué)生為主、教師帶路”的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式架構(gòu)了良好平臺。

圖1 “三梯度”教學(xué)模式示意圖

3.“三梯度”教學(xué)模式的解析與實踐

3.1強化課程實驗、實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的初步實踐能力。

3.1.1注重實驗環(huán)節(jié)，增強學(xué)生動手能力。

實驗教學(xué)是課堂教學(xué)必不可少的輔助部分，但本科招生規(guī)模的擴大使得實驗教學(xué)資源相對緊缺，導(dǎo)致學(xué)生對實驗缺乏思考和基本技能掌握不牢的困局[2]。為提高學(xué)生的動手能力并培養(yǎng)其基本的科研素養(yǎng)，教學(xué)組采取擴大實驗規(guī)模、拓展實驗深度的措施，即除保證基本實驗教學(xué)數(shù)量外，重點開設(shè)一系列對學(xué)生科研素質(zhì)提高有益的綜合實驗，同時延長實驗時間，確保每位學(xué)生都熟悉實驗原理，并親手完成實驗的每個步驟，能夠正確分析實驗現(xiàn)象，從中得出科學(xué)結(jié)論。

增加設(shè)計型實驗，如混凝優(yōu)化設(shè)計、沉淀效果影響因子優(yōu)化、過濾實驗中的水力學(xué)、溫度條件優(yōu)化、汽車排氣成分對PM2.5的影響、酚降解菌的馴化、分離與篩選過程控制、利用環(huán)境質(zhì)量基本模型解析進行河流污染物濃度的估算等。該類實驗強調(diào)學(xué)生自身的研究和探索，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改教師的演示實驗為輔助指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、解決問題和總結(jié)經(jīng)驗的能力。

另外，將實驗納入考核體系，即在課程考試中增加實驗部分的考核，改變考試死記硬背的模式，提高學(xué)生對實驗的重視程度，加深對實驗的理解，增強分析數(shù)據(jù)的能力。

3.1.2提升課程實習(xí)教學(xué)地位，強化學(xué)生基本技能的掌握。

教學(xué)組在強化認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)的同時，結(jié)合課程性質(zhì)，開設(shè)課程實習(xí)，即利用課余時間采取參觀、操作、介入等方式配合課堂教學(xué)進程。當(dāng)前，開設(shè)課程實習(xí)的專業(yè)課主要有水污染控制工程、大氣污染控制工程、建筑給水排水工程、泵和泵站、城市給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)等。課程實習(xí)地點主要遵循“由近及遠”的原則，可根據(jù)對學(xué)生基本能力的培養(yǎng)目標(biāo)分為以下三類：

3.1.2.1參觀類。主要組織學(xué)生校內(nèi)參觀污水處理系統(tǒng)、臭氣控制系統(tǒng)、建筑內(nèi)部給水排水管道系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)、污水提升泵站、供水泵站等，增強學(xué)生對各種設(shè)備及系統(tǒng)的感性認(rèn)識。

3.1.2.2操作類。教學(xué)組根據(jù)具體情況選取中國礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)污水處理站和徐州市劉灣地面水廠及徐州市銅山區(qū)熱電廠等作為實習(xí)地點，由課程專任教師設(shè)定操作內(nèi)容，聘請現(xiàn)場人員指導(dǎo)教學(xué)，在現(xiàn)場指導(dǎo)教師的示范下，由學(xué)生按照規(guī)程操作，強化初步實踐能力，并加深對系統(tǒng)、工藝的認(rèn)識。

3.1.2.3介入類。這種課程實習(xí)在前兩種類型的基礎(chǔ)上進行，安排學(xué)生進入市政設(shè)計院開展短時間讀圖、識圖工作，主要目的在于強化其初步理論知識掌握能力。

為調(diào)動學(xué)生參與積極性并保證教學(xué)效果，課程實習(xí)成績將作為平時成績與考試成績一并考核，占總成績的30%，該方式在2007級環(huán)境工程學(xué)生中已經(jīng)開始采用，取得了良好的效果。

3.1.3注重課程設(shè)計命題與工程實際相結(jié)合，提高學(xué)生初步的理論應(yīng)用能力。

高等教育目標(biāo)是培養(yǎng)理論實踐相結(jié)合的高素質(zhì)人才，而課程設(shè)計是強化學(xué)生掌握基礎(chǔ)技能的重要手段，這就要求教師在課程設(shè)計命題時按照工程實際，而不能憑空想象[3]。教學(xué)組在大氣污染控制工程、城市給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)工程課程設(shè)計命題過程中，按照“理論聯(lián)系實踐”的原則，進行充分優(yōu)化，絕大部分課程設(shè)計題目均來自相關(guān)設(shè)計院所承接的工程，能夠突出實際工程目標(biāo)，不會造成理論教學(xué)與實踐需要的脫節(jié)。項目組現(xiàn)開設(shè)的課程設(shè)計題目及來源如表1所示。

表1 課程設(shè)計題目及來源

3.2加大理論教學(xué)與實踐教學(xué)結(jié)合力度，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

3.2.1加強校外工程實踐教育基地建設(shè)。

根據(jù)學(xué)科和專業(yè)性質(zhì)特點，有目的、有計劃、有步驟地選擇能夠滿足教學(xué)實習(xí)條件的實習(xí)單位，共同建立校外工程實踐教育基地。這是滿足學(xué)生專業(yè)實習(xí)需要，完成教學(xué)實踐性環(huán)節(jié)的重要途徑。教學(xué)組加強了校外工程實踐教育基地的建設(shè)，本專業(yè)與安全學(xué)院安全專業(yè)共同建設(shè)了國家級工程實踐教育中心——徐州礦務(wù)集團國家級工程實踐教育中心，設(shè)計了完整的實施方案。除此之外，還與其他單位建有15個實習(xí)基地，分別應(yīng)用于認(rèn)識實習(xí)、課程實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)與畢業(yè)實習(xí)及課外實踐等。

3.2.2將設(shè)計型創(chuàng)新型實驗和畢業(yè)實習(xí)、設(shè)計相貫通。

將設(shè)計型創(chuàng)新型實驗與畢業(yè)實習(xí)、設(shè)計相貫通，學(xué)生可以在創(chuàng)新研究中獲得教師的指導(dǎo)，強化創(chuàng)新意識。尤其是創(chuàng)新實驗需要在教師指導(dǎo)下進行工藝、流程、實施方案的設(shè)計，每一個步驟都由學(xué)生親力親為，并由指導(dǎo)教師審閱，使學(xué)生獲得自我認(rèn)同感，從而大幅度提高學(xué)生的動手、獨立思考和分析問題的能力及科研興趣，易于部分學(xué)生找出科研切入點。這些創(chuàng)新實驗?zāi)転閷W(xué)生的畢業(yè)實習(xí)、設(shè)計提供方向；可根據(jù)學(xué)生的興趣點安排不同的畢業(yè)實習(xí)、設(shè)計內(nèi)容，提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。近兩年來，教學(xué)組采取這種一貫式創(chuàng)新能力培養(yǎng)思路，獲得省級優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計2項，校級優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計10余項等，這充分證明了本思路的科學(xué)性。

3.2.3加強大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃與學(xué)生綜合科學(xué)素養(yǎng)的融合。

科研是一種創(chuàng)造性活動。通過參與科研實踐活動，學(xué)生從課堂被動地接受知識到以探索、研究、發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)的主動學(xué)習(xí)，與專業(yè)基礎(chǔ)理論知識融會貫通，提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，學(xué)會獨立思考問題，不斷提高創(chuàng)新能力。近年來，從國家到地方，再具體到學(xué)校，均大力資助大學(xué)生創(chuàng)新性研究[4]。而且，項目組歷來十分重視大學(xué)生科研工作，每年積極組織教師收集資料，為學(xué)生提供大量研究課題，同時對學(xué)有余力的學(xué)生的自擬課題給予積極指導(dǎo)，并提供實驗平臺。近三年中，由教學(xué)組教師指導(dǎo)的大學(xué)生科訓(xùn)、創(chuàng)新實踐項目累計達11項，其中國家級4項、省級2項。

鼓勵學(xué)生參與到教師的科研項目中，并在項目的基礎(chǔ)上指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新活動。兩年來本教學(xué)組學(xué)生參與國家級、省級科研項目近10項，指導(dǎo)學(xué)生發(fā)表SCI、EI和其他期刊收錄的科研論文20余篇。

3.3融入創(chuàng)新教育理念，培養(yǎng)學(xué)生自主實踐能力。

3.3.1開放實驗。

實踐活動若在教師主導(dǎo)下開展，可限制學(xué)生自主創(chuàng)新能力的發(fā)展；針對這種情況，項目組鼓勵學(xué)生自主實驗，文獻查閱、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析、論文和報告撰寫，每一個步驟都由學(xué)生自主完成，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。當(dāng)前項目組負(fù)責(zé)的開放實驗近20項。

3.3.2課外創(chuàng)新作品競賽。

課外競賽是學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效動力，教學(xué)組在組織學(xué)生積極參與暑期實踐活動和“挑戰(zhàn)杯”競賽的同時，還針對產(chǎn)品和課題創(chuàng)新的連續(xù)性，建立了學(xué)生的特色“傳、幫、帶”梯隊機制，形成了大四帶大三幫大二的創(chuàng)新梯隊，從培養(yǎng)他們的基本實踐技能入手，逐漸加大訓(xùn)練層次。這種機制連貫性好，高、低年級的學(xué)生聯(lián)系緊密，取得了很好的效果。近三年來，20名學(xué)生參加課外創(chuàng)新作品的開發(fā)與研制，并在第九～十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中連續(xù)獲獎和首屆全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽共計6項。

4.結(jié)語

教學(xué)組提出并架構(gòu)了以“實驗教學(xué)、課程—認(rèn)識—生產(chǎn)實習(xí)、課程設(shè)計為基礎(chǔ)的強化基本技能的第一層次，創(chuàng)新實驗、畢業(yè)實習(xí)與設(shè)計和大學(xué)生科訓(xùn)項目為核心培養(yǎng)綜合實踐能力的第二層次，以及開放實驗、課外實踐、創(chuàng)新訓(xùn)練為主體激發(fā)自主創(chuàng)新能力的第三層次”為主體的復(fù)合實踐教學(xué)體系，實現(xiàn)了“課程講授—課程實驗、實踐—課程設(shè)計、認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)”的有效結(jié)合，實現(xiàn)了“實習(xí)—課程設(shè)計—實習(xí)—畢業(yè)設(shè)計”的融會貫通，加強了學(xué)生工程能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，形成了以“開放實驗—大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目、課外實踐—論文撰寫”逐步升華的創(chuàng)新培養(yǎng)新體系，實現(xiàn)了學(xué)生能力由基本理論掌握到理論與實踐相結(jié)合再到實踐中自主創(chuàng)新的循序漸進式的發(fā)展。

參考文獻：

[1]羅生全，程芳芳.香港地區(qū)教育博士培養(yǎng)體系及借鑒[J].教師教育研究，2012（5）：49-53.

[2]李勇，余冰等.物流管理專業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的探索[J].科技管理技術(shù)，2012（12）：134-136.

[3]張輝，焦嵐等.創(chuàng)新型人才的剖析和塑造[J].黑龍江高教研究，2012（6）：133-137.

[4]陳文遠，田友誼等.論高校學(xué)生工作于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的偏離與統(tǒng)一[J].江蘇高教，2012（3）：126-128.