構(gòu)建以培養(yǎng)創(chuàng)新型科技人才的實踐教學體系

趙曉丹, 吳春華, 周 振, 葛紅花, 王 嘯, 龔云峰

(上海電力學院 環(huán)境與化學工程學院，上海 200090)

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構(gòu)建以培養(yǎng)創(chuàng)新型科技人才的實踐教學體系

趙曉丹, 吳春華, 周 振, 葛紅花, 王 嘯, 龔云峰

(上海電力學院 環(huán)境與化學工程學院，上海 200090)

培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力是當前高校教學改革的重點，也是深化落實科學發(fā)展觀，建設創(chuàng)新型國家的客觀需求。對于工程應用型的專業(yè)來說，實踐教學不僅能培養(yǎng)學生的實踐能力，更能直接培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，全面體現(xiàn)學生的工程應用能力和科技創(chuàng)新精神。上海電力學院應用化學專業(yè)水處理方向教學體系改革中的重大舉措即為構(gòu)建以培養(yǎng)創(chuàng)新型水處理工程科技人才為核心的實踐教學體系，通過該實踐教學體系的建設，大大提高學生的工程實踐能力和科技創(chuàng)新能力。

實踐教學體系； 水處理工程科技人才； 工程實踐； 科技創(chuàng)新

0 引 言

“十一五”、“十二五”期間是我國全面建設小康社會的關鍵時期，是深化改革開放的攻堅階段，經(jīng)濟發(fā)展方式加快轉(zhuǎn)變，凸顯了提高國民素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要性和緊迫性[1]。高等教育肩負著培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的歷史使命，如何提高在校大學生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力是當前高校教學改革的重點，也是深化落實科學發(fā)展觀，開展自主創(chuàng)新，建設創(chuàng)新型國家的客觀需求[2,3]。創(chuàng)新型水處理工程科技人才的培養(yǎng)需要從教育理念、內(nèi)容、方法、手段和模式等方面入手，使工程技術教育適應經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。對于工程應用型的專業(yè)來說，實踐教學不僅能培養(yǎng)學生的實踐能力，更能直接培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，全面體現(xiàn)學生的工程應用能力和科技創(chuàng)新精神[4-6]。因而構(gòu)建以培養(yǎng)創(chuàng)新型水處理工程科技人才為核心的實踐教學體系成為應用化學專業(yè)水處理方向教學體系改革的重中之重，是本專業(yè)建設高層次創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)基地的關鍵。

自2007年開始，依托“085”工程重點學科專業(yè)建設項目，部級重點實驗室建設項目，上海市教委重點實驗室、重點學科、工程技術研究中心、重點課程、精品課程建設和重點教學改革項目，本課題組進行了一系列實踐教學體系改革的探索和實踐，解決了工程實踐訓練缺乏，工程技術教育與實際生產(chǎn)的結(jié)合不緊密，教師普遍缺乏工程實踐經(jīng)驗，學生缺乏創(chuàng)新意識等問題，重點突出對學生工程實踐能力和科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，取得了顯著成效。

1 確立創(chuàng)新型水處理工程科技人才培養(yǎng)的教學理念

隨著新世紀的到來, 面向創(chuàng)新型國家建設需求，國家對高等教育提出了新的要求，高層次創(chuàng)新型科技人才培養(yǎng)成為我國人才隊伍建設的首要任務。為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才，打造水處理領域內(nèi)全國一流專業(yè)，要充分認識水處理作為工程應用型專業(yè)的特點，根據(jù)我國電力、環(huán)境、電子等行業(yè)發(fā)展的需要，有計劃、有目的、有針對性、有重點地培養(yǎng)社會急需的創(chuàng)新型工程科技人才[7-8]。

目前國內(nèi)有相當多的綜合性大學的應用化學專業(yè)的培養(yǎng)理念和課程體系重理論輕實踐，且針對性不強?；趧?chuàng)新型國家戰(zhàn)略、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)升級和節(jié)能環(huán)保國家戰(zhàn)略的需求，學科在研究教學改革的目標、全面推進工程科技人才培養(yǎng)的過程中，分析了自己的優(yōu)勢和教學方向，在此基礎上，明確了應用化學專業(yè)水處理方向的教學定位，確立了全新的教學理念：以“立足應用、立足電力、立足一線”為基準，以工程實踐能力和科技創(chuàng)新能力為主線，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力強、綜合素質(zhì)高的工程科技人才為目標[9]。由此確立了本學科水處理方向的教學思路：堅持理論教學與實踐教學協(xié)調(diào)發(fā)展的同時，強化實踐教學和創(chuàng)新教學，以“一個目標，兩種能力，三項基準”為引領，學科建設、師資隊伍建設、教學改革和課程建設為前提，創(chuàng)新型實驗平臺和工程實踐基地為基礎，科研成果和先進技術為支撐，構(gòu)建分層遞進的實踐教學體系，為電力行業(yè)輸送創(chuàng)新型水處理工程師(見圖1)。

2 構(gòu)建具有專業(yè)特色的實踐教學體系

2.1 構(gòu)建專業(yè)特色實踐教學體系的思路

在以“一個目標，兩種能力，三項基準”為教學思>路指導下，確定了構(gòu)建具有專業(yè)特色的實踐教學體系的三項原則：①教學、科研、生產(chǎn)相結(jié)合的原則，科研成果提升實踐教學內(nèi)容的深度和廣度，生產(chǎn)過程增加實踐教學內(nèi)容的實用性；②教師、學生、專家相結(jié)合的原則，以學生為本，充分發(fā)揮教師和專家各自優(yōu)勢共同指導學生；③課堂教學、實驗研究、基地實習相結(jié)合的原則，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新探索精神和生產(chǎn)實踐能力[10-11]。

圖1 創(chuàng)新型水處理工程科技人才培養(yǎng)教學理念

三個“相結(jié)合”的原則根本點在于實踐教學，強調(diào)理論用之于實踐，實踐提升理論。整個教學過程并不是簡單的“單循環(huán)”，而是一個周而復始、多層嵌套、逐層提高的過程。

2.2 建立校、企、國際合作三位一體的實踐教學模式

校企合作是產(chǎn)學研戰(zhàn)略的基礎，是培養(yǎng)學生工程實踐能力的重要渠道，國際合作是提高師資隊伍科技創(chuàng)新能力的途徑，聯(lián)合培養(yǎng)能使學生的技術創(chuàng)新能力得到更高層次的提升，學校、企業(yè)、國際合作三位一體的實踐教學模式貫穿整個“分層遞進”的實踐教學體系[12]。

(1) 以校企產(chǎn)學研戰(zhàn)略聯(lián)盟為平臺，與上海吳涇熱電廠、外高橋發(fā)電廠、華能石洞口電廠、臨港燃氣電廠、浙江嘉興電廠、華東電力設計院、上海電力公司電力科學研究院等10家電力企業(yè)建立了校企合作共同培養(yǎng)模式，工程技術專家作為名譽導師，指導學生電廠實習和水處理系統(tǒng)設計；

(2) 以國際電力高校聯(lián)盟為平臺，與英國斯特拉斯克萊德大學、德國布蘭登堡科技大學、澳大利亞科廷大學、俄羅斯莫斯科動力學院、越南電力大學、馬來西亞國能大學和巴西伊塔茹巴聯(lián)邦大學7所以電力為特色的大學建立了國際交流合作關系，學生通過國際交流了解國際學科前沿和發(fā)展動態(tài)；

(3) 依托“085”工程“海外名師項目”，與日本大阪大學和美國加州大學建立聯(lián)合培養(yǎng)合作關系，海外名師指導學生完成大學生科技創(chuàng)新項目，引導學生參與重大國際科研項目。

2.3 建立“分層遞進”的實踐教學體系

實踐教學體系(見圖2)以水處理工程技術培養(yǎng)為核心，分為校內(nèi)和校外兩條線，將提高學生的工程實踐能力和科技創(chuàng)新能力貫穿于實踐教學的全過程，實踐教學內(nèi)容分層遞進，既相對獨立又嵌套于專業(yè)課程中，與理論教學相互協(xié)調(diào)、相互滲透[13-14]。

圖2 “分層遞進”的實踐教學體系

校內(nèi)實踐教學由分立到綜合，由基礎技能到尖端研究，分4個層面：實踐技能層、技能提高層、工程技術層、創(chuàng)新研究層。實踐技能層包括了相對獨立的基礎實驗和金工實習，由專項實驗教師指導完成，主要是訓練學生的基本操作技能；技能提高層包括水質(zhì)綜合分析、課程設計、仿真系統(tǒng)設計和工程設計，由專業(yè)基礎課教師指導完成，要求學生以小組為單位完成實驗方案設計、系統(tǒng)設計、工程計算和繪制系統(tǒng)圖，培養(yǎng)學生綜合應用專業(yè)理論知識的能力和分工協(xié)作的團隊精神，初步涉及工程應用和創(chuàng)新設計；工程技術層是在校內(nèi)綜合訓練中心和實習基地培養(yǎng)學生工程實踐能力，由具有工程實踐經(jīng)驗的專業(yè)教師指導，通過水處理工程訓練和專業(yè)綜合試驗訓練引導學生提出問題、解決問題；創(chuàng)新研究層是讓學生參與創(chuàng)新測試實驗、創(chuàng)新水處理系統(tǒng)設計、大學生科創(chuàng)項目和重大科研項目，由具有較強科研水平的專業(yè)教師指導，重點培養(yǎng)學生技術創(chuàng)新能力。

校外實踐教學由初級到高級分布在這四個層面之中，包括認識實習、工程設計、企業(yè)實習和產(chǎn)學研合作項目，由專業(yè)教師和企業(yè)工程專家共同指導完成，認識實習主要是加強學生感性認識，對本專業(yè)主要從事的工作有初步了解；工程設計是部分優(yōu)秀學生直接進入電力設計院，在主設人的指導下完成實際水處理系統(tǒng)設計；企業(yè)實習是在電廠專工的指導下進廠跟班實習，使學生熟悉生產(chǎn)一線，對技術問題進行深入分析；產(chǎn)學研合作項目是讓部分學生參與教師與企業(yè)的產(chǎn)學研項目，通過實驗創(chuàng)新實現(xiàn)工程應用創(chuàng)新。

3 構(gòu)建新型實踐教學體系的保障

3.1 建成培養(yǎng)創(chuàng)新型工程科技人才的教學團隊

教師是實施創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案的主體，教師自身的能力決定了教學團隊培養(yǎng)創(chuàng)新型工程技術人才的能力，師資隊伍建設是保障實踐教學體系實施的重要環(huán)節(jié)之一?；诒緦W科水處理方向?qū)嵺`性很強的特點，要求專業(yè)教師不僅是學術界的研究者，而且是行業(yè)內(nèi)的實踐者[15]。

(1) 返聘具有深厚理論基礎及多年現(xiàn)場工程經(jīng)驗的資深教授；引進具有高水平科研能力的博士；

(2) 聘請海外著名教授，作為學科的名譽教授，聘請具有豐富工程經(jīng)驗的專家及高級工程技術人員，作為本專業(yè)的客座講師；

(3) 選派青年教師赴研究機構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)以及海外高校進行為期1年的實踐和研修。

3.2 科研反哺教學，建立水處理創(chuàng)新綜合實驗平臺

本學科目前擁有“上海熱交換系統(tǒng)節(jié)能工程技術研究中心”、“熱力設備腐蝕與防護(部級)重點實驗室”、“上海高校電力腐蝕控制與應用電化學重點實驗室”等科研平臺，基于這些科研平臺學科承擔了國家自然基金1項，國家863項目1項，上海市科委重大項目3項等課題，科研水平得到了進一步升級。學科將科研成果融入實踐教學中，創(chuàng)建了水處理創(chuàng)新綜合實驗平臺，為本科實踐教學中創(chuàng)新實驗教學、創(chuàng)新技術教學、實驗方案設計創(chuàng)造了條件，具體包括水質(zhì)綜合分析實驗平臺、水處理材料性能測試實驗平臺、電化學綜合測試實驗平臺、水處理工藝運行調(diào)試試驗平臺[16-17]。

基于水處理創(chuàng)新綜合實驗平臺，教師將科研成果轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺`教學內(nèi)容，一方面指導學生按照自行編制的行業(yè)標準進行實驗，另一方面引導學生自主創(chuàng)新，探索新的測試指標或者研究其它測試方法，并通過標準方法驗證其準確性，從而開拓學生的創(chuàng)新意識，發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力。學生則從問題的角度進入問題形成的情境之中，圍繞課題自主學習、自主設計，尋找解決問題的方法和途徑。

3.3 引進最先進超純水處理系統(tǒng)，創(chuàng)建校內(nèi)實習基地

本學科與上海渡易水處理公司共同設計并建立了超純水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)與生產(chǎn)實際相符，與水處理課程教學內(nèi)容緊密相連，為實現(xiàn)理論知識聯(lián)系生產(chǎn)實際的教學模式創(chuàng)造了條件，使學生在接受課堂教學的同時就能接觸實際生產(chǎn)設備，感性認識和理性認識相互促進，激發(fā)了學生的學習動力，大大提高了教學質(zhì)量和教學效果。

超純水處理系統(tǒng)由兩條生產(chǎn)主線構(gòu)成，一條采用的是傳統(tǒng)生產(chǎn)線；另一條采用新型水處理技術-全膜水處理系統(tǒng)。兩條生產(chǎn)線路均設置了手動操作和全自動化控制系統(tǒng)，學生既可以訓練實際動手操作能力，也可以體驗全自動化控制生產(chǎn)過程。作為上海市高校中唯一的教學、生產(chǎn)兼具的超純水處理系統(tǒng)實習基地，為培養(yǎng)學生工程實踐能力提供了條件。

3.4 建立電廠水處理系統(tǒng)及水汽監(jiān)督仿真試驗平臺，培養(yǎng)交叉學科實踐創(chuàng)新能力

基于上海電力學院應用化學專業(yè)具有很強的電力背景，大部分畢業(yè)生在電力行業(yè)從事水處理技術及監(jiān)督工作，為加強本專業(yè)畢業(yè)生的競爭優(yōu)勢，體現(xiàn)本校的電力特色，建立了電廠水處理系統(tǒng)及水汽監(jiān)督仿真試驗平臺。依托該仿真平臺，學生能獨立完成電廠水處理系統(tǒng)控制的全過程，教師指導學生學習相關編程軟件，并利用軟件進行二次開發(fā)，完成水處理工藝監(jiān)控界面和仿真系統(tǒng)設計，強化學生計算機編程水平，培養(yǎng)學生的交叉學科實踐能力和創(chuàng)新能力。

4 實踐教學體系應用成效

通過五年的實踐教學體系的建設，獲得了顯著成效，主要包括以下三個方面：

(1) 師資隊伍強力支撐學生開展創(chuàng)新實踐，目前已指導學生完成市及國家級大學生科技創(chuàng)新項目21項，其中1項獲全國節(jié)能減排科技競賽三等獎。學生參與各類科研項目，并在國內(nèi)核心期刊發(fā)表論文28篇， 3篇被SCI收錄，5篇被EI收錄，參與申請4項專利。

(2) 教學改革和課程建設為實踐教學體系奠定理論基礎。完成了6項校內(nèi)教改項目和1項上海市重點教改項目，6項上海市級重點課程建設，2項獲上海市精品課程，公開發(fā)表教改論文7篇。

(3) 校內(nèi)建立實習基地——水處理工程訓練中心和水處理創(chuàng)新綜合試驗平臺，大大提高了學生的工程實踐能力和科技創(chuàng)新能力，使學生在電力行業(yè)就業(yè)率提高60%，出國深造率提高5%，并獲得用人單位好評，目前總體就業(yè)率達98%。

5 結(jié) 語

培養(yǎng)創(chuàng)新型水處理工程技術人才為核心的實踐教學體系的建立，實現(xiàn)了理論與實踐更深層次的結(jié)合，以專業(yè)課程建設為基礎，對實踐教學進行了大膽改革與創(chuàng)新，實踐環(huán)節(jié)的形式更加多樣化，創(chuàng)新實踐內(nèi)容充分發(fā)揮了學生的主動性和創(chuàng)造性。實踐教學改革推動了人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提升，在創(chuàng)新型科技人才培養(yǎng)方面發(fā)揮了重要作用。

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Constructing a Practical Teaching System with Focus of Cultivating Creative Scientists and Technicians

ZHAOXiao-dan,WUChun-hua，ZHOUZhen,GEHong-hua,WANGXiao,GONGYun-feng

(College of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University of Electric Power,Shanghai 200090, China)

To cultivate students’ innovation spirit, innovation consciousness and innovation ability is the key to the reform of higher education, and is also the requirement of implementation of scientific outlook on development and the demand of building an innovative country. For the students with major of engineering application, practice teaching can not only train their ability of practice, but also cultivate them innovation consciousness and ability. The water treatment specialty, applied chemistry major of Shanghai University of Electric Power initiates the reform of the teaching system which takes the core of cultivating innovative engineering and technical talent. A practice teaching system is constructed, it greatly improves the engineering practice ability and innovation ability of science and technology.

practical teaching system; engineering scientists and technicians of water treatment; engineering practice; innovation of science and technology

2014-12-11

上海電力學院重點核心課程建設項目(201411119)

趙曉丹(1979-)，女，湖北荊門人，碩士，副教授，主要研究水處理技術。Tel.:13371895947;E-mail:zhaoxiaodan@shiep.edu.cn

周 振(1981-)，男，山東臨沂人，博士，副教授，研究水污染控制技術。Tel.:18918302512;E-mail:zhouzhen@shiep.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2015)11-0206-04