孫 也 相 艷 范文宏 李曉敏
北京航空航天大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院 北京 100191
以能力培養(yǎng)為中心 構(gòu)建環(huán)境專業(yè)立體式實(shí)驗(yàn)體系
孫 也 相 艷 范文宏 李曉敏
北京航空航天大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院 北京 100191
從高校環(huán)境專業(yè)發(fā)展形勢出發(fā),分析了我國構(gòu)建實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的現(xiàn)狀。以北京航空航天大學(xué)環(huán)境教學(xué)示范中心為例,探討了以能力培養(yǎng)為中心,專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容的改造和更新。同時對教學(xué)方法與手段的改革及教學(xué)新模式的創(chuàng)立進(jìn)行了探索。
環(huán)境專業(yè)人才;實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐;能力培養(yǎng)
隨著政府和社會的環(huán)保投入力度不斷加大,社會對環(huán)境類人才的需求數(shù)量、專業(yè)水平和綜合素質(zhì)等方面的要求日漸提高。作為培養(yǎng)環(huán)境類人才主要陣地,我國高校環(huán)境類專業(yè)經(jīng)過幾十年發(fā)展,現(xiàn)已構(gòu)建出一個專業(yè)類別齊全、層次分明、形式多樣、具有中國特色的環(huán)境教育體系,目前我國近半數(shù)的高等院校開設(shè)了各類不同層次的環(huán)境類專業(yè),培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的環(huán)境專業(yè)應(yīng)用人才[1]。在培養(yǎng)專業(yè)人才的過程中,實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是貫穿始終、不可缺少的重要組成部分,也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題和解決問題的重要途徑?!秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》中明確提出“要著力培養(yǎng)知識豐富、本領(lǐng)過硬的高素質(zhì)專門人才和拔尖創(chuàng)新人才”。因此,為了滿足國家對環(huán)保人員高素質(zhì)的需求,構(gòu)建以能力培養(yǎng)為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系具有多方面的重要意義。
環(huán)境專業(yè)是一門理工結(jié)合且實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性學(xué)科,為適應(yīng)時代發(fā)展要求,無論從培養(yǎng)領(lǐng)軍型人才還是應(yīng)用型人才的角度,以實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)突出培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題能力是環(huán)境專業(yè)教學(xué)的重要構(gòu)成。受傳統(tǒng)的教學(xué)模式影響,實(shí)驗(yàn)室教師往往根據(jù)實(shí)驗(yàn)講義提前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)藥品,并安排實(shí)驗(yàn)課程隨理論課程進(jìn)行,學(xué)生則機(jī)械地根據(jù)實(shí)驗(yàn)講義逐步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種普遍適用的傳統(tǒng)教學(xué)模式容易造成學(xué)生高分低能的現(xiàn)象,學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性和主動性受到阻礙,理論聯(lián)系實(shí)際的獨(dú)立思考被束縛,科研創(chuàng)新思維遭到扼殺。該模式對培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力的要求重視不夠,與當(dāng)前以能力培養(yǎng)為中心的環(huán)境專業(yè)人才教學(xué)理念不一致,也與培養(yǎng)卓越工程師的大背景相悖。
國外高校非常重視培養(yǎng)環(huán)境專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力,美國環(huán)境類大學(xué)畢業(yè)生參加PE(Professional Engineers)考試,至少要有四年工作經(jīng)驗(yàn)、必須有資深工程師指導(dǎo),并通過積累經(jīng)驗(yàn)有很強(qiáng)的實(shí)踐和判斷能力[2];澳大利亞重視環(huán)境保護(hù),要求所有的大學(xué)生有環(huán)保實(shí)踐能力,并在2007年頒布了《為了可持續(xù)未來的教育—澳大利亞學(xué)校環(huán)境教育國家聲明》,要求高校所有成員及社區(qū)積極開展環(huán)境教育實(shí)踐活動,鍛煉學(xué)生的環(huán)境意識,同時加強(qiáng)環(huán)境專業(yè)學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐活動,提高學(xué)生的專業(yè)技能;日本高校為了突出實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的重要性,注重提高學(xué)生動手能力,所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程不單純?yōu)槔碚撜n程服務(wù),而是成為獨(dú)立的課程體系,為培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)技能和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)作風(fēng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。
與國外高校相比而言,我國實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程往往服務(wù)于理論課程,雖然在書本知識和系統(tǒng)理論教育方面并不弱,但在重視創(chuàng)新及實(shí)踐能力培養(yǎng)方面尚有較大差距。很多高校也意識到在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系上存在的問題,積極探索實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革的措施與方法[4,5]。環(huán)境專業(yè)作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性學(xué)科,在社會重視環(huán)境保護(hù)的大背景下,構(gòu)建立體式實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系,為社會培養(yǎng)工作能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、滿足社會需要的實(shí)用型環(huán)保人才是十分必要的[6]。
我校環(huán)境教學(xué)示范中心作為北京市實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,成立于1998年2月。由環(huán)境工程微生物、環(huán)境監(jiān)測、水污染控制工程和大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)室組建。經(jīng)過多年的實(shí)踐和探索,根據(jù)環(huán)境學(xué)科特點(diǎn),構(gòu)建起一套具有特色的立體式實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系(如圖1所示)。該體系以實(shí)驗(yàn)和工藝操作為基礎(chǔ),以自主綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為主線,以科學(xué)研究、工程訓(xùn)練、科技競賽和校外實(shí)踐為依托,著力培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、科學(xué)思維、工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力。
圖1 立體式實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系示意圖
2.1 校內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系
校內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系主要包括基礎(chǔ)型、課程型和綜合設(shè)計(jì)型三種類型。該體系包括了對學(xué)生大學(xué)四年應(yīng)用能力培養(yǎng)的全方位覆蓋,完成了從被動式灌輸?shù)街鲃訉ぶ髮W(xué)的教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變,從單項(xiàng)技能訓(xùn)練到自主綜合能力的培養(yǎng)的過渡,最后從單純課堂知識驗(yàn)證型到跟蹤學(xué)科前沿的研究型訓(xùn)練的擴(kuò)展。
2.1.1 基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn),針對本科一、二年級新生開設(shè)
主要強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和實(shí)用性,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)特點(diǎn),在實(shí)驗(yàn)教師的引導(dǎo)下使學(xué)生能夠熟練、正確地使用各種常規(guī)儀器設(shè)備,同時教師通過演示/虛擬/仿真實(shí)驗(yàn)等實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)讓學(xué)生初步形成專業(yè)意識、加深對專業(yè)的認(rèn)知?;A(chǔ)型實(shí)驗(yàn)是針對整體實(shí)驗(yàn)中的單個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行細(xì)致分析,為后續(xù)課程型實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)做好基礎(chǔ)練兵。
2.1.2 課程型實(shí)驗(yàn),針對本科大二、三年級的學(xué)生開設(shè)
在學(xué)生完成環(huán)境化學(xué)、環(huán)境微生物基礎(chǔ)、水污染控制工程、環(huán)境規(guī)劃與管理、大氣污染控制工程、固體廢棄物的處理處置與資源化、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價(jià)、噪聲污染與控制等專業(yè)理論課的學(xué)習(xí)后,在掌握了一定的專業(yè)理論知識后,完成專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)。課程型實(shí)驗(yàn)獨(dú)立于專業(yè)課程,又在專業(yè)課程的基礎(chǔ)之上,通過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐充分理解和運(yùn)用專業(yè)課程的知識,為盡快掌握專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能、培養(yǎng)專業(yè)扎實(shí)的卓越人才奠定基礎(chǔ)。
2.1.3 綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),針對本科大三、四年級的學(xué)生開設(shè)
主要利用暑期或其他大塊時間開設(shè)的綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),根據(jù)對專業(yè)知識的了解,通過貼近學(xué)生生活的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),提高學(xué)生開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)的熱情。例如校園或生活區(qū)水、空氣環(huán)境質(zhì)量的調(diào)研,整個教學(xué)過程以學(xué)生為主,學(xué)生自主查閱資料并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,指導(dǎo)教師僅起輔導(dǎo)作用,實(shí)驗(yàn)中充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,提高了學(xué)生檢索資料及獲取知識能力、思考能力、設(shè)計(jì)能力,同時挖掘?qū)W生解決實(shí)驗(yàn)過程中所出現(xiàn)問題的應(yīng)急能力、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理能力及對所設(shè)計(jì)治理工藝的評估能力,對培養(yǎng)其綜合素質(zhì)大有幫助。
2.2 創(chuàng)新開放式實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系
自主創(chuàng)新開放式實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系以開放式實(shí)驗(yàn)室為平臺,主要強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)性、自主創(chuàng)新和獨(dú)立從事科研工作能力的培養(yǎng),在學(xué)生實(shí)驗(yàn)技巧提升、綜合素質(zhì)提高和創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中具有重要的地位和作用。
通過本科生參與科研活動,鼓勵學(xué)生早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、早進(jìn)團(tuán)隊(duì)、早進(jìn)課題,激發(fā)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐培養(yǎng)獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力。學(xué)生從大二開始可以參與教師科研活動,學(xué)生根據(jù)自己的興趣自主報(bào)名,教師根據(jù)初擬的實(shí)驗(yàn)方案選擇人選。學(xué)生利用課余時間參與教師的科研,這種對學(xué)生的開放,提供了一個廣闊的平臺。對于一些有大量教學(xué)任務(wù)和科研項(xiàng)目的教師,學(xué)生接受系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐訓(xùn)練的同時,也可幫助教師作為助教或助研承擔(dān)一些任務(wù)。
形成以傳統(tǒng)環(huán)境實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)與特色學(xué)科交叉融合的開放式體系。根據(jù)學(xué)校特色,與航空航天特色相融合,深入分析航空航天系統(tǒng)的室內(nèi)環(huán)境問題,培養(yǎng)學(xué)生科研興趣,開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。根據(jù)學(xué)院特色,與納米仿生材料及化學(xué)學(xué)科相結(jié)合,一方面通過新材料及新方法解決環(huán)境中的問題,另一方面用實(shí)驗(yàn)的方法考察新材料新技術(shù)給環(huán)境領(lǐng)域帶來的影響。
促進(jìn)科研與教學(xué)互動,及時把創(chuàng)新的科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容,將學(xué)科前沿動態(tài)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)例證,展示給學(xué)生。例如部分教師將等離子放電處理VOCs,納米材料光催化法處理廢水,重金屬污染物遷移轉(zhuǎn)化、生態(tài)毒理效應(yīng),生物膜法處理廢水等科研成果結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容傳授給學(xué)生,引導(dǎo)學(xué)生動手去感受,從而啟迪學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識。
開放式實(shí)驗(yàn)平臺助力科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。一是場地開放,實(shí)驗(yàn)室、研究基地等向?qū)W生開放;二是內(nèi)容開放,學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案及路線,與學(xué)生或指導(dǎo)教師探討后實(shí)驗(yàn);三是時間開放,充分利用暑期小學(xué)期等課外時間,學(xué)生自由選擇,與指導(dǎo)教師預(yù)約后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
2.3 課外科技活動
在課外,鼓勵學(xué)生組建多元化大學(xué)生創(chuàng)新興趣團(tuán)隊(duì)。3~6名學(xué)生即可組成科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),提出自己在環(huán)境領(lǐng)域的科研思路及選題,自行確定研究內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)路線,撰寫正式的申報(bào)書,鼓勵學(xué)生通過參加“馮如杯”科技競賽、大學(xué)生科研計(jì)劃(SRTP)及大學(xué)生化學(xué)競賽等課外科技活動,展示其科研成果。
同時鼓勵學(xué)生參加學(xué)校的環(huán)保社團(tuán)、綠色協(xié)會等社團(tuán)組織,開展環(huán)境專業(yè)方面的課外科技展示,學(xué)生通過展示本專業(yè)知識、技能。積極組織參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目,學(xué)生做出生產(chǎn)、科研項(xiàng)目和管理等工作實(shí)施計(jì)劃和解決方案,模擬環(huán)境專業(yè)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目,大大提高了知識綜合運(yùn)用能力和解決實(shí)際問題能力,引導(dǎo)學(xué)生擺正學(xué)習(xí)和就業(yè)的關(guān)系,提高學(xué)生對未來的企劃能力。
2.4 校外產(chǎn)學(xué)研及社會實(shí)踐體系
環(huán)境專業(yè)承擔(dān)了解決環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題的重要社會責(zé)任,因此理論教學(xué)與實(shí)際工程和社會應(yīng)用相結(jié)合是構(gòu)建環(huán)境專業(yè)立體式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的重中之重,鼓勵學(xué)生走出校園,通過多種校外產(chǎn)學(xué)研和社會實(shí)踐方式培養(yǎng)實(shí)際工作能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、滿足社會需要的實(shí)用型環(huán)保人才。
一是開展實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地和大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地的建設(shè),利用高碑店污水處理廠、北京水泥廠、中國環(huán)境科學(xué)研究院、中國環(huán)境監(jiān)測總站、燕山石化等有關(guān)科研院所、行業(yè)企業(yè)的實(shí)習(xí)資源,滿足不同社會實(shí)踐的教學(xué)要求,學(xué)生通過在實(shí)習(xí)基地參與生產(chǎn)實(shí)踐、科研項(xiàng)目和管理工作,將大大提升其綜合素質(zhì)。
二是以提高實(shí)踐能力為重點(diǎn),探索與北京市環(huán)境科學(xué)研究院等有關(guān)科研院所、行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的模式,學(xué)校鼓勵聯(lián)合培養(yǎng)模式,通過項(xiàng)目合作方式選派優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng),提高其實(shí)際工作能力。
三是以橫向課題的產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化,通過科研向生產(chǎn)轉(zhuǎn)化工程中,為企業(yè)輸送優(yōu)秀的專業(yè)人才。
(1)注重啟發(fā)式、參與式、探究式、討論式創(chuàng)新教學(xué)方法的配套。增設(shè)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)討論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論兩個環(huán)節(jié),鼓勵學(xué)生多問為什么,激發(fā)學(xué)生專業(yè)興趣和學(xué)習(xí)動力,原始實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)討論后須由教師簽字,并要求學(xué)生學(xué)會用Origin軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(2)改革考核方法,實(shí)驗(yàn)教師認(rèn)真評價(jià)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,注重實(shí)驗(yàn)過程考查和學(xué)生能力評價(jià),對實(shí)驗(yàn)結(jié)果中體現(xiàn)的問題快速反饋給學(xué)生,通過二次問題的查找給予深層次考核。
(3)創(chuàng)新編寫實(shí)驗(yàn)教材,實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容與理論課教材各具相對獨(dú)立性,并體現(xiàn)學(xué)科前沿性,以培養(yǎng)、提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力和獨(dú)立分析、解決問題的能力。
(4)推行本科生導(dǎo)師制,鼓勵學(xué)生早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,參與科研活動,加強(qiáng)學(xué)生與指導(dǎo)教師之間的溝通,激發(fā)和培養(yǎng)本科生的科學(xué)探究熱情與實(shí)際工作能力。
(5)聘請具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任兼職教師,通過引入實(shí)際案例教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)環(huán)節(jié),可以消除理論教學(xué)與實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)脫離的弊端,既豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí),又促進(jìn)了專職教師與兼職教師的交流進(jìn)步。
隨著全社會對環(huán)境問題的關(guān)注度的不斷提高,社會對環(huán)境領(lǐng)域高水平人才需求的質(zhì)量和數(shù)量急劇增大。高校環(huán)境專業(yè)承擔(dān)著為解決環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題培養(yǎng)高素質(zhì)人才的社會重任,因此創(chuàng)新教育教學(xué)方法,構(gòu)建立體式實(shí)驗(yàn)實(shí)踐體系,為社會培養(yǎng)出即有扎實(shí)理論基礎(chǔ)知識又有較強(qiáng)動手能力和創(chuàng)新能力的專業(yè)人才有重要的社會意義。
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Constructing Stereo-experimental Teaching System for Environmental Professional to Focus on Competence Capture
Sun Ye, Xiang Yan, Fan Wenhong, Li Xiaomin
Beihang University, Beijing, 100191, China
The current situations of constructing experimental and practice teaching system are analyzed according to the development of collegiate environmental major in China. Taking an example of the environment teaching and demonstration center of Beihang University,the contents of experiment and practice teaching are discussed based on competence capture. In addition, Reform of the new teaching methods and the establishment of the new teaching model are explored.
environmental professional; experimental and practice; competence capture
2014-03-13
孫也,實(shí)驗(yàn)師。
北京航空航天大學(xué)2013年教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目“以培養(yǎng)卓越工程師為目標(biāo),環(huán)境類專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與改革”(編號:432322)。