工程教育專業(yè)認證背景下環(huán)境實驗教學中心建設

周遠松 唐曉龍 易紅宏 呂綠洲 高鳳雨

摘要：工程教育專業(yè)認證背景下，北京科技大學環(huán)境實驗教學中心以促進學生全面發(fā)展和適應社會需要為宗旨，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力為核心，積極對實驗教學、師資隊伍、管理體制與保障體系、資源利用與安全環(huán)境等方面進行探索與實踐，將環(huán)境實驗教學中心建設成礦冶特色鮮明，具有引領和示范作用的創(chuàng)新人才培養(yǎng)實驗教學中心。

關鍵詞：工程教育專業(yè)認證;環(huán)境實驗教學中心;人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）44-0050-03

一、引言

隨著我國加入《華盛頓協(xié)議》成為正式成員國，國家積極開展工程教育認證工作，全面建立專業(yè)認證體系，通過開展認證，推動專業(yè)發(fā)展，建設一流本科專業(yè)，提高工程教育人才培養(yǎng)質量，強化實踐能力和創(chuàng)新思維，開創(chuàng)我國高等教育改革發(fā)展新局面[1-3]。高校實驗教學中心作為開展實驗教學基地和進行創(chuàng)新研究的公共實驗平臺，在培養(yǎng)學生實踐能力、提升綜合素質、建立創(chuàng)新性思維方面起著重要的作用[4-6]。北京科技大學環(huán)境實驗教學中心（以下簡稱中心）在專業(yè)認證推進下，相應國家號召，積極進行教育教學改革，2010年獲批科技部“國家環(huán)境與能源國際科技合作基地”、“北京高等學校實驗教學示范中心”及“北京市校外人才培養(yǎng)基地”，2014年獲批“城市和生活污染物處理與資源化北京市國際科技合作基地”和“工業(yè)典型污染物資源化處理北京市重點實驗室”[7]。本文從實驗教學改革、師資隊伍建設、管理體制與保障體系、資源利用與安全環(huán)境4個方面對中心建設的方法和措施進行了探索與實踐。

二、實驗教學改革

1.實驗教學理念。中心秉承北京科技大學“厚基礎、重實踐”的優(yōu)良傳統(tǒng)，始終以培養(yǎng)具有堅實環(huán)境基本理論和專業(yè)知識、獨立動手實踐能力、具備解決復雜環(huán)境工程問題能力的技術人才為目標。通過將理論知識與科學研究緊密結合在一起，學生在實驗過程中，不僅能加深理論知識的理解，還能增強社會責任感、激發(fā)學生創(chuàng)新精神、培養(yǎng)學生實踐能力。中心作為高校中促進教學、科研及高素質專業(yè)人才培養(yǎng)的一個重要基地，努力建設成為國內一流、國際知名的人才培養(yǎng)和科學研究搖籃。

2.實驗教學體系。中心遵循實驗教學和人才成長規(guī)律，形成以能力培養(yǎng)為主線的實驗教學體系，由環(huán)境工程實驗、課程設計、實習、科技創(chuàng)新、畢業(yè)設計（論文）、課外素質教育6個部分組成。（1）環(huán)境工程實驗：包括基礎實驗和課程實驗兩類。其中基礎實驗包括環(huán)境工程基礎實驗、研究方法訓練和環(huán)境工程微生物學實驗。課程實驗包括分析化學實驗、工程流體力學實驗、環(huán)境監(jiān)測實驗、物理污染控制實驗、環(huán)境化學實驗等。（2）課程設計：包括工程制圖（實踐）、工程訓練。其中工程訓練包括冶煉廠的一級除塵裝置設計、某城市污水處理廠二級處理工藝設計、某垃圾填埋場工藝初步設計等。（3）實習：包括工程測量實習、金工實習、認識實習、生產(chǎn)實習及畢業(yè)實習，有相對穩(wěn)定的實習基地。（4）科技創(chuàng)新：具有鼓勵學生開展科研創(chuàng)新的機制，能充分利用各種教學資源取得科技創(chuàng)新成果。（5）畢業(yè)設計（論文）：畢業(yè)設計（論文）學時為15周，每位學生均有一題，全程有指導教師負責指導，學校根據(jù)畢業(yè)要求制定與之相適應的標準及保障機制。（6）課外素質教育：包括社會實踐、志愿服務與公益勞動、軍訓等。引導學生走出校門、接觸社會、了解國情，同時提高思想覺悟、激發(fā)愛國熱情，增強國防觀念和國家安全意識，增強學生服務社會意識，樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀。

該教學體系重視基本規(guī)范的養(yǎng)成、基礎能力的培養(yǎng)，與前沿科學、工程項目和社會應用密切聯(lián)系，并與課堂教學體系相匹配，充分利用我校已有的環(huán)境工程學科平臺。實驗教學體系如圖1所示。

第一學年主要進行公共基礎訓練，實驗內容以公共基礎性和專業(yè)驗證性為主，旨在培養(yǎng)學生的意志品質和道德修養(yǎng)，養(yǎng)成良好的基本規(guī)范;第二學年進行專業(yè)基礎性實驗教學，培養(yǎng)學生的觀察能力和基礎實踐能力，使學生對環(huán)境專業(yè)有所了解，激發(fā)學習熱情;第三學年實驗教學與專業(yè)課程緊密結合，內容以環(huán)境工程專業(yè)實驗教學為主，實驗類型為綜合性和設計性實驗，培養(yǎng)學生綜合應用能力，同時接觸礦冶領域內工業(yè)污水處理、大氣污染控制、固體廢物資源化等方面的復雜環(huán)境工程，培養(yǎng)學生在實際工程項目中分析問題、解決問題的能力;第四學年以畢業(yè)設計和教師科研課題為主，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維[4]。

3.實驗教學內容。中心依據(jù)強大的科研背景，及時更新調整實驗教學內容，把科研項目、研究成果、前沿儀器設備和檢測技術引入到實驗教學中，利用科研反哺教學;將國家重大工程中的新方法、新技術及熱點問題與實驗教學相結合，使學生不僅及時掌握科技發(fā)展動態(tài)，更能夠親自參與創(chuàng)新性活動，加強對學生實驗能力、研究能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4.實驗教學模式。在國家工程教育認證和高?！半p一流”建設要求下，中心針對實驗教學模式進行探索研究，建立了以學生為主體，教師為主導，基于目標導向的新型教學模式。根據(jù)實驗內容、類型、達成目標的不同，采用案例式、開放式、研討式、網(wǎng)絡化、虛實結合等多種教學方式。教學過程中，注重專業(yè)基礎與科技前沿相結合、經(jīng)典實驗與現(xiàn)代化相結合、虛擬仿真與真實體驗相結合，充分發(fā)揮學生的積極性和主觀能動性，訓練學生基礎能力與創(chuàng)新能力，促進學生多樣化發(fā)展[8]。（1）案例式教學。案例式教學貫穿于整個實驗教學過程，將實驗項目與工程案例相結合，學生通過實驗教學內容了解工程項目中采用的技術原理，拓展學生的學術視野，提高工程實踐能力。（2）開放式教學。開放式教學包括時間和空間的雙重開放，在一段時間內，實驗室面向學生全面開放。學生可通過網(wǎng)站預約實驗室時空的使用權，在此期間，完成研究方法訓練等綜合性實驗教學內容;對于科技創(chuàng)新等設計性實驗教學，由于實驗周期長，學生可根據(jù)實驗方案與中心教師進行溝通，確定實驗室使用時間，節(jié)假日、雙休日等課余時間均進行實驗[3]。開放式教學極大地彌補了基礎實驗教學時間不足的問題，同時激發(fā)學生自主實驗熱情，培養(yǎng)科研探索精神。（3）網(wǎng)絡化教學。網(wǎng)絡化實驗教學將基礎實驗規(guī)范操作、專業(yè)實驗單元操作、儀器設備原理及使用方法、實驗室實驗安全等諸多內容制作成動態(tài)講解視頻，利用互聯(lián)網(wǎng)技術共享到校內網(wǎng)絡平臺，學生利用課余時間進行觀看學習。除此之外，師生可借助微信、微博、學術論壇等當代網(wǎng)絡流行技術平臺進行討論與講解，教師亦可在平臺上發(fā)布前沿科技文章和影像資料，拓寬學生視野。網(wǎng)絡化教學生動直觀，容易理解，也拉近了師生之間的關系，同時還避免占用大量的實驗課堂教學時間[3]。（4）虛實結合教學。虛實結合實驗教學將虛擬仿真實驗項目與真實實驗課程有機融合，學生可以利用虛擬仿真系統(tǒng)預習實驗內容、重復實驗操作。對于真實條件下，高危或極端環(huán)境、不可及或不可逆的操作，以及需要高成本、高消耗的大型或綜合性實驗項目也可借助虛擬仿真完成教學[9]。

三、師資隊伍建設

高水平的實驗培訓、人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)離不開高水平的實驗教學隊伍建設，這也是中心建設的主要內容[10，11]。

中心十分注重師資隊伍建設，有計劃地從國內外重點高校引進高層次人才和留學歸國人員充實到實驗隊伍中，將先進的教學思想、教學體系、教學方法注入中心，提高教師隊伍層次和整體教學水平;鼓勵青年教師攻讀博士學位，積極參與科研和工程項目，提升自身學術水平和工程實踐能力，使中心隊伍始終處于較高水平;為實驗教師提供國內外教育教學交流機會，安排教師參加教學研討會、參觀同類高校和科研院所中心建設情況，學習先進的教學方式方法和教學設備使用方法;定期開展實驗教學試講和青年教師基本功大賽，邀請資深專家和教學名師進行點評，提高隊伍的基本業(yè)務能力，規(guī)范實驗教學。

四、管理體制

中心隸屬于北京科技大學能源與環(huán)境工程學院實驗中心，主要管理人員包括主管院長、中心主任、實驗教學負責人。主管院長由學校聘任，學院副院長兼職，負責中心整體的戰(zhàn)略規(guī)劃、發(fā)展方向和人力資源;中心主任由實驗中心推薦，經(jīng)學院審批再匯報到學校;實驗教學負責人由各專業(yè)主要帶頭人擔任。中心管理體制如圖2所示。

五、建設成效與示范作用

中心經(jīng)過不斷的建設與實踐，已成為具有鮮明礦冶特色的多專業(yè)、全方位、綜合性人才培養(yǎng)基地。中心堅持實驗教學與科研相結合，全面注重學生的創(chuàng)新能力和綜合素質培養(yǎng)，目前已取得了顯著效果。近3年，本科生公開發(fā)表論文42篇，專利5項，省部級以上獎項26項，其中“全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽”中，環(huán)境專業(yè)學生榮獲國家級特等獎1項、國家級一等獎1項，“國家級本科生科技創(chuàng)新項目”中，獲一等獎4項、二等獎1項。

六、結語

專業(yè)教育認證對于高校建設既是挑戰(zhàn)也是機遇，它要求高校以人才培養(yǎng)為核心，建設一流學科、創(chuàng)辦一流大學。中心作為提升人才實踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神的搖籃，在人才培養(yǎng)和專業(yè)教育認證過程中起著重要的作用。中心始終以促進學生的全面發(fā)展和適應社會需要為宗旨，不斷地進行實驗教學改革與探索，通過建設布局合理的北京市實驗教學示范中心體系，推動中心建設與發(fā)展。

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