工作坊教學模式在環(huán)境工程人才培養(yǎng)中的探索與實踐

毛旭輝，胡將軍，王旭

（武漢大學 資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢430079）

當今世界面臨前所未有之大變局，國家和地區(qū)間的科技和人才競爭日趨激烈。培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義接班人是高等教育的基本任務之一。高校的人才培養(yǎng)質量應符合國家對人才的科技創(chuàng)新研發(fā)能力需求，突破現(xiàn)有的人才培養(yǎng)格局，推動因材施教，全面提升人才的“三創(chuàng)”（創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)）能力［1］。環(huán)境工程專業(yè)是典型的工科專業(yè)，專業(yè)設立的目標是針對國家生態(tài)環(huán)保與綠色發(fā)展領域的重大需求，培養(yǎng)能夠解決復雜環(huán)境問題的高素質科學創(chuàng)新人才、工程技術人才和工程管理人才，為國家打好污染防治攻堅戰(zhàn)、推進生態(tài)文明建設起到重要支撐作用。在新時代條件下，開展環(huán)境工程本科實習實踐教學的改革，探索新的教學模式和方法，提升人才的“三創(chuàng)”能力，是新工科專業(yè)建設的重要課題。

一、環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)問題分析

隨著國家對科技投入的持續(xù)增加，加上研究生教育規(guī)模的擴大，從事各類型創(chuàng)新、創(chuàng)造工作的崗位穩(wěn)定增長，這也是當前985 和211 高校的本科生職業(yè)發(fā)展的新特點。大量本科生在升學并進一步開展科研創(chuàng)新工作的同時，也對本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提出了更高要求。學生需要具備創(chuàng)新研究所需的若干能力，例如分析及發(fā)現(xiàn)問題能力、表達溝通能力、思維邏輯能力、工程設計能力、組織實施能力等。同時，學生需要具備一定的科研基礎性技能，例如常規(guī)儀器的操作、文獻查閱和整理、科學數據表達和科學論文寫作等。

然而，在原有的課程體系中，特別是實踐教學環(huán)節(jié)中，研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)無法得到充分的體現(xiàn)。通過畢業(yè)生質量跟蹤發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的環(huán)境工程本科生培養(yǎng)方式存在以下的問題：第一，理論學習知識與前沿科學研究領域的知識點未能很好地銜接，造成進入研究生階段的知識儲備、思維模式和方法論都無法迅速適應科學研究的高要求。第二，理論知識碎片化，學生缺乏消化和運用過程中的二次梳理和系統(tǒng)化，針對實際問題的解決缺乏思考能力。第三，學生缺乏創(chuàng)新性的課外科研經歷，在規(guī)范性和質量意識上，普遍難以達到理工科導師的標準要求，在升學后的研究生階段要花很大的力氣“糾偏”。第四，本科實習實踐課中獲取的科研技能訓練非常有限，造成學生解決實際問題的能力嚴重不足。第五，學生對科學創(chuàng)新工作的艱巨性、未知性認識不足，做不到冷靜客觀地看待科研上的各種挫折和失敗。

二、工作坊創(chuàng)新實驗實踐教學的設計

“工作坊（workshop）”一詞最早出現(xiàn)在教育學與心理學的研究領域。在20世紀60年代，“工作坊”的概念在國外被引入到設計等教學領域，成為提供不同立場、族群的人們思考、探討、交流的一種方式，以及鼓勵參與、創(chuàng)新以及找出解決對策的手法［2-4］?！肮ぷ鞣弧钡撵`活性、互動性為多種教學方法的實施創(chuàng)造了條件，能夠顯著增強學生的參與感，方便傳授一些課堂上不易講解的設計經驗和技術訣竅，提升教學效果。

針對不足，筆者與實習實踐教研組的同事嘗試對現(xiàn)有的環(huán)境工程課程體系進行改革，在現(xiàn)有的實踐課中，增加“工作坊”的教學模式，針對性解決學生創(chuàng)新能力不足的問題［5-6］。如圖1所示，將現(xiàn)有的環(huán)境工程培養(yǎng)方案中的若干課程，例如“水污染控制工程課程設計”“工程訓練課”和“環(huán)境工程畢業(yè)論文設計”，進行教學內容的調整，設置科研創(chuàng)新知識拓展和綜合實驗訓練等“工作坊”特色的教學內容，通過多場景教學、課堂翻轉、團隊互動協(xié)作等多樣化的教學方法，覆蓋常規(guī)教學中的“盲區(qū)”，為高年級本科生的知識、技能補短板，強調貼合科研創(chuàng)新需求的實際操作，并引導學生形成正確的學術道德觀，為升學后的科研創(chuàng)新打下良好基礎。

圖1 工作坊環(huán)境工程實驗實踐教學設計示意圖

如圖1所示，教學活動內容包括測試方法原理和實務講座、科研儀器設備的現(xiàn)場操作、科技論文和報告的寫作、科研方法和思路的分享、科學模擬計算軟件的培訓、科研作圖與練習、科研安全與實驗室規(guī)范等等。在“工作坊”的教學活動中，任課教師是教學活動的組織者，而“工作坊”教學活動的具體實施則是由工作坊的“主人”（責任教師或者邀請來的企業(yè)專家）來負責。全系的專業(yè)教師，可以根據自身的研究專長和實驗室的特色，設立體現(xiàn)其科研特色的工作坊；同時，也可以在工作坊的教學活動中邀請企業(yè)專家開展教學活動，強化教學內容與實際工程和工業(yè)過程的結合。

工作坊的教學內容組織，突出了環(huán)境學科研究的交叉、應用導向的特點。圖1同時給出了工作坊教學活動的部分內容選題，選題內容基本可以分為兩個板塊，一個是科研技能和知識的拓展；另一方面是綜合性的探究式實驗。選題由老師引導和學生自主提出選題兩種方式相結合，主要包括四個方面：（1）一些共性實驗技能的培訓和實操，例如基本科研表征手段、重要的環(huán)境領域測試技術。（2）數據資料獲取、分析和加工，包括文獻調研能力、作圖軟件和技巧、中英文寫作等。（3）了解環(huán)境相關領域各種工程設計書、科研報告等的編制方法。（4）通過綜合性的探究式實驗，強化學生運用知識的能力，幫助學生進行知識二次梳理和體系構建。（5）通過科研心得、經歷分享等活動，激發(fā)本科生科學創(chuàng)新的熱情，形成正確的科研思維方法和健全人格，讓他們有崇尚卓越的質量意識，同時也有寬容失敗的從容心態(tài)。

三、工作坊創(chuàng)新實驗實踐教學的經驗總結

工作坊的教學方式，是對現(xiàn)有的環(huán)境工程專業(yè)本科生教學活動的補充，能夠充分調動學生的自主學習熱情，契合學生的三創(chuàng)能力培養(yǎng)需求?？偨Y環(huán)境工程專業(yè)工作坊教學的實踐，具有幾個特點：（1）“共同參與，共同成長”的工作坊組織理念。在學術工作坊活動組織過程中，以全系的專業(yè)老師為核心成立多個工作室，成為教學活動實施的新場所；學生們共同參與，互相分享，共同討論，是一種共同參與、共同成長的工作坊培養(yǎng)新模式。（2）“形式多樣，不拘一格”的工作坊教學手段。突破傳統(tǒng)的課堂講解單一模式，采用講座、互動、實操、現(xiàn)場參觀等多種方式，增強教學的效果。（3）“源自學生，強調實操”的環(huán)境學術工作坊交流活動內容。通過試題、作品、現(xiàn)場儀器操作等特定的方式，來幫助學生在工作坊培養(yǎng)模式中學到干貨。（4）“網絡傳播，長期受益”的線上資源共享模式。對部分活動進行錄音和錄像，讓同學也能下載后利用課后的其他時間學習。通過兩年實踐，我們發(fā)現(xiàn)每屆學生在培養(yǎng)周期內會開展十次左右的工作坊教學活動較為適宜，同時，這一教學活動也應與卓越工程師的培養(yǎng)充分結合，在有限的課時內，達成培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求。

四、結論

工作坊這一教學模式是對現(xiàn)有教學培養(yǎng)過程的有效補充，能夠帶動學生的學習熱情，覆蓋常規(guī)教學活動中的“盲區(qū)”，為高年級本科生的知識、技能補短板，為畢業(yè)生進一步升學和從事創(chuàng)新創(chuàng)造性工作打下良好的基礎。當然，工作坊教學模式在實際教學過程中，還有多個方面需要進一步改善和優(yōu)化，例如如何與現(xiàn)有的課程體系較好的銜接，如何按照OBE 方式進行教學效果的評價，如何在有限的課時內，與時俱進，優(yōu)化教學內容，始終面向提升學生的創(chuàng)新創(chuàng)造科學素養(yǎng)……這些問題，需要在今后的工作坊培養(yǎng)模式中展開進一步探索。