新工科背景下環(huán)境類創(chuàng)新人才的“四心”教育實踐
——以湖北理工學(xué)院為例

劉紅霞,劉先利,柳 山,湯 平,張家泉

(湖北理工學(xué)院 a.環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,b.礦區(qū)環(huán)境污染控制與修復(fù)湖北省重點實驗室,湖北 黃石 435003)

0 引言

新工科視域下的人才培養(yǎng)以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，旨在培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[1-2]。國外的高等教育以培養(yǎng)創(chuàng)新型工科人才為高校的制度化理念，倡導(dǎo)探究、合作和實踐，注重領(lǐng)導(dǎo)力、創(chuàng)造力和實踐力的培養(yǎng)[3]。在國內(nèi)，新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式層出不窮，對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)起到了明顯的推動作用。但是，新工科教育模式普遍面臨如下問題：無既定人才培養(yǎng)模式、教學(xué)科研漸行漸遠、傳統(tǒng)課程體系單一性與新工科交叉性之間的矛盾、教育資源國際化不足與國際化人才培養(yǎng)之間的矛盾[4-5]。

我國高校主要采取3種創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式(高校自主運作模式、依托平臺模式以及政策和資金推動模式)，并逐步形成了“創(chuàng)意-創(chuàng)新-創(chuàng)業(yè)”人才教育體系。目前，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式缺乏創(chuàng)新意識培養(yǎng)和系統(tǒng)性指導(dǎo)、課程內(nèi)容未體現(xiàn)創(chuàng)新、教學(xué)模式無法激發(fā)創(chuàng)新潛能，缺乏開放性和前瞻性教學(xué)管理機制。對于立足區(qū)域的地方高校而言，在校企合作、地方支持方面存在優(yōu)勢，在深化工程教育改革、創(chuàng)新經(jīng)濟社會互動發(fā)展模式、適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級方面有很大發(fā)展空間。因此，地方高校適應(yīng)產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展需求，開展新工科人才培養(yǎng)的改革實踐，對于促進地方高校可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)高等教育強國有重要意義。

1 新工科背景下環(huán)境類創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求

新工科形勢下，環(huán)境類專業(yè)人才在數(shù)量和質(zhì)量方面均存在短板與缺口[6-8]。如何培養(yǎng)素質(zhì)高、創(chuàng)新力強的環(huán)境領(lǐng)域人才是我國高等教育亟待解決的實際問題[9-10]。湖北理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院是我國最早開設(shè)環(huán)境類專業(yè)高等教育的教學(xué)點之一(1980年)，40余年來已為社會輸送了7 000多名理論基礎(chǔ)扎實、動手能力強的應(yīng)用型環(huán)境類專業(yè)技術(shù)人才。學(xué)院開辦環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、給排水科學(xué)與工程、安全工程、能源與環(huán)境系統(tǒng)工程、環(huán)保設(shè)備工程6個本科專業(yè)；其中，環(huán)境工程專業(yè)為國家一流本科專業(yè)、國家特色專業(yè)、國家本科專業(yè)綜合改革試點專業(yè)、湖北省一流本科專業(yè)和品牌專業(yè)。從2019年開始，學(xué)院實行環(huán)境科學(xué)與工程大類專業(yè)招生，主要包括環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)和環(huán)保設(shè)備工程3個專業(yè)。面對新契機、新挑戰(zhàn)，在新工科人才培養(yǎng)模式教育理念的指導(dǎo)下，學(xué)院積極思考如何提高學(xué)生的“新工科思維”，以培養(yǎng)多樣化創(chuàng)新型人才。近幾年，結(jié)合當(dāng)前高校人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，面向地方產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展需求，在環(huán)境科學(xué)與工程類專業(yè)開展新工科人才培養(yǎng)改革實踐，提出注重塑造“四心”——自信心、好奇心、好勝心、責(zé)任心，培養(yǎng)創(chuàng)新型環(huán)境類專業(yè)人才。

2 塑造“四心”的具體措施

2.1 因材施教、挖掘潛能，培養(yǎng)自信心

自信心對大學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活影響深遠、至關(guān)重要，是高素質(zhì)創(chuàng)新人才的必備品質(zhì)。首先，在環(huán)境類專業(yè)課程中有意識地開展自信心教育，培養(yǎng)學(xué)生自信心，從思想上積極鼓勵和引導(dǎo)，使其相信每個人都是獨一無二、不可復(fù)制的，每個人經(jīng)過努力都可以在人生軌跡中發(fā)光發(fā)亮。例如，在2019級和2020級環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)“環(huán)境監(jiān)測”課程時，因各類監(jiān)測指標(biāo)的測試技術(shù)步驟繁多、實踐性強，很多學(xué)生感到難以掌握。于是，教師在教學(xué)過程中進行改革和實踐。教師親自示范、單獨指導(dǎo)，并提供自我練習(xí)機會，鼓勵學(xué)生規(guī)范練習(xí)，熟能生巧。在熟練掌握各類測試技術(shù)的過程中，學(xué)生具備了勤奮鉆研的精神、肯定自我的信心以及堅定成功的決心。又如，教師在介紹土壤學(xué)科發(fā)展時，強調(diào)在1930—1953年的23年里，中國土壤學(xué)家在土壤調(diào)查、土壤制圖、土壤分類等方面做了大量工作，為中國土壤科學(xué)研究積累了豐富的第一手資料，使中國土壤科學(xué)研究邁入奠基推進時期。這些老一輩土壤專家嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)、堅定的必勝信念以及執(zhí)著的熱愛精神將永遠激勵著人們，也將潛移默化地影響著學(xué)生們。

在日常教學(xué)和實踐中注重因材施教，善于挖掘?qū)W生的特長和喜好，幫助他們制定目標(biāo)和規(guī)劃，并鼓勵他們樹立堅定的自信心，強調(diào)“渴望成功，首先要志在成功”，正如愛因斯坦和愛默生所說的：“自信是向成功邁出的第一步”“自信是成功的第一秘訣”。特別是大一新生，從邁入大學(xué)校門開始，教師應(yīng)積極鼓勵他們學(xué)會自我接受、認識自身價值，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)自身長處、正視自我，盡早適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)生活，并能結(jié)合自身興趣和愛好做好人生規(guī)劃。良好的自信心將為他們實現(xiàn)自身夢想保駕護航。

2.2 拓寬視野、增長見識，培養(yǎng)好奇心

好奇心是學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力之一，是探索知識的源動力。在環(huán)境類課程教學(xué)中，針對創(chuàng)新類人才的培養(yǎng)，既要做到激發(fā)好奇心，又要做到滿足好奇心。在2019級和2020級環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)課程教學(xué)中，通過拓寬知識面來增強學(xué)生的好奇心、激發(fā)學(xué)生的求知欲；引導(dǎo)學(xué)生重視構(gòu)建完整知識體系，探索知識的來龍去脈。如在“環(huán)境化學(xué)”課程教學(xué)中，要求學(xué)生繪制持久性有機污染物在土壤中遷移轉(zhuǎn)化過程的思維導(dǎo)圖，建立污染物源匯過程及途徑的知識系統(tǒng)，既幫助學(xué)生梳理了知識體系，又能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、滿足其好奇心。利用課余時間拓寬學(xué)生知識視野，如參與解決企業(yè)技術(shù)難題、參與教師科研項目、進行野外現(xiàn)場調(diào)研等。通過增強學(xué)生好奇心，激發(fā)其探究新知識新領(lǐng)域的愿望、創(chuàng)造激情和創(chuàng)新動力。如何滿足好奇心呢？“授之以魚不如授之以漁”，注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、獲取知識能力，使其充分利用好學(xué)習(xí)資源，如萬方、知網(wǎng)、Springer Link，Elsevier等中外文獻數(shù)據(jù)庫；學(xué)堂在線、慕課等課程學(xué)習(xí)平臺；Excel，Origin，Spss等數(shù)據(jù)分析及繪圖軟件；Coreldraw，Arcgis，Mapgis，Mapinfo等地圖繪制軟件；Endnote，NoteExpress等文獻編輯軟件。

2.3 豐富課堂、靈活考核，培養(yǎng)好勝心

好勝心可以理解為敢于競爭、力求取勝、積極向上的心理品質(zhì)，好勝心應(yīng)該是不斷前進的動力。培養(yǎng)好勝心關(guān)鍵在于兩點：教學(xué)形式豐富、考核方式靈活。通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，學(xué)生以興趣為驅(qū)動進行自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)動力足、氛圍好、教學(xué)成效顯著提高；通過創(chuàng)設(shè)問題情境等教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生開拓思維、積極思考，創(chuàng)造主動交流和學(xué)習(xí)機會。同時，課程考核方式靈活多樣，加大課堂表現(xiàn)中回答問題情況、參與討論情況等平時課堂表現(xiàn)分值比重。在2019級和2020級環(huán)境科學(xué)與工程類專業(yè)的“環(huán)境監(jiān)測”課程教學(xué)中，針對重金屬污染物監(jiān)測方法，教師課前設(shè)置問題“重金屬監(jiān)測方法以及優(yōu)缺點”；學(xué)生課前查閱資料、準備PPT，課堂上積極發(fā)言、相互交流；再由全體學(xué)生打分得到最終成績并及時公布；最后教師進行點評和指導(dǎo)。這種教學(xué)模式充分調(diào)動了學(xué)生主觀能動性，鍛煉了學(xué)生查閱文獻能力、制作PPT能力、語言溝通能力以及臨場應(yīng)變能力等；更讓學(xué)生懂得了“一分耕耘一分收獲”，感悟到好勝心是期望得到贊許和尊重，是一種健康向上的學(xué)習(xí)動力。在環(huán)境類實驗課程中，針對驗證性實驗，教師要求學(xué)生將實驗結(jié)果、處理結(jié)果寫在黑板上；學(xué)生及時進行對比分析、查找問題，力求檢測結(jié)果準確可靠。此外，實驗成績考核加大操作過程、分析過程、處理及解決問題過程等環(huán)節(jié)比重，充分激發(fā)學(xué)生好勝心、求勝心，營造良性競爭氛圍。

2.4 加強合作、鼓勵擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)責(zé)任心

責(zé)任心是健全人格的基礎(chǔ)，是每個人應(yīng)該具備的基本素養(yǎng)，應(yīng)注重在集體活動中引導(dǎo)學(xué)生加強合作，鼓勵學(xué)生主動擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)責(zé)任心[11-13]。通過在理論課堂上成立學(xué)習(xí)小組，在實踐教學(xué)中成立科研小分隊，學(xué)生之間既有分工更有合作，主動承擔(dān)責(zé)任，盡心盡力而為，以主人翁的身份和態(tài)度積極參與，貢獻自身力量，更好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。比如，在2019級和2020級環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生的“環(huán)境土壤學(xué)”實驗課程教學(xué)中，學(xué)生自愿組團形成若干個科研小分隊，在各個實驗中分工明確、合作默契。實驗一是野外樣品采集，每個科研小分隊由小組長分為采樣組、采樣信息記錄組、樣品管理組以及協(xié)調(diào)組，高效完成了野外樣品采集和信息收集工作；實驗二、實驗三和實驗四分別是樣品預(yù)處理及水分測定、樣品中有機質(zhì)測定、樣品中硝態(tài)氮含量測定，每個科研小分隊又分為實驗操作組(可以根據(jù)具體操作再細分)、實驗數(shù)據(jù)記錄組、樣品和試劑管理組、器皿管理組，小組成員各司其職，實驗過程忙而不亂，培養(yǎng)了學(xué)生良好的合作精神和高度責(zé)任心。

3 塑造“四心”的初步成效

湖北理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院從2019年開始實行環(huán)境科學(xué)與工程大類專業(yè)招生，在此契機下，針對2019級和2020級環(huán)境科學(xué)與工程類專業(yè)學(xué)生進行持續(xù)的教學(xué)改革和實踐，以期培養(yǎng)創(chuàng)新型環(huán)境類專業(yè)人才。實踐表明，該專業(yè)2019級和2020級的學(xué)生呈現(xiàn)出較好的精神面貌和學(xué)習(xí)狀態(tài)。學(xué)生能夠正視自我，并合理的做好人生規(guī)劃；對知識充滿好奇心，求知欲顯著增強，形成了良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，學(xué)習(xí)能力明顯提高；學(xué)生班級和學(xué)習(xí)團隊的學(xué)習(xí)積極性提升，形成相互合作、相互學(xué)習(xí)的良性競爭氛圍；在學(xué)習(xí)團隊和科研團隊中體現(xiàn)出良好的合作精神和高度責(zé)任心。課堂上師生互動顯著增加、氛圍良好，學(xué)生積極回答教師問題、主動提出疑問并和教師探討；學(xué)生對于翻轉(zhuǎn)課堂等形式非常期待，往往上課時間結(jié)束還意猶未盡。此外，這2個年級的學(xué)生絕大多數(shù)從大一下學(xué)期開始就主動加入老師的科研團隊，學(xué)習(xí)文獻查閱方法、科研論文寫作方法以及實驗操作、儀器使用等。

4 結(jié)束語

在新工科背景下，針對湖北理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程大類專業(yè)學(xué)生，開展塑造“四心”的教學(xué)改革實踐，培養(yǎng)自信心以笑對困難和直面挑戰(zhàn)；培養(yǎng)好奇心以探索真理和領(lǐng)悟知識；培養(yǎng)好勝心以尋求積極競爭和良性成長；培養(yǎng)責(zé)任心以鍛煉合作和學(xué)會承擔(dān)。后續(xù)將進一步針對環(huán)境類課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式進行全局優(yōu)化，探索增強學(xué)生“四心”的長效機制，以期進一步適應(yīng)國際化、專業(yè)化、特色化的環(huán)境類創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求。