本研貫通式一體化課程體系建設(shè)與優(yōu)化*— —以《環(huán)境催化原理及應(yīng)用》為例

張曉東 王吟 楊麒霖

（上海理工大學(xué)）

一、引言

教育部發(fā)布的《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中強(qiáng)調(diào)，要“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，深化教育教學(xué)改革，創(chuàng)新教育教學(xué)方法，探索多種培養(yǎng)方式，形成各類人才輩出、拔尖創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)的局面”[1]。在“新工科”大背景下，本研貫通式一體化人才培養(yǎng)模式能夠滿足學(xué)生連續(xù)性培養(yǎng)、多樣化成長(zhǎng)的需求,加強(qiáng)了優(yōu)秀國(guó)際化創(chuàng)新人才培養(yǎng)[2]。因此，本科生和研究生兩個(gè)層次的培養(yǎng)關(guān)鍵在于人才培養(yǎng)方案的合理性與銜接模式，本研貫一體化課程體系的建設(shè)因其在優(yōu)化人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上推動(dòng)適應(yīng)性研究性學(xué)習(xí)和競(jìng)爭(zhēng)性培養(yǎng)，而對(duì)卓越工程師的培養(yǎng)有重要意義[3]。

上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院的環(huán)境工程專業(yè)秉承“立足上海，依托行業(yè)，發(fā)展特色，服務(wù)全國(guó)”的辦學(xué)理念，注重本科與研究生兩個(gè)層次的教育銜接，以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。本文采用貫通式培養(yǎng)思路，將環(huán)境工程本科專業(yè)中重要的主干課程《大氣污染控制工程》與研究生階段《環(huán)境催化原理及應(yīng)用》課程整合教育資源，優(yōu)化人才培養(yǎng)，對(duì)于兩門課程之間的銜接模式進(jìn)行深入探討，并形成本、碩兩個(gè)階段有效銜接的貫通式一體化培養(yǎng)模式。

二、本研貫通課程介紹及其一體化建設(shè)意義

《大氣污染控制工程》涉及物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、工程學(xué)等諸多學(xué)科，是環(huán)境工程本科專業(yè)的主干課程，知識(shí)點(diǎn)多而雜[4]。加之大氣污染是環(huán)境污染中最為重要的污染之一，對(duì)于這部分污染的理論及其治理技術(shù)的了解在整個(gè)環(huán)境工程課程體系中的核心作用是顯而易見(jiàn)的。與此同時(shí)，《環(huán)境催化原理及應(yīng)用》是環(huán)境工程研究生的專業(yè)學(xué)位課程，其所涉及到的催化技術(shù)是大氣污染中應(yīng)用最為廣泛的處理技術(shù)之一，可用于移動(dòng)源和固定源燃燒排放的氣態(tài)污染物以及揮發(fā)性有機(jī)化合物等處理[5]。由此可見(jiàn)，將這兩門課進(jìn)行貫通式一體化銜接，對(duì)于提升教學(xué)效果以及創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)都具有重要作用，《大氣污染控制工程》作為前修課程，側(cè)重大氣污染相關(guān)知識(shí)及其控制手段理論的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，《環(huán)境催化原理及應(yīng)用》作為提高性課程，側(cè)重于針對(duì)具體氣態(tài)污染物的催化去除機(jī)理和效果的深入探討。

三、本研貫通式一體化課程體系建設(shè)措施

（一）培養(yǎng)方案一體化

不僅是《大氣污染控制工程》和《環(huán)境催化原理及應(yīng)用》兩門課程本身，環(huán)境工程專業(yè)整體培養(yǎng)方案都應(yīng)實(shí)現(xiàn)一體化的設(shè)計(jì)。為使本碩教育融會(huì)貫通，本碩學(xué)生在學(xué)習(xí)、創(chuàng)新、實(shí)踐等方面的培養(yǎng)方針應(yīng)融為一體，使之成為的相輔相成整體。此培養(yǎng)方案主要分為三個(gè)階段：第一階段為本科培養(yǎng)階段，以鞏固學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備、培養(yǎng)實(shí)踐與創(chuàng)新能力、開展專業(yè)領(lǐng)域基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)等為目的，為今后科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。第二階段為碩士研究生第一學(xué)年，該階段根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果與發(fā)展需求將學(xué)生進(jìn)行分類，著重考察科研素質(zhì)和實(shí)踐能力，旨在提高學(xué)習(xí)的自主性、科研的主動(dòng)性，最終高質(zhì)量完成學(xué)業(yè)要求。第三階段為碩士第二、三年，著重科研創(chuàng)新及發(fā)明、強(qiáng)化研究開發(fā)實(shí)訓(xùn)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)入聯(lián)培科學(xué)研究所參與實(shí)際科學(xué)研發(fā)或進(jìn)行行業(yè)培訓(xùn)，以強(qiáng)化學(xué)生產(chǎn)學(xué)研一體化能力的培養(yǎng)。

（二）教學(xué)內(nèi)容一體化

《大氣污染控制工程》和《環(huán)境催化原理及應(yīng)用》兩門課程的詳細(xì)信息見(jiàn)表1所示。從兩門課的課程性質(zhì)與學(xué)分分配上可以看出我校對(duì)于這兩門課程的重視程度?！洞髿馕廴究刂乒こ獭返睦碚搶W(xué)時(shí)有48個(gè)課時(shí)，而且還設(shè)置了《大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)》（16個(gè)課時(shí)）以及《大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)》（16個(gè)課時(shí)），因此在本科階段對(duì)于大氣污染控制工程的理論、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐都有所涉及，這為學(xué)生的綜合創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)。而《環(huán)境催化原理及應(yīng)用》為研究生階段的學(xué)位課程，其學(xué)時(shí)也有36個(gè)課時(shí)，理論教學(xué)以及實(shí)踐教學(xué)是同步進(jìn)行的。從兩門課程的考核方式來(lái)看，《大氣污染控制工程》實(shí)行過(guò)程化考核，即平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)各占50%，說(shuō)明兩者具有同等重要的地位。平時(shí)成績(jī)主要包括考勤、課后作業(yè)、課堂測(cè)試、師生互動(dòng)、小組討論等，其目的在于調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與課堂教學(xué)的熱情，使考核方式更加科學(xué)合理，且更加符合重視課堂教學(xué)的倡導(dǎo)理念；期末考核采用閉卷考試的形式，仍然重視學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握情況。對(duì)于《環(huán)境催化原理及應(yīng)用》來(lái)說(shuō)，平時(shí)成績(jī)和課題分享各占50%成績(jī)，與本科課程最大的區(qū)別在于將考試考核轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯啃哉n題的分享考核，這就要求學(xué)生將對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的記憶和理解初級(jí)學(xué)習(xí)方式提高到以思考、實(shí)踐和創(chuàng)新為主的高級(jí)階段，這也是非常符合培養(yǎng)方案中第二階段的要求的。

從兩門課的教材選擇以及內(nèi)容課時(shí)的分配上來(lái)看，《大氣污染控制工程》有固定的授課教材。從教材的內(nèi)容、重難點(diǎn)分布和理論實(shí)踐結(jié)合等方面綜合考量，我們選用中國(guó)工程院院士郝吉明教授主編的《大氣污染控制工程》（第三版）作為主要教材。而《環(huán)境催化原理及應(yīng)用》作為研究生課程，主要依靠教師講義而未對(duì)教材有所指定。本科生的《大氣污染控制工程》課程的基礎(chǔ)知識(shí)部分為27學(xué)時(shí)（占總學(xué)時(shí)的56%）；應(yīng)用知識(shí)部分為18學(xué)時(shí)（占總學(xué)時(shí)的38 %）；設(shè)計(jì)部分為3學(xué)時(shí)（占總學(xué)時(shí)的6%），上述課程內(nèi)容分配顯示出在本科層次中以基礎(chǔ)知識(shí)傳授為主，以應(yīng)用知識(shí)介紹為輔的教學(xué)模式。對(duì)于研究生的《環(huán)境催化原理及應(yīng)用》來(lái)說(shuō)，主要分為四大部分來(lái)進(jìn)行教學(xué)。第一篇是理論教學(xué)8個(gè)學(xué)時(shí)（占總學(xué)時(shí)的22%），要求學(xué)生掌握催化及環(huán)境催化的基本概念和原理，移動(dòng)源和固定源燃燒排放的多相催化凈化，室內(nèi)空氣催化凈化的相關(guān)原理及技術(shù)等知識(shí)要點(diǎn)。研究生由于相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)在本科階段已經(jīng)基本掌握，但因考慮到部分研究生第一學(xué)歷教學(xué)存在差異性，涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)會(huì)在課堂上重新歸納總結(jié)，并適當(dāng)引入承接知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生更好的接受下一階段的教學(xué)計(jì)劃；第二篇是環(huán)境催化研究進(jìn)展8個(gè)學(xué)時(shí)（占總學(xué)時(shí)的22%），主要通過(guò)科研論文以及實(shí)際工程案例講解與大氣污染物去除相關(guān)的催化技術(shù)的最新研究進(jìn)展；第三篇是介紹環(huán)境催化技術(shù)中常用的軟件、方法和儀器，共8個(gè)學(xué)時(shí)（占總學(xué)時(shí)的22%），主要通過(guò)課上講解以及實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)操作讓學(xué)生系統(tǒng)掌握常用的數(shù)據(jù)處理軟件、催化材料制備方法、催化材料表征儀器、催化實(shí)驗(yàn)設(shè)備等，這些都是實(shí)際科研當(dāng)中至關(guān)重要的知識(shí)點(diǎn)，因此也屬于實(shí)踐教學(xué)的部分。第四篇共12學(xué)時(shí)（占總學(xué)時(shí)的34%），大體內(nèi)容包括前沿文獻(xiàn)閱讀及課題討論，要求學(xué)生綜合考量導(dǎo)師主導(dǎo)課題組的研究方向和自己的研究興趣等多方面因素，選擇恰當(dāng)?shù)目蒲兄黝}，給其余同學(xué)用PPT的形式將結(jié)論進(jìn)行分享，促進(jìn)頭腦風(fēng)暴，進(jìn)一步提高學(xué)生參與度，這也是期末考核成績(jī)的重要依據(jù)。在以上兩個(gè)教學(xué)培養(yǎng)方案中，本科生培養(yǎng)重在基礎(chǔ)知識(shí)掌握、實(shí)踐能力培養(yǎng)、設(shè)計(jì)技能學(xué)習(xí)，而研究生培養(yǎng)不僅要總結(jié)和回顧基礎(chǔ)知識(shí)，還要將課程重點(diǎn)過(guò)渡到該研究領(lǐng)域的前沿進(jìn)展上來(lái)，進(jìn)一步將軟件模擬、儀器操作與表征分析學(xué)以致用。同時(shí)對(duì)于學(xué)生的自我學(xué)習(xí)、組織表達(dá)和主動(dòng)思考能力都有了更高的要求，既有“溫故”，更要“知新”（圖1）。

圖1 《大氣污染控制工程》與《環(huán)境催化原理及應(yīng)用》課程設(shè)置對(duì)照?qǐng)D

（三）實(shí)踐教學(xué)一體化

作為本研一體化培養(yǎng)體系的重要環(huán)節(jié)，基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)科研計(jì)劃、社會(huì)和科技服務(wù)等實(shí)踐教學(xué)方案的設(shè)計(jì)，應(yīng)適應(yīng)于在不同學(xué)習(xí)階段的本科生[6]。一方面，在本科教學(xué)階段，充分利用《大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)》和《大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)》以強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力，加大開設(shè)具有綜合性、創(chuàng)新性、實(shí)操性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)梳理與應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)，達(dá)到提高學(xué)生獨(dú)立思考、增強(qiáng)實(shí)踐創(chuàng)新能力的目的，激發(fā)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，為研究生階段研學(xué)打下基礎(chǔ)[7]。另一方面，還可采取本科生導(dǎo)師制等創(chuàng)新教學(xué)模式，將本科科研和教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在導(dǎo)師的研究團(tuán)隊(duì)中納入將本科生，為了便于對(duì)本科生的日常生活和學(xué)習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)，每隊(duì)配備1-2名研究生進(jìn)行協(xié)助。既可以促進(jìn)本、研學(xué)生之間的相互了解，又能全面提高本科生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和科研能力。

對(duì)于研究生階段來(lái)說(shuō)，其主要實(shí)踐形式為科學(xué)研究。鼓勵(lì)低年級(jí)研究生參與到導(dǎo)師承擔(dān)的科研項(xiàng)目中，同時(shí)借助高校間合作交流平臺(tái)、科學(xué)研究院（所）以及企業(yè)單位聯(lián)培碩士研究生等方式進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的科研能力[8]。在學(xué)術(shù)資源共享方面，積極開展多樣化的學(xué)術(shù)沙龍，并將其常態(tài)化，促進(jìn)學(xué)生之間的頭腦風(fēng)暴，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考分析問(wèn)題、團(tuán)隊(duì)協(xié)作解決問(wèn)題的能力，以及書面表達(dá)、口頭匯報(bào)能力等。對(duì)于高年級(jí)研究生來(lái)說(shuō)，實(shí)踐教學(xué)則側(cè)重參與企業(yè)和社會(huì)科技服務(wù)、借助本科生研究性、開放性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等。

（四）教學(xué)團(tuán)隊(duì)一體化

本碩一體化教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)對(duì)于課程的持續(xù)性、穩(wěn)定性和有效性也是至關(guān)重要的，課程從三個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)。①梳理教師專業(yè)方向：本碩課程知識(shí)體系龐大，教學(xué)內(nèi)容多樣化的特點(diǎn)，要求根據(jù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)老師的專業(yè)特長(zhǎng)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的分配。比如有的老師主要從事基礎(chǔ)研究，可以進(jìn)行相關(guān)本科階段的理論知識(shí)的傳授；有的老師具有豐富的企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可以為學(xué)生提供豐富的實(shí)際案例，并指導(dǎo)學(xué)生參加各種競(jìng)賽；還可以專門招募負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的老師，在科研實(shí)驗(yàn)方面給予學(xué)生專業(yè)指導(dǎo)。②提高教師自身素質(zhì)：深入貫徹以學(xué)生全面發(fā)展為核心的教育指導(dǎo)思想，進(jìn)一步增強(qiáng)教師隊(duì)伍在高等教育教學(xué)理念、教學(xué)規(guī)律、現(xiàn)代教育技術(shù)理論等方面的學(xué)習(xí)，打造一支現(xiàn)代化高水平教學(xué)隊(duì)伍。③完善評(píng)價(jià)體系：從“學(xué)生素質(zhì)、培養(yǎng)條件、教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)、管理機(jī)制、培養(yǎng)效果”五個(gè)維度建立評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)的主體涵蓋學(xué)生、高校教師以及校外專家。學(xué)生以自身綜合素質(zhì)的自評(píng)和互評(píng)為基礎(chǔ)，學(xué)校教師對(duì)學(xué)生素質(zhì)、教學(xué)活動(dòng)、教學(xué)效果等各方面的評(píng)價(jià)為重點(diǎn)，校外聯(lián)合培養(yǎng)專家對(duì)學(xué)生的各項(xiàng)條件、管理機(jī)制的專業(yè)評(píng)價(jià)為輔證，通過(guò)開展不同層面的評(píng)價(jià)活動(dòng)和綜合評(píng)定，保證其全面性和客觀性，并將評(píng)價(jià)結(jié)果反饋至課堂與實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施的全過(guò)程。

四、結(jié)語(yǔ)

各專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)的根本基礎(chǔ)是人才培養(yǎng)模式，以人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，建立符合新工科專業(yè)發(fā)展要求的本研貫通式一體化課程體系至關(guān)重要。環(huán)境工程專業(yè)具有極強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性，本文針對(duì)我校環(huán)境工程專業(yè)本碩教學(xué)的實(shí)際情況，將相關(guān)專業(yè)課程從教學(xué)方案、內(nèi)容、實(shí)踐和團(tuán)隊(duì)方面進(jìn)行本碩一體化改革的突破與優(yōu)化，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析并有效解決問(wèn)題以及創(chuàng)新實(shí)踐能力。實(shí)際教學(xué)過(guò)程雖然還存在不足，但隨著本碩一體化教學(xué)的不斷推進(jìn)與完善，本科生到研究生的過(guò)渡會(huì)逐漸趨于流暢化，使得處于兩個(gè)教育階段的學(xué)生都能朝著高素質(zhì)人才、應(yīng)用型人才、創(chuàng)新型人才方向發(fā)展。今后的主要工作是依據(jù)業(yè)界發(fā)展趨勢(shì)適時(shí)完善內(nèi)容，使課程建設(shè)更具可操作性，新工科課程教育范式更加全面、合理清晰。相關(guān)研究成果可為兄弟院?？梢曈?jì)算方向本科生和研究生的理論教學(xué)和人才培養(yǎng)提供有效參考。