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培养环境科学专业“卓越工程师”的理论教学改革刍议

2015-08-15竺诗慧

重庆与世界(教师发展版) 2015年6期
关键词:卓越工程师科学理论

竺诗慧,王 琼,肖 娟,胥 晓

(西华师范大学生命科学学院,四川南充 637002)

随着经济社会的发展,社会对高质量工程技术人才的需求量不断增加,教育部联合有关部门提出卓越工程师教育培养计划(以下简称“卓越计划”),这是我国教育体制向前迈进的重大举措。同时,这也将为我国走新型工业化道路,建设创新型国家提供有力的智力保障。环境科学专业是一门理论指导实践的专业,在专业的建设中,高校必须重视“应使学生在具有必备的基础理论知识和专门知识的基础上,重点掌握从事本专业领域实际工作的基本技能”。随着社会的发展和科技的进步,在环境污染和生态破坏日益凸显的今天,层出不穷的问题摆在人类面前,当务之急需要积极改造环保产业,努力注入高技术,逐步形成依靠高技术环保人才治理环境的高效模式。众所周知,理论教学是高校培养学生的关键一环,可为实践和创新打下重要基础。另外,当今社会对高校环境科学学生的理论和综合素质提出了更高更新的要求,在培养过程中,只有掌握了系统全面的专业知识,才能理论联系实际,才能在实践中创新,才能培养出解决当前环境问题的优秀人才。

本文根据卓越计划的总体构想,分析了环境科学专业的基本情况,针对目前存在的弊端和教学实际情况,进行了相应的探索与思考。首先,介绍了本专业课程体系的构建情况,其次,对教材编写方面的不足给出建议,最后重点探讨了教学方法的改进,针对传统理论教学中,各种因素导致的学习效率低下的问题提出相应的改革措施,注重培养学生的创新意识和实践能力,为优秀工程技术人才的养成提供理论背景支撑。

一、环境科学专业概况

环境科学专业是较为年轻的学科,起步较晚。随着环境问题的日益突出和公众对生态问题认识的逐步深入,20世纪60年代,以生态学著作《寂静的春天》的发表为开端,环境科学专业诞生。经过几十年的发展,环境科学专业逐步形成了完整的学科体系,包括大气科学、生态学、环境化学、地球科学等学科,知识体系广泛,既涉及到物理、地理、生物、化学等自然科学领域的基本知识,同时又涵盖了资源管理、政治经济、伦理学等社会科学的相关问题,并应用于自然和人类交互作用的多个领域。近年来,人类与自然的矛盾愈发难以调和,环境污染和生态破坏日益凸出。在这一背景下,为转变生产方式,实现经济社会的可持续发展,各职能部门对环境科学专业人才的需求量增加,对人才质量提出了更高的要求,因此这一专业面临着重要的机遇和挑战。

我校环境科学本科专业自2000年开设以来,依托生命科学学院在动植物保护以及生态保护领域的科研优势,借助西南野生动植物资源保护实验室(教育部重点实验室)、环境科学与生物多样性保护实验室(四川省高校重点实验室)、生物多样性研究中心、珍稀动植物研究所、道地中药材研究所,以及动物学(省级重点学科)、野生动植物保护级利用(省级重点学科)等科研教学平台,经过10多年的建设和发展,逐步形成了符合专业特点的课程体系,教学设施完善,师资队伍强大,并积累了丰富的理论和实践教学经验。然而,随着当今社会的发展和环境问题的凸显,环境科学作为与实践密切结合的科学,传统的理论教学模式与手段已经无法满足学生创新性发展和社会生产的迫切需求。因此,理论教学的内容和方式必须进行相应的改革,为培养高质量的专业工程技术人才奠定基础。

二、立足于学生全面发展,构建完备课程体系

根据卓越计划对人才培养的要求,本专业的毕业生应具备以下特点:在综合知识方面,具有扎实的自然科学基础知识,较好的人文社会科学、管理科学基础知识和良好的外语综合应用能力。在专业知识和工程技能方面,具备环境科学的基本理论、基本知识和基本技能,具有较好的科学素养及一定的教学、研究、开发和管理能力,掌握水质、空气、噪声及土壤的环境监测基本方法,掌握环境影响评价基本技能、能够完成个别实例项目的报告,了解环境规划与环境管理的基本知识,掌握废水废气废渣和噪声污染预防和治理的基本原理和方法。从能力培养的角度出发,我校整合各类知识,构建了由科学知识、工程技能和个人职业素质等3个模块组成的理论教学体系。其中,科学知识包括政治理论基础知识、人文社会科学基础知识、核心专业基础理论知识、核心专业理论知识,工程技能包括设计技能和实践技能,个人职业素质包括团队能力、交流能力和研究创新能力。以此为目标,我校制定了包括无机化学、有机化学、环境学概论、分析化学、环境仪器分析、环境统计、环境监测、环境管理学、环境生态学、环境影响评价相关法律法规、环境影响评价技术导则与标准、环境影响评价技术方法、环境影响评价案例分析、环境工程学、环境英语、CAD制图基础、环境信息系统、环境微生物学、环境等规划学、环境经济学等主要专业课程的完整体系。这一课程体系的构建是学生全方位综合发展的必要前提。

三、结合前沿动态,更新教材

教材是传递知识的载体,其有效性和科学性将直接影响学习成果。现行的多数教材编写至今已有十来年,由于环境科学的发展迅速,很多最新的研究成果没有涵盖进去,教材中部分内容过于陈旧,而且教材编写过于理论化而忽视了实践在教材和理论教学中的体现,这直接导致了理论与实践教学的脱节,因此学生不能将所学知识融汇贯通并应用到具体实践环境中去。同时,环境科学是一门交叉性的学科,从整个学科体系来说,教材的编写缺乏整体性与系统性,相关课程之间的联系没能在教材中很好体现,学生学到的知识往往是片面的,不完整的。针对现行教材存在的问题提出如下改进措施:在教材的编写上,对课程内容重新组合,体现知识内在的联系,在此基础上,教研室老师定期进行教研活动,力争系统化的同时分工讲解各个组成部分,以便学生系统性的掌握。另外,考虑到环境科学是应用性较强的专业,教材的内容要尽可能地联系实际,除了基础理论知识外,还应涉及相关工程实例以及当今前沿动态,并与注册环评工程师和注册环保工程师的考试全面接轨。这符合学生各方面发展的要求。通过这种教材整合和的编写方式,学生能够把握整体,全面系统地学习,进而养成良好的思维习惯。同时,通过课堂上的案例实训,有助于培养学生的创新意识和分析问题,解决问题的能力。另外,将本专业的发展动态写进教材,学生能了解业界发展最新动态,以便学生毕业后能科学地选择就业方向。基于此,学校最好能和企业合作共同编写教材,组合双方优势,优化教材,以满足环境科学卓越工程师培养对专业课程建设的要求。

四、优化课堂教学方式和课程组织形式,发展学生创造性

(一)量化教学目标

明确的目标是高效学习的先决条件。在传统的理论教学中,经常只是教师一味地把考试的重点灌输给学生,轻视学习目标在学习过程中的重要作用,没能结合学习进度提出有针对性的学习目标,不能让学生充分了解每一个阶段课程要达到的水准,使得学习过程带有较大的盲目性,学生的积极性和创造性受到很大阻碍,学习效率低下。因此,教学改革的又一重要任务是量化教学目标。首先,针对不同课程的学习内容,由专业教师制定科学的教学目标,从不同层次、不同学习阶段对学习提出总体要求;然后,任课教师按照教学目标将本次课的学习目标分解成具体的可量化的目标,根据学习目标组织教学并定期检查任务完成进度。

(二)启发式教学,培养学生的创新和实践意识

课堂教学的方式也应改革。环境科学是不断变化的科学,解决问题的方式也是多种多样的,而且本专业应用性较强,理论教学的目的是将学生培养成解决实际问题的工程技术人才,因此在教学中应注重培养学生的创新和实践意识。以往的教学形式是比较枯燥单一的,经常是老师照着课件从头讲到尾,这种以应付考试为目标的教学形式使得课堂气氛单调,学生学习兴趣普遍不高,课外也不会主动去通过其他方式查找资料,得到的信息和资源也比较有限,这样的教学模式严重阻碍了学生创新和实践意识的发展,因此对现有教学方式进行改革势在必行。首先,在教学过程中,教师要善于运用多元化的教学手段,例如网络教学、案例分析、学生自由讨论、分组学习、任务分配、问题探究等等,让学生能更加直观和深入地认识课程内容,更好地掌握知识,同时也能让学生在不同的教学方式中得到启迪,在高效掌握知识的同时,也能不断发展发散思维,学会从不同的角度思考和解决问题。其次,在教学中应将理论教学与实践教学有机结合,合理安排理论课和实践课的时间,在一个阶段的理论知识的学习后开展综合性的实验,让理论更好地服务于实践,在实践中应用和巩固理论知识,也可聘请对口就业单位中优秀的技术人才定期到学校开展专题讲座。这样,一方面学生能及时了解相关领域的发展动态和工作环境,另一方面也能学习怎样用工程手段解决生产实际问题。另外,传统的课堂教学中,教师是知识的传授者,学生是知识的接受者,学生被动、消极地学习,为了应付考试学生常常靠死记硬背,结果不能获得愉快的情感体验,考完就忘记了所学,更不用说应用了,这严重阻碍了知识传递的有效性和效率,这完全背离了卓越工程师培养的要求,因此教学中要转变思路,让学生成为课堂教学的主体,充分发挥学生的主观能动性。根据布鲁纳发现学习理论,教师应站在学习推动者的角度,激发学生自觉思考、主动探索,引导学生不断发现问题、提出问题、分析问题并最终解决问题,逐渐让学习完全成为学生的自主行为。例如,教师可选择一个地区的环境污染问题,让学生自愿分组以问卷的形式进行调查,根据调查结果进行讨论和分析,并自主查找文献,从不同角度制定合理的环境优化方案,再根据学生完成任务的情况开展报告并及时反馈。最后,在理论课程教学中,应将社会科学与自然科学的研究方法结合,培养学生的迁移能力以及多学科融汇贯通的能力,这也是环境科学专业的内在要求,由于环境科学专业具有多学科交叉的广泛性,再加上其属于应用型专业,单靠某一门或几门学科难以解决复杂的实际问题,这就要求在教学中将各学科的教学思路和方法组合、交融,形成具有专业特色的理论教学模式。这一点还有待在教学中累积经验,逐步理论化、系统化。

(三)针对学生的个体差异性分班分组,设置相应课程

环境科学作为一门综合性较强的学科,在现有的教学方式和环境中,常常面临着教学内容繁多,课时分配困难等问题,很难在有限的本科期间将全部课程内容较好地传授给学生,这往往导致教学流于形式,缺乏深度,看似内容丰富,实则没有内涵。从学生的角度来看,由于所学知识庞杂,任务繁重,学生难以同时掌握和消化众多知识,学习积极性受到极大阻碍,真正领会的知识很少,因此很多学生在工作岗位上,不知如何充分应用所学的知识和原理,离行业要求的标准相距甚远。这就需要结合学生特点和未来就业方向,将环境科学这一大的专业按照社会需求分成环境监测、环境影响评价、环境管理以及污染治理等4个就业方向,倡导学生个性发展。除了基本的科学知识和个人职业素养外,还应将不同就业方向工程技能的培养划分为不同的研究内容,以选修课的形式供学生自主选择,从而构成必修课+选修课这样的模块化的课程结构。例如,可将环境污染控制理论的学习分为物理、地理、化学和生物部分,物理部分学习计算机模拟和自动化控制技术,化学部分研究污染物迁移和其中能量的转化,生物部分学习利用生物防治污染的原理和过程。学生根据自身兴趣和未来发展需求选择不同的研究方向,重点学习一种或几种污染控制的方式。也可按照研究的空间领域划分为大气、土壤、水体等,各班的学生分别只重点学习一个领域内的相关知识。另一方面,又可按照整个学科的研究内容分班,包括环境影响评价、环境监测、自然资源保护、环境规划的学习。此外,根据学生兴趣差异,例如有的学生偏向于基础性研究,对于这部分学生,可以将本科理论教育与研究生教育接轨,拓宽知识深度,有的学生更倾向于动手实践,这部分学生的课程设置要更偏向产生实践。由于环境科学学科的特性,在进行分班教学的时,还要进行必要的整合,包括在班内实施分组学习的同时,通过小组成员交流合作共同完成特定学习任务。此外,定期组织各班学习的交流,主要采取专题讲座的形式,也可在一个阶段的学习后,结合课程教学内容,由专业老师组织开展模拟实际环境方案的环境影响评价设计、环境规划方案设计。这样可实现分化与整合的对接,让学生得以综合发展,全面提升。

五、结语

总之,通过对环境科学专业理论教学的内容、思路和方式进行改革,更新教材,构建科学的知识体系,优化课堂教学方式和课程组织形式,以培养学生的创新和实践意识为重点,在教学过程中采用多元化和个性化的教学方式,激发学生的学习积极性,增强学生的学习成就感,使学生能够更加牢固地掌握理论知识和技术,进而为实践和工程能力的培养提供有力保障,以期将学生培养成为基础知识过硬,并具有较强团队合作能力和科研创新能力的高质量专业型人才,以适应不断发展的社会需求,满足激烈的市场竞争需要。

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