APP下载

新工科背景下地方院校环境科学专业实践教学体系改革

2022-07-24余友清丁世敏解晓华李武斌朱金山

大学教育 2022年5期
关键词:实践教学体系新工科改革

余友清 丁世敏 解晓华 李武斌 朱金山

[摘 要]按照新工科专业建设要求,以培养学生解决复杂工程问题的能力为目标,长江师范学院对环境科学专业实践体系目标、内容、实验方法进行了一系列改革,通过对专业基础实践能力、工科设计能力及科研和创新能力三个培养目标的优化,可以有效巩固学生的专业基础知识,提高学生专业实践能力、工程技术能力及使用现代化工具的水平,并提高人才培养质量。

[关键词]新工科;环境科学;实践教学体系;改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2022)05-0066-03

新一轮科技、产业革命催生世界范围内的教育变革,高等学校工程类教育也从注重“科研范式”向“工程范式”演变[1]。为了应对这一变化,满足符合新技术、新产品、新业态和新模式下的产业结构需求,教育部相繼发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推荐新工科研究与实践项目的通知》,指导我国工科专业教育模式改革。各高校工科专业也从教育理念、专业结构、质量标准、课程体系及实践环节等方面入手,制订满足新工科要求的高级工程技术人才培养方案。

在新工科建设中,实践环节在加深学生对理论知识理解的同时,在学生实践能力、创新意识、工程实践能力等培养方面起决定性作用,直接关系到人才培养目标能否达成。工程教育的实践教学体系从课程实验、专业认知实践到工程综合实践多个层次培养学生的专业基础实践能力及工程实践能力,最终培养出适应新产业发展需求的高素质应用型人才[2-3]。

环境科学专业是一门以解决环境问题为根本目标的学科,培养目标有基础研究、实际应用及工程问题解决等综合要求,需要学生具有扎实、宽广的理论基础,同时还要具有较高的创新意识、使用现代技术的能力及工程实践能力。因此,在环境科学人才培养中,以提高学生解决复杂工程问题能力为目标,在实践教学中着力培养学生的创新能力、实践能力及工程技术能力的教学改革显得尤为重要。受人才结构、教育理念的制约,地方院校环境科学专业实践教学体系知识内容和现实环境问题脱节、方法手段落后,不利于培养创新型卓越工程人才。长江师范学院(以下简称“我校”)充分发挥环境科学专业产教研融合的特点,以培养环境科学专业学生解决复杂环境工程能力为核心,对环境科学专业实践教学体系改革进行了有益的尝试。

一、地方院校环境科学专业实践教学体系存在的问题

部分普通院校对新工科建设理解不够深入,对环境科学实践教学改革力度不大[4]。环境科学专业属于交叉学科,其基础知识涵盖面广、工程技术更新速度快。以前的人才培养方案更多注重理论知识的传授,实践教学体系的专业综合设计、专业见习及工程实践可用学时严重不足,不能支持专业能力提高及工程实践能力培养。其次,地方院校受硬件条件、双师型教师比例及实践教学内容的制约,不能提供满足新工科培养目标的实践教学平台及专业的实践教师队伍,导致实践教学项目、内容及方法相对陈旧。实践教学更多的是突出演示、验证及模拟实验现象,既不能加深学生对专业知识的理解,提升学生的学习兴趣,又落后于现代技术在环保行业中的应用,不能满足环保行业对工程技术人员工程实践能力的需求。加之地方院校由于和科研院所、企事业单位合作力度不够,不能建立长期、稳定的实践教学及实习基地,缺乏配套的实践资源。专业见习、专业实践及生产实习等内容和行业实际结合不紧密,不能满足地方环保行业对学生工程能力素质的需求。

二、我校环境科学实践教学体系改革原则

新工科建设的核心是在教育教学中引入工程教育的新理念 [2-3]。环境科学实践教学体系改革要遵循新工科建设和发展的基本规律,以培养具有创新创业能力、多学科交叉能力、高素质的卓越工程科技人才为目标[3]。实践教学改革既要整合传统环境科学基础实践知识,又要和其他新兴工科结合,构建新的学科专业体系,满足工程教育的要求。因此,环境科学专业实践教学体系改革应注重实践项目、内容及方法和新兴工科交叉融合,在实践教学中突出现代技术的运用,培养学生解决复杂环境工程问题的能力。

作为地方院校,人才培养目标及规格要严格对照地方政府经济发展规划、企业需求及学校办学定位的要求。2015年9月,重庆市人民政府发布了《重庆市深入推进智慧城市建设总体方案(2015—2020年)》,到2020年,基本建成新型工业化、信息化、城镇化和农业现代化融合同步发展,智慧化水平和网络信息安全保障能力国内领先的国家中心城市。在该方案中,“智慧化”“信息化”“环境监控”是重庆市智慧城市社会管理的重点,也是对重庆市地方院校环境科学专业人才培养方案的要求。

从环保行业看, “十二五”期间,重庆形成了由1个主城区特大城市、6个大城市、25个区(县)城中等城市、100多个小城镇组成的城市建设新格局,并将建成40多个具有较强产业集聚功能的工业园区,城市化和工业化的快速发展带来的环境问题对环境监测、治理、规划及管理提出了新的挑战。加之我校位于三峡库区核心地带,三峡库区水环境、生态环境保护及库区消落带治理也是对本地环保行业提出的一个新课题。

从产业看,重庆市逐渐培育了集成电路、平板显示、物联网、机器人等高端智能装备、新材料、新能源及智能汽车、页岩气、MDI一体化、生物医药、环保十大新兴产业集群。十大新兴产业集群中的页岩气产业主要集中在我校所在的涪陵区,其在生产过程中可能产生的环境问题的解决也要求环境科学专业的学生必须提高解决环保相关工程问题的能力。

因此,我校环境科学专业实践教学体系必须根据地方政府发展规划、产业发展特点、行业需求及新工科建设要求进行改革,以培养符合行业发展的应用型人才。

三、环境科学专业实践教学体系改革方案

为了契合地方政府、行业、企业发展的需求,我校环境科学专业依照新工科的理念,聚焦三峡库区环境保护,定位于培养学生环境专业基础知识与工程能力并重、具备“立体化、自动化、智能化”环境综合监测技术的高素质应用型人才,将环境科学实践教学体系细化为三个部分,即环境科学专业基础实践、工科设计能力及科研和创新能力实践,如图1所示。

(一)环境科学专业基础实践能力培养改革

环境科学专业基础实践分为基础数理知识实践、基础工程知识实践、基础专业知识实践、工程认知实践和人文社会实践,如图2所示。基础数理知识实践以大学物理、无机及分析化学、有机化学及物理化学课程实验为主,培养学生实验基本操作、数据处理能力及科学的实验态度。基础数理知识实践是后续专业基础课程的理论及实践基础,是对基础理论的验证和补充,体现学科交叉融合。

基础数理知识实验通过无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、大学物理等专业基础课程的实验教学环节培养学生基本实验理论及实验操作技能。这两方面实践能力的培养与科学教育相贯通,主要体现为培养学生基本实验操作能力、科学理论的验证及初步运用合理的实验方法研究问题的能力。

基础工程知识实践主要包括工程制图及程序设计,培养学生工程实践基础能力及运用现代技术手段的能力,为以后参与多学科交叉的工程實践打下基础。我校环境科学专业培养面向复杂环境问题,可以利用物联网、大数据等现代化工程技术手段进行环境问题监测及治理的专业人员,将基础工程知识实践作为基础工程能力培养的基石。

基础专业知识实践包括环境化学、环境监测、环境工程、环境遥感及地理信息系统实验,主要培养学生专业实践能力、基础工程技术能力及设计能力。学生通过专业知识实践,初步学会环境监测、治理的基本技术、方法及设备操作。学生通过环境化学实践理解污染物形成及处理处置过程中的化学本质;通过环境监测实践了解培养水、土、气及物理污染的监测技术;通过环境工程实践初步了解污染治理技术、设备及流程;通过环境遥感及地理信息系统实践培养在环境监测及治理中运用大数据、物联网等现代技术的能力。

工程认知实践包括工程训练及环境问题调查两方面。工程训练主要培养学生的基本工程操作技能,为学生将来从事复杂工程实践打下基础。环境问题调查主要以认知见习为主,包括环境特征及环境演变见习、智慧环保见习及环境工程见习(让学生围绕身边环境问题、生态系统及生态农业、环境特征及环境演变、环保措施及污染防治技术等方面开展认识性实习),主要培养学生对行业的认知,加深学生对理论知识的理解,并提高学生专业学习的兴趣及积极性。

(二)环境科学专业工程实践能力培养方案

提升环境科学专业毕业生的专业工程实践能力是新工科的核心内容,也是衡量毕业生质量的重要指标。环境科学专业工程实践能力是基础实践能力的提升,是毕业生处理环境工程问题的基本素质要求。

针对环境科学专业的性质和培养目标,改革原有专业实践教学体系。在专业课程实验的基础上,我校根据专业工程能力培养需要在环境监测、环境工程、水处理工程、大气污染控制工程、固体废物处理处置、环境规划与管理、环境影响评价等主要的专业课程中开展课程实习(设计),形成包括专业课程实验、专业见习、专业课程综合设计及工程实践等在内的完善的实践教学环节,优化了实践教学内容,强化了学生的工程技术应用能力。

专业工程实践考核方式改变了原来单一的考核方式,把专业课程实验、专业见习、专业课程综合设计及工程实践各个环节都纳入考核范围,进行过程化考核。根据课程特点及不同阶段的教学要求,通过文献调研、方案设计、调研汇报、实践过程、报告撰写等考核方式进行,每个过程的考核以相应的过程性材料作为考核依据,可利用图片、文本或视频等多种形式。 过程考核能有效提高学生对实践项目的认知,有助于引导学生在平时实验过程中更多地关注实验全过程, 引导学生在掌握基本实践技能的同时提高学生的工程实践能力。

(三)环境科学专业科研创新能力培养

在学生专业科研创新能力培养方面,我校着重改变以往实践教学重理论、轻实践,以及实践项目与地方经济发展结合不紧密、专业人才培养与社会需求脱节等问题,提出了“问题导向—无缝对接—联合培养”的人才培养模式,构建以区域环境特色工程问题为导向的、产学研结合的实践教学内容。同时紧紧围绕三峡库区及地方生态环境问题,大力推进实践教学项目更新,培养符合地方环保行业需求的工程技能型人才;紧密结合地方环境特征问题,培育优质大学生创新创业项目及科技创新项目。教师以解决三峡库区生态建设与环境保护问题为导向,从一年级的环境问题自主见习开始,让学生将实验实训、课程设计、课程实习及毕业论文任务完成与实际环境问题的解决紧密结合,从而破解传统模式下学生在校学习与校外实践相脱离的“两张皮”现象,真正达到产学研有机结合、能够解决实际问题的实践教学效果。

夯实人才培养与地方行业需求一体化、无缝对接模式。一是主动将环境科学专业实践项目、实验方法和技术手段与行业实际生产对接,避免脱离行业实际需求。二是主动将人才培养质量与行业技术要求相对接,严格按照社会环保技术岗位特点和能力要求培养人才。三是主动将学生的就业与急需岗位相对接,把岗位就业与本科生实习有机结合起来,实现毕业前的学习与毕业后的岗位对接。

联合培养,校企(地)合作。首先,系统分析本地现有环保人才在结构、层次和应用能力等方面存在的问题及行业需求,进行联合培养;同时,组建高质量的双师型实践教学团队,利用优秀专业人才的行业经验及企业基础设施条件,联合共建专业实践基地,满足学生专业实践锻炼需求。建构校企、校地互动的模式,不仅调动了行业力量,而且可大幅降低学校办学成本和企业培训成本,大幅提高应用型人才培养的质量。

四、结论

新工科建设的核心是要将工程教育的理念、教学体系及能力要求融入现有人才培养方案,针对国家及地方发展规划、行业需求和未来发展要求,培养具有解决复杂工程问题能力的应用型人才。本文根据新工科建设要求,通过对我校环境科学专业实践教学体系及人才培养目标的改革,通过对专业基础实践能力、工科设计能力及科研和创新能力三个培养目标的优化,提高我校环境专业学生的工程能力。这对推动我校建立环境科学专业新工科、优化人才培养模式、培养具备“立体化、自动化、智能化”环境综合监测技术的高素质应用型人才具有较大意义。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017(3):1-6.

[2] 林健.引领高等教育改革的新工科建设[J].中国高等教育,2017(Z2):40-43.

[3] 林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究,2017(2):26-35.

[4] 宋鹏,李常洪,李补喜. 管理类专业“双驱动”实践教学模式研究[J].教育理论与实践, 2017(6):3-5.

[5] 施晓秋,赵燕,李校堃.融合、开放、自适应的地方院校新工科体系建设思考[J]. 高等工程教育研究,2017(4):10-15.

[责任编辑:陈 明]

猜你喜欢

实践教学体系新工科改革
面向新工科的Python程序设计交叉融合案例教学
新工科形势下高校二级学院毕业设计管理探索
新工科背景下大学生创新创业教育探索
“互联网+”创新会计人才培养模式研究与实践
生物工程本科专业毕业生就业情况分析
市场营销专业小学期实践教学体系构建的研究
一图读懂供给侧改革
改革创新
改革创新(二)
“改革”就是涨价吗?