工科院校環(huán)境生物交叉學(xué)科人才實踐能力培養(yǎng)的探索

杜青平 李彥旭 許燕濱 湯 兵

廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 廣東廣州 510006

工科院校環(huán)境生物交叉學(xué)科人才實踐能力培養(yǎng)的探索

杜青平 李彥旭 許燕濱 湯 兵

廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 廣東廣州 510006

分析了影響環(huán)境生物交叉學(xué)科人才實踐能力培養(yǎng)的主要問題所在，針對具體問題提出培養(yǎng)實踐性人才的兩條具體途徑：特色教學(xué)計劃和教學(xué)方案的完善和優(yōu)化，多樣化實效強(qiáng)的實驗教學(xué)和實踐教學(xué)。

環(huán)境生物；交叉學(xué)科；人才培養(yǎng)；實踐能力

Abstract: The main reasons that inf uenced the interdiscipline subject talents training were analyzed in this article. Then two substantial ways were proposed to personnel training for EB interdiscipline subjects in engineering colleges: improving and optimizing the distinctive teaching plan and teaching programme; developing diversity experiments practicing teaching focused on strong actual effects.

Key words: environmental biology; interdisciplinary subjects; personnel training; practical ability

環(huán)境保護(hù)已成為當(dāng)前國際關(guān)系、經(jīng)貿(mào)合作的一個極為重要問題，嚴(yán)重地影響著我國國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。如何在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時控制環(huán)境污染，改善環(huán)境質(zhì)量，以實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，這是我國目前亟待解決的重要問題[1]。生物高新技術(shù)是環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用最廣、最為重要的單項技術(shù)，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質(zhì)的降解、清潔以及可再生能源的開發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測、污染環(huán)境的修復(fù)等各個方面發(fā)揮著極為重要的作用[2]。歷年的創(chuàng)紀(jì)錄高溫、低溫、干旱、冰雹等惡劣氣候環(huán)境，使得人們對環(huán)保治理的質(zhì)量和效益要求越來越高。化學(xué)、計算機(jī)、地理等學(xué)科領(lǐng)域都在參與生物學(xué)和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的研究，甚至連傳統(tǒng)學(xué)科中的數(shù)學(xué)、物理都悄然開始生物數(shù)學(xué)和生物物理學(xué)的研究[3]。環(huán)境生物教育的國際化、學(xué)科交叉的復(fù)雜化和科技知識更新的頻繁化，對工科院校環(huán)境生物交叉學(xué)科學(xué)生的實踐能力提出了新的要求。

1 環(huán)境生物交叉學(xué)科畢業(yè)生面臨的困境

1.1 環(huán)境生物交叉學(xué)科畢業(yè)生五花八門，學(xué)科背景相差很大

目前，全國理、工、農(nóng)、林、醫(yī)和師范等各類高校基本上都設(shè)置有與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的生物工程專業(yè)。各高校設(shè)置環(huán)境生物交叉學(xué)科的背景不同，專業(yè)基礎(chǔ)相差較大，對環(huán)境生物類人才培養(yǎng)所使用的專業(yè)培養(yǎng)方案五花八門，對交叉學(xué)科人才培養(yǎng)的教學(xué)大綱和基礎(chǔ)課程設(shè)置存在著很多不完善的問題。具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1.1 學(xué)生基礎(chǔ)課或者公共課程任務(wù)繁重

為了培養(yǎng)具有基礎(chǔ)知識面寬、適應(yīng)性強(qiáng)、創(chuàng)新意識突出的優(yōu)秀人才，國家教育部將原有的環(huán)境生物專業(yè)合并到環(huán)境科學(xué)專業(yè)中，使其成為環(huán)境科學(xué)的一個分支方向[4]。而各學(xué)校都要求交叉學(xué)科學(xué)生必須完成學(xué)校公共基礎(chǔ)課以及學(xué)院或一級學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課。以我校為例，生物工程專業(yè)(環(huán)境生物技術(shù)方向)的學(xué)生不但要完成所有的基礎(chǔ)課程，還要具有很強(qiáng)的工程實踐能力，所以學(xué)生的高等數(shù)學(xué)、化工原理、工程制圖和物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等工程基礎(chǔ)課程學(xué)時所占的比例也相對較大。

1.1.2 專業(yè)課程門類多，培養(yǎng)的人才“博”而“不專”

生物技術(shù)專業(yè)涉及細(xì)胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質(zhì)工程、發(fā)酵工程等課程，而這些知識又必須建立在細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)等基礎(chǔ)知識上；如果要培養(yǎng)環(huán)境生物技術(shù)人才，學(xué)生還必須掌握環(huán)境檢測和分析、環(huán)境工程學(xué)、環(huán)境評價等基礎(chǔ)知識。

從以上兩點可以看出，交叉學(xué)科學(xué)生“博覽”多門課程的基礎(chǔ)知識，但是真正掌握的專業(yè)技術(shù)并不過關(guān)。要培養(yǎng)有特色的環(huán)境生物類技術(shù)人才，必須根據(jù)社會實際需求改革人才培養(yǎng)計劃，對現(xiàn)行的教學(xué)培養(yǎng)方案和課程體系進(jìn)行整合和完善。

1.2 環(huán)境生物交叉學(xué)科畢業(yè)生的實踐能力和綜合處理問題能力欠缺

美國工程與技術(shù)鑒定委員會(ABET)要求各工程專業(yè)畢業(yè)生必須達(dá)到11種能力要求：包括制訂實驗方案、進(jìn)行實驗、分析和解釋數(shù)據(jù)的能力；根據(jù)需要設(shè)計一個系統(tǒng)、一個部件或一個過程的能力；對工程問題進(jìn)行識別、建立方程以及求解的能力；在工程實踐中運(yùn)用各種技術(shù)、技能和現(xiàn)代工程工具的能力等[5]。原因主要是：(1)如今很多用人單位反映畢業(yè)生普遍存在重理論輕實踐、重高端技術(shù)輕基礎(chǔ)實踐能力的問題。盡管各高校人才培養(yǎng)方案中都設(shè)有實驗、實習(xí)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，但實際上，實踐教學(xué)資源滿足不了對學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的要求。從實驗教學(xué)分析，高校擴(kuò)招，但教學(xué)設(shè)備沒有大規(guī)模增加，以前20人/批次的實驗資源，現(xiàn)在要滿足50人/批次的需要，學(xué)生不能獨立操作或者整體完成實驗教學(xué)要求。(2)實驗教學(xué)內(nèi)容沒有根據(jù)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行更新。學(xué)生上實驗課時，只是按照教師編寫的非常詳細(xì)的實驗指導(dǎo)書按部就班操作，在實驗課上不能達(dá)到對學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)的目的。(3)缺乏處理實際問題的能力。很多專業(yè)沒有固定的生產(chǎn)實習(xí)基地，學(xué)生綜合實踐經(jīng)驗幾乎為零，而且近年來就業(yè)壓力增大，學(xué)生急于找工作，不能獨立、高質(zhì)量地完成畢業(yè)論文/畢業(yè)設(shè)計，失去了最后培養(yǎng)實踐能力和綜合解決問題能力的機(jī)會。

因此對環(huán)境生物類交叉人才培養(yǎng)的實驗教學(xué)、實踐教學(xué)的內(nèi)容、方法和手段進(jìn)行改革，建立穩(wěn)定、有特色的實踐教學(xué)模式勢在必行。

2 環(huán)境生物類交叉人才培養(yǎng)實踐教學(xué)模式初探

2.1 教學(xué)計劃和教學(xué)方案的完善和優(yōu)化

為了培養(yǎng)有特色的環(huán)境生物類技術(shù)人才，不同院校必須有適合自己專業(yè)特色的環(huán)境生物交叉的知識體系、教學(xué)計劃和教學(xué)方案[6]。以我校生物工程(環(huán)境生物技術(shù)方向)專業(yè)為例。教學(xué)中一方面強(qiáng)調(diào)學(xué)生有扎實的工程設(shè)計和技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)，另一方面要求學(xué)生掌握生物技術(shù)和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域系統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識。這些基礎(chǔ)知識涉及多個學(xué)科、多個領(lǐng)域，很多課程所使用的教材內(nèi)容自成一體，缺少系統(tǒng)的適合工科學(xué)生所用的教材[7]。因此教學(xué)中首先根據(jù)本校學(xué)科優(yōu)勢和本地人才培養(yǎng)需求，將各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課所教授的知識進(jìn)行優(yōu)化整合，把一門課程放到滿足整個專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)的層次上考慮，提煉知識內(nèi)容，重新設(shè)置課程內(nèi)容，確定課程教學(xué)的核心內(nèi)容。再根據(jù)知識點之間內(nèi)在聯(lián)系，將知識領(lǐng)域整合、聚類成環(huán)境生物技術(shù)板塊。最后根據(jù)學(xué)生的興趣和就業(yè)目標(biāo)，將知識板塊構(gòu)成不同的層次或者技術(shù)培養(yǎng)方向，使知識體系結(jié)構(gòu)和教學(xué)目標(biāo)明確。

2.2 開展多樣化實效強(qiáng)的實踐教學(xué)

培養(yǎng)環(huán)境生物類交叉技術(shù)人才可以參與的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括課程實驗、專業(yè)實習(xí)以及科研團(tuán)隊和自主創(chuàng)業(yè)等活動。

(1)實驗教學(xué)是培養(yǎng)合格人才的基本環(huán)節(jié)，不僅能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方法和獨立進(jìn)行科學(xué)實驗的能力，而且培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和綜合素質(zhì)的基礎(chǔ)[8]。對實驗課程進(jìn)行整合，采取開放式實驗教學(xué)模式，實驗內(nèi)容模塊化，將一些技能培訓(xùn)的基礎(chǔ)實驗融入綜合性實驗，學(xué)生按照參與客體的不同分為不同小組；各組學(xué)生參與的實驗內(nèi)容相互支撐，卻各不相同，自成一體，不但增強(qiáng)了學(xué)生的探索精神，而且可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入研究性課題[9]。

(2)通過多種途徑，加強(qiáng)實習(xí)基地的建設(shè)。充分利用教師的科研實力，以“互惠互利、優(yōu)勢互補(bǔ)”為原則，多途徑、多形式地與相關(guān)企事業(yè)單位共建校外實踐教學(xué)基地，并鼓勵理論功底扎實、實踐能力較強(qiáng)的中青年教師帶著學(xué)生與大型企事業(yè)單位的中高級專業(yè)技術(shù)人員從事校內(nèi)外的合作研究，使教學(xué)和科研工作獲得“雙贏”。

(3)建立本科生科研平臺，鼓勵學(xué)生參加創(chuàng)新科研團(tuán)隊。除了加強(qiáng)課堂實踐能力的培養(yǎng)，積極引導(dǎo)學(xué)生參與特色的課外科研創(chuàng)新課題，努力申報針對本科生而設(shè)立的科研項目。鼓勵參加前期科研團(tuán)隊的學(xué)生，在畢業(yè)論文/畢業(yè)設(shè)計期間繼續(xù)參與自己的項目完成畢業(yè)論文/設(shè)計。該措施在我校環(huán)境生物系取得良好的效果，近年來畢業(yè)生的就業(yè)率和企業(yè)反饋信息良好。

3 結(jié)束語

隨著生命科學(xué)與環(huán)境科學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用，環(huán)境生物學(xué)知識的高等教育，很可能延伸為一項重要的社會普及教育[10]。從一個較全面、系統(tǒng)、科學(xué)的角度，認(rèn)識和分析環(huán)境生物交叉技術(shù)人才培養(yǎng)中所遇到的問題，強(qiáng)化技術(shù)儲備人才實踐能力的培養(yǎng)是非常必要的。從完善、優(yōu)化教學(xué)計劃和教學(xué)方案做起，采取不同的途徑加強(qiáng)實驗和實踐能力訓(xùn)練，采用本科生導(dǎo)師制、縱性科研小組等措施，在教學(xué)中實施以實踐教學(xué)改革為突破口的整體教學(xué)改革，力求取得更為顯著的成效。

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Study on education of innovation and practice ability for environmental-biological interdiscipline subject students in engineering colleges

Du Qingping, Li Yanxu, Xu Yanbin, Tang Bing
Guangdong university of technology, Guangzhou, 510006, China

2012-02-24

杜青平，博士，副教授。李彥旭，博士，教授。許燕濱，博士，教授。湯兵，博士，教授。

廣東工業(yè)大學(xué)2010年教育教學(xué)改革項目(編號：2010-20)；廣東工業(yè)大學(xué)2007年教育教學(xué)改革項目(編號：2007-9)。