環境科學類大學生創新實驗存在的不足及建議

魯垠濤 姚 宏

北京交通大學 北京 100044

環境科學的出現是20世紀60年代以來自然科學迅猛發展的一個重要標志[1]。面對當今世界日益嚴峻的環境污染以及資源短缺的惡劣趨勢，保護資源與環境已經成為全世界的時代主題[2]。我國目前面臨著大氣污染、水污染、固體廢棄物處理、土壤沙化、水土流失以及生態破壞等多種環境問題，隨著我國政府對資源、環境管理力度的不斷增加以及對資源環境治理區域的不斷擴大，必將帶動我國相關部門與企業對環境學方面專業人才的強烈需求[3]。

但是截至目前，專業人才并不能滿足日益強烈的高水平環境人才的需求。一方面，由于近十多年大規模的高校擴招，我國的大學教育正從精英教育向大眾教育過渡[4]，進入大學的學生能力參差不齊；另一方面，我國大學在應試教育模式下培養的往往是“技術人才”，并沒有很好的創新意識和能力[5]。這一態勢的產生與延續不單會導致我國的高等環境教育面臨困境，也不利于我國社會、經濟和環境的可持續發展[6]。

鑒于此，國家和高等教育工作者做了大量提高教學質量和效果的探討。2007年開始，教育部正式開始實施大學生創新性試驗計劃。“國家大學生創新性實驗計劃”是高等學校本科教學質量與教學改革工程的重要組成部分[7]，其實質是以學生為主體，自主研究為基礎，以課題為核心的研究性學習和個性化培養的教學方式[8]。近年來，創新實驗計劃的推廣普及，對于培養學生的創新意識和創新能力起到了重要作用，也得到了廣大師生的普遍認同[9]。

1 環境科學類大學生創新實驗實施過程中存在的問題

1.1 研究方向較集中，有待于進一步拓寬

2009年以來，我校環境科學類大學生創新實驗項目共開展了40余項(見表1)，內容涉及大氣環境(主要為CO2捕獲方法)、廢水處理、給水排水、生態修復、廢氣處理以及固體廢棄物等方向，參加學生200余人次。但是從表1我們可以發現，研究大氣環境的項目達11項，占總數的26%；廢水處理項目達17項，占總數的40%；其他類別研究共占總數的34%。環境科學的研究既可以為理論探索，也可以為應用型試驗，研究的范圍可包括社會生產和生活的各個方面，涉及大氣、水、土壤、生態等方面。在這個復雜的研究領域，可供選擇的大學生實驗項目有很多。由此可見，學生的選題面有待拓寬，真正做到環境科學類研究的廣泛性。

表1 北京交通大學2009～2013年環境科學類大學生創新實驗項目情況

1.2 學生的自主能動性發揮不足

大學生創新實驗是自主設計創新實驗模式，從實驗選題、實驗設計、實驗內容、實驗裝置、實驗過程、實驗結果及實驗形式都由學生自主完成，教師所起的作用是指導。但大學生創新實驗還部分存在著教師包辦的現象。從表1可以看出，我系大學生創新實驗中來源于教師項目的大學生創新實驗項目達24項，占總數的57%。由于我校大學生創新實驗可以作為大學課程的學分，一些學分不足的學生通過參與大學生創新實驗完成學分，但沒有達到創新這一目的。另外，一些指導教師的課程教學、研究任務很多，很難真正指導學生開展實驗，就從自己研究的項目或者本科生、研究生的在研項目中拿出一部分作為大學生創新實驗命題。更有甚者，有的學生為了偷懶，直接利用研究生或前幾屆大學生創新項目的實驗數據作為項目結題；或者出現中期檢查時還沒有任何進展而停止的項目。這種現象的出現主要是沒有充分發揮學生主觀能動性的結果，學生沒有根據自己的興趣選擇題目，以至于參與積極性不高。

1.3 實施過程的監督機制有待于進一步加強

我校大學生創新實驗經過5年的發展完善，已經形成了自己獨特的監督體制。實施階段主要包括申報書撰寫階段、開題答辯階段、中期檢查階段、結題答辯、上交全部材料階段[10]。其中，有3個階段評價項目的等級，即開題答辯、中期答辯和結題答辯，等級包括國家級、省部級和學校級。各個階段的等級為滾動制，根據前一階段的開展情況進行評定。開題答辯根據創新小組的課題創新性和可行性初步評審等級；中期答辯時再根據項目的進展情況重新評定，對尚未開展或進度嚴重滯后的課題組給予終止或警告；在結題時，需要上交項目任務書、中期檢查報告、結題報告、項目執行過程會議記錄等材料，根據學生上交報告及答辯評審組評出優秀、良、中、及格等成績，并最終決定項目的等級。由此可見，該評價制度基本可以保證學生創新實驗的進度和完整性。但是，由于答辯監督只是控制在項目實施過程中的3個點上，在線上的監督機制還不完善，無法真正做到全面監督。另外，答辯評審小組的專業差別很大，無法真正做到公平性。特別是我校環境工程專業設于土木學院之下，和其他專業的知識體系相差較大，給評審工作帶來一定的難度。

2 完善環境科學類大學生創新實驗的建議和措施

2.1 提倡學生自主選題

大學生創新實驗的“主體”是大學生，“主題”是創新。若想真正發揮大學生的主觀能動性，必須從選題開始就由學生自己做決定。我校的大學生創新實驗從3月份開始選題，持續一年的時間，參加的學生主要是大二學生，少部分為大三學生。開始實驗時學生已經進入第四學期，完成了前三個學期的學習，已經完成的知識體系見表2。

表2 北京交通大學環境科學專業第一、第二學年的知識體系一覽表

從表2可以看出，我系學生經過前3個學期的知識積累，有關環境科學類研究所要求的自然科學基礎知識均已修完，特別是環境科學專業實驗所應用的物理和化學知識，分析時所應用的統計學知識。專業課學習了專業導論和環境分析化學，基本掌握了環境科學的一般知識和實驗中應用的分析方法。通過物理實驗、化學實驗的操作，掌握了環境科學專業實驗的基本手段和具體應用。這個時期的學生完全可以承擔自主創新的任務。

另外，在實驗設計的過程中還可學習到環境微生物學和環境工程原理，可以和創新實驗互相支撐。通過自主選題，實驗實施有充分的自主權：可自由支配實驗時間，可根據需要和條件選擇實驗設備，也可自己設計簡單的實驗裝置；實驗方法可另辟蹊徑。整個過程始終貫徹自主性和設計性，對創新性人才的培養提供了思維、實驗操作、分析等一系列的鍛煉平臺。

2.2 指導教師在大學生創新實驗的定位轉變

教師在大學生創新實驗中的定位問題難度較大。在原有的實驗項目實施過程中，很難做到“以學生為主體，以教師為指導”這一原則，學生對教師有依賴思想，教師過于詳盡的指導把學生思維局限于設定的框架內，難以激發學生創新的火花。

為了在大學生創新實驗中真正發揮學生的主觀能動性，應該做好教師和學生角色的定位，教師由原來的主要參與者轉變成指導者，學生由學習者轉變成主導者。這并不是說教師在創新實驗中所承擔的責任變輕了，而是承擔更重要的角色—指導。指導內容包括學生自主創新思路的可行性、實驗設計的可行性、結果是否給現在的環境問題帶來思考等方面。

此外，教師還有另外一個重要的作用，就是研究瓶頸階段的解惑。由于大學生還沒有達到真正獨立研究的層次，所以在實驗進行過程中很容易出現瓶頸現象。指導教師可以根據自身的知識體系、研究經驗對其給予科學性的指導，但并不是直接告訴其該怎么做，而是通過知識的講解讓學生自己找到解決問題的方法，真正發揮教師的“指導”作用，而不是“參與”。

2.3 進一步完善大學生創新實驗的監督體系

我校的大學生監督機制已經基本成熟，但是，創新實驗過程中還忽視了學生進入開放實驗室后的效果管理，缺乏對創新實驗項目的過程監管。所以在學院監督體制的基礎上，應該建立學生的互相監督體系，并建立相應的獎罰機制，以約束參加大學生創新實驗的學生和指導教師。

學生創新實驗是分組進行的，每組成員為4～5名學生，其中一人為項目負責人。應該明確負責人和參與者的責任和義務，并互相監督。如果負責人沒有做好本職工作，可重新選舉項目負責人；如果參與者主動性不夠，可更換組員。另外，還應建立學生間的互助鏈，不僅有利于問題解答，更有利于培養學生的團隊協作精神。整個過程相當于完成一個完整的小科研項目，使學生鍛煉實踐能力，體驗科研模式，激發創新潛能。

3 環境科學類大學生創新實驗創新型管理模式

大學生創新實驗的整體實施模式應該包括學院考核、教師指導、學生間互相監督，具體模式如圖1所示。

圖1 大學生創新實驗管理流程圖

通過上述措施，保證大學生創新實驗從學生本身的知識積累、興趣愛好、專業特長等方面出發，并不是單純地協助教師做項目，而是使學生在項目中得到科學研究的鍛煉。

4 結束語

環境科學領域是涉及面極廣的專業，而正因為它的廣泛性，更要求擁有活躍思維的學生探討這個領域的科學問題。學生可以不局限于教師的項目，而是從自我出發，真正獨立思考想做哪方面的研究。在選題、設計、實驗等各個階段注重激發學生的自主性，在實驗進行中做到過程監督，充分發揮教師的指導作用，不但可以彌補應試教育選拔人才的不足，也可為國家環保行業培養具有創新意識、創新思維和創新能力的優秀創新型人才打下堅實的基礎。

[1] 張運法.淺論環境科學的作用[J].科學技術,2010(2):3.

[2] 梁艷,徐敏樂.高校環境科學專業人才的培養[J].福建論壇:社科教育版,2010(4):17-18.

[3] 魏燕芳,郭沛涌.關于環境科學專業人才培養模式及課程體系改革的思考[J].福建高教研究,2007(5):60-61.

[4] 黃阿霽,崔云鶴,肖格磊,陳立章.在校本科生對大學生創新實驗計劃項目的認可度調查[J].湖南師范大學教育科學學報,2009,8(2):113-115.

[5] 綦盛健,陸樹良.大學生創新實驗中學生主體地位的思考與實踐[J].實驗技術與管理,2009,26(12):29-31.

[6] 張可剛.環境科學專業實驗實踐教學改革探討[J].中國電力教育,2008(11):95-96.

[7] 陳曦,馮希平.對國家大學生創新實驗計劃實踐的思考[J].西北醫學教育,2009,17(1):12-13.

[8] 張偉,鐘杰,仇念文.實施國家大學生創新性實驗計劃的實踐與思考[J].實驗科學與技術,2011(9):65-68.

[9] 傅迷,張文昭,唐潔云.關于大學生創新性試驗計劃的理想探討[J].中國地質教育,2010(3):96-99.

[10] 姚宏,李進,于曉華.環境工程專業創新型人才培養體系改革探索[J].中國現代教育裝備,2012(5):59-61.