環境工程專業工藝設計網絡虛擬實踐創新平臺建設研究

易文利

（寶雞文理學院 陜西省災害監測與機理模擬重點實驗室，陜西 寶雞 721013）

環境工程專業工藝設計網絡虛擬實踐創新平臺建設研究

易文利

（寶雞文理學院 陜西省災害監測與機理模擬重點實驗室，陜西 寶雞 721013）

本文針對普通本科院校環境工程專業學生實踐創新能力培養中存在的實際問題，從環境工程專業實踐實訓的特點出發，借助計算機模擬技術和網絡技術手段，構建一個環境工程專業工藝設計虛擬實踐創新平臺，并介紹該平臺的主要功能、特點及建設該平臺應注意的主要問題。

環境工程專業 實踐創新能力 網絡技術

環境工程專業是應用現代科學和技術原理解決現實中存在的環境問題的一門學科，其培養目標是培養在環境工程領域從事規劃、設計、施工和管理等方面工作的高級工程技術人才［1］。隨著當前社會對工科人才選擇的實用性傾向日趨增強，環境工程專業中那些具有一定的實際工作經驗，動手能力較強，基本能獨當一面，在短期內可創造經濟價值的學生備受用人單位的青睞［2］，而一些操作能力、設計能力、創新能力和管理能力欠佳的學生在就業中的劣勢進一步凸顯。因此，如何扎實有效培養環境工程專業學生的實踐和創新能力，已經成為當前環境工程專業教學改革的一項重要課題。

1.環境工程專業的教學特點和能力培養現狀

作為一門自然科學，環境工程專業在當前的傳統教學過程中比較注重概念、規律、原理等自然科學知識的傳授，重視培養學生的思想認知和行為習慣，而以邏輯思維訓練為主的實踐創新能力的培養在一定程度受到忽視和抑制，普遍表現為環境工程專業學生在實踐創新傾向方面較其他學科的學生較弱［3］。其本質原因是環境工程專業的培養計劃課程內容大多表現得較抽象，不通過實踐實訓環節往往難以得到充分詮釋。而當前大多學校的教學過程則比較注重對抽象概念和原理的解釋，過于偏重理論科學素養的培養，對實踐實訓環節不能深入開展，導致學生的抽象思維和邏輯推理能力得到提升，但實踐和創新能力比較缺乏，面對紛繁復雜的實際問題顯得茫然無策。因此，目前環境工程專業學生普遍存在理論基礎較扎實，而實踐能力和創新能力比較薄弱的傾向，這不僅制約環境工程專業人才培養目標的實現，而且成了環境工程專業學生就業能力不足的關鍵影響因素。

為突破環境工程專業工程技術人才培養中實踐和創新能力培養較弱這一典型傾向，目前多數普通本科院校不惜以減少基礎課程的學時為代價，通過基礎課程為實踐實訓課程“讓路”，刻意加強實踐實訓課程的課時比重的措施提高學生的實踐能力。這雖然在一定程度上緩解了環境工程專業學生的這一典型傾向，但導致某些學生對學習基礎課程的重要性和必要性認知不夠，對環境工程專業需要具備的綜合素質缺乏掌握等諸多新的問題產生，進而不僅影響了專業后續課程的教學效果，而且對學生將來在工程技術崗位上發揮主觀能動性和技術創新性制造了潛在的影響因素。因此，如何在保證基礎課程有效學時的前提下，尋求實踐實訓環節深入開展之路，成為當前環境工程專業教學改革所面臨的突出問題之一。而計算機這一現代化的教育技術工具，由于具有交互性，并提供多媒體、立即反饋及超文本、超鏈接等多種有利于激發學生學習興趣、促進學生自主學習、自主探索的教學功能，引起人們的關注。因此，基于計算機仿真模擬技術的環境工程專業實踐實訓方法應運而生，且日益適應現代環境工程發展趨勢。

2.工藝設計網絡虛擬實踐創新平臺的構建方案

環境工程專業學生工藝設計虛擬實踐創新平臺是針對普通本科院校環境工程專業學生課程設計實踐創新能力培養所面臨的課時不足問題，根據該專業工藝設計的實效性特點，借助計算機仿真模擬技術、網絡技術和電子制圖技術等手段，將現實的環境治理問題以案例形式融入虛擬實訓活動中，運用問題驅動式、啟發式、探索式和研究式等多種教學方法，所構建出的一個開放性的虛擬設計平臺，其基本框架如下圖所示。

圖 虛擬實踐創新平臺三模塊示意

2.1工藝設計網絡虛擬實踐創新平臺的內容

該虛擬實踐創新平臺的建設內容大體可劃分為三個模塊（如上圖所示）：①現實問題發布模塊。是教師根據生活中出現的現實環境問題，結合專業實踐需求，運用問題驅動式和啟發式的教學方法，提出解決問題的基本導向和有關技術參數，設計出學生實訓設計題目并通過網絡平臺發布；②虛擬工藝設計模塊。學生根據教師在網絡平臺上發布的實訓題目及有關啟示、要求和技術參數，綜合應用專業知識做出設計方案，并使用模塊內提供的工藝設計各類虛擬工具、設備等，具體做出解決問題的工藝流程，而后向網絡平臺提交和申請評估鑒定；③評估鑒定模塊。在網絡開放性環境下，由發布實訓題目的教師運用探索式和研究式的教學方法，與參與平臺訓練的所有學生通過網絡互動，共同對提交的各待評估設計作品進行分析、探討、研究、修改和篩選，最終形成解決問題的最佳工藝設計流程，從而使學生在整個操作過程中得到實踐學習和啟示。

2.2工藝設計網絡虛擬實踐創新平臺的特點

從環境工程專業學生工藝設計虛擬實踐創新平臺的內容結構可以看出，它是依托校園網絡構建而成，自身具有鮮明的特點：①該平臺在使用上完全不受時間限制，因此可充分利用學生“第二課堂”時間和其他業余時間進行，這樣能夠使學生的實踐實訓活動不必占用過多課時，較好地緩解基礎課與實訓課課時分配上的矛盾；②該平臺在使用上完全不受空間的限制，實現教師和學生可以在不同的地點共同、平等參與實訓活動的可能，一定程度地避免理工科學生性格較為內斂的普遍性不利傾向，增強學生與教師的實踐互動效果；③該平臺一定程度地迎合當代大學生的興趣愛好，集趣味性和現實性于一體，為師生互動學習提供輕松愉快的虛擬環境，廣泛調動學生參與積極性和參與有效性。

3.工藝設計網絡虛擬實踐創新平臺建設應注意的問題

盡管環境工程專業學生工藝設計虛擬實踐創新平臺的建設充分利用了網絡資源等現代教育技術手段，迎合了學生喜好，有效彌補了專業實踐實訓教學課時的不足，增強了學生參與的靈活性，調動了學生實踐創新的積極性，但在其建設和運作過程中仍要注意以下問題，否則就會使該平臺建設流于形式，功能發揮受限，無法達到有效提高學生實踐創新能力的預期效果。

3.1要以工藝設計實踐為核心構建知識集群課程體系

從該平臺的內容結構可以發現，其有效運行和使用是以該專業學生能夠針對現實存在的環境問題獨立進行基本的治理、處理工藝設計為前提的，否則該平臺將失去應有的使用效果。因此，建設和使用該平臺之前就必須對環境工程專業教學計劃有針對性地進行調整，即要圍繞該專業工藝設計實踐所需要的各項基礎知識，以及各項基礎知識的重要程度，對有關的課程范圍、課程內容和課程比重等進行集群化調整設計，以滿足學生獨立進行實踐設計所必需的知識基礎和技術支撐，真正形成“厚基礎、寬口徑、重能力、淡專業”的通才教育［4］。

3.2要善于運用多種教學方法

該平臺的使用運行基本上是在學生課后學習時間進行的，其最大的使用特點是以問題驅動式、啟發式、探索式和研究式等教學方法培養學生的自我實踐動力和創造力，巧妙地將學生被動實踐學習轉變成為主動實踐探究。因此，該專業教師應靈活掌握多種教學方法和教學藝術，在工藝設計基礎知識、實踐知識的課堂、課后傳授過程中都能善于運用這些教學方法，有意識地培養學生的學習主動意識和自主習慣，以有效配合該系統平臺的有效使用和運行。

3.3要與組織專業科技創新競賽和組建實踐創新學生團體相結合

學生參與積極性是影響該平臺使用運行效果的關鍵因素之一。為進一步調動學生的參與積極性，一方面可以依托該平臺的使用運行，在專業范圍內以工藝設計實踐創新為核心，針對性地構建和定期舉辦專業科技創新競賽系列活動，并不斷擴大參與范圍和加大獎勵力度，在學生中形成“互學、互幫、互趕”的學習競爭意識和氛圍，促進學生參與實訓的主觀動力。另一方面可依托該平臺的使用運行，成立旨在培養、鍛煉和提高學生應用能力、創新精神和創業意識的學生社團，將其納入正常的實訓管理之中，建立起規范化、制度化的學生課外活動體系［5］，鼓勵和支持學生的實踐創新熱情，進而有效推動學生對該平臺的有效使用。

3.4要建設高水平的教師指導團隊

在該平臺的使用運行過程中，指導教師、設計者和其他學生共同對每個設計作品進行分析、探討、研究和修改是最核心的環節，也是學生實踐創新能力開發的關鍵過程。在這個核心環節中，教師的指導作用具有絕對主導地位，要求教師具有豐富的專業知識、實踐經驗及靈活的實踐指導方法。因此，構建一支學歷層次較高、知識結構合理、具有有效的工程實踐指導能力和較強科研能力的教師指導團隊，并有效發揮團隊在學生工藝設計實踐中的主導作用，對該平臺的使用運行效果起著決定性作用。

［1］戴春浩，秦普豐，彭慧.建立環境工程專業新型課程設計體系的探索與思考［J］.教育教學論壇，2014（30）:219-221.

［2］雷鳴，廖柏寒，楊仁斌，鐵柏清，秦普豐.環境工程本科專業就業形勢及其教學改革［J］.高等農業教育，2008（7）:61-63.

［3］王義康，王航平.以數學建模活動為平臺培養理工科學生實踐創新能力［J］.重慶科技學院學報（社會科學版），20012（6）:172-175.

［4］宋衛軍.環境工程專業課程體系設置的探討［J］.南平師專學報，2007（4）:129-131.

［5］謝妤，宋衛軍.環境工程專業課實踐教學法的探討［J］.安全與環境工程，2009，16（3）:9-11.

寶雞文理學院重點項目（ZK12053）;陜西省重點學科自然地理學聯合資助。