環境科學專業創新性實踐教學體系的構建

黃懿梅，周莉娜，劉 婷，梁東麗，曲 東

（西北農林科技大學 資源環境學院，陜西 楊凌 712100）

“高層次創新型人才匱乏”和“人才創新能力不強”是當前人才發展無法適應我國經濟社會發展需要的重要原因[1]。培養拔尖創新人才，是黨和國家對高等學校人才培養提出的新要求。實踐是創新的重要來源，實踐教學具有很強的直觀性和操作性，是培養學生創新能力、提高學生綜合素質不可替代的環節，決定著高素質創新人才的培養成功與否，是學生創新能力形成和發展的關鍵[2]。而實踐教學目前依然是高校人才培養過程中最薄弱的環節之一，實踐教學環節在高校發展中的“短板效應”依然突出，加強實踐教學工作已經成為提高人才培養質量亟待解決的重大課題[3]。

一、環境科學專業實踐教學改革的必要性

1.環境科學與環境保護事業的發展需要具備創新能力的環境專業人才。環境科學是研究和揭示人與環境相互作用規律、指導人類進行環境實踐的科學體系[4]。它源于人們對于周圍環境及其影響的高度關注，并隨著眾多環境問題的出現而迅速發展成為一門新興學科。環境問題具有顯著的時間特征及地域特征，應根據不同的目的、對象以及社會經濟條件，制定科學的政策、最佳的技術方案、經濟的工程措施和有效的管理措施加以解決。因此，環境科學具有很強的綜合性和實踐性。近年來，環境問題日趨復雜，并表現出明顯的復合化和國際化特征[4]。這就要求環境專業人才應具備很強的發現問題、分析問題和解決復雜問題的綜合創新能力以及系統整體優化的觀念。

2.環境類畢業生就業形勢與需求的矛盾迫切要求強化學生的實踐創新能力。隨著我國經濟社會的迅猛發展，環境污染和破壞現象也日益突出。為了實現“加快建設資源節約型、環境友好型社會”的奮斗目標，對環保專業人才的需求量勢必會持續增加[5]。目前環境類人才就業表現出多元化趨勢，教育行業、事業單位、環保企業、考研、環境產業等是本類專業本科生的就業主渠道[6]，主要集中在以下四個方面：一是經濟效益較好、污染較重的企業需要進行環境設備運行、維護、管理等；二是迅速發展的環保產業和環保公司需要進行環保設備生產、環保技術開發、環保治理工程設計等；三是新建、改建和擴建項目需要進行環境影響評價和污染治理等；四是環境服務業的快速發展需要懂ISO9000、ISO14000認證等的環保技術人員[7]。但是，由于政府環保部門、事業單位大多編制處于飽和狀態，每年環境科學專業的畢業生到這些部門不到5%。由于缺乏創新能力和環境類專業教學的偏理論性傾向特點，使得用人單位對環境類專業畢業生產生“偏重理論、缺乏實踐”的偏見，經常使環境類畢業生失去與相關專業擇業競爭的機會。而綜合能力強、專業技術過硬的畢業生在競爭中更具有優勢。可見，要增強畢業生的就業能力，就要強化創新性實踐教學環節。

3.目前高校環境科學專業實踐教學存在的問題。實踐教學是環境科學專業教學的重要組成部分。但一些高校的環境科學專業實踐教學投入不夠，難以達到預期目標，影響了教學質量及畢業生的就業去向。具體表現為：學生的專業技能比較薄弱，實驗基本操作不規范；獨立思考、解決實際問題的能力欠佳，很難滿足實際工作的需要。究其原因，一方面是環境教學實踐平臺的欠缺，表現為經費投入相對不足，儀器設備數量總體不足，先進儀器設備偏少。調查表明：環境科學專業（統計了43所高校）投入的生均實驗儀器設備費僅為2.0萬元（其中最低的僅為0.1萬元），因此難以構建良好的環境教學實驗平臺，甚至不能滿足開設相關環境實驗課程的要求。另外，很多高校都缺少實踐教學基地，實踐環節不能很好地得到保證。另一方面，則是實踐教學內容和方法相對落后與分散，實踐教學大多為依附于理論教學的驗證式教學，沒有形成科學的實踐教學體系。由于環境科學是一門新興學科，專業教學涉及面廣，在培養模式上大多仍處在探索階段，難以使學生做到厚基礎、寬口徑、高素質。而實踐教學建設比理論教學相對落后，不適應新時期對人才綜合素質和創新能力的要求；新形勢下影響專業實踐教學的不利因素過多，師生教與學的積極性不夠。如實習時間過于分散、專業技能培訓較少等。

二、創新性實踐教學體系的構建

1.實踐教學體系的目標。為了更好地貫徹和落實《教育規劃綱要》，全力提升創新人才培養質量，本著培養“厚基礎、強實踐、重創新”人才的原則，把實踐教學作為一個整體考慮，在培養具備環境科學基本素質和專業技能的基礎上，加強學生創新能力和創新思維的培養。基本素質包括計算機和英語應用能力、良好的職業道德、交往溝通能力等；而專業技能包括對環境系統特征、環境變化過程、環境質量演化規律的基本理論和基本知識的應用技能，進行環境監測、環境評價、環境規劃與管理以及污染治理等工作技能，是學生在社會職業中直接應用的技能。創新技能包括學生的自主學習能力、信息獲取能力、觀察分析能力、實驗研究能力、表達溝通能力和交流合作能力等發現問題和解決問題的能力。

2.實踐教學內容體系的構成。構建實踐教學體系的主體，是以實踐教學目標體系為依據，把知識、技能與素質融為一個整體，科學構建實踐教學內容體系。本著“通識基礎與專業特性兼顧”、“能力培養與素質教育相結合”、“校內實踐與校外實踐并重”的原則，根據環境科學專業對科學研究能力、環境監測與評價能力、污染治理和工程設計能力、環境規劃與管理能力以及創新和創業能力的需要，以專業綜合實習的建設為契機，將專業實習按知識體系和創新能力培養的重點模塊化設置，有效利用專業實習的時間和實踐平臺，構建并形成重視學生創新和實踐能力培養的層層遞進，不斷升級的“5+3環節、核心5模塊”的創新性實踐教學新體系。“5+3”環節：必修5環節——基礎實驗、綜合實驗、研究與設計型專業綜合實習、大學生科技創新活動、畢業論文和課外3環節——大學生科技創新、社會實踐和大學生“挑戰杯”等科技活動。5模塊：按照知識結構和創新能力培養的需求，研究與設計型專業綜合實習由五個模塊組成——生態環境認識與調查綜合實習、環境生物與化學研究綜合實習、環境監測與評價實踐綜合實習、環境污染治理設計綜合實習、環境管理與規劃課程論文綜合實習。“5環節”和“5模塊”都是螺旋上升，層層遞進的，從而使學生的創新能力得以提升。

3.主要實踐環節的內容和作用。基礎實驗環節主要滿足基礎知識掌握與深化和基本技能的培訓設置，與理論教學配套進行。所涉及的課程主要有無機與分析化學、有機化學、生物化學、物理化學、大學物理、儀器分析、土壤學、微生物學、工程制圖和CAD和環境監測等課程的基礎實驗教學部分。重點培養學生的基本知識和技能；觀察能力和動手能力。綜合實驗環節需要滿足對學生進行思維拓展和綜合應用基本知識的能力，因此，是在學習了四大化學、儀器分析、環境學、土壤學、生態學、植物學、微生物學和環境監測等基本知識和技能后開展環境化學綜合實驗和環境監測等課程的綜合實驗部分，從而有利于學生運用所學知識，綜合研究和揭示一些環境現象的微觀機理。主要提升學生的實驗基本技能、信息獲取能力和觀察研究能力。專業綜合實習環節是系統培養學生專業技能和創新能力的主要平臺。5個模塊都與理論教學緊密聯系，且從不同的專業知識和技能模塊對創新能力的不同方面進行交叉與系統培養。從而激發學生的創新潛能，同時在上述能力的基礎上提升表達溝通能力和交流合作能力。生產實習環節實行一人一題，自行聯系實踐單位，尋找環境問題與科學問題，并設計解決方案。重點鍛煉學生的自主學習能力、表達溝通能力和交流合作能力。畢業論文環節實行導師制，一人一題，根據任務，設計方案、具體實施、數據處理與分析和撰寫論文等，范圍涵蓋生態、土壤、生物、水質、固廢等領域的環境問題的研究。是以上五種能力的綜合培養。輔助三環節重在培養學生良好的個性品質，增強學生的認知能力、適應能力和創業能力，提高學生的綜合素質。目前，“大學生科研創新計劃”及大學生“挑戰杯”等項目在我院比較普及。每年參加這些活動的環境科學專業的學生幾乎占學生人數的三分之二。一部分學生可以根據自己的興趣，自由地選擇想研究的科學問題，并設法去解決它，從而充分地發揮學生的自主學習能力、信息獲取能力、觀察分析能力、實驗研究能力、表達溝通能力和交流合作能力等創新能力。也有一部分學生可以參與到指導老師的研究課題中，較早地學習和鍛煉各項實驗技能和進行科學研究的能力。所以，對學生的研究型學習和綜合分析與解決實際問題的能力和綜合素質有很大的提高。

4.模塊化專業綜合實習的主要內容。模塊1：生態環境認識與調查綜合實習，是在學生學完植物學、土壤學、地質地貌學、生態學和環境學以后安排的一個3周時間的綜合實習。在實習過程中，讓學生針對所觀察和調查的具體生態環境現象，根據自己的興趣，分析存在的問題，探索解決問題的方法。綜合實習，不僅可以加深學生對植物、土壤、生態和環境方面的基本知識的認識，而且可以幫助學生更好地理解不同環境因素的相互關系，充分利用有限的經費和時間，使學生系統地掌握生態環境方面的基本知識和基本技能；而且加強學生觀察、調查、表達、分析和解決問題的創新能力。模塊2：環境生物與化學研究型綜合實習，是在學生學完通識課，以及實驗設計與數據處理、儀器分析、環境化學和環境生物學等課程后開設的2周的綜合實習。主要在實驗室和溫室大棚內進行，學生根據自己的興趣，選擇與環境生物學及環境化學相關的問題作為研究主題，根據環境試驗設計與數據統計所學的方法進行設計實驗、實施和進行數據處理與分析。充分發揮學生的主動性，培養學生查閱文獻，提出科學問題；設計實驗、解決科學問題；處理與分析數據，得到科學規律的科學研究的能力，同時培養學生科學嚴謹、實事求是的科學態度。模塊3：環境監測與評價實踐型綜合實習，為了更好地讓學生系統地掌握監測與評價的基本技能，在學生學完環境監測和環境評價課程的學習后，開設了3周的綜合實習。選擇與學生生活緊密相關的環境質量問題作為學生實習的研究主題。比如圍繞楊凌區的水質、大氣、土壤、農作物等環境質量監測與評價，或者圍繞渭河寶雞到潼關段水質、土壤和生物質量監測與評價，讓學生自行設計監測方案，從布點、采樣、確定監測與評價項目、確定監測方法，再到數據處理與分析，最后進行環境質量現狀評價或影響評價，系統地進行實踐鍛煉。在實踐中不僅鍛煉了學生進行環境監測與評價的就業基本技能，同時也提高了學生發現問題和解決問題的創新能力以及互相協作的團隊精神。模塊4：環境污染治理設計型綜合實習，是在學生學習了水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與利用、工程制圖與CAD等課程的基礎上，融入環境工程設計的基本知識和方法進行的3周綜合實習。此綜合實習將認識實習和工程設計結合在一起，在讓學生“親驗式”實地參觀、考察和學習了給水處理、污水處理、大氣脫硫處理、垃圾處理、轉運、填埋等工程的工藝流程、設備和運行特征后，給學生具體需要解決的實際工程問題，讓學生進行課程設計，提高學生的工程設計能力。不僅拓展了學生的專業知識，強化了學生的專業意識，培養了學生的專業技能，為將來在污染控制工程方面能夠勝任工作打下基礎，而且讓學生實地感受了環境問題的嚴重性和環境保護的重要性，提高了學生作為環境保護人才的社會責任感，培養了學生職業道德素養以及團隊協作精神，同時也提高了學生綜合分析問題和解決問題的創新能力。模塊5：環境管理與規劃應用型綜合實習，是在學生學完環境管理學和環境規劃學后進行的為期1周的宏觀規劃與設計的綜合實習。主要應用所學環境管理和環境規劃以及其他專業知識，對農業環境或城鎮環境的發展進行規劃設計。

三、實踐教學內容體系實施的保障

為了保障新的創新性實踐教學內容體系的實施，我們以西北農林科技大學資源環境學院重點學科為依托，以“陜西省實驗教學示范中心”建設為契機，有效地利用科研實驗室、教學實驗室、企業以及科研院所等校內外實踐教育資源，構建了“實驗中心—科研平臺—校外實習基地”相結合的創新性人才培養環境科學實踐教學平臺。將實踐教學與科學研究、生產實踐緊密結合，把科學研究的過程和成果融入環境科學專業教學，促進了學生創新能力和綜合素質的提高。同時，重視教學方法的改革，探索實踐了“課前預習或查閱資料設計實驗，課內獨立完成結合小組討論，課后處理數據結合文獻討論，課前、課中和課后多環節與討論、實踐及報告多形式結合的綜合性考核”的實踐教學新模式，激發了學生的學習興趣，提高了實踐教學質量。因此，在有限的教學時間和教學經費條件下，我們通過新的實踐體系，提高了學生的實踐動手能力和創新能力。我們學校環境科學專業的畢業生上研率和就業率都較高，且用人單位對畢業生的能力評價結果較好，到其他高校上研究生的學生也得到了各自導師的好評。

[1]陳鵬勇.創新實踐教學模式 培養高素質創新人才[J].中國大學教學，2010，（5）：83-85.

[2]教育部黨組副書記、副部長杜玉波在2011年6月9日的講話[R].

[3]趙力，蔣慧，姚紅.新形勢下環境科學專業就業市場需求分析[J].甘肅聯合大學學報（自然科學版），2010，（24）：3-7.

[4]李順興，陳智煜，陳煥林，方振鋒，鄭龍.環境科學與工程類本科專業就業分析及培養模式探討[J].環境保護，2005，（4）：35-39.

[5]溫桂清，蔣治良，李俊.高校環境科學專業就業分析及培養模式探析[J].高教論壇，2010，（6）：108-109.

[6]彭素芬，尹華，甘煥英，張娜.環境科學與工程專業的三段式實驗教學[J].實驗技術與管理，2011，28（5）：167-169.

[7]大學環境類課程報告論壇組委會.第四屆大學環境類課程報告論壇論文集[C].北京：高等教育出版社，2009.