環境創新人才培養的“三梯度”教學模式架構與實踐

何士龍等

摘 要： 本文針對我校及相關高校環境工程專業創新型人才培養過程中存在的問題，以“重基礎、強實踐、求創新”的人才培養理念為指導，架構了可實現學生能力從基本理論掌握、理論與實踐相結合上升到實踐中自主創新的“三梯度”教學模式，并在本校環境工程專業人才培養模式改革與探索中成功應用。

關鍵詞： “三梯度”教學 創新型人才 環境工程

1.研究背景

培養大量一線創新人才，是當代中國高等教育最重要的歷史使命[1]。然而，教學組在對我校和相關高校環境工程專業教學體系的調查與分析中發現，目前在環境工程創新型人才培養中存在以下問題：（1）重視理論教學，忽視學生創新能力、工作能力、動手能力的培養，導致培養的本科人才實踐能力弱、創新能力差；（2）理論與實踐教學體系相互獨立，互動性較差，并未有機糅合；（3）強調教師對學生被動的知識灌輸，忽視對學生自主性和研究性學習能力的培養。這些缺陷的存在使得高等教育“創新”理念實施的原動力嚴重不足。鑒于此，本教學組以“重基礎、強實踐、求創新”的人才培養理念和以“學生為主體、教師為主導、創新是靈魂”的教學理念為指導，系統開展了“三梯度”教學模式的理論研究與實踐。

2.“三梯度”教學模式的提出

“三梯度”教學模式如圖1所示。該教學模式包含三個層次，即以課堂理論教學—實驗教學、課程—認識—生產實習、課程設計為基礎強化學生的基本理論，以創新實驗、畢業實習與設計和大學生的科訓項目為核心，培養學生的綜合實踐能力，以開放實驗、課外實踐、創新訓練為主體，發展學生的自主創新能力。三個層次集基礎教學、實踐教學和創新環節于一體，且環環緊扣，逐級升華，實現了學生能力由基本理論掌握到理論與實踐相結合再到實踐中自主創新的循序漸進式發展。該教學模式具有科學性、通用性、交互性和前瞻性，為打造“學生為主、教師帶路”的創新型人才培養模式架構了良好平臺。

圖1 “三梯度”教學模式示意圖

3.“三梯度”教學模式的解析與實踐

3.1強化課程實驗、實踐教學，培養學生的初步實踐能力。

3.1.1注重實驗環節，增強學生動手能力。

實驗教學是課堂教學必不可少的輔助部分，但本科招生規模的擴大使得實驗教學資源相對緊缺，導致學生對實驗缺乏思考和基本技能掌握不牢的困局[2]。為提高學生的動手能力并培養其基本的科研素養，教學組采取擴大實驗規模、拓展實驗深度的措施，即除保證基本實驗教學數量外，重點開設一系列對學生科研素質提高有益的綜合實驗，同時延長實驗時間，確保每位學生都熟悉實驗原理，并親手完成實驗的每個步驟，能夠正確分析實驗現象，從中得出科學結論。

增加設計型實驗，如混凝優化設計、沉淀效果影響因子優化、過濾實驗中的水力學、溫度條件優化、汽車排氣成分對PM2.5的影響、酚降解菌的馴化、分離與篩選過程控制、利用環境質量基本模型解析進行河流污染物濃度的估算等。該類實驗強調學生自身的研究和探索，激發學生的學習興趣，改教師的演示實驗為輔助指導，培養學生獨立思考、解決問題和總結經驗的能力。

另外，將實驗納入考核體系，即在課程考試中增加實驗部分的考核，改變考試死記硬背的模式，提高學生對實驗的重視程度，加深對實驗的理解，增強分析數據的能力。

3.1.2提升課程實習教學地位，強化學生基本技能的掌握。

教學組在強化認識實習、生產實習和畢業實習的同時，結合課程性質，開設課程實習，即利用課余時間采取參觀、操作、介入等方式配合課堂教學進程。當前，開設課程實習的專業課主要有水污染控制工程、大氣污染控制工程、建筑給水排水工程、泵和泵站、城市給水排水管網系統等。課程實習地點主要遵循“由近及遠”的原則，可根據對學生基本能力的培養目標分為以下三類：

3.1.2.1參觀類。主要組織學生校內參觀污水處理系統、臭氣控制系統、建筑內部給水排水管道系統、消防系統、雨水系統、污水提升泵站、供水泵站等，增強學生對各種設備及系統的感性認識。

3.1.2.2操作類。教學組根據具體情況選取中國礦業大學南湖校區污水處理站和徐州市劉灣地面水廠及徐州市銅山區熱電廠等作為實習地點，由課程專任教師設定操作內容，聘請現場人員指導教學，在現場指導教師的示范下，由學生按照規程操作，強化初步實踐能力，并加深對系統、工藝的認識。

3.1.2.3介入類。這種課程實習在前兩種類型的基礎上進行，安排學生進入市政設計院開展短時間讀圖、識圖工作，主要目的在于強化其初步理論知識掌握能力。

為調動學生參與積極性并保證教學效果，課程實習成績將作為平時成績與考試成績一并考核，占總成績的30%，該方式在2007級環境工程學生中已經開始采用，取得了良好的效果。

3.1.3注重課程設計命題與工程實際相結合，提高學生初步的理論應用能力。

高等教育目標是培養理論實踐相結合的高素質人才，而課程設計是強化學生掌握基礎技能的重要手段，這就要求教師在課程設計命題時按照工程實際，而不能憑空想象[3]。教學組在大氣污染控制工程、城市給水排水管網系統、環境系統工程課程設計命題過程中，按照“理論聯系實踐”的原則，進行充分優化，絕大部分課程設計題目均來自相關設計院所承接的工程，能夠突出實際工程目標，不會造成理論教學與實踐需要的脫節。項目組現開設的課程設計題目及來源如表1所示。

表1 課程設計題目及來源

3.2加大理論教學與實踐教學結合力度，培養學生的綜合應用能力。

3.2.1加強校外工程實踐教育基地建設。

根據學科和專業性質特點，有目的、有計劃、有步驟地選擇能夠滿足教學實習條件的實習單位，共同建立校外工程實踐教育基地。這是滿足學生專業實習需要，完成教學實踐性環節的重要途徑。教學組加強了校外工程實踐教育基地的建設，本專業與安全學院安全專業共同建設了國家級工程實踐教育中心——徐州礦務集團國家級工程實踐教育中心，設計了完整的實施方案。除此之外，還與其他單位建有15個實習基地，分別應用于認識實習、課程實習、生產實習與畢業實習及課外實踐等。

3.2.2將設計型創新型實驗和畢業實習、設計相貫通。

將設計型創新型實驗與畢業實習、設計相貫通，學生可以在創新研究中獲得教師的指導，強化創新意識。尤其是創新實驗需要在教師指導下進行工藝、流程、實施方案的設計，每一個步驟都由學生親力親為，并由指導教師審閱，使學生獲得自我認同感，從而大幅度提高學生的動手、獨立思考和分析問題的能力及科研興趣，易于部分學生找出科研切入點。這些創新實驗能為學生的畢業實習、設計提供方向；可根據學生的興趣點安排不同的畢業實習、設計內容，提高畢業設計質量。近兩年來，教學組采取這種一貫式創新能力培養思路，獲得省級優秀畢業設計2項，校級優秀畢業設計10余項等，這充分證明了本思路的科學性。

3.2.3加強大學生科研訓練計劃與學生綜合科學素養的融合。

科研是一種創造性活動。通過參與科研實踐活動，學生從課堂被動地接受知識到以探索、研究、發現為基礎的主動學習，與專業基礎理論知識融會貫通，提高發現問題、分析問題、解決問題的能力，學會獨立思考問題，不斷提高創新能力。近年來，從國家到地方，再具體到學校，均大力資助大學生創新性研究[4]。而且，項目組歷來十分重視大學生科研工作，每年積極組織教師收集資料，為學生提供大量研究課題，同時對學有余力的學生的自擬課題給予積極指導，并提供實驗平臺。近三年中，由教學組教師指導的大學生科訓、創新實踐項目累計達11項，其中國家級4項、省級2項。

鼓勵學生參與到教師的科研項目中，并在項目的基礎上指導學生創新活動。兩年來本教學組學生參與國家級、省級科研項目近10項，指導學生發表SCI、EI和其他期刊收錄的科研論文20余篇。

3.3融入創新教育理念，培養學生自主實踐能力。

3.3.1開放實驗。

實踐活動若在教師主導下開展，可限制學生自主創新能力的發展；針對這種情況，項目組鼓勵學生自主實驗，文獻查閱、實驗設計、數據分析、論文和報告撰寫，每一個步驟都由學生自主完成，培養學生的自主創新能力。當前項目組負責的開放實驗近20項。

3.3.2課外創新作品競賽。

課外競賽是學生創新能力培養的有效動力，教學組在組織學生積極參與暑期實踐活動和“挑戰杯”競賽的同時，還針對產品和課題創新的連續性，建立了學生的特色“傳、幫、帶”梯隊機制，形成了大四帶大三幫大二的創新梯隊，從培養他們的基本實踐技能入手，逐漸加大訓練層次。這種機制連貫性好，高、低年級的學生聯系緊密，取得了很好的效果。近三年來，20名學生參加課外創新作品的開發與研制，并在第九～十二屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽中連續獲獎和首屆全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽共計6項。

4.結語

教學組提出并架構了以“實驗教學、課程—認識—生產實習、課程設計為基礎的強化基本技能的第一層次，創新實驗、畢業實習與設計和大學生科訓項目為核心培養綜合實踐能力的第二層次，以及開放實驗、課外實踐、創新訓練為主體激發自主創新能力的第三層次”為主體的復合實踐教學體系，實現了“課程講授—課程實驗、實踐—課程設計、認識實習、生產實習”的有效結合，實現了“實習—課程設計—實習—畢業設計”的融會貫通，加強了學生工程能力與創新能力的培養，形成了以“開放實驗—大學生創新訓練項目、課外實踐—論文撰寫”逐步升華的創新培養新體系，實現了學生能力由基本理論掌握到理論與實踐相結合再到實踐中自主創新的循序漸進式的發展。

參考文獻：

[1]羅生全，程芳芳.香港地區教育博士培養體系及借鑒[J].教師教育研究，2012（5）：49-53.

[2]李勇，余冰等.物流管理專業應用創新型人才培養模式的探索[J].科技管理技術，2012（12）：134-136.

[3]張輝，焦嵐等.創新型人才的剖析和塑造[J].黑龍江高教研究，2012（6）：133-137.

[4]陳文遠，田友誼等.論高校學生工作于創新型人才培養的偏離與統一[J].江蘇高教，2012（3）：126-128.