工作坊教學模式在環境工程人才培養中的探索與實踐

毛旭輝，胡將軍，王旭

（武漢大學 資源與環境科學學院，湖北 武漢430079）

當今世界面臨前所未有之大變局，國家和地區間的科技和人才競爭日趨激烈。培養德智體美勞全面發展的社會主義接班人是高等教育的基本任務之一。高校的人才培養質量應符合國家對人才的科技創新研發能力需求，突破現有的人才培養格局，推動因材施教，全面提升人才的“三創”（創新、創造、創業）能力［1］。環境工程專業是典型的工科專業，專業設立的目標是針對國家生態環保與綠色發展領域的重大需求，培養能夠解決復雜環境問題的高素質科學創新人才、工程技術人才和工程管理人才，為國家打好污染防治攻堅戰、推進生態文明建設起到重要支撐作用。在新時代條件下，開展環境工程本科實習實踐教學的改革，探索新的教學模式和方法，提升人才的“三創”能力，是新工科專業建設的重要課題。

一、環境工程專業人才培養問題分析

隨著國家對科技投入的持續增加，加上研究生教育規模的擴大，從事各類型創新、創造工作的崗位穩定增長，這也是當前985 和211 高校的本科生職業發展的新特點。大量本科生在升學并進一步開展科研創新工作的同時，也對本科生創新能力的培養提出了更高要求。學生需要具備創新研究所需的若干能力，例如分析及發現問題能力、表達溝通能力、思維邏輯能力、工程設計能力、組織實施能力等。同時，學生需要具備一定的科研基礎性技能，例如常規儀器的操作、文獻查閱和整理、科學數據表達和科學論文寫作等。

然而，在原有的課程體系中，特別是實踐教學環節中，研創新能力的培養無法得到充分的體現。通過畢業生質量跟蹤發現，傳統的環境工程本科生培養方式存在以下的問題：第一，理論學習知識與前沿科學研究領域的知識點未能很好地銜接，造成進入研究生階段的知識儲備、思維模式和方法論都無法迅速適應科學研究的高要求。第二，理論知識碎片化，學生缺乏消化和運用過程中的二次梳理和系統化，針對實際問題的解決缺乏思考能力。第三，學生缺乏創新性的課外科研經歷，在規范性和質量意識上，普遍難以達到理工科導師的標準要求，在升學后的研究生階段要花很大的力氣“糾偏”。第四，本科實習實踐課中獲取的科研技能訓練非常有限，造成學生解決實際問題的能力嚴重不足。第五，學生對科學創新工作的艱巨性、未知性認識不足，做不到冷靜客觀地看待科研上的各種挫折和失敗。

二、工作坊創新實驗實踐教學的設計

“工作坊（workshop）”一詞最早出現在教育學與心理學的研究領域。在20世紀60年代，“工作坊”的概念在國外被引入到設計等教學領域，成為提供不同立場、族群的人們思考、探討、交流的一種方式，以及鼓勵參與、創新以及找出解決對策的手法［2-4］。“工作坊”的靈活性、互動性為多種教學方法的實施創造了條件，能夠顯著增強學生的參與感，方便傳授一些課堂上不易講解的設計經驗和技術訣竅，提升教學效果。

針對不足，筆者與實習實踐教研組的同事嘗試對現有的環境工程課程體系進行改革，在現有的實踐課中，增加“工作坊”的教學模式，針對性解決學生創新能力不足的問題［5-6］。如圖1所示，將現有的環境工程培養方案中的若干課程，例如“水污染控制工程課程設計”“工程訓練課”和“環境工程畢業論文設計”，進行教學內容的調整，設置科研創新知識拓展和綜合實驗訓練等“工作坊”特色的教學內容，通過多場景教學、課堂翻轉、團隊互動協作等多樣化的教學方法，覆蓋常規教學中的“盲區”，為高年級本科生的知識、技能補短板，強調貼合科研創新需求的實際操作，并引導學生形成正確的學術道德觀，為升學后的科研創新打下良好基礎。

圖1 工作坊環境工程實驗實踐教學設計示意圖

如圖1所示，教學活動內容包括測試方法原理和實務講座、科研儀器設備的現場操作、科技論文和報告的寫作、科研方法和思路的分享、科學模擬計算軟件的培訓、科研作圖與練習、科研安全與實驗室規范等等。在“工作坊”的教學活動中，任課教師是教學活動的組織者，而“工作坊”教學活動的具體實施則是由工作坊的“主人”（責任教師或者邀請來的企業專家）來負責。全系的專業教師，可以根據自身的研究專長和實驗室的特色，設立體現其科研特色的工作坊；同時，也可以在工作坊的教學活動中邀請企業專家開展教學活動，強化教學內容與實際工程和工業過程的結合。

工作坊的教學內容組織，突出了環境學科研究的交叉、應用導向的特點。圖1同時給出了工作坊教學活動的部分內容選題，選題內容基本可以分為兩個板塊，一個是科研技能和知識的拓展；另一方面是綜合性的探究式實驗。選題由老師引導和學生自主提出選題兩種方式相結合，主要包括四個方面：（1）一些共性實驗技能的培訓和實操，例如基本科研表征手段、重要的環境領域測試技術。（2）數據資料獲取、分析和加工，包括文獻調研能力、作圖軟件和技巧、中英文寫作等。（3）了解環境相關領域各種工程設計書、科研報告等的編制方法。（4）通過綜合性的探究式實驗，強化學生運用知識的能力，幫助學生進行知識二次梳理和體系構建。（5）通過科研心得、經歷分享等活動，激發本科生科學創新的熱情，形成正確的科研思維方法和健全人格，讓他們有崇尚卓越的質量意識，同時也有寬容失敗的從容心態。

三、工作坊創新實驗實踐教學的經驗總結

工作坊的教學方式，是對現有的環境工程專業本科生教學活動的補充，能夠充分調動學生的自主學習熱情，契合學生的三創能力培養需求。總結環境工程專業工作坊教學的實踐，具有幾個特點：（1）“共同參與，共同成長”的工作坊組織理念。在學術工作坊活動組織過程中，以全系的專業老師為核心成立多個工作室，成為教學活動實施的新場所；學生們共同參與，互相分享，共同討論，是一種共同參與、共同成長的工作坊培養新模式。（2）“形式多樣，不拘一格”的工作坊教學手段。突破傳統的課堂講解單一模式，采用講座、互動、實操、現場參觀等多種方式，增強教學的效果。（3）“源自學生，強調實操”的環境學術工作坊交流活動內容。通過試題、作品、現場儀器操作等特定的方式，來幫助學生在工作坊培養模式中學到干貨。（4）“網絡傳播，長期受益”的線上資源共享模式。對部分活動進行錄音和錄像，讓同學也能下載后利用課后的其他時間學習。通過兩年實踐，我們發現每屆學生在培養周期內會開展十次左右的工作坊教學活動較為適宜，同時，這一教學活動也應與卓越工程師的培養充分結合，在有限的課時內，達成培養目標和畢業要求。

四、結論

工作坊這一教學模式是對現有教學培養過程的有效補充，能夠帶動學生的學習熱情，覆蓋常規教學活動中的“盲區”，為高年級本科生的知識、技能補短板，為畢業生進一步升學和從事創新創造性工作打下良好的基礎。當然，工作坊教學模式在實際教學過程中，還有多個方面需要進一步改善和優化，例如如何與現有的課程體系較好的銜接，如何按照OBE 方式進行教學效果的評價，如何在有限的課時內，與時俱進，優化教學內容，始終面向提升學生的創新創造科學素養……這些問題，需要在今后的工作坊培養模式中展開進一步探索。