“雙創”教育背景下環境工程研究生教育中開放式教學法的應用

張淑琴，趙 暢，方子健，夏 璐，范 星，任大軍，張曉晴

(1.武漢科技大學 資源與環境工程學院，湖北 武漢 430081；2.武漢科技大學 冶金礦產資源高效利用與造塊湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430081)

1 “雙創”教育背景下研究生課程改革的必要性及意義

“雙創”教育基于國家創新驅動發展戰略提出的一種教學理念與模式，以研究性學習為導向改革提升工科類學生的創新能力[1，2]?！董h境測試技術與原理》課程是武漢科技大學環境工程專業研究生基礎性課程，其教學內容主要是各類檢測分析方法的基本工作原理，其教學旨在通過本課程的學習，讓環境工程研究生對當今世界各類分析檢測技術、方法、應用及發展趨勢有一些初步的了解，從而為其今后的研究工作及更深一步的學習作必要的鋪墊。目前大部分創新課程是基于工程應用類，對于基礎課程涉及較少，《環境測試技術與原理》課程由于側重掌握大量基礎知識而經常被忽略。而新工科建設和專業認證也提出工程類學生必須具備使用現代化工具設計/開發解決方案，用以研究工程與社會的實際環境問題[3-5]。在工作和科研活動過程中，對于解決問題的基礎則是在于充分分析和研究問題的本質，只有具備雄厚的專業基礎知識甚至是基本原理，才能夠找出問題的本質，從而有效地熟練運用專業知識最終來解決實際問題[6-9]，因此該課程是學生鍛煉創新思維，參與創新創業活動的基石。《環境測試技術與原理》課程的教學目的是在解決實際環境工程問題時，為了解污染狀況、采取污染控制方法，要求學生能夠熟練運用環境測試技術設計分析方法/方案，確定污染物的化學結構或在環境中的存在狀態。因此環境測試技術作為解決實際問題的有力工具，學生只有充分全面地掌握常用儀器測試分析方法的基本原理、特點和應用，并通過實驗實踐增加感性認識，鍛煉其工程應用能力，才能夠有效利用該工具去分析、研究甚至解決問題。

目前研究生“雙創”教育改革活動的進行主要集中科研活動/過程中，而在基礎的課程教學過程中，師資以大學老師為主，偶爾聘請企業家參與，《環境測試技術與原理》課程學習側重分析測試儀器本身的技術參數學習，偏重理論性教學，談及應用的話類似紙上談兵，“雙創”教育失去了目標和衡量最終效果的標準。因此，研究生課程改革在目前“雙創”教育背景下非常必要。

2 開放式教學探索

2.1 教學理念的開放

教學理念是教學活動的靈魂，開放式教學的重要實現條件是建立和諧民主平等的師生關系。老師尊重學生，合理引導學生的個性和差異性，同時有意識地針對每個學生的優勢和弱勢領域，為學生提供發展的多元途徑。如教師組織學生圍繞某個問題進行研討，強調教學過程中的民主性。與學生平等交流，并激發學生的創新能力。

同時教師還是整個教學過程中的督促者，促進學生學習的主動性，獨立開放式課程教學模式以學生為中心，這對于教師的能力和素質有更高的要求，教師本身必須是從事該領域的研究，且研究能力在此學科領域中處于較高水平。教師只有對自己所研究的領域進行了深入的了解，才具備對教學內容的歷史和已有成果進行專業鑒賞的能力，并對其進行科學評述。在這些基礎之上，教師才能準確把握該專業領域的研究熱點及未來發展方向，傳授切身研究經驗和體會，同時指導學生一個項目究竟該如何進行。

為保證所有學生最大程度受益，在教學中需要強調方法論，鼓勵學生將運動科學方法論與實踐相結合，因此要深入挖掘領會測試技術原理應用時，分析結果對于分析或者探討體現污染物特性，結果不同體現了相似污染物差異，污染物變化規律等的尋找等不同方面來啟迪學生的思維方式[5，7～9]。

2.2 教學方式的開放

“雙創”教育模式下，老師引導中問題導向是開展開放式教學正常運行的基本保障。教師講授環境測試技術工作原理時，在課本應用的基礎上適時引入現有類似典型工程實踐項目/案例，在有限時間內把環境問題背景資料和關注的焦點問題講解清楚，引導學生思考課本與實踐之間的相關性。

(1)教師可以設立處于特定情境下的具體問題，用“問題”來促進教學，提高學生的學習熱情。教師在設計環境測試技術解決方案的教學內容時可以從解決環境工程問題的角度出發，搭建知識體系，組織教學過程。如在關于環境評價項目的教學中，要求學生在厘清項目要求并充分了解背景調查資料以及相關法律法規的前提下，自主設計編制環境評價的工作方案，最后在課堂上解釋自己的設計思路。

(2)摒棄純講授式的教學模式，提高研討課程的比例，啟發學生主動思考，培養學生發現、研究和解決問題的能力。如在課下就環境項目及案例背景提出要了解生態調查對象，以問題的形式結合課堂講解的測試技術要求學生提前進行分析研究，完成相應問題的分析報告，然后上臺匯報工作內容，并回答教師同學的質疑。

(3)還可以單獨設置“頭腦風暴”課時安排，教師結合項目或案例背景提出一個中心議題讓學生展開辯論，例如在環境修復工程中對應的測試對象可能會有其最優的測試方案，以提出有效的創新性解決方案作為教學目標和考核要點，可以讓學生結合或指定某測試儀器給出不同方案來完成分析工作，然后針對設計方案展開辯論等。

2.3 教學設計與內容的開放

科研走進課堂，學生參與設計，內容選擇是開展開放式教學的關鍵，直接影響教學效果[10,11]。應根據環境測試技術基本工作原理及其工作應用特點的要求，不同時期都精心選擇教材中沒有的典型案例或探究性實驗，使學生在分析案例/進行探究性實驗時加深對基本原理等知識的理解，充分體會該測試技術在解決案例/項目問題的過程中的重要性。通過未知方案的典型案例/實踐的引入，更容易激起學生的興趣，被學生理解和接受。通過典型案例直接聚焦于應用和介紹結果分析，學生體會了理論知識應用于實踐的可行性，學生實踐應用能力、動手能力和分析解決問題的能力必然得到提升。

課程要從做研究的視角、層面和需求對研究生開展教學和啟迪，學生選修一門課程總會聯想到對其研究方向有什么作用。因此，教師可以充分參考國內外的學術文獻并從中摘選體現研究熱點和未來發展趨勢的內容融入到教學內容設計的項目及案例中。在對測試技術基礎理論知識及應用性講解之后，按照相關基礎理論、學術前沿和應用開發三個方面組織項目及案例的討論“問題”導入課程教學中，重點從文獻體現出來的創新思想、創新意識及創新常見方法等方面來展開。

2.4 教學評價的開放

教學評價是對教學過程的反饋，合理的考核機制也可以增強學生創新的內驅力，因為沒有評比就沒有壓力，也就沒有動力[5、12]。結合“問題”教學方式，設置開放式問題要求學生進行研究性學習，然后審核其工程應用實踐方案的可行性，教師針對其方案評價并提供工程實踐方案、測試結果分析等指導來提高積極性；結合課堂辯論過程，學生能學以致用，將對研究生自我學習、交流溝通及靈活變通能力有大幅促進，實行課堂開放式評價，這樣學生思想上對于測試技術原理應用前景和應用各領域有了思考，對于經驗交流也有了更直觀的感知；結合教學內容的設計，將雙創教育融入學生的科研內容及相關課題中，明確期末考核是在應用設計與探索的基礎上，考察對于這門課程的基礎理論、科學方法、工藝流程的掌握程度，此外，學生還應知道本課程的發展歷史，現在的熱點問題和未來的發展方向，同時對本課程的某些內容具有一定的研究能力，并且能夠將在該課程中學習到的內容靈活地運用到今后的工作和科研中。

3 結語

開放式教學法是當前教育教學工作者普遍關注的熱點之一，它是能將師生互動與社會環境緊密結合的教學活動，通過課堂教學，學生除了能學習到基本知識，還可以掌握一些技能，提升自己的綜合素質。該模式的探索注重培養工科學生設計思維、工程思維、批判性思維和數字化思維，提升創新精神、創業意識和創新創業能力。通過強化過程管理，增強建設實效，樹立創新型、綜合化、全周期工程教育理念，優化人才培養過程環節，著力提升學生解決復雜工程問題的能力。