新工科背景下農林院校環境科學專業人才培養思考與革新

楊曉梅 黃懿梅 宋小燕

摘? ? 要：文章基于當前環境科學專業人才培養的實際，綜合分析新工科背景下環境科學專業日常教學及實踐問題，分別從培養目標、教學模式、教學方法3個層面進行深入剖析，探討農林院校環境科學專業人才培養模式革新舉措，以期為實現國家山水林田湖草沙綠色發展目標而培養更具有專業性、實踐性、創新性的高素質復合型環保人才。

關鍵詞：新工科;環境科學;培養模式;教學改革

中圖分類號：X1? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2023）10-0005-03

一、引言

隨著我國科技戰略規劃目標的制定，為支撐服務創新驅動發展的需要，國家在出臺“一帶一路”“中國制造

2025”“互聯網+”等政策的同時，重點強調以新技術、新產業、新模式為代表的新經濟發展的重要性及必要性，從而對高校相關專業人才培養提出了更高的要求，以新工科理念為引領的全國高等院校工程教育改革及培養模式轉變迫在眉睫[1]。新工科作為工程教育的新理念，以互聯網和工業智能為核心，囊括大數據、云計算、人工智能、區塊鏈、虛擬現實、智能科學與技術等新興領域[2]。環境科學專業具有問題導向性強、多學科交叉密切、綜合性顯著等特點，目的是培養具有扎實理論基礎、卓越實踐能力、對前沿問題具有分析及探索精神的環保人才。然而，在新工科及工程專業認證背景下，環境科學專業的定位問題爭議較大，這不僅是對國家環境科學專業的培養體系的挑戰，也是對開設環境科學專業的高等院校的考驗。此外，受全球新冠疫情影響，傳統教育模式受到極大沖擊，課堂教學及體驗式互動指導受到嚴重限制，尋求兼容并包、形式靈活、教學互惠的多元化教育模式，發展更有彈性、更有活力、更有時代特色的教育教學理念，已成為我國高等教育亟待革新的驅動力[3-4]。因此，新工科背景下，如何更新環境科學專業培養理念、改革培養結構、創新培養模式、完善培養體系，已成為各高校開設環境科學專業面臨的難題，尤其是工程專業認證流行的當下，農林院校環境科學專業的定位與發展面臨著巨大挑戰[5]。基于此，文章將從培養目標、教學模式、教學方法等方面，探討農林院校環境科學專業人才培養模式新舉措，以期為新工科背景下農林院校環境科學專業人才培養及體系重構提供思路與參考。

二、農林院校環境科學專業人才培養的思考

我國農林院校環境科學專業的開設，不僅有著濃厚的“農林”色彩，而且其學科定位及專業課程體系架構也有別于普通工科專業，其人才培養目標、培養模式及教學方法等方面存在明顯的不足。

（一）培養目標

當前，在高等教育人才培養過程中，教育部對高校各個學科及所屬專業有著相對完善的培養體系的要求，其中培養目標分為以下兩個部分。第一，基本培養目標，即通過學習，以期為黨、為人民培養身心健康、知識結構合理，具有深厚愛國情懷、國際視野和團隊合作精神，有健全的人格、高尚的人文情懷和社會責任感，且德智體美勞全面發展的新時代社會主義合格建設者和接班人。第二，專業培養目標。就環境科學專業而言，通過專業理論學習及相關課程實踐，以期培養具有扎實的環境科學專業系統理論知識，具備環境監測與評價、環境規劃與管理、環境效應與污染控制研究等基本技能，能夠在農林、生態、城建、國土、地礦、防災減災等領域勝任環境監測與評價、規劃與設計、開發利用、預測預報、污染控制與修復、環境管理等工作的創新型專門人才。在環境科學專業培養目標中，基本培養目標的核心在于“為誰培養人”“培養什么人”，意在樹立大格局、大情懷、大志向，屬于世界觀范疇的培育;而專業培養目標的核心在于“怎樣培養人”，意在塑造具備專業技能、能解決實際問題、能應對挑戰及具有創新能力的專業型人才，屬于方法論范疇的培育?？傮w來看，基本培養目標是在思想上培育并構建人才科學觀;而專業培養目標則是在實踐中夯實并提升人才專業的應用性，二者相輔相成。

然而，新工科背景下環境科學專業的培養目標既要滿足基本培養目標及專業培養目標的要求，又要適應新時代以互聯網及工業智能為核心的社會發展需求，且要區別于環境工程專業，并突出環境科學專業在農林院校的專業特色，從而實現在培養目標上的重新定位與發展。同時，基于工程專業認證的現實需求，環境科學專業的培養目標必須明確其學位性質，即如果授予畢業生工學學位，應充分解讀國際認可的工程類專業培養體系設置要求，結合當前環境科學專業體系，構建并突出以工程信息及互聯網技術應用為培育方向的專業體系新框架;如果授予畢業生理學學位，則應充分強化基礎理論、提升實踐操作及創新能力，開拓理論和實踐銜接中新技術應用的認知范疇。因此，如何重新規劃、調整與定位環境科學專業培養目標，使其更加務實且符合新工科人才市場需求，不僅是各高等院校環境科學專業面臨的問題，更是農林院校環境科學專業發展面臨的極大挑戰。

（二）培養模式

當前，環境科學專業教學模式主要以課程教學為主、實踐操作為輔，教學模式及教學活動形式相對單一，主要體現在以下幾個方面。

1.理論課程多而雜，系統性、支撐性較差

當前，大多數高校采取“2+2”教學模式，即前2年進行學位通識教育（理學/工學），主要完成基礎類課程學習，后2年進入專業課程及技能培養階段，完善專業知識體系（含實踐）及學位論文。這種模式下，教師確實可以集中精力，在通識理論鋪墊及專業提升方面進行深入培育，然而，由于環境科學專業所涉及的知識較多，集中教學階段容易出現“通而不精、泛而不?！钡默F象，同時，繁重的通識課程與后續專業技能培養容易脫節，可能導致“學而無用”的主觀錯覺。此外，就系統性而言，盡管“2+2”教學模式是近年來我國高等院校普遍采用的方式，以便集中時間來夯實基礎學科知識，提高基礎學科知識的掌握能力，但是，環境科學專業是多學科交叉、融合而形成的新學科，不僅涉及自然科學，還涉及社會科學，如管理學、社會學、法學等。在這種復雜學科融合背景下，雖然環境科學專業學生在基礎教學階段可以掌握一定的基礎知識，但是在專業教學階段，這部分教學內容容易產生重復，甚至容易使學生對環境問題的認識、剖析，以及處理方式產生偏頗，這與環境科學專業人才培養目標相悖。

2.實踐教育少而淺，流程化、形式化明顯

當前，環境科學專業實踐教育環節主要分為課程實驗與實習（含通識與專業）兩部分，其中，課程實驗主要基于課程大綱及課程質量標準，在教學階段完成相關的實驗課時，意在讓學生掌握基本的實驗原理、操作步驟及計算方法，具有獨立操作相關儀器、分析實驗誤差、解讀實驗數據的能力，屬于基礎實驗技能的培養;而實習主要分為通識類實習與專業類實習，環境科學專業通識類實習主要以植物學、地學及土壤學為大方向，開展野外綜合實習，而專業類實習主要針對具體課程，深入廠、礦及污染物處理處置中心，進行體驗式參觀學習或實地操作，從而提升學生的專業素養及專業技能。然而，這兩類實踐主要存在的問題是受實驗條件、課時數及實習基地的限制，所選擇的實驗內容相對簡單，標準化教學及流程化操作明顯，學生缺乏獨立思考的空間;而專業類實習以參觀實習為主，學生只了解實際生活中環境問題處理的大概流程，缺乏實地操作的培訓，最終導致實踐的形式大于內容，內在技能及驅動力未被提升，無法充分發揮學生的主動性。

3.培育項目簡而少，探索性、創新性欠缺

以“課程教授+實驗實習”為主導的教學模式，校內培育類項目相對單一、數量稀少。盡管大學生創新創業訓練計劃涉及多個層次（如國家級、省級和校級），但相對于龐大的高校群體及學生人數，實際參與人次有限，而該類項目所涉及的選題大多依附于教師的在研課題，在創新性及前瞻性方面明顯不足。同時，受項目考核、結題的需求，學生缺乏對新知識、新現象、新發現的探討，從而導致項目在深層次、探索性層面的思考及鍛煉被忽略，難以發揮學生的主動創造能力。此外，與國外高校相比，我國高校與企業合作的培育類項目較少，在面對實際問題時的自主力及創新力不足，從而與當前以互聯網和工業智能為核心的新工科教育理念格格不入，勢必成為專業辦學及后續就業中的短板。

（三）教學方法

科學合理的教學方法不僅有利于專業知識的傳授，更有利于學生對知識的汲取與應用;豐富多樣的教學活動不僅使刻板枯燥的專業理論變得“接地氣”，還可以大大增強學生的自我學習意識和主觀能動性，從而實現教學相長，師生共進[6]。新工科背景下，如何改進環境科學專業的教學方法，以適應信息化發展及工業智能人才的需求？高校應重新審視當前的教學方法，以及在教學活動中所采用的實踐性教學手段，將跨學科的信息技術與智能應用結合起來，使外在轉變（教學模式）與內在驅動（教學方法）統一起來，從而形成環境科學專業教學新思路。

三、農林院校環境科學專業人才培養的革新

基于當前環境科學專業的人才培養目標，農林院校應以新工科背景為發展契機，通過不斷革新環境科學專業人才培養目標、培養模式、教學方法，培養符合社會發展需求的人才。

（一）培養目標的革新

在原有基礎培養目標及環境科學專業培養目標的基礎上，增加智能技術應用能力的培養，強調信息化技術在環境科學專業中的重要性及應用價值，從而使環境科學專業學生具備利用智能技術解決環境問題的能力。作為農林院校，其環境科學專業的培養目標還應契合自身發展特色，以國家山水林田湖草沙綠色發展戰略為指南，構建具有農林特色的環境科學專業培養體系，同時，應沖破農林院校壁壘，加強技能培育及實踐環節，縮小與工科或綜合院校環境科學專業的差距，從而確立具有農林院校特色的環境科學專業人才培養目標。

（二）教學模式的革新

新工科背景下教學模式的革新應以基礎理論與實踐相互契合為起點，調整課程分配模式及實踐時間，將“2+2”教學模式調整為“1+2+1”教學模式（圖1），即第1年夯實基礎學科教育，如“高等數學”“大學物理”“有機化學”“無機化學”“生物學”等課程，所涉及的實驗及實踐訓練可與理論教學同時進行;第2年和第3年采用“專業基礎課+專業課”混合式教育模式，開設專業必修課程、探索類鍛煉項目及專業課程實習;第4年以實體單位實習、學位論文試驗及論文撰寫為核心環節，最終完成學位論文答辯。將原來相對割裂的“理論教學—實驗實習”轉變為“課程教學—實踐應用—創新培育”的互饋系統，融合農林院校特色，提升農林環境問題在專業教學及實驗、實習中的占比;通過探索類實踐鍛煉項目，拓寬環境科學專業知識體系架構，延伸基礎理論與實際應用的銜接，了解新技術成果或產品在本專業領域的應用及技術瓶頸，從而提升學生在人才就業市場的競爭力及未來發展的專業潛能。

（三）教學方法的革新

隨著新工科教育理念的推行，挖掘更具有潛力、更適應時代發展的教學方法，對環境科學專業學生的培養具有重要的現實意義。基于此，環境科學專業的教學方法應呈現多元化態勢，將靈活性、兼容性及適應性貫穿整個專業教學過程，即針對核心基礎理論形成標準化教育教學方法，如課堂講授、實驗演示及案例分析等，針對專業技能提升及創新力培育可采用實踐性教學方法，如案例規劃、環境問題模擬與處理預案等，針對環境熱點問題及科學前沿可采用研究性教學方法，如開設探索類培育課程，開拓學生參與科研活動的空間，提升學生自主學習的意識，發揮學生的主動性及創造力，以適應社會發展對人才創新能力的需求。此外，教學方法的多元化趨勢，對教育教學的實施主體——教師提出了更高的要求。農林院校環境科學專業教學方法的多元化，應契合其自身特色及專業定位，除了通過提升當前流行的體驗式教學方法外，還應該讓信息技術植入專業教育的各個環節，如智慧農業產品設計與開發、環境問題信息化預測等，使教學方法及教學活動向更具有實踐性、研究性及開放性的方向發展，從而達到新工科背景下人才培養的要求。

四、結束語

新工科背景下如何應對以互聯網和工業智能為核心素養的人才需求，已成為我國高等教育需要思考的核心問題，而在工程專業認證的潮流驅動下，環境科學專業的定位與發展不僅是各大工科及綜合院校的問題，更是各農林院校教育教學改革的重點和難點。因此，農林院校應盡快重新審視環境科學專業現有的培養目標，通過轉變環境科學專業教學模式、革新教學方法、提升農林特色的融合、加強信息技術在解決環境問題中的應用，以實踐性教學、研究性培育及開放式探索等手段，強化學生的實踐技能及創新能力，從而為培養新時代高素質復合型環保人才提供保障。

參考文獻：

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[3]? MALHOTRA A， YANG C， FENG X. Application?of constructivism and cognitive flexibility theory to? build a comprehensive， integrated， multimodal inter-professional education and practice （CIM-IPEP） program[J].Journal of interprofessional care，2021：1-6.

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收稿日期：2023-01-06? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 修回日期：2023-02-28

作者簡介：楊曉梅（1983—），女，陜西寶雞人，西北農林科技大學資源環境學院環境科學與工程系副教授，博士，研究方向為環境土壤學、農田土壤污染。

基金項目：西北農林科技大學教育教學改革項目“‘環境污染化學優質課程建設”（JXGG2017）、“氣象水文學跨學科新型研究生教育模式探索”（JXGG22055）