以大學生課外競賽驅動環境類人才培養的教學研究

劉亞曦 于晨 田戊戌 馮華仲 閆松顯

基金項目：國家自然科學基金項目“赤水河流域的醬香白酒產業對大氣對流層臭氧的影響機制研究”（42265008）；貴州省林業科研項目“貴州省典型森林公園向大氣環境中釋放的揮發性有機物研究”（黔林科合〔2022〕42號）；貴州省省級教學內容和課程體系改革項目“課程思政與課外競賽雙驅動 促進新工科育人成效的改革研究”（2023378）

第一作者簡介：劉亞曦（1991-），女，漢族，山東濟寧人，博士，副教授。研究方向為大氣物理化學。

*通信作者：于晨（1991-），男，漢族，山東淄博人，博士。研究方向為水文與水資源。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.19.039

摘? 要：在環境類專業課的教學活動中，往往會出現教師為確保教學任務的有效完成而過多地講解理論知識的現象。而以此方式開展的傳統教學，學生的學習過程常常枯燥乏味，其思維以及能力并未得到有效提高，教學成效往往止步不前。教研團隊帶領學生參加課外競賽，激發其求勝欲，挖掘學生的內在潛能，在激烈的比賽中培養其敢想敢干敢沖的行動力，增強其對新工科專業的認同感和自信心。讓課外競賽與課堂教學相互促進，激發學生探討課堂問題的興趣，使學生學習方式從“知識接受型”向“知識探索型”轉變。目前的教研實踐效果較好，學生團隊已獲批國家級大學生創業項目及省級大學生創新項目，且相關課程的考試優良率顯著提升。

關鍵詞：課外競賽；教研實踐；人才培養；創新創業項目；團隊協作

中圖分類號：C961? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）19-0165-04

Abstract： In the teaching activities of environmental professional courses， teachers often explain too much theoretical knowledge in order to ensure the effective completion of teaching tasks. In the traditional teaching carried out in this way， the learning process of students is often boring and boring， their thinking and ability are not improved， and the teaching effectiveness is often stagnant. The teaching and research team leads students to participate in extracurricular competitions to stimulate their desire to win， tap their inner potential， cultivate their ability to think and act in fierce competitions， and enhance their sense of identity and self-confidence in the new engineering major. Let extracurricular competitions and classroom teaching promote each other， stimulate students' interest in discussing classroom problems， and transform students' learning methods from "knowledge acceptance" to "knowledge exploration". At present， the teaching and research practice effect is good， the student team has been approved for the national college student entrepreneurship project and the provincial college student innovation project， and the excellent rate of the examination of related courses has been significantly improved.

Keywords： extracurricular competitions; teaching and research practices; talent training; innovation and entrepreneurship projects; teamwork

黨的二十大報告明確指出了“實施科教興國戰略，強化現代化建設人才支撐”和“推動綠色發展，促進人與自然和諧共生”的深遠意義，為我國的教育事業及環境類專業的人才培養共同指明了方向[1]。在人才培養的過程中，如何尋找外生動力、強化人才支撐體系、反哺課堂教學成效是值得研究的課題[2-4]。課外競賽是連接學生專業技能掌握和對外擴展研究的紐帶[5]，通過鼓勵和指導學生參加課外競賽，激發其求知求勝的潛能，培養學生獨立思考、善于質疑、勇于創新的探索精神和敢闖會創的意志品格，增強學生的綜合素質，能夠切實促進新工科育人成效[6]。本研究以環境類的專業課程為基石，通過課外競賽的有效驅動路徑，結合課堂內與外的雙重協作方式，促進構建以知識型及能力型為雙主導的人才培養體系。

一? 開展大學生課外競賽的必要性

環境科學與工程專業的很多課程為交叉學科課程，例如主干課物理性污染控制涉及包含聲學、振動學、熱學、地學、輻射防護、城市規劃與設計在內的多學科方向[7]，主干課大氣污染控制工程涉及環境地學、高等數學、物理學和化學等研究方向[8]，因此任何一個涉及領域的知識及研究成果更新都可能導致課程教材面臨滯后性的問題。學生在課堂學習的過程中也往往由于難度高、計算公式多、涉及的學科單位紛雜而感覺索然無味[9]。然而如果引導學生參與以環境類專業課堂知識為基石的課外競賽，如創新創業大賽、“挑戰杯”等競賽，就很容易激發比賽求知求勝欲，然后自覺地在比賽過程中增加和更新自己的知識儲備，如在競賽申報書的撰寫過程中，他們會自覺地查閱文獻進行自主學習，了解國內外相關的研究進展，使自己的項目書更加有說服力，在評審面前更加出彩。此時只需要相關課程的授課教師或競賽指導老師稍加講解和點撥，學生就可以欣然地前往圖書館獲取最新、最全面的學科知識，繼而可能迸發出關于創新創業的想法，有利于培養學生的“三大能力”，即“自主學習能力”“實踐應用能力”和“創新創業能力”。而對于教師而言，指導學生參與課外競賽可以在與學生高頻地交流討論的過程中，迅速拉近與學生的關系，打破高等教育中師生往往不熟絡的尷尬局面，同時在職稱晉升評選中獲得加分。因此推廣課外競賽在學生群體中的參與廣度和深度能夠促進師生雙方的合作共贏，達到提升師生素質和拓寬職業發展路徑的目的，為環境領域未來接班人的培養成才和青年教師的拔高鍛煉發揮積極的雙向促進作用。

二? 基于專業課程的課外競賽實踐

環境類的專業課程群涵蓋物理環境、化學環境、生物環境等多方面，其專業課堂的專業知識是課外競賽選題的優良來源。例如，大氣污染控制工程課程，涉及大氣污染原理、大氣顆粒物的采集方法、大氣污染軟件模擬預報和大氣污染控制技術等不同方面的知識內容[10-12]，要求對知識點的貫連具有良好的邏輯性和實踐性。研究團隊基于大氣物理及化學相關的專業知識，指導學過此專業課的高年級學生組建“模力”團隊，開發相關模型，參加“挑戰杯”及“創新創業”課外競賽，并鼓勵團隊學生申報國家級及省級大學生創新創業訓練項目，最終也均順利獲批國家級及省級立項。在學生參加課外競賽的準備過程中，教學團隊重視競賽學生的選拔工作，本著公平公正的原則擇優選擇競賽團隊人員，對于環境類競賽的業務骨干，會通過環境類專業課的課堂表現、學生本人參賽的意愿強烈程度，以及面試選拔的邏輯思維能力、語言組織能力等多方面綜合考量，最終確定競賽團隊人員。在參賽學生的業余時間，通過校外導師遠程指導、線上線下集中學習和講座培訓等多種途徑，適時組織團隊學生進行培訓，從而提升參賽學生的專業技術水平、辯證思維能力以及臨場答辯技巧。在競賽準備過程中，設定科學的團隊管理模式，教學團隊會對學生進行指導和監督，制定相應的退出機制，對學業規劃變更和主觀懈怠競賽的學生開啟更新程序，通過自薦、他薦、面試和考察等重重選拔，進行成員的更新換代，尤其注重低年級的新鮮血液融入及培養。在新團隊成員加入以后，尤其注重建立健全“老帶新”機制，讓高年級的團隊核心成員傳授經驗，指導新成員進行技術創新、創業計劃書的寫作提升以及路演答辯技巧的經驗傳授，切實做好競賽團隊的傳幫帶工作。通過課外競賽實踐，既拉近了教學團隊與學生的距離，又增加了師生相處的時間，讓青年教師更了解學生，學生更敬愛老師，使教師團隊更加精準了解學生的需求，從而在備課、磨課、上課的多環節教學過程中，更加有針對性地選擇學生感興趣的內容作為著力點，讓課堂更加富有趣味性、前瞻性和實操性。因此，基于專業課程的課外競賽也具有反哺課堂的積極作用。

三? 課外競賽對創新型人才的培養意義

以大學生課外競賽為驅動力，對創新型人才培養具有重要意義。課外競賽若想取得理想的名次和獎項，不能一蹴而就[13]。在較長時間的準備和參賽過程中，學生的各類素質和能力都得到磨煉，這種經歷會助力其成為創新性和復合型人才。課外競賽對人才培養的意義主要有以下方面：它的競賽屬性能激發學生求勝欲，驅動其創新潛能。課外競賽的準備打磨階段又能幫助學生復盤課堂知識，瞄準前沿研究，優化知識結構。同時，課外競賽還能幫助學生梳理平時的創意，讓其具有邏輯性和連貫性，驗證創意的過程還能提升其實踐能力。并且，競賽組團的模式可以培養學生的合作意識，形成優良學風。

（一）? 激發求勝欲，驅動創新潛能

大學生的日常課堂學習往往會讓其感到平淡，甚至枯燥，而課外知識、技能及學科競賽能充分激發學生的求勝欲，使其有緊張感、興奮感和自豪感。教研團隊發現，很多大學生會主動向教師進行自薦，論述自己的各項優勢，表達出對參與課外競賽的強烈渴望。因此，課外競賽就是給予學生釋放創新潛能的舞臺，能讓他們青春蓬勃的求勝欲帶動其求知欲，在適當的比賽壓力的驅動下，自覺查閱文獻，增加知識儲備，點燃其創新靈感，有利于創新性人才的培養。基礎科學的研究和工業技術的探索都需要創新精神，一旦學生在本科階段被激發過創新潛能，有過與科學競賽相關的經歷，那么無論是對今后的研究生求學階段，還是到技術研發的工作崗位，對其長遠發展都具有積極影響。

（二）? 復盤課堂知識，優化知識結構

大學生參加課外競賽還具有復盤和鞏固課堂知識的作用。專業相關的課外競賽需要專業的知識運用，即使在課外競賽的初期創意構思和完善項目計劃書等準備環節，都需要深入理解和熟練掌握相關的知識與技能。比如，在研究團隊帶領學生團隊進行一款模型開發的“模力”項目研究時，首先就需要學生熟練掌握大氣顆粒物的采樣方式及利用蘇瑪罐收集揮發性有機物的方法，其次學生若想深入研究，在比賽中取得一定較好名次，還需要掌握典型的大氣污染治理技術及相關模型，這些都是環境科學相關的專業主干課——大氣污染控制工程的課堂講授的重點內容[14]。因此，競賽團隊的高年級核心學生成員會由于比賽需要再次復盤課堂知識，并且應用于項目準備和實操過程中，會有自然而然地推動核心專業課的重點內容進行鞏固溫習的效果。同時，在溫故的基礎上進行文獻的檢索學習，鎖定相關領域的前沿，吸納在此時此刻更新的知識，因此由課外競賽驅動進行的知識溫故要比課堂學習時的內容更加新穎，能夠優化學生固有的知識庫，優化知識結構，當涉及其他相關專業的知識體系時，還具有觸類旁通的學習效果。

（三）? 構思梳理創意，提升實踐技能

大學生參與創新創業等課外競賽，項目的創意構思是參賽基礎，而實踐驗證環節能否成功是競賽項目能否走遠的關鍵。因此掌握專業的實踐技能是學生參加課外競賽的必備素質，并且實踐能力會通過競賽準備和實施過程而得到鍛煉提升。例如，針對空氣模型的研發升級及推廣構思創意，教研團隊帶領學生團隊進行課外競賽準備過程中，需要學生切身進行儀器設備校準、野外樣品采集、脫硫脫硝等實踐操作，并且這些實踐要多次進行，收集數據比對來驗證創意猜想的科學性和準確性。課外競賽的準備過程往往需要半年到一年，甚至更久，學生能在反復的實踐過程中提升實踐技能，熟練掌握儀器操作等技能，能為畢業后的就業選擇拓寬路徑，能勝任大型儀器公司的檢測、修理、校準和運維等多重崗位工作。同時，創新創業類型的課外競賽還需要針對項目構思及現實落地情況開展對公司及產業相關的市場調研，因而學生團隊需要開展相關的社會實踐，實踐頻率會根據項目的研究進度進行適時調整，在此過程中的社會實踐和市場調研至少進行五到八次，對學生的社會實踐技能以及相關溝通交流的頻次相較于課堂學習會有較大增加。因此，總體而言，課外競賽能切實增強學生專業知識的實操實踐能力，提升對外社交技巧，增加社會實踐的機會和經驗。

（四）? 培養合作意識，形成優良學風

課外競賽的準備階段和答辯階段都需要團隊協作。在準備階段需要學生合作完成項目構思升級整改、科學實驗實踐驗證、市場調研推廣盈利、參賽項目計劃書的撰寫等多方面的工作，而這些不同的工作部分都需要按照不同學生的特長進行不同分工。在答辯階段也有路演、講解、回答問題和補充答辯等多方面的分工合作。因此，在一個完整的課外競賽的全過程中，會培養學生的合作意識，提升他們的團隊協作能力，無論是對今后在高校攻讀研究生要進行科研團隊的學術探索，還是進入公司和同事合作攻關都大有裨益。同時，由于參與課外競賽的學生往往是跨班級、跨年級、跨專業和跨系部，甚至是跨學院組隊，課外競賽所加強的良好合作精神也有利于促進班級內外及學科內外的團結共贏，長此以往，有助于促進形成校園的良好學風。

四? 課外競賽實踐后的課堂學習反饋

經過一系列的教學改革，我們已充分意識到課外競賽的重要性，尤其是對學生課堂知識的鞏固作用和實踐能力的鍛煉提升。自2022年開始，茅臺學院格外重視學生課外競賽的參與，在院系領導、輔導員、專任教師，甚至班級學委廣泛發動和指導學生參加課外競賽后，我們對教研團隊負責的國家級創業訓練項目（模力）相關的環境類主干課程的成績進行了分析、統計和對比，研究以2022年作為分水嶺，重點梳理2023年改革后和2021年改革前的學生成績情況。大氣污染控制工程課程在2023年共有兩個教學班，總人數為69人，成績超過80分的優良人數為11人，優良占比16%，中等成績為70分至79分，有25人，中等成績占比36%，成績超過60分的及格人數為60人（含優良及中等成績），及格率為87%。對比而言，2021年的大氣污染控制工程的及格率遠低于87%，甚至不超過80%，同時優良率也低于2023年進行廣泛發動學生參加課外競賽的教學改革之后。環境科學與工程專業的另一主干核心課程——物理性污染控制主要涉及噪聲、熱污染、電磁污染和光污染等環境污染方面的機理和控制技術，其知識內容在基于環境專業的課外競賽中也常常需要運用，教研團隊通過整理匯總發現（表1），物理性污染控制課程在2023年的教學班學生超過90分以上的優秀率為9%，達到80分以上的優良率為54%，不及格率為2%。反觀2021年此課程的優秀率和優良率均低于改革后的2023年。環境規劃與管理課程屬于包含實踐環節的環境科學類主干課程，課程中涉及環境相關項目書的寫作及區域環境的調研實踐，對課外競賽的參賽作品的項目書打磨及社會實踐有所幫助。教研團隊統計發現，環境規劃與管理課程在改革后的2023年，教學班超過90分的優秀率為6%，考取80分以上的優良率為34%，僅1人不超過60分，及格率達99%，專業最高分97分。而在2021年，此課程的最高分為91分，優良率較好，而優秀率、及格率和最高分均低于2023年。總體而言，大氣污染控制工程、物理性污染控制及環境規劃與管理課程在2023年學生的總體成績要優于2021年。誠然，關于學生成績的影響因素很多，教研團隊目前僅統計與團隊所指導的“模力”創業項目相關性較強的專業主干課程，在課外競賽和項目實施后，學生成績明顯提高，說明以課外競賽驅動的教學改革具有一定成效。今后，教研團隊會在課外競賽中融入更多的專業課程，這些課程可以不僅限于環境相關專業，讓教學改革具有更廣闊的輻射面，并使其成效惠及更多的學科和學生。

五? 結束語

綜上所述，在環境類人才培養的教學研究實踐過程中，教研團隊堅持以大學生課外競賽為驅動力，以課堂專業知識學習作為穩固地基，將課堂內與外教學進行打通協作，促進構建全能型人才培養體系。研究實踐發現，學生參與課外競賽能激發其求勝欲，驅動創新潛能，同時能助力學生復盤課堂知識，獲取前沿的研究成果，優化其知識結構，構思梳理更多的新奇創意，提升鞏固專業實踐技能，鍛煉提升社會實踐能力，增強學生的團隊合作意識，促進校園形成優良學風。因此，課外競賽對于創新型人才的培養具有重要意義，可助力將環境領域未來接班人培養成才。

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