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2多模块、多层次实践教学体系的建设与改革
我国环境科学专业实践教学在培养高素质环境专业人才中发挥了重要作用,并形成了由课程实验、课程/教学实习、社会实践、毕业论文/实践构成的实践教学体系.近年来,重庆文理学院在建立应用型人才培养体系方面做了积极的探索.目前,重庆文理学院的环境科学专业已初步建立了多模块、多层次的实践教学体系,该体系由实验教学、专业实习、科研训练3个模块组成,包含基本训练、提高型训练、研究创新型训练3个层次.实验教学模块由基础型、综合型、设计型实验组成,重在培养学生基本实验技能、方法和手段,使学生的科学思维能力和创新意识得到初步训练;专业实习模块由认知实习、课程实习、课程设计、生产实习、毕业实习、社会实践等组成,强化学生的社会实践感性认识,培养学生分析和解决实际问题的能力;科研训练模块由创新实践、学科竞赛、课外科技活动、毕业论文(设计)、参加教师科研项目或工程项目等组成,使学生得到科研训练,提高学生的创新意识和科研能力.
2.1实践教学平台的建设
重庆文理学院化学与环境工程学院利用学校自筹资金、日元贷款项目和中地共建项目等,建立了“环境科学与工程实验中心”、“化学教学实验中心”和“分析技术实验中心”,总面积约为3500m2,仪器设备价值1200余万元.开设的学科基础实验包括无机及分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验、仪器分析实验,专业基础实验包括化工原理实验、环境化学实验、环境监测实验、环境微生物实验、环境生态学实验,专业方向实验包括室内环境监测实验、土壤与农化分析实验、环境工程学实验、水污染控制工程实验、大气污染控制工程实验、固体废物处置与资源化实验、环境科学综合实验、环境治理综合实验.目前的教学平台已能满足我校环境科学专业及相关专业学生基础实验教学和专业实验教学的需要.实习基地是实践教学的重要载体,基地建设的成效将影响实践教学的质量[4].为便于学生实习、见习,经过几年的努力,重庆文理学院已在市内各区县建立了稳定的实习基地,在永川区环保局、永川侨立水务有限公司、渝北肖家湾污水处理厂、重庆市环境科学院、江津污水处理厂建立了稳定的见习基地,基本能满足学生实习、见习的需要,较好地为学生提供了拓展视野、亲身体验的场所.在学生见习或实习期间,还请有经验的环保技术专家指导学生实习,进行现场教育.通过见习、专业实习、毕业实习等过程训练,让学生深入了解社会需求及自身的不足,明确了学习的目的,激发学习的动力,提高了综合素质.
2.2实践教学内容的建设与改革
一般来说,高校本科生毕业至少要修完160学分,其中实验课程、教学实习及毕业论文等约为30学分.重庆文理学院环境科学专业加大了学生实践能力的培养力度,本科生毕业需修完186学分(其中第二课堂素质拓展10学分),实验课程环节为26学分,集中性实践教学环节(包括军事理论与训练、见习/社会实践、学年论文、专业实习、技能训练及证书、毕业实习、毕业论文)为35学分,显著增加了实践环节的时间,有利于学生综合应用能力的培养.
2.2.1实验教学的建设与改革
近年来,重庆文理学院环境科学专业实验教学条件得到了极大的改善,有力地促进了课程的改革与发展,促进了学科专业的课程建设[5].学院现有重庆市精品课程《无机化学》,校级精品课程《有机化学》,校级重点课程《分析化学》、《环境学导论》、《环境监测》、《环境化学》和《水污染治理工程》等8门基础学科和专业课程.为了培养学生的综合应用能力和设计创新能力,结合教师的科学研究成果和新的研究方法、技术,于2009年自编了实验教材《环境科学综合实验》和《环境治理综合实验》,并于2010年试用于2007级环境科学专业的学生,取得了良好的效果.1)实验课程体系的科学化.环境监测与评价方向:目前,在这方面的人才培养普遍存在只重视环境科学专业教学,而忽视环境工程教学.学生对环境工程知识了解少,实际中的应用能力差[6],且普遍重视水体和大气污染物质的测定,而弱化甚至忽视室内污染物质、土壤污染物质的监测[7],不利于培养具有良好综合素质的应用型人才.为了适应现代社会对应用型环境监测和评价人才的需求,重庆文理学院环境监测与评价方向在专业课程别设置了环境工程学(实验)、室内环境监测(实验)、土壤与农化分析(实验)、环境科学综合实验.环境治理工程方向:目前,这方面的专业课程设置尚无统一的标准,主要根据各校的办学情况或所依托的学科专业自行设置[8].一般开设的实验课程主要为水污染控制工程实验、大气污染控制工程实验和固体废弃物处理处置实验.但是,仅开设这些实验课程,无法满足用人单位对学生工程应用能力的要求,学生的综合能力、设计能力和创新能力培养无法得到保证.为了适应社会对环境工程人才的需求,重庆文理学院在这个方向的专业理论课程上增设了工程力学、测量学,实验课程增设了测量学实验和环境治理综合实验.2)实验教学课程内容改革的深化.随着我国社会经济的高速发展,需解决的环境问题愈来愈复杂,因此环境科学专业教学必须与时俱进.但目前我国环境科学专业实验教学主要以满足各课程的基本要求为目的,多数高校的实验教学内容相对稳定,一些实验内容陈旧,课程实验基本以单一实验为主,很少开展现场实验和集成实验,缺少学生自主设计实验,既不能体现实验教学的先进性和实用性,也难以培养高素质的环境科学创新人才和高级专业人才[9].重庆文理学院环境科学专业的实验教学始终坚持与时俱进的原则,结合实验室的建设,逐年改进、更新了部分实验内容,加大了综合性、设计性实验项目的比例,促进了学生对知识的综合应用能力和创新能力的培养.如表1所示,与2006级学生相比,2009级学生的专业实验项目由原来的75项增加为161项,增幅达114.7%,基础性、综合性、设计性实验项目分别为77、72、12项.其中,原有实验课程(环境化学实验、环境微生物学实验、环境生态学实验、环境监测实验、水污染控制工程实验、大气污染控制工程实验、土壤农化分析实验)的基础性实验项目显著降低,由60项降为41项,而综合性、设计性实验项目分别由12项、3项增加为40项和8项,且改进实验项目10项,新增实验项目达42项.同时,新增了6门专业实验课程(包括室内环境监测实验、环境工程学实验、环境科学综合实验、固体废物处置与资源化实验、环境治理综合实验、测量学实验),新增实验项目达72项,其中基础性、综合性、设计性实验项目分别为36、32、4项,形成了具有一定代表性和自身特色的实验教学项目.此外,重庆文理学院环境科学专业适应国家环境保护和实验先进性的需求,将教师的科研成果或新的研究方法、技术改编成实验,进一步培养学生的应用性和创新性能力.如将“聚乙烯醇包埋活性炭小球处理含铬废水的研究”和“聚乙烯醇包埋活性炭/纳米TiO2微球处理含铬废水的研究”的研究成果及研究方法,改编成“聚乙烯醇包埋活性炭微球吸附废水中的铬(VI)”实验,将“粉煤灰絮凝剂处理实验室废水实验研究”的研究成果与研究方法改编为“粉煤灰絮凝剂的制备及其实验室废水处理”实验.另外,还根据学校所在的环境条件,设置了具有自身特色的一些实验项目,如“星湖校区空气质量评价”、“湖水中溶解氧含量的日变化”、“水体富营养化程度的评价”、“富营养化湖中藻类的测定”等,不但提高了学生实验操作能力,同时也激发了他们对专业研究的兴趣.
2.2.2教学实习的建设与改革
教学实习是大学生实践教学体系中的一个重要组成部分,是贯彻理论联系实际的教育方针,培养社会需要的德才兼备人才的重要环节;是巩固所学理论知识,提高学生分析问题、解决问题,培养创新与创业意识[10],学以致用和适应社会的能力,增强职业意识,进行基本技能训练的重要途径.虽然,重庆文理学院环境科学专业的实习、见习基地已能满足学生的实习、见习需要,但是也存在着显著的缺陷,主要表现在基地单位的性质较为单一,主要为各区县的环保局和污水处理厂,长此以往将不利于专业的发展和学生综合应用能力的培养.因此,有必要加强与具有良好环境行为和环境绩效的研究机构、企业集团、社会团体等组织,以双赢互惠、共同发展的原则,通过有效的科研合作,建立实习教学基地.前期的调查表明,众多的企事业单位愿意与高校通过科研纽带建立长期的互惠合作关系,多元化的实习基地建设应是可行的,目前这方面的工作正在逐步地开展.根据人才培养目标和学科特色,重庆文理学院环境科学专业建立了分年级、分阶段、分层次组织实习教学的机制.但是,随着我校应用型高校的定位,实习时间过短、时间段不合理的问题日益凸显,特别集中体现在毕业实习上.经认真的调查研究后,我校环境科学专业毕业实习由原来的9周调整为26周,时间由原来的第7学期1~9周调为第7学期第8周后(即毕业论文之后),从而在时间上为学生的实习效果提供了充分的保障.这也在一定程度上解决了实习单位对学生实习时间过短的不满,有利于加强与实习单位的长期合作.
2.2.3科学实践的建设与改革
科学实践是培养高素质环境科学专业人才的重要环节,主要包括学生参与教师的科研课题、科研申请、毕业论文/设计等.以往,由于教师担心学生的科研能力,不愿意学生参与自己的科研课题,即使有,也仅限于个别的高年级学生.但是,这种状况是极其不利于学生创新能力培养的,而且也不利于营造良好的学习风气.为了解决这一问题,重庆文理学院环境科学专业逐步建立、完善了学生参与教师科研的激励机制,每年均选择部分低年级(主要为二年级)的优秀学生(约为学生总数的10%~20%)补充进入教师的课题组从事科研工作,并且鼓励教师指导学生参与学校校级科研课题的申报、立项课题的完成.近3年学生校级科研立项达25项,涉及学生100余人,近10篇;特别是2008级学生科研课题达14项,涉及学生近半.无论是教师科研还是学生课题,过程中始终坚持以学生为主,教师指导的原则.经过2~3年的培养,这些学生毕业时均初步具备了开展科学研究的能力,整体素质较高.目前,环境科学专业逐步形成了学生科研能力培养的梯级机制,高年级学生逐渐成为教师科研的有力助手,能够有效地协助教师完成对低年级同学的辅导.学生科研创新能力的提高,极大地促进了学生参与各类科技竞赛的激情.近年来,学生在各类科技竞赛活动中获得了优异的成绩:1人次获“挑战杯”全国大学生课外学术作品全国三等奖,1人次获“全国大学生英语竞赛”二等奖,3人次获“挑战杯”全国大学生课外学术作品竞赛重庆赛区二等奖,2人获“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛重庆赛区金、银奖,3人次获重庆市大学生“数学建模”比赛一等奖,2人获重庆市大学生“校园之春”活动之“我型我塑”环保服饰设计大赛及环保工艺品展二等奖,1人获重庆市大学生校园之春”社团之光“摄影展”之“我在社团”摄影大赛三等奖等.毕业论文/设计是本科生在校期间创新性科研实践的最重要环节,毕业论文体现了学生的科研水平,也反映了学校实践教学的水平[10].重庆文理学院环境科学专业狠抓学生毕业论文各教学环节,在学生毕业论文中安排所有具有讲师及以上职称的教师担任指导教师,并建立了相应的管理及考核制度,有效地提高了学生毕业论文/设计的水平.2006~2010届学生毕业论文经专家评审论文合格率均为100%,获得学校优秀毕业论文/设计的学生占毕业生总数的10%,优良论文占50%.
2.3实践教学管理的建设与改革
良好的管理是保证环境科学专业实践教学取得成效的关键[11-13].重庆文理学院化学与环境工程学院以教学副院长为责任人,教研室主任为组织人,教师为执行人,建立了实践教学的管理与考核机制和制度,并将学生的社会实践纳入正常的实践教学体系,建立和完善了实践教学成绩评定方法.近年来,我国的就业压力使大部分的高年级学生不能安心毕业论文/设计等实践环节,既影响了学生潜能的发挥,也影响了实践教学的质量.自2007级学生开始,重庆文理学院环境科学专业学生的毕业论文/设计时间由第8学期的第1~8周调到第7学期的第1~8周,避免了学生毕业论文/设计完成时间段与学生就业时间段的冲突,从而有利于进一步提高学生的毕业论文/设计的质量.同时,学生的毕业实习时间由第7学期的1~9周调为第7学期第8周后,实习时间也由9周延长为26周,不仅确保了学生能专心实习,有利于学生就业,也进一步增强了实习单位对学生的接受度.
3实践教学的成效
一般认识实习时间太短,一天时间安排学生参观一个公司或者企业集团,这种认知实习的形式使教师和学生把该环节作为一项任务,走马观花。生产实习过程中由于与实习单位缺乏沟通,不能达成共识,往往只安排学生参观,很少允许学生亲自动手,从而使得学生得不到技能的锻炼和从事工作的切身体会。
(2)实习基地的有限
高校在实习环节的经费十分有限,而且大多数公司企业认为学生的实习会影响其正常工作和生产,还存在学生的人身安全问题,所以企事业单位对于高校学生的实习活动很少予以支持。这样一来,经费紧缺问题和实习接收单位不予以配合,使得专业建立的实习基地不仅数量少,而且实习内容单一,达不到预期效果。
2课程设计和毕业设计环节
(1)题目数量较少,内容单一
一般课程设计和毕业设计题目年年重复,更新数量少。尤其是课程设计常常出现“多人一题”的现象。所以在课程设计的过程中不免出现个别学生之间相互抄袭,课程设计对学生的锻炼目标难以实现。
(2)题目与实际脱离
很多青年教师缺少实践经验,凭空捏造题目,导致毕业设计和论文严重脱离实际现象的发生。(3)缺乏指导教师一个指导教师往往在指导课程设计时,同时要带数十名学生,甚至同时指导一个班级的学生,这种情况在实际的操作过程中既辛苦了指导教师,又不利培养本学生实践能力创新能力。
3对实践教学环节改进的探讨
3.1完善开放式实验室建设,以科研促进教学
我校环境专业积极发展开放式、研究性及综合性实验室,鼓励和指导学生自行组织小组,自行设计实验方案与步骤,这样有助于培养学生动手能力和及时分析解决问题的能力,同时培养学生的团队协作精神,促进学生工程意识和创造性思维。建设开放式实验室已初见成效,实践表明教学实验室全天候开放,实验设备和仪器使用率提高,也为学生提供一个良好的科研平台,学生的科研积极性大大提高,很多学生发表多篇高质量科研论文,学生自身的综合素质与创新能力有了长足的进步,深受用人单位的好评。
3.2构建合理的实习方案
我校通过与环境专业相关的企事业单位沟通,建立了多个生产实习基地,例如汉中市环境监测站,洋县、勉县、城固等县环境监测站,汉中市污水处理厂,略阳电厂、略阳钢厂等。在今后的实习过程中,争取延长实习时间,同时安排学生在不同实习单位进行实习,过一段时间后交换实习单位,尽可能多的让学生了解不同行业的环境污染物处理工艺和流程,积累多种工艺运行管理方面的经验。同时我们还应该充分了解当地的环境资源特点,充分发展与当地经济社会和环境特点相符的环境专业实践。例如,我校处于陕西南部,汉江上游流域,深处秦岭和巴山之中,我们的环境专业实践应该紧紧联系当地的自然资源环境特点,大力开展关于水源地保护、流域生态保护和建设、山区生态保护、资源开发与保护等方面的实践环节。
3.3毕业论文和设计切合现实环境问题,调动学生积极性
毕业实习注重对学生综合技能的训练,是本科教学过程中训练学生科研能力的一个重要综合性实践环节,也是最后检测学生综合素质的关口。同时也是培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识来解决实际问题的能力,提高工程实践及科研创新能力的重要途径。[2]首先,我校已经实现了毕业论文和毕业设计的学生导师双向选择模式。即在导师列出研究方向、内容及要求等供学生依自己的专业兴趣选择相应的课题,如果学生毕业想去环保公司工作,毕业设计时要强化自己的CAD绘图能力。如果想考研究生或者环境监测部门工作,毕业设计时可以选择一些研究性题目。第二,毕业论文和毕业设计的指导教师课题的选取要立足于现实和社会发展的需要,尤其是结合当地环境经济特点,选择有现实意义和地方特色的毕业论文与毕业设计选题。同时还应该有一定的学术价值,避免一些抄袭行为。第三,指导教师应当严格要求学生独立完成毕业论文,培养和提高学生查阅和运用文献资料的能力。同时培养学生书写论文的能力,因为写出流畅的工作报告和发表科技论文对于学生今后的工作是十分必要的。[3]
创新型人才的培养是我国教育改革的核心问题。所谓创新型人才是指具有独立的创新能力,能够提出问题、解决问题、开创事业新局面的人才[1]。对大学生而言,创新能力需要知识的积累,但知识并不能替代学生的创新能力[2]。实践性教学是高等学校本科人才培养中一个非常重要的组成部分,探索构建创新实践教学体系对学生创新精神和创新能力的培养至关重要。吉林大学环境工程专业构建了课内与课外有机结合、阶梯式的科研实践训练体系,并制定了相关实施办法和质量保障制度,取得了一定成效。
1.主要科研素质训练实践环节构建
构建基本原则:课内与课外实践相结合;充分发挥学生的个性;以科研引领和支撑,构建阶梯式的多级科研素质训练和创新能力培养实践教学体系。构建的主要环节包括课内环节和课外环节,课内环节主要包括课内实验、认识实习、教学实习、生产实习(实训)、毕业论文(设计)等;课外环节主要包括专业调研、大学生开放性实验、大学生创新实验训练项目、专业竞赛、参与老师科研项目等。
2.主要科研素质训练实践环节的内容
2.1主要课内实验
根据环境工程专业的特点和要求,强化主干课程课内实践的内容和训练项目数,增强基础专业实践能力,主要包括环境工程微生物学、环境监测、环境工程原理、物理性污染控制、环境水文地质学基础、环境水文地球化学、水处理实验技术、固废废物处理与处置、大气污染控制工程、污染场地控制与修复、环境生物技术等实验。
2.2主要实习环节
主要实习环节包括认识实习、教学实习、生产实习和毕业设计(论文)。(1)一年级认识实习及实习基地认识实习的主要目的与任务在于:通过参观给水处理厂、污水处理厂、卫生垃圾填埋场、污染场地、环境监测站和典型地形地貌等,了解和熟悉给水、污水处理工艺和大气污染控制工艺、构筑物的组成及其工作原理以及水土污染状况,为后续专业主干课程的学习提供必要的知识储备;了解城市环境污染调查、监测、评价的基本工作方法;明确当前环境污染控制和综合治理基本策略和原则;培养学生主动获取和分析判断环境信息的能力,提高学生在环境污染控制与治理技术方面的应用能力、实践能力。(2)二年级教学实习及实习基地教学实习的目的与任务在于:掌握城市水、土、气、固体废物、污染场地等环境污染的调查、监测、评价的基本工作方法和技术要领;掌握污染场地的基本调查方法,污染现状的评价,污染风险的预测方法;培养学生主动获取和分析判断环境信息的能力,提高学生对城市环境污染现状、污染场地的调查、评价等方面的应用能力和实践能力。(3)三年级生产实习及实习基地生产实习的主要目的和任务在于:巩固和加深已学过的基础和专业基础理论知识,提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际工程技术问题的能力;培养学生分析和解决具体问题的能力;掌握给水、排水、卫生垃圾填埋场、大气污染控制、污染场地控制与修复等处理工艺及构筑物设计方法,并绘制构筑物设计图纸;了解国家相关的方针和政策,正确使用专业的有关技术规范和规定。培养设计计算、编写设计文件或设计论文、使用规范手册和应用计算机的能力;学会广泛地搜集国内外有关资料,了解国内外的水平和状况;培养深入细致调查研究,理论联系实际,从经济、技术的观点全面分析问题的能力。(4)毕业论文(设计)本科毕业论文(设计)是学生大学四年所学知识的归纳、运用和提高的关键环节之一,旨在培养学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力,环境工程专业通过过程档案对毕业论文(设计)实行全过程管理,主要环节包括动员与师生对接、选题与方案论证、实施、评审、答辩、成绩评定及归档总结等阶段。本专业对教师立题方面严格审查,对毕业论文(设计)质量评价实行指导教师、论文评阅教师双重把关,确定答辩资格。成立本科毕业论文(设计)答辩委员会集中开展评审、评优等工作,组织学生进行论文答辩。
2.3课外实践环节
环境工程专业2013版的培养方案中明确要求学生在校学习期间,除修满教学计划要求的学分外,必须取得8学分课外实践学分。课外实践学分可通过专业调研报告、大学生开放性实验、大学生创新实验项目、参与教师的科研项目、CS-TD大赛及其他相关学科竞赛等获得。3.科研训练保障措施对于课外实践训练,主要质量保障措施包括:(1)科研素质训练项目学分计入培养计划课外科研素质训练项目经考核合格后,相应的学分列入培养计划,规定达到毕业基本要求学分,最低需要获得8学分,上不设限。(2)所有的教学、科研实验室向学生全面开放在正常工作日,教学、科研实验室全天候向本科生开放,学生在实验员老师的指导下实验,或者与相关研究生组成课题组共同在进行科研项目训练,同时也锻炼他们自己管理实验室的能力。(3)发挥指导教师与学生社团组织的作用教师应全面掌握学生取得学分情况和成绩,协助学生小组项目选题,指导督促项目申报和结题等相关工作。通过学生社团组织相关学科竞赛、专业实验技能大赛、各类专业调研大赛。学生社团成员通过科技学术实践项目训练和自我管理,有利于他们成长。
参考文献:
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)03(a)-0212-02
随着我国经济发展和政府对环境保护的重视,21世纪,环境保护的意识越来越被国民所接受,政府也正在加大对环境治理的力度。社会对环境专业人才的需求也持续增长,环境工程专业人才的需求和环境保护产业的兴起,又促进环境工程专业的发展。这对于环境工程专业来说既是机遇,也是挑战。环境工程专业人才也将面临严峻的人才市场的竞争。环境工程是一个实践性与工程性很强的学科,从根本上说,环境工程学科的主要任务是运用工程手段防止、控制和解决有关环境污染的问题,涉及到供水处理厂、污水处理厂、各种除尘设备与装置、垃圾处理场等的规划、工程设计、运行管理等,要求培养学生具有一定的工程实践能力、运行管理能力、动手能力和一些基本技能。
长期以来在环境工程专业实验教学过程中,重理论轻实践的思想根深蒂固,这导致了环境工程的教学上出现了一定的误区。
1 传统实验教学问题的分析
在传统的环境专业教学中,实验课基本作为理论教学的附属品,一般只开设验证性或者操作性的实验,教师以及学生无法对这些内容简单、容易掌握的实验课引起重视。而且实验教学并没有很紧密的联系环境工程实践,学生难以将所学的知识以及概念系统化。传统环境工程实验有一下几个特点。
(1)现有实验内容单一,测定方法过于陈旧,落后于社会的发展,已不能满足环境保护的需要。而实验类型的单一化,导致学生对上实验课缺乏兴趣,学生对问题的观察能力、分析能力和解决能力得不到锻炼,没有帮助学生掌握环境工程知识,更无从谈起学生创新、创造力的锻炼。
(2)实验教学内容和手段相对陈旧,且落后于理论教学,实验教材已经大大滞后于社会的发展,大部分实验教材很早就编著,并没有及时更新,甚至某些已经被淘汰的实验方案仍在使用。这些情况使环境工程教学远离现实情况,对现代社会的人才培养产生滞后影响。
(3)实验安排缺乏整体性及系统性,环境保护研究发展越来越快,环保的标准被不断更新,然而实验教学中仍在使用配置较低、落后甚至老化的仪器设备,已经大不要所要求的测定结果的准确性和精度。
2 创新实验教学方法
2.1 调整实验课程安排
传统的环境工程试验包括环境监测实验、环境微生物学实验、水污染控制实验和大气、噪声控制实验等,这些试验均依托于理论课程,我们先对这些实验内容进行整合,设立以环境监测实验和环境微生物实验内容为主的环境工程专业实验和以水处理实验、固废处理处置实验和大气控制实验内容为主环境工程专业实验,使之成为独立的实验课程。
以环境监测实验和环境微生物实验内容为主的环境工程专业实验的内容各有侧重。在学生完成规定学时学习外,在开放性实验中,设立两个专业实验的选修实验。环境工程专业实验的选修实验侧重大型仪器的分析和使用,例如:气相色谱、高效液相色谱、紫外分光光度仪、原子吸收光谱仪等。环境工程专业实验的选修实验侧重水处理工程实验、水处理工程综合实验和化工原理实验。这样可以保证学生根据兴趣爱好和专业方向选修实验课程。
2.2 增加综合性专业实验
除了安排传统的综合性专业实验外,充分利用湖南城市学院和益阳市周边资源,在环境工程专业实验中开设南洞庭湖水质监测综合实验,校园及周围地下水水质监测综合实验,长张高速公路(长沙至张家界益阳段)空气质量与噪声监测综合实验。此类实验的开设,不仅使专业实验充分与实际生产生活相结合,而且让学生充分认识到所开实验的实际应用意义,加深了对各项环境指标的认识和理解。
3 建立新实验教学体系
3.1 采用开放式实习模式
任课教师将学生分成多个实习小组( 每组2~4名成员),确定1名组长,然后根据监测对象及监测项目选择药品、仪器等设备,分别为各个小组制订计划,明确各小组的监测对象、监测项目、采样位置、时间安排及分析方法;也可以预约实验,即根据学生自己的时间和掌握实验的程度,分批完成实验。以小组为单位分发玻璃仪器、试剂药品,实习期间仪器室及实验室全天开放,以电厂废水处理为例,要求学生自己动手配制污水,对污水进行一级处理、二级处理、深度处理后,还要进一步去除水中多余的阳离子和阴离子。在整个过程中,学生要对每步的处理效果进行分析比对,并检测最终的处理结果。一星期内各小组完成实习项目。实习完成后,全班所有小组集中进行交流讨论实习中存在的问题和收获,每个学生提交一份实习报告。实验教师也可以对学生做单独指导,这样也有助于学生对知识的理解和掌握。采用这种教学模式需要注意的是,对大型精密仪器要进行定期培训,帮助学生掌握现代化的分析、测试手段,提高学生的科研能力。
3.2 毕业论文与工程项目相结合
取消综述性研究的毕业论文,规定撰写的论文要有一定的工程研究背景,以工程性实验或综合性实验为基础。学生的毕业(设计)论文可以采用教师自己主持或参与的工程项目和科研项目作为基础,也可以聘请环保公司或者是环保局的工程技术人员做毕业(设计)论文指导教师,把毕业论文与工程项目及实验挂钩,使学生更投入、更有针对性地进行实验研究,从而提高毕业(设计)论文的质量。
4 结语
通过对环境工程实验教学的改革,实验教学内容、方法与手段都获得了改进,实验条件也获得了改善,湖南城市学院环境工程专业本科生在科学研究中试验设计、试验组织、数据进行分析和处理、实验结果分析等方面得到了全面训练,学生的综合素质以及综合解决问题的能力和创新能力都得到很大提高,
参考文献
[1] 安小六,邹小红.加强实验队伍建设增强高校实验室软实力[J].西南师范大学学报:自然科学版,2010,35(1):229-232.
2多模块、多层次实践教学体系的建设与改革
我国环境科学专业实践教学在培养高素质环境专业人才中发挥了重要作用,并形成了由课程实验、课程/教学实习、社会实践、毕业论文/实践构成的实践教学体系.近年来,重庆文理学院在建立应用型人才培养体系方面做了积极的探索.目前,重庆文理学院的环境科学专业已初步建立了多模块、多层次的实践教学体系,该体系由实验教学、专业实习、科研训练3个模块组成,包含基本训练、提高型训练、研究创新型训练3个层次.实验教学模块由基础型、综合型、设计型实验组成,重在培养学生基本实验技能、方法和手段,使学生的科学思维能力和创新意识得到初步训练;专业实习模块由认知实习、课程实习、课程设计、生产实习、毕业实习、社会实践等组成,强化学生的社会实践感性认识,培养学生分析和解决实际问题的能力;科研训练模块由创新实践、学科竞赛、课外科技活动、毕业论文(设计)、参加教师科研项目或工程项目等组成,使学生得到科研训练,提高学生的创新意识和科研能力.
2.1实践教学平台的建设
重庆文理学院化学与环境工程学院利用学校自筹资金、日元贷款项目和中地共建项目等,建立了“环境科学与工程实验中心”、“化学教学实验中心”和“分析技术实验中心”,总面积约为3500m2,仪器设备价值1200余万元.开设的学科基础实验包括无机及分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验、仪器分析实验,专业基础实验包括化工原理实验、环境化学实验、环境监测实验、环境微生物实验、环境生态学实验,专业方向实验包括室内环境监测实验、土壤与农化分析实验、环境工程学实验、水污染控制工程实验、大气污染控制工程实验、固体废物处置与资源化实验、环境科学综合实验、环境治理综合实验.目前的教学平台已能满足我校环境科学专业及相关专业学生基础实验教学和专业实验教学的需要.实习基地是实践教学的重要载体,基地建设的成效将影响实践教学的质量[4].为便于学生实习、见习,经过几年的努力,重庆文理学院已在市内各区县建立了稳定的实习基地,在永川区环保局、永川侨立水务有限公司、渝北肖家湾污水处理厂、重庆市环境科学院、江津污水处理厂建立了稳定的见习基地,基本能满足学生实习、见习的需要,较好地为学生提供了拓展视野、亲身体验的场所.在学生见习或实习期间,还请有经验的环保技术专家指导学生实习,进行现场教育.通过见习、专业实习、毕业实习等过程训练,让学生深入了解社会需求及自身的不足,明确了学习的目的,激发学习的动力,提高了综合素质.
2.2实践教学内容的建设与改革
一般来说,高校本科生毕业至少要修完160学分,其中实验课程、教学实习及毕业论文等约为30学分.重庆文理学院环境科学专业加大了学生实践能力的培养力度,本科生毕业需修完186学分(其中第二课堂素质拓展10学分),实验课程环节为26学分,集中性实践教学环节(包括军事理论与训练、见习/社会实践、学年论文、专业实习、技能训练及证书、毕业实习、毕业论文)为35学分,显着增加了实践环节的时间,有利于学生综合应用能力的培养.
2.2.1实验教学的建设与改革
环境工程是一门综合性的新兴学科,几乎涉及到自然科学的各个方面,数学、物理、化学、生物等学科与环境学科联系非常紧密。针对我校环境工程专业学生就业主要面向政府环境保护与规划管理部门、工矿企业、环境工程公司、科学研究等单位从事环境污染控制与治理工程的规划、设计、施工及运行管理,技术研究开发与推广等工作,建立了与之相适应的实践教学体系。
1.环境工程专业实践教学体系的总体思路
环境工程专业是理论性和实践性均较强、多学科交叉的专业,围绕培养应用型、复合型工程技术人才的目标,制定符合培养目标、教学内容优化、突出实践教学的人才培养方案;通过建立校内外实践教学基地,对学生进行专业思想教育,使其得到实际专业技术的熏陶、提升专业的认同感、对环境工程有更充分、具体的认识;同时也适应地方经济发展的需求和学生择业的要求,多途径、多层次培养学生的实践创新能力,保证学生顺利就业。
实践教学体系的建立主要围绕几个方面展开:通过确立学生就业去向,搞好 专业定位,合理规划课程体系,确立适合各个年级实践技能要求的教学点及教学内容;建立位于学校、社会、企业的实践教学基地,建立环境工程产学研基地,加强对学生基本技能、专业技能与研究能力的培养,促进学生对专业的认同,建立互动式的教与学关系;企业对学生的基本要求在实践教学中得到充分贯彻和体现;面向就业的毕业实习场所为就业作良好铺垫:学校、院系、教研室、教师间上下一致,良好的办学氛围是环境工程专业实践教学体系得以贯彻实施的保证。
2.环境工程专业实践教学体系的基本内容
2.1实践教学课程体系的基本构成和教学目标
环境工程专业实践教学计划系统地安排了专业技能训练课,实践教学内容与专业人才培养密切相关,各门实践教学课程均有严格的评价考核标准。实践教学课程体系主要包括课程实验、课程设计、认识实习、毕业实习等。
①课程实验包括基础实验、操作实验、综合性实验、设计性实验,主要课程有《环境监测》、《环境化学》、《化工原理》、《画法几何与工程制图》、《城市给水管道工程》、《城市排水管道工程》等,以培养学生的动手能力和科研工作能力;
②课程设计是工科学生必须经历的实践教学环节,以学生的工程设计能力为目的,《泵与风机》、《水污染控制工程》、《大气污染控制工程》、《噪声控制工程》等课程中都安排课程设计环节,以加强学生对工程、设备的设计能力;
③认识实习主要是结合课程教学和课程设计来实施,以参观实际工程为主,了解生产中对水污染、大气污染、固体废弃物的处理与处置方法,使学生理性认识与感性认识相结合;
④毕业实习是学生毕业前的一次综合实践教学,一般根据自己的意向选取1~2个方向实习,包括环境监理、环境执法、环境监测、环境质量评价、环境工程设计、污染治理等实际生产工作,以进一步学习和实践环境工程的理论,提高实践能力。
学生实践教学除了完成各门实践课程外,还积极参与教师的科研工作,学生在导师的指导下,参与专业相关的课题研究,一方面可以掌握科学研究的方法和实际分析操作技能,另一方面还可以了解最新的科技动态,为环境工程新技术的推广应用积累经验。
2.2实习基地的建设情况
实践教学基地的建设是保障教学质量的硬件因素之一。我系历来重视实践教学,关于建设和利用好校外实习基地,我系亦做了一些有益的尝试,取得了较好的成绩。几年来,在校内实验条件有限的情况下,我系想方设法,对外拓展,通过多番调查和研究,分别与江门文昌沙水质净化厂、广州绿茵环境工程公司、东莞市塘厦凤凰岗科达水务有限公司塘厦污水处理厂、中山市黄圃食品工业园污水厂、深圳平湖污水处理厂和广州市沥滘污水处理厂等6家单位签订了合作协议,作为我系的校外实习基地。另外,我系还与广州钢铁股份有限公司、广州石油化工总厂、广州市环境监测中心站等10家单位长期合作。通过在实习基地请有丰富经验的现场工程技术人员,介绍现场设备、工艺流程、结构原理和作专题技术讲座等,学生能将在校所学的理论知识与实际结合起来,对专业知识的认识能上升到一个新的高度,也可为后续专业课的学习与以后的工作,打下一定的基础。
我系领导、教师非常重视实践教学,每次实习前都认真讨论内容安排,结合基地具体的经营项目,安排学生参与生产经营业务,充分利用校外实践教学基地平台,直接到实际中去实践。同时,还选派教师与学生一起到实习基地进行跟踪管理,一方面有利于对学生的管理和实习的控制,另一方面有利于获得实践一线的有关资料,便于学校结合企业意见,对专业课程、教学重点等进行有针对性的整改。而且,为加强实践教学,理论联系实际,我系还专门引进了生产第一线的设计施工人员充实教师队伍(现引进教授级高工1名,高级工程师1 名)。
通过校外实习基地,结合校内的金工实习基地,基本能满足教学计划中的认识实习、课程实习、毕业实习及毕业设计等方面的要求,从多方面培养和提高学生的基本技能、创新能力和综合应用知识的能力。
2.3毕业论文与毕业设计
毕业论文与毕业设计是对学生科研能力、设计能力的系统训练,学生可以选择毕业论文或毕业设计。毕业论文可以选择环境工程及相关学科领域的科学研究、技术方法改进、解决生产实际问题及环境管理等方面的内容;毕业设计主要在污(废)水治理、废气治理及噪声控制等方面结合工程项目进行。
教师出的论文题目经学术带头人、教研室的讨论、审阅后再发给学生,从论文题目人手,也就从源头上保证了论文质量。在论文题目确定后,于4年级开学初即向毕业生下达毕业论文(毕业设计)任务书,让学生早作准备,尽快进入角色,开始论文的调查、实验、制图等工作。指导教师每周要对学生的纪律表现、进度、质量等方面进行
考核,并填写毕业论文(设计)过程纪录表,作为评定成绩的一个重要依据。
3. 环境工程专业实践教学体系实施效果
环境工程专业200l~2007级一直按照这一体系运作进行实践教学工作。从学生及毕业生用人单位反馈回来的情况表明,我系培养出的本科毕业生,不但具有坚实的理论基础,同时具有较丰富的实践经验,在分析问题、解决问题和科研能力等方面更胜一筹。总体上讲,教学质量较好。2005~2007连续三届毕业生初次就业率达到91%以上,最终就业率达到98%以上,三届毕业生无论初次就业率还是最终就业率均高于全省平均水平。
4.结论
学生的实践能力的形成和综合素质的提高是一个循环渐进的过程,是在不断的实践过程中积累,并通过有意识、有计划的培养中逐步形成、逐步实现的。实践教学在这一过程中有着不可替代的重要的意义。经过近8年的规划及实践,以就业为导向的环境工程实践教学体系行之有效,促进了学生对专业的认同,建立了互动式的良好教与学关系,学生的学习积极性和主动性大大提高。通过建立校内外实践教学基地,对学生进行专业思想教育,培养适合企业需要的环境工程专业人才,使学生得到实际专业技术的训练,对环境工程专业有了充分、具体的认识,使学生得到实惠,保证了学生顺利就业。
参考文献:
[1]李 森等.形成以实践教学为专业特色的一些探索——以资源环境与城乡规划管理专业为例[j].中山大学学报论丛,2007年,27(8):92-96.
[2] 方 勇等.高职涉农专业实践教学改革的思考和探索[j].安徽农学通报.2007(17):187.
2人才培养方案创新点
2.1建立了特色鲜明的课程体系
根据培养应用型环境专业本科人才目标的要求,精细设计、整合课程,构建了“过程分段、方向分流的平台+模块”的“3+1”型人才培养模式,整体设计了融理论课程、实践课程和素质拓展为一体的课程体系,确保实现培养应用型环境保护专门人才的目标。培养方案中,第一、二学年进行通识教育和专业基础教育,但在第一学期就引入课程《环境学导论》,旨在使学生了解本专业的特点、目的,激发学习专业知识的兴趣;第三学年进行方向分流,设置了“监测与评价”方向和“环境治理工程”方向。前两年主要是夯实学生的基础,主要学习通识课程和专业基础课程,第三学年按专业和专业方向分流,注重因材施教和差异化培养,主要学习专业主干课程、专业方向课程和专业(方向)选修课程。第四学年则进行毕业实习与毕业论文设计。本方案中精简整合理论课程,增加了实践课程课时学分“,环境监测与评价”方向实践环节学分占总学分的比例达35.5%、“环境治理工程”方向达34.4%;增大了选修课比例;设置了自主学习课程;建立了主辅修制,学生在完成本专业必修和选修学分的同时,可以选修其他专业的核心课程,通过考试,获得规定学分,可以颁发相应的辅修专业证书。首次将“环境影响评价师”考试该科目《:环境影响评价相关法律法规》、《环境影响评价技术导则与标准》、《环境影响评价技术方法》和《环境影响评价案例分析》引入人才培养方案中。
2.2进一步完善了实践教学体系,有效保证学生实践能力的培养
制定实施专业分流的培养方案,从实践教学环节入手,将课程实验、课程设计、专题设计、生产实习、毕业设计等实践教学进行深层次的、系统的、交叉的和独立的改革和重组,将实践教学与生产第一线结合,重点培养学生解决实际生产问题的能力。形成了由实践教学目标、实践教学内容、实践教学形式、实践教学研究、实践教学管理、实践教学考核构成的实践教学体系。整体安排实验课程、认识实习、课程设计、专业实践活动、毕业见习实习、毕业论文(设计)等环节,广泛开展课外科技实践活动,引导学生参与教师科研、鼓励学生参各种层次的科技竞赛活动,从而有效地保证了学生应用的培养。
2.3强化通识性,突出专业性、注重实践性
2.3.1强化通识性
在一级学科和跨一级学科范围内设计基础课程,加大自然科学通识性课程的比例,使学生获得厚实的知识基础和自我扩展知识的能力,教学过程中要求教师科学处理传统与现代,经典与前沿的关系,将知识传授、能力培养和素质教育有机结合起来。环境科学专业设置了17门专业基础课。明确要求教师在教学中,专业课讲求高效高质量,通过教学手段和教学内容改革,增加信息量和课外阅读量,使学生在具备广博知识面的同时,掌握扎实的专业基础理论与方法,具有较强分析与解决实际问题的能力。
2.3.2突出专业性、实用性
人才培养方案中设置了15门专业方向模块课程和24门专业选修课。课程设置和教学内容要充分体现应用型人才培养的基本定位,反映以“应用能力培养”为核心的综合教学改革要求,着眼于环境科学专业发展,强化特色专业建设,除继续加强环境学导论、环境监测、环境化学、环境评价等课程外,增开《室内环境质量监测与控制》、《室内环境监测实验》、《环境影响评价案例分析》、《环境影响评价法律法规》、《环境影响评价技术方法》、《环境影响评价技术导则与标准》、《环境材料学》、《环境科学综合实验》、《环境工程综合实验》等课程,增强学生的操作能力与综合应用能力。
2.3.3注重实践性
2.遥感技术对环境工程专业应用能力的培养环境工程专业的“GIS原理与应用”课程是先于“遥感原理与应用”课程开设的,在教学实践中遥感和GIS交叉应用,使学生在这个方面知识的掌握较为牢固。专业课程“环境监测”和“环境规划”与“遥感原理与应用”课程是同步开设的。“环境监测”和“环境规划”课程的课程设计可以与遥感课程的实验相结合。通过这些学科交叉的专业课程实践,培养学生综合应用遥感技术的能力,弥补课堂实习课时、综合性和应用性的不足,对巩固学生实践能力,激发他们的学习兴趣及解决具体专业问题的能力培养具有现实意义。遥感原理与应用课程对环境工程专业的应用能力培养主要通过开展如下实验项目进行知识巩固,
3.学生遥感技术应用能力分析环境工程专业的“遥感原理与应用”课程通过课程实践教学探索,课程的基础实验、专业综合应用性实验,学生参与的积极性有了一定的提高,情况如表3所示。从表3可以看出,学生选择遥感技术在专业综合方面的应用上,主要选择基础性、容易实现的实验项目,部分学生选择了具有一定复杂度的实验,还有部分同学以合作方式共同完成某一专业综合实验(评定成绩时是做主要工作的学生给予优秀成绩,参与了的同学给予良好成绩)。另外,年间毕业论文中涉及了遥感技术方面内容有了一定的提高,这主要取决于毕业论文的选题、内容和遥感技术的相关性。因此,遥感和GIS技术课程在环境工程专业学生培养中在应用能力方面还是有了一定的提高,但是很难定量评价,本文只做了定性评估。
环境科学是以“人类—环境”为研究对象,研究人类活动对环境的影响,受影响的环境对人类反作用的问题。环境科学是一个由多学科到跨学科的庞大科学体系组成的新兴学科,也是介于自然科学、社会科学和技术科学之间的边际科学,具有很强的综合性与复杂性。
环境科学专业覆盖面广,研究方向繁杂,使得环境科学专业学科特色不显着,影响了学科的发展。我们认为环境科学专业在保证其专业学科内涵要求的基础上,一定要有自己的特色,要与“众”不同,在课程设置与实践性环节等方面不能是简单的“拼盘”,不能面面俱到,面面俱到的结果是面面不到。
二、专业定位与培养目标
随着社会经济的快速发展,环境问题呈现出复杂性与多样性,对环保人才的素质要求不断提高,培养基础扎实、知识面宽、能力强,具有创新精神和实践能力的高级专门人才应该是环境科学专业人才培养的总体要求。
不同类型的高校,其专业定位与培养方式的侧重点应有所不同。研究型大学以培养高层次的理论型和研究型人才为主,教学科研并重的大学以培养应用研究型人才为主,以教学为主的大学重点培养应用型和实用型人才。
专业培养目标反映了人才培养的规格和标准,地方高校因其地区差异和发展水平差异,准确的培养目标定位是专业建设前提。扬州大学系江苏省属重点综合性大学,为教学科研并重型地方高校。依据江苏省社会经济发展水平及扬州大学的性质,我校环境科学专业以培养应用型人才为主,兼顾研究型人才的培养。
我们依据毕业生每年的就业情况,不断修订完善环境科学专业人才培养方案。在课程设置方面,重点加强与学生就业关系紧密的《环境工程》、《环境监测》、《环境影响评价》等课程的实践性教学环节,除了与课程配套的相关教学实验以外,还有课程实习或课程设计,增强学生的动手能力,培养的本科生具有较强的社会适应能力与竞争力。我校环境科学专业从2003年开始招生,已毕业四届本科生,毕业生大学英语四、六级通过率92%以上,江苏省计算机二、三级通过率95%以上。每年七月初,毕业生就业率达92%以上,近三分之一毕业生考上研究生,少量进入环境监测站及相关事业单位,多数毕业生进入企业相关岗位。
就目前就业形势而言,环境科学专业毕业生就业的主渠道应该在企业。环保局、环境监测站、环科所等单位基本处于饱和状态,这些单位不应作为招生宣传时环境科学专业学生就业的标杆。许多学生当初报考环境科学专业,总认为毕业后能进入环保局、环境监测站及环科所等单位,事实并非如此。就业事实与期望值相差甚远,使得环境科学专业毕业生就业率偏低,环境科学专业在社会上的就业“口碑”不佳。我们通过调查发现,主要原因是学生不愿进企业,不愿进基层,服务企业的意识很淡薄,总想进环保类机关及事业单位,而这些单位基本处于饱和状态,基本不需要招人。我们认为要解决这些问题的关键在于,一是招生宣传要多强调为企业服务,毕业后进入企业相关环保岗位,降低学生进入环保事业单位的期望值;二是学生进校后加强实践性教学,特别是与企业环保岗位关系密切的相关课程的实习及设计,使学生进入企业后能与工作无缝对接;三是提升学生的能力素质,重视大学英语四、六级,计算机等级考试通过率,安排部分学生在大二阶段参与教师的科研工作,为少部分想进一步考研深造的学生打下良好的基础。
环境科学专业内涵为解决以人类为中心的各种环境问题,环境问题可谓包罗万象,纷繁复杂。在确定专业目标定位,制订人才培养方案时,高校既要考虑专业学科内涵所规定内容,又要有所侧重。扬州大学为地方综合性高校,主要面向地方,为地方经济发展服务。江苏南、北地域经济差别很大,发展很不平衡,苏北经济薄弱,人才相对缺乏,而苏南经济体量大,人才济济。因此,我校环境科学专业的定位是以人才需求为导向,培养基础扎实、专业面宽、动手能力强、肯吃苦,愿意到苏北及苏中地区企业环保岗位建功立业的专门人才。
三、专业特色为专业之生命
许多高校环境科学专业都是在传统学科基础上建立起来的,其课程设置无论是基础课还是专业课,基本上是在原专业所设课程的基础上的适当增减,即减少几门专业课,或增加几门环境类课程,“母系”的痕迹很深,普遍存在着基础不广,培养口径过窄、太专的问题。
1987年以来,国家教育主管部门对高校本科专业目录进行了几次调整,环境科学类本科专业实行以综合性整体化为主,加强基础,拓宽口径,环境类相关专业合并为环境科学专业。随着本科专业目录的几次调整,各高校环境科学专业课程设置几乎一样,一副面孔,虽然“母系”的痕迹少了,但没有了自己的特色。
我国地域辽阔,社会经济发展极不平衡,各高校设置的环境科学专业如没有自己的特色,培养的学生就没有竞争力,不能很好地为当地方社会经济发展服务。
环境科学专业特色应从当地社会需求及具体的实践活动过程中凝炼而成。具体思路如图所示:
扬州大学环境科学专业特色与学生培养目标建设实施过程主要有以下几方面。
1.以需求为导向,面向基层,面向苏中、苏北等区域,培养环境科学专门人才,鼓励毕业生服务基层,扎根基层。
2.专业课程设置不求多而全,只求少而精,重点突出《环境监测》、《环境影响评价》等课程的课程实习及课程设计,使学生毕业后进入企事业环境监测、环境影响评价等岗位能“无缝对接”。
3.大学二年级开始实施本科生导师制,学生与专业教师双向选择,每位专业教师至多带5名本科生,学生参与教师的部分科研工作,教师在价值观、人生观等方面零距离对学生进行潜移默化的影响,引导学生树立积极向上的世界观、切合自身实际的择业观。
1.1 素质结构要求
(1)思想道德素质。
具有社会主义国家公民觉悟和道德品质,热爱祖国和人民,拥护党的领导;树立科学的世界观、人生观和价值观;具有责任心和社会责任感;懂法守法,法制意识强;具有个人诚信和团体意识;热爱环境保护事业,注重职业道德修养。
(2)文化素质。
了解中华文明和外国历史文化,具有较好的语言表达和人际交往能力,具有较高的文化素养,文学艺术欣赏能力,具有现代意识和传统美德。
(3)专业素质。
掌握科学的认识论和方法论(思维方法和科学研究方法),具有多学科综合分析的能力,具备求实的专业精神、创新意识、严谨的科学素养和精益求精的专业态度。
(4)身心素质。
具有自我锻炼的意识,不畏艰难的气魄,强健的体魄和健康的心理素质。
1.2 能力结构要求
(1)获取知识的能力。
具有很强的自学能力,较好的表达能力和社交能力,较强的计算机及信息技术应用能力。
(2)应用知识能力。
具有较强的综合应用专业知识识别问题和解决问题能力、专业领域内综合实验能力。
(3)创新能力。
在本领域内具有一定的创造性思维能力、创新实验能力、科技开发能力和科技研究能力。
1.3 知识结构要求
(1)工具性知识。
熟练掌握外语、计算机及信息技术应用、文献检索、方法论、科技方法、科技写作等方面的知识。
(2)人文社会科学知识。
具有基本的文学、历史学、哲学、思想道德、职业道德、政治学、艺术、法学、社会学、心理学等方面的知识。
(3)自然科学知识。
具有较扎实的数学、物理学、化学、生命科学、地球科学等方面的基础知识。
(4)经济管理知识。
具有基础的管理学、经济学知识。
(5)工程技术科学。
了解工程测量、投影理论及制图基础、电工与电子学相关的工程技术科学知识。
(6)专业知识。
具有全面扎实的专业基础知识和专业方向知识,包括环境学、环境自然科学、环境技术科学、环境工程、环境工程设备基础、环境工程原理、环境微生物功能和应用、环境监测原理和方法、环境影响评价、环境规划与管理等领域的专业知识。
2 教学内容和知识体系
环境科学是研究人与环境相互作用规律的科学,包括如何度量、保护和提升人类与环境的和谐度,实现科学发展。根据高等院校理工科本科专业人才培养模式,环境科学专业人才的培养要体现知识、能力、素质协调发展的原则。通过设计适当的知识体系为载体来进行能力培养和素质教育,强化知识结构的设计与建设,使每一个知识模块构成一个适当的训练系统,合理区分专业共性知识要求和特色培养要求,满足“厚基础、宽口径、重能力、有特色”的专业人才培养要求。
环境工程专业知识体系由以下6个知识领域组成,见表1。
其中第1~5为通识课程和基本理论知识,第6为专业知识,专业知识包括专业基础知识和专业核心知识。专业知识包括专业基础知识和专业核心知识,专业基础知识由环境学、环境生态学、环境化学、环境工程设备基础、环境工程原理、环境微生物功能和应用、计算机应用技术等知识领域组成。
专业核心知识主要针对环境监测、水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理与处置工程、物理性污染控制工程、环境影响评价、环境规划与管理、环境工程施工与经济等8个方向,以8个课群为中心组成不同专业方向的核心专业知识。
3 实践教学内容及体系
环境科学与工程实践教学内容包括课程实验、社会实践、毕业设计等,是促进学生理论联系实际、学以致用和培养创新能力、实际能力的重要保证。环境科学专业实验/实习教学体系构建依据以下几项原则:科学性,即体现科学严谨的作风;先进性,即紧跟学科前沿,要有超前的意识;实用性,即实验/实习教学必须满足社会对环保人才的需求;完整性,实验/实习教学应包括基本技能、素质训练和创新培养等内容,基本技能训练必须过程完整、内容完整,即包括单个实验、集成实验和社会实践等;开放性,允许学生根据自己的兴趣参与不同的课程实验或相关科研实践活动,进一步培养学生主动学习、自主思考以及理论联系实际的创新能力。
(1)课程实验。
课程实验和课堂理论教学相辅相成。课程实验可以弥补课堂理论教学的不足,加深学生对理论知识的理解,使学生与教师面对面直接交流,有助于启发学生深入思考,培养创新能力,达到理论联系实际的教学效果。在实验教学中,一方面向学生传授实验基础理论知识,包括仪器仪表的原理、测量方法、操作规范、数据分析等;另一方面训练学生的基本实验技能,包括仪器设备的使用和维护、实验设计、故障排除等。
根据性质将实验分为观察性实验、验证性实验、设计性实验、研究性实验。
公共基础系列实验:物理实验、化学实验、生物实验、计算机基本操作等。
专业实验:环境化学实验、环境监测实验、环境微生物实验、环境生物实验、环境工程实验/环境污染控制原理实验、环境分析化学实验等。
(2)实践性教学环节。
环境科学专业实践性教学环节的基本内容包括环境监测实习、环境影响评价课程设计、环境规划课程设计、环境工程课程设计等。
(3)毕业论文或毕业设计。
毕业论文或毕业设计是一个科研、教学与实践结合最为密切的环节。毕业论文或毕业设计可以从科研任务或者社会实践中选择规模适当、相对独立的题目,与特定的科研小组、社会部门、企业单位等密切结合。优秀的本科生可以在大学三年级或更早阶段参与教师的科研工作中,以获得更多的实践机会。此外,也鼓励有能力、有精力、有余力的学生积极参与专业相关的各类科技竞赛活动
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和创业竞赛活动。
毕业实习采用分散与集中相结合的方法,进入工矿企事业单位环保岗位,时间为8周;毕业论文(毕业设计)在18周内完成。
1.1教材和目标定位
要使教学内容合理,首先要选取一本合适的教材。[3,4]不同的教材各有特色,侧重点亦有所差异,有的注重理论方法,有的偏重实际应用。环境科学专业的遥感课程注重培养学生利用遥感技术对环境问题进行监测、分析和管理的能力,因此本课程适宜选取侧重于应用的教材,如参编教材为陈述彭的《遥感地学分析》和赵英时主编的《遥感应用分析原理与方法》等。同时在专业软件选取上考虑到界面易用,开发灵活性等特点,可选取ENVI遥感图像处理软件进行实例教学。遥感课程本身内容较多,针对环境科学专业的本科学生,在学时有限的条件下,需缩短遥感基础理论的讲授,同时适当扩大遥感实验和应用的教学环节。在教学过程中侧重理论联系实际,将教学内容划分为理论部分和实践部分:其中理论部分主要包括电磁波、传感器及成像原理、遥感图像的存储等内容,实践教学内容以“影像获取-预处理-分类及后处理-应用”为主线,重点讲授常用遥感数据(TM,MODIS,ALOS和SPOT)的获取方式,预处理方法(辐射校正、地形校正和几何校正)、分类方法(监督和非监督分类、面向对象分类、决策树分类和神经网络分类)以及精度评价和重编码等后处理过程,最后则以江苏沿海开发为背景,围绕土地利用变化分析、滩涂生态环境评价、水环境和大气监测等主题进行应用实例教学,重在提高学生利用遥感技术解决实际环境问题的兴趣和能力。
1.2教学内容更新
遥感技术的发展使得知识更新速度很快,新理论、新方法和新的研究领域不断出现,用人单位对学生的实践能力的需求也不断增强。[5,6]因此在整个教学过程中还需不断对现有教材内容更新,让学生掌握遥感技术的最新动态,尤其是遥感技术在环境科学中的最新应用领域,以弥补现有教材内容的滞后性。在教学过程中可依托现有科研项目对教学内容进行整合和优化,将自己从事科研项目过程中了解的国内外研究现状以及存在的问题进行补充讲授,比如笔者曾从事过遥感技术在区域蒸散发估算、土地利用覆盖变化以及水环境监测等应用相关的科研项目,在教学过程中就可以结合该项目进行典型案例分析,同时将本学科的发展趋势与学生一起讨论,从而激发学生的学习兴趣。教学内容完善上还需整合对本学科技术形成和发展具有重要意义的期刊资料(如环境科学、生态学报、地理学报和"RemoteSensingofEnvironment"等杂志),渗透到课程建设之中,不断充实教学内容,使教学内容具有前瞻性。考虑到环境科学专业的学生由于缺少地理学、地图学和程序设计等知识结构,往往会反感复杂的遥感理论知识,缺少主观能动性,可围绕遥感技术开展课程群建设,加强本课程与环境信息系统、环境影响评价等课程之间的联系,从而增强学生利用跨学科技术手段解决实际问题的能力。
2教学手段和方法的创新
2.1专业软件辅助多媒体教学
遥感课程包含大量的遥感图像信息,因此目前普遍使用PPT教学方式。为了增加学生对遥感理论方法的掌握,有必要在课堂上增加以实验数据为主的遥感软件演示教学。通过遥感软件可以将理论及方法用图形和图像的形式直观再现,激发学生学习兴趣,提高应用先进的遥感技术的能力。同时在教学过程还需设计一些综合软件训练科目。比如笔者在实际教学过程中设计了类似《滩涂资源与环境监测》的综合实验,拓展了遥感技术与地理信息系统(Arcgis)和计算机辅助制图(AutoCAD)等地学处理软件之间的数据共享操作,在增强学生环境数据处理方面的综合实践能力方面取得了较好的反响。
2.2网络和启发式教学手段
遥感课程理论抽象,应用性比较强,在教学过程中,宜采用启发式教学方式,让学生独立思考,引导学生去发现和解决实际的问题。比如在讲解植被的光谱特征时,可以基于全色图像、多光谱等各种常用的卫星遥感数据,形象和直观呈现不同的植被类型、不同的植被生长阶段和状况在遥感样片上的差异,增强学生对“同物异谱”和“同谱异物”规律等遥感知识的理解和掌握,充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性。同时还可利用GoogleEarth软件,USGS和地理空间云数据等平台免费浏览全球各地分辨率相对较高卫星图片,作为遥感教学影像资料,或用作科研数据。建立和完善实验数据库,依托现有的科研项目和实验平台,购置SPOT,MODIS和TM等多类型遥感数据和行政矢量地图。通过Internet网络,师生共同交流和关注遥感最新事件和日益严重环境问题,如高分卫星的发射、城市雾霾和水污染事件,引导学生利用现有环境问题解决实际的环境问题。
3实践创新能力的培养
实践教学环节对培养学生的创新思维和科研能力具有重要的作用,环境科学专业作为非遥感专业开设遥感课程,其技能要求为应用型,理论联系实践显得尤为重要。在实践教学上可以以基础理论、基本方法和基本操作为基础,构建分层次的能力训练模式,初期可以安排一些主流遥感数据搜集与处理基础方法的介绍;中期安排一些专业软件应用课题;后期通过科研项目培养创新能力。实践能力培养还需改革传统以卷面成绩为主的考试制度,注重多元化的考核方法,增加理论环节课堂提问、讨论等考核,以及实践环节的软件操作和科研能力考核,以考试促教学,切实提高学生实践创新的主动性。
3.1增强课堂练习和野外实习环节
通过课堂练习和野外实习,使学生更好地理解和掌握遥感的基本概念,基本原理和基本方法,熟悉遥感专业软件的基本操作,增强对不同地物的光谱差异的正确认识。课堂练习环节主要以示范性和验证性为主,学生可通过操作实例增强对理论知识的理解。例如在讲授遥感影像的几何配准过程中,结合试验指导书和软件操作,以图形的方式呈现控制点数目和位置变化对图像纠正效果的影响,增强对几何校正影响因素的理解。野外实习设计主要包括遥感影像数据的准备和预处理、解译标志的建立和野外考察路线的设计等环节。通过野外实习,加深对图像目视和计算机自动分类原理和过程等教学内容的认识。野外实习适宜以学校周边的多光谱影像为例,也可结合区域特色,如在盐城工学院的教学实践过程中,考虑到沿海大开发形势下,采用了沿海滩涂资源开发和保护为实践背景材料,通过实验区的实地考察,使学生掌握假彩色合成图像和地物的识别特征等遥感基础理论知识,同时通过野外实习教学也可进一步引导学生利用遥感技术对滩涂生态环境问题进行检测和分析。
3.2专业软件开发能力培养
在遥感教学中,专业软件开发能力也是实践创新教学的重要内容。ENVI是由遥感领域的科学家采用IDL(InterfaceDescriptionLanguage)开发的一套功能强大的、完整的遥感图像处理软件[7],因此在利用ENVI软件进行实验教学过程中,可以增加利用IDL演示实例丰富教学内容,例如进行遥感影像融合效果评价的过程中,可让学生掌握IDL的学习方法,并学会编写IDL命令调用ENVI函数,进行数据的读取,熵值的计算和融合效果的评价。既可以提高学生的编程能力,又可更好的理解操作的本质,提高学生的专业软件开发能力。
3.3鼓励学生从事科研活动
课堂练习通常是严格按照实验指导操作,相对缺少创新性,因此还需要通过科研项目的锻炼,进一步强化学生运用专业知识和遥感技术解决实际问题的能力。科研活动主要以遥感兴趣小组、大学生创新项目和导师科研项目为主要形式。遥感兴趣小组依据应用领域的不同进行组建,如组建滩涂植被组、水体污染检测组以及大气污染检测组等,考核任务下达后,各小组之间共同完成数据资料的查找、分析和结果输出等工作,最后以小组为单位进行评分和总结。学生在完成专题任务中不仅增强综合分析问题和表达能力,同时也熟悉了基本的科研方法和过程,激发了学生自主探索的热情。此外,在遥感应用小组的基础上,鼓励学生申报大学生创新项目(SRT)和撰写学术论文,同时吸引学生参与老师的科研活动,鼓励学生发表高质量遥感教学论文将学生的毕业论文尽可能与科研课题相结合,通过毕业论文团队建设提高学生毕业论文的深度和广度。
环境工程专业源于土木工程中的市政工程,作为一门边缘交叉性学科,其发展目标是解决不断涌现的各种实际环境问题。经过20多年的发展,其所涉及的领域越来越广泛,已成为一门集自然、社会和技术科学为一体的综合性学科。环境工程学科不仅研究水、气、固废、噪声等主要环境污染和公害的防治技术和措施,还研究自然资源的保护和合理利用,探讨废物资源化技术,以及对区域环境进行系统规划和科学管理,以获得最优的环境、经济和社会效益。目前,我国设置有环境工程专业的高校已超过300所。由于各高校的基础和重点学科存在明显差别,其环境工程专业发展的侧重点也有所不同。大多数理工科类院校的环境工程专业都源于土木工程中的市政工程,其本科生培养方案注重于对学生工程思维和设计能力的培养。我校的资源环境学院准备新设环境工程专业,在环境工程的人才培养方案上不能照搬理工科类大学,一定要突出农业院校的特色并发挥现有优势,找准适合自己的立足点。
安排在第七学期末开始的毕业设计(论文)是环境工程专业实现培养目标的一个重要的实践教学环节,是对学生所学理论和技能的综合运用和检验,也是保证本科教学质量的最后一道防线。毕业设计(论文)辅导环节对学生的要求主要体现在三个方面:1.巩固与扩展所学的基本理论和专业知识,培养提高学生综合应用所学知识、独立分析、解决本学科领域的实际问题和初步进行科学研究的能力;2.培养学生树立正确的设计和研究观念,发扬理论联系实际的工作传统;3.使学生在方案设计、材料调查与搜集、工程绘图、理论计算、实验研究、数据处理、外文阅读、使用计算机、查阅文献、经济分析、工具书的使用、文字表达等基本技能方面得到进一步的训练和提高。鉴于毕业设计阶段对于本科生培养的特殊重要性,本文就农业院校环境工程专业本科毕业设计设置安排存在的问题和解决的途径提出一些个人的看法,希望能为我校环境工程新专业的建设提供一些可供参考的建议。
和理工科类院校不同,农业院校的环境类专业一般都源于土壤学、生物化学、生态学等学科,其本科课程设置主要是帮助学生形成以土壤、农业化学和农业生态资源等专业的知识体系。因此,农业院校环境工程专业在毕业论文(设计)任务书的安排上,也应与一般的工科院校有所不同。从目前来看,农业院校环境工程专业的毕业论文(设计)主要存在以下几个问题:
1.本科毕业论文(设计)任务书的设置比较单一,重实验轻设计。很多农业院校的环境专业本科生毕业只有毕业论文可做,而无毕业设计的内容供学生选择。由于农业院校环境工程专业一般建设较晚,在师资、课程体系、实践环节方面和工科院校相比都有一定差距。在工程设计及应用的教学、科研方面,农业院校环境类专业的基础显得更加薄弱。因此,目前很多农业院校的环境工程专业的师资力量尚难以开展对学生进行毕业工程设计的指导;同时,由于学生们受专业课程设置所限,他们的工程思维和设计能力与工科学生相比都有较大差距,因此很多学生也不愿意选择他们感觉更为吃力的毕业设计工作。然而,目前环境工程本科生就业的去向主要还是与环保工程设计、施工、运行等相关的公司和企业,而诸如环境管理部门、环境监测站等事业单位现在大多都呈人才饱和状态,可接受的本科毕业生非常有限。由于农业院校环境工程专业毕业生在工程设计能力方面的弱势,在就业时与工科院校同类专业的毕业生竞争时就处于明显的劣势。因此,有必要通过毕业设计来加强农业院校环境工程专业学生的工程思维和设计能力,使他们能够具有环境工程专业毕业生所需要的基本工程设计基础和能力,从而在一定程度上扭转我校该专业毕业生就业时面临的不利局面。
2.本科毕业论文(设计)任务书的设置未能充分突出农业院校的特色,尚未充分体现农业院校学生现有知识体系的优势。与工科院校相比,农业院校的环境工程专业在专业的历史沿革、学科组成和行业特性上都有自身的特殊性。因此,为了提高农业院校环境工程专业人才的竞争力,需要在毕业论文(设计)这一人才培养的关键环节上充分体现农业院校的特色与优势。农业院校的环境工程人才培养模式不能照搬工科大学的方法,而应走有生态特色的办学之路,培养出可投身于农村环境污染防护的人才。农业院校一般都具有生物、生态学科的优势地位,毕业生相对于工科院校的学生具有更扎实的生态学知识。此外,当前环境工程毕业生就业的一个重要方向是环境影响评价咨询工作,生态环境影响评价又在其中占据主要地位。因此,可以考虑让一部分学生在完成毕业论文(设计)时从事生态环境评价的工作。这样一来可以发挥农业院校学生生态学基础扎实、生态知识结构较全面的优势,提高毕业论文(设计)的质量,二来可以提高学生的社会竞争力并适应市场需要,为从事生态环境评价特别是农村地区环境评价的单位输送可用人才。
3.毕业论文(设计)立题与实际联系还不够紧密,约束性题目难以调动学生的创新热情。由于教师设计的毕业论文(设计)题目未能全部追逐科技前沿或来自于实际的工程项目,部分题目陈旧甚至经年不变,摆在学生面前的是一些旧知识旧问题,使得设计成果没有实用价值和科学意义。这在一方面打击了某些学生在完成毕业论文(设计)的热情和积极性,也使得某些本来就对毕业设计(论文)重要性认识不足的同学更加放松了对自己的要求,对工作应付了事。
为提高农业院校环境工程专业本科生的毕业论文(设计)的完成质量,进一步加强农业环境类专业学生的市场竞争力,在毕业论文(设计)的设置和指导上可以考虑以下的一些改进措施:
1.加入一些和农村环境保护治理相关的设计类题目。由于目前工科院校的环境工程大多是在给水排水专业的基础上发展而来,因此,工科院校的环境工程专业在毕业设计的内容上受给水排水专业的影响较大。在水污染控制方面主要为排水管网和城市污水处理厂的设计。农业院校如果照搬工科院校的设计内容,由于专业基础所限,无法与之进行有力的竞争。因此,应在设计内容上着眼于和农村地区和农业环境相关的工程。如目前农村受污染地下水的治理和农村污水的处理都是国家十二五规划的重要内容,相关的工程也建设了不少。可以设定一些如农村小型给水站或分散性生活污水处理站的课题。在处理工艺选择上,由于农村地区的特殊条件,一般应选择操作较简单且成本较低的常规处理工艺,这样更符合农村地区的实际需要。比如用吸附工艺处理污染地下水,或用人工湿地处理畜禽类废水,都是可行的设计题目。学生经过这些设计工作的锻炼,将有助于他们在毕业后从事农村环保治理的相关工作,不仅提高学生的就业率,也可为农村环境的治理培养可用人才。为达到这一培养目标,学校在青年教师的引进和培养上也要考虑有工程背景的环境工程专业人才,同时可以通过帮助青年教师去设计类单位进行工程实践等措施,提高他们的工程素养和设计能力,从而达到辅导学生的要求。
2.在本科生毕业设计(论文)工作中体现资源与环境的紧密结合,设置适量的生态环境影响评价的题目。工科院校的环境专业一般更侧重于各种污染治理技术工艺的开发与研究,对环境与资源的重视不足。农业院校则注重于从宏观侧面上分析环境与资源的关系,将自身对土壤学、气象学和生态学等学科的研究优势体现在资源和环境管理方面。为进一步体现农业环境院校学生在这方面的特点,有必要在毕业设计时通过设置合适的环境影响评价的课题来提高学生的相关能力。另一方面,环境影响评价咨询工作在当前对环境工程本科毕业生来说是一个重要的就业方向,其中主要的一个部分就是生态环境影响评价。和做工作设计不同,由于农业院校学生在生态学方面有较扎实的基础,因此和工科院校学生相比并不逊色,甚至某些方面他们做的比工科院校的学生要更加深入,相关的知识结构也更加全面。为本科生毕业设计设置适当的环境影响评价课题,不仅发挥了农业院校学生在生态环境评价方面的一些优势,也可为学生的就业提供有效的帮助。当然,这同样也对学校的师资力量提出了更高的要求。不仅在课程设置上需要加入环境影响评价的课程,对青年教师的引进和培养,也要做好相关的准备工作。一个可取的方法是鼓励青年教师考取国家的环境影响评价注册工程师,通过提高教师队伍的素质来保障本科生培养的质量。
3.将毕业论文与教师主持的科研项目或课题联系起来,培养学生的科研素养。环境工程专业由于本科就业的压力较大,相当一部分的学生选择毕业后继续攻读本专业的研究生。对于准备攻读研究生的本科生,特别是已取得报送推免资格的学生而言,在本科毕业阶段通过完成毕业论文来得到一定的科研能力的锻炼是很有必要的。对于无需复习考研和找工作的保送生,可以安排他们尽早进入毕业论文的课题。在课题的选择上,应尽量从老师的在研项目中选取适当的一部分让学生来参与并完成,而不是只是简单的让本科生给在读硕士生打下手。根据笔者的经验,只要老师进行有效的辅导,并选取学生力所能及的课题,充分发挥他们的主观能动性,本科生同样可以参与到实际科研项目中,并做出较好的科研成果,有些本科生的科研成果在高度上甚至不逊于在读的硕士研究生。对于要复习考研和找工作的毕业生,也要尽早安排他们进入毕业论文的课题。老师要帮助学生按安排好时间,一方面要让他们认识到毕业论文的重要性,另一方面也要照顾到学生复习考研和找工作的实际情况,尽量做到两头兼顾。
综上所述,为了提高农业院校环境工程本科生的培养质量,有必要在毕业论文(设计)环节的进行适当的调整,提高毕业内容的多样性,加强其实践性,并突出农业院校的特色,为培育出更多可投身于农村环境治理的人才而贡献一份力量。
参考文献:
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