环境科学专业创新性实践教学体系的构建

摘要：环境科学与环境保护事业的发展要求高等学校培养具有创新能力的拔尖创新人才，而环境类人才需求和学生就业却存在矛盾，根源在于实践教学存在一些问题。为此，我们在多年教学实践的基础上提出了环境科学专业实践教学体系的新目标和重视学生创新和实践能力培养的层层递进，不断升级的“5+3环节、核心5模块”的创新性实践教学新体系。经过实践，取得了较好的效果。

关键词：农林院校；环境科学；实践教学体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）49-0166-03

“高层次创新型人才匮乏”和“人才创新能力不强”是当前人才发展无法适应我国经济社会发展需要的重要原因[1]。培养拔尖创新人才，是党和国家对高等学校人才培养提出的新要求。实践是创新的重要来源，实践教学具有很强的直观性和操作性，是培养学生创新能力、提高学生综合素质不可替代的环节，决定着高素质创新人才的培养成功与否，是学生创新能力形成和发展的关键[2]。而实践教学目前依然是高校人才培养过程中最薄弱的环节之一，实践教学环节在高校发展中的“短板效应”依然突出，加强实践教学工作已经成为提高人才培养质量亟待解决的重大课题[3]。

一、环境科学专业实践教学改革的必要性

1.环境科学与环境保护事业的发展需要具备创新能力的环境专业人才。环境科学是研究和揭示人与环境相互作用规律、指导人类进行环境实践的科学体系[4]。它源于人们对于周围环境及其影响的高度关注，并随着众多环境问题的出现而迅速发展成为一门新兴学科。环境问题具有显著的时间特征及地域特征，应根据不同的目的、对象以及社会经济条件，制定科学的政策、最佳的技术方案、经济的工程措施和有效的管理措施加以解决。因此，环境科学具有很强的综合性和实践性。近年来，环境问题日趋复杂，并表现出明显的复合化和国际化特征[4]。这就要求环境专业人才应具备很强的发现问题、分析问题和解决复杂问题的综合创新能力以及系统整体优化的观念。

2.环境类毕业生就业形势与需求的矛盾迫切要求强化学生的实践创新能力。随着我国经济社会的迅猛发展，环境污染和破坏现象也日益突出。为了实现“加快建设资源节约型、环境友好型社会”的奋斗目标，对环保专业人才的需求量势必会持续增加[5]。目前环境类人才就业表现出多元化趋势，教育行业、事业单位、环保企业、考研、环境产业等是本类专业本科生的就业主渠道[6]，主要集中在以下四个方面：一是经济效益较好、污染较重的企业需要进行环境设备运行、维护、管理等；二是迅速发展的环保产业和环保公司需要进行环保设备生产、环保技术开发、环保治理工程设计等；三是新建、改建和扩建项目需要进行环境影响评价和污染治理等；四是环境服务业的快速发展需要懂ISO9000、ISO14000认证等的环保技术人员[7]。但是，由于政府环保部门、事业单位大多编制处于饱和状态，每年环境科学专业的毕业生到这些部门不到5%。由于缺乏创新能力和环境类专业教学的偏理论性倾向特点，使得用人单位对环境类专业毕业生产生“偏重理论、缺乏实践”的偏见，经常使环境类毕业生失去与相关专业择业竞争的机会。而综合能力强、专业技术过硬的毕业生在竞争中更具有优势。可见，要增强毕业生的就业能力，就要强化创新性实践教学环节。

3.目前高校环境科学专业实践教学存在的问题。实践教学是环境科学专业教学的重要组成部分。但一些高校的环境科学专业实践教学投入不够，难以达到预期目标，影响了教学质量及毕业生的就业去向。具体表现为：学生的专业技能比较薄弱，实验基本操作不规范；独立思考、解决实际问题的能力欠佳，很难满足实际工作的需要。究其原因，一方面是环境教学实践平台的欠缺，表现为经费投入相对不足，仪器设备数量总体不足，先进仪器设备偏少。调查表明：环境科学专业（统计了43所高校）投入的生均实验仪器设备费仅为2.0万元（其中最低的仅为0.1万元），因此难以构建良好的环境教学实验平台，甚至不能满足开设相关环境实验课程的要求。另外，很多高校都缺少实践教学基地，实践环节不能很好地得到保证。另一方面，则是实践教学内容和方法相对落后与分散，实践教学大多为依附于理论教学的验证式教学，没有形成科学的实践教学体系。由于环境科学是一门新兴学科，专业教学涉及面广，在培养模式上大多仍处在探索阶段，难以使学生做到厚基础、宽口径、高素质。而实践教学建设比理论教学相对落后，不适应新时期对人才综合素质和创新能力的要求；新形势下影响专业实践教学的不利因素过多，师生教与学的积极性不够。如实习时间过于分散、专业技能培训较少等。

二、创新性实践教学体系的构建

1.实践教学体系的目标。为了更好地贯彻和落实《教育规划纲要》，全力提升创新人才培养质量，本着培养“厚基础、强实践、重创新”人才的原则，把实践教学作为一个整体考虑，在培养具备环境科学基本素质和专业技能的基础上，加强学生创新能力和创新思维的培养。基本素质包括计算机和英语应用能力、良好的职业道德、交往沟通能力等；而专业技能包括对环境系统特征、环境变化过程、环境质量演化规律的基本理论和基本知识的应用技能，进行环境监测、环境评价、环境规划与管理以及污染治理等工作技能，是学生在社会职业中直接应用的技能。创新技能包括学生的自主学习能力、信息获取能力、观察分析能力、实验研究能力、表达沟通能力和交流合作能力等发现问题和解决问题的能力。

2.实践教学内容体系的构成。构建实践教学体系的主体，是以实践教学目标体系为依据，把知识、技能与素质融为一个整体，科学构建实践教学内容体系。本着“通识基础与专业特性兼顾”、“能力培养与素质教育相结合”、“校内实践与校外实践并重”的原则，根据环境科学专业对科学研究能力、环境监测与评价能力、污染治理和工程设计能力、环境规划与管理能力以及创新和创业能力的需要，以专业综合实习的建设为契机，将专业实习按知识体系和创新能力培养的重点模块化设置，有效利用专业实习的时间和实践平台，构建并形成重视学生创新和实践能力培养的层层递进，不断升级的“5+3环节、核心5模块”的创新性实践教学新体系。“5+3”环节：必修5环节——基础实验、综合实验、研究与设计型专业综合实习、大学生科技创新活动、毕业论文和课外3环节——大学生科技创新、社会实践和大学生“挑战杯”等科技活动。5模块：按照知识结构和创新能力培养的需求，研究与设计型专业综合实习由五个模块组成——生态环境认识与调查综合实习、环境生物与化学研究综合实习、环境监测与评价实践综合实习、环境污染治理设计综合实习、环境管理与规划课程论文综合实习。“5环节”和“5模块”都是螺旋上升，层层递进的，从而使学生的创新能力得以提升。

3.主要实践环节的内容和作用。基础实验环节主要满足基础知识掌握与深化和基本技能的培训设置，与理论教学配套进行。所涉及的课程主要有无机与分析化学、有机化学、生物化学、物理化学、大学物理、仪器分析、土壤学、微生物学、工程制图和CAD和环境监测等课程的基础实验教学部分。重点培养学生的基本知识和技能；观察能力和动手能力。综合实验环节需要满足对学生进行思维拓展和综合应用基本知识的能力，因此，是在学习了四大化学、仪器分析、环境学、土壤学、生态学、植物学、微生物学和环境监测等基本知识和技能后开展环境化学综合实验和环境监测等课程的综合实验部分，从而有利于学生运用所学知识，综合研究和揭示一些环境现象的微观机理。主要提升学生的实验基本技能、信息获取能力和观察研究能力。专业综合实习环节是系统培养学生专业技能和创新能力的主要平台。5个模块都与理论教学紧密联系，且从不同的专业知识和技能模块对创新能力的不同方面进行交叉与系统培养。从而激发学生的创新潜能，同时在上述能力的基础上提升表达沟通能力和交流合作能力。生产实习环节实行一人一题，自行联系实践单位，寻找环境问题与科学问题，并设计解决方案。重点锻炼学生的自主学习能力、表达沟通能力和交流合作能力。毕业论文环节实行导师制，一人一题，根据任务，设计方案、具体实施、数据处理与分析和撰写论文等，范围涵盖生态、土壤、生物、水质、固废等领域的环境问题的研究。是以上五种能力的综合培养。辅助三环节重在培养学生良好的个性品质，增强学生的认知能力、适应能力和创业能力，提高学生的综合素质。目前，“大学生科研创新计划”及大学生“挑战杯”等项目在我院比较普及。每年参加这些活动的环境科学专业的学生几乎占学生人数的三分之二。一部分学生可以根据自己的兴趣，自由地选择想研究的科学问题，并设法去解决它，从而充分地发挥学生的自主学习能力、信息获取能力、观察分析能力、实验研究能力、表达沟通能力和交流合作能力等创新能力。也有一部分学生可以参与到指导老师的研究课题中，较早地学习和锻炼各项实验技能和进行科学研究的能力。所以，对学生的研究型学习和综合分析与解决实际问题的能力和综合素质有很大的提高。

4.模块化专业综合实习的主要内容。模块1：生态环境认识与调查综合实习，是在学生学完植物学、土壤学、地质地貌学、生态学和环境学以后安排的一个3周时间的综合实习。在实习过程中，让学生针对所观察和调查的具体生态环境现象，根据自己的兴趣，分析存在的问题，探索解决问题的方法。综合实习，不仅可以加深学生对植物、土壤、生态和环境方面的基本知识的认识，而且可以帮助学生更好地理解不同环境因素的相互关系，充分利用有限的经费和时间，使学生系统地掌握生态环境方面的基本知识和基本技能；而且加强学生观察、调查、表达、分析和解决问题的创新能力。模块2：环境生物与化学研究型综合实习，是在学生学完通识课，以及实验设计与数据处理、仪器分析、环境化学和环境生物学等课程后开设的2周的综合实习。主要在实验室和温室大棚内进行，学生根据自己的兴趣，选择与环境生物学及环境化学相关的问题作为研究主题，根据环境试验设计与数据统计所学的方法进行设计实验、实施和进行数据处理与分析。充分发挥学生的主动性，培养学生查阅文献，提出科学问题；设计实验、解决科学问题；处理与分析数据，得到科学规律的科学研究的能力，同时培养学生科学严谨、实事求是的科学态度。模块3：环境监测与评价实践型综合实习，为了更好地让学生系统地掌握监测与评价的基本技能，在学生学完环境监测和环境评价课程的学习后，开设了3周的综合实习。选择与学生生活紧密相关的环境质量问题作为学生实习的研究主题。比如围绕杨凌区的水质、大气、土壤、农作物等环境质量监测与评价，或者围绕渭河宝鸡到潼关段水质、土壤和生物质量监测与评价，让学生自行设计监测方案，从布点、采样、确定监测与评价项目、确定监测方法，再到数据处理与分析，最后进行环境质量现状评价或影响评价，系统地进行实践锻炼。在实践中不仅锻炼了学生进行环境监测与评价的就业基本技能，同时也提高了学生发现问题和解决问题的创新能力以及互相协作的团队精神。模块4：环境污染治理设计型综合实习，是在学生学习了水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理与利用、工程制图与CAD等课程的基础上，融入环境工程设计的基本知识和方法进行的3周综合实习。此综合实习将认识实习和工程设计结合在一起，在让学生“亲验式”实地参观、考察和学习了给水处理、污水处理、大气脱硫处理、垃圾处理、转运、填埋等工程的工艺流程、设备和运行特征后，给学生具体需要解决的实际工程问题，让学生进行课程设计，提高学生的工程设计能力。不仅拓展了学生的专业知识，强化了学生的专业意识，培养了学生的专业技能，为将来在污染控制工程方面能够胜任工作打下基础，而且让学生实地感受了环境问题的严重性和环境保护的重要性，提高了学生作为环境保护人才的社会责任感，培养了学生职业道德素养以及团队协作精神，同时也提高了学生综合分析问题和解决问题的创新能力。模块5：环境管理与规划应用型综合实习，是在学生学完环境管理学和环境规划学后进行的为期1周的宏观规划与设计的综合实习。主要应用所学环境管理和环境规划以及其他专业知识，对农业环境或城镇环境的发展进行规划设计。

三、实践教学内容体系实施的保障

为了保障新的创新性实践教学内容体系的实施，我们以西北农林科技大学资源环境学院重点学科为依托，以“陕西省实验教学示范中心”建设为契机，有效地利用科研实验室、教学实验室、企业以及科研院所等校内外实践教育资源，构建了“实验中心—科研平台—校外实习基地”相结合的创新性人才培养环境科学实践教学平台。将实践教学与科学研究、生产实践紧密结合，把科学研究的过程和成果融入环境科学专业教学，促进了学生创新能力和综合素质的提高。同时，重视教学方法的改革，探索实践了“课前预习或查阅资料设计实验，课内独立完成结合小组讨论，课后处理数据结合文献讨论，课前、课中和课后多环节与讨论、实践及报告多形式结合的综合性考核”的实践教学新模式，激发了学生的学习兴趣，提高了实践教学质量。因此，在有限的教学时间和教学经费条件下，我们通过新的实践体系，提高了学生的实践动手能力和创新能力。我们学校环境科学专业的毕业生上研率和就业率都较高，且用人单位对毕业生的能力评价结果较好，到其他高校上研究生的学生也得到了各自导师的好评。

参考文献：

[1]陈鹏勇.创新实践教学模式 培养高素质创新人才[J].中国大学教学，2010，（5）：83-85.

[2]教育部党组副书记、副部长杜玉波在2011年6月9日的讲话[R].

[3]赵力，蒋慧，姚红.新形势下环境科学专业就业市场需求分析[J].甘肃联合大学学报（自然科学版），2010，（24）：3-7.

[4]李顺兴，陈智煜，陈焕林，方振锋，郑龙.环境科学与工程类本科专业就业分析及培养模式探讨[J].环境保护，2005，（4）：35-39.

[5]温桂清，蒋治良，李俊.高校环境科学专业就业分析及培养模式探析[J].高教论坛，2010，（6）：108-109.

[6]彭素芬，尹华，甘焕英，张娜.环境科学与工程专业的三段式实验教学[J].实验技术与管理，2011，28（5）：167-169.

[7]大学环境类课程报告论坛组委会.第四届大学环境类课程报告论坛论文集[C].北京：高等教育出版社，2009.