環(huán)境工程專業(yè)工藝設計網(wǎng)絡虛擬實踐創(chuàng)新平臺建設研究

易文利

摘 要： 本文針對普通本科院校環(huán)境工程專業(yè)學生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)中存在的實際問題，從環(huán)境工程專業(yè)實踐實訓的特點出發(fā)，借助計算機模擬技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)手段，構(gòu)建一個環(huán)境工程專業(yè)工藝設計虛擬實踐創(chuàng)新平臺，并介紹該平臺的主要功能、特點及建設該平臺應注意的主要問題。

關(guān)鍵詞： 環(huán)境工程專業(yè) 實踐創(chuàng)新能力 網(wǎng)絡技術(shù)

環(huán)境工程專業(yè)是應用現(xiàn)代科學和技術(shù)原理解決現(xiàn)實中存在的環(huán)境問題的一門學科，其培養(yǎng)目標是培養(yǎng)在環(huán)境工程領域從事規(guī)劃、設計、施工和管理等方面工作的高級工程技術(shù)人才[1]。隨著當前社會對工科人才選擇的實用性傾向日趨增強，環(huán)境工程專業(yè)中那些具有一定的實際工作經(jīng)驗，動手能力較強，基本能獨當一面，在短期內(nèi)可創(chuàng)造經(jīng)濟價值的學生備受用人單位的青睞[2]，而一些操作能力、設計能力、創(chuàng)新能力和管理能力欠佳的學生在就業(yè)中的劣勢進一步凸顯。因此，如何扎實有效培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學生的實踐和創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為當前環(huán)境工程專業(yè)教學改革的一項重要課題。

1.環(huán)境工程專業(yè)的教學特點和能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

作為一門自然科學，環(huán)境工程專業(yè)在當前的傳統(tǒng)教學過程中比較注重概念、規(guī)律、原理等自然科學知識的傳授，重視培養(yǎng)學生的思想認知和行為習慣，而以邏輯思維訓練為主的實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在一定程度受到忽視和抑制，普遍表現(xiàn)為環(huán)境工程專業(yè)學生在實踐創(chuàng)新傾向方面較其他學科的學生較弱[3]。其本質(zhì)原因是環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)計劃課程內(nèi)容大多表現(xiàn)得較抽象，不通過實踐實訓環(huán)節(jié)往往難以得到充分詮釋。而當前大多學校的教學過程則比較注重對抽象概念和原理的解釋，過于偏重理論科學素養(yǎng)的培養(yǎng)，對實踐實訓環(huán)節(jié)不能深入開展，導致學生的抽象思維和邏輯推理能力得到提升，但實踐和創(chuàng)新能力比較缺乏，面對紛繁復雜的實際問題顯得茫然無策。因此，目前環(huán)境工程專業(yè)學生普遍存在理論基礎較扎實，而實踐能力和創(chuàng)新能力比較薄弱的傾向，這不僅制約環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，而且成了環(huán)境工程專業(yè)學生就業(yè)能力不足的關(guān)鍵影響因素。

為突破環(huán)境工程專業(yè)工程技術(shù)人才培養(yǎng)中實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)較弱這一典型傾向，目前多數(shù)普通本科院校不惜以減少基礎課程的學時為代價，通過基礎課程為實踐實訓課程“讓路”，刻意加強實踐實訓課程的課時比重的措施提高學生的實踐能力。這雖然在一定程度上緩解了環(huán)境工程專業(yè)學生的這一典型傾向，但導致某些學生對學習基礎課程的重要性和必要性認知不夠，對環(huán)境工程專業(yè)需要具備的綜合素質(zhì)缺乏掌握等諸多新的問題產(chǎn)生，進而不僅影響了專業(yè)后續(xù)課程的教學效果，而且對學生將來在工程技術(shù)崗位上發(fā)揮主觀能動性和技術(shù)創(chuàng)新性制造了潛在的影響因素。因此，如何在保證基礎課程有效學時的前提下，尋求實踐實訓環(huán)節(jié)深入開展之路，成為當前環(huán)境工程專業(yè)教學改革所面臨的突出問題之一。而計算機這一現(xiàn)代化的教育技術(shù)工具，由于具有交互性，并提供多媒體、立即反饋及超文本、超鏈接等多種有利于激發(fā)學生學習興趣、促進學生自主學習、自主探索的教學功能，引起人們的關(guān)注。因此，基于計算機仿真模擬技術(shù)的環(huán)境工程專業(yè)實踐實訓方法應運而生，且日益適應現(xiàn)代環(huán)境工程發(fā)展趨勢。

2.工藝設計網(wǎng)絡虛擬實踐創(chuàng)新平臺的構(gòu)建方案

環(huán)境工程專業(yè)學生工藝設計虛擬實踐創(chuàng)新平臺是針對普通本科院校環(huán)境工程專業(yè)學生課程設計實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)所面臨的課時不足問題，根據(jù)該專業(yè)工藝設計的實效性特點，借助計算機仿真模擬技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和電子制圖技術(shù)等手段，將現(xiàn)實的環(huán)境治理問題以案例形式融入虛擬實訓活動中，運用問題驅(qū)動式、啟發(fā)式、探索式和研究式等多種教學方法，所構(gòu)建出的一個開放性的虛擬設計平臺，其基本框架如下圖所示。

2.1工藝設計網(wǎng)絡虛擬實踐創(chuàng)新平臺的內(nèi)容

該虛擬實踐創(chuàng)新平臺的建設內(nèi)容大體可劃分為三個模塊（如上圖所示）：①現(xiàn)實問題發(fā)布模塊。是教師根據(jù)生活中出現(xiàn)的現(xiàn)實環(huán)境問題，結(jié)合專業(yè)實踐需求，運用問題驅(qū)動式和啟發(fā)式的教學方法，提出解決問題的基本導向和有關(guān)技術(shù)參數(shù)，設計出學生實訓設計題目并通過網(wǎng)絡平臺發(fā)布；②虛擬工藝設計模塊。學生根據(jù)教師在網(wǎng)絡平臺上發(fā)布的實訓題目及有關(guān)啟示、要求和技術(shù)參數(shù)，綜合應用專業(yè)知識做出設計方案，并使用模塊內(nèi)提供的工藝設計各類虛擬工具、設備等，具體做出解決問題的工藝流程，而后向網(wǎng)絡平臺提交和申請評估鑒定；③評估鑒定模塊。在網(wǎng)絡開放性環(huán)境下，由發(fā)布實訓題目的教師運用探索式和研究式的教學方法，與參與平臺訓練的所有學生通過網(wǎng)絡互動，共同對提交的各待評估設計作品進行分析、探討、研究、修改和篩選，最終形成解決問題的最佳工藝設計流程，從而使學生在整個操作過程中得到實踐學習和啟示。

2.2工藝設計網(wǎng)絡虛擬實踐創(chuàng)新平臺的特點

從環(huán)境工程專業(yè)學生工藝設計虛擬實踐創(chuàng)新平臺的內(nèi)容結(jié)構(gòu)可以看出，它是依托校園網(wǎng)絡構(gòu)建而成，自身具有鮮明的特點：①該平臺在使用上完全不受時間限制，因此可充分利用學生“第二課堂”時間和其他業(yè)余時間進行，這樣能夠使學生的實踐實訓活動不必占用過多課時，較好地緩解基礎課與實訓課課時分配上的矛盾；②該平臺在使用上完全不受空間的限制，實現(xiàn)教師和學生可以在不同的地點共同、平等參與實訓活動的可能，一定程度地避免理工科學生性格較為內(nèi)斂的普遍性不利傾向，增強學生與教師的實踐互動效果；③該平臺一定程度地迎合當代大學生的興趣愛好，集趣味性和現(xiàn)實性于一體，為師生互動學習提供輕松愉快的虛擬環(huán)境，廣泛調(diào)動學生參與積極性和參與有效性。

3.工藝設計網(wǎng)絡虛擬實踐創(chuàng)新平臺建設應注意的問題

盡管環(huán)境工程專業(yè)學生工藝設計虛擬實踐創(chuàng)新平臺的建設充分利用了網(wǎng)絡資源等現(xiàn)代教育技術(shù)手段，迎合了學生喜好，有效彌補了專業(yè)實踐實訓教學課時的不足，增強了學生參與的靈活性，調(diào)動了學生實踐創(chuàng)新的積極性，但在其建設和運作過程中仍要注意以下問題，否則就會使該平臺建設流于形式，功能發(fā)揮受限，無法達到有效提高學生實踐創(chuàng)新能力的預期效果。

3.1要以工藝設計實踐為核心構(gòu)建知識集群課程體系

從該平臺的內(nèi)容結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，其有效運行和使用是以該專業(yè)學生能夠針對現(xiàn)實存在的環(huán)境問題獨立進行基本的治理、處理工藝設計為前提的，否則該平臺將失去應有的使用效果。因此，建設和使用該平臺之前就必須對環(huán)境工程專業(yè)教學計劃有針對性地進行調(diào)整，即要圍繞該專業(yè)工藝設計實踐所需要的各項基礎知識，以及各項基礎知識的重要程度，對有關(guān)的課程范圍、課程內(nèi)容和課程比重等進行集群化調(diào)整設計，以滿足學生獨立進行實踐設計所必需的知識基礎和技術(shù)支撐，真正形成“厚基礎、寬口徑、重能力、淡專業(yè)”的通才教育[4]。

3.2要善于運用多種教學方法

該平臺的使用運行基本上是在學生課后學習時間進行的，其最大的使用特點是以問題驅(qū)動式、啟發(fā)式、探索式和研究式等教學方法培養(yǎng)學生的自我實踐動力和創(chuàng)造力，巧妙地將學生被動實踐學習轉(zhuǎn)變成為主動實踐探究。因此，該專業(yè)教師應靈活掌握多種教學方法和教學藝術(shù)，在工藝設計基礎知識、實踐知識的課堂、課后傳授過程中都能善于運用這些教學方法，有意識地培養(yǎng)學生的學習主動意識和自主習慣，以有效配合該系統(tǒng)平臺的有效使用和運行。

3.3要與組織專業(yè)科技創(chuàng)新競賽和組建實踐創(chuàng)新學生團體相結(jié)合

學生參與積極性是影響該平臺使用運行效果的關(guān)鍵因素之一。為進一步調(diào)動學生的參與積極性，一方面可以依托該平臺的使用運行，在專業(yè)范圍內(nèi)以工藝設計實踐創(chuàng)新為核心，針對性地構(gòu)建和定期舉辦專業(yè)科技創(chuàng)新競賽系列活動，并不斷擴大參與范圍和加大獎勵力度，在學生中形成“互學、互幫、互趕”的學習競爭意識和氛圍，促進學生參與實訓的主觀動力。另一方面可依托該平臺的使用運行，成立旨在培養(yǎng)、鍛煉和提高學生應用能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)意識的學生社團，將其納入正常的實訓管理之中，建立起規(guī)范化、制度化的學生課外活動體系[5]，鼓勵和支持學生的實踐創(chuàng)新熱情，進而有效推動學生對該平臺的有效使用。

3.4要建設高水平的教師指導團隊

在該平臺的使用運行過程中，指導教師、設計者和其他學生共同對每個設計作品進行分析、探討、研究和修改是最核心的環(huán)節(jié)，也是學生實踐創(chuàng)新能力開發(fā)的關(guān)鍵過程。在這個核心環(huán)節(jié)中，教師的指導作用具有絕對主導地位，要求教師具有豐富的專業(yè)知識、實踐經(jīng)驗及靈活的實踐指導方法。因此，構(gòu)建一支學歷層次較高、知識結(jié)構(gòu)合理、具有有效的工程實踐指導能力和較強科研能力的教師指導團隊，并有效發(fā)揮團隊在學生工藝設計實踐中的主導作用，對該平臺的使用運行效果起著決定性作用。

參考文獻：

[1]戴春浩，秦普豐，彭慧.建立環(huán)境工程專業(yè)新型課程設計體系的探索與思考[J].教育教學論壇，2014（30）：219-221.

[2]雷鳴，廖柏寒，楊仁斌，鐵柏清，秦普豐.環(huán)境工程本科專業(yè)就業(yè)形勢及其教學改革[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2008（7）：61-63.

[3]王義康，王航平.以數(shù)學建?；顒訛槠脚_培養(yǎng)理工科學生實踐創(chuàng)新能力[J].重慶科技學院學報（社會科學版），20012（6）：172-175.

[4]宋衛(wèi)軍.環(huán)境工程專業(yè)課程體系設置的探討[J].南平師專學報，2007（4）：129-131.

[5]謝妤，宋衛(wèi)軍.環(huán)境工程專業(yè)課實踐教學法的探討[J].安全與環(huán)境工程，2009，16（3）：9-11.

基金項目：寶雞文理學院重點項目（ZK12053）；陜西省重點學科自然地理學聯(lián)合資助。