環(huán)境工程專業(yè)模型嵌入式實驗教學(xué)改革與實踐

王書敏,鄭士遠(yuǎn),于洪衛(wèi),徐 強(qiáng),唐 英,宋 力,關(guān) 偉,范 亮

(1.重慶文理學(xué)院重慶市環(huán)境材料與修復(fù)技術(shù)重點實驗室,重慶 402160;2.重慶文理學(xué)院公共管理學(xué)院,重慶 402160;3.重慶師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,重慶 401331)

環(huán)境工程專業(yè)模型嵌入式實驗教學(xué)改革與實踐

王書敏1,鄭士遠(yuǎn)1,于洪衛(wèi)2,徐 強(qiáng)1,唐 英1,宋 力1,關(guān) 偉1,范 亮3

(1.重慶文理學(xué)院重慶市環(huán)境材料與修復(fù)技術(shù)重點實驗室,重慶 402160;2.重慶文理學(xué)院公共管理學(xué)院,重慶 402160;3.重慶師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,重慶 401331)

為保障新建本科院校高級應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量,針對環(huán)境工程實驗教學(xué)中普遍存在的問題,構(gòu)建了模型嵌入式實驗教學(xué)體系。以重慶文理學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)為例,介紹了模型嵌入式實驗教學(xué)體系的特點和運行過程,提出并實施了該教學(xué)體系的幾點保障措施,取得了一定的實踐教學(xué)成效。

環(huán)境工程專業(yè);實驗教學(xué);模型嵌入

2013年,《地方本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展實踐與政策研究報告》指出:新建本科院校普遍存在“學(xué)科專業(yè)無特色,與地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)脫節(jié)”、“學(xué)校的培養(yǎng)方案過于強(qiáng)調(diào)理論體系的系統(tǒng)和完整,實訓(xùn)、生產(chǎn)實習(xí)等集中大學(xué)時的工程實踐類教學(xué)環(huán)節(jié)的比例明顯不足,且由于條件所限不能落到實處”等問題。作為新建本科院校,人才培養(yǎng)要求學(xué)生不僅要掌握必要的專業(yè)理論知識,更重要的是要具備較強(qiáng)的實踐能力和現(xiàn)場探索解決工程實際問題的能力。近年來,在環(huán)境專業(yè)實驗教學(xué)中,圍繞如何培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、分析和解決實際問題的能力展開了廣泛的研究與探索[1-3]。盡管針對環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)已進(jìn)行了不少改革嘗試,但這些研究更多是教師意志為主、學(xué)生參與為輔的教學(xué)方式改革,缺乏發(fā)揮學(xué)生主觀能動性、教師積極引導(dǎo)/輔導(dǎo)的模型嵌入式教學(xué)方法改革。

模型嵌入式是指在一定的教學(xué)思想或教學(xué)理論的指導(dǎo)下,在豐富的實踐教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,為達(dá)到一定的教學(xué)目的和完成預(yù)定的教學(xué)任務(wù),通過概念預(yù)置、實物限定、目標(biāo)約束等手段,將以學(xué)生自主發(fā)揮為主、教師引導(dǎo)/輔導(dǎo)為輔構(gòu)建的實驗項目模型融入實踐教學(xué)序列并付諸實現(xiàn)的教學(xué)方式。論文圍繞如何有效扎實地提高應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量,把模型嵌入的理念與思路引入環(huán)境專業(yè)實驗教學(xué)體系,基于模型嵌入概念構(gòu)建了實驗教學(xué)體系,并進(jìn)行了多年的實踐與完善。

1 目前環(huán)境工程專業(yè)實驗教學(xué)困境與難題

1.1 實驗項目設(shè)置靈活性不足

環(huán)境問題的產(chǎn)生、解決與科技發(fā)展密不可分,科學(xué)技術(shù)是不斷向前發(fā)展的,人們面臨的環(huán)境問題的產(chǎn)生、解決也是動態(tài)變化的,因此,實驗項目的設(shè)置應(yīng)該與時俱進(jìn)的,既能體現(xiàn)主流環(huán)境問題,又能涉及先進(jìn)技術(shù)手段。然而,實驗項目的實際設(shè)置往往受制于已有條件,所開設(shè)的實驗項目往往是比較成熟的技術(shù),這就使得實驗項目不能反映技術(shù)前沿動態(tài),學(xué)生所掌握的技能和理論儲備往往滯后于市場需求[4]。

1.2 實驗項目設(shè)置的模型嵌入意識薄弱

目前該課程實驗項目的實施,不論是源頭設(shè)計,還是過程實施、終端質(zhì)量控制,均是教師為主,一般都是教師和實驗員提前準(zhǔn)備好,學(xué)生機(jī)械式完成實驗項目,在這個過程中,學(xué)生的主觀能動性被弱化。由于學(xué)生的認(rèn)知水平及興趣愛好的個體差異,一刀切的實驗項目設(shè)置模式削弱了該課程的完成質(zhì)量及設(shè)置初衷,把實驗項目做成以學(xué)生為主體、體現(xiàn)學(xué)生意志的模型形式融于實驗教學(xué)體系的意識目前還較薄弱。

2 模型嵌入式實驗教學(xué)改革思路

重慶文理學(xué)院升本之后隨即創(chuàng)建了“三標(biāo)一體”教育質(zhì)量管理模型,確立了“教育即服務(wù),學(xué)生即顧客,質(zhì)量即生命”的辦學(xué)思想以及“頂天立地”的戰(zhàn)略發(fā)展思路,明確提出高級應(yīng)用型人才為學(xué)校的終極人才培養(yǎng)目標(biāo)[5]。重慶市化學(xué)與環(huán)境實驗教學(xué)示范中心秉承重慶文理學(xué)院教學(xué)理念,并結(jié)合環(huán)境科學(xué)與工程的學(xué)科特點,確立了模型嵌入式實驗教學(xué)指導(dǎo)思想[6]。中心依托學(xué)校化學(xué)、環(huán)境的傳統(tǒng)學(xué)科優(yōu)勢,以及環(huán)境材料與修復(fù)技術(shù)重慶市重點實驗室、重慶市水質(zhì)監(jiān)測中心、重慶市環(huán)境科學(xué)特色建設(shè)專業(yè)等平臺的軟硬件優(yōu)勢,進(jìn)一步深化實驗教學(xué)內(nèi)容改革,強(qiáng)化野外實驗實訓(xùn)基地建設(shè),與不斷涌現(xiàn)的新環(huán)境問題、新檢測方法高度融合,不斷更新實驗教學(xué)內(nèi)容,鍛煉學(xué)生分析實際問題、解決實際問題、理論聯(lián)系實際的能力,逐步在平臺融合的基礎(chǔ)上形成了模型嵌入式的實驗教學(xué)體系。

3 模型嵌入式實驗教學(xué)體系構(gòu)建

中心著力培養(yǎng)能夠解決實際問題的高素質(zhì)應(yīng)用型人才,形成了循環(huán)式一體化二層次的模型嵌入式實驗教學(xué)體系,如圖1所示。

圖1 模型嵌入式實驗教學(xué)體系

二層次實驗教學(xué)模塊由基礎(chǔ)性實驗教學(xué)模塊和實戰(zhàn)性實驗教學(xué)模塊2部分組成?；A(chǔ)性實驗教學(xué)模塊是實戰(zhàn)性實驗教學(xué)模塊的支撐和鋪墊,而實戰(zhàn)性實驗教學(xué)模塊則是基礎(chǔ)性實驗教學(xué)模塊的延伸和檢驗,2部分相輔相成,相互彌補(bǔ)和促進(jìn)。

基礎(chǔ)性實驗教學(xué)模塊主要涉及環(huán)境工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識,并實時添加新方法和新環(huán)境問題。該模塊的實驗教學(xué)由課堂模型講解、課外模型制作和實驗教學(xué)效果考核與評價3部分組成。課堂模型講解以教師主導(dǎo)為主,主要講解實驗要求、實驗?zāi)繕?biāo)、實驗條件等,例如,對于內(nèi)容涉及新環(huán)境問題、新方法的實驗項目,主要通過講解實驗內(nèi)容和實驗要求,對于成熟的基礎(chǔ)性實驗主要介紹實驗要求;課外模型制作環(huán)節(jié)占用實驗項目的主要部分,該環(huán)節(jié)的大部分時間是以學(xué)生為主導(dǎo)進(jìn)行的課外實驗,在這個過程中,學(xué)生通過查閱資料自主完成實驗方案,與教師交流完善后完成實驗項目,并提交實驗報告、設(shè)計作品或設(shè)計模型實物展示;實驗教學(xué)效果考核與評價模塊是教師通過批閱實驗報告、與學(xué)生交流實驗過程、實驗過程加權(quán)考核等方式了解實驗教學(xué)效果,并不斷改進(jìn)實驗教學(xué)設(shè)計。

實戰(zhàn)性實驗教學(xué)模塊主要涉及環(huán)境工程新技術(shù)、新裝備以及成熟技術(shù)工藝的實際應(yīng)用,通過室外中試設(shè)備的設(shè)計、組裝等,使得實驗過程無限接近生產(chǎn)狀態(tài)。該模塊的實驗教學(xué)過程和基礎(chǔ)性實驗教學(xué)模塊相同,但實驗內(nèi)容以室外實戰(zhàn)演練為主,大部分工藝設(shè)計、工藝組裝、工藝啟動和調(diào)試運行由學(xué)生自主完成。

經(jīng)過基礎(chǔ)和實戰(zhàn)2個層次的系列實驗項目的訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力,著力打造適應(yīng)時代發(fā)展的高級應(yīng)用型人才,并通過市場對人才培養(yǎng)質(zhì)量的檢驗,不斷優(yōu)化二層次實驗教學(xué)體系,實現(xiàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量與市場需求的無縫對接。

4 模型嵌入式實驗教學(xué)體系特點

4.1 以學(xué)生為主體,充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性

與以往對環(huán)境工程綜合實驗的改革研究不同,模型嵌入式實驗教學(xué)體系不是圍繞具體實驗項目的選擇著手,也不是在實驗過程中學(xué)生按部就班完成教師的部署,而是以學(xué)生全過程參與為核心。模型嵌入式實驗教學(xué)方式是將具體實驗項目演變成具體模型的形式提出,實驗項目的內(nèi)容、要求等演變成模型的邊框,由教師講解完成,而學(xué)生是模型邊框內(nèi)的能動主體,可以按照自身的設(shè)計、構(gòu)想去完成實驗內(nèi)容,教師起到引導(dǎo)、輔導(dǎo)的作用。在整個教學(xué)過程中,真正實現(xiàn)教學(xué)合一、師生合一,師生一起完成整個實驗項目,既充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性,也實現(xiàn)了理論、實踐教學(xué)二位一體的高度融合和教學(xué)效果的極大升華[7]。

4.2 教學(xué)內(nèi)容緊扣實踐需求,與時俱進(jìn)

以往在環(huán)境工程綜合實驗的改革中,實驗項目一旦設(shè)定,很長一段時間內(nèi)不會變動,一些新技術(shù)、新需求在該課程中得不到體現(xiàn),而模型嵌入式實驗教學(xué)體系將實驗項目的設(shè)置與生產(chǎn)實踐緊密對接,實驗項目能夠反映環(huán)境工程領(lǐng)域的新動態(tài)、新成果,實驗項目的選擇處于生產(chǎn)需求、教學(xué)需求兩者之間的動態(tài)平衡點上,真正發(fā)揮了該課程展示行業(yè)大舞臺的窗口作用。

4.3 教學(xué)體系動態(tài)開放,不斷優(yōu)化

整個教學(xué)體系不是封閉不變的,而是遵循否定之否定規(guī)律螺旋進(jìn)步的。首先,市場需求是整個教學(xué)體系不斷改進(jìn)的驅(qū)動力。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科技的飛速進(jìn)步,市場對人才的要求也不斷變化,二層次實驗教學(xué)體系根據(jù)市場反饋的信息及時調(diào)整實驗教學(xué)內(nèi)容,使得人才培養(yǎng)質(zhì)量與市場需求高度接軌。其次,實驗教學(xué)項目開放性的設(shè)置特點,能夠及時吸納新技術(shù)、新方法、新觀點,不斷融入典型工程案例,持續(xù)更新實驗內(nèi)容,既能保證實驗項目的實用性,又能確保實驗內(nèi)容的先進(jìn)性,使實驗教學(xué)內(nèi)容與時俱進(jìn),有的放矢[8-9]。

5 模型嵌入式實驗教學(xué)體系運行保障措施

5.1 強(qiáng)化實驗教學(xué)過程管理

近年來,隨著我校高級應(yīng)用型本科院校辦學(xué)思想的定位,實驗教學(xué)地位也日益提升,與此同時,配套的管理措施也應(yīng)運而生,尤其是對實驗教學(xué)過程的監(jiān)控,包括實驗過程記錄制度、隨機(jī)聽課制度等。學(xué)校編制了實驗過程記錄本,要求教師必須預(yù)做實驗,并詳細(xì)記錄預(yù)做實驗過程;同時,上課過程中,要求教師詳細(xì)記錄實驗教學(xué)過程,包括學(xué)生的認(rèn)知情況、設(shè)備運行情況、教學(xué)效果及改進(jìn)意見等。學(xué)校建立了實驗教學(xué)管理系統(tǒng),實現(xiàn)了實驗教學(xué)過程的網(wǎng)絡(luò)在線管理,并要求高職稱教師、教學(xué)管理人員必須根據(jù)實驗課程的網(wǎng)絡(luò)信息隨機(jī)深入實驗教學(xué)一線聽課,及時了解教學(xué)過程中的不足,強(qiáng)化了對實驗教學(xué)過程的質(zhì)量把控。通過這些實驗過程管理制度的實施,保障了學(xué)生課外制作模型過程、教師評價學(xué)生作品過程等環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量[10]。

5.2 加強(qiáng)實驗室硬件投入,保障實驗條件

學(xué)校通過自建、聯(lián)建等手段不斷增加環(huán)境工程實驗教學(xué)場地,經(jīng)過幾年的建設(shè),教學(xué)中心已建成環(huán)境科學(xué)與工程實驗室4 000余m2,以及300余m2的室外實驗教學(xué)基地,同時,還與重慶市水質(zhì)監(jiān)測中心(永川分中心)聯(lián)合共建了環(huán)境科學(xué)與工程實踐教學(xué)基地,大大豐富了環(huán)境科學(xué)與工程實驗教學(xué)的內(nèi)容,提升了實驗教學(xué)質(zhì)量,滿足了場地需求。近幾年來,我校通過日元貸款、中央與地方共建等建設(shè)項目的實施,加大了對環(huán)境工程實驗教學(xué)的儀器設(shè)備投入,資產(chǎn)總值已累計達(dá)到1 000余萬元,保障了模型嵌入式實驗教學(xué)對儀器臺套和品目的數(shù)量需求。同時,我中心鼓勵師生根據(jù)各專業(yè)特點自制實驗教學(xué)設(shè)備,在長期對外服務(wù)和教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮廣大師生的創(chuàng)造力,自制了階梯式脫氮除磷反應(yīng)器、淺層水高效充氧設(shè)備、內(nèi)循環(huán)土壤重金屬洗脫裝置以及一系列箱體反應(yīng)器等,進(jìn)一步充實了實驗設(shè)備儲備。

5.3 加強(qiáng)實驗教學(xué)教師隊伍建設(shè)

建設(shè)一支穩(wěn)定的高素質(zhì)實驗教學(xué)隊伍是保障模型嵌入式實驗教學(xué)的基礎(chǔ)和前提。學(xué)校高度重視實驗教學(xué)師資隊伍的建設(shè),建立了專職與兼職相結(jié)合的用人模式,通過引進(jìn)、培養(yǎng)、聘任等方式不斷充實一線實驗教學(xué)隊伍。通過雙向選擇的方式,大力聘任/引進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)中實踐經(jīng)驗豐富的高職稱人員;制訂鼓勵政策,引導(dǎo)有豐富實踐經(jīng)驗的教師深入一線實驗教學(xué);鼓勵偏重科學(xué)研究的高職稱教師將科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目,積極參與實驗教學(xué)研究;制定實驗室協(xié)管員制度,鼓勵高年級本科生參與實驗室協(xié)管工作,協(xié)助實驗員完成實驗準(zhǔn)備、儀器維護(hù)等工作,既補(bǔ)充了實驗隊伍,又提高了學(xué)生的實驗動手能力。在保證實驗教學(xué)師資隊伍規(guī)模的同時,嚴(yán)格把控指導(dǎo)教師執(zhí)教水平,對于新進(jìn)教師,先觀摩培養(yǎng),考核合格后才能站講臺授課,而對于高職稱教師,則規(guī)定必須承擔(dān)一定量的實驗教學(xué)任務(wù)[11]。

5.4 加強(qiáng)實驗教材及實驗項目庫建設(shè)

適合學(xué)校特點的優(yōu)質(zhì)教材是模型嵌入式教學(xué)方式的重要支撐。近年來,我中心已組織教師編寫并出版教材3部,自編實驗講義多部,正在使用的自編講義有“環(huán)境工程實訓(xùn)講義”、“環(huán)境科學(xué)與工程綜合實驗講義”、“固體廢物處置與資源化實驗講義”、“水污染控制工程實驗講義”等,同時,為保證實驗講義質(zhì)量,教研室每學(xué)年都要組織討論優(yōu)化實驗講義內(nèi)容。

實驗項目庫開放是保障實驗教學(xué)質(zhì)量的另一個重要措施。模型每4年循環(huán)一次,教學(xué)大綱每4年由教研室組織牽頭討論修改一次,為保證實驗項目不斷更新的同時,經(jīng)典的成熟實驗項目也得以保留,有力保證了實驗教學(xué)內(nèi)容的最佳。學(xué)校組織建立了實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺,實驗項目可從教學(xué)網(wǎng)絡(luò)上在線查看。

6 結(jié)束語

通過幾年的探索和努力,在我校進(jìn)行的模型嵌入式實驗教學(xué)取得了一定成效。一方面,模型嵌入式實驗教學(xué)方法調(diào)動了學(xué)生上實驗課的積極性,培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)興趣,增強(qiáng)了實驗過程中學(xué)生的主人翁意識,扭轉(zhuǎn)了以往學(xué)生被動做實驗的局面,受到了廣大學(xué)生的歡迎和支持;另一方面,模型嵌入式實驗教學(xué)體系的開放式特點,通過實驗項目的持續(xù)更新和不斷完善,使實驗內(nèi)容與市場需求、生產(chǎn)實際高度接近,提高了我校高級應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量,為學(xué)生將來就業(yè)打下了堅實的基礎(chǔ)。

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Reform and practice of experimental teaching embedded model for Environmental Engineering specialty

Wang Shumin1,Zheng Shiyuan1,Yu Hongwei2,Xu Qiang1, Tang Ying1,Song Li1,Guan Wei1,Fan Liang3
(1.Key Laboratory of Water Environmental Restoration,Chongqing University of Arts and Sciences,Chongqing 402160,China;2.College of public administration,Chongqing University of Arts and Sciences,Chongqing 402160,China;3.College of Educational Sciences,Chongqing Normal University,Chongqing 401331,China)

In order to guarantee the training quality of advanced applied talents in the new colleges,a novel experimental teaching system embedded model is built aiming at the shortage of current experiment teaching system of Environmental Engineering specialty.Taking Environmental Engineering specialty of Chongqing University of Arts and Sciences as a study case,the characteristic and running process of experimental teaching system embedded model are explained,and several safeguards are proposed and implemented.In the practice, the effectiveness is also obtained.

environmental engineering specialty;experimental teaching;model embedded

G642.0

B

1002-4956(2015)4-0200-04

2014-09-07修改日期：2014-10-29

教育部基金項目(12YJA710088);重慶文理學(xué)院教改課題(130213)

王書敏(1980—),男,山東泰安,博士,副教授,重慶市化學(xué)與環(huán)境實驗教學(xué)示范中心副主任,主要從事實驗教學(xué)及實驗室管理工作

范亮(1981—),女,四川瀘縣,碩士,助理研究員,主要從事教育學(xué)研究.

E-mail:wangshumin5103＠sina.com