環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法與長(zhǎng)效機(jī)制

周來(lái)　馮啟言　李向東　孟慶俊　朱雪強(qiáng)

[摘 要]隨著現(xiàn)代科技和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，環(huán)境科學(xué)及其技術(shù)研究工作不斷豐富并向更高層次的方向發(fā)展，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和科研開(kāi)發(fā)能力的高素質(zhì)環(huán)境人才的需求不斷加大。結(jié)合中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生多年科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)際，闡述該專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法體系，探討該專業(yè)適應(yīng)新常態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展下本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的長(zhǎng)效機(jī)制。

[關(guān)鍵詞]環(huán)境科學(xué)；科研創(chuàng)新；培養(yǎng)方法；長(zhǎng)效機(jī)制

[中圖分類號(hào)] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）09-0133-02

隨著人類對(duì)環(huán)境問(wèn)題的不斷重視，研究熱點(diǎn)不斷更新。從20世紀(jì)五六十年代側(cè)重于污染治理技術(shù)研究，到目前提出的全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，環(huán)境科學(xué)及技術(shù)研究工作不斷豐富，并向更高層次的方向發(fā)展。[1]為適應(yīng)這一發(fā)展，我國(guó)開(kāi)設(shè)環(huán)境科學(xué)專業(yè)的250余所高校都進(jìn)行了不同層次的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索。[2]為了更好地體現(xiàn)辦學(xué)特色，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和畢業(yè)生的競(jìng)爭(zhēng)力，開(kāi)展高效優(yōu)質(zhì)的科研創(chuàng)新培訓(xùn)已經(jīng)成為各大高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)提升人才培養(yǎng)水平的重要法寶。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)創(chuàng)辦于1993年，該專業(yè)立足于學(xué)校的煤礦研究特色，在礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)、礦井水害與地質(zhì)災(zāi)害防治、煤礦清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)等方向具有鮮明的特色。筆者結(jié)合中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生科研創(chuàng)新培養(yǎng)實(shí)踐，在本專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法體系和長(zhǎng)效機(jī)制上進(jìn)行了探索。

一、環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)知名高校的環(huán)境科學(xué)專業(yè)均以培養(yǎng)科學(xué)理論基礎(chǔ)扎實(shí)、環(huán)境科學(xué)研究與管理技能熟練，能解決環(huán)境科學(xué)問(wèn)題的高級(jí)專門人才為培養(yǎng)目標(biāo)；在中高年級(jí)學(xué)生中均開(kāi)設(shè)諸如科學(xué)創(chuàng)新方法、環(huán)境科技自助實(shí)驗(yàn)等科研創(chuàng)新類課程或?qū)嵺`環(huán)節(jié)，注重環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力和研究型人才的培養(yǎng)。美國(guó)、德國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)家的高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)也十分注重學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。以澳大利亞昆士蘭大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)為例，該專業(yè)在課程體系中分別設(shè)置了Theory & Practice in Science、Analysis of Scientific Data課程和Science & the Environment項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)，形成了比較系統(tǒng)的科研創(chuàng)新培養(yǎng)模式，這種模式能有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、探究欲望和能力。

總體而言，我國(guó)高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)仍處于探索階段，培養(yǎng)機(jī)制和實(shí)踐教學(xué)體系尚未成熟[3]，還普遍存在以下問(wèn)題。1.教師的教學(xué)指導(dǎo)積極性和學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的積極性調(diào)動(dòng)不夠、科研興趣未能有效激發(fā)；2.科研創(chuàng)新培養(yǎng)的教學(xué)方法還略顯僵硬，當(dāng)前許多高校以單一講解的理論知識(shí)傳授方法不能適應(yīng)該專業(yè)科研的特點(diǎn)；3.開(kāi)設(shè)科研創(chuàng)新實(shí)踐培訓(xùn)的系統(tǒng)性與針對(duì)性不強(qiáng)；4.對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬能力的培訓(xùn)偏弱。

二、科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法體系與教改實(shí)踐

按照2008版和2012版教學(xué)大綱要求，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)在高年級(jí)開(kāi)設(shè)了16學(xué)時(shí)的專業(yè)必修課科研創(chuàng)新，這屬于重要的科研實(shí)踐環(huán)節(jié)。筆者結(jié)合本校環(huán)境科學(xué)專業(yè)科研創(chuàng)新課程教學(xué)與學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)踐，在優(yōu)化課程教學(xué)模式、豐富課程教學(xué)資源以及強(qiáng)化科研能力培訓(xùn)方法等方面進(jìn)行了教改研究和實(shí)踐。

（一）啟發(fā)式科研創(chuàng)新培訓(xùn)模式與訓(xùn)練方法

啟發(fā)式科研創(chuàng)新的培訓(xùn)貫穿于科研實(shí)踐的全過(guò)程。首先是啟發(fā)式選題。在課程中利用2學(xué)時(shí)開(kāi)展科研小組頭腦風(fēng)暴式研討，通過(guò)布置3分鐘圖片立意論文及其宣講活動(dòng)，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新選題的能力。其次，啟發(fā)式學(xué)習(xí)，提出“邊學(xué)習(xí)、邊思考、再學(xué)習(xí)、求創(chuàng)新”的思想，啟發(fā)學(xué)生針對(duì)選題，帶著問(wèn)題開(kāi)展創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，在此過(guò)程中鍛煉學(xué)生閱讀不同類別科研文獻(xiàn)和開(kāi)展文摘的能力，對(duì)學(xué)習(xí)心得的研討。再次是啟發(fā)式方案選擇研討，根據(jù)典型案例，開(kāi)展研究方法與具體方案選擇研討，指導(dǎo)教師進(jìn)行具體方法措施的講解與培訓(xùn)。最后是啟發(fā)式成果表達(dá)訓(xùn)練。模擬在線成果發(fā)表和學(xué)術(shù)會(huì)議，對(duì)小組科研創(chuàng)新成果進(jìn)行展示，課程指導(dǎo)教師充當(dāng)專業(yè)評(píng)審員角色，點(diǎn)評(píng)成果并對(duì)學(xué)生的改進(jìn)內(nèi)容進(jìn)行啟發(fā)。

（二）模塊式案例題庫(kù)建設(shè)

開(kāi)展面向特定科研能力培養(yǎng)的模塊式教學(xué)案例題庫(kù)。案例庫(kù)兼顧本校專業(yè)特色，重點(diǎn)制定了礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害、地下水污染與修復(fù)、礦山生態(tài)修復(fù)、環(huán)境污染控制與工藝優(yōu)化等方向的案例題庫(kù)。例如《大屯礦區(qū)地下水超采與地面沉降評(píng)價(jià)》鍛煉學(xué)生對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、收據(jù)整理和分析評(píng)價(jià)的能力，《賈汪廢棄礦區(qū)地下水污染模擬》和《二氧化碳注入煤層模擬研究》鍛煉學(xué)生地下水污染模擬和多重物理場(chǎng)耦合數(shù)值模擬的能力，《某垃圾填埋場(chǎng)滲濾液污染模擬實(shí)驗(yàn)研究》鍛煉學(xué)生對(duì)采樣、土柱模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和成果的表達(dá)能力等，每個(gè)案例制定相關(guān)的科研訓(xùn)練重點(diǎn)說(shuō)明、學(xué)習(xí)指導(dǎo)及作業(yè)考核與評(píng)價(jià)方法，教師也在課程作業(yè)中幫助學(xué)生組建科研小組，并跟蹤指導(dǎo)，進(jìn)行創(chuàng)新培訓(xùn)。

（三）立體式實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬技能強(qiáng)化訓(xùn)練

結(jié)合我校環(huán)境科學(xué)科研的特色，基于實(shí)驗(yàn)科學(xué)的方法理論以及學(xué)生的知識(shí)背景，科研創(chuàng)新開(kāi)設(shè)了8學(xué)時(shí)立體式實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬技能的強(qiáng)化訓(xùn)練。其中包括：地下水污染的土柱模擬實(shí)驗(yàn)、地下水污染與運(yùn)移模擬軟件FEFLOW方法原理和應(yīng)用、水文地球化學(xué)模擬軟件PHREEQC方法原理和應(yīng)用、多物理場(chǎng)耦合模擬軟件COMSOL Multiphysics在地下水科研中運(yùn)用等方法的講解，并通過(guò)作業(yè)研討和答疑環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛿?shù)值模擬綜合能力的培訓(xùn)。

三、科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)長(zhǎng)效機(jī)制探索

目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)時(shí)期，環(huán)保工作也迎來(lái)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，環(huán)保產(chǎn)業(yè)新模式、新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn)，對(duì)高層次科研創(chuàng)新型環(huán)保專門人才的需求力度也逐步增加。因此，本專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不應(yīng)僅局限于一門課程的內(nèi)容。結(jié)合中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)發(fā)展實(shí)際，筆者建議從以下幾方面構(gòu)建科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的長(zhǎng)效機(jī)制。

（一）全面構(gòu)建科研教學(xué)管理體系

首先，由學(xué)院教學(xué)、科研主管領(lǐng)導(dǎo)協(xié)同學(xué)校教務(wù)部門分管專員組成領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)具體指導(dǎo)、審查、監(jiān)督和宣傳大學(xué)生的科研創(chuàng)新教學(xué)培訓(xùn)活動(dòng)。其次，構(gòu)建一套“寬厚基礎(chǔ)、突出特色、貼近實(shí)際，追蹤前沿”的環(huán)境科學(xué)專業(yè)課程群體系，重點(diǎn)完善專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)特色以及專業(yè)前沿課程群的建設(shè)。再者，組建環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)動(dòng)態(tài)管理，將一部分學(xué)生吸收到導(dǎo)師的實(shí)驗(yàn)室參與科學(xué)研究活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生出高水平研究成果；對(duì)考核優(yōu)秀的學(xué)生優(yōu)先推薦進(jìn)入“本+碩+博”一體化培養(yǎng)模式。最后，從學(xué)院層面加大資金投入，增設(shè)有利于本科生科研活動(dòng)的科研開(kāi)放基金項(xiàng)目。

（二）綜合利用多層次科研實(shí)踐平臺(tái)

以環(huán)境科學(xué)與工程“江蘇省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”建設(shè)與發(fā)展為契機(jī)，利用課程實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)充分鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力；鼓勵(lì)本科生參加學(xué)?！艾F(xiàn)代分析與計(jì)算中心”的培訓(xùn)課程和進(jìn)入導(dǎo)師科研實(shí)驗(yàn)室，認(rèn)識(shí)并學(xué)會(huì)本專業(yè)相關(guān)的高尖端測(cè)試儀器測(cè)試與分析方法；利用基于本專業(yè)成立的中國(guó)礦業(yè)大學(xué)-“徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司”國(guó)家級(jí)實(shí)踐中心等實(shí)習(xí)實(shí)踐單位，提供本科生認(rèn)識(shí)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題、轉(zhuǎn)化與運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)的實(shí)踐場(chǎng)所，并結(jié)合科研項(xiàng)目讓學(xué)生更好地深入現(xiàn)場(chǎng)的科研工作中。

（三）充分發(fā)揮科研創(chuàng)新活動(dòng)導(dǎo)師制的作用

自2010年以來(lái)，學(xué)院已經(jīng)為環(huán)境科學(xué)專業(yè)大三、大四的本科生配備了專業(yè)導(dǎo)師。導(dǎo)師除了對(duì)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)思想引導(dǎo)、專業(yè)理論學(xué)習(xí)指導(dǎo)、生活教導(dǎo)、心理疏導(dǎo)和就業(yè)指導(dǎo)等以外，更多會(huì)結(jié)合自身的科研項(xiàng)目和經(jīng)歷，提升學(xué)生的工程實(shí)踐和科研創(chuàng)新能力。目前，本專業(yè)已經(jīng)深入推行本科生導(dǎo)師制，導(dǎo)師制分入學(xué)新生導(dǎo)師制和高年級(jí)專業(yè)導(dǎo)師制。要充分發(fā)揮導(dǎo)師作用，加強(qiáng)學(xué)生與導(dǎo)教師之間的溝通，積極吸納學(xué)生參加科研活動(dòng)，以研促學(xué)，進(jìn)一步激發(fā)和培養(yǎng)本科生的科學(xué)探究熱情與實(shí)際工作能力。

（四）科學(xué)建立激勵(lì)和評(píng)價(jià)機(jī)制

為了解決指導(dǎo)教師積極性不高、精力不集中的問(wèn)題，要完善教師激勵(lì)措施，改革工作量和成果評(píng)價(jià)制度，鼓勵(lì)更多的優(yōu)秀教師和科研人員主動(dòng)參與本科生科研活動(dòng)；在學(xué)院層面設(shè)立特定的優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎(jiǎng)勵(lì)，以促進(jìn)配套的師資隊(duì)伍和管理制度的建設(shè)。針對(duì)近幾年本科生科研創(chuàng)新活動(dòng)開(kāi)展熱情不足、技術(shù)含量不高、思路新穎欠缺、持久性不長(zhǎng)、廣度和深度不夠等問(wèn)題，我們?cè)诳蒲谢顒?dòng)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)、個(gè)人綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)等環(huán)節(jié)進(jìn)行激勵(lì)，制定獎(jiǎng)勵(lì)措施，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展更多、更新、更深的科研活動(dòng)。

四、總結(jié)

科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已經(jīng)成為高質(zhì)量環(huán)境科學(xué)專業(yè)研究型人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容，是專業(yè)軟實(shí)力發(fā)展的關(guān)鍵。通過(guò)近幾年的教學(xué)改革和探索，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)在本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面已經(jīng)形成了一套較成熟且可行的方法體系，其中主要包括：?jiǎn)l(fā)式科研創(chuàng)新培訓(xùn)模式與訓(xùn)練方法、模塊式案例題庫(kù)建設(shè)以及立體式實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬技能強(qiáng)化訓(xùn)練方法等。為適應(yīng)新常態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)期對(duì)高層次創(chuàng)新型環(huán)保人才的需求，本文提出了科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)與教學(xué)實(shí)踐長(zhǎng)效機(jī)制，以期為中國(guó)高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的發(fā)展提供參考和借鑒。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 楊再福，趙曉祥.環(huán)境科學(xué)實(shí)踐與實(shí)用型人才培養(yǎng)探索[J].大學(xué)教育，2015（3）.

[2] 關(guān)東明，陳陸霞，徐東耀，等.論環(huán)境科學(xué)類專業(yè)人才培養(yǎng)[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（4）.

[3] 黃懿梅，周莉娜，劉婷，等.環(huán)境科學(xué)專業(yè)創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建[J].教育教學(xué)論壇，2014（9）.

[責(zé)任編輯：陳 明]