應(yīng)用型本科院校專業(yè)實踐教學(xué)體系探索與實踐

耿 玉， 張東平， 時煥崗

（南京工程學(xué)院a.能源與動力工程學(xué)院；b.環(huán)境工程學(xué)院，南京211167）

0 引 言

實踐教學(xué)是理論學(xué)習(xí)過渡到實踐應(yīng)用的橋梁，是培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)新能力的切入點［1-3］。實踐教學(xué)體系作為人才培養(yǎng)的重要保障環(huán)節(jié)，是實踐教學(xué)順利開展的基礎(chǔ)和保證［4-5］。文獻(xiàn)［6-9］中以專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為出發(fā)點，構(gòu)建了實踐教學(xué)體系的目標(biāo)體系以及“分階段、多層次、廣關(guān)聯(lián)、全方位”的實踐教學(xué)內(nèi)容體系；文獻(xiàn)［10-12］中通過分析應(yīng)用型本科院校實踐教學(xué)運行管理存在問題，構(gòu)建了實踐教學(xué)“三維金字塔”型管理體系；文獻(xiàn)［13-14］中針對當(dāng)前工程測量學(xué)實踐教學(xué)當(dāng)中存在的突出問題，提出了以翻轉(zhuǎn)課堂＋多維度考核體系并重的實踐教學(xué)模式；文獻(xiàn)［15-16］中以高校工科專業(yè)實踐教學(xué)“回歸工程”、強(qiáng)化工科學(xué)生工程素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)，將工科專業(yè)的實踐教學(xué)和學(xué)校辦學(xué)特色相結(jié)合，對實踐教學(xué)的形式和內(nèi)容進(jìn)行改革探索。

我校作為一所具有深厚工科底蘊(yùn)、鮮明應(yīng)用特色的省屬普通本科高校，多年來一直秉持“學(xué)以致用”的校訓(xùn)，在學(xué)科規(guī)劃、專業(yè)調(diào)整、課程設(shè)置、教學(xué)安排等方面向“應(yīng)用性”傾斜，以培養(yǎng)具有較強(qiáng)實踐能力和創(chuàng)新性意識的高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標(biāo)。本文以環(huán)境工程專業(yè)為例，基于學(xué)校辦學(xué)定位和自身專業(yè)特色，對實踐教學(xué)體系、培養(yǎng)層次及優(yōu)化措施等展開多維度分析，并結(jié)合實例對實踐教學(xué)改革措施進(jìn)行詳細(xì)闡述，通過搭建“理論深度與實踐能力”相結(jié)合的實踐教學(xué)體系，從而為環(huán)境工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提供有力支撐。

1 實踐教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 實踐教學(xué)綜合能力培養(yǎng)體系

我校環(huán)境工程專業(yè)2003年開始招生，從2012年起擴(kuò)充至4個班。經(jīng)過多年摸索，初步形成符合學(xué)校辦學(xué)定位和“寬口徑，強(qiáng)實踐，重水土，通電環(huán)”的專業(yè)特色，其工程創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)路線如圖1所示，主要從專業(yè)理論教學(xué)、專業(yè)實踐教學(xué)、創(chuàng)新性實踐科研活動等3個維度展開。

圖1 環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生工程創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的路線圖

專業(yè)理論教學(xué)實踐包括課內(nèi)實驗／獨立設(shè)課實驗、課程設(shè)計，主要依托校內(nèi)資源進(jìn)行。課程實驗主要集中在工程技術(shù)基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程，如大學(xué)物理I、大學(xué)物理Ⅱ、程序設(shè)計基礎(chǔ)、環(huán)境工程原理、水力學(xué)等；獨立設(shè)課實驗包括無機(jī)化學(xué)實驗、分析化學(xué)實驗、有機(jī)化學(xué)實驗、儀器分析實驗、環(huán)境監(jiān)測實驗A、水污染控制工程實驗、環(huán)境微生物學(xué)實驗，時長均為1周；課程設(shè)計包括水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置等。項目訓(xùn)練包括計算機(jī)基礎(chǔ)技能實訓(xùn)、土壤及地下水修復(fù)工程實訓(xùn)、清潔生產(chǎn)審核實訓(xùn)、文獻(xiàn)檢索與實驗設(shè)計A、環(huán)境工程CAD技術(shù)實訓(xùn)、環(huán)境影響評價實踐等。

專業(yè)實踐教學(xué)包括實習(xí)實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計，前者主要依托校外，后者校內(nèi)外兼顧。實習(xí)實訓(xùn)是培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神、提高政治思想水平、業(yè)務(wù)素質(zhì)和動手能力的重要環(huán)節(jié)，包括3周認(rèn)識實習(xí)、2周生產(chǎn)實習(xí)、3周畢業(yè)實習(xí)、2周金工實習(xí)。畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生教學(xué)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵一環(huán)，主要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和綜合運用知識解決復(fù)雜工程問題能力，時間為14周。

創(chuàng)新性實踐科研活動是創(chuàng)新意識與能力層次培養(yǎng)的關(guān)鍵，主要包括科技創(chuàng)新、學(xué)科競賽、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練、科研梯隊。科技創(chuàng)新主要由省級、校級大學(xué)生科技創(chuàng)新項目支撐，學(xué)生全員參與；學(xué)科競賽主要專注于全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽、挑戰(zhàn)杯、全國大學(xué)生化工設(shè)計大賽；創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練主要以項目化為載體，通過項目將不同專業(yè)、不同學(xué)科的學(xué)生組織起來，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作和創(chuàng)新精神；科研梯隊專注于因材施教，通過組織持續(xù)穩(wěn)定的學(xué)生科研團(tuán)隊，解決教師科研與學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的重難點問題，推動學(xué)生科研水平提升。

1.2 各實踐模塊之間的支撐、遞進(jìn)關(guān)系

環(huán)境工程專業(yè)2019版人才培養(yǎng)方案沿襲“3個層次”（基本素質(zhì)、專業(yè)知識與能力、創(chuàng)新意識與能力層次）、“六大模塊”（思想道德素質(zhì)培養(yǎng)、身體與心理素質(zhì)培養(yǎng)、基本理論知識與能力培養(yǎng)、文化素質(zhì)提升、專業(yè)知識與能力培養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識與能力提升）的課程體系架構(gòu)，按“通識與公共基礎(chǔ)、工程技術(shù)基礎(chǔ)、專業(yè)教育、素質(zhì)教育、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識與能力提升”五大類別構(gòu)建課程體系。作為人才培養(yǎng)重要一環(huán)，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)彼此間支撐、遞進(jìn)關(guān)系見圖2所示。

圖2 各實踐環(huán)節(jié)彼此間的支撐、遞進(jìn)關(guān)系

在獨立設(shè)課實驗、金工實習(xí)、課內(nèi)實驗?zāi)K，其主要結(jié)合課程要求進(jìn)行實踐訓(xùn)練，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)實踐能力，其實踐訓(xùn)練綜合性要求相對較低，可依托校內(nèi)實驗室與金工車間完成。該模塊是理論教學(xué)的延伸與拓展，主要專注于具體知識點開展教學(xué)，其實驗構(gòu)想、操作過程、關(guān)鍵步驟、結(jié)果分析等是相對獨立的，然后通過實驗項目的設(shè)計、實驗類別比例調(diào)控、實驗知識體系優(yōu)化等，從而實現(xiàn)環(huán)環(huán)相扣、逐步深入的基本素質(zhì)層次實踐能力的培養(yǎng)。

在課程設(shè)計、項目訓(xùn)練、實習(xí)模塊，其中課程設(shè)計／項目訓(xùn)練是有目的、有計劃、有結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生課程教學(xué)計劃、課程教學(xué)大綱以及教材等。實習(xí)是在學(xué)習(xí)告一段落的時候，對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實踐性檢驗。上述實踐環(huán)節(jié)的綜合性較高，著重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識與應(yīng)用能力，使學(xué)生能夠運用較多知識點解決復(fù)雜工程實際問題。

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、項目化教學(xué)、畢業(yè)設(shè)計模塊，其中畢業(yè)設(shè)計是一個系統(tǒng)性、綜合性的實踐性環(huán)節(jié)，是檢驗創(chuàng)新水平與綜合素質(zhì)的“試金石”；項目化教學(xué)以“工程化環(huán)境、項目化載體、團(tuán)隊式教學(xué)、協(xié)作式學(xué)習(xí)”為主要內(nèi)容的實踐教學(xué)綜合改革，則為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)開拓了一個新通道；通過因材施教組成穩(wěn)定持續(xù)的學(xué)生科研實踐梯隊，可大幅推動學(xué)生課外科技活動。三者結(jié)合，構(gòu)成了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識與能力提升培養(yǎng)的基礎(chǔ)。

2 實踐教學(xué)體系的優(yōu)化

2.1 基本原則

（1）強(qiáng)化實踐教學(xué)要求，確保其學(xué)分、學(xué)時安排。認(rèn)識實踐教學(xué)環(huán)節(jié)非正規(guī)學(xué)習(xí)、雙創(chuàng)能力和非專業(yè)通用能力培養(yǎng)的重要性，優(yōu)化實踐教學(xué)的組織與考核方法，提升實踐育人內(nèi)涵和功能。

（2）深化產(chǎn)教融合，加強(qiáng)與行業(yè)企業(yè)、地方政府、實務(wù)部門系統(tǒng)的合作，推動教學(xué)緊貼生產(chǎn)實際和技術(shù)進(jìn)步；充分利用校內(nèi)外實踐教學(xué)資源，優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容，探索建立完整專業(yè)技能實訓(xùn)鏈條，完善實踐教學(xué)質(zhì)量保障體系。

（3）加強(qiáng)實驗、實習(xí)、實訓(xùn)、社會實踐和畢業(yè)設(shè)計（論文）等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，推進(jìn)實踐和實驗內(nèi)容、模式的改革與創(chuàng)新。大力推進(jìn)“工程化環(huán)境、項目化載體、團(tuán)隊式教學(xué)、協(xié)作式學(xué)習(xí)”為主要內(nèi)容的實踐教學(xué)綜合改革，強(qiáng)化基于項目、任務(wù)和問題的實踐教學(xué)項目研發(fā)，全面推廣系列化的項目教學(xué)方式和方法。

2.2 實施策略

針對現(xiàn)有環(huán)境工程專業(yè)實踐教學(xué)體系，從實踐教學(xué)的隊伍、質(zhì)量、深度、廣度等4個維度提出具體優(yōu)化措施，力圖打造彼此關(guān)聯(lián)、依次遞進(jìn)、高度協(xié)同的多層次協(xié)同遞進(jìn)實踐教學(xué)體系，為環(huán)境工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提供有力支撐，其實踐教學(xué)體系優(yōu)化的推進(jìn)路線如圖3所示。

圖3 實踐教學(xué)體系優(yōu)化的推進(jìn)路線圖

具體措施與思路如下：

（1）在實踐教學(xué)隊伍建設(shè)方面。以“理實一體”為標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)人員素質(zhì)和專業(yè)培養(yǎng)需求，所有教師在上崗前都必須通過工程實踐考核，通過在實驗室從事1年時間的輔助教學(xué)，走入企業(yè)頂崗參加實踐培訓(xùn)或參加生產(chǎn)實習(xí)、生產(chǎn)現(xiàn)場實訓(xùn)的指導(dǎo)工作，確保理論教學(xué)與實踐教學(xué)的有效銜接。按照“學(xué)生中心、功能模塊；專業(yè)主導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動”的原則推進(jìn)實踐教學(xué)隊伍建設(shè)，提高師生比和實踐教學(xué)的專業(yè)性及契合度。

（2）在實踐教學(xué)質(zhì)量建設(shè)方面。通過制度建設(shè)，狠抓管理。如畢業(yè)設(shè)計（論文）按照“校企協(xié)同、師生耦合、成果導(dǎo)向、注重過程”原則，完善管理辦法及實施細(xì)則，加強(qiáng)全過程質(zhì)量監(jiān)控；實踐環(huán)節(jié)通過明確考核要求與操作要點，力求考核的規(guī)范化與可操作化；通過校、院二級教學(xué)督導(dǎo)，督導(dǎo)專家隨機(jī)聽課、領(lǐng)導(dǎo)干部評課、同行聽課及學(xué)生評教等途徑，對每位教師的教學(xué)成效進(jìn)行考核，對困難教師實施精準(zhǔn)幫扶；以本科生導(dǎo)師制為抓手，實現(xiàn)教師科研與學(xué)生科創(chuàng)需求的統(tǒng)一，形成因材施教、穩(wěn)定持續(xù)的作用機(jī)制。

（3）在實踐教學(xué)深度建設(shè)方面。改革實驗教學(xué)內(nèi)容，減少驗證性實驗，將綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗比重提至75%以上；改革教學(xué)方法，引入現(xiàn)代信息技術(shù)，充分運用虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬仿真等手段，實現(xiàn)實踐教學(xué)課堂角色的有效轉(zhuǎn)換和教學(xué)方法的改革；多渠道拓展產(chǎn)學(xué)研融合，借助南京工程學(xué)院——宜興產(chǎn)業(yè)學(xué)院的平臺，充分發(fā)揮宜興市緊鄰南京，為我國著名的環(huán)保之鄉(xiāng)以及全球環(huán)保技術(shù)和環(huán)保設(shè)備的聚集地等方面的優(yōu)勢，通過高校、企業(yè)和政府聯(lián)盟，共建“二元三體”體系。

（4）在實踐教學(xué)廣度方面。將實踐教學(xué)比重提升至35%以上，積極探索實習(xí)基地多元化，以項目化教學(xué)和本科生導(dǎo)師制為載體，探索個性化人才培養(yǎng)模式，以創(chuàng)新引領(lǐng)創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)，承辦大學(xué)生節(jié)能減排及社會實踐等學(xué)科競賽，鼓勵學(xué)生積極參與學(xué)校的創(chuàng)業(yè)孵化、科技創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)客空間等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺；以科技創(chuàng)新項目、基金項目、企業(yè)合作項目等為依托，根據(jù)專業(yè)興趣和職業(yè)規(guī)劃，給學(xué)生個性化發(fā)展提供更加廣闊的空間，有效培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實踐動手能力、團(tuán)隊協(xié)作和溝通能力、分析和解決問題能力等，并以此提升學(xué)生的科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

3 實踐教學(xué)改革舉措

3.1 推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合

在“互聯(lián)網(wǎng)＋高等教育”背景下，環(huán)境工程專業(yè)積極推進(jìn)實踐課堂教學(xué)模式改革。在水、氣、固等領(lǐng)域中推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與實踐教學(xué)的深度融合，充分運用虛擬VR、虛擬仿真等手段，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)大時代下實踐教學(xué)課堂角色的切換。在水污染控制工程實踐教學(xué)領(lǐng)域，按照“虛實相間，以實為主，互為補(bǔ)充”的原則，自主研發(fā)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水厭氧處理虛擬仿真教學(xué)實驗系統(tǒng)（見圖4），通過畜禽養(yǎng)殖場生產(chǎn)情景的模擬，使學(xué)生身臨其境感受實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。作為一項改革與補(bǔ)充，解決了課堂實驗教學(xué)中“無處看，只能想象”且無法隨時學(xué)習(xí)的困難，初步建立了以學(xué)生為主體，以學(xué)生自我訓(xùn)練為主的教學(xué)模式。

圖4 規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水厭氧處理虛擬仿真教學(xué)實驗系統(tǒng)

在大氣污染控制實踐教學(xué)領(lǐng)域，開發(fā)基于VR的火電廠煙氣凈化智能模擬系統(tǒng)（見圖5），實現(xiàn)三維系統(tǒng)漫游及可視化、關(guān)鍵設(shè)備拆裝、典型故障分析等環(huán)節(jié)教學(xué)，利用VR強(qiáng)大的沉浸性和交互性，通過學(xué)生佩戴VR眼鏡親身體驗，產(chǎn)生爆炸性的視覺沖擊效果，克服傳統(tǒng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)以操作、演示為主，拓展性弱，學(xué)生難以沉浸參與其中的弱點，提升復(fù)雜系統(tǒng)的教學(xué)效果和解決工程問題的能力。

圖5 火電廠煙氣凈化虛擬仿真VR實訓(xùn)系統(tǒng)

3.2 開展“理實一體、學(xué)用創(chuàng)相融”的項目化教學(xué)

為切實提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，環(huán)境工程專業(yè)以項目化教學(xué)為抓手，推進(jìn)研究性教學(xué)，拓展綜合性、設(shè)計性、探索性實驗項目空間，探索課外實踐課程教育課程化，鼓勵學(xué)生多渠道獲取創(chuàng)新學(xué)分，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新欲望、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法與創(chuàng)新能力培養(yǎng)，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿于本科人才培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)。

如以新型廢水處理技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新協(xié)同能力培養(yǎng)為主線的項目化教學(xué)項目（見圖6），該項目依托產(chǎn)學(xué)研與工程教育認(rèn)證的共同驅(qū)動，以建設(shè)節(jié)水型社會為頂層目標(biāo)，組建跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊開展遞進(jìn)式系列化項目教學(xué)。通過學(xué)校、企業(yè)、政府、社會4個維度育人平臺，以“工程化環(huán)境、項目化載體、團(tuán)隊式指導(dǎo)、協(xié)作式學(xué)習(xí)”的教學(xué)組織形態(tài)，將環(huán)境、熱能、機(jī)械、自動化、經(jīng)營管理等分散、模塊化知識有效整合，形成專業(yè)相關(guān)、多元化交叉、系統(tǒng)化、全面化知識體系，形成了以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，知識與能力并重，團(tuán)隊型學(xué)習(xí)，小型化實訓(xùn)的教學(xué)形式。

圖6 新型廢水處理技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新協(xié)同能力培養(yǎng)的系列化項目

4 結(jié) 語

進(jìn)入新世紀(jì)以來，國內(nèi)外教育界普遍重視實踐教學(xué)，注重應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)。人們已越來越清醒的意識到，實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是提高學(xué)生社會職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的重要途徑。

作為省屬應(yīng)用型本科院校工科專業(yè)，環(huán)境工程專業(yè)通過構(gòu)建“三維度、三層次”且各實踐模塊之間彼此支撐、遞進(jìn)的專業(yè)實踐教學(xué)體系，從實踐教學(xué)的隊伍、質(zhì)量、深度、廣度等4個維度對實踐教學(xué)體系進(jìn)行優(yōu)化，并從現(xiàn)代信息融合與項目化教學(xué)角度對具體實踐過程進(jìn)行改革，提出具體優(yōu)化措施。該體系對于培養(yǎng)學(xué)生的實踐應(yīng)用能力、創(chuàng)新精神、綜合運用專業(yè)知識解決復(fù)雜工程問題的能力至關(guān)重要，有助于環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。