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2、哈尔滨工业大学:拥有多个国家级、部委级重点学科和重点实验室,市政工程、环境工程等多门学科位居全国前列;
3、同济大学:全国高等院校中最早以学院建制成立的环境教育和科研学术机构,具有完整的本科生和研究生培养体系;
4、南京大学:拥有环境科学国家重点学科、环境工程国家重点学科培育点和环境科学与工程江苏省一级重点学科;
5、北京大学:形成了在国内环境学科领域的整体优势地位,成为国际环境科学与工程领域具有一定影响的教学与科研机构;
建设部、人事部、国家环境保护部已于2005年9月1日起执行《注册环保工程师制度暂行规定》,同时的还有相应的资格考试实施办法及资格考试认定办法。根据《规定》,国家将对从事环保专业工程设计活动的专业技术人员实行职业准入制度,并纳入全国专业技术人员职业资格证书制度统一规划通过统一考试、注册、继续教育等手段,实现对环境工程设计专业技术人员的动态管理。注册环保工程师考试方向科目分2个大部分:公共课包括通用公共基础及专业基础、专业课即环境工程设计知识和技能的专业知识和案例分析。专业认证是注册工程师制度的基础。随着注册工程师制度的实施,高校相关专业课程体系设置的问题逐渐显现,为契合注册制度并与国际接轨,2007年8月,教育部出台了《全国工程教育专业认证试点办法》,2008年1月全国工程教育专业认证专家委员会制定了《工程教育专业认证标准》(试行),包括《工程教育通用标准》和各专业补充标准,环境工程专业标准已列在其中。此外,教育部、财政部全面启动“高等学校本科教学质量与教学改革工程”(教高〔2007〕1号)中的首项工程便是专业结构调整与专业认证。可见工程教育专业认证不仅是面向注册工程师制度的改革必然趋势和内在要求,也是各高校促进专业建设、提高人才培养质量的契机[1,2]。本文将阐述专业认证中环境工程专业课程体系的基本要求与设置内容,分析其与注册环保工程师考试的相符,依据已有学科基础,确定环境工程专业课程体系优化思路,最终目的是使得培养模式与注册考试接轨,以适应社会与市场需求,减少工作适应期与磨合期,真正能使学生出校门就能适应本专业工作。
二、环境工程专业认证与注册环保工程师考试要求相符度剖析
根据工程教育专业认证标准和环境工程专业认证标准,环境工程专业课程设置对自然科学、工程基础、专业基础、专业课程四类课程的内容提出了基本要求,可满足基本要求的基础上增设特色课程。对比注册考试分析归纳为以下几点:
(一)专业认证标准重理论基础、宽就业口径,符合注册考试的要求专业认证标准要求,数学与自然科学类课程至少34学分,包括了高等数学的基本知识、四大化学及其实验以及物理的基础知识。工程基础类课程至少16学分,包括工程力学、计算机辅助工程制图与信息技术基础类、机械基础类、电工电子及自控基础类课程。使学生学习工程设计、施工的共性知识和共性技术,了解生产安全与环保事故的预测、预防和系统评价技术等。注册环保工程师考试中的公共基础考试内容基本包含在内。此外,建设部勘察设计类其他一些注册工程师考试注册公用设备工程师中与环境工程专业为相近专业的注册给排水工程师的公共基础考试内容也大致与之相同,环境工程专业毕业生就完全有能力参加并考试通过,可为工科学生打下坚实的理论基础,拓展就业空间。
(二)专业认证标准中专业基础和专业课程较全面,但对比注册考试还需完善“标准”明确将环境科学概论作为专业基础必修课程,环境影响评价与环境规划与管理为专业必修课程,改变了环境工程专业一贯以来重工程设计、忽视相关的环境科学知识学习的现状,培养学生不仅仅从工程设计的角度,而是从更全面的角度解决实际中的环境问题[3]。例如垃圾焚烧厂的设计不仅应从工程设计角度分析考虑,还应当作为一个建设项目考虑对当地环境的影响,是否符合当地环境规划,对当地环境影响如何应进行评价,并且应按照环评法规定进行公众参与等程序,是否符合当地的环境保护局政策、法规,对区域环境质量是否有改善等。全面考虑环境工程设计与环境规划管理中的相关问题,是避免出现环境纠纷的重要途径,也是注册环保工程师考试制度强调的方面。此外,专业基础课中环境监测与环境工程专业微生物学作为与工程设计密切相关的课程列为必修,相关内容也是注册环保工程师基础课程考试中的重要内容。对比专业标准,注册环保工程师专业知识考试内容除包含以上内容外,还包括环境管理法规和标准、工程经济与管理、安全等。对比注册考试内容,专业课程体系还需设置选修安全类课程、工程经济学等以更全面准备注册环保工程师所需知识。尤其是安全类课程,目前工科类课程体系普遍缺乏此类课程,工程实践过程中安全保障完全依靠短时间的上岗培训,知识不系统不牢固,可认为这是工程施工和工程运营过程中安全事故时有发生的原因之一。注册工程师考试的这部分内容正是为规避实际工作中经常发生的问题,为保障人民生命财产安全而设置的,因此本校环境工程专业课程体系调整中拟增设安全类课程以契合实际需要。建议工程认证标准中的通用标准应将安全类课程作为工程专业必修课程以提高工程从业人员整体安全知识水平。
(三)专业认证标准中核心课程设置与注册环保工程师分方向考试基本一致注册环保工程师基础课考试合格后进行的专业考试分五个方向:水污染控制工程,空气污染控制工程,固体废物处理处置与资源化工程,物理污染治理工程,生态恢复工程。相应的,专业认证标准中专业核心课程包括以上前4个方向课程,一般高校环境工程专业均设置此4个方向课程,而注册环保工程师考试设置的第5个方向生态恢复工程需要生态学、植物学、土壤学等方面基础,推测仅限于有此类学科基础的高校如林业科技大学开设有相关基础课程及生态恢复课程。因此专业认证标准考虑了各高校已有学科基础,具有普遍适用性。但对于生态恢复工程考试方向,其专业基础课程设置缺乏指导性要求,建议环境工程专业指导委员会应考虑注册考试的实际需求,给出具体可操作性的标准和要求。
(四)专业认证标准中实践环节有较高要求,符合注册考试的需求专业认证标准要求实践环节至少20学分,包含环境工程专业实验、认识实习、课程设计、生产实习、毕业实习,此外毕业设计或毕业论文要求13学分。通过实验与实习,加深对理论课程内容的理解,了解环境工程的规划、设计以及管理等基本内容,通过环境污染控制工艺操作及运营管理的训练,运用和巩固所学习的专业理论知识,掌握环境工程设计的程序和方法,了解相应的设计规范和标准,提高学生对工程的认识和设计能力。而注册考试最难的考试就是专业知识考试与案例分析,靠的是知识积累和实践经验积累,考的是规范标准的运用,理论知识的活学活用,理论与实践相结合才能有理想的结果。标准中对实践环节和毕业设计或论文的要求正符合了注册考试的要求,当然学校的学习仅仅是基础,还需要在实际工作中继续学习和积累5年后才有资格参加专业考试,这是注册考试的规定。
三、结语
在经过了一定的专业知识积累后,每个专业课都要附加实验教学,实验能够很好的培养环境工程专业学生的动手能力,在实验过程中,学生通过动手操作了解到各种仪器的操作方法,并对实验原理、过程有了更加充分的理解,这无疑大大增强了学生的学习能力,使学生通过自己的操作学到课本以外的知识。专业课的实验课题可具有一定的趣味性,能够使使学生感到有兴趣,并能全身心投入到实验探究中来,通过实验探究发现问题并解决问题,通过实验讲解改变学生的一些错误的操作方式,为以后的厂房实训奠定基础。为了提高学生的学习能力和动手能力,我校曾多次建立创新小组团队,由责任老师负责管理,以本专业的相关知识,进行有意义的实验探索。
2厂房参观、厂房实习
外出参观往往会给学生一种新鲜感,离开熟悉的学习环境,来到一个新的地方进行参观学习,往往会提高学生的学习兴趣。通过课堂教学与实验探究的双重教学后,本专业的学生已经具备了一定的专业知识,可以接受一些实际操作过程中的相关专业知识。通过在污染物处理厂的参观,学生能够将自己所学到的知识与厂房的实际操控技术相联系,可以让学生主动去思考问题增强学生对专业知识的理解。结束厂房参观后,可组织学生做参观演讲,让学生总结在参观中所学到的知识,通过总结和交流达到强化专业知识的目的。厂房参观能够增强学生对专业知识的强化和理解,在教学过程中起着重要的承接作用,通过厂房参观,学生将对厂房的一些仪器操作有一定的了解,为以后的厂房实习奠定了基础。通过厂房参观以及专业知识的学习,学生会对本专业在日常生活中的运用有了一定的了解,通过厂房实习可以强化学生对本专业知识的运用能力。实习是将书本理论知识与实践能力相结合的重要途径,是培养基本技能训练不可缺少的一个重要教学环节。生产实习是环境工程本科教学的一门重要实践课,通过该教学环节不仅能使学生掌握环境工程专业设计、厂房实践、组织管理的基本技能,还能使学生了解环保治理设施以及设备的运行管理知识。学生的厂房实习需要通过学校联系实习单位,由老师根据每个学生的情况做好实习计划,针对实习内容有目的地选择实习指导教师,选择所带核心课程的教师担任指导教师。在实习中遇到相关专业知识,指导教师可把书本理论知识与实践知识相结合来进一步讲解,丰富实习内容。通过生产实习加深学生对理论知识的掌握,要求学生做好生产实结,确保学生在厂房实训过程中学到了真本领,同时促进理论知识的升华。
3毕业论文
毕业论文是学生对所学专业知识系统的全面的归纳、总结、应用和提高的重要环节,即是总结学生在校期间所学到的专业知识,也是提高学生分析问题、解决问题以及创新思维的重要途径。学生可根据自己的专业知识情况选择毕业设计导师,导师则根据自己的研究方向为学生确定论文题目,论文题目采用一人一题,毕业课题要来源于科研和适应社会发展的需要,并有一定的学术价值。毕业课题确定后,由学生在接下来的一学期内,充分运用自己所学知识通过实验等方式进行毕业设计的探究,最终独立完成毕业论文。要严格要求毕业论文的质量,要求由负责课题的老师之外的教师参加论文的评定,从学生的选题、查询资料、开题、实验设计、开展试验、撰写论文、答辩等环节严格要求,严令禁止论文抄袭的现象,最后综合各个老师的意见,给出毕业论文的最终成绩,确保毕业论文的质量。
4考核方式
专业课传统的考察方式为期末考试成绩为主的形式,为了避免应试教育带来的负面影响,可适当的增加期末考核中平时成绩的比重,根据学生的平时表现综合考虑学生的期末考试成绩做出最终的期末成绩评定,避免学生因考试而学习,最终导致学生“学得快,忘得快”,无法掌握专业相关知识的问题,将传统的“应试型”教育理念转化为以注重学生能力为主的“能力型”教育理念。
5结语
环境工程是培养具有扎实环境污染预防与治理基本理论;掌握废水、废气、固体废物和噪声等污染控制技术;具备环境工程基本设计、污染治理设施运营、管理、操作、环保项目施工与管理及一定的实践和创新能力;适应环境保护一线需要的高级工程技术、管理和技能应用性人才的专业。莆田学院是一所地方本科院校,环境工程是莆田学院第一批开设的本科专业,办学历史已有13年,先后为社会输送了近千名优秀的环境工程技术人才,现为福建省环境工程本科高校专业综合改革试点。2013年,环境工程专业成为莆田学院“卓越计划”培养试点,期望通过计划实施,促进环境工程教育改革和创新,为莆田学院推动教育教学改革,提高学生综合素质,增强毕业生就业能力起到重要的示范和引导作用。在“卓越计划”建设中,毕业环节(毕业论文或毕业设计)仍然是持续时间最长的实践教学环节,也是学生走向工作岗位前的最后一次理论和实践机会。因此,毕业环节的教学质量直接影响到“卓越计划”培养的学生素质和其步入社会后能力的发挥,是反映“卓越计划”成功与否的标志。本文就莆田学院环境工程专业在毕业环节的教学改革进行初步探讨。
一、调整毕业环节进度
对于普通毕业生,毕业环节教学是在第八学期进行,毕业环节时间在10周左右,扣除写论文、答辩等时间,学生真正进行毕业环节实践的时间非常短,而且目前就业越来越困难,学生在完成毕业论文设计期间要还去应聘、面试、找工作,还有部分考研的学生,他们的考研面试也在这段时间进行,这些事务占用了大量时间,对毕业论文设计的质量产生了强大冲击。为此,莆田学院在制定“卓越计划”培养计划中,毕业环节工作大大提前,其中毕业论文/设计选题工作在第六学期期末完成,第三学年暑假就进入“卓越计划”合作基地,开始边实践边做毕业论文/设计,整个毕业环节时间跨度超过40周,这样既能保障毕业环节的时间,也可以解决与找工作、考研的时间冲突问题。
二、加强指导教师综合能力培养
“卓越计划”要求毕业环节的指导教师具有较强的综合素质和业务水平。莆田学院作为一所新建本科学校,办学历史积淀较浅,校内教师虽然都具有高学历,但大多是从高校到高校,实践经验缺乏,为了保障实施“卓越计划”的优秀师资资源,学院采取了一系列有效措施加强指导教师综合能力培养。(一)加强指导教师工程实践应用能力培养在原有教师考核系统中,存在重科研轻教学现象,教师大部分精力投入到理论研究中,忽略对自身实践经验的培养,逐渐脱离了实际应用,工程实践经验缺乏,使得许多教师在培养应用型人才的教学实践中,心有余而力不足。为了提高教师的工程实践能力,结合学校出台的制度和政策,学院要求所有中青年教师赴企事业单位参加实践锻炼。教师的实践锻炼主要有两种形式:第一,利用课余时间和寒暑假期间,连续进行或间断式开展实践。由教师自行联系到企事业单位实践研习、与企事业单位开展横向课题研究活动、参加学校与企事业单位合作开办的研习班或实训班。第二,到企事业单位挂职,全职在企事业单位开展研究和深度服务工作。通过这些措施,不少教师被企业聘请为技术顾问或客座研究员,这既增强了教师的工程实践能力,拓宽了教师科学视野,也为教师指导毕业实践环节提供了很多素材。(二)推进指导教师的学术交流学习学院利用现有的“生态环境”福建省重点学科和“生态环境与信息图谱福建省高校重点实验室”平台,设立交流基金,每年有计划、有重点地支持中青年骨干前往国内外科研院所进修深造。在此政策激励下,近年来,环境工程专业的教师先后前往北京师范大学、浙江大学、香港科技大学、大连理工大学、华东师范大学、德国马普研究所等进行进修访学。同时鼓励和支持教师参加国内外各种学术活动,为他们了解最新研究进展、展示研究成果和交流学术思想提供更多机会。通过这些交流,提升了教师的整体素质,保证了环境工程“卓越计划”的毕业环节的指导质量。
三、建立高质量的“卓越计划”合作基地
学院“卓越计划”培养的学生,实行校企联合培养模式,培养分为校内培养和企业培养两个阶段,实行“3+1”模式,第4学年在合作基地培养,他们的毕业论文/设计基本都在合作基地内完成。因此,合理选择一批技术力量雄厚,科研水平和生产能力较强,与本专业密切相关的“卓越计划”合作基地,是保证毕业环节的教学质量的关键。为此学院从常年合作的教学实践基地中遴选出一批优秀的企事业单位作为“卓越计划”合作基地,比如,莆田市环境监测中心站、普罗达克森(莆田)水处理有限公司、福建省近岸海域环境监测站、厦门中迅德检测技术有限公司、碧水蓝天环保技术有限公司等。这些合作基地都具有较强的从事环境专业的研究和工作的基础,有技术骨干力量作为合作导师,且有进行科学研究和技改的项目,可为学生提供毕业论文/设计课题。通过与这些企事业单位合作,有力促进了“卓越计划”的毕业论文/设计的质量的提高。
四、聘请校外专家参与指导
普通环境工程专业学生的毕业环节通常是在单一的校内教师指导下完成,大部分课题来自教师的科研前沿课题,本科生学习的热情和积极性不高,且易使培养的学生存在理论与实践脱节的问题。在“卓越计划”的毕业环节中,实行“双导师”培养体制。“双导师”中校外导师由具有一定理论基础、学术背景,实践创新能力强的企业家或有一技之长的专家组成,他们长期工作在环境工程设计和解决环境实际问题一线,与他们合作可以加强学生在毕业环节的实践能力和科研能力培养。在毕业环节实施过程中由校外导师提供毕业论文/设计题目和任务书,并提交到学院学位委员会进行审核。审核通过后,校外导师主要负责具体毕业环节的技术指导,按照课题实际要求对学生进行综合训练。校内导师主要负责毕业环节过程管理、毕业论文的理论提升、资料整理,并将毕业设计过程中的共性问题进行归纳总结,作为不断改进的依据,不断更新校内教学内容,两者有机结合,取长补短。在实行“双导师制”后,所有选题都直接来自校外导师单位的实际工作,使研究更具有针对性和实用价值。“双导师制”的实施还使学生提前融入社会。一些合作单位同时也是用人单位,可以在毕业前对实习学生进行考察,在校外导师的指导下,实习学生就业的机率相应得到提高,用人单位由此缩短了试用期限,节约了培养成本。
五、强化过程管理和监控
“卓越计划”的毕业环节大部分在合作基地完成,其质量监控难度较大。学院据此制定了毕业环节管理和监控的计划,除了校内导师实时跟踪监控指导外,院教学指导委员会和环境工程系都定期到合作基地检查,包括学生出勤、实验记录本、毕业论文/设计进度等,基本做到周周有检查,月月有汇总。在毕业环节期间,“卓越计划”的学生回校三次,以组会的形式向环境工程专业的教师汇报他们的毕业论文/设计的工作进展。这样既锻炼了学生,也有助于及时发现问题并进行解决。在“卓越计划”下的学生进行毕业论文答辩时,学院邀请校外专家、校外导师和部分用人单位参与论文答辩,避免了毕业论文成为“走过场”的形式,同时现场气氛明显活跃,学生认真程度也明显提高,倒逼着“卓越计划”毕业环节的教学质量提高。
六、结束语
实验教学的基本任务是通过实验活动,对学生进行科学方法和实验技能训练和培养,使学生能够完整地、系统地掌握实验的基本原理、方法和技能以及实验技巧等,同时,学生通过实验的实际操作,实现理论和实际的联系,掌握技能,并能在此过程中提出问题,促进思考,从而使解决问题的能力得到提升,达到自主创新能力培养的目的。因此,围绕实验教学自主创新能力培养这一轴心,实验教学的改革注重在实验的内容和形式上两个方面。在实验内容上,实验课程的开设和安排,一方面要按照培养计划和教学大纲的要求,做到实验课程教学内容与理论课程教学内容相一致,实验课程教学进度与理论课程教学进度相协调;另一方面,在实验教学条件、教学环境、实验安全达到要求的基础上,增加启发性内容;显然,后者更为重要,因为后者才是创新能力培养的关键所在。在实验形式上,可开设验证性实验、设计性实验、综合性实验、模拟性实验、虚拟仿真性实验等多种形式。诚然,自主创新能力的培养是多方面的,可以有多种的培养模式,这正是为什么自主创新能力的培养成为重要的探索课题的原因之一。作者在提高学生综合素质的基础上,基于环境工程专业实验课程的特点,提出了“共性与特色耦合”培养机制与模式实践。
本文阐述了在“共性与特色耦合”培养机制下的自我创新能力培养与创新意识、创新精神和创新过程实践之间的关系。通过激发创新意识,培养创新思维,树立创新精神和创新过程实践,最终达到自主创新能力的培养和提高。这种模式不仅适用于环境工程专业实验教学,而且也适用于其他学科的实验教学过程,具有普遍性意义。
1实验教学自主创新能力现状分析
目前在我国高等教育中,一方面,大学生主要通过应试教育的模式升入大学,越来越多的大学生虽然已经意识到自主创新能力的重要性,但总体上还缺乏发明、创造和创新的根本意识,多数大学生对知识的掌握和能力的培养存在松懈和享乐主义倾向,对发明创造没有迫切的追求和渴望,因而缺少创新意识、创新精神和创新能力的基本观念。主要表现在创新思维不够,深入努力思想缺乏,拘泥于幻想空间,不关注解决问题的焦点。大学生追求创新,希望获得创新能力,但行动上不能落实,主动性发挥不够,欠缺投身实践的勇气和能力。大学生的行知反差妨碍了创新能力的提高。另一方面,与国外发达国家相比,重理论,轻实践;重分析,轻综合;重个体,轻协作;重传统,轻创新等问题,在我国现有的高等教育中依然存在,虽然我国高校已普遍重视对学生在动手实践能力、综合分析能力、团队协作能力、创造创新能力等方面的培养,但在方式方法、内容内涵等诸方面缺乏经验和不足,因而收效不甚满意,对大学生实际工作能力和素质提升的作用还没有达到预期的程度。例如,如何使学生树立创新意识和创新精神,在学习和实践过程中充分调动主动性和积极性等。在自主创新能力培养方面,世界发达国家已形成了独特的实践教学模式,例如英国“三明治课程”方式、美国“合作教育计划”模式、德国“双元制教育计划”制度、日本“产学合作”形式等,这些模式为我们提供了丰富的参考经验。国内北京大学实施了“元培计划”,加强学生实践创新能力的培养;同济大学致力于知识能力-人格三位一体的KAP培养模式;武汉大学提出了创造教育、创新教育、创业教育的“三创教育”的多元化培养模式。这些模式的运行和结果为国内其他高校提供了宝贵的经验。
南京信息工程大学创建于I960年,其前身是南京气象学院,是一所享誉“中国气象人才摇篮”的我国最早的气象类专业院校。1999年,我校环境工程专业创建,现有学术硕士学位和专业(工程)硕士学位授予权,多年来为国家、地方环保和气象部门培养了大批高层次的应用人才,尤其是大气环境与气候变化交叉领域人才的培养,形成了以大气环境为特色的环境工程专业培养体系。近年来,借鉴了国内外在实践教学自主创新方面的经验和成果,在环境工程专业培养体系建设和模式实践中,围绕国家环保产业的需求和发展,围绕高等教育大众化形势下应用人才培养目标,围绕我校环境工程专业在国内和江苏省学科特色建设中的定位,实施了环境工程专业“共性与特色耦合”培养机制下的建设与模式实践,成功地探索出环境工程本科专业人才培养模式与特色的发展之路。
围绕全面提升自主创新能力理念,首先全面修订和改革了环境工程专业培养方案和培养计划,增设“环境-气象”交叉特色课程,加强学生第二课堂活动,完善实验实习基地建设,明确了拥有全新自主创新能力的环境工程专业应用型人才特色培养模式的科学性。在此基础上,①通过搭建“共性培养”和“特色培养”两条主线,贯彻我校“全面支撑、创新引领,主动服务中国气象事业”指导思想,突出了我校环境工程专业在环保领域的工科特色,开辟了在气象领域交叉应用的领地,同时巩固了环保行业渊源;②通过结合专业特色,开展国家级、省级和校级“三级”精品课程和精品教材建设,进一步开拓和完善现代化教学手段和教学载体;③围绕实验、实习和实训等环节,构建了多层次的实践教学体系,提高了学生的工程实践能力和计算机应用能力。在过去几年的提升自主创新能力建设中,我们构建的应用型人才“共性与特色耦合”培养体系,获得了校内外广泛好评,并力争将我校环境工程专业建设成为“省内一流、国内先进、能够影响海外”的环境工程研究与教学的应用型人才培养模式创新实验基地。
2“共性与特色耦合”培养机制下的自我创新能力培养模式
2.1自我创新能力培养的前提条件——敦发创新意识,培养创新思维
每个人都有很大的潜能,尤其是年轻的大学生,托尼"E赞是英国智力研究人员,在他撰写的《大脑第一》一书中指出,每个人具备的九个方面的潜能,通过训练,这些潜能是可以被开发的。在这些潜能中,第一个潜能就是创造潜能,如何让创造潜能发挥出来,需要有计划有智慧的引导和训练。在“共性与特色耦合”培养机制下,我们有意地让每个学生将自己的兴趣爱好和专业知识点关联起来,首先使他们能够了解自己,把握兴趣,内心平和,激发潜能。只有每个人了解了自己,把握兴趣,才能内心充实,创造潜能才能被激发出来。在这一过程中同时也培养了每个学生的自信心,而潜能的激发和自信心的树立是在有目的的引导和训练下展开的,是在“共性与特色耦合”培养机制中设置的。
被誉为俄国“教育心理学奠基人”的教育家乌申斯基曾说:没有丝毫兴趣的强制学习,将会扼杀学生探求真理的欲望。兴趣是自我创新的重要动力因素,当学生的潜能被激发,有了兴趣,就会产生欲望,就会主动地去发现问题,即产生动机,并积极探求问题,进而去解决问题,这是我们培养学生树立创新意识的过程,创新意识是拥有自我创新能力的基点,是进行创造活动的出发点和内在动力,是创造思维和创造力的前提。我们可以发现,潜能需要激发,可以和兴趣结合,能够树立创新意识,涌现创新思维;有了创新意识和创新思维,就会不断地产生兴趣和维持兴趣,从而创造潜能就会不断地被激发,形成了良好的循环。在此循环过程中,就会养成强烈的事业心和责任感,就会树立健全的创新信念,从而为自我创新能力的培养和提高打下基础。在我们“共性与特色耦合”培养机制下,由此形成了“激发创新意识,培养创新思维”的新型模式。
实验教学过程是激发创新意识,培养创新思维最为理想场所,因为这个场所最有利于学生将自己的兴趣和专业知识点关联起来,能使学生产生欲望,形成意向,提出设想,激发创造潜能。在具体的过程中,可以设置问题情境,也即孕造一种特殊的氛围,这种氛围能够促使学生在兴趣与知识点之间发生激烈碰撞,从而产生强烈的探知欲望的火花4。一个良好的问题情境应该是生动直观、富有启发性。其手段有:直观演示产生问题、实验现象提出疑问、动画仿真展示结果、案例分析和科学预言,等等。其过程是:抽象问题具体化、深奥原理形象化、枯燥知识趣味化。环境工程专业实验教学过程,内容真实、过程形象、现象生动。因此,通过问题情境设置过程,唤起学生兴趣,从而激发创新意识,培养创新思维。
2.2自我创新能力培养的基石——对立创新精神
拥有了创新意识和创新思维不等于完全具备了自我创新能力,在创造活动中还需要胆量、勇气、智慧、决心和意志,不满现有,敢于质疑,敢于去旧求新,这就是创新精神。仅仅具备创新意识和创新思维是不够的,同时必须赋有创新精神。创新精神就是勤于思考,乐于实践,刻意求新的精神,是一种勇于抛弃旧思想旧事物、创立新思想新事物的精神H。苹果公司前CEO乔布斯是当代最富有创新精神的典型代表,是这个时代最伟大的创新者,人们如此地怀念乔布斯,不仅仅是他的产品为人类带来了便利的和革命性体验,更在于他拥有的那种全人类共同珍视和稀缺的财富:创新精神和富有想象力的心灵。《福布斯》每年全球最具创新精神的公司排行榜,将公司市值和创新精神关联在一起,这一指标称之为创新溢价。可见创新精神在自我创新能力培养中有多么的重要,创新精神是自我创新能力的基石。在我们“共性与特色耦合”培养计划中,我们引导和教诲学生不仅仅满足已有的书本理论和实验方法,更需要勇于打破固有框框,不再唯书唯上和盲目效仿,敢于质疑权威。但同时教导学生,拥有创新精神首先需要遵循客观规律,而不是胡来,要符合客观需要,而不是为我是用。学生必须知道新颖、独特是创新精神内涵的体现,但同时受到道德观、价值观、审美观的制约。这是“共性与特色耦合”培养机制下的创新精神培养模式。
在环境工程专业实验教学过程,实施“共性与特色耦合”培养机制下的创新精神培养模式,不仅要求学生具备信息加工能力、分析问题能力、动手操作能力、运用技术能力、表达能力等,还要求具备综合分析能力。具体体现在:独立思考、大胆探索、标新立异。要求每个学生提交综合分析结果,即由此所得出的新思想、新观点、新思路、新问题、新设计、新途径、新方法等。这样在整个实验教学过程中,学生的胆量和勇气不断地得到激发,他们的聪明才智不断地涌现,创新精神不断地得到灌输,创新的意志得到锻炼。我们发现,有的学生对实验路线进行了合理的修改,有的学生提出的新思路和新方法成为了本学科发展的亮点,有的还申报了国家专利,获得了很大的成效。总之,在自我创新能力培养过程中,使学生树立创新精神是十分必要和尤为重要的。
2.3自我创新能力培养的关键——主重创新实践过程
创新实践过程就是创新活动实施过程,是创新意识和创新思维实现的过程,其中需要创新精神的支撑,因而创新实践过程是自我创新能力培养的关键所在。同时,创新实践过程也是检验是否具备自我创新能力的过程。在环境工程专业实验教学中注重“共性与特色耦合”培养机制下的创新实践过程,是一个丰富多彩的思维过程,引导学生通过自身潜能的挖掘,把创新意识和创新思维寓于实验的各个环节之中,这样就会引发学生深层次的思考,从而培养和提高学生的自我创新能力。必须注意到,在创新实践过程中,创新意识和创新思维的实现需要有意识的规划和设计的,在“共性与特色耦合”培养机制中,我们有意识地规划和设计了创新实践过程,设置了环境工程专业实验创新新模式-多维迂回式实践过程。
在这种模式中,我们首先根据实验原理与要求,规划与设计实验意境,在这一步骤中,目的是将学生的兴趣点和知识点关联起来,并能激发学生的各种潜能。由于学生的兴趣点各不相同,因此要求具有相同或相近兴趣的学生组成小组,实验意境可以是多个,但实验意境获得应用必须满足在实验室可实施可行的原则,同时达到实验要求,此步骤需要迂回多次。一旦有了实验意境,就可以进行问题情境设置,通过多种手段体现问题情境,提供多个问题的情境,学生可以自由选择,确定后开始设计实验路线。在此步骤中,学生可以充分发挥自己的想象力,提出实验新构思与新思路。设计的路线可以仿照原有的路线,也可以是全新的,如果设计的路线不合理或不可行,可以回到前一步重新设计或重新选择问题情境,直至达到一个合理、可行的实验路线为止。确定了(新的)实验路线(其中包括实验仪器和设备、实验步骤等),学生可以开始实验,记录和处理实验数据,并对实验结果进行比较和分析,在此过程中,需要提出为什么等问题,并作出回答和解释,迫使学生进行深层次的思考。如果比较和分析的结果不合理,需要找出原因,再迂回至上一步,直至得到合理的回答和解释,最后得出结论。在这样的多维迂回式实验创新过程模式中,学生要得到一个理想的、崭新的结果和结论,首先需要透彻地理解实验原理和实验过程。这样,首先巩固了学生的理论知识;其次,理想的、崭新的结果和结论的产生必须有创新,必须掺入创新意识和创新思维。可见,前者是基础,后者是关键,重点在过程。原理和过程不透彻,新的构思和路线无法产生,崭新的结果和结论无从谈起了。学生对实验原理和实验过程理解透彻,但不进行深层次构思,不会提出新颖的问题和满意的解释,也就得不到一个理想的崭新的结果和结论。在这种模式下,多维迂回实际上是允许学生实验有失败。因此,学生通过多维迂回式实验创新过程模式,学生自我创新能力得到了培养和提升。在这种模式下,有的学生提出了很多奇思妙想,有的学生变成了创造发明。在多维迂回式实验创新过程模式实施过程中,学生的基础理论知识得到了巩固,学生的实验兴趣得到了极大的提高,自我创新能力得到了培养和提升。
在此列举一个案例,在大气污染物控制工程实验-净化和回收酸性气体(SO2、NOx、CO2)实验中,我们设置了各种实验意境和问题情境,提供各种塔器吸收柱、膜接触器等净化设备,溶液再生方法有热再生、真空再生和惰性气体再生等,要求学生设计净化回收装置流程,并达到节能降耗的目的。学生设计出来的流程有:一段吸收一段再生;一段吸收二段再生;二段吸收一段再生;二段吸收二段再生;塔膜混合吸收;热-真空混合再生;混合多段吸收混合多段再生;等等。在这些构思和设计中,包括单一式流程和组合式流程,组合式流程与单一式流程比较,组合式流程虽然复杂,需要独特的构思和深层次思考,组合式流程易以达到节能降耗的目的。在多维迂回式实验创新过程模式下的大气污染物控制工程实验的一个实验中,学生就可以一方面学习和巩固了吸收法净化和回收大气污染物的知识,另一方面,掌握了多种工艺流程,并创新出节能降耗新流程。
3结语