環境科學類大學生創新實驗存在的不足及建議論文
環境科學類大學生創新實驗存在的不足及建議論文
透過分析北京交通大學環境類大學生創新實驗在實施過程中存在的不足，提出學生自主選題、教師關鍵環節把關指導、過程管理等措施，保證大學生在創新實驗選題、實驗設計和實施的各個階段充分發揮主觀能動性，並培養學生不斷探索、不斷創新的基本科研素養。
環境科學的出現是20世紀60年代以來自然科學迅猛發展的一個重要標誌[1]。面對當今世界日益嚴峻的環境汙染以及資源短缺的惡劣趨勢，保護資源與環境已經成為全世界的時代主題[2]。我國目前面臨著大氣汙染、水汙染、固體廢棄物處理、土壤沙化、水土流失以及生態破壞等多種環境問題，隨著我國政府對資源、環境管理力度的不斷增加以及對資源環境治理區域的不斷擴大，必將帶動我國相關部門與企業對環境學方面專業人才的強烈需求[3]。
但是截至目前，專業人才並不能滿足日益強烈的高水平環境人才的需求。一方面，由於近十多年大規模的高校擴招，我國的大學教育正從精英教育向大眾教育過渡[4]，進入大學的學生能力參差不齊;另一方面，我國大學在應試教育模式下培養的往往是“技術人才”，並沒有很好的創新意識和能力[5]。這一態勢的產生與延續不單會導致我國的高等環境教育面臨困境，也不利於我國社會、經濟和環境的可持續發展[6]。
鑑於此，國家和高等教育工作者做了大量提高教學質量和效果的探討。2007年開始，教育部正式開始實施大學生創新性試驗計劃。“國家大學生創新性實驗計劃”是高等學校本科教學質量與教學改革工程的重要組成部分[7]，其實質是以學生為主體，自主研究為基礎，以課題為核心的研究性學習和個性化培養的教學方式[8]。近年來，創新實驗計劃的推廣普及，對於培養學生的創新意識和創新能力起到了重要作用，也得到了廣大師生的普遍認同[9]。
2008年，我校獲得“國家大學生創新性實驗計劃”第二批實施高校資格，經過5年多的建設發展，取得了許多成績。環境科學類相關的大學生創新實驗也順利開展，創新實驗成果獲得國家級大學生節能減排競賽和國家大學生挑戰杯競賽獎勵10餘次，但透過多年的大創專案實施發現，環境科學類大學生創新試驗的選題、設計、結題過程中依然存在著若干問題。
1環境科學類大學生創新實驗實施過程中存在的問題
1.1 研究方向較集中，有待於進一步拓寬
2009年以來，我校環境科學類大學生創新實驗專案共開展了40餘項(見表1)，內容涉及大氣環境(主要為CO2捕獲方法)、廢水處理、給水排水、生態修復、廢氣處理以及固體廢棄物等方向，參加學生200餘人次。但是從表1我們可以發現，研究大氣環境的專案達11項，佔總數的26%;廢水處理專案達17項，佔總數的40%;其他類別研究共佔總數的34%。環境科學的研究既可以為理論探索，也可以為應用型試驗，研究的範圍可包括社會生產和生活的各個方面，涉及大氣、水、土壤、生態等方面。在這個複雜的研究領域，可供選擇的大學生實驗專案有很多。由此可見，學生的選題面有待拓寬，真正做到環境科學類研究的廣泛性。
表1北京交通大學2009～2013年環境科學類大學生創新實驗專案情況
1.2 學生的自主能動性發揮不足
大學生創新實驗是自主設計創新實驗模式，從實驗選題、實驗設計、實驗內容、實驗裝置、實驗過程、實驗結果及實驗形式都由學生自主完成，教師所起的作用是指導。但大學生創新實驗還部分存在著教師包辦的現象。從表1可以看出，我係大學生創新實驗中來源於教師專案的大學生創新實驗專案達24項，佔總數的57%。由於我校大學生創新實驗可以作為大學課程的學分，一些學分不足的學生透過參與大學生創新實驗完成學分，但沒有達到創新這一目的。另外，一些指導教師的課程教學、研究任務很多，很難真正指導學生開展實驗，就從自己研究的專案或者本科生、研究生的在研專案中拿出一部分作為大學生創新實驗命題。更有甚者，有的學生為了偷懶，直接利用研究生或前幾屆大學生創新專案的實驗資料作為專案結題;或者出現中期檢查時還沒有任何進展而停止的專案。這種現象的出現主要是沒有充分發揮學生主觀能動性的結果，學生沒有根據自己的興趣選擇題目，以至於參與積極性不高。
1.3 實施過程的監督機制有待於進一步加強
我校大學生創新實驗經過5年的發展完善，已經形成了自己獨特的監督體制。實施階段主要包括申報書撰寫階段、開題答辯階段、中期檢查階段、結題答辯、上交全部材料階段[10]。其中，有3個階段評價專案的等級，即開題答辯、中期答辯和結題答辯，等級包括國家級、省部級和學校級。各個階段的等級為滾動制，根據前一階段的開展情況進行評定。開題答辯根據創新小組的課題創新性和可行性初步評審等級;中期答辯時再根據專案的進展情況重新評定，對尚未開展或進度嚴重滯後的課題組給予終止或警告;在結題時，需要上交專案任務書、中期檢查報告、結題報告、專案執行過程會議記錄等材料，根據學生上交報告及答辯評審組評出優秀、良、中、及格等成績，並最終決定專案的等級。由此可見，該評價制度基本可以保證學生創新實驗的進度和完整性。但是，由於答辯監督只是控制在專案實施過程中的3個點上，在線上的監督機制還不完善，無法真正做到全面監督。另外，答辯評審小組的'專業差別很大，無法真正做到公平性。特別是我校環境工程專業設於土木學院之下，和其他專業的知識體系相差較大，給評審工作帶來一定的難度。
2完善環境科學類大學生創新實驗的建議和措施
2.1 提倡學生自主選題
大學生創新實驗的“主體”是大學生，“主題”是創新。若想真正發揮大學生的主觀能動性，必須從選題開始就由學生自己做決定。我校的大學生創新實驗從3月份開始選題，持續一年的時間，參加的學生主要是大二學生，少部分為大三學生。開始實驗時學生已經進入第四學期，完成了前三個學期的學習，已經完成的知識體系見表2。
表2北京交通大學環境科學專業第一、第二學年的知識體系一覽表
從表2可以看出，我係學生經過前3個學期的知識積累，有關環境科學類研究所要求的自然科學基礎知識均已修完，特別是環境科學專業實驗所應用的物理和化學知識，分析時所應用的統計學知識。專業課學習了專業導論和環境分析化學，基本掌握了環境科學的一般知識和實驗中應用的分析方法。透過物理實驗、化學實驗的操作，掌握了環境科學專業實驗的基本手段和具體應用。這個時期的學生完全可以承擔自主創新的任務。
另外，在實驗設計的過程中還可學習到環境微生物學和環境工程原理，可以和創新實驗互相支撐。透過自主選題，實驗實施有充分的自主權：可自由支配實驗時間，可根據需要和條件選擇實驗裝置，也可自己設計簡單的實驗裝置;實驗方法可另闢蹊徑。整個過程始終貫徹自主性和設計性，對創新性人才的培養提供了思維、實驗操作、分析等一系列的鍛鍊平臺。
2.2 指導教師在大學生創新實驗的定位轉變
教師在大學生創新實驗中的定位問題難度較大。在原有的實驗專案實施過程中，很難做到“以學生為主體，以教師為指導”這一原則，學生對教師有依賴思想，教師過於詳盡的指導把學生思維侷限於設定的框架內，難以激發學生創新的火花。
為了在大學生創新實驗中真正發揮學生的主觀能動性，應該做好教師和學生角色的定位，教師由原來的主要參與者轉變成指導者，學生由學習者轉變成主導者。這並不是說教師在創新實驗中所承擔的責任變輕了，而是承擔更重要的角色—指導。指導內容包括學生自主創新思路的可行性、實驗設計的可行性、結果是否給現在的環境問題帶來思考等方面。
此外，教師還有另外一個重要的作用，就是研究瓶頸階段的解惑。由於大學生還沒有達到真正獨立研究的層次，所以在實驗進行過程中很容易出現瓶頸現象。指導教師可以根據自身的知識體系、研究經驗對其給予科學性的指導，但並不是直接告訴其該怎麼做，而是透過知識的講解讓學生自己找到解決問題的方法，真正發揮教師的“指導”作用，而不是“參與”。
2.3 進一步完善大學生創新實驗的監督體系
我校的大學生監督機制已經基本成熟，但是，創新實驗過程中還忽視了學生進入開放實驗室後的效果管理，缺乏對創新實驗專案的過程監管。所以在學院監督體制的基礎上，應該建立學生的互相監督體系，並建立相應的獎罰機制，以約束參加大學生創新實驗的學生和指導教師。
學生創新實驗是分組進行的，每組成員為4～5名學生，其中一人為專案負責人。應該明確負責人和參與者的責任和義務，並互相監督。如果負責人沒有做好本職工作，可重新選舉專案負責人;如果參與者主動性不夠，可更換組員。另外，還應建立學生間的互助鏈，不僅有利於問題解答，更有利於培養學生的團隊協作精神。整個過程相當於完成一個完整的小科研專案，使學生鍛鍊實踐能力，體驗科研模式，激發創新潛能。
3環境科學類大學生創新實驗創新型管理模式
大學生創新實驗的整體實施模式應該包括學院考核、教師指導、學生間互相監督，具體模式如圖1所示。
圖1 大學生創新實驗管理流程圖
透過上述措施，保證大學生創新實驗從學生本身的知識積累、興趣愛好、專業特長等方面出發，並不是單純地協助教師做專案，而是使學生在專案中得到科學研究的鍛鍊。
4結束語
環境科學領域是涉及面極廣的專業，而正因為它的廣泛性，更要求擁有活躍思維的學生探討這個領域的科學問題。學生可以不侷限於教師的專案，而是從自我出發，真正獨立思考想做哪方面的研究。在選題、設計、實驗等各個階段注重激發學生的自主性，在實驗進行中做到過程監督，充分發揮教師的指導作用，不但可以彌補應試教育選拔人才的不足，也可為國家環保行業培養具有創新意識、創新思維和創新能力的優秀創新型人才打下堅實的基礎。