農業教育環境科學專業實踐教學體系的改革與探索論文
農業教育環境科學專業實踐教學體系的改革與探索論文
環境科學學科作為一門交叉學科，牽涉的科學技術領域廣泛，知識更新快，工程實踐性要求高。研究以天津理工大學為例，介紹了環境科學專業實踐教學的目的和主要教學內容，從實驗教學、實習教學和設計教學等部分介紹了環境科學專業教學體系實踐教學的組成和發展現狀。分析了實踐教學中存在的問題，進而結合環境科學專業的發展趨勢和天津理工大學辦學的實際情況，提出環境科學專業實踐教學體系的改革方案和措施。
隨著世界經濟的發展，環境問題日益突出，成為全球關注的重點問題之一。環境科學專業作為一門綜合性的交叉學科，其所牽涉的科學技術領域廣泛，知識更新快，工程實踐能力要求較高，不但要求學生有紮實廣泛的理論基礎，同時還要具備實踐動手能力和創新能力[1]。目前，傳統的重理論、輕實踐的教學情況在環境科學專業教學中依然存在，環境科學類專業的理論教學比較容易取得良好效果，但教學過程中與環境問題的實際結合還有所欠缺，理論教學與實踐教學存在不同程度的脫節現象[2]。因此，調整和改革實踐教學，加強實踐教學環節勢在必行。筆者分析了環境科學專業實踐性教學環節存在的問題，並針對現存問題提出了有效的實踐教學改革措施，以實現實踐教學和理論教學的有機融合。
1 實踐教學內容
實踐教學環節是指課堂教學之外的實踐教學活動，包括實驗、實習、課程設計、專業設計、畢業設計和社會實踐等諸多環節[3]。環境科學專業實踐教學的主要目的是使學生具備環境監測、評價、規劃與管理、汙染控制方面的基本理論和技能，多以課程實驗的形式開展，因此在理論教學中安排的實驗專案課時約佔課程總學時的1/4～1/3。實習教學可使學生掌握專業發展前沿動態，瞭解解決環境問題的原則、方法和技術，培養嚴謹的工作態度和作風，引導學生從專業角度考慮問題，提高學生理論聯絡實際的工作能力及創新能力[4-5]。因此，為了適應社會經濟、科技發展和教育發展的要求，合理地調整高等教育的結構，培養學生的專業思維，以及實現實踐教學與理論教學的高效融合，就需要探索實踐教學中的實驗教學和專業實習改革[6]。
2 實踐教學環節組成及發展現狀
實踐教學環節是課程教學體系的重要組成部分，是保證教學質量的必不可少的環節。天津理工大學環境科學專業教學體系中的實踐教學包括實驗教學、實習教學和設計教學部分，其中實驗包括獨立設課實驗和課程實驗。學院經過多次討論和論證，將基礎生物學實驗和分析與基礎實驗設為獨立設課實驗課程，地理資訊系統、環境生物學、環境化學、環境監測等專業基礎課和專業課均設有一定學時的課內實驗，以鞏固和加強學生對理論知識的理解和運用。
該專業設有教學實習和認識實習，其中教學實習以生態學和環境地學課程為依託，在培養計劃執行第5學期單獨安排一週時間到天津薊縣山區進行地質地貌勘測和植被調查等實習工作;認識實習是本科教學培養方案中非常重要的實踐性教學環節，目的是為了使學生掌握基本的生產實踐知識，驗證、鞏固和擴充套件已學過的專業課程內容，培養學生理論聯絡實際的習慣，提高其在生產實際中觀察問題、分析問題、總結問題及解決問題的能力，為後續專業課程的學習奠定基礎。透過教學實習和認識實習環節，使學生了解環境科學領域所涉及的諸多問題及其發展現狀，使學生建立起對專業的興趣和信心，培養學生對專業的熱愛及為祖國建設做貢獻的志向。
設計教學包括課程設計、專業設計和畢業設計幾個環節，根據環境科學專業培養目標，設定環境監測課程設計，並以課程論文的形式體現。透過課程設計，使學生對現場調查、監測計劃設計、最佳化布點、取樣與分析技術方法、質量控制與質量保證以及資訊管理的系統性工程等知識有更深層次的理解和掌握;學會運用環境監測的方法和手段監測水和廢水、空氣和廢氣、固體廢棄物、土壤汙染、噪聲和放射性汙染等，瞭解環境監測新技術的發展和運用。環境科學專業設計是以培養學生的綜合應用能力為目的，透過專業性專案的設計訓練了解該方向的設計前沿，掌握基本的設計思路和方法，掌握資料蒐集、方案設計的基本要領，同時透過專業設計，鍛鍊學生獨立思考的能力，使學生能夠獨立承擔一個小型專業設計任務的立項、認證以及初步設計。
畢業設計(論文)是教學過程的最後階段的一種總結性的實踐教學環節，其主要目的是培養學生綜合運用所學專業知識和實踐技能，獨立發現問題、分析問題和解決實際問題的能力，使學生受到專業相關工作的基本訓練。環境科學專業畢業設計(論文)要求選題要結合實際，符合專業培養目標。透過選題論證、文獻檢索、技術調查、實驗設計、實際操作、資料處理、結果分析、畢業答辯等環節，全面鍛鍊學生的綜合實踐能力，重點培養並提高學生的開發創新能力，同時培養學生的計算機與外語應用能力。
3 目前存在的問題
筆者長期從事環境科學專業建設和專業管理工作，深知目前天津理工大學的環境科學專業發展存在一些問題。實驗教學方面，雖然很多專業課都設定了一定課時的實驗，但是大部分實驗都是傳統意義上的對理論課上某些原理或現象而設計的簡單的驗證性實驗。實習多采用集中方式進行，實習基地不穩定，與實習單位的聯絡缺乏連續性，未能建立長效合作機制。大多數學生到四年級才透過教師指導畢業設計參與教師的科研工作，限制了專業概念和創新思維的全面形成。該專業教學缺乏完善的實踐環節考核機制，教學效果上有待於進一步提高。
4 實踐教學改革措施
4.1 實行專業導師計劃 2013年學校確定環境科學專業與環境工程專業以環境類進行大類招生。開學一年後，按照學生成績和學生志願進行專業分類。為了讓學生儘快瞭解自己所選專業的研究方向及發展現狀，使學生儘快樹立專業思想，在一年級的課程設定中安排了環境科學與工程概論課程，為學生講解兩個專業的研究側重點和工作方向。然而，一部分學生對於工科專業和理科專業的理解仍然存在一定的誤區，加之現在學生對於未來的.思考缺少主動性和深入性，導致專業分類後出現了一定的弊端，比如專業男女生比例嚴重失調：男生學習成績不如女生，在選擇專業時失去選擇權，導致環境工程專業女生比例遠超出男生，而環境科學專業的男生比例很高，分班後的環境科學專業學生成績整體形勢不容樂觀。面對這種情況，環境科學專業啟動專業導師計劃，以面轉點，每個指導教師負責幾名學生，有針對性地開展工作。指導教師採用一對一的方式，瞭解每個學生的具體情況以及心理動態，幫助學生分析存在的問題，為學生提供建設性的改進辦法。由以往高年級進行的針對性專業指導思路改為從低年級入手，教師對學生進行專業引導和指導，幫助學生樹立較強的專業意識，指導學生從專業角度學習基礎理論知識和實驗技能、分析問題和解決問題。教師根據科研情況，安排學生參與課題研究，從低年級構建以專案參與為主的實踐教學新模式。教師為學生提供參與科研工作機會的同時，積極幫助學生走向社會實踐，使學生逐步科學地形成自己的專業研究方向、就業規劃等。經過專業指導教師和學生的共同努力，學生學習的主動性和積極性逐漸提高，學習狀態和精神面貌大大改觀，學習成績穩步提高。同時學生積極參與校級、院級組織的各種活動，自發成立科研小組，參與科技立項活動，班級凝聚力提高，學風和班風建設取得了一定的成效。
4.2 加強開放實驗室建設
4.2.1 增加綜合性、設計性實驗。基礎生物學實驗在原有的微生物學實驗專案部分增加專業性更強的環境微生物學實驗專案，具體包括土壤中微生物的分離與培養，細菌菌落觀察、細菌的染色及真菌個體形態觀察，水中細菌總數的測定及菌落計數。實驗課程要求每年更新或最佳化10%～20%的實驗專案，以適應教學發展的需要。例如環境監測中會根據專業發展情況，對一些陳舊過時的監測方法或實際應用不多、行業性很強及理論知識高深、測定步驟繁雜的內容予以適當刪減和合並。地學基礎實驗中對於學生難於勾畫的流域匯水面積做了小型流域的教學模型，使學生能夠得心應手地完成勾畫工作。分析與基礎實驗是後續很多課程和實驗的基礎，針對實驗專案的設定開展多次研討，相關專業教師全部參加，制訂合理的實驗專案，在教學執行中也由多位熟練掌握大型儀器的教師參與，使得學生直觀掌握綜合性實驗專案的原理、實驗儀器的使用、實驗資料的分析與總結等知識與技能。
4.2.2 為學生自主實驗創造條件。目前，從教育部到學校有各級“大學生創新創業訓練計劃”及“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽和創業計劃大賽，學校團委設有本科生科技立項等專案、計劃支撐，提倡專業教師多渠道地鼓勵學生多申請、參與相關專案，並積極作為指導教師參與工作。學生參與科技立項以及創新創業計劃的熱情很高，廣開思路，在教師的指導下確定研究方向，制訂合理的研究方案，按照計劃廣泛開展工作。在研究進行過程中，教師有意鍛鍊學生自主進行科學研究的能力，對於學生在研究過程中遇到的問題能夠給予科學指導，定期召開階段工作總結會議，根據研究進展情況適當調整研究內容和研究方法。與實驗中心協調，主動向學生開放相關實驗室，使學生有更多的獨立實驗的機會，充分發揮學生的想象力和聰明才智，為學生的個性發展創造條件。
4.3 加強實習基地建設 按照培養目標要求，2013級培養計劃調整將地學基礎改為環境地學。該專業教學實習是環境地學和生態學課程教學過程中的必要環節，具有很強的實踐性和綜合性，不僅能夠使學生對所學課程理論知識加以驗證，更重要的是培養學生的實際動手能力，培養學生的觀察能力、對具體地質地貌現象的識別能力、生態學問題的綜合分析能力，以做到對書本知識融會貫通，提高實際工作能力，因此教學實習是教學計劃中的一個重要組成部分，是鞏固課堂講授知識、提高基本技能和獲取科學研究資料的重要途徑，也是提高綜合素質的教育環節之一。“薊縣梨木臺自然風景區”為天津理工大學建立的教學實習基地之一，為了見識更多的地質現象、岩石種類及形成原因、土壤質地結構、植被種類及生物多樣性，根據教學需要又增加“薊縣九龍山國家森林公園”為環境科學教學實習基地。
學生經過教學實習，雖然對於實踐學科的目的意義已經有了較為專業的認識，但是教學實習和認識實習的實習專案及要求不同。前者以課程為依託，針對特定課程確定實習專案，後者的目的是使學生了解和掌握基本生產知識，印證、鞏固和豐富已學過的專業課程內容，提高其在生產實際中調查研究、觀察問題、分析問題以及解決問題的能力。由此，培養方案中設立認識實習，以期透過認識實習使學生學到、接觸到更多知識，加深對環境科學專業諸多問題的感性認識，為今後的工作和學習打好基礎，積累經驗。針對環境科學的專業特點，在前一年度實習內容的基礎上都會做出相應調整，增加相應實習專案，確定更為專業的實習內容。學院已與天津創業環保東郊汙水處理廠、天津泰達威立雅水務有限公司建立了長期有效的聯絡，但主要側重於水處理方向。為了增加專業實習面，在已有的實習基地的基礎上，廣泛建立聯絡，與相關專業部門和單位討論，篩選並確定長期合作單位，定期向這些單位輸送專業學生，增加學生的實踐及就業機會，實現“雙贏”。
目前，該專業已與天津市環境保護局、天津市環境保護科學研究院、天津市環境監測中心、農業部環境保護科研監測所、交通運輸部天津水運工程科學研究院等環保部門建立了長期的實習關係，定期為這些單位輸送學生進行專業技術實習，使學生獲得一定的專業技能，得到了鍛鍊，為進入專業工作崗位奠定了一定的理論和技術基礎。
4.4 建立實踐性教學環節教學質量的管理與監督機制 實踐教學是本科教學中很重要的一個教學環節，是培養學生創新精神、創新能力和實踐能力的一個重要階段，實踐教學質量直接影響專業人才培養質量及學生的從業能力。為深化教育教學改革，提高實踐教學質量，結合學校、學院考核機制，從專業建設實際出發，細化評價辦法和細則，完善實踐教學環節質量考核體系，在對實驗教學、畢業論文的教學管理上，借鑑一些新的經驗制定實踐教學、實驗教學和畢業論文(設計)教學質量管理辦法，使實踐教學質量和水平得到提高;建立實習基地評估體系，補充實習基地檔案，確定實習基地評估體系的內容和指標，並對專業實習基地進行有效評估。
5 結語
專業導師計劃首先在環境科學與安全工程學院2013級環境科學專業進行實踐，取得了良好的效果。近幾年實習基地建設和實踐教學專案都在嘗試階段，並根據經驗和成果逐步推進和完善。實踐改革貫穿整個環境科學專業，從2013或2014級學生開始全面實施，涉及實驗、實習及畢業論文等各個實踐教學環節，注重擴大學生的知識面和專業技能，使學生對與專業相關的學科、高新技術的發展及應用前景有所瞭解，具有一定的科學研究和技術開發能力。在實施過程中，廣泛聽取專業教師、學生工作教師及學生的意見，在總結成績的基礎上克服困難，解決問題。
實踐教學考核機制的建立目前還處於摸索階段，初步建立並實行了管理辦法，今後應進一步完善考核機制，實踐教學考核與理論教學考核並行，點面結合，建立長效健全的考核體系。