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2、哈爾濱工業大學:擁有多個國家級、部委級重點學科和重點實驗室,市政工程、環境工程等多門學科位居全國前列;
3、同濟大學:全國高等院校中最早以學院建制成立的環境教育和科研學術機構,具有完整的本科生和研究生培養體系;
4、南京大學:擁有環境科學國家重點學科、環境工程國家重點學科培育點和環境科學與工程江蘇省一級重點學科;
5、北京大學:形成了在國內環境學科領域的整體優勢地位,成為國際環境科學與工程領域具有一定影響的教學與科研機構;
建設部、人事部、國家環境保護部已于2005年9月1日起執行《注冊環保工程師制度暫行規定》,同時的還有相應的資格考試實施辦法及資格考試認定辦法。根據《規定》,國家將對從事環保專業工程設計活動的專業技術人員實行職業準入制度,并納入全國專業技術人員職業資格證書制度統一規劃通過統一考試、注冊、繼續教育等手段,實現對環境工程設計專業技術人員的動態管理。注冊環保工程師考試方向科目分2個大部分:公共課包括通用公共基礎及專業基礎、專業課即環境工程設計知識和技能的專業知識和案例分析。專業認證是注冊工程師制度的基礎。隨著注冊工程師制度的實施,高校相關專業課程體系設置的問題逐漸顯現,為契合注冊制度并與國際接軌,2007年8月,教育部出臺了《全國工程教育專業認證試點辦法》,2008年1月全國工程教育專業認證專家委員會制定了《工程教育專業認證標準》(試行),包括《工程教育通用標準》和各專業補充標準,環境工程專業標準已列在其中。此外,教育部、財政部全面啟動“高等學校本科教學質量與教學改革工程”(教高〔2007〕1號)中的首項工程便是專業結構調整與專業認證。可見工程教育專業認證不僅是面向注冊工程師制度的改革必然趨勢和內在要求,也是各高校促進專業建設、提高人才培養質量的契機[1,2]。本文將闡述專業認證中環境工程專業課程體系的基本要求與設置內容,分析其與注冊環保工程師考試的相符,依據已有學科基礎,確定環境工程專業課程體系優化思路,最終目的是使得培養模式與注冊考試接軌,以適應社會與市場需求,減少工作適應期與磨合期,真正能使學生出校門就能適應本專業工作。
二、環境工程專業認證與注冊環保工程師考試要求相符度剖析
根據工程教育專業認證標準和環境工程專業認證標準,環境工程專業課程設置對自然科學、工程基礎、專業基礎、專業課程四類課程的內容提出了基本要求,可滿足基本要求的基礎上增設特色課程。對比注冊考試分析歸納為以下幾點:
(一)專業認證標準重理論基礎、寬就業口徑,符合注冊考試的要求專業認證標準要求,數學與自然科學類課程至少34學分,包括了高等數學的基本知識、四大化學及其實驗以及物理的基礎知識。工程基礎類課程至少16學分,包括工程力學、計算機輔助工程制圖與信息技術基礎類、機械基礎類、電工電子及自控基礎類課程。使學生學習工程設計、施工的共性知識和共性技術,了解生產安全與環保事故的預測、預防和系統評價技術等。注冊環保工程師考試中的公共基礎考試內容基本包含在內。此外,建設部勘察設計類其他一些注冊工程師考試注冊公用設備工程師中與環境工程專業為相近專業的注冊給排水工程師的公共基礎考試內容也大致與之相同,環境工程專業畢業生就完全有能力參加并考試通過,可為工科學生打下堅實的理論基礎,拓展就業空間。
(二)專業認證標準中專業基礎和專業課程較全面,但對比注冊考試還需完善“標準”明確將環境科學概論作為專業基礎必修課程,環境影響評價與環境規劃與管理為專業必修課程,改變了環境工程專業一貫以來重工程設計、忽視相關的環境科學知識學習的現狀,培養學生不僅僅從工程設計的角度,而是從更全面的角度解決實際中的環境問題[3]。例如垃圾焚燒廠的設計不僅應從工程設計角度分析考慮,還應當作為一個建設項目考慮對當地環境的影響,是否符合當地環境規劃,對當地環境影響如何應進行評價,并且應按照環評法規定進行公眾參與等程序,是否符合當地的環境保護局政策、法規,對區域環境質量是否有改善等。全面考慮環境工程設計與環境規劃管理中的相關問題,是避免出現環境糾紛的重要途徑,也是注冊環保工程師考試制度強調的方面。此外,專業基礎課中環境監測與環境工程專業微生物學作為與工程設計密切相關的課程列為必修,相關內容也是注冊環保工程師基礎課程考試中的重要內容。對比專業標準,注冊環保工程師專業知識考試內容除包含以上內容外,還包括環境管理法規和標準、工程經濟與管理、安全等。對比注冊考試內容,專業課程體系還需設置選修安全類課程、工程經濟學等以更全面準備注冊環保工程師所需知識。尤其是安全類課程,目前工科類課程體系普遍缺乏此類課程,工程實踐過程中安全保障完全依靠短時間的上崗培訓,知識不系統不牢固,可認為這是工程施工和工程運營過程中安全事故時有發生的原因之一。注冊工程師考試的這部分內容正是為規避實際工作中經常發生的問題,為保障人民生命財產安全而設置的,因此本校環境工程專業課程體系調整中擬增設安全類課程以契合實際需要。建議工程認證標準中的通用標準應將安全類課程作為工程專業必修課程以提高工程從業人員整體安全知識水平。
(三)專業認證標準中核心課程設置與注冊環保工程師分方向考試基本一致注冊環保工程師基礎課考試合格后進行的專業考試分五個方向:水污染控制工程,空氣污染控制工程,固體廢物處理處置與資源化工程,物理污染治理工程,生態恢復工程。相應的,專業認證標準中專業核心課程包括以上前4個方向課程,一般高校環境工程專業均設置此4個方向課程,而注冊環保工程師考試設置的第5個方向生態恢復工程需要生態學、植物學、土壤學等方面基礎,推測僅限于有此類學科基礎的高校如林業科技大學開設有相關基礎課程及生態恢復課程。因此專業認證標準考慮了各高校已有學科基礎,具有普遍適用性。但對于生態恢復工程考試方向,其專業基礎課程設置缺乏指導性要求,建議環境工程專業指導委員會應考慮注冊考試的實際需求,給出具體可操作性的標準和要求。
(四)專業認證標準中實踐環節有較高要求,符合注冊考試的需求專業認證標準要求實踐環節至少20學分,包含環境工程專業實驗、認識實習、課程設計、生產實習、畢業實習,此外畢業設計或畢業論文要求13學分。通過實驗與實習,加深對理論課程內容的理解,了解環境工程的規劃、設計以及管理等基本內容,通過環境污染控制工藝操作及運營管理的訓練,運用和鞏固所學習的專業理論知識,掌握環境工程設計的程序和方法,了解相應的設計規范和標準,提高學生對工程的認識和設計能力。而注冊考試最難的考試就是專業知識考試與案例分析,靠的是知識積累和實踐經驗積累,考的是規范標準的運用,理論知識的活學活用,理論與實踐相結合才能有理想的結果。標準中對實踐環節和畢業設計或論文的要求正符合了注冊考試的要求,當然學校的學習僅僅是基礎,還需要在實際工作中繼續學習和積累5年后才有資格參加專業考試,這是注冊考試的規定。
三、結語
在經過了一定的專業知識積累后,每個專業課都要附加實驗教學,實驗能夠很好的培養環境工程專業學生的動手能力,在實驗過程中,學生通過動手操作了解到各種儀器的操作方法,并對實驗原理、過程有了更加充分的理解,這無疑大大增強了學生的學習能力,使學生通過自己的操作學到課本以外的知識。專業課的實驗課題可具有一定的趣味性,能夠使使學生感到有興趣,并能全身心投入到實驗探究中來,通過實驗探究發現問題并解決問題,通過實驗講解改變學生的一些錯誤的操作方式,為以后的廠房實訓奠定基礎。為了提高學生的學習能力和動手能力,我校曾多次建立創新小組團隊,由責任老師負責管理,以本專業的相關知識,進行有意義的實驗探索。
2廠房參觀、廠房實習
外出參觀往往會給學生一種新鮮感,離開熟悉的學習環境,來到一個新的地方進行參觀學習,往往會提高學生的學習興趣。通過課堂教學與實驗探究的雙重教學后,本專業的學生已經具備了一定的專業知識,可以接受一些實際操作過程中的相關專業知識。通過在污染物處理廠的參觀,學生能夠將自己所學到的知識與廠房的實際操控技術相聯系,可以讓學生主動去思考問題增強學生對專業知識的理解。結束廠房參觀后,可組織學生做參觀演講,讓學生總結在參觀中所學到的知識,通過總結和交流達到強化專業知識的目的。廠房參觀能夠增強學生對專業知識的強化和理解,在教學過程中起著重要的承接作用,通過廠房參觀,學生將對廠房的一些儀器操作有一定的了解,為以后的廠房實習奠定了基礎。通過廠房參觀以及專業知識的學習,學生會對本專業在日常生活中的運用有了一定的了解,通過廠房實習可以強化學生對本專業知識的運用能力。實習是將書本理論知識與實踐能力相結合的重要途徑,是培養基本技能訓練不可缺少的一個重要教學環節。生產實習是環境工程本科教學的一門重要實踐課,通過該教學環節不僅能使學生掌握環境工程專業設計、廠房實踐、組織管理的基本技能,還能使學生了解環保治理設施以及設備的運行管理知識。學生的廠房實習需要通過學校聯系實習單位,由老師根據每個學生的情況做好實習計劃,針對實習內容有目的地選擇實習指導教師,選擇所帶核心課程的教師擔任指導教師。在實習中遇到相關專業知識,指導教師可把書本理論知識與實踐知識相結合來進一步講解,豐富實習內容。通過生產實習加深學生對理論知識的掌握,要求學生做好生產實結,確保學生在廠房實訓過程中學到了真本領,同時促進理論知識的升華。
3畢業論文
畢業論文是學生對所學專業知識系統的全面的歸納、總結、應用和提高的重要環節,即是總結學生在校期間所學到的專業知識,也是提高學生分析問題、解決問題以及創新思維的重要途徑。學生可根據自己的專業知識情況選擇畢業設計導師,導師則根據自己的研究方向為學生確定論文題目,論文題目采用一人一題,畢業課題要來源于科研和適應社會發展的需要,并有一定的學術價值。畢業課題確定后,由學生在接下來的一學期內,充分運用自己所學知識通過實驗等方式進行畢業設計的探究,最終獨立完成畢業論文。要嚴格要求畢業論文的質量,要求由負責課題的老師之外的教師參加論文的評定,從學生的選題、查詢資料、開題、實驗設計、開展試驗、撰寫論文、答辯等環節嚴格要求,嚴令禁止論文抄襲的現象,最后綜合各個老師的意見,給出畢業論文的最終成績,確保畢業論文的質量。
4考核方式
專業課傳統的考察方式為期末考試成績為主的形式,為了避免應試教育帶來的負面影響,可適當的增加期末考核中平時成績的比重,根據學生的平時表現綜合考慮學生的期末考試成績做出最終的期末成績評定,避免學生因考試而學習,最終導致學生“學得快,忘得快”,無法掌握專業相關知識的問題,將傳統的“應試型”教育理念轉化為以注重學生能力為主的“能力型”教育理念。
5結語
環境工程是培養具有扎實環境污染預防與治理基本理論;掌握廢水、廢氣、固體廢物和噪聲等污染控制技術;具備環境工程基本設計、污染治理設施運營、管理、操作、環保項目施工與管理及一定的實踐和創新能力;適應環境保護一線需要的高級工程技術、管理和技能應用性人才的專業。莆田學院是一所地方本科院校,環境工程是莆田學院第一批開設的本科專業,辦學歷史已有13年,先后為社會輸送了近千名優秀的環境工程技術人才,現為福建省環境工程本科高校專業綜合改革試點。2013年,環境工程專業成為莆田學院“卓越計劃”培養試點,期望通過計劃實施,促進環境工程教育改革和創新,為莆田學院推動教育教學改革,提高學生綜合素質,增強畢業生就業能力起到重要的示范和引導作用。在“卓越計劃”建設中,畢業環節(畢業論文或畢業設計)仍然是持續時間最長的實踐教學環節,也是學生走向工作崗位前的最后一次理論和實踐機會。因此,畢業環節的教學質量直接影響到“卓越計劃”培養的學生素質和其步入社會后能力的發揮,是反映“卓越計劃”成功與否的標志。本文就莆田學院環境工程專業在畢業環節的教學改革進行初步探討。
一、調整畢業環節進度
對于普通畢業生,畢業環節教學是在第八學期進行,畢業環節時間在10周左右,扣除寫論文、答辯等時間,學生真正進行畢業環節實踐的時間非常短,而且目前就業越來越困難,學生在完成畢業論文設計期間要還去應聘、面試、找工作,還有部分考研的學生,他們的考研面試也在這段時間進行,這些事務占用了大量時間,對畢業論文設計的質量產生了強大沖擊。為此,莆田學院在制定“卓越計劃”培養計劃中,畢業環節工作大大提前,其中畢業論文/設計選題工作在第六學期期末完成,第三學年暑假就進入“卓越計劃”合作基地,開始邊實踐邊做畢業論文/設計,整個畢業環節時間跨度超過40周,這樣既能保障畢業環節的時間,也可以解決與找工作、考研的時間沖突問題。
二、加強指導教師綜合能力培養
“卓越計劃”要求畢業環節的指導教師具有較強的綜合素質和業務水平。莆田學院作為一所新建本科學校,辦學歷史積淀較淺,校內教師雖然都具有高學歷,但大多是從高校到高校,實踐經驗缺乏,為了保障實施“卓越計劃”的優秀師資資源,學院采取了一系列有效措施加強指導教師綜合能力培養。(一)加強指導教師工程實踐應用能力培養在原有教師考核系統中,存在重科研輕教學現象,教師大部分精力投入到理論研究中,忽略對自身實踐經驗的培養,逐漸脫離了實際應用,工程實踐經驗缺乏,使得許多教師在培養應用型人才的教學實踐中,心有余而力不足。為了提高教師的工程實踐能力,結合學校出臺的制度和政策,學院要求所有中青年教師赴企事業單位參加實踐鍛煉。教師的實踐鍛煉主要有兩種形式:第一,利用課余時間和寒暑假期間,連續進行或間斷式開展實踐。由教師自行聯系到企事業單位實踐研習、與企事業單位開展橫向課題研究活動、參加學校與企事業單位合作開辦的研習班或實訓班。第二,到企事業單位掛職,全職在企事業單位開展研究和深度服務工作。通過這些措施,不少教師被企業聘請為技術顧問或客座研究員,這既增強了教師的工程實踐能力,拓寬了教師科學視野,也為教師指導畢業實踐環節提供了很多素材。(二)推進指導教師的學術交流學習學院利用現有的“生態環境”福建省重點學科和“生態環境與信息圖譜福建省高校重點實驗室”平臺,設立交流基金,每年有計劃、有重點地支持中青年骨干前往國內外科研院所進修深造。在此政策激勵下,近年來,環境工程專業的教師先后前往北京師范大學、浙江大學、香港科技大學、大連理工大學、華東師范大學、德國馬普研究所等進行進修訪學。同時鼓勵和支持教師參加國內外各種學術活動,為他們了解最新研究進展、展示研究成果和交流學術思想提供更多機會。通過這些交流,提升了教師的整體素質,保證了環境工程“卓越計劃”的畢業環節的指導質量。
三、建立高質量的“卓越計劃”合作基地
學院“卓越計劃”培養的學生,實行校企聯合培養模式,培養分為校內培養和企業培養兩個階段,實行“3+1”模式,第4學年在合作基地培養,他們的畢業論文/設計基本都在合作基地內完成。因此,合理選擇一批技術力量雄厚,科研水平和生產能力較強,與本專業密切相關的“卓越計劃”合作基地,是保證畢業環節的教學質量的關鍵。為此學院從常年合作的教學實踐基地中遴選出一批優秀的企事業單位作為“卓越計劃”合作基地,比如,莆田市環境監測中心站、普羅達克森(莆田)水處理有限公司、福建省近岸海域環境監測站、廈門中迅德檢測技術有限公司、碧水藍天環保技術有限公司等。這些合作基地都具有較強的從事環境專業的研究和工作的基礎,有技術骨干力量作為合作導師,且有進行科學研究和技改的項目,可為學生提供畢業論文/設計課題。通過與這些企事業單位合作,有力促進了“卓越計劃”的畢業論文/設計的質量的提高。
四、聘請校外專家參與指導
普通環境工程專業學生的畢業環節通常是在單一的校內教師指導下完成,大部分課題來自教師的科研前沿課題,本科生學習的熱情和積極性不高,且易使培養的學生存在理論與實踐脫節的問題。在“卓越計劃”的畢業環節中,實行“雙導師”培養體制。“雙導師”中校外導師由具有一定理論基礎、學術背景,實踐創新能力強的企業家或有一技之長的專家組成,他們長期工作在環境工程設計和解決環境實際問題一線,與他們合作可以加強學生在畢業環節的實踐能力和科研能力培養。在畢業環節實施過程中由校外導師提供畢業論文/設計題目和任務書,并提交到學院學位委員會進行審核。審核通過后,校外導師主要負責具體畢業環節的技術指導,按照課題實際要求對學生進行綜合訓練。校內導師主要負責畢業環節過程管理、畢業論文的理論提升、資料整理,并將畢業設計過程中的共性問題進行歸納總結,作為不斷改進的依據,不斷更新校內教學內容,兩者有機結合,取長補短。在實行“雙導師制”后,所有選題都直接來自校外導師單位的實際工作,使研究更具有針對性和實用價值。“雙導師制”的實施還使學生提前融入社會。一些合作單位同時也是用人單位,可以在畢業前對實習學生進行考察,在校外導師的指導下,實習學生就業的機率相應得到提高,用人單位由此縮短了試用期限,節約了培養成本。
五、強化過程管理和監控
“卓越計劃”的畢業環節大部分在合作基地完成,其質量監控難度較大。學院據此制定了畢業環節管理和監控的計劃,除了校內導師實時跟蹤監控指導外,院教學指導委員會和環境工程系都定期到合作基地檢查,包括學生出勤、實驗記錄本、畢業論文/設計進度等,基本做到周周有檢查,月月有匯總。在畢業環節期間,“卓越計劃”的學生回校三次,以組會的形式向環境工程專業的教師匯報他們的畢業論文/設計的工作進展。這樣既鍛煉了學生,也有助于及時發現問題并進行解決。在“卓越計劃”下的學生進行畢業論文答辯時,學院邀請校外專家、校外導師和部分用人單位參與論文答辯,避免了畢業論文成為“走過場”的形式,同時現場氣氛明顯活躍,學生認真程度也明顯提高,倒逼著“卓越計劃”畢業環節的教學質量提高。
六、結束語
實驗教學的基本任務是通過實驗活動,對學生進行科學方法和實驗技能訓練和培養,使學生能夠完整地、系統地掌握實驗的基本原理、方法和技能以及實驗技巧等,同時,學生通過實驗的實際操作,實現理論和實際的聯系,掌握技能,并能在此過程中提出問題,促進思考,從而使解決問題的能力得到提升,達到自主創新能力培養的目的。因此,圍繞實驗教學自主創新能力培養這一軸心,實驗教學的改革注重在實驗的內容和形式上兩個方面。在實驗內容上,實驗課程的開設和安排,一方面要按照培養計劃和教學大綱的要求,做到實驗課程教學內容與理論課程教學內容相一致,實驗課程教學進度與理論課程教學進度相協調;另一方面,在實驗教學條件、教學環境、實驗安全達到要求的基礎上,增加啟發性內容;顯然,后者更為重要,因為后者才是創新能力培養的關鍵所在。在實驗形式上,可開設驗證性實驗、設計性實驗、綜合性實驗、模擬性實驗、虛擬仿真性實驗等多種形式。誠然,自主創新能力的培養是多方面的,可以有多種的培養模式,這正是為什么自主創新能力的培養成為重要的探索課題的原因之一。作者在提高學生綜合素質的基礎上,基于環境工程專業實驗課程的特點,提出了“共性與特色耦合”培養機制與模式實踐。
本文闡述了在“共性與特色耦合”培養機制下的自我創新能力培養與創新意識、創新精神和創新過程實踐之間的關系。通過激發創新意識,培養創新思維,樹立創新精神和創新過程實踐,最終達到自主創新能力的培養和提高。這種模式不僅適用于環境工程專業實驗教學,而且也適用于其他學科的實驗教學過程,具有普遍性意義。
1實驗教學自主創新能力現狀分析
目前在我國高等教育中,一方面,大學生主要通過應試教育的模式升入大學,越來越多的大學生雖然已經意識到自主創新能力的重要性,但總體上還缺乏發明、創造和創新的根本意識,多數大學生對知識的掌握和能力的培養存在松懈和享樂主義傾向,對發明創造沒有迫切的追求和渴望,因而缺少創新意識、創新精神和創新能力的基本觀念。主要表現在創新思維不夠,深入努力思想缺乏,拘泥于幻想空間,不關注解決問題的焦點。大學生追求創新,希望獲得創新能力,但行動上不能落實,主動性發揮不夠,欠缺投身實踐的勇氣和能力。大學生的行知反差妨礙了創新能力的提高。另一方面,與國外發達國家相比,重理論,輕實踐;重分析,輕綜合;重個體,輕協作;重傳統,輕創新等問題,在我國現有的高等教育中依然存在,雖然我國高校已普遍重視對學生在動手實踐能力、綜合分析能力、團隊協作能力、創造創新能力等方面的培養,但在方式方法、內容內涵等諸方面缺乏經驗和不足,因而收效不甚滿意,對大學生實際工作能力和素質提升的作用還沒有達到預期的程度。例如,如何使學生樹立創新意識和創新精神,在學習和實踐過程中充分調動主動性和積極性等。在自主創新能力培養方面,世界發達國家已形成了獨特的實踐教學模式,例如英國“三明治課程”方式、美國“合作教育計劃”模式、德國“雙元制教育計劃”制度、日本“產學合作”形式等,這些模式為我們提供了豐富的參考經驗。國內北京大學實施了“元培計劃”,加強學生實踐創新能力的培養;同濟大學致力于知識能力-人格三位一體的KAP培養模式;武漢大學提出了創造教育、創新教育、創業教育的“三創教育”的多元化培養模式。這些模式的運行和結果為國內其他高校提供了寶貴的經驗。
南京信息工程大學創建于I960年,其前身是南京氣象學院,是一所享譽“中國氣象人才搖籃”的我國最早的氣象類專業院校。1999年,我校環境工程專業創建,現有學術碩士學位和專業(工程)碩士學位授予權,多年來為國家、地方環保和氣象部門培養了大批高層次的應用人才,尤其是大氣環境與氣候變化交叉領域人才的培養,形成了以大氣環境為特色的環境工程專業培養體系。近年來,借鑒了國內外在實踐教學自主創新方面的經驗和成果,在環境工程專業培養體系建設和模式實踐中,圍繞國家環保產業的需求和發展,圍繞高等教育大眾化形勢下應用人才培養目標,圍繞我校環境工程專業在國內和江蘇省學科特色建設中的定位,實施了環境工程專業“共性與特色耦合”培養機制下的建設與模式實踐,成功地探索出環境工程本科專業人才培養模式與特色的發展之路。
圍繞全面提升自主創新能力理念,首先全面修訂和改革了環境工程專業培養方案和培養計劃,增設“環境-氣象”交叉特色課程,加強學生第二課堂活動,完善實驗實習基地建設,明確了擁有全新自主創新能力的環境工程專業應用型人才特色培養模式的科學性。在此基礎上,①通過搭建“共性培養”和“特色培養”兩條主線,貫徹我校“全面支撐、創新引領,主動服務中國氣象事業”指導思想,突出了我校環境工程專業在環保領域的工科特色,開辟了在氣象領域交叉應用的領地,同時鞏固了環保行業淵源;②通過結合專業特色,開展國家級、省級和校級“三級”精品課程和精品教材建設,進一步開拓和完善現代化教學手段和教學載體;③圍繞實驗、實習和實訓等環節,構建了多層次的實踐教學體系,提高了學生的工程實踐能力和計算機應用能力。在過去幾年的提升自主創新能力建設中,我們構建的應用型人才“共性與特色耦合”培養體系,獲得了校內外廣泛好評,并力爭將我校環境工程專業建設成為“省內一流、國內先進、能夠影響海外”的環境工程研究與教學的應用型人才培養模式創新實驗基地。
2“共性與特色耦合”培養機制下的自我創新能力培養模式
2.1自我創新能力培養的前提條件——敦發創新意識,培養創新思維
每個人都有很大的潛能,尤其是年輕的大學生,托尼"E贊是英國智力研究人員,在他撰寫的《大腦第一》一書中指出,每個人具備的九個方面的潛能,通過訓練,這些潛能是可以被開發的。在這些潛能中,第一個潛能就是創造潛能,如何讓創造潛能發揮出來,需要有計劃有智慧的引導和訓練。在“共性與特色耦合”培養機制下,我們有意地讓每個學生將自己的興趣愛好和專業知識點關聯起來,首先使他們能夠了解自己,把握興趣,內心平和,激發潛能。只有每個人了解了自己,把握興趣,才能內心充實,創造潛能才能被激發出來。在這一過程中同時也培養了每個學生的自信心,而潛能的激發和自信心的樹立是在有目的的引導和訓練下展開的,是在“共性與特色耦合”培養機制中設置的。
被譽為俄國“教育心理學奠基人”的教育家烏申斯基曾說:沒有絲毫興趣的強制學習,將會扼殺學生探求真理的欲望。興趣是自我創新的重要動力因素,當學生的潛能被激發,有了興趣,就會產生欲望,就會主動地去發現問題,即產生動機,并積極探求問題,進而去解決問題,這是我們培養學生樹立創新意識的過程,創新意識是擁有自我創新能力的基點,是進行創造活動的出發點和內在動力,是創造思維和創造力的前提。我們可以發現,潛能需要激發,可以和興趣結合,能夠樹立創新意識,涌現創新思維;有了創新意識和創新思維,就會不斷地產生興趣和維持興趣,從而創造潛能就會不斷地被激發,形成了良好的循環。在此循環過程中,就會養成強烈的事業心和責任感,就會樹立健全的創新信念,從而為自我創新能力的培養和提高打下基礎。在我們“共性與特色耦合”培養機制下,由此形成了“激發創新意識,培養創新思維”的新型模式。
實驗教學過程是激發創新意識,培養創新思維最為理想場所,因為這個場所最有利于學生將自己的興趣和專業知識點關聯起來,能使學生產生欲望,形成意向,提出設想,激發創造潛能。在具體的過程中,可以設置問題情境,也即孕造一種特殊的氛圍,這種氛圍能夠促使學生在興趣與知識點之間發生激烈碰撞,從而產生強烈的探知欲望的火花4。一個良好的問題情境應該是生動直觀、富有啟發性。其手段有:直觀演示產生問題、實驗現象提出疑問、動畫仿真展示結果、案例分析和科學預言,等等。其過程是:抽象問題具體化、深奧原理形象化、枯燥知識趣味化。環境工程專業實驗教學過程,內容真實、過程形象、現象生動。因此,通過問題情境設置過程,喚起學生興趣,從而激發創新意識,培養創新思維。
2.2自我創新能力培養的基石——對立創新精神
擁有了創新意識和創新思維不等于完全具備了自我創新能力,在創造活動中還需要膽量、勇氣、智慧、決心和意志,不滿現有,敢于質疑,敢于去舊求新,這就是創新精神。僅僅具備創新意識和創新思維是不夠的,同時必須賦有創新精神。創新精神就是勤于思考,樂于實踐,刻意求新的精神,是一種勇于拋棄舊思想舊事物、創立新思想新事物的精神H。蘋果公司前CEO喬布斯是當代最富有創新精神的典型代表,是這個時代最偉大的創新者,人們如此地懷念喬布斯,不僅僅是他的產品為人類帶來了便利的和革命性體驗,更在于他擁有的那種全人類共同珍視和稀缺的財富:創新精神和富有想象力的心靈。《福布斯》每年全球最具創新精神的公司排行榜,將公司市值和創新精神關聯在一起,這一指標稱之為創新溢價。可見創新精神在自我創新能力培養中有多么的重要,創新精神是自我創新能力的基石。在我們“共性與特色耦合”培養計劃中,我們引導和教誨學生不僅僅滿足已有的書本理論和實驗方法,更需要勇于打破固有框框,不再唯書唯上和盲目效仿,敢于質疑權威。但同時教導學生,擁有創新精神首先需要遵循客觀規律,而不是胡來,要符合客觀需要,而不是為我是用。學生必須知道新穎、獨特是創新精神內涵的體現,但同時受到道德觀、價值觀、審美觀的制約。這是“共性與特色耦合”培養機制下的創新精神培養模式。
在環境工程專業實驗教學過程,實施“共性與特色耦合”培養機制下的創新精神培養模式,不僅要求學生具備信息加工能力、分析問題能力、動手操作能力、運用技術能力、表達能力等,還要求具備綜合分析能力。具體體現在:獨立思考、大膽探索、標新立異。要求每個學生提交綜合分析結果,即由此所得出的新思想、新觀點、新思路、新問題、新設計、新途徑、新方法等。這樣在整個實驗教學過程中,學生的膽量和勇氣不斷地得到激發,他們的聰明才智不斷地涌現,創新精神不斷地得到灌輸,創新的意志得到鍛煉。我們發現,有的學生對實驗路線進行了合理的修改,有的學生提出的新思路和新方法成為了本學科發展的亮點,有的還申報了國家專利,獲得了很大的成效。總之,在自我創新能力培養過程中,使學生樹立創新精神是十分必要和尤為重要的。
2.3自我創新能力培養的關鍵——主重創新實踐過程
創新實踐過程就是創新活動實施過程,是創新意識和創新思維實現的過程,其中需要創新精神的支撐,因而創新實踐過程是自我創新能力培養的關鍵所在。同時,創新實踐過程也是檢驗是否具備自我創新能力的過程。在環境工程專業實驗教學中注重“共性與特色耦合”培養機制下的創新實踐過程,是一個豐富多彩的思維過程,引導學生通過自身潛能的挖掘,把創新意識和創新思維寓于實驗的各個環節之中,這樣就會引發學生深層次的思考,從而培養和提高學生的自我創新能力。必須注意到,在創新實踐過程中,創新意識和創新思維的實現需要有意識的規劃和設計的,在“共性與特色耦合”培養機制中,我們有意識地規劃和設計了創新實踐過程,設置了環境工程專業實驗創新新模式-多維迂回式實踐過程。
在這種模式中,我們首先根據實驗原理與要求,規劃與設計實驗意境,在這一步驟中,目的是將學生的興趣點和知識點關聯起來,并能激發學生的各種潛能。由于學生的興趣點各不相同,因此要求具有相同或相近興趣的學生組成小組,實驗意境可以是多個,但實驗意境獲得應用必須滿足在實驗室可實施可行的原則,同時達到實驗要求,此步驟需要迂回多次。一旦有了實驗意境,就可以進行問題情境設置,通過多種手段體現問題情境,提供多個問題的情境,學生可以自由選擇,確定后開始設計實驗路線。在此步驟中,學生可以充分發揮自己的想象力,提出實驗新構思與新思路。設計的路線可以仿照原有的路線,也可以是全新的,如果設計的路線不合理或不可行,可以回到前一步重新設計或重新選擇問題情境,直至達到一個合理、可行的實驗路線為止。確定了(新的)實驗路線(其中包括實驗儀器和設備、實驗步驟等),學生可以開始實驗,記錄和處理實驗數據,并對實驗結果進行比較和分析,在此過程中,需要提出為什么等問題,并作出回答和解釋,迫使學生進行深層次的思考。如果比較和分析的結果不合理,需要找出原因,再迂回至上一步,直至得到合理的回答和解釋,最后得出結論。在這樣的多維迂回式實驗創新過程模式中,學生要得到一個理想的、嶄新的結果和結論,首先需要透徹地理解實驗原理和實驗過程。這樣,首先鞏固了學生的理論知識;其次,理想的、嶄新的結果和結論的產生必須有創新,必須摻入創新意識和創新思維。可見,前者是基礎,后者是關鍵,重點在過程。原理和過程不透徹,新的構思和路線無法產生,嶄新的結果和結論無從談起了。學生對實驗原理和實驗過程理解透徹,但不進行深層次構思,不會提出新穎的問題和滿意的解釋,也就得不到一個理想的嶄新的結果和結論。在這種模式下,多維迂回實際上是允許學生實驗有失敗。因此,學生通過多維迂回式實驗創新過程模式,學生自我創新能力得到了培養和提升。在這種模式下,有的學生提出了很多奇思妙想,有的學生變成了創造發明。在多維迂回式實驗創新過程模式實施過程中,學生的基礎理論知識得到了鞏固,學生的實驗興趣得到了極大的提高,自我創新能力得到了培養和提升。
在此列舉一個案例,在大氣污染物控制工程實驗-凈化和回收酸性氣體(SO2、NOx、CO2)實驗中,我們設置了各種實驗意境和問題情境,提供各種塔器吸收柱、膜接觸器等凈化設備,溶液再生方法有熱再生、真空再生和惰性氣體再生等,要求學生設計凈化回收裝置流程,并達到節能降耗的目的。學生設計出來的流程有: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;熱-真空混合再生;混合多段吸收混合多段再生;等等。在這些構思和設計中,包括單一式流程和組合式流程,組合式流程與單一式流程比較,組合式流程雖然復雜,需要獨特的構思和深層次思考,組合式流程易以達到節能降耗的目的。在多維迂回式實驗創新過程模式下的大氣污染物控制工程實驗的一個實驗中,學生就可以一方面學習和鞏固了吸收法凈化和回收大氣污染物的知識,另一方面,掌握了多種工藝流程,并創新出節能降耗新流程。
3結語