理念下的环境工程专业综合实验项目式教学改革
一 引言
在新的环境工程教育专业认证要求中,对毕业设计的要求越来越高,要求专业90%以上的学生毕业形式必须为毕业设计。随着毕业研究性论文的减少,学生在毕业论文的撰写过程中必然会遇到各种各样的问题,在对专业论文撰写或研究方面必将形成能力的缺失。在此背景下,环境工程专业基于OBE理念,推行环境工程专业实验教学持续改进,结合导师制推进专业综合实验“项目式”教学改革,提高学生研究课题、撰写论文、创新实践等能力。
工程教育专业认证制度是目前国际上通行的工程教育质量保障制度,是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础[1]。工程教育专业认证已是当代大学培养卓越工程师的必经之路,成果导向教育(Outcome-Based Education,简称OBE)理念是工程教育中最核心的理念,要求以学生毕业工程能力达成为目标,反向设计教学体系,重视学生整体能力的培养,教师为学生的学习成果负责[2,3]。
环境工程综合实验是环境工程学生开展毕业设计或论文的一个前期准备,同时也是检验学生三年专业学习的重要内容,是学生自我实现第一次解决环境工程复杂工程问题的实践。通过专业综合实验及基础知识的运用,解决复杂工程问题,以期学生获得独立查阅文献、思考问题、提供解决方案和采取相应措施的综合能力提升[4]。“项目式”的环境工程专业综合实验是导师指定一个基于工程项目的实验内容,学生运用已学的知识来设计和操作实验,是综合训练学生实验技能的一种综合性实验[5]。在专业综合实验过程中,学生查阅资料,进行独立的实验思考与设计,独立进行实验操作。
二 开展环境工程专业综合实验的必要性
(一)社会进步促使学生更全面的发展
环境工程是在多学科相互交叉渗透的基础上发展起来的一门新兴学科[6]。随着全球环境问题的日益突出,环境工程涉及的研究领域也不断丰富,使得环境工程学科迅速发展成为一个综合性、应用性很强的学科,于此同时也对环境工程的人才培养提出了更高的要求。为培养适应社会发展的新型人才,我们应进一步加强专业综合实验教学改革,以培养学生的动手能力,逐步提高学生的独立发现问题、分析问题和解决问题的能力,开发学生的创新能力和实践能力,促使学生全面发展。
(二)基础实验条件的限制
目前,由于本科实验室仪器设备及平台条件相对欠缺,地方高校在环境工程基础实验教学内容设计中,多以基础验证型实验为主,创新性专业综合实验较难得以实现。基础验证型实验固然能较好地锻炼学生的动手和实验能力,但是往往是实验老师将所有的药剂和设备都准备好的情况下,学生按部就班地完成实验,机械地抄写数据,完成实验报告就可以,并不能很好地锻炼学生的创新能力和科研的思维能力。基础实验安排过多,创新型实验的缺乏,往往会导致实验教学模式单一,与学科前沿发展严重脱节,无法充分激发学生的科研兴趣[7]。
(三)工程教育专业认证的需求
新的工程教育专业认证对毕业设计提出了更高的要求,要求毕业设计高达90%,毕业研究性论文相应减少,往往将导致学生没有涉及研究论文撰写等内容,在科研能力上容易造成相应缺失。由于专业基础等实验多以按部就班的验证性实验为主,基本不需要查阅相关的科技文献,那么在毕业设计的文献综述和开题报告撰写之前,学生基本没有文献查找及阅读的锻炼,一系列能力自然相对欠缺。同时,在专业基础等实验进行过程中,学生基本按照实验指导手册机械操作,对实验原理的设计等缺少思考。因此,学生在毕业设计完成时,往往就比较依赖导师对设计的总体指导,在文献查找和设计创新等方面存在能力上的欠缺。
因此,急需一种能让学生充分锻炼自我,提升科研能力,发挥创新能力的专业综合实验方式来与之相匹配。
三 开展专业综合实验的形式与过程探索
环境工程专业综合实验在本科生导师制的基础上,结合本科导师的“项目式”课题,要求学生针对环境工程中的某一现实问题,提出自己的解决方案,并在实验室开展实验研究,培养学生具有前沿的专业知识和扎实的专业技能,培养学生运用知识解决问题的能力,使学生具有潜在的发展能力和继续学习、分析数据、表述和应用知识等基本能力。
(一)优化专业综合实验形式