环境工程专业创新教育实践课程模块化教学模式研究

李如忠

[摘    要]    创新教育实践是创新人才培养的重要途径。鉴于传统的实践教学活动在环境工程专业创新人才培养方面的不足，为适应创新教育由精英化训练向大众化普及转变的客观需要，对环境工程专业创新教育实践课程设置的必要性进行了剖析，构建了一个由不同模块和不同层次子模块共同构成的创新教育实践课程教学体系，并初步进行了应用尝试。

[关键词]    创新教育;创新教育实践;课程;环境工程专业;模块化

[中图分类号]    G642.0        [文献标志码]    A        [文章编号]    1005-4634（2014）06-0090-04

创新是人类个体发展的最高体现，也是人类文明的源泉和社会进步的动力。我国《高等教育法》明确规定：“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。”因此，发展创新教育、培养创新人才是高等院校的重要使命，也是世界高等教育的发展趋势。目前，高校创新教育活动正如火如荼的开展，但如何在现有教学体系中融入创新教育，探究实施创新教育的方式、方法，培养学生的创新精神与创新意识，仍是高校教育改革面临的重要任务。

随着我国生态环境的日益恶化，加强环境保护成为国家极为关注的重大问题。创新教育实践是培养创新人才的重要载体。作为培养环境保护专门人才的环境工程专业，如何培养出既具有扎实的理论基础和超常的创新理念，又具有敏锐的创新思维、基本的创新技能和创新人格的创新型人才，是每一位授课教师应该认真思考和努力探索的课题。本文对环境工程专业创新教育实践课程设立的必要性进行了分析，并从课程层面对创新教育实践课程的“模块化”教学模式进行了探讨，初步提出了环境工程专业创新教育实践课程教学体系。

1    高校开展创新教育实践活动的重要性

1.1    创新教育的意义和紧迫性

胡锦涛同志在2006年全国科学技术大会上明确指出：“科技竞争成为国际综合国力竞争的焦点。当今时代，谁在知识和科技创新方面占据优势，谁就能够在发展上掌握主动。”可以说，无论是知识创新还是技术创新，无论是经济竞争还是科技竞争，归根到底还是要靠大量高素质的创新型人才。创新人才培养是新时期我国人才战略的核心任务，而高等教育的任务就是培养具有创新精神和创新能力的专门人才。创新能力是人的一种潜能，是一种可以通过学习和训练得到激发和提升的能力[1]。创新教育就是一个以培养人的创新精神和创新能力为基本价值取向的教育，它包括了创新意识的唤醒、创新精神的激发、创新思维的训练和创新能力的培养等要素。在当前我国的高等教育中，偏重知识和技能的传授，对于学生创新精神和创新能力的培养重视不够的现象依旧大量存在，这可能与部分教师自身创新意识和创新能力不足有很大关系[2，3]。总的来看，在国内大部分高校，一些适合创新教育的新思想、新观念还未能树立起来，创新教育的实践活动还不够扎实、充分，适宜创新教育的教育体制和环境氛围也还未能形成[4]，从而制约了我国创新人才的培养。因此，加速推进高校教育体制改革，积极推动创新教育活动具有重要的现实意义，也是一件极为紧迫的工作任务。

1.2    创新教育实践是培养创新人才的重要环节

在创新人才的培养中，创新能力是核心，实践能力是基础，是素质教育的灵魂和追求的最高培养目标。归根结底，创新教育实践就是以培养学生的创新意识和创新能力为指向的实践教育活动。学生只有在实践中追求创新并把创新构思付诸于实践，才有可能提高自身的创新能力，即需要在实践中培养创新能力。因此，创新性实践是培养创新人才的重要环节，是创新人才成长的必由之路[5]。通过开展创新教育实践活动，使学生学会发现问题和提出问题，进而开展面向特定问题的研究型学习，在经受艰难的磨练后，体会成功解决问题的喜悦和顿悟过程，并通过获得创新性的成果产生成就感，从而树立自信心、培育创新精神、提升创新能力。

1.3    创新教育实践正由精英化训练向大众化普及           转变

2007年启动的国家大学生创新性实验计划，就是试图探索并建立以问题和课题为核心的教学模式，倡导以本科生为主体的创新性实验改革，借以调动大学生们的积极性、主动性和创造性，激发创新思维和创新意识，逐渐掌握思考问题、解决问题的方法和技能，从而提高创新实践的能力。2010年5月，教育部出台了《关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》，强调把创新创业教育纳入到专业教育和文化素质教育教学计划和学分体系中，建立具有多层次、立体化的创新创业教育课程体系，并把创新创业实践作为创新创业教育的重要延伸。近年来，参与国家、地方以及高校内的各级创新创业实验计划，已成为各高校大学生创新教育实践活动的重要形式和内容。

但由于种种原因，现有的大学生创新性实验计划在很大程度上仍然还是面向部分精英群体的训练，特别是国家级实验计划项目。尽管一些地方政府和高校陆续设立了一些创新创业性实验计划，但仍不能保证每一位大学生都有机会参与。当前，我国高校创新教育实践活动正由精英化训练向大众化普及方向转变，从而对现行的创新性实践活动提出了更多更高的要求，如何适应这一变化趋势，关系到创新教育的长效发展。

2    环境工程专业创新教育实践课程设置的      必要性

2.1    传统实践教学的目的和功能定位

一些学者建议，环境工程专业的创新教育应依托课程实验、实习、课程设计、毕业设计等实践教学环节及大学生创新创业活动[6-9]。毕业设计由于承载了综合运用所学专业知识解决实际问题的使命，因此往往被认为是培养大学生创新能力、实践能力和创业能力的重要环节[10]。

从课程设置的目的和功能定位来看，实验教学是以提高动手能力为主线，以掌握基本技能和方法、融会贯通科学知识、促进创新思维为主要教学目标;实习主要包括认识实习、生产实习和毕业实习等多个层次，其中认识实习的目的是让学生对所学专业有一个初步的认识，借以激发他们对所学专业的兴趣和热情，而生产实习和毕业实习则是培养学生综合运用所学知识、理论、技能独立解决实际问题的能力;作为教学计划中的重要组成部分，课程设计和毕业设计的目的是使学生系统巩固所学知识，将所学理论知识灵活地应用于实践，从而提高学生分析问题和解决实际问题的能力。对于大部分教学型或教学研究型高校，特别是工科大学生而言，强调课程设计和毕业设计过程中养成使用设计手册、严格按照设计规范要求开展工程设计的良好习惯极为重要，这是学生走上工作岗位后能否正确开展实践工作的基本保障。

2.2    科研是大学生创新性实践活动的主要环节

近些年来，大学毕业生因实际动手能力差而在社会上饱受诟病，究其原因，与在校期间缺乏系统、扎实的基础训练不无关系。笔者以为，尽管在课程实验、实习、设计等教学实践中可以开展一些创新活动，但就大多数教学型或教学研究型高校特别是工科大学生而言，在实践教学环节，加强基本功训练或许更为重要一些。实际上，由于种种因素的限制，在课程实验、实习、设计等教学活动中，能够留给学生开展创新性实践的空间也是非常有限的。事实上，实践教学环节也是开展创新教育的基础，学生只有具备扎实的专业知识基础，才可能具有源源不断的创新动力和创新潜力。

作为一项新的教育理念，创新教育应有自身独特的教学理念和标准要求，绝不是简单地重复现有的实践教育活动。顾秉林等[5]认为，科研是学生创新性实践活动的主要环节。换言之，如果学生不能以科学研究为活动主题或不能参与到科研中去，那么也就谈不上所谓的创新教育。根据这一标准要求，可以说，目前国内大部分高校针对一些课程实验、实习、课程设计、毕业设计等开展的实践教学活动，还不能归入创新性实践的范畴，因为这类实践还仅仅属于为巩固和掌握所学专业知识的学习，还不是面向问题的学习，至多仅属于初步的科研训练，因此它们距离创新实践中的研究型学习要求有着很大的差距。相比较而言，目前高校中开展的各类竞赛、大学生创新创业实验计划以及参与教师的科研课题等实践活动，无论是字面上还是内涵上，都更加贴近于创新教育的要求，因而成为很多高校努力拓展和积极争取的发展模式。

2.3    创新教育实践课程的优势

总的来看，不仅环境工程专业，其它学科领域将创新教育实践作为一门课程来安排教学的情况也极为少见。在这方面大连理工大学走在了全国的前列，该校创新实验学院率先在国内开设了“创新教育基础与实践”课程，并建立了一整套的课程教学体系，培养了一批创新人才。2009年，该校创新教育系列课程教学团队被评为电气信息类国家级教学团队;2011年，“创新教育基础与实践”课程又被评为电气信息类国家级精品课程。总体上看，该课程主要包括创新教育通识基础教学、创新教育专业基础教学和创新教育实践教学等3个组成部分，并在讲授创新思维、创造原理和创造技法等通识性知识的同时，按照CDIO 工程教育理念构建知识模块，在课堂教学和实验教学中围绕项目设计，将相关课程有机联系起来，构建了一套完整的“个性化、双渠道、三结合、四层次、多模式”的创新教育实践教学体系[11]。

课程实验、实习、设计等教学实践较适合于大面积的人才培养，但在创新性实践应用方面却面临很多难题，除了受限于需要将教学重点放在学生的基础训练上外，还难以解决因学生个体能力和专业水平差异以及个人兴趣爱好迥异等给教学工作带来的影响。针对这些问题，创新教育实践课程都能够给予很好地解决，特别是依托多层次、多渠道、模块化的培养模式，可以非常灵活地应对上述诸多问题，因此具有传统实践教学所不具备的独特优势。可以预见，创新教育实践课程将在高校创新教育活动中扮演越来越重要的角色。当然，开设创新教育实践课程，并不妨碍在专业基础或专业课程教学中继续开展创新教育活动[12]。

3    环境工程专业创新教育实践课程“模块       化”教学模式

3.1    环境工程领域创新性实践的模块化特征

大规模的创新教育活动由于面向广大的学生群体，自然也就会遇到学生爱好、兴趣多样化的问题。不仅如此，大学生个体之间不可避免地存在智力、能力等方面的差异，因此需要设置不同类型的知识模块、开展不同层次的创新实践活动。单就学科特点看，环境工程专业是一个集自然科学、社会科学和工程技术于一身的交叉性学科，基本内容涵盖了大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废物的处理和利用、环境污染综合防治、环境系统工程等方面，是一个交叉特色鲜明的学科。但由于环境学起步相对较晚，在污染控制理论与技术方面大都还不够成熟和完善，因此可供学生开展创新实践的对象和取得创新性成果的机会都相当多。环境科学问题涉及水体、大气、土壤、固废、生态、噪声等多个环境要素，不仅与日常生产生活密切相关，而且每个环境要素所涉及的环境问题又是多种多样的，具有鲜明的模块化特点，这为“模块化”方式开展创新性实践活动提供了极大的便利。

3.2    环境工程专业创新教育实践课程教学体系

高校是创新人才培养的主体，理应用创新的方法教育人，让创新伴随并影响学生的一生。在创新教育实践课程中，突出创新思维的培养与创新技法的训练，并适当讲授一些有关创新理论与方法的知识同样十分必要。

与常规的专业基础课或专业课程不同，创新教育实践课程的教学内容必须体现“创新源于实践、始于问题”的理念。为此，可以从“问题”-“理论”-“实践”等环节出发，构建一个包含创新教育通识基础教学、创新教育专业教学、创新教育实践教学等内容的课程教学体系，从而培养大学生分析问题、解决问题的能力，培养具有创新精神和创新能力的高素质人才。其中，通识基础模块主要讲授有关创新思维和创造技法的知识，创新教育专业基础教学模块主要讲授与创新实践密切相关的专业理论知识，而不是大学教材中较为成熟的理论技术。这里，创新教育专业基础教学模块和实践教学模块，可以结合参与授课教师的专长、承担的科研项目以及学生的兴趣、爱好等，分别设计若干可供选择的教学知识模块和实践模块，即模块应该具有多样性。由于模块选择的不同，可以将学生分配在不同小组接受专业基础教学和实践教学的学习。考虑到环境工程专业的具体特点，创新教育可以重点围绕水污染控制技术、大气污染控制技术、环境噪声控制技术、土壤重金属污染修复技术、水环境生态修复技术等知识专题展开。当然，也可以根据国家对环保技术的迫切需要，设立一些具有挑战性的专题模块。创新教育实践模块主要是针对上述方向具体开展创新实践，通过产学研的有机结合，充分展现大学生的创新能力和综合素质。

环境工程专业创新教育实践课程教学体系的大致构成情况如图1所示。为保证创新教育实践活动的质量，在制定各知识模块的教学或实践内容时，不仅需要考虑课时安排，还需根据具体的师资条件及时调整创新教学或实践的各项模块。从目前国内高校环境工程专业教学计划中课时安排的情况看，大部分专业课程都不超过40学时，因此需要对每一模块在教学内容和创新实践课程难易程度的分配上，进行统筹规划和系统安排。

3.3    创新教育实践课程教学模块的选择

有必要指出的是，图1所描述的课程教学体系主要是针对已具备一定专业理论知识的高年级本科生。对于一、二年级大学生，由于基本上都还没有接受专业知识的学习，直接采用图1的课程教学体系可能存在一定的难度。实际上，面向低年级本科生的创新教育实践活动，其主要目的更多的体现在培养学生的创新意识和初步的创新能力方面，为此有必要对专业基础教学和创新实践教学部分相应的污染控制或修复技术模块，根据专业理论深度和创新实践的难易程度，进一步细化为高、中、低等多个不同层次，并制定相应的教学和创新模块（即子模块），构建一个由不同模块和多层次子模块共同构成的创新教育实践课程教学体系。低年级本科生可以选择低层次子模块，对于具有一定专业知识的高年级学生，则可选择中、高层次子模块。

在教学方式上，对于低年级本科生，可以采用专题讲座、实地调查和采样分析、问题讨论等教学方法;对于高年级本科生，除了开展专题讲座外，更重要的是参与科研项目，从机制或机理方面开展科技创新。至于各模块的具体教学和实践内容，笔者将另文撰述。

4    环境工程专业创新教育实践课程教学的       初步尝试

2012年，合肥工业大学首次面向全校低年级本科生开设了创新教育实践课程。同年7月，笔者和另外两位教师一道共同承担了环境工程专业大学一年级本科生（2011级）的创新课程教学工作，整个教学工作集中安排一周时间。考虑到教学对象仅学习了《环境学概论》课程，还没有接触到其它专业课，加之教学时间安排较为集中，决定在集中进行通识基础教学部分的教学后，再针对不同模块分组开展专业基础教学和创新实践教学。本次授课选择了水环境保护、环境噪声控制和大气污染控制等3个模块，每个模块均以低层次子模块开展创新教学实践。其中，通识基础教学部分安排了6个课时的教学，主要讲授有关创新思维和创造技法的经典知识和案例等;按模块开展分组教学实践活动安排了24个课时。

从教学方式看，每个小组均采用授课老师先引出问题，并就相应问题简要讲授相关的基本理论和原理的方式;然后，开展现场调查、采样分析和专题讨论;最后，撰写调查研究报告。其中，水环境保护模块主要围绕巢湖水体富营养化现状、危害、产生原因及控制对策等内容，开展创新实践教学活动;环境噪声控制模块是在实地测量噪声强度的基础上，揭示合肥工业大学校园内及周边交通干道噪声类型、分布特征、衰减规律及控制对策;大气污

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染模块则是在对合肥工业大学校园及周边街区大气采样和分析测试的基础上，解析不同功能区空气的  和  浓度分布、变化特征及控制对策。从研究报告撰写的情况来看，学生们对本次教学活动都表现出极大的热情，并能对所探讨的环境污染问题积极思考，提出了一些很有见地的观点和认识，并对水、大气和噪声污染控制技术领域诸多亟待创新的理论、技术与方法，产生了浓厚的兴趣，从而培养和提高了创新意识，也加强了大学生对环境工程专业的认同感。可以肯定地说，尽管本次创新教学活动还存在经验不足、内容准备不够充分等一些缺陷，但这已经让学生们感受到了创新教育实践课程的与众不同和极大魅力，基本达到了教学目的，对激励学生不断探索和追求创新大有裨益。

5    结束语

高等学校承载着培养创新人才的重任。目前，国内高校对创新人才培养模式还处在不断摸索和实践阶段，创新教育也正在由传统的精英化训练向大众化培养方向转变，这既给创新人才的培养带来了机遇，同时也带来了巨大挑战。大学生创新性实践活动需要以科研为主要环节，这与传统的课程实验、各类实习、课程设计和毕业设计等实践教学环节有着显著的差别。基于环境工程专业多学科交叉特点和合肥工业大学环境工程专业创新教育实践课程教学的需要，初步提出了一个以创新教育通识基础教学、创新教育专业教学、创新教育实践教学等为主要内容，由不同模块和不同层次子模块共同构成的创新教育实践课程教学体系，并进行了应用尝试，取得了较为满意的效果。

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