环境科学专业实践教学体系的改革与探索——以天津理工大学为例

葛艳辉， 闵 笛， 刘桐芬

(天津理工大学，天津 300384)



环境科学专业实践教学体系的改革与探索
——以天津理工大学为例

葛艳辉， 闵 笛， 刘桐芬

(天津理工大学，天津 300384)

环境科学学科作为一门交叉学科，牵涉的科学技术领域广泛，知识更新快，工程实践性要求高。研究以天津理工大学为例，介绍了环境科学专业实践教学的目的和主要教学内容，从实验教学、实习教学和设计教学等部分介绍了环境科学专业教学体系实践教学的组成和发展现状。分析了实践教学中存在的问题，进而结合环境科学专业的发展趋势和天津理工大学办学的实际情况，提出环境科学专业实践教学体系的改革方案和措施。

环境科学；实践教学；改革措施；天津理工大学

随着世界经济的发展，环境问题日益突出，成为全球关注的重点问题之一。环境科学专业作为一门综合性的交叉学科，其所牵涉的科学技术领域广泛，知识更新快，工程实践能力要求较高，不但要求学生有扎实广泛的理论基础，同时还要具备实践动手能力和创新能力[1]。目前，传统的重理论、轻实践的教学情况在环境科学专业教学中依然存在，环境科学类专业的理论教学比较容易取得良好效果，但教学过程中与环境问题的实际结合还有所欠缺，理论教学与实践教学存在不同程度的脱节现象[2]。因此，调整和改革实践教学，加强实践教学环节势在必行。笔者分析了环境科学专业实践性教学环节存在的问题，并针对现存问题提出了有效的实践教学改革措施，以实现实践教学和理论教学的有机融合。

1　实践教学内容

实践教学环节是指课堂教学之外的实践教学活动，包括实验、实习、课程设计、专业设计、毕业设计和社会实践等诸多环节[3]。环境科学专业实践教学的主要目的是使学生具备环境监测、评价、规划与管理、污染控制方面的基本理论和技能，多以课程实验的形式开展，因此在理论教学中安排的实验项目课时约占课程总学时的1/4～1/3。实习教学可使学生掌握专业发展前沿动态，了解解决环境问题的原则、方法和技术，培养严谨的工作态度和作风，引导学生从专业角度考虑问题，提高学生理论联系实际的工作能力及创新能力[4-5]。因此，为了适应社会经济、科技发展和教育发展的要求，合理地调整高等教育的结构，培养学生的专业思维，以及实现实践教学与理论教学的高效融合，就需要探索实践教学中的实验教学和专业实习改革[6]。

2　实践教学环节组成及发展现状

实践教学环节是课程教学体系的重要组成部分，是保证教学质量的必不可少的环节。天津理工大学环境科学专业教学体系中的实践教学包括实验教学、实习教学和设计教学部分，其中实验包括独立设课实验和课程实验。学院经过多次讨论和论证，将基础生物学实验和分析与基础实验设为独立设课实验课程，地理信息系统、环境生物学、环境化学、环境监测等专业基础课和专业课均设有一定学时的课内实验，以巩固和加强学生对理论知识的理解和运用。

该专业设有教学实习和认识实习，其中教学实习以生态学和环境地学课程为依托，在培养计划运行第5学期单独安排一周时间到天津蓟县山区进行地质地貌勘测和植被调查等实习工作；认识实习是本科教学培养方案中非常重要的实践性教学环节，目的是为了使学生掌握基本的生产实践知识，验证、巩固和扩展已学过的专业课程内容，培养学生理论联系实际的习惯，提高其在生产实际中观察问题、分析问题、总结问题及解决问题的能力，为后续专业课程的学习奠定基础。通过教学实习和认识实习环节，使学生了解环境科学领域所涉及的诸多问题及其发展现状，使学生建立起对专业的兴趣和信心，培养学生对专业的热爱及为祖国建设做贡献的志向。

设计教学包括课程设计、专业设计和毕业设计几个环节，根据环境科学专业培养目标，设定环境监测课程设计，并以课程论文的形式体现。通过课程设计，使学生对现场调查、监测计划设计、优化布点、采样与分析技术方法、质量控制与质量保证以及信息管理的系统性工程等知识有更深层次的理解和掌握；学会运用环境监测的方法和手段监测水和废水、空气和废气、固体废弃物、土壤污染、噪声和放射性污染等，了解环境监测新技术的发展和运用。环境科学专业设计是以培养学生的综合应用能力为目的，通过专业性项目的设计训练了解该方向的设计前沿，掌握基本的设计思路和方法，掌握资料搜集、方案设计的基本要领，同时通过专业设计，锻炼学生独立思考的能力，使学生能够独立承担一个小型专业设计任务的立项、认证以及初步设计。

毕业设计(论文)是教学过程的最后阶段的一种总结性的实践教学环节，其主要目的是培养学生综合运用所学专业知识和实践技能，独立发现问题、分析问题和解决实际问题的能力，使学生受到专业相关工作的基本训练。环境科学专业毕业设计(论文)要求选题要结合实际，符合专业培养目标。通过选题论证、文献检索、技术调查、实验设计、实际操作、数据处理、结果分析、毕业答辩等环节，全面锻炼学生的综合实践能力，重点培养并提高学生的开发创新能力，同时培养学生的计算机与外语应用能力。

3　目前存在的问题

笔者长期从事环境科学专业建设和专业管理工作，深知目前天津理工大学的环境科学专业发展存在一些问题。实验教学方面，虽然很多专业课都设置了一定课时的实验，但是大部分实验都是传统意义上的对理论课上某些原理或现象而设计的简单的验证性实验。实习多采用集中方式进行，实习基地不稳定，与实习单位的联系缺乏连续性，未能建立长效合作机制。大多数学生到四年级才通过教师指导毕业设计参与教师的科研工作，限制了专业概念和创新思维的全面形成。该专业教学缺乏完善的实践环节考核机制，教学效果上有待于进一步提高。

4　实践教学改革措施

4.1实行专业导师计划2013年学校确定环境科学专业与环境工程专业以环境类进行大类招生。开学一年后，按照学生成绩和学生志愿进行专业分类。为了让学生尽快了解自己所选专业的研究方向及发展现状，使学生尽快树立专业思想，在一年级的课程设置中安排了环境科学与工程概论课程，为学生讲解两个专业的研究侧重点和工作方向。然而，一部分学生对于工科专业和理科专业的理解仍然存在一定的误区，加之现在学生对于未来的思考缺少主动性和深入性，导致专业分类后出现了一定的弊端，比如专业男女生比例严重失调：男生学习成绩不如女生，在选择专业时失去选择权，导致环境工程专业女生比例远超出男生，而环境科学专业的男生比例很高，分班后的环境科学专业学生成绩整体形势不容乐观。面对这种情况，环境科学专业启动专业导师计划，以面转点，每个指导教师负责几名学生，有针对性地开展工作。指导教师采用一对一的方式，了解每个学生的具体情况以及心理动态，帮助学生分析存在的问题，为学生提供建设性的改进办法。由以往高年级进行的针对性专业指导思路改为从低年级入手，教师对学生进行专业引导和指导，帮助学生树立较强的专业意识，指导学生从专业角度学习基础理论知识和实验技能、分析问题和解决问题。教师根据科研情况，安排学生参与课题研究，从低年级构建以项目参与为主的实践教学新模式。教师为学生提供参与科研工作机会的同时，积极帮助学生走向社会实践，使学生逐步科学地形成自己的专业研究方向、就业规划等。经过专业指导教师和学生的共同努力，学生学习的主动性和积极性逐渐提高，学习状态和精神面貌大大改观，学习成绩稳步提高。同时学生积极参与校级、院级组织的各种活动，自发成立科研小组，参与科技立项活动，班级凝聚力提高，学风和班风建设取得了一定的成效。

4.2加强开放实验室建设

4.2.1增加综合性、设计性实验。基础生物学实验在原有的微生物学实验项目部分增加专业性更强的环境微生物学实验项目，具体包括土壤中微生物的分离与培养，细菌菌落观察、细菌的染色及真菌个体形态观察，水中细菌总数的测定及菌落计数。实验课程要求每年更新或优化10%～20%的实验项目，以适应教学发展的需要。例如环境监测中会根据专业发展情况，对一些陈旧过时的监测方法或实际应用不多、行业性很强及理论知识高深、测定步骤繁杂的内容予以适当删减和合并。地学基础实验中对于学生难于勾画的流域汇水面积做了小型流域的教学模型，使学生能够得心应手地完成勾画工作。分析与基础实验是后续很多课程和实验的基础，针对实验项目的设置开展多次研讨，相关专业教师全部参加，制订合理的实验项目，在教学运行中也由多位熟练掌握大型仪器的教师参与，使得学生直观掌握综合性实验项目的原理、实验仪器的使用、实验数据的分析与总结等知识与技能。

4.2.2为学生自主实验创造条件。目前，从教育部到学校有各级“大学生创新创业训练计划”及“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛和创业计划大赛，学校团委设有本科生科技立项等项目、计划支撑，提倡专业教师多渠道地鼓励学生多申请、参与相关项目，并积极作为指导教师参与工作。学生参与科技立项以及创新创业计划的热情很高，广开思路，在教师的指导下确定研究方向，制订合理的研究方案，按照计划广泛开展工作。在研究进行过程中，教师有意锻炼学生自主进行科学研究的能力，对于学生在研究过程中遇到的问题能够给予科学指导，定期召开阶段工作总结会议，根据研究进展情况适当调整研究内容和研究方法。与实验中心协调，主动向学生开放相关实验室，使学生有更多的独立实验的机会，充分发挥学生的想象力和聪明才智，为学生的个性发展创造条件。

4.3加强实习基地建设按照培养目标要求，2013级培养计划调整将地学基础改为环境地学。该专业教学实习是环境地学和生态学课程教学过程中的必要环节，具有很强的实践性和综合性，不仅能够使学生对所学课程理论知识加以验证，更重要的是培养学生的实际动手能力，培养学生的观察能力、对具体地质地貌现象的识别能力、生态学问题的综合分析能力，以做到对书本知识融会贯通，提高实际工作能力，因此教学实习是教学计划中的一个重要组成部分，是巩固课堂讲授知识、提高基本技能和获取科学研究资料的重要途径，也是提高综合素质的教育环节之一。“蓟县梨木台自然风景区”为天津理工大学建立的教学实习基地之一，为了见识更多的地质现象、岩石种类及形成原因、土壤质地结构、植被种类及生物多样性，根据教学需要又增加“蓟县九龙山国家森林公园”为环境科学教学实习基地。

学生经过教学实习，虽然对于实践学科的目的意义已经有了较为专业的认识，但是教学实习和认识实习的实习项目及要求不同。前者以课程为依托，针对特定课程确定实习项目，后者的目的是使学生了解和掌握基本生产知识，印证、巩固和丰富已学过的专业课程内容，提高其在生产实际中调查研究、观察问题、分析问题以及解决问题的能力。由此，培养方案中设立认识实习，以期通过认识实习使学生学到、接触到更多知识，加深对环境科学专业诸多问题的感性认识，为今后的工作和学习打好基础，积累经验。针对环境科学的专业特点，在前一年度实习内容的基础上都会做出相应调整，增加相应实习项目，确定更为专业的实习内容。学院已与天津创业环保东郊污水处理厂、天津泰达威立雅水务有限公司建立了长期有效的联系，但主要侧重于水处理方向。为了增加专业实习面，在已有的实习基地的基础上，广泛建立联系，与相关专业部门和单位讨论，筛选并确定长期合作单位，定期向这些单位输送专业学生，增加学生的实践及就业机会，实现“双赢”。目前，该专业已与天津市环境保护局、天津市环境保护科学研究院、天津市环境监测中心、农业部环境保护科研监测所、交通运输部天津水运工程科学研究院等环保部门建立了长期的实习关系，定期为这些单位输送学生进行专业技术实习，使学生获得一定的专业技能，得到了锻炼，为进入专业工作岗位奠定了一定的理论和技术基础。

4.4建立实践性教学环节教学质量的管理与监督机制实践教学是本科教学中很重要的一个教学环节，是培养学生创新精神、创新能力和实践能力的一个重要阶段，实践教学质量直接影响专业人才培养质量及学生的从业能力。为深化教育教学改革，提高实践教学质量，结合学校、学院考核机制，从专业建设实际出发，细化评价办法和细则，完善实践教学环节质量考核体系，在对实验教学、毕业论文的教学管理上，借鉴一些新的经验制定实践教学、实验教学和毕业论文(设计)教学质量管理办法，使实践教学质量和水平得到提高；建立实习基地评估体系，补充实习基地文件，确定实习基地评估体系的内容和指标，并对专业实习基地进行有效评估。

5　结语

专业导师计划首先在环境科学与安全工程学院2013级环境科学专业进行实践，取得了良好的效果。近几年实习基地建设和实践教学项目都在尝试阶段，并根据经验和成果逐步推进和完善。实践改革贯穿整个环境科学专业，从2013或2014级学生开始全面实施，涉及实验、实习及毕业论文等各个实践教学环节，注重扩大学生的知识面和专业技能，使学生对与专业相关的学科、高新技术的发展及应用前景有所了解，具有一定的科学研究和技术开发能力。在实施过程中，广泛听取专业教师、学生工作教师及学生的意见，在总结成绩的基础上克服困难，解决问题。

实践教学考核机制的建立目前还处于摸索阶段，初步建立并实行了管理办法，今后应进一步完善考核机制，实践教学考核与理论教学考核并行，点面结合，建立长效健全的考核体系。

[1] 粟银,彭清静,刘春琼,等.环境科学专业教学改革探讨[J].教育管理研究,2011(3):25-26.

[2] 卢一卉.“化学实验教学研究”课程改革初探[J].西南师范大学学报(自然科学版),2009,34(2):197-200.

[3] 王瑞杰,陈绍甫,瞿兆斌.加强实践性教学环节努力提高教学质量[J].西南农业大学学报(自然科学版),2000(S1):8-9,16.

[4] 莫德清,莫建萍.强化环境工程专业学生实践能力培养的探讨[J].桂林电子科技大学学报,2008,28(4):373-375.

[5] 张承中,彭党职.高等学校环境类专业实践环节教学现状调查及教学改革思考[J].西南科技大学学报(哲学社会科学版),2004,24(4):6-9.

[6] 朱启红,夏红霞,宋仲容,等.环境科学专业创新性人才培养实践教学模式初探[J].重庆文理学院学报(自然科学版),2009,28(4):82-84,88.

Reformation and Exploration of Practice Teaching System of Environmental Science Major—A Case Study of Tianjin University of Technology

GE Yan-hui, MIN Di, LIU Tong-fen

(Tianjin University of Technology, Tianjin 300384)

As a cross discipline, environmental science is involved in a wide range of scientific and technological fields, knowledge update quickly, engineering practice has high requirement. Taking Tianjin University of Technology as example, the purpose and main contents of the practice teaching of environmental science major were introduced, the components and development status of practice teaching of environmental science major were introduced from aspects of experiment teaching, practice teaching and design teaching. The existing problems were analyzed, combined with the development trend and actual situation of Tianjin University of Technology, several reform schemes and countermeasures of practical teaching system of environmental science major were put forward.

Environmental science; Practice teaching; Reform measures; Tianjin University of Technology

天津理工大学教学改革项目资助(YB12-27)。

葛艳辉(1977-)，女，黑龙江双城人，副教授，博士，从事环境科学教育工作。

2016-07-11

S-01

A

0517-6611(2016)24-241-03