面向环境类新工科人才培养的探索与实践

王鑫 陈妹

摘  要：随着经济和社会的快速发展，环境问题的解决越来越依赖于多学科知识的深度融合，而传统的环境类工科专业亟待开展对新工科人才培养的探索。为了培养适应快速发展的环境产业的人才，南开大学依托于环境工程、资源循环科学与工程和环境生态工程三个环境类工科专业及南开大学的综合性多学科优势，设置个性化培养方案，启动环境类新工科特色班建设。环境类新工科特色班实行小班教学、一对一导师制、特色化教学培养模式，为培养环境领域的复合型工程技术人才进行了实践和探索。

关键词：本科生;新工科;学科交叉;环境类新工科特色班

中图分类号：C961       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）S1-0134-03

Abstract： With the fast development of economy and the society， the treatment of environmental issues focuses more on the deep merge of interdisciplinary knowledge. So the conventional environmental engineering education has to be moved to emerging engineering education. In order to cultivate talents for the fast developing environmental industry， Nankai University took advantages of the comprehensive multidisciplinary in that university and relied on the college's superior disciplines including Environmental Engineering， Resource Cycle Science and Engineering and Environmental Ecological Engineering to set up environmental engineering special classes. Environmental special classes implement small class， one-to-one tutor system， and personalized training mode to cultivate technical talents in the environmental field.

Keyword： undergraduates; emerging engineering education; interdisciplinary; environmental special classes

為抓住当今世界产业变革与科技革命的新机遇，教育部于2017年启动了新工科（Emerging engineering education，3E）的建设[1-2]，开启了在新科技革命、新产业革命、新经济背景下的工程教育改革，旨在通过以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，从而实现培养未来多元化、创新型卓越工程人才的目标。与传统工科相比，新工科更强调学科的实用性、交叉性与综合性[3-4]。通过多学科交叉融合、综合发展，新工科把学生的工程实践能力、创新能力和综合应用能力提到了新的高度[5-6]，基于此，各高校对新工科背景下的人才教学模式展开了积极地探索与研究[7-10]。为满足新工科背景和新经济条件下对环境工程专业人才的新要求，南开大学整合环境类三个工科专业（环境工程、资源循环科学与工程和环境生态工程），以开拓的精神，打破固有的学科壁垒，依托南开大学的综合性多学科优势，结合环境学科的优势方向，于2021年设立了环境类新工科特色班。

随着现代工业文明的快速发展，人类赖以生存的环境正在受到前所未有的挑战，形形色色污染物排放到环境中，与水体、土壤、大气形成复杂的混合体，在地球化学反应和环境生物的共同作用下，污染物不断变化，对环境造成了巨大的破坏。其治理难度极大，远远超出目前人类的科学认知和技术水平，传统工学的技术方法难以胜任复杂多变的污染治理。为了解决复杂的环境污染问题，为子孙后代留下宜居的生态环境，各高校要强化实践训练，培养创新型的环境类新工科人才。

在新工科建设和工程教育专业认证理念指导下，南开大学环境类新工科特色班以环境工程专业为引领、结合国家级一流本科专业点建设，融合资源循环科学与工程和环境生态工程专业，通过名师一对一引领、个性化课程设置、本硕课程打通、强化实践育人等培养模式，制定“拓宽基础，理工交叉，强化应用，激励创新，提高素质，多规格、多层次、多渠道培养”的人才培养战略，充分发挥南开大学多学科的优势;通过融合南开大学工程相关学科的师资力量和知名企业、设计院、工程技术中心的资源，强化工程实践教学，从而形成具有南开特色的新工科环境类人才培养体系。

一、南开大学环境类新工科特色班选拔与培养方案

（一）特色班选拔与培养机制

南开大学环境类新工科特色班通过“笔试+面试”的方式，从南开大学当年招收的本科新生中进行二次选拔，遴选出对环境学科具有浓厚兴趣的优秀新生进入环境类新工科特色班，每年招生人数控制在15～20人的规模，从而实现小班化培养。南开大学环境类新工科特色班依托于南开大学环境类学科优质师资和丰富的校外实习实践基地资源，实行导师负责制，成功入选环境类新工科特色班的学生与特色班的导师通过双向选择后，确定一对一指导关系;同时为每位学生配备一位跨学科导师和一名企业专家。通过本学科导师、跨学科导师和企业导师的联合指导，为每位入选的同学制定特色的培养方案，同时企业导师将为学生提供特色实习实训企业平台，从品德素养、学业规划、科研探索和实习实践等方面为特色班的每位学生提供全方位辅导，让特色班所培养的毕业生都具有自己的交叉学科属性。

（二）特色培养方案

南开大学环境类新工科特色班对标生态文明国家战略，旨在通过培养跨学科复合型专业人才，为实现生态环境低碳治理和国家“碳中和”的愿景培养出高水平人才。在南开大学“通识课+专业课”的总体培养方案中，环境类新工科特色班对专业选修课进行了个性化调整，作为个性化培养模块，让学生和导师具有充分的自主权构建所需的课程元素（图1）。

在通识课与专业必修课的基础上，专业选修课根据培养方案，注重选择新工科特色的课程。通过工程认证持续改进，在培养方案调整过程中，与人工智能学院联合将人工智能导论、大数据计算及应用等课程直接引入到环境工程的专业选修课中，引导学生掌握智能化技术，从而在环境领域精准融入新兴人工智能等技术;通过与生物、化学、材料和计算机等多学科进行交叉融合，学生将系统掌握生物电化学技术、功能化膜材料的定向设计与制备、智能化污染物处理工艺与控制技术等，进而培养出在环境领域基础研究、新工艺与技术开发、工程应用等方面均具有扎实理论基础的人才。

实践是检验真理的唯一标准。除个性化的专业课外，环境类新工科特色班也更加注重强化实习实践，着力提升学生的工程实践能力。在专业实习實践的基础上，特色班导师与企业导师将积极创造条件，为学生提供更多实习实践的机会，包括参观实习、工程实践、产品开发等，并在期末时组织学生进行实习实践交流会，使特色班学生在分享中见证自己的成长。在本科期间，导师们将积极引导学生参加创新创业大赛等，让学生们在科研、实践过程中培养创新思维与能力。在大四时，导师将创造机会让学生进入高水平设计院、环保公司等企业实习，进一步提高学生解决复杂工程问题的能力。同时，特色班学生的毕业论文/设计将与导师的科研项目适当结合，使得学生毕业论文/设计更有针对性和价值，也进一步提高学生综合运用所学知识开展科学研究的能力。

二、南开大学环境类新工科特色班的培养目标及预期效果

南开大学环境类新工科特色班以“注重素质、培养能力、强化基础、拓宽专业、严格管理、保证质量”为教学指导思想，培养能胜任新时代中国特色社会主义生态文明建设和京津冀地区经济发展需求，具有创新能力、国际视野、团队精神和沟通合作能力，胜任环保行业复杂多变的环境问题治理、环保监察、生态保护、规划、设计、管理、研发的复合型工程技术人才及领军领导人才。

环境类新工科特色班本着以学生为中心的原则，通过实施个性化的特色化培养方案，学生的个性特质将得到充分的尊重与发展，最大程度地激发学生对环境学科的兴趣与学习积极性，每位学生的创新能力与实践能力等将得到培养与提升。同时，在特色化人才培养过程中，通过引导学生参加各类实践活动和创新创业大赛，让学生在活动过程中将所学专业理论知识与实践能力有机结合，使得所学专业理论知识在实践过程中得以夯实，从而提升自身的专业能力和综合素质。同时，个性化培养方案将更有利于学生结合自身特质更早的确立职业生涯规划，从而在学习实践过程中有计划、有目的地提升自身竞争能力和就业实力。经南开大学环境类新工科特色班所培养的学生在毕业时各项能力将显著提升，达到毕业要求。环境类新工科特色班毕业生将继续传承“爱国、敬业、创新、乐群”的南开优良传统。经过特色培养后，毕业五年内的特色班学生将具有独立进行复杂污染控制工程的设计、审查、运营、组织管理的能力，以及环境工程方面的新理论、新工艺和新设备的研究和开发能力，具备多学科融合和终身学习的能力，能够出色胜任本专业及相关领域、行业的工作。

学生收获受益终身的能力得益于个性化的人才培养方案，特色班学生职业生涯规划明确，自身竞争力与就业能力增强，将有利于提升学生就业率。在培养过程中涌现出的品学兼优、具备科研潜力的学生，也能更早被发掘，获得更多深造的机会，从而尽早产出原创性成果或开发出环保领域具有应用前景的先进技术。

同时，在一对一导师指导制下，对导师也提出了更高的要求，专业导师需主动承担导师职责，尊重学生的个性发展需求，以提升学生的实践水平、创新能力和综合素质为根本目标。在个性化培养过程中，专业导师需加强与学生的互动、增强师生合作，指导期间有利于增强师生交流，通过导师的言传身教达到教学的目的与育人的效果。通过一对一指导，也将有利于教师教学能力的提升，促进学科建设，推进教学改革，提升专业的竞争力，提高人才培养质量。

三、结束语

为实现2060年“碳中和”及当前大力建设新工科的教育体系的双重背景下，我国亟需培养一批能够胜任环保行业复杂多变的环境问题治理、管理、研发的复合型工程技术人才。南开大学环境类新工科特色班的开设顺应新工科背景下的新形势与新要求。环境类新工科特色班作为新工科背景下的教学改革试验田，通过完善的特色人才培养机制，加强学生科学思维、创新能力、综合素质的提升与培养;强化与企事业单位之间的对接合作，增强实践，有望培养出在环境领域教学、科研、技术开发、工程应用等方面的复合型高级专业人才。

参考文献：

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