新工科背景下环境类创新人才的“四心”教育实践——以湖北理工学院为例

刘红霞,刘先利,柳 山,汤 平,张家泉

(湖北理工学院 a.环境科学与工程学院,b.矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室,湖北 黄石 435003)

0 引言

新工科视域下的人才培养以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，旨在培养多元化、创新型卓越工程人才[1-2]。国外的高等教育以培养创新型工科人才为高校的制度化理念，倡导探究、合作和实践，注重领导力、创造力和实践力的培养[3]。在国内，新技术、新产业、新业态和新模式层出不穷，对创新型人才的培养起到了明显的推动作用。但是，新工科教育模式普遍面临如下问题：无既定人才培养模式、教学科研渐行渐远、传统课程体系单一性与新工科交叉性之间的矛盾、教育资源国际化不足与国际化人才培养之间的矛盾[4-5]。

我国高校主要采取3种创新人才培养模式(高校自主运作模式、依托平台模式以及政策和资金推动模式)，并逐步形成了“创意-创新-创业”人才教育体系。目前，创新人才培养模式缺乏创新意识培养和系统性指导、课程内容未体现创新、教学模式无法激发创新潜能，缺乏开放性和前瞻性教学管理机制。对于立足区域的地方高校而言，在校企合作、地方支持方面存在优势，在深化工程教育改革、创新经济社会互动发展模式、适应区域经济发展以及产业转型升级方面有很大发展空间。因此，地方高校适应产业和经济发展需求，开展新工科人才培养的改革实践，对于促进地方高校可持续发展和建设高等教育强国有重要意义。

1 新工科背景下环境类创新人才培养要求

新工科形势下，环境类专业人才在数量和质量方面均存在短板与缺口[6-8]。如何培养素质高、创新力强的环境领域人才是我国高等教育亟待解决的实际问题[9-10]。湖北理工学院环境科学与工程学院是我国最早开设环境类专业高等教育的教学点之一(1980年)，40余年来已为社会输送了7 000多名理论基础扎实、动手能力强的应用型环境类专业技术人才。学院开办环境工程、环境科学、给排水科学与工程、安全工程、能源与环境系统工程、环保设备工程6个本科专业；其中，环境工程专业为国家一流本科专业、国家特色专业、国家本科专业综合改革试点专业、湖北省一流本科专业和品牌专业。从2019年开始，学院实行环境科学与工程大类专业招生，主要包括环境工程、环境科学和环保设备工程3个专业。面对新契机、新挑战，在新工科人才培养模式教育理念的指导下，学院积极思考如何提高学生的“新工科思维”，以培养多样化创新型人才。近几年，结合当前高校人才培养现状，面向地方产业和经济发展需求，在环境科学与工程类专业开展新工科人才培养改革实践，提出注重塑造“四心”——自信心、好奇心、好胜心、责任心，培养创新型环境类专业人才。

2 塑造“四心”的具体措施

2.1 因材施教、挖掘潜能，培养自信心

自信心对大学生的学习和生活影响深远、至关重要，是高素质创新人才的必备品质。首先，在环境类专业课程中有意识地开展自信心教育，培养学生自信心，从思想上积极鼓励和引导，使其相信每个人都是独一无二、不可复制的，每个人经过努力都可以在人生轨迹中发光发亮。例如，在2019级和2020级环境科学专业学生学习“环境监测”课程时，因各类监测指标的测试技术步骤繁多、实践性强，很多学生感到难以掌握。于是，教师在教学过程中进行改革和实践。教师亲自示范、单独指导，并提供自我练习机会，鼓励学生规范练习，熟能生巧。在熟练掌握各类测试技术的过程中，学生具备了勤奋钻研的精神、肯定自我的信心以及坚定成功的决心。又如，教师在介绍土壤学科发展时，强调在1930—1953年的23年里，中国土壤学家在土壤调查、土壤制图、土壤分类等方面做了大量工作，为中国土壤科学研究积累了丰富的第一手资料，使中国土壤科学研究迈入奠基推进时期。这些老一辈土壤专家严谨的科学作风、坚定的必胜信念以及执着的热爱精神将永远激励着人们，也将潜移默化地影响着学生们。

在日常教学和实践中注重因材施教，善于挖掘学生的特长和喜好，帮助他们制定目标和规划，并鼓励他们树立坚定的自信心，强调“渴望成功，首先要志在成功”，正如爱因斯坦和爱默生所说的：“自信是向成功迈出的第一步”“自信是成功的第一秘诀”。特别是大一新生，从迈入大学校门开始，教师应积极鼓励他们学会自我接受、认识自身价值，引导他们发现自身长处、正视自我，尽早适应大学学习生活，并能结合自身兴趣和爱好做好人生规划。良好的自信心将为他们实现自身梦想保驾护航。

2.2 拓宽视野、增长见识，培养好奇心

好奇心是学习的内在动力之一，是探索知识的源动力。在环境类课程教学中，针对创新类人才的培养，既要做到激发好奇心，又要做到满足好奇心。在2019级和2020级环境科学与工程专业课程教学中，通过拓宽知识面来增强学生的好奇心、激发学生的求知欲；引导学生重视构建完整知识体系，探索知识的来龙去脉。如在“环境化学”课程教学中，要求学生绘制持久性有机污染物在土壤中迁移转化过程的思维导图，建立污染物源汇过程及途径的知识系统，既帮助学生梳理了知识体系，又能提升学生的学习兴趣、满足其好奇心。利用课余时间拓宽学生知识视野，如参与解决企业技术难题、参与教师科研项目、进行野外现场调研等。通过增强学生好奇心，激发其探究新知识新领域的愿望、创造激情和创新动力。如何满足好奇心呢？“授之以鱼不如授之以渔”，注重培养学生学习能力、获取知识能力，使其充分利用好学习资源，如万方、知网、Springer Link，Elsevier等中外文献数据库；学堂在线、慕课等课程学习平台；Excel，Origin，Spss等数据分析及绘图软件；Coreldraw，Arcgis，Mapgis，Mapinfo等地图绘制软件；Endnote，NoteExpress等文献编辑软件。

2.3 丰富课堂、灵活考核，培养好胜心

好胜心可以理解为敢于竞争、力求取胜、积极向上的心理品质，好胜心应该是不断前进的动力。培养好胜心关键在于两点：教学形式丰富、考核方式灵活。通过翻转课堂教学模式激发学生的积极性和创造性，学生以兴趣为驱动进行自主学习，学习动力足、氛围好、教学成效显著提高；通过创设问题情境等教学手段引导学生开拓思维、积极思考，创造主动交流和学习机会。同时，课程考核方式灵活多样，加大课堂表现中回答问题情况、参与讨论情况等平时课堂表现分值比重。在2019级和2020级环境科学与工程类专业的“环境监测”课程教学中，针对重金属污染物监测方法，教师课前设置问题“重金属监测方法以及优缺点”；学生课前查阅资料、准备PPT，课堂上积极发言、相互交流；再由全体学生打分得到最终成绩并及时公布；最后教师进行点评和指导。这种教学模式充分调动了学生主观能动性，锻炼了学生查阅文献能力、制作PPT能力、语言沟通能力以及临场应变能力等；更让学生懂得了“一分耕耘一分收获”，感悟到好胜心是期望得到赞许和尊重，是一种健康向上的学习动力。在环境类实验课程中，针对验证性实验，教师要求学生将实验结果、处理结果写在黑板上；学生及时进行对比分析、查找问题，力求检测结果准确可靠。此外，实验成绩考核加大操作过程、分析过程、处理及解决问题过程等环节比重，充分激发学生好胜心、求胜心，营造良性竞争氛围。

2.4 加强合作、鼓励担当，培养责任心

责任心是健全人格的基础，是每个人应该具备的基本素养，应注重在集体活动中引导学生加强合作，鼓励学生主动担当，培养责任心[11-13]。通过在理论课堂上成立学习小组，在实践教学中成立科研小分队，学生之间既有分工更有合作，主动承担责任，尽心尽力而为，以主人翁的身份和态度积极参与，贡献自身力量，更好地完成学习任务。比如，在2019级和2020级环境科学专业学生的“环境土壤学”实验课程教学中，学生自愿组团形成若干个科研小分队，在各个实验中分工明确、合作默契。实验一是野外样品采集，每个科研小分队由小组长分为采样组、采样信息记录组、样品管理组以及协调组，高效完成了野外样品采集和信息收集工作；实验二、实验三和实验四分别是样品预处理及水分测定、样品中有机质测定、样品中硝态氮含量测定，每个科研小分队又分为实验操作组(可以根据具体操作再细分)、实验数据记录组、样品和试剂管理组、器皿管理组，小组成员各司其职，实验过程忙而不乱，培养了学生良好的合作精神和高度责任心。

3 塑造“四心”的初步成效

湖北理工学院环境科学与工程学院从2019年开始实行环境科学与工程大类专业招生，在此契机下，针对2019级和2020级环境科学与工程类专业学生进行持续的教学改革和实践，以期培养创新型环境类专业人才。实践表明，该专业2019级和2020级的学生呈现出较好的精神面貌和学习状态。学生能够正视自我，并合理的做好人生规划；对知识充满好奇心，求知欲显著增强，形成了良好学习习惯，学习能力明显提高；学生班级和学习团队的学习积极性提升，形成相互合作、相互学习的良性竞争氛围；在学习团队和科研团队中体现出良好的合作精神和高度责任心。课堂上师生互动显著增加、氛围良好，学生积极回答教师问题、主动提出疑问并和教师探讨；学生对于翻转课堂等形式非常期待，往往上课时间结束还意犹未尽。此外，这2个年级的学生绝大多数从大一下学期开始就主动加入老师的科研团队，学习文献查阅方法、科研论文写作方法以及实验操作、仪器使用等。

4 结束语

在新工科背景下，针对湖北理工学院环境科学与工程大类专业学生，开展塑造“四心”的教学改革实践，培养自信心以笑对困难和直面挑战；培养好奇心以探索真理和领悟知识；培养好胜心以寻求积极竞争和良性成长；培养责任心以锻炼合作和学会承担。后续将进一步针对环境类课程教学内容、教学方式进行全局优化，探索增强学生“四心”的长效机制，以期进一步适应国际化、专业化、特色化的环境类创新人才培养要求。