以大学生课外竞赛驱动环境类人才培养的教学研究

刘亚曦 于晨 田戊戌 冯华仲 闫松显

基金项目：国家自然科学基金项目“赤水河流域的酱香白酒产业对大气对流层臭氧的影响机制研究”（42265008）；贵州省林业科研项目“贵州省典型森林公园向大气环境中释放的挥发性有机物研究”（黔林科合〔2022〕42号）；贵州省省级教学内容和课程体系改革项目“课程思政与课外竞赛双驱动 促进新工科育人成效的改革研究”（2023378）

第一作者简介：刘亚曦（1991-），女，汉族，山东济宁人，博士，副教授。研究方向为大气物理化学。

*通信作者：于晨（1991-），男，汉族，山东淄博人，博士。研究方向为水文与水资源。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.19.039

摘  要：在环境类专业课的教学活动中，往往会出现教师为确保教学任务的有效完成而过多地讲解理论知识的现象。而以此方式开展的传统教学，学生的学习过程常常枯燥乏味，其思维以及能力并未得到有效提高，教学成效往往止步不前。教研团队带领学生参加课外竞赛，激发其求胜欲，挖掘学生的内在潜能，在激烈的比赛中培养其敢想敢干敢冲的行动力，增强其对新工科专业的认同感和自信心。让课外竞赛与课堂教学相互促进，激发学生探讨课堂问题的兴趣，使学生学习方式从“知识接受型”向“知识探索型”转变。目前的教研实践效果较好，学生团队已获批国家级大学生创业项目及省级大学生创新项目，且相关课程的考试优良率显著提升。

关键词：课外竞赛；教研实践；人才培养；创新创业项目；团队协作

中图分类号：C961      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）19-0165-04

Abstract： In the teaching activities of environmental professional courses， teachers often explain too much theoretical knowledge in order to ensure the effective completion of teaching tasks. In the traditional teaching carried out in this way， the learning process of students is often boring and boring， their thinking and ability are not improved， and the teaching effectiveness is often stagnant. The teaching and research team leads students to participate in extracurricular competitions to stimulate their desire to win， tap their inner potential， cultivate their ability to think and act in fierce competitions， and enhance their sense of identity and self-confidence in the new engineering major. Let extracurricular competitions and classroom teaching promote each other， stimulate students' interest in discussing classroom problems， and transform students' learning methods from "knowledge acceptance" to "knowledge exploration". At present， the teaching and research practice effect is good， the student team has been approved for the national college student entrepreneurship project and the provincial college student innovation project， and the excellent rate of the examination of related courses has been significantly improved.

Keywords： extracurricular competitions; teaching and research practices; talent training; innovation and entrepreneurship projects; teamwork

党的二十大报告明确指出了“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”和“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”的深远意义，为我国的教育事业及环境类专业的人才培养共同指明了方向[1]。在人才培养的过程中，如何寻找外生动力、强化人才支撑体系、反哺课堂教学成效是值得研究的课题[2-4]。课外竞赛是连接学生专业技能掌握和对外扩展研究的纽带[5]，通过鼓励和指导学生参加课外竞赛，激发其求知求胜的潜能，培养学生独立思考、善于质疑、勇于创新的探索精神和敢闯会创的意志品格，增强学生的综合素质，能够切实促进新工科育人成效[6]。本研究以环境类的专业课程为基石，通过课外竞赛的有效驱动路径，结合课堂内与外的双重协作方式，促进构建以知识型及能力型为双主导的人才培养体系。

一  开展大学生课外竞赛的必要性

环境科学与工程专业的很多课程为交叉学科课程，例如主干课物理性污染控制涉及包含声学、振动学、热学、地学、辐射防护、城市规划与设计在内的多学科方向[7]，主干课大气污染控制工程涉及环境地学、高等数学、物理学和化学等研究方向[8]，因此任何一个涉及领域的知识及研究成果更新都可能导致课程教材面临滞后性的问题。学生在课堂学习的过程中也往往由于难度高、计算公式多、涉及的学科单位纷杂而感觉索然无味[9]。然而如果引导学生参与以环境类专业课堂知识为基石的课外竞赛，如创新创业大赛、“挑战杯”等竞赛，就很容易激发比赛求知求胜欲，然后自觉地在比赛过程中增加和更新自己的知识储备，如在竞赛申报书的撰写过程中，他们会自觉地查阅文献进行自主学习，了解国内外相关的研究进展，使自己的项目书更加有说服力，在评审面前更加出彩。此时只需要相关课程的授课教师或竞赛指导老师稍加讲解和点拨，学生就可以欣然地前往图书馆获取最新、最全面的学科知识，继而可能迸发出关于创新创业的想法，有利于培养学生的“三大能力”，即“自主学习能力”“实践应用能力”和“创新创业能力”。而对于教师而言，指导学生参与课外竞赛可以在与学生高频地交流讨论的过程中，迅速拉近与学生的关系，打破高等教育中师生往往不熟络的尴尬局面，同时在职称晋升评选中获得加分。因此推广课外竞赛在学生群体中的参与广度和深度能够促进师生双方的合作共赢，达到提升师生素质和拓宽职业发展路径的目的，为环境领域未来接班人的培养成才和青年教师的拔高锻炼发挥积极的双向促进作用。

二  基于专业课程的课外竞赛实践

环境类的专业课程群涵盖物理环境、化学环境、生物环境等多方面，其专业课堂的专业知识是课外竞赛选题的优良来源。例如，大气污染控制工程课程，涉及大气污染原理、大气颗粒物的采集方法、大气污染软件模拟预报和大气污染控制技术等不同方面的知识内容[10-12]，要求对知识点的贯连具有良好的逻辑性和实践性。研究团队基于大气物理及化学相关的专业知识，指导学过此专业课的高年级学生组建“模力”团队，开发相关模型，参加“挑战杯”及“创新创业”课外竞赛，并鼓励团队学生申报国家级及省级大学生创新创业训练项目，最终也均顺利获批国家级及省级立项。在学生参加课外竞赛的准备过程中，教学团队重视竞赛学生的选拔工作，本着公平公正的原则择优选择竞赛团队人员，对于环境类竞赛的业务骨干，会通过环境类专业课的课堂表现、学生本人参赛的意愿强烈程度，以及面试选拔的逻辑思维能力、语言组织能力等多方面综合考量，最终确定竞赛团队人员。在参赛学生的业余时间，通过校外导师远程指导、线上线下集中学习和讲座培训等多种途径，适时组织团队学生进行培训，从而提升参赛学生的专业技术水平、辩证思维能力以及临场答辩技巧。在竞赛准备过程中，设定科学的团队管理模式，教学团队会对学生进行指导和监督，制定相应的退出机制，对学业规划变更和主观懈怠竞赛的学生开启更新程序，通过自荐、他荐、面试和考察等重重选拔，进行成员的更新换代，尤其注重低年级的新鲜血液融入及培养。在新团队成员加入以后，尤其注重建立健全“老带新”机制，让高年级的团队核心成员传授经验，指导新成员进行技术创新、创业计划书的写作提升以及路演答辩技巧的经验传授，切实做好竞赛团队的传帮带工作。通过课外竞赛实践，既拉近了教学团队与学生的距离，又增加了师生相处的时间，让青年教师更了解学生，学生更敬爱老师，使教师团队更加精准了解学生的需求，从而在备课、磨课、上课的多环节教学过程中，更加有针对性地选择学生感兴趣的内容作为着力点，让课堂更加富有趣味性、前瞻性和实操性。因此，基于专业课程的课外竞赛也具有反哺课堂的积极作用。

三  课外竞赛对创新型人才的培养意义

以大学生课外竞赛为驱动力，对创新型人才培养具有重要意义。课外竞赛若想取得理想的名次和奖项，不能一蹴而就[13]。在较长时间的准备和参赛过程中，学生的各类素质和能力都得到磨炼，这种经历会助力其成为创新性和复合型人才。课外竞赛对人才培养的意义主要有以下方面：它的竞赛属性能激发学生求胜欲，驱动其创新潜能。课外竞赛的准备打磨阶段又能帮助学生复盘课堂知识，瞄准前沿研究，优化知识结构。同时，课外竞赛还能帮助学生梳理平时的创意，让其具有逻辑性和连贯性，验证创意的过程还能提升其实践能力。并且，竞赛组团的模式可以培养学生的合作意识，形成优良学风。

（一）  激发求胜欲，驱动创新潜能

大学生的日常课堂学习往往会让其感到平淡，甚至枯燥，而课外知识、技能及学科竞赛能充分激发学生的求胜欲，使其有紧张感、兴奋感和自豪感。教研团队发现，很多大学生会主动向教师进行自荐，论述自己的各项优势，表达出对参与课外竞赛的强烈渴望。因此，课外竞赛就是给予学生释放创新潜能的舞台，能让他们青春蓬勃的求胜欲带动其求知欲，在适当的比赛压力的驱动下，自觉查阅文献，增加知识储备，点燃其创新灵感，有利于创新性人才的培养。基础科学的研究和工业技术的探索都需要创新精神，一旦学生在本科阶段被激发过创新潜能，有过与科学竞赛相关的经历，那么无论是对今后的研究生求学阶段，还是到技术研发的工作岗位，对其长远发展都具有积极影响。

（二）  复盘课堂知识，优化知识结构

大学生参加课外竞赛还具有复盘和巩固课堂知识的作用。专业相关的课外竞赛需要专业的知识运用，即使在课外竞赛的初期创意构思和完善项目计划书等准备环节，都需要深入理解和熟练掌握相关的知识与技能。比如，在研究团队带领学生团队进行一款模型开发的“模力”项目研究时，首先就需要学生熟练掌握大气颗粒物的采样方式及利用苏玛罐收集挥发性有机物的方法，其次学生若想深入研究，在比赛中取得一定较好名次，还需要掌握典型的大气污染治理技术及相关模型，这些都是环境科学相关的专业主干课——大气污染控制工程的课堂讲授的重点内容[14]。因此，竞赛团队的高年级核心学生成员会由于比赛需要再次复盘课堂知识，并且应用于项目准备和实操过程中，会有自然而然地推动核心专业课的重点内容进行巩固温习的效果。同时，在温故的基础上进行文献的检索学习，锁定相关领域的前沿，吸纳在此时此刻更新的知识，因此由课外竞赛驱动进行的知识温故要比课堂学习时的内容更加新颖，能够优化学生固有的知识库，优化知识结构，当涉及其他相关专业的知识体系时，还具有触类旁通的学习效果。

（三）  构思梳理创意，提升实践技能

大学生参与创新创业等课外竞赛，项目的创意构思是参赛基础，而实践验证环节能否成功是竞赛项目能否走远的关键。因此掌握专业的实践技能是学生参加课外竞赛的必备素质，并且实践能力会通过竞赛准备和实施过程而得到锻炼提升。例如，针对空气模型的研发升级及推广构思创意，教研团队带领学生团队进行课外竞赛准备过程中，需要学生切身进行仪器设备校准、野外样品采集、脱硫脱硝等实践操作，并且这些实践要多次进行，收集数据比对来验证创意猜想的科学性和准确性。课外竞赛的准备过程往往需要半年到一年，甚至更久，学生能在反复的实践过程中提升实践技能，熟练掌握仪器操作等技能，能为毕业后的就业选择拓宽路径，能胜任大型仪器公司的检测、修理、校准和运维等多重岗位工作。同时，创新创业类型的课外竞赛还需要针对项目构思及现实落地情况开展对公司及产业相关的市场调研，因而学生团队需要开展相关的社会实践，实践频率会根据项目的研究进度进行适时调整，在此过程中的社会实践和市场调研至少进行五到八次，对学生的社会实践技能以及相关沟通交流的频次相较于课堂学习会有较大增加。因此，总体而言，课外竞赛能切实增强学生专业知识的实操实践能力，提升对外社交技巧，增加社会实践的机会和经验。

（四）  培养合作意识，形成优良学风

课外竞赛的准备阶段和答辩阶段都需要团队协作。在准备阶段需要学生合作完成项目构思升级整改、科学实验实践验证、市场调研推广盈利、参赛项目计划书的撰写等多方面的工作，而这些不同的工作部分都需要按照不同学生的特长进行不同分工。在答辩阶段也有路演、讲解、回答问题和补充答辩等多方面的分工合作。因此，在一个完整的课外竞赛的全过程中，会培养学生的合作意识，提升他们的团队协作能力，无论是对今后在高校攻读研究生要进行科研团队的学术探索，还是进入公司和同事合作攻关都大有裨益。同时，由于参与课外竞赛的学生往往是跨班级、跨年级、跨专业和跨系部，甚至是跨学院组队，课外竞赛所加强的良好合作精神也有利于促进班级内外及学科内外的团结共赢，长此以往，有助于促进形成校园的良好学风。

四  课外竞赛实践后的课堂学习反馈

经过一系列的教学改革，我们已充分意识到课外竞赛的重要性，尤其是对学生课堂知识的巩固作用和实践能力的锻炼提升。自2022年开始，茅台学院格外重视学生课外竞赛的参与，在院系领导、辅导员、专任教师，甚至班级学委广泛发动和指导学生参加课外竞赛后，我们对教研团队负责的国家级创业训练项目（模力）相关的环境类主干课程的成绩进行了分析、统计和对比，研究以2022年作为分水岭，重点梳理2023年改革后和2021年改革前的学生成绩情况。大气污染控制工程课程在2023年共有两个教学班，总人数为69人，成绩超过80分的优良人数为11人，优良占比16%，中等成绩为70分至79分，有25人，中等成绩占比36%，成绩超过60分的及格人数为60人（含优良及中等成绩），及格率为87%。对比而言，2021年的大气污染控制工程的及格率远低于87%，甚至不超过80%，同时优良率也低于2023年进行广泛发动学生参加课外竞赛的教学改革之后。环境科学与工程专业的另一主干核心课程——物理性污染控制主要涉及噪声、热污染、电磁污染和光污染等环境污染方面的机理和控制技术，其知识内容在基于环境专业的课外竞赛中也常常需要运用，教研团队通过整理汇总发现（表1），物理性污染控制课程在2023年的教学班学生超过90分以上的优秀率为9%，达到80分以上的优良率为54%，不及格率为2%。反观2021年此课程的优秀率和优良率均低于改革后的2023年。环境规划与管理课程属于包含实践环节的环境科学类主干课程，课程中涉及环境相关项目书的写作及区域环境的调研实践，对课外竞赛的参赛作品的项目书打磨及社会实践有所帮助。教研团队统计发现，环境规划与管理课程在改革后的2023年，教学班超过90分的优秀率为6%，考取80分以上的优良率为34%，仅1人不超过60分，及格率达99%，专业最高分97分。而在2021年，此课程的最高分为91分，优良率较好，而优秀率、及格率和最高分均低于2023年。总体而言，大气污染控制工程、物理性污染控制及环境规划与管理课程在2023年学生的总体成绩要优于2021年。诚然，关于学生成绩的影响因素很多，教研团队目前仅统计与团队所指导的“模力”创业项目相关性较强的专业主干课程，在课外竞赛和项目实施后，学生成绩明显提高，说明以课外竞赛驱动的教学改革具有一定成效。今后，教研团队会在课外竞赛中融入更多的专业课程，这些课程可以不仅限于环境相关专业，让教学改革具有更广阔的辐射面，并使其成效惠及更多的学科和学生。

五  结束语

综上所述，在环境类人才培养的教学研究实践过程中，教研团队坚持以大学生课外竞赛为驱动力，以课堂专业知识学习作为稳固地基，将课堂内与外教学进行打通协作，促进构建全能型人才培养体系。研究实践发现，学生参与课外竞赛能激发其求胜欲，驱动创新潜能，同时能助力学生复盘课堂知识，获取前沿的研究成果，优化其知识结构，构思梳理更多的新奇创意，提升巩固专业实践技能，锻炼提升社会实践能力，增强学生的团队合作意识，促进校园形成优良学风。因此，课外竞赛对于创新型人才的培养具有重要意义，可助力将环境领域未来接班人培养成才。

参考文献：

[1] 陈曦.习近平高校思想政治教育重要论述研究[D].大连：大连海事大学，2023.

[2] 常亚楠.党的二十大精神融入高校思想政治教育的三重维度[J].山西大同大学学报（社会科学版），2023，37（4）：17-20，31.

[3] 王传毅，辜刘建.加强高校教师队伍建设为现代化建设提供坚实的人才支撑[J].中国高教研究，2023（2）：16-23.

[4] 杨红霞.改革人才培养模式提高人才培养质量——国家教育体制改革试点调研报告[J].中国高教研究，2014（10）：44-51.

[5] 赵浩峰，张椿英，柴阜桐，等.将课外竞赛纳入课程设计环节的教学模式探讨[J].教育现代化，2019，6（29）：41-42.

[6] 陈军斌，刘致秀.以大学生课外竞赛为载体着力提升大学生的综合素质能力[J].石油教育，2015（2）：80-82.

[7] 刘亚曦，于晨，王贤晨，等.混合式教学范式改革新道路探索——以物理性污染控制课程为例[J].高教学刊，2023，9（32）：121-124.

[8] 曾毅清，仲兆祥.前沿科研成果融入大气污染控制工程实验教学——除尘脱硝催化膜的制备与表征[J].广东化工，2023，50（22）：200-202，175.

[9] 李富强.大学生学习行为投入对学业成绩影响的实证研究——基于课程认知目标和向学/厌学的中介效应视角[J].长春大学学报，2022，32（12）：26-36.

[10] 左欣.基于多源数据的大气细颗粒物污染区域传输研究[D].北京：中国科学院大学（中国科学院空天信息创新研究院），2021.

[11] 邓王轩，麻金卫，李凌.生物过滤技术在大气污染控制中的应用[J].环境与发展，2018，30（7）：33，35.

[12] 刘东亮.基于PLC的大气颗粒物同步采样装置控制系统的设计与实现[J].自动化应用，2023，64（21）：169-172.

[13] 刘源，高哲，王昕宇，等.高校开展学科竞赛存在的问题与改进措施[J].西部素质教育，2024，10（3）：162-165.

[14] 沈淦，饶泽志，冉寅赛，等.基于边缘计算的施工大气污染感知技术[J].建筑技术开发，2024，51（1）：6-8.