耿 玉， 張東平， 時煥崗

（南京工程學院a.能源與動力工程學院；b.環(huán)境工程學院，南京211167）

0 引 言

實踐教學是理論學習過渡到實踐應用的橋梁，是培養(yǎng)學生工程創(chuàng)新能力的切入點［1-3］。實踐教學體系作為人才培養(yǎng)的重要保障環(huán)節(jié)，是實踐教學順利開展的基礎和保證［4-5］。文獻［6-9］中以專業(yè)的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為出發(fā)點，構建了實踐教學體系的目標體系以及“分階段、多層次、廣關聯(lián)、全方位”的實踐教學內容體系；文獻［10-12］中通過分析應用型本科院校實踐教學運行管理存在問題，構建了實踐教學“三維金字塔”型管理體系；文獻［13-14］中針對當前工程測量學實踐教學當中存在的突出問題，提出了以翻轉課堂＋多維度考核體系并重的實踐教學模式；文獻［15-16］中以高校工科專業(yè)實踐教學“回歸工程”、強化工科學生工程素質培養(yǎng)為目標，將工科專業(yè)的實踐教學和學校辦學特色相結合，對實踐教學的形式和內容進行改革探索。

我校作為一所具有深厚工科底蘊、鮮明應用特色的省屬普通本科高校，多年來一直秉持“學以致用”的校訓，在學科規(guī)劃、專業(yè)調整、課程設置、教學安排等方面向“應用性”傾斜，以培養(yǎng)具有較強實踐能力和創(chuàng)新性意識的高素質應用型人才為目標。本文以環(huán)境工程專業(yè)為例，基于學校辦學定位和自身專業(yè)特色，對實踐教學體系、培養(yǎng)層次及優(yōu)化措施等展開多維度分析，并結合實例對實踐教學改革措施進行詳細闡述，通過搭建“理論深度與實踐能力”相結合的實踐教學體系，從而為環(huán)境工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提供有力支撐。

1 實踐教學現(xiàn)狀

1.1 實踐教學綜合能力培養(yǎng)體系

我校環(huán)境工程專業(yè)2003年開始招生，從2012年起擴充至4個班。經過多年摸索，初步形成符合學校辦學定位和“寬口徑，強實踐，重水土，通電環(huán)”的專業(yè)特色，其工程創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)路線如圖1所示，主要從專業(yè)理論教學、專業(yè)實踐教學、創(chuàng)新性實踐科研活動等3個維度展開。

圖1 環(huán)境工程專業(yè)學生工程創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的路線圖

專業(yè)理論教學實踐包括課內實驗／獨立設課實驗、課程設計，主要依托校內資源進行。課程實驗主要集中在工程技術基礎課程和專業(yè)基礎課程，如大學物理I、大學物理Ⅱ、程序設計基礎、環(huán)境工程原理、水力學等；獨立設課實驗包括無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗、儀器分析實驗、環(huán)境監(jiān)測實驗A、水污染控制工程實驗、環(huán)境微生物學實驗，時長均為1周；課程設計包括水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置等。項目訓練包括計算機基礎技能實訓、土壤及地下水修復工程實訓、清潔生產審核實訓、文獻檢索與實驗設計A、環(huán)境工程CAD技術實訓、環(huán)境影響評價實踐等。

專業(yè)實踐教學包括實習實訓和畢業(yè)設計，前者主要依托校外，后者校內外兼顧。實習實訓是培養(yǎng)學生勇于探索的創(chuàng)新精神、提高政治思想水平、業(yè)務素質和動手能力的重要環(huán)節(jié)，包括3周認識實習、2周生產實習、3周畢業(yè)實習、2周金工實習。畢業(yè)設計是學生教學環(huán)節(jié)的關鍵一環(huán)，主要培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和綜合運用知識解決復雜工程問題能力，時間為14周。

創(chuàng)新性實踐科研活動是創(chuàng)新意識與能力層次培養(yǎng)的關鍵，主要包括科技創(chuàng)新、學科競賽、創(chuàng)業(yè)訓練、科研梯隊。科技創(chuàng)新主要由省級、校級大學生科技創(chuàng)新項目支撐，學生全員參與；學科競賽主要專注于全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽、挑戰(zhàn)杯、全國大學生化工設計大賽；創(chuàng)業(yè)訓練主要以項目化為載體，通過項目將不同專業(yè)、不同學科的學生組織起來，培養(yǎng)學生團隊合作和創(chuàng)新精神；科研梯隊專注于因材施教，通過組織持續(xù)穩(wěn)定的學生科研團隊，解決教師科研與學生實踐能力培養(yǎng)的重難點問題，推動學生科研水平提升。

1.2 各實踐模塊之間的支撐、遞進關系

環(huán)境工程專業(yè)2019版人才培養(yǎng)方案沿襲“3個層次”（基本素質、專業(yè)知識與能力、創(chuàng)新意識與能力層次）、“六大模塊”（思想道德素質培養(yǎng)、身體與心理素質培養(yǎng)、基本理論知識與能力培養(yǎng)、文化素質提升、專業(yè)知識與能力培養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識與能力提升）的課程體系架構，按“通識與公共基礎、工程技術基礎、專業(yè)教育、素質教育、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識與能力提升”五大類別構建課程體系。作為人才培養(yǎng)重要一環(huán)，實踐教學環(huán)節(jié)彼此間支撐、遞進關系見圖2所示。

圖2 各實踐環(huán)節(jié)彼此間的支撐、遞進關系

在獨立設課實驗、金工實習、課內實驗模塊，其主要結合課程要求進行實踐訓練，側重培養(yǎng)學生的基礎實踐能力，其實踐訓練綜合性要求相對較低，可依托校內實驗室與金工車間完成。該模塊是理論教學的延伸與拓展，主要專注于具體知識點開展教學，其實驗構想、操作過程、關鍵步驟、結果分析等是相對獨立的，然后通過實驗項目的設計、實驗類別比例調控、實驗知識體系優(yōu)化等，從而實現(xiàn)環(huán)環(huán)相扣、逐步深入的基本素質層次實踐能力的培養(yǎng)。

在課程設計、項目訓練、實習模塊，其中課程設計／項目訓練是有目的、有計劃、有結構的產生課程教學計劃、課程教學大綱以及教材等。實習是在學習告一段落的時候，對所學內容進行實踐性檢驗。上述實踐環(huán)節(jié)的綜合性較高，著重培養(yǎng)學生的專業(yè)知識與應用能力，使學生能夠運用較多知識點解決復雜工程實際問題。

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、項目化教學、畢業(yè)設計模塊，其中畢業(yè)設計是一個系統(tǒng)性、綜合性的實踐性環(huán)節(jié)，是檢驗創(chuàng)新水平與綜合素質的“試金石”；項目化教學以“工程化環(huán)境、項目化載體、團隊式教學、協(xié)作式學習”為主要內容的實踐教學綜合改革，則為學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)開拓了一個新通道；通過因材施教組成穩(wěn)定持續(xù)的學生科研實踐梯隊，可大幅推動學生課外科技活動。三者結合，構成了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識與能力提升培養(yǎng)的基礎。

2 實踐教學體系的優(yōu)化

2.1 基本原則

（1）強化實踐教學要求，確保其學分、學時安排。認識實踐教學環(huán)節(jié)非正規(guī)學習、雙創(chuàng)能力和非專業(yè)通用能力培養(yǎng)的重要性，優(yōu)化實踐教學的組織與考核方法，提升實踐育人內涵和功能。

（2）深化產教融合，加強與行業(yè)企業(yè)、地方政府、實務部門系統(tǒng)的合作，推動教學緊貼生產實際和技術進步；充分利用校內外實踐教學資源，優(yōu)化實踐教學內容，探索建立完整專業(yè)技能實訓鏈條，完善實踐教學質量保障體系。

（3）加強實驗、實習、實訓、社會實踐和畢業(yè)設計（論文）等實踐教學環(huán)節(jié)，推進實踐和實驗內容、模式的改革與創(chuàng)新。大力推進“工程化環(huán)境、項目化載體、團隊式教學、協(xié)作式學習”為主要內容的實踐教學綜合改革，強化基于項目、任務和問題的實踐教學項目研發(fā)，全面推廣系列化的項目教學方式和方法。

2.2 實施策略

針對現(xiàn)有環(huán)境工程專業(yè)實踐教學體系，從實踐教學的隊伍、質量、深度、廣度等4個維度提出具體優(yōu)化措施，力圖打造彼此關聯(lián)、依次遞進、高度協(xié)同的多層次協(xié)同遞進實踐教學體系，為環(huán)境工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提供有力支撐，其實踐教學體系優(yōu)化的推進路線如圖3所示。

圖3 實踐教學體系優(yōu)化的推進路線圖

具體措施與思路如下：

（1）在實踐教學隊伍建設方面。以“理實一體”為標準。根據人員素質和專業(yè)培養(yǎng)需求，所有教師在上崗前都必須通過工程實踐考核，通過在實驗室從事1年時間的輔助教學，走入企業(yè)頂崗參加實踐培訓或參加生產實習、生產現(xiàn)場實訓的指導工作，確保理論教學與實踐教學的有效銜接。按照“學生中心、功能模塊；專業(yè)主導、任務驅動”的原則推進實踐教學隊伍建設，提高師生比和實踐教學的專業(yè)性及契合度。

（2）在實踐教學質量建設方面。通過制度建設，狠抓管理。如畢業(yè)設計（論文）按照“校企協(xié)同、師生耦合、成果導向、注重過程”原則，完善管理辦法及實施細則，加強全過程質量監(jiān)控；實踐環(huán)節(jié)通過明確考核要求與操作要點，力求考核的規(guī)范化與可操作化；通過校、院二級教學督導，督導專家隨機聽課、領導干部評課、同行聽課及學生評教等途徑，對每位教師的教學成效進行考核，對困難教師實施精準幫扶；以本科生導師制為抓手，實現(xiàn)教師科研與學生科創(chuàng)需求的統(tǒng)一，形成因材施教、穩(wěn)定持續(xù)的作用機制。

（3）在實踐教學深度建設方面。改革實驗教學內容，減少驗證性實驗，將綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗比重提至75%以上；改革教學方法，引入現(xiàn)代信息技術，充分運用虛擬現(xiàn)實VR技術、網絡技術、虛擬仿真等手段，實現(xiàn)實踐教學課堂角色的有效轉換和教學方法的改革；多渠道拓展產學研融合，借助南京工程學院——宜興產業(yè)學院的平臺，充分發(fā)揮宜興市緊鄰南京，為我國著名的環(huán)保之鄉(xiāng)以及全球環(huán)保技術和環(huán)保設備的聚集地等方面的優(yōu)勢，通過高校、企業(yè)和政府聯(lián)盟，共建“二元三體”體系。

（4）在實踐教學廣度方面。將實踐教學比重提升至35%以上，積極探索實習基地多元化，以項目化教學和本科生導師制為載體，探索個性化人才培養(yǎng)模式，以創(chuàng)新引領創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)，承辦大學生節(jié)能減排及社會實踐等學科競賽，鼓勵學生積極參與學校的創(chuàng)業(yè)孵化、科技創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)客空間等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺；以科技創(chuàng)新項目、基金項目、企業(yè)合作項目等為依托，根據專業(yè)興趣和職業(yè)規(guī)劃，給學生個性化發(fā)展提供更加廣闊的空間，有效培養(yǎng)學生的自主學習能力、實踐動手能力、團隊協(xié)作和溝通能力、分析和解決問題能力等，并以此提升學生的科研素質和創(chuàng)新能力。

3 實踐教學改革舉措

3.1 推進現(xiàn)代信息技術與教育教學的深度融合

在“互聯(lián)網＋高等教育”背景下，環(huán)境工程專業(yè)積極推進實踐課堂教學模式改革。在水、氣、固等領域中推進現(xiàn)代信息技術與實踐教學的深度融合，充分運用虛擬VR、虛擬仿真等手段，實現(xiàn)互聯(lián)網大時代下實踐教學課堂角色的切換。在水污染控制工程實踐教學領域，按照“虛實相間，以實為主，互為補充”的原則，自主研發(fā)規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖廢水厭氧處理虛擬仿真教學實驗系統(tǒng)（見圖4），通過畜禽養(yǎng)殖場生產情景的模擬，使學生身臨其境感受實際農業(yè)生產。作為一項改革與補充，解決了課堂實驗教學中“無處看，只能想象”且無法隨時學習的困難，初步建立了以學生為主體，以學生自我訓練為主的教學模式。

圖4 規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水厭氧處理虛擬仿真教學實驗系統(tǒng)

在大氣污染控制實踐教學領域，開發(fā)基于VR的火電廠煙氣凈化智能模擬系統(tǒng)（見圖5），實現(xiàn)三維系統(tǒng)漫游及可視化、關鍵設備拆裝、典型故障分析等環(huán)節(jié)教學，利用VR強大的沉浸性和交互性，通過學生佩戴VR眼鏡親身體驗，產生爆炸性的視覺沖擊效果，克服傳統(tǒng)實踐教學環(huán)節(jié)以操作、演示為主，拓展性弱，學生難以沉浸參與其中的弱點，提升復雜系統(tǒng)的教學效果和解決工程問題的能力。

圖5 火電廠煙氣凈化虛擬仿真VR實訓系統(tǒng)

3.2 開展“理實一體、學用創(chuàng)相融”的項目化教學

為切實提升學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，環(huán)境工程專業(yè)以項目化教學為抓手，推進研究性教學，拓展綜合性、設計性、探索性實驗項目空間，探索課外實踐課程教育課程化，鼓勵學生多渠道獲取創(chuàng)新學分，加強學生創(chuàng)新欲望、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法與創(chuàng)新能力培養(yǎng)，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿于本科人才培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)。

如以新型廢水處理技術應用創(chuàng)新協(xié)同能力培養(yǎng)為主線的項目化教學項目（見圖6），該項目依托產學研與工程教育認證的共同驅動，以建設節(jié)水型社會為頂層目標，組建跨學科教學團隊開展遞進式系列化項目教學。通過學校、企業(yè)、政府、社會4個維度育人平臺，以“工程化環(huán)境、項目化載體、團隊式指導、協(xié)作式學習”的教學組織形態(tài)，將環(huán)境、熱能、機械、自動化、經營管理等分散、模塊化知識有效整合，形成專業(yè)相關、多元化交叉、系統(tǒng)化、全面化知識體系，形成了以學生為中心，教師為主導，知識與能力并重，團隊型學習，小型化實訓的教學形式。

圖6 新型廢水處理技術應用創(chuàng)新協(xié)同能力培養(yǎng)的系列化項目

4 結 語

進入新世紀以來，國內外教育界普遍重視實踐教學，注重應用技術型人才培養(yǎng)。人們已越來越清醒的意識到，實踐教學是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的關鍵環(huán)節(jié)，也是提高學生社會職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的重要途徑。

作為省屬應用型本科院校工科專業(yè)，環(huán)境工程專業(yè)通過構建“三維度、三層次”且各實踐模塊之間彼此支撐、遞進的專業(yè)實踐教學體系，從實踐教學的隊伍、質量、深度、廣度等4個維度對實踐教學體系進行優(yōu)化，并從現(xiàn)代信息融合與項目化教學角度對具體實踐過程進行改革，提出具體優(yōu)化措施。該體系對于培養(yǎng)學生的實踐應用能力、創(chuàng)新精神、綜合運用專業(yè)知識解決復雜工程問題的能力至關重要，有助于環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。