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環(huán)境科學工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)思路

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環(huán)境科學工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)思路

1創(chuàng)新能力培養(yǎng)思路

1.1找出存在問題

以往的高校培養(yǎng)模式中,受傳統(tǒng)的“重理論、輕實踐,重知識,輕能力”思想觀念的影響,普遍存在著重視理論教學、忽視實踐教學的現(xiàn)象,具體表現(xiàn)在:實驗教學的目標不是以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為直接教學目標,而是以強化學生對理論知識學習,熟練掌握某種操作技能為目的;實驗教學內(nèi)容過度依附于理論教學,演示性、驗證性的實驗類型較多,綜合性、設(shè)計性的實驗較少;實驗教材落后,未跟上現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展;實驗教學過程強調(diào)模仿和訓練,學生只需要按照實驗教材規(guī)定的實驗方案、儀器、設(shè)備和實驗步驟進行實驗操作、觀察和記錄實驗結(jié)果即可,學生在整個實驗過程中只是被動參與,沒有主動思考。環(huán)境科學工程是實踐性很強的學科,而且發(fā)展十分迅速,領(lǐng)域在不斷擴大,熱點問題不斷涌現(xiàn),學科水平提升很快,但在本科教學中也普遍存在前述問題,亟待確立新的培養(yǎng)模式,開拓新的培養(yǎng)方法[6-7]。

1.2確立創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

為適應(yīng)學科發(fā)展和社會服務(wù)的要求,南京大學環(huán)境科學與工程實驗教學中心在實驗教學過程中,以學生為本,以培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)、調(diào)動學生潛能、提高學生自主創(chuàng)新能力為目標,不斷改進實驗教學方法和手段[8],摸索出了一套創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。該模式可歸納為“頂天”、“立地”式,即:一方面依托國家重點學科、國家重點實驗室、國家工程中心等高水平教學科研平臺和環(huán)境學院高水平的師資隊伍,將實驗教學與科研相結(jié)合,鼓勵學生早期進入實驗室進行科研訓練,實現(xiàn)“頂天”;另一方面將實驗教學與工程應(yīng)用和社會實踐相結(jié)合,加強暑期學校的生產(chǎn)實習和實踐教學活動,建立穩(wěn)定的校外實習基地和中試基地,開展多種形式的社會實踐活動,鼓勵學生走出象牙塔、關(guān)愛自然、服務(wù)公眾、回報社會,鍛煉學生切實解決實際問題的能力,實現(xiàn)“立地”。

2實驗教學與科研相結(jié)合的方式

2.1科研成果轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容

南京大學環(huán)境科學與工程實驗教學中心堅持實驗教學內(nèi)容與我國環(huán)保形勢和國際學術(shù)前沿接軌,鼓勵實驗教師積極開展科學研究和實驗改革研究,將自己的科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學的內(nèi)容。如:早在上世紀90年代,當時的實驗室主任孔令仁教授就將自己的“光化學氧化降解有機污染物”的研究成果轉(zhuǎn)化到專業(yè)實驗課“環(huán)境化學實驗”中,開發(fā)了“萘水溶液中的光化學氧化實驗”、“產(chǎn)生柱法測定萘水的溶解度”等新實驗,近年還把新開發(fā)的“多功能光降解儀器”應(yīng)用到教學實驗中;楊柳燕教授把國家自然科學基金項目研究成果轉(zhuǎn)化成“環(huán)境微生物學實驗”中“有機污染物的微生物降解—高效脫酚菌的分離和篩選實驗”,并將Ames試驗轉(zhuǎn)化為“鼠傷寒沙門氏菌/哺乳動物肝微粒體致突變性實驗”;孫成教授把新技術(shù)“雙波長與導(dǎo)數(shù)光譜法”應(yīng)用到專業(yè)基礎(chǔ)實驗課“環(huán)境監(jiān)測實驗”中,開發(fā)了新實驗“雙波長與導(dǎo)數(shù)光譜法測定廢水中苯酚與2,4-二硝基苯酚”;高士祥教授將其主持的國家自然科學基金項目“環(huán)糊精對難降解有機污染物的降解機理研究”的部分內(nèi)容編寫成研究性實驗———“增溶實驗”,應(yīng)用于低年級學生的開放性實驗中,等等。

2.2本科生創(chuàng)新性實驗計劃

南京大學自2007年4月起全面啟動了大學生創(chuàng)新訓練計劃,由本科學生個人或創(chuàng)新團隊在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,自主選題、自主設(shè)計并完成實驗。環(huán)境科學與工程實驗教學中心在學校投入專項經(jīng)費、設(shè)立創(chuàng)新訓練指導(dǎo)中心的基礎(chǔ)上,追加投入經(jīng)費和人員指導(dǎo),構(gòu)建了完整的國家、省、校、院系四級大學生創(chuàng)新訓練體系,積極組織學生申報,學生也展現(xiàn)出較高的科研熱情和良好的實踐能力。3年來累計申報通過65項,支持總經(jīng)費26.7萬元。其中2007年獲得國家級、省級重點支持的7項,校級項目8項;2008年獲得國家級、省級重點支持的7項,校級項目15項;2009年目前已獲得省級1項,校級14項。迄今已結(jié)題16項,獲得國家級優(yōu)秀3項。

2.3開放性實驗

南京大學環(huán)境科學與工程實驗教學中心根據(jù)低年級學生主要接受化學、生物、物理等基礎(chǔ)實驗訓練的特點,依據(jù)學?!皟?yōu)化課內(nèi)”,“強化課外”的教學原則,為浦口校區(qū)一二年級學生開放實驗室,設(shè)置開放性實驗,提高低年級學生對專業(yè)的認識。開放實驗的內(nèi)容及手段均綜合了多門學科,是集基礎(chǔ)知識、學科前沿動態(tài)與實際應(yīng)用為一體的綜合性實驗。其中包括:小麥受重金屬脅迫實驗研究、工業(yè)廢水實驗室模擬多級處理實驗、浦園室內(nèi)外環(huán)境空氣污染檢測與控制研究、浦園水體富營養(yǎng)化檢測與控制研究等12項實驗項目。參加學生120人次/年,并提交相應(yīng)實驗報告及論文[9-10]。

2.4本科生導(dǎo)師制度

為強化科研與教學的相互滲透,鼓勵學生早期進入實驗室進行科研訓練,環(huán)境學院設(shè)立了本科生導(dǎo)師制度,吸納本科生在二三年級即可自主選擇導(dǎo)師、參與導(dǎo)師承擔的重大課題的研究,并對本科生開放重點實驗室、資料室,提倡本科生和研究生合作進行實驗和研究活動,鼓勵本科生學研結(jié)合,積極撰寫和發(fā)表學術(shù)論文。在本科學習階段,很多學生受益于創(chuàng)新性實驗計劃和本科生導(dǎo)師制度,發(fā)表了學術(shù)論文,參與了專利申請。近年來,本科生37篇,其中SCI論文10篇。

2.5本科畢業(yè)論文和設(shè)計與導(dǎo)師科研課題掛鉤

多數(shù)本科生畢業(yè)論文和設(shè)計均從導(dǎo)師承擔的課題中選題,使學生有機會接觸學術(shù)前沿。根據(jù)近3年的統(tǒng)計,41%的本科生畢業(yè)論文選題來自指導(dǎo)老師承擔的國家級課題,29%來自省部級項目。

3實驗教學與工程應(yīng)用和社會實踐相結(jié)合的方式

環(huán)境科學與工程是應(yīng)用性極強、與社會密切相關(guān)的學科,承擔著解決經(jīng)濟發(fā)展中必然伴隨而來的環(huán)境問題的重任。因此,實驗教學中心突出理論教學與實際工程和社會應(yīng)用的結(jié)合,鼓勵學生走出象牙塔[11-12],通過多種方式達到關(guān)愛自然、服務(wù)公眾、回報社會的目的。

3.1暑期學校

南京大學自2003年起實行3學期制,在暑期舉辦5周時間的暑期學校,著力培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)。中心承擔了環(huán)境學院“暑期學校”的教學任務(wù),通過聘請國內(nèi)外學者開設(shè)專題課及講座、安排研究型實驗、組織數(shù)學建模等競賽培訓、建立穩(wěn)定的校外實習基地、以及開展多種形式的社會實踐活動,鍛煉學生的實踐能力,并通過指導(dǎo)學生完成實習報告、小學期總結(jié)或撰寫學術(shù)小論文等,提高綜合能力。

3.2教學實習

中心與多家科研院所、企業(yè)、環(huán)保管理部門建立了長期的合作關(guān)系,擁有穩(wěn)定的教學實習基地,為學生提供接觸工程和社會的機會。這些基地包括:南京地理與湖泊研究所太湖生態(tài)系統(tǒng)實驗站、中石化揚子石化水廠、南京大學宜興環(huán)保科技研發(fā)中心、江蘇泗洪洪澤湖濕地自然保護區(qū)、江蘇省環(huán)境科學研究院、江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心站、南京市環(huán)境監(jiān)測中心站、常州市環(huán)境保護局、江蘇戈德環(huán)??萍加邢薰尽⒔K三強環(huán)境工程有限公司等。這些實習基地均有良好的設(shè)施、穩(wěn)定的指導(dǎo)教師隊伍,教學實習工作規(guī)范化、制度化,能滿足不同專業(yè)教學實習的要求。其中南京大學宜興環(huán)??萍佳邪l(fā)中心為環(huán)境工程專業(yè)的學生提供中試基地,成為實驗教學中重要的組成部分。

3.3暑期社會實踐

暑期社會實踐是鍛煉學生能力、培養(yǎng)學生人文素養(yǎng)的重要手段,學生經(jīng)過社會實踐的洗禮后能達到“長見識,增才干”的鍛煉效果。中心在學生實踐方面給予了很高的支持力度,連續(xù)3年被評為“南京大學暑期社會實踐先進集體”,多支團隊和個人受到省級和校級表彰。以2008年為例,成功申請暑期社會實踐團隊9個,都非常成功地完成了實踐任務(wù),取得了優(yōu)異的成績,其中“濕地使者行動”、“綠色蒲公英”等實踐團均引起了當?shù)毓姾兔襟w的關(guān)注和稱贊。

3.4環(huán)保協(xié)會活動

中心通過支持南京大學環(huán)境保護協(xié)會的活動,在學生中開展各類環(huán)境主題活動,同時加強學生對外交流,服務(wù)于社會。如開展各類環(huán)保知識講座;組織“綠色”系列活動———與南京大學青年志愿者協(xié)會合作在校內(nèi)以及紫金山開展垃圾清理志愿服務(wù);在南京市梅花山以及揚州市開展環(huán)境風險與人身健康調(diào)研系列活動;組織綠色長征活動、濕地使者行動等品牌活動。

3.5實驗教學開到海外

為拓展人才培養(yǎng)視野,中心致力于本科生國際交流合作,將實驗教學的課堂開到海外。(1)本科生赴海外著名大學插班學習。每年均有人數(shù)不等的學生派到美國、澳大利亞、日本、芬蘭和香港等地學習和生活,直接接受國外著名大學的熏陶,培養(yǎng)實驗?zāi)芰蛧H化的眼光。(2)赴美科學實踐之旅。聯(lián)合美國自然科學研究院和美國圣約瑟夫大學于2008年8月共同組織了一支包括2名教授、2名博士生、2名碩士生和8名本科生的學習交流團隊,赴美國費城等地參加了為期20天的活動,以引導(dǎo)學生走出校園、邁出國門、接觸世界、開拓視野,在理論聯(lián)系實際的基礎(chǔ)上深入探究環(huán)境問題的根源和本質(zhì),努力探求解決當前環(huán)境問題的有效途徑。(3)赴名古屋市、常州市污水處理廠參觀比較實踐。2008年8月,05級同學組團聯(lián)系并參觀了日本名古屋市的名古屋市寶神污水、污泥處理場、寶神廢物回收利用中心以及挖留污水處理廠,通過與名古屋污水處理廠與工作人員深入交流,就名古屋市污水處理事業(yè)發(fā)展、現(xiàn)狀、所面臨的難題以及處理工藝等展開討論,同時結(jié)合環(huán)境工程暑期實習前往常州市污水處理廠的生產(chǎn)實踐,比較了兩市污水處理發(fā)展情況,嘗試找出差距,并探究了中國在發(fā)展污水處理時的著力點,如何預(yù)防缺乏遠見的發(fā)展模式。

4結(jié)語當今社會的環(huán)境問題日益突出,人民群眾的環(huán)境意識日益提高,隨之而來的對環(huán)境科學與工程高技術(shù)人才的需求量越來越大,同時對環(huán)境科學與工程高技術(shù)人才的要求也越來越高。面對這種需求,在今后的工作實踐中,我們還需不斷努力、不斷探索,以充分發(fā)揮實驗教學培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神及科研能力、提高學生綜合素質(zhì)的重要作用。