易文利

（寶雞文理學(xué)院 陜西省災(zāi)害監(jiān)測(cè)與機(jī)理模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 寶雞 721013）

環(huán)境工程專業(yè)工藝設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)研究

易文利

（寶雞文理學(xué)院 陜西省災(zāi)害監(jiān)測(cè)與機(jī)理模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 寶雞 721013）

本文針對(duì)普通本科院校環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)中存在的實(shí)際問(wèn)題，從環(huán)境工程專業(yè)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)出發(fā)，借助計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，構(gòu)建一個(gè)環(huán)境工程專業(yè)工藝設(shè)計(jì)虛擬實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)，并介紹該平臺(tái)的主要功能、特點(diǎn)及建設(shè)該平臺(tái)應(yīng)注意的主要問(wèn)題。

環(huán)境工程專業(yè) 實(shí)踐創(chuàng)新能力 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

環(huán)境工程專業(yè)是應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)原理解決現(xiàn)實(shí)中存在的環(huán)境問(wèn)題的一門學(xué)科，其培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)在環(huán)境工程領(lǐng)域從事規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人才［1］。隨著當(dāng)前社會(huì)對(duì)工科人才選擇的實(shí)用性傾向日趨增強(qiáng)，環(huán)境工程專業(yè)中那些具有一定的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)手能力較強(qiáng)，基本能獨(dú)當(dāng)一面，在短期內(nèi)可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的學(xué)生備受用人單位的青睞［2］，而一些操作能力、設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和管理能力欠佳的學(xué)生在就業(yè)中的劣勢(shì)進(jìn)一步凸顯。因此，如何扎實(shí)有效培養(yǎng)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為當(dāng)前環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)改革的一項(xiàng)重要課題。

1.環(huán)境工程專業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)和能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

作為一門自然科學(xué)，環(huán)境工程專業(yè)在當(dāng)前的傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中比較注重概念、規(guī)律、原理等自然科學(xué)知識(shí)的傳授，重視培養(yǎng)學(xué)生的思想認(rèn)知和行為習(xí)慣，而以邏輯思維訓(xùn)練為主的實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在一定程度受到忽視和抑制，普遍表現(xiàn)為環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生在實(shí)踐創(chuàng)新傾向方面較其他學(xué)科的學(xué)生較弱［3］。其本質(zhì)原因是環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃課程內(nèi)容大多表現(xiàn)得較抽象，不通過(guò)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)往往難以得到充分詮釋。而當(dāng)前大多學(xué)校的教學(xué)過(guò)程則比較注重對(duì)抽象概念和原理的解釋，過(guò)于偏重理論科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，對(duì)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)不能深入開(kāi)展，導(dǎo)致學(xué)生的抽象思維和邏輯推理能力得到提升，但實(shí)踐和創(chuàng)新能力比較缺乏，面對(duì)紛繁復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題顯得茫然無(wú)策。因此，目前環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生普遍存在理論基礎(chǔ)較扎實(shí)，而實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力比較薄弱的傾向，這不僅制約環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而且成了環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生就業(yè)能力不足的關(guān)鍵影響因素。

為突破環(huán)境工程專業(yè)工程技術(shù)人才培養(yǎng)中實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)較弱這一典型傾向，目前多數(shù)普通本科院校不惜以減少基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)為代價(jià)，通過(guò)基礎(chǔ)課程為實(shí)踐實(shí)訓(xùn)課程“讓路”，刻意加強(qiáng)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)課程的課時(shí)比重的措施提高學(xué)生的實(shí)踐能力。這雖然在一定程度上緩解了環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的這一典型傾向，但導(dǎo)致某些學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程的重要性和必要性認(rèn)知不夠，對(duì)環(huán)境工程專業(yè)需要具備的綜合素質(zhì)缺乏掌握等諸多新的問(wèn)題產(chǎn)生，進(jìn)而不僅影響了專業(yè)后續(xù)課程的教學(xué)效果，而且對(duì)學(xué)生將來(lái)在工程技術(shù)崗位上發(fā)揮主觀能動(dòng)性和技術(shù)創(chuàng)新性制造了潛在的影響因素。因此，如何在保證基礎(chǔ)課程有效學(xué)時(shí)的前提下，尋求實(shí)踐實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)深入開(kāi)展之路，成為當(dāng)前環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)改革所面臨的突出問(wèn)題之一。而計(jì)算機(jī)這一現(xiàn)代化的教育技術(shù)工具，由于具有交互性，并提供多媒體、立即反饋及超文本、超鏈接等多種有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探索的教學(xué)功能，引起人們的關(guān)注。因此，基于計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)的環(huán)境工程專業(yè)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)方法應(yīng)運(yùn)而生，且日益適應(yīng)現(xiàn)代環(huán)境工程發(fā)展趨勢(shì)。

2.工藝設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)的構(gòu)建方案

環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生工藝設(shè)計(jì)虛擬實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)是針對(duì)普通本科院校環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生課程設(shè)計(jì)實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)所面臨的課時(shí)不足問(wèn)題，根據(jù)該專業(yè)工藝設(shè)計(jì)的實(shí)效性特點(diǎn)，借助計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子制圖技術(shù)等手段，將現(xiàn)實(shí)的環(huán)境治理問(wèn)題以案例形式融入虛擬實(shí)訓(xùn)活動(dòng)中，運(yùn)用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式、啟發(fā)式、探索式和研究式等多種教學(xué)方法，所構(gòu)建出的一個(gè)開(kāi)放性的虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)，其基本框架如下圖所示。

圖 虛擬實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)三模塊示意

2.1工藝設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)的內(nèi)容

該虛擬實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)內(nèi)容大體可劃分為三個(gè)模塊（如上圖所示）：①現(xiàn)實(shí)問(wèn)題發(fā)布模塊。是教師根據(jù)生活中出現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境問(wèn)題，結(jié)合專業(yè)實(shí)踐需求，運(yùn)用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式和啟發(fā)式的教學(xué)方法，提出解決問(wèn)題的基本導(dǎo)向和有關(guān)技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)出學(xué)生實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)題目并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布；②虛擬工藝設(shè)計(jì)模塊。學(xué)生根據(jù)教師在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上發(fā)布的實(shí)訓(xùn)題目及有關(guān)啟示、要求和技術(shù)參數(shù)，綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)做出設(shè)計(jì)方案，并使用模塊內(nèi)提供的工藝設(shè)計(jì)各類虛擬工具、設(shè)備等，具體做出解決問(wèn)題的工藝流程，而后向網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提交和申請(qǐng)?jiān)u估鑒定；③評(píng)估鑒定模塊。在網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放性環(huán)境下，由發(fā)布實(shí)訓(xùn)題目的教師運(yùn)用探索式和研究式的教學(xué)方法，與參與平臺(tái)訓(xùn)練的所有學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)，共同對(duì)提交的各待評(píng)估設(shè)計(jì)作品進(jìn)行分析、探討、研究、修改和篩選，最終形成解決問(wèn)題的最佳工藝設(shè)計(jì)流程，從而使學(xué)生在整個(gè)操作過(guò)程中得到實(shí)踐學(xué)習(xí)和啟示。

2.2工藝設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)的特點(diǎn)

從環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生工藝設(shè)計(jì)虛擬實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)可以看出，它是依托校園網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建而成，自身具有鮮明的特點(diǎn)：①該平臺(tái)在使用上完全不受時(shí)間限制，因此可充分利用學(xué)生“第二課堂”時(shí)間和其他業(yè)余時(shí)間進(jìn)行，這樣能夠使學(xué)生的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)活動(dòng)不必占用過(guò)多課時(shí)，較好地緩解基礎(chǔ)課與實(shí)訓(xùn)課課時(shí)分配上的矛盾；②該平臺(tái)在使用上完全不受空間的限制，實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生可以在不同的地點(diǎn)共同、平等參與實(shí)訓(xùn)活動(dòng)的可能，一定程度地避免理工科學(xué)生性格較為內(nèi)斂的普遍性不利傾向，增強(qiáng)學(xué)生與教師的實(shí)踐互動(dòng)效果；③該平臺(tái)一定程度地迎合當(dāng)代大學(xué)生的興趣愛(ài)好，集趣味性和現(xiàn)實(shí)性于一體，為師生互動(dòng)學(xué)習(xí)提供輕松愉快的虛擬環(huán)境，廣泛調(diào)動(dòng)學(xué)生參與積極性和參與有效性。

3.工藝設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)應(yīng)注意的問(wèn)題

盡管環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生工藝設(shè)計(jì)虛擬實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)充分利用了網(wǎng)絡(luò)資源等現(xiàn)代教育技術(shù)手段，迎合了學(xué)生喜好，有效彌補(bǔ)了專業(yè)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)課時(shí)的不足，增強(qiáng)了學(xué)生參與的靈活性，調(diào)動(dòng)了學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的積極性，但在其建設(shè)和運(yùn)作過(guò)程中仍要注意以下問(wèn)題，否則就會(huì)使該平臺(tái)建設(shè)流于形式，功能發(fā)揮受限，無(wú)法達(dá)到有效提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的預(yù)期效果。

3.1要以工藝設(shè)計(jì)實(shí)踐為核心構(gòu)建知識(shí)集群課程體系

從該平臺(tái)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，其有效運(yùn)行和使用是以該專業(yè)學(xué)生能夠針對(duì)現(xiàn)實(shí)存在的環(huán)境問(wèn)題獨(dú)立進(jìn)行基本的治理、處理工藝設(shè)計(jì)為前提的，否則該平臺(tái)將失去應(yīng)有的使用效果。因此，建設(shè)和使用該平臺(tái)之前就必須對(duì)環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃有針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)整，即要圍繞該專業(yè)工藝設(shè)計(jì)實(shí)踐所需要的各項(xiàng)基礎(chǔ)知識(shí)，以及各項(xiàng)基礎(chǔ)知識(shí)的重要程度，對(duì)有關(guān)的課程范圍、課程內(nèi)容和課程比重等進(jìn)行集群化調(diào)整設(shè)計(jì)，以滿足學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)踐設(shè)計(jì)所必需的知識(shí)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，真正形成“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力、淡專業(yè)”的通才教育［4］。

3.2要善于運(yùn)用多種教學(xué)方法

該平臺(tái)的使用運(yùn)行基本上是在學(xué)生課后學(xué)習(xí)時(shí)間進(jìn)行的，其最大的使用特點(diǎn)是以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式、啟發(fā)式、探索式和研究式等教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的自我實(shí)踐動(dòng)力和創(chuàng)造力，巧妙地將學(xué)生被動(dòng)實(shí)踐學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成為主動(dòng)實(shí)踐探究。因此，該專業(yè)教師應(yīng)靈活掌握多種教學(xué)方法和教學(xué)藝術(shù)，在工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)踐知識(shí)的課堂、課后傳授過(guò)程中都能善于運(yùn)用這些教學(xué)方法，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)意識(shí)和自主習(xí)慣，以有效配合該系統(tǒng)平臺(tái)的有效使用和運(yùn)行。

3.3要與組織專業(yè)科技創(chuàng)新競(jìng)賽和組建實(shí)踐創(chuàng)新學(xué)生團(tuán)體相結(jié)合

學(xué)生參與積極性是影響該平臺(tái)使用運(yùn)行效果的關(guān)鍵因素之一。為進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與積極性，一方面可以依托該平臺(tái)的使用運(yùn)行，在專業(yè)范圍內(nèi)以工藝設(shè)計(jì)實(shí)踐創(chuàng)新為核心，針對(duì)性地構(gòu)建和定期舉辦專業(yè)科技創(chuàng)新競(jìng)賽系列活動(dòng)，并不斷擴(kuò)大參與范圍和加大獎(jiǎng)勵(lì)力度，在學(xué)生中形成“互學(xué)、互幫、互趕”的學(xué)習(xí)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和氛圍，促進(jìn)學(xué)生參與實(shí)訓(xùn)的主觀動(dòng)力。另一方面可依托該平臺(tái)的使用運(yùn)行，成立旨在培養(yǎng)、鍛煉和提高學(xué)生應(yīng)用能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)意識(shí)的學(xué)生社團(tuán)，將其納入正常的實(shí)訓(xùn)管理之中，建立起規(guī)范化、制度化的學(xué)生課外活動(dòng)體系［5］，鼓勵(lì)和支持學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新熱情，進(jìn)而有效推動(dòng)學(xué)生對(duì)該平臺(tái)的有效使用。

3.4要建設(shè)高水平的教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)

在該平臺(tái)的使用運(yùn)行過(guò)程中，指導(dǎo)教師、設(shè)計(jì)者和其他學(xué)生共同對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)作品進(jìn)行分析、探討、研究和修改是最核心的環(huán)節(jié)，也是學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵過(guò)程。在這個(gè)核心環(huán)節(jié)中，教師的指導(dǎo)作用具有絕對(duì)主導(dǎo)地位，要求教師具有豐富的專業(yè)知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及靈活的實(shí)踐指導(dǎo)方法。因此，構(gòu)建一支學(xué)歷層次較高、知識(shí)結(jié)構(gòu)合理、具有有效的工程實(shí)踐指導(dǎo)能力和較強(qiáng)科研能力的教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，并有效發(fā)揮團(tuán)隊(duì)在學(xué)生工藝設(shè)計(jì)實(shí)踐中的主導(dǎo)作用，對(duì)該平臺(tái)的使用運(yùn)行效果起著決定性作用。

［1］戴春浩，秦普豐，彭慧.建立環(huán)境工程專業(yè)新型課程設(shè)計(jì)體系的探索與思考［J］.教育教學(xué)論壇，2014（30）:219-221.

［2］雷鳴，廖柏寒，楊仁斌，鐵柏清，秦普豐.環(huán)境工程本科專業(yè)就業(yè)形勢(shì)及其教學(xué)改革［J］.高等農(nóng)業(yè)教育，2008（7）:61-63.

［3］王義康，王航平.以數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)為平臺(tái)培養(yǎng)理工科學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），20012（6）:172-175.

［4］宋衛(wèi)軍.環(huán)境工程專業(yè)課程體系設(shè)置的探討［J］.南平師專學(xué)報(bào)，2007（4）:129-131.

［5］謝妤，宋衛(wèi)軍.環(huán)境工程專業(yè)課實(shí)踐教學(xué)法的探討［J］.安全與環(huán)境工程，2009，16（3）:9-11.

寶雞文理學(xué)院重點(diǎn)項(xiàng)目（ZK12053）;陜西省重點(diǎn)學(xué)科自然地理學(xué)聯(lián)合資助。