朱 琦
(黑龍江大學化學化工與材料學院 黑龍江省普通高等學校高效轉化的化工過程與技術重點實驗室,黑龍江 哈爾濱150080)
環(huán)境科學是環(huán)境科學與工程一級學科下的二級學科,為應用性學科,環(huán)境科學學科課程涉及領域比較廣泛。在傳統(tǒng)教學模式下,環(huán)境科學學科的研究生課程教學主要著重于介紹各種技術原理和方法,雖然已經是研究生課程,但仍然以課堂講授式的教學模式為主,尤其是對于授予理學學位的環(huán)境科學學科研究生,大部分課程教學仍為注重講授原理與方法。事實上,對于環(huán)境科學學科乃至很多理工類學科的學生,主要的專業(yè)知識和理論在大學本科期間已經都學習過了,研究生學習期間能夠補充的知識和理論已經為數不多。即便教師在研究生課程教學中努力地講授,學生努力地學,也未必有很大的效果和收獲。有些老師對研究生課程教學的重視程度是不及本科生課程的,并未精心地設計教學內容和教學方法;很多在讀研究生對理論課程的學習態(tài)度也比較放松,甚至會有部分人認為研究生理論課程的學習并不重要,能通過書面考試就可以了,研究生學習階段的目標主要是做好自己的課題研究,上不上課、怎樣上課并不會有很大的差別?,F行大部分研究生教育的狀況是仍然像本科生一樣按部就班地學習各種理論知識。課程學習結束后,研究生的疑惑是不知道在哪些層面上能夠使用這些理論與技術,及今后如何為創(chuàng)新研究做準備。即傳統(tǒng)的研究生教學模式并不能發(fā)揮課程的培養(yǎng)創(chuàng)新能力作用,原有的課程不能滿足環(huán)境科學學科人才發(fā)展的需求[1],而提高人才培養(yǎng)質量是研究生課程教學的關鍵問題[2-3],所以,針對性的教學改革是必須開展的。
為了著重培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力,黑龍江大學緊密圍繞具備解決實際環(huán)境問題的創(chuàng)新能力的人才培養(yǎng)目標,將環(huán)境科學學科研究生課程涉及的創(chuàng)新研究方向劃分為三大模塊:環(huán)境污染控制方向、環(huán)境催化方向、環(huán)境新材料方向。環(huán)境污染控制方向主要包括污染控制原理與技術、環(huán)境修復技術、環(huán)境生物技術、環(huán)境生態(tài)學等課程;環(huán)境催化方向主要包括高等環(huán)境化學、環(huán)境催化原理、現代環(huán)境分析等課程;環(huán)境新材料方向主要包括環(huán)境功能材料、膠體與界面化學等課程。通過三大創(chuàng)新研究方向模塊的課程,實踐整合相關理論與方法,使之與創(chuàng)新研究結合更緊密,創(chuàng)新研究指向更明確,優(yōu)化環(huán)境科學研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學內容。
研究性教學模式是指在研究生課程教學中,教師不以傳授知識為教學目的,而是教師指導學生主動去探索課程教學內容所涉及的學科前沿。學生的學習過程就是對科技進展的研究分析過程,使學生順利完成從本科生到研究生的學習方式轉變,進入研究性學習狀態(tài)。在研究性教學模式中,教師的作用主要是引導和幫助學生掌握獲得和分析研究前沿的方法,使學生能夠逐步具備找到和分析學科前沿的能力。在研究生課程學習過程中,研究生的學習目標不再是以汲取和掌握知識為主,而是在教師的指導下,自主地進入研究狀態(tài),不斷地發(fā)現問題、分析問題、解決問題,逐漸找到科學研究的基本方法和思路。
教學模式的改革與實踐方面,實踐研究性教學模式,代替?zhèn)魇谥R的教學模式。在教學過程中,例如課堂上講授污染控制原理與技術的內容時,教師可根據各種技術給學生布置研究調研方向,引導學生自主選擇課程涉及的創(chuàng)新研究點,教師的引導示范作用很重要[4-8]。通過查閱大量前沿文獻,學生利用課余時間對分配給自己的任務展開深入的調研,同時,調動學生的學習興趣和積極性,完成研究報告。研究報告中應包含該方向的研究前沿,并且分析其研究方法和研究前景。然后,研究生在課堂上通過宣講調研報告的形式匯報調研成果,并且進行小組討論交流。學生介紹完調研報告后,授課教師參與交流并給予點評,提出調研報告存在的不足與改進的方法,課后學生根據教師的指導認真修改調研報告,從而達到研究性教學的效果。
環(huán)境污染控制方向是環(huán)境科學學科的重要創(chuàng)新研究方向,因此,在研究生課程上進行研究性教學模式探索很有必要。該研究方向采用物理、化學、生化技術、物化與生化偶聯技術去除環(huán)境中的污染物,通過對污染物去除與轉化機理、清潔能源產生機理的研究,為環(huán)境污染控制技術的應用提供理論依據。針對環(huán)境污染控制方向,可在課程教學中給學生布置環(huán)境污染控制的相關調研任務。例如,在學習污染控制原理時,讓學生通過查閱科技文獻找出解決環(huán)境污染問題的幾種控制方法,并且深入分析其作用原理。在調研吸附去除水中污染物的原理與技術時,針對化學吸附與物理吸附某些污染物的研究前沿,找到創(chuàng)新研究點,分析污染物去除的基本原理,并且根據相關原理對吸附技術的發(fā)展做出展望。探討哪些研究點是值得繼續(xù)研究的、哪些研究點的研究價值不大、目前的吸附劑研究的關鍵是什么、現有研究存在的不足是什么。在調研微生物去除水中有機物的原理與技術時,針對功能性微生物培養(yǎng)馴化及水中有機物生化降解方法的研究前沿,找到創(chuàng)新研究點,分析微生物分解轉化水中有機物的基本原理,并且根據相關原理對微生物凈水技術的發(fā)展做出展望,探討目前的生化技術研究的關鍵是什么、現有微生物降解有機物效能不穩(wěn)定的原因是什么。通過課堂討論及教師點評,使所有學生對環(huán)境污染控制方向有深入的理解。
針對環(huán)境催化方向,可在課程教學中給學生布置環(huán)境友好催化劑的研制、催化劑結構及催化性能的研究的相關調研任務。例如,在學習環(huán)境友好催化劑的研制方法時,讓學生通過查閱科技文獻找出解決催化劑研制問題的若干方法,并且深入分析其催化性能與原理。在調研新型環(huán)保催化劑的制備原理與方法時,針對催化劑制備的基本過程及催化降解環(huán)境污染物方法的研究前沿,找到創(chuàng)新研究點,分析新型催化劑的結構及催化性能,并且根據相關原理對環(huán)境友好催化技術的發(fā)展做出展望,提出目前的環(huán)境催化技術研究的關鍵是什么,現有催化劑存在的不足是什么。通過關于催化劑研發(fā)的課堂討論及教師點評,使學生加深對環(huán)境催化方向的理解。
環(huán)境新材料方向是近年來環(huán)境科學與工程領域的熱點方向,在此方向上,國內外產出了大量的研究成果,因此,在環(huán)境新材料方向開展研究性教學很有實際意義。針對環(huán)境新材料方向,可在課程教學中給學生布置功能性環(huán)保新材料的研制、材料性能、作用原理的相關調研任務。在學習功能性環(huán)保新材料的研制時,讓學生通過查閱大量科技文獻找出解決功能性環(huán)保新材料制備的若干方法,并且深入分析其功能化改性的原理。例如,利用工業(yè)固體廢物赤泥做原料,研發(fā)制備功能性水處理濾料,可考慮設置赤泥資源化造粒、濾料表面改性、目標污染物與濾料的反應機理等研究點進行調研。針對水中氮磷去除的功能性水處理填料的研發(fā),可設置氮磷去除原理、填料制備方法、填料改性方法等研究點進行調研。針對絮凝劑、沉淀劑、消毒劑等水污染控制藥劑材料的研發(fā),可設置藥劑去除污染物原理、藥劑特性分析、新型復合藥劑制備方法等研究點進行調研。通過關于環(huán)境新材料研發(fā)的課堂討論及教師點評,使學生加深對環(huán)境新材料方向的理解,其教學效果應該明顯好于傳統(tǒng)講授式教學模式。
在攻讀碩士學位期間,研究生應該在撰寫科技論文和申請專利等方面加強鍛煉,而課堂教學往往并沒有針對撰寫科研成果論文進行專門的培養(yǎng)和指導。研究生第一年在課程教學中積極培養(yǎng)撰寫學術論文和申請專利的能力是很有必要的。在環(huán)境科學碩士課程教學中,應該在布置環(huán)境領域相關模塊調研方向和內容時,要求學生在查閱文獻的過程中研究文獻的撰寫方法,學習前人撰寫科技論文的經驗。例如:論文的題目怎樣與正文相對應;摘要中應該包含哪些內容;引言部分應該怎么寫才能將研究意義和價值表述清楚,同時能引起讀者的濃厚興趣;實驗材料與方法應當怎樣描述;實驗結果與討論部分應該怎樣分析數據和總結規(guī)律;論文結論部分的撰寫要點是什么;參考文獻的著錄規(guī)范是什么。撰寫英文論文時,應該使用什么時態(tài),什么情況下需要使用被動語態(tài)等等。這一系列問題對于每一位一年級階段研究生可能都是陌生和茫然的,在研究生課程教學過程中,教師應給予針對性的指導,將對研究生今后順利開展科研工作起到很大的推動作用。需要注意的是,教師在教學時應針對具體的教學內容來引導和分析,不是泛泛地講授方法,每一個問題都是具體的而不是宏觀的。研究生課程教學中,涉及某些領域的專利技術時,應該讓學生以此為契機,逐漸熟悉和掌握發(fā)明專利和實用新型專利的撰寫和申請方法。了解專利申請的關鍵問題是什么,如何撰寫專利技術說明書,其撰寫要點是什么,權利要求書應該注意哪些問題。當前,國家號召“萬眾創(chuàng)新,大眾創(chuàng)業(yè)”,要想實現這一偉大目標,科技成果轉化非常重要,而專利技術面向應用領域,是科技成果轉化的重要支撐。因此,每一位環(huán)境科學學科的研究生乃至所有理工科的研究生,都應該掌握專利申請撰寫的基本方法。研究生的課程教學,如果不能為研究生今后順利進行科研工作服務,而只是一味地去傳授理論知識,那這種教學與傳統(tǒng)本科教學又有什么區(qū)別?又怎么能實現創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標?所以,在研究生課程教學中去實踐研究性教學模式,去培養(yǎng)學生的科技成果總結撰寫能力,值得嘗試。
環(huán)境科學是一個自然科學與社會科學相交融的學科,在環(huán)境科學學科的課程教學中去探索研究性教學模式,將為其他學科起到示范作用。研究性教學模式重在課程教學過程中讓學生去探索課程內容所涉及的學術前沿,學習研究方法和創(chuàng)新思路,逐步實現研究生課程教學與后續(xù)研究工作的銜接,讓每一位研究生獲益,真正提高研究生人才培養(yǎng)的水平。
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