張 軼

（浙江工商大學環(huán)境科學與工程學院 浙江·杭州 310018）

0 前言

隨著社會的發(fā)展人類的進步，研究生的培養(yǎng)已成為普適化教育，很多單位的用人標準已經(jīng)從本科學歷背景提高到研究生學歷，這也意味著社會上很多的工作越來越專業(yè)化、精細化，但也越來越多元化、交融化。因此對于研究生的培養(yǎng)也需要符合社會發(fā)展的需求，特別是提升學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。對于工科研究生，工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是學校教學過程中必不可少的一部分，如何通過課堂創(chuàng)新，提高工科學生的動手能力、工程能力、創(chuàng)新能力，為后期研究生學習，乃至于今后進入工作崗位的能力培養(yǎng)，是非常有幫助的。

而針對本校環(huán)境學院的環(huán)境專業(yè)研究生，在浙江工商大學的“大商科”背景下，研究生教學要將我校“工商融合”特色與環(huán)境工程專業(yè)特色結(jié)合，符合工程專業(yè)的要求，也要凸顯環(huán)境專業(yè)的特色，一方面需要培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)，另一方面也需要培養(yǎng)有創(chuàng)新意識的環(huán)保工程師。因此對于專業(yè)基礎課的設計非常重要，通過課程教學改革，培養(yǎng)學生的動手能力、思維能力和創(chuàng)新能力。本項目通過研究生“數(shù)理統(tǒng)計與數(shù)據(jù)分析”必修課進行專業(yè)基礎課程多樣化教學與實踐探索，著重培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力。這一門課程由原先的“實驗設計與數(shù)據(jù)處理”演變而來，現(xiàn)在的授課更著重于數(shù)學統(tǒng)計等方面的應用，是一門偏理論的課程。如何將一門偏數(shù)學理論的課程改革成與環(huán)境專業(yè)相關(guān)的專業(yè)基礎課，是研究的重點內(nèi)容。

1 研究思路

我們知道，數(shù)理統(tǒng)計與數(shù)據(jù)分析在實際工作中的應用非常多，如統(tǒng)計學、心理學、金融、經(jīng)濟、財會等專業(yè)均需要用到大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，特別像現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)+、云數(shù)據(jù)等等，均是對大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。那么在“大商科”背景下的環(huán)境工程研究生如何體現(xiàn)“工商融合”的理念，這門應用于商學、經(jīng)濟學、心理學等方面的數(shù)據(jù)分析課程如何凸顯環(huán)境工程專業(yè)的特色，并在此基礎上提升學生的創(chuàng)新能力和實際應用能力，需要進行案例化教學，突出專業(yè)特色，培養(yǎng)學生通過數(shù)學思維形式解決專業(yè)的實際問題的能力。

因此，在理論課程的過程中，應用大量的數(shù)據(jù)處理軟件進行實際操作，常用的軟件有 Excel、Matlab、SPSS、SAS 等，可進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)學建模、編程分析、圖像處理、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)據(jù)預測等。這類數(shù)據(jù)軟件在很多領(lǐng)域都能應用，我們將這些數(shù)據(jù)處理軟件應用到環(huán)境專業(yè)數(shù)據(jù)的處理上來，既讓學生掌握理論知識，又能掌握軟件操作技能，同時還能通過數(shù)據(jù)處理掌握專業(yè)數(shù)據(jù)分析的能力，了解今后專業(yè)發(fā)展的方向。

除此之外，課堂的理論知識和軟件操作并不能完全體現(xiàn)這門課程的應用型價值，因此根據(jù)我們環(huán)境專業(yè)的特色，水、氣、固等環(huán)保相關(guān)科研的性質(zhì)，以及今后數(shù)據(jù)監(jiān)測、科研、污染預測等工作崗位的需求，進行專題講座和實踐訓練，從而將這門專業(yè)基礎課應用于環(huán)境專業(yè)，具有環(huán)境行業(yè)的特色，并著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

2 課程教學改革與實踐探索

2.1 理論知識

理論學習是課程的主要表現(xiàn)形式，但為了培養(yǎng)學生的主觀能動性和思維創(chuàng)新性，課堂學習會相應減少教師的授課過程，而提高學生的課堂討論和案例分析的過程，對于環(huán)境數(shù)據(jù)分析及算法理論學習，要求學生舉一反三，通過一種類型的數(shù)據(jù)分析或算法介紹，能融會貫通，自主學習其他相關(guān)的分析方法及算法等。比如在方差分析中，在單因素方差分析的知識點后，要求學生對多因素方差分析原理及應用進行討論，從而培養(yǎng)學生的實際應用能力。另外，為了體現(xiàn)“工商融合”的特點，我們在第一堂課上就會給學生講解環(huán)境數(shù)據(jù)處理的實例，如在環(huán)境監(jiān)測中的應用、環(huán)境大數(shù)據(jù)分析等，而這些內(nèi)容與我們的國民經(jīng)濟息息相關(guān)，通過環(huán)境數(shù)據(jù)分析指導社會經(jīng)濟的發(fā)展方向，同時也可以通過環(huán)境分析尋找環(huán)境應用價值尋找商機。

2.2 軟件應用

在軟件運用方面，我們通過軟件模型原理分析、軟件應用、專業(yè)案例分析三步走，層層遞進。比如，對于箱線圖繪制，課堂上講解了箱線圖的概念，要求學生在課后自己查閱文獻資料，尋找軟件進行箱線圖的繪制。學生能找到origin 軟件、spss 軟件、excel 軟件、python 軟件來進行繪制，說明學生能自主尋找相關(guān)的軟件工具并進行學習。

但這還不足以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，我們通過課外大作業(yè)，要求同學分組討論。比如進行SPSS 軟件運用，首先要求學生進行理論計算，再進行SPSS 軟件學習，通過實際大數(shù)據(jù)案例，如環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)等，讓學生進行數(shù)據(jù)分析，并通過數(shù)據(jù)分析獲得某些結(jié)論，以求獲得數(shù)據(jù)的掌握及分析過程。通過已有數(shù)據(jù)，每個組可以采用不用的數(shù)據(jù)處理方法、處理工具進行分析并獲得不同的結(jié)論，這是一個發(fā)散性的題目，那么這一過程就是鍛煉學生發(fā)散性思維和創(chuàng)新思維。

對于獲得的實際案例的結(jié)論，又可以在課堂上進行分組討論，也就是說最后得到的結(jié)果是可以為實際環(huán)境污染變化趨勢進行預測，讓學生的學習從書本知識飛躍到實際項目分析上，通過實踐掌握數(shù)據(jù)分析和數(shù)理統(tǒng)計能力，同時通過理論知識的掌握也能具備實際運用和解決實際工程問題的能力，這也是“工商融合”意識的體現(xiàn)，加強實際經(jīng)濟效益的分析。通過課程的學習，掌握“數(shù)理統(tǒng)計與數(shù)據(jù)分析”中數(shù)據(jù)的處理過程，不僅可以為后續(xù)研究生科研做準備，也可以通過實踐創(chuàng)新，為實際工程應用提供理論支撐，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供環(huán)境數(shù)據(jù)分析。

2.3 實踐創(chuàng)新

實踐創(chuàng)新方面，更能凸顯學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。我們通過課堂討論的形式，要求學生自主尋找環(huán)境相關(guān)的雜志閱讀相關(guān)的文章，并分析文章中用到的軟件模型，并能進行軟件應用分析。很多同學都找了行內(nèi)TOP 期刊進行文獻閱讀，并對很多專業(yè)軟件進行講解，如jade 軟件分析已知、未知物，Artemis 軟件分析，雙誤差棒繪制，design-expert 軟件應用等等?？梢詫⒄n程學習的內(nèi)容引申到今后的科研，能靈活運用已有軟件技術(shù)，通過數(shù)據(jù)分析進行反應機理討論，能透過現(xiàn)象看本質(zhì)，則是科研創(chuàng)新能力的體現(xiàn)，自我鍛煉能力的提升。

除了課堂上學生學習知識之外，我們也鼓勵學生組隊參加學科競賽，進行實踐創(chuàng)新。通過指導研究生團隊項目，可以培養(yǎng)研究生創(chuàng)新意識，現(xiàn)在很多的學科競賽、研究生基金項目都很注重科研創(chuàng)新和科研項目的實際應用價值。老師在指導過程中就會有意識地指導學生運用已學的理論知識、模型軟件等促進項目的開展。環(huán)境類專業(yè)研究生的項目很多涉及到前期的資料收集、實驗設計、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析及結(jié)果討論，這里面運用到的數(shù)理統(tǒng)計與數(shù)據(jù)分析手段非常多，有很多優(yōu)秀的研究生能通過數(shù)據(jù)分析提出數(shù)學模型，那就是一個理論層面的提升，極大地體現(xiàn)了學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。通過課程的學習將知識運用到實踐中，并能獲得創(chuàng)新性的實驗成果；通過與學生討論分析項目實際應用價值和研究價值，也培養(yǎng)了學生對項目的實際應用及經(jīng)濟價值的分析能力，以及學生商科經(jīng)濟思維能力。

課程中數(shù)據(jù)處理、軟件應用的學習，為后續(xù)科研工作打下了良好的理論基礎，好的軟件技術(shù)應用在科學研究中，能大大提高科研文章的質(zhì)量，從實驗現(xiàn)象獲得機理研究的分析，是質(zhì)的飛躍，要在高影響因子的期刊發(fā)表文章，需要透過現(xiàn)象看本質(zhì)，從實驗到理論的深入分析才能提高學生的創(chuàng)新思維能力，而不僅僅停留在實驗現(xiàn)象的表述過程中，這也是我們課程改革的目的，將書本知識運用到實踐和科研中去，體現(xiàn)出學生的創(chuàng)新能力也體現(xiàn)出科研實踐的創(chuàng)新性和實際應用價值。

3 結(jié)論與展望

針對本次教學改革探索，主要從理論知識、軟件應用和實踐創(chuàng)新三個方面進行分析，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，并牢牢結(jié)合學校的“工商融合”特點，在課堂及實踐過程中強調(diào)實際經(jīng)濟效益分析，能將環(huán)境數(shù)據(jù)分析應用于社會經(jīng)濟發(fā)展，指導社會經(jīng)濟的發(fā)展方向和環(huán)境應用價值。后續(xù)課程改革仍需加強研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，初步的思路包括以下幾點：

（1）實際案例的應用。后期我們可以擴大分析的范圍，讓學生分組進行水、氣、固等多方向的污染源數(shù)據(jù)分析，不受框架模式的限制，自己尋找合適的數(shù)學模型進行實際問題分析，從而提高學生的數(shù)據(jù)分析能力，極大鍛煉學生的創(chuàng)新思維能力。

（2）環(huán)境問題追蹤。在課堂上增加討論案例，要求學生針對某一個全球環(huán)境問題進行長期數(shù)據(jù)追蹤，通過10-20年或更長時間的數(shù)據(jù)收集，進行某類環(huán)境問題的數(shù)據(jù)處理及分析，并能提出自己的觀點，提出解決的對策或推演環(huán)境問題的發(fā)展趨勢，從而培養(yǎng)學生分析問題解決問題的能力，也是培養(yǎng)學生發(fā)散性創(chuàng)新思維的一個途徑。

（3）學生長期溯源。由于課堂教學的時間有限，在科研過程中創(chuàng)新能力也是非常重要的，可針對研三學生進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從而評估在科研過程中數(shù)理統(tǒng)計與數(shù)據(jù)分析能力是否有應用到后續(xù)科研中并得到提升，在科技論文及畢業(yè)論文中是否能體現(xiàn)這門課程的實際應用價值，從而反饋課程的改進，彌補不足，為課程的發(fā)展不斷提供新的思路和想法。