楊楠 陳翠紅 魯金鳳 孫紅文

摘 ?要：面向新工科和專業(yè)工程認(rèn)證的雙重要求，本科實驗教學(xué)實驗室作為實踐教學(xué)的前沿陣地，對“新環(huán)工”實驗教學(xué)模式進(jìn)行了探索與實踐。文章提出了“思-融-研-賽”混合式實驗教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，思政為引領(lǐng)，堅持立德樹人;基于CDIO教育模式，利用虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，彌補學(xué)生在傳統(tǒng)工科實驗中不能操作復(fù)雜工藝流程的弊端，注重學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實踐能力的培養(yǎng)。最后，以賽促教，以賽驗學(xué)，強化實驗教學(xué)效果，以適應(yīng)新工科高素質(zhì)環(huán)境工程應(yīng)用型人才的需求。

關(guān)鍵詞：新工科;實驗教學(xué)模式;CDIO;實踐教學(xué)

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）S1-0102-03

Abstract： Undergraduate teaching laboratory is the frontier of practice teaching under the background of emerging engineering education and professional engineering certification. Exploration and practice of the experiment teaching mode for New Environmental Engineering is conducted. This paper puts forward a mixed teaching method of ideology-integration-research-competition， which is one kind of study way that take the students as the center， ideological and political guidance， and foster virtue through education. Based on the CDIO education mode， virtual simulation experiment teaching platform is used to make up for the disadvantage that students cannot operate complex technological process in traditional engineering experiments and focus on developing students' innovative ability and engineering practice ability. Finally， to meet the needs of high-quality environmental engineering Talents， we should promote teaching with competition， test learning with competition， and strengthen experimental teaching effect.

Keywords： emerging engineering education; experiment teaching mode; CDIO; practical teaching

新工科這一概念提出以來，形成了“復(fù)旦共識”和“天大行動”，開啟了我國工程教育的新革命[1-2]。為貫徹落實創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，響應(yīng)國家戰(zhàn)略需求，在新工科建設(shè)和工程教育認(rèn)證的雙重推動下，作為國家生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)揮排頭兵作用的環(huán)境工程專業(yè)，迫切需要深化工程教育改革?！敖徊嫘?、創(chuàng)新型、開放型和國際化”是新的環(huán)境工程專業(yè)發(fā)展的要求和趨勢。

更高層次的人才需求，也對高等學(xué)校教育提出了更明確的建設(shè)目標(biāo)。要應(yīng)對我國和世界范圍內(nèi)的環(huán)境保護(hù)新態(tài)勢、新挑戰(zhàn)，塑造環(huán)保行業(yè)人才培養(yǎng)新模式，亟需更新符合時代需求的，既有中國特色又能迎接國際挑戰(zhàn)的人才培養(yǎng)體系和實踐方案。建構(gòu)以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向、體驗為引領(lǐng)的新式課堂，合理運用原理性教學(xué)方法、技術(shù)性教學(xué)方法、操作性教學(xué)方法，在當(dāng)下是亟需探討和轉(zhuǎn)變的。

一、工科專業(yè)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

（一）精神文化建設(shè)和思想政治教育薄弱問題

實驗教學(xué)主要的上課模式是流動式的，導(dǎo)致實驗室如同作坊一樣，文化缺失，學(xué)生的歸屬感不強。隨著國家“雙一流”建設(shè)戰(zhàn)略的實施，工程認(rèn)證工作的逐步推行，高校環(huán)境類實驗室規(guī)模不斷擴大，實驗室的運行管理要求規(guī)范化和人性化。習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程[3]。精神文化是核心，實驗教學(xué)中心作為高校實踐教學(xué)的主要陣地，是開展社會服務(wù)和文化傳承的重要載體，創(chuàng)建綠色、健康的實驗室環(huán)境、強化實驗室德育功能，著力提升實驗室文化建設(shè)水平，對培養(yǎng)全面發(fā)展的德才兼?zhèn)涞母邔哟稳瞬偶皩嶒炇腋哔|(zhì)量內(nèi)涵式發(fā)展具有重要的意義。

（二）能力培養(yǎng)體系相對弱化，落實不到位

新工科要求“新”[4]，因此“新環(huán)工”的實驗教學(xué)要形式多樣化，內(nèi)容豐富化。實驗教學(xué)內(nèi)容過渡到設(shè)計型、綜合型，開展形式轉(zhuǎn)化為小組協(xié)作，全班融合。實驗的完整開展要求引入大型精密設(shè)備，但由于大型儀器設(shè)備價格昂貴、后期維護(hù)難，教學(xué)實驗室數(shù)量有限，導(dǎo)致小組協(xié)同實驗中“蹭實驗”現(xiàn)象頻發(fā)，學(xué)生在實驗過程中動手操作機會反而減少，并未達(dá)到預(yù)期的實驗效果，使課程效果大大縮水。

（三）工程實踐能力培養(yǎng)和專業(yè)教育耦合不到位

環(huán)境工程專業(yè)是一門重實踐的復(fù)合交叉學(xué)科。在學(xué)生的整個培養(yǎng)體系中，工程實踐能力是衡量人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。專業(yè)涉及的工藝單體、構(gòu)筑物體積大，占地面積廣，難以復(fù)制到實驗室內(nèi);實驗室里的工藝流程模型多為傳統(tǒng)經(jīng)典工藝，與實際需求有差異;課程實踐以參觀演示為主，難以吸引學(xué)生的興趣。如何將學(xué)生的知識理解從“我見過”改變到“我用過”，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣，是實驗教學(xué)培養(yǎng)過程中需要解決的一個關(guān)鍵問題。

二、混合式教學(xué)法內(nèi)涵

基于上述現(xiàn)狀，提出了“思-融-研-賽”混合式實驗教學(xué)模式[5]。強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，增強師生互動，落實“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的國際工程教育專業(yè)認(rèn)證理念[6]，讓學(xué)生通過實驗課堂把“想”“行”“用”有機結(jié)合起來。

（一）讓實驗室鮮活起來——思政滲透

新工科秉承“興學(xué)強國”的責(zé)任和使命，明確將家國情懷融入工程人才培養(yǎng)全過程，培養(yǎng)主動服務(wù)社會、具有擔(dān)當(dāng)精神和愛國情感的工程人才[4]。通過實驗教學(xué)提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的“工匠精神”與“科學(xué)精神”，引入專業(yè)倫理教育，潛移默化地強化學(xué)生的社會責(zé)任感和擔(dān)當(dāng)意識，將學(xué)生的格局升華，從一門課程分?jǐn)?shù)的高低升華到對社會有益程度來思考問題。在實驗室建立專門的文化展覽區(qū)，包括學(xué)生實驗的照片墻、“文化驛站”、“黨政文化”、“科普專欄”等，讓精神文化和科學(xué)研究相得益彰，讓實驗室文化成為堅持立德樹人、實現(xiàn)“三全育人”的有效途徑。

（二）把課堂豐富起來——虛實結(jié)合

實驗課程在設(shè)計過程中弱化科目和章節(jié)的限制，將知識點融合為一個有機的整體，重點強化以能力為目標(biāo)。借助信息化的教學(xué)手段，實現(xiàn)碎片化教學(xué)。以“有機固廢好氧堆肥實驗”為例，如圖1所示。教師利用雨課堂發(fā)布實驗課程大綱、儀器操作視頻、PPT等多種形式的資料供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，通過設(shè)置任務(wù)點督促學(xué)生完成預(yù)習(xí)，強化預(yù)習(xí)效果。借助虛擬仿真軟件，可操作部分在實驗室內(nèi)完成，多參數(shù)變化、極限參數(shù)設(shè)置等實驗通過虛擬仿真實驗實現(xiàn)，加深學(xué)生的直觀印象，拓寬學(xué)生的自由發(fā)揮空間。課后通過飛書等媒體，實現(xiàn)線上師生間的高頻互動，答疑解惑，強化實驗效果。

（三）讓學(xué)生參與進(jìn)來——CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)經(jīng)過四年的研究探索創(chuàng)立的工程教育理念，是國際工程教育改革的最新成果[7]。要求以綜合的培養(yǎng)方式使畢業(yè)生在工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面達(dá)到預(yù)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)[8]。實驗內(nèi)容項目化，由“學(xué)、校、企”三方協(xié)同，引入企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)課程的社會價值，學(xué)生成為實驗的主導(dǎo)者，避免了傳統(tǒng)任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)僅就教學(xué)而設(shè)任務(wù)，與實際生產(chǎn)和就業(yè)要求相分離的不足。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程和實踐應(yīng)用中，切實感受到學(xué)科知識的深度融合，融會貫通，學(xué)以致用。

（四）把學(xué)生送出去——以賽促學(xué)，以賽促用

對于當(dāng)代大學(xué)生而言，他們的競爭對手不僅僅是學(xué)校的同學(xué)，坐井觀天，只會消磨學(xué)生的激情。通過競賽，形成鯰魚效應(yīng)，開拓眼界，思維碰撞，促使學(xué)生積極思考，形成良好的學(xué)習(xí)風(fēng)氣，從而使學(xué)生的創(chuàng)新意識和專業(yè)水平得到明顯的提升。對于教師而言，是對教學(xué)成果的量化檢驗，深度剖析競賽主題，了解學(xué)科前沿和社會熱點話題，促進(jìn)教學(xué)改革和教學(xué)研究。總而言之，將實驗教學(xué)與大學(xué)生競賽相結(jié)合，是以現(xiàn)代工程行業(yè)和社會的實際需求為準(zhǔn)繩，綜合基礎(chǔ)知識和專業(yè)實踐能力，實現(xiàn)以賽促學(xué)，以賽促用，是工科院校將教學(xué)成果與社會需求相連接的有效途徑。如學(xué)生積極參與互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，促進(jìn)研究成果的轉(zhuǎn)化。學(xué)生通過“全國大學(xué)生市政環(huán)境創(chuàng)新實踐能力”大賽強化和規(guī)范環(huán)境類化學(xué)監(jiān)測實驗操作規(guī)范，參與到復(fù)雜工藝流程設(shè)計中，了解行業(yè)發(fā)展方向。

三、實驗教學(xué)改革目標(biāo)

（一）思政融合，立德育人

以社會主義核心價值觀為統(tǒng)領(lǐng)，將思想政治教育元素滲透到實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，磨煉工科人才的個人品質(zhì)，強化家國情懷，塑造生態(tài)意識，認(rèn)識到工程師的重要角色在社會中擔(dān)負(fù)的重大社會責(zé)任。教學(xué)過程中，以點及面，層層深入，樹立學(xué)生對環(huán)境專業(yè)的歸屬感、敬畏感，通過實驗分組協(xié)作，取長補短，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊合作精神和創(chuàng)新探索精神，實現(xiàn)育人與育才相統(tǒng)一。

（二）校企合作，產(chǎn)教融合

實驗教學(xué)是培養(yǎng)動手實踐能力的必經(jīng)之路，企業(yè)是人才培養(yǎng)方向的直接窗口，以時代需求和行業(yè)發(fā)展推動實驗教學(xué)改革，探討專業(yè)素質(zhì)教育和產(chǎn)業(yè)需求的結(jié)合要素，引入企業(yè)導(dǎo)師的參與實踐指導(dǎo)，不斷提升課程的綜合程度。

（三）教學(xué)相長，深化改革

在改革實驗教學(xué)過程中，整合實驗室資源，積極推進(jìn)CDIO工程教育模式，引入項目化教學(xué)方式，將理論知識和實踐應(yīng)用深度融合，邀請有經(jīng)驗的工程師參與到課程指導(dǎo)過程中。在實際工程中，工程師多年積累的經(jīng)驗可達(dá)到事半功倍的效果，這是學(xué)校里所學(xué)不到的。教學(xué)相長，青年教師通過溝通學(xué)習(xí)、企業(yè)合作等多種方式豐富實際工程經(jīng)驗，提升工程實踐能力，破解理論與實際割裂的難題。

四、結(jié)束語

在新工科背景下，全面推行工程教育改革創(chuàng)新，高校工程專業(yè)教育將進(jìn)入一個嶄新的階段。本文結(jié)合本科專業(yè)實驗教學(xué)過程中存在的問題，提出“思-融-研-賽”混合式實驗教學(xué)模式，將思想政治教育融入實驗教學(xué)課堂，實現(xiàn)全過程、全方位育人，塑造德才兼?zhèn)涞淖吭焦こ倘瞬拧Ｒ訡DIO工程教育模式12條標(biāo)準(zhǔn)和能力大綱為評價指標(biāo)，實驗教學(xué)項目化改革，校企合作、產(chǎn)教融合，打造“厚理論強實踐”的工程應(yīng)用型綜合人才。鼓勵學(xué)生參與到學(xué)科競賽中，賽教融合，開拓國際視野，強化學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，提高競爭力。

參考文獻(xiàn)：

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