环境科学专业实验课程体系改革与高级应用型人才培养实践研究

王书敏，曹优明，朱启红，蒋山泉，李 强，丁武泉，高 祥

(重庆文理学院，重庆 永川 402168)

高级应用型人才是介于理论型和技能型之间的综合性人才，其培养既不同于“教学型”大学侧重于理论教学，也有异于“职业技术型”大学偏向于技能训练，而是坚持基础理论与实践训练并重、理论依据与生产实践结合的原则，培养基本理论和基本技能兼备、非技术思维和技术应用兼优的复合型人才［1］．随着我国经济结构的调整和市场经济的不断发展，高级应用型人才逐渐成为市场急需的一类特殊人才［2］．

环境科学是一门研究人类社会活动与环境演化规律之间相应关系的学科，具有学科交叉性和实践性较强的特点．随着人类文明的快速推进，人类和生存环境之间的作用关系日趋复杂，新的环境问题不断出现，促使环境科学得到迅速发展，很多高校相继设立了环境科学专业．环境科学专业多学科交融、实践要求高的特点，决定了环境科学实验课程体系在高级应用型人才培养过程中的重要地位．然而，由于环境科学偏重于理论研究，使得实验课程的设计往往达不到高级应用型人才培养的目标，如何能在偏理论学科中培养适应社会主义现代化建设需要的高级应用型人才成为教学应用型本科院校急需解决的问题．对此，重庆文理学院曾进行过积极探索［3］．本文在此基础上，结合重庆文理学院环境科学专业人才培养方案，深入探讨环境科学实验课程体系设置与以市场需求为导向的高级应用型人才培养的相应关系．这对于高级应用型人才培养模式的探索具有重要参考意义．

1 环境科学专业实验课程体系现状

1．1 实验课程体系结构

我国普通高校环境科学专业的实验课程结构一般由公共基础实验课程、专业基础实验课程、专业实验课程3部分组成［4-7］．公共基础实验课程一般以化学类实验课程居多(无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验、分析化学实验等)，除此之外，大学物理实验、仪器分析实验、生物类实验课程也是公共基础实验课程的组成部分．该板块实验课程的实验项目主要以验证性实验为主，为专业基础实验课程奠定基础．专业基础实验课程主要包括环境土壤学实验、环境化学实验、环境生物学实验、环境监测实验、环境生态学实验、环境工程学实验等，该部分实验项目以验证性实验为主，初步涉及综合性实验项目，学生通过该部分的学习，巩固环境科学类的基本理论和基础知识，进一步提高对实验过程的认知，初步具备分析和解决环境问题的能力．专业实验一般包括水污染控制工程实验、大气污染工程实验、噪声污染控制实验、环境影响评价案例分析以及根据学校办学特色或者地域特色开设的一些实验课程等．通过该部分实验课程的开设，可以培养学生理论联系实际的能力，使学生能够真正理解环境专业的理论知识，并能够应用所学知识进行环境污染水平的鉴别和评价，同时提出有针对性的解决方法．

1．2 现有课程体系的弊端

1)实验课程的开设缺乏系统性．

很多高等院校环境科学专业的开设是在传统学科的基础上派生出来的(如化学化工、生物学、土壤学、地质学、水文学等)．由于学科背景不同，造成高校在开设实验课程时过多地受到传统强势学科的影响，在考虑环境科学实验课程时从环境科学作为一级学科的角度思考实验课程的力度不足，而片面地强调了区域特色或强势学科特色，造成环境科学实验课程中专业基础实验课程偏多偏杂而专业实验课程偏少，使得环境科学实验课程的设置缺少系统性．

2)实验项目的设计缺乏整体性．

在设计实验项目时，往往从单个实验项目本身思考实验目的，而从学科角度思考实验项目之间的交叉渗透、相互融合较少，同时，受到实验条件等因素的限制，造成选择实验项目时全局观不够，从而使得实验项目体系有机结构性不强．

2 环境科学专业实验课程体系建设

2．1 转变教学模式，建立一体化环境科学实验课程体系

很多高等院校的环境科学专业是从其他学科的基础上起步的，受软硬件条件的限制，各大高校实验课程的设置区别很大，而且环境科学实验课程的开设难以做到体系化、独立化．其次，实验项目的选取缺乏系统性的配置布局，对于实验课程、实验项目之间的联系和融合也考虑不足，往往是就实验而实验，没有发挥出实验课程体系的整体效应．传统的环境科学实验课程体系已不能满足高级应用型人才培养的要求，应当转变实验课程教学模式，构建新型的环境科学实验课程体系．

一体化环境科学实验课程体系是以环境科学大学科背景为根本出发点，以环境科学一级学科为实验课程体系构建战略高度，以完善的环境科学理论体系为依据，以高级应用型人才培养为目标，以人才市场需求为导向，与环保领域注册执业资格要求相结合，由实验课程整体规划到具体实验项目优化配置全局统筹的实验课程系统;一体化环境科学实验课程体系克服了实验项目设置“散”、实验课程开设“乱”的缺陷，更加注重实验课程体系的整体效应，把实验课程有机搭配，使教学效果产生叠加效应，大大提高了实验课程的教学效果．

2．2 构建“双平台、一模块”三位一体实验教学体系

“平台+模块”的人才培养模式始于20世纪90年代，迄今为止，其在人才培养中的优越性逐渐被人们所认识和关注［8］．为适应经济社会发展的新局面，重庆文理学院从环境科学大学科建设出发，适时调整了环境科学专业高级应用型人才的培养方式［1］，同时在环境科学实验课程体系建设方面也做了积极探索与实践［3］，尤其是对实验课程体系、实验教学效果保障等方面进行了较大力度的改革，构建了以模块化专业实验为中心、以平台化基础实验为基本点的“双平台、一模块”三位一体实验教学体系和“规划—实施—检查—改进”实验教学质量全过程管理的闭环式质量保障体系，既突出了实验教学体系与高级应用型人才培养的整体结构有机性，又配套了先进的管理体制，大大保障和提高了高级应用型人才培养的质量．

图1 “双平台、一模块”三位一体环境科学实验教学体系

如图1所示，“双平台、一模块”三位一体环境科学实验教学体系由学科基础实验平台、专业基础实验平台和专业实验模块组成，其中专业实验模块由环境监测与评价实验模块、环境治理工程实验模块2部分组成．

学科基础实验平台汇聚了基础化学的实验课程、仪器分析实验、大学物理实验、实验技能培训等内容，着力培养学生的实验动手能力、应用学科基础知识辨识研究现象的能力等，使学生掌握科学的实验方法，具备良好的实验素养．

专业基础实验平台包含环境监测实验、环境化学实验、环境微生物实验、环境生态学实验和环境科学综合实验，在实验科目设置上既注重单实验课程的教学，又通过环境科学综合实验的开设强调各课程之间的交叉渗透性，使得学生不仅能够熟知各实验课程的实验内容，具备应用单课程知识解决简单环境问题的能力，而且促使学生融汇专业基础平台课程的理论知识，并尝试应用理论知识分析、解决复杂环境的问题，培养了学生辩证、联系、全面地看待问题的思维方式，从而为专业实验模块的学习奠定基础．

专业实验模块设置了2个分模块，一方面有利于学生根据自己的特长和爱好自行选择学习方向，另一方面有利于对不同特长和兴趣的同学因材施教，提高教学效果．环境监测与评价实验模块侧重于环境科学理论实验，包括环境质量评价实验、室内环境监测实验、环境工程学实验、环境监测综合实验、环境评价综合实验等，既体现了环境科学专业的学科特点，又与市场需求紧密结合;既突出了理论分析，又兼顾了工程实践;既培养了学生应用知识解决专业问题的实践能力，又强化了学生独立认识问题、分析问题、解决问题的能力．环境治理工程实验模块侧重于环境工程实践实验，主要包括水污染控制工程实验、大气污染控制工程实验、固体废物处理处置与资源化实验、环境工程综合实验、化工原理实验等．该模块的实验课程除强化了单一赋存相态污染物的控制技术外，更加注重不同相态污染物的相互关联、不同学科之间的相互融合，使学生不仅能够切实解决好环境污染问题，而且具备大环境学科知识体系观，能组织运用不同学科的知识为环境工程服务．

2．3 “双平台、一模块”三位一体实验教学体系与高级应用型人才培养的关系

“双平台”主要使学生掌握环境科学实验的基本技能、基本方法，培养学生初步运用学科基础知识、专业基础知识解决实际问题的能力，是“双平台、一模块”三位一体实验教学体系中的两个基本点，起到“厚基础”的作用．“一模块”又分为两个子模块，分别侧重于理论分析和工程实践．该模块的设置旨在通过体系化的实验课程设置，使学生能够在环境领域掌握一技之长，真正成为高级应用型人才．“一模块”是“双平台、一模块”三位一体实验教学体系的中心环节，是“强应用”人才培养的关键部分．“双平台、一模块”三位一体实验教学体系与高级应用型人才培养的关系如图2所示．

图2 “双平台、一模块”三位一体实验教学体系与高级应用型人才培养的关系

3 实验教学效果保障措施

3．1 实验室建设保障

实验室是实验教学体系得以最终落实的基础．我们根据“双平台、一模块”三位一体实验教学体系的要求，同步整合了环境科学实验室的资源．首先，完善了实验室“双平台、一模块”的实验室建制．学科基础实验平台借助大化学实验室的建设基础执行［8］;对于专业基础实验平台，我们建立了环境监测实验室、环境微生物实验室、环境化学实验室、环境生态学实验室．其中，环境科学综合实验具体实验项目的实施可统筹调用上述4个实验室;模块化实验室我们组建了水污染控制工程实验室、大气污染控制工程实验室、固体废物处置与资源化实验室、化工原理实验室、环境工程综合实验室、环境影响评价研究室等6个实验室，保障了“双平台、一模块”三位一体实验教学的顺利进行．同时，实验室硬件设备经过日元贷款项目、中地共建项目、校企共建项目的持续补充，固定资产总值已达1 000余万元，为实验教学的充分开展提供了物质基础．

3．2 师资队伍建设保障

自2003年设立环境科学本科专业以来，重庆文理学院通过引进、自培等方式，不断优化师资结构，提升师资力量整体水平．经过近几年的积极开拓，已组建一支以中青年教师为主体，以具有副高级职称及以上的教师为主导的师资队伍，共配有教授1人，副教授5人，讲师5人，助教1人，教师队伍所学专业涵盖环境工程、市政工程、环境科学、环境生态学等环境领域典型专业．迄今为止，该教师队伍已自编实验教学讲义多部，发表教改论文多篇，申请国家自然科学基金1项，重庆市自然科学基金5项，以及其他省部级课题多项，通过教研教改、科学研究工作的不断开展，大大提高了教师的执教水平，为“双平台、一模块”三位一体实验教学的开展提供了根本性保障．

3．3 实验教学管理建设保障

为保障“双平台、一模块”三位一体实验教学的高质量运行，重庆文理学院“三标一体”管理理念被引入到实验教学运行的管理中．过程控制是“三标一体”管理模式全面质量管理的重要原则之一，它是“将活动和相关的资源作为过程进行管理”的方法［9］．根据“双平台、一模块”三位一体实验教学体系的特点，我们成功地把PDCA(Plan、Do、Check、Action)管理模式引入到实验教学的全过程管理中，其结构关系如图3所示．在PDCA闭环式管理过程中，首先根据高级应用型人才培养的要求和环境科学学科特点，统筹考虑，设计好“双平台、一模块”三位一体实验教学体系，并完成配套保障条件的建设;其次，按照设计好的教学体系运行该实验教学模型;实验教学运行检查环节以检查方式多样化、检查时间不固定的方式进行，全过程掌握实验教学质量情况;最后对一个运行周期的教学效果进行评价，总结不足，提出下个循环过程需要改进的地方和改进措施．至此，实验体系运行进入下一个周期．如此往复循环，旨在不断完善“双平台、一模块”三位一体实验教学体系，同时保证实验教学质量．

图3 PDCA管理模式与“双平台、一模块”实验教学全过程管理示意图

4 “双平台、一模块”三位一体实验教学体系运行效果

经过几年的运行，实践表明，该实验教学体系对于高级应用型人才的培养具有很大的促进作用．首先，在对专业知识的理解和巩固方面，双平台模式加深了学生对大环境学科知识体系的融会贯通，培养了学生用联系、辩证的观点阐释环境现象的意识;模块化的课程组团给学生提供了选择空间，调动了学生的学习兴趣和学习积极性、主动性，很多学生积极利用实验室开放的机会，积极参与自己感兴趣的实验研究，大大提高了对专业知识的理解程度和认识水平．其次，在理论联系实际方面，该实验教学体系把复杂的理论知识融入到环境现象中，建立了实验现象与经典理论的映射关系，学生在参与实验的同时，把环境学科的知识体系与系列化的小实验联系起来，进而为工程化的大型应用奠定了基础．再次，在提高学生应用能力方面，该实验教学体系的设置使得学生都具有较好的实验技能，从近几年的就业情况看，经过该教学体系训练的学生受到环境监测站、科研机构的好评和欢迎，学生的实验动手能力得到了广泛认可．更重要的是，该实验教学体系注重理论与实践的平行推进，培养的学生具备理论认知水平和实践应用能力两条腿走路的能力，使得所培养的高级应用型人才与普通技工具有了根本性区别，避免了强调创新而实践不足或注重应用而理论欠缺的人才培养缺陷．

5 结语

应用型本科院校环境科学专业实验课程体系改革是教改内容的重要组成部分，我们根据重庆文理学院环境科学专业人才培养方案，结合高级应用型人才培养的要求，构建了“双平台、一模块”三位一体实验教学体系，并同步构建了实验教学体系运行保障措施．实践证明，该教学体系的构建充分体现了厚基础、强应用的人才培养理念，有利于培养适应市场需求的高级应用型人才，也与我校的办学定位和人才培养目标相符合．

［1］曹优明．教学应用型本科院校环境科学专业课程体系建设探讨［J］．重庆文理学院学报：自然科学版，2010，29(4)：86-90．

［2］王书敏，丁武泉，于慧．开设综合性实验与培养应用型人才的探索［J］．重庆文理学院学报：自然科学版，2009，8(2)：55-57．

［3］李强，曹优明，朱启红，等．环境科学应用型实践教学体系的探索［J］．重庆文理学院学报：自然科学版，2011，30(2)：75-79．

［4］储召华，郝桂霞．环境科学专业实验课程体系的构建与优化［J］．江西化工，2010(3)：90-92．

［5］马明海，徐圣友，张世能．环境科学专业实践教学模式的探索［J］．黄山学院学报，2011，13(3)：128-130．

［6］张刚，马逊风，盛连喜．环境科学专业实验课“独立设课”的教学改革实践与再思考［J］．高校实验室工作研究，2009(10)：12-13．

［7］张刚．环境科学专业实验课教学改革探讨［J］．实验室科学，2009(2)：44-46．

［8］徐强，孟江平，宋仲容，等．应用型本科院校化学专业实验课程体系改革与实践研究［J］．重庆文理学院学报：自然科学版，2011，30(2)：90-93．

［9］黄碧．浅谈“三标一体”管理模式下高校图书馆人力资源管理［J］．情报探索，2008(9)：101-103．