构建以培养创新型科技人才的实践教学体系

赵晓丹, 吴春华, 周 振, 葛红花, 王 啸, 龚云峰

(上海电力学院 环境与化学工程学院，上海 200090)



构建以培养创新型科技人才的实践教学体系

赵晓丹, 吴春华, 周 振, 葛红花, 王 啸, 龚云峰

(上海电力学院 环境与化学工程学院，上海 200090)

培养大学生的创新精神、创新意识和创新能力是当前高校教学改革的重点，也是深化落实科学发展观，建设创新型国家的客观需求。对于工程应用型的专业来说，实践教学不仅能培养学生的实践能力，更能直接培养学生的创新意识和创新能力，全面体现学生的工程应用能力和科技创新精神。上海电力学院应用化学专业水处理方向教学体系改革中的重大举措即为构建以培养创新型水处理工程科技人才为核心的实践教学体系，通过该实践教学体系的建设，大大提高学生的工程实践能力和科技创新能力。

实践教学体系； 水处理工程科技人才； 工程实践； 科技创新

0 引 言

“十一五”、“十二五”期间是我国全面建设小康社会的关键时期，是深化改革开放的攻坚阶段，经济发展方式加快转变，凸显了提高国民素质、培养创新人才的重要性和紧迫性[1]。高等教育肩负着培养高素质创新人才的历史使命，如何提高在校大学生的综合素质，培养其创新精神、创新意识和创新能力是当前高校教学改革的重点，也是深化落实科学发展观，开展自主创新，建设创新型国家的客观需求[2,3]。创新型水处理工程科技人才的培养需要从教育理念、内容、方法、手段和模式等方面入手，使工程技术教育适应经济社会发展的需要。对于工程应用型的专业来说，实践教学不仅能培养学生的实践能力，更能直接培养学生的创新意识和创新能力，全面体现学生的工程应用能力和科技创新精神[4-6]。因而构建以培养创新型水处理工程科技人才为核心的实践教学体系成为应用化学专业水处理方向教学体系改革的重中之重，是本专业建设高层次创新型工程科技人才培养基地的关键。

自2007年开始，依托“085”工程重点学科专业建设项目，部级重点实验室建设项目，上海市教委重点实验室、重点学科、工程技术研究中心、重点课程、精品课程建设和重点教学改革项目，本课题组进行了一系列实践教学体系改革的探索和实践，解决了工程实践训练缺乏，工程技术教育与实际生产的结合不紧密，教师普遍缺乏工程实践经验，学生缺乏创新意识等问题，重点突出对学生工程实践能力和科技创新能力的培养，取得了显著成效。

1 确立创新型水处理工程科技人才培养的教学理念

随着新世纪的到来, 面向创新型国家建设需求，国家对高等教育提出了新的要求，高层次创新型科技人才培养成为我国人才队伍建设的首要任务。为培养高素质创新人才，打造水处理领域内全国一流专业，要充分认识水处理作为工程应用型专业的特点，根据我国电力、环境、电子等行业发展的需要，有计划、有目的、有针对性、有重点地培养社会急需的创新型工程科技人才[7-8]。

目前国内有相当多的综合性大学的应用化学专业的培养理念和课程体系重理论轻实践，且针对性不强。基于创新型国家战略、经济转型产业升级和节能环保国家战略的需求，学科在研究教学改革的目标、全面推进工程科技人才培养的过程中，分析了自己的优势和教学方向，在此基础上，明确了应用化学专业水处理方向的教学定位，确立了全新的教学理念：以“立足应用、立足电力、立足一线”为基准，以工程实践能力和科技创新能力为主线，以培养创新能力强、综合素质高的工程科技人才为目标[9]。由此确立了本学科水处理方向的教学思路：坚持理论教学与实践教学协调发展的同时，强化实践教学和创新教学，以“一个目标，两种能力，三项基准”为引领，学科建设、师资队伍建设、教学改革和课程建设为前提，创新型实验平台和工程实践基地为基础，科研成果和先进技术为支撑，构建分层递进的实践教学体系，为电力行业输送创新型水处理工程师(见图1)。

2 构建具有专业特色的实践教学体系

2.1 构建专业特色实践教学体系的思路

在以“一个目标，两种能力，三项基准”为教学思>路指导下，确定了构建具有专业特色的实践教学体系的三项原则：①教学、科研、生产相结合的原则，科研成果提升实践教学内容的深度和广度，生产过程增加实践教学内容的实用性；②教师、学生、专家相结合的原则，以学生为本，充分发挥教师和专家各自优势共同指导学生；③课堂教学、实验研究、基地实习相结合的原则，培养学生的创新探索精神和生产实践能力[10-11]。

图1 创新型水处理工程科技人才培养教学理念

三个“相结合”的原则根本点在于实践教学，强调理论用之于实践，实践提升理论。整个教学过程并不是简单的“单循环”，而是一个周而复始、多层嵌套、逐层提高的过程。

2.2 建立校、企、国际合作三位一体的实践教学模式

校企合作是产学研战略的基础，是培养学生工程实践能力的重要渠道，国际合作是提高师资队伍科技创新能力的途径，联合培养能使学生的技术创新能力得到更高层次的提升，学校、企业、国际合作三位一体的实践教学模式贯穿整个“分层递进”的实践教学体系[12]。

(1) 以校企产学研战略联盟为平台，与上海吴泾热电厂、外高桥发电厂、华能石洞口电厂、临港燃气电厂、浙江嘉兴电厂、华东电力设计院、上海电力公司电力科学研究院等10家电力企业建立了校企合作共同培养模式，工程技术专家作为名誉导师，指导学生电厂实习和水处理系统设计；

(2) 以国际电力高校联盟为平台，与英国斯特拉斯克莱德大学、德国布兰登堡科技大学、澳大利亚科廷大学、俄罗斯莫斯科动力学院、越南电力大学、马来西亚国能大学和巴西伊塔茹巴联邦大学7所以电力为特色的大学建立了国际交流合作关系，学生通过国际交流了解国际学科前沿和发展动态；

(3) 依托“085”工程“海外名师项目”，与日本大阪大学和美国加州大学建立联合培养合作关系，海外名师指导学生完成大学生科技创新项目，引导学生参与重大国际科研项目。

2.3 建立“分层递进”的实践教学体系

实践教学体系(见图2)以水处理工程技术培养为核心，分为校内和校外两条线，将提高学生的工程实践能力和科技创新能力贯穿于实践教学的全过程，实践教学内容分层递进，既相对独立又嵌套于专业课程中，与理论教学相互协调、相互渗透[13-14]。

图2 “分层递进”的实践教学体系

校内实践教学由分立到综合，由基础技能到尖端研究，分4个层面：实践技能层、技能提高层、工程技术层、创新研究层。实践技能层包括了相对独立的基础实验和金工实习，由专项实验教师指导完成，主要是训练学生的基本操作技能；技能提高层包括水质综合分析、课程设计、仿真系统设计和工程设计，由专业基础课教师指导完成，要求学生以小组为单位完成实验方案设计、系统设计、工程计算和绘制系统图，培养学生综合应用专业理论知识的能力和分工协作的团队精神，初步涉及工程应用和创新设计；工程技术层是在校内综合训练中心和实习基地培养学生工程实践能力，由具有工程实践经验的专业教师指导，通过水处理工程训练和专业综合试验训练引导学生提出问题、解决问题；创新研究层是让学生参与创新测试实验、创新水处理系统设计、大学生科创项目和重大科研项目，由具有较强科研水平的专业教师指导，重点培养学生技术创新能力。

校外实践教学由初级到高级分布在这四个层面之中，包括认识实习、工程设计、企业实习和产学研合作项目，由专业教师和企业工程专家共同指导完成，认识实习主要是加强学生感性认识，对本专业主要从事的工作有初步了解；工程设计是部分优秀学生直接进入电力设计院，在主设人的指导下完成实际水处理系统设计；企业实习是在电厂专工的指导下进厂跟班实习，使学生熟悉生产一线，对技术问题进行深入分析；产学研合作项目是让部分学生参与教师与企业的产学研项目，通过实验创新实现工程应用创新。

3 构建新型实践教学体系的保障

3.1 建成培养创新型工程科技人才的教学团队

教师是实施创新人才培养方案的主体，教师自身的能力决定了教学团队培养创新型工程技术人才的能力，师资队伍建设是保障实践教学体系实施的重要环节之一。基于本学科水处理方向实践性很强的特点，要求专业教师不仅是学术界的研究者，而且是行业内的实践者[15]。

(1) 返聘具有深厚理论基础及多年现场工程经验的资深教授；引进具有高水平科研能力的博士；

(2) 聘请海外著名教授，作为学科的名誉教授，聘请具有丰富工程经验的专家及高级工程技术人员，作为本专业的客座讲师；

(3) 选派青年教师赴研究机构、生产企业以及海外高校进行为期1年的实践和研修。

3.2 科研反哺教学，建立水处理创新综合实验平台

本学科目前拥有“上海热交换系统节能工程技术研究中心”、“热力设备腐蚀与防护(部级)重点实验室”、“上海高校电力腐蚀控制与应用电化学重点实验室”等科研平台，基于这些科研平台学科承担了国家自然基金1项，国家863项目1项，上海市科委重大项目3项等课题，科研水平得到了进一步升级。学科将科研成果融入实践教学中，创建了水处理创新综合实验平台，为本科实践教学中创新实验教学、创新技术教学、实验方案设计创造了条件，具体包括水质综合分析实验平台、水处理材料性能测试实验平台、电化学综合测试实验平台、水处理工艺运行调试试验平台[16-17]。

基于水处理创新综合实验平台，教师将科研成果转变为实践教学内容，一方面指导学生按照自行编制的行业标准进行实验，另一方面引导学生自主创新，探索新的测试指标或者研究其它测试方法，并通过标准方法验证其准确性，从而开拓学生的创新意识，发掘学生的创新潜力。学生则从问题的角度进入问题形成的情境之中，围绕课题自主学习、自主设计，寻找解决问题的方法和途径。

3.3 引进最先进超纯水处理系统，创建校内实习基地

本学科与上海渡易水处理公司共同设计并建立了超纯水处理系统，该系统与生产实际相符，与水处理课程教学内容紧密相连，为实现理论知识联系生产实际的教学模式创造了条件，使学生在接受课堂教学的同时就能接触实际生产设备，感性认识和理性认识相互促进，激发了学生的学习动力，大大提高了教学质量和教学效果。

超纯水处理系统由两条生产主线构成，一条采用的是传统生产线；另一条采用新型水处理技术-全膜水处理系统。两条生产线路均设置了手动操作和全自动化控制系统，学生既可以训练实际动手操作能力，也可以体验全自动化控制生产过程。作为上海市高校中唯一的教学、生产兼具的超纯水处理系统实习基地，为培养学生工程实践能力提供了条件。

3.4 建立电厂水处理系统及水汽监督仿真试验平台，培养交叉学科实践创新能力

基于上海电力学院应用化学专业具有很强的电力背景，大部分毕业生在电力行业从事水处理技术及监督工作，为加强本专业毕业生的竞争优势，体现本校的电力特色，建立了电厂水处理系统及水汽监督仿真试验平台。依托该仿真平台，学生能独立完成电厂水处理系统控制的全过程，教师指导学生学习相关编程软件，并利用软件进行二次开发，完成水处理工艺监控界面和仿真系统设计，强化学生计算机编程水平，培养学生的交叉学科实践能力和创新能力。

4 实践教学体系应用成效

通过五年的实践教学体系的建设，获得了显著成效，主要包括以下三个方面：

(1) 师资队伍强力支撑学生开展创新实践，目前已指导学生完成市及国家级大学生科技创新项目21项，其中1项获全国节能减排科技竞赛三等奖。学生参与各类科研项目，并在国内核心期刊发表论文28篇， 3篇被SCI收录，5篇被EI收录，参与申请4项专利。

(2) 教学改革和课程建设为实践教学体系奠定理论基础。完成了6项校内教改项目和1项上海市重点教改项目，6项上海市级重点课程建设，2项获上海市精品课程，公开发表教改论文7篇。

(3) 校内建立实习基地——水处理工程训练中心和水处理创新综合试验平台，大大提高了学生的工程实践能力和科技创新能力，使学生在电力行业就业率提高60%，出国深造率提高5%，并获得用人单位好评，目前总体就业率达98%。

5 结 语

培养创新型水处理工程技术人才为核心的实践教学体系的建立，实现了理论与实践更深层次的结合，以专业课程建设为基础，对实践教学进行了大胆改革与创新，实践环节的形式更加多样化，创新实践内容充分发挥了学生的主动性和创造性。实践教学改革推动了人才培养质量不断提升，在创新型科技人才培养方面发挥了重要作用。

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Constructing a Practical Teaching System with Focus of Cultivating Creative Scientists and Technicians

ZHAOXiao-dan,WUChun-hua，ZHOUZhen,GEHong-hua,WANGXiao,GONGYun-feng

(College of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University of Electric Power,Shanghai 200090, China)

To cultivate students’ innovation spirit, innovation consciousness and innovation ability is the key to the reform of higher education, and is also the requirement of implementation of scientific outlook on development and the demand of building an innovative country. For the students with major of engineering application, practice teaching can not only train their ability of practice, but also cultivate them innovation consciousness and ability. The water treatment specialty, applied chemistry major of Shanghai University of Electric Power initiates the reform of the teaching system which takes the core of cultivating innovative engineering and technical talent. A practice teaching system is constructed, it greatly improves the engineering practice ability and innovation ability of science and technology.

practical teaching system; engineering scientists and technicians of water treatment; engineering practice; innovation of science and technology

2014-12-11

上海电力学院重点核心课程建设项目(201411119)

赵晓丹(1979-)，女，湖北荆门人，硕士，副教授，主要研究水处理技术。Tel.:13371895947;E-mail:zhaoxiaodan@shiep.edu.cn

周 振(1981-)，男，山东临沂人，博士，副教授，研究水污染控制技术。Tel.:18918302512;E-mail:zhouzhen@shiep.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2015)11-0206-04