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環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法與長效機制論文
隨著現(xiàn)代科技和社會經(jīng)濟的不斷進步，環(huán)境科學(xué)及其技術(shù)研究工作不斷豐富并向更高層次的方向發(fā)展，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和科研開發(fā)能力的高素質(zhì)環(huán)境人才的需求不斷加大。結(jié)合中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生多年科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)實際，闡述該專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法體系，探討該專業(yè)適應(yīng)新常態(tài)經(jīng)濟發(fā)展下本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的長效機制。
隨著人類對環(huán)境問題的不斷重視，研究熱點不斷更新。從20世紀五六十年代側(cè)重于污染治理技術(shù)研究，到目前提出的全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，環(huán)境科學(xué)及技術(shù)研究工作不斷豐富，并向更高層次的方向發(fā)展。[1]為適應(yīng)這一發(fā)展，我國開設(shè)環(huán)境科學(xué)專業(yè)的250余所高校都進行了不同層次的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索。[2]為了更好地體現(xiàn)辦學(xué)特色，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和畢業(yè)生的競爭力，開展高效優(yōu)質(zhì)的科研創(chuàng)新培訓(xùn)已經(jīng)成為各大高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)提升人才培養(yǎng)水平的重要法寶。中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)創(chuàng)辦于1993年，該專業(yè)立足于學(xué)校的煤礦研究特色，在礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)、礦井水害與地質(zhì)災(zāi)害防治、煤礦清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟等方向具有鮮明的特色。筆者結(jié)合中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生科研創(chuàng)新培養(yǎng)實踐，在本專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法體系和長效機制上進行了探索。
一、環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)現(xiàn)狀
國內(nèi)知名高校的環(huán)境科學(xué)專業(yè)均以培養(yǎng)科學(xué)理論基礎(chǔ)扎實、環(huán)境科學(xué)研究與管理技能熟練，能解決環(huán)境科學(xué)問題的高級專門人才為培養(yǎng)目標;在中高年級學(xué)生中均開設(shè)諸如科學(xué)創(chuàng)新方法、環(huán)境科技自助實驗等科研創(chuàng)新類課程或?qū)嵺`環(huán)節(jié)，注重環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力和研究型人才的培養(yǎng)。美國、德國、日本、澳大利亞等國家的高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)也十分注重學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。以澳大利亞昆士蘭大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)為例，該專業(yè)在課程體系中分別設(shè)置了Theory & Practice in Science、Analysis of Scientific Data課程和Science & the Environment項目實踐環(huán)節(jié)，形成了比較系統(tǒng)的科研創(chuàng)新培養(yǎng)模式，這種模式能有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、探究欲望和能力。
總體而言，我國高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)仍處于探索階段，培養(yǎng)機制和實踐教學(xué)體系尚未成熟[3]，還普遍存在以下問題。1.教師的教學(xué)指導(dǎo)積極性和學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的積極性調(diào)動不夠、科研興趣未能有效激發(fā);2.科研創(chuàng)新培養(yǎng)的教學(xué)方法還略顯僵硬，當(dāng)前許多高校以單一講解的理論知識傳授方法不能適應(yīng)該專業(yè)科研的特點;3.開設(shè)科研創(chuàng)新實踐培訓(xùn)的系統(tǒng)性與針對性不強;4.對學(xué)生創(chuàng)造性實驗和數(shù)值模擬能力的培訓(xùn)偏弱。
二、科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法體系與教改實踐
按照2008版和2012版教學(xué)大綱要求，中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)在高年級開設(shè)了16學(xué)時的專業(yè)必修課科研創(chuàng)新，這屬于重要的科研實踐環(huán)節(jié)。筆者結(jié)合本校環(huán)境科學(xué)專業(yè)科研創(chuàng)新課程教學(xué)與學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)實踐，在優(yōu)化課程教學(xué)模式、豐富課程教學(xué)資源以及強化科研能力培訓(xùn)方法等方面進行了教改研究和實踐。
(一)啟發(fā)式科研創(chuàng)新培訓(xùn)模式與訓(xùn)練方法
啟發(fā)式科研創(chuàng)新的培訓(xùn)貫穿于科研實踐的全過程。首先是啟發(fā)式選題。在課程中利用2學(xué)時開展科研小組頭腦風(fēng)暴式研討，通過布置3分鐘圖片立意論文及其宣講活動，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新選題的能力。其次，啟發(fā)式學(xué)習(xí)，提出“邊學(xué)習(xí)、邊思考、再學(xué)習(xí)、求創(chuàng)新”的思想，啟發(fā)學(xué)生針對選題，帶著問題開展創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，在此過程中鍛煉學(xué)生閱讀不同類別科研文獻和開展文摘的能力，對學(xué)習(xí)心得的研討。再次是啟發(fā)式方案選擇研討，根據(jù)典型案例，開展研究方法與具體方案選擇研討，指導(dǎo)教師進行具體方法措施的講解與培訓(xùn)。最后是啟發(fā)式成果表達訓(xùn)練。模擬在線成果發(fā)表和學(xué)術(shù)會議，對小組科研創(chuàng)新成果進行展示，課程指導(dǎo)教師充當(dāng)專業(yè)評審員角色，點評成果并對學(xué)生的改進內(nèi)容進行啟發(fā)。
(二)模塊式案例題庫建設(shè)
開展面向特定科研能力培養(yǎng)的模塊式教學(xué)案例題庫。案例庫兼顧本校專業(yè)特色，重點制定了礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害、地下水污染與修復(fù)、礦山生態(tài)修復(fù)、環(huán)境污染控制與工藝優(yōu)化等方向的案例題庫。例如《大屯礦區(qū)地下水超采與地面沉降評價》鍛煉學(xué)生對現(xiàn)場環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、收據(jù)整理和分析評價的能力，《賈汪廢棄礦區(qū)地下水污染模擬》和《二氧化碳注入煤層模擬研究》鍛煉學(xué)生地下水污染模擬和多重物理場耦合數(shù)值模擬的能力，《某垃圾填埋場滲濾液污染模擬實驗研究》鍛煉學(xué)生對采樣、土柱模擬實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和成果的表達能力等，每個案例制定相關(guān)的科研訓(xùn)練重點說明、學(xué)習(xí)指導(dǎo)及作業(yè)考核與評價方法，教師也在課程作業(yè)中幫助學(xué)生組建科研小組，并跟蹤指導(dǎo)，進行創(chuàng)新培訓(xùn)。
(三)立體式實驗與數(shù)值模擬技能強化訓(xùn)練
結(jié)合我校環(huán)境科學(xué)科研的特色，基于實驗科學(xué)的方法理論以及學(xué)生的知識背景，科研創(chuàng)新開設(shè)了8學(xué)時立體式實驗與數(shù)值模擬技能的強化訓(xùn)練。其中包括：地下水污染的土柱模擬實驗、地下水污染與運移模擬軟件FEFLOW方法原理和應(yīng)用、水文地球化學(xué)模擬軟件PHREEQC方法原理和應(yīng)用、多物理場耦合模擬軟件COMSOL Multiphysics在地下水科研中運用等方法的講解，并通過作業(yè)研討和答疑環(huán)節(jié)，加強學(xué)生創(chuàng)造性實驗?zāi)芰蛿?shù)值模擬綜合能力的培訓(xùn)。
三、科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)長效機制探索
目前我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)時期，環(huán)保工作也迎來新的機遇和挑戰(zhàn)，環(huán)保產(chǎn)業(yè)新模式、新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn)，對高層次科研創(chuàng)新型環(huán)保專門人才的需求力度也逐步增加。因此，本專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不應(yīng)僅局限于一門課程的內(nèi)容。結(jié)合中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)發(fā)展實際，筆者建議從以下幾方面構(gòu)建科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的長效機制。
(一)全面構(gòu)建科研教學(xué)管理體系
首先，由學(xué)院教學(xué)、科研主管領(lǐng)導(dǎo)協(xié)同學(xué)校教務(wù)部門分管專員組成領(lǐng)導(dǎo)小組，負責(zé)具體指導(dǎo)、審查、監(jiān)督和宣傳大學(xué)生的科研創(chuàng)新教學(xué)培訓(xùn)活動。其次，構(gòu)建一套“寬厚基礎(chǔ)、突出特色、貼近實際，追蹤前沿”的環(huán)境科學(xué)專業(yè)課程群體系，重點完善專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)特色以及專業(yè)前沿課程群的建設(shè)。再者，組建環(huán)境科學(xué)專業(yè)大學(xué)生科技創(chuàng)新團隊，實現(xiàn)創(chuàng)新團隊動態(tài)管理，將一部分學(xué)生吸收到導(dǎo)師的實驗室參與科學(xué)研究活動，鼓勵學(xué)生出高水平研究成果;對考核優(yōu)秀的學(xué)生優(yōu)先推薦進入“本+碩+博”一體化培養(yǎng)模式。最后，從學(xué)院層面加大資金投入，增設(shè)有利于本科生科研活動的科研開放基金項目。
(二)綜合利用多層次科研實踐平臺
以環(huán)境科學(xué)與工程“江蘇省實驗教學(xué)示范中心”建設(shè)與發(fā)展為契機，利用課程實驗、開放性實驗、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)充分鍛煉學(xué)生的動手實踐能力;鼓勵本科生參加學(xué)�！艾F(xiàn)代分析與計算中心”的培訓(xùn)課程和進入導(dǎo)師科研實驗室，認識并學(xué)會本專業(yè)相關(guān)的高尖端測試儀器測試與分析方法;利用基于本專業(yè)成立的中國礦業(yè)大學(xué)-“徐州礦務(wù)集團有限公司”國家級實踐中心等實習(xí)實踐單位，提供本科生認識現(xiàn)場問題、轉(zhuǎn)化與運用所學(xué)理論知識的實踐場所，并結(jié)合科研項目讓學(xué)生更好地深入現(xiàn)場的科研工作中。
(三)充分發(fā)揮科研創(chuàng)新活動導(dǎo)師制的作用
自2010年以來，學(xué)院已經(jīng)為環(huán)境科學(xué)專業(yè)大三、大四的本科生配備了專業(yè)導(dǎo)師。導(dǎo)師除了對學(xué)生進行專業(yè)思想引導(dǎo)、專業(yè)理論學(xué)習(xí)指導(dǎo)、生活教導(dǎo)、心理疏導(dǎo)和就業(yè)指導(dǎo)等以外，更多會結(jié)合自身的科研項目和經(jīng)歷，提升學(xué)生的工程實踐和科研創(chuàng)新能力。目前，本專業(yè)已經(jīng)深入推行本科生導(dǎo)師制，導(dǎo)師制分入學(xué)新生導(dǎo)師制和高年級專業(yè)導(dǎo)師制。要充分發(fā)揮導(dǎo)師作用，加強學(xué)生與導(dǎo)教師之間的溝通，積極吸納學(xué)生參加科研活動，以研促學(xué)，進一步激發(fā)和培養(yǎng)本科生的科學(xué)探究熱情與實際工作能力。
(四)科學(xué)建立激勵和評價機制
為了解決指導(dǎo)教師積極性不高、精力不集中的問題，要完善教師激勵措施，改革工作量和成果評價制度，鼓勵更多的優(yōu)秀教師和科研人員主動參與本科生科研活動;在學(xué)院層面設(shè)立特定的優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎勵，以促進配套的師資隊伍和管理制度的建設(shè)。針對近幾年本科生科研創(chuàng)新活動開展熱情不足、技術(shù)含量不高、思路新穎欠缺、持久性不長、廣度和深度不夠等問題，我們在科研活動成績評價、個人綜合素質(zhì)評價、學(xué)生互評等環(huán)節(jié)進行激勵，制定獎勵措施，鼓勵學(xué)生開展更多、更新、更深的科研活動。
四、總結(jié)
科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已經(jīng)成為高質(zhì)量環(huán)境科學(xué)專業(yè)研究型人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容，是專業(yè)軟實力發(fā)展的關(guān)鍵。通過近幾年的教學(xué)改革和探索，中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)在本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面已經(jīng)形成了一套較成熟且可行的方法體系，其中主要包括：啟發(fā)式科研創(chuàng)新培訓(xùn)模式與訓(xùn)練方法、模塊式案例題庫建設(shè)以及立體式實驗與數(shù)值模擬技能強化訓(xùn)練方法等。為適應(yīng)新常態(tài)經(jīng)濟發(fā)展時期對高層次創(chuàng)新型環(huán)保人才的需求，本文提出了科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)與教學(xué)實踐長效機制，以期為中國高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的發(fā)展提供參考和借鑒。
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