環境科學專業本科生科研創新能力培養方法與長效機制論文

　　隨著現代科技和社會經濟的不斷進步，環境科學及其技術研究工作不斷豐富并向更高層次的方向發展，培養具有創新精神和科研開發能力的高素質環境人才的需求不斷加大。結合中國礦業大學環境科學專業本科生多年科研創新能力培養實際，闡述該專業大學生科研創新能力培養的方法體系，探討該專業適應新常態經濟發展下本科生科研創新能力培養的長效機制。

　　隨著人類對環境問題的不斷重視，研究熱點不斷更新。從20世紀五六十年代側重于污染治理技術研究，到目前提出的全球可持續發展戰略，環境科學及技術研究工作不斷豐富，并向更高層次的方向發展。[1]為適應這一發展，我國開設環境科學專業的250余所高校都進行了不同層次的創新能力培養模式的探索。[2]為了更好地體現辦學特色，提高人才培養質量和畢業生的競爭力，開展高效優質的科研創新培訓已經成為各大高校環境科學專業提升人才培養水平的重要法寶。中國礦業大學環境科學專業創辦于1993年，該專業立足于學校的煤礦研究特色，在礦山生態環境修復、礦井水害與地質災害防治、煤礦清潔生產與循環經濟等方向具有鮮明的特色。筆者結合中國礦業大學環境科學專業本科生科研創新培養實踐，在本專業大學生科研創新能力培養方法體系和長效機制上進行了探索。

　　一、環境科學專業大學生科研創新能力培養現狀

　　國內知名高校的環境科學專業均以培養科學理論基礎扎實、環境科學研究與管理技能熟練，能解決環境科學問題的高級專門人才為培養目標;在中高年級學生中均開設諸如科學創新方法、環境科技自助實驗等科研創新類課程或實踐環節，注重環境科學專業大學生科研創新能力和研究型人才的培養。美國、德國、日本、澳大利亞等國家的高校環境科學專業也十分注重學生科研創新能力的培養。以澳大利亞昆士蘭大學環境科學專業為例，該專業在課程體系中分別設置了Theory & Practice in Science、Analysis of Scientific Data課程和Science & the Environment項目實踐環節，形成了比較系統的科研創新培養模式，這種模式能有效激發學生的創造性思維、探究欲望和能力。

　　總體而言，我國高校環境科學專業大學生科研創新能力的培養仍處于探索階段，培養機制和實踐教學體系尚未成熟[3]，還普遍存在以下問題。1.教師的教學指導積極性和學生創造性學習的積極性調動不夠、科研興趣未能有效激發;2.科研創新培養的教學方法還略顯僵硬，當前許多高校以單一講解的理論知識傳授方法不能適應該專業科研的特點;3.開設科研創新實踐培訓的系統性與針對性不強;4.對學生創造性實驗和數值模擬能力的培訓偏弱。

　　二、科研創新能力培養方法體系與教改實踐

　　按照2008版和2012版教學大綱要求，中國礦業大學環境科學專業在高年級開設了16學時的專業必修課科研創新，這屬于重要的科研實踐環節。筆者結合本校環境科學專業科研創新課程教學與學生科研創新能力培養實踐，在優化課程教學模式、豐富課程教學資源以及強化科研能力培訓方法等方面進行了教改研究和實踐。

　　(一)啟發式科研創新培訓模式與訓練方法

　　啟發式科研創新的培訓貫穿于科研實踐的全過程。首先是啟發式選題。在課程中利用2學時開展科研小組頭腦風暴式研討，通過布置3分鐘圖片立意論文及其宣講活動，鍛煉學生創新選題的能力。其次，啟發式學習，提出“邊學習、邊思考、再學習、求創新”的思想，啟發學生針對選題，帶著問題開展創造性學習，在此過程中鍛煉學生閱讀不同類別科研文獻和開展文摘的能力，對學習心得的研討。再次是啟發式方案選擇研討，根據典型案例，開展研究方法與具體方案選擇研討，指導教師進行具體方法措施的講解與培訓。最后是啟發式成果表達訓練。模擬在線成果發表和學術會議，對小組科研創新成果進行展示，課程指導教師充當專業評審員角色，點評成果并對學生的改進內容進行啟發。

　　(二)模塊式案例題庫建設

　　開展面向特定科研能力培養的模塊式教學案例題庫。案例庫兼顧本校專業特色，重點制定了礦區環境地質災害、地下水污染與修復、礦山生態修復、環境污染控制與工藝優化等方向的案例題庫。例如《大屯礦區地下水超采與地面沉降評價》鍛煉學生對現場環境地質災害調查、收據整理和分析評價的能力，《賈汪廢棄礦區地下水污染模擬》和《二氧化碳注入煤層模擬研究》鍛煉學生地下水污染模擬和多重物理場耦合數值模擬的能力，《某垃圾填埋場滲濾液污染模擬實驗研究》鍛煉學生對采樣、土柱模擬實驗設計、數據分析和成果的表達能力等，每個案例制定相關的科研訓練重點說明、學習指導及作業考核與評價方法，教師也在課程作業中幫助學生組建科研小組，并跟蹤指導，進行創新培訓。

　　(三)立體式實驗與數值模擬技能強化訓練

　　結合我校環境科學科研的特色，基于實驗科學的方法理論以及學生的知識背景，科研創新開設了8學時立體式實驗與數值模擬技能的強化訓練。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方法原理和應用、水文地球化學模擬軟件PHREEQC方法原理和應用、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，并通過作業研討和答疑環節，加強學生創造性實驗能力和數值模擬綜合能力的培訓。

　　三、科研創新能力培養長效機制探索

　　目前我國經濟發展進入新常態時期，環保工作也迎來新的機遇和挑戰，環保產業新模式、新業態不斷涌現，對高層次科研創新型環保專門人才的需求力度也逐步增加。因此，本專業大學生創新能力的培養不應僅局限于一門課程的內容。結合中國礦業大學環境科學專業發展實際，筆者建議從以下幾方面構建科研創新能力培養的長效機制。

　　(一)全面構建科研教學管理體系

　　首先，由學院教學、科研主管領導協同學校教務部門分管專員組成領導小組，負責具體指導、審查、監督和宣傳大學生的科研創新教學培訓活動。其次，構建一套“寬厚基礎、突出特色、貼近實際，追蹤前沿”的環境科學專業課程群體系，重點完善專業基礎、專業特色以及專業前沿課程群的建設。再者，組建環境科學專業大學生科技創新團隊，實現創新團隊動態管理，將一部分學生吸收到導師的實驗室參與科學研究活動，鼓勵學生出高水平研究成果;對考核優秀的學生優先推薦進入“本+碩+博”一體化培養模式。最后，從學院層面加大資金投入，增設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

　　以環境科學與工程“江蘇省實驗教學示范中心”建設與發展為契機，利用課程實驗、開放性實驗、畢業設計等環節充分鍛煉學生的動手實踐能力;鼓勵本科生參加學校“現代分析與計算中心”的培訓課程和進入導師科研實驗室，認識并學會本專業相關的高尖端測試儀器測試與分析方法;利用基于本專業成立的中國礦業大學-“徐州礦務集團有限公司”國家級實踐中心等實習實踐單位，提供本科生認識現場問題、轉化與運用所學理論知識的實踐場所，并結合科研項目讓學生更好地深入現場的科研工作中。

　　(三)充分發揮科研創新活動導師制的作用

　　自2010年以來，學院已經為環境科學專業大三、大四的本科生配備了專業導師。導師除了對學生進行專業思想引導、專業理論學習指導、生活教導、心理疏導和就業指導等以外，更多會結合自身的科研項目和經歷，提升學生的工程實踐和科研創新能力。目前，本專業已經深入推行本科生導師制，導師制分入學新生導師制和高年級專業導師制。要充分發揮導師作用，加強學生與導教師之間的溝通，積極吸納學生參加科研活動，以研促學，進一步激發和培養本科生的科學探究熱情與實際工作能力。

　　(四)科學建立激勵和評價機制

　　為了解決指導教師積極性不高、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，鼓勵更多的優秀教師和科研人員主動參與本科生科研活動;在學院層面設立特定的優秀指導教師獎勵，以促進配套的師資隊伍和管理制度的建設。針對近幾年本科生科研創新活動開展熱情不足、技術含量不高、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、個人綜合素質評價、學生互評等環節進行激勵，制定獎勵措施，鼓勵學生開展更多、更新、更深的科研活動。

　　四、總結

　　科研創新能力的培養已經成為高質量環境科學專業研究型人才培養的重要內容，是專業軟實力發展的關鍵。通過近幾年的教學改革和探索，中國礦業大學環境科學專業在本科生科研創新能力培養方面已經形成了一套較成熟且可行的方法體系，其中主要包括：啟發式科研創新培訓模式與訓練方法、模塊式案例題庫建設以及立體式實驗與數值模擬技能強化訓練方法等。為適應新常態經濟發展時期對高層次創新型環保人才的需求，本文提出了科研創新能力培養與教學實踐長效機制，以期為中國高校環境科學專業創新型人才培養模式的發展提供參考和借鑒。

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