环境科学类大学生创新实验存在的不足及建议.doc

环境科学类大学生创新实验存在的不足及建议 通过分析北京交通大学环境类大学生创新实验在实施过程中存在的不足，提出学生自主选题、教师关键环节把关指导、过程管理等措施，保证大学生在创新实验选题、实验设计和实施的各个阶段充分发挥主观能动性，并培养学生不断探索、不断创新的基本科研素养。 Problems and suggestion of undergraduate innovative experiments in environmental sciences Lu Yintao, Yao Hong Beijing Jiaotong University, Beijing, 100044, China Abstract By analyzing problems of undergraduate innovative experiments of environmental sciences in Beijing Jiaotong University, the paper provide some management measures, including the students independent subject selection, the guiding function of the teacher, and process management. These will activate students subjective initiative, train students' basic scientific literacy of continuous exploration and innovation in the selection, design and implementation stage of undergraduate innovative experiments. Key words undergraduate innovative experiments; environment; management measure; innovative experiments 环境科学的出现是20世纪60年代以来自然科学迅猛发展的一个重要标志1。面对当今世界日益严峻的环境污染以及资源短缺的恶劣趋势，保护资源与环境已经成为全世界的时代主题2。我国目前面临着大气污染、水污染、固体废弃物处理、土壤沙化、水土流失以及生态破坏等多种环境问题，随着我国政府对资源、环境管理力度的不断增加以及对资源环境治理区域的不断扩大，必将带动我国相关部门与企业对环境学方面专业人才的强烈需求3。 但是截至目前，专业人才并不能满足日益强烈的高水平环境人才的需求。一方面，由于近十多年大规模的高校扩招，我国的大学教育正从精英教育向大众教育过渡4，进入大学的学生能力参差不齐；另一方面，我国大学在应试教育模式下培养的往往是“技术人才”，并没有很好的创新意识和能力5。这一态势的产生与延续不单会导致我国的高等环境教育面临困境，也不利于我国社会、经济和环境的可持续发展6。 鉴于此，国家和高等教育工作者做了大量提高教学质量和效果的探讨。2018年开始，教育部正式开始实施大学生创新性试验计划。“国家大学生创新性实验计划”是高等学校本科教学质量与教学改革工程的重要组成部分7，其实质是以学生为主体，自主研究为基础，以课题为核心的研究性学习和个性化培养的教学方式8。近年来，创新实验计划的推广普及，对于培养学生的创新意识和创新能力起到了重要作用，也得到了广大师生的普遍认同9。 2018年，我校获得“国家大学生创新性实验计划”第二批实施高校资格，经过5年多的建设发展，取得了许多成绩。环境科学类相关的大学生创新实验也顺利开展，创新实验成果获得国家级大学生节能减排竞赛和国家大学生挑战杯竞赛奖励10余次，但通过多年的大创项目实施发现，环境科学类大学生创新试验的选题、设计、结题过程中依然存在着若干问题。 1环境科学类大学生创新实验实施过程中存在的问题 1.1 研究方向较集中，有待于进一步拓宽 2009年以来，我校环境科学类大学生创新实验项目共开展了40余项(见表1)，内容涉及大气环境(主要为CO2捕获方法)、废水处理、给水排水、生态修复、废气处理以及固体废弃物等方向，参加学生200余人次。但是从表1我们可以发现，研究大气环境的项目达11项，占总数的26%；废水处理项目达17项，占总数的40%；其他类别研究共占总数的34%。环境科学的研究既可以为理论探索，也可以为应用型试验，研究的范围可包括社会生产和生活的各个方面，涉及大气、水、土壤、生态等方面。在这个复杂的研究领域，可供选择的大学生实验项目有很多。由此可见，学生的选题面有待拓宽，真正做到环境科学类研究的广泛性。 表1北京交通大学20092018年环境科学类大学生创新实验项目情况 1.2 学生的自主能动性发挥不足 大学生创新实验是自主设计创新实验模式，从实验选题、实验设计、实验内容、实验装置、实验过程、实验结果及实验形式都由学生自主完成，教师所起的作用是指导。但大学生创新实验还部分存在着教师包办的现象。从表1可以看出，我系大学生创新实验中来源于教师项目的大学生创新实验项目达24项，占总数的57%。由于我校大学生创新实验可以作为大学课程的学分，一些学分不足的学生通过参与大学生创新实验完成学分，但没有达到创新这一目的。另外，一些指导教师的课程教学、研究任务很多，很难真正指导学生开展实验，就从自己研究的项目或者本科生、研究生的在研项目中拿出一部分作为大学生创新实验命题。更有甚者，有的学生为了偷懒，直接利用研究生或前几届大学生创新项目的实验数据作为项目结题；或者出现中期检查时还没有任何进展而停止的项目。这种现象的出现主要是没有充分发挥学生主观能动性的结果，学生没有根据自己的兴趣选择题目，以至于参与积极性不高。 1.3 实施过程的监督机制有待于进一步加强 我校大学生创新实验经过5年的发展完善，已经形成了自己独特的监督体制。实施阶段主要包括申报书撰写阶段、开题答辩阶段、中期检查阶段、结题答辩、上交全部材料阶段10。其中，有3个阶段评价项目的等级，即开题答辩、中期答辩和结题答辩，等级包括国家级、省部级和学校级。各个阶段的等级为滚动制，根据前一阶段的开展情况进行评定。开题答辩根据创新小组的课题创新性和可行性初步评审等级；中期答辩时再根据项目的进展情况重新评定，对尚未开展或进度严重滞后的课题组给予终止或警告；在结题时，需要上交项目任务书、中期检查报告、结题报告、项目执行过程会议记录等材料，根据学生上交报告及答辩评审组评出优秀、良、中、及格等成绩，并最终决定项目的等级。由此可见，该评价制度基本可以保证学生创新实验的进度和完整性。但是，由于答辩监督只是控制在项目实施过程中的3个点上，在线上的监督机制还不完善，无法真正做到全面监督。另外，答辩评审小组的专业差别很大，无法真正做到公平性。特别是我校环境工程专业设于土木学院之下，和其他专业的知识体系相差较大，给评审工作带来一定的难度。 2完善环境科学类大学生创新实验的建议和措施 2.1 提倡学生自主选题 大学生创新实验的“主体”是大学生，“主题”是创新。若想真正发挥大学生的主观能动性，必须从选题开始就由学生自己做决定。我校的大学生创新实验从3月份开始选题，持续一年的时间，参加的学生主要是大二学生，少部分为大三学生。开始实验时学生已经进入第四学期，完成了前三个学期的学习，已经完成的知识体系见表2。 表2北京交通大学环境科学专业第一、第二学年的知识体系一览表 从表2可以看出，我系学生经过前3个学期的知识积累，有关环境科学类研究所要求的自然科学基础知识均已修完，特别是环境科学专业实验所应用的物理和化学知识，分析时所应用的统计学知识。专业课学习了专业导论和环境分析化学，基本掌握了环境科学的一般知识和实验中应用的分析方法。通过物理实验、化学实验的操作，掌握了环境科学专业实验的基本手段和具体应用。这个时期的学生完全可以承担自主创新的任务。 另外，在实验设计的过程中还可学习到环境微生物学和环境工程原理，可以和创新实验互相支撑。通过自主选题，实验实施有充分的自主权可自由支配实验时间，可根据需要和条件选择实验设备，也可自己设计简单的实验装置；实验方法可另辟蹊径。整个过程始终贯彻自主性和设计性，对创新性人才的培养提供了思维、实验操作、分析等一系列的锻炼平台。 2.2 指导教师在大学生创新实验的定位转变 教师在大学生创新实验中的定位问题难度较大。在原有的实验项目实施过程中，很难做到“以学生为主体，以教师为指导”这一原则，学生对教师有依赖思想，教师过于详尽的指导把学生思维局限于设定的框架内，难以激发学生创新的火花。 为了在大学生创新实验中真正发挥学生的主观能动性，应该做好教师和学生角色的定位，教师由原来的主要参与者转变成指导者，学生由学习者转变成主导者。这并不是说教师在创新实验中所承担的责任变轻了，而是承担更重要的角色指导。指导内容包括学生自主创新思路的可行性、实验设计的可行性、结果是否给现在的环境问题带来思考等方面。 此外，教师还有另外一个重要的作用，就是研究瓶颈阶段的解惑。由于大学生还没有达到真正独立研究的层次，所以在实验进行过程中很容易出现瓶颈现象。指导教师可以根据自身的知识体系、研究经验对其给予科学性的指导，但并不是直接告诉其该怎么做，而是通过知识的讲解让学生自己找到解决问题的方法，真正发挥教师的“指导”作用，而不是“参与”。 2.3 进一步完善大学生创新实验的监督体系 我校的大学生监督机制已经基本成熟，但是，创新实验过程中还忽视了学生进入开放实验室后的效果管理，缺乏对创新实验项目的过程监管。所以在学院监督体制的基础上，应该建立学生的互相监督体系，并建立相应的奖罚机制，以约束参加大学生创新实验的学生和指导教师。 学生创新实验是分组进行的，每组成员为45名学生，其中一人为项目负责人。应该明确负责人和参与者的责任和义务，并互相监督。如果负责人没有做好本职工作，可重新选举项目负责人；如果参与者主动性不够，可更换组员。另外，还应建立学生间的互助链，不仅有利于问题解答，更有利于培养学生的团队协作精神。整个过程相当于完成一个完整的小科研项目，使学生锻炼实践能力，体验科研模式，激发创新潜能。 3环境科学类大学生创新实验创新型管理模式 大学生创新实验的整体实施模式应该包括学院考核、教师指导、学生间互相监督，具体模式如图1所示。 图1 大学生创新实验管理流程图 通过上述措施，保证大学生创新实验从学生本身的知识积累、兴趣爱好、专业特长等方面出发，并不是单纯地协助教师做项目，而是使学生在项目中得到科学研究的锻炼。 4结束语 环境科学领域是涉及面极广的专业，而正因为它的广泛性，更要求拥有活跃思维的学生探讨这个领域的科学问题。学生可以不局限于教师的项目，而是从自我出发，真正独立思考想做哪方面的研究。在选题、设计、实验等各个阶段注重激发学生的自主性，在实验进行中做到过程监督，充分发挥教师的指导作用，不但可以弥补应试教育选拔人才的不足，也可为国家环保行业培养具有创新意识、创新思维和创新能力的优秀创新型人才打下坚实的基础。 第 10 页