新工科背景下西部高等农林院校环境类工科专业人才培养模式的改革探索

摘

要：新工科建设是我国高等工科教育从顶层作出的整体布局，也对传统工科专业的人才培养提出了新的挑战。基于此，文章以西北农林科技大学为例，探索在新工科建设背景下，如何通过创新人才培养理念、优化人才培养方案、强化实践创新训练和完善质量评价反馈机制等途径改革西部高等农林院校环境类工科专业的人才培养模式，以期为国家，特别是西部地区培养具有国际视野、创新思维和实践能力，能够在生态文明建设领域引领未来发展的卓越工程人才。关键词：新工科；西部高等农林院校；环境类；人才培养模式2017年以来，教育部积极推动高等教育新工科建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，全力探索新时期、新形势、新格局下我国高等工程教育发展的创新型理念和模式。生态文明建设和环境保护是我国的一项基本国策，环境问题的认知和解决需要环境类工程人才的主导作用。受地理环境、历史条件、教育资源等制约，西部高等农林院校环境类工科专业的发展水平和人才培养质量与中东部综合性大学相比存在明显差距。如何在新工科和生态文明建设的双重背景下抓住机遇，对既有人才培养模式进行优化改革，努力提高办学质量和高端人才输送能力是西部高等农林院校环境类工科专业面临的新课题、新挑战。本文以西北农林科技大学环境科学、环境工程专业为例，对此问题进行深入分析和探讨。一、西部高等农林院校环境类工科专业的概况环境类工科专业包括环境科学与工程、环境科学、环境工程、环境生态工程、环保设备工程、资源环境科学、水质科学与技术等，旨在培养掌握环境科学基本理论、基本知识和基本技能，能够运用工程学手段解决实际环境问题的高端工程人才[1]。西部高等农林院校的环境类工科专业具有显著的地域和学科特色。虽然受到地理位置、发展水平、教育环境等诸多因素的限制，但在生态文明建设和美丽中国建设背景之下，近年来西部高等农林院校环境类工科专业的发展取得了些许成绩。以西北农林科技大学为例，其环境科学与工程系成立于1985年，于1996年和2006年分别获批环境科学硕士和博士学位授权点，2011年和2012年分别获批环境科学与工程一级学科博士学位授权点和博士后流动站，至此形成了完整的本、硕、博、博士后贯通式人才培养体系。环境科学与工程学科为省级一级重点学科，环境科学与生态学进入ESI（EssentialScienceIndicators）全球学科排名前1%。本科开设环境科学和环境工程两个工科专业，其中环境科学专业为省级一流专业。二、西部高等農林院校环境类工科专业人才培养模式存在的局限性（一）人才培养规格单一目前，西部高等农林院校大多参照教育部制定的《高等学校本科专业规范》设置环境类工科专业人才培养目标，即以水、气、固点源污染识别和阻控为重点。例如，西北农林科技大学环境科学、环境工程专业的培养目标可简要概括为，培养能在企事业单位和科教部门从事有关水、气、固、土壤和其他污染的控制与治理、修复及评价等方面的调查研究、规划设计、方案编制、施工监理、预防管理和科研工作的专业技术人才。该培养目标基本照搬了传统环境类工科专业的通用标准，并未体现西部农林院校的学科特色和优势，难以达成为西部地区培养特色型、综合型高端环境人才的目的。（二）培养方案陈旧新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[2]。由此可见，新工科理念的提出，既是对新兴产业的加持，也是对高校传统工科专业的升级改造。我国高等教育中的环境类工科专业起步虽晚，但发展迅速。生态环境问题的不断演化和市场需求的不断变化也使环境类工科专业内涵/外延发生了新的变化。当代环境污染问题由传统的工业点源污染逐渐转向农业面源污染，其影响范围扩展到地下、高空、海洋甚至外层空间。环境问题的应对措施也从过去的污染修复逐渐过渡到环境质量改善，从末端治理向预防为主、防治结合、综合治理迈进。新工科更加强调积极应对新变化，通过新途径、新方法处理新问题，培养能够适应时代和未来变化的工程人才。然而，大多数西部高等农林院校环境类工科专业的人才培养制度却难以匹配这一要求。西北农林科技大学环境科学和环境工程专业现行培养方案中的课程设置仍偏重于微观、介观尺度的环境过程识别和传统的污染防控技术，知识维度较为单一；课程内容仍偏重于环境学基本理论，而对学生树立生态文明新理念、认知生态环境新问题、掌握环境保护新方法等能力和素质方面的培养还远远不够；教学手段和方法仍以传统的教师讲授为主，学生在教学过程中的主观能动性难以体现；考核方式过于简化，仍大量采用闭卷考试和课程论文的形式，缺少柔性和个性化的考核形式。当前的培养方案难以适应新工科视野下环境类工科专业内涵/外延的新变化，也难以支撑培养环境类卓越工程技术人才的迫切需求。（三）实践教学基础薄弱相对于传统工科，未来新兴产业需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高水平工程人才。因此，工科专业的发展和人才培养极大程度上依赖于创新性、拓展性和实践性教学环节的设立。然而，当前西部高等农林院校对学生创新实践能力的培养力度还远远不够，主要表现在以下几个方面。一是课程设置存在偏重理论教学，忽视实习实践和工程设计环节的问题。以西北农林科技大学为例，环境工程专业178分的毕业额定学分中综合实践教学环节占比16.8%，虽然学分和学时设置满足国家工程教育专业认证的基本要求，但除却其中占比较大的毕业设计（4.7%）和课内实验（3.9%），独立实验、实践环节在课程体系中的比例就非常有限。二是具有工程实践背景和经历的指导教师严重不足。近年来新进教师大多是来自于国际国内研究型大学的应届博士毕业生和博士后研究人员，工科背景和从事工程技术工作的经历比较欠缺，在指导学生进行工艺过程认识和工程设计时缺乏经验。三是缺少支撑实践教学所需的基本场地和基础设施条件。实习基地、试验空间和设备仪器的严重不足导致实习、实践和设计类课程授课效果欠佳，甚至部分课程教学难以顺利开展。虽然设置了校企合作、产教融合的平台，但大多流于形式，企业参与学生工程实践指导的环节非常有限。四是实践教学的内容过度依赖于书本，脱离和滞后于企业需求，学生实践能力的培养缺乏社会适应性。诸多因素导致学生的创新实践能力得不到有效的锻炼和提升。（四）质量评价体系不完善质量评价具有导向作用，教师和学生可以根据评价结果不断规范、改进教学和学习过程，从而达到人才培养质量持续提升的效果。而西部高等农林院校的环境类工科专业人才培养大多缺乏完善的培养质量评价环节，缺乏过程控制和动态调整机制。以西北农林科技大学为例，虽然以“学生评教”的方式对教师教学质量进行评价和监控，但实施中普遍存在重结果、轻过程的现象。评价的细则和标准也比较“范式”，对实践教学质量和效果缺乏有针对性的评价指标。人才培养质量评价的主体仅限于学校自我评价，企业评价和公众评价基本空白。人才培养方案以五年为周期进行修订，对在此期间产生的人才培养目标、制度、方法、过程等方面的新问题难以作出适时的调整和优化。三、西部高等农林院校环境类工科专业人才培养模式改革的建议（一）更新人才培养理念，确立“创新”和“应用”主导的培养目标新工科建设旨在培养能够持续适应、持久贡献的卓越工程人才。虽然环境类专业不是本轮新工科建设的重点专业，但也应顺应科技革命和产业变革的大形势，抓住创新发展的宝贵机遇，对标新工科建设要求，重塑人才培养理念，努力培养富有创新精神和实践能力的优秀人才。培养创新型人才，不但要培养学生丰富的创新知识、敏锐的创新思维，更要着力培养他们宝贵的创新品质和坚韧的创新意志，其目的是为解决不断出现的生态环境新问题，满足人们改善生活环境和建设美好家园的需求提供持续的人才支持。在生态文明建设战略背景下，西部高等农林院校应该坚持问题导向，从自身特色出发，发挥农林院校在传统涉农学科及农村面源污染治理、农林废弃物高值化利用、城乡一体化建设等领域的优势，为西部生态环境建设和经济社会发展培养人才，努力实现地方高校对区域发展的支撑作用。（二）优化人才培养方案，开展多元化人才培养由于环境问题本身的系统性和复杂性，环境类工科专业具有理工结合、多学科交叉渗透的特点。新工科建设强调工科专业的实用性、交叉性与综合性，提倡打破固有的学科壁垒，通过多学科交叉融合、协同发展，培养一批多元化、创新型的卓越工程科技人才[3]。本着以学生为本和以个性培养为核心的多元化人才培养理念，环境类工科专业的培养方案也应紧密围绕创新的工程教育理念、学科专业特色和人才培养要求进行优化升级。在课程设置上，可按照创新型、应用型和复合型的培养类别分别设置选修课模块，在保证学生掌握最基本的专业知识和技能的前提下尊重学生的个性化发展；充分体现环境科学与相关学科的交叉渗透，开设如“环境土壤学”“环境地学”“环境信息系统”等多学科融合课程；根据学科和经济社会发展的最新动态不断更新教学内容，使授课内容始终聚焦最前沿、最热点、最典型的工程科技成果；适当减少理论课程门数，加大实践类课程比重，减少课堂教学时数，增加课外自主学习和实践课时数，利用实验、实习、设计等创新实践型教学方式强化学生对理论知识的掌握，多层次、多角度地引导学生将所学知识付诸实践，强化学生的工程意识。学分设置上，适当放宽学生每年可修读的最低和最高学分要求，学生可以根据自身情况灵活安排学习进程；鼓励学生跨年级、跨专业、跨学院选课，采用有利于学生个性化发展的教学管理方式，为学生营造宽松的学习环境，使学生的个性潜能优势得到最大程度的发挥。教学方法上，增加案例教学、研讨式教学、翻转课堂等授课方式。教师在教学过程中抛出问题、提示方法、设置标准和评价方案，学生则根据教师的引导自主寻找问题的解决途径，通过分析调研得出问题的解决方法，在此过程中培养学生的自我认知和自主学习能力。考核方法上，增加考核环节，加大课堂表现和课外实践成果在总成绩中的权重，建立案例考核、实训环节考核、学生自评和小组互评等多元化考核方式，考核标准侧重于学生认知、情感、态度、价值和能力而非仅知识层面的达成度。（三）强化工程实践训练，加强学生创新创业能力培养新工科背景下的人才培养强调强化学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力。环境类工科专业的实践教学要以社会需求为导向，以实际问题为背景，以工程技术为主线，坚持科学研究与应用实践相结合、知识传授与技能锻炼相结合、工程能力培养与综合素质提升相结合的人才培养方式。具体实施过程中，一是要在课程体系和教学内容设置上适当增加设计性、综合性和创新性的实验和实践环节。学生在校内完成通识课程和专业基础课的学习任务之后，认识实习、生产实习、专业实践和毕业设计等环节安排到企业完成。特别是毕业设计，可以依托真实的企业生产过程开展和实施，引导学生适当参与企业生产管理、工艺开发和工程设计，将所学理论知识及时落地。二是建立具有丰富工程实践经验的师资队伍。要求中青年教师深入企业一线进行实践锻炼，了解国情、社情、民情，提高教师对工程技术和创新实践的指导能力。聘请企业工程技术人员担任行业导师，参与学生工程实践和设计的指导工作。鼓励教师进行创新创业类课程建设和教学改革，将教师指导学生参加创新创业竞赛的情况纳入考评体系，以实现“以赛促学、以赛促教、以赛促创”的目的。三是充分利用国家和省部级重点实验室、野外观测研究站、综合试验站和示范站等实践基地，整合教学科研实验室、仪器设备和科研力量等资源，打造可满足学生工程思维培养、工艺过程认知、工程技能训练和创新创业锻炼的综合实践平台。四是积极向校外资源延伸，广泛吸纳社会力量参与，打造工程教育责任共同体。通过与地方重点企业对接，深入推进产学研交叉融合，鼓励企业参与到人才培养的各个环节中，校企联合制定人才培养计划，共同完成课程教学，共建实验实训平台和科研创新基地。（四）建立健全人才培养质量评价反馈机制，促进人才培养水平持续提升拓宽人才培养质量评价渠道，在最基本的自我评价基础上增加企业评价和公眾评价的环节。建立开放式的评价机制，通过线上问卷、交流座谈、意见信箱等多种形式保证信息渠道的畅通和评价的常态化。对标新工科人才培养目标和社会需求设置评价指标并进行动态调整。对评价数据进行及时的统计分析，第一时间得到专业人才培养质量的量化数据并反馈给教学管理部门和基层教学组织，便于适时对人才培养模式进行必要的