环境科学类大学生创新实验存在的不足及建议

鲁垠涛 姚 宏

北京交通大学 北京 100044

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。2007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]。

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2009～2013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4～5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。

[1] 张运法.浅论环境科学的作用[J].科学技术,2010(2):3.

[2] 梁艳,徐敏乐.高校环境科学专业人才的培养[J].福建论坛:社科教育版,2010(4):17-18.

[3] 魏燕芳,郭沛涌.关于环境科学专业人才培养模式及课程体系改革的思考[J].福建高教研究,2007(5):60-61.

[4] 黄阿霁,崔云鹤,肖格磊,陈立章.在校本科生对大学生创新实验计划项目的认可度调查[J].湖南师范大学教育科学学报,2009,8(2):113-115.

[5] 綦盛健,陆树良.大学生创新实验中学生主体地位的思考与实践[J].实验技术与管理,2009,26(12):29-31.

[6] 张可刚.环境科学专业实验实践教学改革探讨[J].中国电力教育,2008(11):95-96.

[7] 陈曦,冯希平.对国家大学生创新实验计划实践的思考[J].西北医学教育,2009,17(1):12-13.

[8] 张伟,钟杰,仇念文.实施国家大学生创新性实验计划的实践与思考[J].实验科学与技术,2011(9):65-68.

[9] 傅迷,张文昭,唐洁云.关于大学生创新性试验计划的理想探讨[J].中国地质教育,2010(3):96-99.

[10] 姚宏,李进,于晓华.环境工程专业创新型人才培养体系改革探索[J].中国现代教育装备,2012(5):59-61.