环境工程专业工艺设计网络虚拟实践创新平台建设研究

易文利

（宝鸡文理学院 陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室，陕西 宝鸡 721013）

环境工程专业工艺设计网络虚拟实践创新平台建设研究

易文利

（宝鸡文理学院 陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室，陕西 宝鸡 721013）

本文针对普通本科院校环境工程专业学生实践创新能力培养中存在的实际问题，从环境工程专业实践实训的特点出发，借助计算机模拟技术和网络技术手段，构建一个环境工程专业工艺设计虚拟实践创新平台，并介绍该平台的主要功能、特点及建设该平台应注意的主要问题。

环境工程专业 实践创新能力 网络技术

环境工程专业是应用现代科学和技术原理解决现实中存在的环境问题的一门学科，其培养目标是培养在环境工程领域从事规划、设计、施工和管理等方面工作的高级工程技术人才［1］。随着当前社会对工科人才选择的实用性倾向日趋增强，环境工程专业中那些具有一定的实际工作经验，动手能力较强，基本能独当一面，在短期内可创造经济价值的学生备受用人单位的青睐［2］，而一些操作能力、设计能力、创新能力和管理能力欠佳的学生在就业中的劣势进一步凸显。因此，如何扎实有效培养环境工程专业学生的实践和创新能力，已经成为当前环境工程专业教学改革的一项重要课题。

1.环境工程专业的教学特点和能力培养现状

作为一门自然科学，环境工程专业在当前的传统教学过程中比较注重概念、规律、原理等自然科学知识的传授，重视培养学生的思想认知和行为习惯，而以逻辑思维训练为主的实践创新能力的培养在一定程度受到忽视和抑制，普遍表现为环境工程专业学生在实践创新倾向方面较其他学科的学生较弱［3］。其本质原因是环境工程专业的培养计划课程内容大多表现得较抽象，不通过实践实训环节往往难以得到充分诠释。而当前大多学校的教学过程则比较注重对抽象概念和原理的解释，过于偏重理论科学素养的培养，对实践实训环节不能深入开展，导致学生的抽象思维和逻辑推理能力得到提升，但实践和创新能力比较缺乏，面对纷繁复杂的实际问题显得茫然无策。因此，目前环境工程专业学生普遍存在理论基础较扎实，而实践能力和创新能力比较薄弱的倾向，这不仅制约环境工程专业人才培养目标的实现，而且成了环境工程专业学生就业能力不足的关键影响因素。

为突破环境工程专业工程技术人才培养中实践和创新能力培养较弱这一典型倾向，目前多数普通本科院校不惜以减少基础课程的学时为代价，通过基础课程为实践实训课程“让路”，刻意加强实践实训课程的课时比重的措施提高学生的实践能力。这虽然在一定程度上缓解了环境工程专业学生的这一典型倾向，但导致某些学生对学习基础课程的重要性和必要性认知不够，对环境工程专业需要具备的综合素质缺乏掌握等诸多新的问题产生，进而不仅影响了专业后续课程的教学效果，而且对学生将来在工程技术岗位上发挥主观能动性和技术创新性制造了潜在的影响因素。因此，如何在保证基础课程有效学时的前提下，寻求实践实训环节深入开展之路，成为当前环境工程专业教学改革所面临的突出问题之一。而计算机这一现代化的教育技术工具，由于具有交互性，并提供多媒体、立即反馈及超文本、超链接等多种有利于激发学生学习兴趣、促进学生自主学习、自主探索的教学功能，引起人们的关注。因此，基于计算机仿真模拟技术的环境工程专业实践实训方法应运而生，且日益适应现代环境工程发展趋势。

2.工艺设计网络虚拟实践创新平台的构建方案

环境工程专业学生工艺设计虚拟实践创新平台是针对普通本科院校环境工程专业学生课程设计实践创新能力培养所面临的课时不足问题，根据该专业工艺设计的实效性特点，借助计算机仿真模拟技术、网络技术和电子制图技术等手段，将现实的环境治理问题以案例形式融入虚拟实训活动中，运用问题驱动式、启发式、探索式和研究式等多种教学方法，所构建出的一个开放性的虚拟设计平台，其基本框架如下图所示。

图 虚拟实践创新平台三模块示意

2.1工艺设计网络虚拟实践创新平台的内容

该虚拟实践创新平台的建设内容大体可划分为三个模块（如上图所示）：①现实问题发布模块。是教师根据生活中出现的现实环境问题，结合专业实践需求，运用问题驱动式和启发式的教学方法，提出解决问题的基本导向和有关技术参数，设计出学生实训设计题目并通过网络平台发布；②虚拟工艺设计模块。学生根据教师在网络平台上发布的实训题目及有关启示、要求和技术参数，综合应用专业知识做出设计方案，并使用模块内提供的工艺设计各类虚拟工具、设备等，具体做出解决问题的工艺流程，而后向网络平台提交和申请评估鉴定；③评估鉴定模块。在网络开放性环境下，由发布实训题目的教师运用探索式和研究式的教学方法，与参与平台训练的所有学生通过网络互动，共同对提交的各待评估设计作品进行分析、探讨、研究、修改和筛选，最终形成解决问题的最佳工艺设计流程，从而使学生在整个操作过程中得到实践学习和启示。

2.2工艺设计网络虚拟实践创新平台的特点

从环境工程专业学生工艺设计虚拟实践创新平台的内容结构可以看出，它是依托校园网络构建而成，自身具有鲜明的特点：①该平台在使用上完全不受时间限制，因此可充分利用学生“第二课堂”时间和其他业余时间进行，这样能够使学生的实践实训活动不必占用过多课时，较好地缓解基础课与实训课课时分配上的矛盾；②该平台在使用上完全不受空间的限制，实现教师和学生可以在不同的地点共同、平等参与实训活动的可能，一定程度地避免理工科学生性格较为内敛的普遍性不利倾向，增强学生与教师的实践互动效果；③该平台一定程度地迎合当代大学生的兴趣爱好，集趣味性和现实性于一体，为师生互动学习提供轻松愉快的虚拟环境，广泛调动学生参与积极性和参与有效性。

3.工艺设计网络虚拟实践创新平台建设应注意的问题

尽管环境工程专业学生工艺设计虚拟实践创新平台的建设充分利用了网络资源等现代教育技术手段，迎合了学生喜好，有效弥补了专业实践实训教学课时的不足，增强了学生参与的灵活性，调动了学生实践创新的积极性，但在其建设和运作过程中仍要注意以下问题，否则就会使该平台建设流于形式，功能发挥受限，无法达到有效提高学生实践创新能力的预期效果。

3.1要以工艺设计实践为核心构建知识集群课程体系

从该平台的内容结构可以发现，其有效运行和使用是以该专业学生能够针对现实存在的环境问题独立进行基本的治理、处理工艺设计为前提的，否则该平台将失去应有的使用效果。因此，建设和使用该平台之前就必须对环境工程专业教学计划有针对性地进行调整，即要围绕该专业工艺设计实践所需要的各项基础知识，以及各项基础知识的重要程度，对有关的课程范围、课程内容和课程比重等进行集群化调整设计，以满足学生独立进行实践设计所必需的知识基础和技术支撑，真正形成“厚基础、宽口径、重能力、淡专业”的通才教育［4］。

3.2要善于运用多种教学方法

该平台的使用运行基本上是在学生课后学习时间进行的，其最大的使用特点是以问题驱动式、启发式、探索式和研究式等教学方法培养学生的自我实践动力和创造力，巧妙地将学生被动实践学习转变成为主动实践探究。因此，该专业教师应灵活掌握多种教学方法和教学艺术，在工艺设计基础知识、实践知识的课堂、课后传授过程中都能善于运用这些教学方法，有意识地培养学生的学习主动意识和自主习惯，以有效配合该系统平台的有效使用和运行。

3.3要与组织专业科技创新竞赛和组建实践创新学生团体相结合

学生参与积极性是影响该平台使用运行效果的关键因素之一。为进一步调动学生的参与积极性，一方面可以依托该平台的使用运行，在专业范围内以工艺设计实践创新为核心，针对性地构建和定期举办专业科技创新竞赛系列活动，并不断扩大参与范围和加大奖励力度，在学生中形成“互学、互帮、互赶”的学习竞争意识和氛围，促进学生参与实训的主观动力。另一方面可依托该平台的使用运行，成立旨在培养、锻炼和提高学生应用能力、创新精神和创业意识的学生社团，将其纳入正常的实训管理之中，建立起规范化、制度化的学生课外活动体系［5］，鼓励和支持学生的实践创新热情，进而有效推动学生对该平台的有效使用。

3.4要建设高水平的教师指导团队

在该平台的使用运行过程中，指导教师、设计者和其他学生共同对每个设计作品进行分析、探讨、研究和修改是最核心的环节，也是学生实践创新能力开发的关键过程。在这个核心环节中，教师的指导作用具有绝对主导地位，要求教师具有丰富的专业知识、实践经验及灵活的实践指导方法。因此，构建一支学历层次较高、知识结构合理、具有有效的工程实践指导能力和较强科研能力的教师指导团队，并有效发挥团队在学生工艺设计实践中的主导作用，对该平台的使用运行效果起着决定性作用。

［1］戴春浩，秦普丰，彭慧.建立环境工程专业新型课程设计体系的探索与思考［J］.教育教学论坛，2014（30）:219-221.

［2］雷鸣，廖柏寒，杨仁斌，铁柏清，秦普丰.环境工程本科专业就业形势及其教学改革［J］.高等农业教育，2008（7）:61-63.

［3］王义康，王航平.以数学建模活动为平台培养理工科学生实践创新能力［J］.重庆科技学院学报（社会科学版），20012（6）:172-175.

［4］宋卫军.环境工程专业课程体系设置的探讨［J］.南平师专学报，2007（4）:129-131.

［5］谢妤，宋卫军.环境工程专业课实践教学法的探讨［J］.安全与环境工程，2009，16（3）:9-11.

宝鸡文理学院重点项目（ZK12053）;陕西省重点学科自然地理学联合资助。