ve College and Job 2160-4398 2160-4401 beplay体育官网网页版等您来挑战! 10.12677/ve.2024.136388 ve-101614 Articles 人文社科 新工科和专业认证“双驱”背景下环境类 实验教学平台建设、实践与赋能
The Construction, Practice, and Empowerment of Environmental Science Experimental Teaching Platforms under the “Dual-Drive” Background of New Engineering and Engineering Education Professional Accreditation
宋晓红 李艳红 张立浩 梁延鹏 朱宗强 曾鸿鹄 桂林理工大学环境科学与工程学院,广西 桂林 05 11 2024 13 06 2545 2551 29 9 :2024 22 9 :2024 22 11 :2024 Copyright © 2024 beplay安卓登录 All rights reserved. 2024 This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ 在新工科和工程教育专业认证“双驱”背景下,学院以学生实践创新能力为导向,以加强实践环节、突出能力培养、提高教学质量为目标,与时俱进更新实验教学理念,以评估标准持续完善实验教学平台,强固平台群支撑育人使命。经过多年系统建设与积淀,成功建立了2个国家级实验教学示范中心、1个国家生态环境科普基地、1个区级重点实验室,形成了专业特征鲜明、产教研融合的“一二三四”环境类实验教学模式,有效提高了实验教学质量与学生专业素养,多元赋能本科–硕士生–博士生–博士后全链条人才培养,有力推动了学科、专业、课程的高质量发展,拓展了教学平台的社会服务功能。
Under the “dual-drive” background of new engineering and engineering education professional accreditation, the college has set its sights on enhancing students’ practical and innovative abilities. It focuses on strengthening practical components, emphasizing skill development, and elevating teaching quality. In line with the times, the college updates its experimental teaching philosophy, continuously refines its experimental teaching platform based on assessment criteria, and reinforces the platform group’s commitment to its educational mission. Through years of systematic development and accumulation, the college has successfully established two national experimental teaching demonstration centers, one national ecological and environmental science popularization base, and one key laboratory in Guangxi. It has crafted a distinctive “one-two-three-four” environmental science experimental teaching model that integrates industry, teaching and research, which has effectively improved the quality of experimental teaching and enhanced students’ professional literacy. This model has empowered the full spectrum of talent cultivation, from undergraduate to master’s, doctoral students, and post-doctoral researchers, significantly advancing the high-quality development of disciplines, majors, and courses, and broadening the social service capabilities of the teaching platform.
环境专业,实验教学平台,新工科,专业认证,建设成效
Environmental Science Specialty
Experimental Teaching Platform New Engineering Engineering Education Professional Accreditation Construction Achievements
1. 实验教学平台建设背景

为构建我国工程教育专业质量监控与保障体系,提高工程教育质量,教育部于2006年启动了工程教育专业认证工作。工程教育专业认证“学生中心、产出导向、持续改进”的理念,为高校持续深化改革、提升工程人才自主培养能力、推动高等教育高质量发展提供了明确的指导方向。“新工科”建设是主动应对新一轮科技革命与产业变革的战略行动,是走好中国高等教育卓越拔尖人才自主培养之路的重要举措 [1] 。自2017年以来,教育部积极推进新工科建设,要求高校把握好新工科建设的内涵,把新工科建设作为高校综合改革的“催化剂” [2] 。在工程教育专业认证和新工科建设的双重驱动下,地方高校亟需深入思考如何在新形势下开展学科和专业建设实践。

实验教学是高校理工科专业教学的核心组成部分,其质量是评估高校教育水平的重要标志之一 [3] 。实验教学平台作为实验教学的基石,是实现高校“教书育人、科学研究、服务社会”三大职能的主要载体,平台建设不仅对提升高校科技创新能力、增强其综合实力具有显著影响,也是高校建设一流学科的重要支撑和保障。因此,实验教学平台的建设需高度重视,以满足教学和科研的高标准需求。

习近平总书记指出,科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及与科技创新放在同等重要的位置 [4] 。高校作为知识、智慧、技术和人才的汇聚地,拥有丰富的科普优势资源和科技支撑条件,是新时期科普工作的重要阵地。高校实验室不仅是创新型人才培养和学术交流的平台,也是科普教育的直观展示窗口,能够提供专业的教育环境和丰富的教学资源,使科普教育更加系统化和专业化。因此,高校的实验平台是开发科普资源的重要起点,如何将高校实验室资源有效融入社会科普活动,为提升全民科学素质、服务社会贡献力量,需深入探索。

桂林理工大学于1993年通过联合办学的方式创办了环境学系,经过30余年的发展和积淀,已成为广西和西南地区环境人才培养、技术研发、科普教育的重要基地,为区域社会经济发展和生态环境保护培养了大量应用型创新人才。环境科学与工程学院结合学科建设实际需求,致力于建设高水平的实践教学平台,于2007年获批环境污染控制理论与技术广西重点实验室,2008年获批水污染控制国家级实验教学示范中心(2013年通过正式认定),2015年获批环境污染防治与生态保护国家级虚拟仿真实验教学中心,2023年获批国家生态环境科普基地(环境污染防治与生态保护实训中心),形成了“两中心一室一基地”格局的环境类高水平实验教学综合平台群,提升了平台群多元育人能力,步入了以质量提升为核心的内涵式发展新阶段。本文从实验平台建设、实验教学模式改革与创新、实验教学资源科普化等方面介绍近年的建设和实践经验及取得的成效。

2. 高水平实验教学平台建设思路 2.1. 以产出为导向,持续完善实验教学平台,优化实验教学模式

基于新工科建设和工程教育专业认证的持续改进机制,传统的实验教学平台和实验教学资源无法满足新时代下师生教与学的需求。学院以加强实践环节、突出能力培养、提高教学质量为目标,基于评估标准推动实验室数字化建设,与时俱进完善实验教学平台;结合学科建设实际需求,产教研融合不断丰富教学内容,将传统教学与现代教育信息化技术相融合,提升学生创新与工程实践能力,提高人才培养质量;更新教学理念,优化实验教学模式,建立面向工程教育专业认证的人才培养模式,构建符合“新工科”要求的一流实践教学体系( 图1 )。

2.2. 以学科为依托,推动实验教学资源共享,拓展社会服务功能 Figure 1. Experimental platform construction ideas--图1. 实验平台建设思路--

高校实验平台拥有丰富的教学、科技资源,但主要面向高校师生开放,科教资源科普转化机制不完善,优质科普产品供给能力不足。推动“实验教学”与“社会服务”双翼齐飞,促进实验平台软硬件资源的开放共享共用,提升实验设施的使用效率,发挥学科优势,将平台教学和科研资源转化为科普资源,把实验室建成科普工作的先锋阵地,面向不同的受众群体,开展不同层次的环保科普教育,可有效拓展实验室的社会育人和服务功能。

<xref></xref>3. 实验教学平台和教学体系建设综合举措 3.1. 推动“互联网 + 实验室”,线上线下完善实验教学平台建设

基于OBE理念,以学生培养质量为中心,以新工科建设和工程教育专业认证为“双驱动力”,推动“互联网 + 实验室”工作,持续完善实验室平台信息化和数字化建设,开展硬件设备和软件资源的升级改造工作,近5年新增实验实训教学面积1000余平方米,同时改建实验室350平方米,支持建设工艺实训生产线3条,增加327台套仪器设备,合计2200余万元。优化实验教学环境,推进科学化管理,建设了实验室监控和应急救援设施、安全与培训管理系统、大型仪器预约系统等,为实验教学安全有序开展提供保障。

3.2. 更新实验教学理念,传统教学与现代教育信息化相融合

结合毕业生动向、行业发展和市场需求变化,将教学内容与学科、行业前沿实践成果深度融合,根据现有办学条件,调整和完善课程体系、教学目标和教学模式,优化和更新实验教学内容,落实人才素质的优势培养,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。线上线下完善实验教学资源,建设实验操作视频、动画视频、实验现象图谱库等,开发虚拟仿真实验。利用在线课程、雨课堂、微课等网络教学平台,为学生课前–课中–课后提供学习资源,采取线上线下“混合式”教学等多种新方式,拓展学生的学习时空,提高课堂效率。教师线上线下“多对多”沟通指导,采取“铭牌制度”进行实验操作考核,增强学生对实验技能的掌握。

3.3. 开展分类培养模式,创新型和应用型不同类人才共培养

以“培养具地方特色的环境类应用型高级专门人才”为核心,构建“基础性–综合创新性–虚拟仿真”的多层次实验课程新体系,提升专业间的紧密关联度,设置实验项目库,凸显专业特色,支持大学生科技立项、教师科研、工程实际的融入,提高课程的高阶性和挑战度,培养学生独立完成实验设计–探索研究–成果总结全过程的能力。结合“新工科”建设和工程教育认证的要求,对普通班和实验班开展分类培养,重点培养普通班(应用型)学生的工程实践能力,实验班(创新型)学生的科研创新能力。

3.4. 拓展实验平台功能,提升资源共享和社会服务能力

强固平台群的育人使命,专业教育与科普教育并驾齐驱。基于“两中心一室一基地”平台格局,大型仪器设备开放共享协作,开展仪器设备使用培训、实验安全教育等专业教育,拓展实验教学平台的科普功能,增设科普设施,改善基地展示服务水平,将实验教学与科技资源科普化。基于“实验安全观+可持续发展观+生态文明观”,构建环境类实验课程大思政体系,将科研、教学和科普相结合,根据不同的科普对象,构建多层次的丰富科普教育内容,不断完善集“意识-常识-通识-专识”于一体的环保科普宣传体系。

4. 实验教学平台建设赋能人才培养成效 4.1. 构建了凸显“水特色”的多层次实验课程体系

通过学科交叉融合、教学科研协同、优质资源共建共享等,积极建设多类型、多样化的教学内容与课程体系,构建了多层次的“纵横相连”的实验课程网络( 图2 )。纵向上,根据“新工科”建设和工程教育专业认证的标准,按照实验技能、应用能力和创新素质培养的层层递进的人才培养规律,构建了“基础性-综合创新性-虚拟仿真-毕业设计/论文”的多层次实验课程体系,修订实验课程大纲,61%课程实现独立成课;基于实验班(创新型)和普通班(应用型)的不同培养侧重点和人才定位,因类制宜,开展了分类培养。横向上,以“水资源循环利用和水安全”为主线贯通学院4个专业的实验课程,统筹设置了80个必修实验项目;根据学科前沿、行业企业需求,产教研融合,设置了50个拓展性实验项目,提升实验课程的创新性、高阶性和挑战度,为学生的自由探索提供空间,提高了学生解决实际工程问题的能力和创新素养。

4.2. 构建了产教研融合的“一二三四”实验平台育人体系

在传统实验教学基础上,通过信息化、数字化手段构建新型学习方式和传统实验教学相结合的“新结构”,实施特色鲜明的“一二三四”多层次实验教学模式。“一中心”:以学生为中心,从教学环境、教学资源、教学设计、教学内容等方面开展持续改进,围绕教学全过程提高教学质量。“两维度”:基于线上线下共同构建凸显环境特色的实验教学资源,有机衔接传统实验和虚拟仿真实验,实际操作与线上学习相配合,拓展教学时空。“三结合”:实验教学和科研训练、工程实际、创新应用相结合,将学科前沿与工程实践融入教学,为学生提供更多自由选择和自行探索的空间,提高学生的实践能力。“四协同”:4个专业实验教学纵横相连,4个实验平台协同多元赋能,为“基础性–综合创新性–虚拟仿真–毕业设计/论文”多层次实验课程体系供给“基础能量–核心能量–特色能量–优质能量”,从“基础技能–实验实训–创新创业–环保科普”多方位培养创新应用型人才( 图2 )。

4.3. 平台支撑本科–硕士生–博士生–博士后全链条人才培养

基于“两中心一室一基地”实验平台格局,构建了极具特色的环境类五大环保工程训练中心,包括水污染控制工程训练中心、固体废弃物处置工程训练中心、大气污染控制工程训练中心、物理性污染控制工程训练中心、河流生态及地下污染控制工程训练中心,分别服务于学院4个专业的实验教学,支撑本科–硕士生–博士生–博士后全链条人才培养。平台还可为化工类、有色金属类、冶金类和机械类等行业的环境保护工程综合训练内容。目前实验教学平台每年服务本科生约1400人,硕士研究生约400名,博士研究生约40名,承担实验教学任务12000人时数/年以上。

4.4. 平台建设推进学科、专业、课程的高质量发展

平台建设有效赋能学科、专业、课程的高质量发展,提升了平台群多元育人能力,有力支撑学院一流学科、一流专业和一流课程建设,环境科学与工程获批广西一流学科(A类);获批学术学位博士(环境科学与工程)和专业博士(资源与环境)学位授权点各1个,1个博士后科研流动站,2个一级学科硕士学位授权点和4个二级学科硕士学位授权点;2个专业获国家级一流本科专业建设点(环境工程、给排水科学与工程),1个专业获国家级特色专业,1个专业获区级一流本科专业,4个本科专业均通过国家工程教育专业认证;环境工程专业获教育部高等学校特色专业建设点和“卓越工程师教育培养计划”专业,3门课程获批国家级一流本科课程,12门课程获自治区级一流本科课程。

4.5. 实验教学资源建设与改革研究成果丰硕

课程教学目标达到了工程教育认证的毕业要求指标,将实践课程独立成课,增加实践教学课时。近5年,新开设《污水处理典型A/A/O工艺仿真教学》《生活垃圾堆肥工艺操作实习仿真》《大气污染控制典型工艺3D认识实习仿真》等实验实训项目30项(其中虚拟仿真实验教学项目9项)。立足工程实际,融合科研成果,新开发10部教材,建成了7大虚拟仿真教学资源库,共255类2200多个优质教学资源。教学内容紧跟区域经济发展不断更新,传统实验课“环境工程微生物学实验”获批广西一流线下课程,“环境工艺仿真训练及精密仪器操作模拟”获批广西一流虚拟仿真实验课程,基于2门一流课程的示范引领作用,为实验课程的改革提供了新的方向,近5年获批获广西教学成果奖一等奖2项、二等奖2项,广西教改项目22项,发表教改论文120余篇。

4.6. 学生培养质量与评价反馈不断提高

学生对教师评教均为85分以上,满意度较高。近5年,教师团队指导本科生发表科研论文20余篇,申请或授权专利近10项,荣获“互联网+”大学生创新创业大赛国赛银奖、铜奖,广西赛区金奖等省部级以上奖项32项;支撑开展127项区级以上大学生创新创业计划项目(国家级项目34项)。通过课内外的科研和创新训练,有效促进了学生的科学素养和综合创新能力,提高了学生的培养质量,较好地实现了人才培养目标。

4.7. 强固了实验教学平台群的育人使命和社会服务功能

平台的大型仪器设备加入了广西大型仪器协作网和桂林理工大学大型设备共享预约系统,积极为区内外高校、研究院所和企事业单位提供服务,较好地提高了大型仪器的使用率和实验室的知名度。围绕“漓江山水保护”和“岩溶生态保护”建设,基于“两中心一室一基地”实验平台群,将科研、教学、科普相融合,将4个专业的优质教学资源科普化,打造了“思政引领 + 平台赋能”的生态文明育人平台,建设了“垃圾焚烧与废气治理工艺展厅”、“水污染控制工艺展厅”等16个环保主题展厅,将环境专业特色实验转化为10余个妙趣横生的环保科普实验,通过异彩纷呈的实验现象,让公众学习环境保护和治理相关的科学知识。建成了大学生环保科普讲解员团队,提升了本科生的专业技能,让大学生成为生态文明的学习者、实践者和传播者。面向中小学生、青年大学生、社会公众和行业企业,构建了具有鲜明的生态环境特色、形式丰富多样、集“意识–常识–通识–专识”于一体的科普教育体系,最大程度地拓展了实验教学平台“教书育人、科学研究、服务社会”职能和内涵。

Figure 2. The educational system of the experimental teaching platform--图2. 实验教学平台的育人体系--
5. 结语

在当前教育改革的大背景下,如何结合新工科建设的理念和专业认证的标准,构建符合时代需求的实验教学体系,是高等教育领域面临的重要课题。本文基于对实验教学平台建设、实践与赋能的全面分析,总结了学院在提升实验教学质量、培养创新型人才、推动学科发展和拓展社会服务功能方面取得的成效。通过多年持续改进和创新,学院建立了一套相对完善的实验教学平台体系,形成了具有专业特色的实验教学模式,有效提升了学生的实践能力和创新素养。建设成果展示了如何通过实验教学平台的建设,实现教育质量的提升和人才培养的多元化,为其他高校环境类人才培养和教学改革提供了一个可借鉴的模式。

基金项目

2024年广西高等教育本科教学改革工程项目,“环境类专业实验教学数字化资源开发建设与实践应用”(编号:2024JGA218);2023年广西高等教育本科教学改革工程项目,“双创背景下环境工程微生物学课程思政教学研究与实践”(编号:2023JGA207)。

References 教育部办公厅关于公布第二批全国新工科研究与实践项目结题验收结果的通知, 教高厅函[2023] 21号[EB/OL]. >http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202311/t20231115_1090688.html, 2023-11-08. 教育部办公厅关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知, 教高厅函[2018] 17号[EB/OL]. >http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201803/t20180329_331767.html, 2018-03-21. 吴何畏, 孙艳玲, 康慧. 新工科及专业认证背景下实践教学体系与平台建设[J]. 科技创新导报, 2020(16): 207-209. 生态环境部办公厅关于印发《“十四五”生态环境科普工作实施方案》的通知, 环办科财[2021] 23号[EB/OL]. >https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk05/202112/t20211215_964236.html, 2021-12-08.
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