新工科人才培养课程改革探索与成效分析——以“大气污染控制工程”为例

李玉华，李海波，卢进登

（湖北大学资源环境学院，湖北武汉430062）

近年来，国际政治经济形势发生了重大变化，工科科技创新型人才的重要性更加突显。为应对新一轮的产业技术革命，各国都提出了相应的产业转型升级战略，如德国的“工业4.0”、美国的“工业互联网”、日本的“工业价值链”和我国的“中国制造2025”等［1］。人才培养特别是工科人才的培养模式，与产业技术变革紧密联系，体现出高等教育人才培养服务社会发展的功能。为此，我国推出一系列国家战略，推进产学研用、校企协同，建立创新型人才培养机制，加快培养引领创新、适应产业发展的高素质人才。

调查研究表明，我国2020年全国普通高校毕业生人数达到874万人，再创历史新高。可我国杰出人才、复合型人才与高层次人才短缺，面对未来对新型工科人才的井喷式需求，我国当前的人才培养模式难以满足未来新产业新经济的发展需要，亟须进行工科教育模式的变革。因此，面向新工科的拔尖创新型人才培养机制及课程建设至关重要，新工科工程教育改革范式的推出恰逢其时［2-3］。

“大气污染控制工程”作为环境工程专业的核心课程，旨在培养学生具有对一般大气污染实际问题进行分析、计算、归纳、总结与提出初步解决方案等能力。通过在教学实践过程中的不断观察与分析，发现在教学中还存在一定的问题，导致对学生的培养不能适应我国经济社会的发展，无法满足国家新工科人才培养的需求。主要表现为：学生缺乏实践经验，对企业文化接受和认同慢，缺少制定决策的技能，缺乏交流技巧等。因此，在课程的教学过程中进行了一系列改革探索，逐步实现教学模式从传统的知识传授主导型向能力培养主导型转变，以期通过课程改革，培养具备一定的国际视野，并具有环境保护技能的创新型人才，为促进经济社会发展，培养工科科技创新型人才，提供一定的参考。

通过对“大气污染控制工程”教学过程和教学效果进行分析，发现课程教学过程中主要存在学生学习主动性差、知识体系割裂、能力培养欠缺等问题。

传统教学模式以知识传授为主，虽有利于学生系统掌握理论知识，但无法达成提高学生解决实际问题能力的培养目标，既不利于激发学生学习的主动性，也不利于学生实践能力的培养。此外，信息时代使知识的获取更加便捷，不仅开阔了学生的视野，而且降低了知识获得的时间和精力成本。相比于传统教学模式，互联网学习更易吸引学生，但这易使学生对专业课程学习的兴趣和深入学习的动力进一步降低，导致学生主动学习专业理论知识的意愿不强，在学习过程中缺少深入思考，无法将理论知识应用于实践。

环境工程传统的人才培养方案，基本采用三段式课程体系结构，将基础知识、专业基础知识与专业课进行分类教学，且按基础课→专业基础课→专业课的教学顺序进行授课安排。这就导致学生在前期的基础课和专业基础课阶段投入了大量的时间和精力，在后期的专业课程学习过程中，无法应用前期理论知识，甚至出现遗忘的情况。这种分散度较大的课程体系安排，易使学生的知识体系割裂，既不利于专业课程知识内容的学习，也不利于学生实践能力的提高，更不利于学生资源集成能力的培养，容易导致学生无法学会整合知识，构建自己的知识网络，实现知识的综合性。

环境工程专业培养的能力要求是要掌握基本环境污染控制工艺与设备的设计方法，具有对环境科学技术与工程领域新工艺、新技术和新设备进行研究、开发、设计和管理等方面的初步能力。传统教学以讲授为主，学生的工程知识仅停留在对课本概念的抽象认知上，对处理设备没有直观的认识，导致学生对环境处理技术的工程实际应用了解甚少，面对实际问题无从下手。此外，课本知识多为基本的处理技术内容，知识更新相对滞后，导致学生无法追踪该学科的技术前沿。这些都制约了学生实践和创新能力的培养，与环境工程人才培养的目标相背离，学生的能力培养工作亟待提高。

针对课程教学过程中发现的痛点问题，结合我国经济社会发展新工科人才培养目标，在课程教学过程中，应将学生能力的培养放在首位，增强课程实践内容，提高学生工程分析和资源集成能力，增强学生的社会责任感。拟将课程的教学方式从传统的知识传授主导型向能力培养主导型转变，逐步实现从系统的教师传授、学生学习的教学模式向教师辅导学生在活动中自主学习的教学模式转变。

课程学习内容的设置不再以课本章节为基础，而是以问题为导向。由易到难设置实践问题，再进一步将课程内容与实践问题结合。以问题为导向安排课程内容，既有利于激发学生的学习兴趣，调动学生的积极主动性，也有利于学生构建综合性自我知识网络，削弱课程内容之间的割裂性。同时，为解决问题，学生要应用已有知识尝试分析问题。这个过程既巩固了学生前期所学知识，帮助学生初步建立了已有知识与课程内容的联系，又有助于教师新课程内容的引入，促使学生明确学习目标，主动投入新知识的学习