大學生是21世紀我國現代化建設的主力軍,如何把他們培養成優秀的棟梁之材是我們面臨的一個亟待研究和解決的重要課題,而創新能力則是高素質人才的核心和靈魂;同時,環境科學與工程是—門跨領域、綜合性和應用性極強的新興學科,且隨著我國環境保護形勢的曰益嚴峻,對專業人才的要求也越來越高。這就要求高校把培養創新環保人才作為重要使命和責任,在實驗教學中突出和強化學生創新能力的培養,使其成為適應時代需求的優秀人才。南京大學環境科學與工程實驗教學中心經過長期的努力,強調綜合素質的培養和學生潛能的激發,不斷改進實驗教學內容和方法,在培養學生的自主創新能力方面積累了一定的經驗,并于2009年申請“國家級實驗教學示范中心”獲得成功。
1.創新能力培養思路
1.1 找出存在問題
以往的高校培養模式中,受傳統的“重理論、輕實踐,重知識,輕能力”思想觀念的影響,普遍存在著重視理論教學、忽視實踐教學的現象,具體表現在:實驗教學的目標不是以培養創新人才為直接教學目標,而是以強化學生對理論知識學習,熟練掌握某種操作技能為目的;實驗教學內容過度依附于理論教學,演示性、驗證性的實驗類型較多,綜合性、設計性的實驗較少;實驗教材落后,未跟上現代科學技術的發展;實驗教學過程強調模仿和訓練,學生只需要按照實驗教材規定的實驗方案、儀器、設備和實驗步驟進行實驗操作、觀察和記錄實驗結果即可,學生在整個實驗過程中只是被動參與,沒有主動思考。
環境科學與工程是實踐性很強的學科,而且發展十分迅速,領域在不斷擴大,熱點問題不斷涌現,學科水平提升很快,但在本科教學中也普遍存在前述問題,亟待確立新的培養模式,開拓新的培養方法6-]。
1.2 確立創新能力培養模式
為適應學科發展和社會服務的要求,南京大學環境科學與工程實驗教學中心在實驗教學過程中,以學生為本,以培養學生綜合素質、調動學生潛能、提高學生自主創新能力為目標,不斷改進實驗教學方法和手段°8,摸索出了一套創新能力培養模式。
該模式可歸納為“頂天”、“立地”式,即:一方面依托國家重點學科、國家重點實驗室、國家工程中心等高水平教學科研平臺和環境學院高水平的師資隊伍,將實驗教學與科研相結合,鼓勵學生早期進入實驗室進行科研訓練,實現“頂天”;另一方面將實驗教學與工程應用和社會實踐相結合,加強暑期學校的生產實習和實踐教學活動,建立穩定的校外實習基地和中試基地,開展多種形式的社會實踐活動,鼓勵學生走出象牙塔、關愛自然、服務公眾、回報社會,鍛煉學生切實解決實際問題的能力,實現“立地”。
2.實驗教學與科研相結合的方式
2.1 科研成果轉化為實驗內容
南京大學環境科學與工程實驗教學中心堅持實驗教學內容與我國環保形勢和國際學術前沿接軌,鼓勵實驗教師積極開展科學研究和實驗改革研究,將自己的科研成果轉化為實驗教學的內容。如:早在上世紀90年代,當時的實驗室主任孔令仁教授就將自己的“光化學氧化降解有機污染物”的研究成果轉化到專業實驗課“環境化學實驗”中,開發了“萘水溶液中的光化學氧化實驗“產生柱法測定萘水的溶解度”等新實驗,近年還把新開發的“多功能光降解儀器”應用到教學實驗中;楊柳燕教授把國家自然科學基金項目研究成果轉化成“環境微生物學實驗”中“有機污染物的微生物降解一高效脫酣菌的分離和篩選實驗”,并將Ames試驗轉化為“鼠傷寒沙門氏菌/晡乳動物肝微粒體致突變性實驗”;孫成教授把新技術“雙波長與導數光譜法”應用到專業基礎實驗課“環境監測實驗”中,開發了新實驗“雙波長與導數光譜法測定廢水中苯酣與2,-二硝基苯酣”;高士祥教授將其主持的國家自然科學基金項目“環糊精對難降解有機污染物的降解機理研究”的部分內容編寫成研究性實驗一“增溶實驗”,應用于低年級學生的開放性實驗中,等等。
2.2 本科生創新性實驗計劃
南京大學自2007年4月起全面啟動了大學生創新訓練計劃,由本科學生個人或創新團隊在指導教師的指導下,自主選題、自主設計并完成實驗。環境科學與工程實驗教學中心在學校投入專項經費、設立創新訓練指導中心的'基礎上,追加投入經費和人員指導,構建了完整的國家、省、校、院系四級大學生創新訓練體系,積極組織學生申報,學生也展現出較高的科研熱情和良好的實踐能力。3年來累計申報通過65項,支持總經費26.7萬元。其中2007年獲得國家級、省級重點支持的7項,校級項目8項;2008年獲得國家級、省級重點支持的7項,校級項目15項;2009年目前已獲得省級1項,校級14項。迄今已結題16項,獲得國家級優秀3項。
2.3 開放性實驗
南京大學環境科學與工程實驗教學中心根據低年級學生主要接受化學、生物、物理等基礎實驗訓練的特點,依據學校“優化課內”,“強化課外”的教學原則,為浦口校區一二年級學生開放實驗室,設置開放性實驗,提高低年級學生對專業的認識。開放實驗的內容及手段均綜合了多門學科,是集基礎知識、學科前沿動態與實際應用為一體的綜合性實驗。其中包括:小麥受重金屬脅迫實驗研究、工業廢水實驗室模擬多級處理實驗、浦園室內外環境空氣污染檢測與控制研究、浦園水體富營養化檢測與控制研究等12項實驗項目。參加學生120人次/年,并提交相應實驗報告及論文6940。
2.4 本科生導師制度
為強化科研與教學的相互滲透,鼓勵學生早期進入實驗室進行科研訓練,環境學院設立了本科生導師制度,吸納本科生在二三年級即可自主選擇導師、參與導師承擔的重大課題的研究,并對本科生開放重點實驗室、資料室,提倡本科生和研究生合作進行實驗和研究活動,鼓勵本科生學研結合,積極撰寫和發表
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在本科學習階段,很多學生受益于創新性實驗計劃和本科生導師制度,發表了學術論文,參與了專利申請。近年來,本科生發表論文37篇,其中SCI論文10篇。
2.5 本科畢業論文和設計與導師科研課題掛鉤
多數
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