以产业需求为导向的应用型人才培养模式探索

陈霞明 , 周 亮 , 廖颖敏 , 李 莹

(厦门大学嘉庚学院 环境科学与工程学院 , 河口生态安全与环境健康福建省高校重点实验室 , 福建 漳州 363105)

膜分离技术是一种新型高效、精密分离技术,是当今分离科学中最重要的手段之一。作为膜科学的主要奠基人之一、美籍华人科学家黎念之指出“谁掌握了膜技术,谁就掌握了化学工业的未来”。该技术是材料科学与物质分离技术的交叉结合,且具有分离、浓缩和纯化功能,具有高效分离、设备简单和无污染等优点。因此,广泛应用于环保、医学及化工行业。特别是在水处理领域,膜技术发挥了重要的作用,并显示了广阔的发展前景[1-2]。

到2019年,全国从事分离膜的相关企业总数约2 075家[3]。但相关的设计、制造和运行管理等企业的专业技术水平参差不齐,致使不少工程存在各类设计与运行问题。其主要原因是缺乏掌握完整的工艺理论和能够对工艺进行深入应用研究的专业技术人才。我国从事分离膜研究的科研院所及高等院校近百家,但膜分离技术相关专业教学发展的步伐远远跟不上科研及产业化发展进程。目前,提供本科应用型膜分离技术教学的单位尚不足,如何将膜工业的应用型科研、产业化发展与教学相结合,推进相关课程改革,培养高水平应用型技术人才,迫在眉睫。

1 教学过程中存在的问题分析

1.1 专业课程内容涉及面广、学习难度高

随着科技的发展,专业对口才能发挥自身的最大潜能,也是学生今后个人发展选择的决定因素之一,因此对膜分离技术专业课程内容的整合也提出了新的要求。由于膜分离技术涉及的学科门类众多,专业性高且实践性强。其中,膜材料涉及无机化学和高分子化学;制备和分离过程特征又涉及物理化学和数学;膜分离过程还涉及流体力学和化工动力学。因此,学生选修该课程时需具备扎实的基础知识,学习难度较高。为达到应用型人才培养目标,单独一门课难以全面性、系统性掌握膜分离机制、膜工艺设计原理及运行管理等相关知识。而且,由于在专业教学的历史较短,相关专业教材稀缺且更新慢,其发展步伐远远跟不上产业化发展进程。另外,在教学过程中使用的相关参考书籍没有学习要点和不同层次的课后习题,以及未充分考虑课程内容与学生先修课程的合理衔接等问题。授课教师在课程内容设置时,需根据本专业特点,从不同的参考书籍上选择相应的内容,并设置各章节的教学目标。因此,将一些具有典型意义的、有代表性的膜分离过程纳入课程内容体系是非常必要的,确保膜分离技术相关课程的教学内容形成系统性和连贯性。

1.2 实践教学内容较为缺乏,系统性差

实践教学和理论教学在教学过程中相互转化、互为主从,具有共同的人才培养目标,两者是不可分割的。但两者又有不同的规律和教学方法,实践教学通过其验证功能加深学生对理论教学知识点的认识和掌握。膜分离技术的工程应用具有典型的工科专业属性,有着很强的实践操作性。目前,除微滤、超滤、纳滤及反渗透等膜过程的技术成熟度高得到大规模应用外,其他新型膜过程大多处在研究开发或小规模应用水平。与其他传统技术相比较,膜分离技术相关的工艺设计规范和操作规范的制定还有待完善。膜分离技术的实验教材奇缺,多是任课教师的自编讲义,操作过程及验证内容等都存在差异。另外,教学实验设备不仅标准不统一且价格昂贵,阻碍了高校膜分离技术实验室的规模化发展。也有高校不单独设置膜分离技术实验课程,将部分膜过程实验纳入水质工程学实验、水污染控制工程实验的教学内容,因此学生只能片面地了解部分知识点,难以形成系统性。其他实践活动多以参观学习为主,虽能拓宽学生的视野,但鉴于各地区分离膜工业企业的发展水平不同,同时又受到时间和交通条件的限制等因素,难以深入地去了解。

1.3 专业教师的工程实践经验缺乏

在大学生的专业知识学习和未来职业发展规划过程中,专业课老师作用至关重要。专业教师不仅仅传授专业的理论知识和技能,还需掌握专业发展趋势和最新动向,引导向学生走向就业。高素质的教师队伍是培养应用型人才的前提,具有典型的工科专业属性膜分离技术的专业课程教师不仅需具备专业的知识素养,还要拥有丰富的实际工程运行管理及工艺设计经验。但专业教师除了教学和科研任务外,还有诸多其他方面的任务,难以抽身参与工程实践,从而导致部分专业教师的工程经验欠缺。教师的工程实践经验不足,在教学过程中所讲授的内容与企业的生产实际产生脱节,工程案例介绍不准确、不生动。这些问题不仅造成课堂教学质量的下降,也抑制了学生的学习热情。

2 应用型人才培养的课程体系建设

截止到2021年,我国高等教育的毛入学率达到57.8%,这也标志着我国进入高等教育普及化和大众化时代[4]。在此大背景下,各地方高等院校的应用型技术人才培养模式应更符合各地区的产业发展需求。因此,膜分离技术课程体系建设应紧紧围绕社会经济发展和企业对应用型人才的需求,既注重课程理论的基础性和系统性,又要注重学科理论的前沿性。

2.1 设定侧重职业能力培养的课程目标

能力是决定一个人进入职业的先决条件,是否能胜任职业工作的主观条件。由于受到客观和主观因素的影响,我国的大学生应试能力强,但动手能力特别是创新能力的现状不尽理想。因此,课程目标设定时应坚持以产业需求为导向,结合周边区域的经济建设和膜分离技术相关企业的发展对专业应用型人才的实际需求,增进专业基础知识,提高专业知识水平,以培养解决专业问题能力为基础,同时重视实践环节,在实习和实训课程中进一步提高岗位技能的培养,实现理论教学与实践教学有机结合,教学内容与工作岗位要求相结合,构建一体化课程体系。

2.2 基于工作过程设定相应的课程内容

根据岗位确定能力模块,确定典型工作任务职业能力分析。确定培养职业岗位工作能力的相关专业课程,在设置教学内容时,将完成工作过程的典型任务所需的关键知识和能力充分融入每个教学环节。按岗位技能的需要划分专业基础课程、专业应用课程和实践课程,形成与岗位职业资格标准要求相对应的理论课程和综合实训项目。以我校环境科学与工程专业为例,在培养大纲中明确将膜技术与资源再生利用工程作为专业培养方向之一：①在专业入门指导课中简要引入一些膜过程的应用实例,引导学生的学业规划及制定选课计划;②将有机化学、无机及分析化学、化工原理基础等课程作为先修课程,以降低膜分离技术基础课程的知识点难度,也是提高课堂知识点的吸收程度的重要基础;③将膜分离技术基础作为专业基础课程,使学生熟练掌握典型膜分离过程的特点与分类,了解膜分离特性、膜分离组件类型及其适用条件和新型膜过程的基本原理及其应用;④将膜分离系统设计与运行作为应用课程,再配合膜分离技术实验的实践课程,使学生能充分掌握膜元件及膜系统的特性分析、系统设计和系统运行管理,熟悉元件参数、系统的极限收率以及设计指标间的关系,培养学生的集成膜系统工艺设计和运行管理技能,为今后从事膜分离相关的工程技术工作以及应用研究打下坚实基础。

2.3 课程建设过程应注重校企合作

校企合作平台的建设可有效推动产教融合,服务地方经济社会发展。同时,也为更好地推进高校应用型人才培养与就业的有机联动,做好人才供需有效对接。利用“访企拓岗”机会,了解产业发展方向和各岗位的能力要求等重要信息,不断改进课程内容。通过邀请膜分离相关企业的高级工程技术人员进校授课,定期开展实践指导、技术讲座等活动,使学生能够对行业发展动态、工作模式及岗位要求有更清晰的认识。在企业建立学生校外实践基地,让学生提前了解企业和掌握岗位要求,同时对工作环境也有更清晰的认识。另外,也可以为专业教师提供更多的顶岗学习机会,提高工程实践能力。

2.4 教学资源的多样化和综合利用

教学资源不仅是课程建设的基础,其有效利用也是达成课程目标的关键所在。在信息技术高速发展的大背景下,不仅为教学资源的获取提供了技术条件,也为课堂教学资源的多样化和综合利用打下基础。例如,在教授膜分离机制和介绍工程案例时,选取一些具有形象具体、动静结合的动图、视频短片和图片,丰富教学形象化内容,将一些难以理解的教学难点有效展现,刺激学生的感官,提高学生的学习兴趣。另外,为适应线上教学,也涌现出许多优质网络资源,例如学习通、慕课等,这也为打造多维度互动式线上线下混合教学模式创造了有利条件。在多样化的教学资源中吸取精华充实于课堂教学,拓宽学生视域的同时,其专业能力、创新思维及对专业的认同感也必将得到多方面的滋养和提升。

2.5 “学和做”相结合的教学方法,以提高学生的动手能力

在专业基础课程膜分离技术基础和应用型专业技能课程膜分离系统设计与运行中引入多层次的教学模式,激发学生的学习参与意识。为了进一步提高膜分离技术相关课程的教学质量,无论对教学方法以何种形式进行改革,对于应用型人才培养来讲,“学以致用”都是一个重要的标准。以“学和做”相结合的教学模式,既提高学生的动手能力,又能让学生有了更加明确的学习目标和努力方向。例如,在讲授膜分离系统设计与运行课程中的膜组件选型时,通过膜工艺设计模拟软件,让学生自行改变原水水质及运行参数,使学生能更清楚、更直观地认识分离过程中膜污染的发展与系统出水水质的变化。另外,教师在教学接触过程中导入工程技术伦理,提高学生职业素养的同时,也可提高学生对本专业的自信心。

3 结语

应用型人才培养是我国高等教育发展战略的重要内容。在地方应用型高校的环境工程专业中,将膜分离技术打造为专业特色课程,其关键环节是课程内容设置和师资建设。基于产业需求为导向的应用型人才培养开展教学,设置的专业理论课程和实践课程要适应企业需求。让学生系统性、连贯性地掌握膜分离技术知识,提高学生自主解决实际工程技术问题的能力和创新思维。此外,专业课程的教学改革是不断探索和改进的漫长过程,其成果不能仅限于课程考核评价,更重要的是毕业生就业后的企业反馈,因此还需对毕业生和所在企业定期回访交流,不断改进和完善课程内容。