以產業需求為導向的應用型人才培養模式探索

陳霞明 , 周 亮 , 廖穎敏 , 李 瑩

(廈門大學嘉庚學院 環境科學與工程學院 , 河口生態安全與環境健康福建省高校重點實驗室 , 福建 漳州 363105)

膜分離技術是一種新型高效、精密分離技術,是當今分離科學中最重要的手段之一。作為膜科學的主要奠基人之一、美籍華人科學家黎念之指出“誰掌握了膜技術,誰就掌握了化學工業的未來”。該技術是材料科學與物質分離技術的交叉結合,且具有分離、濃縮和純化功能,具有高效分離、設備簡單和無污染等優點。因此,廣泛應用于環保、醫學及化工行業。特別是在水處理領域,膜技術發揮了重要的作用,并顯示了廣闊的發展前景[1-2]。

到2019年,全國從事分離膜的相關企業總數約2 075家[3]。但相關的設計、制造和運行管理等企業的專業技術水平參差不齊,致使不少工程存在各類設計與運行問題。其主要原因是缺乏掌握完整的工藝理論和能夠對工藝進行深入應用研究的專業技術人才。我國從事分離膜研究的科研院所及高等院校近百家,但膜分離技術相關專業教學發展的步伐遠遠跟不上科研及產業化發展進程。目前,提供本科應用型膜分離技術教學的單位尚不足,如何將膜工業的應用型科研、產業化發展與教學相結合,推進相關課程改革,培養高水平應用型技術人才,迫在眉睫。

1 教學過程中存在的問題分析

1.1 專業課程內容涉及面廣、學習難度高

隨著科技的發展,專業對口才能發揮自身的最大潛能,也是學生今后個人發展選擇的決定因素之一,因此對膜分離技術專業課程內容的整合也提出了新的要求。由于膜分離技術涉及的學科門類眾多,專業性高且實踐性強。其中,膜材料涉及無機化學和高分子化學;制備和分離過程特征又涉及物理化學和數學;膜分離過程還涉及流體力學和化工動力學。因此,學生選修該課程時需具備扎實的基礎知識,學習難度較高。為達到應用型人才培養目標,單獨一門課難以全面性、系統性掌握膜分離機制、膜工藝設計原理及運行管理等相關知識。而且,由于在專業教學的歷史較短,相關專業教材稀缺且更新慢,其發展步伐遠遠跟不上產業化發展進程。另外,在教學過程中使用的相關參考書籍沒有學習要點和不同層次的課后習題,以及未充分考慮課程內容與學生先修課程的合理銜接等問題。授課教師在課程內容設置時,需根據本專業特點,從不同的參考書籍上選擇相應的內容,并設置各章節的教學目標。因此,將一些具有典型意義的、有代表性的膜分離過程納入課程內容體系是非常必要的,確保膜分離技術相關課程的教學內容形成系統性和連貫性。

1.2 實踐教學內容較為缺乏,系統性差

實踐教學和理論教學在教學過程中相互轉化、互為主從,具有共同的人才培養目標,兩者是不可分割的。但兩者又有不同的規律和教學方法,實踐教學通過其驗證功能加深學生對理論教學知識點的認識和掌握。膜分離技術的工程應用具有典型的工科專業屬性,有著很強的實踐操作性。目前,除微濾、超濾、納濾及反滲透等膜過程的技術成熟度高得到大規模應用外,其他新型膜過程大多處在研究開發或小規模應用水平。與其他傳統技術相比較,膜分離技術相關的工藝設計規范和操作規范的制定還有待完善。膜分離技術的實驗教材奇缺,多是任課教師的自編講義,操作過程及驗證內容等都存在差異。另外,教學實驗設備不僅標準不統一且價格昂貴,阻礙了高校膜分離技術實驗室的規?；l展。也有高校不單獨設置膜分離技術實驗課程,將部分膜過程實驗納入水質工程學實驗、水污染控制工程實驗的教學內容,因此學生只能片面地了解部分知識點,難以形成系統性。其他實踐活動多以參觀學習為主,雖能拓寬學生的視野,但鑒于各地區分離膜工業企業的發展水平不同,同時又受到時間和交通條件的限制等因素,難以深入地去了解。

1.3 專業教師的工程實踐經驗缺乏

在大學生的專業知識學習和未來職業發展規劃過程中,專業課老師作用至關重要。專業教師不僅僅傳授專業的理論知識和技能,還需掌握專業發展趨勢和最新動向,引導向學生走向就業。高素質的教師隊伍是培養應用型人才的前提,具有典型的工科專業屬性膜分離技術的專業課程教師不僅需具備專業的知識素養,還要擁有豐富的實際工程運行管理及工藝設計經驗。但專業教師除了教學和科研任務外,還有諸多其他方面的任務,難以抽身參與工程實踐,從而導致部分專業教師的工程經驗欠缺。教師的工程實踐經驗不足,在教學過程中所講授的內容與企業的生產實際產生脫節,工程案例介紹不準確、不生動。這些問題不僅造成課堂教學質量的下降,也抑制了學生的學習熱情。

2 應用型人才培養的課程體系建設

截止到2021年,我國高等教育的毛入學率達到57.8%,這也標志著我國進入高等教育普及化和大眾化時代[4]。在此大背景下,各地方高等院校的應用型技術人才培養模式應更符合各地區的產業發展需求。因此,膜分離技術課程體系建設應緊緊圍繞社會經濟發展和企業對應用型人才的需求,既注重課程理論的基礎性和系統性,又要注重學科理論的前沿性。

2.1 設定側重職業能力培養的課程目標

能力是決定一個人進入職業的先決條件,是否能勝任職業工作的主觀條件。由于受到客觀和主觀因素的影響,我國的大學生應試能力強,但動手能力特別是創新能力的現狀不盡理想。因此,課程目標設定時應堅持以產業需求為導向,結合周邊區域的經濟建設和膜分離技術相關企業的發展對專業應用型人才的實際需求,增進專業基礎知識,提高專業知識水平,以培養解決專業問題能力為基礎,同時重視實踐環節,在實習和實訓課程中進一步提高崗位技能的培養,實現理論教學與實踐教學有機結合,教學內容與工作崗位要求相結合,構建一體化課程體系。

2.2 基于工作過程設定相應的課程內容

根據崗位確定能力模塊,確定典型工作任務職業能力分析。確定培養職業崗位工作能力的相關專業課程,在設置教學內容時,將完成工作過程的典型任務所需的關鍵知識和能力充分融入每個教學環節。按崗位技能的需要劃分專業基礎課程、專業應用課程和實踐課程,形成與崗位職業資格標準要求相對應的理論課程和綜合實訓項目。以我校環境科學與工程專業為例,在培養大綱中明確將膜技術與資源再生利用工程作為專業培養方向之一：①在專業入門指導課中簡要引入一些膜過程的應用實例,引導學生的學業規劃及制定選課計劃;②將有機化學、無機及分析化學、化工原理基礎等課程作為先修課程,以降低膜分離技術基礎課程的知識點難度,也是提高課堂知識點的吸收程度的重要基礎;③將膜分離技術基礎作為專業基礎課程,使學生熟練掌握典型膜分離過程的特點與分類,了解膜分離特性、膜分離組件類型及其適用條件和新型膜過程的基本原理及其應用;④將膜分離系統設計與運行作為應用課程,再配合膜分離技術實驗的實踐課程,使學生能充分掌握膜元件及膜系統的特性分析、系統設計和系統運行管理,熟悉元件參數、系統的極限收率以及設計指標間的關系,培養學生的集成膜系統工藝設計和運行管理技能,為今后從事膜分離相關的工程技術工作以及應用研究打下堅實基礎。

2.3 課程建設過程應注重校企合作

校企合作平臺的建設可有效推動產教融合,服務地方經濟社會發展。同時,也為更好地推進高校應用型人才培養與就業的有機聯動,做好人才供需有效對接。利用“訪企拓崗”機會,了解產業發展方向和各崗位的能力要求等重要信息,不斷改進課程內容。通過邀請膜分離相關企業的高級工程技術人員進校授課,定期開展實踐指導、技術講座等活動,使學生能夠對行業發展動態、工作模式及崗位要求有更清晰的認識。在企業建立學生校外實踐基地,讓學生提前了解企業和掌握崗位要求,同時對工作環境也有更清晰的認識。另外,也可以為專業教師提供更多的頂崗學習機會,提高工程實踐能力。

2.4 教學資源的多樣化和綜合利用

教學資源不僅是課程建設的基礎,其有效利用也是達成課程目標的關鍵所在。在信息技術高速發展的大背景下,不僅為教學資源的獲取提供了技術條件,也為課堂教學資源的多樣化和綜合利用打下基礎。例如,在教授膜分離機制和介紹工程案例時,選取一些具有形象具體、動靜結合的動圖、視頻短片和圖片,豐富教學形象化內容,將一些難以理解的教學難點有效展現,刺激學生的感官,提高學生的學習興趣。另外,為適應線上教學,也涌現出許多優質網絡資源,例如學習通、慕課等,這也為打造多維度互動式線上線下混合教學模式創造了有利條件。在多樣化的教學資源中吸取精華充實于課堂教學,拓寬學生視域的同時,其專業能力、創新思維及對專業的認同感也必將得到多方面的滋養和提升。

2.5 “學和做”相結合的教學方法,以提高學生的動手能力

在專業基礎課程膜分離技術基礎和應用型專業技能課程膜分離系統設計與運行中引入多層次的教學模式,激發學生的學習參與意識。為了進一步提高膜分離技術相關課程的教學質量,無論對教學方法以何種形式進行改革,對于應用型人才培養來講,“學以致用”都是一個重要的標準。以“學和做”相結合的教學模式,既提高學生的動手能力,又能讓學生有了更加明確的學習目標和努力方向。例如,在講授膜分離系統設計與運行課程中的膜組件選型時,通過膜工藝設計模擬軟件,讓學生自行改變原水水質及運行參數,使學生能更清楚、更直觀地認識分離過程中膜污染的發展與系統出水水質的變化。另外,教師在教學接觸過程中導入工程技術倫理,提高學生職業素養的同時,也可提高學生對本專業的自信心。

3 結語

應用型人才培養是我國高等教育發展戰略的重要內容。在地方應用型高校的環境工程專業中,將膜分離技術打造為專業特色課程,其關鍵環節是課程內容設置和師資建設?；诋a業需求為導向的應用型人才培養開展教學,設置的專業理論課程和實踐課程要適應企業需求。讓學生系統性、連貫性地掌握膜分離技術知識,提高學生自主解決實際工程技術問題的能力和創新思維。此外,專業課程的教學改革是不斷探索和改進的漫長過程,其成果不能僅限于課程考核評價,更重要的是畢業生就業后的企業反饋,因此還需對畢業生和所在企業定期回訪交流,不斷改進和完善課程內容。