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篇1
隨著世界經濟的不斷發展,人類社會對能源的需求越來越多。能源問題成為21世紀人類面臨的最基本問題。長遠來看,在全世界范圍內,一次能源仍將占主要地位。但隨著時間的推移,一次能源逐漸消耗殆盡,煤、石油和天然氣等含碳能源的潔凈、高效利用,太陽能、風能、地熱能、生物質能、潮汐能等具有清潔、低碳、可再生等優勢的新能源的開發利用將成為未來世界經濟可持續發展的關鍵[1]。能源化學工程(EnergyChemicalEngineering)作為一個全新的專業應運而生。安徽理工大學化學工程學院化學工程系根據自身化學工程與工藝(煤化工方向)專業優勢,僅僅依托煤化工,但又不局限于煤化工,涵蓋燃料電池、生物質能、電化學、生物柴油、環境化工等豐富內容,于2011年新增加能源化學工程專業。關于能源化學工程專業本科生課程體系建構、人才培養模式正處于不斷探索和完善中。
2能源化學工程專業的培養目標
能源化學作為化學的一門重要分支學科,是掌握煤炭綜合利用,了解非煤礦物能源,普及新能源和可再生能源知識、實現能源科學利用和可持續發展的重要科學技術基礎。它利用化學與化工的理論與技術來解決能量轉換、能量儲存及能量傳輸問題,以更好地為人類經濟和社會生活服務?;瘜W變化都伴隨著能量的變化,而能源的使用實質就是能量形式發生轉化的過程。能源化學因其化學反應直接或者通過化學制備材料技術間接實現能量的轉換與儲存[2-8]。能源化學工程屬于一個全新的專業,之前僅在化學工程與工藝專業里涵蓋過一點,主要關注怎么利用能源、對大自然造成較少的傷害。主要研究方向:能源清潔轉化、煤化工、環境催化、綠色合成、新能源利用與化學轉化環境化工。如今上升到一個全新的專業獨立出來,可見其重要程度。專業人才培養目標的制定應建立在對專業深入分析和了解的基礎上并結合國情、校情,能源化學工程專業人才培養目標也不例外[9-10]。考慮到安徽省淮南市是歷史悠久的煤炭城市,再結合安徽理工大學化學工程學院化學工程系專業的辦學特色,考慮專業發展與社會進步對人才的客觀、合理的要求。我們在制定本專業的培養目標時,強調“厚基礎、寬專業、高素質”,力求培養出具有良好科學素養、基礎扎實、知識面寬,同時具有創新精神和國際視野的高級專門應用型人才[11-12]。學生具有了扎實的化學化工基礎知識和能源化學工程專業知識就能夠快速適應涉及化學、化工、傳統和新能源加工等領域的相關工作。具備在煤炭行業、電力行業、石油石化行業、生物質轉化利用行業從事低碳能源清潔化、可再生能源利用以及能源高效轉化、化工用能評價等領域進行科學研究、生產設計和技術管理等工作。我們培養的畢業生工作領域包括:煤化工行業、天然氣化工行業、電廠化工綜合利用行業、生物質能源化工行業、固體廢物綜合處理行業、石油加工行業、石油化工行業、催化劑生產和研發行業??梢栽谶@些行業從事設計、科學研究、技術管理等工作或繼續深造[13-16]。
3能源化學工程專業課程體系
除了公共基礎課程、學科專業必修課程,立足能源城淮南市,依托安徽理工大學化學工程學院化學工程系的特色開設特色專業核心課程(如,能源化工導論、化學反應工程、化工熱力學、化工分離工程、煤化學、工業催化I、能源化工工藝學、化工過程分析與合成、化工過程控制、化工設計基礎)以及特色專業任選課(如,煤氣化工藝學、煤基合成燃料、生物質能源及化工、燃燒工程、燃料電池、現代儀器分析、電化學工程、膜科學技術過程與原理、基本有機化工工藝、廢棄物處理與資源化、環境化工、化工專業英語)。此外專業實踐模塊本系能源化學工程專業開設的專業基礎實驗-《煤化學及工藝學實驗》,包含實驗項目:煤樣的制備、煤樣的粒度分析、煤樣堆積密度的測定;煤中水分、灰分、揮發分產率的測定及固定碳的計算;煤中硫元素的測定;煤的發熱量測定;煤中碳氫元素的分析;煤氣成分分析;煙煤坩堝膨脹序數的測定;煙煤奧亞膨脹度的測定;煤的粘結性指數的測定;煤灰熔融性的測定。這些實驗項目以煤化工為特色,厚基礎理論,意在培養學生扎實的理論基礎。開設的專業實驗-《能源化工專業實驗》,包含實驗項目:煤樣的XRD分析;煤的熱重分析;水煤漿的制備和性能評價;油品的常壓蒸餾;生物柴油制備及性能評價;石油產品的性能測定1;石油產品的性能測定2;電化學-燃料電池電化學性質的測定;電化學-質子交換膜電化學性質的測定。這些實驗項目不限于煤化工,設計生物柴油,電化學,燃料電池等,重在拓展知識面,培養寬專業,高素質人才。
4能源化學工程專業建設中存在的問題
安徽理工大學化學工程學院化學工程系根據自身化學工程與工藝(煤化工方向)專業優勢,開設能源化學工程專業,經過這些年的不斷摸索,至今已有一屆畢業生,通過學生反饋,在專業建設上仍有一些不足:
(1)專業實踐教學條件有待改善。就當前現狀來看,本專業實驗條件還相對落后,缺少大型分析儀器和設備,實驗室建設相對滯后,現有實驗器材臺數還不能很好滿足學生分組實驗要求。
(2)師資隊伍建設還需進一步加強。由于本專業辦學歷史較短,師資力量相對不足,專業結構也不近合理,一批青年教師還需逐漸成長,缺乏高水平科研項目和教學研究成果。
(3)部分課程設置不盡合理,同時,專業基礎課、專業課開課的先后順序還需進一步調整和完善。對于新開設的課程,有的授課教師對內容不太熟練,有必要加強教師的授課水平,有條件的話可以走出去,加強與兄弟院校和科研院所的交流合作。
(4)校外實習基地建設有待加強?,F有實習基地以煤化工企業為主,與能源化學工程專業培養目標中強調的“寬專業”背景還有一定差距[17]。以煤化工行業為背景的院校能源化學工程專業建設是一個不斷發展的過程。在開設該專業時仍需明確方向,吸收、借鑒相關院校辦學經驗,不斷摸索、改進、完善專業建設。不僅要辦出自身專業特色,還要進一步解放思想,緊跟經濟社會發展需要,培養出適應經濟社會發展的高素質應用型人才。截止到目前為止,安徽理工大學能源化學工程專業建設經費陸續到位,新進大型設備招投標已完成,等待供貨、安裝調試。專業教師也正忙于實驗室和實訓基地的規劃設計。結合應用型人才培養目標,學院領導帶領專業教師通過廣泛調研,集眾家之長,具有專業特色的實踐教學基地也逐步落實到位。相信安徽理工大學能源化學工程專業的明天會更加光輝燦爛。
參考文獻
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一、模塊化優化無機及分析化學教學內容
所謂課程模塊,描述的是圍繞特定主題或內容的教學活動的組合,或是一個內容上及時間上自成一體、帶學分、可檢測、具有限定內容的教學單元,它可以由不同的教學活動組合而成。模塊化教學強調理論教學、實踐、練習、研討的同步式一體化的教與學,強調在專業教學過程中,把理論、實踐等環節緊密結合?;谝陨险n程模塊化的考慮,將無機化學和分析化學兩門課程的教學內容進行模塊化教學(見表1)。由于將無機化學和分析化學的課程內容打亂后進行重新組合,導致概念和知識點多,各章節之間存在較強的獨立性。[2]因此,要合理安排大一第一學期的教學內容,這樣有助于學生轉變思維方式和學習方法。
二、多方面激發學生學習無機及分析化學的興趣
興趣是最好的老師,良好的學習興趣是主動學習的原動力。要學好無機及分析化學,激發學生的興趣至關重要。[3]在緒論教學過程中,要做好本課程的介紹及發展前景和學生學習心理方面的工作,在無機化學教學中建立好教師、學生和教材三者之間的相互關系。第一,在緒論課上介紹無機和分析化學發展過程及發展前景,讓學生認識到學習本課程的重要性,以達到激發學生學習興趣的目的;接著主要介紹無機及分析化學的作用及學習方法和相關考核辦法。第二,闡明化學與人類生活密切相關的環境、能源、材料以及人類社會生活中的熱點問題,以此為載體深入淺出地介紹化學與人類生活、社會發展的關系。第三,在專業導論課上強調無機及分析化學是能源化工類相關專業的基礎課,能為以后的專業課學習和將來從事工作奠定基礎。第四,通過新生認知見習,讓學生在參觀相關無機化工企業中獲得感性認識;在平時的課堂教學中,利用一些貼近生活的例子解答知識疑惑,激發學生的學習興趣。第五,建立合作學習小組,布置課后課題作業,利用網絡資源學習無機及分析化學,查找相關資料完成課程論文作業。
三、充分利用現代多媒體技術革新教學方法
在無機及分析化學教學中,利用現代多媒體技術革新教學方法能提高教學效果。要面對的教學問題有:課前制作精美的多媒體課件,發揮多媒體課件的優勢;主講教師課堂講授“動”與“靜”結合,活躍課堂氣氛;不可徹底忽略傳統的板書;進行多媒體技術與傳統教學技術相結合,有效提高課堂教學效果。[4]第一,使用多媒體技術教學可以模擬化學反應歷程,讓學生清晰地看到原子或分子的拆分及重新組合的過程,化抽象概念變為具體事物,這樣可以加深學生對化學概念的理解。如,Flas制作了各種類型分子雜化軌道(sp,sp2,sp3,dsp2等)的形成過程。第二,采用多媒體教學手段展示教學重點、難點,實現人機對話,有助于學生理解和記憶課本內容。第三,進行多媒體教學時,應以學生為主體,但教師依然是教學活動的組織者和引導者。
四、培養學生知識的運用能力
通過學校組織學生參加各類化工學科競賽活動是調動能源化學工程專業學生對無機及分析化學基礎課程興趣的重要舉措。[5]第一,積極組織學生參加廣西各類化學實驗技能競賽,堅持開展國家級、省部級大學生創新創業實驗項目。第二,為了鼓勵和培養大學生創新能力,學院組織學生參加化工年會化工論文競賽。第三,開放實驗室,鼓勵學生積極參與到開放實驗室的研究課題;設立創新實驗基金,由學生自由申請,對實驗取得階段性成果的學生給予創新基金資助。此外,改革無機化學教學方法,必須將傳統的驗證性實驗轉變為新型的探究性實驗,通過探究性實驗培養學生的創新能力。在導師的指導下,學生在設計實驗方案中能夠開發智力、培養良好的實驗素養,鍛煉自學能力。
五、適應能源化工專業要求方面的改革
能源化學工程專業是一個綜合性、實踐性很強的專業,在理論教學上要求學生掌握能源化學工程基礎理論和相關技能。在實踐教學上,應明確教學過程中的內容重點和難點,尤其是熱力學方面的內容應該重點詳細講解,使學生更好地理解能源轉化及利用過程中的一般規律,為低碳環保使用能源奠定基礎。我們針對實踐性很強的能源化學工程專業,依據其專業的特點實施校內實訓和校外實習相結合,使課程實驗、課程設計、畢業設計、社會實踐活動等環節能為培養具備高素質的能源化學工程專業人才服務。此外,我們還完善校內實驗實訓和校外實習基地的建設,向企業提供人才培養方案,共同建設與加強人才培養方案中的實踐性教學環節。在實踐評價體系的建設中,收集專家評價、教師評價、實習接收單位評價、系(分院)自評、學生評價等信息,做到以評促建。
六、結論
本文針對我校能源化學工程專業開設的無機及分析化學課程,在優化教學內容、激發學生興趣、利用各種教學方法、培養學生能力以及適應專業要求方面對教學環節進行了總結和探究。加強基礎理論知識教學使學生具備扎實的實踐技能,進一步培養學生的創新能力,提高教學質量,能為培養能源化學工程專業創新型人才奠定基礎。
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篇3
一、面向國家需求的專業特色定位與培養目標
專業特色是特色專業的靈魂,特色定位準確與否直接決定了特色專業建設的成敗。首先,專業特色的定位要以長期形成的辦學理念以及在人才培養方面的積累為基礎。哈爾濱工業大學化學工程與工藝專業的“電化學工程”方向經過半個多世紀的深厚積累,培養了大批我國電化學工程領域的中堅力量。20世紀80年代,本專業王紀三教授的“發泡鎳電極”技術,帶動了我國電池行業的技術進步,胡信國教授的“一步法無氰電鍍銅”工藝引領了電鍍行業降低污染的技術革命,因此獲得了國家發明獎。當前,傳統石化類資源的日趨緊張及環境污染壓力,已成為限制我國經濟發展的一大瓶頸,研發新型能源與電鍍清潔生產新工藝,是國家能源、環境的重大戰略需求,特色專業責無旁貸要擔當起此方面人才培養的重任。我們認為,特色定位不能脫離化工領域及化工學科,要根據國家對人才需求現狀和發展趨勢,充分發揮自己已經積累的特色基礎和教學資源優勢,有效利用外部環境中的有利因素和發展機遇進行定位?;诖耍ご蟆盎瘜W工程與工藝”專業特色方向確定為化學電源和電化學表面處理,與電池及電鍍行業對應。
本專業畢業的學生應具有以下幾方面的知識和能力:(1)具有堅實的自然科學基礎,較好的人文、藝術和社會科學基礎知識及較高的科學素養;(2)具有較強的計算機和外語應用能力;(3)較系統地掌握本專業領域的理論基礎知識,了解學科前沿及最新的發展動態;(4)具有創新意識和獨立獲取知識的能力;(5)具有較強的分析解決問題的能力及實踐技能,具有從事與本專業有關的產品研究、設計、開發以及組織管理的能力;(6)熟悉本專業領域相關的發展方針、政策和法規。
二、基于專業特色的內涵和建設目標,明確課程設置的原則
專業特色是指充分體現學校辦學定位,經過長期辦學實踐逐步積淀形成,優于其他學校相關專業的獨特、穩定和具有鮮明個性特點并為社會所承認的專業風格。開展專業特色建設,旨在促進高等學校人才培養工作與社會需求的緊密聯系,滿足國家經濟社會發展對多樣化、多類型和緊缺型人才的需求。通過專業特色建設,探索專業建設實踐,豐富專業建設理論,形成專業建設、人才培養與經濟社會發展緊密結合的專業建設思路與人才培養方案,形成該專業建設內容的相關參考規范,對國內同類型專業建設起到示范和帶動作用。
人才培養方案的制訂與優化是專業特色建設的核心內容,而課程體系的設計是實現培養目標的基礎,是完成特色型人才培養的保證。課程體系構建要根據人才培養目標要求應具備的知識、能力、素質,明確其應具有的知識結構進而設置相應課程,形成結構合理能滿足專業特色需要的課程體系。我們認為滿足專業特色的課程設置應遵循如下原則:
1.通識教育和專業教育相結合的原則。課程設置上要處理好寬基礎與專業特色的關系,注重理學基礎教育,既要滿足特色的要求,又要為學生未來可持續發展和繼續學習打好基礎。通識教育和專業教育課程的有機結合,拓寬學生知識和視野,使學生在科學基礎、人文素養、專業素質和能力等方面同步提升,促進學生的全面發展。
2.堅持在滿足“化學工程與工藝”專業規范要求前提下彰顯專業特色的原則。依據專業特色的需要,以知識點為標準,構建融會貫通、有機聯系的課程體系。應以學生為本,不但要有與專業特色要求知識結構對應的課程體系,還要通過增加選修課的方式,構建與專業規范完全對應的課程體系,以滿足本專業方向學生的自主選修。同時注意設置反映行業與產業形成的新知識、新成果、新技術和學科發展的課程。
3.加強實踐教學與創新能力培養的原則。單獨設置與實踐教學及創新意識培養對應的課程,注重理論課與實驗課的銜接與相互補充。增加實驗教學比重,及時將教師的相關研究成果轉化為實驗教學內容,使我校的強勢科研力量轉化為優質教學資源。并通過設置產學結合與創新類課程等,培養學生運用所學知識解決實際問題的能力及創新意識。
4.促進本科教育國際化的原則。保證學生四年外語不斷線。在通識教育階段基礎上,參照國外同類專業課程體系,設置和建設系列化專業教育雙語課程,培養學生跨文化交流能力,提高學生的國際競爭力。
三、以滿足專業規范基本要求為前提,構建彰顯專業特色的課程體系
高等教育大眾化的顯著特征之一是多樣化,但多樣化不是隨意化,不能沒有基本的人才培養質量標準。專業規范就是專業人才培養的總體框架與規定,我們不能背離專業規范中的基本要求去追求所謂的專業特色,遵循專業規范而不拘泥于規范的專業特色才能日益彰顯。專業特色總體上呈現多樣性特征,而專業規范體現了統一性的特征,專業規范中的人才培養基本規格,核心知識領域等質量要求標準是統一的,這是專業本身具有的特征。要協調好專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系,以滿足專業規范基本要求為前提來彰顯專業特色。我們以“化學工程與工藝”專業規范中要求的知識點為標準,圍繞“電化學工程”知識結構的需要構建課程體系?;咀龇ㄈ缦拢?/p>
1.在通識教育方面,強化數理基礎,數學類課程278學時、物理課程177學時,人文與社會科學基礎課177學時,公共外語課200學時(前兩學年完成公共外語課后,大三開設雙語課有“化工熱力學”、“電化學測量”等,大四開設“表面工程”、“新型化學電源”、“電動車能源系統”雙語課,保證四年外語不斷線),還設有文化素質講座、全校任選課等;針對行業、學科發展的需求,在通識教育的基礎上,通過知識點不重復介紹來壓縮相應課程的學時,設置與電化學工程知識結構對應的學科基礎課、專業核心課、專業選修課。為拓寬專業基礎,將“工程制圖基礎”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“化工綜合實驗”、“專業導論課”、“化工安全概論”、“理論力學”、“材料力學”、“電工與電子技術”、“電工與電子技術綜合實驗”、“高分子材料”、“新能源概論”、“無機材料制備方法”等定為學科基礎課。按教學目標重組突出專業特色的主干課程體系,把“無機化學”、“有機化學”、“分析化學”、“物理化學”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“電化學原理”、“電化學測量”、“化學電源工藝學”、“電鍍工藝學”10門課程作為專業主干課。
2.以知識點為標準,通過必修與限選課來滿足專業規范的基本要求。“電鍍車間設計”、“化學電源設計”為實踐類必修課,同時設有“化工機械與設備”專業選修課,以此涵蓋化工設計的知識點;“化學反應工程”與“電化學反應工程”2門課限定為至少二選一,另外在10門專業主干課程中,包含了電極過程動力學、催化、反應器等內容,滿足了反應工程知識點的要求。我們增加了選修課門數,并以知識點不重復介紹為原則壓縮每門課程的學時,具體分為三類:第一類是設置了“結構化學”、“化工設計”、“化工儀表及自動化”、“化工分離工程”等化學、化工類課程及“材料分析測試方法”課程,使學生具備專業規范要求的化工知識體系,為有志于在化工行業就業及出國、考取外校研究生的學生打好基礎;第二類是設置了“新型化學電源”、“固體電化學基礎”、“電動車能源系統”、“綠色能源”、“電極材料結構表征”等課程,供希望從事電池行業的學生選修;第三類是設置了“化工設備腐蝕與防護”、“表面工程”、“電化學加工技術”、“涂裝技術”等課程,供準備從事電鍍行業的學生選修。從知識點看,既滿足了“化學工程與工藝”專業規范的要求,又構建了適合專業特色的電化學工程知識結構體系。同時,不但滿足了學生的就業要求,還為學生職業發展和繼續學習奠定了基礎。
四、發揮學科優勢,設置加強實踐教學與創新能力培養的課程
本專業依托的哈工大化學工程與技術學科,具有一級學科博士學位授予權,并建有化學工程與技術博士后流動工作站,2012年哈工大的化學工程與技術學科排名進入全國評估前八名。多年來面向國家、國防重大需求,形成了本學科的優勢特色。在應用電化學方向上,產學研特色突出,多項原創性成果為企業創造了顯著的效益。與本專業建立長期穩定的科研、教學合作關系的企業有十幾家,為產學結合的學生培養奠定了良好的基礎。我?;W科在“211工程”、“985工程”的支持下,形成了科研、教學硬件大平臺,為學生的科研訓練、課程設計、畢業論文(設計)等提供良好的實踐平臺。在軟硬件方面,對電化學工程的專業特色方向建設起到了保障和促進作用。另外,本專業正在逐步加大科研設備和科研實驗室等資源向學生開放的力度,創造條件讓學生能夠較早進入實驗室,參與教師的科研工作,在具體的科研活動中培養實踐、創新能力。在專業實驗內容上,鼓勵教師將適合于實驗教學的科研成果轉化、更新為課程教學內容,有利于將最新的學科知識、技能傳授給學生。
在實踐教學與創新意識培養方面,對于基本技能、方法類實驗,與四大化學相關的實驗課為132學時、與化工基礎相關實驗72學時,與專業方向對應的實驗課100學時。特色專業是面向行業培養人才,在產學結合上,設置“國內外專家講學”學科基礎課,還要求講授專業課的教師要理論聯系實際,注重啟發科研思路。專業定期從合作企業中邀請高級工程技術人員來校為學生進行課堂教學或講座,聘請具有教學經驗的高級工程師參與本科教學活動;在創新能力培養方面,設置了“大一年度項目”、“創新創業訓練計劃”、“創新實驗課”、“創新研修課”,要求學生在校期間至少完成2個學分,可通過選修創新研修課、創新實驗課、參加大一年度項目、大學生創新創業訓練計劃、學科知識競賽、發表研究論文、申請專利等方式獲得。
自1999年本科專業目錄調整后,我們圍繞協調專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系上,進行了各方面的努力與探索,構建了面向國家需求的化學工程與工藝特色專業課程體系。作為特色專業建設,我們今后要為實現培養具有前瞻性、綜合素質高、創新能力強和具有國際競爭力的行業人才的目標而繼續努力。
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UIUC計算機工程專業學生需要修滿128個學分,這些課程分為如下7大類:1)科學基礎與數學課程(31學分),包括數學、物理、化學在內的10門課程。2)計算機工程核心課程(34學分),這些課程重點介紹計算機工程領域的基本概念、基本原理、基本實驗方法和技術,共有10門課程。3)專業基礎數學課程(6學分),包括離散數學和概率、工程應用兩門數學課程。4)寫作課程(4學分),1門寫作原理課程,主要講授研究報告的寫作方法。5)專業技術選修課(23學分),其中1門必須選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程之外的課程,其他必須均選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程。這些課程強調計算機工程實踐中用到的主要分析方法和設計原則。6)社會科學與人文科學課程(18學分),這些課程被工學院認可并滿足學校對學生社會科學與人文科學課程通識教育的要求。7)自由選修課程(12學分),這些幾乎沒有限制的選修課可以讓學生學習任何領域的知識。學生可以在計算機工程專業深入學習課程,也可以學習生物工程、技術管理或語言等課程。
1.2普度大學計算機工程專業本科課程設置
普度大學計算機工程專業學生需要修滿125個學分,這些課程分為如下6大類:1)通識教育課程(24~25學分),包括6~7學分的兩門交流技巧課程和18個學分的社會與人文學科選修課程。2)數學課程(21~22學分),數學課程有兩種套餐,各6門課,學生可以根據自己的情況任選一種。3)科學基礎課程(18~19學分),包括物理、化學、生物及面向對象編程等5門課程。4)工程基礎課程(7學分),包括工程導論兩門課程及計算機工程和計算機科學以外學科的工程學科選修課1門。5)計算機工程專業課程(49學分),包括32~33學分的13門計算機工程專業核心課程;兩門共計1學分的研討課程;2門3~4學分的高級設計課程;2門8學分的研究生課程;1~2門計算機專業選修課程,使計算機工程專業課程總學分達到49學分。6)任選課程(4~6學分),根據輔修要求或個人興趣,任選課程可以從理學院或文理學院中適合工科學生的數學、科學課程中選擇,目的是使總學分達到125學分。
1.3伊利諾伊理工學院計算機工程專業本科課程設置
IIT計算機工程專業學生需要修滿130~134個學分,這些課程分為如下3大類:1)限選課程(109學分),學分分配如下:計算機工程專業限選課程47學分,包括計算機工程和計算機科學兩類課程;數學限選課程24學分;物理限選課程11學分;化學限選課程3學分;工程科學限選課程3學分;社會科學與人文學科限選課程21學分。2)選修課程(15~19學分),包括專業選修課程9~12學分,其中含1門硬件設計選修課;科學選修課程3學分。3)跨專業實踐項目課程(6學分),包括IPROI跨專業實踐項目I和IPROII跨專業實踐項目II兩門課程。
1.4西北大學計算機工程專業本科課程設置
西北大學計算機工程專業學生需要修48門課程,這些課程分為如下7類:1)通用工程方法、數學、科學基礎課程(15門),必修計算方法與線性代數GenEng205-1、線性代數與力學GenEng205-2、動態系統建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4門通用工程方法課程;必修微積分(I)MATH220,微積分(II)MATH224,微積分(III)MATH230及多元積分與矢量微積分MATH234四門數學課程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3兩門科學基礎課程;從McCormick工學院科學基礎課程中任選其他2門課程;另外必修IDEA106-1工程設計與交流(I)、IIDEA106-2工程設計與交流(II)兩門工程設計和交流課程。2)工程基礎課程(5門),必修4門,包括EECS202電氣工程導論、EECS203計算機工程導論、EECS211編程基礎(C++)、EECS302概率系統與隨機信號,并從McCormick工學院工程基礎課程熱電力學、系統工程與分析、材料科學和流體與固體中任選1門。3)交流與社科人文學科課程(8門),選修GenCmn102演講或GenCmn103課程的其中1門,另外選修7門滿足McCormick工學院要求的社科人文學科課程。4)專業核心課程(5門),必修EECS205計算機系統軟件基礎、EECS303高級數字邏輯設計、EECS361計算機體系結構、EECS311數據結構與數據管理和EECS343電路基礎這5門課程。5)技術選修課程(10門),西北大學計算機工程專業分高性能計算、VLSI與CAD、嵌入式系統和算法設計與軟件系統4個方向,每個方向開設若干門技術課程,每個學生必須在這4個方向中選修5門課;從專業基礎課程EECS213計算機系統導論、EECS222信號與系統基礎、EECS223固態工程基礎、EECS224電磁場與光學基礎、EECS225電子學基礎5門課中根據學習方向選修2門;剩下3門從計算機科學、計算機工程、數學、科學基礎等課程中選修,如可以是生物學BIOL210-1,2,3和化學原理CHEM210-1,2,3課程,也可以經申請同意選修相關計算機工程研究生課程。6)自由選修課程(5門),共修5門,學生可以根據自身情況和興趣愛好自由選修。若從未學習過任何計算機編程語言,建議其中1門選修編程入門(Python)EECS110課程。7)高級項目課程(1門),至少在微處理器系統項目EECS347-1、計算機體系結構項目EECS362和VLSI設計項目EECS3923門課中選修1門。
24所大學計算機工程課程設置特色
4所大學計算機工程本科專業的課程設置都通過美國工程教育認證機構ABET的EC2000指標體系認證,有如下特點:
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1.調查方案的設計
以綠色化學的概念、作用及原則為主要調查內容,通過查閱相關文獻資料,進行問卷設計;采用問卷調查及訪談方法對山西晉中學院化學化工學院2—4年級化學(含師范)及應用化學專業學生進行調查。對獲得的第一手資料進行統計,并對有關問題進行綜合分析,在此基礎上參閱相關文獻給出相應對策與建議。本次調查采用以班發放問卷、現場答卷與收卷方法。實發問卷400份,收回有效問卷364份。
2.調查結果統計
化學化工專業學生對綠色化學認識的調查統計見表1。
3.調查結果分析
表1顯示,多數學生對綠色化學的屬性有較好的理解與認識;不少學生對綠色化學的作用理解與認識不足,甚至是錯誤的。如約74.2%的學生誤認為“綠色化學使化工過程含有廢物處理環節,因而會使整個費用增加”。這些學生不懂得,先污染后治理,不僅難度大,費用不菲,而且多數需要停產整頓,隨之而來的是更大的經濟損失。如果化工過程實現了綠色化,即做到五個“R”:第一Reduction——“減量”,即減少“三廢”排放;第二Reuse——“重復使用”,即重復使用催化劑、載體等;第三Recycling——“回收”;第四Regeneration——“再生”;第五Rejection——“拒用”,指對一些無法替代、無法回收、無法再生和重復使用的,有毒副作用及污染作用明顯的原料,拒絕在化學過程中使用,這就能有效實現節省資源、能源,減少污染,變廢為寶,降低成本的目標,避免出現先污染后治理的惡劣情況。僅約54.2%的學生能夠認識到“綠色化學追求高選擇性化學反應,極少副產品,甚至達到原子經濟性”。原因是不少學生缺少對原子經濟性的認識。原子經濟性是綠色化學的核心內容,指原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化成了產物。理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物,不產生副產物或廢物,實現廢物“零排放”??梢姡G色化學的原子經濟性反應,首先是最大限度地利用原料,其次是最大限度地減少廢物的排放。
表1中選項8-19是綠色化學的12條原則。學生對其中9條原則有較好的理解與認識。但僅約52.7%的學生能夠認識到綠色化學要求“能量使用應最小,并應考慮其對環境和經濟的影響”。以前化學家在設計化學過程時,往往考慮的是如何提高產率,而忽略了能量問題,認為該問題是工程師的事情,使得化學工業成為了耗能大戶。生產和使用能量的工程,往往也會造成污染,如以煤為燃料所提供的熱能,多用一份能量,就多一份污染。因此,設計化工過程的化學家需要對化工各階段進行調節與優化,從根本上改變其對能量的需求,從而使能量最低,減小對環境和經濟的影響,減輕對能源危機帶來的壓迫。僅約42.3%的學生能夠認識到,化工過程應盡量避免不必要的衍生步驟。衍生步驟會帶來更多的副產物,消耗更多的資源與能量。更多的產物意味著可能會對環境產生更多的污染和破壞,必然產生需要處理更多廢物的費用;更多能量的使用會使成本變高,造成不必要的能源浪費。因此,在化工過程中應最大限度地避免衍生步驟,以降低原料的消耗及對人類健康與環境的影響。僅約32.4%的學生能夠認識到化工過程中催化試劑優于化學計量試劑?;瘜W化工專業學生應該明確,催化反應不僅具有提高原料利用率與降低廢物產生的益處,而且催化劑可以降低反應活化能,既利于控制,也可以降低反應發生所需要的溫度。選擇性催化劑是綠色化學的重要工具和重點研究方向。
4.思考與建議
不少學生對綠色化學的作用、原則缺少認識,其主要原因:一是學校對學生進行綠色化學教育重視不夠,缺少要求;二是化學類專業課的課堂教學缺少綠色化學思想與原則的滲透;三是沒有開設“綠色化學”課程,學生缺少了對綠色化學系統學習的機會。樹立綠色化學思想,不僅是化學家與化工專家的事,而且是所有從事與化學有關的人們關注的事。作為專門培養化學化工專業高級人才的高校,應把綠色化學理念滲透到化學教育的全過程中,并作為課改與教改的指導思想。
4.1在化學類的基礎課教學中滲透綠色化學思想
化學教材中蘊涵有大量綠色化學的素材,因此,在課堂教學中要時時體現綠色化學的原則和思想。通過環境污染及其危害的具體事例,讓學生了解我國乃至全球環境日益惡化的現狀,并探討相應的解決措施,使學生認識到石油、天然氣、煤炭等能源與資源作為現代工業的基礎都是不可再生的,新能源和可再生能源是重要的戰略選擇,從而對環境保護、資源與能源的重要性、必要性和緊迫性有清醒的認識,明確發展經濟不能走先污染再治理的老路。把“原子經濟性理論”、現代化學技術與方法滲透到理論課與實驗課中,就如何優化定量與定性實驗、物質合成及當前資源利用、環境污染、化學品亂用等重大問題與學生進行討論,培養學生的綠色化學思想及可持續發展戰略,為學生在校學習與以后的工作中能夠充分發揮化學的正面作用,更好地造福于人類社會奠基。
4.2在化學實驗課中培養綠色化學理念
化學化工專業,各類實驗課所占的比重很大,實驗過程中往往會產生、排放大量的污染環境的有毒有害物質,這就需要實驗教師盡量改進傳統實驗,應用先進的實驗研究新成果,以綠色化學思想與原則指導實驗儀器和試劑的選擇,指導實驗設計、實驗方法與實驗“三廢”的處理,在每一個實驗中力求減少或避免有毒有害廢物的產生,為師生和工作人員提供安全的工作環境。為此,首先,在實驗中盡量采用無毒無害的反應原料。在進行無機、有機、分析、物化等實驗時,在滿足教學需要的情況下,為避開毒害品的使用,可考慮尋找替代品,變更反應路線,設計綠色實驗方案,如用維生素B1替代劇毒的KCN做催化劑進行安息香縮合反應;以葡萄糖替代有致癌作用的苯為起始原料,用遺傳工程獲得的微生物為催化劑合成已二酸;用新型的固體溴化劑四丁基三溴化銨替代Brz與苯酚、苯胺反應制備對位的一溴代物,不僅反應產物更易于控制,避免了使用Br2帶來的有毒、易揮發、不便準確量取等弊端,而且還具有可回收利用等優點。其次,使用封閉實驗裝置,回收實驗廢料。注意化學實驗內容的選擇、設計和呈現體現綠色化。一方面盡量減少污染很嚴重的實驗,另一方面對一些實驗過程中產生有毒有害氣體、且污染環境的實驗,進行改進與創新,想方設法將其設計成為封閉的實驗裝置。包括:氣體發生與收集裝置、氣體性質反應容器、尾氣收集與處理、導氣裝置等。在無法封閉的情況下,要注意回收、通風或采取其他防護措施。對實驗過程中產生的廢料,設法予以回收或適當處理。第三,采用微型實驗。在微型化的條件下對實驗進行重新設計與探索,以達到用盡可能少的試劑來獲取盡可能多的化學信息。
4.3開設專門的綠色化學課程
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隨著新世紀材料及能源學科的大發展機遇,也應和石河子大學進入全國211大學工程計劃的實力,作為新專業,2012年9月,石河子大學化學化工學院的材料科學與工程系開始招收本科生。在專業教育過程中,為適應中外科技交流的需要,材料科學與工程專業開設了專業英語課程,作為第一界本科生的專業英語教學在本科教學大綱中的第五學期開課。《專業英語》是材料科學與工程專業的專業選修課,專業英語教學作為專業課教學中一個不可缺少的重要組成部分,其設置目的為了強化專業基礎英語的實踐,掌握材料專業的國際科技動態,有能力讀懂專業文獻,學術交流及繼續教育等多方面的能力[1-3]。既是基礎英語知識的延續,又是基礎英語的應用,培養英語及專業知識能力及素質的重要途徑[4]。在材料科學技術領域,國際化已經成為趨勢,查閱國外專利及相關文獻,以及和國際專家面對面交流已經常態化,在各大高校通過專業英語的學習都可以提高本科生的素質教育[5]。目前專業英語課程的學習中存在諸多問題,如課程學程短、覆蓋面廣、深度不夠等問題,針對這些問題,本文針對我院材料系本科生專業英語教學提出了一些切實可行的教學改革措施[3,6]。
一、把握科研動態,選取合適教材
材料專業的專業英語教材很多,如匡少平主編的《材料科學與工程專業英語》,范積偉主編的《材料專業英語》,曹同玉主編的《高分子材料工程專業英語》,劉愛國主編的《材料科學與工程專業英語》,趙安源主編的《材料專業英語》及劉瓊瓊主編的《高分子材料專業英語》等教材。我們選取的是匡少平主編的《材料科學與工程專業英語》一本作為我院材料系的專業英語的教材,原因有以下幾點[7]。
1.該教材分不同模塊,如金屬陶瓷單元,聚合物材料單元,復合物材料單元及納米結構單元等??梢葬槍Σ煌膯卧K,給予教學不同的課程設計,比如聚合物材料單元和復合材料單元可以放的比重多一些[8]。
2.該教材緊跟科研動態,在教授過程中,很容易插入現有的相關材料的新動態和新工藝方法,讓學生在學習英語知識的同時,結合自己的專業特色和專業知識,提高學生的積極性和主動性[9]。
二、教學技巧的探索
針對我院第一屆學生開設的這么專業選修課程,沒有往屆的經驗可以參考,因此,針對在教學過程中出現的自身問題,我們提出了一些可以改善的教學技巧。
1.我院開設的材料科學與工程的專業英語課在大學的第五學期,同時也是高分子化學同期開設的。而學習專業英語最好有高分子化學的背景知識,因此,再次選定專業英語的講課時間是,授課老師可以安排在高分子化學開課之后的兩周后開始。課堂上允許學生隨時打斷,隨時提出他們感興趣的專業知識疑問[10]。不要給學生提出太高的要求,專業英語的提高是一個長期的過程,先讓學生慢慢養成專業英語的寫作及表達的邏輯思維,了解語言上的規范,表達上的準確以及文章的流暢性及確切性。
2.本科生學習外語的主動性還不夠,針對這點,我們可以將課文中出現的生詞,提前發給學生,讓他們進行預習,一方面通過預習,對多學課文的專業知識有一個大概的了解,同時可以減少課上做筆記的時間,專心聽講[11]。在課程上,要切實分析特定語句,比如定語比較長的非限定定語從句,分析復雜長句的主語,謂語以及要傳遞的主要信息。在多次的分析句式過程中,讓學生習慣科技論文的表達模式。
3.在課堂上主動回答問題的學生很少,為了抓住每一位學生的學習主動性,可以將現有的2個班級分成不同的小組,在進行課前預習的前提下,課上進行朗讀和翻譯工作,提高學生口語能力,突破啞巴式英語的學習模式。同時,也提高了本科生的專業英語的閱讀,分析和表達能力[12]。合作小組和任務驅動式教學也提高了學生的合作能力和交流能力以及英語專業知識的應用能力和學術交流能力[13]。
4.布置適當的作業,課后獨立完成查閱英文文獻,講授文獻的基本大意,為大四畢業設計環節打下良好的基礎,保障畢業設計的順利進行。同時,為日后去外企工作的學生也做了相應的鋪墊,和國際化公司員工的標準靠攏,增加就業競爭力[6,14]。
5.抓住大三已經準備考研的同學,他們最知道英語學習的重要性,在整個課堂中,讓他們成為學習專業英語知識的排頭兵,起到帶頭作用,調動起課堂的氣氛,老師輔助提問一些稍有主動障礙的學生,控制住上課開小差的同學,這樣就可以活躍課程氣氛的同時調動起每一位學生的積極性,參與到專業知識和英語知識的學習中來[15]。如果能有本科生參與到相關專業老師的課題組進行實驗環節的訓練,如石河子大學大學生研究訓練計劃(SRP)項目,石河子大學“挑戰杯”研究訓練計劃中,更能提高這些學生的專業英語的學習熱情,他們可以將所學的專業英語知識運用到實驗中[16]。
三、提高專業英語教師的水平
1.根據專業英語的特殊性,該課程由具備專業知識的教師承擔教學任務,因此具有較強的專業知識,常年閱讀專業文獻,撰寫科技論文,在看,寫方面都有明顯的優勢[17]。但是在聽說方面還存在一定的不足,一方面教師要通過自身的努力學習以彌補教學授課所需的不足,另一方面也需要大學,學院的協助與支持,比如定期選派專業英語教師到國外國內著名高校進行短期研修與培訓,或者提供更多的與外籍教師交流的機會,增加專業英語教師的專業技能。通過多方面的努力,任課教師應該在專業英語方面的聽、說、讀、寫方面有長足的進步[18]。
2.教師也要不斷的補充更新專業知識,把握科研動態。在講授課程的過程中,穿插任課教師在國際國內會議上的專業學術報告,給學生更多的鮮活知識。讓學生切身感受到學習專業英語的真正目的和作用[19,20]。
綜上所述,當前,學習好材料學科的專業英語并不是一件容易的事情,從教師的專業素養,教學條件的改善,教學技巧的多樣性,學生的重視程度等都有待于進一步提高。因此,我們要不斷的探索和改革實踐,采取多樣化教學,因材施教,充分發揮教師的主觀能動性,增加學生的興趣,提高課程的教學質量,為石河子大學培養專業素質更強的本科生,為社會輸送更多更好的專業人才。
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高等學校的專業是一種傳承知識、培養人才的組織方式,主要指學術和人才培養的人為分類,起著目錄性的指導作用,規定著師生探索的方向和范圍,也起著范型的作用,是人才培養的范式。從知識角度講,專業也是實現知識領域專門化的一種方式,是知識、學科及學科群的一種組織形式,既是具有一定共性和內在聯系的學科群的集合體。
專業學科群包括基礎學科、帶頭學科和外延學科三個層次。學科群建設就是要加強基礎學科的理論源頭作用,發揮帶頭學科的牽引作用,使多形態的學科結構產生協同效應,緊密聯系交融形成一個學科整體是學科發展的一個新模式。學科群必須有帶頭學科。帶頭學科領域內的知識內容必須是學科群中心任務所涉獵的內容的大部和關鍵所在,是眾多學科之中的核心學科和首席學科,擔負起領導和組織的功能,連通、協調著各個學科、各層次學科,起著牽引作用。根據環境科學專業的發展演變過程和傳統特色,環境科學是其帶頭學科,也是環境科學專業學科群的主干課程?;A學科是學科群的理論源頭,環境科學專業的基礎學科為地學、化學。
2環境科學專業學科群分析
2.1環境科學專業淵源
環境科學就是研究人及其生存環境間關系的一門學科。環境科學學科都是在傳統學科中衍生、發展、壯大起來的,在環境科學的初級階段,與環境科學的相關學科分別從解決環境問題的不同角度出發,形成了具有各自學科特點的環境類專業,如環境化學、環境地理學、環境地質學、環境生物學、環境工程學等,形成了各類環境科學分門別類發展,百花齊放,百家爭鳴的局面。這樣環境科學學科都以二級學科的形式附屬在傳統學科內。例如,綜合性和師范型大學的環境科學體系主要起源于地理學、化學、和生物學等學科,農業大學的環境科學體系主要起步于土壤農化和農業環境保護,海洋大學的環境科學體系主要側重于海洋環境科學等。隨著環境科學進入綜合發展階段,由于實際環境問題的綜合性,前述學科通過相互聯系、聯合、融入和融合,并逐漸綜合、歸并為環境科學和環境工程兩個專業。1998年國家對學科設置體系進行了調整,新設了環境科學與工程一級學科,其下包括環境科學和環境工程兩個二級學科,其中環境科學所涵蓋了原來的環境地理學、環境化學、環境生物學、環境海洋學等多個二級學科,成為一個覆蓋面非常廣的一個新的二級學科。
2.2帶頭學科的演變
環境科學是一門綜合性強的科學,研究核心是人地關系。研究對象是人地系統,是指環境與人類活動兩個子系統相互作用,構成的具有一定結構和功能機制的復雜巨系統。按照研究人地關系系統相互關系的課程設計,環境科學專業主干課程是環境科學。
環境科學是一門年輕的交叉科學,環境問題是環境科學發展的根本驅動力,環境科學發展以環境問題為導向。20世紀50年代初,環境科學是在人類認識解決環境問題的過程中逐步產生和發展起來的,是人類社會生產力和科學技術發展到一定階段的產物。因人們對環境問題的日益重視而在國外被提出,隨著國際社會對環境問題關注的不斷加強而得到發展,特別是進入20世紀七、八十年代后,得到了迅速發展,逐步形成了一門具有領域廣泛、內容豐富的獨立新興學科。
環境科學是多學科、多門類的綜合性科學,不過主要是移植其他眾多自然科學學科如生物學、地學、化學、氣象學、經濟學、工程學、規劃學等的原理和方法應用,及相關學科分化,并隨著科學和技術進步而逐步發展起來的。從地球科學分化出的環境地學包括環境地理學、環境地質學、環境海洋學、環境地球化學以及環境生物地球化學和環境大氣學等。生物學分化出環境生物學和環境醫學包括環境生態學、環境水生物學、環境微生物學、環境生理學和環境毒理學等。由化學學科分化而來的環境化學包括環境分折化學和環境工程化學、環境有機分析化學、衛生工程化學、用水廢水化學、大氣污染化學、土壤污染化學和海洋化學等。環境物理學,包括輻射生物學和輻射醫學以及環境聲學、環境空氣動力學等。工程類的環境工程學包括給水排水工程、給水及污水處理工程、供熱工程、空氣調節技術、除塵技術、冷凍技術、“三廢”綜合利用等。環境社會科學是從社會學科發展而來的,包括環境發展史、環境污染史、環境經濟學、環境規劃和環境管理學等。90年代前后,才開始注意到社會科學在研究和解決環境問題中的重要作用,環境哲學、環境社會學、環境倫理學以及環境法學等學科才逐漸形成。
20世紀70年代,聯合國教科文組織,把“人與生物圈”的研究列為全球性課題,強調從宏觀上研究人與環境的規律。人類面臨的人口、糧食、能源、環境、健康等重大問題都是環境科學的研究內容,既要從廣義的科學、技術和社會角度解決,更是從生物認)與環境角度來解決。這樣,“環境科學”以其與時倶進的強大生命力,不斷地擴充其學科視野,擴展其理論視界,擴張其應用視域,直到全面關注并深層關懷人類的生存與發展的生態文明前景。這樣不僅形成了眾多的環境科學分支,還與其他一些應用學科甚至社會學科相互滲透,產生了許多應用科學。人類環境學基礎理論包括環境動力學、環境控制論和環境系統學;從應用上分有環境工程學、環境規劃學和環境管理學;從層次等級分有個體環境、家庭環境、企業環境、社區環境;從系統類型分,有農村環境、城市環境、工礦環境、交通環境;從學科領域分,有經濟環境學、文化環境學、社會環境學、行為環境學、環境倫理學、醫學環境學、教育環境學和技術環境學等。
環境是指人類賴以生存的自然環境和社會環境,是圍繞生物界泡括人類)并構成生物生存的必要條件的外部空間和無生命物質,如大氣、水、土壤、陽光及其他無生命物質等。環境科學的主體是人,人的活動遵循社會發展規律,向自然界索取資源,產生出一些新的東西再返回給自然。環境科學的目的就在于弄清人類和環境之間各種各樣的演化規律,包括人和環境的關系;人類活動引起環境質量的變化,這種變化又反過來影響人類活動,使我們能夠控制人類活動給環境造成的負面影響。它的任務就是要揭示人和環境的這種相互作用的客觀規律,以及運用這個規律來保護和改善環境。環境科學的研究從宏觀上講,研究人和環境相互作用的規律,由此揭示社會、經濟和環境協調發展的基本規律。從微觀上講,環境科學要研究環境中的物質,尤其是人類活動產生的污染物及其在環境中的遷移、轉變、積累、歸宿等過程及其運動規律。還要研究環境污染綜合防治技術和管理措施,尋求環境污染的預防、控制、消除的途徑和方法。經過數十年的發展,學科內容進一步細化、深化,分支成環境科學學科群。環境科學學科群包括生態環境學科集、環境學學科集和應用環境學學科集。
2.2.1生態環境學科集
生態環境科學學科集包括基礎環境因子學科子集和生態環境學科子集。
環境科學研究的環境是圍繞著人的生存環境,包括自然界的大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈?;A環境因子學科子集細分為地質學、地貌學、氣象學、水文學、土壤學、動物學、植物學、微生物學等環境因子,每個環境因子都包括一個系列學科,如土壤學系列學科包括基礎土壤學、土壤地理學、土壤資源學、環境土壤學、土壤調查與制圖、土地評價、土壤改良治理工程與技術、水土保持、土壤社會學等課程;同時包括地質環境學、地貌環境學、大氣環境學、水文環境學、水資源環境、土壤環境學、生物環境學、植物環境學、動物環境學、微生物環境學等環境因子系列學科。
生態環境學科子集細分為海洋、河流、沙漠、草原、森林、農田、湖泊、沼澤、平原、山區、高原、丘陵、盆地等類型,包括海洋學、流域學、草原學、森林學、農田學、湖泊學、自然地理學、經濟地理學和人文地理學等學科;海洋環境學、流域環境學、沙漠環境學、草原環境學、森林環境學、園林環境學、農田環境學、湖泊環境學、河流環境學、城市環境學、聚落環境學等系列課程;同時包括生態系統工程學、海洋環境工程、水利工程環境學、沙漠環境工程、草原環境工程、森林環境工程、園林環境工程、農田環境工程、湖泊環境工程等系列學科。
2.2.2環境學學科集
環境學學科集包括基礎環境學學科子集、社會環境學學科子集和環境工程學科子集。
基礎環境學學科子集包括環境科學概論、環境地質學、環境地球化學、環境海洋學、環境土壤學、污染氣象學、環境化學、環境物理學、環境微生物學、環境生物學、數學環境學、化學環境學、環境醫學、環境毒理學、環境生態學、環境監測、環境質量及評價、環境儀器分析等系列學科。
社會環境學學科子集包括環境哲學、環境科學方法論、環境統計學、環境倫理學、環境社會學、自然環境保護學、清潔生產概論、環境信息系統、環境保護學、環境管理學、環境經濟學、環境法學、環境美學、景觀環境學、環境政治學等系列學科。
環境工程學科子集包括環境規劃學環境工程學、環境生態工程學、環境保護工程學、環境系統工程學、環境地球化學工程學、水污染防治工程學、大氣污染防治工程學、固體污染防治工程學、噪聲控制工程學、環境材料等系列學科。
2.2.3應用環境學學科集
應用環境學科是飛速成長的環境科學學科群中另一個重要學科子集。環境學與經濟學相結合產生了經濟環境學,同理如農業環境學、資源環境學、城市環境學、產業環境學、家庭環境學、工程環境學、環境教育、放射性環境學、農村環境學、區域環境學、全球環境學和宇宙環境學等都是環境科學應用的重要研究領域。出現了環境科學與環境工程學科雙向同步發展的景象,如與前述應用環境科學學科相對應的農業環境工程、資源環境工程、城市環境工程、產業環境工程、家庭環境工程、環境教育工程、放射性環境工程、農村環境工程、區域環境工程、全球環境工程和宇宙環境工程等學科紛紛出現,這樣就逐漸形成了飛速成長的應用環境學學科集。
2.3環境科學專業學科群的外延發展
環境科學專業是一門新興的、多學科交叉滲透形成的、與人類及生物生存息息相關的前沿學科集其知識體系涉及自然資源和環境資源的高效利用、浪費、污染及控制、生態與環境建設的各個方面。因此人和環境科學集向外延拓展:(1)人一方面外延發展成人、生物科學與技術進而發展成包含現代生物認肢術與工程的生物(人)科學集;另一方面人口資源外延發展成自然資源,發展成以人口資源為主體的自然資源調查與保護、管理,進而發展成為資源科學學科集;(2)環境科學由人類生存環境發展成為生物(人)環境系列課程,外延發展成社會環境、人類環境系列課程,進而發展成為包括自然環境學科、社會環境學科、人類環境學科的環境科學學科集。
2.4農業大學環境類特色學科
農業大學最大的特色學科是農業學科群屬于生命科學群的重要組分。經過數十年的發展,農業己經形成了許多傳統學科,與環境科學專業有關的課程有:普通生物學、植物學、動物學、微生物學、植物生理學、植物生物化學、農業概論、作物栽培學、園藝學概論、生物保護學、設施園藝環境調控工程、養殖環境工程、農業生態學、農業病理學、植物保護學、試驗設計與生物統計、農業儀器分析;農業氣象學、農田水利學、土壤肥料學、農業環境學、園林環境學、生態農業、循環農業、綠色(有機)食品工程、建筑環境學、環境景觀設計等。
2.5地方環境特色學科
青島農業大學位于美麗濱海城市一青島市的腹地城陽區,瀕臨黃海,東接嶗山、西鄰膠州灣,濕地廣布,水域(濕地)環境研究方便。學校具有強大的農業技術背景,依托這一背景,學院環境科學專業將在農業環境保護、濕地(尤其是海洋)環境保護、區域環境規劃、農業環境工程等方面獨具一格。
3環境科學專業課程體系設置
高等學校的“專業”指的就是一個系列、有一定邏輯關系的課程組織151。因此,專業就是培育學科群的組織保證,是圍繞社會需要,尤其是人才培養的需要,組織多學科協同攻關,形成一些由若個具有某一共同屬性的分支學科構成的學科群體和人才培養的范式。
環境科學著重研究區域生產(生活)活動中的環境污染問題及資源利用與生態、環境和工程之間的相互關系,其工作重點是在可持續發展戰略思想的指導下,努力提高環境容量,注重區域生態環境的保護和環境質量的改善,保證區域環境健康和優質農產品生產,確保生物認)生存的環境質量,是人們生活、生產和環境保護的理論基礎,也迫切要求用較為完善的理論去對許多應用性問題提供專門指導。“國家中長期科學技術發展綱要”161中指出:防止水土流失、保護生態環境,建立合理的農林牧副漁復合生態體系。發展生態建設工程,開展溫室效應、酸雨及臭氧層機理,及其對環境和人體影響的研究。是中國21世紀初環境科學研究發展的前沿和核心領域。由于環境問題涉及面廣、性質復雜,其解決需要各相關學科的知識,環境科學專業也就需要同時具備相應的基礎知識和基本技能,尤其是現代科學技術的發展和解決環境問題的迫切性,要求環境科學本科專業人才必須具備廣博的理論基礎和扎實地掌握相應的技術手段。針對環境科學涵蓋面的廣泛性和所研究問題的復雜性,客觀上需要專業方向各有所側重的人才多樣化,需要具有深厚理論基礎的綜合能力和適應性強的專業人才的特點。這就要求學生掌握環境科學方面的基本理論、基本知識,受到應用基礎研究、應用研究和環境管理的基本訓練,熟悉國家環境保護、自然資源合理利用、可持續發展、知識產權等有關政策和法規,了解環境科學的理論前沿、應用前景和最新發展動態,以及環境保護產業的發展狀況;同時通過學科交叉、滲透,加強基礎理論教學,拓寬學生的知識面,強化專業基本技能、基本實踐的訓練,培養學生具有系統扎實地環境領域的科學研究、工程設計和管理規劃能力,具備區域環境質量監測與評價、生態環境建設、資源利用技術、環境規劃與管理、環境質量保障方法和可持續發展方法的基礎理論和基本技能,具有較好的科學素養及一定的教學、研究、開發和管理能力,成為基礎扎實、適應性廣、能力強、素質高的區域環境系統規劃、建設和管理的技術人才,能在科研機構、高等學校、企事業單位及行政部門等從事科研、教學、環境保護和環境管理等工作。高等學校應在教育部頒布的環境科學專業課程體系基本框架下,根據環境科學專業學科群發展的要求,按照“寬口徑、厚基礎、強能力”的原則,結合自身特點和所處環境,從有利于學生就業和繼續深造兩方面著手構建環境科學專業的課程體系和人才培養模式。
專業學科群是本專業的主干課程的細化、交叉融合形成的系列課程的集合,以本專業的主干課程系列課程為核心,以專業主干課程的外延課程系列為支撐,加上這些專業課程的基礎課程群,形成金字塔型學科群。地方農業院校環境科學專業學科群包括化學科學學科集、生物濃業)科學學科集、生態環境科學學科集、環境科學學科集和環境工程科學學科集。青島農業大學將前述的環境科學專業學科群分成專業基礎課程、專業課程、專業選修課程等層次,形成環境科學專業課程體系。針對龐大的課程體系,特別是眾多的選修課,學生們往往很迷茫。為了學生們能根據自己的喜好,很好地在環境科學領域定位自己、發展自己,在寬口徑的基礎上,能有一技之長,畢業后成為能在產業環境保護、生態農業、循環生產、污染監測及控制的教學、科研、管理等工作的應用技術型人才。我們結合農業資源與環境科學的發展趨勢,緊密結合中國資源管理與環境保護方面的問題與社會需求,尤其是“三農”領域的廣泛需求,考慮到農業院校的基礎和環境科學領域的特色,根據市場的需要考慮設立多個專業方向,來培養多層次、多樣化、適應性強的各類人才。按照“基礎+模塊”模式設置了環境科學專業課程體系,將環境科學專業選修課程分設三個方向,每個學生至少選修一個方向的課程、至少選修8個學分人文社科類課程和一定任選課。濕地晦洋)環境科學方向:主要選修課程有水生生物學、水文與水資源學、海洋學導論、自然資源學、水域生態學、水污染與控制、水污染治理、海洋環保技術、水土保持、環境生態工程學等;