1. 引言
在新的历史时代下，人们需要不断提高对环境修复和资源可持续开发等问题的关注，环保产业必定会成为当前的朝阳产业。作为高校教师，这就要求我们培养环境科学专业的学生不仅具有系统的专业理论基础，而且要具有良好的实践能力。要求环境科学专业的学生成为复合应用型的高素质高能力环保专业人才，为生态文明建设提供人才保证[1]。
提高学生的实践能力，是建设创新型国家的根本要求；提高学生的实践能力，是培养现代工程师的迫切要求；提高学生的实践能力，是提高教学质量的重要途径；提高学生的实践能力，是帮助学生将知识转化为能力的需要，是当今社会对人才的重要要求[2]。实践教学环节是环境科学专业人才培养的重要组成部分，它是培养学生动手能力和实践能力的重要环节，也是培养学生分析问题、解决问题和理论联系实际的重要环节，对提高学生解决复杂环境科学问题和培养学生实践创新能力具有重要意义[3]。
因此，本文根据环境科学专业特点，以企事业单位所需的工程实践能力为导向，以学生专业实践能力培养为核心，以强化学生实践能力和创新意识为手段，着力探讨环境科学专业实践能力的培养。提出了培养“四个注重”的技能，即注重学生扎实的专业理论素养的培养；注重学生工程实践或创新项目设计能力的培养；注重学生实践能力的培养；注重学生综合能力的培养。并构建了“六位一体”实践教学体系，即专业实践、专业实习、工程实践、创新训练、毕业实习、毕业设计六个部分，建立有机衔接、相互支撑的实践教学内容体系(图1)。
Figure 1. Exploration on the cultivation of practical ability in the environmental science major
图1. 环境科学专业实践能力培养的探索
2. 环境科学专业实践教学现状分析
在高校快速扩招的情况下，环境科学专业实践教学并未受到与理论教学同等的重视，在实践教学模式、实践教学环节、实践教学内容、实践教学师资配置以及实践教学平台等方面存在一系列问题[4]。
1、实践教学模式固化，“认知验证”多于“创新探索”，且跨学科协同不足
现有实践多以验证课本理论、掌握标准方法为主，流程固定、答案唯一。学生自主设计实验方案、应对真实数据的不确定性、探索创新性解决方案的空间狭小，批判性思维与创新能力训练薄弱。实践内容多局限于传统环境科学与工程领域，与公共政策、数据科学、经济学、社会科学等关键领域的交叉融合实践严重缺乏。
2、实践教学环节呈现碎片化，学生系统整合与工程创新能力培养薄弱
实践教学实验课、课程设计、实习等环节往往彼此割裂，分别侧重于孤立技能点(如化学分析、生态采样)。缺乏覆盖“问题识别–监测溯源–模拟评估–解决方案设计–管理决策”全链条的综合性、项目制实践，学生系统思维和解决复杂环境问题的能力培养不足。各主要实践教学环节的教学知识重点各有不同，但主要实践教学内容之间缺少关联，相互脱节，不利于学生对实践教学知识的系统学习，不利于学生解决复杂环境工程问题的培养，从而导致对学生工程实践和创新能力培养不足。
3、实践教学内容滞后于学科前沿，实习环节缺乏实质性与前瞻性
实践项目多围绕经典、单一的监测指标(如COD、氨氮)和成熟方法展开，缺乏与大数据、AI、物联网、数字孪生等前沿技术深度融合的实践场景，学生难以接触到产业界正在应用的智能监测、模拟预测和系统优化工具。在生产实习和毕业实习等教学环节中，学生在进入现场之前对实习内容了解较少，而现场实践的时间有限，且实践单位污染物处理工艺处于正常运行状态，学生无法充分了解污染物处理设施的具体结构、设备和管网布置情况等，从而导致实习环节流于形式，学生无法深入学习和掌握实习内容和知识，不利于学生专业工程实践和创新能力的培养。
4、实践教学平台建设滞后，难以支撑新工科背景下的实践教学需求
校内外实践平台往往设备更新慢，与领先环保企业、科研机构的深度、常态化项目合作机制不健全，导致“真问题、真数据、真研究”的实践机会稀缺。环保新形势对环保人才需求越来越高，需要培养高层次复合创新性环保人才，因此对环保教育的工程实践和创新能力培养有更新的要求，需要对环境科学专业的实践教学环节进行优化和改进，以适应新工科建设的需求。总而言之，问题核心在于实践教学体系未能从“知识验证”和“技能培训”转向“解决前沿复杂系统问题的能力建构”，这在很大程度上制约了环境科学专业人才应对未来挑战的核心竞争力。
3. 加强环境科学专业本科生工程实践能力培养的探索
3.1. 培养“四个注重”的专业技能
1、强化培养目标，注重学生扎实的专业理论素养的培养
目前，我校环境科学专业主要有8门专业核心课程：环境工程原理，环境监测及实验，环境化学，环境影响评价，环境规划与管理，生态修复工程，环境工程学，遥感原理与方法。培养的目标是通过学习使学生受到应用基础研究、应用研究和环境管理等方面的基本训练，掌握环境监测与评价、污染防治和环境保护、环境规划与管理等方面的理论知识和基本技能。毕业后能够在企事业单位及行政部门等从事科研、教学、环境保护和环境管理等工作应用型环境科学高级技术人才。除了专业课的学习，我们要强化《工程制图》和《AutoCAD》绘图软件课程的学习，要求学生能够熟练地应用计算机进行设计完成专业课程、工程实践、大学生创新项目、毕业设计等环节中的工作。
2、利用多媒体、Al手段，注重学生设计能力的培养
设计能力是逻辑思维能力、知识迁移能力、获取信息的能力、运算、制图和设计能力以及技术评价和经济分析能力的综合体现。首先，利用图像处理软件(如Photoshop)和三维建模工具(如3D Max)开展项目式学习，让学生通过实际操作掌握设计技能。例如，在平面设计课程中，教师可以展示优秀作品案例，引导学生分析构图、色彩搭配等要素，然后布置主题任务，要求学生运用软件完成作品。其次，通过视频教程和在线资源库，为学生提供丰富的学习素材。教师可以建立数字化案例库，收集不同风格的设计作品，帮助学生拓宽视野。同时，利用虚拟现实技术模拟真实设计场景，让学生在沉浸式环境中体验空间设计、产品设计等过程。此外，鼓励学生使用多媒体工具进行创意表达。例如，在品牌设计项目中，学生可以制作动态logo、交互式网页或短视频来展示设计理念。通过小组协作，学生能够综合运用多种媒体形式，提升设计思维和团队协作能力。最后，建立数字化作品展示平台，让学生分享设计成果，接受同伴评价。教师可以组织线上展览，邀请行业专家点评，帮助学生了解市场需求，不断完善设计作品。这种多元化的评价方式有助于激发学生的创作热情，培养持续改进的设计意识。
3、依托实验教学平台，注重学生实践技能的培养
在专业认知实践过程中，通过各种各样的训练，帮助学生建立环境污染和治理的基本概念，并在此基础上，关注基本的化学实验，提高污染物识别、基本操作技能，能够熟练操作常规分析仪器，对于系列基础实验课程和一些独立的专业基础课程实验，构成第一层的基本技能和培训。采用强化训练和分散训练相结合的结合。集中培训一般在课堂教学进行；分散培训关注课外实验，学生可以在教师的指导下，独立设计实验，用以验证和综合知识的应用实践，培养学生的基本的工程品质和工程意识[5]。
4、理论联系实际，注重学生综合能力的培养
以解决实际问题为目标，优化综合结果，更好地推动毕业设计、实践选修课、大学生的课外科技活动、参与教师科研项目等得以进展。与此同时，鼓励优秀学生参与科研课题的工程实践、科学研究和生产实践等项目。其目的是为了提高学生的科研创新能力、写作能力和交际能力。各级实践能力训练系统的培训要做到目标明确，经营模式灵活，反映了连续性和循序渐进的特点，确保创新人才培养的强调，而且要使所有的学生通过系统性的工程实践[6]。
3.2. 构建“六位一体”实践教学体系
整合专业实验、工程实践、专业实习、大学生创新训练、毕业实习和毕业设计六大实践环节，建立有机衔接、相互支撑的“六位一体”实践教学内容体系(图2)。
Figure 2. Schematic diagram of the “Six-in-One” practical teaching system
图2. “六位一体”实践教学体系示意图。
“六位一体”实践教学体系以成果导向教育(Outcome-Based Education, OBE)为核心设计理念，遵循“反向设计、学生中心、持续改进”原则[7]。其逻辑起点是明确环境科学专业毕业生应具备的复杂工程问题解决能力这一最终学习成果，并逆向推导出支撑该成果所需的一系列层级化、可测量的阶段性能力目标。在专业基础课程中帮助学生建立环境污染治理的基本概念；通过专业实验训练学生的常规仪器操作与基础实验技能；在文献研读基础上，开展工程实践、创新训练与毕业设计，使专业实验指导工程设计，并在毕业实习中进行工程验证，形成“理论–实践–再理论–再实践”的认知闭环。依托该体系，推动教学模式从“以教师为中心”向“师生共同探索”转变，引导学生从“记忆/理解”的基础操作，逐步进阶至“应用/分析”的系统思维，最终抵达“评价/创造”的综合创新。各环节之间并非简单并列，而是构成了一个螺旋式上升的能力建构网络，前一环节的输出是后一环节的输入，知识、技能与职业素养在迭代实践中不断深化、整合与迁移。
具体而言，如果将环境科学专业的六大实践环节比作一架飞机，可以这样对应：
1、专业实验——工程认知与规范内化的基石
它是所有飞行任务的根基所在。就像飞机没有坚固可靠的起落架便无法安全起降，学生若缺乏扎实的专业实验训练，就难以在后续复杂工程中站稳脚跟。在这一环节，学生通过规范的化学分析、仪器操作、数据测定等基础训练，逐步形成严谨的科学态度和标准的操作习惯——这正是他们学术与职业“跑道”上第一次扎实的触地。每一次滴定、每一个光谱分析、每一组数据记录，都在无声中塑造着未来工程师最基本的专业骨架。该环节需要围绕环境科学核心理论与方法，设计验证性、综合性与探究性相结合的实验模块。例如，以水体富营养化研究为范例，设计递进式实验模块：从验证营养盐作用，到模拟生态系统进行综合评估，最后探究并比较不同修复技术[8]。
2、专业实习——系统思维与职业情境的沉浸
当学生坐进企业真实的“驾驶舱”，专业学习进入了全新维度。在这里，他们不仅是观察者，更是深度参与者——学习如何读懂环境监测的“仪表数据”，理解污水处理厂的“控制逻辑”，参与环评报告的“导航规划”。该环节采用“情境认知”理论设计实习任务。学生在污水处理厂、环境监测站等“实践共同体”中，不仅观察流程，更需完成诸如“跟踪一组水样从采集到报告出具的全过程，识别潜在误差环节”等结构化任务。这种沉浸式体验，让仪表盘上的每个指示灯都与所学理论产生共振，真正理解“飞行”所需的全局视野与协同思维。
3、工程实践——复杂工程问题的初步求解
当理论转化为实际动力，学习才真正开始“滑跑加速”。工程实践如同飞机的发动机系统，将燃油(理论知识)转化为强劲推力，驱动学生从课本走向现实问题。该环节引入典型、真实的简化工程案例作为项目载体。例如：“针对某工业园区排放的特定废水(给定水质、水量、排放标准)，进行可行性工艺比选与初步设计”[9]。
4、大学生创新训练——探索未知与知识创造
这是属于探索者的天空。如果说常规训练是学习平稳飞行，那么创新训练就是尝试特技动作与新航线设计。在这里，学生可以大胆调整“襟翼角度”——也许是通过微生物燃料电池处理新型污染物，或是开发基于无人机的污染溯源算法。该环节遵循“设计思维”与“科学研究方法”，支持学生探索前沿或跨学科问题。例如：“开发一种基于磁性纳米材料的新型吸附剂，用于高效去除水体中的新兴污染物(如药物残留)”。项目完全由学生团队驱动，经历文献调研、假说提出、实验设计、失败、迭代、验证的全周期。
5、毕业实习——全流程工程协同与职业胜任
学生要在真实气象条件下执飞完整航线。从接受任务书那刻起，就需要独立完成航前检查(方案准备)、起飞爬升(项目启动)、巡航管理(过程控制)到安全着陆(成果交付)的全流程。该环节作为“顶峰体验”的前奏，学生在企业真实岗位上承担具体职责，参与一个完整项目周期的某个阶段。例如，作为团队成员参与一个园区规划环评项目，负责现状调查、数据分析和部分报告章节撰写。
6、毕业设计——顶峰体验与整合创造
毕业设计是飞机制造的最后阶段，也是学生成为“飞机设计师”的关键一跃。学生不再只是操作某个系统，而是要创造一架全新的“飞机”：从概念设计(选题论证)到详细设计(方案制定)，从部件采购(数据收集)到总装调试(系统集成)，最后进行地面测试(模拟验证)和试飞报告(论文撰写)。该环节作为OBE循环的最终产出验证点，毕业设计是一个完整的、系统性工程任务。题目需来源于工程实际或前沿研究，具备足够的复杂性和综合性。例如：“基于生物质热解的多联产系统设计，实现生物炭制备、余热梯级利用与全生命周期评价”[10]。
4. 结论
本文基于环境科学专业的交叉性、应用性和系统性特点，以学生专业实践能力培养为核心目标，以强化学生实践能力和创新意识为关键手段，系统探讨环境科学专业实践能力培养体系的构建与优化。提出“四个注重”的培养理念和“六位一体”实践教学体系，旨在使学生能够将所学理论灵活运用于解决现实复杂问题，同步锤炼其创新思维、专业素养与责任担当，从而成长为契合行业需要、能够引领并推动可持续发展的应用型与创新型人才。
基金项目
本研究受成都信息工程大学人才引进项目资助(资助号：KYTZ2022140)。
NOTES
*通讯作者。