提升環(huán)境工程學(xué)課程內(nèi)涵及教學(xué)成效的探索與實(shí)踐

郭曉燕 周啟星 張紫馳 王鑫 范守港 胡萬(wàn)里 展思輝 翟利芳 陳翠紅

摘 要：隨著我國(guó)高等教育一流本科課程建設(shè)步伐的加快和環(huán)境污染防治的戰(zhàn)略需求，提升環(huán)境工程學(xué)課程的內(nèi)涵和教學(xué)成效尤為重要。文章基于多年的教學(xué)探索、思考和實(shí)踐，開(kāi)創(chuàng)了教學(xué)引擎（Engine）-教學(xué)主脈（Main Vein）-教學(xué)經(jīng)絡(luò)（Channel）的E-MV-C教學(xué)模式;不僅使學(xué)生體悟到環(huán)境科學(xué)知識(shí)到環(huán)境工程知識(shí)、思維、方法的高階性邁越，而且培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的創(chuàng)新能力，同時(shí)使學(xué)生體驗(yàn)到了對(duì)實(shí)踐應(yīng)用的挑戰(zhàn)度。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程學(xué);一流課程建設(shè);高階性;創(chuàng)新性;挑戰(zhàn)度

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2021）S1-0078-04

Abstract： With the acceleration of the construction of first-class undergraduate courses in China's higher education and the strategic needs of environmental pollution prevention and control， it is particularly important to improve the connotation and teaching effectiveness of Environmental Engineering courses. Based on years of teaching exploration， thinking and practice， this paper constructed a teaching mode of Teaching Engine - Teaching Main Vein - Teaching Channel （for short E-MV-C）. It not only enables students to realize the advanced thinking method from environmental science knowledge to environmental engineering knowledge， but also cultivates students' innovative ability of finding and analyzing and solving problems， and makes students experience the challenge of practical application.

Keywords： Environmental Engineering; first-class course construction; high order; innovation; challenge degrees

當(dāng)前在全國(guó)各地貫徹落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于教育的重要論述和全國(guó)教育大會(huì)精神的大好形勢(shì)下[1]，教育部要全面振興本科教育，加快一流本科課程建設(shè)的步伐。但是，現(xiàn)在很多課程過(guò)多地注重教學(xué)形式而忽略了課程內(nèi)涵，形式豐富但內(nèi)容空虛，嚴(yán)重影響了一流課程建設(shè)的有效性。因此，根據(jù)教育部印發(fā)的《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》[2]和《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》[3]，研究如何注重課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的有效實(shí)施，從而達(dá)到立德樹(shù)人的效果，具有重要的意義。

環(huán)境工程學(xué)是理工科環(huán)境類專業(yè)的必修課，其主要任務(wù)是運(yùn)用工程技術(shù)的原理和方法來(lái)防治環(huán)境污染，并要求合理地利用自然資源，保護(hù)和改善環(huán)境質(zhì)量，使人類和環(huán)境得到協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)生態(tài)文明，促進(jìn)人與自然和諧共生。南開(kāi)大學(xué)環(huán)境工程學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在多年努力實(shí)踐的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境工程學(xué)課程目標(biāo)-課程內(nèi)容-課程環(huán)節(jié)-課程產(chǎn)出的高度融合與升華。整個(gè)課程以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題-分析問(wèn)題-解決問(wèn)題的理念為引擎，以從原理、學(xué)術(shù)前沿-方法、手段-工程設(shè)施、設(shè)備的科學(xué)到工程的轉(zhuǎn)化思路為主脈，以歷史文獻(xiàn)和前沿文獻(xiàn)補(bǔ)充與完善教材，科研項(xiàng)目滲透和拓展課程內(nèi)容，實(shí)踐項(xiàng)目深入和延伸課程體系等為多個(gè)經(jīng)絡(luò)的集知識(shí)、能力、思維培養(yǎng)為一體的生命體，開(kāi)創(chuàng)了教學(xué)引擎（Engine）-教學(xué)主脈（Main Vein）-教學(xué)經(jīng)絡(luò)（Channel）的教學(xué)模式，簡(jiǎn)稱E-MV-C模式?；诖?，環(huán)境工程學(xué)于2019年獲得天津市一流課程建設(shè)立項(xiàng)。

具體來(lái)說(shuō)，環(huán)境工程學(xué)課程的學(xué)習(xí)需要回答以下四個(gè)問(wèn)題：為什么學(xué)習(xí)環(huán)境工程學(xué)課程？環(huán)境工程學(xué)學(xué)什么？環(huán)境工程學(xué)如何學(xué)？環(huán)境工程學(xué)學(xué)習(xí)成效如何？其中，學(xué)什么，如何學(xué)？以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，根據(jù)學(xué)習(xí)成效，持續(xù)教改，根據(jù)產(chǎn)出不斷持續(xù)改進(jìn)。

一、提升環(huán)境工程學(xué)課程內(nèi)涵和教學(xué)成效的建設(shè)目標(biāo)

為什么學(xué)習(xí)環(huán)境工程學(xué)課程？基于以下三個(gè)環(huán)境工程學(xué)課程的建設(shè)目標(biāo)。

（一）知識(shí)掌握目標(biāo)

環(huán)境工程學(xué)針對(duì)人類生活和生產(chǎn)發(fā)展產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生利用自然科學(xué)和工程學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和原理，尋求經(jīng)濟(jì)、高效的方法手段進(jìn)行有效控制和解決，使學(xué)生掌握水污染控制、大氣污染控制、固體廢棄物處理與處置等環(huán)境污染控制的傳統(tǒng)方法技術(shù)到最新方法技術(shù)的原理、工藝、工程實(shí)施的系統(tǒng)知識(shí)，并體悟科學(xué)知識(shí)到工程知識(shí)的高階性邁越，同時(shí)思索時(shí)代變遷對(duì)污染產(chǎn)生、污染特征、污染防治標(biāo)準(zhǔn)及其污染防治策略的深刻思政烙印，以期從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)環(huán)境工程學(xué)發(fā)展規(guī)律，更好地把握其發(fā)展脈絡(luò)。

（二）能力培養(yǎng)目標(biāo)

通過(guò)深入生活、生產(chǎn)實(shí)踐、文獻(xiàn)查閱和政策解讀，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染問(wèn)題，從經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會(huì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境等多個(gè)角度全面深入分析環(huán)境污染控制的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義及“五位一體”總體布局的戰(zhàn)略思想來(lái)解決環(huán)境問(wèn)題的獨(dú)特、創(chuàng)新的思維和視角，并以科研課題及實(shí)驗(yàn)等形式思考、實(shí)踐環(huán)境問(wèn)題解決的思路、方法、手段，體會(huì)科學(xué)和工程思維的創(chuàng)新歷程，以期培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用馬克思主義的立場(chǎng)觀點(diǎn)方法發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的創(chuàng)新思維與能力。

（三）情懷塑造目標(biāo)

通過(guò)習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義及“五位一體”總體布局的戰(zhàn)略思想和新發(fā)展理念，引導(dǎo)學(xué)生探究環(huán)境污染問(wèn)題的產(chǎn)生、發(fā)現(xiàn)、分析、解決過(guò)程中對(duì)人類的挑戰(zhàn)，提高學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，塑造學(xué)生求真務(wù)實(shí)、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，精益求精的大國(guó)工匠精神，服務(wù)于美麗中國(guó)建設(shè)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，以及人與環(huán)境和諧統(tǒng)一的情懷，以期讓學(xué)生深刻體悟生態(tài)文明建設(shè)的思想內(nèi)涵和哲學(xué)思考。

二、提升環(huán)境工程學(xué)課程內(nèi)涵和教學(xué)成效的建設(shè)內(nèi)容

環(huán)境工程學(xué)課程基于課程建設(shè)目標(biāo)，以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，針對(duì)環(huán)境工程學(xué)課程學(xué)什么、如何學(xué)、學(xué)習(xí)成效，從課程內(nèi)容、資源建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、組織實(shí)施、成績(jī)?cè)u(píng)定、課程評(píng)價(jià)、產(chǎn)出成果等方面持續(xù)建設(shè)。

（一）環(huán)境工程學(xué)學(xué)什么

其中課程內(nèi)容如圖1所示，包括水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置三個(gè)篇章。每個(gè)篇章包括專題技術(shù)和綜合實(shí)踐課。

以上內(nèi)容基于我們的教材、參考書(shū)、文獻(xiàn)、政策文件、課題、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐等資源建設(shè)的強(qiáng)大支撐。

概括來(lái)說(shuō)，環(huán)境工程學(xué)學(xué)什么是基于教學(xué)主脈的模式，基于習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義及“五位一體”總體布局的戰(zhàn)略思想為指導(dǎo)，全方位引導(dǎo)學(xué)生探究環(huán)境污染問(wèn)題的產(chǎn)生、發(fā)現(xiàn)、分析和解決，真正詮釋了“科學(xué)家發(fā)現(xiàn)事物，工程師使它們變得有用”的內(nèi)涵，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和工匠精神，使學(xué)生體悟環(huán)境科學(xué)知識(shí)到環(huán)境工程知識(shí)、思維、方法的高階性邁越，并兼具科學(xué)家和工程師的角色，把二者很好地融合，以期從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)環(huán)境工程學(xué)發(fā)展規(guī)律，更好地把握其發(fā)展脈絡(luò)。

（二）環(huán)境工程學(xué)如何學(xué)

如圖2所示，緒論課上，老師按照課程專題將全班同學(xué)分成若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，課堂學(xué)生分享預(yù)習(xí)思路-老師主講-學(xué)生分享拓展內(nèi)容-老師主講拓展內(nèi)容-最后師生、生生之間討論交流。課后學(xué)生總結(jié)思路、內(nèi)容，并完成在科研創(chuàng)新拓展和實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐應(yīng)用的作業(yè)。

以上教學(xué)內(nèi)容是基于教師教學(xué)團(tuán)隊(duì)的分工合作、學(xué)生分組分工合作、師生互動(dòng)交流的有機(jī)組織實(shí)現(xiàn)的。其中，學(xué)生分組分工合作旨在培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和集體主義精神。

概括來(lái)說(shuō)，環(huán)境工程學(xué)如何學(xué)是基于教學(xué)經(jīng)絡(luò)的模式，即以文獻(xiàn)補(bǔ)充與完善教材，國(guó)家政策指導(dǎo)課程思政，科研項(xiàng)目滲透和拓展課程內(nèi)容，實(shí)踐項(xiàng)目深入和延伸課程體系等為多個(gè)經(jīng)絡(luò)豐富和拓展課程的生命力。

（三）環(huán)境工程學(xué)學(xué)習(xí)成效如何

如圖3所示，環(huán)境工程學(xué)課程的成績(jī)?cè)u(píng)定分過(guò)程性評(píng)價(jià)和結(jié)果性評(píng)價(jià)，其中過(guò)程性評(píng)價(jià)分別對(duì)課上學(xué)生分享預(yù)習(xí)內(nèi)容、拓展內(nèi)容、師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，及課下拓展作業(yè)進(jìn)行評(píng)定。

關(guān)于課程評(píng)價(jià)，我們可以聽(tīng)聽(tīng)學(xué)生和同行怎么說(shuō)。

2017級(jí)環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生楊啟認(rèn)為：“老師不僅教授工程原理和技術(shù)，也悉心指導(dǎo)學(xué)生參與研究課題，著重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)掘、分析、研究和解決問(wèn)題等獨(dú)立思考的能力，以及創(chuàng)新能力，激發(fā)了我們對(duì)科學(xué)研究的濃厚興趣。在這種高參與度下，我們對(duì)知識(shí)的掌握將更加有效，思想的碰撞也更有利于我們培養(yǎng)求真務(wù)實(shí)、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神和精益求精的工匠精神。”

南開(kāi)大學(xué)環(huán)境學(xué)院鞠美庭老師認(rèn)為：“我曾多次參加過(guò)對(duì)郭曉燕老師課程的聽(tīng)課和評(píng)價(jià)，郭曉燕老師在授課內(nèi)容的安排上注重廣博和精深相結(jié)合，同時(shí)積極學(xué)習(xí)課程思政建設(shè)相關(guān)政策文件。在教學(xué)過(guò)程中特別注重研究式、啟發(fā)式教學(xué)方法的應(yīng)用，并適時(shí)融入思政元素。不僅使學(xué)生深刻掌握了理論知識(shí)，而且培養(yǎng)了學(xué)生如何進(jìn)行科研的思維方式，同時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)踐，注重學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)?？傊?，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義及“五位一體”總體布局的戰(zhàn)略思想，從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)環(huán)境工程學(xué)發(fā)展的規(guī)律，體悟生態(tài)文明建設(shè)的思想內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生服務(wù)于美麗中國(guó)建設(shè)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)?！?/p>

經(jīng)過(guò)上述學(xué)習(xí)，學(xué)生產(chǎn)出成果如何？

如圖4所示，首先，學(xué)生完成對(duì)課程內(nèi)容、思路的總結(jié)、拓展及應(yīng)用的綜合性作業(yè)，例如膜分離技術(shù)一章，體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)高階性知識(shí)的掌握;其次，學(xué)生在課后參與科研課題，并提出創(chuàng)新方案，如楊啟等同學(xué)針對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)畜禽養(yǎng)殖廢水的資源化處理及利用，提出了一種經(jīng)濟(jì)高效的新型智能化畜禽養(yǎng)殖模式。以上方案在第五屆天津市大學(xué)生環(huán)境學(xué)科創(chuàng)新與實(shí)踐能力邀請(qǐng)賽上獲得一等獎(jiǎng)，這體現(xiàn)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。再如張歆怡等同學(xué)針對(duì)天津農(nóng)村生活污水的高效精準(zhǔn)化處理及利用，提出了一種“五位一體”的農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)新模式，獲得了“子牙杯”天津市大學(xué)生生態(tài)環(huán)保創(chuàng)新大賽優(yōu)秀獎(jiǎng)。這體現(xiàn)了課程思政建設(shè)在環(huán)境工程學(xué)課程中的有效滲透。另外，學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的綜合實(shí)踐課上，如針對(duì)含油廢水的處理，曦雯等同學(xué)提出了經(jīng)濟(jì)有效的處理工藝和思路，這體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)實(shí)踐應(yīng)用的挑戰(zhàn)度。

三、環(huán)境工程學(xué)課程建設(shè)的未來(lái)發(fā)展方向

環(huán)境工程學(xué)課程經(jīng)過(guò)20多年的持續(xù)建設(shè)，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，開(kāi)創(chuàng)了教學(xué)引擎-教學(xué)主脈-教學(xué)經(jīng)絡(luò)的E-MV-C教學(xué)模式。以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題為導(dǎo)向，以分析問(wèn)題為抓手，以解決問(wèn)題為核心，引導(dǎo)學(xué)生深入生活和生產(chǎn)實(shí)際及把握前沿，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題;培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的獨(dú)特視角和創(chuàng)新思維;塑造學(xué)生服務(wù)于美麗中國(guó)建設(shè)及人與環(huán)境和諧統(tǒng)一的解決問(wèn)題的情懷。但是，環(huán)境工程學(xué)課程還有很大的提升空間，今后將進(jìn)一步以學(xué)生為中心，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，以學(xué)生產(chǎn)出目標(biāo)達(dá)成度達(dá)到85%為導(dǎo)向，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織形式、課程評(píng)價(jià)上持續(xù)改進(jìn)，爭(zhēng)取在天津市乃至全國(guó)范圍內(nèi)推廣和應(yīng)用本課程的E-MV-C教學(xué)模式。

（1）教學(xué)內(nèi)容上，進(jìn)一步上溯歷史文獻(xiàn)、追蹤最新前沿，形成更加完備、開(kāi)放的知識(shí)體系;同時(shí)有機(jī)地將最新科研成果巧妙融合、拓展;另外，將以實(shí)物、視頻、仿真、生產(chǎn)性真實(shí)工況等多種形式融入實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐內(nèi)容。

（2）教學(xué)組織形式上，教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師進(jìn)一步互相切磋、分工合作，在基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容、科研、實(shí)踐等環(huán)節(jié)上進(jìn)一步有機(jī)融合;學(xué)生分組分工合作，并與老師深度交流合作——老師與專題分組學(xué)生從教學(xué)內(nèi)容、思路及教學(xué)反思及測(cè)評(píng)問(wèn)題上深度合作，老師與專題分組以外的其他學(xué)生在問(wèn)題解答思路與內(nèi)容上深度溝通。

（3）課程評(píng)價(jià)上，進(jìn)一步細(xì)化科學(xué)全面評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)掌握程度、思維能力培養(yǎng)效果、情懷塑造成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳寶生.認(rèn)真學(xué)習(xí)貫徹全國(guó)教育大會(huì)精神開(kāi)啟加快教育現(xiàn)代化、建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)新征程[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2018（10）：4-6+24.

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[3]教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知（教高〔2020〕3號(hào)）[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.