基于全面型人才培養(yǎng)目標(biāo)的《環(huán)境生態(tài)工程》課程教學(xué)創(chuàng)新與實踐

申慧彥，胡 雪，張 瑾，馮少茹

（安徽建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

0 引 言

2018 年9 月10 日，習(xí)近平總書記在全國教育大會上提出：堅持中國特色社會主義教育發(fā)展道路，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人[1]。聯(lián)合國教科文組織《反思教育：向“全球共同利益”的理念轉(zhuǎn)變》中也提到“在知識學(xué)習(xí)過程中掌握方法，獲取知識，形成能力，培養(yǎng)情感態(tài)度價值觀，這是一個整體”[2]。安徽建筑大學(xué)2019級環(huán)境工程培養(yǎng)方案中也明確表明：本專業(yè)畢業(yè)生不僅應(yīng)具備專業(yè)基本知識和技術(shù)技能，還要具備創(chuàng)新精神、新時代中國特色社會主義生態(tài)文明建設(shè)的思想和國際化視野，能不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)新知識的發(fā)展。然而，現(xiàn)在部分高校慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合式教學(xué)等新型教學(xué)模式應(yīng)用不足，依舊存在教學(xué)傳統(tǒng)化、模板化，教學(xué)模式創(chuàng)新性不足等問題[3]，人才培養(yǎng)的效果不佳。因此改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，形成以學(xué)生為中心的課程教學(xué)模式，對于提升高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)水平有著十分重要的意義。

1 課程特征和學(xué)情分析

《環(huán)境生態(tài)工程》是基于生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)和工程學(xué)的交叉課程，課程主要具有以下特點：1.知識范圍廣，基本概念多，知識結(jié)構(gòu)不集中。從污水處理的人工濕地、固體廢棄物處理的好氧堆肥和厭氧發(fā)酵，到生物質(zhì)和生物質(zhì)能、大氣污染生態(tài)治理等，涉及到多方面生態(tài)環(huán)境問題。2.內(nèi)容綜合性強，涉及到生態(tài)學(xué)、環(huán)境工程和系統(tǒng)工程等專業(yè)內(nèi)容，學(xué)習(xí)過程中對學(xué)生綜合思維能力要求較高。3.以解決實際環(huán)境問題出發(fā)，具有較強的現(xiàn)勢性和現(xiàn)實性。

該課程作為環(huán)境工程專業(yè)選修課程，開設(shè)在第五學(xué)期。此時，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《環(huán)境工程原理》、《環(huán)境化學(xué)》等專業(yè)基礎(chǔ)課程，同學(xué)期還開設(shè)了《水環(huán)境污染控制工程》、《固體廢棄物處理》等專業(yè)課程。學(xué)生已掌握部分專業(yè)知識，具備一定的分析解決環(huán)境問題的能力。然而，在課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生暴露以下問題：1.由于是選修考查課程，沒有必修考試課的壓力，重視度不夠；2.重理論，輕實踐，特別是在污染物處理工藝的設(shè)計和應(yīng)用部分；3.忽略專業(yè)知識的完整性，生態(tài)工程是污染治理修復(fù)的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)與其他課程有機(jī)結(jié)合，將生態(tài)理念融入實際污染處理工藝，切實解決現(xiàn)有環(huán)境問題?！董h(huán)境生態(tài)工程》課程的教學(xué)目標(biāo)，不僅傳授理論知識，更需要注重培養(yǎng)學(xué)生知識整合和創(chuàng)新實踐能力，同時樹立和踐行綠色發(fā)展觀，形成綠色生產(chǎn)、生活方式，為國家的“綠水青山”事業(yè)做出努力。基于以上學(xué)情分析，為了更好的實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，本課程從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)手段三方面進(jìn)行探索創(chuàng)新。

2 教學(xué)內(nèi)容的改造

《環(huán)境生態(tài)工程》課程教學(xué)內(nèi)容可以分為理論基礎(chǔ)與工程應(yīng)用兩大模塊。理論基礎(chǔ)模塊大多是其他課程沒有涉及和重復(fù)的專業(yè)內(nèi)容，也是本課程的重點、難點所在。工程應(yīng)用模塊是應(yīng)用生態(tài)工程理論來解決具體的環(huán)境問題，與其他專業(yè)課程有著很大的關(guān)聯(lián)。為了學(xué)生系統(tǒng)地掌握知識內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力，通過“定、增、減、融”四步對《環(huán)境生態(tài)工程》教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改造，如表1所示。第一，“定”是確定，確定整個課程重、難點，確定每個章節(jié)講課原則和邏輯。第二，“增”是增加，根據(jù)學(xué)生課前線上自主學(xué)習(xí)反饋，適當(dāng)增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)中難點內(nèi)容的解析和延伸；在每個章節(jié)增加實際案例教學(xué)，特別是在理論章節(jié)加入工程案例，讓學(xué)生在案例分析和研討中，理論知識具體化、實踐化。第三，“減”是減少，根據(jù)學(xué)生課前線上自主學(xué)習(xí)反饋，減少學(xué)生已經(jīng)掌握的知識內(nèi)容的講解；減少課程中與其他專業(yè)課程相重疊內(nèi)容的講解，比如在大氣環(huán)境生態(tài)工程章節(jié)中第一節(jié)的理論知識與《大氣污染控制工程》課程內(nèi)容有重疊，可適當(dāng)刪減。第四，“融”是融入和融合，根據(jù)習(xí)近平總書記“各門課守好一段渠、種好責(zé)任田”的指示精神，把思政元素“潤物無聲”融入教學(xué)之中，同時融入新鮮學(xué)術(shù)元素，比如在大氣環(huán)境生態(tài)工程章節(jié)中引入“碳中和”，在濕地環(huán)境生態(tài)工程的中學(xué)習(xí)自組織原理和正常生態(tài)位原則時融入“習(xí)總書記2013 年12 月在《中央城鎮(zhèn)化工作會議》發(fā)出的號召：讓居民望得見山、看得見水、記得住鄉(xiāng)愁”，引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)地關(guān)注環(huán)境領(lǐng)域的時事動態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)認(rèn)同感、榮譽感和家國情懷。

表1 《環(huán)境生態(tài)工程》教學(xué)內(nèi)容改造

3 教學(xué)模式和改進(jìn)方法

為了實現(xiàn)“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生自主、綜合學(xué)習(xí)能力，本課程采用“線上線下”教學(xué)模式。課前，學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)通上的教學(xué)資源和內(nèi)容考核，反饋自主學(xué)習(xí)中遇到的問題。在該過程中，學(xué)生可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，豐富知識內(nèi)容；老師根據(jù)學(xué)生考核結(jié)果反饋，及時調(diào)整線下課程內(nèi)容。線下課堂，學(xué)生帶著自主學(xué)習(xí)的問題聽課，在老師的引導(dǎo)下解決問題。因此，線下課程要注重問題為導(dǎo)向的探討式教學(xué)。課后，學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行總結(jié)，并在線上完成拓展學(xué)習(xí)以及綜合問題的論述。

該模式的實施關(guān)鍵在于老師的指導(dǎo)和監(jiān)督，老師時刻關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，及時提醒學(xué)生完成學(xué)習(xí)，注重知識梳理和學(xué)習(xí)引導(dǎo)。為了“線上線下”模式的有效實施，本課程主要采用啟發(fā)式、討論式、參與式、探究式教學(xué)方法，如圖1所示。

圖1 《環(huán)境生態(tài)工程》課程教學(xué)模式

3.1 啟發(fā)式授課

啟發(fā)式教學(xué)是指教師把握住教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的內(nèi)在演進(jìn)規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生主動、積極、自覺地掌握知識的教學(xué)方法，其核心是啟發(fā)學(xué)生的思維[4]。在目前學(xué)生對選修課程不太重視的氛圍下，啟發(fā)式教學(xué)不失為一劑提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的良方。教師需要根據(jù)學(xué)生的線上學(xué)習(xí)情況，對教學(xué)內(nèi)容的重難點，有目的地進(jìn)行引導(dǎo)式講授，讓學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)知識。啟發(fā)式教學(xué)可以讓學(xué)生對課程知識獲取感性認(rèn)識，根據(jù)《環(huán)境生態(tài)工程》的課程特點，獲得感性認(rèn)識有兩個主要途徑：動態(tài)模擬和實物考察。如在講述人工濕地污水處理這一知識點時，動態(tài)模擬人工濕地工藝運行；并結(jié)合科研工作，讓學(xué)生觀摩本校實驗室自行設(shè)計的人工濕地反應(yīng)器。

3.2 探究和討論式教學(xué)

通過啟發(fā)式授課，學(xué)生明確各章知識的主要內(nèi)容，在老師的引導(dǎo)下參與課程知識的探究和討論，這是培養(yǎng)學(xué)生整合知識、創(chuàng)新思維的主要環(huán)節(jié)。在這個過程中，教師通過學(xué)生線上學(xué)習(xí)已了解教學(xué)知識的疑難點，備好研討資料。例如，關(guān)于人工濕地凈化污水中基質(zhì)、微生物和植物的作用，教師可設(shè)如下問題引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系其他課程知識思考學(xué)習(xí)：1.結(jié)合《環(huán)境工程微生物學(xué)》課程的知識，思考人工濕地中微生物在降解污水有機(jī)污染物的作用和機(jī)理。2.基質(zhì)處理污水的作用與《水污染控制》課程中講述的哪種工藝功能類似？3.人工濕地選擇植物的依據(jù)是什么?學(xué)生圍繞這些問題查閱資料、進(jìn)行思考，實現(xiàn)本課程與其他課程理論知識與工程問題的融合，提升學(xué)生對相關(guān)問題的研討興趣。

學(xué)生是討論和探究式教學(xué)的主體，教師只負(fù)責(zé)主持整個討論過程。在討論中要注意學(xué)生個體的差異，對于踴躍發(fā)言，知識點掌握程度較好的同學(xué)要注意高階學(xué)習(xí)目標(biāo)的培養(yǎng)，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力和整合、創(chuàng)新思維。同時，老師要注意隨時提問知識點掌握不好的學(xué)生，給予啟發(fā)和引導(dǎo)。討論結(jié)束后，老師要根據(jù)課堂實際情況，對知識的重難點進(jìn)行重新歸納和總結(jié)，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

3.3 參與式教學(xué)

參與式教學(xué)，是指教師從學(xué)生的實際需要和愿望出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生走向以實施性為核心，以自覺性、選擇性為特征的學(xué)習(xí)，將理論與實際結(jié)合，從而達(dá)到將知識、理論內(nèi)化為能力的目的。如在人工濕地這章節(jié)學(xué)習(xí)中，布置一個課程設(shè)計題目：“校園生活污水的人工濕地處理工藝”的設(shè)計；在固體廢物生態(tài)處理章節(jié)，布置“校園生活垃圾的生態(tài)處置”的設(shè)計。對這些設(shè)計的思考，學(xué)生不僅收獲了知識，而且收到了有益啟示，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中主動參與。

4 課堂教學(xué)創(chuàng)新效果

自《環(huán)境生態(tài)工程》開課以來，不斷進(jìn)行課程內(nèi)容和教學(xué)模式的改進(jìn)，學(xué)習(xí)主導(dǎo)地位逐漸由老師過渡到學(xué)生；課程內(nèi)容根據(jù)專業(yè)發(fā)展需求不斷調(diào)整，也更加注重與其他專業(yè)知識的融會貫通，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了同學(xué)自主學(xué)習(xí)和問題探討，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合思維能力。

如圖2，從近兩年《環(huán)境生態(tài)工程》課程目標(biāo)達(dá)成度分析可知，3 個教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度均大于0.75，并且逐年有所提高，說明學(xué)生在該課程的學(xué)習(xí)中主動性增強，學(xué)習(xí)效果提升。目標(biāo)①掌握生態(tài)工程理論，環(huán)境污染生態(tài)治理具體技術(shù)，理解生態(tài)工程學(xué)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景，這一目標(biāo)主要考察學(xué)生理論知識的掌握程度，2018 級學(xué)生達(dá)成度已到0.85，說明學(xué)生對課程知識掌握較好。目標(biāo)②運用生態(tài)工程原理，綜合分析解決環(huán)境污染問題，增強知識整合與創(chuàng)新實踐能力，達(dá)成度從2017級的0.79增加到2018 級的0.83，說明通過教學(xué)改革，該課程在學(xué)生綜合思維能力、解決實際問題能力的培養(yǎng)上效果顯著，這對于他們后續(xù)學(xué)習(xí)起著積極作用。目標(biāo)③樹立和踐行綠色發(fā)展理念，培養(yǎng)職業(yè)榮譽感，這一目標(biāo)為素質(zhì)塑造高階目標(biāo)，也是環(huán)境工程專業(yè)的高階培養(yǎng)目標(biāo)，完成度也較好，2017、2018 級學(xué)生均達(dá)到了0.90以上。

圖2 2017、2018級學(xué)生《環(huán)境生態(tài)工程》課程目標(biāo)達(dá)成度分析

5 結(jié) 語

《環(huán)境生態(tài)工程》課程作為環(huán)境工程專業(yè)課程，基于全面型人才培養(yǎng)目標(biāo)的培養(yǎng)理念，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法進(jìn)行了探索，旨在激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生的綜合性思維和創(chuàng)新實踐能力，為我國環(huán)境領(lǐng)域培養(yǎng)創(chuàng)新型工程應(yīng)用人才。