“雙碳”背景下《環(huán)境科學概論》課程教學提升探討

田逢雨

摘 要｜在“雙碳”（碳達峰、碳中和）背景下，積極開展《環(huán)境科學概論》課程教學的改革探索和實踐研究是高校教師必須主動承擔的任務。通過融入碳中和政策、借助互聯(lián)網平臺對課程內容、教學模式、教學方法賦能、創(chuàng)新“教學+討論”教學模式，實現(xiàn)教學效果的逐步提升，有助于學生了解環(huán)境科學的發(fā)展歷程、核心理論、基本方法及學科前沿，強化學生正確的環(huán)境倫理觀，提升學生的綠色環(huán)保意識。

關鍵詞｜環(huán)境科學概論；學科交叉；碳達峰；碳中和；教學改革

Copyright ? 2023 by author （s） and SciScan Publishing Limited

This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License. https：//creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

1 引言

我國在《巴黎協(xié)定》簽署5周年之際，向世界宣示了2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和的國家目標［1］。在當前我國碳中和政策的潮流趨勢下，環(huán)境學科的建設和發(fā)展對貫徹可持續(xù)發(fā)展方針、推進生態(tài)文明建設、確保如期實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標負有特殊的歷史使命?！董h(huán)境科學概論》是環(huán)境科學的先導課程，該課程以人類—地球環(huán)境復合系統(tǒng)的基本原理和環(huán)境科學相關理論基礎為依據，系統(tǒng)論述了環(huán)境的發(fā)生、發(fā)展和人類活動對環(huán)境的影響，深入分析了環(huán)境問題的產生和原因。針對人類面臨的全球環(huán)境危機，分析了環(huán)境科學技術、方法和應用，概述了環(huán)境管理理念與實踐過程，以應對環(huán)境科學學科的綜合性和復雜性［2］。由于環(huán)境問題與社會發(fā)展息息相關，人們對環(huán)境問題的認識也隨著時間而發(fā)生變化，因此作為環(huán)境科學專業(yè)的先導課程，《環(huán)境科學概論》的教學目標是使學生了解環(huán)境科學理論基礎、技術與方法，提高自身的環(huán)境素質和基本能力，以利于后續(xù)專業(yè)課程的學習。

因此，在“雙碳”背景下，教師在《環(huán)境科學概論》的教學過程中，首先要對碳達峰、碳中和的相關政策進行詳細解讀，充分發(fā)掘環(huán)境科學與“雙碳”的契合點，讓學生明確環(huán)境科學在解決環(huán)境污染問題中的不可替代性。通過拓展相關專業(yè)課程知識（如環(huán)境化學、水污染控制工程等），逐步吸收與融合，再借助各種有效的媒介和途徑傳遞給學生。通過《環(huán)境科學概論》課程的學習，培養(yǎng)環(huán)境及相關專業(yè)的學生正確的環(huán)境倫理觀和科學思維，提升環(huán)境專業(yè)學生的使命感，調動學生對后續(xù)專業(yè)課程學習的積極性。

2 《環(huán)境科學概論》課程教學存在的問題

2.1 教材陳舊

目前，在各高校的教學中，《環(huán)境科學概論》使用最多的教材是由楊志峰、劉靜玲等在第一版（2004年）的基礎上進行修訂，由高等教育出版社于2010年正式出版的《環(huán)境科學概論》第二版。該教材相比于第一版，語言更加精煉，內容更加豐富，重要的知識點更加突出。該書共包含四篇：《環(huán)境與環(huán)境問題》《環(huán)境科學的理論基礎》《環(huán)境科學技術與方法》《環(huán)境管理與時間》。但是，由于出版時間較早，書中部分內容過于陳舊，無法滿足當前時代背景下的教學需求。例如，第一篇《環(huán)境與環(huán)境問題》的5.1小節(jié)《全球變暖》中，列舉了1990年及2000年大氣中CO2體積分數，分別為350和368 ppm。據統(tǒng)計，2020年大氣中CO2體積濃度已達410 ppm以上，局部地區(qū)（如我國浙江臨安監(jiān)測站）甚至高達430 ppm［3］。因此，該教材中數據落后，不能反映近年來大氣中CO2濃度的變化情況，而清楚了解大氣中CO2濃度變化對于深刻認識目前全球范圍內所面臨的溫室效應等氣候問題至關重要。此外，教材中全球環(huán)境變化知識較為缺乏。如大氣環(huán)境方面，與人們生活息息相關的問題已經從“酸雨”“光化學煙霧”等轉移到“PM2.5”“霧霾”等。因此，如果教材內容更新及時，相關數據更為全面，涉及的前沿知識更多，無疑會更有利于培養(yǎng)學生的環(huán)境倫理觀，提升學生對環(huán)境保護的使命感，激發(fā)學生對專業(yè)課程學習的興趣。

2.2 課堂模式單一

隨著化學和化學工業(yè)的飛速發(fā)展，各種環(huán)境問題日益突出，隨著可持續(xù)發(fā)展理論和“雙碳”戰(zhàn)略目標的相繼提出，環(huán)境科學在人類發(fā)展進程中的重要性日益凸顯［4］。環(huán)境科學是一門交叉性較強的學科，該學科的發(fā)展除了遵循其自身的發(fā)展規(guī)律外，還必須不斷吸取其他相關學科的理論和方法，才能不斷完善。因此，環(huán)境科學的發(fā)展不僅呈現(xiàn)較強的交叉性和綜合性，還在不斷吸收時代發(fā)展所帶來的特殊性。因此，《環(huán)境科學概論》這門課程所覆蓋的領域和涉及的內容極其廣泛。因此，在較短的課時安排中，如何較好地完成《環(huán)境科學概論》課程的教學任務，避免走馬觀花式的“淺嘗輒止”，對專任教師來說具有一定的挑戰(zhàn)性。與其他課程一樣，部分教師在講授該課程的過程中，為了在有限的時間內完成大量課程內容，迫不得已選擇了“灌輸式”的課堂講授方式?？菰锏慕虒W內容、單一的教學模式、緊湊的教學過程，導致師生之間缺少互動和交流，無法調動學生的學習興趣［5］。這樣一來，學生的積極性和主觀能動性都較差，不僅不能較好地完成環(huán)境科學先導課程的學習，而且還會影響后續(xù)其他專業(yè)課程的學習積極性，這對于實現(xiàn)環(huán)境專業(yè)學生的培養(yǎng)目標是極其不利的。

2.3 教學資源更新慢

課堂效果和教師水平的提高一定程度上受到教學資源豐富程度的影響。一方面，高等教育出版社官方網站提供了與《環(huán)境科學概論》第二版相配套的PPT課件。然而，由于教材本身內容陳舊，課件中相關內容同樣無法適應當前教學需要。除此之外，由于教學手段的多元化發(fā)展，多媒體教學方式也日新月異，各種“線下”和“線上”的教學平臺也在不斷沖擊當前傳統(tǒng)的教學方式［6］。然而，由于《環(huán)境科學概論》覆蓋的領域廣，涉及的內容多，教師需要不斷地完善相關課件，整體難度較大且周期較長，因此就導致一些教學和科研任務繁重的教師沒有時間去不斷學習環(huán)境科學的前沿知識，更沒有精力去不斷完善教學課件。如此一來，在客觀和主觀因素雙重作用下，教學資源的落后可能使課堂更加沉悶，無疑是提高教學教育效果的障礙。

3 “雙碳”背景下《環(huán)境科學概論》課程教學改革

碳達峰和碳中和目標對我國是挑戰(zhàn)，也是實現(xiàn)經濟、能源、環(huán)境與氣候的可持續(xù)發(fā)展的新的機遇。由于環(huán)境問題是隨著社會發(fā)展和人們對它的認識程度不斷發(fā)生變化的，因此環(huán)境科學所關注的內容也在不斷發(fā)展，推動著《環(huán)境科學概論》的教學改革，以適應社會發(fā)展和國家需求。因此，在“雙碳”背景下對《環(huán)境科學概論》課程進行教學改革，促進教學教育效果的提升，顯得非常迫切?；谝陨戏治觯凇疤贾泻汀北尘跋?，借助“互聯(lián)網+”，可以從以下幾個思路對《環(huán)境科學概論》課程進行教學改革。

3.1 信息融入

自工業(yè)革命以來，大氣中CO2濃度逐年上升，全球性的氣候變暖問題成為人類面臨的巨大挑戰(zhàn)之一?！疤贾泻汀辈粌H是聯(lián)合國氣候變化框架公約《巴黎協(xié)定》所規(guī)定的目標，是世界潮流，也是我國應對氣候變化做出的策略。教師可以根據國家相關政策，解讀環(huán)境科學在碳中和行動中的發(fā)展方向時融入相關的課程思政元素，不斷完善教學材料。例如，《全球環(huán)境變化》這一節(jié)包含全球變暖、臭氧層耗竭、酸雨危害加劇、全球生態(tài)系統(tǒng)退化和環(huán)境安全及國際合作等內容，教師在教學時可以重點介紹全球變暖問題，通過解讀近年來大氣中CO2濃度的變化趨勢，引出我國“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略目標。因此，在教學過程中可適當增加對碳中和政策的解讀，深入剖析“雙碳”與環(huán)境科學之間的關系，可以讓學生清楚“碳中和”目標的科學內涵、相關政策制定原因與意義，同時明確當今社會日益突出的環(huán)境問題對環(huán)境學科發(fā)展提出的新要求。

另一方面，在“雙碳”背景下，各行各業(yè)都在尋找解決之策。目前，世界溫室氣體的排放主要是CO2，對于CO2的捕集和利用是眾多科研工作者所關注的熱點［7］。實現(xiàn)CO2的資源化利用能夠在控制大氣中CO2濃度的同時，將其轉化為有利用價值的化學品，實現(xiàn)廢棄碳資源的循環(huán)利用，一直是眾多研究者們的主攻領域。例如，以CO2為原料，生產尿素、碳酸二甲酯、聚醚酯多元醇等［8］。因此，在教學過程中，可以對碳的循環(huán)進行補充和拓展，融入“雙碳”政策、拓展CO2資源化利用的相關知識，培養(yǎng)學生的學科交叉視野。

3.2 汲取前沿

《環(huán)境科學概論》不僅與自然科學學科、工程學科緊密交叉，而且還與社會、管理、政治等人文學科相互滲透，使得當前環(huán)境科學學科的發(fā)展呈現(xiàn)出較強的綜合性和交叉性特點。因此，充分利用互聯(lián)網資源，汲取更前沿的知識，完善教學課件，或使用相關的音像資料進行講解，重點突出環(huán)境科學領域的研究前沿和典型案例，可以極大地激發(fā)學生的學習興趣。例如，在《全球變暖》這一節(jié)，雖然對溫室效應的原理做了介紹，但并未對全球氣候變暖的原因、危害以及全球應對策略等方面做進一步探討。因此，授課教師可以在課堂上提出問題，引導學生利用網絡資源進行自主學習，對氣候變暖的學習進行拓展，去探究產生溫室效應的主要原因，同時結合相關的環(huán)境政策，認識我國在應對全球氣候變暖問題上的大國擔當。這樣一來，不僅可以培養(yǎng)學生的自主學習、獨立分析、解決問題的能力，也能夠讓學生了解與自己專業(yè)相關的國家政策，提升學生對環(huán)境保護專業(yè)的認識水平。

教學與科研是不可分割的，二者之間相輔相成［2］。因此，教師要有針對性地選取一些新的科學研究知識，完善教學內容，同時也能開闊學生的視野，增強學生的學習興趣。例如，教師可以從與環(huán)境相關的高水平國內外學術期刊（如Environmental Science & Technology、Water Research、Chemosphere等）獲取國內外有關環(huán)境修復技術、環(huán)境問題、環(huán)境監(jiān)測手段、碳中和技術等方面的最新發(fā)展情況［9］。并且，要做到以科研促教學，積極參加國內的環(huán)境學科及相關主題的學術會議，了解國內外環(huán)境領域的相關學術前沿知識，并以此對教學內容進行相應的調整，有針對性地設置相關的專題內容，使學生能夠更多地接觸與國際學術前沿接軌的專業(yè)知識。

3.3 優(yōu)化課堂

采用“教學+討論”的教學模式有利于學生加深對環(huán)境學科的認識，從而更加明確學習《環(huán)境科學概論》課程的目的。例如，在第一章《環(huán)境與環(huán)境問題》的學習中，在講授環(huán)境問題時，可以用“全球十大污染事件”作為討論題目，讓學生通過自學對相關污染事件的背景、原因、危害以及背后的化學原理和應對策略等進行討論，最后通過分組展示的方法進行總結。這樣可以極大地加深學生對環(huán)境問題的認識，從而理解環(huán)境學科的特殊使命。此外，一些章節(jié)在融入了“碳中和”主題后特別適合采用“教學+討論”教學模式進行授課。例如，第三篇《環(huán)境污染控制》與碳中和技術密切相關。在進行這章教學時，可以以光催化水體污染物（如染料、農藥、抗生素等）去除技術為案例，引導學生查閱文獻進行自學并進行分組討論：光催化技術的基本原理是什么？與傳統(tǒng)污染修復技術相比，其優(yōu)勢在哪里？當前光催化技術面臨著哪些實際問題？最后做總結匯報。這樣一來，學生通過自主學習，既了解了一些傳統(tǒng)的污染環(huán)境修復技術，也接觸到一些符合碳中和政策的新型環(huán)境修復技術。與傳統(tǒng)的教師單方面講授課本知識、學生被動接受知識的教學模式相比，采用“教學+討論”教學模式不僅可以激發(fā)學生學習的主動性，還能夠拓展學生的學科交叉視野，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力［10］。

4 結論

本論文基于碳中和政策，根據環(huán)境科學與環(huán)境工程專業(yè)的學科特點和人才培養(yǎng)目標，對《環(huán)境科學概論》課程教學所存在的問題和改革進行了初步探討。在“碳中和”的背景下，將《環(huán)境科學概論》教學與互聯(lián)網有機結合進行教學改革，融入“碳中和”相關知識，不斷補充和完善新的教學知識以彌補教材知識陳舊、內容過時的不足；同時，充分利用多元化的途徑，讓學生多角度地學習有關環(huán)境學科的知識，創(chuàng)新“教學+討論”教學模式，增加學生和教師之間的互動，讓學生能夠從理論、思維和方法上把握課程的主要內容，提高學生的積極性和主動性，從而提升教學教育的效果。

參考文獻

［1］曹紅艷．實現(xiàn)碳達峰“十四五”是關鍵［R］．經濟日報，2021-01-18（1）．

［2］陳靜，陸雋鶴，王洪梅，等．高?！董h(huán)境科學概論》課程的教學實踐與改革［J］．當代化工研究，2023（1）：155-157．

［3］中國氣象局氣候變化中心．中國溫室氣體報告［R］．［2022-09-10］．

［4］梁莎，王琳玲，黃亮，等．“雙碳”戰(zhàn)略背景下環(huán)境工程原理課程教學改革的思考［J］．高教學刊，2023（9）：51-54．

［5］段正洋，許永濤，胡檸檬．高?！碍h(huán)境科學概論”課程思政建設探索［J］．成才之路，2022（26）：17-20．

［6］魏貴娟．信息化教學手段在大學英語教學中的應用［J］．教育信息化論壇，2021（4）：8-9．

［7］Jiang Z，Xu X，Ma Y，et al．Filling metal-organic framework mesopores with TiO2 for CO2 photoreduction［J］．Nature，2020，586：549-554．

［8］韓依．二氧化碳綠色資源化利用實現(xiàn)碳中和的研究進展［J］．當代化工，2023（52）：973-976．

［9］胡長興，李威，高夫燕，等．利用外文期刊進行工程專業(yè)外語教學可行性及效益初探［J］．現(xiàn)代企業(yè)教育，2013（12）：487．

［10］翁攀峰，楊伊．“課堂+網絡+討論”混合式教學的實踐——以溫州醫(yī)科大學《基礎》課為例［J］．教育教學論壇，2019（12）：186-187．

Discussion on Teaching Improvement of Introduction to Environmental Science under the Background of Carbon Peaking and Carbon Neutrality

Tian Fengyu

Yangtze Universit， Jingzhou

Abstract： Under the background carbon peaking and carbon neutrality， it is a necessary to carry out reform exploration and practical research on the teaching of “Introduction to Environmental Science”. By integrating carbon neutral policies， empowering course content， teaching mode and teaching method through the internet， and innovating the teaching model of “teaching and discussion”， the teaching effect will gradually be improved. Therefore， it can help students to understand the development history， core theories， basic methods and subject frontiers of environmental science， strengthen their environmental ethics and awareness.

Key words： Introduction to environmental science; Interdisciplinary; Carbon peaks; Carbon neutral; Teaching reform