土木工程專業(yè)環(huán)境保護(hù)概論課程教學(xué)改革與實(shí)踐

摘 要 環(huán)境保護(hù)概論課程在土木工程專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中存在課程內(nèi)容較多、課時(shí)安排較少，學(xué)生重視程度低、課堂氛圍差，授課形式單一、實(shí)踐教學(xué)較少等問(wèn)題。本研究提出一種基于全過(guò)程的課程教學(xué)設(shè)計(jì)，在不改變總學(xué)時(shí)的情況下改進(jìn)教學(xué)安排，增加教師評(píng)卷、學(xué)生互評(píng)課程作業(yè)等教學(xué)元素，在教學(xué)實(shí)踐中順利推行。通過(guò)分析調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果，發(fā)現(xiàn)此教學(xué)改革得到學(xué)生較好的反饋和積極的回應(yīng)，若持續(xù)改進(jìn)、不斷完善，可使針對(duì)土木學(xué)子的環(huán)保教育落到實(shí)處。

關(guān)鍵詞 土木工程；環(huán)境保護(hù)概論；全過(guò)程；調(diào)查問(wèn)卷

中圖分類號(hào)：G424 " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " "DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.12.029

Teaching Reform and Practice of Introduction to Environmental Protection

Course in Civil Engineering Major

DENG Hongyang， LI Dan， DUAN Xiang

（School of Civil Engineering and Architecture， Wuhan Polytechnic University， Wuhan， Hubei 430023）

Abstract The course of Introduction to Environmental Protection has problems in the teaching practice of civil engineering major， such as a large amount of course content， limited class schedule， low attention from students， poor classroom atmosphere， single teaching format， and limited practical teaching. This study proposes a curriculum teaching design based on the entire process， which improves teaching arrangements without changing the total learning hours， adds teaching elements such as teacher grading and student peer evaluation of course assignments， and smoothly implements them in teaching practice. Through questionnaire analysis， it was found that this teaching reform has received good feedback and positive responses from students. If continuously improved and perfected， it can make environmental education for civil engineering students practical.

Keywords civil engineering; Introduction to Environmental Protection; full process; questionnaire

近年來(lái)，“新工科”“互聯(lián)網(wǎng)+”、智能建造等新理念涌現(xiàn)，掀起了土木工程行業(yè)領(lǐng)域新一輪的改革和升級(jí)，也為土木工程這一傳統(tǒng)工科專業(yè)的教學(xué)帶來(lái)了重大機(jī)遇和挑戰(zhàn)[1]。2016年4月，工程教育認(rèn)證國(guó)際研討會(huì)在北京召開(kāi)，大會(huì)行業(yè)專家和學(xué)者確定了土木工程專業(yè)的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)齊，要踐行成果導(dǎo)向教育理念，越來(lái)越多的中國(guó)高校對(duì)此表示接納和執(zhí)行。

武漢輕工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┳?021年起遞交土木工程專業(yè)工程教育認(rèn)證的申請(qǐng)，而環(huán)境保護(hù)概論課程正是在此背景下增設(shè)的專業(yè)選修課。該課程以辯證的角度概述環(huán)境與發(fā)展的關(guān)系，闡述環(huán)境污染的基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)，探討水、大氣、土壤、固體廢棄物污染及其防控對(duì)策，介紹環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)及管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，并結(jié)合土木工程案例，使學(xué)生能理解和評(píng)價(jià)工程實(shí)踐中的復(fù)雜土木工程專業(yè)問(wèn)題對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響[2]。

然而，自2021年9月首次開(kāi)課以來(lái)，選修課的模糊定位導(dǎo)致學(xué)生對(duì)環(huán)境保護(hù)概論課程認(rèn)知不足，經(jīng)學(xué)情調(diào)研發(fā)現(xiàn)：多數(shù)學(xué)生認(rèn)為環(huán)保課是水課，學(xué)分低（1.0學(xué)分），開(kāi)設(shè)的必要性不大，與土木工程專業(yè)知識(shí)體系沒(méi)有密切關(guān)系，且對(duì)考研和就業(yè)的助益不明顯。這種態(tài)度導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性低下，課堂教學(xué)效果欠佳。因此，基于工程教育認(rèn)證理念，為促進(jìn)學(xué)生關(guān)注土木工程領(lǐng)域的環(huán)境問(wèn)題，為同類學(xué)院環(huán)保課的教學(xué)設(shè)計(jì)探索新途徑、積累新經(jīng)驗(yàn)，課程組開(kāi)展了以環(huán)境保護(hù)概論課程為研究對(duì)象的教學(xué)改革與實(shí)踐，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效率，為高校青年教師講好環(huán)保課提供學(xué)理支撐，切實(shí)推進(jìn)武漢輕工大學(xué)申請(qǐng)土木工程專業(yè)工程教育認(rèn)證的步伐。

1 "目前存在的主要問(wèn)題

1.1 "課程內(nèi)容較多，課時(shí)安排較少

一方面，環(huán)境保護(hù)概論課程的相關(guān)教材較多，但針對(duì)土木工程專業(yè)的版本較少，授課教師不易篩選符合教學(xué)大綱要求的課程內(nèi)容。以我校土木工程專業(yè)為例，專業(yè)方向包括建筑工程、道橋工程等，可選擇通識(shí)教育課程教材，并整合相關(guān)工程案例知識(shí)，從多方面進(jìn)行講授，形成環(huán)保教育和土木工程專業(yè)教育的有機(jī)融合。然而，市售環(huán)保課程教材通常有十幾個(gè)章節(jié)，涉及內(nèi)容偏多，涵蓋環(huán)境科學(xué)中的各個(gè)方面，專業(yè)知識(shí)對(duì)于非環(huán)境專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)較難理解，容易引起畏難情緒，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣的喪失[3]。另一方面，由于環(huán)境保護(hù)概論課程在我校土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案中的定位是專業(yè)選修課，開(kāi)設(shè)在大三或大四學(xué)期，課時(shí)安排為16學(xué)時(shí)，學(xué)生無(wú)法較好地掌握相關(guān)理論，只能走馬觀花地了解基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)生僅記住一些關(guān)鍵詞，無(wú)法在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)環(huán)境污染問(wèn)題并提出解決方案。

1.2 "學(xué)生重視程度低，課堂氛圍差

一方面，環(huán)境保護(hù)概論課程學(xué)分低，且授課內(nèi)容與大分值的土木工程主干課（如結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理等）差別較大，沒(méi)有復(fù)雜難懂的受力分析和數(shù)據(jù)計(jì)算[4]。學(xué)生認(rèn)為這種課的難度低，無(wú)須花時(shí)間深入學(xué)習(xí)，更加不會(huì)做章節(jié)習(xí)題來(lái)鞏固課程知識(shí)。另一方面，該課程一般為大班教學(xué)，學(xué)生人數(shù)在60至100人不等，授課教師很難關(guān)注到每一位學(xué)生，造成了部分學(xué)生上課聽(tīng)講不認(rèn)真、玩手機(jī)、埋頭準(zhǔn)備考研考公資料，甚至缺課，師生互動(dòng)困難，教學(xué)往往成為教師的獨(dú)角戲。

1.3 "授課形式單一，實(shí)踐教學(xué)較少

一方面，大部分高校對(duì)于環(huán)保課的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)采用多媒體為主、適當(dāng)板書(shū)為輔的常規(guī)教學(xué)模式，但土木工程專業(yè)的學(xué)生不具備較為扎實(shí)的環(huán)境專業(yè)知識(shí)功底，對(duì)一些環(huán)境技術(shù)、理論知識(shí)的理解較為困難，若課堂僅是以教師授課為主，學(xué)生往往只能被動(dòng)接受教育[5]。另一方面，環(huán)境保護(hù)概論課程具有通識(shí)教育的特殊屬性，與本專業(yè)強(qiáng)相關(guān)的實(shí)踐考查環(huán)節(jié)較少[6]。學(xué)生上課只能結(jié)合教材和PPT課件進(jìn)行理解消化，但部分概念較為抽象和空洞；由于對(duì)一些環(huán)境技術(shù)方法和工程處理設(shè)施缺少感性認(rèn)知，學(xué)生很難參與課堂教學(xué)分享自己的見(jiàn)解，導(dǎo)致環(huán)保教育與專業(yè)教育脫鉤。

2 "教學(xué)改革方法

針對(duì)上述問(wèn)題，本研究在一般教學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，引入期末考卷評(píng)講和課程作業(yè)互評(píng)機(jī)制，采用一種新教學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)劃環(huán)境保護(hù)概論課程的全過(guò)程。對(duì)于16學(xué)時(shí)的短課，一般的教學(xué)安排為第1―8周課堂講授，第9周學(xué)生自主復(fù)習(xí)、教師答疑，第10周期末考試；本研究調(diào)整為第1―7周課堂講授，第8周學(xué)生課余集中完成課程作業(yè)，第9周期末考試，第10周學(xué)生重返課堂，教師評(píng)講試卷并開(kāi)展學(xué)生互評(píng)課程作業(yè)。全過(guò)程環(huán)保課教學(xué)設(shè)計(jì)如圖 1所示。

新教學(xué)設(shè)計(jì)不改變總計(jì)10周常規(guī)的教學(xué)安排時(shí)長(zhǎng)，主要是調(diào)整了第8―10周的教學(xué)安排，將課堂學(xué)時(shí)重新劃分第1―7周和第10周，實(shí)際課堂學(xué)時(shí)保持16學(xué)時(shí)。首先，總學(xué)時(shí)不變不影響教學(xué)大綱對(duì)課程的總體指導(dǎo)；其次，此教學(xué)安排擺脫了以往教師只關(guān)注課堂45分鐘教學(xué)設(shè)計(jì)的困境，整合課程教學(xué)的全過(guò)程，有助于教師在45分鐘內(nèi)聚焦小章節(jié)教學(xué)任務(wù)，并在16學(xué)時(shí)內(nèi)達(dá)成課程總體教學(xué)目的，形成釘子回腳、抓鐵有痕的教學(xué)閉環(huán)。

具體而言，環(huán)境保護(hù)概論課程主要教學(xué)內(nèi)容如下：緒論、生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境保護(hù)、大氣環(huán)境保護(hù)、固體廢棄物污染及資源化、土壤污染及其防治等，在緒論中著重講解可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。其中，重點(diǎn)章節(jié)為固、液、氣三項(xiàng)的環(huán)境污染問(wèn)題講解及防治手段介紹。由于新教學(xué)設(shè)計(jì)將8周內(nèi)容壓縮在前7周完成，第10周主要內(nèi)容變更為試卷評(píng)講和互評(píng)課程作業(yè)，占用2個(gè)課堂學(xué)時(shí)，為減少重點(diǎn)章節(jié)的大幅調(diào)整，故酌情將土壤污染及其防治內(nèi)容設(shè)為學(xué)生課后自學(xué)。土壤本身包含固、液、氣三相，且土壤污染問(wèn)題是土木行業(yè)中的一項(xiàng)環(huán)境挑戰(zhàn)，非常適合考查學(xué)生對(duì)前課知識(shí)的理解程度，以及能否結(jié)合專業(yè)背景探討社會(huì)熱點(diǎn)。

除了保證主要教學(xué)內(nèi)容，將期末考試前一周安排為學(xué)生集中完成課程作業(yè)，期末考試結(jié)束后提交。課程作業(yè)在第7周課程教學(xué)完成后布置，以武漢輕工大學(xué)校內(nèi)某棟建筑或交通設(shè)施的更新改造為題，指出其中存在的環(huán)境問(wèn)題，繪制更新改造效果圖，須契合現(xiàn)階段城市更新的發(fā)展理念。開(kāi)放式的課程作業(yè)不僅圍繞環(huán)保問(wèn)題，且兼顧土木工程專業(yè)知識(shí)，考查學(xué)生能否在學(xué)習(xí)環(huán)保知識(shí)的基礎(chǔ)上學(xué)以致用，結(jié)合自身專業(yè)開(kāi)展一定的設(shè)計(jì)實(shí)踐。期末考試前，學(xué)生們自主查閱環(huán)保的相關(guān)報(bào)道，豐富視野，綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)完成項(xiàng)目挑戰(zhàn)，即以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向。充分利用課后和考前的第二課堂時(shí)間，無(wú)形中也拉長(zhǎng)了專業(yè)選修課的教育時(shí)長(zhǎng)，達(dá)成在日常生活中滲透環(huán)保教育的目的。

新教學(xué)設(shè)計(jì)中最重要的是最后一課。一般教學(xué)安排的末尾是教師出題，考核學(xué)生是否掌握課程重點(diǎn)知識(shí)，學(xué)生考完后獲得分?jǐn)?shù)，教師改卷后歸檔課程，師生互動(dòng)僅為學(xué)生考試、教師監(jiān)考，考核形式對(duì)于課程教學(xué)無(wú)益。由于考試答案一般不公布，學(xué)生無(wú)法得知作答對(duì)錯(cuò)；相對(duì)地，教師雖然能通過(guò)試卷分析找出學(xué)生哪些知識(shí)點(diǎn)未掌握，但沒(méi)有機(jī)會(huì)傳達(dá)給學(xué)生，只能以教學(xué)反思的形式記錄，持續(xù)改進(jìn)，使下一屆學(xué)生受益。然而，不同屆的學(xué)生對(duì)于相同知識(shí)的掌握程度、理解能力不盡相同，此種改進(jìn)往往收效甚微，有時(shí)還適得其反。故本研究強(qiáng)調(diào)第10周的最后一課需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行考卷評(píng)講，這并不是和學(xué)生簡(jiǎn)單地對(duì)答案，而是再次和學(xué)生一起回顧課程每個(gè)章節(jié)的重難點(diǎn)，將環(huán)保思想銘刻在學(xué)生的腦海中；同時(shí)，基于學(xué)生的共性錯(cuò)題，針對(duì)性地講解和突破，彌補(bǔ)學(xué)生的知識(shí)薄弱區(qū)，尤其是自學(xué)的土壤污染及其防治內(nèi)容，不可輕易讓學(xué)生的知識(shí)體系留白。

此外，學(xué)生在期末考試后重返課堂，已經(jīng)放下了考前的緊張感，課程作業(yè)也已提交，沒(méi)有任何課業(yè)負(fù)擔(dān)，能夠全身心地積極投入課堂活動(dòng)中，這非常適合第10周的另一項(xiàng)重要教學(xué)內(nèi)容——學(xué)生互評(píng)課程作業(yè)。開(kāi)放式設(shè)計(jì)不同于章節(jié)小測(cè)驗(yàn)，不是考查客觀知識(shí)，而是一種綜合能力實(shí)踐。學(xué)生在自主完成作品設(shè)計(jì)后，可以作為評(píng)委對(duì)他人作品進(jìn)行鑒賞與批評(píng)，不僅能鍛煉學(xué)生的邏輯思考、歸納總結(jié)以及與人溝通的能力，還是對(duì)自身課程知識(shí)和專業(yè)技術(shù)的查漏補(bǔ)缺，進(jìn)一步鏈接環(huán)保教育和土木工程人才培養(yǎng)。誠(chéng)然，學(xué)生的思維天馬行空，教師在學(xué)生互評(píng)中需要做到有的放矢，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，組員們輪流發(fā)言討論，分享其他同學(xué)設(shè)計(jì)作品中的亮點(diǎn)；同時(shí)，教師預(yù)先設(shè)定統(tǒng)一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，幫助學(xué)生在互評(píng)中逐條計(jì)分，公平公正，有理有據(jù)。以上即基于全過(guò)程的環(huán)保課程教學(xué)設(shè)計(jì)，已于2023年春季學(xué)期開(kāi)展實(shí)踐。

3 "教學(xué)實(shí)踐反饋

環(huán)境保護(hù)概論課程教學(xué)改革與實(shí)踐的第1周，筆者在課堂上介紹了新的教學(xué)安排，并在第10周課堂上以調(diào)查問(wèn)卷的形式收集了參與本學(xué)期課程的學(xué)生對(duì)于新教學(xué)設(shè)計(jì)的滿意度和意見(jiàn)建議。相關(guān)問(wèn)卷題目如表1所示。

表1 " "相關(guān)問(wèn)卷題目

共計(jì)回收97份有效調(diào)查問(wèn)卷，包含參與課程學(xué)習(xí)的土木工程專業(yè)4個(gè)班級(jí)的學(xué)生，問(wèn)題1—4的答卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2―圖5所示。

問(wèn)卷問(wèn)題1等效于學(xué)情調(diào)查，有約1/3的學(xué)生認(rèn)為環(huán)境保護(hù)概論課程的重要程度較低，符合預(yù)期，與本研究歸納的課程教學(xué)主要問(wèn)題相呼應(yīng)，學(xué)生對(duì)于1.0學(xué)分的選修課仍存在部分偏見(jiàn)，這種由來(lái)已久的觀念不易通過(guò)一次教學(xué)改革實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。問(wèn)卷問(wèn)題2與本研究中教學(xué)改革緊密聯(lián)系，有近3/4的學(xué)生對(duì)于新教學(xué)設(shè)計(jì)的好感度更高，表明新教學(xué)設(shè)計(jì)得到了大部分學(xué)生的認(rèn)可（圖2，圖3）。

圖2 " 問(wèn)題1答卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖3 " 問(wèn)題2答卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果

問(wèn)卷問(wèn)題3針對(duì)授課形式展開(kāi)調(diào)查。以教師主講、板書(shū)為代表的傳統(tǒng)教學(xué)法仍主導(dǎo)著當(dāng)下學(xué)生對(duì)于課堂教學(xué)模式的認(rèn)知，超過(guò)半數(shù)的學(xué)生認(rèn)為其有助于學(xué)習(xí)知識(shí)；課前復(fù)習(xí)并線上答題等混合式教學(xué)的新范式對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)法有沖擊，但不足50%的支持率表明了該教學(xué)方法存在局限性；視頻欣賞、師生問(wèn)答這類互動(dòng)式教學(xué)則明顯優(yōu)于上述兩種方法，學(xué)生的接納程度更高。在視頻播放完隨即進(jìn)行互動(dòng)討論分享觀點(diǎn)，圍繞課程作業(yè)開(kāi)展教師參與下的學(xué)生互評(píng)，避免師生在理論知識(shí)的教學(xué)過(guò)程中強(qiáng)行問(wèn)答，才能潛移默化地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣（圖4）。

圖4 " "問(wèn)題3答卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果

筆者在期末考卷中安排了開(kāi)放式綜合分析題，學(xué)生通過(guò)閱讀文字材料，論述“如何促進(jìn)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和綠色低碳修復(fù)”。土壤污染及其防治在本次教學(xué)改革中屬于自學(xué)內(nèi)容，僅憑教師的課堂講授學(xué)生無(wú)法輕易作答，即可達(dá)成考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度、課后是否自主學(xué)習(xí)的目的。問(wèn)題4的答卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果一定程度上反映了本研究中教學(xué)改革與實(shí)踐的效果。經(jīng)過(guò)教師在最后一課的補(bǔ)充講解，約64%的學(xué)生反思題目難度屬于中等水平，點(diǎn)選答題難度簡(jiǎn)單和非常簡(jiǎn)單的學(xué)生數(shù)（17人和3人）分別大于點(diǎn)選困難和非常困難的學(xué)生數(shù)（13人和2人），充分說(shuō)明教學(xué)實(shí)踐效果良好（圖5）。

圖5 " "問(wèn)題4答卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果

通過(guò)整理問(wèn)題5答卷的意見(jiàn)建議，以高頻詞云圖的形式展示為圖6。學(xué)生對(duì)于互動(dòng)式教學(xué)的肯定和需求得以體現(xiàn)，證明了新教學(xué)設(shè)計(jì)中第10周的必要性。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，相比45分鐘課堂中教師與個(gè)別學(xué)生不情愿的教學(xué)問(wèn)答更高效，學(xué)生覆蓋面更廣。只有真正走入學(xué)生之中，聆聽(tīng)學(xué)生的聲音，教師才能提升教學(xué)實(shí)踐的效果。

圖6 " "問(wèn)題5答卷高頻詞云圖

4 "結(jié)語(yǔ)

針對(duì)環(huán)境保護(hù)概論課程在土木工程專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中的主要問(wèn)題，本研究提出一種基于全過(guò)程的課程教學(xué)設(shè)計(jì)，在教學(xué)實(shí)踐中順利推行。通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷分析，發(fā)現(xiàn)此教學(xué)改革得到學(xué)生較好的反饋和積極的回應(yīng)?；诠こ探逃J(rèn)證理念，新教學(xué)設(shè)計(jì)將持續(xù)改進(jìn)、不斷完善，逐步提高土木工程專業(yè)環(huán)境保護(hù)概論課程的地位，使對(duì)土木學(xué)子的環(huán)保教育落到實(shí)處。

基金項(xiàng)目：武漢輕工大學(xué)校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目（XQ2022008）。

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