提升環境工程學課程內涵及教學成效的探索與實踐

郭曉燕 周啟星 張紫馳 王鑫 范守港 胡萬里 展思輝 翟利芳 陳翠紅

摘 要：隨著我國高等教育一流本科課程建設步伐的加快和環境污染防治的戰略需求，提升環境工程學課程的內涵和教學成效尤為重要。文章基于多年的教學探索、思考和實踐，開創了教學引擎（Engine）-教學主脈（Main Vein）-教學經絡（Channel）的E-MV-C教學模式;不僅使學生體悟到環境科學知識到環境工程知識、思維、方法的高階性邁越，而且培養了學生發現問題、分析問題和解決問題的創新能力，同時使學生體驗到了對實踐應用的挑戰度。

關鍵詞：環境工程學;一流課程建設;高階性;創新性;挑戰度

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：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

當前在全國各地貫徹落實習近平總書記關于教育的重要論述和全國教育大會精神的大好形勢下[1]，教育部要全面振興本科教育，加快一流本科課程建設的步伐。但是，現在很多課程過多地注重教學形式而忽略了課程內涵，形式豐富但內容空虛，嚴重影響了一流課程建設的有效性。因此，根據教育部印發的《關于一流本科課程建設的實施意見》[2]和《高等學校課程思政建設指導綱要》[3]，研究如何注重課程的高階性、創新性和挑戰度的有效實施，從而達到立德樹人的效果，具有重要的意義。

環境工程學是理工科環境類專業的必修課，其主要任務是運用工程技術的原理和方法來防治環境污染，并要求合理地利用自然資源，保護和改善環境質量，使人類和環境得到協調的可持續發展，建設生態文明，促進人與自然和諧共生。南開大學環境工程學教學團隊在多年努力實踐的基礎上，實現了環境工程學課程目標-課程內容-課程環節-課程產出的高度融合與升華。整個課程以發現問題-分析問題-解決問題的理念為引擎，以從原理、學術前沿-方法、手段-工程設施、設備的科學到工程的轉化思路為主脈，以歷史文獻和前沿文獻補充與完善教材，科研項目滲透和拓展課程內容，實踐項目深入和延伸課程體系等為多個經絡的集知識、能力、思維培養為一體的生命體，開創了教學引擎（Engine）-教學主脈（Main Vein）-教學經絡（Channel）的教學模式，簡稱E-MV-C模式。基于此，環境工程學于2019年獲得天津市一流課程建設立項。

具體來說，環境工程學課程的學習需要回答以下四個問題：為什么學習環境工程學課程？環境工程學學什么？環境工程學如何學？環境工程學學習成效如何？其中，學什么，如何學？以學生為中心，以產出為導向，根據學習成效，持續教改，根據產出不斷持續改進。

一、提升環境工程學課程內涵和教學成效的建設目標

為什么學習環境工程學課程？基于以下三個環境工程學課程的建設目標。

（一）知識掌握目標

環境工程學針對人類生活和生產發展產生的環境污染問題，引導學生利用自然科學和工程學的基礎知識和原理，尋求經濟、高效的方法手段進行有效控制和解決，使學生掌握水污染控制、大氣污染控制、固體廢棄物處理與處置等環境污染控制的傳統方法技術到最新方法技術的原理、工藝、工程實施的系統知識，并體悟科學知識到工程知識的高階性邁越，同時思索時代變遷對污染產生、污染特征、污染防治標準及其污染防治策略的深刻思政烙印，以期從本質上認識環境工程學發展規律，更好地把握其發展脈絡。

（二）能力培養目標

通過深入生活、生產實踐、文獻查閱和政策解讀，引導學生發現環境污染問題，從經濟、政治、文化、社會發展、生態環境等多個角度全面深入分析環境污染控制的本質，培養學生運用習近平新時代中國特色社會主義及“五位一體”總體布局的戰略思想來解決環境問題的獨特、創新的思維和視角，并以科研課題及實驗等形式思考、實踐環境問題解決的思路、方法、手段，體會科學和工程思維的創新歷程，以期培養學生運用馬克思主義的立場觀點方法發現問題、分析問題、解決問題的創新思維與能力。

（三）情懷塑造目標

通過習近平新時代中國特色社會主義及“五位一體”總體布局的戰略思想和新發展理念，引導學生探究環境污染問題的產生、發現、分析、解決過程中對人類的挑戰，提高學生的專業認同感，塑造學生求真務實、勇于創新的科學精神，精益求精的大國工匠精神，服務于美麗中國建設的家國情懷和使命擔當，以及人與環境和諧統一的情懷，以期讓學生深刻體悟生態文明建設的思想內涵和哲學思考。

二、提升環境工程學課程內涵和教學成效的建設內容

環境工程學課程基于課程建設目標，以學生為中心，以產出為導向，針對環境工程學課程學什么、如何學、學習成效，從課程內容、資源建設、教學內容、組織實施、成績評定、課程評價、產出成果等方面持續建設。

（一）環境工程學學什么

其中課程內容如圖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篇章。每個篇章包括專題技術和綜合實踐課。

以上內容基于我們的教材、參考書、文獻、政策文件、課題、實驗室實驗和工程實踐等資源建設的強大支撐。

概括來說，環境工程學學什么是基于教學主脈的模式，基于習近平新時代中國特色社會主義及“五位一體”總體布局的戰略思想為指導，全方位引導學生探究環境污染問題的產生、發現、分析和解決，真正詮釋了“科學家發現事物，工程師使它們變得有用”的內涵，旨在培養學生的科學精神和工匠精神，使學生體悟環境科學知識到環境工程知識、思維、方法的高階性邁越，并兼具科學家和工程師的角色，把二者很好地融合，以期從本質上認識環境工程學發展規律，更好地把握其發展脈絡。

（二）環境工程學如何學

如圖2所示，緒論課上，老師按照課程專題將全班同學分成若干個學習小組，進行課前預習，課堂學生分享預習思路-老師主講-學生分享拓展內容-老師主講拓展內容-最后師生、生生之間討論交流。課后學生總結思路、內容，并完成在科研創新拓展和實驗、實踐應用的作業。

以上教學內容是基于教師教學團隊的分工合作、學生分組分工合作、師生互動交流的有機組織實現的。其中，學生分組分工合作旨在培養學生的團隊合作意識和集體主義精神。

概括來說，環境工程學如何學是基于教學經絡的模式，即以文獻補充與完善教材，國家政策指導課程思政，科研項目滲透和拓展課程內容，實踐項目深入和延伸課程體系等為多個經絡豐富和拓展課程的生命力。

（三）環境工程學學習成效如何

如圖3所示，環境工程學課程的成績評定分過程性評價和結果性評價，其中過程性評價分別對課上學生分享預習內容、拓展內容、師生互動、生生互動，及課下拓展作業進行評定。

關于課程評價，我們可以聽聽學生和同行怎么說。

2017級環境科學專業學生楊啟認為：“老師不僅教授工程原理和技術，也悉心指導學生參與研究課題，著重培養學生發掘、分析、研究和解決問題等獨立思考的能力，以及創新能力，激發了我們對科學研究的濃厚興趣。在這種高參與度下，我們對知識的掌握將更加有效，思想的碰撞也更有利于我們培養求真務實、勇于創新的科學精神和精益求精的工匠精神。”

南開大學環境學院鞠美庭老師認為：“我曾多次參加過對郭曉燕老師課程的聽課和評價，郭曉燕老師在授課內容的安排上注重廣博和精深相結合，同時積極學習課程思政建設相關政策文件。在教學過程中特別注重研究式、啟發式教學方法的應用，并適時融入思政元素。不僅使學生深刻掌握了理論知識，而且培養了學生如何進行科研的思維方式，同時帶領學生進行實驗、工程實踐，注重學生解決實際工程問題能力的培養?？傊龑W生領會習近平新時代中國特色社會主義及“五位一體”總體布局的戰略思想，從本質上認識環境工程學發展的規律，體悟生態文明建設的思想內涵，培養學生服務于美麗中國建設的家國情懷和使命擔當。”

經過上述學習，學生產出成果如何？

如圖4所示，首先，學生完成對課程內容、思路的總結、拓展及應用的綜合性作業，例如膜分離技術一章，體現了學生對高階性知識的掌握;其次，學生在課后參與科研課題，并提出創新方案，如楊啟等同學針對天津濱海新區畜禽養殖廢水的資源化處理及利用，提出了一種經濟高效的新型智能化畜禽養殖模式。以上方案在第五屆天津市大學生環境學科創新與實踐能力邀請賽上獲得一等獎，這體現了學生的創新能力。再如張歆怡等同學針對天津農村生活污水的高效精準化處理及利用，提出了一種“五位一體”的農村生態文明建設新模式，獲得了“子牙杯”天津市大學生生態環保創新大賽優秀獎。這體現了課程思政建設在環境工程學課程中的有效滲透。另外，學生在解決實際問題的綜合實踐課上，如針對含油廢水的處理，曦雯等同學提出了經濟有效的處理工藝和思路，這體現了學生對實踐應用的挑戰度。

三、環境工程學課程建設的未來發展方向

環境工程學課程經過20多年的持續建設，取得了長足的進步，開創了教學引擎-教學主脈-教學經絡的E-MV-C教學模式。以發現問題為導向，以分析問題為抓手，以解決問題為核心，引導學生深入生活和生產實際及把握前沿，發現問題;培養學生分析問題的獨特視角和創新思維;塑造學生服務于美麗中國建設及人與環境和諧統一的解決問題的情懷。但是，環境工程學課程還有很大的提升空間，今后將進一步以學生為中心，促進學生全面發展，以學生產出目標達成度達到85%為導向，在教學內容、教學組織形式、課程評價上持續改進，爭取在天津市乃至全國范圍內推廣和應用本課程的E-MV-C教學模式。

（1）教學內容上，進一步上溯歷史文獻、追蹤最新前沿，形成更加完備、開放的知識體系;同時有機地將最新科研成果巧妙融合、拓展;另外，將以實物、視頻、仿真、生產性真實工況等多種形式融入實驗、實踐內容。

（2）教學組織形式上，教學團隊教師進一步互相切磋、分工合作，在基礎教學內容、科研、實踐等環節上進一步有機融合;學生分組分工合作，并與老師深度交流合作——老師與專題分組學生從教學內容、思路及教學反思及測評問題上深度合作，老師與專題分組以外的其他學生在問題解答思路與內容上深度溝通。

（3）課程評價上，進一步細化科學全面評價學生的知識掌握程度、思維能力培養效果、情懷塑造成果。

參考文獻：

[1]陳寶生.認真學習貫徹全國教育大會精神開啟加快教育現代化、建設教育強國新征程[J].中國大學教學，2018（10）：4-6+24.

[2]教育部關于一流本科課程建設的實施意見（教高〔2019〕8號）[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html.

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