“新工科”背景下建環專業“環境科學概論”教學探索

邵璟璟 殷光吉 郭秀娟

【摘要】作為自然科學類的通識課程，《環境科學概論》在拓展學生專業知識，培養環保素質方面具有重要作用。但是在實際教學中卻面臨了課程不受重視、教學內容脫節等一系列問題。為調動學生的學習興趣，結合建筑環境與能源應用專業特點及課程特點，教學中在簡要講解環境科學基本概念、基礎理論的基礎上，按土建及設備施工安裝過程中的各類污染源及控制技術進行分塊，根據專業特色精選、補充、調整與重組教學內容。在教學方法上以土建過程中的環境問題為導向，以學生為主體，緊密結合學科發展動態，以案例研究為核心，以線上線下混合式教學為手段，為學生提供了足夠的創新與發展空間，最大限度地調動了學生學習的積極性和創造性。

【關鍵詞】建環專業環境科學概論教學探索

【中圖分類號】G64? 【文獻標識碼】A???? 【文章編號】2095-3089（2021）11-0162-03

一、引言

為助力新一輪的科技革命和產業變革，為推動新工科教育改革創新，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設。新工科建設精神要求各個專業按照應用需求和行業特性設計與之適應的專業教學體系[1-2]。土木工程建設行業是一個對環境影響較大的行業，走可持續發展道路是促進我國經濟良性發展的重要舉措，也是行業發展的必然選擇。為助力行業改革，《全國高等學校建筑環境與能源應用工程專業評估（認證）文件（2019年版）》也要求建環專業的畢業生“能夠理解和評價針對復雜工程問題的工程實踐對環境、社會可持續發展的影響”[3]。建環專業培養的人才不僅需要過硬的專業知識，還需要生態意識等核心能力，能夠發現工程中的環境問題并及時提出解決方案。

《環境科學概論》就是在這樣的條件下新增的自然科學類課程。在我校的建環人才培養方案中，《環境科學概論》是一門選修課，共32學時。該課程以人類面臨的主要環境問題為研究對象，主要介紹人類活動影響下的大氣、水和土壤等主要環境要素的污染特征、防治和最新管理手段，對培養傳授基礎環境理論和技術、增強學生環境意識、訓練學生發現問題、解決問題的能力等方面具有重要作用。

本文將以面向我校建筑環境與能源應用工程專業學生開設的“環境科學概論”課程為例，探索如何通過教學內容和教學方法、手段的改革與創新來為調動學生的學習興趣，培養學生的自主學習能力，提高學生對實踐問題的分析和解決能力，增強環境保護意識。

2.教學現狀

2.1缺乏與專業結合

《環境科學概論》是培養學生生態意識的重要組成部分。但在教學過程中發現，不少學生都提出了“這門課什么用”“這門課與建環無關”等疑問，這些問題都在一定程度上使得教育工作難以展開。因此在土木類專業開設該課程時，應注意時時處處與專業內容進行結合，讓學生認識到環境保護不止是環境科學專業學生和環保從業者的事情，土木工程師或者建筑設備工程師的每一個項目和設計都可能影響社會的可持續發展。

2.2教學內容不夠新

建筑環境與能源應用工程專業是土木工程的二級學科，也屬于非環境類專業，因此在教學時要區別于環境類專業，弱化原理、機理方面的講解，更多地是要提高學生環境保護意識，為后續專業學習打下基礎，理解工程設計中的環境因素[4]。目前全國各大高校選用最多的《環境科學概論》教材是全國高等學校環境類專業的統編教材[5-7]，這些教材的內容偏重基本概念、基本原理及污染控制的基本手段，雖然在教學內容難度上有所降低，但對非環境專業的學生來說仍然很抽象，不利于理解[4][8]。不同專業的學生對環境知識的需求不盡相同，對課程內容的理解存在的較大差異，對教學內容和教學方法進行有針對性的調整就顯得十分有必要了。目前，我校建環專業選用的是2009年科學出版社出版的《土木工程環境概論》[9]，這本教材大大弱化了環境科學中原理方面的內容，并且更偏重與工程實踐相結合，從工程角度解讀環境問題。但是由于環境科學和土木工程類學科涉及的知識面廣，研究成果日新月異，學科發展迅速，教材里很多內容已經跟不上時代變化，急需內容的更新。

3.課程教學探索

3.1豐富課程內容

鑒于教材內容更新較慢，缺乏相關環境案例等客觀情況，需要不斷更新、豐富教學內容。但是老師自己收集案例來更新豐富課程教學內容，不如推介國內外重要相關網站資源給學生，實現授人以“漁”的目的;鼓勵學生通過調研、資料查詢等途徑發現身邊環境問題，辨別可行的解決方法，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。同時教師也可從中得到一些自己未收集到的新信息并應用到下一次的教學中，提高了教學效率。

3.2密切結合專業特色

建環學生學習這門課程的主要目的不是研究如何治理污染，而是通過與專業相關的實例引發學生的重視，提高他們的環境保護意識。在教學過程中，筆者在每一個章節都會穿插一些與專業相關的知識與實例。比如空調系統是建環專業學習的核心內容，在空調系統生產的全生命過程中會對環境造成很嚴重影響，筆者在課堂教學中借助學術論文、新聞報道和紀錄片等向學生講解空調系統全生命周期對城市生態環境造成的危害，比如臭氧空洞、光化學污染和水體富營養化等，以及房間空調器清潔生產的重要性;又比如在土壤污染、固體廢物處理及資源化利用中穿插常州外國語小學建設過程中遇到的土壤污染問題，分析污染事件的起因后果及解決方案，通過分組討論，引導學生實際分析問題的能力。雙管齊下，讓學生既學到了本專業知識，也提高了學習興趣。同時，學生環境保護意識的提高也會催化科技創新，使得他們在今后的設計生涯中更注重可持續性，而這也正是新工科的發展方向。

3.3豐富教學手段和方法

新工科教育要求有明確的專業培養目標和豐富多變的教學內容，這就要求注重提高學生的學習興趣、學習參與度和學習效果[10]。“環境科學概論”不是專業核心課程，學生學習動力不強，所以在教學過程中更需要豐富教學手段來激發學生學習的積極性。傳統填鴨式教育只是簡單粗暴地把知識灌輸給學生，毫無創造性可言，教學效果差。隨著“互聯網+”時代的到來，傳統課堂也正在逐步向混合式學習方式轉變?；旌鲜浇虒W模式將線上教學與傳統課堂教學有機結合起來，保證學生的自主學習的機會。與傳統課堂教學相比，混合式教學更復雜，對教師和學生都有更高的要求。

筆者借助南京信息工程大學的國家級精品課程《環境科學概論》，并結合建環專業實際需求在愛課程平臺上建立了SPOC（Small Private Online Course），教學活動在教室和虛擬教學環境相結合的前提下開展。老師將部分基礎知識錄制成視頻放到線上，學生在課余時間可以通過觀看知識點視頻進行自學，老師在課堂上通過課前小測試來確定學生是否完成相關內容的學習，僅對重點知識和學生普遍存疑的部分再進行針對性的講解。留出大量的課堂時間專供師生討論交流，借助慕課堂移動端教學系統實現隨時隨地的溝通與學習;通過案例教學的方式，讓學生參與到教學過程中來，比如在水污染的教學過程中，引入美國弗林特小鎮由于輸水管道銹蝕導致的鉛中毒危機片段，讓學生分析討論，從而理解重金屬中毒危害及輸水管道選擇的重要性。

再者，根據新工科人才培養的要求，“環境科學概論”除了要提高學生的環境保護意識，更要培養他們發現問題、解決工程中環境問題的能力。在線下課堂教學中采用了任務式翻轉課堂教學模式，培養當代大學生的職業素養，比如通過小組集體討論、分工協作完成一項“立題→實驗設計→調查試驗→數據分析→報告撰寫→PPT匯報”等實踐環節[11]，如對室內光環境滿意度的問題開展調查。這種教學方式不僅鍛煉了學生自主學習、團結協作的能力，同時還可為學生后期參加各類社會實踐與科技競賽等項目做準備。

3.4優化考核指標，多元評定成績

《環境科學概論》課程評定學生成績目前仍以閉卷考試為主，但是筆者對期末考試成績占比進行了調整，從原來的70%降低到60%;試題中減少了客觀題的比重（40%以下），加重主觀題的內容（60%以上），綜合考查學生面對具體環境問題的分析與解決能力。平時成績占比的相應得到增加，平時成績主要根據線上學習（20%）、課堂討論（20%）情況評定。想要掙到學分，學生就要在課堂上及課后積極發帖參與討論。

3.5適當開展雙語教學，擴展學生視野

《全國高等學校建筑環境與能源應用工程專業評估（認證）文件（2019年版）》[3]還要求畢業生們“具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流”。因此將雙語教學方式應用于該課程以培養具有國際合作和國際競爭能力的人才是十分必要的。環境科學發展快、國際通識性強，國外相關資料非常豐富，獲取也不難，所以開展雙語教學具有良好的可操作性。但是需要注意的是由于授課對象一般為大一學生，大學英語的基礎訓練尚未完成，要將雙語教學應用于這門課程就應該將難度降低。避免大面積的英文段落，主要講解一些名詞、術語、概念等。英文資料需要以中英文雙語的形式呈現并用中英文對照的方式進行講解。可參考鄭爽英老師的《環境科學工程基礎》一書[12]。

4.結語

《環境科學概論》課程既是一門為了滿足新時期工科人才培養需求新增的自然科學類課程，是高校生態環境素質教育的有機組成，更是實現可持續發展的必然要求。為了提高學生的學習興趣，教師需要結合工程實際，不斷豐富優化教學內容，創新教學方法與考核機制，切實提高課程的教學效果，提高學生綜合運用課程理論知識解決環境問題的能力。

參考文獻：

[1]新工科建設形成“北京指南”[J].教育發展研究，2017，37（Z1）：82.

[2]“新工科”建設行動路線（“天大行動”）[EB/OL].[2020-8-23].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.

[3]全國高等學校建筑環境與能源應用工程專業評估（認證）文件（2019年版）[EB/OL].[2020-8-23].http：//www.mohurd.gov.cn/jsrc/zypg/w020190626220066335248 43750.pdf.

[4]陳琛，李妍妍，胡學友.新工科背景下非環境專業“環境科學概論”課程教學探索——以電子信息類專業為例[J]. 生物學雜志，2018，35（5）：127-129

[5]方淑榮，姚紅.環境科學概論（第2版）[M].北京：清華大學出版社，2018：1-300.

[6]楊志峰，劉靜玲.環境科學概論（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2018：1-506.

[7]劉培桐.環境科學概論（第二版）[M].北京：高等教育出版社，1995：1-280.

[8]祝澤兵，單莉莉，張琪，等.“新工科”建設背景下土木工程專業學生生態文明觀的構建——以“環境科學概論”課程為例[J].西部素質教育，2020，6（13）：64-65

[9]王利平.土木工程環境概論[M].北京：科學出版社，2009：1-235.

[10]李華，胡娜，游振聲.新工科：形態、內涵與方向[J].高等工程教育研究，2017（4）：16-19+57

[11]張健，徐明，鄒曉.“濕地生態學”課程教學改革的探討——以貴州大學生態科學專業為例[J].中國林業教育2018，36（5）：50-53.

[12]鄭爽英，阮金泰.環境科學工程基礎[M].成都：西南交通大學出版社，2015：1-233