基于環境工程專業課程屬性的教學探索與實踐

謝先德　羅琳

摘 要 環境工程專業課程門類廣、實踐性強，是高校培養應用創新型人才的重大挑戰。依據課程屬性和培養目標，因課而異選取適宜的教學方法是保證人才培養質量的必然要求。以湖南農業大學環境工程專業教學改革的成果為基礎，探討混合式教學、項目式和案例式教學、啟發式教學、“教學、科研、生產”三基地結合和校企合作辦學分別在基礎理論課程、設計課程、實驗課程和實習環節中的適用情形。結果表明，以課程屬性和人才培養目標為導向的授課方式，能更好的激發學生學習熱情，提高學生的實踐能力，保障學習效果，是課程改革的重要方向。

關鍵詞 環境工程 課程屬性 教學方法 因課施教 教學目標

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.11.024

Research on Teaching Methodology Based on the Curriculum

Attributes of Environmental Engineering Specialty

XIE Xiande， LUO Lin

（Department of Environmental Engineering， College of Resources and Environment，

Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128）

Abstract Environment Engineering is a major with multiple curriculum and emphasizes on practicalities， which poses great challenges for colleges and universities to develop applied and innovative professionals. It is necessary to choose appropriate teaching methodologies to guarantee the quality of talent training， according to the attributes and training objectives of environmental engineering courses. On the basis of the achievement of the teaching reform in Environmental Engineering of the Hunan Agricultural University， we discussed the application and performance of hybrid teaching， project and case teaching， heuristic teaching， "Teaching， Research， and Production" three combined bases and university-enterprise cooperation model，in the teaching of theoretical courses， design courses， environmental experiments， and practice， respectively. Results obtained suggested that teaching methods selected based on curriculum attributes and talent training objectives can better stimulate students' learning enthusiasm， improve students' practical ability and ensure the learning effect， which is the important direction of curriculum reform.

Keywords Environmental Engineering; course attribute; teaching methodology; teaching objectives

0引言

生態環境保護是我國的一項基本國策，是新時期全面建成小康社會、構建美好人居環境的具體要求。環境工程專業以培養具有創新精神和實踐能力的復合型人才為目標，要求學生掌握扎實的環境工程專業理論和工程實踐技能，能夠面向國家生態文明建設和國家重大環保工程需求。[1]環境工程為新型交叉學科，課程門類廣、實踐性強，是高等院校適應新時期環保人才培養目標的重大挑戰。[2，3]針對不同課程屬性及目標，擇優選擇適宜的教學方法是保障人才培養質量的關鍵，亦是長期以來高等院校教學改革亙古不變的主題與挑戰。通過分析環境工程專業課程的特點及人才培養目標，結合湖南農業大學環境工程專業教學的最新成果，探討不同教學方法適用于不同屬性課程的情形，以期為新時期環保專業人才的培養提供參考和借鑒。

1環境工程專業課程設置

環境工程專業的課程按屬性可分為理論課、設計課、實驗課和實習四類，分別要求學生掌握環境工程的基本原理、工程設計原理和實施方法、實驗設計理論與操作方法以及專業崗位技能等（表1）。理論課程要求學生熟知我國環境保護的相關政策、法律和法規，掌握環境學科的基本理論和方法，熟悉“水、氣、固”三廢處理處置的相關理論和方法;實驗類課程要求學生掌握環境學和工程學等相關學科的實驗技能，培養學生的動手能力和獨立思考能力;工程設計類課程要求學生能綜合運用專業的相關理論和方法，掌握“水、氣、固”三廢處理處置的工藝篩選和設計方法。此外，以課程學習為基礎，綜合校內外實習和崗前訓練，培養學生綜合運用專業知識的能力，強化學生實踐能力和創新能力的培養。通過上述環節的教學，培養學生良好的專業素養、工程實踐能力、科學精神、合作精神、競爭意識和創新思維，向國家和社會輸送高質量的工程人才和科研后備人才。

2基于課程屬性和特點的教學實踐

環境工程專業理論課程的授課傳統上以講授為主，形式單一，師生間缺乏互動，學生注意力分散。[4]同時，由于工程理論和概念抽象，工程實踐與生活日常存在較大距離，學生理解力不足，學生參與課程的積極性不高，教學效果難以保證。新時代推進生態文明建設，構建美好幸福的人居環境，對新時期專業環保人才的培養提出了新的要求，基于成果導向的教學理念成為共識。[5]湖南農業大學資源環境學院依據多年的教學經驗和成果，總結出適應不同環境工程專業課程屬性的教學方法，包括理論課程的混合式教學、設計課程的項目式和案例式教學、實驗課程的啟發式教學以及三結合基地和校企合作的實習教學。

2.1 理論課程的混合式教學

環境工程為交叉學科，理論課程有一定的深度與廣度，要求學生扎實掌握廣泛的理論知識并熟知相關的工程實踐，對學生的抽象思維提出了很高的要求。以“環境微生物學”為例，這門課程重點研究微生物與污染物質之間的相互作用，微生物降解污染物的機制和影響因素，以及微生物在環境治理和環境修復中的應用。它不僅涉及微生物學和環境學的相關知識，還與工程學、遺傳學、市政工程和生態學等多學科密切相關。教學過程中需將上述知識點整合到微生物治污的工程實踐中。此外，環境工程專業的相關理論和工程方法是日益更新的，教學內容的實時更新亦是應對復雜環境問題和嚴峻就業形勢的迫切需求。針對環境工程專業理論課程的教學難點和培養要求，我院針對性采取了混合式的教學方法。

通過線上和線下相結合的方式打破學習的時間和空間限制，強調學生自主學習，突破難點。以“環境工程微生物學”為例，課前教師將課件和相關電子資料上傳至雨課堂平臺，供學生課前預習和課后復習;學生按學習目標預習，通過雨課堂平臺向教師反饋預習進展，標注學習的疑點和難點。課上學生通過學習平臺簽到并與教師互動。教師根據學生的預習反饋，梳理相關知識點，重點講解共性的理解難點。同時，在教學過程中通過課堂隨機提問和討論，調整教學重點，掃除教學盲點。課后，學生通過課后習題和線上教學資料，鞏固學習成果，通過線上平臺與老師溝通和交流，確保知識的消化吸收。

混合式教學針對環境工程專業理論課程可實現課前自主預習，課上系統梳理和難點突破，課后消化鞏固和知識遷移，充分拓展學習的時間和空間，調動學生的主觀能動性。[6]此外，混合式教學還可實現差異化和層次化教學，學生可根據自己的知識儲備和預習情況，調整學習節奏，合理分配時間，課上重點突破疑難點。采用混合式教學，學生出勤率和課堂活躍度明顯提升，學生成績較以往有很大程度的改善，教學質量提升明顯。

2.2 設計課程的項目式和案例式教學

設計類課程，包括“水、氣、固”三廢處理處置設計等，是銜接環境工程理論和工程實踐的橋梁，是重要的人才培養環節。以實際工程案例和項目為落腳點，開展設計類課程教學，不僅是培養學生創新能力和適應新就業形勢的需要，也是應對復雜環境污染態勢的必然選擇。設計類課程圍繞具體案例和項目展開，期間輔以校企協同的教學模式，讓學生進入模擬工作狀態，增強教學環節的實踐性和創新性，著力培養學生的工程實踐能力和創新意識。[7]

以“水污染控制工程課程設計”為例，課前教師根據行業治污需求，制定選題，以項目執行的形式開展教學。教師根據學生興趣劃分項目執行小組，明確組員分工和職責。教師對項目執行的全過程實行監督、指導和考評，期間聘請實踐經驗豐富的工企業專業技術人員進行合作指導，銜接書本理論和工程實踐。學生根據任務安排，查找資料，分工合作，按進度完成項目。項目完成后，教師對項目的執行度和學生參與比重進行點評，重點闡述項目執行過程中涉及的知識要點和難點，同時輔以代表性案例，輔助教學，拓深理解層次。項目參與式教學有利于幫助學生實現從理論到實踐的過渡，全面認識專業知識的應用和效能，深刻理解學習目標，體會環保事業的價值，實現從被動參與式學習到主觀能動性學習的跨越。

通過在課程全環節引入教師評價、工企業合作導師評價、小組互評和學生自評等方式保障教學質量，相關考核結果按2：2：1：1的比例計入期末總成績。基于案例式和項目式的“水污染控制工程課程設計”教學，提高了學生對專業認知和認同感，鍛煉了專業素養和實踐能力。同時，通過與工企業導師的合作，為學生建立了穩定的就業渠道，就業效率明顯提升。另外，通過具體項目的設計和相關案例的類比，能加深學生對工程實踐的理解，使學生在職場中能更早的適應工作崗位，贏得單位贊譽。

2.3 實驗課程的啟發式教學

實驗課程是環境工程人才培養的重要環節，是銜接理論與實際，開展工程設計和環境質量管理極為必要的一環。依據教學目的、教學內容、學生的知識水平和知識掌握規律，開展實驗課程的啟發式教學，讓學生帶著思考去學習，主動探索實驗原理和儀器操作方法，開啟學生的求知欲，鼓勵和引導學生開展實驗，增強學生開展實驗的自信心和主動性，贏得學習的獲得感和成就感。[8]

以“環境監測實驗”為例，教師以環境監測的實際需求為基礎，課前設置相關問題。學生依據問題查找資料，預習實驗的原理及儀器操作流程，并就相關問題表達自己的看法和觀點。課上教師根據學生反饋，答疑解惑，隨堂發起提問和討論，引導學生觀察和分析實驗結果，記錄重要實驗現象和相關數據，深刻理解實驗的目的及意義。教師引導發起實驗操作易錯點和難點的討論，加深學生對實驗儀器原理、過程現象和實驗機理的理解。課后學生認真整理實驗的目的、原理、意義、流程、重要實驗現象和數據等，完成實驗報告。教師對學生的實驗報告進行批閱，分析學生的掌握情況，并在下次課上集中點評和難點梳理，復習重要的實驗操作。

采用啟發式實驗教學，學生參與實驗的積極性明顯提高，對實驗原理的理解更為深刻，實驗操作更為熟練。此外，通過循序漸進的引導，學生獨立開展實驗的自信心明顯增強。

2.4 三結合基地和校企聯合辦學的實習模式

環境工程專業的人才培養要求學生具備較強的運用專業知識進行環境工程設計和研發的能力。為契合這一培養目標，環境工程學科高度重視學生的實踐和實習，在校內外建立“教學、科研、生產”三結合基地，與企事業及廠礦單位建立穩定的實習合作框架，鼓勵學生參與“大學生創新實驗計劃項目”并為其推薦學院優秀的科研團隊進行創新實驗。目前，環境工程系學生可用的校內外三結合基地有“農業資源與環境專業綜合教學實習基地”“耘園實習基地”“環境工程實訓基地”“瀏陽實習基地和金井農業污染減排實驗基地”。此外，環境工程學科還與株洲冶煉集團有限公司、湖南省南岳衡山樹木園、中國科學院亞熱帶農業生態研究所和湖南省土壤肥料研究所簽訂了長期的實習基地合作協議。學院充分發揮地區優勢和校友資源，成立校企合作平臺，在假期和大四學年為學生提供實習和實踐機會，引導學生從理論走向實際，從書本走向實踐，從校園走向社會，為學生的成才之路保駕護航。

2.5 教學改革的成效

經過一系列的教學改革，近年來我院環境工程專業育人質量明顯提升。（1）本科生對學科和專業的認可度顯著增加，讀研深造的積極性顯著提升，考研率錄取率穩定在36%以上，多名學生被北京大學、中國科學院、中國科學技術大學和浙江大學等知名高校和科研院所錄取。（2）本科生的科研能力和實踐能力提高明顯，以大學生創新實驗為平臺，本科生近三年以第一作者身份發表SCI論文30余篇。（3）學生創新意識和實踐創新能力明顯增強，近五年獲得省級以上創新創業獎50余項。（4）人才培養贏得社會贊譽，學生就業渠道明顯增加，專業一次性就業率穩定在91%以上，多名學生進入業內一流環保企業和研究院所工作，如中南勘測設計院、中冶長天和湖南省設計院等。（5）學生的環保意識、團隊責任感和社會責任感顯著提升，近三年獲批3項省級德育實踐項目和10人次以上的省級優秀共產黨員稱號。（6）本科育人質量提升為研究生的培養輸送了大批優質生源，學科科研水平提升明顯，環境與生態學科ESI排名進入全球前1%。上述成效堅定了我院環境工程專業建設和改革的方向，同時也為我院環境工程專業的長遠發展奠定了良好的基礎，為新時期環境工程專業的教學改革和人才培養贏得先機。

3結語

通過分析環境工程專業課程的教學特點和人才培養目標，結合湖南農業大學資源環境學院環境工程專業的教學成果，分別探討了混合式教學、項目式和案例式教學、啟發式教學方法、三結合基地和校企聯合辦學的實習模式在基礎理論課程、設計類課程、實驗類課程和實習中的應用和教學評價。結果表明以課程的屬性和培養目標為導向，因課而異選取適宜的教學方法，能充分發揮學生的主觀能動性，提高學生學習興趣，改善人才培養質量，為社會和國家輸送優秀的環保技術和科研人才。

通訊作者：羅琳

基金項目：國家自然科學基金（21806003）;湖南農業大學雙一流建設項目（SYL201802005）

參考文獻

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[2] 崔康平，等.以就業為導向的環境工程專業教學模式改革與創新[J].創新創業理論研究與實踐，2020，3（3）：61-62.

[3] 郭朝暉.發揮學科優勢，促進環境工程專業課程教學的全面發展[J].湖南醫科大學學報（社會科學版），2003，5（3）：125-127.

[4] 王慶雨.高等院校大課堂教育的探索[J].揚州大學學報（高教研究版），2010，14（03）：76-78.

[5] 馮婧微，等.基于工程認證及成果導向教育的環境工程專業體系構建——以沈陽化工大學為例[J].教育教學論壇，2017，26：159-160.

[6] 張沖，等.工程專業混合式教學設計與實踐研究——以清華大學“光電儀器設計”課程為例[J].電化教育研究，2020，41（5）：104-111.

[7] 劉廣平.案例教學與項目式教學比較研究[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2016，3：27-28.

[8] 吳翊.啟發式教學再認識[J].中國大學教學，2011，1：67-68.