創新人才培養目標驅動的教學思考與實踐

張波 孫承興 袁濤 遲莉娜

［摘 要］ 當前，我國進入了全面建設社會主義現代化國家、向第二個百年奮斗目標進軍的新征程，綜合國力競爭說到底是人才競爭，創新人才培養至關重要。“人與環境”是面向全校非環境專業學生開設的通識課程。通過從價值引領、批判思維及知識融合等角度，論述了在創新人才培養目標驅動下突出各相關學科與環境學科交叉創新教育的教學思考與實踐。通過問卷調研表明，應對創新人才培養目標驅動下的教學改革顯著提高了教學效果。

［關鍵詞］ 通識課程；創新人才；批判思維；價值引領；知識融合

［作者簡介］ 張 波（1977—），女，遼寧開原人，博士，上海交通大學環境科學與工程學院研究員，主要從事水污染控制研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）36-0016-05 ［收稿日期］ 2022-07-20

一、創新人才培養目標及核心要素

當今世界，綜合國力競爭說到底是人才競爭。當前，我國進入了全面建設社會主義現代化國家、向第二個百年奮斗目標進軍的新征程，我們比歷史上任何時期都更加接近實現中華民族偉大復興的宏偉目標，也比歷史上任何時期都更加渴求人才。對于人才培養，尤其是對于創新人才培養，是高等學校人才培養的重中之重。在高等教育中，單一專業人才培養方式制約了創新意識和能力培養，通識教育從加強厚基礎、寬專業及綜合素質等角度在不同專業的創新人才培養方面起到了重要作用［1］。

“人與環境”是上海交通大學首次立項建設的24門通識課程之一，曾被評為校級優質課程和上海市精品課程。在建設初期，“人與環境”課程的教學目標定位為培養能夠適應當代社會發展、有環保責任心的大學生和公民。隨著國家把創新作為一項國策，堅持創新在現代化建設全局中占據核心地位，積極鼓勵支持創新，對于創新人才的培養必須在通識課程中得以體現。創新人才是具有創新欲望、創新思維和創新精神的人［1］。應對創新人才的培養目標，通識課程需要強調價值引領、批判性思維及知識融合，以新科技和新學科為基礎，培養未來創新型人才。

21世紀是一個“知識爆炸”的時代，知識老化加速［2］。隨著互聯網技術和現代信息技術的迅速發展，各行業、各學科之間越來越緊密地交織在一起。 從“知識爆炸”到“知識融合”，學科體系正悄然重構。生態環境保護成為整個時代的主題，漸漸滲入各學科之中。因此，“人與環境”課程的創新人才培養目標首先是價值引領，根據時代發展，培養具有前瞻性、創新性，以及樹立全局觀的人才，將教學目標放到中華民族偉大復興的大背景下，放到整個國家發展的大戰略中，培養頂天立地、面向未來、引領未來的創新人才。針對傳統重標準答案式的教學，在培養創新人才培養時，其核心要素是重視學生的思維思辨，培養具有批判思維和創新精神的人才，調整學生的知識結構，使學生的專業知識與通識知識相融合［3］。

二、“人與環境”教學內容及選課學生特點

“人與環境”通識課程教學內容圍繞建設生態文明設計了三個教學模塊，包括理論教學模塊、實踐及論壇模塊和課外學習及實踐模塊（如圖1）。理論教學模塊分為6部分：環境學基礎、人與自然、全球環境問題、環境與健康、環境與產業、人與環境的展望。環境學基礎部分，包括環境學的基本知識、環境污染防治措施、可持續發展及低碳經濟等。通過學習環境學的基本知識，使不同專業知識的學生形成環保思維和樹立環保意識，走可持續發展道路。“人與自然”教學內容中，講述水圈、巖石圈、生物圈、大氣圈和人類圈這五個圈層之間的相互關系，解讀人與自然和諧共生的原理。全球環境問題通過帶領學生觀看《家園》這部電影，使學生分組展開討論，了解在地球的演變、社會時代的變革中，其全球環境問題產生的原因。世界人民處在一個命運共同體中，全球環境問題這部分教學內容是培養學生具有國際視野，樹立以應對人類共同挑戰為目的的全球價值觀。環境與健康部分主要講述環境與健康的關系，引入環境污染物毒性和人體健康風險案例，感受國家“健康中國”發展戰略，期望學生培養環境健康方面的科學素質。環境與產業這部分內容主要是講述環保產業的發展，引導學生今后投身國家重點行業，到祖國需要的地方建功立業，將論文寫到祖國大地之上，培養學生的家國情懷。人與環境的展望這部分基于生態文明建設思想的指引講述人與環境如何實現和諧共生的一些具體案例以及對未來的展望。實踐教學部分分為實踐及論壇、課外學習及實踐。在實踐及論壇部分包括校園環境調查、綠色科技參觀和環境論壇。在基礎知識學習的基礎上，在調研與參觀中更加深入理解基礎知識，分析環境中存在的問題，運用環境學知識提出解決方案，提高學生綜合環境素養。課外學習及實踐是針對學有余力和對環境相關知識有興趣的學生設置了綠色經典閱讀、綠色習慣培養等內容，同時鼓勵學生參加創新項目及競賽，積極做環保宣傳。

選修“人與環境”的學生專業背景不同，年級不同。2021年春季、秋季學期和2022年春季學期開設“人與環境”課程的各年級學生的分布情況，大一到大四的學生都有選報，大二學生選報居多。選報學生包括機動、電子、農學等20多個專業。由以上選報學生的情況分析可見，學生年級不同、專業背景不同，以及需求不一致，有些要寬度、有些要深度，還有些需要了解基本知識。如何針對不同學科背景學生的需求，實現創新型人才培養，其目標是通識課程“人與環境”在教學實踐中需要探索的重要內容。

三、應對創新人才培養的“人與環境”通識課程教學內容的改進

作為環境專業為全校非環境專業學生開設的通識課程，在應對創新人才培養目標時具有兩個挑戰。首先，“人與環境”課程的知識點多而廣，如何在繁多的知識點中體現創新驅動的目標和突出創新人才培養；其次，如何應對不同年級、不同專業背景學生的需求，調整授課內容的深淺程度，使各層級、各專業的學生都能獲得創新性的提升，是“人與環境”課程面臨的另一個挑戰。結合環境專業的通識教育培養其他各專業背景學生的創新能力、批判性思維要求，課程重點在教學內容、教學方法及考核評估三方面進行改革，改變教學重點以環境學知識傳授為主，構建以形成知識創新思維為重點的教學體系。

（一）理論教學模塊

在理論教學模塊的環境學基礎、人與自然、全球環境問題、環境與健康、環境與產業、人與環境的展望等6部分的教學中分別從緊密結合國家需求、增加結合不同專業背景的案例及討論分析等方面強化了創新人才的培養目標。

環境學基礎部分強調了在“知識爆炸”到“知識融合”的過程中，各專業背景的學生學習環境學知識的必要性，從基本國策、全球化、環境外交、經濟模式變化、公眾意識及人才培養等角度將學生置于國家發展、世界發展的洪流中。如在介紹各種國際公約、綠色法令法規時，采用辯論的方式，讓學生深入理解國際上這些法律法規對中國經濟發展的影響。在講解為什么春節禁止燃放爆竹時，從計算主要污染物PM2.5的空氣質量計算著手，進而聯想到為什么推動新能源汽車的發展。在講述環境污染治理技術時，增加了環境工程技術中涉及機械、電子、數學、物理和化工等基礎原理，也強調了在某些關鍵技術上的突破需求。如在污水生物處理過程中，如何提高氧氣利用率、如何精準曝氣，這就需要機械、智控技術等突破。在講述環境生態學、低碳經濟和可持續發展的基礎知識時，將生態學的一般規律與現在生態環境惡化，以及環境生態治理相結合，將碳達峰、碳中和的“雙碳”目標與低碳經濟中的能源結構調整等策略結合。環境學基礎部分通過強化環境基礎知識與時代背景、與學生各專業背景緊密聯系，提升學生學習環境學知識是國家需求、發展需求的認識，并開拓學生思維，拓展知識體系，為培養創新人才奠定基礎。

人與自然部分通過講述人類文明發展的各階段，人類從對自然的依賴到與自然和諧相處，再到肆意利用自然、破壞自然，使環境惡化后又開始尋求人與自然和諧的整個歷程。其中涉及水圈、巖石圈、大氣圈、生物圈和人類圈各個圈層中人類文明的發展與自然的關系，也通過文明破滅的案例使學生樹立尊重自然、與自然和諧共處的思想。這是不同專業背景學生在未來工作中進行創新的基礎。在這部分也可增加每個文明時代的技術進步對文明發展的影響，比如灌溉的發展曾經促進兩河流域蘇美而文明的發展，但長期灌溉導致的鹽堿化又是蘇美爾文明崩潰的原因。從案例中培養不同專業背景學生的批判性思維，從不同角度、維度看問題。同時審視與自身相關專業的技術進步的可持續性，并利用自身的專業知識進行創新性設計或改進，使得人與自然能夠和諧共生。

環境與健康部分通過講述環境健康相關的理論和實踐，幫助不同專業背景和不同年級的學生深入理解環境保護的重要性，同時提升學生的環境健康素養，并引導學生結合自身專業探索并解決環境健康問題。隨著環境健康學科的發展，人們逐漸意識到環境與健康是關系到每個人生活的重要課題。這部分教學內容不僅介紹了環境中有毒有害因素、人體接觸有害因素的途徑、電磁輻射污染與健康、室內環境健康及職業環境健康等傳統主題，還重點講授了“新污染物”與健康問題，并激發學生的科學探索精神。課程突破專業局限性，培養學生環境健康應人人參與的理念和科研創新熱情。例如，講授“新污染物”內容時，鼓勵學生去探究為什么藥物和個人護理品成分會成為環境新污染物，水體中出現了抗生素對人體健康有何影響，引導學生從自己身邊使用的藥品、化妝品及清潔用品等延伸到對生態環境和人體健康的考量，拓寬不同專業學生對環境污染物的科學認識。在室內環境健康內容講授中，組織學生結合自身專業進行討論，從吸附材料、生物監測、建筑設計及人工智能等角度探尋促進室內環境健康的方法和技術手段，探尋未來可能的室內凈化技術。教學過程中還可以引入大量國內外經濟發展以及現實生活中有關的環境健康問題作為案例進行分析，使學生熟悉該領域中的前沿和進展，了解國內外最新的環境理念和動態，并組織“大學四年你可能會碰到哪些環境有害因素”等討論，促進學生加深理解，突破自身專業限制，積極尋找身邊潛在的有毒有害化學品，培養學生分析問題和解決問題的能力。在項目式學習中，鼓勵學生關注新污染物（藥物、微塑料、納米材料等）、暴露組學、生物信息學及人工智能等在環境健康領域的交叉應用，激發不同專業學生的參與熱情。該模塊不僅對提高學生環保意識和環境健康素養具有重要意義，同時為國家環境與健康行動計劃實施培養了儲備人才。

環境與產業部分首先講述產業結構與結構性污染，使各專業的學生了解不同的產業對環境資源的使用程度和使用效率不一樣，其向環境排放的污染物數量和密度不同，產業結構的調整變化將影響資源耗費和環境污染的水平和類型的變化。在這部分以洱海流域農業生產對環境的影響為例，引入上海交通大學環境科學與工程學院孔海南教授和他的團隊常年堅守云南大理治理洱海的案例，引導學生今后投身國家重點行業，到祖國需要的地方建功立業，將論文寫到祖國大地上。其次，闡釋人類活動對環境的影響與人口、經濟增長和科學技術之間相互作用的關系，即環境影響控制方程的含義：在不可阻擋的可持續發展潮流中，唯有提高生態效率、大幅度降低謀求人類富裕所使用技術對環境的污染強度，才能實現在人口總量絕對增長、人均收入水平日益提高的情況下控制環境退化的目標。由此引發理工科背景的學生思考作為未來的科學家或工程師在今后的工作實踐中，怎樣從降低技術環境影響的角度提供更優的技術方案。最后，重點講述綠色發展和循環經濟在企業層面、產業層面和社會層面的實施目標、原則及手段，通過案例教學的方式，探討施樂公司清潔生產系統、丹麥卡倫堡生態工業園、日本北九州生態工業園、德國包裝物雙元回收系統和日本的循環型社會模式，并號召未來的企業家、經濟學家和政治學家，將綠色發展作為業務中不可分割的一部分，做出更好的政策選擇。

人與環境的展望部分針對水圈、巖石圈、大氣圈、生物圈和人類圈各個圈層中關注的重要問題進行展望。如在人類圈中關注城市化和老齡化的趨勢；在水圈中關注未來各種用水方式的水資源消耗趨勢；在大氣圈中關注全球氣候變化的發展趨勢及碳達峰、碳中和的目標對全球變暖的影響；在生物圈中關注環境污染物與生物多樣性的關系。同時對于綠色發展、綠色消費、綠色生活及海綿城市建設進行了詳細講解，最后以實現生態文明、建設美麗中國作為總體目標進行收尾。這部分內容目標是使學生在腦海中構建出美好的自然的畫面，從而引導其在未來工作中有正確的努力方向。不同專業背景學生的趨同點就在于對美好環境、美好生活的向往，通過自身的學習、工作，為該目標的實現付出共同的努力。

（二）實踐教學模塊

實踐教學模塊是在基礎理論知識學習的基礎上，在實踐調研中更加深入理解基礎知識，分析環境中存在的問題，運用環境學知識，自行探索，動手實踐，提出具體解決方案，提高學生的綜合環境素養。

在實踐教學方面，課程既有課堂環境實踐環節，也有課后實踐內容，還有課程學習結束后的環境類科技創新實踐等。課堂實踐又包含現代綠色科技參觀和校園環境調查兩部分。受學時和經費限制，課程將綠色科技參觀單位從校外企業逐漸轉移到校內相關研究基地，其中校內中意綠色能源樓的可再生能源開發與應用技術、植物標本園內的生態凈水技術是持續考查的內容。近年來，組織學生參觀環境科學與工程學院“環抱未來”生態環境主題科技館，特別是結合學院相關團隊近年研發成功的各種環境功能材料、相關技術應用進行環境融合多學科創新教育。在校園環境調查方面，通過小組在校園特定區域內調查與環境、節能減排等相關的問題，并通過部分便攜式儀器進行污染物或環境指標測試，結合數據進行問題分析和制訂解決方案等。結合調查，要求學生撰寫環境提案，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的創新實踐能力。

課后環境實踐方面，在課堂外的日常學習和生活中，結合每年與環境有關的世界日，引導學生積極參與各種體驗式實踐活動，培養學生的環保生活習慣，端正學生的環境態度，鼓勵學生從身邊事參與環境實踐，對環境素質的提升起到重要作用。

結合多途徑實踐，培育出了各類環保實踐和創新項目，解決了學生實踐內容簡單、形式單一的教學問題，激發了學生積極參與深層次的社會實踐和創新研究的熱情。在進行校園環境保護和節能減排調研的實踐教學活動中，鼓勵有興趣且學有余力小組繼續開展與環境相關的創新項目。通過項目的實施，進一步增強學生解決環境問題的技能和創新能力。

（三）考評方式

為應對創新人才培養需求，在“人與環境”課程的考評方式上，以驅動學生的自主思考、批判思維的論文和分組匯報為主。論文主要是針對環境實踐調研及參觀中發現的問題，利用所學基礎理論知識，并結合自身的專業背景，分析具體環境中所存在的問題或在修復改進環境質量過程中所采取的有效策略和手段。在這個過程中主要是培養學生運用所學知識發現問題、分析問題及解決問題的能力，辯證地看待環境問題。分組匯報是針對全球環境問題，挑選出小組最關注的全球環境問題，分析環境問題的危害，并通過學習環境學基礎知識中分析問題產生的原因及機理，同時作為公眾個人，從學生的專業背景出發為改善此環境問題所做的工作，另外從管理層的角度，會考慮從哪些方面著手解決或改善此環境問題。通過對全球環境問題的分析，讓學生深刻感受到在環境問題上，國際社會已經成為你中有我、我中有你的“命運共同體”，面對全球性問題，必須具有全球視野，從意識、管理、技術等多角度進行應對。通過考核，使學生能夠將自身置身于全球發展的洪流中，知道如何利用自身所學為全球的環境問題提供策略方案，從而激發學生學習與創新的驅動力。

四、教學改革效果評估

“人與環境”課程在2020年開始進行以創新人才培養為主要目標的教學改革，在教學內容、實踐環節和考評方式上進行了相應的教學設計。教學改革前后教師發放問卷對教學效果進行了評估，共18個客觀題，每三個問題組成一個維度，每個維度的滿分是1分，總分是6分。主要評價包括教學能力、教學內容、教學方法、師生互動、學習效果和學生表現共6個方面。教學改革效果評估以教學改革之前2018—2019年秋季學期作為對照組，以2020—2021年和2021—2022年兩個秋季學期作為研究組，比較改革前后的教學效果。基于問卷的調研數據分析，最后得到各項教學評價指標的單項評分和綜合總評分。經過教學改革后，教學效果整體有了極大的提高。同時學生的課堂表現觀測表明，前三排座位占座率、學生專注度以及參與討論的積極性明顯提高，教學改革提高了學生的學習熱情和內驅力。

結語

“人與環境”這門環境類通識課程，在創新人才培養目標的驅動下，結合課程本身的挑戰，基于教學內容結合時代需求，提升了學習目標的高度，強調了與各相關學科交叉，注重從學生切身相關案例分析，深入淺出，滿足了不同專業背景、不同層次學生需求。同時設置實踐教學，理論聯系實際，通過動手實踐，自行探索，深入理解所學理論知識，開闊思路。在理論教學與實踐教學的基礎上，通過專業與環境知識的融合，在考評方式上強調學生批判思維的建構，以學生自主發現問題為切入點，結合學生專業背景，對身邊環境問題及全球關注環境問題進行深入分析。通過教學內容、教學方法及考核方式上以創新人才培養為目標，希望對低年級學生起到科學啟蒙的作用，對高年級學生進一步優化思維體系和知識體系。

創新發展是中華民族偉大復興的國運所系，通過“人與環境”通識課程的學習，希望學生能夠與時俱進，將所學知識進行融合，培養創新思維，在未來工作中開展創新性工作，為國家與民族的發展做出貢獻。

參考文獻

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［3］李兆燕，梁沛華，曾元兒.中醫藥創新人才培養通識教育課程體系的構建［J］.中醫教育，2019，38（4）：35-37.

Teaching Thinking and Practice on the Goal Driven Development of Innovative Talents： Taking the “People and Environment” General Education Course as an Example

ZHANG Bo， SUN Cheng-xing， YUAN Tao， CHI Li-na

（School of Environmental Science and Engineering， Shanghai Jiao Tong University，

Shanghai 200240， China）

Abstract： In the new period when China has entered the comprehensive construction of socialist modernization and marched towards the goal of the second century， the competition of comprehensive national strength is the competition of talents. The cultivation of innovative talents is of more concern. “Human and Environment” is a general course for students from non-environmental majors in the whole university. From the perspectives of value guidance， critical thinking and knowledge integration， this paper presents the teaching thinking and practice of highlighting the cross innovation education between relevant disciplines and environmental disciplines while improving environmental literacy. The questionnaire survey shows that the teaching reform driven by the training goal of innovative talents has significantly improved the teaching effect.

Key words： general education courses; innovative talents; critical thinking; value leadership; knowledge integration