新時代“雙碳”目標下環境工程專業多課程融合教學改革探索

郝潤龍 齊萌 吳夢園

基金項目：河北省高等教育教學改革研究與實踐項目“基于國家‘減污降碳’戰略的環境工程專業創新人才培養模式探索與實踐”（2022

GJJG409）

第一作者簡介：郝潤龍（1988-），男，漢族，河北邯鄲人，博士，教授，環境工程教研室主任。研究方向為大氣污染控制工程。

*通信作者：齊萌（1982-），女，漢族，河北保定人，博士，講師。研究方向為大氣和水污染控制工程。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.06.004

摘? 要：在新時代“雙碳”目標下，社會發展對理工院校的環境工程專業人才培養提出更高要求。該文針對環境工程專業三門本科教學核心課程進行教學改革探索，利用課程間的內在聯系和本校專業特色，構建多課程融合的新教學模式，該模式教學目標明確，教學內容持續改進，教學資源多樣化，可為高等教育理工科專業復合型人才培養過程中的課程改革提供參考。

關鍵詞：減污降碳；教學改革；多課程融合；人才培養；環境工程

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）06-0015-04

Abstract： Under the "double carbon" goal in the new era， social development has placed higher demands on the cultivation of environmental engineering professionals in science and engineering colleges. This paper explores the teaching reform of three core undergraduate courses in environmental engineering， utilizing the internal connections between courses and this school's professional characteristics to establish a new integrated teaching model. This model has clear teaching objectives， continuous improvement of teaching content， diversified teaching resources， and can provide reference for curriculum reform in the process of cultivating comprehensive talents in higher education science and engineering disciplines.

Keywords： reducing pollution and carbon; teaching reform; multi-curriculum integration; talent cultivation; environmental engineering

社會飛速發展導致能源需求不斷增長，我國現有的能源消費結構仍以煤炭、天然氣和石油等化石燃料為主，其燃燒釋放的二氧化碳是造成全球氣候變化的主要元兇[1]。第75屆聯合國大會，我國向世界作出莊重承諾：二氧化碳排放力爭于2030年前實現“碳達峰”，努力爭取2060年前實現“碳中和”，簡稱“30·60”雙碳目標。2021年中央財經委員會第九次會議上，習近平總書記再次強調，實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。“雙碳”目標的提出將我國的綠色發展之路提升到了新高度，加快推動我國能源結構向低碳能源體系轉型，對實現碳達峰、碳中和目標至關重要[2-3]。 “十四五”時期作為實現“雙碳”目標的關鍵期和窗口期，也是開啟全面建設社會主義現代化國家新征程、向第二個百年奮斗目標進軍的第一個五年，是我國生態文明建設進入了以降碳為重點戰略方向、推動減污降碳協同增效、促進經濟社會全面綠色轉型、實現生態環境質量改善由量變到質變的階段[4-5]。

為了貫徹國家“雙碳”戰略，發揮高校先行軍作用，環境類專業教學改革勢在必行。據全國碳交易市場對行業碳排放的調查，電力行業作為碳排放的三大主要行業之一，碳排放強度前十的企業幾乎都來自于電力行業，其CO2排放量占到了總碳排放量的35%[6-7]。在能源革命背景和我國“雙碳”目標下，華北電力大學（以下簡稱“我校”）環境工程專業一直沿襲傳統電力環保方向，其課程改革刻不容緩。綜合來講，環境工程專業的教學既要注重理論知識的傳授，更要瞄準前沿技術的引導，培養符合新工科建設的復合型和創新型人才，主動布局未來戰略必爭領域的人才儲備。

一? 環境工程專業典型必修課程的教學特點分析

了解電力生產過程是電力環境保護的基礎，發電廠動力與環境作為我校環境工程專業的專業必修課之一，其課程任務就是使學生熟悉發電廠的生產過程、各種熱力設備的結構、基本工作原理，了解火電廠和核電站相關熱力系統及與環境工程專業的關系，進而能夠分析和評價電力生產過程及其可能引發的污染問題對社會、健康、安全等方面的影響，并理解應承擔的社會責任，為后續課程的學習和畢業后從事專業工作打下必要的基礎。在發電廠動力與環境課程教學中，發電廠知識作為核心，以傳統火力發電過程為主要內容，將各種新能源發電模式有機聯系起來，根據相關性進行模塊化教學，從原理上闡明各種電力生成過程對環境的影響和“減污降碳”的措施，從而實現教學內容的拓展。

傳統的電力生產過程產生的環境污染主要是大氣環境污染，有害氣體控制工程是我校環境工程專業五大專業核心課程之一。通過該課程的學習，使環境工程專業學生熟悉和掌握各種氣態污染物及其控制技術的原理、設備、計算等知識，培養學生針對大氣污染控制工程相關問題具有分析、計算、設計和研究的能力，學習氣態污染物及其控制的相關政策、標準、規定等知識，培養學生具有相關環境工程問題的法治意識和責任擔當。隨著時代的變遷，電力生產所排放的大氣污染物不斷變化，從顆粒物、二氧化硫、氮氧化物到“雙碳”背景下溫室氣體CO2的捕集與利用，課程內容不斷拓展更新。

環工專業外語也是環境工程專業的專業必修課之一，旨在培養學生具有從事環境工程相關工作所必需的英語基本知識和溝通交流能力，為未來更好地從事環境工程專業工作奠定基礎。該課程要求學生掌握更多的專業詞匯、專業表達方法，提高學生運用英語的能力，有助于直接地了解最新的專業知識，把握最新的專業發展動態[8]。同時，在課程教學中不斷引入氣候變化與碳減排問題的國際前沿觀點和關于全球環境問題發展與技術變革的閱讀文章，進一步拓展學生的全球視野。

顯然，我校環境工程專業的主要專業課程具有鮮明的能源電力環保特色，對照“雙碳”目標，繼續建設并整合以發電廠動力與環境、有害氣體控制工程、環工專業外語為主的專業“精品課程體系”是新形勢下課程教學改革的主要思路，最終凝練出了具有較強邏輯性和學習遞進層次的課程主線，即“能源電力生產過程→煙氣污染物產生過程與生成機理→煙氣污染物控制原理、技術與工程案例→大氣污染控制前沿方法與顛覆性技術→專業英文文獻閱讀與科技論文寫作”，并同步更新教材體系，融入新能源領域的前沿成果，如核電、水電、光伏和風電等內容，緊隨行業發展步伐，豐富課程內容，完備知識體系，拓寬學生就業渠道。

二? 環境工程專業多課程融合的教學改革探索

（一）? 以課程思政為引領，重構具有電力環保特色的“減污降碳”課程體系

人類社會發展所面臨的重大問題大都集中在“能源”“環境”兩個層面上[9]。環境工程專業的專業課程內容也普遍契合這兩大主題，同時還與國家“雙碳”戰略有密切聯系。例如在發電廠動力與環境這門課中，通過回顧電力行業發展歷程，分析我國能源結構特征和演進趨勢等相關問題，引發學生思考電力環保新的發展方向，激發大學生的時代責任感；從燃煤發電過程引出二氧化碳排放話題，討論我國的“雙碳”政策，讓學生領悟和反思因地制宜、因國制宜的發展模式；展望行業未來發展，讓學生思考具有我國特色和適應我國國情的節能降碳發展模式，培養學生具有更長遠的發展戰略眼光。總之，在專業基礎課和專業核心課中引入國家“雙碳戰略”概念，為學生解讀國家宏觀發展政策，闡釋產業轉型升級與中華民族偉大復興的內在關系，令學生樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念。此外，在課件制作過程中，也有意識地選擇一些體現國家發展戰略和最新環保政策的背景素材，并結合課程現狀與特色，鼓勵學生投身我國環境保護事業，培養學生的科學精神和家國情懷[10]。

（二）? 以科研反哺教學，拓展更新環工專業的教學內容與平臺體系

在夯實專業基礎理論知識的同時，教師團隊基于能源清潔高效利用和污染物控制相關的基金項目及工程實踐項目，進一步完善和豐富課程內容。增加實際案例內容，以案例分析對比和相關時政新聞等為切入點，在增加知識趣味性的同時，拓寬理論知識點，加深學生對知識的理解。在煙氣超低排放和“減污降碳”大背景下，依托學校已有實驗/實踐教學內容與平臺體系，并借助項目團隊豐富的科研經驗，將最新的前沿技術引入到實驗和實踐教學內容，豐富現有實驗/實踐教學內容與平臺體系。針對課堂教學存在時間有限和能力培養不足的問題，教師團隊進一步挖掘了學生的課外時間，開辟了“大學生創新創業項目訓練”第二課堂，并在本科畢業設計中強化“減污降碳”技術裝備研究內容，夯實了學生理論聯系實際、工程實踐和動手操作能力，打破了傳統的“以教促學”育人模式，構建了“科教并重”育人模式，深化了學生對國家“雙碳”戰略的理解和實踐，最終打造出符合新時代要求的環境工程專業創新人才培養新模式[11]。

（三）? 以多課程相互融合，探索構建專業課程新體系

以“雙碳”目標為引領和多課程融合為特色的專業課程體系是一種新的教學模式，力圖以專業知識的內在邏輯關聯為牽引，以高效的人才成長規律為工具，以高質量人才培養為目標，其融合教學模式整體設計方案如圖1所示。

圖1? 多課程融合教學模式

1? 線上線下同時教學

教師團隊通過線上網絡教學與線下課堂教學相結合的方式，對課程體系進行全過程精細控制，如根據教學進度，課前線上發布課程預習要點、內容重點、應關注的疑難問題等，要求學生做好充分的課前預習，最大化線下課堂教學效率；課后以圖片、視頻、網絡鏈接等多種生動的形式線上發布相關的教輔資料，幫助學生課后消化；同時鼓勵學生利用線上資源進行課外補充，完善課程知識圖譜[12]。課堂教學中，教師團隊結合課程內容，針對重點、難點，制作和收集演示視頻、圖片等素材輔助教學，演示方式既可插入課件也可以線上直接鏈接。例如，在發電廠動力與環境課程中，針對發電廠熱力系統中幾個關鍵的、復雜的熱力設備的內部結構及工作原理，插入演示動畫，使學生能更深刻地了解和掌握電廠的實體結構和工作原理。

2? 多任課老師聯合授課

為了加強任課教師之間的互助互學，有效互補授課過程中的不同側重點，使每個任課教師熟悉掌握整個課程融合體系。發電廠動力與環境、有害氣體控制工程、環工專業外語三門課程分別由同一課題組的三位教師循環講授，即不同學年任課教師課程輪轉。通過對近幾年三門課程目標達成情況的分析與總結，發現各任課教師制定的教學進程幾乎相同，成績所占比例也幾乎相同。因此，多任課老師結合授課是可行的，一方面可以提高教師的授課水平，有效擺脫固有的教學制式；另一方面同課題組教師輪轉任課也為大學生實踐活動與教學相結合提供了便利條件，有利于更好地完善融合教學模式。

3? 項目實踐促進多課程融合

科研對課堂教學的反哺作用在本文前部分已經闡述，而多課程融合教學模式中的項目實踐正是這一反哺作用的應用。以“雙減”目標為導向，重新分析和梳理三門課程的知識點，創建課程知識點之間的聯系并利用具體項目的形式聯合表達[13]。多課程融合的項目實踐要求學生在掌握課程知識點的基礎上依托項目進行強化，要求學生跟隨任課教師循序漸進地在一定時間內同時完成課程學習和實踐項目。因此，學生實踐項目要求涵蓋三門課程的綜合內容，教師需向學生詳細說明項目的研究點和結合點，并且在項目中盡量體現課程的知識點和能力點。這些項目可以是大學生創新創業項目，也可以是課題組遴選出的教師科研項目中的部分內容，如科研項目——燃煤耦合生物質污泥摻燒及其全流程煙氣污染控制關鍵技術與應用。項目的實施細節和時間安排由三門課程任課教師共同完成，每位教師針對同一項目結合自身優勢展開教學。項目實踐能夠有效提升學生的知識遷移能力和科研操作能力，并有效促進多課程融合的進行。

4? 形成性評價

形成性評價（Formative Evaluation，FE）是教育領域重要的教學評價模式[14]，該模式重視教師授課需求，更重視學生的學習需求，強調師生間的互動交流[15]。將FE作為多課程融合的教學評價方法是驗證課程體系整體設計效果的有效手段。課堂講授和分組討論是形成性評價的主要實現途徑。

1）多課程融合課堂講授。眾所周知，電力生成過程主要產生的污染物為大氣污染物，課堂教學方面將發電廠動力與環境課程與有害氣體控制工程課程聯系起來，前者為后者提供理論基礎，后者為前者提供技術方法，教師凝煉兩門課程在大氣污染物產生和控制方面的結合點，為學生講授最經典的理論知識和最新的技術方法。而環工專業外語課程中我們引入發電廠動力與環境與有害氣體控制工程兩門課程所涉及的環境專業技術文獻的外文閱讀和專業詞匯講解。環工專業外語既可以作為這兩門課程的外文拓展，又可以幫助學生更好地掌握語言工具以自主的搜索閱讀更多的前沿專業文獻。各課程的教師，可階段性通過問卷形式得到學生的反饋意見以檢驗教學效果，設計反饋意見表見表1。

表1? 課堂教學反饋意見表

注：意見可填寫良好、一般、較差。

2）多課程全課堂雙語分組討論。三門課程教學中均可以選擇一些熱點環境問題和專業相關問題，尤其是減污降碳內容，進行中英文課堂分組討論，在討論中要求學生自主總結學習成果，并以各討論組自評打分的形式激發學生的學習熱情，挖掘所有學生的思考潛能，鍛煉學生的雙語應用表達能力。全課堂雙語分組討論有助于完善現有的教學環節。

5? 多課程融合考核方式改革

通過融合教學模式的實施和學生的接受程度反饋建立新的考核標準和考核方式，考核方式多樣化，如基礎知識以過程性考核和期末考試的方式考核，相關項目以答辯方式、報告方式考核等，各種考核方式結果均計入最終成績。以基礎-過程性考核（占比30%）、創新-發展性考核（占比30%）、期末-綜合性考核（占比30%）及參與-課堂表現考核（占比10%）四個動態考核，多維度檢測學生的最終學習效果。

三? 結束語

新時代“30·60”雙碳目標和高校的新工科建設趨勢[16]對環境工程學科和課程建設提出了更高要求，通過多課程融合教學體系的建立，整合我校環境工程學科特色性、前沿性、實用性、交叉性的課程內容[17]，縱向串聯三門課程脈絡，橫向鏈接相關項目實踐，既提高了學生學習興趣，又促進了學生對本專業課程的宏觀認識，有利于培養出掌握“減污降碳”技術的綜合型人才。多課程融合教學是對教學改革領域的一次深入探索。

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