基于環(huán)境工程專業(yè)課程屬性的教學(xué)探索與實踐

謝先德　羅琳

摘 要 環(huán)境工程專業(yè)課程門類廣、實踐性強(qiáng)，是高校培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的重大挑戰(zhàn)。依據(jù)課程屬性和培養(yǎng)目標(biāo)，因課而異選取適宜的教學(xué)方法是保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的必然要求。以湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)改革的成果為基礎(chǔ)，探討混合式教學(xué)、項目式和案例式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、“教學(xué)、科研、生產(chǎn)”三基地結(jié)合和校企合作辦學(xué)分別在基礎(chǔ)理論課程、設(shè)計課程、實驗課程和實習(xí)環(huán)節(jié)中的適用情形。結(jié)果表明，以課程屬性和人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向的授課方式，能更好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的實踐能力，保障學(xué)習(xí)效果，是課程改革的重要方向。

關(guān)鍵詞 環(huán)境工程 課程屬性 教學(xué)方法 因課施教 教學(xué)目標(biāo)

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)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(tài)環(huán)境保護(hù)是我國的一項基本國策，是新時期全面建成小康社會、構(gòu)建美好人居環(huán)境的具體要求。環(huán)境工程專業(yè)以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的復(fù)合型人才為目標(biāo)，要求學(xué)生掌握扎實的環(huán)境工程專業(yè)理論和工程實踐技能，能夠面向國家生態(tài)文明建設(shè)和國家重大環(huán)保工程需求。[1]環(huán)境工程為新型交叉學(xué)科，課程門類廣、實踐性強(qiáng)，是高等院校適應(yīng)新時期環(huán)保人才培養(yǎng)目標(biāo)的重大挑戰(zhàn)。[2，3]針對不同課程屬性及目標(biāo)，擇優(yōu)選擇適宜的教學(xué)方法是保障人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵，亦是長期以來高等院校教學(xué)改革亙古不變的主題與挑戰(zhàn)。通過分析環(huán)境工程專業(yè)課程的特點及人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)的最新成果，探討不同教學(xué)方法適用于不同屬性課程的情形，以期為新時期環(huán)保專業(yè)人才的培養(yǎng)提供參考和借鑒。

1環(huán)境工程專業(yè)課程設(shè)置

環(huán)境工程專業(yè)的課程按屬性可分為理論課、設(shè)計課、實驗課和實習(xí)四類，分別要求學(xué)生掌握環(huán)境工程的基本原理、工程設(shè)計原理和實施方法、實驗設(shè)計理論與操作方法以及專業(yè)崗位技能等（表1）。理論課程要求學(xué)生熟知我國環(huán)境保護(hù)的相關(guān)政策、法律和法規(guī)，掌握環(huán)境學(xué)科的基本理論和方法，熟悉“水、氣、固”三廢處理處置的相關(guān)理論和方法;實驗類課程要求學(xué)生掌握環(huán)境學(xué)和工程學(xué)等相關(guān)學(xué)科的實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和獨立思考能力;工程設(shè)計類課程要求學(xué)生能綜合運用專業(yè)的相關(guān)理論和方法，掌握“水、氣、固”三廢處理處置的工藝篩選和設(shè)計方法。此外，以課程學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，綜合校內(nèi)外實習(xí)和崗前訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用專業(yè)知識的能力，強(qiáng)化學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過上述環(huán)節(jié)的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生良好的專業(yè)素養(yǎng)、工程實踐能力、科學(xué)精神、合作精神、競爭意識和創(chuàng)新思維，向國家和社會輸送高質(zhì)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(xué)實踐

環(huán)境工程專業(yè)理論課程的授課傳統(tǒng)上以講授為主，形式單一，師生間缺乏互動，學(xué)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(xué)生理解力不足，學(xué)生參與課程的積極性不高，教學(xué)效果難以保證。新時代推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，構(gòu)建美好幸福的人居環(huán)境，對新時期專業(yè)環(huán)保人才的培養(yǎng)提出了新的要求，基于成果導(dǎo)向的教學(xué)理念成為共識。[5]湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院依據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗和成果，總結(jié)出適應(yīng)不同環(huán)境工程專業(yè)課程屬性的教學(xué)方法，包括理論課程的混合式教學(xué)、設(shè)計課程的項目式和案例式教學(xué)、實驗課程的啟發(fā)式教學(xué)以及三結(jié)合基地和校企合作的實習(xí)教學(xué)。

2.1 理論課程的混合式教學(xué)

環(huán)境工程為交叉學(xué)科，理論課程有一定的深度與廣度，要求學(xué)生扎實掌握廣泛的理論知識并熟知相關(guān)的工程實踐，對學(xué)生的抽象思維提出了很高的要求。以“環(huán)境微生物學(xué)”為例，這門課程重點研究微生物與污染物質(zhì)之間的相互作用，微生物降解污染物的機(jī)制和影響因素，以及微生物在環(huán)境治理和環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用。它不僅涉及微生物學(xué)和環(huán)境學(xué)的相關(guān)知識，還與工程學(xué)、遺傳學(xué)、市政工程和生態(tài)學(xué)等多學(xué)科密切相關(guān)。教學(xué)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(huán)境工程專業(yè)的相關(guān)理論和工程方法是日益更新的，教學(xué)內(nèi)容的實時更新亦是應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境問題和嚴(yán)峻就業(yè)形勢的迫切需求。針對環(huán)境工程專業(yè)理論課程的教學(xué)難點和培養(yǎng)要求，我院針對性采取了混合式的教學(xué)方法。

通過線上和線下相結(jié)合的方式打破學(xué)習(xí)的時間和空間限制，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，突破難點。以“環(huán)境工程微生物學(xué)”為例，課前教師將課件和相關(guān)電子資料上傳至雨課堂平臺，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí);學(xué)生按學(xué)習(xí)目標(biāo)預(yù)習(xí)，通過雨課堂平臺向教師反饋預(yù)習(xí)進(jìn)展，標(biāo)注學(xué)習(xí)的疑點和難點。課上學(xué)生通過學(xué)習(xí)平臺簽到并與教師互動。教師根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)反饋，梳理相關(guān)知識點，重點講解共性的理解難點。同時，在教學(xué)過程中通過課堂隨機(jī)提問和討論，調(diào)整教學(xué)重點，掃除教學(xué)盲點。課后，學(xué)生通過課后習(xí)題和線上教學(xué)資料，鞏固學(xué)習(xí)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(xué)針對環(huán)境工程專業(yè)理論課程可實現(xiàn)課前自主預(yù)習(xí)，課上系統(tǒng)梳理和難點突破，課后消化鞏固和知識遷移，充分拓展學(xué)習(xí)的時間和空間，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。[6]此外，混合式教學(xué)還可實現(xiàn)差異化和層次化教學(xué)，學(xué)生可根據(jù)自己的知識儲備和預(yù)習(xí)情況，調(diào)整學(xué)習(xí)節(jié)奏，合理分配時間，課上重點突破疑難點。采用混合式教學(xué)，學(xué)生出勤率和課堂活躍度明顯提升，學(xué)生成績較以往有很大程度的改善，教學(xué)質(zhì)量提升明顯。

2.2 設(shè)計課程的項目式和案例式教學(xué)

設(shè)計類課程，包括“水、氣、固”三廢處理處置設(shè)計等，是銜接環(huán)境工程理論和工程實踐的橋梁，是重要的人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)。以實際工程案例和項目為落腳點，開展設(shè)計類課程教學(xué)，不僅是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和適應(yīng)新就業(yè)形勢的需要，也是應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境污染態(tài)勢的必然選擇。設(shè)計類課程圍繞具體案例和項目展開，期間輔以校企協(xié)同的教學(xué)模式，讓學(xué)生進(jìn)入模擬工作狀態(tài)，增強(qiáng)教學(xué)環(huán)節(jié)的實踐性和創(chuàng)新性，著力培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識。[7]

以“水污染控制工程課程設(shè)計”為例，課前教師根據(jù)行業(yè)治污需求，制定選題，以項目執(zhí)行的形式開展教學(xué)。教師根據(jù)學(xué)生興趣劃分項目執(zhí)行小組，明確組員分工和職責(zé)。教師對項目執(zhí)行的全過程實行監(jiān)督、指導(dǎo)和考評，期間聘請實踐經(jīng)驗豐富的工企業(yè)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行合作指導(dǎo)，銜接書本理論和工程實踐。學(xué)生根據(jù)任務(wù)安排，查找資料，分工合作，按進(jìn)度完成項目。項目完成后，教師對項目的執(zhí)行度和學(xué)生參與比重進(jìn)行點評，重點闡述項目執(zhí)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(xué)，拓深理解層次。項目參與式教學(xué)有利于幫助學(xué)生實現(xiàn)從理論到實踐的過渡，全面認(rèn)識專業(yè)知識的應(yīng)用和效能，深刻理解學(xué)習(xí)目標(biāo)，體會環(huán)保事業(yè)的價值，實現(xiàn)從被動參與式學(xué)習(xí)到主觀能動性學(xué)習(xí)的跨越。

通過在課程全環(huán)節(jié)引入教師評價、工企業(yè)合作導(dǎo)師評價、小組互評和學(xué)生自評等方式保障教學(xué)質(zhì)量，相關(guān)考核結(jié)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(shè)計”教學(xué)，提高了學(xué)生對專業(yè)認(rèn)知和認(rèn)同感，鍛煉了專業(yè)素養(yǎng)和實踐能力。同時，通過與工企業(yè)導(dǎo)師的合作，為學(xué)生建立了穩(wěn)定的就業(yè)渠道，就業(yè)效率明顯提升。另外，通過具體項目的設(shè)計和相關(guān)案例的類比，能加深學(xué)生對工程實踐的理解，使學(xué)生在職場中能更早的適應(yīng)工作崗位，贏得單位贊譽(yù)。

2.3 實驗課程的啟發(fā)式教學(xué)

實驗課程是環(huán)境工程人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是銜接理論與實際，開展工程設(shè)計和環(huán)境質(zhì)量管理極為必要的一環(huán)。依據(jù)教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的知識水平和知識掌握規(guī)律，開展實驗課程的啟發(fā)式教學(xué)，讓學(xué)生帶著思考去學(xué)習(xí)，主動探索實驗原理和儀器操作方法，開啟學(xué)生的求知欲，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生開展實驗，增強(qiáng)學(xué)生開展實驗的自信心和主動性，贏得學(xué)習(xí)的獲得感和成就感。[8]

以“環(huán)境監(jiān)測實驗”為例，教師以環(huán)境監(jiān)測的實際需求為基礎(chǔ)，課前設(shè)置相關(guān)問題。學(xué)生依據(jù)問題查找資料，預(yù)習(xí)實驗的原理及儀器操作流程，并就相關(guān)問題表達(dá)自己的看法和觀點。課上教師根據(jù)學(xué)生反饋，答疑解惑，隨堂發(fā)起提問和討論，引導(dǎo)學(xué)生觀察和分析實驗結(jié)果，記錄重要實驗現(xiàn)象和相關(guān)數(shù)據(jù)，深刻理解實驗的目的及意義。教師引導(dǎo)發(fā)起實驗操作易錯點和難點的討論，加深學(xué)生對實驗儀器原理、過程現(xiàn)象和實驗機(jī)理的理解。課后學(xué)生認(rèn)真整理實驗的目的、原理、意義、流程、重要實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)等，完成實驗報告。教師對學(xué)生的實驗報告進(jìn)行批閱，分析學(xué)生的掌握情況，并在下次課上集中點評和難點梳理，復(fù)習(xí)重要的實驗操作。

采用啟發(fā)式實驗教學(xué)，學(xué)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(jìn)的引導(dǎo)，學(xué)生獨立開展實驗的自信心明顯增強(qiáng)。

2.4 三結(jié)合基地和校企聯(lián)合辦學(xué)的實習(xí)模式

環(huán)境工程專業(yè)的人才培養(yǎng)要求學(xué)生具備較強(qiáng)的運用專業(yè)知識進(jìn)行環(huán)境工程設(shè)計和研發(fā)的能力。為契合這一培養(yǎng)目標(biāo)，環(huán)境工程學(xué)科高度重視學(xué)生的實踐和實習(xí)，在校內(nèi)外建立“教學(xué)、科研、生產(chǎn)”三結(jié)合基地，與企事業(yè)及廠礦單位建立穩(wěn)定的實習(xí)合作框架，鼓勵學(xué)生參與“大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目”并為其推薦學(xué)院優(yōu)秀的科研團(tuán)隊進(jìn)行創(chuàng)新實驗。目前，環(huán)境工程系學(xué)生可用的校內(nèi)外三結(jié)合基地有“農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)綜合教學(xué)實習(xí)基地”“耘園實習(xí)基地”“環(huán)境工程實訓(xùn)基地”“瀏陽實習(xí)基地和金井農(nóng)業(yè)污染減排實驗基地”。此外，環(huán)境工程學(xué)科還與株洲冶煉集團(tuán)有限公司、湖南省南岳衡山樹木園、中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所和湖南省土壤肥料研究所簽訂了長期的實習(xí)基地合作協(xié)議。學(xué)院充分發(fā)揮地區(qū)優(yōu)勢和校友資源，成立校企合作平臺，在假期和大四學(xué)年為學(xué)生提供實習(xí)和實踐機(jī)會，引導(dǎo)學(xué)生從理論走向?qū)嶋H，從書本走向?qū)嵺`，從校園走向社會，為學(xué)生的成才之路保駕護(hù)航。

2.5 教學(xué)改革的成效

經(jīng)過一系列的教學(xué)改革，近年來我院環(huán)境工程專業(yè)育人質(zhì)量明顯提升。（1）本科生對學(xué)科和專業(yè)的認(rèn)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(wěn)定在36%以上，多名學(xué)生被北京大學(xué)、中國科學(xué)院、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和浙江大學(xué)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(xué)生創(chuàng)新實驗為平臺，本科生近三年以第一作者身份發(fā)表SCI論文30余篇。（3）學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐創(chuàng)新能力明顯增強(qiáng)，近五年獲得省級以上創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)獎50余項。（4）人才培養(yǎng)贏得社會贊譽(yù)，學(xué)生就業(yè)渠道明顯增加，專業(yè)一次性就業(yè)率穩(wěn)定在91%以上，多名學(xué)生進(jìn)入業(yè)內(nèi)一流環(huán)保企業(yè)和研究院所工作，如中南勘測設(shè)計院、中冶長天和湖南省設(shè)計院等。（5）學(xué)生的環(huán)保意識、團(tuán)隊責(zé)任感和社會責(zé)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(yōu)秀共產(chǎn)黨員稱號。（6）本科育人質(zhì)量提升為研究生的培養(yǎng)輸送了大批優(yōu)質(zhì)生源，學(xué)科科研水平提升明顯，環(huán)境與生態(tài)學(xué)科ESI排名進(jìn)入全球前1%。上述成效堅定了我院環(huán)境工程專業(yè)建設(shè)和改革的方向，同時也為我院環(huán)境工程專業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，為新時期環(huán)境工程專業(yè)的教學(xué)改革和人才培養(yǎng)贏得先機(jī)。

3結(jié)語

通過分析環(huán)境工程專業(yè)課程的教學(xué)特點和人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)的教學(xué)成果，分別探討了混合式教學(xué)、項目式和案例式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)方法、三結(jié)合基地和校企聯(lián)合辦學(xué)的實習(xí)模式在基礎(chǔ)理論課程、設(shè)計類課程、實驗類課程和實習(xí)中的應(yīng)用和教學(xué)評價。結(jié)果表明以課程的屬性和培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，因課而異選取適宜的教學(xué)方法，能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善人才培養(yǎng)質(zhì)量，為社會和國家輸送優(yōu)秀的環(huán)保技術(shù)和科研人才。

通訊作者：羅琳

基金項目：國家自然科學(xué)基金（21806003）;湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)雙一流建設(shè)項目（SYL201802005）

參考文獻(xiàn)

[1] 肖敏，等.淺議環(huán)境工程專業(yè)應(yīng)用復(fù)合型人才的培養(yǎng)——以沈陽大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)實踐教學(xué)改革為例[J].沈陽教育學(xué)院學(xué)報，2011，13（04）：62-64.

[2] 崔康平，等.以就業(yè)為導(dǎo)向的環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)模式改革與創(chuàng)新[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2020，3（3）：61-62.

[3] 郭朝暉.發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢，促進(jìn)環(huán)境工程專業(yè)課程教學(xué)的全面發(fā)展[J].湖南醫(yī)科大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)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(xué)學(xué)報（高教研究版），2010，14（03）：76-78.

[5] 馮婧微，等.基于工程認(rèn)證及成果導(dǎo)向教育的環(huán)境工程專業(yè)體系構(gòu)建——以沈陽化工大學(xué)為例[J].教育教學(xué)論壇，2017，26：159-160.

[6] 張沖，等.工程專業(yè)混合式教學(xué)設(shè)計與實踐研究——以清華大學(xué)“光電儀器設(shè)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(xué)與項目式教學(xué)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(fā)式教學(xué)再認(rèn)識[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011，1：67-68.