基于CDIO理念的《環境規劃與管理》課程教學改革與探索

王曉偉 張婷婷 孫昶達 戚靜灑 張廣毅 趙子升

摘要：隨著新時代各項科技的不斷創新，以及現代教育改革和素質教育發展，現階段所存在的傳統教學模式已難以滿足《環境規劃與管理》這一教學課程對于創新性、實踐性的培養需求，因此可參考CDIO教育模式所涵蓋的工程理念，構建出符合現狀的環境工程類人才的教育培養體系。文章首先論述本課程的教育背景，并分析基于培養創新能力和實踐能力的課程教學改革的必要性和可行性，然后結合課程教材內容提出可與教材配套的可應用虛擬仿真技術的教學方法模式，以便于學生自主性和創新實踐能力的全面培養，建立起多層次的課程教學實踐平臺。

關鍵詞：教學改革;CDIO;環境規劃與管理;培養模式;虛擬仿真;應用型人才

Abstract： With the continuous innovation of various technologies in the new era， as well as the development of modern education reform and quality-oriented education， the existing traditional teaching mode at the present stage has been unable to meet the training needs of the teaching course Environmental Planning and Management for innovation and practicality. Therefore， the engineering concepts covered by CDIO education mode can be referred to. Construct the education and training system of environmental engineering talents in line with the current situation. This paper discusses the course of education background， and analysis based on cultivating innovative ability and practical ability of the necessity and feasibility of curriculum reform， and then to put forward with the combination of curriculum content and teaching materials supporting the application of virtual simulation technology methods of teaching mode， so that the student autonomy and innovative practice ability of comprehensive training， establish a multi-level teaching practice platform.

Key words： Teaching reform; CDIO; air pollution control engineering; training mode;virtual simulation; applied talents

1教改背景

黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央十分重視國家的生態文明建設，把生態文明建設作為統籌推進“五位一體”總體布局的重要內容，提出了一系列新觀點和新論斷，形成了習近平生態文明思想，推動我國環境保護和生態文明建設進入了新的歷史發展時期。同時，這一新思想也為我國高校提高生態環境類專業人才培養質量、開展相關課程教育教學改革指明方向并提供遵循。環境規劃與管理的課程教學必須要符合并反映出習近平總書記關于生態文明思想建設提出的科學理論，牢記“生態興則文明興”，牢記“綠水青山就是金山銀山”，實現對人與自然和諧共處意識的深刻記憶;牢記“良好生態環境是最普惠的民生福祉”，牢記“實行最嚴格生態環境保護制度”，樹立對生態環境保護理念的良好社會風氣[1]。借助CDIO教育培養理念，環境專業教學能夠夯實學生的專業基礎，培養思考能力和探索能力，從而提升學生解決工程實際問題能力、創新能力、知識更新能力，使其能夠更快地適應環境類崗位的需求。

《環境規劃與管理》課程改革將培養好學生對環境類專業的認同感，促進課程學習積極性的養成，利于專業知識的融會貫通。不僅如此，教學改革也將會促進專業教育同思想政治教育的有機融合，激發學生的愛國情感，潛移默化地增強學生對于國家的歸屬認同感和對于社會建設的自信心，并為相關課程要開展的課程思政和課程改革提供正面參考。

2教改必要性和可行性

高校環境保護專業是培養環境規劃與管理人才的重要載體，“環境規劃與管理”課程的教學質量影響著我國環保工作的實踐成效，對我國可持續環境戰略的實現與經濟社會的可持續發展產生長遠影響。“環境規劃與管理”課程通常由環境專業所開設，內容繁多，課時有限[2]，為了使環境專業的學生對環境管理工作全面了解并為其走向環境管理崗位奠定基礎，“環境規劃與管理”課程的教學研究與改革勢在必行。

CDIO工程教育模式是國際工程教育改革的新成果，在社會經濟快速發展的時代，以培養能力本位的CDIO工程教育模式為培養具有厚實的專業基礎和全面專業技能的綜合素質應用型人才提供了有效途徑。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運行（Operate），它以產品的生產周期作為工程教育的載體，強調產品研發到產品運行的整個生命周期，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程的理論、技術和經驗，有效激發學生的主觀能動性[3]。CDIO教學模式強調的不僅僅是實施某一具體教學方式的改革，而是在人才培養目標、課程體系、教學方法以及教學評價等各個環節進行的整體改革。它代表了當代工程教育的發展趨勢，針對了環境專業人才培養中存在的基礎理論知識不扎實、基本技能不足、知識面狹窄、實踐能力薄弱、團隊協作能力差、考核方式單一等問題，并且CDIO模式已在世界上數十所大學中得到實施，有著充足的實踐經驗，深受學生的喜愛，得到了業界的高度贊揚[4]。在新工科背景下，CDIO人才培養模式對我國人才培養方案的設立有很大的參考價值。

3教改具體舉措

3.1圍繞創新人才培養模式，完善教材內容建設

由于《環境規劃與管理》課程有著較強的創新和實踐性，應該把教學內容劃分為城市環境、水環境、生態環境、大氣環境、噪聲污染控制、固體廢物等多個教學模塊，轉變教材內容編制的線性結構特點，防止出現教學內容的重復。每個教學模塊應該包含理論知識及專業技術，還應該配以有關的教學案例，學生可以更好地掌握專業知識，提高實踐操作能力，還應該使每個教學模塊間進行緊密的聯系，可以針對不同的問題，把每個模塊知識點綜合起來。例如，城市環境規劃模塊內包含大氣規劃、水環境規劃教學模塊的內容，還有固體廢物和噪聲污染控制等方面的知識，需要從淺入深地學習和掌握每個教學模塊的內容，才能完成城市環境教學模塊的系統分析。采用模塊化教學方式，學生可對知識點進行逐個突破，深入地了解和掌握專業知識，建立系統的知識體系。

課程教授過程中，可對當前環境規劃與管理熱點如碳達峰、碳中和、黃河流域水污染防治“十四五”規劃、“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用等增設專題，介紹近來我國出臺的《大氣污染防治行動計劃》、新修訂的《大氣污染防治法》、水污染防治行動計劃（“水十條”）、國家“大氣污染成因與控制技術研究”重點專項等，并擴展到《巴黎協定》等熱點，進一步了解國際社會對此所做出的努力及相應的解決方案[5]。

3.2改革課程教學方式方法，增加案例仿真教學

結合當今社會發展和行業人才需求特點，積極探索教學模式。將《環境規劃與管理》的教學課堂劃分為講授模塊、討論模塊和協作模塊三部分。對于描述性或概念性的內容，采用研討式、啟發式等教學方式，即教師指導選題，學生查閱資料和獨立探索，小組交流討論，課堂講評，總結提高。以理論為基礎，鼓勵學生提出大氣污染物各種控制的可能方法，增強創新意識，培養學生對課程知識點的歸納和加工能力。對于較難講明白的污染凈化設備工作原理和組成，結合實習、科研工程案例，借助計算機仿真動畫演示、視頻等方式講解剖析。

3.3突出實踐教學培養環節，加強工程能力培養

教學內容應該反映當前環保問題，滿足環保戰略的要求，《環境規劃與管理》課程有著強的應用性，開展教學活動應該關注當前的社會環保熱點問題，結合具體的環境規劃案例[6]，不斷充足教學內容，使教學知識不斷得到補充，以免采用枯燥理論教學使學生感到厭煩。

采用實踐性的教學方式提高學生的分析問題和解決問題能力，在教學過程中增設實踐調研和課程設計內容，讓學生整體素質得到提升[7]。例如，在進行調研教學時，結合地理位置因素的優勢，組織學生到湖系和水系中進行現場勘查，讓學生對湖水狀態和存在的主要環境問題進行評估，如何對湖水及水系進行有效的治理，怎樣進行水環境規劃。采用該種教學方法可以提升學生解決問題能力。在進行課程設計時對規劃區功能進行設計、污染區整治規劃設計等，對規劃所應用的繪圖技巧及圖件進行深入系統的講解。采用課程設計的教學方式可以提高學生繪圖軟件的使用能力，對課堂教學內容進行合理的補充，為培養高素質應用型人才打下基礎，也為將來的畢業設計和承接項目創造條件。

實踐教學培養環節是環境規劃與管理課程的重要環節，對培養工科學生的工程實踐能力和設計創新意識起著非常重要的作用。包括以下內容：（a）增設在知識掌握、實踐應用和創新能力培養方面有重要作用的綜合型、設計型、研究創新型實驗項;（b）改革原有依附于理論教學的單一教學模式，靈活利用交互式環境規劃與管理的仿真實驗系統;（c）依托行業企業實習基地，使學生接觸和了解不同行業大氣污染物產生過程、排放特征和治理技術;（d）邀請實踐經驗豐富的一線工程師帶領學生參觀實際處理工藝，使學生深入理解環境規劃與管理理論和應用。

3.4注重理論知識與實踐能力相結合，優化考試考核內容

《環境規劃與管理》課程教學方式和內容的改革，需要配以科學合理考核方式，原來的考核方式采用閉卷考試的辦法，多注重對理論知識的考核。但《環境規劃與管理》課程具有很強的綜合性和實踐性，需要對學生的實踐能力進行合理的考核，從而轉變原來單一的考核辦法，制定具有專業特點的、可行的考核方式，不可以把理論知識作為考核的單一標準，使學生更加重視實踐能力的學習和提升。把過程性考核成績比例控制在60%，期末的最終考核限定在40%，轉變理論知識考核為主的方式，采綜合能力考核的模式，學生的學習成績不再以期末的試卷測試成績作為考核標準，由課堂成績、課程設計、學習論文及期末考試等多項內容構成。靈活的考核辦法可以把學生從原來的死記硬背中解放出來，應用所學到的專業知識分析和解決實際問題，注重學生能力方面的培養。課程考核方式的改革可以提高學生團隊協作能力、語言組織和表達能力、科學文獻的總結能力。靈活的考核方式使學生不再只注重對理論知識的記憶，轉變原來考前突擊的學習方式，能夠更全面地體現學生的能力和成績，使學生在學習過程中得到學生能力的提升，這樣的新模式注重培養學生綜合能力，樹立學生對于科學研究的自信心，提供更多自主學習的機會，有效提高學習效率。

4結束語

綜上所述，目前環境規劃和管理的課程教學方式還存在著諸多問題，針對這些問題，采取CDIO教學理念為環境專業類人才的培養理念。本文意在CDIO教學理念的基礎上，以社會發展方向以及對人才的需求為導向，為環境專業類相關的人才培養提供新的培養策略;以實際工程操作能力的培養為主線，對教學內容、教學方式、組織實施、教學評價等各個方面進行教學改革，提升學生整體素質，激發學生的學習積極性，提高自主學習能力，使學生能夠更好地發現并解析問題，擺脫傳統慣性思維的束縛，以逆向思維尋根溯源，大大加強其獨立思考能力和實際操作能力，知行合一，使學生能夠以創新思維來看待并解決實際工作中的主要問題。相信進行恰當且符合時代要求的教學改革能夠豐富學生的大學生活，并為學生服務社會大眾、促進經濟發展起到良好的奠基作用，輸出高層次的應用技術類人才，支撐起國家建設。

參考文獻

[1]胡婷莛，操金鑫.《環境規劃與管理》課程教改構思與實踐[J].廣東化工.2021，48（07）：247-248.

[2]邵留，李娟英，彭自然，凌云，張飲江.環境規劃與管理課程教學改革新舉措[J].教育教學論壇，2016（25）：82-83.

[3]董怡華，王英剛，王輝，魏建兵.基于CDIO理念的環境工程應用型人才培養模式探索[J].廣州化工.2019，47（13）：191-194.

[4]劉丹丹，梁彥秋，馮婧微.借助CDIO模式提升環境工程實踐教學建設[J].科技視界.2017，（26）：14-16.

[5]王慧麗，張芳.環境規劃與管理類課程理論與實踐教學方法研究[J].大學教育，2016，（02）：30-31.

[6]汪寧欣.環境規劃與管理課程教學改革探索[J].安徽工業大學學報（社會科學版）.2019，36（02）：76-77.

[7]湯春芳，李科林，張平.“環境規劃與管理”課程教學改革與思考[J].岳陽職業技術學院學報.2017，32（02）：61-64.

作者簡介

王曉偉（1982-），男，黑龍江哈爾濱，博士，講師，鄭州大學生態與環境學院，研究方向：污染物定向轉化及資源化。

基金項目

鄭州大學2020年度校級教育教學改革研究與實踐項目（“基于創新和實踐能力培養的《大氣污染控制工程》教學改革研究與實踐”2020zzuJ XLX138）;

2019年度河南省虛擬仿真實驗教學項目（湖泊富營養化與水華防控虛擬仿真實驗）