“環境科學與工程導論”課程教學改革與探索

＊王春輝 周卿偉

（杭州電子科技大學 材料與環境工程學院 浙江 310018）

隨著社會經濟的快速發展，當前人類社會面臨著諸多經濟發展與自然環境之間的矛盾，如全球變暖、水污染與水資源短缺、土地荒漠化、森林減少等。正是在這樣的背景下，環境科學與工程類專業應運而生。本專業是一門新興的綜合性交叉學科，其主要基于自然科學、社會科學以及工程科學等學科相關的理論，探討人類與環境系統之間的相互關系及其內在規律，調控人與環境之間的物質、能量和信息的交換過程，并利用人類社會和生態環境資源，尋求解決各類環境問題的途徑與方法，最終實現人與環境的可持續發展。其中，“環境科學與工程導論”課程通過引入環境領域不同研究方向的專家來講解各個方向的前沿內容，向專業學生展現本專業的特色與總體概貌。專業學生所接受到的信息不僅僅限于課程本身，也可通過參與一些專業相關的項目來開闊學生的視野，并了解環境領域的最新前沿進展、面臨的問題與挑戰，以及畢業以后的就業機會等，從而增加他們對環境科學與工程專業的興趣。由此可知，“環境科學與工程導論”作為引導大學新生了解當前世界所面臨的的主要環境問題以及利用工程技術手段防止環境污染進而保護環境的綜合性課程，是環境類專業學生進入專業學習的“橋梁”，其課程地位可見一斑。環境科學與工程導論中不僅包括許多新的概念和理論，還有豐富的專業實踐知識，這對于剛踏入大學校門的新生們而言具有較大的挑戰性[1]。根據各個學校的具體情況設置合理的課程目標，引導學生積極規劃專業學習，防止和克服專業學習過程中可能出現的各種負面因素是開展本課程教學的核心任務。因此，加強環境科學與工程導論教學方法的改革和探索意義重大。本文以杭州電子科技大學為例，對環境工程專業學生開設的《環境科學與工程導論》課程的教學改革方式進行了初步探索，并根據教學實踐提出了一些意見。

1.“環境科學與工程導論”的課程性質與項標

“環境科學與工程導論”是面向環境類專業學生所開設的一門專業必修課，其主要特征表現為多學科交叉，包含的內容不僅涉及到自然科學和工程技術領域，同時也關乎到社會科學范疇[2]。環境科學與工程導論課程以當代的重大環境問題為學習主線，主要介紹當代主要環境問題的由來、現狀、趨勢以及控制技術或對策，其中穿插一些環境科學與工程領域最新的科研成果和信息資料。杭州電子科技大學環境科學與工程導論課程通過組織本專業學術造詣高、工程經驗豐富的教師，結合信息化課程建設，全面介紹本專業的特色和優勢、專業人才的培養目標、行業產業人才需求等，幫助授課學生全面了解環境科學與工程專業，指導他們形成良好的專業學習習慣。結合杭州電子科技大學本科生導師制，在新生大一第一學期中期開始執行，由導師進一步引導學生明確專業發展目標和相應的能力培養。本課程的課程目標主要包括以下幾個方面：

（1）通過講述大學功能、科研創新重要性、大學生科研創新的基本思路和方法、環境專業技術概論等，激發學生對專業學習的積極性，并使他們明白大學期間“為何學、學什么、怎么學”等問題。通過講述環境專業的思維方式和學習方法、環境專業的國內外現狀及發展趨勢，掌握環境類專業的研究方法和思維方式，了解國內外環境保護發展趨勢，并能提出有建設性的見解，為學生今后更好地發展奠定學科基礎。

（2）通過講述環保市場概況和動向，引導學生關注我國的環保事業和環保市場，了解國內外環境保護發展趨勢，進而確立自主與終身學習的意識，并能提出有建設性的見解。通過講述環境專業的國內外現狀及發展趨勢、環境工程實踐、職業發展規劃，使學生認識、初步理解環境工程實踐中涉及到的技術、經濟、法律、倫理等相關內容，理解社會可持續發展需求，從而幫助學生初步建立良好的職業觀。

（3）通過講述大學與環境學科、環境科學與工程培養方案、環境學科科研創新，培養使學生對專業的好奇心，使學生能夠更好地了解本學科、專業知識體系及其發展趨勢，確立自主與終身學習的意識，學會用可持續發展的理念分析和解決環境問題，評估復雜環境工程問題在實踐中的具體影響。

根據上述課程目標，杭州電子科技大學環境工程專業設置了大學與環境學科、環境科學與工程培養方案、環境專業技術概論、環保市場與導向、環境工程實踐、環境學科科研創新、職業發展規劃、互動討論與總結八個教學內容。課堂教學主要采用啟發式、討論式等方法，通過重點/難點內容講解、課后作業、隨堂提問、線上學習等模式，以環境污染和保護現狀、實際工程案例、動畫以及視頻等為多媒體手段，激發學生學習環境專業課程的積極性。

2.“環境科學與工程導論”教學實踐中存在的問題

環境科學與工程導論所涉及的學習內容非常寬泛，但是由于課程課時以及授課教師研究方向等因素的限制，在教學實踐過程中不可能做到面面俱到，因此因材施教就顯得尤為重要。根據調查和實踐經歷，環境科學與工程導論課程的課程建設仍普遍存在著一些共性問題，這些問題主要表現在以下幾點：在教師隊伍方面，由于很多教師沒有完整地參與環境保護工程項目的設計、施工和生產運作等經驗，導致教學過程中缺乏教學案例，講課不夠生動，從而導致學生學習的積極性未能得到有效的激發；在教學內容方面，教師容易照搬教材內容，未能將理論與實際結合起來，導致教學內容略顯枯燥，同時也間接影響了學生對專業的興趣；在教學方法方面，教師授課過程中未能做到由淺入深，一些案例教學和討論分析不夠深入，從而導致學生未能積極思考和參與。

此外，通過對本專業學生的調查發現，一部分學生對環境科學與工程類專業的認識只停留在表面上，缺乏對本專業的深入認識和了解，個別學生由于是專業調劑等原因，對本專業的認識存在模糊性；還有很大一部分學生會隨著年級的增長而降低對專業學習的興趣，因此專業學習效果往往不盡人意，面臨畢業的時候，存在對就業前景不樂觀、喪失奮斗目標等心理。據筆者分析，造成這種現象的很大一部分原因可能跟專業學生剛進入學校學習時缺乏對本專業的基本認識有關。《環境科學與工程導論》課程作為面向環境專業學生開設的首門基礎性課程，其教學目的之一便是加強專業學生對本專業的整體性了解，提高學生對環境保護領域的興趣，因此，導論課程的成敗可在很大程度上決定一部分學生的未來走向。

針對上述部分高校環境科學與工程導論課程實踐中存在的一些問題，目前亟需改進本課程的教師教學方法。作為環境工程專業學生第一門學習的專業必修課，除了學習基本理論之外，本專業學生還需要增強對全球及區域環境問題的關注以及參與到保護環境的具體行動之中。只有通過這種理論學習與具體實踐相結合的教學過程，才能真正讓學生切身感受到學習本專業的意義所在，進而激發他們對環境工程專業的學習熱情，培養出適應當代社會的新型環保人才。

3.“環境科學與工程導論”的課程教學改革意見

(1)授課教師隊伍的組織建設

環境科學與工程導論課程的教學隊伍組織建設往往選擇不同研究方向和不同教學經驗的教師進行授課，由于每個教師的風格不同，同時不同研究方向教師之間缺乏必要的協調與溝通，這就勢必會給剛剛踏入大學校門的學生形成一種 “混亂”的認識。此外，這些授課教師的研究方向總體上決定了學生“該學什么”，應該認識到教師研究水平高并不代表他們的教學水平也高，甚至給本科生上課成了一些教師選拔和吸引來自己課題組參與研究工作的方式，帶有這種目的的授課教師必然會在教學過程中突出授課教師的主要研究內容，從而忽略了其他知識，這樣的教學組織方式必然會導致學生的學習內容缺乏系統性，最后可能會產生學生在學完本課程之后依然對本專業保持著一個模糊的認識。因此，在組織本課程的教師隊伍時，應該重點選派在環境領域具有豐富實踐經歷的教師來承擔本課程的教學任務[1]，教師隊伍的數量不宜過多，此外還應該加強不同授課教師之間的溝通與協調，從而對學生的授課過程形成一個有機的整體。

(2)課程教學內容的改革

環境科學與工程專業緊跟社會發展形勢，導論課程的教材更新速度往往難以跟上環境學科的發展，同時也無法應對當前社會上出現的一些新的環境問題。因此，導論課程教學內容應做到與時俱進，及時更新適應環境學科發展形勢的教學內容，其途徑一般可通過互聯網、學術期刊等，把當前環境學科領域的新理論、新知識、新技術、與環境保護和治理相關的法律法規和政策以及當前發生的公共環境污染事件融入到本課程的教學內容之中[3]。例如，2020年9月22日，我國在第75屆聯合國大會中提出了中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和[4]。隨著我國“30·60”雙碳目標的提出，未來的環境法律法規和政策可能會圍繞著雙碳目標來進行修訂；在新興污染物方面，近年來微塑料在環境中的分布和累積已引起人們高度關注；在新技術方面，“新一代生物膜載體技術”和“焦化廢水深度處理回用技術”等在環保行業得到廣泛應用，據此可將上述這些環境領域新政策、新技術以及熱點問題及時反映到教學內容中。這些前沿的環境領域新動態勢必能吸引學生的注意力，從而提高他們的學習熱情。

(3)課程教學方法的改革

案例教學法是一種以案例為基礎的教學法[5]，目前被普遍應用于各種教學實踐活動，但由于大部分學生都沒有環境學科領域的實踐經歷，所以在此基礎上合理的利用多媒體進行輔助教學將有助于學生更好的理解教學內容。例如，可利用動畫模擬將一些教學內容中比較抽象的概念、原理以及過程形象的展示出來，這樣能有效解決傳統教學過程中較為復雜的內容[6]。此外，也可以利用一些熱點新聞資料整合到案例教學過程中，讓學生感受到本專業的學習對社會具有重要作用或現實意義，從而提高他們對本專業學習的熱情。由于學生的個性存在差異，不同的學習方式可能對他們的學習效率會產生較大的影響，因此，因材施教在本課程的學習中同樣值得重視[7]。目前絕大部分高校的學生授課方式以被動式學習為主，而有些學生可能不適用這種方式學習而更偏向于“自主學習”，這部分學生可能會在教師授課過程中出現“發呆”等現象，出現這種狀況時，授課教師首先要意識到學生個性差異存在的客觀性，其次可利用提問和課后詢問等方式了解具體原因，切不可用“一刀切”式的進行否定性教育。針對這部分學生，應充分揮發他們的主觀能動性，授課教師可以充當一種“引導員”的角色，引導他們看什么和學什么，從而有效完成學習任務。

此外，科學合理地制定中青年教師的培養計劃，通過深入企業學習或與企業開展合作研究等模式加強中青年教師的工程實踐，提高知識結構、工程設計能力以及工程經驗，豐富課題素材；通過分析新生對環境專業知識的了解程度、感興趣內容等，結合生態環境保護最新動態和自身工程實踐，科學設計教學內容，做到教師講課有動力、有底氣，學生學習不枯燥、長知識；定期組織教學團隊開展教學研討活動，以教研活動推動教學改革。教學中不斷改進或借鑒新的教學方法，如翻轉課堂、思維導圖等，通過巧妙設計案例，引導學生參與討論，進一步提高學生的自主學習能動性等。

(4)加強學生課外實踐內容，理論結合實際

除了上述教學方法之外，環境科學與工程學科本身注重實踐性[8]，因此，在開展常規的課堂教學之外，在有條件的情況下應該適當引入一些其他教學手段，例如參觀相關企業，實地考察本專業的“用武之地”、組織學生參加一些環保類公益活動等，從而讓授課學生切實的感受到理論結合實際[9]。同時，這也可以極大地激發學生對環境科學與工程專業的興趣，并由此促成學生養成主動發現問題和解決問題的能力。在這個過程中，教師應該及時組織學生對參觀的企業進行討論與總結，對于部分內容可以根據學生的具體情況進行相應的調整和不同程度的講解。此外，環境科學與工程導論的任課教師應當鼓勵專業學生積極參加各種環境保護的實踐活動，其主要目的不僅可以加深專業學生對我國當前環境問題的關注度以及對環境保護的信念和提升本專業學習的信心，同時也可為我國的環保事業做出應有的貢獻。總之，導論課程教師應該引導專業學生實現理論學習與實踐經驗的有效結合[10]，為今后成為環境保護領域的人才打下基礎。

4.結束語

環境科學與工程導論的課程性質和目標決定了本課程的在整個專業學習環節的特殊地位。針對本課程在授課過程中存在的一些共性問題，課程改革中應該做到教學隊伍精煉化、教學內容與時俱進、教學方法因材施教。通過對課程教學內容和教學方法的不斷改進，多方式、多層次地展開教學，提高學生對課程理論知識和技術知識的掌握程度，并在實踐中深刻理解環境問題產生的根源和解決的方法，理論結合實際，成為適應當前社會發展形勢的專業環保人才。