基于全面型人才培養目標的《環境生態工程》課程教學創新與實踐

申慧彥，胡 雪，張 瑾，馮少茹

（安徽建筑大學環境與能源工程學院，安徽 合肥 230601）

0 引 言

2018 年9 月10 日，習近平總書記在全國教育大會上提出：堅持中國特色社會主義教育發展道路，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人[1]。聯合國教科文組織《反思教育：向“全球共同利益”的理念轉變》中也提到“在知識學習過程中掌握方法，獲取知識，形成能力，培養情感態度價值觀，這是一個整體”[2]。安徽建筑大學2019級環境工程培養方案中也明確表明：本專業畢業生不僅應具備專業基本知識和技術技能，還要具備創新精神、新時代中國特色社會主義生態文明建設的思想和國際化視野，能不斷學習和適應新知識的發展。然而，現在部分高校慕課、翻轉課堂、線上線下混合式教學等新型教學模式應用不足，依舊存在教學傳統化、模板化，教學模式創新性不足等問題[3]，人才培養的效果不佳。因此改變傳統的教學方式，形成以學生為中心的課程教學模式，對于提升高素質創新人才培養水平有著十分重要的意義。

1 課程特征和學情分析

《環境生態工程》是基于生態學、環境學和工程學的交叉課程，課程主要具有以下特點：1.知識范圍廣，基本概念多，知識結構不集中。從污水處理的人工濕地、固體廢棄物處理的好氧堆肥和厭氧發酵，到生物質和生物質能、大氣污染生態治理等，涉及到多方面生態環境問題。2.內容綜合性強，涉及到生態學、環境工程和系統工程等專業內容，學習過程中對學生綜合思維能力要求較高。3.以解決實際環境問題出發，具有較強的現勢性和現實性。

該課程作為環境工程專業選修課程，開設在第五學期。此時，學生已經學習了《環境工程原理》、《環境化學》等專業基礎課程，同學期還開設了《水環境污染控制工程》、《固體廢棄物處理》等專業課程。學生已掌握部分專業知識，具備一定的分析解決環境問題的能力。然而，在課程學習中，學生暴露以下問題：1.由于是選修考查課程，沒有必修考試課的壓力，重視度不夠；2.重理論，輕實踐，特別是在污染物處理工藝的設計和應用部分；3.忽略專業知識的完整性，生態工程是污染治理修復的重要環節，應與其他課程有機結合，將生態理念融入實際污染處理工藝，切實解決現有環境問題。《環境生態工程》課程的教學目標，不僅傳授理論知識，更需要注重培養學生知識整合和創新實踐能力，同時樹立和踐行綠色發展觀，形成綠色生產、生活方式，為國家的“綠水青山”事業做出努力。基于以上學情分析，為了更好的實現教學目標，本課程從教學內容、教學模式、教學手段三方面進行探索創新。

2 教學內容的改造

《環境生態工程》課程教學內容可以分為理論基礎與工程應用兩大模塊。理論基礎模塊大多是其他課程沒有涉及和重復的專業內容，也是本課程的重點、難點所在。工程應用模塊是應用生態工程理論來解決具體的環境問題，與其他專業課程有著很大的關聯。為了學生系統地掌握知識內容，培養學生綜合思維能力，通過“定、增、減、融”四步對《環境生態工程》教學內容進行了改造，如表1所示。第一，“定”是確定，確定整個課程重、難點，確定每個章節講課原則和邏輯。第二，“增”是增加，根據學生課前線上自主學習反饋，適當增加學生自主學習中難點內容的解析和延伸；在每個章節增加實際案例教學，特別是在理論章節加入工程案例，讓學生在案例分析和研討中，理論知識具體化、實踐化。第三，“減”是減少，根據學生課前線上自主學習反饋，減少學生已經掌握的知識內容的講解；減少課程中與其他專業課程相重疊內容的講解，比如在大氣環境生態工程章節中第一節的理論知識與《大氣污染控制工程》課程內容有重疊，可適當刪減。第四，“融”是融入和融合，根據習近平總書記“各門課守好一段渠、種好責任田”的指示精神，把思政元素“潤物無聲”融入教學之中，同時融入新鮮學術元素，比如在大氣環境生態工程章節中引入“碳中和”，在濕地環境生態工程的中學習自組織原理和正常生態位原則時融入“習總書記2013 年12 月在《中央城鎮化工作會議》發出的號召：讓居民望得見山、看得見水、記得住鄉愁”，引導學生自發地關注環境領域的時事動態，培養學生的職業認同感、榮譽感和家國情懷。

表1 《環境生態工程》教學內容改造

3 教學模式和改進方法

為了實現“學生為中心”的教學理念，培養學生自主、綜合學習能力，本課程采用“線上線下”教學模式。課前，學生自主完成學習通上的教學資源和內容考核，反饋自主學習中遇到的問題。在該過程中，學生可以充分利用網絡資源，豐富知識內容；老師根據學生考核結果反饋，及時調整線下課程內容。線下課堂，學生帶著自主學習的問題聽課，在老師的引導下解決問題。因此，線下課程要注重問題為導向的探討式教學。課后，學生對所學知識進行總結，并在線上完成拓展學習以及綜合問題的論述。

該模式的實施關鍵在于老師的指導和監督，老師時刻關注學生學習進度，及時提醒學生完成學習，注重知識梳理和學習引導。為了“線上線下”模式的有效實施，本課程主要采用啟發式、討論式、參與式、探究式教學方法，如圖1所示。

圖1 《環境生態工程》課程教學模式

3.1 啟發式授課

啟發式教學是指教師把握住教師教學和學生學習過程中的內在演進規律，引導學生主動、積極、自覺地掌握知識的教學方法，其核心是啟發學生的思維[4]。在目前學生對選修課程不太重視的氛圍下，啟發式教學不失為一劑提升學生學習興趣的良方。教師需要根據學生的線上學習情況，對教學內容的重難點，有目的地進行引導式講授，讓學生積極主動學習知識。啟發式教學可以讓學生對課程知識獲取感性認識，根據《環境生態工程》的課程特點，獲得感性認識有兩個主要途徑：動態模擬和實物考察。如在講述人工濕地污水處理這一知識點時，動態模擬人工濕地工藝運行；并結合科研工作，讓學生觀摩本校實驗室自行設計的人工濕地反應器。

3.2 探究和討論式教學

通過啟發式授課，學生明確各章知識的主要內容，在老師的引導下參與課程知識的探究和討論，這是培養學生整合知識、創新思維的主要環節。在這個過程中，教師通過學生線上學習已了解教學知識的疑難點，備好研討資料。例如，關于人工濕地凈化污水中基質、微生物和植物的作用，教師可設如下問題引導學生聯系其他課程知識思考學習：1.結合《環境工程微生物學》課程的知識，思考人工濕地中微生物在降解污水有機污染物的作用和機理。2.基質處理污水的作用與《水污染控制》課程中講述的哪種工藝功能類似？3.人工濕地選擇植物的依據是什么?學生圍繞這些問題查閱資料、進行思考，實現本課程與其他課程理論知識與工程問題的融合，提升學生對相關問題的研討興趣。

學生是討論和探究式教學的主體，教師只負責主持整個討論過程。在討論中要注意學生個體的差異，對于踴躍發言，知識點掌握程度較好的同學要注意高階學習目標的培養，培養其自主學習能力和整合、創新思維。同時，老師要注意隨時提問知識點掌握不好的學生，給予啟發和引導。討論結束后，老師要根據課堂實際情況，對知識的重難點進行重新歸納和總結，以達到更好的教學效果。

3.3 參與式教學

參與式教學，是指教師從學生的實際需要和愿望出發，引導學生走向以實施性為核心，以自覺性、選擇性為特征的學習，將理論與實際結合，從而達到將知識、理論內化為能力的目的。如在人工濕地這章節學習中，布置一個課程設計題目：“校園生活污水的人工濕地處理工藝”的設計；在固體廢物生態處理章節，布置“校園生活垃圾的生態處置”的設計。對這些設計的思考，學生不僅收獲了知識，而且收到了有益啟示，引導學生在學習中主動參與。

4 課堂教學創新效果

自《環境生態工程》開課以來，不斷進行課程內容和教學模式的改進，學習主導地位逐漸由老師過渡到學生；課程內容根據專業發展需求不斷調整，也更加注重與其他專業知識的融會貫通，激發了學生學習興趣，促進了同學自主學習和問題探討，培養了學生的綜合思維能力。

如圖2，從近兩年《環境生態工程》課程目標達成度分析可知，3 個教學目標達成度均大于0.75，并且逐年有所提高，說明學生在該課程的學習中主動性增強，學習效果提升。目標①掌握生態工程理論，環境污染生態治理具體技術，理解生態工程學的發展趨勢和應用前景，這一目標主要考察學生理論知識的掌握程度，2018 級學生達成度已到0.85，說明學生對課程知識掌握較好。目標②運用生態工程原理，綜合分析解決環境污染問題，增強知識整合與創新實踐能力，達成度從2017級的0.79增加到2018 級的0.83，說明通過教學改革，該課程在學生綜合思維能力、解決實際問題能力的培養上效果顯著，這對于他們后續學習起著積極作用。目標③樹立和踐行綠色發展理念，培養職業榮譽感，這一目標為素質塑造高階目標，也是環境工程專業的高階培養目標，完成度也較好，2017、2018 級學生均達到了0.90以上。

圖2 2017、2018級學生《環境生態工程》課程目標達成度分析

5 結 語

《環境生態工程》課程作為環境工程專業課程，基于全面型人才培養目標的培養理念，在教學內容、教學模式、教學方法進行了探索，旨在激發學生自主學習的熱情，提高學生的綜合性思維和創新實踐能力，為我國環境領域培養創新型工程應用人才。