环境工程专业导论课程教学内容与教学方式改革_饶品华.pdf

收稿时间 2021-10-28基金项目 上海市本科重点课程“环境工程专业导论”建设项目；上海市本科重点教改项目“以立德树人引领一流化工类本科专业建设的探索与实践”。作者简介 饶品华（1977），男，江西人，博士，教授，研究方向为环境工程教学与科研。摘要 环境工程专业导论作为一门重要的专业入门课程，对学生了解本专业所涉及的知识领域、培养学生的专业兴趣具有重要作用。在新时代课程思政背景下，环境工程专业导论课教师应以立德树人为引领，开展课程教学内容、教学方式等方面的改革，以实现专业教育和思政教育有机融合，增强学生的专业认知和专业认同，推动学生从“要我学”转变为“我要学”，提高学习效果，达成学习目标。关键词 环境工程专业导论；课程思政；教学内容；教学方式中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 2095-3437（2023）06-0029-032023年3月March，2023University Education在全球环境问题日益突出的大背景下，近年来环境工程专业教育得到快速发展1。目前，国内高校的大部分环境工程专业都开设了导论课程，但在课程内容和教学组织方面根据各自的专业特色而有所区别。环境工程专业是一个随着社会经济发展而逐步发展起来的多学科交叉的专业，其涉及的知识必然会随着科技的发展而不断丰富2。此外，在新时代课程思政背景下，高等教育更加强调把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，因而环境工程专业导论课程的教学内容和教学方法也需要不断革新。本文拟探讨环境工程专业导论课程的教学内容与教学方式改革策略，以期为提高专业教学质量及人才培养成效做一些有益的探索。一、开设环境工程专业导论课程的意义环境工程专业导论作为一门重要的专业入门课程，是进入专业学习的前导和铺垫，从课程教学理念来看，主要解决本专业“是什么”“学什么”和“为什么学”的困惑。专业导论课程具有学习引领和导航作用，对于新生了解本专业所涉及的知识领域、培养专业兴趣具有重要作用3-4。当前高等教育已由传统的精英式教育向大众化教育转变，大学生之间的差异也越来越明显，部分学生对专业的认知存在较大困惑5，而近年来高等工程教育领域大力推行的工程教育理念以及兴起的工程教育认证，要求每一名学生都能达到知识能力培养要求，因此导论课程作为一门专业入门课程，被赋予了更重要的地位。精心组织环境工程专业导论课程的教学内容，有效提升教学质量，对本专业学生大学四年的专业知识学习、毕业后的职业发展和专业培养目标的实现均具有极其重要的作用6。二、环境工程专业导论课程教学现状以上海工程技术大学为例，环境工程专业导论是该专业培养计划中的一门专业通识课程，其开设目的是使大一新生在入学第一学期对本专业知识、发展前沿以及办学特色优势有大致的了解，理解本专业与社会经济发展的关系和在国民经济中不可或缺的重要地位，知晓专业培养目标、毕业要求和课程体系中各课程与毕业要求的支撑关系，解决专业认知上的问题和困惑，为后续专业知识的学习打下基础，同时使学生厚植爱国主义情怀，进一步增强专业认同感、责任感与使命感7。调研显示，环境工程专业导论课程自开设以来，教学效果总体较好。从课程结业报告来看，学生一致认为自己通过本课程的学习，对本专业课程所涉及的内容有了大致的理解，了解了本专业研究的范围、涉及的领域、发展方向以及在社会经济中的地位和作用，对专业培养目标、毕业要求、课程体系有了初步的了解，增强了对本专业的认同感、归属感，同时大概了解了本专业是干什么的、要学哪些知识等，产生了学习本专业知识的兴趣，为后续进行专业课学习奠定了基础。然而，通过总结学生的反馈、专业教研会议研讨，不难发现本课程存在以下几个方面需要进一步完善：一是本课程需要进一步体现思政理念；二是课堂教学方法需要进一步丰富，线上线下教学模式融合不够；三是需要让学生在学习过程中多结合现场参观，进一步加深对本专业的了解。基于以上情况，专业骨干教师通过多次研讨，改革教学内容和方式，以进一步提升课程教学效果。环境工程专业导论课程教学内容与教学方式改革饶品华张文启王润锴胡婷莛李旋坤上海工程技术大学化学化工学院，上海20162029三、课程教学内容改革环境工程专业导论作为专业入门课程，其教学内容的设计对于激发学生的环境意识、培养优秀环境类专业人才有着重要的作用。因而，对该导论课程内容进行深入的、全方位的教学探讨和改革十分必要。该导论课程传统教学主要针对“水气固”等知识进行浓缩讲解，学生通过学习后能够初步理解专业知识范围、专业与社会经济发展的关系，但学习形式较为单一，课程思政理念体现不够。部分学生对整个专业的培养目标、专业特色、课程体系，特别是相关课程的学习必要性缺乏理解，对整个大学四年的学习目标认识仍存在一定的模糊性，导致他们在学习数理化等非专业课程时认为这些课程没有多大意义，和专业关系不大。此外，部分学生对专业的发展前沿了解不够，对最新的科学技术在环境工程中的应用也缺乏了解。在课程内容改革之前，专业学时仅有16学时，无法安排实践时间，导致学生的感性认识不够。基于以上状况，学校结合师生调研中的意见建议、行业专家建议，在最新培养计划中对学时进行了调整，将专业学时由16学时调整为32学时，其中线下课堂22学时，线上课堂 2学时，参观实践 8学时。以上调整扩充，丰富了教学方式，包括线上线下、翻转课堂，增加了学生对专业的感性认识，提升了学生的学习兴趣。改革后的课程教学内容强调课程思政，注重内容的实用性、吸引力和前沿性，起到了专业思想引领、学习兴趣和学习方法引导的作用。主要内容包括：（1）美丽中国与环境工程。学生通过学习，了解环境工程专业与美丽中国建设这一国家战略的紧密关系，厚植爱国主义情怀，提升专业自豪感和使命感，为建设富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国储备专业知识。（2）专业发展沿革与培养目标。学生通过学习，了解专业的历史沿革，增强对专业的认同感和归属感及自信心，了解培养目标、毕业要求与课程体系，初步理解课程体系与毕业要求的支撑关系，从而对整个专业培养计划中的课程体系的逻辑关系有更清晰的理解，提高学习针对性。（3）数理基础与环境工程。学生通过学习，了解通识类课程如数学、物理等课程知识点在本专业中的作用，从而在后续学习过程中更加有针对性，提升学习数理知识的热情，增强运用数理知识解决复杂环境工程问题的意识。（4）人工智能与环境工程。人工智能作为一门新兴技术不断发展，技术理论不断创新，应用范围不断扩大，正快速应用于各行各业。在环境工程领域，人工智能技术也必将被广泛应用。尤其是计算机视觉以及机器学习对环境工程领域发展的推动作用比较明显8，智慧环保逐渐成为解决城市发展与治理问题的新趋势9。基于该趋势，专业教师经过调研，确定了人工智能与环境工程的教学内容，与校内相关兄弟学院教师共同讲授2个学时，作为一个章节讲解，使学生对人工智能及其在环境工程中的应用有初步的理解，拓宽知识面。（5）生物技术与环境工程。在环境污染治理过程中，尤其是在有机物的去除方面，生物处理仍是目前最经济和广泛应用的技术，本章节主要综合介绍生物处理技术在环境工程中的应用，使学生知晓应用生物技术解决复杂环境工程问题的重要性。（6）化学化工与环境工程。化学处理也是环境污染治理过程中广泛应用的方法。结合专业化工环保特色，本章节综合介绍化学与化工类知识在环境工程中的典型应用，使学生初步理解化学化工知识在本专业中的重要作用，为后续学习化学化工知识奠定思想认识基础。（7）创新创业与环境工程。邀请在环境工程领域成功创业、创新成果突出的校友返校介绍创新创业历程，分享在母校学习生活期间的心得体会，以生动的范例鼓励学生在校期间扎实学习专业知识，强化学生的专业自信。（8）环境工程前沿。当今社会处在一个知识快速更新的时代，紧跟前沿技术是学生今后成长成才的一项必需能力。本章节主要就环境领域的热点、未来的发展前沿展开讲授，使学生初步了解本专业的最新技术和发展趋势，同时培养学生自主学习和终身学习的意识。（9）现场参观实践。本课程安排2次环境污染治理与修复现场参观，强化学生对本专业知识领域的感性认识，使学生了解本专业在社会经济发展中的重要作用，增强学生的使命感。以上内容的教学，能够实现专业教育和思政教育有机融合，增强学生的专业认知和专业认同，推动学生从“要我学”转变为“我要学”，达成学习目标。四、课程教学方式改革长期以来，环境工程专业导论课程的教学方式以教师结合PPT开展知识讲授为主、互动启发为辅，学生的创新思维和审辨思维难以得到充分启迪锻炼，学习兴趣和主观能动性提升不足，课程思政体现形式单一，未能有效达到将思政之“盐”融入课程之“水”的效果，同时学生之间交流讨论课程知识点的机会有限，自主学习能力和团队合作意识的培养不够。针对以上状况，鉴于环境工程专业导论课程的重要性，授课教师充分研讨，对课程教学方式进行了如下改革。（一一）优化案例教学优化案例教学环境工程专业是实践性很强、学科跨度大的工科专业，课堂知识点的讲解需要结合实际案例，以加强学生对知识点的理解、启迪学生思考。表1为课程教学中积累的案例内容及其对应的章节名称和预期效果。表1环境工程专业导论课程案例建设12美丽中国与环境工程数理基础与环境工程环境工程在蓝天、碧水、净土保卫战中发挥的支撑作用空气质量模型在量化城市大气污染治理措施减排效果和制定大气污染治理规划中的作用培养学生对专业的热爱引导学生将数理基础与专业应用结合序号序号章节名称章节名称案例内容案例内容预期效果预期效果303456人工智能与环境工程生物技术与环境工程化学化工与环境工程环 境 工 程前沿借助人工智能技术，结合卫星图像、传感器及监测仪器等，实现污染源精准快速定位城市典型污水处理工艺过程利用三元催化转化器，实现汽车尾气中 CO、HC 和 NO2同时降低，有效解决汽车尾气排放超标问题结合全球气候变化以及碳中和、碳达峰政策，讲解最新二氧化碳捕集、封存、再利用案例促进人工智能与环境工程交叉引导学生利用生物技术解决环境问题引导学生利用化学化工原理解决环境问题培养学生自主和终身学习的意识表1（续）序号序号章节名称章节名称案例内容案例内容预期效果预期效果（二二）强化实践教学强化实践教学实践教学是帮助学生巩固理论知识的有效途径。为了强化学生对专业领域的感性认识、加深学生对理论知识的理解，环境工程专业导论课程增设了两次实践教学，分别为河道生态修复治理参观和垃圾焚烧发电厂参观。河道生态修复治理参观的目的是让学生通过参观修复治理后的河道景观、听讲解员的讲解、看展示的陈列和播放的视频，了解修复治理技术的应用，为后续更深入的理论知识学习打下基础，同时结合美丽中国建设，增强学生的专业使命感。垃圾焚烧发电包括烟气治理、渗滤液处理和固废处理处置等环节，涵盖环境工程专业的“水气固”三大核心领域，通过让学生进行参观，能够使学生提高感性认识、理论联系实际能力，同时了解特大型城市如何让生活变得更加美好、理解环境工程专业在社会经济发展中的重要作用，培养学生对专业的兴趣，增强学生的专业自豪感。（三三）强化翻转课堂教学强化翻转课堂教学翻转课堂一般是让学生根据授课教师设置的学习要求，利用互联网中的学习资源，在课外时间通过看视频讲座、查阅网络数据库、阅读辅助资料等方式提前开展自主的个性化学习；而在课堂内，教师的角色发生了变化，更多的是了解学生在自主学习过程中遇到的困惑并予以解答，引导学生提升运用知识的能力。在这一教学模式下，教师和学生、学生和学生之间充分互动，学生通过主动学习实现对知识点的吸收内化。翻转课堂可以提高学生的学习参与度，使学习更加灵活主动，有效增强学生的学习动力。互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用，使翻转课堂教学模式变得可行，近年来得到越来越广泛的重视和应用10。环境工程专业导论课程采用翻转课堂教学方式，有助于对学生的学习过程进行重构，提高学生的自主学习能力。本课程安排两次翻转课堂教学，将学生分成5人一组，让学生根据教师布置的学习任务在课外开展自主学习并制作PPT，陈述对重点知识的理解、困难及体会。教师在课堂上与学生