提升环境工程学课程内涵及教学成效的探索与实践

郭晓燕 周启星 张紫驰 王鑫 范守港 胡万里 展思辉 翟利芳 陈翠红

摘 要：随着我国高等教育一流本科课程建设步伐的加快和环境污染防治的战略需求，提升环境工程学课程的内涵和教学成效尤为重要。文章基于多年的教学探索、思考和实践，开创了教学引擎（Engine）-教学主脉（Main Vein）-教学经络（Channel）的E-MV-C教学模式;不仅使学生体悟到环境科学知识到环境工程知识、思维、方法的高阶性迈越，而且培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的创新能力，同时使学生体验到了对实践应用的挑战度。

关键词：环境工程学;一流课程建设;高阶性;创新性;挑战度

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）S1-0078-04

Abstract： With the acceleration of the construction of first-class undergraduate courses in China's higher education and the strategic needs of environmental pollution prevention and control， it is particularly important to improve the connotation and teaching effectiveness of Environmental Engineering courses. Based on years of teaching exploration， thinking and practice， this paper constructed a teaching mode of Teaching Engine - Teaching Main Vein - Teaching Channel （for short E-MV-C）. It not only enables students to realize the advanced thinking method from environmental science knowledge to environmental engineering knowledge， but also cultivates students' innovative ability of finding and analyzing and solving problems， and makes students experience the challenge of practical application.

Keywords： Environmental Engineering; first-class course construction; high order; innovation; challenge degrees

當前在全国各地贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神的大好形势下[1]，教育部要全面振兴本科教育，加快一流本科课程建设的步伐。但是，现在很多课程过多地注重教学形式而忽略了课程内涵，形式丰富但内容空虚，严重影响了一流课程建设的有效性。因此，根据教育部印发的《关于一流本科课程建设的实施意见》[2]和《高等学校课程思政建设指导纲要》[3]，研究如何注重课程的高阶性、创新性和挑战度的有效实施，从而达到立德树人的效果，具有重要的意义。

环境工程学是理工科环境类专业的必修课，其主要任务是运用工程技术的原理和方法来防治环境污染，并要求合理地利用自然资源，保护和改善环境质量，使人类和环境得到协调的可持续发展，建设生态文明，促进人与自然和谐共生。南开大学环境工程学教学团队在多年努力实践的基础上，实现了环境工程学课程目标-课程内容-课程环节-课程产出的高度融合与升华。整个课程以发现问题-分析问题-解决问题的理念为引擎，以从原理、学术前沿-方法、手段-工程设施、设备的科学到工程的转化思路为主脉，以历史文献和前沿文献补充与完善教材，科研项目渗透和拓展课程内容，实践项目深入和延伸课程体系等为多个经络的集知识、能力、思维培养为一体的生命体，开创了教学引擎（Engine）-教学主脉（Main Vein）-教学经络（Channel）的教学模式，简称E-MV-C模式。基于此，环境工程学于2019年获得天津市一流课程建设立项。

具体来说，环境工程学课程的学习需要回答以下四个问题：为什么学习环境工程学课程？环境工程学学什么？环境工程学如何学？环境工程学学习成效如何？其中，学什么，如何学？以学生为中心，以产出为导向，根据学习成效，持续教改，根据产出不断持续改进。

一、提升环境工程学课程内涵和教学成效的建设目标

为什么学习环境工程学课程？基于以下三个环境工程学课程的建设目标。

（一）知识掌握目标

环境工程学针对人类生活和生产发展产生的环境污染问题，引导学生利用自然科学和工程学的基础知识和原理，寻求经济、高效的方法手段进行有效控制和解决，使学生掌握水污染控制、大气污染控制、固体废弃物处理与处置等环境污染控制的传统方法技术到最新方法技术的原理、工艺、工程实施的系统知识，并体悟科学知识到工程知识的高阶性迈越，同时思索时代变迁对污染产生、污染特征、污染防治标准及其污染防治策略的深刻思政烙印，以期从本质上认识环境工程学发展规律，更好地把握其发展脉络。

（二）能力培养目标

通过深入生活、生产实践、文献查阅和政策解读，引导学生发现环境污染问题，从经济、政治、文化、社会发展、生态环境等多个角度全面深入分析环境污染控制的本质，培养学生运用习近平新时代中国特色社会主义及“五位一体”总体布局的战略思想来解决环境问题的独特、创新的思维和视角，并以科研课题及实验等形式思考、实践环境问题解决的思路、方法、手段，体会科学和工程思维的创新历程，以期培养学生运用马克思主义的立场观点方法发现问题、分析问题、解决问题的创新思维与能力。

（三）情怀塑造目标

通过习近平新时代中国特色社会主义及“五位一体”总体布局的战略思想和新发展理念，引导学生探究环境污染问题的产生、发现、分析、解决过程中对人类的挑战，提高学生的专业认同感，塑造学生求真务实、勇于创新的科学精神，精益求精的大国工匠精神，服务于美丽中国建设的家国情怀和使命担当，以及人与环境和谐统一的情怀，以期让学生深刻体悟生态文明建设的思想内涵和哲学思考。

二、提升环境工程学课程内涵和教学成效的建设内容

环境工程学课程基于课程建设目标，以学生为中心，以产出为导向，针对环境工程学课程学什么、如何学、学习成效，从课程内容、资源建设、教学内容、组织实施、成绩评定、课程评价、产出成果等方面持续建设。

（一）环境工程学学什么

其中课程内容如图1所示，包括水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理与处置三个篇章。每个篇章包括专题技术和综合实践课。

以上内容基于我们的教材、参考书、文献、政策文件、课题、实验室实验和工程实践等资源建设的强大支撑。

概括来说，环境工程学学什么是基于教学主脉的模式，基于习近平新时代中国特色社会主义及“五位一体”总体布局的战略思想为指导，全方位引导学生探究环境污染问题的产生、发现、分析和解决，真正诠释了“科学家发现事物，工程师使它们变得有用”的内涵，旨在培养学生的科学精神和工匠精神，使学生体悟环境科学知识到环境工程知识、思维、方法的高阶性迈越，并兼具科学家和工程师的角色，把二者很好地融合，以期从本质上认识环境工程学发展规律，更好地把握其发展脉络。

（二）环境工程学如何学

如图2所示，绪论课上，老师按照课程专题将全班同学分成若干个学习小组，进行课前预习，课堂学生分享预习思路-老师主讲-学生分享拓展内容-老师主讲拓展内容-最后师生、生生之间讨论交流。课后学生总结思路、内容，并完成在科研创新拓展和实验、实践应用的作业。

以上教学内容是基于教师教学团队的分工合作、学生分组分工合作、师生互动交流的有机组织实现的。其中，学生分组分工合作旨在培养学生的团队合作意识和集体主义精神。

概括来说，环境工程学如何学是基于教学经络的模式，即以文献补充与完善教材，国家政策指导课程思政，科研项目渗透和拓展课程内容，实践项目深入和延伸课程体系等为多个经络丰富和拓展课程的生命力。

（三）环境工程学学习成效如何

如图3所示，环境工程学课程的成绩评定分过程性评价和结果性评价，其中过程性评价分别对课上学生分享预习内容、拓展内容、师生互动、生生互动，及课下拓展作业进行评定。

关于课程评价，我们可以听听学生和同行怎么说。

2017级环境科学专业学生杨启认为：“老师不仅教授工程原理和技术，也悉心指导学生参与研究课题，着重培养学生发掘、分析、研究和解决问题等独立思考的能力，以及创新能力，激发了我们对科学研究的浓厚兴趣。在这种高参与度下，我们对知识的掌握将更加有效，思想的碰撞也更有利于我们培养求真务实、勇于创新的科学精神和精益求精的工匠精神。”

南开大学环境学院鞠美庭老师认为：“我曾多次参加过对郭晓燕老师课程的听课和评价，郭晓燕老师在授课内容的安排上注重广博和精深相结合，同时积极学习课程思政建设相关政策文件。在教学过程中特别注重研究式、启发式教学方法的應用，并适时融入思政元素。不仅使学生深刻掌握了理论知识，而且培养了学生如何进行科研的思维方式，同时带领学生进行实验、工程实践，注重学生解决实际工程问题能力的培养。总之，引导学生领会习近平新时代中国特色社会主义及“五位一体”总体布局的战略思想，从本质上认识环境工程学发展的规律，体悟生态文明建设的思想内涵，培养学生服务于美丽中国建设的家国情怀和使命担当。”

经过上述学习，学生产出成果如何？

如图4所示，首先，学生完成对课程内容、思路的总结、拓展及应用的综合性作业，例如膜分离技术一章，体现了学生对高阶性知识的掌握;其次，学生在课后参与科研课题，并提出创新方案，如杨启等同学针对天津滨海新区畜禽养殖废水的资源化处理及利用，提出了一种经济高效的新型智能化畜禽养殖模式。以上方案在第五届天津市大学生环境学科创新与实践能力邀请赛上获得一等奖，这体现了学生的创新能力。再如张歆怡等同学针对天津农村生活污水的高效精准化处理及利用，提出了一种“五位一体”的农村生态文明建设新模式，获得了“子牙杯”天津市大学生生态环保创新大赛优秀奖。这体现了课程思政建设在环境工程学课程中的有效渗透。另外，学生在解决实际问题的综合实践课上，如针对含油废水的处理，曦雯等同学提出了经济有效的处理工艺和思路，这体现了学生对实践应用的挑战度。

三、环境工程学课程建设的未来发展方向

环境工程学课程经过20多年的持续建设，取得了长足的进步，开创了教学引擎-教学主脉-教学经络的E-MV-C教学模式。以发现问题为导向，以分析问题为抓手，以解决问题为核心，引导学生深入生活和生产实际及把握前沿，发现问题;培养学生分析问题的独特视角和创新思维;塑造学生服务于美丽中国建设及人与环境和谐统一的解决问题的情怀。但是，环境工程学课程还有很大的提升空间，今后将进一步以学生为中心，促进学生全面发展，以学生产出目标达成度达到85%为导向，在教学内容、教学组织形式、课程评价上持续改进，争取在天津市乃至全国范围内推广和应用本课程的E-MV-C教学模式。

（1）教学内容上，进一步上溯历史文献、追踪最新前沿，形成更加完备、开放的知识体系;同时有机地将最新科研成果巧妙融合、拓展;另外，将以实物、视频、仿真、生产性真实工况等多种形式融入实验、实践内容。

（2）教学组织形式上，教学团队教师进一步互相切磋、分工合作，在基础教学内容、科研、实践等环节上进一步有机融合;学生分组分工合作，并与老师深度交流合作——老师与专题分组学生从教学内容、思路及教学反思及测评问题上深度合作，老师与专题分组以外的其他学生在问题解答思路与内容上深度沟通。

（3）课程评价上，进一步细化科学全面评价学生的知识掌握程度、思维能力培养效果、情怀塑造成果。

参考文献：

[1]陈宝生.认真学习贯彻全国教育大会精神开启加快教育现代化、建设教育强国新征程[J].中国大学教学，2018（10）：4-6+24.

[2]教育部关于一流本科课程建设的实施意见（教高〔2019〕8号）[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html.

[3]教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知（教高〔2020〕3号）[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.