新工科导向下生态文明工程师本科人才培养模式探讨

李杨帆 张倩 欧阳通

摘 要：生态文明建设亟须具备学科交叉、学术创新和跨界整合能力的“新工科”人才。环境生态工程专业紧密对标这一重大需求，通过建设课程思政群，组织、推动教师挖掘各门课程中的思政元素，实现思政课程群协同育人的目标;通过打通科研创新全程育人链条，以人与自然生命共同体的人文精神为内涵，通过科学（生态学、环境科学）促进工程（环境工程学、生态工程学），加强人文社科（经济学、管理学、社会学）的交叉融合，在真实和虚拟孪生场景下运用系统工程和规划管理技术方法解决新时代生态环境问题，孕育本科人才未来个人及职业生涯可持续发展，探索出一套传统环境工程向生态环境系统工程的新工科转型与人才培养模式。该模式已经取得了良好的本科人才培育效果，并对“双一流”学科建设高校的环境生态工程专业人才培养具有积极的示范作用。

关键词：生态文明工程师;环境生态工程;新工科

新工科是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向[1]。《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》在深化立德树人内涵的同时，也为高等工程教育改革提出了指导方向。积极推动工程教育的全面改革创新，遵循工程教育的发展规律和工程创新人才发展规律，把培养未来全面发展的工程人才放在更加突出的战略位置，是落实立德树人新要求的重大举措[2]。

“绿水青山就是金山银山”。环境保护和节约资源是我国的基本国策，习近平生态文明思想是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分，生态文明建设是我国“五位一体”总体布局的重要方面[3]。2020年9月22日，中国国家主席习近平在联合国大会向全世界作出庄严承诺，中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，并将碳达峰碳中和纳入生态文明建设总体布局。生态文明建设以生态系统健康和经济—社会—自然协调持续发展为目的，其建设过程需要一大批对生态文明思想领悟深刻、生态环境和工程技术的理论基础扎实、实践能力突出，并兼具一定人文和社会科学修养的生态文明工程师[4]。

高等院校是践行和发展习近平生态文明思想的主阵地，高校师生是生态文明建设的传播者和主力军[5]。为了适应新时期生态环境保护和可持续发展事业对生态文明工程类人才提出的新要求，教育部于2012年设立环境生态工程本科专业（082504），旨在培养掌握环境科学与工程和生态学方面的基础理论、基本知识和技能，运用生态学或生态系统的理念，结合工程手段来处理环境问题，成为有创新思维能力、具备国际视野、理工结合的环境生态工程类应用型人才[6]。因此，环境与生态领域对人才的需求和新工科培养理念所强调的内容高度契合，能否抓住新的契机，根据区域经济高质量发展的新要求，在“新工科”人才培养模式教育理念的指导下，积极探索新的教学方法与人才培养模式，提高学生“新工科思维”与解决实际问题的能力，是新工科教育背景下环境生态工程专业高质量发展迫切需要思考和解决的瓶颈问题[7]。

一、高校环境生态工程本科专业的发展现状

目前，我国已有65所高校设置了“环境生态工程”专业，近10年来，各地高校在人才培养模式探讨方面的大量实践中均取得了一定的成效，本专业的毕业生数量逐年增加，办学优势和条件也日趋成熟，为本专业在国内的继续发展打下了良好基础。与此同时，由于专业建设时间相对较晚，在办学过程中不少高校出现了专业建设条件和配置上不尽成熟等相关问题，其中最主要的是专业课程思政体系不够完善、理工文学科交叉与科学研究融入教学难度大、工程实习实践实训较为缺乏等问题。

（1）课程思政体系不够完善。环境生态工程专业是典型的以问题为导向的应用型学科，其学科体系与国家和地方生态环境的重大战略需求密切相关，需要习近平生态文明思想的全程指导。但部分高校专业课程和思政课程往往是两套课程体系，思政教育与专业学习难以有机融合，无法同向同行形成协同效应。课程思政教学内容的针对性、深入度和时代性不够，且全课程育人的理念未深入人心，课程思政体系仍不完善。

（2）理工文学科交叉与科学研究融入教学难度大。环境科学侧重人类与环境的相互作用关系研究，環境工程关注水、气、固等污染源的治理研究，生态学则侧重生态系统的退化与重建的机理与方法的研究。环境生态工程专业属于生态学、环境科学、工程学的多学科交叉专业，部分高校对于环境生态工程专业定位不明确，继续沿用环境工程、环境科学或生态学培养方案，缺乏环境生态工程专业特色，无法培养复合型人才。常规理论教学无法展现国际最前沿的科研成果和理念，学生难于理解常规实践场景和科研成果中技术和规划理念上的转变，导致具体实践和国情乃至国际前沿成果间无法关联。

（3）工程实习实践实训较为缺乏。环境生态工程专业的核心培养理念是为我国培养具有实践精神和新时代生态文明思想的生态文明工程师，是典型的工程类学科。由于环境生态工程专业涉及的领域广且工程类型多样，与传统的环境工程专业相比，其工程特色难以聚焦，部分高校教学建设中缺乏配套实践课程、缺乏实际工程现场操作演练机会，同时未对我国当前发展形势下的国土空间规划和生态文明建设的人才需求进行完善的考量，缺少如何将知识应用于解决实际生态环境问题，对于学生未来就业前景和中长期规划的职业需求关注不足。

二、环境生态工程专业本科人才培养模式与创新实践

厦门大学环境与生态学院基于“引领创新”的教学理念，发挥自身同时拥有生态与环境两个一级学科，且均具有较高的办学水平（生态学为一流建设学科，环境科学与工程为 B+学科） 这一优势，在“双一流”建设高校中率先开办了环境生态工程专业（2013年设立，2015年首次招生）。新的人才培养模式是新工科建设的重要基础，本研究从思政课程引领、理工文学科交叉融合、未来职业导向三方面探索出具有新工科和生态文明导向的生态文明工程师人才培育的教改路线图和施工图（图1），通过建设课程思政群、跨学科融合与科研养料、搭建校企深度合作、以成果为导向开展创新实践等手段，打造全链条的面向未来应用的具有新工科内涵的个性化培养方案，最终培养出具备环境科学、生态学和工程学基本理论、基本知识和专业素养、掌握应用生态学和工程学的基本技能，能将“师法自然”自觉转化为构建“人与自然和谐共生”复合生态系统相关知识和技能的新型卓越工程复合人才——生态文明工程师[8]，为践行生态文明建设和美丽中国做出新工科的贡献。

鉴于环境生态工程专业建设需要多重学科的深入交叉，對于理工文融合型人才培养至关重要。环境生态工程专业的培养标准是：具有可持续发展理念与责任感，污染防治、生态环境规划与管理与生态资源保护等方面的知识，解决复杂环境生态工程问题的实践、创新和国际交流能力，具有终身学习、适应发展能力，胜任环境生态工程的设计及运营管理、生态环境规划编制与管理，以及环境生态工程领域的新理论、新工艺和新技术的研究和开发等工作，能够从事规划、设计、运营、研发、教育和管理方面的专业工作，解决城镇化、工业化进程中复杂生态环境问题的高级工程技术人才。

1.思政课程引领：生态文明工程类课程思政群建设

明确课程思政以发挥聚合效应为建设方向，在原有各门课程的基础上挖掘思政元素，构建以环境工程（微观、中观）+生态工程（中观、宏观）+系统工程（微观、中观、宏观）三大工程充分融合的新型特色课程思政群。在“城市生态规划与管理”思政课程示范项目建设的基础上，推动“环境工程学概论”“工程流体力学（实验）”“环境微生物学”“生态系统生态学”“环境资源法”5门专业课程申报课程思政示范课程，形成生态文明工程类课程思政群。通过课程思政群的建设，整合理论课、实验课、实践实习等多种课程类型的思政多样性资源，结合厦门市作为习近平生态文明思想的重要孕育地和生态文明建设先行实践举措等，将课程思政进行横向贯通，将习近平生态文明思想贯穿理论与实践教学全过程，充分发挥第一课堂的思政主渠道作用，实习实践类课程的文化育人、实践育人作用，各课程间相互影响、相互联系、相互补充。

在实践教学中组织学生开展生态文明实践。立足地方特色，充分利用福建生态立省以及厦门创建生态文明城市过程中建设的优质环境生态工程，开展课程思政现场教学和实训示范。例如，在福建若干生态文明试验区生产实习实践基地组织学生系统学习山水林田湖草的系统治理的实践，将生态文明思想建设理念与学习实践相结合，提升学生的实践技能;开展厦门市筼筜湖、五缘湾生态环境综合整治工程或厦门市海绵城市建设工程现场教学，现场学习与感受筼筜湖综合治理成效、厦门市生态文明建设实践的成果和城市生态规划与设计在厦门市的应用现状，促使学生对习近平生态文明思想、生态文明建设、城市生态规划管理历程等形成具体认识;利用寒暑假，组织学生前往国内先进生态文明城市开展实习，通过实践应用视角增强学生对习近平生态文明思想的领悟和理解，做到学深、悟透、用实。

2.理工文交叉融合：新工科科学研究前沿与教学有机结合

新工科建设要瞄准国家重大战略对高层次人才素质能力的需求，推进多层次、全方位、系统性人才培养改革，推进多学科交叉复合型人才。加强环境生态工程前沿科学研究与教学过程的充分融合，形成以研促教的新型新工科教学模式。新工科需要不断与时俱进，走在时代前沿，确保最新科学研究成果进入课堂，使教学内容具有新颖性和时代性。教师将自身科学研究融入课程教学，根据教师在流域—近海生态系统、水污染控制与水质安全、蓝碳生态修复与管理等方面的科学研究与具体实践，采取面向应用的研究性教学手段，引导学生掌握和探索学科前沿的知识与动态。通过大量项目案例，丰富教学内容，开阔学生视野，激发学生的科研兴趣，从而有效促进科研反哺教学，提升学生的创新意识，加强学生的实践体验。

打通本科学生参与环境生态工程前沿领域科学研究的渠道和链条。充分利用现有的教学科研实验平台（福建省滨海湿地保护与生态恢复工程技术研究中心、福建省水环境健康与安全协同创新中心、福建省海岸带污染防控重点实验室等），重点打通大一暑期社会实践、大二大创、大三生产实习、大四毕业论文的新工科全程科研创新育人链条，直接指导本科生进入科研第一线，锻炼学生解决复杂的环境与生态修复问题的能力;针对环境生态工程任务需要，进行设备、单元、工艺的设计;开发、选择与使用现代仪器、计算机软件工具，对复杂环境生态工程问题进行计算、模拟和系统分析，开展人与自然和谐共生的新工程营造，在工程实训实习中提高学生的创新能力和解决问题的能力，更好地使理论教学与实践应用相结合。

将成果导向教育（Outcomes-based Education，

OBE）融入环境生态工程专业新工科建设的全过程，加强工程专业核心知识和理科、人文社科等跨界知识交叉融合的教学，增强实践训练课程的比重，提升学生解决复杂环境生态工程问题的能力，形成以成果为导向的新工科人才培养模式[9]。依托生态学国家“双一流”建设学科、国家级一流本科专业建设点，围绕“生态环境规划与设计—生态环境监测—生态环境治理—生态环境评价”这一环境管理与生态学交叉、环境管理与环境工程交叉、环境工程与生态学交叉、环境工程与生态工程交叉的环境生态系统工程专业能力培养主线优化教学课程体系，设置“环境生态工程学”“环境生态工程设计理论”“生态系统生态学”“生态环境监测与评价”“城市生态规划与管理”“环境生态工程课程综合设计”“水环境工程设计理论”等专业核心课程。从生态学、经济学、环境学、工程学等学科角度出发，设置“环境生物学”“地理信息系统”“环境经济学”“环境资源法”“工程测量”“流域治理原理与实践”“湿地生态工程”“生态环境大数据分析”等跨学科课程作为专业核心课程的补充，目的在于引导学生充分了解全球环境与生态领域的发展趋势，能够担负未来引领相关行业转型升级的重任。充分发挥学科交叉与融合的优势，注重学生全球视野的开拓，推动专业和产业对接，打造完整创新链条的全过程人才培养模式，培养跨学科就业链上所需的不同类型的生态文明工程师后备人才。

3.未来职业导向：生态文明建设工程实践与学生职业生涯发展

新工科建设反映了国家创新驱动发展战略，以培养学生创新创业能力为目标，加强创新创业教育引领，遵循一体化设计、分层递进、打通课内课外界限原则，构建创新实践教学体系架构。基于“新工科”理念，采用“工程实践”的教学方法，在实际工程或规划项目中综合训练，应用实践技能，培养专业综合能力。由教师带领学生到景观水体修改工程现场进行勘测、取水样，开展污染指标监测，通过反向溯源方式进行生态工程修复方案设计;在市政施工现场取土样，开展土壤元素指标检测和土壤修复规划设计;到海岸带城乡接合部进行现场勘察与无人机航拍相结合方式进行生态规划方案设计。采用“工程体验式”的教学模式，从工程实际出发制定专业理论课的教学内容，依据相关岗位工作需要，融入职业角色体验、仿真项目等开展工程项目式的体验教学，使学生有早期认知和体验，激发学生对工程的兴趣。在教学与实践过程中，对学生进行多层次、有目标、分阶段的创新性的思维引导和创业能力培养的教育，学以致用，将理论与实践相结合，创造更多的价值。结合大数据、人工智能、新型监测技术等，引导学生从技术上提高规划与管理的水平，提升具体工程措施的效能等。

加强校内外实训平台建设，搭建学生职業生涯“加油站”和“直通车”。充分利用学院“漳江口湿地生态系统野外科研与教学基地”，组织学生开展红树林生态系统野外观测及蓝碳生态系统修复工作。加强校外实训平台建设，通过政府部门和企事业单位之间的合作搭建校外实训平台，并将其推广到学生科研基地、学生实习实训基地、合作办学基地、就业基地等，提高对各种平台资源的利用率，丰富实践活动方式，为学生创造更优越的课外实践条件。通过企业和高校的优势互补、资源共享，打通学校教育与社会需求的对接渠道，实现新工科工程技术开发、成果转换和协同育人[10]。

理论课程与实验课程配套达到专业技能训练的有效衔接。培养方案注重将专业核心课程配置相关的实验课程内容，突出学生的动手能力和实践技能的训练。针对本专业实验教学体系存在的课程设置较为分散，条块分割，系统性弱等问题，以研究引领型人才培养为目标，基于OBE理念，遵循专业知识结构的整体性和内容的连贯性原则由易到难、由基础到应用再到创新的认知规律，根据本专业培养目标和能力要求设置了三大层次实验课程，即基础类实验课程、专业类实验课程和综合创新类实验课程。基础类实验课程又可分为理化生物类实验课程、学科基础类实验课程和监测分析类实验课程;专业类实验课程又分为测量测绘空间分析类实验课程和污染治理类实验课程;综合类实验课程又分为专业综合实验和个性创新实验，每类实验课程对应的能力培养目标如表1所示。

在实验内容设计上注重提升学生科学思维、野外技能、数据处理和独立思考解决问题的创新能力。以学生职业生涯和人格培养可持续性为导向，在工程类实验课内容设计上注重与国家需求相结合，如在环境工程方向实验课中，结合绿水青山理念，设置土壤污染治理和植物修复等生态修复实验单元，响应构建循环经济社会的理念设置废物资源化用于污染治理的实验单元。在工程流体力学实验中结合新中国成立以来重大水利工程内容溯源的实验单元。除毕业实习、毕业设计外，在课程教学过程中，结合学科基础课与专业核心课的教学内容，设置水环境监测与评价、生态环境监测与评价、生态环境规划、水污染处理工艺仿真实训等实验单元和课程设计训练单元，进一步提高学生的工程设计意识与能力，为实践型、应用型、创新型人才的培养提供有效的保障。

三、新工科导向环境生态工程专业人才培养模式的成效

厦门大学环境生态工程专业在新工科引导研究引领型生态文明工程师人才培养模式的指导下，瞄准国家生态文明建设的需求，重点培养学生的创新能力，突出研究引领型专业人才的特色，形成了多学科交叉有机结合的人才培养体系，也形成了教学科研良性互补的教师发展新局面和扎实成效。本专业学生的研究创新能力提升显著，近三届约90位本科毕业生受到用人单位的广泛欢迎和好评，国内外继续升学率超过65%，在2019年首届毕业生中有20名进入研究生阶段深造，其中有7名在世界QS排名百强高校中攻读博士学位，研究引领型人才培养特色日益鲜明。近5年获得的人才培养成效还包括： 专业教师指导本科生12项国家级、18项省级、30项校级大学生创新实验训练项目，获得34项国家级、省级与校级大学生科创竞赛奖项。教师中有5人次获国家级、省级与校级教改荣誉，承担各级教学研究项目4项。主持承担各类科研项目165项，其中国家自然科学基金12项，省（部）级科研项目22项，横向课题124项，到位科研经费5000余万元;发表学术研究论文103篇，国家发明专利16项，实用新型专利9项。

四、结语

新工科建设背景下，时代和社会发展对生态环境保护和生态文明建设的需求，为环境生态工程专业的发展带来了重大发展机遇。本文阐述了环境生态工程专业在思政引领、理工文学科交叉融合、未来职业导向等素质教育集成方面进行的新工科本科育人模式开拓创新实践。通过建设生态文明工程类课程思政群实现价值引领;建设具有人与自然生命共同体人文精神、理工文（环境工程与生态学、环境管理等）跨界交叉融合的环境生态工程前沿科学平台，实现跨学科多尺度知识体系融通;工程创新实践教学培养学生实践能力，实现学生专业学习与职业生涯发展的无缝对接，满足新工科建设的引领性、通宽性、前瞻性、交叉性、开放性、实践性，最终使毕业生达到了新工科人才培养的研究创新能力、工程实践能力、项目管理、设计开发能力、终身学习等各项标准要求，将学生培养成为具有新工科思维特色的生态文明工程师。

参考文献：

[1]刘莹，阎绍泽，殷皓. 基于新工科的校内外协同育人模式探索与实践[J]. 中国大学教学，2021（4）： 13-16.

[2]钟登华. 新工科建设的内涵与行动[J]. 高等工程教育研究，2017，164（03）： 1-6.

[3]习近平. 推动我国生态文明建设迈上新台阶[J]. 求是，2019（3）.

[4]郭青海. 生态文明建设需要生态文明工程师[N]. 中国科学报，2018-12-10（007）.

[5]郭永园，白雪赟. 绿色大学：习近平生态文明思想在高等教育中的“打开方式”[J]. 思想政治教育研究，2019，35（5）： 49-54.

[6]王铭，曾广能，朱四喜，等. 高校环境生态工程本科专业的发展现状与办学思考[J]. 生态科学，2018，37（1）： 219-224.

[7]杜青平，陈浪城，石瑛，等. 新工科背景下环境生态工程创新应用人才培养实践[J]. 实验室研究与探索，2019，38（8）： 197-200+223.

[8]盛连喜，边红枫，何春光，等.我国环境生态工程专业形成过程及专业建设的思考[J]. 中国大学教学，2018，334（6）： 15-18.

[9]黄河燕. 新工科背景下人工智能专业人才培养的认识与思考[J]. 中国大学教学，2019（2）： 20-25.

[10]胡敏强. 产教融合新工科育人模式探索与实践[J]. 中国大学教学，2019（6）： 7-11.

[基金项目：厦门大学教学改革项目“生态文明工程师本科人才培养模式创新实践”;厦门大学第二批新工科研究与实践项目“多学科交叉的创新型环境生态工程教学组织模式研究与实践”]

[责任编辑：杨裕南]