基于全面型人才培养目标的《环境生态工程》课程教学创新与实践

2023-12-01申慧彦冯少茹

黄山学院学报 2023年5期

申慧彦，胡雪，张瑾，冯少茹

（安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽合肥 230601）

0 引言

2018 年9 月10 日，习近平总书记在全国教育大会上提出：坚持中国特色社会主义教育发展道路，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人[1]。联合国教科文组织《反思教育：向“全球共同利益”的理念转变》中也提到“在知识学习过程中掌握方法，获取知识，形成能力，培养情感态度价值观，这是一个整体”[2]。安徽建筑大学2019级环境工程培养方案中也明确表明：本专业毕业生不仅应具备专业基本知识和技术技能，还要具备创新精神、新时代中国特色社会主义生态文明建设的思想和国际化视野，能不断学习和适应新知识的发展。然而，现在部分高校慕课、翻转课堂、线上线下混合式教学等新型教学模式应用不足，依旧存在教学传统化、模板化，教学模式创新性不足等问题[3]，人才培养的效果不佳。因此改变传统的教学方式，形成以学生为中心的课程教学模式，对于提升高素质创新人才培养水平有着十分重要的意义。

1 课程特征和学情分析

《环境生态工程》是基于生态学、环境学和工程学的交叉课程，课程主要具有以下特点：1.知识范围广，基本概念多，知识结构不集中。从污水处理的人工湿地、固体废弃物处理的好氧堆肥和厌氧发酵，到生物质和生物质能、大气污染生态治理等，涉及到多方面生态环境问题。2.内容综合性强，涉及到生态学、环境工程和系统工程等专业内容，学习过程中对学生综合思维能力要求较高。3.以解决实际环境问题出发，具有较强的现势性和现实性。

该课程作为环境工程专业选修课程，开设在第五学期。此时，学生已经学习了《环境工程原理》、《环境化学》等专业基础课程，同学期还开设了《水环境污染控制工程》、《固体废弃物处理》等专业课程。学生已掌握部分专业知识，具备一定的分析解决环境问题的能力。然而，在课程学习中，学生暴露以下问题：1.由于是选修考查课程，没有必修考试课的压力，重视度不够；2.重理论，轻实践，特别是在污染物处理工艺的设计和应用部分；3.忽略专业知识的完整性，生态工程是污染治理修复的重要环节，应与其他课程有机结合，将生态理念融入实际污染处理工艺，切实解决现有环境问题。《环境生态工程》课程的教学目标，不仅传授理论知识，更需要注重培养学生知识整合和创新实践能力，同时树立和践行绿色发展观，形成绿色生产、生活方式，为国家的“绿水青山”事业做出努力。基于以上学情分析，为了更好的实现教学目标，本课程从教学内容、教学模式、教学手段三方面进行探索创新。

2 教学内容的改造

《环境生态工程》课程教学内容可以分为理论基础与工程应用两大模块。理论基础模块大多是其他课程没有涉及和重复的专业内容，也是本课程的重点、难点所在。工程应用模块是应用生态工程理论来解决具体的环境问题，与其他专业课程有着很大的关联。为了学生系统地掌握知识内容，培养学生综合思维能力，通过“定、增、减、融”四步对《环境生态工程》教学内容进行了改造，如表1所示。第一，“定”是确定，确定整个课程重、难点，确定每个章节讲课原则和逻辑。第二，“增”是增加，根据学生课前线上自主学习反馈，适当增加学生自主学习中难点内容的解析和延伸；在每个章节增加实际案例教学，特别是在理论章节加入工程案例，让学生在案例分析和研讨中，理论知识具体化、实践化。第三，“减”是减少，根据学生课前线上自主学习反馈，减少学生已经掌握的知识内容的讲解；减少课程中与其他专业课程相重叠内容的讲解，比如在大气环境生态工程章节中第一节的理论知识与《大气污染控制工程》课程内容有重叠，可适当删减。第四，“融”是融入和融合，根据习近平总书记“各门课守好一段渠、种好责任田”的指示精神，把思政元素“润物无声”融入教学之中，同时融入新鲜学术元素，比如在大气环境生态工程章节中引入“碳中和”，在湿地环境生态工程的中学习自组织原理和正常生态位原则时融入“习总书记2013 年12 月在《中央城镇化工作会议》发出的号召：让居民望得见山、看得见水、记得住乡愁”，引导学生自发地关注环境领域的时事动态，培养学生的职业认同感、荣誉感和家国情怀。

表1 《环境生态工程》教学内容改造

3 教学模式和改进方法

为了实现“学生为中心”的教学理念，培养学生自主、综合学习能力，本课程采用“线上线下”教学模式。课前，学生自主完成学习通上的教学资源和内容考核，反馈自主学习中遇到的问题。在该过程中，学生可以充分利用网络资源，丰富知识内容；老师根据学生考核结果反馈，及时调整线下课程内容。线下课堂，学生带着自主学习的问题听课，在老师的引导下解决问题。因此，线下课程要注重问题为导向的探讨式教学。课后，学生对所学知识进行总结，并在线上完成拓展学习以及综合问题的论述。

该模式的实施关键在于老师的指导和监督，老师时刻关注学生学习进度，及时提醒学生完成学习，注重知识梳理和学习引导。为了“线上线下”模式的有效实施，本课程主要采用启发式、讨论式、参与式、探究式教学方法，如图1所示。

图1 《环境生态工程》课程教学模式

3.1 启发式授课

启发式教学是指教师把握住教师教学和学生学习过程中的内在演进规律，引导学生主动、积极、自觉地掌握知识的教学方法，其核心是启发学生的思维[4]。在目前学生对选修课程不太重视的氛围下，启发式教学不失为一剂提升学生学习兴趣的良方。教师需要根据学生的线上学习情况，对教学内容的重难点，有目的地进行引导式讲授，让学生积极主动学习知识。启发式教学可以让学生对课程知识获取感性认识，根据《环境生态工程》的课程特点，获得感性认识有两个主要途径：动态模拟和实物考察。如在讲述人工湿地污水处理这一知识点时，动态模拟人工湿地工艺运行；并结合科研工作，让学生观摩本校实验室自行设计的人工湿地反应器。

3.2 探究和讨论式教学

通过启发式授课，学生明确各章知识的主要内容，在老师的引导下参与课程知识的探究和讨论，这是培养学生整合知识、创新思维的主要环节。在这个过程中，教师通过学生线上学习已了解教学知识的疑难点，备好研讨资料。例如，关于人工湿地净化污水中基质、微生物和植物的作用，教师可设如下问题引导学生联系其他课程知识思考学习：1.结合《环境工程微生物学》课程的知识，思考人工湿地中微生物在降解污水有机污染物的作用和机理。2.基质处理污水的作用与《水污染控制》课程中讲述的哪种工艺功能类似？3.人工湿地选择植物的依据是什么?学生围绕这些问题查阅资料、进行思考，实现本课程与其他课程理论知识与工程问题的融合，提升学生对相关问题的研讨兴趣。

学生是讨论和探究式教学的主体，教师只负责主持整个讨论过程。在讨论中要注意学生个体的差异，对于踊跃发言，知识点掌握程度较好的同学要注意高阶学习目标的培养，培养其自主学习能力和整合、创新思维。同时，老师要注意随时提问知识点掌握不好的学生，给予启发和引导。讨论结束后，老师要根据课堂实际情况，对知识的重难点进行重新归纳和总结，以达到更好的教学效果。

3.3 参与式教学

参与式教学，是指教师从学生的实际需要和愿望出发，引导学生走向以实施性为核心，以自觉性、选择性为特征的学习，将理论与实际结合，从而达到将知识、理论内化为能力的目的。如在人工湿地这章节学习中，布置一个课程设计题目：“校园生活污水的人工湿地处理工艺”的设计；在固体废物生态处理章节，布置“校园生活垃圾的生态处置”的设计。对这些设计的思考，学生不仅收获了知识，而且收到了有益启示，引导学生在学习中主动参与。

4 课堂教学创新效果

自《环境生态工程》开课以来，不断进行课程内容和教学模式的改进，学习主导地位逐渐由老师过渡到学生；课程内容根据专业发展需求不断调整，也更加注重与其他专业知识的融会贯通，激发了学生学习兴趣，促进了同学自主学习和问题探讨，培养了学生的综合思维能力。

如图2，从近两年《环境生态工程》课程目标达成度分析可知，3 个教学目标达成度均大于0.75，并且逐年有所提高，说明学生在该课程的学习中主动性增强，学习效果提升。目标①掌握生态工程理论，环境污染生态治理具体技术，理解生态工程学的发展趋势和应用前景，这一目标主要考察学生理论知识的掌握程度，2018 级学生达成度已到0.85，说明学生对课程知识掌握较好。目标②运用生态工程原理，综合分析解决环境污染问题，增强知识整合与创新实践能力，达成度从2017级的0.79增加到2018 级的0.83，说明通过教学改革，该课程在学生综合思维能力、解决实际问题能力的培养上效果显著，这对于他们后续学习起着积极作用。目标③树立和践行绿色发展理念，培养职业荣誉感，这一目标为素质塑造高阶目标，也是环境工程专业的高阶培养目标，完成度也较好，2017、2018 级学生均达到了0.90以上。