基于环境工程专业课程属性的教学探索与实践

谢先德　罗琳

摘 要 环境工程专业课程门类广、实践性强，是高校培养应用创新型人才的重大挑战。依据课程属性和培养目标，因课而异选取适宜的教学方法是保证人才培养质量的必然要求。以湖南农业大学环境工程专业教学改革的成果为基础，探讨混合式教学、项目式和案例式教学、启发式教学、“教学、科研、生产”三基地结合和校企合作办学分别在基础理论课程、设计课程、实验课程和实习环节中的适用情形。结果表明，以课程属性和人才培养目标为导向的授课方式，能更好的激发学生学习热情，提高学生的实践能力，保障学习效果，是课程改革的重要方向。

关键词 环境工程 课程属性 教学方法 因课施教 教学目标

中图分类号：G642                                 文献标识码：A  DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.11.024

Research on Teaching Methodology Based on the Curriculum

Attributes of Environmental Engineering Specialty

XIE Xiande， LUO Lin

（Department of Environmental Engineering， College of Resources and Environment，

Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128）

Abstract Environment Engineering is a major with multiple curriculum and emphasizes on practicalities， which poses great challenges for colleges and universities to develop applied and innovative professionals. It is necessary to choose appropriate teaching methodologies to guarantee the quality of talent training， according to the attributes and training objectives of environmental engineering courses. On the basis of the achievement of the teaching reform in Environmental Engineering of the Hunan Agricultural University， we discussed the application and performance of hybrid teaching， project and case teaching， heuristic teaching， "Teaching， Research， and Production" three combined bases and university-enterprise cooperation model，in the teaching of theoretical courses， design courses， environmental experiments， and practice， respectively. Results obtained suggested that teaching methods selected based on curriculum attributes and talent training objectives can better stimulate students' learning enthusiasm， improve students' practical ability and ensure the learning effect， which is the important direction of curriculum reform.

Keywords Environmental Engineering; course attribute; teaching methodology; teaching objectives

0引言

生態环境保护是我国的一项基本国策，是新时期全面建成小康社会、构建美好人居环境的具体要求。环境工程专业以培养具有创新精神和实践能力的复合型人才为目标，要求学生掌握扎实的环境工程专业理论和工程实践技能，能够面向国家生态文明建设和国家重大环保工程需求。[1]环境工程为新型交叉学科，课程门类广、实践性强，是高等院校适应新时期环保人才培养目标的重大挑战。[2，3]针对不同课程属性及目标，择优选择适宜的教学方法是保障人才培养质量的关键，亦是长期以来高等院校教学改革亘古不变的主题与挑战。通过分析环境工程专业课程的特点及人才培养目标，结合湖南农业大学环境工程专业教学的最新成果，探讨不同教学方法适用于不同属性课程的情形，以期为新时期环保专业人才的培养提供参考和借鉴。

1环境工程专业课程设置

环境工程专业的课程按属性可分为理论课、设计课、实验课和实习四类，分别要求学生掌握环境工程的基本原理、工程设计原理和实施方法、实验设计理论与操作方法以及专业岗位技能等（表1）。理论课程要求学生熟知我国环境保护的相关政策、法律和法规，掌握环境学科的基本理论和方法，熟悉“水、气、固”三废处理处置的相关理论和方法;实验类课程要求学生掌握环境学和工程学等相关学科的实验技能，培养学生的动手能力和独立思考能力;工程设计类课程要求学生能综合运用专业的相关理论和方法，掌握“水、气、固”三废处理处置的工艺筛选和设计方法。此外，以课程学习为基础，综合校内外实习和岗前训练，培养学生综合运用专业知识的能力，强化学生实践能力和创新能力的培养。通过上述环节的教学，培养学生良好的专业素养、工程实践能力、科学精神、合作精神、竞争意识和创新思维，向国家和社会输送高质量的工程人才和科研后备人才。

2基于课程属性和特点的教学实践

环境工程专业理论课程的授课传统上以讲授为主，形式单一，师生间缺乏互动，学生注意力分散。[4]同时，由于工程理论和概念抽象，工程实践与生活日常存在较大距离，学生理解力不足，学生参与课程的积极性不高，教学效果难以保证。新时代推进生态文明建设，构建美好幸福的人居环境，对新时期专业环保人才的培养提出了新的要求，基于成果导向的教学理念成为共识。[5]湖南农业大学资源环境学院依据多年的教学经验和成果，总结出适应不同环境工程专业课程属性的教学方法，包括理论课程的混合式教学、设计课程的项目式和案例式教学、实验课程的启发式教学以及三结合基地和校企合作的实习教学。

2.1 理论课程的混合式教学

环境工程为交叉学科，理论课程有一定的深度与广度，要求学生扎实掌握广泛的理论知识并熟知相关的工程实践，对学生的抽象思维提出了很高的要求。以“环境微生物学”为例，这门课程重点研究微生物与污染物质之间的相互作用，微生物降解污染物的機制和影响因素，以及微生物在环境治理和环境修复中的应用。它不仅涉及微生物学和环境学的相关知识，还与工程学、遗传学、市政工程和生态学等多学科密切相关。教学过程中需将上述知识点整合到微生物治污的工程实践中。此外，环境工程专业的相关理论和工程方法是日益更新的，教学内容的实时更新亦是应对复杂环境问题和严峻就业形势的迫切需求。针对环境工程专业理论课程的教学难点和培养要求，我院针对性采取了混合式的教学方法。

通过线上和线下相结合的方式打破学习的时间和空间限制，强调学生自主学习，突破难点。以“环境工程微生物学”为例，课前教师将课件和相关电子资料上传至雨课堂平台，供学生课前预习和课后复习;学生按学习目标预习，通过雨课堂平台向教师反馈预习进展，标注学习的疑点和难点。课上学生通过学习平台签到并与教师互动。教师根据学生的预习反馈，梳理相关知识点，重点讲解共性的理解难点。同时，在教学过程中通过课堂随机提问和讨论，调整教学重点，扫除教学盲点。课后，学生通过课后习题和线上教学资料，巩固学习成果，通过线上平台与老师沟通和交流，确保知识的消化吸收。

混合式教学针对环境工程专业理论课程可实现课前自主预习，课上系统梳理和难点突破，课后消化巩固和知识迁移，充分拓展学习的时间和空间，调动学生的主观能动性。[6]此外，混合式教学还可实现差异化和层次化教学，学生可根据自己的知识储备和预习情况，调整学习节奏，合理分配时间，课上重点突破疑难点。采用混合式教学，学生出勤率和课堂活跃度明显提升，学生成绩较以往有很大程度的改善，教学质量提升明显。

2.2 设计课程的项目式和案例式教学

设计类课程，包括“水、气、固”三废处理处置设计等，是衔接环境工程理论和工程实践的桥梁，是重要的人才培养环节。以实际工程案例和项目为落脚点，开展设计类课程教学，不仅是培养学生创新能力和适应新就业形势的需要，也是应对复杂环境污染态势的必然选择。设计类课程围绕具体案例和项目展开，期间辅以校企协同的教学模式，让学生进入模拟工作状态，增强教学环节的实践性和创新性，着力培养学生的工程实践能力和创新意识。[7]

以“水污染控制工程课程设计”为例，课前教师根据行业治污需求，制定选题，以项目执行的形式开展教学。教师根据学生兴趣划分项目执行小组，明确组员分工和职责。教师对项目执行的全过程实行监督、指导和考评，期间聘请实践经验丰富的工企业专业技术人员进行合作指导，衔接书本理论和工程实践。学生根据任务安排，查找资料，分工合作，按进度完成项目。项目完成后，教师对项目的执行度和学生参与比重进行点评，重点阐述项目执行过程中涉及的知识要点和难点，同时辅以代表性案例，辅助教学，拓深理解层次。项目参与式教学有利于帮助学生实现从理论到实践的过渡，全面认识专业知识的应用和效能，深刻理解学习目标，体会环保事业的价值，实现从被动参与式学习到主观能动性学习的跨越。

通过在课程全环节引入教师评价、工企业合作导师评价、小组互评和学生自评等方式保障教学质量，相关考核结果按2：2：1：1的比例计入期末总成绩。基于案例式和项目式的“水污染控制工程课程设计”教学，提高了学生对专业认知和认同感，锻炼了专业素养和实践能力。同时，通过与工企业导师的合作，为学生建立了稳定的就业渠道，就业效率明显提升。另外，通过具体项目的设计和相关案例的类比，能加深学生对工程实践的理解，使学生在职场中能更早的适应工作岗位，赢得单位赞誉。

2.3 实验课程的启发式教学

实验课程是环境工程人才培养的重要环节，是衔接理论与实际，开展工程设计和环境质量管理极为必要的一环。依据教学目的、教学内容、学生的知识水平和知识掌握规律，开展实验课程的启发式教学，让学生带着思考去学习，主动探索实验原理和仪器操作方法，开启学生的求知欲，鼓励和引导学生开展实验，增强学生开展实验的自信心和主动性，赢得学习的获得感和成就感。[8]

以“环境监测实验”为例，教师以环境监测的实际需求为基础，课前设置相关问题。学生依据问题查找资料，预习实验的原理及仪器操作流程，并就相关问题表达自己的看法和观点。课上教师根据学生反馈，答疑解惑，随堂发起提问和讨论，引导学生观察和分析实验结果，记录重要实验现象和相关数据，深刻理解实验的目的及意义。教师引导发起实验操作易错点和难点的讨论，加深学生对实验仪器原理、过程现象和实验机理的理解。课后学生认真整理实验的目的、原理、意义、流程、重要实验现象和数据等，完成实验报告。教师对学生的实验报告进行批阅，分析学生的掌握情况，并在下次课上集中点评和难点梳理，复习重要的实验操作。

采用启发式实验教学，学生参与实验的积极性明显提高，对实验原理的理解更为深刻，实验操作更为熟练。此外，通过循序渐进的引导，学生独立开展实验的自信心明显增强。

2.4 三结合基地和校企联合办学的实习模式

环境工程专业的人才培养要求学生具备较强的运用专业知识进行环境工程设计和研发的能力。为契合这一培养目标，环境工程学科高度重视学生的实践和实习，在校内外建立“教学、科研、生产”三结合基地，与企事业及厂矿单位建立稳定的实习合作框架，鼓励学生参与“大学生创新实验计划项目”并为其推荐学院优秀的科研团队进行创新实验。目前，环境工程系学生可用的校内外三结合基地有“农业资源与环境专业综合教学实习基地”“耘园实习基地”“环境工程实训基地”“浏阳实习基地和金井农业污染减排实验基地”。此外，环境工程学科还与株洲冶炼集团有限公司、湖南省南岳衡山树木园、中国科学院亚热带农业生态研究所和湖南省土壤肥料研究所签订了长期的实习基地合作协议。学院充分发挥地区优势和校友资源，成立校企合作平台，在假期和大四学年为学生提供实习和实践机会，引导学生从理论走向实际，从书本走向实践，从校园走向社会，为学生的成才之路保驾护航。

2.5 教学改革的成效

经过一系列的教学改革，近年来我院环境工程专业育人质量明显提升。（1）本科生对学科和专业的认可度显著增加，读研深造的积极性显著提升，考研率录取率稳定在36%以上，多名学生被北京大学、中国科学院、中国科学技术大学和浙江大学等知名高校和科研院所录取。（2）本科生的科研能力和实践能力提高明显，以大学生创新实验为平台，本科生近三年以第一作者身份发表SCI论文30余篇。（3）学生创新意识和实践创新能力明显增强，近五年获得省级以上创新创业奖50余项。（4）人才培养赢得社会赞誉，学生就业渠道明显增加，专业一次性就业率稳定在91%以上，多名学生进入业内一流环保企业和研究院所工作，如中南勘测设计院、中冶长天和湖南省设计院等。（5）学生的环保意识、团队责任感和社会责任感显著提升，近三年获批3项省级德育实践项目和10人次以上的省级优秀共产党员称号。（6）本科育人质量提升为研究生的培养输送了大批优质生源，学科科研水平提升明显，环境与生态学科ESI排名进入全球前1%。上述成效坚定了我院环境工程专业建设和改革的方向，同时也为我院环境工程专业的长远发展奠定了良好的基础，为新时期环境工程专业的教学改革和人才培养赢得先机。

3结语

通过分析环境工程专业课程的教学特点和人才培养目标，结合湖南農业大学资源环境学院环境工程专业的教学成果，分别探讨了混合式教学、项目式和案例式教学、启发式教学方法、三结合基地和校企联合办学的实习模式在基础理论课程、设计类课程、实验类课程和实习中的应用和教学评价。结果表明以课程的属性和培养目标为导向，因课而异选取适宜的教学方法，能充分发挥学生的主观能动性，提高学生学习兴趣，改善人才培养质量，为社会和国家输送优秀的环保技术和科研人才。

通讯作者：罗琳

基金项目：国家自然科学基金（21806003）;湖南农业大学双一流建设项目（SYL201802005）

参考文献

[1] 肖敏，等.浅议环境工程专业应用复合型人才的培养——以沈阳大学环境工程专业实践教学改革为例[J].沈阳教育学院学报，2011，13（04）：62-64.

[2] 崔康平，等.以就业为导向的环境工程专业教学模式改革与创新[J].创新创业理论研究与实践，2020，3（3）：61-62.

[3] 郭朝晖.发挥学科优势，促进环境工程专业课程教学的全面发展[J].湖南医科大学学报（社会科学版），2003，5（3）：125-127.

[4] 王庆雨.高等院校大课堂教育的探索[J].扬州大学学报（高教研究版），2010，14（03）：76-78.

[5] 冯婧微，等.基于工程认证及成果导向教育的环境工程专业体系构建——以沈阳化工大学为例[J].教育教学论坛，2017，26：159-160.

[6] 张冲，等.工程专业混合式教学设计与实践研究——以清华大学“光电仪器设计”课程为例[J].电化教育研究，2020，41（5）：104-111.

[7] 刘广平.案例教学与项目式教学比较研究[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2016，3：27-28.

[8] 吴翊.启发式教学再认识[J].中国大学教学，2011，1：67-68.