创新人才培养目标驱动的教学思考与实践

张波 孙承兴 袁涛 迟莉娜

［摘 要］ 当前，我国进入了全面建设社会主义现代化国家、向第二个百年奋斗目标进军的新征程，综合国力竞争说到底是人才竞争，创新人才培养至关重要。“人与环境”是面向全校非环境专业学生开设的通识课程。通过从价值引领、批判思维及知识融合等角度，论述了在创新人才培养目标驱动下突出各相关学科与环境学科交叉创新教育的教学思考与实践。通过问卷调研表明，应对创新人才培养目标驱动下的教学改革显著提高了教学效果。

［关键词］ 通识课程；创新人才；批判思维；价值引领；知识融合

［作者简介］ 张 波（1977—），女，辽宁开原人，博士，上海交通大学环境科学与工程学院研究员，主要从事水污染控制研究。

［中图分类号］ G642.0［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）36-0016-05 ［收稿日期］ 2022-07-20

一、创新人才培养目标及核心要素

当今世界，综合国力竞争说到底是人才竞争。当前，我国进入了全面建设社会主义现代化国家、向第二个百年奋斗目标进军的新征程，我们比历史上任何时期都更加接近实现中华民族伟大复兴的宏伟目标，也比历史上任何时期都更加渴求人才。对于人才培养，尤其是对于创新人才培养，是高等学校人才培养的重中之重。在高等教育中，单一专业人才培养方式制约了创新意识和能力培养，通识教育从加强厚基础、宽专业及综合素质等角度在不同专业的创新人才培养方面起到了重要作用［1］。

“人与环境”是上海交通大学首次立项建设的24门通识课程之一，曾被评为校级优质课程和上海市精品课程。在建设初期，“人与环境”课程的教学目标定位为培养能够适应当代社会发展、有环保责任心的大学生和公民。随着国家把创新作为一项国策，坚持创新在现代化建设全局中占据核心地位，积极鼓励支持创新，对于创新人才的培养必须在通识课程中得以体现。创新人才是具有创新欲望、创新思维和创新精神的人［1］。应对创新人才的培养目标，通识课程需要强调价值引领、批判性思维及知识融合，以新科技和新学科为基础，培养未来创新型人才。

21世纪是一个“知识爆炸”的时代，知识老化加速［2］。随着互联网技术和现代信息技术的迅速发展，各行业、各学科之间越来越紧密地交织在一起。 从“知识爆炸”到“知识融合”，学科体系正悄然重构。生态环境保护成为整个时代的主题，渐渐渗入各学科之中。因此，“人与环境”课程的创新人才培养目标首先是价值引领，根据时代发展，培养具有前瞻性、创新性，以及树立全局观的人才，将教学目标放到中华民族伟大复兴的大背景下，放到整个国家发展的大战略中，培养顶天立地、面向未来、引领未来的创新人才。针对传统重标准答案式的教学，在培养创新人才培养时，其核心要素是重视学生的思维思辨，培养具有批判思维和创新精神的人才，调整学生的知识结构，使学生的专业知识与通识知识相融合［3］。

二、“人与环境”教学内容及选课学生特点

“人与环境”通识课程教学内容围绕建设生态文明设计了三个教学模块，包括理论教学模块、实践及论坛模块和课外学习及实践模块（如图1）。理论教学模块分为6部分：环境学基础、人与自然、全球环境问题、环境与健康、环境与产业、人与环境的展望。环境学基础部分，包括环境学的基本知识、环境污染防治措施、可持续发展及低碳经济等。通过学习环境学的基本知识，使不同专业知识的学生形成环保思维和树立环保意识，走可持续发展道路。“人与自然”教学内容中，讲述水圈、岩石圈、生物圈、大气圈和人类圈这五个圈层之间的相互关系，解读人与自然和谐共生的原理。全球环境问题通过带领学生观看《家园》这部电影，使学生分组展开讨论，了解在地球的演变、社会时代的变革中，其全球环境问题产生的原因。世界人民处在一个命运共同体中，全球环境问题这部分教学内容是培养学生具有国际视野，树立以应对人类共同挑战为目的的全球价值观。环境与健康部分主要讲述环境与健康的关系，引入环境污染物毒性和人体健康风险案例，感受国家“健康中国”发展战略，期望学生培养环境健康方面的科学素质。环境与产业这部分内容主要是讲述环保产业的发展，引导学生今后投身国家重点行业，到祖国需要的地方建功立业，将论文写到祖国大地之上，培养学生的家国情怀。人与环境的展望这部分基于生态文明建设思想的指引讲述人与环境如何实现和谐共生的一些具体案例以及对未来的展望。实践教学部分分为實践及论坛、课外学习及实践。在实践及论坛部分包括校园环境调查、绿色科技参观和环境论坛。在基础知识学习的基础上，在调研与参观中更加深入理解基础知识，分析环境中存在的问题，运用环境学知识提出解决方案，提高学生综合环境素养。课外学习及实践是针对学有余力和对环境相关知识有兴趣的学生设置了绿色经典阅读、绿色习惯培养等内容，同时鼓励学生参加创新项目及竞赛，积极做环保宣传。

选修“人与环境”的学生专业背景不同，年级不同。2021年春季、秋季学期和2022年春季学期开设“人与环境”课程的各年级学生的分布情况，大一到大四的学生都有选报，大二学生选报居多。选报学生包括机动、电子、农学等20多个专业。由以上选报学生的情况分析可见，学生年级不同、专业背景不同，以及需求不一致，有些要宽度、有些要深度，还有些需要了解基本知识。如何针对不同学科背景学生的需求，实现创新型人才培养，其目标是通识课程“人与环境”在教学实践中需要探索的重要内容。

三、应对创新人才培养的“人与环境”通识课程教学内容的改进

作为环境专业为全校非环境专业学生开设的通识课程，在应对创新人才培养目标时具有两个挑战。首先，“人与环境”课程的知识点多而广，如何在繁多的知识点中体现创新驱动的目标和突出创新人才培养；其次，如何应对不同年级、不同专业背景学生的需求，调整授课内容的深浅程度，使各层级、各专业的学生都能获得创新性的提升，是“人与环境”课程面临的另一个挑战。结合环境专业的通识教育培养其他各专业背景学生的创新能力、批判性思维要求，课程重点在教学内容、教学方法及考核评估三方面进行改革，改变教学重点以环境学知识传授为主，构建以形成知识创新思维为重点的教学体系。

（一）理论教学模块

在理论教学模块的环境学基础、人与自然、全球环境问题、环境与健康、环境与产业、人与环境的展望等6部分的教学中分别从紧密结合国家需求、增加结合不同专业背景的案例及讨论分析等方面强化了创新人才的培养目标。

环境学基础部分强调了在“知识爆炸”到“知识融合”的过程中，各专业背景的学生学习环境学知识的必要性，从基本国策、全球化、环境外交、经济模式变化、公众意识及人才培养等角度将学生置于国家发展、世界发展的洪流中。如在介绍各种国际公约、绿色法令法规时，采用辩论的方式，让学生深入理解国际上这些法律法规对中国经济发展的影响。在讲解为什么春节禁止燃放爆竹时，从计算主要污染物PM2.5的空气质量计算着手，进而联想到为什么推动新能源汽车的发展。在讲述环境污染治理技术时，增加了环境工程技术中涉及机械、电子、数学、物理和化工等基础原理，也强调了在某些关键技术上的突破需求。如在污水生物处理过程中，如何提高氧气利用率、如何精准曝气，这就需要机械、智控技术等突破。在讲述环境生态学、低碳经济和可持续发展的基础知识时，将生态学的一般规律与现在生态环境恶化，以及环境生态治理相结合，将碳达峰、碳中和的“双碳”目标与低碳经济中的能源结构调整等策略结合。环境学基础部分通过强化环境基础知识与时代背景、与学生各专业背景紧密联系，提升学生学习环境学知识是国家需求、发展需求的认识，并开拓学生思维，拓展知识体系，为培养创新人才奠定基础。

人与自然部分通过讲述人类文明发展的各阶段，人类从对自然的依赖到与自然和谐相处，再到肆意利用自然、破坏自然，使环境恶化后又开始寻求人与自然和谐的整个历程。其中涉及水圈、岩石圈、大气圈、生物圈和人类圈各个圈层中人类文明的发展与自然的关系，也通过文明破灭的案例使学生树立尊重自然、与自然和谐共处的思想。这是不同专业背景学生在未来工作中进行创新的基础。在这部分也可增加每个文明时代的技术进步对文明发展的影响，比如灌溉的发展曾经促进两河流域苏美而文明的发展，但长期灌溉导致的盐碱化又是苏美尔文明崩溃的原因。从案例中培养不同专业背景学生的批判性思维，从不同角度、维度看问题。同时审视与自身相关专业的技术进步的可持续性，并利用自身的专业知识进行创新性设计或改进，使得人与自然能够和谐共生。

环境与健康部分通过讲述环境健康相关的理论和实践，帮助不同专业背景和不同年级的学生深入理解环境保护的重要性，同时提升学生的环境健康素养，并引导学生结合自身专业探索并解决环境健康问题。随着环境健康学科的发展，人们逐渐意识到环境与健康是关系到每个人生活的重要课题。这部分教学内容不仅介绍了环境中有毒有害因素、人体接触有害因素的途径、电磁辐射污染与健康、室内环境健康及职业环境健康等传统主题，还重点讲授了“新污染物”与健康问题，并激发学生的科学探索精神。课程突破专业局限性，培养学生环境健康应人人参与的理念和科研创新热情。例如，讲授“新污染物”内容时，鼓励学生去探究为什么药物和个人护理品成分会成为环境新污染物，水体中出现了抗生素对人体健康有何影响，引导学生从自己身边使用的药品、化妆品及清洁用品等延伸到对生态环境和人体健康的考量，拓宽不同专业学生对环境污染物的科学认识。在室内环境健康内容讲授中，组织学生结合自身专业进行讨论，从吸附材料、生物监测、建筑设计及人工智能等角度探寻促进室内环境健康的方法和技术手段，探寻未来可能的室内净化技术。教学过程中还可以引入大量國内外经济发展以及现实生活中有关的环境健康问题作为案例进行分析，使学生熟悉该领域中的前沿和进展，了解国内外最新的环境理念和动态，并组织“大学四年你可能会碰到哪些环境有害因素”等讨论，促进学生加深理解，突破自身专业限制，积极寻找身边潜在的有毒有害化学品，培养学生分析问题和解决问题的能力。在项目式学习中，鼓励学生关注新污染物（药物、微塑料、纳米材料等）、暴露组学、生物信息学及人工智能等在环境健康领域的交叉应用，激发不同专业学生的参与热情。该模块不仅对提高学生环保意识和环境健康素养具有重要意义，同时为国家环境与健康行动计划实施培养了储备人才。

环境与产业部分首先讲述产业结构与结构性污染，使各专业的学生了解不同的产业对环境资源的使用程度和使用效率不一样，其向环境排放的污染物数量和密度不同，产业结构的调整变化将影响资源耗费和环境污染的水平和类型的变化。在这部分以洱海流域农业生产对环境的影响为例，引入上海交通大学环境科学与工程学院孔海南教授和他的团队常年坚守云南大理治理洱海的案例，引导学生今后投身国家重点行业，到祖国需要的地方建功立业，将论文写到祖国大地上。其次，阐释人类活动对环境的影响与人口、经济增长和科学技术之间相互作用的关系，即环境影响控制方程的含义：在不可阻挡的可持续发展潮流中，唯有提高生态效率、大幅度降低谋求人类富裕所使用技术对环境的污染强度，才能实现在人口总量绝对增长、人均收入水平日益提高的情况下控制环境退化的目标。由此引发理工科背景的学生思考作为未来的科学家或工程师在今后的工作实践中，怎样从降低技术环境影响的角度提供更优的技术方案。最后，重点讲述绿色发展和循环经济在企业层面、产业层面和社会层面的实施目标、原则及手段，通过案例教学的方式，探讨施乐公司清洁生产系统、丹麦卡伦堡生态工业园、日本北九州生态工业园、德国包装物双元回收系统和日本的循环型社会模式，并号召未来的企业家、经济学家和政治学家，将绿色发展作为业务中不可分割的一部分，做出更好的政策选择。

人与环境的展望部分针对水圈、岩石圈、大气圈、生物圈和人类圈各个圈层中关注的重要问题进行展望。如在人类圈中关注城市化和老龄化的趋势；在水圈中关注未来各种用水方式的水资源消耗趋势；在大气圈中关注全球气候变化的发展趋势及碳达峰、碳中和的目标对全球变暖的影响；在生物圈中关注环境污染物与生物多样性的关系。同时对于绿色发展、绿色消费、绿色生活及海绵城市建设进行了详细讲解，最后以实现生态文明、建设美丽中国作为总体目标进行收尾。这部分内容目标是使学生在脑海中构建出美好的自然的画面，从而引导其在未来工作中有正确的努力方向。不同专业背景学生的趋同点就在于对美好环境、美好生活的向往，通过自身的学习、工作，为该目标的实现付出共同的努力。

（二）实践教学模块

实践教学模块是在基础理论知识学习的基础上，在实践调研中更加深入理解基础知识，分析环境中存在的问题，运用环境学知识，自行探索，动手实践，提出具体解决方案，提高学生的综合环境素养。

在实践教学方面，课程既有课堂环境实践环节，也有课后实践内容，还有课程学习结束后的环境类科技创新实践等。课堂实践又包含现代绿色科技参观和校园环境调查两部分。受学时和经费限制，课程将绿色科技参观单位从校外企业逐渐转移到校内相关研究基地，其中校内中意绿色能源楼的可再生能源开发与应用技术、植物标本园内的生态净水技术是持续考查的内容。近年来，组织学生参观环境科学与工程学院“环抱未来”生态环境主题科技馆，特别是结合学院相关团队近年研发成功的各种环境功能材料、相关技术应用进行环境融合多学科创新教育。在校园环境调查方面，通过小组在校园特定区域内调查与环境、节能减排等相关的问题，并通过部分便携式仪器进行污染物或环境指标测试，结合数据进行问题分析和制订解决方案等。结合调查，要求学生撰写环境提案，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的创新实践能力。

课后环境实践方面，在课堂外的日常学习和生活中，结合每年与环境有关的世界日，引导学生积极参与各种体验式实践活动，培养学生的环保生活习惯，端正学生的环境态度，鼓励学生从身边事参与环境实践，对环境素质的提升起到重要作用。

结合多途径实践，培育出了各类环保实践和创新项目，解决了学生实践内容简单、形式单一的教学问题，激发了学生积极参与深层次的社会实践和创新研究的热情。在进行校园环境保护和节能减排调研的实践教学活动中，鼓励有兴趣且学有余力小组继续开展与环境相关的创新项目。通过项目的实施，进一步增强学生解决环境问题的技能和创新能力。

（三）考评方式

为应对创新人才培养需求，在“人与环境”课程的考评方式上，以驱动学生的自主思考、批判思维的论文和分组汇报为主。论文主要是针对环境实践调研及参观中发现的问题，利用所学基础理论知识，并结合自身的专业背景，分析具体环境中所存在的问题或在修复改进环境质量过程中所采取的有效策略和手段。在这个过程中主要是培养学生运用所学知识发现问题、分析问题及解决问题的能力，辩证地看待环境问题。分组汇报是针对全球环境问题，挑选出小组最关注的全球环境问题，分析环境问题的危害，并通过学习环境学基础知识中分析问题产生的原因及机理，同时作为公众个人，从学生的专业背景出发为改善此环境问题所做的工作，另外从管理层的角度，会考虑从哪些方面着手解决或改善此环境问题。通过对全球环境问题的分析，让学生深刻感受到在环境问题上，国际社会已经成为你中有我、我中有你的“命运共同体”，面对全球性问题，必须具有全球视野，从意识、管理、技术等多角度进行应对。通过考核，使学生能够将自身置身于全球发展的洪流中，知道如何利用自身所学为全球的环境问题提供策略方案，从而激发学生学习与创新的驱动力。

四、教学改革效果评估

“人与环境”课程在2020年开始进行以创新人才培养为主要目标的教学改革，在教学内容、实践环节和考评方式上进行了相应的教学设计。教学改革前后教师发放问卷对教学效果进行了评估，共18个客观题，每三个问题组成一个维度，每个维度的满分是1分，总分是6分。主要評价包括教学能力、教学内容、教学方法、师生互动、学习效果和学生表现共6个方面。教学改革效果评估以教学改革之前2018—2019年秋季学期作为对照组，以2020—2021年和2021—2022年两个秋季学期作为研究组，比较改革前后的教学效果。基于问卷的调研数据分析，最后得到各项教学评价指标的单项评分和综合总评分。经过教学改革后，教学效果整体有了极大的提高。同时学生的课堂表现观测表明，前三排座位占座率、学生专注度以及参与讨论的积极性明显提高，教学改革提高了学生的学习热情和内驱力。

结语

“人与环境”这门环境类通识课程，在创新人才培养目标的驱动下，结合课程本身的挑战，基于教学内容结合时代需求，提升了学习目标的高度，强调了与各相关学科交叉，注重从学生切身相关案例分析，深入浅出，满足了不同专业背景、不同层次学生需求。同时设置实践教学，理论联系实际，通过动手实践，自行探索，深入理解所学理论知识，开阔思路。在理论教学与实践教学的基础上，通过专业与环境知识的融合，在考评方式上强调学生批判思维的建构，以学生自主发现问题为切入点，结合学生专业背景，对身边环境问题及全球关注环境问题进行深入分析。通过教学内容、教学方法及考核方式上以创新人才培养为目标，希望对低年级学生起到科学启蒙的作用，对高年级学生进一步优化思维体系和知识体系。

创新发展是中华民族伟大复兴的国运所系，通过“人与环境”通识课程的学习，希望学生能够与时俱进，将所学知识进行融合，培养创新思维，在未来工作中开展创新性工作，为国家与民族的发展做出贡献。

参考文献

［1］张明华，杜建科，许孟辉.新工科背景下“双一流”地方高校工程力学专业创新人才培养探索［J］.高教学刊，2021（33）：31-34.

［2］何士青.论法学通识课程与创新人才培养［J］.当代继续教育，2013，31（2）：66-69.

［3］李兆燕，梁沛华，曾元儿.中医药创新人才培养通识教育课程体系的构建［J］.中医教育，2019，38（4）：35-37.

Teaching Thinking and Practice on the Goal Driven Development of Innovative Talents： Taking the “People and Environment” General Education Course as an Example

ZHANG Bo， SUN Cheng-xing， YUAN Tao， CHI Li-na

（School of Environmental Science and Engineering， Shanghai Jiao Tong University，

Shanghai 200240， China）

Abstract： In the new period when China has entered the comprehensive construction of socialist modernization and marched towards the goal of the second century， the competition of comprehensive national strength is the competition of talents. The cultivation of innovative talents is of more concern. “Human and Environment” is a general course for students from non-environmental majors in the whole university. From the perspectives of value guidance， critical thinking and knowledge integration， this paper presents the teaching thinking and practice of highlighting the cross innovation education between relevant disciplines and environmental disciplines while improving environmental literacy. The questionnaire survey shows that the teaching reform driven by the training goal of innovative talents has significantly improved the teaching effect.

Key words： general education courses; innovative talents; critical thinking; value leadership; knowledge integration