新时代“双碳”目标下环境工程专业多课程融合教学改革探索

郝润龙 齐萌 吴梦园

基金项目：河北省高等教育教学改革研究与实践项目“基于国家‘减污降碳’战略的环境工程专业创新人才培养模式探索与实践”（2022

GJJG409）

第一作者简介：郝润龙（1988-），男，汉族，河北邯郸人，博士，教授，环境工程教研室主任。研究方向为大气污染控制工程。

*通信作者：齐萌（1982-），女，汉族，河北保定人，博士，讲师。研究方向为大气和水污染控制工程。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.06.004

摘  要：在新时代“双碳”目标下，社会发展对理工院校的环境工程专业人才培养提出更高要求。该文针对环境工程专业三门本科教学核心课程进行教学改革探索，利用课程间的内在联系和本校专业特色，构建多课程融合的新教学模式，该模式教学目标明确，教学内容持续改进，教学资源多样化，可为高等教育理工科专业复合型人才培养过程中的课程改革提供参考。

关键词：减污降碳；教学改革；多课程融合；人才培养；环境工程

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）06-0015-04

Abstract： Under the "double carbon" goal in the new era， social development has placed higher demands on the cultivation of environmental engineering professionals in science and engineering colleges. This paper explores the teaching reform of three core undergraduate courses in environmental engineering， utilizing the internal connections between courses and this school's professional characteristics to establish a new integrated teaching model. This model has clear teaching objectives， continuous improvement of teaching content， diversified teaching resources， and can provide reference for curriculum reform in the process of cultivating comprehensive talents in higher education science and engineering disciplines.

Keywords： reducing pollution and carbon; teaching reform; multi-curriculum integration; talent cultivation; environmental engineering

社会飞速发展导致能源需求不断增长，我国现有的能源消费结构仍以煤炭、天然气和石油等化石燃料为主，其燃烧释放的二氧化碳是造成全球气候变化的主要元凶[1]。第75届联合国大会，我国向世界作出庄重承诺：二氧化碳排放力争于2030年前实现“碳达峰”，努力争取2060年前实现“碳中和”，简称“30·60”双碳目标。2021年中央财经委员会第九次会议上，习近平总书记再次强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。“双碳”目标的提出将我国的绿色发展之路提升到了新高度，加快推动我国能源结构向低碳能源体系转型，对实现碳达峰、碳中和目标至关重要[2-3]。 “十四五”时期作为实现“双碳”目标的关键期和窗口期，也是开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗目标进军的第一个五年，是我国生态文明建设进入了以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、促进经济社会全面绿色转型、实现生态环境质量改善由量变到质变的阶段[4-5]。

为了贯彻国家“双碳”战略，发挥高校先行军作用，环境类专业教学改革势在必行。据全国碳交易市场对行业碳排放的调查，电力行业作为碳排放的三大主要行业之一，碳排放强度前十的企业几乎都来自于电力行业，其CO2排放量占到了总碳排放量的35%[6-7]。在能源革命背景和我國“双碳”目标下，华北电力大学（以下简称“我校”）环境工程专业一直沿袭传统电力环保方向，其课程改革刻不容缓。综合来讲，环境工程专业的教学既要注重理论知识的传授，更要瞄准前沿技术的引导，培养符合新工科建设的复合型和创新型人才，主动布局未来战略必争领域的人才储备。

一  环境工程专业典型必修课程的教学特点分析

了解电力生产过程是电力环境保护的基础，发电厂动力与环境作为我校环境工程专业的专业必修课之一，其课程任务就是使学生熟悉发电厂的生产过程、各种热力设备的结构、基本工作原理，了解火电厂和核电站相关热力系统及与环境工程专业的关系，进而能够分析和评价电力生产过程及其可能引发的污染问题对社会、健康、安全等方面的影响，并理解应承担的社会责任，为后续课程的学习和毕业后从事专业工作打下必要的基础。在发电厂动力与环境课程教学中，发电厂知识作为核心，以传统火力发电过程为主要内容，将各种新能源发电模式有机联系起来，根据相关性进行模块化教学，从原理上阐明各种电力生成过程对环境的影响和“减污降碳”的措施，从而实现教学内容的拓展。

传统的电力生产过程产生的环境污染主要是大气环境污染，有害气体控制工程是我校环境工程专业五大专业核心课程之一。通过该课程的学习，使环境工程专业学生熟悉和掌握各种气态污染物及其控制技术的原理、设备、计算等知识，培养学生针对大气污染控制工程相关问题具有分析、计算、设计和研究的能力，学习气态污染物及其控制的相关政策、标准、规定等知识，培养学生具有相关环境工程问题的法治意识和责任担当。随着时代的变迁，电力生产所排放的大气污染物不断变化，从颗粒物、二氧化硫、氮氧化物到“双碳”背景下温室气体CO2的捕集与利用，课程内容不断拓展更新。

环工专业外语也是环境工程专业的专业必修课之一，旨在培养学生具有从事环境工程相关工作所必需的英语基本知识和沟通交流能力，为未来更好地从事环境工程专业工作奠定基础。该课程要求学生掌握更多的专业词汇、专业表达方法，提高学生运用英语的能力，有助于直接地了解最新的专业知识，把握最新的专业发展动态[8]。同时，在课程教学中不断引入气候变化与碳减排问题的国际前沿观点和关于全球环境问题发展与技术变革的阅读文章，进一步拓展学生的全球视野。

显然，我校环境工程专业的主要专业课程具有鲜明的能源电力环保特色，对照“双碳”目标，继续建设并整合以发电厂动力与环境、有害气体控制工程、环工专业外语为主的专业“精品课程体系”是新形势下课程教学改革的主要思路，最终凝练出了具有较强逻辑性和学习递进层次的课程主线，即“能源电力生产过程→烟气污染物产生过程与生成机理→烟气污染物控制原理、技术与工程案例→大气污染控制前沿方法与颠覆性技术→专业英文文献阅读与科技论文写作”，并同步更新教材体系，融入新能源领域的前沿成果，如核电、水电、光伏和风电等内容，紧随行业发展步伐，丰富课程内容，完备知识体系，拓宽学生就业渠道。

二  环境工程专业多课程融合的教学改革探索

（一）  以课程思政为引领，重构具有电力环保特色的“减污降碳”课程体系

人类社会发展所面临的重大问题大都集中在“能源”“环境”两个层面上[9]。环境工程专业的专业课程内容也普遍契合这两大主题，同时还与国家“双碳”战略有密切联系。例如在发电厂动力与环境这门课中，通过回顾电力行业发展历程，分析我国能源结构特征和演进趋势等相关问题，引发学生思考电力环保新的发展方向，激发大学生的时代责任感；从燃煤发电过程引出二氧化碳排放话题，讨论我国的“双碳”政策，让学生领悟和反思因地制宜、因国制宜的发展模式；展望行业未来发展，让学生思考具有我国特色和适应我国国情的节能降碳发展模式，培养学生具有更长远的发展战略眼光。总之，在专业基础课和专业核心课中引入国家“双碳战略”概念，为学生解读国家宏观发展政策，阐释产业转型升级与中华民族伟大复兴的内在关系，令学生树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念。此外，在课件制作过程中，也有意识地选择一些体现国家发展战略和最新环保政策的背景素材，并结合课程现状与特色，鼓励学生投身我国环境保护事业，培养学生的科学精神和家国情怀[10]。

（二）  以科研反哺教学，拓展更新环工专业的教学内容与平台体系

在夯实专业基础理论知识的同时，教师团队基于能源清洁高效利用和污染物控制相关的基金项目及工程实践项目，进一步完善和丰富课程内容。增加实际案例内容，以案例分析对比和相关时政新闻等为切入点，在增加知识趣味性的同时，拓宽理论知识点，加深学生对知识的理解。在烟气超低排放和“减污降碳”大背景下，依托学校已有实验/实践教学内容与平台体系，并借助项目团队丰富的科研经验，将最新的前沿技术引入到实验和实践教学内容，丰富现有实验/实践教学内容与平台体系。针对课堂教学存在时间有限和能力培养不足的问题，教师团队进一步挖掘了学生的课外时间，开辟了“大学生创新创业项目训练”第二课堂，并在本科毕业设计中强化“减污降碳”技术装备研究内容，夯实了学生理论联系实际、工程实践和动手操作能力，打破了传统的“以教促学”育人模式，构建了“科教并重”育人模式，深化了学生对国家“双碳”战略的理解和实践，最终打造出符合新时代要求的环境工程专业创新人才培养新模式[11]。

（三）  以多课程相互融合，探索构建专业课程新体系

以“双碳”目标为引领和多课程融合为特色的专业课程体系是一种新的教学模式，力图以专业知识的内在逻辑关联为牵引，以高效的人才成长规律为工具，以高质量人才培养为目标，其融合教学模式整体设计方案如图1所示。

图1  多课程融合教学模式

1  线上线下同时教学

教师团队通过线上网络教学与线下课堂教学相结合的方式，对课程体系进行全过程精细控制，如根据教学进度，课前线上发布课程预习要点、内容重点、应关注的疑难问题等，要求学生做好充分的课前预习，最大化线下课堂教学效率；课后以图片、视频、网络链接等多種生动的形式线上发布相关的教辅资料，帮助学生课后消化；同时鼓励学生利用线上资源进行课外补充，完善课程知识图谱[12]。课堂教学中，教师团队结合课程内容，针对重点、难点，制作和收集演示视频、图片等素材辅助教学，演示方式既可插入课件也可以线上直接链接。例如，在发电厂动力与环境课程中，针对发电厂热力系统中几个关键的、复杂的热力设备的内部结构及工作原理，插入演示动画，使学生能更深刻地了解和掌握电厂的实体结构和工作原理。

2  多任课老师联合授课

为了加强任课教师之间的互助互学，有效互补授课过程中的不同侧重点，使每个任课教师熟悉掌握整个课程融合体系。发电厂动力与环境、有害气体控制工程、环工专业外语三门课程分别由同一课题组的三位教师循环讲授，即不同学年任课教师课程轮转。通过对近几年三门课程目标达成情况的分析与总结，发现各任课教师制定的教学进程几乎相同，成绩所占比例也几乎相同。因此，多任课老师结合授课是可行的，一方面可以提高教师的授课水平，有效摆脱固有的教学制式；另一方面同课题组教师轮转任课也为大学生实践活动与教学相结合提供了便利条件，有利于更好地完善融合教学模式。

3  项目实践促进多课程融合

科研对课堂教学的反哺作用在本文前部分已经阐述，而多课程融合教学模式中的项目实践正是这一反哺作用的应用。以“双减”目标为导向，重新分析和梳理三门课程的知识点，创建课程知识点之间的联系并利用具体项目的形式联合表达[13]。多课程融合的项目实践要求学生在掌握课程知识点的基础上依托项目进行强化，要求学生跟随任课教师循序渐进地在一定时间内同时完成课程学习和实践项目。因此，学生实践项目要求涵盖三门课程的综合内容，教师需向学生详细说明项目的研究点和结合点，并且在项目中尽量体现课程的知识点和能力点。这些项目可以是大学生创新创业项目，也可以是课题组遴选出的教师科研项目中的部分内容，如科研项目——燃煤耦合生物质污泥掺烧及其全流程烟气污染控制关键技术与应用。项目的实施细节和时间安排由三门课程任课教师共同完成，每位教师针对同一项目结合自身优势展开教学。项目实践能够有效提升学生的知识迁移能力和科研操作能力，并有效促进多课程融合的进行。

4  形成性评价

形成性评价（Formative Evaluation，FE）是教育领域重要的教学评价模式[14]，该模式重视教师授课需求，更重视学生的学习需求，强调师生间的互动交流[15]。将FE作为多课程融合的教学评价方法是验证课程体系整体设计效果的有效手段。课堂讲授和分组讨论是形成性评价的主要实现途径。

1）多课程融合课堂讲授。众所周知，电力生成过程主要产生的污染物为大气污染物，课堂教学方面将发电厂动力与环境课程与有害气体控制工程课程联系起来，前者为后者提供理论基础，后者为前者提供技术方法，教师凝炼两门课程在大气污染物产生和控制方面的结合点，为学生讲授最经典的理论知识和最新的技术方法。而环工专业外语课程中我们引入发电厂动力与环境与有害气体控制工程两门课程所涉及的环境专业技术文献的外文阅读和专业词汇讲解。环工专业外语既可以作为这两门课程的外文拓展，又可以帮助学生更好地掌握语言工具以自主的搜索阅读更多的前沿专业文献。各课程的教师，可阶段性通过问卷形式得到学生的反馈意见以检验教学效果，设计反馈意见表见表1。

表1  课堂教学反馈意见表

注：意见可填写良好、一般、较差。

2）多课程全课堂双语分组讨论。三门课程教学中均可以选择一些热点环境问题和专业相关问题，尤其是减污降碳内容，进行中英文课堂分组讨论，在讨论中要求学生自主总结学习成果，并以各讨论组自评打分的形式激发学生的学习热情，挖掘所有学生的思考潜能，锻炼学生的双语应用表达能力。全课堂双语分组讨论有助于完善现有的教学环节。

5  多课程融合考核方式改革

通过融合教学模式的实施和学生的接受程度反馈建立新的考核标准和考核方式，考核方式多样化，如基础知识以过程性考核和期末考试的方式考核，相关项目以答辩方式、报告方式考核等，各种考核方式结果均计入最终成绩。以基础-过程性考核（占比30%）、创新-发展性考核（占比30%）、期末-综合性考核（占比30%）及参与-课堂表现考核（占比10%）四个动态考核，多维度检测学生的最终学习效果。

三  结束语

新时代“30·60”双碳目标和高校的新工科建设趋势[16]对环境工程学科和课程建设提出了更高要求，通过多课程融合教学体系的建立，整合我校环境工程学科特色性、前沿性、实用性、交叉性的课程内容[17]，纵向串联三门课程脉络，横向链接相关项目实践，既提高了学生学习兴趣，又促进了学生对本专业课程的宏观认识，有利于培养出掌握“减污降碳”技术的综合型人才。多课程融合教学是对教学改革领域的一次深入探索。

参考文献：

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