“环境工程学”课程教学模式优化与探索

曹 春，唐千惠，肖 潇

（1.西北师范大学 地理与环境科学学院，甘肃 兰州 730070；2.西北师范大学 甘肃省绿洲资源环境与可持续发展重点实验室，甘肃 兰州 730070）

一、引言

环境工程学是理工科环境类专业的必修课，也是环境工程专业的核心课程之一。环境工程学涵盖了大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废物处理和利用等多方面内容，其主要任务是应用工程技术的原理和方法对环境污染进行防治，合理有效地利用自然资源，改善环境质量，建设生态文明，促进实现人与自然良性循环、和谐共生、全面发展的美好愿景，对培养国家和社会亟需的环境专业型人才具有关键意义。

因此，为了推动达成基础学科高层次人才培养模式改革，加强一流学科建设，以及加快培养理工科专业紧缺人才等“十四五”的远景目标，针对面向环境专业研究生教学的“环境工程学”课程，需要进行一系列教学改革和模式优化。为顺应国家发展改革委发布《关于深入推进世界一流大学和一流学科建设的若干意见》的“以批判思维和创新能力培养为重点，强化学术训练和科研实践”的要求，无论从课程内容还是教学方式上，硕士研究生课程教学都应比本科课程教学有更大的进步和优化，教师在对授课内容的讲解不能只限于字段的解释和阐述，还应深入到机理的研究与实践的应用，培养和锻炼研究生的自主学习能力、适应能力、问题解决能力和创新实践能力。

二、教学现状及存在问题

（一）教学现状

环境工程是新兴的、充满活力的综合性和交叉性领域，环境工程学是一门兼具实践性和技术应用性的课程。环境工程学旨在带领学生研习和掌握水污染控制、大气污染控制、固体废弃物处理与利用等环境污染控制方法及相关理论知识，让学生在面临环境恶化、资源匮乏、能源危机等一系列人与环境之间的矛盾时，拥有熟练运用理论知识和实际技术去分析解决各类环境工程问题的能力。

西北师范大学地理与环境科学学院依据环境工程学科特点，将“环境工程学”课程作为该专业硕士研究生必修课开设，授课对象为环境工程专业全体一年级研究生，该门课程共64个学时，2个学分，所选用的授课教材与多数国内高校相同，皆以高等教育出版社出版的蒋展鹏、杨宏伟老师主编的《环境工程学》为主[1]，教材内容丰富，涵盖了水质净化与水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物污染控制工程及其他污染防治技术三个篇章，阐述了环境领域常规的污染控制技术原理、方法和工艺等[2]；教学方式以传统的课堂教学为基础，同时鼓励学生自主分组进行专题汇报；在考核评价学生方面，仍采用较为简单老套的评分模式，最终考核分数由平时成绩和课程论文成绩各占50%的比例进行结算和评定。

（二）存在问题

通过研究和调查发现，我院硕士研究生“环境工程学”课程的传统教学模式主要存在以下四点问题：

1.授课内容重理论

“环境工程学”侧重技术的应用与创新，是一门实践应用性很强的课程。从以往的授课内容来看，虽然也安排了相关的实践教学环节，但总体上仍偏重理论教学。“环境工程学”课程一般分为水处理工程、大气污染处理工程、固体废物处理工程和噪声处理工程四部分进行讲授。该课程内容涉猎范围广、囊括知识点繁多，增加理论课时的确有利于教师对知识点展开更加全面、深入地讲解，若仅将各种技术的原理和方法灌输给学生，而没有对实践教学环节实施相应调整，学生接触不到实际的案例教学，也难以将一些深度内容理解、消化。与本科生相比，硕士研究生需要具备更优秀的实践技能和个人素养，而这种偏重理论的教学方式很难培养出符合新时代需求的人才。

2.教学模式显单一

传统教学模式习惯性忽略学生在课堂中的主体地位，而多以老师和书本为中心，往往会形成教师单向灌输，学生被动接受的局面，不但会导致学生对知识的认知产生欠缺，还会很大程度地降低其学习主动性和积极性，对学习效率造成负面影响，更无法培养学生的创新精神。同时，硕士研究生已经具备一定的科研水平和创新能力，他们的理解能力更强，学习目标更明确，更渴望在所学领域上有所创新和突破，单一被动的教学模式将无法满足其对知识的摄取和学习。因此，我们需要调整原有的课程教学形式，将课堂主动权交还给学生，让学生能改“客体”变“主体”，化“被动”为“主动”。

3.教学手段较落后

“环境工程学”课程的不少实践环节都具有高毒、高危、高污染、高风险性，为了学生的人身安全着想，只能挑选一些危险性较低的实践项目让学生参与，一定程度地限制了实践教学的深入实施。同时，在如今蓬勃发展的信息化时代，多数教师的目光仍只停留在校内实验室、实践基地、环保企业等地，无法做到开阔思路、与时俱进，难以充分发挥互联网等现代教学媒体的优势，不能使用虚拟仿真系统等高新科技手段来配合实践教学，致使硕士研究生“环境工程学”课程的实践环节难以彻底落实。

4.考核方式偏固化

目前，该门课程的最终考核分数由课程论文成绩和平时成绩按比例折算后相加构成，这种“1+1”的考核方式在很多课程上都应用广泛，但也较为固化。结课前上交一篇合格的论文就能拿到最终成绩的一大半分数，对于平时成绩的打分也并未制定一个明确清晰的评判标准，这些都会导致学生惰性滋长，对日常课堂忽视、怠慢，出现迟到早退，甚至缺席旷课的情况。因此，我们应该对原有的考核方式进行优化，提高学生的学习热情，加强其对每一节课堂的重视，对学习效果作出合理有效的最终评定。

三、教学模式与方法优化

为助力基础学科高层次人才培养模式改革，加快实现培养理工专业紧缺人才“十四五”的远景目标，加强硕士研究生的自主学习能力、科研实操能力、团队协作能力、创新实践能力，我们必须对硕士研究生“环境工程学”课程进行教学改革与方法优化。

（一）科研反哺教学，科教融合协同发展

2019 年教育部正式颁布《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》，其中明确提出高校应积极推动“科研反哺教学”，目的是将科研精神与科研成果融入课程教学，丰富教学内容，创新教育理念，激发学生的创新精神和对所学专业的学习兴趣[3]。与本科生阶段的课程培养方案不同，研究生课程教育更强调学生对实用性专业知识和学科前沿技术的掌握，同时着重培养学生分析、解决实际工程问题的能力。因此，研究生“环境工程学”课程内容不能局限于授课教材，应将科研与教学巧妙联结，通过“科研反哺教学”的方式，将教师的科研成果引入课堂。在授课内容涉及教师本人的研究领域时，教师可将自己在该领域的相关科研项目和学科前沿动态进行展示和分享，优化课堂教学内容，在加深学生对教学内容理解的同时，让学生与科学前沿的研究成果“近距离接触”，有效提高其学习积极性与科研热情。

在“环境工程学”课程讲授过程中，可结合教师的国家自然科学基金项目“半干旱污灌区温室种植方式对蔬菜重金属吸收的影响及其调控机制”，介绍研究区域白银市污灌区的污水灌溉史与污染现状，讲述如何利用同位素标记法研究蔬菜对重金属的转运变化，采用生物标志法（木质酚、脂肪酸）进行靶向分析，并基于土壤物化性质、根源DOM 化学特征、重金属形态和总量等实验数据通过通径分析建立预测评估模型，以预测各影响因子对重金属在土壤-蔬菜体系中迁移转化的贡献程度，带领学生进一步学习荧光光谱、傅里叶变换离子回旋共振质谱、核磁共振波谱、液相色相-质谱联用仪等其他现代科研技术手段，使学生能够了解到掌握和利用污染物迁移转化等专业知识在保障国家农田环境安全、居民健康及农业可持续发展等方面都具有重大意义，提升学生专业自豪感和责任感。上述科研反哺教学的举措，将科研项目的研究意义、研究背景、研究内容、技术路线、探索经验和取得成果转化为丰富的教学资源，能够很好地激发学生对科学研究的兴趣，培养学生的实践能力、探索能力、创新能力，增强学生的科学逻辑思维和科学创新意识，实现科研与教学两相融合，共同进步。

（二）丰富教学形式，理论实践相辅相成

“环境工程学”课程内容较复杂，知识点繁多，涉及大气、水、固废、噪声等多个领域。应丰富教学形式，以“知识、能力、素质三位一体”的教学思想为核心，在以往单一的传统讲授法基础上，根据授课内容的不同增加参与式研讨教学、专题汇报、工程实践、案例式教学、信息化教学等手段，使授课方式多元化，更好地满足教学需求（如图1 所示）。传统讲授法主要以老师和书本为中心，通过板书、多媒体等授课手段对课程内容进行讲授，让学生对所学内容有一个全面的认知，该方法对专业名词和技术原理等理论知识的解析普遍适用。在讲解具体的污染防治流程和工艺技术时，可以将案例教学和专题汇报的教学模式相结合：

图1 环境工程学多元化授课形式框架

案例教学模式在知识传授、分析力培养、知识保留力等方面都具有重要作用，它能够激活学生思维，提高教学实效，达到理论联系实际的目的，其选取的案例要具有真实性、完整性、典型性、启发性。例如，在讲授“水环境污染治理”的课程章节时，教师可将“贵阳南明河流域水环境综合治理工程”作为典型案例，分别从贵阳南明河流域水环境综合治理工程的项目概况、项目技术工艺与装备的原理及特点、工艺与装备流程、实施效果、生态和社会效益等方面进行讲解，引导学生加深对项目中“适度集中、就地处理、就近回用”的创新规划的理解，鼓励学生针对该工程项目所采用的治理思路、治理方案、治理手段（包括分布式下沉再生水处理系统、浅层好氧生态河道治理技术等工艺技术）进行自由探讨，分析讨论其优势与实用性或可改进之处；还可展示南明河不同河段治理前后的照片，让学生更直观地感受到通过采取合理的治理手段，南明河流域环境在治理前后呈现显著不同，增强学生对所学理论知识的理解和认知，拉近理论知识与实际应用的距离。再如，在讲授“固体废物处理工程”一节中，教师可在课前安排学生自由分组，规定围绕固废处理工程这一主题展开专题汇报，以小组为单位查阅资料、交流想法、分工合作，最终将成果以幻灯片或视频等形式在课上进行展示和汇报，达到“学生主讲、教师辅助”效果的同时，鼓励学生彼此学习、积极讨论、互相点评。为了使学生能更直观地了解相关设备和工艺，将理论与实践有效结合，加深对所学知识的印象，教师可以带领学生到当地的污水处理厂或垃圾填埋场等地进行现场观摩教学；对于一些因涉及高危或极端环境而无法深入现场开展学习的工艺技术，我们可以合理利用信息化资源，选用“环境工程虚拟仿真实训平台”等仿真实验软件，让学生在3D 仿真场景中，近距离观察各设备外形、结构及工作状态，自己亲手完成实验操作，体验模拟真实场景下的“烟气处理工艺”“土壤及地下水修复”等处理过程和工艺细节，拉近实践与理论的距离，提高学生的创造力与动手能力。教师还可以邀请当地环保企业、环境监测中心等单位有丰富操作经验的技术人员为学生开展讲座，对环境工程领域的实践经验、技术要点和面临突发状况如何处理等专题进行讲解，使学生对所学专业知识拥有更切实的了解和掌握。经验丰富的技术人员往往活跃在生产一线，他们的实操经验和理论知识都是通过多年实践总结而来，是书本知识难以涵盖和具备的，因此这种弥足珍贵的经验指导，能让学生们印象深刻，更会反思自己的发展现状，对自身提出更高标准的要求，从而促进学生全面发展[4]。此外，良好的专业英语能力是合格研究生应具备的素质之一，而研究生课程教学正是培养学生专业英语能力的重要平台[5]。在研究生“环境工程学”课程教学中，教师可以在课程课件里插入合适的英文原声视频，在专业名词上标注双语解释，引导学生从细节处逐步积累对英语的学习；根据授课内容给学生布置查阅相关英文文献资料的任务，并鼓励学生用英语汇报学习成果、与同学交流阅读心得，促进研究生英语水平的提高。

另外，受新型冠状肺炎疫情影响，线上教学模式已获得了快速发展和广泛应用。在这样特殊的时代背景下，教师可以运用技术紧跟时代潮流，创新教学模式，提高教学质量[6]。线上教学可利用的网络平台资源丰富，但伴随学生积极性不高、听课效率较低等缺点，因此教师要合理利用中国大学MOOC、学习通、腾讯会议等智能辅助应用程序，充分发挥线上教学的优势，可采用提前录播+课上直播的“双重保险”方式、课中“答题式签到”、课上及时与学生连麦互动等举措，确保线上授课质量。

（三）优化考核方式，促进提升教学效果

课程考核是人才培养过程中十分重要的环节，是检验教师教学效果、评价学生学习效果的关键手段。科学的考核方式应具有导向、诊断、反馈、评价、区分、预测等功能，同时还应对教风、学风及考风起到良好的引导作用[7]。我院硕士研究生“环境工程学”课程以往采用的考核方式主要考查学生平时课堂表现和课程论文撰写的效果如何，而这两部分的成绩都由教师来进行打分，这种考核形式简单固化，对于学生在全课程中的表现区分度不高，淡化了学生的参与感，不利于培养学生的学习积极性和学习热情，也在一定程度上减弱了教学效果。因此，我们应优化原有的考核方式，创建一个多方位计分和学生互评打分方式相结合的评分体系：最终课程成绩由平时成绩（占比20%）、小组讨论成绩（占比20%）、专题汇报成绩（占比20%）和课程论文成绩（占比40%）组成，重视学生的全过程学习，关注学生每一部分的学习效果[8]；在结课论文方面，教师可依据课程内容提供给学生如“土壤污染修复技术”“固废资源化利用与最终处置工程”等主题作为结课论文的选题方向，让学生能够自行选择感兴趣的方向进行文献学习和论文撰写，在激发学生主观能动性和学习兴趣的同时，也能间接提高结课论文的完成质量；明确并细化平时成绩的分数构成，分别由学生是否出现迟到早退或在课中进行与课堂无关事宜等学习态度不端的行为（占比10%）、学生课堂参与度和活跃度（占比10%）构成；专题汇报成绩和小组讨论成绩均采用学生互评打分的方式，在打分的同时，学生可以写下自己的建议和看法，互相学习共同进步，增进学生在课堂中的参与感。该评分体系将日常考核与期末考核、个人考核与团队考核、教师评分和学生互评相结合，关注结果更重视过程，能够客观、公正、全面地反映教学效果，进一步激发学生学习热情，培养学生团结协作精神，充分调动学生学习积极性，提高学生自主学习能力。

（四）融汇思政元素，教书育人不可偏废

终身之计，莫如树人；育人之本，莫如铸魂。根据2020 年5 月教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》[9]，高校必须“把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量”。正如习近平总书记强调的“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题”，而立德树人成效是检验高校一切工作的根本标准。课堂上要将思政课内容植根和聚焦于时代的重大理论和现实问题，回应学生关注的热点难点焦点，以科学的理论解释问题，并引导其用理论分析和解决实践问题[10]。因此，我们需要对研究生课程进行思政教育改革，融汇思政元素，在授课中适当导入国家“贯彻新发展理念，建设人与自然和谐共生的美丽中国”和“深入打好污染防治攻坚战”等相关政策，让学生对所学知识更加重视，激发其使命担当；不同的专业和课程具有不同的特点，我们应结合硕士研究生“环境工程学”课程的教学形式、授课内容和价值理念，深入挖掘课程相关思政元素，将其与课程教学有机融合，促进课程思政建设，真正实现润物无声的育人效果。例如，在讲授水污染防治工程内容时，带领学生解读《甘肃省“十四五”农村生活污水治理规划》，在加深其对所学知识点印象的同时，更切实地感受到环境保护和污染治理的重要性；介绍大气污染防治工程内容时，可引入“四川省成都市大气污染治理典型案例”等相关案例，让学生体会到我国在大气污染治理方面的决心与努力，培养学生探索未知、追求真理的责任感和使命感，激发学生科技报国的家国情怀，树立为建设人与自然和谐共生的美丽中国而努力的坚定信念和远大目标；也可适时将辩论赛引入课堂，以专业课内容为中心开展以“经济发展与环境保护是否矛盾”“面对有机污染物，土壤污染治理更重要还是水污染治理更重要”等题目为辩题的课堂辩论赛，与略显枯燥的传统课堂不同，这种形式更具活力与吸引力，让学生能够换位思考、畅所欲言，在辩论中交流看法、获取知识、提高认识、活跃思维，深入探究知识背后所蕴含的社会价值。同时教师应在辩论赛过程中加以合适引导，避免辩论赛成为偏离初衷且无休止的口舌论战，及时遏制一些偏激思想和错误观念的产生，引导学生塑造正确的人生观、世界观和价值观。

四、结语

本文以硕士研究生课程教育模式改革作为切入点，将培养符合新时代要求的高层次高素质理工科人才作为首要目的，分析了当前硕士研究生“环境工程学”课程存在的主要问题，并立足于我院研究生实际教学情况，分别从授课内容、教学方式、考核方式三大方面对该课程的教学模式进行优化。主要结论如下：（1）将科研成果引入课堂，以科研反哺教学，加强对学科前沿技术的把握；（2）丰富授课形式，强化实践环节，巧用虚拟仿真等高新技术提高教学效果；（3）创建“多方位计分+学生互评打分”结合的评分体系，强化学生主体地位；（4）课程中融汇思政元素，落实立德树人任务，培养品行端正的科研人才。教学改革的话题永远“不过时”，只有教学模式不断推陈出新，与时俱进，研究生的质量才会有所保证，助力产出更多高水平的学术和科研成果，最终培养出一批批合格乃至一流的专业型人才。