基于“雙碳”目標的環境工程專業特色課程群構建與實踐研究
——以東華理工大學環境工程專業為例

閆喜鳳, 蔣 浩, 賈美玉, 郭亞丹, 陳井影, 柯平超

(東華理工大學 水資源與環境工程學院, 江西 南昌 330013)

將“做好碳達峰、碳中和工作”納入生態文明建設整體布局和經濟社會發展全局,是以習近平同志為核心的黨中央的重大戰略決策。2021年7月,教育部印發《高等學校碳中和科技創新行動計劃》,要求發揮高?；A研究主力軍和重大科技創新策源地作用,為實現“碳達峰、碳中和”目標提供科技支撐和人才保障[1-4]。 “雙碳”目標為高校改革提供了戰略指引,是當前高校教育研究的核心熱點問題。為服務“雙碳”目標,除少數知名高校成立了碳中和研究院外,大多數高校主要圍繞綠色出行、節約能源、愛護環境等基礎教育工作展開。

環境工程專業設置的初衷是保護生態環境。因此,環境工程專業的教育教學與服務“雙碳”目標應緊密融合,形成協同效應。如何讓“雙碳”目標與環境工程專業課程“同向同行”,是環境工程專業教學改革亟待解決的關鍵問題。東華理工大學環境工程專業是該校優勢特色專業之一,是國家管理專業、江西省“品牌專業”、江西省一流特色專業,于2019年通過國家工程教育認證,2022年獲批國家一流專業建設點。本研究從構建基于“雙碳”目標的環境工程專業特色課程群、設計“碳中和”知識案例庫、基于“雙碳”目標修訂課程教學大綱三個方面進行教學改革與實踐研究,以期培養滿足我國生態文明建設需要的環境工程專業人才。

1 基于“雙碳”目標的環境工程專業特色課程群設計思路

課程群建設是當前高等院校教學改革的發展趨勢,是提高人才培養質量的重要手段。通過課程群建設可以優化整合教學內容,形成完善的教學體系[5];打破單一課程壁壘,進行統籌培養和調配師資;通過優勢核心課程帶動課程群整體發展。本研究基于“雙碳”目標構建環境工程專業特色課程群,形成“網”“鏈”“點”三重視角。

網——構建基于“雙碳”目標的特色課程群,站在人才培養的長遠視角予以統籌謀劃;構建“五化”(科學化、規范化、網絡化、目標化和制度化)理論教學課程群、 “一體化、三層次”實踐教學課程群。打破單一課程壁壘,優化、整合教學內容,并將“雙碳”目標“三全”融入專業課程群。以核心課程建設帶動課程群整體發展,同時統籌培養和調配師資,形成完善的教學體系,全面提高人才培養質量。

鏈——構建基于“雙碳”目標的“碳中和”案例庫。在“特色課程群”教學框架下,對“雙碳”目標內涵及外延進行分解并鏈接好課程,把專業教育與“雙碳”目標要求緊密融合,形成協同效應。構建“分目標、分層次、分階段、分課程”知識案例庫,將“雙碳”目標理念及技術有機融入本科教學課程體系。

點——在“網”和“鏈”的框架下修訂課程教學大綱,將 “雙碳”目標與課程目標緊密融合,形成協同效應;以“四化”(評價主體多元化、評價方式多樣化、評價標準開放化、評價反饋動態化)為原則進行課程“雙碳”目標達成評價,讓“雙碳”目標真正落實到環境工程專業本科教學中,真正“扎”根學生心里、腦里,讓學生學有所獲、學有所感,全面提高教學質量[6]。

2 基于“雙碳”目標的專業特色課程群

2.1 以“五化”推動理論教學課程群的構建

為突出專業特色,環境工程專業課程群的構建要做到“科學化、規范化、網絡化、目標化和制度化”,實現環境工程專業理論課程群的科學性、系統性、先進性、完整性和新穎性。要以“環境監測”“環境工程微生物學”“水處理工程”及“放射性污染治理工程”等省級精品課程及專業特色課程為核心課程,依托核心課程建設帶動課程群整體質量發展[7]。要進一步提高任課教師的教學水平,提升專業課程的授課質量,推動特色課程群深度結合本專業人才培養方案,以更好地適應和促進學科的發展。理論教學課程群框架如表1所示。

表1 環境工程專業理論課程群及群內課程

2.2 “一體化、三層次”實踐教學課程群的構建

實踐教學是理論聯系實際、培養學生動手能力重要環節,它與理論課程相互交叉與融合,又有獨立的教學課程體系。本研究建立以學生為中心的“一體化、三層次”實踐教學課程群?！耙惑w化”即以培養適應當前社會要求的創新和研究型人才為宗旨,服從人才培養方案,構建完整知識體系[8]?！叭龑哟巍奔椿A型、專業型、設計創新研究型。實踐教學課程應由淺入深,由基礎到專業再到設計創新研究,由基本技能和基本方法培養到創新思維、系統思維、綜合思維能力訓練,同時要求個性與共性相結合、傳統與創新相結。實踐教學課程群建設內容,如圖1所示。

圖1 “一體化、三層次 ”的實踐教學課程群

2.3 “雙碳”目標“三全”融入專業課程群

我國制定“雙碳”目標是為了解決生態環境問題,環境工程專業設置的初衷則是保護地球環境。本研究從環境工程本科教育教學活動出發,將“雙碳”目標理念及技術“全員、全過程、全方位”融入環境工程本科專業教育階段。通過整合課程群的專業課程內容和資源,將“雙碳”目標理念及技術“全過程”“全方位”融入專業課程群,切實提升學生、教師素養和能力,使其真正成為美麗中國踐行者?！叭^程”是指將大學劃分四個階段,即大一、大二、大三、大四?！半p碳”目標“三全”融入本科教學(如圖2),是環境工程專業教學改革研究的重點,亦是難點。

圖2 “雙碳 ”目標“三全”融入本科教學

3 構建“分目標、分層次、分階段、分課程”的 “碳中和”知識案例庫

“碳中和”知識案例庫的設計是以實現“雙碳”目標為前提,將“碳中和”理念與技術融入環境工程專業教學的案例庫中,以顯性或者隱性形式讓“雙碳”目標落實于環境工程專業課堂教學與知識應用的實踐中,形成協同效應。本研究將“雙碳”目標分解為知識目標、能力目標和素質目標,各具體目標以顯性或者隱性形式讓“碳中和”理念和相關技術融入教學和實踐中[9],按照價值引領、知識傳授、能力達成的總體要求,培養學生低碳環保的生活理念。同時,建立“分層次”“分階段”遞進式的教學模式,以四門核心課程(環境監測、環境工程微生物學、水處理工程、放射性污染治理工程)為抓手,“分課程”式融入“碳中和”知識案例,將“雙碳”目標理念和技術融入環境工程本科教學?！胺帜繕?、分層次、分階段、分課程”“碳中和”知識案例庫構建,如表2所示。

表2 “分目標、分層次、分階段、分課程”“碳中和”知識案例庫框架

4 基于“雙碳”目標修訂課程教學大綱

4.1 “雙碳”目標與課程目標緊密融合,形成協同效應

教學大綱是教師進行教學的主要依據,也是檢查和評定學生學業成績和衡量教師教學質量的重要標準。本研究基于“雙碳”目標對環境工程專業課程教學大綱進行修訂,將“雙碳”目標引領貫穿于教學計劃、課程標準、課程內容、教學評價等教學環節,并緊密結合課程特點與建設要求[10-14],找準課程中“雙碳”目標映射與融入點,在“雙碳”目標與專業教學目標深度融合的過程中,逐步規范和完善教學大綱。

“踐行低碳、沉浸教育”的實踐環節是環境工程專業教學活動的關鍵?！碍h境監測”課程構建了完整的“雙碳”目標實踐知識體系:課堂實踐+社會實踐+服務實踐,使融入“雙碳”目標的實踐教學具有個性與共性相結合、傳統與創新相結合的特點。以“大氣污染監測”章節為例,讓學生注重“環境監測”理論知識學習的同時,更強調實踐能力的培養。如教學方案設計中以“世界環境日”為契機,帶領學生參加如“藍天保衛戰”“低碳環?？破招麄鳌钡壬鐣嵺`活動。教師在整個實踐過程中“全方位”引導學生樹立“低碳”理念,并構建出低碳化實踐環節與平臺。

基于“雙碳”目標的教學內容應與時俱進,切合時下社會發展趨勢與方向進行規劃與安排。根據數字經濟、氫能源、元宇宙等當前熱點,“水處理工程”課程在教學環節設置了“低碳數字經濟”“零碳氫能技術”“元宇宙中的低碳化方案”等課題,讓學生積極參與。

4.2 以“四化”為原則進行課程 “雙碳”目標達成評價

“雙碳”課程目標評價應堅持評價主體多元化、評價方式多樣化、評價標準開放化、評價反饋動態化的原則。一方面考核學生對“雙碳”目標相關知識點的掌握;另一方面考核學生行為是否符合“雙碳”目標要求,采取定性與定量結合方式進行,注重對學習全過程狀態的評價,打破時間尺度界限,放棄短期評價?！半p碳”目標融入教學大綱是對課程內容的重新梳理和再造。以評價方式多樣化為例,在“環境監測”課程中,“碳中和”智慧作業模式讓學生告別了千篇一律的傳統紙質作業,作業可以是視頻、志愿服務、組織沙龍,也可以是關于二氧化碳減排的一個想法,更可以是一個研究方案?？傊?凡是可以促進溫室氣體減排的想法或行為都應該鼓勵,以此激發學生的“碳中和”熱情。

5 結語

基于“雙碳”目標構建環境工程專業特色課程群,將“雙碳”目標貫穿于教學計劃、課程標準、課程內容、教學評價等主要教學環節,讓“雙碳”目標與課程目標緊密融合,并對課程的“雙碳”目標進行考核評價,最終使課程的設計安排與國家發展需要形成協同效應。通過基于“雙碳”目標的專業課程群建設,將“雙碳”目標“三全”融入環境工程專業本科教學,這既滿足了我國生態文明建設需要,又符合社會發展對環境工程專業人才的需求。