环境工程专业实验课的课程思政探索

［摘 要］ 从高校实验课课程思政的特点与要求出发，强调了高校实验课程思政的重要性，思考了专业实验课的课程思政开展方法。以专业必修实验课“水质工程实验技术”为例，结合学校办学定位、专业特色、课程特点等，从“立志环保、挚爱专业，见仁见智、敢于质问，学以致用、因地制宜”等方面，进行了以学生为本的环境工程专业实验课思政要素探索与思考。通过专业实验课的课程思政，激发学生自我思考、创新提升、终身学习的动力，落实“三全育人”与立德树人根本任务。

［关键词］ 课程思政；工程教育认证；实验教学；以学生为本

［基金项目］ 2022年度北京市属高校教师队伍建设支持计划“高水平教学创新团队建设”（BPHR20220203）；2022年度北京工业大学教育教学研究课题“环境工程专业‘产教融合、校企协同’实践教学创新模式研究与探索”（ER2022RCB10）；2022年度北京工业大学一流本科课程建设项目“水质工程实验技术”（〔2022〕044号）

［作者简介］ 李夕耀（1984—），女，湖南长沙人，博士，北京工业大学环境与生命学部高级实验师，主要从事环境工程研究；戈 拯（1986—），男，湖北十堰人，博士，北京工业大学环境与生命学部副教授，主要从事环境工程研究；杨 庆（1979—），男，黑龙江哈尔滨人，博士，北京工业大学环境与生命学部教授，主要从事环境工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）46-0129-04 ［收稿日期］ 2022-10-08

课程思政是新时代中国高等教育的理论创新与实践创新，是实现“三全育人”目标的重要举措，是培养新时代社会主义建设者和接班人的重要途径。2020年，教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》指出：“落实立德树人根本任务，必须将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体、不可割裂。”

针对工科专业实践性和工程性较强的特点，需要将实验教学与工程实践紧密结合，通过实验切实提高学生的动手能力和基本技能，初步掌握工程实践能力，使学生的知识结构适应社会主义市场经济的需要。结合课程思政的要求及实验课的特点，在高校实验课中开展课程思政非常紧迫和必要。

一、高校实验课程思政的重要性

实验教学与思政的融合能够使学生在掌握基础知识及提高科研实验技能的同时，充分提高品德修养及政治思想觉悟，坚定理想信念以建设中国特色社会主义［1］。实验课能充分体现以学生为本的教育教学理念，切实提高学生的动手能力和基本技能，使其具备工程实践能力、处理设施的运行管理能力，使学生的知识结构适应社会发展的需要，实现工程型、应用型、创新型人才的培养目标。

（一）高校实验课程思政特点与要求

如何使得实验课程与理论课程结合，特别是与思想政治理论课同向同行，教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》指出：“专业实验实践课程，要注重学思结合、知行统一，增强学生勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力。”因此，实验课程与思想政治理论课有效结合是目前广大实验教师应该努力的方向［2］。

实验课的课程思政不是操作和动手片面化、简单相加的“课程+思政”、生搬理论课的总体设计及经验等，而是以学生为本、教师主导和增强实验课家国情怀、政治认同、专业伦理、科学品质、品德修养、自然辩证等方面的思政教育。在课程中，应结合实验课特点和工程领域的新技术、新工艺等，不断升级实验教学内容［3］，深挖实验组织、协调和开展的水平，减少“两张皮”现象［4］。

（二）专业实验课的课程思政开展方法

思想政治教育与实践课结合的教育理念一定程度上存在脱节情况，比如实验案例陈旧、科研学前沿联系少、缺乏创新性等［5］。为促进专业实验课课程思政的开展，应结合学校办学定位、专业特色、课程特点等，制定课程目标和重点建设内容，明确实验课德才兼修、价值引领、加强基础、强化实践、引导探索、鼓励创新的基本思路，在此基础上，将世界观与方法论结合起来，进行实验项目的系统设计与分析，挖掘实验课的思政元素，不断打磨教学过程，丰富实验手段，激发学生自我思考、创新提升、终身学习的动力。

二、环境工程专业实验课课程思政探索与思考

北京工业大学环境工程专业服务京津冀地区环境保护事业，入选国家首批一流本科专业建设计划。专业结合北京工业大学建设研究型大学、大力发展一流工科专业的定位，培养具有国际视野，兼具良好科学素质（研发型）和工程素质（工程技术型）的一流创新人才，最终培养“知信行合一”的生态文明事业建设者。

学校专业实验课主要包括环境工程监测实验、环境微生物实验、环境工程原理实验、大气污染控制工程实验、固体废弃物处理处置实验等。“水质工程实验技术”为专业必修实验课程，是培养学生水污染治理技术必不可少的实践环节。本校坚持以学生为本的环境工程专业“产教融合、校企协同”模式，探索与思考“水质工程实验技术”课程目标与思政教育，也适用于其他环境工程专业实践环节必修课，见图1。

（一）立“志”环保、“挚”爱专业

如何让学生坚定信念进行环保事业，在毕业时达到良好的人文社会科学素养，具有工程伦理道德责任，尊重社会价值，这是环境工程专业实验课课程的第一目标。面向生态文明建设战略定位，树立“绿色发展观”的育人理念，应以史为鉴，坚定文化自信。在中国传统历史文化长河中，保持“天时地利人和”“天人合一”的古朴环保理念，在习近平新时代中国特色社会主义建设的道路上，培养“知信行合一”的生态文明事业建设者非常重要。可从“水质工程实验技术”课程的课程目标、教学内容、毕业达成度几个方面进行探索。

发挥理论课“水质工程学”国家精品课程特色，加强实验环节的课程思政建设。例如“源洁则流清，形端则影直”（王勃《上刘右相书》）、“欲流之远者，必浚其泉源”（魏徵《谏太宗十思疏》）等做人做事的行为准则，融入掌握废水的性质、水质特征、水体质量的一般方法过程中。通过学习废水处理方面的综合技能，把社会主义核心价值观的要求融入实验操作学习和分析过程，立足培养和弘扬社会主义核心价值观的实验氛围。

在教学内容上，通过情境设定、实践体验、热点启发、作业引导等方式将思政内容和思政元素融入“水质工程实验技术”课程。思政元素可从生态文明建设、绿色发展价值引领导向、中国在全球生态文明建设中的大国担当等理想信念，“双碳”战略目标、精准治污、科学治污、依法治污等政治认同，美丽中国、节水节能、资源化利用、水生态保护技术等家国情怀，构建人类命运共同体、辩证思维等文化素养，人物事迹、践行职业精神等职业理想，工程案例、政策解读、科技创新等科学伦理与道德等方面来挖掘。例如，在过滤反冲洗实验中，知识点“过滤时的水头损失”和“为什么要进行反冲洗”可引发学生思考物极必反、否极泰来等居安思危的辩证思维等。

做好课程目标、教学内容、实验设计、实验装置等专业实验课的综合设计，满足专业实验课的毕业达成要求。结合古代和现代水处理工程案例，强化工程思维，培养工程素养，提升创造性思维能力、创新实验能力、科技开发能力、科学研究能力，从单一的实践教学模式向多元化人才培养转变，体现工程教育认证以学生为本的理念。

（二）见仁见“智”、敢于“质”疑

环境工程专业毕业目标要求学生具备环境保护领域的系统思维、可持续发展理念和多学科知识交叉融合能力，具备创新性地解决不确定环境下复杂工程问题的能力。“欲致鱼者先通水，欲致鸟者先树木。水积而鱼聚，木茂而鸟集。”（刘安《淮南子·说山训》）要培养优秀的环境工程专业人才，必须营造良好的硬件与人文环境，包容学生不同的想法，让他们敢于提问、勇于思考、善于总结。

在硬件方面，教学专业实验室需要保证每位学生有足够的实验面积和实验操作装置。例如，颗粒自由沉淀实验、过滤反冲实验、曝气充氧实验等，水处理模拟装置体积较大，为了保证学生在课堂的动手能力和操作过程，分组人数不宜过多，实验模拟装置占地面积较大。但为了通过不同的水处理实验，加深学生对废水处理物理过程、化学过程基本知识的认识，培养学生独立思考和实际动手的能力，实验硬件是基础。

在人文环境方面，可以将美学教育、劳动教育融入实验教学过程。例如，颗粒自由沉淀实验的原水配置，摒弃灰色、褐色、土黄色等非絮凝性固体颗粒，采用明亮的、不同粒径、不同质量分布的细小彩砂，引起学生关注，使实验过程有色彩的区分和美化。实验课的目的之一是培养学生操作实验的能力，也是劳动教育的实现途径之一。通过四种树脂类型的鉴别实验，根据化学试剂与不同树脂之间的相互作用，说明最终树脂呈现苔藓绿或苹果绿、靛蓝、玫红或粉红的变色规律及反应原理。在环境工程专业实验课的准备和实施环节中，从任课教师为主体，转移至学生为主体。在此过程中，参与实验的学生会有许多疑问，例如“化粪池和管网的水力停留时间对完全混合式活性污泥法处理装置进水COD的影响”“水资源、水污染和水生态方向如何实现碳达峰、碳中和的目标”等。

通过建设环境工程专业本科教学基地、加强实验课专职教师的美学教育、劳动教育融合教学改革，积极落实“三全育人”，培养学生见仁见智、敢于质问的品质，掌握环境工程相关的实验知识、方法、技能，初步锻炼了学生良好的创造性思维能力、创新实验能力、科技开发能力、科学研究能力，同时培养一定的团队意识、组织管理能力、表达能力和人际交往能力。

（三）学以“致”用、因地“制”宜

环境工程专业实验课要训练学生的终身学习和专业发展能力，如何实现学以致用，因材施教和因地制宜是关键。废水处理实验课是本课程不可缺少的重要环节，然而，学生的公共基础必修课和学科基础必修课学习掌握程度不同，且根据兴趣、自身优势等选择了不同的学科基础选修课、专业选修课、自主课程等，所以必修和必做的实验项目中需考虑学生在实践教学、理论知识、操作技能、工艺研发、社会服务等方面的掌握程度。将多元化的课程考核方式运用于预习、实验操作与态度、实验报告分析等以学生为本的课程整体过程中，使学生能够理解个人职责与团队目标的关系，承担好个人义务，选用或搭建实验装置，安全开展实验并正确采集数据，结合文献信息分析实验结果以获得合理有效的结论。在实验过程中加强观察，鼓励学生与教师沟通和讨论，更好地完成教学大纲中的实验内容。在本课程中，通过以下方式和途径实现学以致用、因地制宜。

1.在污水生物处理系统实验中，以科教融合训练为主要建设内容开发教学资源，选择“A2O+BCO反硝化除磷工艺优化控制”等新方法、新技术，结合国家坚定走绿色低碳发展道路、加大温室气体排放控制力度等碳中和、碳达峰措施，引导学生理解人类命运共同体的概念与举措。同时，通过学生课前讨论、课堂反馈等方式，引导学生在中试和生产型实验的学习过程中，有侧重地学习工艺的设计要点、启动运行方法、系统优化策略、过程控制等关注点。实验课程对学生的兴趣投入和吸引力也须突出优势，体现开发适合实践创新的课程资源的重要性。

2.面向解决污水处理工程问题，以工程案例和政策解读为导向，利用间歇式活性污泥法实验及自动控制系统的设计性实验，直接以生活污水为实验水源，将实践性教学内容直接与生产实际相结合，以生产需要和未来社会需求为基础，研究适合我国城市污水处理现状和国情的新工艺与技术，达到SBR工艺城市污水处理厂节能降耗的实验目的，对国家节约能源、实现“双碳”目标具有重要的意义。此外，介绍我国幅员辽阔的特点，讲述不同的进水水量水质、地理条件、常年温度波动等因素对工艺运行的影响，调整SBR的运行参数，针对不同工况，优化组合SBR法的污水处理设备，减少能源浪费。通过线上线下相结合，建立混合式教学模式，培养学生的创新能力，增强其社会责任感和建设美丽中国的使命感，明确绿色发展价值引领导向，了解我国在全球生态文明建设中的大国担当，向学生传递环保大国的中国梦。

3.创新实验是本科教育极为重要的环节，对学生主观能动性的要求较高，但通过创新实验可以较大程度覆盖参与学生不同的兴趣点。在专业实践中，面对国家重大需求，挖掘校企合作课程和实习实验、创新创业等实践环节蕴含的思政元素，提供国家级、省部级科研平台、引智基地、选做实验或开放教学实验室供学生参加“国创”“科技基金”“挑战杯”等科技项目。在实验和创新过程中仔细观察实验发生的现象，课后认真完成实验报告，掌握相关实验知识、方法、技能，培养学生的合作精神、分析解决问题的能力，使学生具备良好的科学品质，理解实践是检验真理的唯一标准。