新工科背景下高校环境通识教育理念与实践

[摘 要] 发展环境教育，提高环境意识，是解决环境问题和实施可持续发展战略的希望所在，培养新经济急需的以及引领未来技术和产业发展的人才已成为全社会的共识。在开设“环境科学与工程导论”环境通识教育课程中，秉承理工结合和科工并重的教学理念，构建了“课堂讲授—见习实验—社会调研”三位一体的混合式教学模式，进行课程考核机制和缩小教学班规模等改革，在教学过程中穿插一些趣味材料和典型环境问题及案例分析，引入实物教学和课堂实验并设置专门的专业实验室见习课，引导学生利用周末和节假日时间开展环境污染社会实践调研活动。编写的配套教材出版后在全国推广使用，取得了良好的教学效果和社会反响。

[关键词] 新工科;环境通识教育;理工结合;科工并重

[基金项目] 2018年度教育部长江学者奖励计划“青年学者”（Q2018195）;2020年度华南理工大学本科教研教改项目“新工科背景下理工结合与科工并重的环境通识教育改革与实践”（C9203058）

[作者简介] 卢桂宁（1980—），男，广东和平人，博士，华南理工大学环境与能源学院研究员，土壤污染控制与修复教研所所长，博士生导师，主要从事环境污染控制与修复、环境通识教育研究;易筱筠（1970—），女，湖南醴陵人，博士，华南理工大学环境与能源学院教授，博士生导师，主要从事矿区重金属环境行为研究;杨 琛（1976—），女，湖北宜昌人，博士，华南理工大学环境与能源学院教授，博士生导师，主要从事抗生素及重金属复合污染研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）28-0001-06 [收稿日期] 2021-09-02

人与环境之间是相互作用和相互影响的对立统一体。近年来，各种环境事件层出不穷，人与环境的不和谐，使得人类面临各种环境问题和危机，对人类社会生活造成严重的影响[1]。例如我国京津冀地区每年入冬后常出现大范围的雾霾天气，给人们的生活带来诸多不便的同时，造成部分民众的恐慌;“毒跑道”事件波及江苏、广东、上海、浙江等多个省市，给大批学生造成不可挽回的伤害;民间环保组织“两江环保”在河北、天津等地开展工业污染调查发现，超大规模的工业污水渗坑对地下水造成严重污染;面对“垃圾围城”困境，垃圾焚烧发电厂选址困难，并在多地引发群体性事件;继“镉大米”事件后，“镉小麦”的出现也备受社会关注，环境污染引起的食品安全牵动着民众的神经。为了提高人们的环境意识，积极监督污染行为，理性对待环境事件，环境通识教育势在必行。

一、新工科背景下环境通识教育的意义

环境教育起源于20世纪以来，人们对环境问题的严重性、资源的有限性以及生态环境破坏的难以恢复性，有了充分的体验与认知。发展环境教育，提高环境意识，是解决环境问题和实施可持续发展战略的希望所在。通过环境通识教育，人们能够从意识层面认识到地球上的生命都是相互依赖的，可提升公众的政治、经济、社会、文化及科技认识水平，加深人们对环境问题影响社会可持续发展的理解，使得公众能够更加积极有效地参与地方、国家和国际层面有关环境可持续发展的活动，推动整个社会向着更为公正和可持续发展的未来前进[2]。

跨学科人才培养是提升教育教学质量的重要途径。伴随第三次科技革命的深入发展，多学科交叉且全球影响重大的复杂问题不断涌现，对高层次跨学科复合型人才培养提出新的挑战[3]。2017年以来教育部积极推进新工科建设，先后形成“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，旨在培养造就一批多样化、创新型的卓越人才，为我国产业发展和国际竞争提供智力和人才支撑。相对于传统的人才培养，未来新兴产业和新经济需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才。由于全球范围环保意识的提升，各国环境标准和环境保护法规的日益严格，世界节能环保市场在快速稳健地发展，节能环保产业提供的就业岗位也处于稳定快速的增长趋势，全球生态治理已成为世界各国利益的汇合点和人类生存发展的增长点。培养新经济急需的能够引领未来技术和产业发展的人才，已经成为全社会的共识。

二、新工科背景下环境通识教育的理念

环境科学与工程学科是为了解决经济发展过程中出现的各种环境问题以及社会对解决环境问题的迫切需求而产生和发展的，是基于自然科学、技术科学、工程科学与社会科学而发展的综合性交叉新兴学科，是一门研究人与环境相互作用及其调控的学科。笔者自2001年开始面向非环境类专业的本科生开设“环境科学与工程导论”环境通识教育课程，该课程于2006年入选校级精品课程。经过十多年的教学实践和发展，课程知识体系日趋完善，已成为笔者所在学校开设的通识教育课程体系中科学技术领域的核心课程之一。

成功的通识课程教育改革不仅要具备国际视野，还要兼顾自身的时代背景[4]。新工科建设是我国新经济发展对高等工程教育提出的新要求，是我国高等教育发展的趋势之一。华南理工大学是一所以工见长、理工医结合、管经文法等多学科协调发展的综合性研究型大学，环境科学与工程学科则是典型的理工结合的多学科交叉学科，可授予理学、工学及农学学位，其专业内涵中就蕴含着理、工、农学科的结合。科学和工程完成的是两种完全不同的任务，一个是理论层面，一个是实践层面，但二者是不能割裂开来的，科学和工程相辅相成：科学的进步推动着工程的发展，工程的发展反过来又为科学提出新的问题。环境科学与工程领域成为盛产研究型工程师或者工程型科学家的领域之一。笔者在理工结合的理念下，在环境通识教育中构建科学与工程并重（“科工并重”）的教学内容体系（见图1），探索具有校本特色的理工结合型人才培养模式，以期培养适应社会经济发展需求的应用型复合人才。

“环境科学与工程导论”环境通识教育课程教学内容包括人口·资源与环境、环境生态学基础与应用、水体环境及污染控制、大气环境及污染控制、土壤污染控制与修复、固体废物处理及资源化、环境物理性污染控制、环境管理及技术支撑、环境保护职业与产业、环境教学及科研实验室见习等，旨在通过不同专题的介绍让读者对环境科学与工程涉及的各个领域有较全面的了解。在内容编排中，注意科学与工程两方面的内容并重，并在教学过程中穿插一些趣味材料和典型环境问题及案例分析，力求突出理工结合的校本特色，强化工程技术知识基础。就非环境专业学生而言，本课程有可能是他们选修的唯一一门环境类高等教育课程，为此在课程教学内容设置中，除了要介绍环境问题的一般概念外，还要适当增加环境问题防治方面的知识，使学生对环境问题的产生及防治有更全面的了解，对学生在今后的工作中能自觉有效地践行保护环境的理念具有重要意义。

三、新工科背景下环境通识教育的实践

高校要从理念、目标、模块、方法和评价等方面对通识教育的建设现状进行完善与调整，促进通识教育课程育人作用的更好发挥[5]。高校公共选修课的传统教学模式存在诸多弊端，已有的线上教学模式也未能取得理想的效果;高校公共选修课教师应该积极借鉴混合式教学的理念和方法，基于学生学习的心理基础，开展契合公共选修课课程性质的教学实践探索[6]。秉承理工结合与科工并重的教学理念，笔者组建了高水平的授课队伍，构建了“课堂讲授—见习实验—社会调研”三位一体的混合式教学模式，在案例教学、实验教学、课外实践、课程考核和缩小教学班等方面进行一系列的创新设计与实践，编写出版配套教材，并在全国推广使用。

（一）授课队伍建设

该课程实行专题式讲座，教师由原来“一门课一个人一个学期”从头讲到尾，改革为“一次课一个人一个讲座”专题模式。此种方式在减轻授课教师备课负担的基础上提高了教学效果，让其发挥所长[7]。本课程的授课团队由8名分别从事水环境污染控制、大气环境污染控制、土壤污染控制与修复、固体废物处理与处置、环境生态学、环境化学、环境实验技术等不同方向研究的教师组成，是经过二级学院教指委讨论和考核选拔出来的，由经验丰富的二级教授担任课程总体顾问，授课教师均为具有高级职称和博士学位的资深人士，其中有国务院特殊津贴专家、国家重点研发计划项目首席科学家、教育部高层次人才，也有广东省及广州市人才计划获得者、校级优秀教师等，形成了一支稳定的授课队伍。授课内容始终在坚持创新发展上努力进取，坚持与时俱进，充分发挥教师的特长和优势，将学科前沿的精华展现给学生，大力改善通识课教学效果和质量。学生修读一门课程可以同时接触多名教师，每名教师都有自己的讲授风格，可以有效提升学生的学习兴趣，促进学生创新思维和综合素质的培养。

（二）环境案例教学

案例教学法是一种基于案例的教学方法，不同于传统的教学方法，它能够较好地解决教学过程中理论知识与实际情况脱离的问题，是培养实用性人才的有效方法。环境通识教育中的基本概念和基本原理的教学仍然需要传统的讲授模式[8]。但是笔者在“环境科学与工程导论”授课中发现，传统的讲授模式中，师生之间缺乏有效的交流与互动，学生听课被动，课堂气氛不佳，无法提高学生的主观能动性。笔者发现，通过一个或几个具有代表性的典型环境事件或者环境案例，鼓励学生积极思考，可以有效提高学生的学习主动性。课堂中可通过案例引导学生相互讨论，以学生为主体、教师为主导，教师充当学习的组织者、指导者和促进者，而不是知识的呈现者，实现师生之间的交流与互动，培养学生分析实际问题的能力。结合教师的归纳、总结与点评，学生可建立起一套合适的逻辑思维方法，显著提高分析问题和解决问题的能力。

比起单纯地讲述文字案例，通过播放简短的新闻调查视频或展示新闻报道图片，或是查找公开的环保漫画作品作为案例素材来引出国内外的热点环境问题，更能调动学生的学习兴趣和积极性。该课程可使用的环境案例很多，如饮用水水源地污染造成的停水事故、产地水土环境污染造成的农产品超标问题、家具和装修带来的室内空气污染问题、生活垃圾收运和处理不当带来的垃圾围城、电子垃圾不当处置带来的区域环境污染、酸性矿山废水带来的流域污染、海上溢油带来的海洋污染、化石能源大量使用带来的城市雾霾等均可作为案例使用，以环境问题和环境案例引入不同的专题，在理论知识的讲授过程中不断回应案例的内涵，可有效加深学生对知识的理解和掌握[9]。

（三）课内实验教学

实验教学是理工科大学生将所学理论知识与实际操作创造性结合的重要途径[10]。高校的学生都反映通识选修课选课随意，上课兴趣不高，逃课现象严重，那么如何提高学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，是开好通识选修课的关键所在。该课程主要面向文科生开设，普遍对工程科学存在一定的刻板印象，认为工程科学相对枯燥乏味，因而丧失学习动力。为了消除这种成见，在课堂学习过程中，笔者引入了实物教学和课堂实验，并设置专门的专业实验室见习课，以增加课程的趣味性。在教学过程中，笔者引入了3个课时的实验教学环节，包括1个课时的实验室安全教育和2个课时的专业实验室见习活动，要求学生课后完成见习实验报告这一课程作业，在见习实验报告中至少要明确3种实验装置或工艺设备的实际用途。为保证学生在实验中的安全，提高事故发生时的应急处理和自我保护能力，确保实验教学人身安全，实验室安全教育必不可少。实验技能与理论知识相对独立，但又有密切联系。实验教学是培养学生实践能力的重要手段，也是提高学生综合素质的关键环节[11]。见习实验室包括水污染控制实验室、给排水实验室、大气污染控制实验室、环境生态实验室、环境分析实验室等。见习过程中现场观摩实验设备和装置，通过实验教师的讲解，详细了解工艺原理及用途，配合必要的演示实验，能最大限度地加深学生对理论知识的理解和运用。

专业实验室见习是该课程的一个特色。在通识教育选修课中设立实验见习课，对文科类学生来讲是一种新颖的教学方式，他们对实验的理解停留在高中阶段，有一种新鲜的感觉和探索的欲望。通过实验教学推进多学科的渗透与交叉，可扩大学生知识面，开阔视野，实现“厚基础、宽口径”的培养要求，提高大学生的综合素质。在通识教育课结束后，选课学生对专业实验室有了基本了解：有的学生产生了深入学习的兴趣，跨学院、跨专业再次申请进入实验室参加课外科研创新活动;也有的学生在之后参加各类课外竞赛活动和项目的过程中，会想到可以利用实验平台开展参赛项目活动。因此，通识选修课实验教学成为专业实验室对外开放的重要途径。实践表明，实验教学运用于通识选修课，可有效拓展学生的知识面和感知，促进学生跨学科思维方式和综合能力的培养。

（四）课外实践教学

社会实践是验证和巩固理论知识的有效途径，是培养具有创新意识的高素质人才的重要环节[12]。目前，高校环境教育存在诸多现实困境，如高校环境教育和科研创新联动不足，重理论传授、轻实践参与，学生环保自觉意识不足。除了引入实验教学外，本课程还要求学生走出课堂、走入社会，利用周末和节假日时间开展内容丰富、形式多样的课外社会实践调研活动，拍摄一组能反映身边环境问题的照片，综合运用本课程所学知识对照片中的环境问题进行思考和分析，提出合理建议和治理对策，完成1份课外调研报告作为课程大作业。社会实践调研的题材、内容均不做限制，评价标准主要体现在原创性和思考性上，不得摘抄文献及网上报道文字，通过线上作业系统自动进行文字查重。此外，为推行环保的理念，提交存档的纸质报告，限用1页A4纸，以节约纸张。