闫喜凤, 蒋 浩, 贾美玉, 郭亚丹, 陈井影, 柯平超

(东华理工大学 水资源与环境工程学院, 江西 南昌 330013)

将“做好碳达峰、碳中和工作”纳入生态文明建设整体布局和经济社会发展全局,是以习近平同志为核心的党中央的重大战略决策。2021年7月,教育部印发《高等学校碳中和科技创新行动计划》,要求发挥高校基础研究主力军和重大科技创新策源地作用,为实现“碳达峰、碳中和”目标提供科技支撑和人才保障[1-4]。 “双碳”目标为高校改革提供了战略指引,是当前高校教育研究的核心热点问题。为服务“双碳”目标,除少数知名高校成立了碳中和研究院外,大多数高校主要围绕绿色出行、节约能源、爱护环境等基础教育工作展开。

环境工程专业设置的初衷是保护生态环境。因此,环境工程专业的教育教学与服务“双碳”目标应紧密融合,形成协同效应。如何让“双碳”目标与环境工程专业课程“同向同行”,是环境工程专业教学改革亟待解决的关键问题。东华理工大学环境工程专业是该校优势特色专业之一,是国家管理专业、江西省“品牌专业”、江西省一流特色专业,于2019年通过国家工程教育认证,2022年获批国家一流专业建设点。本研究从构建基于“双碳”目标的环境工程专业特色课程群、设计“碳中和”知识案例库、基于“双碳”目标修订课程教学大纲三个方面进行教学改革与实践研究,以期培养满足我国生态文明建设需要的环境工程专业人才。

1 基于“双碳”目标的环境工程专业特色课程群设计思路

课程群建设是当前高等院校教学改革的发展趋势,是提高人才培养质量的重要手段。通过课程群建设可以优化整合教学内容,形成完善的教学体系[5];打破单一课程壁垒,进行统筹培养和调配师资;通过优势核心课程带动课程群整体发展。本研究基于“双碳”目标构建环境工程专业特色课程群,形成“网”“链”“点”三重视角。

网——构建基于“双碳”目标的特色课程群,站在人才培养的长远视角予以统筹谋划;构建“五化”(科学化、规范化、网络化、目标化和制度化)理论教学课程群、 “一体化、三层次”实践教学课程群。打破单一课程壁垒,优化、整合教学内容,并将“双碳”目标“三全”融入专业课程群。以核心课程建设带动课程群整体发展,同时统筹培养和调配师资,形成完善的教学体系,全面提高人才培养质量。

链——构建基于“双碳”目标的“碳中和”案例库。在“特色课程群”教学框架下,对“双碳”目标内涵及外延进行分解并链接好课程,把专业教育与“双碳”目标要求紧密融合,形成协同效应。构建“分目标、分层次、分阶段、分课程”知识案例库,将“双碳”目标理念及技术有机融入本科教学课程体系。

点——在“网”和“链”的框架下修订课程教学大纲,将 “双碳”目标与课程目标紧密融合,形成协同效应;以“四化”(评价主体多元化、评价方式多样化、评价标准开放化、评价反馈动态化)为原则进行课程“双碳”目标达成评价,让“双碳”目标真正落实到环境工程专业本科教学中,真正“扎”根学生心里、脑里,让学生学有所获、学有所感,全面提高教学质量[6]。

2 基于“双碳”目标的专业特色课程群

2.1 以“五化”推动理论教学课程群的构建

为突出专业特色,环境工程专业课程群的构建要做到“科学化、规范化、网络化、目标化和制度化”,实现环境工程专业理论课程群的科学性、系统性、先进性、完整性和新颖性。要以“环境监测”“环境工程微生物学”“水处理工程”及“放射性污染治理工程”等省级精品课程及专业特色课程为核心课程,依托核心课程建设带动课程群整体质量发展[7]。要进一步提高任课教师的教学水平,提升专业课程的授课质量,推动特色课程群深度结合本专业人才培养方案,以更好地适应和促进学科的发展。理论教学课程群框架如表1所示。

表1 环境工程专业理论课程群及群内课程

2.2 “一体化、三层次”实践教学课程群的构建

实践教学是理论联系实际、培养学生动手能力重要环节,它与理论课程相互交叉与融合,又有独立的教学课程体系。本研究建立以学生为中心的“一体化、三层次”实践教学课程群。“一体化”即以培养适应当前社会要求的创新和研究型人才为宗旨,服从人才培养方案,构建完整知识体系[8]。“三层次”即基础型、专业型、设计创新研究型。实践教学课程应由浅入深,由基础到专业再到设计创新研究,由基本技能和基本方法培养到创新思维、系统思维、综合思维能力训练,同时要求个性与共性相结合、传统与创新相结。实践教学课程群建设内容,如图1所示。

图1 “一体化、三层次 ”的实践教学课程群

2.3 “双碳”目标“三全”融入专业课程群

我国制定“双碳”目标是为了解决生态环境问题,环境工程专业设置的初衷则是保护地球环境。本研究从环境工程本科教育教学活动出发,将“双碳”目标理念及技术“全员、全过程、全方位”融入环境工程本科专业教育阶段。通过整合课程群的专业课程内容和资源,将“双碳”目标理念及技术“全过程”“全方位”融入专业课程群,切实提升学生、教师素养和能力,使其真正成为美丽中国践行者。“全过程”是指将大学划分四个阶段,即大一、大二、大三、大四。“双碳”目标“三全”融入本科教学(如图2),是环境工程专业教学改革研究的重点,亦是难点。

图2 “双碳 ”目标“三全”融入本科教学

3 构建“分目标、分层次、分阶段、分课程”的 “碳中和”知识案例库

“碳中和”知识案例库的设计是以实现“双碳”目标为前提,将“碳中和”理念与技术融入环境工程专业教学的案例库中,以显性或者隐性形式让“双碳”目标落实于环境工程专业课堂教学与知识应用的实践中,形成协同效应。本研究将“双碳”目标分解为知识目标、能力目标和素质目标,各具体目标以显性或者隐性形式让“碳中和”理念和相关技术融入教学和实践中[9],按照价值引领、知识传授、能力达成的总体要求,培养学生低碳环保的生活理念。同时,建立“分层次”“分阶段”递进式的教学模式,以四门核心课程(环境监测、环境工程微生物学、水处理工程、放射性污染治理工程)为抓手,“分课程”式融入“碳中和”知识案例,将“双碳”目标理念和技术融入环境工程本科教学。“分目标、分层次、分阶段、分课程”“碳中和”知识案例库构建,如表2所示。

表2 “分目标、分层次、分阶段、分课程”“碳中和”知识案例库框架

4 基于“双碳”目标修订课程教学大纲

4.1 “双碳”目标与课程目标紧密融合,形成协同效应

教学大纲是教师进行教学的主要依据,也是检查和评定学生学业成绩和衡量教师教学质量的重要标准。本研究基于“双碳”目标对环境工程专业课程教学大纲进行修订,将“双碳”目标引领贯穿于教学计划、课程标准、课程内容、教学评价等教学环节,并紧密结合课程特点与建设要求[10-14],找准课程中“双碳”目标映射与融入点,在“双碳”目标与专业教学目标深度融合的过程中,逐步规范和完善教学大纲。

“践行低碳、沉浸教育”的实践环节是环境工程专业教学活动的关键。“环境监测”课程构建了完整的“双碳”目标实践知识体系:课堂实践+社会实践+服务实践,使融入“双碳”目标的实践教学具有个性与共性相结合、传统与创新相结合的特点。以“大气污染监测”章节为例,让学生注重“环境监测”理论知识学习的同时,更强调实践能力的培养。如教学方案设计中以“世界环境日”为契机,带领学生参加如“蓝天保卫战”“低碳环保科普宣传”等社会实践活动。教师在整个实践过程中“全方位”引导学生树立“低碳”理念,并构建出低碳化实践环节与平台。

基于“双碳”目标的教学内容应与时俱进,切合时下社会发展趋势与方向进行规划与安排。根据数字经济、氢能源、元宇宙等当前热点,“水处理工程”课程在教学环节设置了“低碳数字经济”“零碳氢能技术”“元宇宙中的低碳化方案”等课题,让学生积极参与。

4.2 以“四化”为原则进行课程 “双碳”目标达成评价

“双碳”课程目标评价应坚持评价主体多元化、评价方式多样化、评价标准开放化、评价反馈动态化的原则。一方面考核学生对“双碳”目标相关知识点的掌握;另一方面考核学生行为是否符合“双碳”目标要求,采取定性与定量结合方式进行,注重对学习全过程状态的评价,打破时间尺度界限,放弃短期评价。“双碳”目标融入教学大纲是对课程内容的重新梳理和再造。以评价方式多样化为例,在“环境监测”课程中,“碳中和”智慧作业模式让学生告别了千篇一律的传统纸质作业,作业可以是视频、志愿服务、组织沙龙,也可以是关于二氧化碳减排的一个想法,更可以是一个研究方案。总之,凡是可以促进温室气体减排的想法或行为都应该鼓励,以此激发学生的“碳中和”热情。

5 结语

基于“双碳”目标构建环境工程专业特色课程群,将“双碳”目标贯穿于教学计划、课程标准、课程内容、教学评价等主要教学环节,让“双碳”目标与课程目标紧密融合,并对课程的“双碳”目标进行考核评价,最终使课程的设计安排与国家发展需要形成协同效应。通过基于“双碳”目标的专业课程群建设,将“双碳”目标“三全”融入环境工程专业本科教学,这既满足了我国生态文明建设需要,又符合社会发展对环境工程专业人才的需求。