曹际玲 黄华军 喻成龙 王嵘 张嵚

[摘 要] 随着新一轮科技革命与产业革命进程的推进，高等工程教育进入新工科建设新纪元。专业选修课程作为专业必修课程的重要补充和拓展，其课程建设对培养高等工程科技创新型复合人才具有重要的支撑作用。在新工科建设背景下，以环境科学与工程学科的专业选修课程“水土保持工程学”为例，从教学目标、课程内容、教学方式和考核方式等多个方面开展了初步的教学改革和探索，提高了学生的学习兴趣和课程教学质量，培养了学生的创新能力、实践能力及团队协作能力。

[关键词] 新工科;专业选修课程;产学融合;创新能力

[基金项目] 2021年度江西省高等学校教学改革研究课题“新工科建设背景下面向工程教育认证的环境科学与工程专业实践教学体系的研究和实践”（JXJG-21-3-24）

[作者简介] 曹际玲（1986—），女，山东临沂人，博士，江西农业大学国土资源与环境学院讲师，主要从事土壤微生物与污染修复研究;张 嵚（1981—），男，湖北黄石人，博士，江西农业大学国土资源与环境学院副教授（通信作者），主要从事土壤矿物学研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）21-0065-04 [收稿日期] 2022-02-16

随着新一轮科技革命与产业革命的不断推进，2017年教育部召开了高等工程教育发展战略研讨会，提出开展新工科建设，以推动高等工程教育的变革，形成具有中国特色的工程教育模式，为新经济发展培养新型工程科技人才[1]。相对于传统工科，新工科提高了对工科人才创新创业能力的要求，需要培养创新和实践能力强、国际竞争力强的复合型人才。新工科建设掀起了我国高等工程教育人才培养模式探索和改革的新一轮热潮。地方高等院校在支撑区域经济发展和产业转型升级方面发挥着重要作用，在新工科建设背景下，地方高等院校工科人才培养将迎来新的发展机遇和挑战。工程教育的革新是实现创新人才培养的重要手段，而实践教学在培养学生创新能力和意识方面发挥着重要作用，如何将理论教学和实践教学有机融合并形成良好的教育体系，是高等工程教育革新的重要方面[2]。

在学科专业的现有课程中，专业必修课程一直是院校和教师的建设重点，一般采用理论知识讲授和实践实习相结合的方式开展教学，教学成效较好，学生评价较高。专业选修课程可扩大学生的知识面，培养和发展学生的兴趣和潜能，是专业必修课程的补充和拓展。同时，与专业必修课程相比，专业选修课程教学自由度强，教学内容选择面广，是开展教育教学改革试点的较好选择[3]。但其课程建设和学生的重视度不够，一定程度上限制了学生创新和应用能力的培养，成为新工科建设中的短板[4]。本文以地方高等院校环境科学与工程学科专业选修课程“水土保持工程学”为例，探讨新工科背景下专业选修课程的教学改革，旨在为专业选修课程建设和创新人才培养提供参考。

一、新工科背景下专业选修课程教学现状分析

专业选修课程是指与专业学科有一定相关性的一类选修课程的总称。一般是由院校根据学生培养目标设置，学生根据要求和兴趣进行选择。专业选修课程设置的目的是拓宽学生的视野，改善学生的专业知识体系，培养学生的学习兴趣，促进学生个性和综合能力的发展，对于培養多元化、创新性复合型人才具有重要的支撑作用[5]。目前，学生选修专业课程主要根据课程名称，从课程是否容易通过、课程内容是否简单、授课教师是否宽松、是否容易获得学分等方面考虑，对于课程知识内容关注较少。因此，学生在选修专业课程前对选修课程学习目的不明确，一定程度上影响了课程学习效果。另外，学生对专业选修课程的重视度不够。虽然专业选修课程与专业有一定的关联，但大多学生对专业必修课程的关注度更高，而对相关选修课程的重视度不够。如环境专业学生对“大气水污染控制”“环境监测”等专业必修课程的关注度普遍更高，大多数学生都有这样一个认识：通过专业核心课程的学习，可以掌握一定的专业知识和技能，为今后工作奠定较好的基础。而对于专业选修课程，例如“水土保持工程学”，学生普遍认为日后不会或较少从事水土保持工作，选修该课程只是为了获得学分，学习的热情和兴趣不高，导致教学效果不理想。

教学方式和课程方式单一。由于受到课程学时和条件的限制，一些在专业必修课中较为行之有效的手段并不完全适用于选修课程。目前，专业选修课程的教学以多媒体课件讲授教材内容为主，学生的参与度和参与意愿不足。例如，“水土保持工程学”涉及内容较多，水土保持专业学生在之前已学习了“土力学”“水文学”等课程，掌握了一定的专业基础知识，但对于环境科学与工程专业学生而言，该课程在大二学年开设，学生并没有学习水土保持相关专业基础知识，认为一些课程术语较抽象，影响了学习效果和兴趣，教师教学时需将专业知识相关的基础知识以通俗易懂的方式呈现给学生，但较多的理论讲授也影响学生的学习热情。同时，很多学生对专业选修课程不重视，认为只要参加考试或提交论文达到要求即可，忽视了平时课堂学习，对于平时课堂互动提问不重视，缺少主动思考。专业选修课程的教学现状一定程度上影响了专业选修课程在培养实践性和创新型人才方面应有的作用。

二、新工科背景下专业选修课程教学改革探索

（一）以新工科建设为契机，明确课程教学目标

新工科建设推动高等工程教育改革，为地方高校转型带来了契机和挑战，是推动地方高等院校发展进步的动力。地方高等院校在开展建设时应找准自身发展定位和角色，保持自身特色和方向。作为地方农业院校，我校在培养地方农业领域专业人才方面发挥着重要作用。农业院校的环境学科以农林学科为基础，具有鲜明的专业特色。“水土保持工程学”课程在环境科学与工程专业开设之初，坚持农林院校环境专业特点，在教育回归工程纲领的指引下，该专业选修课程的建设目标是通过阐明水土流失成因、揭示主要危害和相应水土保持工程措施类型等，使学生掌握水土保持在环境科学中应用的基本方法，具备一定的工程规划方法，培养学生的综合分析和应用能力，为学生未来从事环境工程方面的研究和管理工作奠定基础。

新工科建设的一项重要任务是培养创新性、应用型工程科技人才，课程建设是实现工程教育革新的基础和手段。在课程建设目标的总领下，该课程建设以水土保持实例为基础，教师引导学生从水利和环境两方面对具体水土保持案例进行讨论，阐明作用、分析规律，并尝试对具体问题编制方案，体现出课程的实战性和应用性。例如，为了让学生理解水土保持工程措施实施在流域水土保持中的作用及其影响因素，我们以引洪淤地工程为例，引导学生开展资料调查，了解引洪淤地工程的实施在治洪、拦沙、淤地改良土壤等方面的功能，同时引导学生探究引洪淤地工程的影响因素，如水沙规律、工程设计布局等，进而从多角度培养学生的综合分析和实践能力。

（二）围绕新工科背景专业培养需求，合理设置课程内容

“水土保持工程学”课程主要是在学生大学二年级开设，这些学生在大一学年学习了“高等数学”“大学物理”和“普通化学”等专业基础课程。这些专业基础课程主要是介绍基础理论和应用理论等一些共性知识，与专业学科知识差距较大，学生较难与专业学科产生直接联系，难以形成较清晰的学科概念。专业选修课程是专业基础课程的拓展，“水土保持工程学”是学生较早接触的专业相关课程之一，有必要在课程内容设置上紧紧围绕专业培养特色，提升学生的学习兴趣，培养学生的学科意识和荣誉感[6]。

作为环境科学与工程专业的一门专业选修课程，“水土保持工程学”课程设置的教学目标主要是通过学习水土保持工程措施，使学生掌握水土保持的基本概念，了解工程措施规划设计方法。该课程涉及水土流失、土壤侵蚀、土力学、水文学等多方面的基础知识，环境科学与工程专业的学生尚未学习相关专业基础知识，所以教师在进行该课程教学时，首先需结合相关专业基础知识，方便学生理解相关工程措施。“水土保持工程学”课程共包括水土流失规律、水土保持规划、工程措施和开发建设项目水土保持等内容。课程内容的设置方式是由基础到进阶，层层推进，融合知识性和趣味性。以“沟道治理淤地坝工程”这部分内容为例，为了使学生理解淤地坝工程，通过引入天然聚湫，从其形成、作用等方面，结合视频图片来介绍天然淤地坝工程，生动和有画面感的教学内容可较好地吸引学生的注意力，并引导学生思考探寻天然聚湫数百年未被冲毁的原因。此外，工程人才培养还要融入课程思政教育，以提升其育人价值，注重专业课程与人文教育相融合。例如，在沟道治理工程技术的学习中，引导学生树立和践行生态文明建设理念，设计谷坊和拦沙坝工程时兼顾工程的水保效果和生态环境功能，坚持人与自然的和谐共生。

（三）基于产学融合，变革教学方式

新工科建设背景下，高等院校的人才培养强调教育回归工程，培养具有创新能力的工科人才，将专业教学与产业实践相融合。传统的教学以教师教授为主，是一种灌输式的教学，学生是知识的被动接受者，在学习的过程中缺少自主思考和探究的时间，导致学生无法形成基本的实践意识，分析和解决问题能力得不到较好的锻炼。基于产教融合理念，在课程设置和教学时应合理规划理论教学与实践教学比例。该课程采用线上和线下教学相结合的教学方式，在提高学习效果和教学质量的同时，还培养了学生的创新实践能力。

随着信息技术手段的发展，教育信息化程度不断提高。线上课堂由于其灵活性、可重复性和不受时空局限等特点，成为一种新的教学方式。该课程在线上课堂中采用慕课平台建立相关课程，对于基础知识如土力学、水文学、土壤侵蚀原理等可以适当安排在线上课堂中，学生可通过线上学习掌握相关知识，并在每部分知识最后設计了检测题，可以通过问题完成情况总结学生的学习情况，并在线下课堂进行相应知识的重点介绍和辅导。在线上开展部分基础能力的训练与学习，学生的学习效果可以得到动态监管，学生可以及时查漏补缺。同时，学生可以用电脑、手机客户端等灵活利用课外时间开展学习，提升学习效率。在线下课堂中，课堂讲授、小组讨论和实践操作相结合。教师和学生的角色和互动交流发生改变，教师通过实例引导启发学生自主思考，使学生获得具体生动的水土保持学知识，提高学生的学习积极性，锻炼学生应用相关知识分析问题、解决问题的能力。例如，在课程教学中，将全班同学分组，每组学生需要参照教师的要求选择一种水土流失案例，开展文献资料查阅，进而制定水保方案在课堂上汇报或与其他同学进行交流。教师和其他组的学生可以进行提问和评价，促进学生的良性交流。这一过程提高了学生的自主思考和学习能力，促进了学生间的团结协作，将理论知识在“实战”中验证。此外，鉴于水土保持是一门与现实生态环境建设密切联系的学科，我们尝试设置部分实操内容，将抽象的理论知识以生动具体形象的现实材料和实例呈现出来，有助于吸引学生的学习兴趣、增强课程的实践性。以“河道横向演变”这部分内容为例，为了使学生理解河道凹岸和凸岸演变差异，利用小型实验模拟弯曲河道，通过流水冲击来展示河道两岸在水流冲击下的演变特征，生动形象的实操课程使学生更好地理解了课程知识点。

（四）以创新实践能力培养为指引，优化考核方式

通过教学方式的优化，激发学生的学习兴趣和学习热情，而教学效果的评价、学习效果的考核均依赖于恰当的考核评价方式。考核方式是课程建设中重要的一环，合理的评价方式和多元化的考核方式能充分体现课程的教学效果和学生的学习效果。“水土保持工程学”的课程考核结合线上学习和线下教学两个方面开展。其中线上考核包括学习时长和问题考查;线下考核包括课堂表现、方案汇报和笔试考核。综合多种方式的考核可缩小单一方式对学习效果评估的偏差，也形成了课程学习—实战模拟的闭环。这一考核方式有利于整体评价学生理解水土保持和环境科学与工程的关系，从专业视角评估学生在水土流失与防治方面的学习效果;有利于评估学生从土壤侵蚀、水土流失的角度思考、讨论、查阅、探讨环境问题产生原因的实践能力;有助于培养学生根据所学进行水保方案编制的“实战”能力。同时，线下课堂的小组讨论汇报也有利于培养学生间的团结协作能力。对于工程科技人才而言，面对新科技、新产业、新技术的不断革新，个体的知识水平和智慧有限，而团体间的协作可相互配合、相互汲取智慧，碰撞出新的灵感火花[7]。环境工程专业涉及化学、生物、物理、计算机等多方面的科学技术，即使同一个领域，个体也可能不能掌握全部技能，因此，团体协作能力也是创新型工科人才需具备的重要品质。整体而言，该专业选修课程的教学采用线上线下结合的方式，以考促学，以评促学，结合实战，在学习过程中注重团体协作能力的培养，为新工科背景下应用型创新人才的培养奠定基础。

新工科背景下，我们国家对于应用型工程创新人才的需求不断增加，在专业选修课程的教学过程中，更应注重工程学科传统教学方式的革新。“水土保持工程学”课程的教学改革和探索，结合线上线下方式，从基础、实战模拟、创新等方面落实理论与实践教学融合的理念和政策，紧密围绕新工科背景下专业培养特色，培养学生的学习兴趣和创新能力，同时引导学生注重自主学习和团队协作，从创新实践出发，培养理论知识完善、实践能力突出的综合型人才。

参考文献

[1]吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[2]张彬，贾丽，陈亮，等.新工科背景下环境工程专业实践教学改革探索[J].广州化工，2020，48（7）：166-168.

[3]王昱沣，董洋，叶红.高校专业选修课教学质量保障体系的研究和实践[J].教育现代化，2019，6（97）：167-169.

[4]莫測辉，李桂荣，李彦文.专业选修课实践教学的改革与实践[J].实验室科学，2009（2）：10-12.

[5]王昱沣，叶红.高等农业院校转型中专业选修课评价机制的构建策略[J].教育教学论坛，2018（5）：220-222.

[6]姜巨福，王迎，刘伟，等.工科类学生中实施专业选修课的几点思考[J].科技创新导报，2012（6）：170.

[7]顾菊平，堵俊，华亮.新工科视域下综合性大学电气类创新型人才培养的路径选择[J].中国大学教学，2018（1）：56-60.

Exploration and Teaching Reform of Professional Elective Courses under the Background of “Emerging Engineering Education” Construction： Taking the Course of Water and Soil Conservation Engineering as an Example

CAO Ji-ling， HUANG Hua-jun， YU Cheng-long， WANG Rong， ZHANG Qin

（School of Land Resources and Environment， Jiangxi Agricultural University， Nanchang， Jiangxi 330045， China）

Abstract： With the advancement of new round of scientific and technological revolution and industrial revolution， higher engineering education has entered a new era of “emerging engineering education” construction. As an important supplement and expansion of the compulsory courses， the construction of professional elective courses is of great importance to the cultivation of innovative and composite talents of advanced engineering technology. In the context of the construction of “emerging engineering education”， taking the professional elective course of Water and Soil Conservation Engineering of environmental science and engineering major as an example， the preliminary teaching reform and exploration are carried out from the aspects such as teaching objectives， teaching content， teaching methods and assessment methods. As a result， the reform has enhanced students’ learning interest and the teaching quality of the course， and improved students’ innovation ability， practical ability and cooperation ability.

Key words： “emerging engineering education”; professional elective courses; industry-education integration; innovation ability