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李玉华，李海波，卢进登
（湖北大学 资源环境学院，湖北 武汉 430062）
近年来，国际政治经济形势发生了重大变化，工科科技创新型人才的重要性更加突显。为应对新一轮的产业技术革命，各国都提出了相应的产业转型升级战略，如德国的“工业4.0”、美国的“工业互联网”、日本的“工业价值链”和我国的“中国制造2025”等［1］。人才培养特别是工科人才的培养模式，与产业技术变革紧密联系，体现出高等教育人才培养服务社会发展的功能。为此，我国推出一系列国家战略，推进产学研用、校企协同，建立创新型人才培养机制，加快培养引领创新、适应产业发展的高素质人才。
调查研究表明，我国2020 年全国普通高校毕业生人数达到874 万人，再创历史新高。可我国杰出人才、复合型人才与高层次人才短缺，面对未来对新型工科人才的井喷式需求，我国当前的人才培养模式难以满足未来新产业新经济的发展需要，亟须进行工科教育模式的变革。因此，面向新工科的拔尖创新型人才培养机制及课程建设至关重要，新工科工程教育改革范式的推出恰逢其时［2-3］。
“大气污染控制工程”作为环境工程专业的核心课程，旨在培养学生具有对一般大气污染实际问题进行分析、计算、归纳、总结与提出初步解决方案等能力。通过在教学实践过程中的不断观察与分析，发现在教学中还存在一定的问题，导致对学生的培养不能适应我国经济社会的发展，无法满足国家新工科人才培养的需求。主要表现为：学生缺乏实践经验，对企业文化接受和认同慢，缺少制定决策的技能，缺乏交流技巧等。因此，在课程的教学过程中进行了一系列改革探索，逐步实现教学模式从传统的知识传授主导型向能力培养主导型转变，以期通过课程改革，培养具备一定的国际视野，并具有环境保护技能的创新型人才，为促进经济社会发展，培养工科科技创新型人才，提供一定的参考。
通过对“大气污染控制工程”教学过程和教学效果进行分析，发现课程教学过程中主要存在学生学习主动性差、知识体系割裂、能力培养欠缺等问题。
（一）学习主动性差
传统教学模式以知识传授为主，虽有利于学生系统掌握理论知识，但无法达成提高学生解决实际问题能力的培养目标，既不利于激发学生学习的主动性，也不利于学生实践能力的培养。此外，信息时代使知识的获取更加便捷，不仅开阔了学生的视野，而且降低了知识获得的时间和精力成本。相比于传统教学模式，互联网学习更易吸引学生，但这易使学生对专业课程学习的兴趣和深入学习的动力进一步降低，导致学生主动学习专业理论知识的意愿不强，在学习过程中缺少深入思考，无法将理论知识应用于实践。
（二）知识体系割裂
环境工程传统的人才培养方案，基本采用三段式课程体系结构，将基础知识、专业基础知识与专业课进行分类教学，且按基础课→专业基础课→专业课的教学顺序进行授课安排。这就导致学生在前期的基础课和专业基础课阶段投入了大量的时间和精力，在后期的专业课程学习过程中，无法应用前期理论知识，甚至出现遗忘的情况。这种分散度较大的课程体系安排，易使学生的知识体系割裂，既不利于专业课程知识内容的学习，也不利于学生实践能力的提高，更不利于学生资源集成能力的培养，容易导致学生无法学会整合知识，构建自己的知识网络，实现知识的综合性。
（三）能力培养欠缺
环境工程专业培养的能力要求是要掌握基本环境污染控制工艺与设备的设计方法，具有对环境科学技术与工程领域新工艺、新技术和新设备进行研究、开发、设计和管理等方面的初步能力。传统教学以讲授为主，学生的工程知识仅停留在对课本概念的抽象认知上，对处理设备没有直观的认识，导致学生对环境处理技术的工程实际应用了解甚少，面对实际问题无从下手。此外，课本知识多为基本的处理技术内容，知识更新相对滞后，导致学生无法追踪该学科的技术前沿。这些都制约了学生实践和创新能力的培养，与环境工程人才培养的目标相背离，学生的能力培养工作亟待提高。
针对课程教学过程中发现的痛点问题，结合我国经济社会发展新工科人才培养目标，在课程教学过程中，应将学生能力的培养放在首位，增强课程实践内容，提高学生工程分析和资源集成能力，增强学生的社会责任感。拟将课程的教学方式从传统的知识传授主导型向能力培养主导型转变，逐步实现从系统的教师传授、学生学习的教学模式向教师辅导学生在活动中自主学习的教学模式转变。
（一）以问题为导向，结合案例和科研项目对教学内容进行更新
课程学习内容的设置不再以课本章节为基础，而是以问题为导向。由易到难设置实践问题，再进一步将课程内容与实践问题结合。以问题为导向安排课程内容，既有利于激发学生的学习兴趣，调动学生的积极主动性，也有利于学生构建综合性自我知识网络，削弱课程内容之间的割裂性。同时，为解决问题，学生要应用已有知识尝试分析问题。这个过程既巩固了学生前期所学知识，帮助学生初步建立了已有知识与课程内容的联系，又有助于教师新课程内容的引入，促使学生明确学习目标，主动投入新知识的学习中，学以致用，既符合新工科人才培养的初衷，也符合学生学习心理的发展规律。
教师要充分利用网络资源及学生喜欢应用网络进行学习的特性，鼓励学生从网络上自主获取与课程内容相关的已有工程案例，要求学生对工程案例进行讨论分析，并在课堂上讲解案例设计的合理性及不足，以巩固学生的课程理论知识。教师进一步在课程中提出实际工程案例，要求学生自主查阅相关资料并进行讨论，提出初步设计方案并在课堂上讲解，接受其他学生及教师的质疑，并最终确定工程设计方案，进一步进行核心设备工程设计计算并完成制作。完成后在班级中展示，并回答其他学生及教师的提问，对设备进行完善。在这个过程中，学生的问题分析、知识应用和实践动手能力都得到了充分的锻炼，并增强了工程分析和资源集成能力。
为充分激发学生的创作潜能，可将科研项目纳入教学内容中，以科研促教学。教师在教学过程中，介绍与课程相关的科研项目，并鼓励学生积极参与，提出个人建议。这个过程既有利于学生了解本专业的科学技术前沿，也有利于学生动手实践，在研究过程中积极探索，发挥聪明才智，发现新问题、提出新思路，激发学生的创新潜能。
（二）多种教学方式并举，充分利用现代化信息工具
在课程教学过程中，除采用传统的教师讲授方式外，学生学习多以小组形式进行。每个学生既要完成小组分工规定的个人任务，又要与组内其他学生沟通、协作完成整个教学任务。在小组学习过程中，学生需要对任务进行讨论分析，协调个人分工，动手制作，并对任务结果进行展示等。在整个过程中，学生通过讨论分析、资料查阅总结深化了学习内容，在动手制作过程中增强了实践和创新能力；
通过与他人协作，交流沟通能力和团队协作能力得到了锻炼，增强了学生的社会责任感。
课程教学充分利用现代信息工具，为学生的学习和教师对学习进度的把控提供便利。除利用多媒体进行课堂讲授外，还应鼓励学生通过网络获取学习资源。同时，采用课程平台辅助课程教学，一方面，学生可以通过课程平台的课程回放，巩固课堂知识；
另一方面，教师可以通过网络签到了解课程出勤情况，并定时通过网络发布课程进度调查问卷，了解学生对课程的掌握程度及对课程教学的建议。
（三）建立健全考评体系
课程的教学效果需要一定的评价体系。教学改革需建立新的课程评价标准，实现对学生知识和能力的全面考查。
课程的考核方式由原来的闭卷考试+平时成绩，调整为闭卷考试+过程考核+平时成绩。其中闭卷考试主要对课程内容的掌握程度进行考查，题目设置既包括基础知识的识记和知识运用能力，也包括部分实际问题的分析；
过程考核主要考查学生的实践和创新能力，包括问题和案例分析讲解、设备计算及制作等；
平时成绩主要包括对学生学习态度的考查，除传统的签到和平时作业外，还包括学生的课程参与度。
本课程以新工科人才培养目标为指导，重构课程教学内容，改进课程教学过程，更新课程评价体系，以期增强学生的工程能力，实现环境工程人才培养的个性化和多样化，不断提升课程教学质量。通过对前期的教学改革工作进行总结，发现课程改革初见成效，学生参与度提升，学习积极主动性增强，实践和创新能力有所提升。教学成果具有一定的推广价值，但也存在不足，需要进一步完善。
（一）主动学习意识增强
在前期教学改革的实施过程中，学生学习积极性明显提升。以专题讨论为例，学生会踊跃提出自己感兴趣的专业问题（部分问题统计见表1），并在分组讨论过程中积极查阅资料，形成有效的成果，在课堂上交流。学生充分发挥主动性，针对实际问题，利用网络资源和专业知识进行探究。在这个过程中获取新的专业知识，并在探索中凝练问题，自主申请创新项目，进行更深入的研究。
表1 专题讨论学生建议题目节选
续表
（二）综合能力有效提升
在课程学习过程中，学生的工程分析、资源集成和社会责任感提升，实践和创新意识增强。以工程案例设计及设备制作为例，学生根据实际工程案例进行分析、讨论，根据个人专长自主进行分工，并在完成个人任务的基础上，与组内其他成员深入讨论，以保证方案设计的完整性和一致性，增加学生对课程内容的学习深度。同时，制作核心设备并进行展示，以更好地锻炼学生的问题分析、实践动手、沟通和协调能力。网络问卷调查结果显示，大多数学生都希望通过这样的方式提升自己的团队合作能力。
（三）改进措施
课程的教学创新改革虽取得了一定的成效，但还有问题值得进一步思考与改进。例如在小组教学过程中，极个别学生不愿参与小组任务，宁可在过程考核中拿零分，也不愿组队。针对这样的学生，教师可能还要进一步加强与学生的交流，鼓励学生克服羞怯和畏难心理。
此外，因课程时间限制，教师无法针对学生感兴趣的所有问题进行深入的讨论分析，只能选取有代表性的问题进行讲授，可能会打消部分学生的积极性。设计资料的短缺及模型制作原材料匮乏等问题也对课程教学改革有一定的制约作用，教学改革还有待进一步完善。
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