环境保护与可持续发展课程“四阶”创新实践.pdf

JULY,2023/Educational Informatization ForumBENQI TEGAO本期特稿生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计。党的二十大报告特别指出：“中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化。”1高校作为培养创新人才的重要基地，更需准确把握这一精辟论断的科学内涵，为我国全面建设社会主义现代化国家培养创新型可持续发展工程人才。高校应引导学生将厚植爱党爱国的家国情怀，树立生态文明建设新理念和可持续发展工程意识，提高跨行业创新实践能力作为终身目标2。传统的环保教育大多集中在生态意识的培养上。“中国式现代化”人才不仅要具有“人与自然和谐共生”的生态意识，更需要具有跨行业可持续发展的创新思维和实践能力。新工科是我国高等教育发展的新起点，未来新产业与新经济的发展需要实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型创新人才。因此，环境保护与可持续发展课程将新工科人才培养目标与牢固树立学生的“可持续发展观”相结合，立足服务工程教育建设，深度把握可持续发展内涵，帮助学生建立“人与自然和谐共生”的生态文明意识，夯实其新工科工程实践能力，着重培养其“新工科”跨行业创新思维3。环境保护与可持续发展课程被列入哈尔滨工程大学人才培养大类平台必修课程。课程针对不同专业学生进行定制化授课，以满足学生对课程“高阶性”和“专业性”的需求4-5。其作为一门先导性的通识类必修课，面向大二年级学生开设。大二年级学生具有一定的专业基础，创新意识强、精力旺盛，在后续的专业培养过程中，教师要切实践行“绿色”人才培养理念。一、课程教学目标环境保护与可持续发展课程围绕新工科背景下的“环境与可持续发展”创新型工程人才的培养目标，以服务“社会主义生态文明”发展战略为使命，依据工程创新人才发展规律，以学生为中心，通过质量持续改进推进新工科建设和实践创新，全面培养工程教育体系下大学生“人与自然和谐共生”的生态意识和跨行业可持续发展的创新思维，以满足现代化产业革命对高素质创新型工程人才的迫切需求。初级认知目标：科学溯源人类生态环境问题产生的原因，了解学校特色专业领域可持续发展目标作者简介：杨飘萍，博士，哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院教授，研究方向为材料与化工；丁鹤，博士，哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院副教授，研究方向为材料与化工；张贺新，博士，哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院副教授，研究方向为高温合金、隔热复合材料。环境保护与可持续发展课程“四阶”创新实践杨飘萍丁鹤张贺新（哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院黑龙江哈尔滨150001）摘要：环境保护与可持续发展课程教学团队立足服务工程教育，深度把握“人与自然和谐共生”的可持续发展内涵，以培养学生生态文明意识为基础，从培养学生可持续发展工程能力和跨行业创新思维为目标，开展了“新工科”背景下课程的“四阶”创新实践。课程团队通过建设“双核”思政体系、新工科案例库和“1+N”专业协同网络模块，提出“五导链式”教学法，采取“全面培养、积极参加、重点选拔”的实践培育机制进行“四阶”创新实践，以培养学生“知识深度工程应用实践能力创新思维”的综合能力。关键词：环境保护与可持续发展；“新工科”；工程实践；教学创新注：本文系2021年黑龙江省高等教育教学改革研究项目“工程认证背景下知行合一育人模式的专业课程思政建设”（SJGY20210205）、2022年黑龙江省高等教育本科教育教学改革项目“工程教育体系下环境与可持续发展类课程思政的多网融合协同机制”（SJGY20220096）、2022年黑龙江省高等教育研究生教育教学改革重点委托项目“面向医工交叉领域的高水平研究生培养体系建设探索”（SJGZ20220034）研究成果。3教育信息化论坛/2023.07本期特稿BENQI TEGAO和方向，掌握多学科可持续发展战略及实施途径，运用科学手段解决工程中的可持续发展问题。高级认知能力：主动分析人、社会、环境之间的关系，评价多学科背景下行业领域内可持续发展方向，针对行业不可持续现象开展创新思维训练。具体培养目标如下。第一，保障学生能够运用能量定律、物理化学原理等科学溯源能源短缺、大气、水体、土壤的环境污染问题，掌握解决能源危机和环境问题的科学方法和途径。第二，促使学生主动思考人、社会和环境三者之间的关系，掌握可持续发展战略体系的实施方法、原则和技术，使学生具备深入分析环境问题和能够利用清洁生产、循环经济等解决环境问题的基本能力。同时，使学生了解环境保护法律法规，并具备正确的环境伦理观和可持续发展观。第三，通过教材“云案例”、社会实践等拓展学科交叉领域工程前沿可持续发展的相关知识、技术、时事、法规等内容，培养学生在专业领域的可持续发展目标和多学科背景下的创新思维能力，帮助学生进行个人专业发展规划。第四，通过特色环保实验课程培养学生的实践能力，使学生践行环境科学在工程应用中的技术体现，培养学生对待科学的认真态度和兴趣。第五，培养学生的综合素养，使其具有爱党爱国的家国情怀、可持续发展的环保理念、科学创新的环保能力和服务社会的环保意识。二、“四阶”创新实践思路环境保护与可持续发展课程教学团队坚持知识传授、能力培养、价值塑造“三位一体”的人才培养体系。在知识目标上，要求学生掌握可持续发展新理念、工程实践新技术、创新思维新方法；在能力目标上，要求学生具备调研、分析和解决工程环境问题的创新实践能力；在价值塑造上，着重培养学生的社会主义核心价值观和绿色可持续发展观。在上述教学目标的指引下，课程教学团队开展“四阶”创新实践，以实现对学生“知识深度工程应用实践能力创新思维”的综合培养。根据“四阶”创新思路，课程教学团队设置了由课内向课外延伸的教学环节，包括24学时课堂教学、16学时环境基础实验教学以及28学时课外创新实践。课堂教学内容包括工程环境、可持续发展理论及其在工程中的应用案例等，环境基础实验教学重在培养学生在环境科学实验方面的基本操作及数据分析能力，课外创新实践环节包括可持续发展创新设计、绿色社会实践及创新创业竞赛等。（一）一阶创新：新工科教学内容升级，建立工程案例库针对学生工程实践创新能力不足的教学痛点，一阶创新围绕教学内容展开。首先，教学内容符合新工科理念，服务工程人才培养目标。教学实践全过程体现“科学、工程、智慧、思政”的深度融合，增强教学案例的“丰度、梯度、热度”。目前，课程教学团队已建立百余个行业可持续发展工程案例，包括“智慧地球”“双碳目标”等生态文明案例，面向国家经济主战场和人民生命健康的交叉学科案例，以及体现我国工业发展水平的大国重器、典型的民族企业等案例。其次，课程教学团队建立了“1+N”协同模块，为专业定制化授课提供充足空间。根据不同专业特点，以课程为中心，与船舶工程、航空航天工程、水声工程、能源与动力工程等专业建立教学、教师多网融合体系，通过专业模块课及可持续发展创新创业实践，实现对学生“创新意识创新能力创新实践”的渐进式培养。最后，课程教学团队建立了“双核”思政体系，即以社会主义核心价值观为主体，以“绿色中国”为特色，充分发挥党建引领作用，落实“立德树人”的根本任务，牢牢抓住“全面提高新工科背景下大学生可持续发展创新实践能力”这个核心点，坚持知识传授、能力培养、价值塑造“三位一体”。（二）二阶创新：提出“五导链式”教学方法，教学体现“两性一度”针对学生缺乏工程实践创新能力的教学痛点，二阶创新围绕教学方法展开。课程教学团队采取了“五导链式”教学法，让学生深入了解可持续发展在各行业中的工程应用，并在教学中体现“两性一度”。“五导链”即“导入、导思、导学、导衍、导出”。教师首先通过“新工科”教学案例，以架构方式导入教学内容，抓住学生兴趣点。其次，引导学生分析新工科案例中的关键科学问题，使学生带着问题进行思考，寻求解决答案。在导学过程中，教师启发学生进行渐进式自主学习，以学生为主体解决问题，教学重心由“教”向“学”转移。在导衍过程中，使学生对工程案例进行科学问题的延伸和衍化分析。最后，在“评价创新实践”中形成对学生综合能力的培养。在“五导链式”教学活动4JULY,2023/Educational Informatization ForumBENQI TEGAO本期特稿过程中，教师融入了智慧教学手段，充分发挥了学生的主体地位，开展了多项与学生的互动，包括翻转课堂、分组研讨等。（三）三阶创新：“全面培养、积极参加、重点选拔”实践培育机制针对高校“绿色”教育模式单一的教学痛点，三阶创新可以丰富实践教学模式。为了保证实践教学资源的全覆盖，课程教学团队进行了顶层设计，采取“全面培养、积极参与、重点选拔”的实践培育机制。通过环境基础实验和可持续发展创新作业对全校本科生的基础实践能力进行全面培养，让学生在过程性考核中发挥创新能力。借助第二课堂，使学生积极参与环保和可持续发展的科技创新与服务实践，在创建文明绿色校园环境的同时，提升学生的跨行业思维和服务社会能力；联合学工，通过“双创”平台和“三下乡”等社会实践，重点选拔“环境与可持续发展”人才，进行精英化培育。在新工科建设背景下，思政教育不应仅局限于课堂，更应注重“知行合一”。因此，课程教学团队通过校企合作平台、红色教育基地等，突破校园育人空间，在实践中引导学生扎根祖国大地，用创新创业成果服务国家发展。（四）四阶创新：拓展创新平台资源和社会实践空间针对实践资源不足的教学痛点，四阶创新注重丰富实践资源。在实践资源上，课程教学团队建立了工程案例库，包括各领域可持续发展工程案例百余个，“双核”思政案例180余个。课程教学团队还建立了5个环境科学实验平台，并配套化学分析、检测等创新实验室。同时，依托多个校企联合基地、红色教育基地以及可持续发展社会实践基地，营造立体化育人环境和多维度文化氛围；依托“双创”平台开展学生创新创业实践训练，以学生为中心，以教师为主导，以课程为纽带，以实践为载体，构建创新实践育人新模式。三、“四阶”创新实践成效课程教学团队采用多元考核评价，将过程性评价和终结性评价相结合。同时，新增增值性评价，将课内评价延伸到课外，突破了传统课内评价占比达100%的体系，力求客观、真实地对学生的工程创新实践能力和创新思维进行评价。“四阶”创新实践长期追踪并评估了学生对复杂工程问题的高阶认知能力，并将可持续发展工程思维与跨行业创新实践相结合，满足了新时代生态文明建设指导下创新型可持续发展工程人才培养需求，使学生建立了可持续发展终身目标。“四阶”创新实践获得了学生及社会的良好评价，实现了对学生“创新意识创新应用创新实践创新思维”的能力培养。学生通过工程科学问题研讨、学科交叉创新训练和课外实践培养，基本形成了工程可持续发展意识。学生在多项创新创业竞赛中取得了优异的成绩，在各类专业技能类竞赛中也将“可持续发展”、“绿色”工程意识融入其中，实现了课程培养“创新型可持续发展工程人才”的教学目标。教师也基于课程的不断改革，在教学能力大赛、教学创新大赛和教学思政竞赛中积累了丰富的教学经验。此外，课程教材与慕课获得社会广泛关注。综上所述，在新工科建设背景下，针对目前大学生缺乏工程实践创新能力、部分高校“绿色”教育模式单一、实践资源不足三个痛点问题，课程教学团队以培养大学生“可持续发展+工程应用+创新实践”的“知行合一”能力为目标，开展了新工科背景下环境保护与可持续发展课程的“四阶”创新实践，以满足新时代产业革命对高素质创新型工程人才的迫切需求。课程教学团队面向经济社会发展新需求，积极开展课程体系重建、课程内容重构、课程设计优化、教学方法创新、实践资源扩充等改革，以学生为中心，构建全生命周期新工科人才培养新思路。通过新工科背景下的“四阶”创新实践，环境保护与可持续发展课程有效促进了全校范围内绿色生态实践氛围的形成，使得学生可持续发展意识和工程实践创新能力得到显著提高，获得了较高的社会评价。参考文献：1习近平.高举中国特色社会主义伟大旗帜 为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗:在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告M.北京:人民出版社,2022.2张旋,姜洪雷,李肖玲,等.以课程为载体提升学生综合素质的实践探索:以环境保护与可持续发展课程为例J.齐鲁师范学院学报,2016(6):45-51.3王梁华,钟风云.大学生创新创业课程中的环境保护意识培养J.环境工程,2022(12):327.4贺君,刘志伟,王帅杰.线上线下混合式教学改革探索:以环境保护与可持续发展课程为例J.教育教学论坛,2021(45):67-70.5李裕,王彦斌,陈丽华,等.新时代环境保护与可持续发展课程教学改革J.西北民族大学学报(自然科学版),2019(2):88-90.5