環(huán)境工程實驗課程融合思政教育教學(xué)過程優(yōu)化

柳歡歡 楊百忍

一、引言

環(huán)境工程實驗基于環(huán)境污染控制方法的應(yīng)用，是環(huán)境類各專業(yè)的必修專業(yè)課程。環(huán)境工程實驗課程的主要內(nèi)容包括水污染控制工程實驗、大氣污染控制工程實驗和固體廢物處理與處置實驗。通過環(huán)境工程實驗的訓(xùn)練，能夠深化環(huán)境污染控制基礎(chǔ)理論知識，在理論聯(lián)系實際過程中使學(xué)生掌握水、大氣、固廢污染控制的典型方法、裝置的操作、實驗數(shù)據(jù)的處理和分析方法，提高用專業(yè)知識解決復(fù)雜的環(huán)境污染控制工程實際問題的能力。

2020年6月1日，教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程建設(shè)指導(dǎo)綱要》(以下簡稱《綱要》)中強調(diào)“全面推進課程思政建設(shè)是落實立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措”，對于理學(xué)、工學(xué)類專業(yè)課程，“要在課程教學(xué)中把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來，提高學(xué)生正確認(rèn)識問題、分析問題和解決問題的能力”。為滿足應(yīng)用型本科學(xué)生工程技術(shù)要求，環(huán)境工程實驗是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用理論知識解決實際問題能力不可或缺的專業(yè)課程。在解決實際問題過程中，環(huán)境工程實驗課程應(yīng)承載價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三位一體的育人目標(biāo)，將價值構(gòu)造內(nèi)化于心，外化于行[1～2]。

二、環(huán)境工程實驗課程思政教學(xué)理念與目標(biāo)

《綱要》中指出專業(yè)教育課程“要根據(jù)不同學(xué)科專業(yè)的特色和優(yōu)勢，深入研究不同專業(yè)的育人目標(biāo)，深度挖掘提煉專業(yè)知識體系中所蘊含的思想價值和精神內(nèi)涵”，而專業(yè)實驗實踐課程“要注重學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一，增強學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神、善于解決問題的實踐能力”。

環(huán)境工程實驗由典型環(huán)境污染控制技術(shù)的實驗室模擬項目構(gòu)成，相對于環(huán)境污染控制理論課程，環(huán)境工程實驗是污染控制方法應(yīng)用性、工程性的體現(xiàn)，相對于實習(xí)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)又更具有知識的系統(tǒng)性，利于較全面思政教育的開展。在環(huán)境工程實驗思政教學(xué)中，要充分發(fā)揮實驗課實踐性的特點和優(yōu)勢。以《綱要》為指導(dǎo)，根據(jù)環(huán)境學(xué)科特色，通過實驗項目的教學(xué)與實踐，環(huán)境工程實驗課程在思政教育中重點加強學(xué)生作為環(huán)境專業(yè)人才在污染控制領(lǐng)域的社會責(zé)任感和科技報國的家國情懷，在解決實際問題過程中培養(yǎng)精益、創(chuàng)新的工匠精神[3～4]。

三、思政目標(biāo)引領(lǐng)下的教學(xué)過程優(yōu)化

環(huán)境工程實驗教學(xué)過程包括實驗預(yù)習(xí)、實驗講解、實驗操作、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理以及實驗考核等環(huán)節(jié)。圍繞上述所明確的思政目標(biāo)，在教學(xué)過程中結(jié)合不同實驗項目的特點充分挖掘思政案例或思政元素，進行價值引領(lǐng)。

(一)利用實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)思政案例，激發(fā)內(nèi)生動力。在環(huán)境工程實驗課程環(huán)節(jié)中，學(xué)生的動手實踐是主要過程。對于2～4學(xué)時的實驗項目，實驗課上集中講解階段的時間一般在20～30min。講授的內(nèi)容重點為實驗原理、裝置操作、實驗步驟和實驗數(shù)據(jù)處理，在時間安排上較為緊湊，進行充分的思政案例的學(xué)習(xí)時間不足。為適應(yīng)這一情況，將實驗項目所涉及的思政背景納入實驗指導(dǎo)書，作為實驗預(yù)習(xí)材料供學(xué)生在實驗預(yù)習(xí)階段學(xué)習(xí)，或要求完成相應(yīng)的初步任務(wù)。在實驗課集中講解時就思政案例進行一定的討論、提煉和總結(jié)，起到“點睛”作用，加強認(rèn)識。在實驗預(yù)習(xí)階段融入思政元素，能夠激發(fā)學(xué)生對實驗的研習(xí)動力，提高預(yù)習(xí)和實驗效果。比如，在生活垃圾的特性分析實驗中，引入當(dāng)前城市生活垃圾分類工程的案例，要求學(xué)生分析生活垃圾的各類組成及其主要性質(zhì)，引導(dǎo)思考本實驗所實施的垃圾特性分析的工程意義。在氣浮實驗的實驗背景中介紹氣浮工藝的發(fā)展和在我國水處理領(lǐng)域逐漸廣泛應(yīng)用的典型案例，指出部分回流式加壓溶氣氣浮在發(fā)展中的重要作用，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)對本實驗氣浮工藝流程和裝置組成的關(guān)注。

(二)實驗操作過程中注重培養(yǎng)精益求精的工匠精神。環(huán)境工程實驗的特點之一是實驗裝置多為可運行的工程模擬裝置，包括各類物化法和生化法污水處理模擬實驗裝置、模擬除塵器裝置等。這些裝置本身就是工匠精神的具體展現(xiàn)。在實驗中通過觀察實驗裝置的組成和結(jié)構(gòu)、認(rèn)識裝置功能實現(xiàn)，去引導(dǎo)學(xué)生感受其中所蘊含的工匠理念。

實驗操作要求規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)，對于固定條件的驗證性實驗，應(yīng)該得到所驗證的結(jié)果。如混凝實驗，實驗結(jié)果中未做到拐點的小組要求查找問題重新實驗，以避免對混凝實驗規(guī)律的正確認(rèn)識和分析造成影響。移液管法測定粉塵粒徑分布實驗更要求實驗操作的嚴(yán)謹(jǐn)性，在確定取液時間計算無誤后再進行下一個實驗步驟，吸液操作強調(diào)規(guī)范、穩(wěn)定、熟練，以提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。在完成實驗過程中，培養(yǎng)敬業(yè)、專注、精益的工匠精神。

(三)學(xué)思結(jié)合，鼓勵探索與創(chuàng)新。環(huán)境工程實驗項目為廢水、廢氣或固廢處理過程，處理效果往往與多因素有關(guān)，要求學(xué)生對實驗結(jié)果進行深入分析，培養(yǎng)探索精神。水污染控制的離子交換軟化實驗和活性炭吸附實驗，兩者本質(zhì)上均屬于動態(tài)吸附實驗。每批次小組進行實驗時，實驗柱中的離子交換樹脂或活性炭的使用狀態(tài)(程度)不同，而使得到的實驗結(jié)果各有差異。離子交換軟化實驗的處理結(jié)果甚至可能會呈現(xiàn)不同的趨勢。對于這種情況，告誡學(xué)生尊重實驗結(jié)果，不得篡改數(shù)據(jù)，要求充分分析實驗的影響因素，對實驗結(jié)果做出合理的解釋，培養(yǎng)實事求是、勇于探索的精神。在環(huán)境污染的實際治理工程中，情況會更為復(fù)雜，作為專業(yè)人才，在解決復(fù)雜的環(huán)境工程問題時應(yīng)保持思考和分析。

環(huán)境工程實驗中有的實驗項目的數(shù)據(jù)處理過程較為復(fù)雜，比較典型的是顆粒物自由沉降實驗和絮凝沉淀實驗。比如顆粒物自由沉降實驗，數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵步驟為殘余顆粒比例x和顆粒沉速u關(guān)系曲線的繪制以及通過圖解積分法計算不同指定沉速時的顆粒物去除率E。常規(guī)的做法是一步步手動完成。對于這一典型案例，鼓勵有興趣的同學(xué)采用計算機來進行處理?？梢岳靡呀?jīng)學(xué)習(xí)過的計算機編程語言進行程序設(shè)計，或者通過常用的數(shù)據(jù)分析與繪圖軟件Origin來完成本實驗的數(shù)據(jù)處理過程。以此培養(yǎng)學(xué)生積極探索的創(chuàng)新精神，并體會學(xué)以致用的成就感。

(四)在工程教育理念強化的綜合實驗中激發(fā)科技報國的熱情。環(huán)境工程實驗中的綜合性實驗項目承載著更強的工程教育理念。通過綜合實驗項目的開展，能夠更加激發(fā)學(xué)生作為專業(yè)人才的社會責(zé)任感和科技報國的熱情。固體廢物處理與處置實驗中的有機固體廢物協(xié)同好氧堆肥與厭氧消化實驗，以城市污泥作為接種物，對秸稈、餐廚垃圾等有機固體廢棄物進行好氧堆肥和進行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的處理。《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》(2020年4月29日修訂)中要求“開展廚余垃圾資源化、無害化處理工作”，農(nóng)業(yè)固體廢物秸稈“應(yīng)當(dāng)采取回收利用和其他防止污染環(huán)境的措施”。2021年2月22日，國務(wù)院發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導(dǎo)意見》中要求，“提高畜禽糞污資源化利用水平，推進農(nóng)作物秸稈綜合利用”，“做好餐廚垃圾資源化利用和無害化處理”[5]。堆肥和厭氧發(fā)酵是有機固體廢棄物無害化、資源化處理的有效途徑，能夠改善生態(tài)環(huán)境，符合可持續(xù)發(fā)展的原則，為我國發(fā)展清潔能源促進低碳經(jīng)濟提供出路[6]。學(xué)生在小組分工、相互協(xié)作完成整個實驗的過程中，能夠增強工程實踐能力，深切體會堆肥、秸稈沼氣工程等實際項目的意義和需求，激發(fā)作為環(huán)境專業(yè)人才致力于改善環(huán)境質(zhì)量、推進綠色產(chǎn)業(yè)、為我國經(jīng)濟和社會發(fā)展貢獻(xiàn)力量的責(zé)任和熱情。

(五)將思政表現(xiàn)納入課程考核推動思政學(xué)習(xí)和鍛煉。環(huán)境工程實驗課程成績通過平時成績與期末考核成績進行綜合評定。平時成績由實驗表現(xiàn)(預(yù)習(xí)效果和操作過程表現(xiàn))和實驗報告成績構(gòu)成，所實施的期末考核方式為實驗項目的操作考核。在實驗表現(xiàn)、實驗報告和操作考核各個環(huán)節(jié)中納入思政思想和行動體現(xiàn)的考量，及時進行評價與反饋，以保證思政教學(xué)效果。對于復(fù)雜的環(huán)境污染控制處理過程實驗，在實驗報告中明確要求加強對實驗結(jié)果進行深度分析，設(shè)置開放性思考題，比如，要求結(jié)合文獻(xiàn)資料的查閱，針對在實驗中未考察的因素，進行實驗方案的設(shè)計。這既是探索與創(chuàng)新思政目標(biāo)的鍛煉又體現(xiàn)這一目標(biāo)的考核。

四、結(jié)語

環(huán)境工程實驗課程思政理念以環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科特色為基礎(chǔ)，結(jié)合實踐性與污染控制的課程方向進行規(guī)劃。課程思政元素的挖掘以實驗教學(xué)的實踐性為核心，側(cè)重學(xué)生解決實際問題能力的培養(yǎng)。教學(xué)過程中，提升教學(xué)思想高度，在思政目標(biāo)的引領(lǐng)下，豐富教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方法。在解決實際問題過程中引導(dǎo)學(xué)生“學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一”，浸潤專業(yè)責(zé)任、科技報國、工匠精神的思政教育，促進環(huán)境工程實踐能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)育人、育才相統(tǒng)一的教學(xué)目標(biāo)。結(jié)合實驗項目特點，用好各個教學(xué)環(huán)節(jié)，優(yōu)化教學(xué)過程，有利于做到思政育人的常態(tài)化，于細(xì)微處落實立德樹人根本任務(wù)。