宿程遠，林香鳳，莫雅圓，馬麗麗

(廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，廣西桂林，541004)

一、課程建設(shè)依據(jù)

新時代的研究生教育正在發(fā)生轉(zhuǎn)折性變化，特別是在當(dāng)前“雙碳”目標(biāo)背景下，環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科將迎來蓬勃發(fā)展時期。當(dāng)前，全球化進程的加快及我國國際地位的不斷提升使社會對具有創(chuàng)新能力與國際視野的復(fù)合型人才的需求持續(xù)上升。這對環(huán)境科學(xué)與工程碩士生而言尤為重要：環(huán)境問題是一個全世界的問題，諸多環(huán)境問題的解決需要世界各國環(huán)境工作者共同努力，與國外的學(xué)術(shù)交流、項目合作越來越密切，這既是機遇又是挑戰(zhàn)，需要環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生既具有過硬的專業(yè)素質(zhì)，又具有良好的國際視野。全英文課程的本質(zhì)是以英語為授課語言向?qū)W生傳授專業(yè)知識，使學(xué)生掌握英文專業(yè)術(shù)語、讀懂專業(yè)英文資料，能夠用英文口頭、書面描述專業(yè)問題，擁有探索和追蹤國際前沿技術(shù)的專業(yè)水準(zhǔn)。[1]

多年來，如何切實有效地提高環(huán)境科學(xué)與工程研究生專業(yè)英語能力，包括論文寫作、文獻閱讀、口語表達等能力，以實現(xiàn)國際化學(xué)術(shù)交流、提升國際化視野，一直是環(huán)境類研究生英語課程教學(xué)改革重點研究問題之一。張磊等人以碩士研究生專業(yè)課程“土壤與環(huán)境微生物學(xué)”教學(xué)為例，對該課的全英文授課模式進行了積極探討，即每次專業(yè)理論的授課內(nèi)容結(jié)束后，便引出一個專業(yè)問題由淺入深地啟發(fā)學(xué)生用英語進行討論。[2]李新洋等人開設(shè)了“環(huán)境工程專業(yè)導(dǎo)論”的全英文課程，除了傳統(tǒng)的課堂講授，還通過專題匯報與小組討論兩個課堂活動提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。[3]余冉等人在進行“環(huán)境微生物”授課時，采用全英文課件、全英文教材與全英文講授，同時為了鼓勵學(xué)生開口，采用英語設(shè)問的方式，以此調(diào)動學(xué)生英語學(xué)習(xí)的積極性，同時培養(yǎng)學(xué)生的英語表達能力。[4]全國范圍的全英文核心課程教學(xué)的開展與不斷完善，顯著提高了我國研究生的專業(yè)能力和英語應(yīng)用水平。[5]

二、課程建設(shè)目標(biāo)

培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神與實踐能力的各類創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型優(yōu)秀人才，全面提升學(xué)生的創(chuàng)造能力、國際視野、科學(xué)精神和綜合素質(zhì)在當(dāng)前“雙一流”的建設(shè)過程中具有舉足輕重的作用。而碩士研究生培養(yǎng)是創(chuàng)新型人才素質(zhì)與綜合能力提高的關(guān)鍵階段，因此，培養(yǎng)具備良好的科學(xué)素質(zhì)、扎實的工程素養(yǎng)、開闊的國際視野、優(yōu)秀的創(chuàng)新能力的高級人才，成為各高校環(huán)境科學(xué)工程研究生教育的重要目標(biāo)。[6]開發(fā)一批環(huán)境類研究生優(yōu)質(zhì)課程，“研”字當(dāng)頭，匠心育才，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中關(guān)于環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的“真問題”與“好問題”，將綠色低碳理念納入教學(xué)體系，凸顯課程的前沿性、專業(yè)性、高深性，對環(huán)境科學(xué)與工程研究生的培養(yǎng)具有重要作用。[7]微生物處理實驗方法課程的獨特風(fēng)格在于將反應(yīng)器的觀點貫穿整個課程，對廢水微生物處理實驗過程進行詳細闡述。因此，對本課程進行全英文的建設(shè)，對培養(yǎng)與造就創(chuàng)新能力強、科研素質(zhì)高，具有國際化視野、適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展需要的高質(zhì)量環(huán)保人才發(fā)揮積極作用。

本課程以提高環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)生專業(yè)知識水平與能力及專業(yè)英語的應(yīng)用能力為目標(biāo)，以英語教學(xué)和合作研討式教學(xué)為主要手段，融英語教學(xué)、學(xué)科知識教學(xué)和能力培養(yǎng)于一體。

第一，塑造學(xué)生的國際視野。“眼界決定高度，格局決定命運。”在全球化浪潮背景下，國際化視野已成為環(huán)境科學(xué)與工程研究生必備的素質(zhì)之一。本課程不但向?qū)W生傳授國際一流的環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)知識，而且引導(dǎo)學(xué)生以國際視角分析環(huán)境問題，開拓學(xué)生廢水微生物處理領(lǐng)域的思維。

第二，培養(yǎng)學(xué)生的國際交流能力。國際交流能力不僅包括能夠熟練用英語表達自己的想法與觀點，還需具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)與一定的專業(yè)素養(yǎng)。當(dāng)前一些重要的環(huán)境類、微生物類會議會對國際上的專業(yè)熱點作報告，而且均用英語講授，很多學(xué)生苦于專業(yè)術(shù)語的局限性難以理解具體內(nèi)容。特別是部分后續(xù)讀博深造有機會進入國外課題組的學(xué)生，常受實驗英語能力不足的制約，影響研究的推進與成果的產(chǎn)出。

第三，提升學(xué)生的國際競爭能力。經(jīng)濟全球化要求我國高等教育培養(yǎng)更多具有國際競爭能力的人才。本課程的建設(shè)服務(wù)于我校國際化人才培養(yǎng)，把教學(xué)內(nèi)容放大到具有國際化背景的課程環(huán)境，讓學(xué)生體驗真實的實驗環(huán)境，提升國際競爭能力。

因此，本課程的建設(shè)任務(wù)如下：第一，廢水微生物處理的新理論與新技術(shù)層出不窮，為解決這一問題，本課程將對教學(xué)內(nèi)容進行組織與完善，突出教學(xué)內(nèi)容的實用性與前瞻性；第二，在“雙一流”建設(shè)的背景下，為開闊學(xué)生的國際視野，在推動課程國際化建設(shè)的同時，努力做到“授人以魚，不如授人以漁”；第三，針對本課程實驗內(nèi)容多、微生物類型多、生物反應(yīng)知識點多的特點，采用多種教學(xué)手段應(yīng)用于課程教學(xué)過程，同時充分利用學(xué)院已有的科研平臺，有效激發(fā)學(xué)生的求知欲望和學(xué)習(xí)熱情；第四，以課程建設(shè)為抓手，提升師資團隊綜合實力，建設(shè)一支有理想信念、道德情操、扎實學(xué)識、仁愛之心的高水平授課隊伍。

三、課程教學(xué)實施

(一)教學(xué)內(nèi)容

本課程教學(xué)內(nèi)容包括強化生物除磷、生物脫氮、好氧去除有機物、活性污泥呼吸計量與沉降特性、厭氧生物處理實驗及顆粒污泥特性分析、顯微鏡學(xué)、分子生物學(xué)等，涉及生物脫氮除磷、厭氧反應(yīng)器啟動、顆粒污泥理化特性、污泥微生態(tài)學(xué)等污水生物處理技術(shù)的多個領(lǐng)域。

1.融入頂級期刊論文

課程教學(xué)內(nèi)容充分體現(xiàn)前瞻性、國際化、高水平，打造“金課”“好課”，拓展課程的深度與廣度，更從“出口”的視角分析，真正做到切實滿足環(huán)境科學(xué)與工程研究生未來發(fā)展需求，在傳授理論知識的同時，真正讓學(xué)生學(xué)有所用。因此，本課程在授課過程中將WaterResearch、EnvironmentalScienceandTechnology等專業(yè)頂級期刊所發(fā)表的相關(guān)論文融入授課過程，在課堂上介紹國際最新的污水微生物處理技術(shù)，做到課程內(nèi)容的與時俱進。同時，將最新研究成果融入課堂，如增加了甜菜堿投加對微生物燃料電池(MFC)——顆粒污泥耦合體系的反硝化厭氧甲烷氧化(DAMO)過程的影響：當(dāng)甜菜堿濃度從0 g/L增加到1.0 g/L時，反應(yīng)器中的優(yōu)勢菌群發(fā)生變化，變形菌綱和甲烷菌綱顯著下降，DAMO微生物的豐度略有下降；增加的甲基供體限制了DAMO微生物的生長；脫氮代謝途徑模塊氮代謝、甲醛同化和絲氨酸途徑研究結(jié)果表明，隨著甜菜堿用量的增加，甲烷代謝呈現(xiàn)上升趨勢。

2.融合授課教師科研成果

新形勢要求環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的碩士研究生必須具有一定的前瞻性和創(chuàng)造性，主動適應(yīng)國家社會經(jīng)濟發(fā)展需要，積極面向行業(yè)產(chǎn)業(yè)實際需求。[8]因此，本課程將授課教師所主持國家自然科學(xué)基金、廣西自然科學(xué)基金等項目的研究成果融入教材，如在講授含有毒物質(zhì)難生物降解有機廢水處理時，將授課教師開發(fā)的新型ABR——生物電Fenton耦合反應(yīng)器的成果進行講授。該反應(yīng)器將厭氧處理與生物電Fenton技術(shù)進行了有機結(jié)合，在最佳運行條件下對氨氮的平均去除率顯著高于傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器，實現(xiàn)了厭氧與生物電化學(xué)技術(shù)的良好組合，為含有毒難生物降解污染物廢水的處理提供了新思路與新途徑。同時，融入授課教師發(fā)表在JournalofHazardousMaterials、BioresourceTechnology、ScienceoftheTotalEnvironment等期刊上的論文，并介紹污水處理實驗方案設(shè)計、科技論文寫作規(guī)范、圖表制作規(guī)范等內(nèi)容。

3.補充先進微生物實驗技術(shù)

現(xiàn)在的污水處理技術(shù)的研發(fā)取得了重大進步，污水處理從過去“知其然不知其所以然”的經(jīng)驗主義時期發(fā)展到了如今多學(xué)科跨界技術(shù)，特別是隨著生物技術(shù)的發(fā)展，如高通量測序、宏基因組分析等技術(shù)在污水處理研究中的應(yīng)用，為微生物技術(shù)污水處理提供了更強的支撐，并逐漸指導(dǎo)工程實踐。因此，本課程旨在建立從事實驗研究的人和從事處理工程的人之間的橋梁，做到學(xué)以致用。特別是2022年，教育部發(fā)布了《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養(yǎng)體系建設(shè)工作方案》，明確指出要提高碳達峰碳中和相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，將綠色低碳理念納入教育教學(xué)體系。[9]因此，本課程增加了Decarbonization and carbon capture專題，向?qū)W生講授“概念污水處理廠”，強化污水碳中和運行潛能分析，介紹污水處理的綠色低碳之路。

4.進行模塊化專題講授

本課程重點闡釋微生物學(xué)在環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的應(yīng)用，并分為六個專題進行講授。將理論與實際緊密結(jié)合，合理安排每個專題的學(xué)時，同時盡量用淺顯易懂的英語表達方式進行講述，以此在提高學(xué)生全英文課程學(xué)習(xí)的積極性和主動性的同時，培養(yǎng)學(xué)生利用微生物學(xué)理論知識解決廢水處理問題的能力。例如，2022年5月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新污染物治理行動方案》指出，要形成一批有毒有害化學(xué)物質(zhì)綠色替代、新污染物減排以及污水污泥、廢液廢渣中新污染物治理示范技術(shù)。[10]因此，結(jié)合熱點話題，本課程在授課過程中增加了Emerging contaminant單元，并結(jié)合授課教師開展的科研項目，向?qū)W生講授了Cr(VI)與聚醚砜微塑料復(fù)合污染對厭氧顆粒污泥(AnGS)去除有機物與Cr(VI)效能及污泥胞外聚合物(EPS)組分的影響，同時通過宏基因測序分析了復(fù)合污染影響下AnGS中微生物群落及碳水化合物代謝的變化情況，即PES-MPs的添加使得己糖激酶、ATP依賴型6-磷酸果糖激酶(EC：2.7.1.11)、ADP依賴型6-磷酸果糖激酶(EC：2.7.1.146)分別增加0.072%、0.008%、0.161%，PES-MPs的添加主要提高糖酵解耗能階段的反應(yīng)速率，而降低產(chǎn)能階段的反應(yīng)速率。

(二)教學(xué)方法

1.凸顯教學(xué)的學(xué)術(shù)性與科研的教育性

本課程的授課教師目前從事的科研需要長期使用多套污水處理反應(yīng)器，如吸附—生物耦合反應(yīng)器、雙循環(huán)高效厭氧反應(yīng)器等，因此，授課時就帶領(lǐng)學(xué)生參觀這些反應(yīng)器，使教學(xué)走出課堂，通過直觀認(rèn)識加深學(xué)生對知識的印象，調(diào)動學(xué)生的積極性，讓學(xué)生知道微生物實驗技術(shù)的作用，為后續(xù)的實驗研究指明方向，使學(xué)習(xí)更具針對性與目的性。

2.突出授課內(nèi)容的實用性

從實驗方案設(shè)計到反應(yīng)器的搭建，再到取樣與分析，以及實驗數(shù)據(jù)的處理，教師全過程“手把手”地教學(xué)生做污水處理微生物實驗，不僅包括實驗室小試反應(yīng)器的介紹，還包括中試反應(yīng)器、實際污水處理工程的展示。這種“以學(xué)習(xí)效果為中心，以解決復(fù)雜環(huán)境問題為導(dǎo)向”的教學(xué)模式，能夠充分激發(fā)學(xué)生求知欲望與學(xué)習(xí)熱情。具體來說，應(yīng)以學(xué)生學(xué)習(xí)成效為出發(fā)點，遵循因材施教、因課施教的理念進行教學(xué)設(shè)計和教與學(xué)活動：對活性污泥呼吸計量、污泥微生態(tài)學(xué)等基本理論與方法的學(xué)習(xí)采用掌握學(xué)習(xí)模式；對生物除磷、生物脫氮、好氧去除有機物等則采用研究探索模式，并向?qū)W生展示典型廢水的英文綜述論文，進行拓展學(xué)習(xí)；強化典型工業(yè)廢水處理實際案例，“以案例為橋梁，理論聯(lián)系實際”“以互動為手段，促進共同學(xué)習(xí)”，如介紹“吸附—生物耦合生態(tài)處理”技術(shù)具有投資與運行費用低、出水水質(zhì)好、剩余污泥產(chǎn)量少、易維護等優(yōu)點的同時，讓學(xué)生樹立服務(wù)地方的意識。

3.體現(xiàn)授課過程的參與性

采用小組研討式教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生探究能力，鼓勵分享，可以實現(xiàn)師生、生生的有效互動。[11]因此，本課程在選用外文原版教材，強化英語教學(xué)的同時采用研討式教學(xué)方法，使學(xué)生在掌握微生物處理污水專業(yè)知識的同時，提高閱讀環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)英語文獻的能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力與團隊合作精神，為學(xué)生樹立學(xué)好英文的自信心。

4.體現(xiàn)授課過程的參與性

英文教學(xué)與多媒體教學(xué)有機結(jié)合，可以加強學(xué)生的互動。本課程采用多媒體輔助教學(xué)，采用Powerpoint軟件制作的英文幻燈片和微生物反應(yīng)器的英語錄像片作為教學(xué)的輔助手段，將污水微生物處理過程制作成錄像，激發(fā)學(xué)生的興趣，幫助學(xué)生對知識進行理解與掌握。在教學(xué)過程中，教師堅持采用英文課件、英文授課，并鼓勵學(xué)生盡量用英文交流。為降低學(xué)生在英語理解上的難度，教師會利用非語言行為幫助學(xué)生理解。

(三)考核方式

本課程采用多角度、多途徑對教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容等開展課程評價，提高平時成績的比例。為讓學(xué)生自主、積極地提出問題與回答問題，平時成績重點考查學(xué)生回答次數(shù)、提問次數(shù)等；在期末考試時，側(cè)重考查學(xué)生的綜合素養(yǎng)。[12]

針對本課程的特點，期末考試要求學(xué)生結(jié)合自己的研究方向制作全英文PPT，以模擬參加學(xué)術(shù)會議的形式，向全班同學(xué)進行匯報，并由同學(xué)進行提問，教師通過學(xué)生的展示、回答問題對學(xué)生進行考核。

在平時的過程性評價中，通過針對當(dāng)下污水生物處理技術(shù)的熱點問題布置小組作業(yè)，考查學(xué)生自主學(xué)習(xí)、資料整理、團隊合作及分析問題、解決問題等方面的能力。

在“雙一流”建設(shè)的背景下，為擴展學(xué)生的國際視野，本次微生物處理實驗方法課程國際化建設(shè)，整合教學(xué)與項目資源，旨在體現(xiàn)科學(xué)研究的最新成果和教科融合趨勢，拓展課程的深度與廣度，實現(xiàn)學(xué)生的興趣驅(qū)動學(xué)習(xí)、研究導(dǎo)向?qū)W習(xí)，同時充分利用科研平臺，完成“理論到實踐”再到“理論升華”的過程，以此培養(yǎng)有家國溫度、研究深度、學(xué)術(shù)長度的研究型人才。