农业环境污染控制趋势下 的环境工程专业改革探索

    周权锁 邹建文 徐蕾

    

    摘? ? 要：文章从农科院校环境工程专业改革的必要性出发，阐述农业环境污染控制趋势下出现的“三新”经济，探索农业环境污染控制趋势下的环境工程专业改革路径，即保障非实体平台的有效运行，完善“三位一体”人才培养模式，开展大类专业招生，建设特色导师团队，优化培养方案与课程体系等。

    关键词：农业环境污染控制;环境工程;专业改革

    中图分类号：G642.3? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? ?文章编号：1002-4107（2020）07-0026-03

    2017年教育部在复旦大学召开中国高等工程教育发展战略研讨会，达成了我国建设新工科的“复旦共识”。2019年在浙江安吉又共同发出对我国高等农林教育建设的总体部署，形成新农科建设的“安吉共识”。新时代新使命要求高等农林教育必须创新发展，新农业新乡村新农民新生态建设必须发展新农科和新工科，农科院校环境工程传统工科承载了以中国特色农业农村现代化生态和环境保护与控制所面临的新机遇与新挑战，需要深化改革。

    一、农科院校环境工程专业改革的必要性

    （一）农科院校环境工程专业高教发展之需

    1998年教育部专业目录调整，我国许多非工科优势高校（如农林、地质、师范、医药……）的农业环境保护、环境监测、环境卫生、生态环境等专业改名为环境工程专业，即使经过多年的建设和发展，发端于“农科”或“理科”的这些环境工程专业培养的本科生总体素质仍然偏“软”，工程实验、设计、调试及运行能力有所欠缺，与环境工程专业认证和培养规范要求仍有较大差距。当前，研究我国农业的集约化和规模化不断推进过程中产生的环境污染问题与现状，以及农业环境污染控制趋势下的“三新”经济建设的人才需求与培养是当前的研究热点。

    （二）农科院校环境工程专业教育质量保障之需

    工程教育专业认证和CDIO模式是环境工程专业教育质量保障体系的重要组成部分，如何通过专业认证与CDIO教育模式，提升农林高校环境工程专业学生“工科”素质和培养质量，实现从“软”（农学、理学）向“硬”（工学）的转变，一直成为教育部环境科学与工程教学指导委员会、各相关行业性高校聚焦研究的又一问题，因此，新时代农科院校环境工程专业改革与探索，将是高等农林工程教育研究的重点方向。而在农科院校环境工程专业认证中，把对实践教学环节的考查应放在突出位置，明确提出要设置与完善面向农业的实践教学体系和平台，提升培养学生的工程能力[1]。

    （三）农科院校环境工程传统工科解决农业、农村环境污染问题之需

    新时代在新工科与新农科建设融合背景下，农科院校环境工程传统工科必须赋予新工科内涵为解决农业、农村环境污染问题做出贡献，必须培养大量具有面向农业环境污染控制工程能力的人才。对于非工科优势高校的农科院校环境工程传统工科来说，改造与升级是必由之路，也是培养在畜禽养殖粪污废水、固体废弃物无害化与资源化、农业面源和重金属污染控制与修复等方面具有突出“优势和特色”人才的关键。

    二、农业环境污染控制趋势下出现的“三新”经济

    农业环境污染控制趋势下的“三新”经济是经济中新产业、新业态、新模式生产活动的集合，是指聚焦农业和农村源的生态环境问题的新产业、新业态、新模式的简称。

    （一）新技术及其装备和产品研发（新产业）

    新产业指应用新兴技术而形成一定规模的新型经济活动。针对目前阶段的国家战略和行业需求以及未来发展方向，同时突出对农业环境问题研究特色而形成的新技术，主要有：集约化养殖粪污污染综合防治技术与装备研发，畜禽养殖场粪污污水智能收集和生物聚沉氧化处理新技术，农业废弃物好氧发酵技术与智能控制设备研发，农业废弃物厌氧发酵及资源化成套技术与设备研发，水土流失型氮磷面源污染阻截技术与产品研发，水稻主产区氮磷流失综合防控技术与产品研发，旱地主要粮食作物（小麦玉米）主产区氮磷淋失阻控技术与产品研发，设施农业氮磷污染负荷削减技术与产品研发;农田重金属污染阻隔和钝化技术与材料研發，重金属污染农田的植物萃取技术、产品与装备研发，农田重金属污染地球化学工程修复技术研发，重金属污染耕地安全利用技术与产品研发，农田有毒有害化学、生物污染防控技术与产品研发，低累积作物品种筛选与超富集植物间套作修复技术研发，农业面源和重金属污染监测技术与监管平台研发，农业面源和重金属污染检测技术设备研发及标准研制等。应用上述的这些新技术可以直接催生、推动产业的分化、升级、融合从而衍生出新产业。

    （二）新型工程业态（新业态）

    新业态指顺应多元化、多样化、个性化的产品或服务需求，依托技术创新和应用，从现有产业和领域中衍生叠加出的新环节、新链条、新活动形态。农业环境污染控制趋势下出现的新型工程业态，主要包括固体废物资源化与清洁生产，新型肥料的创制与开发工程，污水、污泥的清洁工程与资源化利用，生物质废弃物的清洁与生物质碳资源化利用工程，农业面源污染与水环境污染控制工程，重金属、营养盐、农药、肽酸酯、持久性有机污染物、抗生素和雌激素等污染农田土壤的修复工程，冶炼、化工、石化、农药类企业搬迁后污染场地土壤及地下水修复工程，以及为实现农业资源可持续利用、环境风险管理和低碳农业环境提供的技术装备和工程等等。

    （三）集成综合技术新模式（新模式）

    某一区域依托单一新科技成果、单元技术创新和应用，进行整合和重组，形成高效并具有独特解决农业环境污染问题的集成综合技术新模式。我国目前阶段主要有：珠三角镉砷和面源污染农田综合防治与修复技术，华南镉铅污染农田修复与安全利用集成技术，中南镉砷污染农田综合防治与修复技术，西南粮食主产区重金属和农业面源污染综合防治与修复技术，长江中游双季稻区面源污染综合防治技术，长江下游农业面源和重金属污染防控集成技术，长三角镉砷和面源污染农田综合防治与修复技术，黄淮海集约化养殖面源和重金属污染防治集成技术，黄淮海粮食主产区面源和重金属污染综合防治技术，黄淮海蔬菜主产区面源污染综合防治技术，京津冀设施农业面源和重金属污染防控集成技术，西北粮食主产区面源污染农田综合防治技术，东北粮食主产区农业面源污染综合防治技术等等。

    三、农业环境污染控制趋势下的环境工程专业改革路径

    （一）保障非实体新型工科平台的有效运行

    服务国家乡村振兴战略，在新工科与新农科建设融合背景下，聚焦农业和农村源的生态环境问题，以环境—农学—生态学科交叉融合为特色，建立农林高校的非实体环境工程新工科平台。农科院校的环境工程“新型”工科虽然是非实体平台，但是在新型工科建设和发展的“五位一体”统筹布局下[2]，通过建设环境工程新型工科特色教师实体导师团队，建立制度和机制等，保障非实体平台的有效运行。在管理模式上，促进跨学科跨专业跨系之间的协同发展，转变传统的管理体制;在资源分配上，强调教学与科研资源共享，鼓励科研反哺教学，突破先前的院内各系利益格局，鼓励学科与专业间的融合。

    （二）开展大类招生，加强工科氛围建设

    本科教育是打基础的过程，这个基础需要学生有更广阔的学习范围。招生由人才培养的需要来决定，实现由“农业资源与环境、环境科学、环境工程和生态专业”融合的“环境科学与工程”大类专业招生，加强农科院校环境工程工科“氛围”的建设。为了培养我国农科环境类理论基础宽广、实践创新能力和技术应用能力强的应用型、复合型和拔尖创新型人才，专业培养实行宽口径培养。大类招生一年后实施专业分流，降低转专业门槛，让未被心仪专业录取的学习好的学生有了再次选择专业的机会，充分尊重学生自主选择，目的就是为了充分调动学生学习的积极性和主动性，让学生有机会根据自己的兴趣、特长和爱好选择适合自己的专业。大类招生打破了专业壁垒，符合人才培养方向，能显著提升农科院校办环境工程新型工科的“氛围”。

    （三）完善新型工科人才培养方案与课程体系

    以环境工程专业认证要求为准，构建人才培养方案、课程体系，继续夯实工程类课程基础， 在开办好流体力学，环境工程原理，工程制图，环境工程设计，水、气、固废污染控制工程等一般工科类课程的基础上，开好或增开机械基础、排水工程、环境工程设备、工程概预算、仪表自动化、电子技术、电工技术等工科课程。建立农林高校环境工程专业本科生全员进行毕业设计制度。按照农业环境污染控制对人才的需求，突出优势和特色，要求学生很好地掌握固体废弃物处理与资源化、畜禽养殖废水处理及农业面源污染控制方面的知识与技能，加大微生物方面、土壤方面和化学方面的课程，增开土壤污染控制与修复方面的课程，增加学生对农业环境污染方面的认识，强化环境微生物、化学和农业等方面的知识内涵。在固废处理与利用方面，在“固体废物处理与资源化”课程基础上，增开“畜禽粪污废物生物处理”课程。此外，加强“农业废物堆肥”“农村能源建设（沼气池建设）”等方面的知识，并将农业方面的课程，特别是养殖业环境控制相关课程纳入其中，使学生在畜禽养殖粪污废水、固体废弃物无害化与资源化、农业面源污染控制等方面具有突出的优势和特色。

    （四）构建面向农业环境污染控制的实践教学体系

    通过完善农科院校政策体系、教育体系、实践体系和保障体系，整合校内外的资源和力量，形成推动面向农业环境污染控制的环境工程新型工科实践教学体系与平台构建的向前合力。在夯实环境工程专业本科生传统工科“共性”的工程能力前提下，以农业环境污染控制尤其是以其中的“三高”（即有机物浓度高、氨氮高、悬浮物高）养殖废水处理和农业废弃物等有机固体废物处理（水处理和固废处理是环境工程专业的核心内容）为突破口，构建面向新型工科的环境工程实践教育体系和实践平台，以培养环境卓越工程师为目标，实现具有推广性的非工科优势农林高校环境工程专业学生工程能力培养的目标。为推动环境工程新型工科的创新创业工作，设立创新创业教育项目，形成国家、省、校、院四级大学生创新创业训练计划体系，提高学生参与率。通过举办创业菁英培训班、创业实践项目立项支持、大学生创业大赛、入驻创新创业基地等形式，为创新创业人才的成长提供良好的环境，促进创新创业项目落地。

    （五）健全“三位一体”新型工科人才培养机制

    在新工科和新农科建设融合背景下，紧紧围绕国家战略和产业、行业的市场需求，以解决农业农村环境污染问题为中心，以提高学生工程能力和培育新工科工程人才为目标，构建融合“（政）产学研用、专业认证和全員新型工科特色导师制”于一体的“三位一体”环境工程新型工科人才培养模式（见图1）。在“三位一体”模式中，人才培养应该随着新时代“三新”经济的需求，稳中求变可持续发展[3]。以新型工科人才培养目标、培养方案、培养计划为中心，着力重新制定人才培养方案，构建与完善本科生专业认证标准课程体系和研究生CDIO教育理念下的课程体系，拓展新工科时代下的课程内涵，并赋予课程农业院校鲜明的特色;以“专业认证”为抓手，以提高人才培养质量为出发点和落脚点，达到对新工科的专业教育教学质量进行评价和反馈，同时研究专业认证标准的转变与提高，以适应不同层次人才的培养;又以“（政）产学研用”为抓手，探索和创新新工科专业产学研合作教育机制和路径，建立校（地）企协同培养人才体系[4];而贯穿人才培养全过程的全员新型工科特色导师制则是新工科人才培养模式的重要工作机制和制度保证。在“三位一体”人才培养模式中，通过改革专业教育、改进教学管理、建设师资队伍、改善教学条件、坚持发扬持续改进的质量文化等措施，以达到农科院校环境工程传统工科改造升级和实现新工科人才培养的目标。

    （六）建设新型工科特色教师团队

    非实体环境工程新工科平台运行与全员导师制的开展，必须建立环境工程专业新工科特色教师导师团队，通过这些实实在在的教师团队才能瞄准最新的产业或行业发展方向，聚焦关联行业和产业的新技术、新业态和新模式。只有充分凸显各自学校在行业领域的专业优势，才能把自己的农科院校环境工程新工科建成有优势、有特色的学科专业。因此，鼓励教师跨学科、跨专业、跨院系的合作与融合，在教师业绩考核制度上，改变传统单一单位内的评价模式。以南京农业大学为例建立的新型工科特色教师导师团队主要有：农业固体废弃物的资源化利用、有机肥研发团队，阻控重金属积累和作物养分资源高效利用团队，农业固碳减排与气候变化应对、秸秆生物质炭基集成技术研究团队，土壤微生物研究、新型微生物肥料研发团队，沿海滩涂等非耕地资源综合利用及其产品研发团队，有机污染物在土壤—植物系统中的生物学行为研究、土壤修复研究团队，污泥和污水生物处理工程技术研究团队，有机食品、绿色食品无公害食品生产技术规范研究及其产品开发团队。

    四、结语

    农科院校的环境工程专业发端于“农科”或“理

    科”，建设农科院校的环境工程新工科内涵应该是“新型”工科，新型工科必须具有引领性、交融性、创新性、跨界性和发展性等鲜明特征[5]。“新型”指的是对传统的、现有的学科进行改革和升级，包括对内涵的拓展、培养目标和专业认证标准的转变与提高、人才培养模式的改革和创新等而形成的。由于各所农科院校在环境工程行业领域的专业优势和特色不同，只有通过大家不断组织、探索与实践，才能把各自的农科院校环境工程传统工科逐步建成有优势、有特色的新型工科专业。

    参考文献：

    [1]周权锁，陆隽鹤，周立祥，等.面向? ? 农业的环境工程专业实践教学? ? 体系与平台构建[J].实验技术与? ? 管理，2019，（7）.

    [2]林健.新工科建设：强势打造“卓越? ? 计划”升级版[J].高等工程教育? ? 研究，2017，（3）.

    [3]周权锁，陆隽鹤，李荣，等.“政产? ? 学研用”模式中引入专业认证? ? 理念培养卓越人才的研究与实践? ? [J].高等农业教育，2017，（3）.

    [4]周权锁，李荣，徐国华.推进深度? ? ?“产学研用”合作、校企协同人才? ? ?培养机制的研究与实践[J].高等? ? ?农业教育，2014，（12）.

    [5]林健.深入扎实推进新工科建设? ? ?——新工科研究与实践项目的? ? ?组织和实施[J].高等工程教育? ? ?研究，2017，（5）.