环境工程专业学生批判性思维能力提升方法与策略
作者： 金岩［摘 要］ 主要介绍了如何提高环境工程专业学生的批判性思维能力。首先，提出了案例研究、小组讨论和辩论、问题导向学习以及其他方法和策略是有效的方法。其次，探讨了这些方法的优点和缺点，并提供了实际实施方法和具体的教学应用案例。其中，案例研究可以帮助学生将理论应用到实际问题中，小组讨论和辩论可以提高学生的交流和思辨能力，问题导向学习可以培养学生自主学习和解决问题的能力。最后，强调了教师的角色和重要性，指出教师应创建安全和尊重的学习环境，并给出了教师在教学中的具体指导方法。
［关 键 词］ 批判性思维；环境工程；案例研究；小组辩论；问题导向学习
［中图分类号］ G645 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2023）21-0１４５-04
随着环境问题越来越复杂和跨学科化，环境工程专业学生面临着日益严峻的挑战。应对这些挑战需要学生具备超强的批判性思维能力，这对分析复杂的环境问题并开发平衡人类与环境需求的有效解决方案至关重要。因此，环境工程专业学生应该培养批判性思维能力，以提高科研素养[1]。
环境工程是一个需要学生整合各种科学和工程学科知识以及对影响环境问题的社会、经济和政治因素的理解的领域。批判性思维能力对于识别和解决这些复杂而相互关联的问题以及开发既考虑人类需求又关注环境需求的解决方案至关重要[2]。例如，美国弗林特水危机的案例、密歇根州弗林特市的饮用水受到了铅污染，成为公共卫生紧急情况。危机是由多种因素导致的，包括老化的基础设施、水质检测不足以及政府机构与公众之间缺乏沟通。解决危机需要具备批判性思维技能，分析这些因素之间的复杂相互关系，以及对造成危机的社会和政治因素的了解。此外，应对气候变化的挑战时，需要深入了解人类活动和环境之间的相互关系，以及提升平衡经济、社会和环境需求的解决方案的能力。批判性思维技能对于分析这些因素之间的复杂交互作用和制订减轻气候变化影响的有效解决方案至关重要。除了上述案例外，批判性思维技能对于与利益相关者，如决策者、工业代表和公众进行有效沟通也是必不可少的。具备强大批判性思维技能的毕业生将更好地应对他们职业生涯中面临的复杂环境挑战。
本文着眼于批判性思维在提高环境工程专业学生科研能力以应对复杂环境问题所起的重要作用，对环境工程专业学生批判性思维能力培养的实用方法和策略进行全面概述。通过为教育者指导批判性思维技能，为毕业生在环境工程领域应对复杂挑战打下良好的基础。
一、批判性思维对环境工程专业学生发展的重要性
在环境工程领域中，批判性思维能力是一种至关重要的素质。因为环境工程专业涉及许多领域，包括环境污染治理、环境监测、环境规划等，而这些领域的问题通常都很复杂、困难，需要对大量数据进行分析和解释，并且需要进行决策和解决问题。批判性思维可以帮助环境工程专业学生在解决这些问题时做出准确、合理的判断和决策，从而更好地完成工作。
（一）批判性思维可以帮助学生分析问题
环境工程专业学生需要面对各种复杂问题，如污染物的来源、传输和转化过程、环境治理的技术和成本效益分析等。这些问题往往需要从多个角度进行分析，包括环境、社会、经济等，批判性思维能够帮助学生较为全面地分析问题，从而更好地理解问题，找出问题的根本所在。例如，在制订某一废水处理方案时，批判性思维可以帮助学生分析该方案的适用性、经济性、环保性等因素，并将这些因素综合起来进行综合评估。通过这种方法，学生可以更准确地分析问题，并提出更好的解决方案。
（二）批判性思维可以帮助学生进行决策
在环境工程领域，学生需要经常做出决策，如选择不同的治理技术、评估不同的环境风险等。批判性思维可以帮助学生系统地思考和评估不同的决策方案，以便做出最佳的选择。这种方法有助于学生避免盲目跟从某些常规思路或传统做法，更好地考虑现实情况和环境保护的整体目标。例如，在环境影响评价中，学生需要评估不同的方案，包括评估方案的环境影响、社会影响、经济成本等。
（三）批判性思维可以帮助学生解决问题
环境工程领域涉及的问题通常比较复杂，需要进行深入的分析和解决。批判性思维可以帮助学生系统地分析问题，找出问题的症结所在，并提出切实可行的解决方案。例如，在面对环境污染问题时，学生需要分析污染源、污染物的种类、污染物的来源等，并提出相应的治理方案。
（四）批判性思维可以帮助学生评估信息
在环境工程专业中，学生需要评估各种信息，如环境监测数据、科学文献、政策法规等。批判性思维可以帮助学生评估这些信息的可靠性、准确性、适用性等，从而更好地理解这些信息，并在需要的时候运用这些信息。例如，在评估一项环境治理方案的可行性时，学生需要评估相关文献的可信度、相关数据的准确性、政策法规的适用性等。
总之，批判性思维对于环境工程专业学生具有重要的作用。通过批判性思维，学生可以更好地分析问题、做出决策、解决问题和评估信息，从而提高专业素养和实践能力，更好地服务社会和环境。
二、提升环境工程专业学生批判性思维能力的方法和策略
为了成为未来环境领域中复杂问题的解决者和决策者，环境工程专业学生必须具备多角度辩证思考的科学素养，而批判性思维的养成是达到这一科学素养的关键环节。虽然批判性思维的重要性被广泛认识，但教育工作者往往难以确定有效的提高批判性思维技能的方法和策略。因此，我们将探讨四种已被证明对提高批判性思维技能有效的方法和策略，分别为案例研究、小组讨论和辩论、问题导向学习以及其他方法和策略，并结合具体应用研究探索其在环境工程专业学生培养过程中的可行性及重要性。
（一）案例研究
案例研究通过向学生呈现现实世界的问题并鼓励他们分析和评估不同的解决方案，提供了提高批判性思维技能的强大工具。通过分析和讨论案例，学生可以发展批判性思维技能，例如识别假设、认识偏见、评估证据和做出逻辑推理。案例研究可以涵盖环境工程专业的各个领域，如环境规制、污染控制和可持续发展等[3]。例如，一个关于工业污染对水资源影响的案例研究可能要求学生评估不同监管措施的有效性，并考虑每个选项的经济、社会和环境影响。通过对这些问题进行批判性分析，学生可以深入了解复杂的环境问题和影响决策的各种因素。Popil等人[4]在一门环境工程课程中评估了基于案例学习的有效性。结果表明，与传统的讲座式教学相比，基于案例学习可以提高批判性思维和问题解决技能。此外，案例学习组的学生表现出更强的知识保持能力，并能将学习成果转化到新的情境中。
（二）小组讨论和辩论
小组讨论和辩论可以提供一种互动的方式来提高批判性思维技能。通过小组讨论，学生可以分享自己的观点并参与协作解决问题，而辩论则可以挑战学生评估和捍卫不同的观点和论点。小组讨论和辩论可以提高批判性思维技能，例如质疑假设、分析证据和做出明智的判断。例如，一个有关不同可再生能源技术的优点的辩论可能要求学生评估每个选项的环境、经济和社会影响，并考虑所涉及的权衡。通过对这些问题进行批判性分析，学生可以对复杂的环境问题和影响决策的各种因素有更加细致的了解[5]。
（三）问题导向学习
问题导向学习是一种以学生为中心的教学方法，可以提高学生的学习积极性和批判性思维技能，例如分析复杂问题、识别相关信息和评估多种解决方案。例如，一个关于可持续城市发展的问题导向学习项目可能要求学生识别和分析不同发展情境的环境、社会和经济影响，并提出在这些因素之间平衡的解决方案。通过进行批判性分析和问题解决，学生可以深入了解复杂的环境问题和影响决策的各种因素[6]。Alyaseri[7]的一项研究发现，采用问题导向学习可以提高环境工程专业学生的批判性思维技能和问题解决能力。此外，问题导向学习组的学生报告了更高水平的动机和参与度。Berry等人[8]开展了一个与附近河流的水质有关的现实问题的项目，要求学生收集和分析数据，并制订改善水质的管理计划。研究人员发现，使用问题导向学习可以提高学生的批判性思维能力和问题解决能力。
（四）其他方法和策略
其他方法和策略包括苏格拉底式提问，即通过提出深入的问题鼓励学生反思自己的假设和推理过程[9]，以及反思性写作，即通过鼓励学生分析和评估自己的思维过程和决策，来提高批判性思维技能[10]。苏格拉底式的质询是提出开放式问题，鼓励学生对一个话题进行批判性和深入的思考。反思性写作要求学生反思自己的学习和批判性思维过程，并确定需要改进的领域。例如，苏格拉底式的质询可以用来鼓励学生批判性地评估不同的农业实践对环境的影响。反思性写作可以帮助学生识别自己的偏见和假设，并制订克服这些偏见和假设的策略。
总之，案例研究可以帮助环境工程专业学生将其所学知识应用于实际工程当中，并提高他们的分析技能。小组讨论和辩论通过鼓励学生多角度思考问题。问题导向学习可以提高学生处理现实环境问题的能力。其他方法和策略如苏格拉底式提问，通过询问探究性问题，鼓励学生考虑多个观点和评估证据；反思性写作通过反思自己的经验和想法，鼓励学生深思自己的研究假设。这些方法与策略均能有效地促进环境工程专业学生批判性思维的形成。
三、方法和策略的优势和限制
批判性思维是一项复杂的多面技能，不能依靠单一的教学方法或策略进行开发，每种方法和策略均具有优点和局限性，需要相互结合，取长补短。
使用案例研究的优点包括：能够将抽象概念置于具体背景中，引导学生积极参与学习以及提高问题解决能力。通过探讨真实的环境工程问题的复杂性，案例研究为学生提供了发展分析和批判性思维技能的机会，从而使他们成为领域内有效的问题解决者。然而使用案例研究也存在局限：（1）案例研究的开发和实施可能会耗费大量时间。（2）一些案例研究可能无法反映最新或最相关的环境工程问题。此外，因为案例研究是基于实际情况的，它们可能并不总是适用于所有学生或情境。
利用小组讨论和辩论的优势包括：促进积极学习，提高交流技能以及团队合作技能。通过参与小组讨论和辩论，学生可以提升其批判性思维和有效沟通的能力。然而小组讨论和辩论的使用也存在一些限制，主要限制是环境工程课程学习中所涉及的主题可能不是对所有学生都有效，有些学生可能不愿参加小组活动，而其他人可能会主导讨论，阻止其他学生表达自己的观点。此外，小组讨论和辩论可能不适用于所有主题，特别是那些需要结构化和客观方法的主题。
利用问题导向学习的优势包括：促进积极学习，提高团队合作技能、解决问题能力和批判性思维技能。通过参与问题导向学习活动，学生可以提升其批判性思维、有效沟通和合作工作的能力。问题导向学习的主要局限是它需要教师投入大量的准备时间和设计时间。教师必须仔细设计既具有挑战性又与课程内容相关的问题，这可能会耗费大量时间，而且教师必须提供指导和支持，帮助学生解决问题。此外，一些学生可能会因问题导向学习的开放性而感到困惑，并需要更多的指导来提高。
苏格拉底式提问和反思性写作可以有效地提高批判性思维技能，但苏格拉底式提问需要熟练的引导者提出引人深思的问题并有效地引导讨论，而反思性写作可能并不适合所有学生或主题，一些学生可能在写作方面有困难，或者对苏格拉底式提问不太适应。
除了每种方法和策略的优劣之外，考虑实施它们的背景也非常重要。例如，问题导向学习的有效性可能会受到资源可用性和教师水平的影响。同样，当班级规模较大、参与机会有限时，小组讨论和辩论可能不那么有效。另一个重要的考虑因素是对用于提高环境工程专业学生批判性思维技能的方法和策略进行持续评估和调整的必要性。随着新的研究和教学技巧的出现，教师必须愿意尝试和调整他们的方法，以更好地满足学生的需求。