教学易

南京工程学院“课程思政”建设课程典型案例展之

《固体废物处理与处置》典型教学案例

固体废物的好氧堆肥处理

内容简介

（一）学情分析

▶1、教学对象分析：

学生在前期对固废处理等方面的基础知识和科学道理已经有一定掌握，深入涉

及垃圾焚烧物理处（如固化、稳定化）置和化学处置（如焚烧）的相关知识，相对

而言这两部分偏向于“看得见摸得着”,其中的大部分阶段和环节学生都能直观感

受到；但是固废“生物处理”部分涉及的内在反应大多属于研究性领域范畴，本科

学生对于理解内在发生科学机制和影响因素需要花费一定的精力；

本章节内容根据《固体废物处理与处置》中的“固体废物的生物处理”章节而

设计，在该知识点充分融入了乡村振兴、垃圾分类、节能减排等知识、贴近生产生

活。值得注意的是，本校学生大多来自于农村、接触农业生产的频次较多，因此学

生对于特定内容会有一定的知识储备，容易产生思考和共鸣；

此外，与《水污染控制工程》中污水生物的相关内容类似，固废生物处理的本

质还是微生物与有机物发生一系列复杂化学反应的过程，因此具有一定化学基础的

学生会取得更好的教学效果，授课教师有必要进行一定程度的调查和科普工作。

▶2、授课知识点分析：

（1）好氧堆肥是固废生物处理的重要方法，对于固废的减量化、无害化、资

源化和稳定化非常重要：未经腐熟的生物有机肥携带大量的致病微生物和寄生性蛔

虫卵，施入农田后会附着在作物上造成直接污染或进入土壤造成间接污染，有机肥

未完全腐熟施用至田间后还会因继续发酵造成土壤温度升高,且易产生有害气体及

物质累积,造成作物根部的伤害。堆肥的最终目的是将有机组分为主的固体废物腐

熟分解成为作物可利用状态的养分和腐殖物质，因此对好氧堆肥的原理和工艺流

程进行深入学习是环境工程学生必须要进行开展的一项教学任务。

（2）针对固废的高效生物处理技术可以有效克服填埋和焚烧处理导致的占地

面积大、处理效率低、处理费用昂贵、环境污染严重的问题，因此它是环境工程领

域和环保工作者必须掌握的重要知识点。很多理工科学生在高中时代，或是其他课

程中已经学习了生物反应的相关知识，但是它们在知识深度上偏低，大多停留于“生

物处理是利用自然存在或人工培养微生物的净化作用”。因此本课程需要在深度上

有拓展，让同学们切实了解“好氧堆肥工艺和微生物的作用过程”；

（3）新《固废法》旨在健全最严格最严密生态环境保护法律制度和强化公共

卫生法治保障，固废高效堆肥需要一系列技术规范标准，可引导学生明白尊重垃圾

分类、堆肥原理选择等步骤的意义，而且堆肥方面法律法规众多，关于生活垃圾堆

肥、畜禽粪便堆肥、堆肥指标监测均有明确规定，因此需要学生深入学习堆肥工艺

的完整发生过程和温度、原来等参数的作用影响；

（4）固废焚烧内容包括较多思政映射与融入点，如堆肥是我国农村应用广泛

的固废处理技术，但是存在卫生性差、效率低等缺点，不利于当前疫情背景下的处

理技术推广，需要深入改进；堆肥能为农业生产带来效益，可以引导学生思考科学

技术和职业道德在此过程中的重要作用；合理的好氧堆肥是一个自然的完整生态循

环过程，会让学生更加的热爱生态，自觉维护生态质量。

★概括起来，本章授课知识点可以分为：何为堆肥，为何堆肥，如何堆肥

▶3、教学困难分析：

（1）固废生物处理的本质是利用微生物处理有机物，这个过程易使学生感觉

抽象从而丧失学习兴趣，而且“微生物”和“有机物”都是相当专业且广泛的专业

名词，比如什么是真菌、放线菌和细菌，什么是木质素、纤维素和糖类，一部分本

科生缺乏科学和具体的认识，也有部分学生可能缺乏生物或化学专业基础而效率低

下，所以如何将这块内容进行精细化地专业教育需要考虑。

（2）固废堆肥和微生物降解有机污染物等教学内容虽然包括诸多具体现象和

实际案例（网络视频很多），容易使学生产生兴趣，但是其中的科学道理也相对枯

燥，同时也不乏一些需要记忆的教学内容（如堆肥定义、堆肥工艺环节、堆肥影响

因素），因此不合理的多媒体组合教学易导致其“娱乐性功能”被放大，并进一步

引发学生“缺少独立思考”和“快餐式学习”的弊端，这不利于专业知识的成果产

出，授课教师需要增加教学方法创新和改革。

（3）目前我国众多工作以节能减排和振兴乡村建设为核心要义，其中固废处

理处置是重要内容之一，而学生掌握堆肥知识的过程和实际工程应用能力存在较大

的差异程度，现有大量教育内容难以引导学习者完成“高阶性、创新性、挑战度、

兴趣度”的学习任务，需要增加相关实践和劳动教育项目。

（二）教学重难点分析

▶教学重点：固体废物堆肥的原理和主要分类，堆肥的发生过程，堆肥的影响

因素，堆肥工艺的组成，堆肥质量的评价标准。

▶本章难点：堆肥的影响因素，堆肥质量的评价标准。

▶教学要点：

“了解”：堆肥的基本原理、作用和分类，堆肥的常用设备，堆肥的发展趋势

“理解”：固废堆肥的发生过程，堆肥的影响因素，堆肥工艺的组成，堆肥与

“三化”之间的联系、

“掌握”：固废堆肥不同阶段的内在反应，堆肥四阶段物质、温度和微生物相

变化，堆肥质量的评价指标、家庭和社区堆肥如何独立开展

（三）教学设计理念

（1）多元智能理论：在本章教学的设计和组织过程中，要考虑到“不同学生

的理论知识和实践技能基础存在差异”（由于这章涉及到大量的化学和生物专业知

识，并且后续会有劳动教育和实践操作环节），分析教育对象的基本情况，发挥他

们不同层次的智能结构特点，扩展学生学习评估的基础、主张“情景化”评估，改

正以前教育评估的功能和方法

★科学构建合作学习小组，综合考虑知识基础、学习能力、学习态度、个人性

格特点等因素，尽可能让不同层次的学生均匀分配在各个组内，这样有利于形成互

帮互助、彼此鼓励和监督的氛围；同时，在合作学习过程中需要明确学生的角色分

工、强化个体责任

★明确并优化学习规则和要求：正式授课时需要尽量营造平等愉悦的讨论环境

和民主宽松的学习氛围，充分发挥个体探究能力；

（2）教学技术从辅助向深度融合转变：基于“固废生物处理工艺需要科学技

术手段”、“焚烧和填埋易造成生物资源浪费”、“堆肥过程能够在家庭或社区中

开展”等多方面知识，推进创新课堂知识、教学改革和劳动教育的深度融合，并构

建一个以服务学生学习需求和工作能力为中心、技术保障和管理服务有力、运行机

制顺畅有效的教育技术服务保障体系。

（3）研究型教学引领：基于研究性教学的出发点，在整个教学设计过程和线

上线下混合资源建设过程中渗透教学规律、丰富教学活动、创新教学行为、提升教

学价值；形成以点到线、以线到面、以面到体且交叉立体的教学结构。在课程建设

过程既要结合传统教学中的授课、作业、测验和考试，又要包括创新教学中以任务

挑战为引导的自主化和个性化学习。

章节目标

（一）教学目标

（1）了解生物处理的原理和反应本质，明白固废堆肥的概念和作用，能定性

和定量地描述堆肥与固废无害化、减量化、资源化处理间的关系。

（2）明确固废堆肥的内在发生过程和不同反应阶段，能明确不同时刻微生物

降解有机物的效率，掌握固废堆肥实际工艺的组成单元和作用；

（2）能运用所学的知识和技能系统设计固废堆肥过程，能针对具体工艺案例

提出改进的措施和方法，能在教师指导下分组完成堆肥桶和后续利用过程

（二）育人目标

▶能力目标：（1）学生能够从污水生物处理章节进行知识迁移，高效掌握固

废生物处理的基本原理和本质反应；（2）学生针对固废生物处理实际处理问题和

典型案例进行严谨分析并能给出合理解释，学会定性和定量分析微生物在固废无害

化、资源化和减量化过程中发挥的作用；（3）了解城市生活垃圾、厨余废物、畜

禽粪便等生物处理处置的方针政策和管理条例，能够系统阐述堆肥质量的评价标准；

（4）将所学知识设计实践操作方案、解决应用问题和内化理论知识，提高知识迁

移能力和思维发散性，培养学生的科研意识和实践操作技能。

▶情感目标：（1）学生通过对典型固废生物处理工艺和堆肥案例的分析，能

够阐明创新、协调、绿色、开放的发展理念，了解大自然和社会发展的整体性和可

持续性，将绿色发展理念内化为学生世界观的基本组成部分；（2）学生能够增强

生态文明建设的战略定力，深入理解固废生物处理的生态环保意义和远大前景；（3）

学生了解废物资源化利用、节能减排、农业发展振兴的重要意义，学生能够通过本

章节的劳动教育项目养成勤俭节约、保护自然的优秀品质，

本节教学通过寻找合适的切入点，将“思政”内容融入课程内容当中。课程中

以环境保护，人与自然和谐发展，理想信念教育为核心，激发学生认知、情感和行

为的认同，实现知识的传授、能力培养与价值引领的有机结合，实现立德树人目标。

课程内容方面以学生为主体，教师负责组织课堂，引领课堂走向和节奏，将“以废

治废”、“节能减排”、“和谐发展”的核心理念融入课程内容

教学设计

（一）整体设计

如下图所示的单元导学单，我们以本课程中“固体废物的堆肥处理”为教学知识

点，详细阐述了如何利用“社区厨余废物堆肥、波卡西堆肥法、自制堆肥土”等教案

案例和内容开展线上线下“混合式”教学和课程思政教育的。

（1）在课前，我们通过在线上直接发布授课教案和自制慕课内容，让学生们结

合教材内容进行自我学习，同时我们针对“固体废物的堆肥处理”这个核心知识点，

提供“洛杉矶某园艺达人利用堆肥培育果树、B站某up主利用自制设备进行波卡西

堆肥法处理厨余废物、印度班加罗尔推广社区堆肥缓解垃圾围城危机”几个教学案

例的相关资料（包括图片、视频、社会舆论反应等），让同学们完成自学测试（考察

知识水平）并开展线上讨论（考察分析问题、表达观点和沟通辩论的能力），教师根

据线上数据反馈可以迅速了解学生的掌握水平和思想动态。

（2）在课堂，教师根据前期分析结果发布形式可多样的教学活动（包括投票、

抢答、头脑风暴、翻转课堂等），如堆肥原料可以选择哪些，同化作用和异化作用分

别指什么，堆肥是如何杀菌消毒的，主要考察学生们对于堆肥科学原理、堆肥过程和

高效堆肥工艺的掌握程度。一方面可以帮助学生快速理解和掌握重难点内容；另一方

面可以使学生能够发现实际问题、解释具体过程、建立工程思维；与此同时，学生能

够养成聆听他人、安全生产、服务奉献社会的情感。

在课堂教师还会根据现有认知水平、主观态度（学习通APP可自动分析）等因素

将学生进行分组，学生针对选定方向和课题进行探索式研究（如垃圾分类对于堆肥的

影响作用、好氧堆肥和厌氧处理的优缺点、堆肥与我国社会发展和生态保护之间的联

系等），在此过程中能够巩固理论知识点，增强规划环节、使用现代工具、解决给定

难题的能力，树立团结分工协作、接纳不同观点、展示成果的意识。

（3）在课后，学生完成对应的习题作业（线上教学平台可自动批改），并在SPOC

讨论区进行二次讨论，从而达到知识目标、能力目标和情感目标的高度达成，教师也

可以通过反思过程提高教学设计能力和教学水平（教学相长）。

（二）育人设计

考虑到总课程案例中的基本教学设计，我们这个章节育人设计主要有以下：

1、基于情境1开展育人：针对“我国城市垃圾处理和农业生产现状”这两个问

题，让学生阅读相关资料、开展线上讨论以进行育人教学设计，事实上这两个问题是

具有紧密联系的。一方面，大城市面临垃圾围城的现象、固废的焚烧和填埋处理会大

幅度侵占农用土地并造成土壤污染、影响农业生产（在这里结合数据说明，如全世界

每年产生4.9亿吨垃圾，而中国就占到其中近1.6亿吨、垃圾年增长率超过10%、现

有700多亿吨垃圾包围大中小城市和乡镇，占地5亿多平方米，并且仍在以每年占

地约3000多万平方米的速度发展着；大型垃圾填埋场周围多有大气、水和土壤的三

重污染）。另一方面，堆肥作为一种经济有效、环境友好的技术手段，通过生物强化

将固废中的有机质转变为富含多种功能基团的大分子胡敏酸类的产品，可修复和改

善土壤质量，将垃圾中的有效资源最大程度循环固定于土壤中，有效解决我国耕地超

负荷种植、有机质持续下降等矛盾（在这里结合数据说明，如2017年全国农作物秸

秆可收集资源量达到8.27亿t，且以每年5%-10%的速度递增。作为产生量最大的农

业废弃物，绝大部分秸秆被焚烧，只有少部分被用于回收利用。将秸秆直接焚烧或土

壤回用，不仅会造成资源大量浪费，还会导致土壤表层团粒结构受损，使土壤板结）。

◆什么是堆肥，可以有直观理解和标准解释：（直观理解）一种对自然的模仿，把可降

解的有机物质变为黑金土。同学们一定听过“垃圾是放错地方的资源”或者“化作春

泥更护花”，所以本章节学习的固废堆肥工艺类似于将二者有机结合起来。（标准解

释）：堆肥指利用自然界广泛存在的微生物（细菌、放线菌、真菌等），有控制地促

进固废中可降解有机物转化为稳定产品的生物化学过程。堆肥化的产物称为堆肥土，

它是一类腐殖质含量很高、肥力价值较好的疏松物质，又可以被称为“腐殖土”或“黑

金土”，体积只有原体积的50-70%

2、基于情境2开展育人：针对“社区堆肥和后续利用”这一典型案例，让同学

理解堆肥是怎么样发生的、一个高效的堆肥应该如何开展、居民如何就近利用材料开

展堆肥，结合课本理论知识使学生掌握堆肥基本过程和堆肥工艺，能准确地说出在不

同阶段发挥作用的主要微生物单元和物质能量变化，从而使学生明白“堆肥原料本质

上是摆错位置的垃圾、科学高效的好氧堆肥可以有效地提高生态环境质量”，从环境

保护角度树立日常生活中全方位节能减排的思维观念，结合具体反应过程使学生明

白相关政策法规确定堆肥技术规范和效果评价指标的依据。

尤其是，我国大量人口的共同消费导致了垃圾过载。在中国城市生活垃圾中，以

“湿垃圾/厨余垃圾”命名的这类垃圾，占比超过一半；相较于干垃圾，厨余垃圾还

以收集难、转运贵、处理设施还未跟上等问题，凸显了处理难度；在中国各个城市逐

步开展的生活垃圾分类，能分离出更多的厨余垃圾，从而催生更多的厨余垃圾处理

厂，是一个显而易见的良性趋势。引导同学们思考：结合本章学习知识，城市居民或

社区能用什么方法帮助城市湿垃圾减量，降低城市的垃圾处理负担呢？

这里的社区指的是物理意义的社区，比如城市里的一个住宅小区或者胡同里弄

式的小街区。在社区里，极有可能找到一个足够大的物理空间和足够多的分拣好的可

堆肥厨余，这让有氧堆肥成为可能。除此之外，往往还需要：堆肥的设备，比如木栅

或水泥砌的三箱堆肥区；多位负责管理堆肥的社区工作人员或志愿者，他们也负责堆

肥的品控；分配堆肥的方案等。

3、基于学生分组实践探究开展教学：针对居民社区堆肥和目前网络推广较多的

波卡西堆肥法，引导同学们分组开展实践操作，包括自主制作堆肥桶、选择堆肥原料、

添加堆肥菌剂、种植绿植或蔬菜等（整个过程可从延长至学期结束），从而提高他们

分析问题和解决问题的能力，并从劳动教育角度对学生进行育人设计。

当前国家提倡垃圾分类以及环保生活，自制堆肥桶不仅可以为花草蔬菜养殖培

养合适的营养土，而且还能减少宿舍或家庭垃圾的产出。制作堆肥桶非常简单，只需

要准备一个塑料大桶、一个塑料龙头以及一个打孔器就行了！没有电钻的宿舍也是可

以制作打孔的，只需要用钳子夹住打孔器在火炉上加热几分钟，然后对准塑料桶烫下

去就可以了。制作好后在桶里倒入一层土一层堆肥原料，最上面再盖上一层土密封桶

就行了！半个月后桶内会慢慢渗出液体，这个液体是可以稀释后浇花淋菜的！夏天2-

3个月，冬天3-6个月左右，桶内的东西就能发酵成营养价值非常高的土。

【目前很多学校都在推广劳动教育项目，但是实际内涵却有待广大教师理解，

我觉得完全可以通过这个案例来开展，具体思路和意义如下】：

★从教育内容上来看，劳动教育可以看成是“关于劳动的教育”，既包括正确的

劳动情感、劳动观念和劳动态度的培养，也包括劳动习惯和劳动技能的培育等，承担

着独特的教育任务；从教育的形式来看，劳动教育可以理解为“通过劳动的教育”，

让学生通过生产劳动的实际锻炼全面提升德智体美劳各方面素质；从教育的目的来

看，劳动教育也是“为了劳动的教育”，通过劳动教育可以培育学生辛勤劳动、诚实

劳动、创造性劳动的品格，形成积极向上的就业创业观，提高完成相关专业工作的劳

动能力以及在实践过程中分析问题、解决问题的能力，为大学生将来走向工作岗位奠

定坚实基础。

★将劳动教育与专业教育、创新创业教育、产教融合、实习实训、社会实践、志

愿服务、校园文化建设等有机结合，聚散为整，体系建构，实现“关于劳动的教育”、

“通过劳动的教育”“为了劳动的教育”的有机统一，不断强化大学生劳动价值观、

劳动情感态度、劳动品德、劳动习惯、劳动知识与技能等各方面劳动素养的培养

★同时，这也可以看作是感性和理性兼具的劳动教育，通过劳动知识与技能培育

让大学生“懂劳动”，也就是通过系统的劳动科学知识的教学，为大学生劳动素养的

提升奠定坚实基础，但是这里的核心问题在于如何将成果评级纳入成绩考核

实施过程

本章课程的教学过程主要分为“设疑导入-启发式教学-实际生产案例-劳动

教育项目-课程思政融入-课程价值升华”几个步骤。它们相辅相成且从实际出发，

遵循学生掌握知识过程“由浅入深，循序渐进，由感性到理性”的认识规律。

■新课设疑导入

国家发改委近日发布《关于加快废旧物资循环利用体系建设的指导意见》，要

求到2025年，废旧物资回收网络体系基本建立，其中包括1000个以上绿色分拣中心；

废钢铁、废纸、废塑料等9种主要再生资源循环利用量达到4.5亿吨等。我国每年所

产生的固体废物数量巨大，这些固体废物已成为环境的重要污染源。其处理方法主

要有填埋、焚烧及生物处理等，处理的最终目标是无害化、减量化和资源化。近年

来，国内外很多公益组织和相关企业开展固废生物处理的相关研究。与传统的填埋、

焚烧等其他废物处理处置方法相比，生物处理技术（包括好氧堆肥、厌氧发酵、生

物转化）主要对废物中的有机成分进行处理。尤其是南京工程学院校内目前建有不

少食堂厨余废物的后续处理单元，因此学生们对于固废堆肥的科学内涵和产业化

工艺流程会产生浓厚的兴趣。生物技术能处理固体废物中的哪些物质？处理后能

达到怎样的效果？运用生物技术处理固体废物又会面临哪些挑战？需要控制哪些

因素才能实现高效的处理？

这些问题不仅能够引起学生们的激烈讨论，也具有发散性的结果，更是与本章

教学内容密切相关。这种设疑导入的课堂导入方法，基于生活收集运输和预处理后

的深度处理展开讨论、建立学生已有认知水平与新知识的联系，在引入新课内容前

更是强调“三化”政策的重要引导作用。通过对固废堆肥的广泛应用和发展前景介

绍，引发学生对三个核心问题（堆肥的内涵、堆肥的作用、堆肥的工艺流程）进行

思考，这些问题也对下一部分“厌氧发酵”具有指导作用。

◆在此过程中可以提供一些阅读材料

★比如印度班加罗尔的社区将厨余、干树叶、椰渣（不带菌种）、锯木渣，再

加一种微生物菌种，混在一起用破碎机打碎后进行堆肥。该小区的垃圾处理房大概

三百平方米，不光用来堆肥，同时做回收垃圾的二次分拣。干垃圾可以卖钱，厨余

也能卖钱。这里由一个福利委员会的女士进行管理，雇佣了6名工人负责垃圾二次

分拣和堆肥管理。每天早上十点到十一点半，小区清洁工上门收垃圾，一栋楼两个

人。这种精细化管理保障了肥质品质，当地很多人都愿意购买堆肥成品。

★堆肥模式是由某公益组织牵头，带领当地公益组织、社会企业和志愿者团体

形成合力,先试先行，这是自下而上的尝试和推广模式。他们借由垃圾危机带来的

契机，促使邦法院出台法令，一旦法令出台，又变成了自上而下的推广和执行模式。

可以说，班加罗尔堆肥模式是自下而上和自上而下两种方式的有机结合，为我们在

中国探索厨余垃圾就地资源化利用（尤其是尝试和推广社区厨余堆肥）的技术和管

理路径提供了新思路。

■多媒体信息媒介的启发式教学

多媒体教学既是对理论内容的强化记忆，又是对生物处理实际案例的形象展

示。从某种程度上说，将多媒体信息媒介手段与传统教学结合也旨在创造一种情境，

在过程中促进学生主动思考“堆肥的发生过程和具体工艺”、主动探究、主动创造，

在较短的时段内成为信息加工的主体和专业知识的评判者。但是需要明确：不合理

的多媒体组合教学易导致其“娱乐性功能”被放大，并进一步引发学生“缺少独立

思考”和“快餐式学习”的弊端，这会使得很多学生在经过教学后继续停留在“领

会、科普”阶段，这不利于专业知识的成果产出。

本章课程在线资源包括众多内容，其中自制在线课程能由浅入深、兼具科普和

科研性的教学，具体涵盖堆肥过程原理、微生物的作用、堆肥实际发生过程、高效

堆肥工、园艺达人自主堆肥等，整体内容体现精细化和专业性，能够适应不同基础

和层次的学生。在制作过程中每一张课件的内容经过反复推敲，有条理、形象化地

展示出本节内容的各个知识点，文字、图片、视频动画相结合，使学生快速、高效

理解固废生物处理反应和好氧堆肥过程的影响因素。此外，教学组成员还寻找了大

量优秀的慕课资源和课外拓展资料么辅助学生理解。从而，最终引导学生递进式学

习什么是堆肥、为什么要堆肥、怎么做堆肥、堆肥怎么发展。

■实际生产运行案例

在传统固废生物处理教学内容建设基础上，本章课程设计和制作过程中增加了

“家庭厨余废物的堆肥处理”、“城市堆肥改善农村土壤质量”、“社区堆肥推动

乡村振兴建设”等内容，这些教学案例能够以更直观的处理效果和具体数据阐明相

关理论知识，如国家投入多少资金、企业运营收入多少、社区通过堆肥节省多少开

支。在当前国家大力倡导生态文明建设的背景下，这能提高教学内容的多样性、时

效性和实用性，并增强学生的学习热情和为社会奉献的决心。

更为重要的是，在相关资金限制下，这些实际案例视频能够承接课堂知识点的

教授、发挥仿真教学的作用，自然地对堆肥工作过程和工艺流程中的一系列知识点

进行介绍和重点说明，因此能够提高同学们的学习自信心和兴趣。

■劳动教育项目

培养德才兼备的高层次人才是高等学校的历史使命和根本职能，也是高校区别

于其他社会组织的本质特征，因此劳动教育项目是一种将理论与实践相结合的新

教学手段，更是通过劳动思想教育、劳动知识与技能培育和劳动实践锻炼的“三位

一体”，推进大学生改变精神面貌、提升专业技能水平。《关于全面加强新时代大

中小学劳动教育的意见》明确提出要“全面构建体现时代特征的劳动教育体系，而

目前大量高校专业课程尚未从“劳动精神面貌、劳动价值取向和劳动技能水平”三

位一体的高度规划和设计劳动教育实施体系，呈现出“离散化”倾向

此外，当前高校课程建设趋向实际应用，因此学生们对于实际工作需求的知识

更为渴望。针对大量章节理论内容与实验无法接轨的问题，本教学组通过可行性分

析、科学评估、技术流程设计等工作，进而促使教学内容与劳动教育项目结合，拓

展学生的知识迁移能力和新技术学习能力。通过科学的实践途径和评估手段，能够

以在教学实施中将抽象堆肥只是和传统教学实践结合和融合，有效提升学生科研

创新以及解决实际问题的能力，这无疑也是课程思政教育的体现之一。

◆为了制定具体项目方法和操作手段，课题组进行了大量尝试，着重实践了适

合高层楼房的波卡西堆肥法和适合庭院的有氧堆肥法（有堆肥桶辅助），这是大多

数城市家庭和学生宿舍可以采用的堆肥方法，在此过程中引导学生理解掌握堆肥的

科学发生过程和微生物的作用、高效堆肥工艺的影响因素

【波卡西桶和有氧堆肥的体验区别怎样呢】

★波卡西桶堆肥对空间的需求较小，只需要容纳一个10-20L容量的桶，此外桶

要能滤出液体；波卡西堆肥法有点类似半有氧，起始阶段还需要投放粉状或液体的

微生物群，之后需要翻搅的频次较少；会有类似泡菜的蔬果发酵的气味。

★有氧堆肥则需要更大的空间，至少1米直径的圆形底面乘以1米高的圆柱体那

么大的空间。有氧堆肥桶可以提供通风和保温的帮助，能够让更小体积的材料充分

发酵，而且非敞露式的堆体有效避免了虫子和老鼠的打扰，所以平常的照顾和维持

就是调配堆肥材料的碳氮比和翻堆。

★在这个过程中要引导学生不把堆肥的维护和管理视为负担而是有趣的挑战。

你可以把堆肥理解为养了一大群微生物宠物，你定期观察它的毛色（菌丝），测量

它的体温，捏一把，感受湿度。堆肥出问题了，立即在群里提问求解，堆里长出黑

水虻，群友也会发信息，精神上支持你翻堆和加干物质处理掉。

■课程思政渗透

本课程也在专业知识讲解之外加入了较多的思政元素，比如（1）介绍固废生

物处理原理时使学生明白“堆肥系统是一个和谐统一的反应单元，需要有机物、微

生物、水分、空气等多方参与”，使学生明白生物处理是人类认识和改造自然时和

谐相处、互相促进的过程，符合可持续发展的生态价值观；（2）教授固废堆肥发

生过程中，紧密结合核心知识要点、典型工程案例和内在思政元素，遵循基于学习

产出的教育模式（OBE），遵循“扣紧培养主线、聚焦培养目标、融合培养资源”的

步骤，力求促进学生能力培养和价值引领的有机统一和快速推进；（3）在分组开

展堆肥桶制作和后续利用时，培养学生分析问题和解决实际问题的能力，这是避免

“大中小学劳育混同化”和“大学劳育中小学化”倾向的重要举措，通过科学的评

价机制和适当的重点讲解积极引导，相互展示和评价能促进学生们进一步开拓思维、

深化对专业知识的理解；（4）展示固废生物处理技术和法律法规的多年变迁，以

及固废生物处理对于我国生态文明建设的重要作用，在此过程中强调堆肥技术规范，

是学生明白固废资源化是未来我国的重大战略需求，因此需要进行深入研究并形成

制度化的文件。这些课程思政元素的融入可以培养学生的理想信念和价值取向，全

面提高大学生明辨是非的能力，培育和弘扬社会主义核心价值观。

总的来说，知识建构体现出逻辑性和完整性，主题明确，聚焦“堆肥过程及工

艺流程”，从对固废生物处理的认识到堆肥的四个阶段、微生物的作用、固废堆肥

的工艺流程、堆肥效率的影响因素，再到堆肥技术规范和推广应用对我国推进生态

文明建设和践行社会主义核心价值观的应用，层层递进、环环相扣。

拓展资料：

■土壤有机碳的固定

土壤是陆地上最大的碳源储藏库，土壤碳库含量是大气碳含量的3倍左右。过

度的放牧与耕种，导致全球土壤不断退化，并向大气中输送大量的CO

2

，从而使土壤

有机碳含量下降。土壤碳库的变化会对全球碳循环造成巨大影响。土壤有机碳的变化

受到诸多因素的影响，如环境因素(降雨频率和植物凋零)、全球变暖、生态系统的转

变、森林砍伐与造林等。土壤中有机碳的持久性和稳定性主要取决于土壤中活性碳库

与惰性碳库的比值，比值越小，说明土壤有机碳越稳定。这主要是由于活性碳很容易

被微生物降解成CO

2

排放，因此并不会影响土壤本身碳库的含量。这也证明了像长

期施肥这种增加土壤活性碳的方法，并不会对土壤中有机碳的稳定性产生太大的影

响，但有研究表明，对氮肥进行一定的处理(如聚合物包膜尿素或生物炭包膜尿素)，

也能增强有机碳的形成与稳定。然而使用堆肥产物对土壤进行长期施肥，由于堆肥产

物中含有大量的HS，可通过HLA和HLM的固碳作用，最终促进土壤有机碳的固

定。综上所述，可以使用富含HS的堆肥产物来固定土壤中的有机碳。且用于堆肥产

物中HS的浓度与疏水性越高，越有利于封存土壤中的不稳定有机化合物，降低微生

物的矿化，减少从土壤中排放出的CO

2

。

除了增加土壤中有机碳的含量外，对土壤有机碳含量的观测也十分重要。相比对

整个土壤有机碳的观察，Chen等建议检测土壤中不稳定性有机碳，能更直观反映土

壤有机碳的稳定状态。由于目前土壤碳损失在逐年增加，如何有效增加土壤碳库中稳

定性有机碳的含量，还是目前全球碳循环研究的一大重点。在改善全球碳循坏时，除

了关注土壤HS外，还要注意其他因素对土壤的作用，如土地利用方式的转变，气候、

水土的侵蚀作用，土壤管理措施的改变等。

■堆肥产品应用风险评价

在全球对肥料需求持续增加的情况下，堆肥应用的扩展与管理也变得越发重要。

但目前我国垃圾分类管理制度还未完善，堆肥原料种类不同且来源各异(大部分为农

业废弃物，小部分为粪便和城市生活垃圾)，若堆肥不完全，原料中携带的病原体与

无机或有机污染物很有可能留存下来，随着堆肥产物的施用而进入环境中。同时，不

同原料堆肥过程中的HS的功能基团和结构演化也不相同，其转化机理也尚不明确，

因此还无法稳定获得能够高效修复特定土壤污染的堆肥产物。另外，对使用关于堆肥

评价的潜在生态风险因素(如堆肥产物重金属浓度、挥发性有机物的产生与排放、堆

肥过程中释放的恶臭等)不同，对堆肥技术应用的风险评价仍没有一个统一的方法。

对堆肥过程和堆肥产物进行准确的风险评估是堆肥在土壤修复方面广泛应用的前提，

为此需要寻找对不同堆肥原料和堆肥产物都适用的生态风险因素指标，依据该指标

改善堆肥过程从而高效获得稳定的堆肥产物。

■讨论与展望

与传统的物理、化学方法相比，堆肥方法更加经济有效，符合可持续发展的绿色

观念。堆肥作为一种将有机质稳定腐殖化的方法，根据不同的土壤需求，堆肥产物本

身还可以使用小分子HLA来提升土壤有机质，真正实现“以废治废”，在土壤污染修

复与质量提升方面拥有巨大的应用前景。但目前对土壤样品的原位检测也发现，HLA

物质在土壤中一般为大分子类物质，这与土壤中观测到的HLA分子形态有明显区别，

其原因有待探究。虽然堆肥能够有效对有机废物进行回用，但也存在一些缺点，如收

益较低、堆肥周期长、堆肥产物质量不稳定、运输与储存成本较高等。因此，了解堆

肥生物降解过程中HS转化及相关作用机理，是跨越影响堆肥发展障碍的重要前提。

因此，未来堆肥方面的研究方向主要包括:（1）研究不同条件(如高温、添加外源

物、微生物接种等)对堆肥产物HS结构和堆肥周期的影响；（2）进一步探明HS在

堆肥过程中的演化机制，从而获得大量具有特定功能的HS；（3）尝试不同有机废弃

物之间的共堆肥或污染源就地堆肥，减少运输与储存成本；（4）对于HS的土壤理化

性质改良以及修复作用之间存在的异同且与HS种类关系，还需要进一步研究。随着

研究的不断深入，堆肥过程与堆肥技术的不断改进会使最终的堆肥产物向更环保、更

廉价、更高质量、更大规模使用的方向发展。

■波卡西堆肥法

波卡西堆肥法是日本琉球大学比嘉照夫教授研究开发的，“波卡西”是从一个日

语单词BOKASHI而来的，意思是“发酵有机物”的意思。波卡西堆肥是指将EM活性

菌剂混合到被发酵物里，一同存放进密封的发酵容器，通过间缺性缺氧发酵来分解

被发酵物质的一种堆肥方法。什么是EM活性菌：EM是英文EffectiveMicroorganisms

的缩写，意思是“有效微生物”。它是由光合菌、乳酸菌、酵母菌、发酵丝状菌、放

线菌等功能各异的微生物组成的一种活性菌制剂。可以抑制有害微生物，尤其是病

原菌和腐败细菌的活动，促进植物生长。这种活菌制剂是用米糠、鱼粉等有机物制

作而成，这里我们叫它“EM发酵糠”或”堆肥促进剂“它以通过认证，就相当于蒸馒

头时用的酵母粉，在多年的实际使用中证明对人畜、环境是安全的。

波卡西堆肥法的优点：1、没有臭味：发酵过程中不会产生像食品变质一样的臭

味，清淡的气味不会令人产生厌恶感。2、操作方便：只要有一个专用发酵桶和一包

EM发酵菌糠就可以着手处理你的厨余和餐余垃圾了。3、周期较短：一般一个制作

周期为4-6周。4、存放方便：随时随地可以摆放和使用，密封性强，不会招来蚊虫、

苍蝇、蟑螂和老鼠。5、成本低廉：一个发酵桶可使用8-10年，一包500g发酵糠可

供一个三口之家使用半年。6、收益颇多：堆肥的产物有两种，一种是发酵过程中收

获的发酵液，另一种是发酵成功后的产物，就是固体状的有机肥。