卓越計劃的環(huán)境工程原理教學解析

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［摘要］為加強環(huán)境工程專業(yè)本科生創(chuàng)新能力和應用能力的培養(yǎng)，需要針對環(huán)境工程原理傳統(tǒng)教學過程中出現(xiàn)的問題，科學探究課程體系、改革教學方法，提出合適的教改對策。包括：對環(huán)境工程原理課程體系進行整合，精減理論教學時數(shù)，增設實踐教學，理論教學和實踐教學互為補充、互相促進；精選、改進和增補教學內(nèi)容，與時俱進，以科研促教學；教學方法上轉(zhuǎn)變觀念，突出學生的主體地位，全面提高環(huán)境工程原理課程的教學水平。

［關鍵詞］精選教學內(nèi)容；實踐教學；創(chuàng)新實驗

環(huán)境工程原理是我國全日制大學環(huán)境工程和環(huán)境科學專業(yè)本科生必修的一門重要的專業(yè)基礎課，是學好其他專業(yè)課的基礎。該課程的目的和主要任務是面向環(huán)境污染控制工程實踐，系統(tǒng)、深入地闡述環(huán)境凈化與污染控制的基本技術原理、工程設計計算的基本理論，分析、解決問題的方法論以及提高污染物去除率的思路、手段和方法，為解決實際工程問題提供理論支持[1]。該課程注重培養(yǎng)學生的工程觀點、定量運算能力、實驗技能和設計能力，培養(yǎng)學生用自然科學的原理來理解和分析實際工程問題，提高他們分析和解決問題的能力。環(huán)境工程原理課程涉及的教學內(nèi)容廣而多，在傳統(tǒng)教學過程中，由于教學內(nèi)容抽象，學生不易理解；學生創(chuàng)新意識較弱，綜合實踐能力不強；考核辦法不完善，不能全面反應學生能力。隨著中國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，目前社會最迫切需要的是綜合素質(zhì)高的應用型技術人才，這就決定了傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)目標必須加以調(diào)整[2-3]。且隨著社會進步及科學的發(fā)展不斷地增加、更新，只有通過優(yōu)化課程結構、針對專業(yè)特色建立教學模塊、更新教學內(nèi)容、加強教材建設，強化實踐性教學環(huán)節(jié)，才能在更高層次上探索和改革課程體系，促使學生提高知識應用能力、實踐創(chuàng)新能力。

一環(huán)境工程原理課程體系改革

優(yōu)化課程體系是提高環(huán)境工程專業(yè)本科生培養(yǎng)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)環(huán)境工程原理的特點，完整的課程體系應包括環(huán)境工程原理理論教學、實驗及課程設計。由于歷史原因，我院校原課程沒有配套實踐性教學，學生缺乏實踐操作和認識。針對該缺陷，教學改革過程中增設環(huán)境工程原理實驗課程，同時有的放矢地精選教學內(nèi)容，精簡理論教學時數(shù)，理論教學和實踐教學彼此側(cè)重點不同，但又緊密結合，對教學體系進行整體性完善。環(huán)境工程原理課程體系改革的重點之一是對課程核心內(nèi)容進行梳理。課程包括環(huán)境工程原理基礎、分離過程原理和反應過程原理三部分，三者相互聯(lián)系，形成完整的課程內(nèi)容體系。精減后的內(nèi)容，要求重點掌握環(huán)境工程原理基礎部分的物料與能量守恒原理、質(zhì)量傳遞過程，分離過程原理部分關于污染物分離的沉淀、過濾、吸收及吸附的原理及設計計算，以及反應工程原理部分的關于化學與生物反應的計量學、動力學以及生化反應器的基本解析。

二環(huán)境工程原理教學方法改革

環(huán)境工程原理課程是環(huán)境工程和科學專業(yè)的基礎課，是高等數(shù)學、物理、化學的后續(xù)課程，也是學生從嚴密的邏輯思維轉(zhuǎn)向工程思維的一門課程，工程性和實用性很強，所面對的是真實、復雜的工程問題。以往課堂講授的傳統(tǒng)方法，先原理、公式及公式的推導，后流程及典型設備，往往在一些公式的理論推導上花費了大量的時間，課堂效率低。實施教學改革期間，課時設計上對有關公式的推導進行簡化，而將節(jié)省的課時用于介紹更多的工程知識。各章節(jié)的學時分配，進行適當壓縮，以精講為主，突出重點難點，增加自學內(nèi)容，將節(jié)省的時間用于介紹一些新的行業(yè)動態(tài)和前沿發(fā)展，開闊學生的思路[4]。課堂上充分利用現(xiàn)代化手段，利用多媒體工具對過程機理、復雜設備的內(nèi)部結構和物流運動狀態(tài)等內(nèi)容進行形象、逼真、生動地動態(tài)演示，使抽象的問題具體化、形象化、實際化。課堂上引入環(huán)境熱點話題，凸顯課程內(nèi)容的實用性。在講授質(zhì)量傳遞過程這一章節(jié)時，引入一些熱點話題如大氣環(huán)境污染、PM2.5和汽車尾氣催化處理單元，可有效地激發(fā)學生的學習熱情，熱點話題對正處于求知欲旺盛的年輕學生來講永遠都具有吸引力。教學方法上轉(zhuǎn)變觀念，突出學生在課堂上的主體地位，全面提高課程的教學水平。鼓勵學生進行有效的課前預習，在課堂上緊跟老師的授課思路；課堂上結合使用啟發(fā)式、討論式、探索式和開拓式教學方法。環(huán)境工程原理課程涉及大量的基礎原理計算，需要學生通過課后復習、完成作業(yè)及思考題加以鞏固。課堂上也要打破傳統(tǒng)的教師權威的觀念，突出學生的主體地位，學生可以充分利用現(xiàn)代化手段查閱資料、獲取信息，并積極與教師討論，由培養(yǎng)知識型人才向培養(yǎng)創(chuàng)新型人才轉(zhuǎn)變。還可充分利用學校網(wǎng)絡教學環(huán)境將電子教案、學習指導、試題解答至網(wǎng)絡課程平臺，讓學生通過自主學習完成復習，并通過討論等功能與老師、同學進行答疑、討論和交流。高素質(zhì)應用技術型本科人才培養(yǎng)，不僅要使學生掌握基礎的知識技能，更重要的是促使學生提高知識應用能力、實踐創(chuàng)新能力等，從“授之以魚”遞進為“授之以漁”。

三充分利用實踐教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

環(huán)境工程原理是一門理論與實際結合的專業(yè)基礎課，實驗課程的開設十分必要[4-5]。在理論課程的基礎上，輔以實踐教學環(huán)節(jié)，有利于促進學生對實際問題的理解和應用。實驗課程設計之初就考慮到，除了基礎性和演示性實驗外，也應包含一些拓展性和創(chuàng)新性的實驗項目，如“組合填料吸附去除廢水中磷的研究“，鼓勵學生充分發(fā)揮主動性，運用吸附的理論知識，自己設計動力學實驗和熱力學實驗方案，并能讓學生初步接觸科研項目。在實踐教學環(huán)節(jié)，要求學生查閱文獻資料，了解當前環(huán)境研究熱點和環(huán)境研究進展，使學生可以認識到本門課程知識對解決實際問題的有效性，而在該過程中培養(yǎng)了學生解決問題的科學思維方法。鼓勵學生參與科技創(chuàng)新項目，培養(yǎng)解決問題能力。高水平的科研工作永遠是提高教學水平的助推器，將科研、教學與應用緊密結合是提高教學水平的有效途徑之一，越來越多的高效開始重視將產(chǎn)研內(nèi)容轉(zhuǎn)化為教學內(nèi)容進而促進教學[6]。環(huán)境工程這門學科的應用性和實用性很強，我們鼓勵學生參與到專業(yè)教師的科學研究中。本團隊教師在主持國家和省部級課題以及企事業(yè)橫向課題時，每年都會接納一些學生參與到課題研究工作中；團隊也已連續(xù)多年指導校級和市級大學生創(chuàng)新課題。學生可根據(jù)自己的興趣選擇項目內(nèi)容，查閱文獻、設計實驗方案、主動安排時間完成研究內(nèi)容?？傊?，為培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、應用知識和創(chuàng)新能力強等特點的應用技術型人才，讓學生更好地適應未來就業(yè)崗位，本改革緊緊圍繞當前環(huán)境工程專業(yè)本科生培養(yǎng)的實際問題，通過調(diào)整理論與教學課程內(nèi)容，增加實踐教學時數(shù)，突出實踐應用能力培養(yǎng)，激發(fā)學生的求知欲，提高了創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力；通過資源網(wǎng)站在線課堂和交流討論的學習，調(diào)動學生的學習主動性。教學改革是一項長期而系統(tǒng)的工程，我們將繼續(xù)總結和完善，為培養(yǎng)出一批符合國家需求的高素質(zhì)應用技術型人才而不懈努力。

參考文獻

[1]胡天覺,曾光明,劉云國,楊春平,單文偉,劉精今,吳娟娟,劉暉.環(huán)工原理課程的改革與創(chuàng)新性學生培養(yǎng)[J].高等理科教育，2010(6):70-73.

[2]湯兵.“環(huán)境工程”專業(yè)課程體系的建設與改革[J].廣東工業(yè)大學學報(社會科學版)，2005(S):190-192.

[3]鐘理.化工原理精品課程建設芻議[J].科學與工程研究，2005(2):39-41.

[4]郭仁惠,劉宏.“環(huán)境工程原理”課程建設改革與實踐研究[J].科技文匯，2010(1):117-118.

[5]高莉,李琴琴,趙英虎,張建忠.基于應用技術型人才培養(yǎng)模式下的環(huán)境微生物學教學改革探索[J].微生物學通報,2017(8).

[6]徐蘇云.《固體廢物處理與處置》短學時課程的教學方法探索[J].新課程學習，2014(1):11-12.

作者:徐蘇云 康詩飛 王吟 張曉東 單位:上海理工大學環(huán)境與建筑學院