環(huán)境工程學(xué)課程教學(xué)改革初探

陳 波，練建軍，盛廣宏，孟海玲，戴 波，王雅萍

(安徽工業(yè)大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

環(huán)境工程學(xué)課程是面向我校環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)本科生開設(shè)的專業(yè)主干課程，開設(shè)目的是讓學(xué)生掌握環(huán)境污染中水、氣、固三方面的污染控制原理及主要處理技術(shù)。由于該課程開設(shè)時間較短、相關(guān)教材極度缺乏等原因，在理論教學(xué)過程中已發(fā)現(xiàn)了諸多問題。而與之配套的實驗教學(xué)體系主體還是停留在驗證理論基本知識的層面上，對學(xué)生工程意識和應(yīng)用能力的培養(yǎng)較為欠缺?？紤]到當(dāng)前社會發(fā)展中對具有工程實踐能力和創(chuàng)新綜合素質(zhì)的環(huán)保設(shè)備專業(yè)學(xué)生的強烈需求，本文以環(huán)境工程學(xué)課程為例，在理論教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段，及考核方式四個方面，以及實驗教學(xué)體系中提出“4+3”的改革思路，并與各位同行互相探討，以期為工科類高校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方式提供有益參考。

一、理論教學(xué)環(huán)節(jié)

(一)教學(xué)內(nèi)容

環(huán)境工程學(xué)在環(huán)保設(shè)備工程領(lǐng)域方面尚未有針對性教材，目前使用的教材為環(huán)境工程專業(yè)中應(yīng)用較多的蔣展鵬主編的《環(huán)境工程學(xué)》，包括水、氣、固、噪聲及其他污染等四個方面的內(nèi)容，然而對于環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)的學(xué)生來講，該教材內(nèi)容稍顯寬泛，對實際工程領(lǐng)域中主要應(yīng)用技術(shù)的污染控制方法及其主要設(shè)備仍需作進一步補充和凝練。另外，目前該課程總計80學(xué)時，實驗僅占10個學(xué)時，對于該專業(yè)應(yīng)用復(fù)合型人才培養(yǎng)要求的達成稍顯不足。為解決上述問題，結(jié)合我校環(huán)保設(shè)備工程以水處理為主的專業(yè)特色，我們對該課程原有教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排進行了優(yōu)化，將理論課總學(xué)時由原來的70學(xué)時改為64學(xué)時，實驗學(xué)時由10學(xué)時增加至16學(xué)時，以加強學(xué)生動手操作能力；其次是對主要內(nèi)容進行了凝練，提高應(yīng)用更為廣泛的污染控制技術(shù)方面的理論學(xué)時。

(二)教學(xué)方法

該課程原理論教學(xué)模式是以教師講解為主，教師通過PPT及板書的形式向?qū)W生傳授知識，而學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性并不高，教學(xué)過程單一、枯燥，效果難以達到預(yù)期效果。對此，我們從以下三方面對該課程的教學(xué)方式進行優(yōu)化：

一是加入討論環(huán)節(jié)。在教學(xué)過程中讓學(xué)生開展小組討論，針對相關(guān)問題進行辯論及問答，這樣有利于學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解，提高學(xué)習(xí)效率。

二是加強課后思考。在重要知識點講述之后，給學(xué)生布置具有針對性、發(fā)散性的思考題，同時在下節(jié)課就該問題進行提問，并加以詳細(xì)講解。這種方式不僅能使學(xué)生在課后對知識進行溫故，提高課后查閱資料能力，同時也提高了自學(xué)能力。

三是增加案例分析。在重點內(nèi)容講解過程中，需增加一到兩個工程案例，學(xué)生分組討論提出解決方案后，教師給予合理的評價，并提出實際解決方案。這樣更加深了學(xué)生對所學(xué)知識的印象，同時也有利于對實際工程的認(rèn)識。

(三)教學(xué)手段

原教學(xué)過程中主要借助多媒體課件來對課本內(nèi)容進行講解，教學(xué)手段單一，教學(xué)過程刻板，不利于工科學(xué)生對工程領(lǐng)域方面的認(rèn)知。為此，我們在理論教學(xué)過程中，為學(xué)生提供大量生動形象的環(huán)保設(shè)備圖片，使學(xué)生能將課本中提到的構(gòu)筑物或設(shè)備結(jié)構(gòu)圖與工程實際中的實物圖結(jié)合起來；同時，采用動畫仿真的形式，來揭示一些復(fù)雜環(huán)保設(shè)備的工作原理與運行機理，以及加深對污染處理工藝的認(rèn)識和理解。通過這些手段，增強教學(xué)內(nèi)容的真實感，提高學(xué)生在課堂中的學(xué)習(xí)效率。

(四)考核方式

考核方式主要涉及兩方面：其一，考試時間安排。該課程之前采用的是集中學(xué)習(xí)，最終進行期末考試的形式，然而學(xué)習(xí)時間跨度太長，復(fù)習(xí)內(nèi)容太多，導(dǎo)致學(xué)生普遍反映考試難度大。因此，在第一部分“水污染控制”后即安排對該部分進行考試，當(dāng)?shù)诙糠纸Y(jié)課后再安排一次考試。這樣可以更有利于學(xué)生及時復(fù)習(xí)。其二，以前該課程考核方式采用傳統(tǒng)的卷面筆試成績?yōu)橹?，輔以學(xué)生的平時成績。由于平時成績的主觀影響因素較多，因此難以給出十分客觀公平的評價。這種考核方式導(dǎo)致學(xué)生形成“平時學(xué)習(xí)敷衍了事，考試前臨陣突擊”的習(xí)慣，且對所學(xué)知識的掌握也不夠牢固，往往考后即忘?；谝陨戏治鑫覀兘⑷轿坏目己朔绞?，考核將包含期中、期末筆試，學(xué)生討論、辯論環(huán)節(jié)的平時考核，以及實驗環(huán)節(jié)的考核。其中筆試更注重對基礎(chǔ)問題的考查，平時成績中的討論、辯論及問題回答所占比例相應(yīng)提高。另外，原課程考核比例劃分情況為期末考試、平時表現(xiàn)、實驗成績分別占70%、20%、10%，現(xiàn)修訂為筆試成績、平時表現(xiàn)、實驗成績分別占65%、15%、20%。通過考核方式的優(yōu)化，促使學(xué)生提高動手操作能力，并加強平時學(xué)習(xí)的效果。

二、實驗教學(xué)體系

實驗教學(xué)是理論教學(xué)的重要輔助部分，是高等院校培養(yǎng)學(xué)生過程中的一個重要環(huán)節(jié)。[1]環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)依托于環(huán)境工程專業(yè)良好的實驗條件，加上學(xué)校對新增專業(yè)的重點扶持，近幾年得到了快速發(fā)展，但是當(dāng)前本專業(yè)的實驗教學(xué)狀況仍存在一些問題，需要進一步完善。

(一)實驗儀器設(shè)備

雖然學(xué)校對新專業(yè)的實驗儀器和設(shè)備已有一定投入，但畢竟環(huán)保設(shè)備工程是新專業(yè)，在已有設(shè)備的臺套數(shù)，以及通過實地考察發(fā)現(xiàn)新的技術(shù)設(shè)備等方面仍需不斷補充完善。如在水處理方面，已有的水處理系統(tǒng)目前僅有四種，還不能夠滿足學(xué)生對水處理單元較為完整的實際認(rèn)識及模擬操作。在大氣方面，二氧化硫噴淋吸收實驗裝置和氮氧化物的催化凈化實驗裝置，將再增加臺套數(shù)。另外，現(xiàn)有除塵器只有機械振打袋式和旋風(fēng)兩種傳統(tǒng)類型，且僅能滿足學(xué)生的感性認(rèn)識，無法進行實際工程模擬操作。經(jīng)教學(xué)團隊討論，我們將根據(jù)實際工程設(shè)備等比例縮小定制可運行的設(shè)備，如脈沖袋式除塵器，在處理技術(shù)和設(shè)備操控性方面都能讓學(xué)生有新的認(rèn)識和提高。

(二)實驗教學(xué)方法

目前采用的實驗教學(xué)方法基本上是由指導(dǎo)教師介紹實驗?zāi)康?、實驗原理以及實驗過程中所用的儀器設(shè)備，并進一步向?qū)W生說明儀器設(shè)備的使用方法、實驗步驟、數(shù)據(jù)整理及結(jié)果分析等，幾乎包含了整個實驗的全過程。學(xué)生只需按要求去操作，無需查資料，也幾乎沒有了思考創(chuàng)新的余地，這種照方抓藥的教學(xué)模式，嚴(yán)重影響了學(xué)生對實驗課的興趣，從而導(dǎo)致學(xué)生的主觀能動性減弱；其次，該課程所包含的水、氣、固三部分的實驗內(nèi)容較為分散，而實驗學(xué)時又比較少，不利于綜合實驗的展開。對于復(fù)雜工程問題的解決涉及較少，且系統(tǒng)性不強，對學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)不足。為此，我們提出如下實驗教學(xué)改革方案。

一是采用“學(xué)生為主體”的教學(xué)模式與“啟發(fā)式”的教學(xué)方法。在整個實驗教學(xué)過程中，教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生去思考和討論，并鼓勵學(xué)生帶著問題去開展實驗。如在開展SBR反應(yīng)器污水處理實驗中，教師可提出本次實驗?zāi)康募敖Y(jié)果達成狀況，并向?qū)W生提問SBR反應(yīng)器啟動前微生物的培養(yǎng)和馴化過程，引導(dǎo)學(xué)生思考后續(xù)的實驗步驟，以及實驗設(shè)備參數(shù)改變對實驗結(jié)果可能帶來的影響。之后讓學(xué)生分組運行SBR反應(yīng)器，通過不同組不同條件的運行，測定反應(yīng)過程中的溶解氧、COD、pH值、SS、SV等水質(zhì)指標(biāo)，并觀察活性污泥的生物相。通過不同組不同條件整個周期的運行，不僅能避免學(xué)生間實習(xí)報告的相互抄襲，同時還能全面了解SBR反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和運行情況，以及SBR反應(yīng)器去除污水的工藝過程。

二是以污染處理工程為實驗單元，提高實驗教學(xué)的系統(tǒng)性和綜合性。環(huán)保設(shè)備工程專業(yè)的實驗針對性和綜合性較強，且環(huán)境工程學(xué)本身又包含水、氣、固等多方面實驗內(nèi)容，因此在主要污染控制實驗中將驗證型實驗向綜合性實驗轉(zhuǎn)型是很有必要的。[2]例如在污水處理工程實驗中，可以根據(jù)實際情況考慮將幾鐘工藝單元整合在一起，組成一個實際污水廠的模擬綜合型實驗，涉及預(yù)處理、生化處理、深度處理等環(huán)節(jié)，通過對各處理單元進出水水質(zhì)指標(biāo)的檢測分析，提高學(xué)生的動手能力和工程化分析能力。在大氣污染控制工程實驗中，由于顆粒物和氣態(tài)污染物在實際環(huán)境中往往同時存在，因此，可考慮開設(shè)典型除塵工藝與煙氣脫硫脫硝工藝相結(jié)合的綜合性實驗，通過多個處理工藝的串聯(lián)組合，以及組合方式的改變，全面提升學(xué)生對理論知識的掌握，及對工程理念的理解。

三是以學(xué)生的興趣為導(dǎo)向，讓學(xué)生參與整個實驗過程。教師提供不同類型的綜合性實驗，只搭建實驗的框架，學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇不同的方向，查閱相關(guān)資料，補充并完善整個實驗。然后以小組的形式討論，整合一套更為完善的實驗方案。教師確認(rèn)合理后再以小組為單位準(zhǔn)備并完成實驗。通過以興趣為導(dǎo)向，參與整個實驗過程，不僅能增加學(xué)生對實驗的興趣，同時能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

(三)實驗考核辦法

該課程目前的實驗考核辦法是根據(jù)學(xué)生的出勤率和實驗報告來評定實驗總成績，由于缺乏實驗中間環(huán)節(jié)的細(xì)化考核，以及實驗報告偶有抄襲的不良現(xiàn)象，導(dǎo)致實驗成績難以全面真實的反映學(xué)生對實驗內(nèi)容的掌握程度以及學(xué)生動手能力的高低。因此，建立科學(xué)合理的實驗考評體系是很有必要的。我們在原有考核基礎(chǔ)上新增了實驗過程提問及實驗考試兩個環(huán)節(jié)。實驗過程提問能夠更好的反映學(xué)生對實驗過程中相關(guān)知識點的掌握程度，也能促使學(xué)生在實驗過程中加強思考；增加實驗考試環(huán)節(jié)不僅能夠判斷學(xué)生對實驗原理的掌握程度，同時也可強化學(xué)生對實驗內(nèi)容的進一步鞏固。

三、結(jié)語

針對當(dāng)前環(huán)保領(lǐng)域?qū)Νh(huán)保設(shè)備工程應(yīng)用復(fù)合型人才的需求與環(huán)境工程學(xué)教學(xué)效果現(xiàn)存的問題，本教學(xué)團隊從理論教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核方式和實驗教學(xué)體系提出“4+3”的改革思路并進行了初步實踐，使環(huán)保設(shè)備工程新專業(yè)的學(xué)生在充分掌握基礎(chǔ)理論的同時，也能增強了實踐動手能力。