環(huán)境工程原理課程教學(xué)體系改革與優(yōu)化

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摘要：《環(huán)境工程原理》課程是環(huán)境工程重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生跨入專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的橋梁。本文結(jié)合目前《環(huán)境工程原理》課程存在的問(wèn)題以及自身的授課經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)優(yōu)化課程設(shè)置結(jié)構(gòu)以及開(kāi)設(shè)時(shí)間，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)；采用導(dǎo)向教學(xué)模式轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)觀念，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；將科研和教學(xué)有機(jī)結(jié)合，在提高教師自身水平的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程原理；課程體系；導(dǎo)向教學(xué)；科研教學(xué)互促

進(jìn)入21世紀(jì)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展與環(huán)境破壞之間的矛盾日益突出。為了緩和矛盾，應(yīng)對(duì)我國(guó)當(dāng)前“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”的總體方針，踐行提出的“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保理念，環(huán)境學(xué)科再一次挑起了重?fù)?dān)，這對(duì)環(huán)境學(xué)科的發(fā)展既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。我校1999年設(shè)立了環(huán)境學(xué)科，與其他高校和學(xué)科相比，環(huán)境學(xué)科尚屬年輕學(xué)科，在人才培養(yǎng)課程設(shè)置方面還需不斷摸索和改進(jìn)。為了進(jìn)一步完善環(huán)境學(xué)科的培養(yǎng)體系，作者在2012年進(jìn)入中北大學(xué)后首次開(kāi)設(shè)了《環(huán)境工程原理》課程。《環(huán)境工程原理》是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，到目前為止，該課程的教學(xué)一直處于并將長(zhǎng)期處于摸索階段，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，力爭(zhēng)成為培養(yǎng)學(xué)生解決環(huán)境實(shí)際問(wèn)題能力的先鋒課程。

一、課程現(xiàn)狀及問(wèn)題

首先，我校的環(huán)境學(xué)科設(shè)立較晚，環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)尚在初創(chuàng)階段，沒(méi)有一門(mén)技術(shù)原理性的專(zhuān)業(yè)課程，因此化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的《化工原理》課程一直是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的必修課，是基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課過(guò)渡的橋梁。然而，《化工原理》課程的講授一直用的是化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的教師和教科書(shū)，長(zhǎng)此以往，專(zhuān)業(yè)之間的差異突顯。為了使教學(xué)內(nèi)容更加適合環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)特色，滿(mǎn)足環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的需求，2012年將《環(huán)境工程原理》引入本學(xué)科培養(yǎng)方案中。然而新的問(wèn)題又出現(xiàn)了，《化工原理》和《環(huán)境工程原理》同時(shí)開(kāi)設(shè)，勢(shì)必有很多內(nèi)容重復(fù)。因此，如何設(shè)置課程，優(yōu)化兩門(mén)課程的內(nèi)容成為亟待解決的問(wèn)題。其次，《環(huán)境工程原理》課程學(xué)科交叉多，涉及面廣，公式多且煩瑣[1]。作者在授課過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，由于教學(xué)內(nèi)容抽象，學(xué)生不易理解，再加上課程難度大，重點(diǎn)難于把握，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性普遍不高。如何改進(jìn)教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量，需要提出新的見(jiàn)解。最后，《環(huán)境工程原理》課程是一門(mén)以原理為主線(xiàn)的課程，主要講述污染防治中所涉及的基本理論知識(shí)。然而，純理論的課程已不能滿(mǎn)足當(dāng)前培養(yǎng)工程技術(shù)創(chuàng)新人才的需求。培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，應(yīng)作為本課程改革的目標(biāo)[2]。通過(guò)對(duì)本校《環(huán)境工程原理》課程存在的問(wèn)題的剖析，并結(jié)合作者在近幾年教學(xué)過(guò)程中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，以培養(yǎng)工程應(yīng)用技術(shù)人才為指導(dǎo)，對(duì)本課程在教學(xué)體系等方面進(jìn)行了初步的探索。

二、課程改革內(nèi)容

1.優(yōu)化課程體系。優(yōu)化課程體系是提高環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)本科生培養(yǎng)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生長(zhǎng)期以《化工原理》作為最早接觸的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，隨著專(zhuān)業(yè)差異的突顯，《環(huán)境工程原理》課程適時(shí)地出現(xiàn)。為了避免課程內(nèi)容的重復(fù)，通過(guò)專(zhuān)業(yè)老師的討論，對(duì)本科生培養(yǎng)方案進(jìn)行了調(diào)整。為了避免“一刀切”的調(diào)整方式對(duì)整個(gè)培養(yǎng)體系產(chǎn)生較大影響，防止出現(xiàn)課程空白地帶、課程銜接不緊密等情況，我們采用了循序漸進(jìn)的調(diào)整方式，逐步縮減《化工原理》的課時(shí)量，與此同時(shí)，增加《環(huán)境工程原理》的課時(shí)量。在環(huán)境學(xué)科2017年最新的培養(yǎng)方案中，《環(huán)境工程原理》課時(shí)量由最初的48學(xué)時(shí)增加到80學(xué)時(shí)，徹底取代了《化工原理》，完成了由《化工原理》向《環(huán)境工程原理》的更替。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的任務(wù)，是使學(xué)生掌握必要的專(zhuān)業(yè)基本理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能，了解本專(zhuān)業(yè)的前沿科學(xué)技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)，培養(yǎng)分析解決本專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)一般實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課應(yīng)設(shè)置在其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)課之前，學(xué)生越早接觸到專(zhuān)業(yè)相關(guān)的課程內(nèi)容，對(duì)其所學(xué)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)知水平越高。鑒于這個(gè)目標(biāo)，我們將《環(huán)境工程原理》課程由大三學(xué)年的上學(xué)期調(diào)整到大二學(xué)年的下學(xué)期。這樣的調(diào)整讓學(xué)生提前對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)有了一定的認(rèn)識(shí)和了解，為學(xué)生從基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)到專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變提供了充足的緩沖時(shí)間，也為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定了理論基礎(chǔ)，更加堅(jiān)定了本課程在培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才過(guò)程中的橋梁作用[3]。2.形成導(dǎo)向教學(xué)模式。“學(xué)以致用”是培養(yǎng)工程應(yīng)用技術(shù)人才的教學(xué)核心。目前學(xué)生們學(xué)習(xí)的積極性不高，主要源于其無(wú)法在學(xué)習(xí)過(guò)程中體會(huì)到知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，學(xué)生普遍認(rèn)為原理理論性課程沒(méi)有實(shí)際的指導(dǎo)意義，在以后的工作中用不到。若能以實(shí)際工程需求為導(dǎo)向，采用啟發(fā)的教學(xué)方式，讓學(xué)生帶著思考進(jìn)行學(xué)習(xí)，使課堂由灌輸變?yōu)槲。箤W(xué)習(xí)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，則能更好地活躍課堂氣氛，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而提高教學(xué)質(zhì)量和效果。工程技術(shù)類(lèi)問(wèn)題主要分為設(shè)計(jì)型和操作型兩大類(lèi)。例如，在講授混凝機(jī)理這一章節(jié)時(shí)，把學(xué)生定位為工程師，拋出問(wèn)題并將這樣的問(wèn)題引入到教學(xué)過(guò)程中，就能夠使抽象枯燥的理論生活化，大幅度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，成功解決問(wèn)題的同時(shí)又能進(jìn)一步帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中，以老師為引導(dǎo)者，帶領(lǐng)著學(xué)生一起查閱相關(guān)的標(biāo)注規(guī)范和工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，也有助于建立學(xué)生工程化的理念，為成為工程應(yīng)用專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3.推行科研教學(xué)互促方式。利用教學(xué)帶動(dòng)科研，借助科研促進(jìn)教學(xué)，將兩者有機(jī)結(jié)合，對(duì)于教師和學(xué)生都是十分有利的。對(duì)于任課教師而言，作者在任教《環(huán)境工程原理》這門(mén)課程之后，受益匪淺，科研能力顯著提高。例如，筆者主持的項(xiàng)目主要是關(guān)于微生物燃料電池技術(shù)處理廢水方面的研究。該研究要求作者對(duì)《環(huán)境工程原理》課程內(nèi)容中關(guān)于能量傳遞、厭氧和好氧廢水處理技術(shù)、氧化還原技術(shù)以及吸附等方面的知識(shí)有著深入的理解，才能做好這方面的研究。《環(huán)境工程原理》課程中對(duì)能量的傳遞以及各種廢水處理技術(shù)原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，這為作者后續(xù)從事相應(yīng)的科學(xué)研究打下了良好的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，由于在科研過(guò)程中對(duì)這些技術(shù)原理的熟練應(yīng)用，使我在講課過(guò)程中如魚(yú)得水，能夠明確提出教學(xué)目的，突出教學(xué)重點(diǎn)，便于學(xué)生有針對(duì)性的進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。環(huán)境工程原理是一門(mén)理論與實(shí)踐相結(jié)合的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)于學(xué)生而言，能夠有機(jī)會(huì)親自加入到科學(xué)研究中，對(duì)于拓展知識(shí)面，鞏固知識(shí)點(diǎn)是十分必要的。作者鼓勵(lì)學(xué)生參與到自己的科學(xué)研究中，不定期的帶領(lǐng)部分同學(xué)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室參觀討論。同時(shí)作者每年都會(huì)申請(qǐng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣選擇項(xiàng)目?jī)?nèi)容，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生通過(guò)參與科研發(fā)現(xiàn)了本課程在實(shí)踐中的實(shí)用性，自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣也得到了極大的提升。高水平的科學(xué)研究工作是提高教學(xué)水平的助推器，將科研、教學(xué)和應(yīng)用緊密結(jié)合是提高教學(xué)水平的有效途徑之一，越來(lái)越多的高校開(kāi)始重視將產(chǎn)研內(nèi)容轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)。

三、結(jié)語(yǔ)

《環(huán)境工程原理》是環(huán)境學(xué)科至關(guān)重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生跨入專(zhuān)業(yè)知識(shí)領(lǐng)域的橋梁。本次改革緊緊圍繞我校環(huán)境學(xué)科的實(shí)際情況，從課程體系和教學(xué)內(nèi)容與方法等方面進(jìn)行了初步探索，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念，使學(xué)生在本科學(xué)習(xí)階段能夠清晰地認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的重要性和必要性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，全面提高學(xué)生的綜合工程素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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作者:侯彬 盧靜 王海芳 單位:中北大學(xué)