環境監測與治理技術專業《環境工程原理》項目課程建設探索*

夏志新 郭艷平 李晨華

（廣東環境保護工程職業學院 廣東 佛山 528216）

環境工程旨在解決環境污染控制與環境凈化的問題。“環境工程原理”探討水處理工程、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理與處置工程等環境污染防治工程以及生態修復工程中涉及的具有共性的基本現象和基本過程的基本原理。環境工程原理脫胎于化工原理，課程內容以化工原理中的基本理論，如流體流動與傳輸、傳熱、傳質理論為基礎，結合環境工程中的具體情況來設計不同類型單元操作的設備和構筑物，具有濃厚的工程特色。2003年，清華大學首次為該校環境工程專業本科生開設《環境工程原理》課程。2004年8月，教育部高等學校環境工程教學指導委員會將 《環境工程原理》列為高等學校環境工程專業的核心課程。各高職院校也根據其學校情況，陸續將環境工程原理納入人才培養方案中。關于高職環境監測與治理技術專業《環境工程原理》課程“學什么，如何學”的問題，不同學校教師都根據自己學校的實際情況，進行了創造性的探索。我校2010年開設《化工原理》課程，2011年改為《環境工程原理》。按照高職院校培養高素質技能型專業人才的要求，根據環境監測與治理技術專業人才培養目標，我校對《環境工程原理》課程開設目的、開設內容、教學方法和教學手段進行了系統的探索。

《環境工程原理》課程“學什么，教什么”

傳統的《化工原理》課程主要講動量傳遞、質量傳遞和熱量傳遞。胡洪營等人在傳統《化工原理》課程內容的基礎上，將《環境工程原理》的內容分為三大部分：環境工程原理基礎（包括：質量衡算與能量衡算、流體流動、熱量傳遞、質量傳遞）、分離過程原理（包括：沉降、過濾、吸收、吸附、其他分離過程）、化學與生物反應過程原理（包括：反應動力學基礎、均相化學反應器、非均相化學反應器、微生物反應器、反應動力學的解析方法），全面論述了涉及的環境工程基本問題。作為一門理論性學科課程，非常具有代表性。其他高職教材也按照該內容進行了相應的刪減或增加。

我們是否應該按照本科學科體系的思路來進行高職《環境工程原理》的課程教學呢？答案是否定的。高職《環境工程原理》課程內容的開設，應根據環境監測與治理技術專業學生就業的崗位（群），在分析工作領域、崗位工作任務和崗位對能力知識需求、學生學習特點的基礎上，確定專業教學內容，然后對專業教學內容進行分解和重構，確定課程教學內容，并對其進行排序。我院環境監測與治理技術專業學生就業的主要崗位是廢水處理一線技術員，約占70%左右，其他從事環保相關的崗位有：廢氣處理工程設計、固體廢棄物處理與處置工程運行管理、土壤修復研究、環境監測、環境影響評價報告編寫等。因此，廢水處理工程單元操作是《環境工程原理》的主要內容，同時，也要兼顧到廢氣處理工程和固體廢棄物處理與處置工程。另外，按照崗位需求的知識能力培養不遺漏、課程教學有利于學生知識的遷移、課程內容教學不重復和邏輯遞進原則，對《環境工程原理》課程進行了重構，將吸收、吸附、萃取、精餾、離子交換、膜分離技術、化學與生物反應過程等內容，放在《水污染治理技術》和（或）《大氣污染治理技術》課程里學習；將泵和風機的安裝與運行維護，放在《環保設備安裝與維護》課程內學習；《環境工程原理》主要集中學習流體流動與輸送、沉降、過濾、傳熱等單元操作。流體流動與輸送單元操作部分增加了明渠流的設計；沉降單元操作，將沉砂池、沉淀池、降塵室、旋風分離器、旋液分離器放在一起進行綜合學習；過濾單元操作，將砂濾、板框壓濾、帶式過濾、布袋過濾除塵進行綜合學習。在前導課程和后置課程的安排上，將《高等數學》放在《環境工程原理》之前開設，《環境工程原理》課程開設放置在《水污染治理技術》、《大氣污染治理技術》和《固體廢棄物處理與處置》課程的前面，作為前導課程，以便為這三門課程的開設打下基礎。

《環境工程原理》課程“如何學，如何教”

“如何學，如何教”的問題，是要解決學生在《環境工程原理》課程教學中的角色、理論課程的教學深度、教學內容的組織安排、學習情境的構建、教學方法的選取、課程考核與課程評價等問題。

我院環境監測與治理技術專業的 《環境工程原理》課程安排在第二學期。經過一學期的大學學習，學生經歷了大學學習方法與中學學習方法不同的沖擊后，開始接受并適應了大學的學習方法。大學學習是以學生為主體，專業教師起引導和輔助作用。激發學生的學習興趣和培養學生的探索學習能力，是專業教師教學的重要任務。把大量的學習任務交給學生在課下完成，讓學生成為專業學習的主體，在完成學習任務的過程中提高學生的專業能力。

高職理論課教學應堅持“必需、夠用為度”原則。但是，在實施過程中如何把握“必需、夠用為度”原則上，教育工作者和職教專家對此有很大爭議。《環境工程原理》的理論課程內容教學，我們進行了靈活處理，在“必需、夠用”的原則上做了如下安排：對流體流動中的連續性方程和伯努利方程，不作流場分析，不作能量來源推導，只告訴學生有三種能量即可。然后選取合適的斷面，進行能量衡算，并結合泵站和風機房設計，培養學生工程意識；對沉降過程，應根據三種作用力，推導出自由沉降的斯托克斯公式，培養學生的邏輯推理、力場分析和計算能力；對過濾過程，偏重于過濾方程及實際工程應用；對傳熱過程，偏重于熱傳導和對流公式的應用，不強調推導過程。

在《環境工程原理》實施過程中，教師對學生進行學情分析時，還存在兩種意見分歧。一種觀點認為，不講計算，因為學生計算能力太差，難以展開教學；另一種觀點認為，應根據環境監測與治理技術專業就業需要，適度地增加計算，以計算內容不超過高等數學水平為度。在實際教學中，我們堅持了后者。學生由于數學功底不好，開始時很不適應，但隨著教學的開展，進行由淺入深的計算訓練，逐步引導，大部分學生最后都能完成計算和設計任務。

教學內容的組織與安排，是關系到專業教育目標和課程教學目標實現的一個重要環節，也是調動學生學習積極性的結構性手段。《環境工程原理》可以采用項目課程模式進行改革。通過對《環境工程原理》課程教學內容的分析，擬設計4個大項目，25個課程模塊（見表1）。學生通過完成課程模塊的學習，使《環境工程原理》課程教學任務得以完成。

在教學組織上，可先引入真實項目，然后與學生一起探討項目設計的原理依據，通過原理分析和項目設計中參數的選取，完成對學生設計能力的訓練。對管道、閥門、水泵、風機、壓縮機、旋風分離器、旋液分離器、板框壓濾機、帶式壓濾機等的學習，應將圖片展示、錄像播放、實地參觀等結合起來，引導學生完成設備和材料的認知與表述。對廢水提升系統、廢氣輸送系統，可借助校內廢水處理系統（或自來水二次供壓系統）、實驗室換氣和抽排系統完成項目教學，也可通過參觀校外基地來完成。在時間安排上，首先由教師在課堂上完成理論講解和計算。隨著學生計算能力和設計能力的提高，教師只在課堂上講解設計步驟，余下由學生在課下完成。最后，教師只是布置項目，學生分組討論，然后匯報設計思路，在課下完成設計，由教師進行點評。

有效完成《環境工程原理》課程目標需要解決的問題

有效完成課程目標需要解決四個問題：（1）教師工程素質的提高。完成項目課程教學，對教師要求較高。教師不僅要懂課程的理論知識，還應有相應的設計經驗。如果教師不懂環境工程設計，該課程的項目教學最終還是滑向傳統教學模式。因此，教師應到環境工程公司和環境工程運營管理現場實習，盡快培養工程設計和運營管理經驗，以便能勝任項目課程的教學。（2）課程教學資源庫建設。若想有效完成《環境工程原理》課程目標，課程教學資源庫的建設必不可少。應積累一定量的影像資料，給學生以直觀的感受；應建設習題庫和項目設計資源庫，以便學生有更多鍛煉和選擇的機會；若有條件，應建立網絡課程，實現課程教學的遠程化和在線化，為學生提供學習的方便。（3）實習實訓基地建設。校內實訓條件的建設，應能展示環境工程常見的管道、閥門、水泵、風機、壓縮機等，能進行現場教學，應有流量、壓力測定裝置，學生能測定流量和壓力；若有條件，應有小型的旋風分離器、板框壓濾機、帶式壓濾機、換熱器，以供學生實訓；應在校外建立穩定的參觀實習基地，以方便學生參觀。（4）教材的編寫。教材建設應根據項目課程要求，開發項目課程教材，教材應以項目為課程主體，而不是以知識體系為主體。項目課程內容的重構至關重要，同時，要注意課程表單的設計，還要圖文并茂，增加趣味性。

表1 《環境工程原理》項目課程設計表

總之，學校特色的建設在于專業，專業建設的落腳點是課程。若能夠把課程建設好，則建設一個好專業就有希望，學校特色樹立就有可能。高職院校課程建設任重道遠。項目課程開發是高職課程建設的主導方向，是一件復雜和艱辛的事情，但只要專業課教師靜下心來，認真思考，理清思路，踏實建設，一段時間后，學生的能力將得以提升，該專業的教育應該會有一個不錯的成果。

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