基于實踐應用的環境工程專業基礎課程群建設初探

羅惠莉，顏智勇，廖嬋娟，黃紅麗，楊 遠，盧麗麗，楊 建

(湖南農業大學 資源環境學院， 湖南 長沙 410128)

隨著環境問題日益嚴峻、多元化和復雜化，社會對環境工程專業人才的需求在知識體系和實踐技能方面都發生了很大變化，這也給環境工程專業教育提出了更高的要求。工科院校的環境工程專業課程體系及教學內容，以數學、力學、材料學和工程學等專業為主[1]，主要集中于工業污染防治。而農業院校的環境工程專業主要培養能從事環境污染尤其是農業、農村污染監測和治理、工程設計、管理及規劃方面的基本訓練的專業人才。

如何與我國鄉村振興相結合，突出農業院校環境工程專業的特色，非常值得探討與深入研究。尤其是使培養出的學生既掌握必需的基礎工程知識和能力，又能在農業生態環境保護中發揮自身特長，提高其適應社會發展的競爭力。

1 現有專業基礎課程分析

環境工程專業課程設置最早源于市政衛生工程。1996年，美國將環境工程專業教育的內涵重新定義為應用工程原理進行環境管理．以保護人類健康，保護自然生態系統，保護并改善與人類生活質量相關的環境[2]。這一定義充分強調了環境工程專業知識體系的廣泛性及交叉性。而德國環境工程專業本科教學以應用型人才的培養為主，其培養重點在工程實踐性和應用性[3]。

目前，國內大多院校環境工程專業基礎課程包括：環境化學、環境監測、環境工程原理、環境(微)生物學、環境生態學等。專業核心課程：水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置、環境規劃與管理、環境評價等。專業選修課程：環保設備基礎、環境工程施工技術、環境工程技術經濟、環境管理與法規、清潔生產等。作為環境工程專業基礎課，在學科知識體系中起著承上啟下的作用，是各專業課程共同的工程理論基礎，也是從公共理論課到專業核心課和選修課的連接紐帶。

以目前大多數高校環境工程專業均開設的《環境工程原理》[4]為例，該課程內容主要包括環境工程原理基礎(物料衡算、傳熱、傳質等)、分離過程原理和反應工程原理三大部分，系統深入闡述環境污染控制工程中共性技術原理、工程設計計算基礎。但學生修完該課程后仍不能很好對應這些單元操作的工程應用，局限于理論，普遍感覺枯燥乏味。因此可以結合主要科研特色方向，將具有本專業特色的新單元操作原理補充到理論教材中，同時又結合農業環境污染，分析不同單元操作和理論的應用實例，是培養具有專業特色，創新型環境專業人才的關鍵。

2 基于實踐應用的課程群

目前我校環境工程專業在第3至第5學期開設的專業基礎課主要有：環境化學、環境工程原理、流體力學與流體機械、 農業環境保護、環境生態學、環境監測等課程的3個教學團隊8名教師。團隊成員多年來從事農業面源污染控制、土壤重金屬污染修復、養殖廢棄物綜合利用等方面研究，近年來主持完成10余項國家級、省部級課題，具有豐富的工程經驗。

根據知識體系的前后銜接需求，以“環境工程原理”和“環境化學”，“環境監測”課程教學團隊為主，建立課程群。對講授內容進行(1)理論交叉內容的側重點調整；(2)聯系課程的內容銜接；(3)結合當前農業污染關注問題設置內容。根據現有理論課講授內容進行梳理，在保證單個課程體系完整性上建立課程間的連貫性。加強工程應用實例分析，強化多媒體教學的豐富性和生動性。

通過多課程融合，以教學研討會形式進行內部交流討論，按知識體系遞進需求和實際開課先后進行調整和補充，統一完善知識體系，形成有主次，又各有側重的環境工程應用類課程群雛形。制定課程群教學團隊定期交流協作制度，充分開展理論教學內容更新，實踐環節創新討論。加強各課程間知識體系和工程應用上的銜接。

3 自主設計引導課程群實踐教學內容創新

綜合創新性實驗是綜合性強且有一定設計內容的實驗。在本次課程群課程設計教學中嘗試鼓勵自主學習能力強的學生組成學習小組，通過在實踐課的設計中融合工程制圖、CAD繪圖技術、流體力學、環保設備等相關專業課程的實踐環節，將理論計算、流程設計、設備選擇安裝、工藝運行調試有機結合起來。

環境工程專業現有化工原理實驗室、水污染控制實驗室、大氣污染控制實驗室、固體廢棄物處理實驗室，農藥殘留檢測實驗室等。有板框壓濾機，填料吸收塔，沉降分離柱，厭氧發酵罐，恒溫干燥設備等，滿足開展成套實驗流程的需要。可結合學生科創項目或外單位實習內容開展單個實驗內容設計或課程設計主題設置。如模擬實際養殖廢水處理的流程實驗，將管路輸送(流體力學內容)，沉降分離、吸附、離子交換和微生物處理器應用(環境工程原理內容)，污泥處置等串接起來，使學生能學以致用，提高操作技能。

4 課程群教學模式探索

環境工程專業基礎課往往是理論與實際應用結合的，覆蓋知識面廣，較難掌握的課程。所以需要通過雙向式教學方法[5]調動并激發學生的學習興趣，采用理論闡述與工程實例相結合的教學方式，激發學生學習的能動性，強化教學效果。通過運用多媒體現代教學手段，簡化公式推導過程、把握教學重點和上好習題課等措施[6]提高教學效果。突出理論教學重點、難點，采用現代化創新教學手段，采取啟發式、討論式、引導式教學方法[7]提高教學效果。

4.1 傳統授課方式與多媒體教學并重

專業基礎課是理論聯系工程實際的課程，單元操作設備的類型和結構，工作原理等很難通過傳統的授課方式講清楚。因此偏工程應用課程，如環境工程原理，流體力學，環保設備等，將單元操作設備的結構、工作狀態及應用實例做成圖片或動畫，再結合科研項目、實踐經歷等增強了學生對單元操作設備的感性認識。

而偏理論課程，如環境化學，需要合理劃分理論板書與多媒體圖片教學內容，可結合傳統的授課方式，以講解為主，適當地使用板書，讓學生有思考接受過程。

4.2 “三層次”創造性思維講授

在課堂教學中，適當運用創造性思維理論和方法調動學生的學習興趣，培養學生創新意識。在“三個層次”[8]即在基礎知識層次，可運用發散思維與收斂思維思考問題；而重點和難點內容可運用求同與求異思維，在應用解決問題層次，采用正向與逆向思維。如郭仁惠等[9]從理論課“三個層次”的講授方法、授課方式、課堂上創造性思維運用三個方面分析，在課程實驗和課程設計兩方面的實踐教學中以創新性和啟發式交流為主，培養學生創新意識的教學方式。

5 結論

通過將工程應用性強、內容上緊密銜接的環境工程專業基礎課程建立課程群，開展教學、實踐環節的內容合理設置，教學方法創新探索。以工程應用為導向，將環境工程的專業基礎課程建設與專業教學體系試點改革有機結合，提高本專業學生實踐技能。使工程體系內課程更好的融合，以適應當前中國農村環境污染治理的新要求，促進農業院校環境工程專業教學科研協調發展。