專業轉型背景下“環境工程原理”教學改革研究

程志輝 包紅旭 姜磊 沈曼莉

【摘要】“環境工程原理”作為環境工程專業重要的專業基礎課，具有較強的理論性和系統性。為應對環境工程專業向應用型轉變的新要求，對“環境工程原理”的課程內容、教學模式和考核方式進行了全方位的改革，充分調動了學生的積極主動性，有效提高了工科學生的實踐能力和創新能力。

【關鍵詞】環境工程原理 教學改革 專業轉型

【基金項目】遼寧省本科教學改革研究項目“轉型發展示范性環境工程領域人才創新培養模式建設研究與實踐”；遼寧省“高等學校創新人才”支持計劃項目（LR2016055）。

【中圖分類號】G642.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）10-0032-02

改革開放以來，我國高等教育逐步由單一精英型教育向大眾教育轉變，加強對應用型人才的培養，逐步實現中國特色高等教育模式目標。2002年，教育部對人才培養目標進行了新的定位，明確指出本科院校應緊密聯系地方，為區域經濟發展和社會服務培養應用型人才。2015年11月，遼寧省人民政府辦公廳出臺了《關于推動本科高校向應用型轉變的實施意見》，明確提出2015年選取100個左右專業開展專業轉型；到2020年，高等教育人才培養類型結構更加優化，畢業生就業創業能力顯著提高，高等教育服務遼寧經濟社會發展的能力顯著增強。在當前高等教育專業轉型的背景下，應用型人才的培養目標要求我們在教學過程中對過去的教育理念和教學模式進行改進，由“知識輸入型”向“知識輸出型”轉變，使學生在對專業相關知識和基本理論熟練掌握的基礎上，提高發明新工藝、新方法解決問題的能力，著重培養學生的工程性創新能力和思維方式。

一、環境工程原理課程改革的必要性

近年來，環境污染問題日趨復雜，表現出了明顯的時間特征及地域特征。環境問題的特點決定了當今社會亟需具有系統的環境專業理論基礎和較強的解決現實復雜環境治理問題的綜合能力的專業技術人員，迫切需要高等院校環境工程專業轉型發展。遼寧大學環境工程專業作為遼寧省首批轉型的試點專業，在新的應用型教育背景下，更應該注重環保工程師、環評工程師及環境監理工程師等各類環保人才的培養。“環境工程原理”是高等院校環境工程專業重要的專業基礎課，其主要任務是系統深入地闡述水質凈化與水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理處置與管理和資源化工程和物理性污染控制工程中所涉及的具有共性的工程技術原理及工程學基礎，在環境工程專業課程體系中起著承前啟后、由理及工的橋梁作用。課程具有較強的理論性與實踐性，專業轉型過程中要求學生將相關的技術原理用于指導工程實踐，提高學生的專業能力和工程技能。原有的側重原理、概念和典型設備特點講解的課堂教學過程遠遠不能滿足學生解決實際工程問題的需求，“環境工程原理”課程改革已迫在眉睫。

二、環境工程原理教學改革目標

隨著中國工業化信息化社會建設進程的加快，環境污染問題日益惡化，為了有效地控制污染，相應的污染控制技術也在迅速發展，經過長期的研究與探索，人們已經開發出種類繁多的環境凈化與污染控制技術，這些技術在不同的歷史時期和地區具有不同的表現形式，形成了龐大的環境凈化與污染控制技術體系。然而，任何污染處理工藝都具有其各自的適用條件，教授學生牢固掌握其理論核心，能夠根據具體情況做出恰當的選擇，熟練設計出合理的新工藝流程，已經成為環境工程專業本科教學的現實需要。因此，在“環境工程原理”課程教學改革過程中，應立足專業核心經典理論，加強對學生工程理念的培養，逐步引導學生建立工程意識，用工程技術觀念分析、解決現實中復雜的工程問題。培養學生具有扎實的專業理論基礎知識和熟練的操作實踐技能，成為集工程設計、工程實踐和工程創新能力于一體的復合型專業技術人才，使學生能夠更好地將所學知識應用到工程實際中，更快地從工程實踐中學習新的知識理論，使環境工程專業畢業生更能適應環保類企業的要求。

三、環境工程原理課程內容的設置

2003年9月，清華大學率先開設了“環境工程原理”課程；2004年8月，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。2011年9月，遼寧大學環境工程專業開設“環境工程原理”課程，主要參考胡洪營教授編寫的《環境工程原理》一書，該書是普通高等教育“十五”～“十二五”國家級規劃教材。“環境工程原理”包括環境工程原理基礎、分離過程原理和反應工程原理三部分內容[1]。結合我校環境工程專業背景和課程體系特點，對“環境工程原理”課程的內容進行了適當調整和優化。如對流體流動部分，重點介紹流動邊界層理論，以便與傳熱邊界層、傳質邊界層作比較，而將量綱分析、流體流動的內摩擦力、流體流動的阻力損失及流體測量等內容做簡單講解；對反應工程原理部分，主要介紹反應動力學基礎和反應動力學解析的相關內容，將均相反應器、非均相反應器及微生物反應器等章節設置為學生自學內容。

四、環境工程原理課程教學模式的改革

（一）問題導向教學法

問題導向教學法（即“以問題為基礎的學習法”），由美國Barrows教授于1960s在加拿大的麥克馬斯特大學首創，此方法強調以激發學生的主動思維為主[2]。“環境工程原理”課程教學過程中以真實問題為核心，從熟悉的生活實例出發，通過對真實問題的討論，讓學生充分認識到這門課是來源于生活的，是“有用的”，是為解決實際問題服務的。比如，在講解吸附之前，先設置幾個問題，如人們常常會在車里或新裝修的房子里放一些活性炭小包，這樣做的原因是什么，活性炭能起到什么作用，活性炭為什么能起到這樣的作用之類的問題，引導學生圍繞著這些問題展開討論，自主地解決問題，教師通過對討論結果的總結很自然地引出吸附的定義、吸附劑的特性、常用的吸附劑、影響吸附過程的因素等等知識點的講述。隨著空氣污染的加劇，霧霾天出行的人們大多選擇了佩戴口罩，針對這一具體現象設置問題，如霧霾天出門為什么需要佩戴口罩，口罩的作用是什么，防霧霾效果如何等等之類的問題，引出過濾的概念，過濾的類型和機理以及過濾作用在環境工程領域的應用等知識的講述。

（二）工程案例教學法

工程案例教學法，由美國哈佛大學于1920s倡導的案例教學法延伸而來的，即結合工程應用實例，教師和學生一起分析和討論，逐步樹立起學生的工程觀念，達到吸引學生主動參與教學過程、提高教學效果的目的。“環境工程原理”教學中要做到結合具體的工程實例，向學生介紹水、氣及固體廢棄物處理工程中涉及到的基本技術原理。比如，引導學生回憶環境工程認識實習過程中參觀的污水處理工藝如格柵、沉淀池及曝氣池等，進而引出對過濾、沉降及傳質過程的講解；引導學生利用課余時間去商場模擬購買家用凈水器，初步了解自來水的軟化過程，課堂教學中引出離子交換的概念、離子交換的過程原理及離子交換柱的再生方法等知識的介紹。通過結合工程實際的案例，讓學生切實感受到“抽象”理論的用處，啟發學生思考，提高利用所學理論知識解決實際問題的能力。

五、環境工程原理課程考核體系的改革

單一的期末閉卷考試的方式會造成學生平時不努力，期末突擊應付考試的現象，不利于對學生綜合素質及能力的考查。專業轉型背景下“環境工程原理”課程教學的目的在于提高學生運用所學知識對分析和解決實際工程問題的能力，而不是對理論知識和復雜公式的簡單記憶。因此，對原有的考核方式進行改革，采用期末一次性考試與平時規律性測驗相結合的方法，增加課堂教師與學生的互動討論、課后作業等環節的考查。總成績采用“期末考試+平時測試+平時表現”的計算方式。每個學期開展3次隨堂測驗，考查學生對每部分內容的掌握情況，成績占到總成績的15%；上課出勤、參與課堂討論及課后作業完成情況的考查成績占總成績的10%；期末閉卷考試成績占到總成績的75%。

六、結束語

“環境工程原理”課程教學的目的，主要是為培養出環境工程專業的實用性人才奠定基礎，提高學生對環境工程專業相關理論知識的掌握和實踐運用能力。傳統教學模式培養出的學生理論知識多于實踐能力，高校本科畢業生與社會及用人企業的需求脫節，造成學生就業難，企業缺乏人才的現象。在專業轉型背景下，對“環境工程原理”課程實施課程內容、教學模式與考核方式的全方位教學改革，有效地彌補了傳統教學的缺陷，提高了課堂教學的質量，優化了學生的知識結構。

參考文獻：

[1]胡洪營，張旭，黃霞，王偉，席勁瑛.環境工程原理[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]徐磊.基于“問題一體化”教學的教學模式的研究[D].哈爾濱師范大學，2018.

作者簡介：

程志輝（1980-），女，遼寧北票人，遼寧大學環境學院講師。