“工業固體廢物資源化”選修課教學改革與實踐

趙然 李紅霞

摘 要“工業固體廢物資源化”是高校環境工程專業選修課程之一，主要分析了目前高?！肮I固體廢物資源化”課程的特點及教學過程中存在的問題，如授課形式單一、缺乏對應的實驗課等問題。本文對目前課程教學中存在的普遍問題進行了剖析，并提出了一系列教學改革，如：開設實驗課、科研項目式教學和案例式教學，以促進該門課程的改革，達到教學相長的目的。

關鍵詞 工業固體廢物資源化;教學改革;環境工程

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.33.027

Teaching Reform and Practice of the Elective course of Resource

Utilization of Industrial Solid Waste

ZHAO Ran[1][2]， LI Hongxia[1]

（[1] College of Material and Metallurgy， Inner Mongolia University of Science & Technology， Baotou， Inner Mongolia 014010;

[2] State Key Laboratory of Multi-metal Resources Comprehensive Utilization， Baiyun Obo Mine， Inner Mongolia Autonomous Region， Baotou， Inner Mongolia 014010）

Abstract "Industrial solid Waste recycling" is one of the elective courses of environmental engineering major in colleges and universities. It mainly analyzes the characteristics of the course of "industrial solid waste recycling" in colleges and universities and the problems existing in the teaching process， such as the single teaching form， the lack of corresponding experimental classes and other problems. This paper analyzes the common problems existing in current course teaching， and puts forward a series of teaching reforms， such as set up laboratory classes， scientific research project teaching and case teaching， in order to promote the reform of the course and achieve the purpose of teaching and learning.

Keywords industrial solid waste resource; teaching reform; environmental engineering，

引言

“工業固體廢物資源化”是高等學校環境專業一門非常重要的專業選修課，是一門理論結合實踐的課程，[1]通過講授使學生系統地了解并掌握工業固體廢物處理的基本概念、基本原則、典型工藝和設備等，結合課程實驗教學環節，如：實驗、畢業設計、畢業論文等，培養學生判斷和解決工業實際生產過程中固廢污染問題的基本能力，隨著科技的發展，在各種工業生產中，排放出有毒的、腐蝕性的、放射性等固體廢棄物的總量巨大、種類繁多，固體廢棄物堆積會嚴重污染大氣、土壤和水源，具有長期性和隱蔽性，對環境造成不可逆的影響。[2]2018年底，國務院印發《“無廢城市”建設試點工作方案》，正式啟動“無廢城市”建設，各部門聯合開展多項治理工作，目前主要包括工業廢物、生活垃圾、農業廢物等，國家亟須專業型人才從事固廢處理與工程設計、技術管理等工作，而這門課程就是通過學習固廢資源化的理論知識，來處理實際問題。

1 工業固體廢棄物資源化課程特點

該課程主要介紹了固體廢物資源化的基本原理、方法和技術，在此基礎上從不同行業固體廢棄物的組成、性質入手，詳細論述礦業固體廢棄物、城市固廢、農業固廢、放射性固廢、化學工業固體廢物的資源化，闡述了固廢毒物的鑒別標準和我國對固廢處理的一些法律法規，學習固廢的管理制度，固廢的收集與運輸，工業固廢的一些處理技術，如：蒸餾、電解、活性炭吸附、離子交換等。最后闡述城市垃圾的填埋和廢舊物品的資源化處理。該課程主要有以下特點：

1.1 多學科交叉

固體廢棄物資源化這門課，具有內容復雜、抽象等特點，涉及的各種工業生產過程繁多， 是環境學、化學、生物學、經濟學的交叉學科，學生需要運用不同學科的知識體系來理解所學的內容，才能真正掌握課程的精髓。

1.2 實踐性較強

這門課程主要是一門與工業生產過程結合緊密的課程，需要任課教師通過讓學生動手參與實驗、實習和案例分析等方法，深刻理解固廢處理的過程和工藝，切不可紙上談兵式的講解一些復雜過程，增強學生的動手能力，提高學習的主動性。

1.3 時效性強

隨著科技水平的不斷提高，廢棄物的種類不斷更新，國家的政策也隨之更新，教師要及時更新知識儲備，緊跟時代的步伐，課程涉及的內容和實驗都需要不斷更新如：處理技術、固廢處理的標準以及當地環保的要求，來滿足社會的需求。

2 教學中存在的不足

授課模式主要是采用多媒體和板書授課，授課形式單一，由于是專業選修課，學生并不重視學習的內容，而過于重視考試成績，且評價方式單一，學生對于課程本身的內容無法與生產實踐結合。環境專業的學生大部分畢業后會從事與環保、環境相關的專業，學生靠想象難以完全理解，但該課程并未開設相應的實驗課，導致學生對授課內容理解不深刻，積極性較差，教學效果不太理想。需要掌握固體廢物資源化的最新技術，具備分析和解決工作中實際問題的能力，所以該課程需要增加理論課對應的實踐環節。

3 “固體廢棄物處理與資源化”課程的教學改革淺析

針對本門課程特點以及存在的問題，筆者結合本校的特點提出以下改革措施：

3.1 開設實驗課

開設實驗課程是理工科類專業的學生參與實踐的主要形式之一，實驗課是將教學內容體現到現實生活中來。[3]各高校可以根據其學科和實驗設備等特點，結合教材的內容，制定與課堂教學相同課時的實驗課程，讓學生提前學會一些必要的檢測設備使用方法、檢測原理，如學生做“黃金行業氰渣毒性物質浸出抑制新技術”實驗前，先讓學生熟悉元素分析設備—電感耦合等離子光譜的使用方法，讓他們學會怎么將固廢樣品溶解，配制標準溶液，和標準曲線的建立，讓學生自己提前查閱資料，制定自己的實驗方案。在實驗過程中，詳細記錄實驗現象和實驗數據，最后學會如何用軟件分析數據，自己思考實驗的結果，分析實驗成功或者失敗的原因，提出改進方案，使學生在實驗過程中得到鍛煉和收獲。

3.2 參與科研項目

參與教師科研項目是學生提高動手能力的必要途徑。為了提高自身科研水平和調動學生的積極性，需要教師提前查閱文獻和調研、撰寫申請書、項目實施，在課前做大量的準備工作，包括實驗設備的調試、藥品試劑的購買、實驗方案的設計等。例如在講授“礦業固體廢物處理與資源化”這章時，可讓學生進實驗室學習怎么采用白云鄂博尾礦制備微晶玻璃，設計實驗并了解微晶玻璃的燒結溫度，還可以嘗試用一些其他礦渣，如高爐渣、鉻渣、粉煤灰等，自行研發配發，生產微晶玻璃，并測試其硬度、機械強度等性質。并參觀實驗室展出的一些微晶玻璃材料（圖1），[4]內蒙古科技大學依托白云鄂博共伴生礦廢棄物資源綜合利用國家地方聯合工程研究中心，經過多年的深入研究，以尾礦為原料制備的CMAS微晶玻璃具有良好的成玻璃體系和結晶模型，其化學計量組成可調。此外，尾礦基微晶玻璃具有良好的機械強度、良好的耐化學腐蝕性能、較高的抗熱震性能和可調節的熱膨脹系數，是一種很有前景的固體廢棄物處理材料。因此，這種微晶玻璃被廣泛應用于冶金工程、建筑工程、化工、光學、微電子、生物醫藥、航空航天等制造業。從尾礦中制備的玻璃形成體系和結晶模型具有可調的化學計量組成。此外，尾砂基微晶玻璃具有廣闊的應用前景，了解微晶玻璃的用途以及制作過程，以加深學生對礦業固廢資源化的理解。

3.3 開展互動式教學

互動式教學主要與老師進行角色互換，將一些難度較小的章節，通過讓學生自己學習、查閱資料，在課堂上面用PPT講解。具體的實施方法是：在課堂最后預留30分鐘，采用分組的方式每組同學3～4人，每組選出組長講解15分鐘，然后由其余同學在聽完后進行提問并且討論15分鐘，讓每名同學都參與進來，最后老師給出點評意見，作為一次平時成績。這種方式可以打破傳統的填鴨式教學，增加學生學習的積極性，并且更加督促學生在課下進行思考和探索，而不是機械的參與。

3.4 開展案例教學與多媒體教學相結合

案例教學法主要是針對教材中某些難以理解的內容，選擇當地的一些較成熟的固體廢棄物處理資源化項目作為案例，[5]結合教材中相應的知識點進行講解，幫助學生梳理教材中抽象的工藝過程，通過圖片、錄像等直觀的演示出具體過程。例如筆者參與白云鄂博尾礦改性制備NH3-SCR脫硝催化劑的項目，主要制備方法是以白云鄂博尾礦為原料，采用有機泡沫浸漬法成功制備出泡沫陶瓷材料，在給學生講解這一過程時，首先將尾礦渣制備催化劑的工藝流程畫出清晰的圖（圖2），[6]然后在將制備過程拍照，最后將燒制成的泡沫陶瓷實物拍照（圖 3），并將實驗過程錄制視頻，在課堂上放映講解，將實物拿到課堂上，讓學生有直觀的印象，同時下載一些固體廢棄物處置的典型視頻，選擇一些優秀的作品鼓勵學生參加各種相關省部級大賽，如：挑戰杯、節能減排大賽等，激發學生的主動性，同時培養同學們的科研興趣，為以后攻讀研究生和工作奠定基礎。

4 結語

通過近幾年對“工業固體廢物資源化”課程的教學改革與實踐，極大地豐富了其教學的內容，選課的人數大幅度提高，學生們對這門課程非常感興趣，積極參與到課堂討論和對應的實驗中來，還有部分學生實習和畢業論文都選擇同一課題，教學改革不僅可以高質量的完成這門課程的講解，而且提高了教師的科研水平，提高了學生的動手能力，使學生對實驗過程優良更深的理解，后續我們仍希望這門課能夠分配更多的學時講解，可能會將一些知識點更深入的闡述出來，達到更好的效果。

參考文獻

[1] 仲鑫，邱木清.《固體廢棄物處理與資源化》課程的教學改革探析[J].綠色科技，2021，23（13）：238-242.

[2] 楊軍.基于研究生綜合能力培養的教學模式改革與實踐——以固體廢棄物處理與資源化課程為例[J].教育教學論壇，2020（27）：201-202.

[3] 毛林強，胡林潮，張文藝.固體廢棄物處理與處置實驗課程的思考及建議[J].科技教育，2019（36）：78-82.

[4] Hong-xia Li， Lei-bo Deng， Peng-fei Xu， et al. Evidence for non-thermal microwave effect in processing of tailing-based [J].Journal of the European Ceramic Society.2019.39（4）：1389-1396.

[5] 賈澤奇.淺談循環經濟理念下工業固體廢物資源化[J].低碳世界，2021，11（06）：38-39.

[6] 趙然，田子晨，趙增武，等.稀土尾礦泡沫陶瓷用于催化低濃度甲烷燃燒[J].稀土，2021，42（4）：35-44.