卓越计划的环境工程原理教学解析

　　摘要为加强环境工程专业本科生创新能力和应用能力的培养，需要针对环境工程原理传统教学过程中出现的问题，科学探究课程体系、改革教学方法，提出合适的教改对策。包括：对环境工程原理课程体系进行整合，精减理论教学时数，增设实践教学，理论教学和实践教学互为补充、互相促进；精选、改进和增补教学内容，与时俱进，以科研促教学；教学方法上转变观念，突出学生的主体地位，全面提高环境工程原理课程的教学水平。
　　关键词精选教学内容；实践教学；创新实验
　　环境工程原理是我国全日制大学环境工程和环境科学专业本科生必修的一门重要的专业基础课，是学好其他专业课的基础。该课程的目的和主要任务是面向环境污染控制工程实践，系统、深入地阐述环境净化与污染控制的基本技术原理、工程设计计算的基本理论，分析、解决问题的方法论以及提高污染物去除率的思路、手段和方法，为解决实际工程问题提供理论支持〔1〕。该课程注重培养学生的工程观点、定量运算能力、实验技能和设计能力，培养学生用自然科学的原理来理解和分析实际工程问题，提高他们分析和解决问题的能力。环境工程原理课程涉及的教学内容广而多，在传统教学过程中，由于教学内容抽象，学生不易理解；学生创新意识较弱，综合实践能力不强；考核办法不完善，不能全面反应学生能力。随着中国经济社会的快速发展，目前社会最迫切需要的是综合素质高的应用型技术人才，这就决定了传统的人才培养目标必须加以调整〔23〕。且随着社会进步及科学的发展不断地增加、更新，只有通过优化课程结构、针对专业特色建立教学模块、更新教学内容、加强教材建设，强化实践性教学环节，才能在更高层次上探索和改革课程体系，促使学生提高知识应用能力、实践创新能力。
　　一、环境工程原理课程体系改革
　　优化课程体系是提高环境工程专业本科生培养质量的重要环节。根据环境工程原理的特点，完整的课程体系应包括环境工程原理理论教学、实验及课程设计。由于历史原因，我院校原课程没有配套实践性教学，学生缺乏实践操作和认识。针对该缺陷，教学改革过程中增设环境工程原理实验课程，同时有的放矢地精选教学内容，精简理论教学时数，理论教学和实践教学彼此侧重点不同，但又紧密结合，对教学体系进行整体性完善。环境工程原理课程体系改革的重点之一是对课程核心内容进行梳理。课程包括环境工程原理基础、分离过程原理和反应过程原理三部分，三者相互联系，形成完整的课程内容体系。精减后的内容，要求重点掌握环境工程原理基础部分的物料与能量守恒原理、质量传递过程，分离过程原理部分关于污染物分离的沉淀、过滤、吸收及吸附的原理及设计计算，以及反应工程原理部分的关于化学与生物反应的计量学、动力学以及生化反应器的基本解析。
　　二、环境工程原理教学方法改革
　　环境工程原理课程是环境工程和科学专业的基础课，是高等数学、物理、化学的后续课程，也是学生从严密的逻辑思维转向工程思维的一门课程，工程性和实用性很强，所面对的是真实、复杂的工程问题。以往课堂讲授的传统方法，先原理、公式及公式的推导，后流程及典型设备，往往在一些公式的理论推导上花费了大量的时间，课堂效率低。实施教学改革期间，课时设计上对有关公式的推导进行简化，而将节省的课时用于介绍更多的工程知识。各章节的学时分配，进行适当压缩，以精讲为主，突出重点难点，增加自学内容，将节省的时间用于介绍一些新的行业动态和前沿发展，开阔学生的思路〔4〕。课堂上充分利用现代化手段，利用多媒体工具对过程机理、复杂设备的内部结构和物流运动状态等内容进行形象、逼真、生动地动态演示，使抽象的问题具体化、形象化、实际化。课堂上引入环境热点话题，凸显课程内容的实用性。在讲授质量传递过程这一章节时，引入一些热点话题如大气环境污染、PM2。5和汽车尾气催化处理单元，可有效地激发学生的学习热情，热点话题对正处于求知欲旺盛的年轻学生来讲永远都具有吸引力。教学方法上转变观念，突出学生在课堂上的主体地位，全面提高课程的教学水平。鼓励学生进行有效的课前预习，在课堂上紧跟老师的授课思路；课堂上结合使用启发式、讨论式、探索式和开拓式教学方法。环境工程原理课程涉及大量的基础原理计算，需要学生通过课后复习、完成作业及思考题加以巩固。课堂上也要打破传统的教师权威的观念，突出学生的主体地位，学生可以充分利用现代化手段查阅资料、获取信息，并积极与教师讨论，由培养知识型人才向培养创新型人才转变。还可充分利用学校网络教学环境将电子教案、学习指导、试题解答发布至网络课程平台，让学生通过自主学习完成复习，并通过讨论等功能与老师、同学进行答疑、讨论和交流。高素质应用技术型本科人才培养，不仅要使学生掌握基础的知识技能，更重要的是促使学生提高知识应用能力、实践创新能力等，从授之以鱼递进为授之以渔。
　　三、充分利用实践教学，培养学生的创新能力
　　环境工程原理是一门理论与实际结合的专业基础课，实验课程的开设十分必要〔45〕。在理论课程的基础上，辅以实践教学环节，有利于促进学生对实际问题的理解和应用。实验课程设计之初就考虑到，除了基础性和演示性实验外，也应包含一些拓展性和创新性的实验项目，如组合填料吸附去除废水中磷的研究，鼓励学生充分发挥主动性，运用吸附的理论知识，自己设计动力学实验和热力学实验方案，并能让学生初步接触科研项目。在实践教学环节，要求学生查阅文献资料，了解当前环境研究热点和环境研究进展，使学生可以认识到本门课程知识对解决实际问题的有效性，而在该过程中培养了学生解决问题的科学思维方法。鼓励学生参与科技创新项目，培养解决问题能力。高水平的科研工作永远是提高教学水平的助推器，将科研、教学与应用紧密结合是提高教学水平的有效途径之一，越来越多的高效开始重视将产研内容转化为教学内容进而促进教学〔6〕。环境工程这门学科的应用性和实用性很强，我们鼓励学生参与到专业教师的科学研究中。本团队教师在主持国家和省部级课题以及企事业横向课题时，每年都会接纳一些学生参与到课题研究工作中；团队也已连续多年指导校级和市级大学生创新课题。学生可根据自己的兴趣选择项目内容，查阅文献、设计实验方案、主动安排时间完成研究内容。总之，为培养综合素质高、应用知识和创新能力强等特点的应用技术型人才，让学生更好地适应未来就业岗位，本改革紧紧围绕当前环境工程专业本科生培养的实际问题，通过调整理论与教学课程内容，增加实践教学时数，突出实践应用能力培养，激发学生的求知欲，提高了创新思维和创新能力；通过资源网站在线课堂和交流讨论的学习，调动学生的学习主动性。教学改革是一项长期而系统的工程，我们将继续总结和完善，为培养出一批符合国家需求的高素质应用技术型人才而不懈努力。
　　参考文献
　　〔1〕胡天觉，曾光明，刘云国，杨春平，单文伟，刘精今，吴娟娟，刘晖。环工原理课程的改革与创新性学生培养〔J〕。高等理科教育，2010（6）：7073。
　　〔2〕汤兵。环境工程专业课程体系的建设与改革〔J〕。广东工业大学学报（社会科学版），2005（S）：190192。
　　〔3〕钟理。化工原理精品课程建设刍议〔J〕。科学与工程研究，2005（2）：3941。
　　〔4〕郭仁惠，刘宏。环境工程原理课程建设改革与实践研究〔J〕。科技文汇，2010（1）：117118。
　　〔5〕高莉，李琴琴，赵英虎，张建忠。基于应用技术型人才培养模式下的环境微生物学教学改革探索〔J〕。微生物学通报，2017（8）。
　　〔6〕徐苏云。《固体废物处理与处置》短学时课程的教学方法探索〔J〕。新课程学习，2014（1）：1112。