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[關(guān)鍵詞]環(huán)境工程原理;線上線下;教學(xué)實踐;改革創(chuàng)新
近年來,環(huán)境污染越來越趨于復(fù)合化和時空化特征,當(dāng)前的環(huán)境治理技術(shù)可劃分為水處理技術(shù)、大氣污染控制技術(shù)、固體廢棄物處理與處置技術(shù)、污染凈化與生態(tài)修復(fù)技術(shù)等,對環(huán)境污染治理的從業(yè)人員提出更高的要求,需要具有較強的解決復(fù)雜環(huán)境污染問題的能力,這就對環(huán)境類專業(yè)的教學(xué)提出了更高的要求[1]?!董h(huán)境工程原理》是環(huán)境科學(xué)與工程類專業(yè)本科教學(xué)中最重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程提煉了上述技術(shù)中所涉及的共性原理、現(xiàn)象和過程進(jìn)行闡述,具有非常強的理論性、系統(tǒng)性和實踐性特點。《環(huán)境工程原理》課程的學(xué)習(xí)引導(dǎo)學(xué)生由“理論”思維向“工程”思維轉(zhuǎn)變,要求學(xué)生擁有較高的高等數(shù)學(xué)和物理化學(xué)教育背景,是一門入門門檻較高的課程。如何實現(xiàn)教與學(xué)之間的高質(zhì)量知識傳輸,如何實現(xiàn)理論到實踐的思維轉(zhuǎn)變,如何激發(fā)學(xué)生主觀能動性學(xué)習(xí),如何培養(yǎng)出高質(zhì)量的環(huán)境保護(hù)人才,都是當(dāng)前教育教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)。教學(xué)團隊通過十余年的《環(huán)境工程原理》教學(xué)經(jīng)歷,通過長期摸索,實踐了一種線下教學(xué)為主、線上教學(xué)為輔的教學(xué)模式,目標(biāo)是最大限度的保證教學(xué)質(zhì)量下調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實的基礎(chǔ)。
1《環(huán)境工程原理》課程教學(xué)難點分析
以河南科技大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)本科生為教育對象,教材選擇胡洪營教授主編的《環(huán)境工程原理》(第三版),該教材是“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材,由高等教育出版社出版,通過十余年的《環(huán)境工程原理》教學(xué)經(jīng)歷分析,該課程在教學(xué)過程存在的教學(xué)難點是:
1.1教學(xué)內(nèi)容多
《環(huán)境工程原理》課程主要分為三部分:原理基礎(chǔ)、分離過程原理、化學(xué)與生物反應(yīng)工程原理,教學(xué)內(nèi)容涉及到質(zhì)量守恒和能量守恒、流體流動、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、沉降、過濾、吸收、吸附、萃取、離子交換、膜分離、反應(yīng)動力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)器、生物反應(yīng)動力學(xué)、生物反應(yīng)器等內(nèi)容,共計十六章五十四小節(jié)。教學(xué)內(nèi)容涉及到了一個反應(yīng)、兩個守恒、三個傳遞、多個應(yīng)用,是多門學(xué)科的綜合,教學(xué)知識點多且都非常重要。該課程知識量大是目前教學(xué)過程難點之一。
1.2教學(xué)內(nèi)容難度大
《環(huán)境工程原理》課程主要涉及到污染控制技術(shù)的共性原理,學(xué)生對于教學(xué)內(nèi)容上規(guī)律性原理的理解和掌握上存在較大的偏差。課程中出現(xiàn)大量的數(shù)學(xué)符號及公式,表1統(tǒng)計了書中具體的數(shù)量,從表1可以看出,全書符號數(shù)達(dá)581個,公式數(shù)達(dá)1121個。如此大量的公式和符號為課程教學(xué)過程提出了巨大挑戰(zhàn),教學(xué)內(nèi)容的難度大是目前教學(xué)過程難點之一。
1.3教學(xué)學(xué)時少
以河南科技大學(xué)為例,《環(huán)境工程原理》課程的理論課學(xué)為五十六學(xué)時,每周四學(xué)時,共計十四周完成該門課程的理論課教學(xué)任務(wù)。本書共有五十四小節(jié),因此需要每學(xué)時完成一小節(jié)的內(nèi)容??墒敲啃」?jié)的內(nèi)容多少不一,多數(shù)情況下一節(jié)四十五分鐘的教學(xué)課程很難完成一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)工作,少學(xué)時難以保證教學(xué)內(nèi)容的完成和教學(xué)質(zhì)量的提高。所以教學(xué)學(xué)時少也是教學(xué)過程的難點之一。
1.4課后習(xí)題難度高
學(xué)生課后習(xí)題的完成效果是有效檢驗教學(xué)質(zhì)量高低的最重要指標(biāo)。由于上課過程中為了加快教學(xué)進(jìn)度,對課本例題處于基本不講的情況,學(xué)生沒有時間吸納相應(yīng)的知識,又由于課后的習(xí)題難度明顯高于課堂例題,學(xué)生獨立完成課后習(xí)題質(zhì)量不高,甚至出現(xiàn)大范圍無法完成的情況。課堂習(xí)題與課后習(xí)題難度不匹配,少學(xué)時無法設(shè)置習(xí)題課導(dǎo)致學(xué)生對課程的理解程度不高是目前教學(xué)過程的難點之一。
2《環(huán)境工程原理》課程線上線下混合教學(xué)具體實踐
《環(huán)境工程原理》課程的線上線下混合教學(xué)的具體實踐對象為河南科技大學(xué)17級環(huán)境工程專業(yè)本科生,兩個平行班,共計64人。課程共計56學(xué)時,每周兩次課4學(xué)時,共計14周,具體教學(xué)實踐時間為2019年3月至2019年6月之間。具體的實踐過程如下:
2.1線上平臺與線上課程建設(shè)
《環(huán)境工程原理》課程的線上平臺是基于河南科技大學(xué)在線開放課程完成的。線上課程建設(shè)具體包括:線上視頻課程資源建設(shè)、課程課件建設(shè)、課后習(xí)題庫的建設(shè)、試題庫的建設(shè)、試卷庫的建設(shè)、分組討論題庫的建設(shè)、學(xué)生考核形式評價體系的建設(shè)、課程目標(biāo)問題建設(shè)等方面的課前準(zhǔn)備工作。
2.2課前準(zhǔn)備與預(yù)習(xí)實踐
首先,利用在線開放課程平臺學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù),布置研討問題。監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)情況,特別是視頻課程學(xué)習(xí)的完成度和研討問題發(fā)言的活躍度,通過線上學(xué)習(xí)和討論過程中學(xué)生對相關(guān)知識點的理解確定本節(jié)教課的重點和難點,從而調(diào)整教學(xué)目標(biāo)解決學(xué)生共性難點。以《環(huán)境工程原理》第三章第三節(jié)邊界層理論為實踐例:一、問題的,具體問題包括:邊界層理論的基本概念;邊界層的形成過程;邊界層分離。二、線上學(xué)習(xí),在線平臺上提供四個知識點視頻,具體是Prandtl邊界層理論、繞平板流動邊界層、圓直管內(nèi)流動的邊界層、邊界層分離及卡門渦街現(xiàn)象,視頻觀看率達(dá)98%。三、線上討論,95%的學(xué)生參與了線上討論,83%學(xué)生表達(dá)了線上學(xué)習(xí)過程中知識點的掌握情況。四、根據(jù)學(xué)生反饋信息整理確定線下教學(xué)重點內(nèi)容。
2.3課中線下教學(xué)實踐
轉(zhuǎn)變以教師為中心學(xué)生僅作為被動接受的傳統(tǒng)教學(xué)思路,線下教學(xué)采用以問題導(dǎo)向出發(fā)的學(xué)生為主導(dǎo)教師為輔助教學(xué)的“翻轉(zhuǎn)”課堂[2]或者分組討論的方式改革線下教學(xué)模式。這種教學(xué)模式能夠最大限度的提高學(xué)生在課堂上的參與程度,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。接上例具體教學(xué)實踐過程:一、將64名學(xué)生分為4組,每組16人,選出要發(fā)言的4名代表。二、利用20分鐘時間進(jìn)行面對面討論本節(jié)課的四個知識點,形成頭腦風(fēng)暴。三、作為教師下沉各組聆聽同學(xué)們討論情況,并解答學(xué)生在討論過程中可能遇到的問題或者提供給學(xué)生解決問題的途徑,鍛煉學(xué)生自主分析問題和解決問題的能力。通過這個環(huán)節(jié),學(xué)生已經(jīng)基本上解決了80%以上的難點問題。四、利用20分鐘每組利用5分鐘的時間展示1個教學(xué)知識點,重點是交流在學(xué)習(xí)過程中該知識點存在的難點及本組解決方法。五、利用剩余5分鐘時間,教師總結(jié)及表揚大家的精彩表現(xiàn)。
2.4課后教學(xué)質(zhì)量評價實踐
課后教學(xué)質(zhì)量評價工作是檢驗教學(xué)改革成功與否的最重要組成部分,教學(xué)質(zhì)量評價從學(xué)生和教師兩方面進(jìn)行具體的評價。學(xué)生層面包括:知識點的掌握程度、獨立思考和解決問題水平的提高、課程的滿意度、相互協(xié)作能力的培養(yǎng)等方面。教師層面包括:教學(xué)改革過程的控制效果、對學(xué)生知識掌握程度的評價方式、課程學(xué)生參與度的評估、教師自身修養(yǎng)的提高等方面。接上例具體從學(xué)生層面進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量評價:利用課后作業(yè)完成度對學(xué)生知識點的掌握程度進(jìn)行評價;利用如何實現(xiàn)知識點從不會到會的過程與方法評估學(xué)生獨立思考和解決問題的能力;利用問卷調(diào)查的方法對“翻轉(zhuǎn)”課堂[2]的滿意度進(jìn)行評價;利用現(xiàn)場觀察對小組互動過程中學(xué)生活躍程度評價學(xué)生相互協(xié)作能力。四方面的評價各占25分,滿分100分。完成本次教學(xué)改革后,學(xué)生層面教學(xué)質(zhì)量評價為94分。教師層面進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量評價:通過課前、課中和課后對本次課程進(jìn)程的熟練把控程度進(jìn)行自我評價,向?qū)W生發(fā)放問卷調(diào)查評估教師在課程進(jìn)展過程中的熟練操控程度;利用本節(jié)對應(yīng)試題的發(fā)放與反饋從教師層面是評估學(xué)生掌握本節(jié)知識點的水平;深入各小組討論中檢測學(xué)生參與度的評價體系建立;通過教學(xué)改革后教師在教學(xué)水平和教師自身修養(yǎng)上的評價。完成本次教學(xué)改革后,教師層面教學(xué)質(zhì)量評價為90分。
《環(huán)境工程原理》是一門超越污染介質(zhì)的界限,從理論上系統(tǒng)、深入地闡述環(huán)境凈化與污染控制基礎(chǔ)理論及其工程原理的專業(yè)基礎(chǔ)課程.該課程旨在提煉大氣污染控制工程、水處理工程、固體廢棄物處理處置工程等涉及的具有共性的現(xiàn)象和過程,為環(huán)境工程后續(xù)的專業(yè)課程打下良好的理論基礎(chǔ),在環(huán)境課程教學(xué)中起著承前啟后的作用.全國各高校對該課程都非常重視,目前普遍使用的教材是普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材,清華大學(xué)胡洪營等編寫的《環(huán)境工程原理》,主要內(nèi)容包括原理基礎(chǔ)、分離過程原理和反應(yīng)工程原理三大部分,先修課程涉及高等數(shù)學(xué)、物理、無機及分析化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)等.這門課程的特點是知識點多,原理偏難,在本校開設(shè)這門課后,學(xué)生普遍反應(yīng)難學(xué).因此根據(jù)本校學(xué)生實際情況對這門課實行改革是很有必要的.改革主要體現(xiàn)在以下幾個方面.
1改革教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
《環(huán)境工程原理》一般安排在三年級上學(xué)期,此時同學(xué)們剛學(xué)完公共基礎(chǔ)課,尚未正式接觸專業(yè)課程,對專業(yè)將來所從事的工作對象及相應(yīng)的知識需求均不甚了解,故初學(xué)環(huán)境工程原理會感到與以前所學(xué)的知識相差較大,學(xué)習(xí)的積極性與能動性均難以充分調(diào)動,甚至還易產(chǎn)生消極抵觸的情緒.因此,幫助學(xué)生克服這種心理很重要.課堂教學(xué)過程中可通過舉例的方式,層層啟發(fā),由淺入深,深入淺出,引發(fā)學(xué)生思考,讓學(xué)生把所學(xué)的理論、公式與以前所學(xué)的知識聯(lián)系在一起,認(rèn)識到這門課是未來專業(yè)課知識的理論支撐,是“有用的”,促使其產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣.[1-2]要做到這一點,需要教師擴大知識面,把授課內(nèi)容與相關(guān)的知識和日常生活中遇到的實際問題聯(lián)系起來.例如,在講解第二章內(nèi)容“流體流動和熱量傳遞”時,強調(diào)流體流動是第三章“熱量傳遞”和第五章“質(zhì)量傳遞”的基礎(chǔ),同時幫助學(xué)生回憶物理化學(xué)中已經(jīng)學(xué)習(xí)過的熱力學(xué)第二定律及卡諾循環(huán),建立各部分知識點間的聯(lián)系,減少學(xué)生學(xué)習(xí)這些知識的陌生感;同時引導(dǎo)學(xué)生分析日常生活中的空調(diào)、淋浴器等家用電器傳熱方式,給學(xué)生講解工業(yè)余熱利用等實例,讓學(xué)生明白燃燒的火焰、高溫流體等都可作為高溫?zé)嵩?,冷卻水等介質(zhì)都可以作為低溫?zé)嵩?,幫助學(xué)生將抽象的思維轉(zhuǎn)化為具體的實在;在講解過濾技術(shù)等基本概念和基本原理時,幫助學(xué)生回憶大學(xué)一年級做過的《無機與分析化學(xué)實驗》中的CuSO4結(jié)晶實驗,回憶在抽濾機上的抽濾步驟,最后得到純凈的CuSO4晶體過程,讓學(xué)生親自動手拆裝自來水過濾器,明白濾芯就是活性炭等,使學(xué)生對過濾知識有更加深刻的理解.這樣才能使學(xué)生樹立環(huán)境工程意識,培養(yǎng)學(xué)生把理論知識應(yīng)用于工程實踐的思維能力,同時也讓學(xué)生切身感受到環(huán)境工程原理的實際應(yīng)用價值,激發(fā)學(xué)習(xí)的能動性.[3]
2改革實驗教學(xué)方法,注重實驗教學(xué)效果
《環(huán)境工程原理》這門課程可以開設(shè)的基礎(chǔ)性實驗課有流體流動阻力測定、流量測量、總傳熱系數(shù)和對流傳熱系數(shù)的測定等.《環(huán)境工程原理》實驗教學(xué)目標(biāo)就是要培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和操作技能,培養(yǎng)學(xué)生把知識付諸實驗的操作能力,讓學(xué)生在實驗操作中鞏固已學(xué)過的知識.因此,在實驗教學(xué)中,必須充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用,將二者有機地結(jié)合起來,才能收到較好的教學(xué)效果.實驗開始階段,教師應(yīng)重點強調(diào)實驗的關(guān)鍵技術(shù)、容易造成誤差的操作和安全注意事項,為實驗結(jié)果的準(zhǔn)確分析和思考題回答做好鋪墊.在學(xué)生實驗過程中要積極引導(dǎo)創(chuàng)新,及時糾正學(xué)生的錯誤操作,解答實驗中的疑難問題.對于學(xué)生的錯誤操作要引導(dǎo)他們分析原因,啟發(fā)他們找出糾正錯誤的方法,讓學(xué)生在失敗中吸取教訓(xùn),從中獲取正確的實驗技能,對于疑難問題,多采用討論、研究的方法,充分帶動學(xué)生的積極性.讓學(xué)生主動獲取理論知識與技能,讓他們在實踐的失敗與成功中受到鍛煉,培養(yǎng)獨立創(chuàng)新實驗工作能力.在實驗教學(xué)中,應(yīng)該鼓勵學(xué)生盡可能地參與到實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、結(jié)果分析反饋中.對實驗中的個別異?,F(xiàn)象,教師不要立即給出答案,應(yīng)先讓學(xué)生復(fù)述此前操作過程,在學(xué)生敘述過程中一般會自己發(fā)現(xiàn)錯誤,使問題迎刃而解.這樣做一方面使學(xué)生更加認(rèn)真操作,另一方面也端正了其實驗態(tài)度.
3改革考試方法,改變期末突擊弊病
環(huán)境工程原理涉及的原理分析、公式推導(dǎo)較多,但該課程的學(xué)習(xí)不是要死記硬背這些公式和繁雜的推導(dǎo)過程,而是要了解前人對實際工程問題的處理思路和解決方法.只有注重對方法的理解,才能在后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)中觸類旁通,以及在實際工程應(yīng)用中實現(xiàn)舉一反三.因此,筆者在本課程的考核方式上也努力體現(xiàn)對基本概念的掌握和基本方法的理解,更注重平時的考核.例如,在作業(yè)中通過典型事例分析,要求學(xué)生對該過程涉及的基本概念進(jìn)行陳述,然后提出解決問題的可行思路.筆者要求方法可以不唯一,也不注重標(biāo)準(zhǔn)答案,甚至也可允許超越課堂教學(xué)內(nèi)容,但要求邏輯嚴(yán)密,思路清晰,結(jié)果可行.通過這種多形式、多時段的過程考核措施,改變學(xué)生期末突擊的不良習(xí)慣,有利于端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度.學(xué)生最終的成績由以下幾部分組成:平時成績(包括考勤和作業(yè)等)、期中考試、實驗成績和期末考試.逐步降低期末考核成績的比重,強化學(xué)生過程學(xué)習(xí)的動力和興趣,減輕學(xué)生期末考試的壓力.作業(yè)中增加PPT匯報交流的環(huán)節(jié),鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力和寫作水平.
4增加到實踐基地參觀考察環(huán)節(jié)
俗話說“百聞不如一見”.在講解環(huán)境工程原理課程內(nèi)容時,突出“三傳一反”的教學(xué)主線,系統(tǒng)地講解流體流動、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)工程理論的同時,應(yīng)盡可能創(chuàng)造條件帶學(xué)生去環(huán)境工程基地考察.[4]帶領(lǐng)學(xué)生到實踐基地參觀考察的目的就在于認(rèn)知工程設(shè)備、了解實際工況,將課程基本知識與工程實際情況聯(lián)系起來.讓學(xué)生了解各種豐富多彩的工程實際,使學(xué)生通過該環(huán)節(jié)的訓(xùn)練體會工程觀念,領(lǐng)悟環(huán)境工程原理知識在工程觀念中的應(yīng)用.把研究問題與工程實例結(jié)合起來,體現(xiàn)加強基礎(chǔ),面向生產(chǎn),突出應(yīng)用,引導(dǎo)思維,啟發(fā)創(chuàng)新的教學(xué)模式,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性.通過親自運行設(shè)備,觀察環(huán)境工程設(shè)備構(gòu)成及操作要點,引導(dǎo)學(xué)生從生產(chǎn)技術(shù)性、經(jīng)濟合理性方面進(jìn)行系統(tǒng)的“工程”考慮,要對不同的方案進(jìn)行“工程”比對,形成工程觀點并強化工程思想,同時貫徹“理論教學(xué)環(huán)節(jié)以應(yīng)用為目的,實踐教學(xué)環(huán)節(jié)以應(yīng)用為目標(biāo),培養(yǎng)工程素質(zhì)和實踐動手為主線”的教育戰(zhàn)略思想帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí).認(rèn)知實習(xí)能夠讓學(xué)生對環(huán)境設(shè)備和工業(yè)流程有綜合的了解,調(diào)動學(xué)生對知識的求知欲,培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),能夠最大限度地將以往課程內(nèi)容、課程實驗和課程設(shè)計的結(jié)果向深層次做引申,通過認(rèn)識現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題、研究對象來達(dá)到提高學(xué)生綜合能力的目的,可以把教師豐富的教學(xué)經(jīng)驗、多年實際工作閱歷和學(xué)生的現(xiàn)場認(rèn)知、積極向上的探索精神與實踐教學(xué)有機地結(jié)合起來,對培養(yǎng)學(xué)生實際工程能力有非常積極的作用.#p#分頁標(biāo)題#e#
5鼓勵學(xué)生參與科研,以科研帶動創(chuàng)新
關(guān)鍵詞:高職院校;環(huán)境工程;實踐教育;教學(xué)改革;發(fā)展方向
中圖分類號:G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:2095-9214(2016)07-0169-01一、環(huán)境工程傳統(tǒng)教學(xué)模式
傳統(tǒng)教學(xué)模式注重知識的積累,注重對專業(yè)知識的掌握,通過課堂,由教育者對課本知識進(jìn)行講解,對于工程上的結(jié)構(gòu),施工流程,施工工藝,通過舉例說明,主要是平面化教育,有一定范圍的教育。教育針對的是科學(xué)文化知識的掌握,對工程力學(xué),化學(xué),化工掌握,對于環(huán)境污染治理,工程招投標(biāo)及工程預(yù)結(jié)算以專業(yè)知識,用專業(yè)規(guī)范教學(xué),以專業(yè)方法來計算,得出結(jié)論,傳統(tǒng)教學(xué)加強對科學(xué)的掌握,對技術(shù)原理的掌握,對規(guī)范要求的掌握。
二、傳統(tǒng)教學(xué)特點
在過去的高職院校教育中,提升學(xué)生自身素質(zhì)文化素養(yǎng)是重點。環(huán)境工程學(xué)致力于化學(xué)與環(huán)境污染治理,注重理論知識提高,對化學(xué)、生物科學(xué)知識掌握。但是在傳統(tǒng)教育灌輸下,了解了技術(shù)原理,結(jié)構(gòu)的力學(xué)原理,以及規(guī)范要求,不是根據(jù)經(jīng)驗施工,設(shè)計,而是依據(jù)規(guī)范要求專業(yè)規(guī)范施工。
傳統(tǒng)教育的優(yōu)點在于學(xué)習(xí)最正規(guī)的理論,讓工程行業(yè)更加規(guī)范化,通過在學(xué)校的教育下,有了一群會在實際工作中以國家規(guī)范,理論嚴(yán)格要求自己,規(guī)范自己與施工者,提高行業(yè)整體標(biāo)準(zhǔn),守住底線,提高素質(zhì)。
三、傳統(tǒng)教學(xué)的缺點
(1)抽象化:根據(jù)書本知識來進(jìn)行講解,用專業(yè)化術(shù)語講述專業(yè)化知識,抽象,難以理解。環(huán)境工程學(xué)包括普通化學(xué)、工程力學(xué)、測量學(xué)、工程制圖等。這些專業(yè)課知識對于沒有接觸過的人來說是及難懂的,難以在大腦思維形成圖像。而課本更是以較為專業(yè)的話語在解釋工程學(xué),傳統(tǒng)教學(xué)根據(jù)課本在教室內(nèi)進(jìn)行教學(xué),學(xué)生只能知其然,如何更好的知其所以然就成了學(xué)生求學(xué)道路上的難題。
(2)局限化:傳統(tǒng)教學(xué)在部分知識點上,只能講述工程局部,對于工程的細(xì)節(jié),由于缺乏實踐,缺少實物,以及課時等各方面原因,這些最基礎(chǔ)的工程概念,學(xué)生無法了解。這也是受高等教育者與工程上一線工人的區(qū)別,他們有經(jīng)驗,而學(xué)生只有理論,但要想透徹學(xué)習(xí)工程學(xué),課本上的點是不足以蓋面的。傳統(tǒng)教學(xué)注重的是知識培養(yǎng),但書本中科學(xué)理論講述的知識很局限,要想真正理解,需要實踐與探索。
四、環(huán)境工程實踐教學(xué)定義
環(huán)境工程實踐教學(xué),是一種教學(xué)改革,由字面意義可知道,環(huán)境工程實踐教學(xué)就是將實踐融入教育,在教育過程中加入需要實踐的課程,增強學(xué)生動手能力。在傳統(tǒng)教育中重點是理論的掌握,而實踐教育注重理論與實踐全面發(fā)展,培養(yǎng)高素質(zhì)人才。
五、環(huán)境工程實踐教學(xué)改革的意義
(一)實踐與理論相結(jié)合,積極響應(yīng)國家政策
案例1:太原科技大學(xué)化工與環(huán)境安全專業(yè)開大量實驗課程,如空氣質(zhì)量檢測實驗,水污染控制工程實驗等。學(xué)校為學(xué)生購買大量實驗器材,實驗課要求學(xué)生對專業(yè)相關(guān)實驗流程熟練掌握,能夠自主,獨立完成相關(guān)實驗,在實驗過程中,分組進(jìn)行實驗,團結(jié)互助,共同學(xué)習(xí),教師則在課堂中起監(jiān)督指導(dǎo)作用,為學(xué)生講解實驗設(shè)備的使用,如何規(guī)范操作,整理相關(guān)數(shù)據(jù)[1]。在實驗完成后,學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師要求,依據(jù)課本及相關(guān)規(guī)范,收集數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)。實驗的最終目的是得出相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù),對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。太原科技大學(xué)實驗課程要求學(xué)生能夠達(dá)到專業(yè)處理實驗數(shù)據(jù)的效果。最后有指導(dǎo)老師對整個過程給予評價,對數(shù)據(jù)處理進(jìn)行批復(fù)。
課本教育,知識,總不如動手實踐來的真實。將科學(xué)理論與實踐相結(jié)合,這是大勢所趨,形式推動下的教育改革。由案例1可見,通過實踐,學(xué)生能夠更加扎實掌握實驗過程,在社會上,能夠?qū)嶒炇炀氝\用,及對數(shù)據(jù)的處理,可以更好對口社會職業(yè),更好,更專業(yè)服務(wù)社會。實踐是人類最好的老師。在實驗過程中,學(xué)生不僅了解了知識,更能促進(jìn)師生交流,同學(xué)之間團結(jié)互助,增強學(xué)生動手能力,指導(dǎo)教師能夠在過程中能夠了解實踐中,學(xué)生難以掌握的難點及容易出錯的細(xì)節(jié),以便更全面為學(xué)生講解。
(二)增加學(xué)生動手能力,更好適應(yīng)社會,增強學(xué)生社會競爭力
案例2:某高職院校在教學(xué)時間內(nèi)設(shè)置實訓(xùn)周,在實訓(xùn)周內(nèi),為學(xué)生布置任務(wù),時間由學(xué)生支配,指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)為學(xué)生講解所需要的知識點,然后為學(xué)生布置任務(wù),在實訓(xùn)周內(nèi),學(xué)生自主學(xué)習(xí),通過網(wǎng)絡(luò)及實地考察,完成相應(yīng)任務(wù)。在測量實訓(xùn)周內(nèi),學(xué)生通過對校園內(nèi)建筑的測量,收集整理數(shù)據(jù),完成放樣等工作。學(xué)校建設(shè)小規(guī)模施工場地,有學(xué)生分組進(jìn)行小規(guī)模施工,對工藝流程有了深刻了解。在實訓(xùn)周結(jié)束后,學(xué)生提交實訓(xùn)成果,由指導(dǎo)教師對每個學(xué)生進(jìn)行實訓(xùn)答辯,通過各方面考察,為學(xué)生打分[2]。
學(xué)生學(xué)習(xí)效率低,原因是不夠自覺,學(xué)習(xí)不夠自主,沒有積極向上的探索知識。用實踐的方式,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。環(huán)境工程在現(xiàn)場施工過程中,科學(xué)知識運用在何處,只有學(xué)生了解所學(xué)知識的用途,才能更好學(xué)習(xí)。
在當(dāng)今社會就業(yè)競爭壓力極大的現(xiàn)狀下,高職院校學(xué)生如何脫穎而出,與本科生抗衡,那就是提高動手實踐能力,在進(jìn)入公司后能夠盡快上手公司事務(wù),有強大科學(xué)理論支持,有較高動手能力,特別是環(huán)境工程類,對職員的實踐經(jīng)驗要求更高,在工程上,沒有實踐,只是理論知識,是絕對行不通的,所以,環(huán)境工程實踐教學(xué)改革正好補足了學(xué)生在學(xué)校缺乏實踐經(jīng)驗的缺點,提高了高職環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生社會競爭力。
參考文獻(xiàn):
本科畢業(yè)生就業(yè)問題已經(jīng)成為我國面臨的一個嚴(yán)峻現(xiàn)實,畢業(yè)生總?cè)藬?shù)及待業(yè)人數(shù)急劇增加。本科生起薪普遍下跌,甚至出現(xiàn)了“零起薪”就業(yè)現(xiàn)象,為逃避就業(yè)壓力而選擇考研等。由此引發(fā)了學(xué)生及家長對學(xué)習(xí)的態(tài)度和價值產(chǎn)生了新的懷疑。環(huán)境工程專業(yè)的就業(yè)市場亦然。早在1998年,國家環(huán)保局和國家教委聯(lián)合主持的“中國高等環(huán)境教育發(fā)展戰(zhàn)略研究”課題組就預(yù)測,2000~2010年我國對環(huán)境工程專業(yè)人才的年均需求量為1147萬人;2004年,人事部又宣稱,環(huán)境工程師將是今后幾年需求最大的熱門人才之一。然而事實卻不容樂觀,環(huán)境工程專業(yè)人才在各種畢業(yè)生供需見面會上普遍受到冷遇,一次就業(yè)率達(dá)不到50%。重慶工商大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)于2002年開始招生,至今已有10屆,共計招生1000余人;畢業(yè)5屆,共500多人。一次性就業(yè)率徘徊于60%~70%之間。其原因主要有三[1-2]:一是畢業(yè)生人數(shù)過多,二是學(xué)生就業(yè)意向,三是學(xué)生自身的素質(zhì)。如何適應(yīng)社會對環(huán)境工程專業(yè)人才的需求?如何躋身于眾多的環(huán)境工程專業(yè)之列謀求長期健康的發(fā)展?環(huán)境工程專業(yè)必須深化課程體系改革、加強實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練等入手,以全面提高學(xué)生的素質(zhì),提升辦學(xué)品位。
1環(huán)境工程課程體系設(shè)置的實踐與探索教學(xué)計劃和課程體系的設(shè)置直接影響學(xué)生的知識層次和培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。我校環(huán)境工程專業(yè)經(jīng)過十余年的探索與努力初步形成了以下的課程體系。
1.1知識體系四年制環(huán)境工程專業(yè)教育主要分為通識教育、專業(yè)教育和集中實踐性教學(xué)三個模塊。一般在一、二年級完成通識教育,并通過環(huán)境工程原理等課程的教學(xué)起到環(huán)境工程“入門”的目的,而專業(yè)教育主要在三、四年級完成。
1.2課程設(shè)置
1.2.1專業(yè)骨干課程體系改革2002年專業(yè)主干課為7門,共205學(xué)分。2004年無專業(yè)骨干課的概念提出。2005年專業(yè)主干課有4門(環(huán)境工程原理、環(huán)境工程實驗、水污染控制工程、大氣污染控制工程),占125學(xué)分。2006年環(huán)境工程專業(yè)的4門核心課程(環(huán)境工程原理、水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置)為骨干課,學(xué)分為14。2007、2008、2009年環(huán)境工程專業(yè)骨干課調(diào)整為:環(huán)境工程原理、水污染控制工程、大氣污染控制工程,共三門,學(xué)分為115。2010~2011年環(huán)境工程專業(yè)骨干課又重新調(diào)整為4門:環(huán)境工程原理、水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置。2010年、2011年學(xué)分分別為:145、150,其中2011年固體廢物處理與處置增加了0.5學(xué)分。專業(yè)骨干課就經(jīng)歷了一波三折的變動。
1.2.2公共課和選修課的年度變化從表1可以看出,整體上來說,2010級的課程體系比2007級和2009級的更加合理。就要求完成的總學(xué)分而言,雖然保持在175的基礎(chǔ)上。但是,就公共課、專業(yè)課(包括學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)主干課、專業(yè)選修課)和通識課占總學(xué)分的比例而言,2007級分別為49.6%、44.0%、64.0%,2009級分別為48.9%、44.6%、64.0%,兩者的差異不明顯。而2010級分別為47.9%、46.4%、57.1%。表明專業(yè)課占的比例逐年增加,通識課和公共課占的比例逐年降低。專業(yè)課從2007級到2010級整體優(yōu)化。2007級、2009級、2010級專業(yè)選修課的學(xué)分分別為25、28和28,分別占專業(yè)課總學(xué)分36.5、39.5和42.5的68.5%、70.9%和65.9%。2007級、2009級、2010級的方向共同選修課可選擇范圍為25學(xué)分、34學(xué)分、34學(xué)分,方向選修課范圍為8學(xué)分、8學(xué)分、8學(xué)分,但是方向共同選修課要求達(dá)到1分、24學(xué)分、24學(xué)分,方向選修課分別達(dá)到6學(xué)分、4學(xué)分、4學(xué)分。也就是說,雖然2007級選修課的比例很大,但實際上,在所有可選的方向共同選修課25學(xué)分中,必須要選擇19分,實際可選性受到了很大的限制。2010級雖然選修課只有65.9%,但是34選24,8中選4,學(xué)生實際的自主性更大。集中實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)分,2007級~2010級均為35學(xué)分,占專業(yè)課總學(xué)分的20.0%。
1.2.3環(huán)境工程專業(yè)課程結(jié)構(gòu)專業(yè)課程包括學(xué)科基礎(chǔ)課課程、專業(yè)主干課和專業(yè)選修課。在教學(xué)順序上采用了從單一到綜合、從微觀到宏觀、從簡單到復(fù)雜的傳統(tǒng)環(huán)境工程專業(yè)的課程時序安排。大一、大二低年級階段主要完成基礎(chǔ)理論課和相關(guān)實踐課;大三是整個學(xué)習(xí)階段的重心,進(jìn)行專業(yè)核心理論課的學(xué)習(xí)和相關(guān)課程設(shè)計;大四的高年級階段在前修課程的基礎(chǔ)上,主要進(jìn)行綜合設(shè)計能力的訓(xùn)練和工程實踐能力的鍛煉,同時,根據(jù)專業(yè)拓展的需要和學(xué)生自己的興趣進(jìn)行多門交叉課程的選擇性學(xué)習(xí)。
1.2.4專業(yè)理論課程設(shè)置由表2可知,專業(yè)理論課的設(shè)置分為學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)骨干課和專業(yè)方向三個環(huán)節(jié)。這其中包含了環(huán)境工程專業(yè)指導(dǎo)委員會指定的4門核心課程,還有多學(xué)科交叉理論的課程如工程力學(xué)B等,但是沒有體現(xiàn)自身課程方向與特色的課程。大量的選修課的開設(shè)更為學(xué)生提供了自由選擇的平臺。
1.2.5專業(yè)實踐教育體系
1.2.5.1專業(yè)實踐教育體系的構(gòu)成專業(yè)實踐教育體系由基礎(chǔ)實驗→學(xué)科基礎(chǔ)實驗→專業(yè)實驗逐步過渡。在教學(xué)順序上,先通過基礎(chǔ)實習(xí)使學(xué)生掌握必要的計算機、大學(xué)物理、化學(xué)基礎(chǔ)。再通過各門課程的課程設(shè)計拓展到規(guī)劃設(shè)計與CAD,使學(xué)生對環(huán)境工程的各個方面(計算機、化學(xué)、物理等)以及各個層次(檢測基礎(chǔ)實驗、環(huán)境工程設(shè)計等)有所掌握。最后通過綜合實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計逐步深入到社會與環(huán)境的綜合發(fā)展規(guī)劃之中,使其達(dá)到知識拓展和能力培養(yǎng)的目的(圖2)。
1.2.5.2實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練由表2可知,自2005年開始,我院環(huán)境工程專業(yè)實踐總學(xué)分由原來的30學(xué)分增加到35學(xué)分。從學(xué)期分配情況看,自學(xué)生大二后半期開始安排實踐實習(xí),且學(xué)時分配也相應(yīng)的由原來單一集中大四進(jìn)行的模式變?yōu)楦鲗W(xué)期分散進(jìn)行。環(huán)境工程2004,2005和2006級培養(yǎng)方案中實踐環(huán)節(jié)學(xué)分為:30,35,35學(xué)分,占總學(xué)分比例分別為16.5%,18.9%,20.0%。2007~2011年度均保持在20.0%的比例。而在同類高校中這一比例占到了40%以上[3]。
2專業(yè)改革的實踐與探索
2.1專業(yè)辦學(xué)定位我校環(huán)境工程專業(yè)如何能夠在眾多同行兄弟院校中做到“人無我有、人有我特”的辦學(xué)方略,這些概念尚未明確定位。目前我院教師的縱向科研項目、橫向課題等沒有較好的凝聚學(xué)科研究方向,未能形成強有力的科研團隊。學(xué)生也少有機會圍繞主題參與到教師的科研及各種課外科技活動。#p#分頁標(biāo)題#e#
2.2辦學(xué)條件辦學(xué)條件是教育的基本保障。近年來,學(xué)校和學(xué)院對環(huán)境工程專業(yè)在實驗條件和教學(xué)條件的改善上給予了很大的支持。先后建立了設(shè)施完善的工科實驗中心、環(huán)境工程設(shè)計室,相應(yīng)的專業(yè)軟件、繪圖儀等軟硬件實驗設(shè)備也配套完全,保障了學(xué)生實驗、實踐動手等能力的全面培養(yǎng)和提高。同時,在理論教學(xué)過程中采用多媒體教學(xué),圖文并茂的教學(xué)課件使學(xué)生在更深入的理解理論知識的基礎(chǔ)上,對實踐也有了更多的感性認(rèn)識。我校環(huán)境工程專業(yè)目前建立了3個校外參觀實習(xí)基地。由于經(jīng)費緊張,各實踐環(huán)節(jié)削減學(xué)時,或者到就近找一家不合適的企業(yè)進(jìn)行實踐,甚至有的干脆讓學(xué)生自己去尋找企業(yè)進(jìn)行實踐;另外,學(xué)校沒有建立穩(wěn)定的實踐教學(xué)基地,企業(yè)不太愿意接收學(xué)生來實習(xí),導(dǎo)致目前很多學(xué)校的實訓(xùn)環(huán)節(jié)流于形式,達(dá)不到工程實訓(xùn)的目的。
2.3師資結(jié)構(gòu)教師是教學(xué)工作的核心資源,人才培養(yǎng)的質(zhì)量取決于教師的素質(zhì)。我校在引進(jìn)新人才的時候,注重學(xué)科背景的選擇和實際動手能力的考核。目前,在環(huán)境工程教研室現(xiàn)有的9名教師中,有8名專業(yè)教師,有環(huán)境影響評價工程師資格的教師4名;教授2名,副教授1名;博士(含在讀)8人,學(xué)士1人,且40歲以下教師全為博士以上學(xué)歷。目前主要存在的問題在于師資隊伍的專業(yè)背景差異較大,且擁有高級職稱的教師比例太小。只有通過教師資源的不斷的有效整合,才能為專業(yè)的發(fā)展、教學(xué)質(zhì)量的提高以及學(xué)生素質(zhì)的全面發(fā)展和就業(yè)能力的拓展提供更加有力的保障。
2.4人才培養(yǎng)質(zhì)量教育的最終目的是人的素質(zhì)的全面提高。從歷年的畢業(yè)生來看,其就業(yè)率、就業(yè)渠道、就業(yè)單位表現(xiàn)以及各種反饋信息都說明畢業(yè)生的綜合素質(zhì)、實踐能力以及分析處理問題的能力逐年有一定的提高。近幾年來,考取研究生的人數(shù)比例也在不斷的上升,包括考取浙江大學(xué)、大連理工大學(xué)等重點大學(xué)。但是,我校環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生參與科研、、參加競賽等情況可以看出學(xué)生的素質(zhì)及其創(chuàng)新能力的亟待提高。學(xué)生在參與教師科研課題的基礎(chǔ)上,申請創(chuàng)新基金和課外科技立項僅寥寥十余項,在核心或一般公開刊物上發(fā)表文章也只有幾十篇。
3環(huán)境工程課程體系改革建議
3.1課程設(shè)置的調(diào)整課程設(shè)置的重新調(diào)整包括對不必要課程的刪減,同類課程的整合,學(xué)時量的增減,必修課和選修課的變換以及教學(xué)順序的調(diào)整等。建議如下:(1)專業(yè)主干課應(yīng)該包括體現(xiàn)自身課程方向與特色的課程。但是特色的定位尚需要環(huán)境工程專業(yè)諸位教師,包括學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的努力。只有不斷地探索與實踐,才可能形成鮮明的特色。(2)學(xué)科基礎(chǔ)課方面。加強CAD、軟件應(yīng)用、程序設(shè)計相關(guān)課程。學(xué)習(xí)環(huán)境工程專業(yè)需要很強的責(zé)任心和數(shù)理能力。繁瑣的計算,大量的圖紙可能會讓你覺得麻煩。有了較好的計算機水平,并學(xué)會了操作專業(yè)軟件,就會事半功倍。(3)專業(yè)必修課方面。刪去《普通生物學(xué)B》,增設(shè)《環(huán)境化學(xué)》等。許多高校都開設(shè)了該門課程[4-5]?!董h(huán)境化學(xué)》課程主要闡述污染物在各圈層環(huán)境介質(zhì)中遷移轉(zhuǎn)化過程,所涉及的污染化學(xué)問題及其效應(yīng)為主線,討論密切結(jié)合我國乃至全球關(guān)注的環(huán)境問題。它應(yīng)當(dāng)是環(huán)境科學(xué)的核心組成部分。(4)實驗課開設(shè)方面。壓縮《化學(xué)實驗Ⅰ》、《化學(xué)實驗Ⅱ》,開設(shè)與環(huán)境監(jiān)測分析有關(guān)的《儀器分析》?!秲x器分析》是一門綜合性課程,涉及近代物理學(xué)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)等許多知識,在眾多領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛,自20世紀(jì)80年代以來很多高校都開設(shè)了該門課程[6-7]?!秲x器分析》應(yīng)當(dāng)是環(huán)境工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。同時,增加綜合性、設(shè)計性實驗的比重[8]。這是教學(xué)改革的客觀要求,它能夠培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決問題的能力。例如,在活性污泥活性的測定實驗中,教師給定污泥負(fù)荷,由學(xué)生自己設(shè)計實驗方案,確定活性污泥的取樣量和污水的取樣量,制定COD工作曲線的制作方法。
新型案例教學(xué)設(shè)計
基于對微生物燃料電池多年的研究基礎(chǔ)及對環(huán)境工程專業(yè)的認(rèn)識,筆者總結(jié)了微生物燃料電池與以下課程的結(jié)合。
1.水質(zhì)工程學(xué)教學(xué)
微生物燃料電池作為一種有應(yīng)用前景的新技術(shù),近年來得到廣泛關(guān)注,也取得了進(jìn)展。而微生物燃料電池可以作為案例,引入到水質(zhì)工程學(xué)的教學(xué)中來。在講授生物處理部分,可以引入微生物燃料電池這項新技術(shù)。首先需要向?qū)W生講清楚微生物燃料處理廢水的原理。在微生物燃料電池陽極室內(nèi),同時發(fā)生著厭氧生物處理、電化學(xué)氧化、生物氧化與生物混凝等多個過程,并逐一介紹此四個過程的原理特征。然后向?qū)W生介紹當(dāng)前應(yīng)用微生物燃料電池技術(shù)進(jìn)行污染處理的研究狀況。近年來,一系列富含生物可降解有機物的廢水,在微生物燃料電池中逐漸被嘗試用來產(chǎn)電,同時廢水本身得到降解。在介紹完整體研究狀況后,任課教師可以根據(jù)熟悉的特征廢水,展開而深入地向?qū)W生展示。需要提及的是,氮污染控制是當(dāng)下環(huán)境保護(hù)工作的重點,微生物燃料電池處理含氮廢水是該技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域最重要的應(yīng)用之一,也與中國地質(zhì)大學(xué)(北京)以地下水污染防治為特色的環(huán)境工程教學(xué)特點密切相關(guān)。微生物燃料電池生物脫氮的研究最早開始于2004年,研究者發(fā)現(xiàn)當(dāng)陰極電勢控制在-500mV時,微生物能夠直接以陰極作為電子供體將NO3-還原[7],這對微生物燃料電池處理含氮廢水的實際應(yīng)用具有十分重要的意義。同時也需要向?qū)W生說明,當(dāng)前受制于材料成本,微生物燃料電池處理廢水還只停留在實驗室研究,還未真正應(yīng)用。這樣既向?qū)W生傳授了生物水處理的相關(guān)知識,又激發(fā)學(xué)生進(jìn)行深入了解研究的動力,培養(yǎng)了學(xué)生善于思考與聯(lián)想的能力。在講授水處理系統(tǒng)部分時,在講解完生活污水傳統(tǒng)的處理工藝的基礎(chǔ)上,可以針對當(dāng)下相對難以處理的工業(yè)廢水,介紹基于微生物燃料電池的新型處理工藝。如筆者所在的課題組嘗試用UASB-MFC-BAF的組合工藝處理糖蜜酒精廢水[8],高效去除污染物的同時,并獲得1410.2mW/m2的最大功率密度。其中,在UASB單元高效去除COD并進(jìn)行硫酸鹽還原,MFC單元氧化硫化物的同時產(chǎn)電,BAF單元去除色度并降解苯酚衍生物。與常規(guī)工藝的結(jié)合為MFC在污水處理方面的應(yīng)用提供了新的思路,成為一種很有前途的處理方式。這除了向?qū)W生傳遞了水處理工藝的相關(guān)知識,也示范了工藝組合的特點與基本規(guī)律,培養(yǎng)了學(xué)生講自己所學(xué)的水處理技術(shù)融會貫通,靈活運用的能力。
2.固體廢物處理處置工程教學(xué)
堆肥處理是主要的資源化技術(shù)之一,在講到堆肥部分時,可以介紹微生物燃料電池固體廢物堆肥中的應(yīng)用案例,即微生物燃料電池既可以處理廢水,也可以處理固體廢物,展示了該技術(shù)良好的發(fā)展前景。其在固體廢物堆肥中,底物不需要頻繁更換,而且有機質(zhì)含量高,堆肥過程自身產(chǎn)熱可提高溫度,為堆肥過程中形成的高度復(fù)雜的微生物種群的富集和生長提供了更加穩(wěn)定的外部環(huán)境,當(dāng)前以廚余垃圾和園林肥料為原料的堆肥微生物燃料電池也已經(jīng)有報道[9]。剩余污泥是城市污水處理廠運行中最為頭疼的問題,在講授城市污水處理廠剩余污泥處理處置部分時,可以著重介紹微生物燃料電池在剩余污泥資源化過程中的應(yīng)用,微生物燃料電池可以將剩余污泥中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為最清潔的電能,為污泥資源化提供了新的思路。具體包括直接利用剩余污泥與間接利用剩余污泥兩方面,前者是直接以剩余污泥為燃料,在輸出電能的同時,能達(dá)到良好的污泥減量效果;后者是分別以剩余污泥微波預(yù)處理上清液與剩余污泥發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸作為燃料,可以有效地資源化利用剩余污泥,同時達(dá)到污泥減量的目的。將此類案例介紹給學(xué)生,既可以傳授了固體廢物資源化與處置的相關(guān)知識點,又可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,提高教學(xué)質(zhì)量,并且進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生環(huán)境工程意識和環(huán)境工程研究的能力,進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決環(huán)境工程實際問題的能力。
3.環(huán)境學(xué)教學(xué)
環(huán)境學(xué)是環(huán)境類專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程,旨在使學(xué)生正確理解和掌握與環(huán)境問題有關(guān)的基本概念、基本知識以及基本原理,以便為學(xué)習(xí)后續(xù)課程奠定必要的基礎(chǔ)。而微生物燃料電池與其課程教學(xué)也有密切聯(lián)系,可以成為增強教學(xué)效果的有力工具。污染物是環(huán)境工程的處理目標(biāo),而污染物指標(biāo)是檢驗環(huán)境技術(shù)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn),在水體污染教學(xué)方面,五日生活需氧量(BOD5)的含義與測定是教學(xué)中的一項重要內(nèi)容。常規(guī)BOD5測定主要采用呼吸法,該法測定較為復(fù)雜,而且耗時長,基于微生物燃料電池工作原理的BOD5傳感器具有良好的應(yīng)用前景,其電流或電壓與污染物濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,而且能夠快速響應(yīng),并且測量范圍較寬,結(jié)果具有良好的重復(fù)性,因此成為微生物燃料電池實際應(yīng)用領(lǐng)域較為重要的直接應(yīng)用方向。在利用微生物燃料電池類型的傳感器測定BOD5時,以待測廢水為陽極液,通過之前測定的電壓與濃度對應(yīng)關(guān)系,讀取電壓值,便可換算為BOD5的濃度。此測定方法發(fā)現(xiàn)電池轉(zhuǎn)移電荷與BOD5之間呈明顯的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.99,標(biāo)準(zhǔn)偏差為3%~12%。而且微生物燃料電池類型的BOD5傳感器響應(yīng)快,恢復(fù)能力強,當(dāng)污水濃度發(fā)生變化時,電流滯后1h即可達(dá)到穩(wěn)定。而且微生物燃料電池型BOD5測定方法的另一突出優(yōu)點是可連續(xù)運行,無需路外保養(yǎng)。通過介紹微生物燃料電池在測定BOD5中的應(yīng)用,可以加深學(xué)生對BOD5的理解,傳授了水體污染指標(biāo)的概念,也培養(yǎng)了學(xué)生觸類旁通、理論聯(lián)系實際的能力。在環(huán)境學(xué)課程講授中,會涉及全球的能源與環(huán)境問題,也會提到一些新型的清潔能源如氫能、核能等。此時可以介紹微生物燃料電池電助產(chǎn)氫的相關(guān)知識,這也是微生物燃料電池可能直接利用的主要形式。根據(jù)電化學(xué)理論,電解水的分解電壓為1.6V,而在無氧氣存在的條件下,在雙室微生物燃料電池陰極施加一個遠(yuǎn)小于水的分解電壓的小電壓(一般小于0.8V),可以促進(jìn)外電路轉(zhuǎn)移至陰極的電子和陽極轉(zhuǎn)移至陰極的質(zhì)子結(jié)合而生成氫氣,從而達(dá)到利用微生物燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生氫氣的目的,該工藝產(chǎn)生的氫氣純度較高,并可以積累和儲存以及運輸,克服了以前微生物燃料電池輸出功率低、無法直接應(yīng)用的缺點,從而促進(jìn)微生物燃料電池技術(shù)朝著實際應(yīng)用又邁進(jìn)了一步。這一方面可以吸引學(xué)生更深的了解微生物燃料電池技術(shù),而且培養(yǎng)學(xué)生的研發(fā)興趣與愛好,另一方面?zhèn)魇诹藲淠艿惹鍧嵞茉吹南嚓P(guān)知識,拓展了氫能的來源,啟發(fā)了學(xué)生深入探究、勤于聯(lián)想的能力,取得良好的教學(xué)效果。
課堂教學(xué)實踐
在中國地質(zhì)大學(xué)(北京),筆者主要參與環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的教學(xué)。在實際教學(xué)中,將微生物燃料電池的研究心得與實際教學(xué)相結(jié)合,對教學(xué)起到很好的促進(jìn)作用。如在環(huán)境專業(yè)基礎(chǔ)課有機化學(xué)的教學(xué)中,在講授烯烴部分時,講到石墨烯作為微生物燃料電池陽極的優(yōu)點,更多地利用了其比表面積大、易于微生物附著的特征,促進(jìn)了微生物燃料電池的產(chǎn)電與污染物去除,使得學(xué)生對于石墨烯的應(yīng)用有了更直觀的認(rèn)識,對教學(xué)起到了促進(jìn)與拓展的作用,符合當(dāng)下理論聯(lián)系實際的教學(xué)思路。在環(huán)境專業(yè)主干課環(huán)境生態(tài)學(xué)的教學(xué)中,將水生生態(tài)系統(tǒng)部分引入微生物燃料電池的概念,介紹了產(chǎn)電微生物的工作原理及特性,并介紹了沉積物微生物燃料電池的工作原理及應(yīng)用,這不僅向?qū)W生傳遞了水生生態(tài)系統(tǒng)中的環(huán)境微生物的類群與功能,以及污染物在水生生態(tài)系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律等知識點,而且可以使學(xué)生明晰微生物燃料電池的在其中所起的作用,形象地展示了微生物燃料電池參與污染遷移轉(zhuǎn)化的過程,對于此部分知識的教學(xué),起到很好的促進(jìn)作用。講到這些案例時,學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情都比較高漲,教學(xué)效果明顯提升。可見微生物燃料電池確實是良好的教學(xué)載體,有助于提高環(huán)境工程教學(xué)的質(zhì)量,筆者在后續(xù)教學(xué)中還需進(jìn)一步完善提煉。
關(guān)鍵詞:課程思政;土壤修復(fù);環(huán)境工程
1土壤及地下水污染修復(fù)課程介紹
土壤及地下水修復(fù)課程總學(xué)時為32學(xué)時,為專業(yè)必修課。通過本門課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生對土壤及地下水污染及修復(fù)有一個最基本的了解,正確理解土壤及地下水污染修復(fù)中涉及的基本概念和基本理論,對不同土壤及地下水污染問題的原理、效應(yīng)及其控制有一個總體的掌握,并掌握土壤及地下水污染修復(fù)的原理、方法及計算,了解土壤及地下水污染修復(fù)的發(fā)展趨勢。原課程分為6大章節(jié):①土壤及地下水概述、②場地特征描述、③土壤-地下水中污染物遷移基礎(chǔ)理論、④反應(yīng)器的設(shè)計、⑤土壤及地下水修復(fù)技術(shù)及⑥風(fēng)險評估及管理。如果要將課程思政融入到課程的教學(xué)環(huán)節(jié)之中,必須解決以下問題:培養(yǎng)什么人(課程目標(biāo))、怎樣培養(yǎng)人(課程設(shè)計)、如何評判學(xué)生是否達(dá)標(biāo)(教學(xué)效果與考核)。
2土壤及地下水污染修復(fù)課程目標(biāo)
中南民族大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)在申請專業(yè)工程認(rèn)證的過程中調(diào)整培養(yǎng)目標(biāo),從四個方面對人才培養(yǎng)提出了要求:(1)知識能力;(2)實踐能力;(3)職業(yè)素養(yǎng)和(4)發(fā)展?jié)撃?,其中重點強調(diào)了素質(zhì)教育和發(fā)展?jié)摿Γ?]。此外,中南民族大學(xué)學(xué)生超過一半來自與少數(shù)民族地區(qū),所培養(yǎng)的專業(yè)人才也需要能夠服務(wù)民族地區(qū)。民族地區(qū)蘊藏著豐富的水資源、礦產(chǎn)資源和動植物資源,是我國重要的生態(tài)功能區(qū)。進(jìn)入新世紀(jì)以來,我國民族地區(qū)的社會、經(jīng)濟取得了顯著的發(fā)展,但也帶來了日益嚴(yán)重的環(huán)境問題,因此急需環(huán)境工程專業(yè)人才。資源過快消耗越來越突出和受到關(guān)注,政府或者企業(yè)在做決策時常常存在經(jīng)濟與利益的沖突,常常有對立的情況發(fā)生。比如說,如果想要高效的經(jīng)濟效益就必然要犧牲環(huán)境,但出于環(huán)保的考慮,經(jīng)濟成本又會很高,在這種情況下,環(huán)境工程師做出怎樣的取舍尤為重要。我們既要通過先進(jìn)發(fā)達(dá)的科技改善和優(yōu)化現(xiàn)存的生活條件,但同時要遵循自然規(guī)律并且使我們的后代能可持續(xù)發(fā)展下去。我們不能以浪費和犧牲地球—我們共同的家園為代價來擴大自身的財富,目光短淺的只看現(xiàn)在而不顧及后代的權(quán)利和利益。那么應(yīng)該培養(yǎng)什么樣的人才?土壤及地下水污染修復(fù)課程目標(biāo)設(shè)定為使學(xué)生對地下水及土壤污染及機理有一個最基本的了解,對不同土壤及地下水污染問題的原理、效應(yīng)及其控制有一個總體的掌握,并著重掌握土壤及地下水修復(fù)技術(shù)的原理及修復(fù)技術(shù),能進(jìn)行簡單的土壤和地下水修復(fù)設(shè)計計算,掌握土壤環(huán)境風(fēng)險評估步驟及方法,能提出修復(fù)設(shè)施方案和運行管理措施并遵守工程倫理準(zhǔn)則,具有強烈的社會責(zé)任感,正確的價值觀、利益觀,把全人類的共同利益放在第一位。
3教學(xué)效果與考核
對于課程思政內(nèi)容的考核不能單一的以考試成績?yōu)樵u判標(biāo)準(zhǔn),因為單純以卷面形式考查不能滿足對于思政教育的評價,需要由單純的考試轉(zhuǎn)向“考試與實踐調(diào)查”相結(jié)合;由終結(jié)性評價轉(zhuǎn)向“過程性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合”,即對學(xué)生平時學(xué)習(xí)能力進(jìn)行實時的記載。人的能力是多方面的,會考試只是其中很小的一部分,通過考核方式的改變讓學(xué)生有更多的途徑展現(xiàn)自己。表1為土壤及地下水修復(fù)課程的考核方式及評價標(biāo)準(zhǔn),過程考核和期末考試相結(jié)合,過程考核包括課堂表現(xiàn)和平時作業(yè);期末考試的考核方式為筆試(閉卷)??己顺煽兊臉?gòu)成:總成績?yōu)?00%,平時成績(包括課堂討論、平時作業(yè)和出勤等方面)占50%,期末成績占50%。
4結(jié)語
我國環(huán)境工程專業(yè)從1977年清華大學(xué)、同濟大學(xué)等一批院校開設(shè)開始,經(jīng)過30多年的發(fā)展,目前年招生人數(shù)已達(dá)到2萬人左右。環(huán)境工程的最大特點在于它是一門邊緣交叉型的綜合性學(xué)科。廣義地說,幾乎任何一門基礎(chǔ)學(xué)科或工程學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域都會在環(huán)境工程專業(yè)占有一席之地。在現(xiàn)有專業(yè)目錄中,環(huán)境工程可能算得上是一門對其他各門學(xué)科的知識體系包容性很強的學(xué)科,也正是由于這一特點,我國環(huán)境工程本科專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)和教學(xué)計劃自專業(yè)創(chuàng)建之始至今一直處于發(fā)展、完善之中。
雖然各高校的環(huán)境工程專業(yè)已統(tǒng)一相同的名字,但各高校依舊保持了傳統(tǒng)的特色。全國各院校環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)體系也呈百花齊放、多種特色并存的特點。一般環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)體系強調(diào)基礎(chǔ)教學(xué),以環(huán)境工程原理為專業(yè)基礎(chǔ),以水污染控制工程、大氣污染控制工程、噪聲污染控制工程、固體廢物處理處置與資源化工程、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境規(guī)劃與管理等為專業(yè)課。培養(yǎng)過程過于強調(diào)教學(xué)過程,輕視綜合能力這一最終目標(biāo)。強調(diào)課堂教學(xué),重視提供大量的實踐鍛煉,學(xué)生畢業(yè)論文或設(shè)計課題多為模擬,缺乏“真刀真槍”的實際訓(xùn)練。[1]國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃中對涉核環(huán)境保護(hù)與輻射安全管理提出本文由收集整理了明確的要求,按此規(guī)劃要求,在核原料開采、純化和核廢物處置循環(huán)全過程、核電設(shè)計、核工程技術(shù)、核反應(yīng)堆工程、核與輻射安全、運行管理等領(lǐng)域均需要大量具有核環(huán)境保護(hù)知識的專門人才。為了滿足這個需求,探索南華大學(xué)有核特色環(huán)境工程學(xué)科新的教學(xué)體系,培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、強能力的專門人才,使之理論扎實、知識面廣、素質(zhì)高、創(chuàng)新意識和獨立工作能力強,服務(wù)于國防建設(shè)、核工業(yè)發(fā)展、地方經(jīng)濟建設(shè)與社會發(fā)展的各個領(lǐng)域。通過十多年的建設(shè)和發(fā)展,在教學(xué)體系建設(shè)與實踐方面進(jìn)行了有效探索,積累了一些成功的經(jīng)驗,并逐步形成了特色。
一、有核特色環(huán)境工程教學(xué)體系的建立
隨著環(huán)境保護(hù)政策的深入,環(huán)境保護(hù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展基本走過了以“三廢”治理為主要特征的發(fā)展階段,正在朝著有利于改善經(jīng)濟的環(huán)境品質(zhì)、促進(jìn)經(jīng)濟增長、提高經(jīng)濟檔次的方向發(fā)展,這樣就對環(huán)境專業(yè)人才應(yīng)具備的知識、能力、素質(zhì)提出了更高要求。
環(huán)境工程專業(yè)既堅持“統(tǒng)一”性又注意發(fā)展“特殊”性,突出“個性”。統(tǒng)一性就是在培養(yǎng)規(guī)格和基本要求上做到一致。特殊性就是要根據(jù)學(xué)校相關(guān)學(xué)科優(yōu)勢和自身條件及畢業(yè)生服務(wù)行業(yè)、部門和區(qū)域的要求,使培養(yǎng)的人才在某個或某些方面具有特色或優(yōu)勢,得到社會的認(rèn)可。kyoto大學(xué)本科生的教學(xué)重點以有毒有害及放射性廢物管理為主。德國環(huán)境工程專業(yè)本科生的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生能夠從事一般性的環(huán)境技術(shù)問題,更多地強調(diào)工程教學(xué)的實踐性和應(yīng)用性,并以應(yīng)用型人才的培養(yǎng)為主。[2]國內(nèi)大多數(shù)高校已經(jīng)或正在使自己的環(huán)境工程教育特色化。為使南華大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生能滿足國防事業(yè)、核電建設(shè)、地方經(jīng)濟發(fā)展對環(huán)境工程專業(yè)人才的需求,實現(xiàn)“厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、重實踐、強能力、寬適應(yīng)”的全新的教學(xué)內(nèi)容和課程體系,拓寬學(xué)生專業(yè)知識,為培養(yǎng)多樣化、個性化、高素質(zhì)的創(chuàng)造性人才構(gòu)建好平臺。在教學(xué)體系的制訂過程中,以市場需求為導(dǎo)向,以追求教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果為目標(biāo),以學(xué)生的能力提高為核心,多平臺設(shè)置課程,將實踐教學(xué)、實習(xí)與校內(nèi)課堂教學(xué)放在同等重要的位置。設(shè)有公共基礎(chǔ)課平臺、學(xué)科基礎(chǔ)課平臺、專業(yè)課平臺、實踐教學(xué)平臺。每個平臺又分為必修和選修,開設(shè)跨專業(yè)修雙學(xué)士學(xué)位課程,對學(xué)生實行彈性管理模式,學(xué)生在一定的時間內(nèi)修滿180課程學(xué)分、10分第二課堂學(xué)分即可申請學(xué)位。為了達(dá)到上述目的,根據(jù)教育部高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會的意見,將所有的課程分為四大類:一是公共基礎(chǔ)課,重點培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì),尤其強調(diào)世界觀、道德、外語和計算機應(yīng)用知識的學(xué)習(xí)。二是學(xué)科基礎(chǔ)課,在于讓學(xué)生打好基礎(chǔ),開設(shè)了“大學(xué)物理”、“分析化學(xué)”和“核工業(yè)生產(chǎn)概論”等課程。三是專業(yè)課程,提供1~2個專業(yè)課程模塊,讓學(xué)生了解相關(guān)專業(yè)的情況,實行主修和輔修相結(jié)合的教學(xué)機制。將“水污染控制工程”與“排水工程”的相關(guān)內(nèi)容結(jié)合起來教學(xué);“環(huán)工原理與設(shè)備”、“環(huán)境微生物學(xué)”、“大氣污染控制工程”、“固體廢棄物的處置和綜合利用”、“噪聲控制工程”為主要專業(yè)課程。特別增設(shè)了“核環(huán)境學(xué)”、“放射性輻射防護(hù)”、“放射性三廢處理”、“放射性環(huán)境監(jiān)測與評價”等課程,以“環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展”、“環(huán)境系統(tǒng)工程”等課程強調(diào)持續(xù)發(fā)展理念以及環(huán)境倫理學(xué)的觀念。四是專業(yè)選修類課程,分為限制選修和任意選修。鼓勵學(xué)生跨專業(yè)跨學(xué)科選修課程,也可在大類學(xué)科范圍內(nèi)任意選課,以建立合理的知識結(jié)構(gòu),擴展知識面,開設(shè)了“環(huán)境管理與法律”、“工程監(jiān)理”等課程。培養(yǎng)計劃的模塊化操作除了落實教育部高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會制訂的高等學(xué)校本科環(huán)境工程專業(yè)專業(yè)規(guī)范所要求的教學(xué)任務(wù)外,其顯著的特點是增加涉核課程,突出實踐教學(xué),使畢業(yè)生能快速地適應(yīng)國防、核工業(yè)等有關(guān)領(lǐng)域的工作需要。
二、培養(yǎng)核特色環(huán)工人才的實踐
1.整合資源,促進(jìn)發(fā)展
不同層次學(xué)校學(xué)科建設(shè)的目標(biāo)和建設(shè)思路有所不同,如何堅持走以內(nèi)涵發(fā)展為主的道路,突出特色,優(yōu)化資源配置,打破學(xué)科壁壘,增強學(xué)科間的內(nèi)在聯(lián)系和相互支撐是實施資源整合、培養(yǎng)有核特色的環(huán)境工程人才的前提條件。核心能力是資源整合的結(jié)果,但核心能力首先不是單指一個組織所擁有的一、兩種“我有你沒有”、“我行你不行”的專長設(shè)備、專長技術(shù),而是獲取、配置并充分運用各種資源的有效優(yōu)化的整合能力。教學(xué)資源整合可分為四個方面。專業(yè)內(nèi)課程資源整合:同一專業(yè)、不同研究方向的教師共享教學(xué)資源,就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式等進(jìn)行交流與合作,形成基于課程的教師學(xué)習(xí)與教研共同體;專業(yè)之間教學(xué)資源的整合:與輻射防護(hù)與環(huán)境工程、市政工程及安全工程專業(yè)實現(xiàn)教學(xué)資源的整合與共享;校內(nèi)教學(xué)資源的整合:在專業(yè)課之外,與校內(nèi)采礦工程、核技術(shù)及應(yīng)用、市政工程等6個省級重點學(xué)科中環(huán)境相關(guān)的研究領(lǐng)域建立資源共享機制,拓展專業(yè)的課程內(nèi)容,豐富課程學(xué)習(xí)資源;校園—社會相關(guān)資源的整合:為了營造學(xué)術(shù)氛圍,學(xué)校經(jīng)常開展學(xué)術(shù)報告、咨詢、講座等活動,讓學(xué)生在這個大環(huán)境中受到潛移默化的影響,充分利用核類企業(yè)實踐教學(xué)資源。
2.改革實驗教學(xué),培養(yǎng)動手能力
實驗室是“知識創(chuàng)新的源頭、人才培育的基地”。實驗室在提高學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力以及實施素質(zhì)教育的過程中發(fā)揮著不可替代的作用。學(xué)校一直高度重視實驗室建設(shè),以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力和社會競爭力,體現(xiàn)專業(yè)特色為基礎(chǔ),構(gòu)建了校園微型專業(yè)環(huán)境,進(jìn)行專業(yè)之間的橫向拓展,實現(xiàn)專業(yè)之間的教學(xué)資源、校內(nèi)教學(xué)資源整合;市政與環(huán)境實驗室、基礎(chǔ)化學(xué)實驗室、放射性輻射防護(hù)實驗室和環(huán)境監(jiān)測實驗室對學(xué)生全面開放;作為部省級重點實驗室的節(jié)能與環(huán)境實驗室和氡實驗室向?qū)W生的科研、畢業(yè)論文開放,不僅使實驗室的功能得到了拓展,而且使儀器設(shè)備的功能得到了開發(fā)和利用。
在實驗內(nèi)容和形式上,增加設(shè)計性實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新性實驗和探索實驗,減少單純驗證性實驗。部分實驗,學(xué)生在獨立查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上自己設(shè)計方案,采用“三開放”形式,實驗時間、實驗地點和實驗方式開放,以此培養(yǎng)學(xué)生的初步工程意識和提高學(xué)生的工程實踐能力。
3.強化實踐,培養(yǎng)工程能力
在實驗教學(xué)和課程設(shè)計、實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)大幅度提高實踐教育的地位,并以實驗的設(shè)計上最充分地調(diào)動學(xué)生的主體性和充分發(fā)揮他們的主觀能動性作為實驗室設(shè)計的主要宗旨,使高仿真的實驗環(huán)境和主體角色體驗成為促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣源、動力源,強化學(xué)生創(chuàng)新和科研能力的培養(yǎng)。為此,設(shè)置研究型課程和第二課堂學(xué)分,廣泛開展科技文化活動;進(jìn)行了公共場所空氣質(zhì)量評價、校園環(huán)境監(jiān)測、湘江流域(衡陽段)水質(zhì)評價、放射性核素和重金屬在表層土壤中的遷移行為研究等;讓學(xué)生根據(jù)情況查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料,在老師的指導(dǎo)下自己制訂方案,實施實驗,對實驗現(xiàn)象及結(jié)果進(jìn)行分析和解釋。同時,鼓勵學(xué)生參加省、市、學(xué)校和環(huán)境保護(hù)協(xié)會舉辦的大學(xué)生科研創(chuàng)新活動。通過這些活動使他們的創(chuàng)新思維和實踐動手能力得到了很好的鍛煉。充分利用已開辟的6處教學(xué)實習(xí)基地(中核集團二七二鈾業(yè)有限責(zé)任公司、桂林污水處理廠和耒陽電廠等),讓學(xué)生有充分的接觸和認(rèn)知工程的機會。
環(huán)境問題涉及多學(xué)科,覆蓋面廣。因此課程設(shè)置不僅要包括傳統(tǒng)的四大化學(xué)及與化學(xué)、化工相關(guān)的專業(yè)課外,也應(yīng)該涉及生活中的邊緣學(xué)科農(nóng)學(xué)、材料、冶金、海洋、市政等與環(huán)境息息相關(guān)的課程。河南科技大學(xué)現(xiàn)有的環(huán)境專業(yè)的課程遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了日益涌現(xiàn)的環(huán)境問題的需要。例如農(nóng)學(xué)課程的《特種經(jīng)濟作物栽培》、《農(nóng)產(chǎn)品加工》,環(huán)境工程的學(xué)生可以站在環(huán)境的角度分析和學(xué)習(xí)農(nóng)作物的栽培和加工是否會對環(huán)境造成潛在的危害。材料學(xué)的《高分子與復(fù)合材料》、《工程材料研究技術(shù)》,這兩門課程的學(xué)習(xí)會讓學(xué)生在了解有關(guān)新型材料的同時,注重材料的環(huán)保意義?,F(xiàn)代人的生活越來越重視裝潢材料及工程材料對人類健康和環(huán)境保護(hù)的意義。海洋學(xué)的《海洋化學(xué)》、《海洋調(diào)查與檢測》,水體污染是最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一,這兩門課程可以更加深入地幫助學(xué)生了解海洋所進(jìn)行的化學(xué)變化,從原理上用環(huán)境的方法指導(dǎo)海洋水體的保護(hù)。市政工程的《城市給排水工程》、《市政工程課程設(shè)計》,這兩門課程引領(lǐng)學(xué)生關(guān)心身邊的生活起居環(huán)境問題以及激發(fā)學(xué)生為市政工程的環(huán)境意義和以開設(shè)有關(guān)課程引導(dǎo)學(xué)生深入思考霧霾形成的原因,從而提出創(chuàng)造性的解決方法。通過增加安全方面提出合理的建設(shè)性的建議??傊?,與環(huán)境工程相關(guān)專業(yè)的課程延伸性特別強,本科教育強調(diào)學(xué)生的知識掌握廣度,在學(xué)好環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)課之外,我們必須加強對學(xué)生興趣的培養(yǎng),開設(shè)更多與生活相關(guān)的環(huán)境問題的課程。例如近期熱議的霧霾天氣,學(xué)院完全可有關(guān)生活化的環(huán)境問題的選修課程有目的地培養(yǎng)多樣化環(huán)境工程人才,一方面滿足了本科培養(yǎng)素質(zhì)人才的要求,另一方面可以增加學(xué)生畢業(yè)之后的就業(yè)寬度。
2.改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式傳統(tǒng)的教學(xué)模式
注重的是教師的受教,學(xué)生是被動性的接受知識,沒有留給學(xué)生思考和創(chuàng)新的空間。河南科技大學(xué)的環(huán)境專業(yè)是工學(xué)方向的,環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程是一個方向兩種不同的培養(yǎng)方案。環(huán)境科學(xué)偏向知識的學(xué)習(xí)和研究,而環(huán)境工程則偏向?qū)嵺`與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。要想改變這種培養(yǎng)模式,首先要求我們在教學(xué)上有所革新。在新教學(xué)模式的探索中我們要突出學(xué)生的主體地位,建立以學(xué)生為主體、教師組織、全校服務(wù)的教學(xué)模式。高校的環(huán)境工程專業(yè)教科書,只能滿足學(xué)生對一些原理知識的掌握,有關(guān)最新、最前沿的知識和案例通常很少涉及,而環(huán)境工程專業(yè)就是為了解決和防止已經(jīng)出現(xiàn)的和即將出現(xiàn)的環(huán)境問題而設(shè)置的。鑒于這種目的要求教師將最新、最熱門的環(huán)境問題雜糅在教科書中,并且完全可以以一種討論案例的方式組織整堂課程教學(xué)。一方面增加了教師與學(xué)生的課堂互動,另一方面使學(xué)生更加透徹與深刻地掌握了本節(jié)所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。教師在選擇案例時要注意案例的特點,每個案例的設(shè)計要求在討論中能突出課程中的某些難點和重點,使學(xué)生對課程的一些問題有較深的理解,從而提高分析問題和解決問題的能力。再次,雙語教學(xué)的探索也是新型教育模式的一種探索。我國高校的非英語專業(yè)普遍采用中文教學(xué),而在一些發(fā)展中國家,例如印度,巴基斯坦等高校使用英語專業(yè)課教材、英語授課、課堂辯論用英語、用英文寫論文報告。印度大學(xué)生總體英語水平比中國大學(xué)生高的多,故此在全球產(chǎn)業(yè)鏈分工競賽中,印度大學(xué)生優(yōu)勢明顯。中英雙語教學(xué)模式的實施不僅有助于中國大學(xué)生英語水平和閱讀英語文獻(xiàn)能力的提高,而且也提高了中國大學(xué)生在跨國企業(yè)中的競爭力。
3.實習(xí)和實驗課程的加強以及環(huán)?;顒拥膮⑴c
環(huán)境工程是一門實踐性與參與性極強的課程,要求學(xué)生有嫻熟的實驗技能和豐富的實習(xí)課程。作為培養(yǎng)環(huán)境人才主力的高校,我們要盡全力為學(xué)生提供實驗環(huán)境及實驗設(shè)備,使學(xué)生的基礎(chǔ)實驗?zāi)芰Σ荒苋狈?。另一方面我們要加強校企合作,使學(xué)生有更多的機會參與到實際解決環(huán)境問題的過程中來,條件允許的情況下,有必要讓學(xué)生積極進(jìn)行一些實際的環(huán)境工程設(shè)計,而不是單純依靠畢業(yè)設(shè)計來訓(xùn)練學(xué)生的分析與解決問題的能力。另外,我們要建立引導(dǎo)式和啟發(fā)式專業(yè)實驗課堂,精選實驗項目,選擇環(huán)境專業(yè)中比較經(jīng)典的基礎(chǔ)實驗,編寫新的實驗講義要做到理論聯(lián)系實際,使實驗內(nèi)容更能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。此外,以環(huán)保為主題的活動要盡量豐富多彩,環(huán)保競賽、環(huán)保演講賽、環(huán)??萍贾谱鞔筚?、環(huán)保進(jìn)社區(qū)、以學(xué)生為發(fā)起對象的環(huán)保倡議活動都能有效地促進(jìn)學(xué)生的積極性和環(huán)保意識,增強其在學(xué)校和社會上的影響力。環(huán)境專業(yè)人才要求扎實過硬的環(huán)境專業(yè)知識基本功,更應(yīng)該有社會環(huán)境,人人有責(zé)的號召力和感染力。
4.結(jié)語
一、專業(yè)實習(xí)教學(xué)的現(xiàn)狀與不足
(一)實習(xí)教學(xué)現(xiàn)狀
多年來,我校環(huán)境工程專業(yè)的校外實習(xí)教學(xué)分為污染源調(diào)查實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)。2010年以前,污染源調(diào)查實習(xí)安排在第五學(xué)期的1~3周[6],目的是在開展專業(yè)課程(大氣污染控制工程、水污染控制工程、固廢處理與資源化、噪聲控制工程、礦山環(huán)境保護(hù)等)教學(xué)之前,讓學(xué)生認(rèn)識專業(yè)知識的應(yīng)用范圍、就業(yè)前景等,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。2010年以后,污染源調(diào)查實習(xí)安排在第六學(xué)期的最后3周,
目的是在專業(yè)課程教學(xué)之后,強化已學(xué)專業(yè)知識,培養(yǎng)學(xué)生深入性和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的意識。畢業(yè)實習(xí)一直安排在第八學(xué)期開學(xué)的1~4周,使學(xué)生在畢業(yè)之前嘗試企業(yè)的具體崗位工作,以便畢業(yè)后盡快適應(yīng)相關(guān)社會工作。
畢業(yè)實習(xí)通常和畢業(yè)設(shè)計(論文)一起分配給各位專業(yè)教師,結(jié)合學(xué)生的就業(yè)或考研情況,實習(xí)形式相對靈活自由,非本文闡述的重點。污染源調(diào)查實習(xí)由4名專業(yè)教師指導(dǎo),實習(xí)前2周聯(lián)系好學(xué)校周邊的6~8個企業(yè)或單位作為實習(xí)教學(xué)點(表1),遞交實習(xí)計劃書,指導(dǎo)教師和企業(yè)技術(shù)人員共同協(xié)商實習(xí)教學(xué)的具體內(nèi)容和形式,準(zhǔn)備好現(xiàn)場教學(xué)講義。實習(xí)當(dāng)日,學(xué)生約30人一組,由企業(yè)技術(shù)人員帶領(lǐng)參觀現(xiàn)場,講解生產(chǎn)工藝流程,詳述關(guān)鍵設(shè)備功能、設(shè)計尺寸、操作參數(shù)等。學(xué)生在認(rèn)識企業(yè)生產(chǎn)流程的基礎(chǔ)上,分析環(huán)境污染物(廢水、廢氣、固廢和噪聲)的產(chǎn)生環(huán)節(jié)、排放特征和防控措施等,了解企業(yè)生產(chǎn)過程對周邊生態(tài)環(huán)境的影響,以及企業(yè)采取的相應(yīng)防護(hù)措施與生態(tài)恢復(fù)措施。此外,對現(xiàn)場涉及化工原理和環(huán)境管理課程的內(nèi)容,指導(dǎo)教師安排學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)知識,加深理解。
學(xué)生的實習(xí)成績由3部分組成:考勤(20%)+答辯(40%)+報告(40%)。通常在實習(xí)兩周內(nèi)完成校外實習(xí)點的參觀與學(xué)習(xí),期間有兩次指導(dǎo)教師答疑。第三周學(xué)生制作答辯幻燈片、撰寫實習(xí)報告??记诔煽冞€包括學(xué)生在校外的紀(jì)律表現(xiàn)等。答辯以小組為單位進(jìn)行,每組5~6人,自由選取1個實習(xí)基地,根據(jù)實習(xí)內(nèi)容查找資料,準(zhǔn)備幻燈片,選派小組代表進(jìn)行匯報并回答指導(dǎo)教師問題。小組代表的答辯成績在小組平均答辯成績基礎(chǔ)上適當(dāng)增加5~10分。報告成績根據(jù)學(xué)生對實習(xí)教學(xué)內(nèi)容的把握程度評定。由1名指導(dǎo)教師專職負(fù)責(zé)實習(xí)的紀(jì)律安全與成績評定管理工作。
目前,學(xué)校環(huán)境系專職教師共16人,其中教授2人,副教授8人,講師6人,博士學(xué)位教師11人,具備較強的師資力量開展專業(yè)課程講授和實習(xí)教學(xué)。同時,依托環(huán)境系環(huán)評研究所與周邊重點企業(yè)單位的業(yè)務(wù)往來,保障實習(xí)教學(xué)的開展和實習(xí)地點的相對穩(wěn)定性。
表1 近三年環(huán)境工程專業(yè)實習(xí)教學(xué)點及其教學(xué)內(nèi)容
單位名稱廢水處理廢氣處理固廢處置噪聲控制生態(tài)措施化工原理環(huán)境管理
第一污水處理廠改進(jìn)氧化溝工藝污泥濃縮壓濾
第三污水處理廠多級A/O+微濾污泥離心+加鈣穩(wěn)定處理
科林公司旋風(fēng)除塵+半干式脫硫+袋式除塵
生活垃圾分選+焚燒熱交換苯并芘源排放控制工藝 垃圾填埋場UASB+生物膜過濾+納濾沼氣發(fā)電,生物除臭生活垃圾衛(wèi)生填埋工藝滲濾液零排放措施
校熱力中心麻石除塵+濕式脫硫粉煤灰綜合利用噪聲源隔離流體輸送+熱交換
某糠醛廠旋風(fēng)除塵,麻石除塵農(nóng)業(yè)固廢資源化精餾+熱交換
某尿素廠A/O+絮凝沉降室+濕式除塵流體輸送+熱交換+氣體吸收
某皮革廠厭氧+亞鐵還原+絮凝集塵罩清潔生產(chǎn)管理
韓王煤礦煤炭洗選+板框過濾粉煤灰膏體井下填充綠化隔聲帶塌陷區(qū)農(nóng)業(yè)修復(fù)
粉煤灰-赤泥堆場河谷筑壩堆存工藝封場覆土+植被選擇非均相流體輸送與分離
森林公園塌陷區(qū)林業(yè)修復(fù)
縫山針礦山公園邊坡階梯綠化+噴播綠化
環(huán)境監(jiān)測站跨區(qū)污染生態(tài)補償環(huán)境信息管理系統(tǒng)