高職《環(huán)境工程原理》課程的改革研究

郭 軍

(黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院 資源環(huán)境系，哈爾濱 150025)

教高[2006]14號《關(guān)于實施國家示范性高等職業(yè)院校建設(shè)計劃，加快高等職業(yè)教育改革與發(fā)展的意見》明確提出，根據(jù)高技能人才培養(yǎng)的實際需要，改革課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和評價方式，建成一大批體現(xiàn)崗位技能要求、促進學(xué)生實踐操作能力培養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)核心課程。課程建設(shè)與改革是提高教學(xué)質(zhì)量的核心，也是教學(xué)改革的重點和難點。高等職業(yè)院校要積極與行業(yè)企業(yè)合作開發(fā)課程，根據(jù)技術(shù)領(lǐng)域和職業(yè)崗位(群)的任職要求，參照相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準，改革課程體系和教學(xué)內(nèi)容。建立突出職業(yè)能力培養(yǎng)的課程標(biāo)準，規(guī)范課程教學(xué)的基本要求，提高課程教學(xué)質(zhì)量。課程的改革既是教學(xué)改革的關(guān)鍵，又是教學(xué)改革的難點，不攻破這一難點，就很難辦出高職特色，也很難培養(yǎng)出社會需要的、適用的技術(shù)應(yīng)用型人才。結(jié)合近幾年化工類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)技術(shù)改革的研究與實施[1]，作為高職環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課——《環(huán)境工程原理》課程也面臨著改革。

1 課程內(nèi)容的改革

《環(huán)境工程原理》是一門綜合運用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識，分析和解決化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中各種物理過程或單元操作問題的工程學(xué)科，是環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)的一門主干課。本課程擔(dān)負著由理及工、由基礎(chǔ)到專業(yè)的特殊使命，即承擔(dān)著工程科學(xué)與工程技術(shù)的雙重教學(xué)任務(wù)。課程強調(diào)工程觀點、定量運算、實驗技能及設(shè)計能力的培養(yǎng)，強調(diào)理論與實際的結(jié)合，以提高分析問題、解決問題的能力[2]。因此，構(gòu)建合理的環(huán)境工程原理課程體系及其監(jiān)督體系是課程建設(shè)改革的關(guān)鍵。

1.1 強調(diào)工程概念

作為環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)向?qū)W生最大限度地傳授具有工程觀點的理論知識，是這門課程教學(xué)的重點和難點。在《環(huán)境工程原理》的課堂教學(xué)中，首先給學(xué)生一個工程概念，使學(xué)生從感性上認識到這門課程在整個專業(yè)中是解決什么問題的。在對某一單元進行分析時，了解到當(dāng)物系狀態(tài)偏離平衡態(tài)時，物系將發(fā)生變化，平衡狀態(tài)表示過程變化的極限；工程實際問題就是研究從不平衡態(tài)到平衡態(tài)的過程速率問題。那么，過程速率越快，時間就越省，設(shè)備生產(chǎn)能力就越大，完成同樣的處理量所需的設(shè)備尺寸就越小。所以，實際生產(chǎn)過程都力求有較高的過程速率，要提高過程速率就應(yīng)設(shè)法提高過程推動力或減小過程阻力。在學(xué)生每學(xué)完一個章節(jié)后，組織學(xué)生觀看“單元操作過程仿真模擬”軟件，以加強書本知識與工程實際之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀點。

1.2 例題與習(xí)題是學(xué)生學(xué)習(xí)期間理論聯(lián)系實際的橋梁

通過例題和習(xí)題可以使學(xué)生深化對理論知識的認識和掌握。例題與習(xí)題不能局限于“題”本身，更重要的是通過例題與習(xí)題，能夠更深入一步了解例題與習(xí)題能夠說明的問題，分析評價其結(jié)論，透過問題看本質(zhì)，進一步完善對工程觀點的理解，鞏固工程觀點。因此，教師在選擇例題與習(xí)題時，應(yīng)注意以下兩項原則：第一，加強題目的思想性，使學(xué)生在解題過程中深刻理解基本概念，確定觀點、掌握方法，使課堂上講授的各種基本概念和提煉的重要觀點以具體數(shù)字的形式加以再現(xiàn)。第二，加強題目的真實性，題成為學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間理論聯(lián)系實際的重要途徑。所以，例題與習(xí)題應(yīng)有一定的代表性和廣度，應(yīng)力求反映工作和生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的各種豐富多彩的實際情況，學(xué)生通過例題與習(xí)題體察到生產(chǎn)實際的主要方面。

2 轉(zhuǎn)變教學(xué)實施方式

為了改變學(xué)生的被動學(xué)習(xí)方式，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，課堂教學(xué)實施也要相應(yīng)改變，引導(dǎo)學(xué)生進行積極的思維，打破學(xué)科型課程主要進行灌輸、學(xué)生被動接受、實踐與理論兩張皮的局面，形成主要進行任務(wù)實施、學(xué)生主動構(gòu)建、實踐與理論一體化的實施方式，使學(xué)生在求知中得到解決問題能力的訓(xùn)練，常采用以下教學(xué)方法。

2.1 準現(xiàn)場教學(xué)法

實踐教學(xué)在高職教育中占有重要地位，也是高職教育區(qū)別于普通高等教育的重要特征之一。但是實驗教學(xué)不可能完全復(fù)制出工程現(xiàn)場情境，只能在教學(xué)做一體化實驗室由教師導(dǎo)盡力營造一種生產(chǎn)現(xiàn)場的氛圍，用工程實踐本身的本質(zhì)、特點來組織教學(xué)活動的各個環(huán)節(jié)，進而實現(xiàn)實驗課程教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)方法。以填料吸收實驗為例，實驗?zāi)康氖橇私馓盍纤昭b置的基本結(jié)構(gòu)及流程，掌握總體積傳質(zhì)系數(shù)的測定方法，了解氣、液流量對吸收效果的影響。針對學(xué)生缺乏實踐經(jīng)驗的現(xiàn)狀，引入企業(yè)員工培訓(xùn)熟悉流程的做法—摸管子，沿著工藝管線實地踏勘，牢記流程，需提醒學(xué)生注意安全，不能真地用手去觸摸管線。裝置還配有電腦仿真實驗，可以同步安排學(xué)生去操作。

2.2 項目教學(xué)法

“項目教學(xué)法”是通過實施一個完整的項目而進行的教學(xué)活動，其目的是在課堂教學(xué)中把理論與實踐教學(xué)有機地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實際問題的綜合能力。具體包括情景設(shè)置、操作示范、獨立探索、確定項目、協(xié)作學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)評價，通過一個個項目的進行，使所有學(xué)生能夠了解和把握完成項目的每一環(huán)節(jié)的基本要求與整個過程的重點難點[3]。“項目教學(xué)法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”，改變了以往“教師講，學(xué)生聽”的被動教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式，可以充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，同時促進他們在提高動手能力和推銷自己等方面努力實踐，對執(zhí)教老師的理論和實踐教學(xué)能力要求都更強了。根據(jù)環(huán)境工程職業(yè)行動領(lǐng)域的典型工作任務(wù)，以職業(yè)活動為導(dǎo)向，把《環(huán)境工程原理》的理論內(nèi)容進行了理順，把七大基本單元操作，整合為六個相對獨立的模塊，即《流體流動及流體輸送》、《過濾與沉降操作》、《吸收過程的選擇與操作》、《吸附過程的選擇與操作》、《液—液萃取分離操作》和《膜分離技術(shù)》。每個模塊下設(shè)若干子項目，通過完成這些項目所包含的工作任務(wù)，來實現(xiàn)課程的能力目標(biāo)。

2.3 案例教學(xué)法

案例教學(xué)法，即運用社會或身邊發(fā)生的事例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，說明道理，給學(xué)生的行為以啟發(fā)的教學(xué)模式。操作流程為：以例激趣——以例說理——以例導(dǎo)行。在案例教學(xué)法中，學(xué)生是課堂的主體，教師的作用是組織課堂、引導(dǎo)討論。事先向?qū)W生布置題目，要求學(xué)生閱讀案例，學(xué)生在辯論和教師指導(dǎo)中學(xué)到知識、鍛煉才干。同時教師可以通過隨機點名提問，發(fā)現(xiàn)問題，回答問題，總結(jié)提煉必要的理論知識和基本原理，引導(dǎo)學(xué)生充分運用所學(xué)的理論知識對具體的典型案例進行思考、分析和討論，去尋求解決問題途徑的一種互動式教學(xué)方法[4]。案例教學(xué)法實際上是強迫學(xué)生參與到課堂學(xué)習(xí)中去。要求學(xué)生真正從實際工作的角度來思考問題，必須全力以赴。除了積極參與課堂教學(xué)外，學(xué)生還必須組成學(xué)生小組，來緩解學(xué)習(xí)的巨大壓力。這種教學(xué)法重視學(xué)生的參與過程，而不是單純地進行理論講授。其真諦在于把學(xué)生發(fā)言也作為全體學(xué)生學(xué)習(xí)的一個方面，從而最大限度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。教師在開始講授一個新單元中，通過工程案例提出需要解決的工程問題，利用問題導(dǎo)出新課，使學(xué)生明確所要學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用背景，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在介紹“吸收”時，以生活中喝啤酒為例。往杯中倒啤酒時，有的人，把瓶子拿得很高，有點像倒大碗茶似的，讓啤酒水柱沖向杯底，結(jié)果總是倒?jié)M一杯泡沫，待泡沫消失后，杯子里的啤酒卻所剩無幾。有的人則將杯子盡可能傾斜，將瓶口緊靠杯沿，讓啤酒緩慢地沿杯壁流向杯底，隨著杯子里啤酒增多，再徐徐將杯子傾角調(diào)正到豎直的位置，這樣可以倒?jié)M一杯啤酒而不產(chǎn)生多少泡沫。人們不無詼諧地把這種倒啤酒的竅門總結(jié)為三個含諧音的成語：“歪門斜倒(邪道)，杯壁(卑鄙)下流，改斜(邪)歸正?！?/p>

新鮮的啤酒，含二氧化碳愈多品質(zhì)就愈高，正是往杯中倒啤酒帶來麻煩的原因。二氧化碳溶解到水中的量，通常用單位體積水能溶解多少體積的二氧化碳來度量，稱為溶解度，是同溫度和壓強有關(guān)的量。溫度低時溶解度大，高時溶解度小。在高壓下溶解度大，低壓時溶解度小。如果在高壓強條件下新鮮啤酒突然減小壓強，就會分離出二氧化碳而冒泡。在密閉的容器里，冒出的氣泡使容器內(nèi)的壓力升高后，達到高壓下溶解度，氣泡就不再冒了。生活中也曾看到開啤酒瓶，瓶蓋飛出傷人的情況，這都是因為容器里壓力較高的緣故。這樣學(xué)生們就理解了加壓和降溫可提高氣體在溶劑中的溶解度，有利于吸收操作；反之，減壓和升溫則有利于解吸操作。

學(xué)生通過類似的案例把所學(xué)的理論知識跟工程實際結(jié)合起來，思維活躍了，由被動學(xué)習(xí)變成主動學(xué)習(xí)。講到過濾可以舉做豆腐的例子，講到離心泵可以舉農(nóng)村灌溉的例子等等。這種教學(xué)方式讓學(xué)生真正感受到了課程的重要性。

2.4 單元操作過程的仿真實訓(xùn)

環(huán)境工程原理實驗是學(xué)生接觸工程實踐的第一門坎，使用實驗仿真可以讓學(xué)生在做實驗之前對實驗有一個感性認識，仿真模擬實訓(xùn)是根據(jù)環(huán)境工程類人才所需的能力結(jié)構(gòu)而規(guī)劃的，是技術(shù)基礎(chǔ)能力的訓(xùn)練，也是為了培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)能力而開設(shè)的。因此，化工仿真模擬實訓(xùn)的目標(biāo)就是：“培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)和培訓(xùn)學(xué)生的職業(yè)技能。”仿真實訓(xùn)過程在計算機機房內(nèi)完成，使用“環(huán)境工程原理仿真實驗”軟件，學(xué)生在虛擬現(xiàn)實的環(huán)境下，通過鍵盤和鼠標(biāo)的操作，進行環(huán)境工程原理各單元過程的“仿真”操作。仿真模擬訓(xùn)練的內(nèi)容選擇了生產(chǎn)過程中的一些典型裝置，以DCS操作為主。根據(jù)實際操作需要，對一些重要的現(xiàn)場也進行了模擬，并根據(jù)DCS畫面設(shè)計一些現(xiàn)場圖，在此操作畫面上進行部分重要的現(xiàn)場開關(guān)和泵的啟動、停止。對DCS的模擬，以化工廠提供的DCS畫面和操作規(guī)程為依據(jù)，并對重要回路和關(guān)鍵設(shè)備在現(xiàn)場圖上進行了補充。每個工段都分為冷態(tài)開車、正常停車、事故處理三個部分。在每個部分都要嚴格按照操作規(guī)程，充分結(jié)合所學(xué)，讓理論與實踐相結(jié)合，在每一個階段的操作中都要仔細認真地進行操作，避免事故的發(fā)生。為了訓(xùn)練學(xué)生的應(yīng)急能力，人為地制造各種生產(chǎn)事故，學(xué)生自行采取適當(dāng)?shù)拇胧?，解決生產(chǎn)中會隨時出現(xiàn)的故障。借助仿真技術(shù)，模擬實驗操作，貼近真實生產(chǎn)操作系統(tǒng)的界面很強的交互性、重復(fù)性，在仿真系統(tǒng)上可反復(fù)進行開車、停車訓(xùn)練、事故訓(xùn)練，學(xué)生成為了學(xué)習(xí)的主體，學(xué)生可以根據(jù)自己的能力有選擇性地學(xué)習(xí)，靈活地掌握學(xué)習(xí)進度，使得個性化教學(xué)成為可能。仿真系統(tǒng)的智能教學(xué)功能，對學(xué)生的操作過程可進行實時跟蹤測評，并指出其操作過程的對、錯，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。學(xué)生在仿真系統(tǒng)上實訓(xùn)不會發(fā)生人身危險、設(shè)備損壞、環(huán)境污染等經(jīng)濟損失和安全事故。貼近真實生產(chǎn)操作系統(tǒng)的界面，為學(xué)生畢業(yè)后盡快適應(yīng)工作環(huán)境提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

以網(wǎng)絡(luò)和多媒體為核心的數(shù)字技術(shù)已成為拓展學(xué)生能力的創(chuàng)造性工具和教學(xué)資源的重要部分[5]。教師應(yīng)充分利用數(shù)字技術(shù)和數(shù)字資源與教學(xué)內(nèi)容的有機構(gòu)建來實現(xiàn)課程資源的優(yōu)化整合。新的教學(xué)模式標(biāo)志著實驗由“驗證型”向“技能培訓(xùn)型”轉(zhuǎn)變。高等職業(yè)教育肩負著神圣而又艱巨的歷史使命，職業(yè)教育又是教育領(lǐng)域當(dāng)中難題最多的領(lǐng)域?，F(xiàn)在教育改革已經(jīng)進入了深水區(qū)，難題很多，投入問題、體制問題、統(tǒng)籌問題、人才培養(yǎng)模式等問題解決起來都非常困難。我們只有在專業(yè)、課程教學(xué)改革上多下功夫，努力打造精品專業(yè)、課程，進一步明確新時期賦予高等職業(yè)教育新任務(wù)，抓住機遇、迎接挑戰(zhàn)，才能推動高等職業(yè)教育事業(yè)在新時期實現(xiàn)科學(xué)發(fā)展。

[1]余國琮，等.化工類專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[J].化工高等教育，2006，(1).

[2]柴誠敬，陳常貴，等.環(huán)境工程原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2003.

[3]周愛鵬.行為導(dǎo)向教學(xué)法的理論及其實踐模式[J].交通職業(yè)教育，2004，(6)：33～35.

[4]程燕，牟新利.案例教學(xué)法在《環(huán)境工程企業(yè)管理》中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油環(huán)境工程，2009，(24)：118.

[5]賴萬東，鐘理.多媒體及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在環(huán)境工程原理教學(xué)中的開發(fā)與實踐[J].高教論壇，2006，(2):49～50.