環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)《環(huán)境工程原理》項目課程建設(shè)探索*

夏志新 郭艷平 李晨華

（廣東環(huán)境保護工程職業(yè)學院 廣東 佛山 528216）

環(huán)境工程旨在解決環(huán)境污染控制與環(huán)境凈化的問題?！碍h(huán)境工程原理”探討水處理工程、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理與處置工程等環(huán)境污染防治工程以及生態(tài)修復工程中涉及的具有共性的基本現(xiàn)象和基本過程的基本原理。環(huán)境工程原理脫胎于化工原理，課程內(nèi)容以化工原理中的基本理論，如流體流動與傳輸、傳熱、傳質(zhì)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合環(huán)境工程中的具體情況來設(shè)計不同類型單元操作的設(shè)備和構(gòu)筑物，具有濃厚的工程特色。2003年，清華大學首次為該校環(huán)境工程專業(yè)本科生開設(shè)《環(huán)境工程原理》課程。2004年8月，教育部高等學校環(huán)境工程教學指導委員會將 《環(huán)境工程原理》列為高等學校環(huán)境工程專業(yè)的核心課程。各高職院校也根據(jù)其學校情況，陸續(xù)將環(huán)境工程原理納入人才培養(yǎng)方案中。關(guān)于高職環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)《環(huán)境工程原理》課程“學什么，如何學”的問題，不同學校教師都根據(jù)自己學校的實際情況，進行了創(chuàng)造性的探索。我校2010年開設(shè)《化工原理》課程，2011年改為《環(huán)境工程原理》。按照高職院校培養(yǎng)高素質(zhì)技能型專業(yè)人才的要求，根據(jù)環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標，我校對《環(huán)境工程原理》課程開設(shè)目的、開設(shè)內(nèi)容、教學方法和教學手段進行了系統(tǒng)的探索。

《環(huán)境工程原理》課程“學什么，教什么”

傳統(tǒng)的《化工原理》課程主要講動量傳遞、質(zhì)量傳遞和熱量傳遞。胡洪營等人在傳統(tǒng)《化工原理》課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將《環(huán)境工程原理》的內(nèi)容分為三大部分：環(huán)境工程原理基礎(chǔ)（包括：質(zhì)量衡算與能量衡算、流體流動、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞）、分離過程原理（包括：沉降、過濾、吸收、吸附、其他分離過程）、化學與生物反應(yīng)過程原理（包括：反應(yīng)動力學基礎(chǔ)、均相化學反應(yīng)器、非均相化學反應(yīng)器、微生物反應(yīng)器、反應(yīng)動力學的解析方法），全面論述了涉及的環(huán)境工程基本問題。作為一門理論性學科課程，非常具有代表性。其他高職教材也按照該內(nèi)容進行了相應(yīng)的刪減或增加。

我們是否應(yīng)該按照本科學科體系的思路來進行高職《環(huán)境工程原理》的課程教學呢？答案是否定的。高職《環(huán)境工程原理》課程內(nèi)容的開設(shè)，應(yīng)根據(jù)環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)學生就業(yè)的崗位（群），在分析工作領(lǐng)域、崗位工作任務(wù)和崗位對能力知識需求、學生學習特點的基礎(chǔ)上，確定專業(yè)教學內(nèi)容，然后對專業(yè)教學內(nèi)容進行分解和重構(gòu)，確定課程教學內(nèi)容，并對其進行排序。我院環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)學生就業(yè)的主要崗位是廢水處理一線技術(shù)員，約占70%左右，其他從事環(huán)保相關(guān)的崗位有：廢氣處理工程設(shè)計、固體廢棄物處理與處置工程運行管理、土壤修復研究、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價報告編寫等。因此，廢水處理工程單元操作是《環(huán)境工程原理》的主要內(nèi)容，同時，也要兼顧到廢氣處理工程和固體廢棄物處理與處置工程。另外，按照崗位需求的知識能力培養(yǎng)不遺漏、課程教學有利于學生知識的遷移、課程內(nèi)容教學不重復和邏輯遞進原則，對《環(huán)境工程原理》課程進行了重構(gòu)，將吸收、吸附、萃取、精餾、離子交換、膜分離技術(shù)、化學與生物反應(yīng)過程等內(nèi)容，放在《水污染治理技術(shù)》和（或）《大氣污染治理技術(shù)》課程里學習；將泵和風機的安裝與運行維護，放在《環(huán)保設(shè)備安裝與維護》課程內(nèi)學習；《環(huán)境工程原理》主要集中學習流體流動與輸送、沉降、過濾、傳熱等單元操作。流體流動與輸送單元操作部分增加了明渠流的設(shè)計；沉降單元操作，將沉砂池、沉淀池、降塵室、旋風分離器、旋液分離器放在一起進行綜合學習；過濾單元操作，將砂濾、板框壓濾、帶式過濾、布袋過濾除塵進行綜合學習。在前導課程和后置課程的安排上，將《高等數(shù)學》放在《環(huán)境工程原理》之前開設(shè)，《環(huán)境工程原理》課程開設(shè)放置在《水污染治理技術(shù)》、《大氣污染治理技術(shù)》和《固體廢棄物處理與處置》課程的前面，作為前導課程，以便為這三門課程的開設(shè)打下基礎(chǔ)。

《環(huán)境工程原理》課程“如何學，如何教”

“如何學，如何教”的問題，是要解決學生在《環(huán)境工程原理》課程教學中的角色、理論課程的教學深度、教學內(nèi)容的組織安排、學習情境的構(gòu)建、教學方法的選取、課程考核與課程評價等問題。

我院環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)的 《環(huán)境工程原理》課程安排在第二學期。經(jīng)過一學期的大學學習，學生經(jīng)歷了大學學習方法與中學學習方法不同的沖擊后，開始接受并適應(yīng)了大學的學習方法。大學學習是以學生為主體，專業(yè)教師起引導和輔助作用。激發(fā)學生的學習興趣和培養(yǎng)學生的探索學習能力，是專業(yè)教師教學的重要任務(wù)。把大量的學習任務(wù)交給學生在課下完成，讓學生成為專業(yè)學習的主體，在完成學習任務(wù)的過程中提高學生的專業(yè)能力。

高職理論課教學應(yīng)堅持“必需、夠用為度”原則。但是，在實施過程中如何把握“必需、夠用為度”原則上，教育工作者和職教專家對此有很大爭議?！董h(huán)境工程原理》的理論課程內(nèi)容教學，我們進行了靈活處理，在“必需、夠用”的原則上做了如下安排：對流體流動中的連續(xù)性方程和伯努利方程，不作流場分析，不作能量來源推導，只告訴學生有三種能量即可。然后選取合適的斷面，進行能量衡算，并結(jié)合泵站和風機房設(shè)計，培養(yǎng)學生工程意識；對沉降過程，應(yīng)根據(jù)三種作用力，推導出自由沉降的斯托克斯公式，培養(yǎng)學生的邏輯推理、力場分析和計算能力；對過濾過程，偏重于過濾方程及實際工程應(yīng)用；對傳熱過程，偏重于熱傳導和對流公式的應(yīng)用，不強調(diào)推導過程。

在《環(huán)境工程原理》實施過程中，教師對學生進行學情分析時，還存在兩種意見分歧。一種觀點認為，不講計算，因為學生計算能力太差，難以展開教學；另一種觀點認為，應(yīng)根據(jù)環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)就業(yè)需要，適度地增加計算，以計算內(nèi)容不超過高等數(shù)學水平為度。在實際教學中，我們堅持了后者。學生由于數(shù)學功底不好，開始時很不適應(yīng)，但隨著教學的開展，進行由淺入深的計算訓練，逐步引導，大部分學生最后都能完成計算和設(shè)計任務(wù)。

教學內(nèi)容的組織與安排，是關(guān)系到專業(yè)教育目標和課程教學目標實現(xiàn)的一個重要環(huán)節(jié)，也是調(diào)動學生學習積極性的結(jié)構(gòu)性手段?！董h(huán)境工程原理》可以采用項目課程模式進行改革。通過對《環(huán)境工程原理》課程教學內(nèi)容的分析，擬設(shè)計4個大項目，25個課程模塊（見表1）。學生通過完成課程模塊的學習，使《環(huán)境工程原理》課程教學任務(wù)得以完成。

在教學組織上，可先引入真實項目，然后與學生一起探討項目設(shè)計的原理依據(jù)，通過原理分析和項目設(shè)計中參數(shù)的選取，完成對學生設(shè)計能力的訓練。對管道、閥門、水泵、風機、壓縮機、旋風分離器、旋液分離器、板框壓濾機、帶式壓濾機等的學習，應(yīng)將圖片展示、錄像播放、實地參觀等結(jié)合起來，引導學生完成設(shè)備和材料的認知與表述。對廢水提升系統(tǒng)、廢氣輸送系統(tǒng)，可借助校內(nèi)廢水處理系統(tǒng)（或自來水二次供壓系統(tǒng)）、實驗室換氣和抽排系統(tǒng)完成項目教學，也可通過參觀校外基地來完成。在時間安排上，首先由教師在課堂上完成理論講解和計算。隨著學生計算能力和設(shè)計能力的提高，教師只在課堂上講解設(shè)計步驟，余下由學生在課下完成。最后，教師只是布置項目，學生分組討論，然后匯報設(shè)計思路，在課下完成設(shè)計，由教師進行點評。

有效完成《環(huán)境工程原理》課程目標需要解決的問題

有效完成課程目標需要解決四個問題：（1）教師工程素質(zhì)的提高。完成項目課程教學，對教師要求較高。教師不僅要懂課程的理論知識，還應(yīng)有相應(yīng)的設(shè)計經(jīng)驗。如果教師不懂環(huán)境工程設(shè)計，該課程的項目教學最終還是滑向傳統(tǒng)教學模式。因此，教師應(yīng)到環(huán)境工程公司和環(huán)境工程運營管理現(xiàn)場實習，盡快培養(yǎng)工程設(shè)計和運營管理經(jīng)驗，以便能勝任項目課程的教學。（2）課程教學資源庫建設(shè)。若想有效完成《環(huán)境工程原理》課程目標，課程教學資源庫的建設(shè)必不可少。應(yīng)積累一定量的影像資料，給學生以直觀的感受；應(yīng)建設(shè)習題庫和項目設(shè)計資源庫，以便學生有更多鍛煉和選擇的機會；若有條件，應(yīng)建立網(wǎng)絡(luò)課程，實現(xiàn)課程教學的遠程化和在線化，為學生提供學習的方便。（3）實習實訓基地建設(shè)。校內(nèi)實訓條件的建設(shè)，應(yīng)能展示環(huán)境工程常見的管道、閥門、水泵、風機、壓縮機等，能進行現(xiàn)場教學，應(yīng)有流量、壓力測定裝置，學生能測定流量和壓力；若有條件，應(yīng)有小型的旋風分離器、板框壓濾機、帶式壓濾機、換熱器，以供學生實訓；應(yīng)在校外建立穩(wěn)定的參觀實習基地，以方便學生參觀。（4）教材的編寫。教材建設(shè)應(yīng)根據(jù)項目課程要求，開發(fā)項目課程教材，教材應(yīng)以項目為課程主體，而不是以知識體系為主體。項目課程內(nèi)容的重構(gòu)至關(guān)重要，同時，要注意課程表單的設(shè)計，還要圖文并茂，增加趣味性。

表1 《環(huán)境工程原理》項目課程設(shè)計表

總之，學校特色的建設(shè)在于專業(yè)，專業(yè)建設(shè)的落腳點是課程。若能夠把課程建設(shè)好，則建設(shè)一個好專業(yè)就有希望，學校特色樹立就有可能。高職院校課程建設(shè)任重道遠。項目課程開發(fā)是高職課程建設(shè)的主導方向，是一件復雜和艱辛的事情，但只要專業(yè)課教師靜下心來，認真思考，理清思路，踏實建設(shè)，一段時間后，學生的能力將得以提升，該專業(yè)的教育應(yīng)該會有一個不錯的成果。

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