基于 “卓越工程師”培養(yǎng)的 《水污染控制工程》教學(xué)改革研究

明銀安，張娜，余訓(xùn)民，張莉，王營茹 （武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北武漢430074）

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是 《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要 （2010-2020年）》中的高等教育重大計(jì)劃，是大規(guī)模工程教育改革的信號。通過校企聯(lián)合培養(yǎng)方式，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、工程素質(zhì)以及工程實(shí)踐能力，為走新型工業(yè)化道路和建設(shè)創(chuàng)新型國家提供堅(jiān)實(shí)的人才支撐和智力保證?！端廴究刂乒こ獭氛n程是一門集理論-實(shí)驗(yàn)-工程實(shí)踐教學(xué)為一體的核心專業(yè)課程，是高等院校環(huán)境工程專業(yè)必修的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃中不可缺少的重要課程。它也與工程實(shí)際緊密聯(lián)系，有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和分析解決環(huán)境工程實(shí)際問題的能力。因此，在新形勢下，《水污染控制工程》的教學(xué)需要更加專而精，要大力加強(qiáng)學(xué)生工程素質(zhì)及實(shí)踐能力培養(yǎng)，形成能夠自我調(diào)整和更新的獨(dú)特的、面向卓越工程師培養(yǎng)體系的教學(xué)改革??武漢工程大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目 （X2011013）。。

1 轉(zhuǎn)變教學(xué)理念

興趣是學(xué)習(xí)成功的秘訣，是獲取知識的開端，是求知欲望的基礎(chǔ)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣對學(xué)習(xí)好壞有直接的影響。目前，國內(nèi)大多數(shù)學(xué)校采用的是傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，學(xué)生在上課時(shí)長期處于一種被動(dòng)接受的狀態(tài)，而不是產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣主動(dòng)獲取知識。為了更好的培養(yǎng)符合 “卓越工程師計(jì)劃”的水處理工程師，在教學(xué)過程中，應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的理念，確立 “以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的現(xiàn)代教學(xué)理念，從而充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

教學(xué)不僅需要教師不辭辛勞地講授，更多的是需要教師以變化多端的形式去調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。教師應(yīng)以職業(yè)活動(dòng)為導(dǎo)向，以工程素質(zhì)為基礎(chǔ)，突出能力目標(biāo)，以學(xué)生為主體，以實(shí)訓(xùn)為手段，必須把培養(yǎng)學(xué)生 “自我學(xué)習(xí)能力”放在突出的位置上。每次上課之前，都要要求學(xué)生充分預(yù)習(xí)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行初步了解；在授課過程中，改變過去逐一講解的做法，將需要講解的教學(xué)內(nèi)容融會于各個(gè)問題之中，使學(xué)生產(chǎn)生疑問，渴望得到解答，從而激發(fā)起學(xué)習(xí)興趣。此外，可以要求學(xué)生在課外查閱相關(guān)資料，進(jìn)一步學(xué)習(xí)課程內(nèi)容以便拓展知識面。采用這種方法不僅培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力。同時(shí)，為了消除對教師的過分依賴性，建議一般不采取有問必答的方式直接回答，而是有意識地引導(dǎo)他們把已有的知識與遇到的問題結(jié)合起來分析，創(chuàng)設(shè) “問題情境”，得出解決辦法。授課結(jié)束前，教師要進(jìn)行總結(jié)性討論，進(jìn)一步提出一些綜合性和探索性的問題來引導(dǎo)學(xué)生的思維活動(dòng)［1］。成功的教學(xué)不僅是重視學(xué)生對基礎(chǔ)知識的夯實(shí)，更要注重對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。所以，在教學(xué)中既要充分發(fā)揮教師在授課時(shí)的主導(dǎo)作用，又要調(diào)動(dòng)學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)的主觀能動(dòng)性，體現(xiàn)因材施教和個(gè)性培養(yǎng)的教學(xué)思想。

2 改革教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式

環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)的是具備城市水、氣、聲、固體廢物等污染防治和給排水工程、污染控制規(guī)劃和水資源保護(hù)等方面的知識，能在政府部門、規(guī)劃部門、經(jīng)濟(jì)管理部門、環(huán)保部門、設(shè)計(jì)單位、工礦企業(yè)、科研單位、學(xué)校等從事規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理、教育和研究開發(fā)方面工作的環(huán)境工程學(xué)科高級工程技術(shù)人才。要培養(yǎng)符合 “卓越工程師”要求的工程人才，必須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)體系為載體來進(jìn)行能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育，強(qiáng)化知識結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與建設(shè)，使每一個(gè)模塊構(gòu)成一個(gè)適當(dāng)?shù)挠?xùn)練系統(tǒng)。只有合理區(qū)分專業(yè)共性知識要求和特色培養(yǎng)要求，才能滿足 “厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力、有特色”的專業(yè)人才培養(yǎng)要求［2］。

2.1 建設(shè)面向 “卓越工程師”培養(yǎng)的 《水污染控制工程》新教材

《水污染控制工程》課程的典型教材有2套，一是張自杰等主編的 《排水工程》（第4版），該教材有一定的理論深度，計(jì)算例題、常用資料圖表較齊全，使用方便，但版本較老 （2000年版）；另一套是高廷耀等主編的 《水污染控制工程》（第3版），該教材為 “十一五”國家級規(guī)劃教材，理論程度難易適中，增加較多構(gòu)筑物圖片、新型工藝等，但尚缺乏某些反應(yīng)器的完整計(jì)算例題及常用資料圖表等，使用起來有不便之處。擬通過整合 “三模塊”的教學(xué)內(nèi)容，并加入注冊環(huán)保工程師的考試內(nèi)容，建設(shè)一套難易適中，使用方便，適用性強(qiáng)，頗具特色的 “卓越工程師”培養(yǎng) 《水污染控制工程》新教材。

2.2 整合理論教學(xué)內(nèi)容，形成 “三模塊”教學(xué)模式

《水污染控制工程》（上、下）內(nèi)容多，特別是下冊，處理方法多，上課時(shí)間長，學(xué)了后面，忘了前面，學(xué)生的感覺是就在不停地學(xué)各種處理方法，很難做到內(nèi)容的前后貫通和有機(jī)結(jié)合。應(yīng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特性，對理論授課內(nèi)容進(jìn)行整合，形成3大模塊：管網(wǎng)模塊、城市污水處理模塊和工業(yè)廢水處理模塊。首先，管網(wǎng)部分略講，掌握基本概念、排水系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)、計(jì)算方法；其次，以城市污水處理為基礎(chǔ)，將污水物理處理、好氧生物處理及污泥處理處置有機(jī)結(jié)合，掌握城市污水二級處理的典型流程和脫氮除磷工藝、城市污泥處理處置工藝；最后，將工業(yè)廢水處理模塊作為延伸部分，根據(jù)學(xué)校特色進(jìn)行加深。通過階段性和針對性的分層整合，使教學(xué)內(nèi)容由淺入深，循序漸進(jìn)，達(dá)到夯實(shí)基礎(chǔ)、突出重點(diǎn)的目的。

2.3 依托學(xué)校專業(yè)優(yōu)勢，體現(xiàn)特色，實(shí)現(xiàn) “三結(jié)合”

沒有特色就沒有優(yōu)勢，沒有優(yōu)勢就沒有生命。依托學(xué)校以化工與環(huán)境資源為特色的學(xué)科優(yōu)勢，本著服務(wù)化工與礦山企業(yè)的環(huán)境保護(hù)宗旨，緊密圍繞環(huán)境工程專業(yè)特色，實(shí)現(xiàn) “環(huán)化結(jié)合”、“環(huán)礦結(jié)合”和“環(huán)資結(jié)合”。即在理論授課過程中，通過以 “化工、礦山廢水處理”及 “資源化利用”為 “案例”，貫穿于整個(gè)理論教學(xué)過程中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)各種工業(yè)廢水處理方法的同時(shí)，重點(diǎn)掌握以化工、礦山和資源化利用為主的廢水處理應(yīng)用技術(shù)，彰顯特色，增強(qiáng)核心競爭力，為化工、采礦和環(huán)保等行業(yè)培養(yǎng)卓越的水處理工程師。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革

3.1 理論授課與課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，實(shí)行 “三步走”

理論知識的學(xué)習(xí)是枯燥的，只有在要用的時(shí)候，學(xué)習(xí)才能有成效，才能激發(fā)興趣，并能學(xué)得活起來。因此，在理論授課的過程中，要將課程設(shè)計(jì)與理論授課結(jié)合起來，每學(xué)習(xí)一種處理方法，就計(jì)算一種處理構(gòu)筑物，在學(xué)習(xí)過程中，把課程設(shè)計(jì)分成多步任務(wù)，然后逐個(gè)作為課后作業(yè)布置下去。

（1）第1步：掌握單元污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算。要求學(xué)生將所設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，學(xué)以致用。

（2）第2步：進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。對單元處理構(gòu)筑物進(jìn)行選型，從作業(yè)中選取計(jì)算好的處理單元進(jìn)行流程組合，設(shè)計(jì)一個(gè)典型的城市污水處理流程，進(jìn)行高程計(jì)算、平面布置、高程流程圖和平面布置圖的繪制。這樣既節(jié)約了課程設(shè)計(jì)計(jì)算的時(shí)間，又讓學(xué)生有更多時(shí)間進(jìn)行綜合思考和繪圖，提高設(shè)計(jì)成果質(zhì)量。

（3）第3步；進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求水處理方向的學(xué)生進(jìn)行工業(yè)廢水處理工藝設(shè)計(jì)。

通過分 “三步走”，由淺入深，由易到難，循序漸進(jìn)，使學(xué)生能確實(shí)掌握污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、流程選擇和設(shè)計(jì)圖紙的繪制，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和應(yīng)用能力，增強(qiáng)工程素質(zhì)及實(shí)踐能力。

3.2 構(gòu)建 “三層次”實(shí)驗(yàn)?zāi)K，夯實(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)綜合應(yīng)用與創(chuàng)新能力

秉承 “訓(xùn)練基本技能、了解生產(chǎn)過程、熟悉儀器設(shè)備、增強(qiáng)實(shí)戰(zhàn)欲望”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展，建立 “基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新型”3層次實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

（1）第1層次：基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)。所有學(xué)生必選，其目的在于加深和鞏固該課程的基本知識與原理，樹立工程觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

（2）第2層次：綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。設(shè)置適量實(shí)驗(yàn)，任選其中一部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，利用實(shí)驗(yàn)室的開放機(jī)制和平臺，由學(xué)生自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組成實(shí)驗(yàn)小組，采用一體化組合實(shí)驗(yàn)裝置或者單元實(shí)驗(yàn)裝置的組合，在課程組教師的指導(dǎo)下開展實(shí)驗(yàn)。學(xué)生應(yīng)充分綜合水處理方法、環(huán)境微生物工程學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、固體廢物處理處置等相關(guān)課程的理論知識與實(shí)踐技能，著重培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識、獨(dú)立分析和解決問題的能力。

（3）第3層次：創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。依托學(xué)校擁有的國家級和省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心平臺，建立由大學(xué)生課外科技項(xiàng)目、校長基金項(xiàng)目、示范中心創(chuàng)新項(xiàng)目及教師科研項(xiàng)目等方面組成的本科生科學(xué)研究平臺，通過學(xué)生和教師之間的雙向選擇、導(dǎo)師指導(dǎo)、評估驗(yàn)收等方式進(jìn)行教學(xué)研究。

4 加強(qiáng)校企合作，建立聯(lián)合培養(yǎng)模式

實(shí)踐是工程的靈魂，也是工程教育的本質(zhì)要求。工程教育要求高校從封閉的校內(nèi)培養(yǎng)走向開放的校企合作培養(yǎng)，高校與企業(yè)一起，協(xié)同育人、合作辦學(xué)、共同指導(dǎo)。“卓越工程師計(jì)劃”的培養(yǎng)是一項(xiàng)新生事物，是艱辛而長期的教學(xué)改革任務(wù)，現(xiàn)在還處于試點(diǎn)階段?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃”與傳統(tǒng)的高等教育本科培養(yǎng)計(jì)劃模式相比較，其突出之處就在于四年本科培養(yǎng)階段，增加了企業(yè)工程實(shí)踐教育的內(nèi)容，縮減了校內(nèi)課堂理論的驗(yàn)證型教學(xué)課程，使參加 “卓越計(jì)劃”培養(yǎng)的學(xué)生早一年走出 “象牙塔”，步入企業(yè)工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新領(lǐng)域［3］。

在這一過渡時(shí)期，對于 《水污染控制工程》的教學(xué)改革也必須服從大環(huán)境。因此，應(yīng)該建立校企聯(lián)合培養(yǎng)新機(jī)制，開創(chuàng) “3.5+0.5“的人才培養(yǎng)新模式，即設(shè)置課內(nèi)外2個(gè)實(shí)踐平臺，要求每個(gè)學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)半年，經(jīng)歷16個(gè)以上的工程項(xiàng)目，并且每個(gè)學(xué)生都有一名企業(yè)工程師導(dǎo)師指導(dǎo)。具體內(nèi)容是，在四年學(xué)制的最后一個(gè)學(xué)期，學(xué)生完全離開學(xué)校，進(jìn)入富有挑戰(zhàn)性的高新環(huán)保企業(yè)，參與企業(yè)的實(shí)踐工作。學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)半年，必須經(jīng)歷5個(gè)污水處理工程現(xiàn)場調(diào)試項(xiàng)目、5個(gè)污水處理工藝方案和參與5個(gè)項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)，最后完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此期間，實(shí)行雙導(dǎo)師制，每一位學(xué)生都有2名導(dǎo)師指導(dǎo)，一名為本校教師，另一名為企業(yè)優(yōu)秀工程師，雙導(dǎo)師的指導(dǎo)能讓學(xué)生有更多的機(jī)會參與到老師的科研活動(dòng)和工程項(xiàng)目中，這為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程技術(shù)開發(fā)能力提供了直接的指導(dǎo)和項(xiàng)目平臺。此外，引進(jìn)一線專家登上講臺——聘請企業(yè)優(yōu)秀技術(shù)骨干走進(jìn)課堂為學(xué)生做講座、指導(dǎo)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)，在省內(nèi)外2-3家高新環(huán)保企業(yè)建立教學(xué)基地，并注重國際交流，聘請國外客座教授給學(xué)生做講座，掌握國際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，以卓越工程師培養(yǎng)作為工程教育提升的突破口和切入點(diǎn)，以 《水污染控制工程》為工程教育改革的重點(diǎn)，依托產(chǎn)學(xué)研戰(zhàn)略聯(lián)盟，創(chuàng)建具有學(xué)校特色的工程教育模式，逐漸實(shí)現(xiàn)卓越工程師的精細(xì)化培養(yǎng)。

5 結(jié)語

《水污染控制工程》理論與實(shí)踐教學(xué)改革是一項(xiàng)重要且艱巨的任務(wù)，要實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及全面完成卓越計(jì)劃規(guī)定的各項(xiàng)任務(wù)的目標(biāo)，就需要從事人才培養(yǎng)工作的教師和實(shí)驗(yàn)人員不斷地研究、探索和思考。在實(shí)際教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)不斷創(chuàng)新，尋找最佳的教學(xué)方法。實(shí)施創(chuàng)新教育，需要多注重訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維，特別是培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，同時(shí)也需要不斷的推進(jìn)教育改革，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)的作用，才能更好的培養(yǎng)學(xué)生的工程與創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)卓越計(jì)劃的培養(yǎng)目標(biāo)。

［1］王華容 .大學(xué)生學(xué)習(xí)適應(yīng)性及其影響因素研究 ［D］.南京：南京師范大學(xué)，2006.

［2］陳素娟，王小治 .環(huán)境科學(xué)與工程卓越工程師培養(yǎng)探討 ［J］.中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012（23）：193-194.

［3］段蓉，董涌波 .“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的認(rèn)知與實(shí)踐 ［J］.宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（8）：78-80.