《環(huán)境工程學(xué)》課程體系及教學(xué)模式的改革探索

彭燕　王筱虹　黃曉武　張發(fā)根

摘要：《環(huán)境工程學(xué)》是廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)重要的主干課程之一，根據(jù)多年教學(xué)實(shí)踐，分析存在的問題，提出相應(yīng)的改革措施并實(shí)施，通過對(duì)課程的基礎(chǔ)理論知識(shí)與學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)的整合，教學(xué)模式的改革與實(shí)踐，提高了課程教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)了教學(xué)效果，提高了學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力以及專業(yè)工程實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：環(huán)境科學(xué)專業(yè)；環(huán)境工程學(xué)；教學(xué)模式；改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）04-0129-03

《環(huán)境工程學(xué)》是運(yùn)用工程技術(shù)和有關(guān)學(xué)科的原理和方法，保護(hù)和合理利用自然資源，防治環(huán)境污染，以改善環(huán)境質(zhì)量的學(xué)科[1]?！董h(huán)境工程學(xué)》課程是環(huán)境科學(xué)專業(yè)重要的主干課程之一，且是為數(shù)不多的涉及工程教育的課程，旨在使學(xué)生系統(tǒng)地掌握環(huán)境工程的基本原理、基本方法，較全面掌握水與廢水處理、大氣污染、固體廢棄物管理、噪聲污染控制的基本概念、原理和工藝特性等，課程強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，用理論指導(dǎo)實(shí)踐去解決各種環(huán)境問題[2-4]。按照人才培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)使環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生通過本課程學(xué)習(xí)，了解環(huán)境工程的最新進(jìn)展，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決環(huán)境工程問題的基本素質(zhì)與創(chuàng)新能力，為以后從事環(huán)境治理技術(shù)工作、科學(xué)研究與設(shè)計(jì)奠定良好基礎(chǔ)。

一、環(huán)境科學(xué)專業(yè)《環(huán)境工程學(xué)》開設(shè)現(xiàn)狀

目前全國高校的環(huán)境科學(xué)專業(yè)基本都開設(shè)了相應(yīng)課程，如北京師范大學(xué)開設(shè)的《污染控制工程基礎(chǔ)》，清華大學(xué)開設(shè)的《環(huán)境工程原理》，同濟(jì)大學(xué)、廣西師范大學(xué)、吉林師范大學(xué)等開設(shè)的《環(huán)境工程學(xué)》等[5-7]。據(jù)調(diào)研，大部分學(xué)校將本課程開設(shè)在第六學(xué)期，授課對(duì)象是三年級(jí)學(xué)生，其中同濟(jì)大學(xué)[7]結(jié)合自身環(huán)境工程學(xué)科的特點(diǎn)，將環(huán)境科學(xué)專業(yè)的《環(huán)境工程學(xué)》分為環(huán)境工程學(xué)1和環(huán)境工程學(xué)2，分兩個(gè)學(xué)期講授，環(huán)境工程學(xué)1讓學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)水污染控制，環(huán)境工程學(xué)2則系統(tǒng)講授大氣、固體廢物污染控制原理與技術(shù)等。

廣州大學(xué)自2003年招收首批環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生起，圍繞《環(huán)境工程學(xué)》課程體系，開設(shè)了理論課、實(shí)驗(yàn)課、課程設(shè)計(jì)和課程實(shí)習(xí)。從2003～2011級(jí)，該課程體系的所有教學(xué)環(huán)節(jié)均安排在第七學(xué)期，其中理論課54學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課36學(xué)時(shí)，課程設(shè)計(jì)和課程實(shí)習(xí)均為一周。但是經(jīng)過9年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生第七學(xué)期安排了畢業(yè)實(shí)習(xí)、《環(huán)境影響評(píng)價(jià)》（54學(xué)時(shí)）以及《土壤污染的診斷與預(yù)警方法》、《環(huán)境規(guī)劃》和《環(huán)境信息系統(tǒng)》等課程，學(xué)習(xí)任務(wù)較重；另外，由于該學(xué)期是學(xué)生復(fù)習(xí)考研的關(guān)鍵時(shí)間段，尤其近兩年，考研學(xué)生數(shù)量不斷增加，學(xué)生投入到本課程的學(xué)習(xí)精力有限，教學(xué)效果也受到一定影響。為改變這一狀況，在制訂2012教學(xué)計(jì)劃時(shí)，課程組進(jìn)行了改革，將理論課和實(shí)驗(yàn)課調(diào)整到第六學(xué)期開設(shè)，課程設(shè)計(jì)和課程實(shí)習(xí)仍然在第七學(xué)期，并根據(jù)前期教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)了《環(huán)境學(xué)概論》等基礎(chǔ)課程，具備了環(huán)境學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，但對(duì)工程問題接觸較少，并考慮到課程內(nèi)容多，而教學(xué)學(xué)時(shí)相對(duì)緊張以及工程類課程需要更加注重學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)等，將理論課和實(shí)驗(yàn)課的學(xué)時(shí)分別增加為64和48學(xué)時(shí)。

目前廣州大學(xué)《環(huán)境工程學(xué)》教學(xué)體系為：（1）理論課程（64學(xué)時(shí)），主要涵蓋水質(zhì)凈化與水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物污染控制工程及資源化方法、噪聲污染防治技術(shù)。（2）實(shí)驗(yàn)課程（48學(xué)時(shí)），內(nèi)容包括混凝沉淀、曝氣充氧、完全混合式活性污泥法處理裝置的控制運(yùn)行實(shí)驗(yàn)、SBR法計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)及污泥特性參數(shù)測定、活性炭靜態(tài)吸附、廢水處理工藝運(yùn)行效率對(duì)比、粉塵物理性質(zhì)的測定、工業(yè)設(shè)備噪聲測量、除塵器性能測定、氣態(tài)污染物凈化和固體廢物分離特性實(shí)驗(yàn)。（3）課程實(shí)習(xí)（1周），廣州市某污水處理廠跟班實(shí)習(xí)。（4）課程設(shè)計(jì)（1周），污水處理廠工程初步設(shè)計(jì)或除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

二、教學(xué)過程中存在的問題

通過多年教學(xué)實(shí)踐、查閱文獻(xiàn)、與同行交流等，發(fā)現(xiàn)在《環(huán)境工程學(xué)》的教學(xué)過程中，普遍存在以下幾個(gè)問題。

1.環(huán)境科學(xué)是發(fā)展中的學(xué)科，新概念、新理論、新技術(shù)和新工藝層出不窮，但教材和資料滯后現(xiàn)象比較嚴(yán)重。另外，教材內(nèi)容均以水、氣、固廢、噪聲為主線，以各工藝?yán)碚撝R(shí)分別講解，完整工程實(shí)例很少或基本沒有，而在實(shí)際工程中，污染物的處理往往需要多個(gè)工藝組成，僅按教材內(nèi)容教授，對(duì)學(xué)生建立起完整的工藝流程概念有一定難度[8]。

2.教學(xué)手段與方法較單一[9]。理論課教學(xué)過程中，仍是以教師教授為主，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，學(xué)生的主體地位沒有得到充分發(fā)揮。

3.工程類實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目的不夠明確?！董h(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)》主要是幫助環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生掌握環(huán)境工程學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法、手段和技能，熟悉環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)的基本程序[10，11]，培養(yǎng)學(xué)生在環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域內(nèi)的分析問題和解決問題的能力[12]，應(yīng)區(qū)別于《環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)》中重在掌握環(huán)境中各類污染物的監(jiān)測方法、原理及操作程序等教學(xué)目的。

4.課程實(shí)習(xí)內(nèi)容單一。課程涉及內(nèi)容廣泛，與實(shí)踐聯(lián)系緊密，通過實(shí)踐認(rèn)知，學(xué)生可以清楚地了解一些污染物污染特征，污染物的處理轉(zhuǎn)化過程，污染對(duì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)多方面的影響，等等，因此課程實(shí)習(xí)對(duì)于學(xué)生理論知識(shí)的轉(zhuǎn)化、強(qiáng)化有重要作用[13，14]。但由于普遍存在聯(lián)系實(shí)習(xí)單位難（學(xué)生實(shí)習(xí)期間，不但不會(huì)給單位帶來直接的效益，反而會(huì)增添一些安全隱患），目前該課程實(shí)習(xí)安排均存在實(shí)習(xí)內(nèi)容少，方式單一的問題。

5.理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)習(xí)等由多位教師分工負(fù)責(zé)，互相之間存在聯(lián)系和滲透不夠，甚至有相互脫節(jié)的現(xiàn)象。

三、教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

根據(jù)以上對(duì)《環(huán)境工程學(xué)》教學(xué)過程中存在問題的分析，結(jié)合教學(xué)現(xiàn)狀，基于廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)2013人才培養(yǎng)方案中不斷提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和社會(huì)適應(yīng)能力，努力培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才的指導(dǎo)思想，開展了如下內(nèi)容的研究。

1.合理選擇教材，精心安排教學(xué)內(nèi)容。目前的《環(huán)境工程學(xué)》教材主要有《環(huán)境工程學(xué)》（鄭正主編，科學(xué)出版社），《環(huán)境工程學(xué)基礎(chǔ)》（張振家主編，化學(xué)工業(yè)出版社），《環(huán)境工程學(xué)基礎(chǔ)》（王新主編，化學(xué)工業(yè)出版社）和《環(huán)境工程學(xué)》（蔣展鵬主編，高等教育出版社）。我校該課程一直沿用的是蔣展鵬主編的《環(huán)境工程學(xué)》，該教材系統(tǒng)論述了環(huán)境工程的基本理論、污染防治技術(shù)與污染控制工程及發(fā)展趨勢(shì)，主要包括三篇內(nèi)容，涉及四大污染控制工程，該教材從2013年3月開始已經(jīng)出版到第三版，第三版在原有體系的基礎(chǔ)上，吸收了近年來環(huán)境工程學(xué)領(lǐng)域在理論、工藝、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)等方面的新發(fā)展和新成果，并對(duì)大氣污染控制工程的個(gè)別章節(jié)作了部分調(diào)整，例如增加了機(jī)動(dòng)車污染控制技術(shù)，弱化了大氣污染物稀釋法控制內(nèi)容。總的來說，該教材滿足了環(huán)境科學(xué)專業(yè)環(huán)境工程學(xué)教學(xué)要求，但是內(nèi)容范而多，相對(duì)于環(huán)境工程專業(yè)水、氣、聲、固廢四門課程共180學(xué)時(shí)的教學(xué)時(shí)數(shù)，要在64學(xué)時(shí)內(nèi)完成環(huán)境科學(xué)專業(yè)《環(huán)境工程學(xué)》的課程教學(xué)，必須要在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，突出重點(diǎn)。另外，需要為想繼續(xù)深入學(xué)習(xí)以及準(zhǔn)備考取環(huán)境工程專業(yè)研究生的學(xué)生推薦各部分污染控制工程的適當(dāng)參考教材。

2.開展案例教學(xué)。《環(huán)境工程學(xué)》是一門與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，包括水處理工程、大氣污染控制、固廢處理、噪聲污染防治等環(huán)境污染治理各方面的學(xué)科知識(shí)，為了使學(xué)生能夠接觸更多知識(shí)，必須要提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。在該課程中開展互動(dòng)式案例教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，便于深刻理解所學(xué)理論知識(shí)。

我校位于廣州大學(xué)城，城內(nèi)共有10所高校，面積達(dá)30平方公里，教學(xué)中從大學(xué)城范圍內(nèi)的一些具體環(huán)境工程案例開始，如結(jié)合學(xué)生在環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程中獲得的校園水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，學(xué)生飯?zhí)糜蜔煹氖占c處理，大學(xué)城生活垃圾收集、轉(zhuǎn)運(yùn)等具體案例，運(yùn)用“討論式”教學(xué)方法，讓學(xué)生通過分組的形式進(jìn)行調(diào)查討論，或結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行水、氣、聲、渣的綜合分析，由老師適當(dāng)補(bǔ)充重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，最后形成完整案例供學(xué)生參考。

3.積極采用先進(jìn)教學(xué)手段。目前的教學(xué)雖輔以PPT，但仍以文字為主，在以往教學(xué)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善了《環(huán)境工程學(xué)》多媒體教學(xué)課件，并通過配以工藝動(dòng)畫、構(gòu)筑物實(shí)例詳細(xì)照片、仿真軟件以及工程實(shí)際問題等，加深學(xué)生對(duì)抽象理論的理解，鞏固所學(xué)的知識(shí)。另外，從實(shí)際資料中選出代表性事例，經(jīng)過綜合加工整理給學(xué)生以實(shí)感，利用教師外出考察、實(shí)習(xí)等機(jī)會(huì)拍攝部分污染控制工程構(gòu)筑物的照片、工程設(shè)備的實(shí)物照片等，增強(qiáng)教學(xué)的生動(dòng)性、直觀性和實(shí)用性，加深學(xué)生對(duì)環(huán)保治理工藝和構(gòu)筑物的理解。

4.明確實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目的，完善測試手段。在《環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中，不斷引導(dǎo)學(xué)生建立工程實(shí)驗(yàn)的概念，區(qū)別于監(jiān)測實(shí)驗(yàn)中以掌握環(huán)境監(jiān)測的基本理論和原理、主要的環(huán)境污染物的監(jiān)測采樣技術(shù)、實(shí)驗(yàn)室分析原理和過程的學(xué)習(xí)目的。環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)中學(xué)生已經(jīng)系統(tǒng)掌握了常規(guī)物質(zhì)的監(jiān)測方法，例如對(duì)化學(xué)需氧量CODcr的測定，已經(jīng)有了重鉻酸鉀回流法測定COD的實(shí)驗(yàn)，而環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)如完全混合式活性污泥法處理裝置的控制運(yùn)行實(shí)驗(yàn)中多次有測定COD的內(nèi)容，增加COD測定儀，無需再用回流法測定。在曝氣充氧試驗(yàn)中，對(duì)溶解氧的測定使用溶解氧儀，無需用碘量法，這樣可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)有關(guān)儀器的使用和掌握，也突出了實(shí)驗(yàn)方向，有利于學(xué)生理論與實(shí)驗(yàn)過程的結(jié)合。在粉塵物理性質(zhì)的測定中，通過采樣，獲得顆粒物質(zhì)量濃度后，重在對(duì)結(jié)果的分析，例如將當(dāng)天的測定結(jié)果與廣州市環(huán)保局的環(huán)境空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)進(jìn)行比較，初步討論污染控制對(duì)策，等等。

5.實(shí)習(xí)點(diǎn)的選擇及結(jié)合實(shí)習(xí)開展課程設(shè)計(jì)。結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)的實(shí)習(xí)企業(yè)及各類實(shí)習(xí)基地，在條件許可的情況下，盡可能充分利用，豐富課程實(shí)習(xí)地點(diǎn)，或者選擇包括各污染要素綜合治理的實(shí)習(xí)企業(yè)，課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與實(shí)習(xí)內(nèi)容緊密結(jié)合。

6.將學(xué)生參與的挑戰(zhàn)杯和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目引入課堂。廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的定位是科研教學(xué)型，近年來，環(huán)境科學(xué)專業(yè)的教師承擔(dān)了大量的科研課題，環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生在老師指導(dǎo)下，緊密結(jié)合教師科研，積極參與了“挑戰(zhàn)杯”科技學(xué)術(shù)競賽活動(dòng)和各級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，而在完成項(xiàng)目的過程中，學(xué)生除了參與實(shí)驗(yàn)外，還需完成學(xué)校組織的中期檢查（逐項(xiàng)匯報(bào)項(xiàng)目進(jìn)展情況、取得的階段性研究成果、遇到的問題以及下一階段工作計(jì)劃）和結(jié)題匯報(bào)（項(xiàng)目實(shí)施過程中的收獲與體會(huì)、取得的成果）等各環(huán)節(jié)，并進(jìn)行答辯。《環(huán)境工程學(xué)》課程安排大三下學(xué)期，參與項(xiàng)目的同學(xué)基本都處于結(jié)題階段，各項(xiàng)研究資料準(zhǔn)備很充分，而學(xué)生的研究往往涉及到環(huán)境的方方面面，在本課程教學(xué)過程中，將學(xué)生參與的項(xiàng)目引入課堂，讓完成較好的學(xué)生上臺(tái)講演，與同學(xué)分享研究成果、心得，并結(jié)合課程知識(shí)，探討項(xiàng)目成果解決實(shí)際問題的可行性等。例如，2012級(jí)學(xué)生在課堂與同學(xué)們分享的項(xiàng)目包括《丁二酸改性稻草吸附釷的研究》、《榕樹氣生根誘導(dǎo)凈化重金屬廢水的研究》以及《含鉈冶煉廢水微生物絮凝處理技術(shù)的研究》等。

四、結(jié)論

為了解《環(huán)境工程學(xué)》課程體系經(jīng)過改革后的教學(xué)效果，課程結(jié)束時(shí)，對(duì)任課班級(jí)的同學(xué)進(jìn)行了問卷調(diào)查，主要內(nèi)容包括對(duì)課程感興趣程度，課堂教學(xué)信息量大小，講授思路條理是否清晰，重點(diǎn)難點(diǎn)掌握是否準(zhǔn)確，有無理論聯(lián)系實(shí)際，課堂展示構(gòu)筑物或設(shè)備實(shí)例照片和仿真軟件播放對(duì)理解相關(guān)教學(xué)內(nèi)容是否有幫助，以及課堂引入同學(xué)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，且探討項(xiàng)目成果解決實(shí)際問題的可行性是否必要等問題，絕大部分同學(xué)對(duì)教學(xué)效果持肯定態(tài)度。

通過對(duì)《環(huán)境工程學(xué)》課程體系多方位的教學(xué)改革與實(shí)踐，開展課程的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)與學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)的整合教學(xué)模式，使學(xué)生成為課程教學(xué)的主體，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)而提高了《環(huán)境工程學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)了教學(xué)效果，達(dá)到使學(xué)生系統(tǒng)地掌握環(huán)境工程的基本原理、基本方法，較全面掌握各環(huán)境污染物處理工藝特性，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立分析和解決環(huán)境工程問題的基本素質(zhì)與創(chuàng)新能力。

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