工程教育認(rèn)證環(huán)境下，水污染控制工程實(shí)踐教學(xué)改革探究

陳 柯 程 聰 周 平

(中南民族大學(xué)，湖北 武漢 430074)

2017年，我校中南民族大學(xué)工程專業(yè)認(rèn)證這一領(lǐng)域得到學(xué)校的重視，教務(wù)處支持并推動資源與環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)申請工程教育認(rèn)證的工作，爭取早日實(shí)現(xiàn)我校工程教育專業(yè)認(rèn)證“零”的突破。

工程教育認(rèn)證制度是工程專業(yè)發(fā)展的重要推動力之一。著眼于提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力，以培養(yǎng)國際化應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)。雖然工程教育認(rèn)證制度不直接進(jìn)行工程知識的生產(chǎn)和傳播，但它通過設(shè)定專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)工程專業(yè)人才培養(yǎng)和就業(yè)市場需求無縫銜接，在二者間起著重要的橋梁作用。

因此，應(yīng)以工程教育認(rèn)證為契機(jī)，在原有培養(yǎng)方案寬口徑的基礎(chǔ)上，針對環(huán)境工程應(yīng)用的某一主要方向，如水污染控制工程、大氣污染控制、環(huán)境監(jiān)測、固廢污染防治環(huán)境規(guī)劃等，通過提升學(xué)生參與實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)或規(guī)劃的廣度和深度，強(qiáng)化其工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)[1]。

本文就針對水污染控制工程方向，通過對實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程實(shí)際緊密結(jié)合，提高學(xué)生實(shí)踐能力和工程能力。

1 基于工程應(yīng)用，建立校內(nèi)理論課堂-實(shí)驗(yàn)-課程設(shè)計(jì)-科研課題學(xué)習(xí)與校外企業(yè)實(shí)習(xí)的實(shí)踐教學(xué)體系

水污染控制工程是環(huán)境工程專業(yè)的主干核心課程，也是一門與實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)合緊密的課程，其知識面涉及廣、工程實(shí)踐應(yīng)用性強(qiáng)，所以不能僅通過學(xué)習(xí)一門課程就能達(dá)到人才培養(yǎng)目的，在環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證背景下，我們將基于“工程應(yīng)用”為課程內(nèi)容主線，貫穿教學(xué)的始終，建立一套比較全面完善的實(shí)踐教學(xué)體系——校內(nèi)理論課堂-實(shí)驗(yàn)-課程設(shè)計(jì)與校外企業(yè)實(shí)習(xí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式。

該實(shí)踐教學(xué)體系，首先以“水污染控制工程”為核心，結(jié)合包括“環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境工程原理、環(huán)境微生物學(xué)”等基礎(chǔ)理論課程作支撐，從各方面補(bǔ)充和夯實(shí)水控理論知識的學(xué)習(xí)。

其次，配合理論課的教學(xué)，合理配置基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、專業(yè)型實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際的教學(xué)過程中，根據(jù)不同的學(xué)習(xí)階段設(shè)置不同水平的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分階段實(shí)施。建立校內(nèi)小型工程模擬實(shí)驗(yàn)室，搭建純工程類實(shí)驗(yàn)平臺。并在這個(gè)平臺上多開設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)接近工程實(shí)際、知識交叉的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體現(xiàn)工程項(xiàng)目的系統(tǒng)性和全面性。讓學(xué)生建立起初步的工程概念。將工程設(shè)計(jì)思想加入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使實(shí)驗(yàn)不但能夠驗(yàn)證專業(yè)理論，而且使學(xué)生能夠了解有關(guān)工程設(shè)計(jì)的基本方法、思路。

再次，將“水污染控制工程課程設(shè)計(jì)、認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、企業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)”等眾多實(shí)踐環(huán)節(jié)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，融為一個(gè)整體過程，使學(xué)生的工程實(shí)踐能力與理論課程同步，循序漸進(jìn)，學(xué)生在接觸學(xué)習(xí)完企業(yè)污水處理工程實(shí)例后，能及時(shí)回到學(xué)校工程類實(shí)驗(yàn)平臺——虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室和小型水處理設(shè)備演示實(shí)驗(yàn)室重新鞏固工程實(shí)例理論原理。

同時(shí)，以學(xué)分獎勵制形式，鼓勵學(xué)生大學(xué)期間參與教師的科研課題，充分利用已有教學(xué)資源，讓學(xué)生在課堂理論學(xué)習(xí)以外的時(shí)間里全面深入地學(xué)習(xí)環(huán)境工程應(yīng)用知識。

建立這種盡可能全面的實(shí)踐教學(xué)體系，加強(qiáng)工程訓(xùn)練，將理論知識學(xué)習(xí)與實(shí)踐融會貫通，不僅能有效避免以往多門課程在教學(xué)內(nèi)容上存在重復(fù)、知識點(diǎn)遺漏、重要知識點(diǎn)未能深入講授等問題，還能在促進(jìn)學(xué)生對理論知識的理解掌握的同時(shí)，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，為工程應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 “水控”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

2.1 加大工程類實(shí)驗(yàn)教學(xué)比例，按照水處理流程，設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、分析問題和解決實(shí)際問題能力的重要環(huán)節(jié)，也是教學(xué)改革的重點(diǎn)。

水污染控制課程作為環(huán)境工程專業(yè)核心課程，其最大的特點(diǎn)就是工程應(yīng)用性強(qiáng)，因此在“水控”實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容改革中，應(yīng)區(qū)別基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)，重點(diǎn)突出環(huán)境工程中的主要水處理工藝、設(shè)備裝置的工程應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，并將工程設(shè)計(jì)思想加入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使學(xué)生能夠了解水處理組合工藝和反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)思路和方法。

同時(shí)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)完整的水處理流程實(shí)驗(yàn)，盡量確保每個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)相當(dāng)于實(shí)際污水處理中的一個(gè)完整的單元，原有的單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不能使學(xué)生進(jìn)行污水處理系統(tǒng)的操作、調(diào)試和運(yùn)行管理的訓(xùn)練，往往僅開設(shè)了處理單元的實(shí)驗(yàn)。

我校資環(huán)學(xué)院，在“水控”實(shí)驗(yàn)改革中，由過去各個(gè)單一無聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，逐漸將水處理流程的各個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，形成一套完整的水處理流程系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課。

針對污水處理流程：污水初次沉淀——生物處理——二沉池處理——出水水質(zhì)監(jiān)測，設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，污水初次沉淀處理設(shè)置兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：顆粒自由沉淀和混凝沉淀。生物處理開設(shè)活性污泥曝氣法和生物接觸氧化法處理實(shí)驗(yàn)、生物轉(zhuǎn)盤法處理污水實(shí)驗(yàn)。

二次沉淀后設(shè)置活性炭吸附、離子交換法處理廢水實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；處理后出水的水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測方面設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：COD測定、重金屬六價(jià)鉻等的測定、濁度測定、總有機(jī)碳測定，可使學(xué)生掌握大型儀器的操作技術(shù)和環(huán)境監(jiān)測方面的理論技術(shù)。

通過一套完整的水處理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，讓學(xué)生建立工程概念，掌握一套完整的廢水處理流程，并且實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備比較多元，對培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐應(yīng)用能力效果較好，畢業(yè)后，學(xué)生實(shí)踐能力與就業(yè)崗位需求能力相匹配。

2.2 水處理技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多樣性，水質(zhì)監(jiān)測儀器先進(jìn)。

同時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加飽滿，污水處理技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有多樣性，包含：物化法(顆粒自由沉淀和混凝沉淀實(shí)驗(yàn)、活性炭吸附實(shí)驗(yàn)、離子吸附實(shí)驗(yàn))，生化法(活性污泥曝氣實(shí)驗(yàn)、生物接觸氧化法實(shí)驗(yàn))，高級氧化法(Fenton法處理廢水實(shí)驗(yàn)，微波無極紫外光催化-內(nèi)電解協(xié)同處理廢水實(shí)驗(yàn))。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容貼近生產(chǎn)實(shí)際，具有很強(qiáng)應(yīng)用性。

我校資環(huán)學(xué)院成立大型儀器測試平臺，為污水水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測提供了先進(jìn)了測試方法。有紫外分光光度計(jì)、熒光分光光度計(jì)、總有機(jī)碳、原子吸收分光光度計(jì)、液相色譜等國外進(jìn)口設(shè)備，并定期開展大型儀器培訓(xùn)，讓學(xué)生在校期間就能接觸大型測試儀器，并熟練掌握其原理和測試方法，很多學(xué)生畢業(yè)就從事大型儀器測試工作，培養(yǎng)了學(xué)生就業(yè)崗位需求的實(shí)踐能力。方便了很多畢業(yè)就從事測試工作的學(xué)生。

3 搭建工程實(shí)驗(yàn)平臺，開設(shè)工程類演示實(shí)驗(yàn)，建立計(jì)算機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室

與一般的純化學(xué)類實(shí)驗(yàn)不同，工程類實(shí)驗(yàn)流程復(fù)雜，工藝方法繁多，需要依托大型的反應(yīng)處理裝置，因此需要搭建純工程類實(shí)驗(yàn)平臺，需要對實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行全面改造，建立獨(dú)立的小型水處理裝置演示實(shí)驗(yàn)室，開展純工程的水處理演示實(shí)驗(yàn)或中試試驗(yàn)教學(xué)。

鑒于工程類實(shí)驗(yàn)開展的需要，我校中南民大資環(huán)學(xué)院成立了校內(nèi)小型工程演示實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)幾種典型的水處理工藝，按照一定比例，采用有機(jī)玻璃和PVC材料，構(gòu)造反應(yīng)裝置，其中很多反應(yīng)池都是本院教師根據(jù)工藝流程和實(shí)驗(yàn)需要自主或半自主設(shè)計(jì)，與廠家溝通生產(chǎn)的，如典型的自由沉降裝置，微波無極紫外光催化-內(nèi)電解協(xié)同處理廢水反應(yīng)器，生物接觸氧化法處理填料塔等等。

目前純工程類演示及中式實(shí)驗(yàn)裝置有：物化法反應(yīng)裝置(初沉池、顆粒自由沉降裝置、活性炭吸附和離子吸附裝置)，生化法反應(yīng)器(活性污泥曝氣池、SBR、生物接觸氧化法處理填料塔、生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池、過濾柱)，高級氧化處理法反應(yīng)裝置(Fenton法處理廢水設(shè)備，微波無極紫外光催化-內(nèi)電解協(xié)同處理廢水反應(yīng)器)。

這些設(shè)備大多采用的是透明材質(zhì)，有助于學(xué)生直觀、透徹地了解內(nèi)部構(gòu)造和運(yùn)行原理，在這個(gè)平臺上開展的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無限接近工程實(shí)際，學(xué)生不用等到畢業(yè)才能接觸到實(shí)際工程。

同時(shí)建立水污染處理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，通過水污染處理虛擬仿真軟件和工藝工程軟件可彌補(bǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和企業(yè)實(shí)習(xí)無法開展等方面的不足，在課堂教學(xué)中引入虛擬仿真軟件，能使學(xué)生更形象直觀地對相關(guān)水處理工藝流程、設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造等有更加清晰的認(rèn)識。學(xué)生通過在仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真實(shí)習(xí)，反復(fù)練習(xí)工藝操作過程，特別是在人為設(shè)置工藝條件下進(jìn)行系統(tǒng)開停車、工藝條件的調(diào)整、工藝和設(shè)備故障的處理等操作，大大強(qiáng)化了學(xué)生的工程意識，提高了學(xué)生的專業(yè)知識水平和工程應(yīng)用能力。

4 廣泛聯(lián)系企業(yè)開展生產(chǎn)實(shí)習(xí)，與課程設(shè)計(jì)相結(jié)合，注重學(xué)生工程能力培養(yǎng)

利用實(shí)習(xí)基地，把課堂教學(xué)與現(xiàn)場參觀有機(jī)結(jié)合起來，以提升學(xué)生的實(shí)踐技能。合理安排理論教學(xué)-實(shí)驗(yàn)教學(xué)-課程設(shè)計(jì)與參觀實(shí)習(xí)的順序，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)穿插在理論教學(xué)進(jìn)行，不集中實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在課程講授過程中配合到學(xué)院小型水處理裝置演示實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場模擬運(yùn)行；同時(shí)在課程設(shè)計(jì)之前，安排企業(yè)參觀實(shí)習(xí)，選擇污水處理工藝不同的污水處理廠實(shí)習(xí)，并開放學(xué)院小型水處理裝置演示實(shí)驗(yàn)室，方便學(xué)生在企業(yè)參觀完能回到實(shí)驗(yàn)室鞏固學(xué)習(xí)不同的水處理構(gòu)筑物、設(shè)備運(yùn)行原理、工藝流程等。

積極廣泛聯(lián)系環(huán)保企業(yè)，與之建立長期的合作關(guān)系，達(dá)成學(xué)生長期的實(shí)習(xí)輸出協(xié)議，不僅僅只是到了畢業(yè)才進(jìn)行簡單的參觀實(shí)習(xí)，要讓學(xué)生在校期間就能進(jìn)入企業(yè)內(nèi)部深入學(xué)習(xí)；同時(shí)聘請企業(yè)內(nèi)部工程經(jīng)歷豐富的高級工程師作為學(xué)院外聘教師，分擔(dān)“水控”理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中工程應(yīng)用強(qiáng)的一部分課程，講授實(shí)際工程問題，將時(shí)間調(diào)整在周末上課，外聘教師也可作為學(xué)生“水控”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師，盡最大努力促進(jìn)學(xué)生的工程能力培養(yǎng)，提升畢業(yè)就業(yè)核心競爭力。

5 結(jié)語

工程教育專業(yè)認(rèn)證成為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)工程專業(yè)人才培養(yǎng)和就業(yè)市場需求無縫對接。目前我校環(huán)境工程進(jìn)入工程教育專業(yè)認(rèn)證申請準(zhǔn)備階段，應(yīng)著眼于提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力培養(yǎng)為目的，以工程師水平為培養(yǎng)方向，從水污染控制工程等實(shí)踐課程開展教學(xué)改革，建立一套完整的實(shí)踐教學(xué)體系，搭建工程實(shí)驗(yàn)平臺，改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加企業(yè)實(shí)習(xí)機(jī)會，盡最大努力促進(jìn)學(xué)生的工程能力培養(yǎng)，提升畢業(yè)就業(yè)核心競爭力。