基于工程認(rèn)證的“空氣污染化學(xué)”課程教學(xué)模式研究與實(shí)踐

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(太原理工大學(xué))

《華盛頓協(xié)議》是世界上最具影響力的國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議，該協(xié)議是國(guó)際工程界對(duì)工科畢業(yè)生和工程師職業(yè)能力公認(rèn)的權(quán)威要求?；谠搮f(xié)議，中國(guó)工程認(rèn)證協(xié)會(huì)制訂了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)緊密對(duì)接的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，并陸續(xù)在高校各專業(yè)開展了認(rèn)證工作。探討基于工程認(rèn)證背景下以學(xué)生為中心和目標(biāo)的教學(xué)模式，對(duì)于提升新形勢(shì)下高等學(xué)校本科教育教學(xué)水平奠定基礎(chǔ)。

《空氣污染化學(xué)》以城市大氣污染物的來源、存在形式、遷移過程中的化學(xué)轉(zhuǎn)化、歸宿及對(duì)大氣質(zhì)量的影響為核心內(nèi)容，涵蓋了污染物尤其是PM2.5化學(xué)傳輸模式及污染物來源解析的基本理論。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握城市大氣環(huán)境化學(xué)基本概念及大氣污染形成的基礎(chǔ)理論，使其具備處理實(shí)際大氣環(huán)境污染問題的能力，掌握解決實(shí)際空氣污染問題的方法和技術(shù)。本文從“空氣污染化學(xué)”的課程特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合筆者在環(huán)境工程專業(yè)課堂教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)體會(huì)，對(duì)工程認(rèn)證背景下“空氣污染化學(xué)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討和總結(jié)。

一、工程認(rèn)證背景下“空氣污染化學(xué)”課程教學(xué)中存在的主要問題

1.課程體系缺乏系統(tǒng)性

《空氣污染化學(xué)》原有教學(xué)體系側(cè)重于各類大氣環(huán)境問題的形成原因，如大氣化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)問題，較少涉及解決實(shí)際大氣污染問題的技術(shù)手段。而這些技術(shù)手段，正是當(dāng)今社會(huì)改善與治理大氣環(huán)境所必須的重要技能。另外，對(duì)于該課程的重點(diǎn)內(nèi)容之一——大氣顆粒物來源解析技術(shù)，僅僅介紹了各種來源解析方法的原理，缺少大氣顆粒物采樣、樣品中各組分分析測(cè)試技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生無法從整體上掌握大氣顆粒物來源解析技術(shù)。而工程認(rèn)證要求培養(yǎng)目標(biāo)多樣性，以本課程為例，其支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)為：(1)指標(biāo)點(diǎn)1.1，能將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、環(huán)境工程科學(xué)的語言工具應(yīng)用到對(duì)環(huán)境工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的評(píng)價(jià)和恰當(dāng)?shù)谋硎鲋小?2)指標(biāo)點(diǎn)2.1，能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)與自然科學(xué)的相關(guān)科學(xué)原理，識(shí)別和判斷環(huán)境工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而現(xiàn)有課程體系還不能很好的支持工程認(rèn)證畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)。

2.教學(xué)模式與學(xué)生工程能力培養(yǎng)不協(xié)調(diào)

課堂教學(xué)作為大學(xué)教學(xué)的基本形式，首要任務(wù)是傳授科學(xué)文化知識(shí)和訓(xùn)練學(xué)生的技能。針對(duì)《空氣污染化學(xué)》這門課程，目前主要采取單一的課堂講授的方式，而工程認(rèn)證的核心理念應(yīng)是以學(xué)生為中心和目標(biāo)。工程認(rèn)證“空氣污染化學(xué)”教學(xué)模式的改進(jìn)必須和實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，以提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。然而目前“空氣污染化學(xué)”課程實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)沒有設(shè)置實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，無法滿足專業(yè)工程認(rèn)證中學(xué)生工程能力培養(yǎng)的要求。

3.考核方式單一

工程認(rèn)證中要求每門課程結(jié)束后，需要完成該課程的達(dá)成分析報(bào)告，詳細(xì)評(píng)價(jià)對(duì)應(yīng)畢業(yè)指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成情況。對(duì)于畢業(yè)要求中的某些指標(biāo)點(diǎn)，如非技術(shù)指標(biāo)的達(dá)成情況，不應(yīng)直接采用算分法；對(duì)于畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)9.2，能夠在團(tuán)隊(duì)中獨(dú)立或合作開展工作，勝任團(tuán)隊(duì)成員的角色和責(zé)任，應(yīng)采用定性方法。而目前“空氣污染化學(xué)”考核方式僅采用期末結(jié)課考試的單一模式，無法滿足工程認(rèn)證中針對(duì)一些非技術(shù)性指標(biāo)的達(dá)成情況進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)的需要。

二、工程認(rèn)證背景下“空氣污染化學(xué)”教學(xué)改革的措施與方法

1.完善教學(xué)體系

《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》要求高校教學(xué)活動(dòng)應(yīng)以學(xué)生為本，不斷為工程教育改革而持續(xù)改進(jìn)。工程認(rèn)證所要求的OBE教育模式，一是要求教師在教育活動(dòng)之前對(duì)學(xué)生達(dá)到的發(fā)展水平有清晰的認(rèn)識(shí)，要用精細(xì)的“教學(xué)大綱”控制教學(xué)開展；二是要選擇與教學(xué)目標(biāo)類型一致的教學(xué)方法。結(jié)合目前我國(guó)大氣污染以顆粒物尤其是細(xì)顆粒物PM2.5污染為主的特點(diǎn)，以培養(yǎng)面向城市大氣污染控制的應(yīng)用型及管理型人才為目標(biāo)，將課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，精煉教學(xué)內(nèi)容，避免和減少課程間的重復(fù)，刪除與環(huán)境工程專業(yè)其他課程重復(fù)的“大氣化學(xué)組分的源、匯與循環(huán)”“酸沉降化學(xué)”，壓縮理論性較強(qiáng)的“大氣化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)”，加大“氣溶膠化學(xué)”中關(guān)于大氣顆粒物來源解析方法的授課學(xué)時(shí)。同時(shí)，增加大氣顆粒物不同組分的化學(xué)成分分析技術(shù)(離子組分分析、微量元素分析及有機(jī)物分析)、大氣顆粒物的物相分析和形貌分析技術(shù)，體現(xiàn)課程特色，補(bǔ)充國(guó)內(nèi)外研究新理論和新技術(shù)。

2.優(yōu)化教學(xué)方法

改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。將“啟發(fā)式”和“參與式”教學(xué)模式引入課堂，打破傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)模式。同時(shí)根據(jù)“空氣污染化學(xué)”教學(xué)內(nèi)容，以授課教師科研項(xiàng)目為依托，設(shè)置相應(yīng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)感興趣的學(xué)生利用課余時(shí)間參與到和該課程內(nèi)容相關(guān)的科研項(xiàng)目，使學(xué)生能夠?qū)⒄n堂講授內(nèi)容融會(huì)貫通，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際的結(jié)合，同時(shí)在動(dòng)手實(shí)踐過程中，開拓學(xué)生的創(chuàng)新性思維。另外，在課堂教學(xué)中，不定期安排課后作業(yè)，要求學(xué)生自行分組查找并分析國(guó)內(nèi)外關(guān)于大氣氣溶膠的研究論文，分析并制作PPT進(jìn)行講解。通過科學(xué)合理的安排課后思考題，進(jìn)一步鞏固學(xué)生對(duì)本課程及其他課程(文獻(xiàn)檢索與利用、環(huán)境工程專業(yè)外語)知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，同時(shí)在完成課后作業(yè)過程中，考察學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力及針對(duì)專業(yè)問題的語言表述能力。

3.改革考核方式

考核是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段。為克服現(xiàn)行考核指標(biāo)單一化弊端，實(shí)行考核指標(biāo)多元化改革，將理論教學(xué)環(huán)節(jié)考核方式從單純筆試向多元化考核方式轉(zhuǎn)換，包括上課提問、平時(shí)作業(yè)、期末考試等。筆者設(shè)置“空氣污染化學(xué)”課程的總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)×10%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)×10%+期末考試成績(jī)×80%。平時(shí)考核主要以課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)完成情況為主，實(shí)驗(yàn)成績(jī)以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力為主，卷面考試題型包括填空題、名詞解釋、簡(jiǎn)答題和論述題等，其中考核大氣環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)題目占60%，考核應(yīng)用理論知識(shí)分析和解決實(shí)際大氣污染問題的能力題目占40%。課程結(jié)束提交總評(píng)成績(jī)后，根據(jù)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及“空氣污染化學(xué)”對(duì)應(yīng)的每個(gè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，分項(xiàng)求各指標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平均分，計(jì)算“空氣污染化學(xué)”對(duì)各指標(biāo)點(diǎn)的評(píng)價(jià)值，獲得本課程的達(dá)成度評(píng)價(jià)報(bào)告。另外，針對(duì)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中非技術(shù)性指標(biāo)，采用定性評(píng)價(jià)方法，通過設(shè)置合適的定性考核標(biāo)準(zhǔn)，完成對(duì)該指標(biāo)點(diǎn)的評(píng)價(jià)。

4.師資隊(duì)伍建設(shè)

提高教師的理論水平和實(shí)踐教學(xué)能力，是確保教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)。鼓勵(lì)《空氣污染化學(xué)》任課教師以科研促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)?；趯?shí)踐教學(xué)中的能力要求，教師應(yīng)自覺將自己的部分科研工作與專業(yè)教學(xué)需要結(jié)合起來。加強(qiáng)專業(yè)教師的培訓(xùn)和相關(guān)技能的學(xué)習(xí)，提高教師層面實(shí)踐水平。有計(jì)劃地安排專業(yè)教師的進(jìn)修工作，定期選派優(yōu)秀教師去國(guó)內(nèi)985高校、環(huán)保單位、企業(yè)進(jìn)行考察和交流，將教師的專業(yè)知識(shí)和企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，提高教師運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題的實(shí)踐能力。組建一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的教師團(tuán)隊(duì)。同時(shí)，采取校企合作的方式，適當(dāng)聘請(qǐng)環(huán)保單位、企業(yè)內(nèi)具有較高水平和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的科研人員作為《空氣污染化學(xué)》這門課的兼職指導(dǎo)教師，進(jìn)一步提高實(shí)踐教學(xué)水平。