基于實(shí)踐應(yīng)用的環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)課程群建設(shè)初探

羅惠莉，顏智勇，廖嬋娟，黃紅麗，楊 遠(yuǎn)，盧麗麗，楊 建

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院， 湖南 長沙 410128)

隨著環(huán)境問題日益嚴(yán)峻、多元化和復(fù)雜化，社會(huì)對(duì)環(huán)境工程專業(yè)人才的需求在知識(shí)體系和實(shí)踐技能方面都發(fā)生了很大變化，這也給環(huán)境工程專業(yè)教育提出了更高的要求。工科院校的環(huán)境工程專業(yè)課程體系及教學(xué)內(nèi)容，以數(shù)學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)和工程學(xué)等專業(yè)為主[1]，主要集中于工業(yè)污染防治。而農(nóng)業(yè)院校的環(huán)境工程專業(yè)主要培養(yǎng)能從事環(huán)境污染尤其是農(nóng)業(yè)、農(nóng)村污染監(jiān)測(cè)和治理、工程設(shè)計(jì)、管理及規(guī)劃方面的基本訓(xùn)練的專業(yè)人才。

如何與我國鄉(xiāng)村振興相結(jié)合，突出農(nóng)業(yè)院校環(huán)境工程專業(yè)的特色，非常值得探討與深入研究。尤其是使培養(yǎng)出的學(xué)生既掌握必需的基礎(chǔ)工程知識(shí)和能力，又能在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮自身特長，提高其適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)力。

1 現(xiàn)有專業(yè)基礎(chǔ)課程分析

環(huán)境工程專業(yè)課程設(shè)置最早源于市政衛(wèi)生工程。1996年，美國將環(huán)境工程專業(yè)教育的內(nèi)涵重新定義為應(yīng)用工程原理進(jìn)行環(huán)境管理．以保護(hù)人類健康，保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)，保護(hù)并改善與人類生活質(zhì)量相關(guān)的環(huán)境[2]。這一定義充分強(qiáng)調(diào)了環(huán)境工程專業(yè)知識(shí)體系的廣泛性及交叉性。而德國環(huán)境工程專業(yè)本科教學(xué)以應(yīng)用型人才的培養(yǎng)為主，其培養(yǎng)重點(diǎn)在工程實(shí)踐性和應(yīng)用性[3]。

目前，國內(nèi)大多院校環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)課程包括：環(huán)境化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境工程原理、環(huán)境(微)生物學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)等。專業(yè)核心課程：水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置、環(huán)境規(guī)劃與管理、環(huán)境評(píng)價(jià)等。專業(yè)選修課程：環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)、環(huán)境工程施工技術(shù)、環(huán)境工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境管理與法規(guī)、清潔生產(chǎn)等。作為環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)課，在學(xué)科知識(shí)體系中起著承上啟下的作用，是各專業(yè)課程共同的工程理論基礎(chǔ)，也是從公共理論課到專業(yè)核心課和選修課的連接紐帶。

以目前大多數(shù)高校環(huán)境工程專業(yè)均開設(shè)的《環(huán)境工程原理》[4]為例，該課程內(nèi)容主要包括環(huán)境工程原理基礎(chǔ)(物料衡算、傳熱、傳質(zhì)等)、分離過程原理和反應(yīng)工程原理三大部分，系統(tǒng)深入闡述環(huán)境污染控制工程中共性技術(shù)原理、工程設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)。但學(xué)生修完該課程后仍不能很好對(duì)應(yīng)這些單元操作的工程應(yīng)用，局限于理論，普遍感覺枯燥乏味。因此可以結(jié)合主要科研特色方向，將具有本專業(yè)特色的新單元操作原理補(bǔ)充到理論教材中，同時(shí)又結(jié)合農(nóng)業(yè)環(huán)境污染，分析不同單元操作和理論的應(yīng)用實(shí)例，是培養(yǎng)具有專業(yè)特色，創(chuàng)新型環(huán)境專業(yè)人才的關(guān)鍵。

2 基于實(shí)踐應(yīng)用的課程群

目前我校環(huán)境工程專業(yè)在第3至第5學(xué)期開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課主要有：環(huán)境化學(xué)、環(huán)境工程原理、流體力學(xué)與流體機(jī)械、 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等課程的3個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)8名教師。團(tuán)隊(duì)成員多年來從事農(nóng)業(yè)面源污染控制、土壤重金屬污染修復(fù)、養(yǎng)殖廢棄物綜合利用等方面研究，近年來主持完成10余項(xiàng)國家級(jí)、省部級(jí)課題，具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。

根據(jù)知識(shí)體系的前后銜接需求，以“環(huán)境工程原理”和“環(huán)境化學(xué)”，“環(huán)境監(jiān)測(cè)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)為主，建立課程群。對(duì)講授內(nèi)容進(jìn)行(1)理論交叉內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)調(diào)整；(2)聯(lián)系課程的內(nèi)容銜接；(3)結(jié)合當(dāng)前農(nóng)業(yè)污染關(guān)注問題設(shè)置內(nèi)容。根據(jù)現(xiàn)有理論課講授內(nèi)容進(jìn)行梳理，在保證單個(gè)課程體系完整性上建立課程間的連貫性。加強(qiáng)工程應(yīng)用實(shí)例分析，強(qiáng)化多媒體教學(xué)的豐富性和生動(dòng)性。

通過多課程融合，以教學(xué)研討會(huì)形式進(jìn)行內(nèi)部交流討論，按知識(shí)體系遞進(jìn)需求和實(shí)際開課先后進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充，統(tǒng)一完善知識(shí)體系，形成有主次，又各有側(cè)重的環(huán)境工程應(yīng)用類課程群雛形。制定課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)定期交流協(xié)作制度，充分開展理論教學(xué)內(nèi)容更新，實(shí)踐環(huán)節(jié)創(chuàng)新討論。加強(qiáng)各課程間知識(shí)體系和工程應(yīng)用上的銜接。

3 自主設(shè)計(jì)引導(dǎo)課程群實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新

綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是綜合性強(qiáng)且有一定設(shè)計(jì)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。在本次課程群課程設(shè)計(jì)教學(xué)中嘗試鼓勵(lì)自主學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，通過在實(shí)踐課的設(shè)計(jì)中融合工程制圖、CAD繪圖技術(shù)、流體力學(xué)、環(huán)保設(shè)備等相關(guān)專業(yè)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，將理論計(jì)算、流程設(shè)計(jì)、設(shè)備選擇安裝、工藝運(yùn)行調(diào)試有機(jī)結(jié)合起來。

環(huán)境工程專業(yè)現(xiàn)有化工原理實(shí)驗(yàn)室、水污染控制實(shí)驗(yàn)室、大氣污染控制實(shí)驗(yàn)室、固體廢棄物處理實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)藥殘留檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室等。有板框壓濾機(jī)，填料吸收塔，沉降分離柱，厭氧發(fā)酵罐，恒溫干燥設(shè)備等，滿足開展成套實(shí)驗(yàn)流程的需要。可結(jié)合學(xué)生科創(chuàng)項(xiàng)目或外單位實(shí)習(xí)內(nèi)容開展單個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)或課程設(shè)計(jì)主題設(shè)置。如模擬實(shí)際養(yǎng)殖廢水處理的流程實(shí)驗(yàn)，將管路輸送(流體力學(xué)內(nèi)容)，沉降分離、吸附、離子交換和微生物處理器應(yīng)用(環(huán)境工程原理內(nèi)容)，污泥處置等串接起來，使學(xué)生能學(xué)以致用，提高操作技能。

4 課程群教學(xué)模式探索

環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)課往往是理論與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合的，覆蓋知識(shí)面廣，較難掌握的課程。所以需要通過雙向式教學(xué)方法[5]調(diào)動(dòng)并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，采用理論闡述與工程實(shí)例相結(jié)合的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，強(qiáng)化教學(xué)效果。通過運(yùn)用多媒體現(xiàn)代教學(xué)手段，簡化公式推導(dǎo)過程、把握教學(xué)重點(diǎn)和上好習(xí)題課等措施[6]提高教學(xué)效果。突出理論教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，采用現(xiàn)代化創(chuàng)新教學(xué)手段，采取啟發(fā)式、討論式、引導(dǎo)式教學(xué)方法[7]提高教學(xué)效果。

4.1 傳統(tǒng)授課方式與多媒體教學(xué)并重

專業(yè)基礎(chǔ)課是理論聯(lián)系工程實(shí)際的課程，單元操作設(shè)備的類型和結(jié)構(gòu)，工作原理等很難通過傳統(tǒng)的授課方式講清楚。因此偏工程應(yīng)用課程，如環(huán)境工程原理，流體力學(xué)，環(huán)保設(shè)備等，將單元操作設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作狀態(tài)及應(yīng)用實(shí)例做成圖片或動(dòng)畫，再結(jié)合科研項(xiàng)目、實(shí)踐經(jīng)歷等增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)單元操作設(shè)備的感性認(rèn)識(shí)。

而偏理論課程，如環(huán)境化學(xué)，需要合理劃分理論板書與多媒體圖片教學(xué)內(nèi)容，可結(jié)合傳統(tǒng)的授課方式，以講解為主，適當(dāng)?shù)厥褂冒鍟寣W(xué)生有思考接受過程。

4.2 “三層次”創(chuàng)造性思維講授

在課堂教學(xué)中，適當(dāng)運(yùn)用創(chuàng)造性思維理論和方法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。在“三個(gè)層次”[8]即在基礎(chǔ)知識(shí)層次，可運(yùn)用發(fā)散思維與收斂思維思考問題；而重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容可運(yùn)用求同與求異思維，在應(yīng)用解決問題層次，采用正向與逆向思維。如郭仁惠等[9]從理論課“三個(gè)層次”的講授方法、授課方式、課堂上創(chuàng)造性思維運(yùn)用三個(gè)方面分析，在課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩方面的實(shí)踐教學(xué)中以創(chuàng)新性和啟發(fā)式交流為主，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的教學(xué)方式。

5 結(jié)論

通過將工程應(yīng)用性強(qiáng)、內(nèi)容上緊密銜接的環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)課程建立課程群，開展教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容合理設(shè)置，教學(xué)方法創(chuàng)新探索。以工程應(yīng)用為導(dǎo)向，將環(huán)境工程的專業(yè)基礎(chǔ)課程建設(shè)與專業(yè)教學(xué)體系試點(diǎn)改革有機(jī)結(jié)合，提高本專業(yè)學(xué)生實(shí)踐技能。使工程體系內(nèi)課程更好的融合，以適應(yīng)當(dāng)前中國農(nóng)村環(huán)境污染治理的新要求，促進(jìn)農(nóng)業(yè)院校環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)科研協(xié)調(diào)發(fā)展。