基于一流本科專業(yè)建設下“環(huán)境工程原理”理論與實驗相結合課程建設模式探索①

張 軼

(浙江工商大學環(huán)境科學與工程學院)

一、環(huán)境工程一流本科專業(yè)的課程建設模式探討

(一)課程建設以學生為本

一流本科專業(yè)的建設中課程建設是其中非常重要的一環(huán)，是凸顯學生能力培養(yǎng)的基礎環(huán)節(jié)。浙江工商大學環(huán)境工程專業(yè)的課程設置以培養(yǎng)學生能力為本，專業(yè)課程的建設均圍繞學生的能力、素質培養(yǎng)，為了對標環(huán)境工程一流本科專業(yè)的標準，與環(huán)境工程相關的課程建設需要進一步改革。

(二)課程建設以教師團隊為核心

教師團隊的建設是課程建設中必不可少的一個重要環(huán)節(jié)，可以說是課程建設的核心部分。以“環(huán)境工程原理”為例，該門課程是環(huán)境工程專業(yè)的基礎大課，環(huán)境類專業(yè)的學生均需要學習，該課程的設置為后續(xù)的專業(yè)課程學習打下非常堅實的基礎，因此教師團隊的設置也至關重要?！碍h(huán)境工程原理”的教師團隊成員由具有教授、副教授職稱，具備環(huán)境工程、化工、化學專業(yè)相關背景，并具有10年左右教齡的資深教師組成，教學經(jīng)驗豐富、理論知識全面、實踐操作熟練，教師團隊是這門課程教學改革的核心部分。

(三)課程建設以教研組、系為輔助

如果說教師團隊是課程建設的核心，那么課程所在的工程基礎教研組和環(huán)境科學與工程系為課程的建設擔起相應的輔助和指導工作。定期的課程分析總結、持續(xù)改進等相關工作也需要在教研組和系室討論中進行匯報，找出不足之處，持續(xù)改進，也可以與后續(xù)課程進行知識點對接，起到承上啟下的作用，同時把課堂相關的學生學習情況進行反饋，為后續(xù)課程的教師提供學生的基礎學習能力資料。課程的建設并不只是一門課的建設，更是一個專業(yè)的前瞻后續(xù)的課程系統(tǒng)的連貫性構架，通過一門課的改革為整個環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)建設起到重要的承接作用。

二、“環(huán)境工程原理”理論與實驗相結合教學模式

(一)課堂理論基礎對實驗教學的支撐作用

“環(huán)境工程原理”是一門理論和實驗配套的基礎性課程，理論包括流體流動、分離過程、化學反應等三個篇章，里面涉及的內容都是工程相關的基礎性理論知識，因此有大量的公式計算，但又不是純理論的計算過程，因此需要有實驗課程進行理論知識的應用。實驗課的操作建立在理論學習的基礎上，只有全面掌握理論知識，具備復雜環(huán)境工程的基本原理分析能力，才能在實踐中具備使用研究方法和研究技術進行實際操作的能力，可見實驗課是理論學習的強化階段。

1.課前預習很重要

在上課之前，教師團隊會做好課前輔導工作，要求學生在課前對下節(jié)課的課本知識進行預習，特別是在開課時，對學生提出自學的要求，例如第一篇的質量衡算與能量衡算，是前期物理、化學等相關基礎課程學習過的內容，因此完全可以通過自學來掌握。當然在后續(xù)課程中，教師會對用到的相關內容再進行講解，穿插在后續(xù)課程的授課中。這大大提高了學生的自主學習能力，想要跟上課程的節(jié)奏則必須提前進行預習。

2.課堂理論打基礎

課堂教學是學生能力培養(yǎng)的關鍵，因此課堂教學的質量非常重要。我們的教師團隊都是具有10年以上教學經(jīng)驗的教師，但每期開課前仍然會認真?zhèn)湔n，挑選、增加新的案例。為了對標環(huán)境工程專業(yè)認證的要求，教師對課堂的講課模式改為教師與學生共同上課，將大量的實際環(huán)境工程問題拋給學生，讓學生在解決實際工程問題時掌握知識。這是一個讓學生從被動學習知識的過程轉變?yōu)閹е鴨栴}思考并培養(yǎng)其解決問題的能力的過程。例如第三篇反應器循環(huán)比的內容，先將污水處理過程中污泥回流的工程問題拋給學生，讓學生討論回流比在不同范圍內對污水處理的影響，培養(yǎng)其在后續(xù)污水處理廠中回流比設計的能力。

3.課后習題要跟上

課后的作業(yè)和大型案例分析也是理論課程學習必不可少的環(huán)節(jié)，除了每章內容之后有基礎作業(yè)要求之外，還有7個大型案例題涵蓋了流體流動、熱量傳遞、沉降分離、過濾分離、吸收分離、化學反應和生物反應方面的實例，讓學生在學習過程中并不是枯燥地進行公式記憶和公式計算，而是將所有的公式具象化應用到工程問題上，使學生能夠進行復雜環(huán)境工程問題的原理分析及關鍵技術問題分析。

(二)實驗教學是理論知識掌握的延伸

實驗教學目的是讓學生能充分應用所學到的理論知識解決環(huán)境工程相關問題。通過對單元操作系統(tǒng)進行實訓操作，尋找正確的方法進行現(xiàn)象分析，并能應用相關的計算公式和計算軟件進行數(shù)據(jù)的分析，同時對實驗結果進行結論分析，從實踐的角度培養(yǎng)學生在分析復雜環(huán)境問題中傳遞、分離和反映的能力。因此，實驗教學是理論學習的延伸，是學生具備靈活應用理論知識分析實驗操作原理，解決實驗過程中的不確定因素的能力體現(xiàn)。

1.實驗教學目標改革

實驗課的安排晚于理論課，是為了能先學習理論內容，但也有部分學生在實驗課前遺忘了理論課的相關內容，因此需要學生進行課前預習。通過實物的介紹讓學生直觀理解理論內容，在實驗中了解具體測定數(shù)據(jù)的意義，以及實驗后應用理論公式進行數(shù)據(jù)分析，整個實驗過程強化理論知識掌握。同樣地，對標環(huán)境工程專業(yè)認證要求，實驗教學也要突出學生的能力培養(yǎng)，對于以前靠教師手把手操作，學生只從旁邊觀看協(xié)助的模式，轉變?yōu)閷W生自主動手能力的培養(yǎng)。例如，在氣液傳質解吸過程中，就采用學生自己設計實驗表格、兩人一組完成實驗操作，并現(xiàn)場獨立完成數(shù)據(jù)處理和問題回答等模式。

2.虛擬仿真實驗輔助操作

虛擬仿真實驗是實驗教學的輔助手段，對于實驗課程能實不虛，但對于大型設備操作、有危險性的實驗操作等則可借助虛擬仿真實驗來進行學習。在“環(huán)境工程原理”實驗課程中，也加入了虛擬仿真實驗軟件，對于污水處理廠的液體流動過程、沉降過濾系統(tǒng)以及化學反應設備等進行虛擬仿真。這些都是大型復雜的工業(yè)化設備，無法在實驗室中完全體現(xiàn)出來，為了達到理論學習與實踐的結合，采用虛擬仿真能很好地還原現(xiàn)場3D環(huán)境，通過對模擬現(xiàn)場設備的問題解決，來培養(yǎng)學生分析判斷并解決環(huán)境工程基本問題的能力。

(三)理論與實驗相輔相成，共同促進學生能力培養(yǎng)

理論教學是實驗操作的基石，實驗教學又是理論教學的延伸，兩者相輔相成，缺一不可，因此要使得課程體系完整，對于教師的要求也非常高，采用理論實驗同組教師進行整體教學過程把控。由于從理論學習到實驗教學都需要銜接，而同課程組教師能充分掌握學生學習的進度，回顧課堂上的薄弱環(huán)節(jié)，在實驗教學中再一次進行實例解釋，真正做到對學生能力的培養(yǎng)。因此課程組教師的連貫性是實驗和理論教學的重要橋梁。通過教師作為橋梁，將學生聯(lián)結到理論學習和實驗操作的兩端，可以自由地進行傳輸溝通，只有打通了理論和實踐的道路，才能使得學生將知識融會貫通，理論聯(lián)系實際，共促學生工科思維能力的培養(yǎng)。

三、“環(huán)境工程原理”課程體系突出“新工科”特點

環(huán)境工程作為一流本科專業(yè)，對標專業(yè)認證要求，突出“新工科”特點，對于課程的學習需要進行學生能力達成度的評價，只有通過達成度評價才能掌握學生能力培養(yǎng)的程度以及后續(xù)的持續(xù)改進方向，因此達成度的分析至關重要。在理論教學中，對于學生的能力達成度評價要通過多方位全面考察的方式進行，不但有平時作業(yè)成績和期末成績，還增加了案例成績，以及彈性的學生自我評價，通過多種途徑客觀地評價學生的學習能力。實驗課考查了學生的實驗設計、數(shù)據(jù)獲得與處理，以及問題分析解決的能力，真正達成“新工科”實驗及動手方面的能力，因此實驗課的能力達成并不單單是完成實驗報告，還要有實驗綜合以及虛擬仿真模擬解決問題的能力測試。通過對“環(huán)境工程原理”理論及實驗這兩門課的教學探索，對標一流本科建設，達到“新工科”的培養(yǎng)目標，為環(huán)境工程培養(yǎng)具備實踐能力、創(chuàng)新能力和強競爭力的實用性復合型人才做出基礎支撐。