《固體廢物處理與處置》課程教學(xué)改革與實(shí)踐*

蔣 茹，朱華躍，蔣勝韜

(臺(tái)州學(xué)院環(huán)境工程系，浙江 臺(tái)州 318000)

《固體廢物處理與處置》是教育部高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員分會(huì)在《高等學(xué)校本科環(huán)境工程專業(yè)規(guī)范》中明確規(guī)定的環(huán)境工程專業(yè)九門核心課程之一，該課程教學(xué)質(zhì)量直接影響著環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生的培養(yǎng)質(zhì)量[1]。固體廢物處理與處置是通過(guò)化學(xué)、物理、生物等不同方法，使固體廢物適用于運(yùn)輸、貯存、資源化利用，以及最終處置的過(guò)程。《固體廢物處理與處置》理論課時(shí)為32學(xué)時(shí)，屬于短學(xué)時(shí)課程。同時(shí)，2018年9月17日，教育部、工業(yè)和信息化部、中國(guó)工程院提出了《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0的意見》。在卓越工程培養(yǎng)的新背景下，如何在短學(xué)時(shí)，即要完成《高等學(xué)校本科環(huán)境工程專業(yè)規(guī)范》規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，又要滿足新工科卓越工程師培養(yǎng)要求，需要授課老師積極主動(dòng)地調(diào)整原有的傳統(tǒng)教學(xué)模式，進(jìn)行《固體廢物處理與處置》教學(xué)模式創(chuàng)新。包括仿真動(dòng)畫在內(nèi)的多媒體技術(shù)則為解決此問(wèn)題提供了有利條件和良好機(jī)會(huì)。將仿真動(dòng)畫、MOOC、線上資源與課堂教學(xué)同時(shí)相結(jié)合是一種最新型的教學(xué)模式，即信息化教學(xué)模式[2]。本文根據(jù)多媒體與互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)的特點(diǎn)，并結(jié)合臺(tái)州學(xué)院《固體廢物處理與處置》多年的課程建設(shè)實(shí)踐和教學(xué)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，就如何有效利用了多媒體技術(shù)在《固體廢物處理與處置》課程教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了初步的探討。

1 教學(xué)中多媒體技術(shù)

多媒體(Multimedia)是多種媒體的綜合，一般包括文本、聲音和圖像等多種媒體形式。教學(xué)中常用多媒體技術(shù)包括PPT、 動(dòng)畫仿真、網(wǎng)絡(luò)在線資源等。傳統(tǒng)的教學(xué)是以教師課堂傳授為主，經(jīng)常出現(xiàn)滿堂灌的現(xiàn)象，教師并沒(méi)有真正擔(dān)當(dāng)“導(dǎo)”的角色。而在網(wǎng)絡(luò)和多媒體教學(xué)中，需要教師給學(xué)生提供自學(xué)內(nèi)容的范圍和自學(xué)的途徑，做到課中教，課后“導(dǎo)”的作用[3]。通常情況下，除了課堂教學(xué)內(nèi)容，教師要向?qū)W生提供教學(xué)軟件、網(wǎng)絡(luò)資源(在線課程)、課程實(shí)踐錄像資料等。在制作多媒體課件的過(guò)程中，一個(gè)優(yōu)質(zhì)的環(huán)境工程多媒體課件需要授課老師投入大量的精力和時(shí)間，不僅需要有精深的本專業(yè)理論背景知識(shí)，而且需要熟悉Flash、AutoCAD、Photoshop、Fireworks、Dreamweaver軟件等操作，這樣制作的出來(lái)的多媒體課件才具生動(dòng)、活潑、有趣，應(yīng)用于教學(xué)中才具有良好的效果。

2 多媒體技術(shù)在《固體廢物處理與處置》教學(xué)中實(shí)踐

臺(tái)州學(xué)院是一所地方性本科院校，學(xué)校從2003年開始招收環(huán)境工程專業(yè)本科生。臺(tái)州學(xué)院環(huán)境工程系圍繞學(xué)校地方高校定位和工科培養(yǎng)目標(biāo)和要求，借鑒浙江工商大學(xué)、鹽城工學(xué)院等省內(nèi)外高校實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合臺(tái)州地方產(chǎn)業(yè)特征和固體廢物的污染特點(diǎn)，制定出符合臺(tái)州地方實(shí)際的《固體廢物處理與處置》教學(xué)大綱。經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)探索與實(shí)踐，逐漸摸索出在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體環(huán)境下的《固體廢物處理與處置》教學(xué)模式，充分激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)《固體廢物處理與處置》課程的積極性。

2.1 PowerPoint 幻燈片演示

《固體廢物處理與處置》課程具有設(shè)備多、工藝流程多等特點(diǎn)[4]。教學(xué)內(nèi)容中有許多工藝流程圖(城市垃圾處理工藝、固體廢物熱解工藝、污泥處理與處置工藝等)、構(gòu)筑物或設(shè)備結(jié)構(gòu)圖(如真空過(guò)濾脫水機(jī)結(jié)構(gòu)圖等)以及一些原理示意圖(如浮選原理圖、破碎原理圖)等[5]。在實(shí)際教學(xué)中根據(jù)現(xiàn)代教學(xué)手段的發(fā)展和本課程需講述的處理原理、工藝設(shè)備的特點(diǎn)，采用PowerPoint各種技術(shù)制作精美的教學(xué)所需課件。例如在講解污泥重力濃縮池的結(jié)構(gòu)和工作原理時(shí)，采用PowerPoint的動(dòng)畫功能。在教學(xué)過(guò)程講解不同時(shí)，依次插入由不同顏色繪成而成的沉淀池基本框架、進(jìn)水管、進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、緩沖區(qū)、貯泥區(qū)、出水管和排泥管等部分。由于是動(dòng)態(tài)出現(xiàn)，同時(shí)各部分圖形的色彩不同，因此學(xué)生在聽課的過(guò)程能集中注意力。

2.2 Flash仿真動(dòng)態(tài)模擬

對(duì)于那些理解困難、內(nèi)容抽象內(nèi)容進(jìn)行講授時(shí)，可采用Photoshop制作基本素材，用Flash軟件動(dòng)畫和交互功能進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真模擬，力求將原本晦澀難懂的內(nèi)容以動(dòng)態(tài)直觀、活潑形象的形式呈現(xiàn)給學(xué)生。Flash動(dòng)畫還具有離線可使用等特點(diǎn)，方便學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。一個(gè)好的Flash仿真動(dòng)畫需要善于運(yùn)用藝術(shù)技巧和方法去進(jìn)行創(chuàng)作，才能使創(chuàng)作出來(lái)的Flash仿真具有可觀賞性，引起學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容的關(guān)注和學(xué)習(xí)的熱情?，F(xiàn)在，我們制作出來(lái)《固體廢物處理與處置》Flash仿真動(dòng)畫包括破碎系列、浮選原理、城市生活垃圾填埋系列、固體廢物熱解毛細(xì)現(xiàn)象等。在《固體廢物處理與處置》過(guò)程中合理利用Flash仿真模擬，可以起到事半功倍的效果。如課堂講授固體廢物氣浮濃縮教學(xué)過(guò)程，先觀看氣浮濃縮Flash動(dòng)態(tài)模真過(guò)程，學(xué)生很直觀地就能看到整個(gè)氣浮過(guò)程的高壓溶氣、氣固結(jié)合和最后的氣浮分離過(guò)程。在講授固體廢物破碎時(shí)，采用Flash動(dòng)態(tài)模擬剪式破碎機(jī)、鄂式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)和BJD普通型破碎機(jī)等工作過(guò)程，學(xué)生能動(dòng)態(tài)地觀察到各種破碎設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成，并理解性地掌握相應(yīng)裝置的破碎工作原理見圖1。

圖1 固體廢物破碎仿真動(dòng)畫

電鍍污泥是一種危險(xiǎn)的化學(xué)廢棄物，其中包含多種重金屬離子且性質(zhì)非常不穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，對(duì)人類健康帶來(lái)威脅。因此，電鍍污泥的穩(wěn)定化也是《固體廢物處理與處置》的重要教學(xué)內(nèi)容。在以往教學(xué)過(guò)程，通常只放一點(diǎn)流程圖，教學(xué)效果一般。我們采用Flash技術(shù)對(duì)整個(gè)處理工藝仿真動(dòng)畫，使電鍍污泥固化工藝中計(jì)量、混合、成型、養(yǎng)護(hù)和運(yùn)出過(guò)程更加形象(圖2)。類似Flash動(dòng)畫還包括瀝青固化工藝(圖3)、城市生活垃圾處理工藝、礦業(yè)固體廢物氣浮處理工藝、熱解處理工等。

圖2 電鍍污泥固化處理工程流程圖

圖3 瀝青固化流程圖

2.3 采用影音播放

真實(shí)場(chǎng)景記錄片具有色彩鮮艷、生動(dòng)形象的畫面，具有結(jié)合聲音、動(dòng)畫、特技效果、清晰的信息等，使得教學(xué)過(guò)程具有直觀性、真實(shí)性和趣味性，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使學(xué)習(xí)過(guò)程成為學(xué)生主動(dòng)參與的教學(xué)過(guò)程。在《固體廢物處理與處置》教學(xué)過(guò)程采用影音內(nèi)容的主要有兩種類型：一種是處理工藝的實(shí)況錄像，另外一種是具體單元操作設(shè)備結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程。我們將環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)期間，學(xué)生參觀的城市垃圾填埋、發(fā)電場(chǎng)固廢的處理過(guò)程以錄像的形式記錄下來(lái)。在講解城市垃圾填埋處理時(shí)，采用播放城市垃圾填埋場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)視頻形式，將垃圾填埋系統(tǒng)組成、填埋具體操作流程以影音形式直觀、形象地展示給學(xué)生，給課程注入新的活力。垃圾滲濾液是城市生活垃圾在處置過(guò)程中產(chǎn)生的不可避免的二次污染物，滲濾液包括高濃度有機(jī)污染、無(wú)機(jī)氮污染和重金屬污染。垃圾滲濾液處理涉及復(fù)雜的物理化學(xué)原理和各種各類的處理裝置。我們以浙江某垃圾填埋場(chǎng)垃圾滲濾液處理現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況錄像為教學(xué)資料，向?qū)W生介紹系統(tǒng)滲濾液處理工藝和所涉及的主要設(shè)備。由于實(shí)況錄像形象生動(dòng)，有利于調(diào)動(dòng)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，最終提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)目標(biāo)。

2.4 利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與資源

由于教學(xué)手段和教學(xué)課時(shí)的限制，傳統(tǒng)的教學(xué)方式傳授僅限于課本知識(shí)，而且不夠全面深入。網(wǎng)絡(luò)多媒體恰恰就是增加教學(xué)內(nèi)容的最好平臺(tái)?！豆腆w廢物處理與處置》教學(xué)除了課堂講授內(nèi)容外，還采用網(wǎng)絡(luò)在線自主學(xué)習(xí)方式彌補(bǔ)課堂教學(xué)時(shí)間短、內(nèi)容講授不充分等不足。我們將《固體廢物處理與處置》相應(yīng)資料(如教學(xué)大綱、課件PPT、仿真動(dòng)畫、課程習(xí)題、課后作業(yè)、課程設(shè)計(jì)實(shí)例以及《固體廢物處理與處置》精品課程網(wǎng)站鏈接等)集中放在天空教室課程中心。在《固體廢物處理與處置》教學(xué)平臺(tái)上，學(xué)生可以按自己的學(xué)習(xí)需求下載相應(yīng)的資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，也可以在線學(xué)習(xí)。近些年，隨著手機(jī)端軟件的研發(fā)和推廣，《固體廢物處理與處置》作業(yè)、課程測(cè)試也在學(xué)習(xí)通App平臺(tái)上進(jìn)行布置和解答，進(jìn)一步提高了課堂教學(xué)的效率。

3 結(jié) 語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下多媒體教學(xué)是現(xiàn)代教學(xué)是一種趨勢(shì)，也成為《固體廢物處理與處置》授課教師面臨的新的研究課題。多年的教學(xué)實(shí)踐表明，多媒體教學(xué)不僅提高學(xué)生對(duì)固體廢物處理與處置技術(shù)及專業(yè)用語(yǔ)的理解能力，同時(shí)通過(guò)仿真動(dòng)畫可強(qiáng)化學(xué)生對(duì)處理機(jī)理和設(shè)備結(jié)構(gòu)的理解，有利于調(diào)動(dòng)教學(xué)過(guò)程的積極性，最終提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)目標(biāo)。