孫英杰,王亞楠,王華偉,李衛(wèi)華,卞榮星,趙建偉,張大磊
(青島理工大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院,山東 青島 266000)
中國工程教育認(rèn)證按照國際“實(shí)質(zhì)等效”原則,經(jīng)過一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)期的探索與發(fā)展,到2013年加入“華盛頓協(xié)議”成為該協(xié)議組織的第21個(gè)成員國,已形成了與國際實(shí)質(zhì)等效的工程教育專業(yè)認(rèn)證體系。認(rèn)證體系以質(zhì)量保證和質(zhì)量改進(jìn)為基本指導(dǎo)思想和出發(fā)點(diǎn),注重學(xué)?;?qū)I(yè)的多樣性和鮮明特色,以學(xué)生為本,重視學(xué)生產(chǎn)出成就,建立了包括學(xué)生、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、持續(xù)改進(jìn)、課程體系、師資隊(duì)伍、支持條件等七要素的通用標(biāo)準(zhǔn),并針對(duì)各專業(yè)形成補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn),從而促進(jìn)院校和專業(yè)的發(fā)展,規(guī)范教學(xué)質(zhì)量管理和過程監(jiān)控,增強(qiáng)高等教育界為工業(yè)界提供合格工程師的功能[1-2]。
青島理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)于2018年向?qū)I(yè)認(rèn)證委員會(huì)提交了工程教育專業(yè)認(rèn)證的申請(qǐng),并于2020年通過了國際工程教育專業(yè)認(rèn)證。專業(yè)確立了“立足山東、面向全國,培養(yǎng)具有社會(huì)責(zé)任感、職業(yè)道德和可持續(xù)發(fā)展理念,服務(wù)國家和地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的環(huán)境工程應(yīng)用型工程技術(shù)人才”的培養(yǎng)目標(biāo)。本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的制定充分考慮了學(xué)校的發(fā)展和人才培養(yǎng)定位,依托環(huán)境科學(xué)與工程一級(jí)碩士點(diǎn),基于污染控制與治理的工程背景,突出學(xué)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng),強(qiáng)化學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力提升[3]?!豆腆w廢物處理與資源化》是環(huán)境工程專業(yè)一門必修課,以本專業(yè)工程認(rèn)證為契機(jī),圍繞該課程授課體系優(yōu)化、教學(xué)方式多樣化以及師資隊(duì)伍提升等方面進(jìn)行了改革與建設(shè),以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜環(huán)境工程問題提供重要支撐。
1.1 課程內(nèi)容調(diào)整,緊密結(jié)合突出性固體廢物管理與污染控制問題
往年課程教學(xué)選用寧平主編的《固體廢物處理與處置》,該教材內(nèi)容體系包括固體廢物的來源與分類,固體廢物的收集、貯存和清運(yùn),固體廢物的預(yù)處理、物化處理、生物處理和熱處理,固體廢物的資源化和綜合利用,固體廢物的填埋處置及危險(xiǎn)廢物的管理等。然而,近年來固體廢物處理與資源化領(lǐng)域發(fā)生了許多變化,如生活垃圾源頭分類已成為新時(shí)尚,生活垃圾從衛(wèi)生填埋為主開始向焚燒發(fā)電為主過渡,危險(xiǎn)廢物的管理日趨嚴(yán)格,固體廢物的預(yù)處理、填埋、焚燒及綜合利用等處理技術(shù)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展,以及《固體廢物污染環(huán)境防治法》的重新修訂等,這些變化都促使我們?cè)诮虒W(xué)方面與時(shí)俱進(jìn)[4-5]。因此,為了能夠使學(xué)生更全面深入了解固體廢物處理與資源化領(lǐng)域新技術(shù)、新理論及新方法,我們選用趙由才主編的《固體廢物處理與資源化》(第三版)作為課程教材。
往年教學(xué)內(nèi)容以固體廢物的處理方法為主線講授,在講授某種處理技術(shù)時(shí),主要以某一類固體廢物的處理技術(shù)展開。例如,在講授填埋(或焚燒)處理技術(shù)時(shí),往往重點(diǎn)講授生活垃圾的填埋(或焚燒)處理,而對(duì)于危險(xiǎn)廢物的安全填埋和焚燒處置講授較少,學(xué)生難以全面了解不同類型固體廢物的相關(guān)處理技術(shù)及其差異性,也難以全面掌握危險(xiǎn)廢物從源頭鑒別到終端處置的所有技術(shù),且固體廢物資源化處理的內(nèi)容整體相對(duì)薄弱。因此,教學(xué)內(nèi)容體系調(diào)整以固體廢物處理與資源化與兩條主線,圍繞處理對(duì)象重點(diǎn)講授生活垃圾、危險(xiǎn)廢物和一般工業(yè)固體廢物的處理與資源化技術(shù),同時(shí)力求全面完整地講授固體廢物處理與資源化技術(shù)在近些年的發(fā)展變革,突出新理論、新方法和新技術(shù)。
此外,結(jié)合我國當(dāng)前固廢管理標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、突出性固體廢物處理與資源化問題開展專題研討教學(xué)。例如,開展“生活垃圾分類的發(fā)展與困境”“填埋場(chǎng)滲濾液處理工藝及現(xiàn)存問題”“從禁止洋垃圾進(jìn)口政策看我國垃圾資源化利用的現(xiàn)狀”“危險(xiǎn)廢物的全過程管理流程違規(guī)行為識(shí)別”“工業(yè)固廢資源化走高質(zhì)量發(fā)展道路”等專題教學(xué),根據(jù)固體廢物管理、處理與利用與技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)密切相關(guān)的特點(diǎn),同時(shí)將思想政治教育融入專業(yè)知識(shí)講授中,培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)和行業(yè)責(zé)任感。
1.2 明細(xì)課程大綱,修訂課程目標(biāo),完善課程內(nèi)容及其對(duì)課程目標(biāo)的支撐體系
原有課程大綱僅簡(jiǎn)要概述了各章節(jié)內(nèi)容,課程目標(biāo)不明確,課程目標(biāo)與學(xué)生畢業(yè)要求之間的關(guān)系及課程內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐體系也沒有明確要求,從而難以有效把握課程內(nèi)容在學(xué)生培養(yǎng)方面的側(cè)重性。以環(huán)境工程教育認(rèn)證為契機(jī),重新修訂了本課程大綱,大綱中進(jìn)一步修訂了課程目標(biāo),明確了課程目標(biāo)和畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系,完善了課程內(nèi)容及其對(duì)課程目標(biāo)的支撐體系。
修訂后的課程目標(biāo)包括:課程目標(biāo)1:掌握固體廢物來源與分類、固廢管理標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)和原則、堆肥與厭氧發(fā)酵、焚燒和熱解、衛(wèi)生和安全填埋、循環(huán)利用等技術(shù)的基本原理與基礎(chǔ)理論,能夠?qū)ι罾?、危險(xiǎn)廢物和一般工業(yè)固廢的處理與資源化問題的解決方案進(jìn)行分析。課程目標(biāo)2:掌握固體廢物堆肥與厭氧發(fā)酵、焚燒和熱解、衛(wèi)生和安全填埋、循環(huán)利用等技術(shù)的基本工藝流程,能夠分析環(huán)境工程問題的特定需求,并選擇合理的工藝流程或系統(tǒng)。課程目標(biāo)3:掌握固體廢物處理與資源化等技術(shù)的工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用,能針對(duì)固體廢物填埋、焚燒等工程項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和評(píng)估,能夠?qū)腆w廢物處置過程中存在的環(huán)境問題提出防治對(duì)策和措施,針對(duì)復(fù)雜工程問題提出獨(dú)特且具有一定創(chuàng)新意識(shí)的解決方案。課程目標(biāo)4:掌握固體廢物樣品的采樣與制樣、危險(xiǎn)廢物浸出毒性鑒別、填埋原理等技術(shù),培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能和嚴(yán)格的科學(xué)作風(fēng),使學(xué)生具有分析、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和編制實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力,具備初步的科研能力。修訂后的課程目標(biāo)建立了課程體系與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)度矩陣,滿足對(duì)畢業(yè)生具備解決復(fù)雜環(huán)境工程問題的能力及設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案能力的培養(yǎng)。
1.3 增設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué),強(qiáng)化學(xué)生對(duì)固體廢物處理與資源化的認(rèn)識(shí)和理解
針對(duì)固體廢物處理與資源化實(shí)踐教學(xué)較為薄弱,學(xué)生對(duì)該領(lǐng)域知識(shí)點(diǎn)掌握不夠深入,對(duì)于固體廢物樣品的采樣與制備、危險(xiǎn)廢物浸出毒性鑒別、垃圾焚燒與填埋等技術(shù)原理與應(yīng)用缺乏深入的理解,因此,參考《固體廢物處理與資源化實(shí)驗(yàn)》(第二版,趙由才主編)和《固體廢物處理處置實(shí)驗(yàn)技術(shù)》(張大磊主編)教材增設(shè)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。具體的實(shí)驗(yàn)名稱包括:垃圾組成與分類及填埋模擬實(shí)驗(yàn)(認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)、2學(xué)時(shí))、垃圾熱值測(cè)定實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、2學(xué)時(shí))、固體樣品三組分實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),2學(xué)時(shí))及危險(xiǎn)廢物浸出毒性與腐蝕性測(cè)定實(shí)驗(yàn)(綜合性實(shí)驗(yàn),4學(xué)時(shí))。增補(bǔ)實(shí)驗(yàn)涵蓋了垃圾產(chǎn)生來源與分類、固體廢物性質(zhì)分析、危險(xiǎn)廢物特性及毒性浸出分析、垃圾填埋處理等方面,但是由于學(xué)時(shí)限制,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目未涵蓋垃圾焚燒、危險(xiǎn)廢物物化處理、有機(jī)固廢堆肥處理等內(nèi)容,今后考慮將垃圾熱值與三組分實(shí)驗(yàn)合并,同時(shí)增加垃圾焚燒仿真實(shí)驗(yàn)、垃圾堆肥化處理、焚燒飛灰固化/穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)等。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的鍛煉,加深了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解,提高了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,以及分析問題和解決問題的能力,包括制定實(shí)驗(yàn)方案、樣品采集與測(cè)試、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析和報(bào)告撰寫能力等;同時(shí),能夠培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通能力,以及對(duì)復(fù)雜環(huán)境工程問題進(jìn)行研究開發(fā)的能力。
1.4 強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)過程管理,貫穿理論教學(xué)環(huán)節(jié)
固體廢物處理與資源化課程設(shè)計(jì)是課程教學(xué)的一個(gè)重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)[6-7]。通過課程設(shè)計(jì),使學(xué)生了解城市生活垃圾衛(wèi)生填埋(焚燒)的一般程序和基本步驟;熟悉生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測(cè)模式,不同主要處理處置技術(shù)的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)及選擇原則,掌握生活垃圾衛(wèi)生填埋(焚燒)的基本設(shè)計(jì)要求;深化對(duì)固廢課程中基本概念、基本原理和基本設(shè)計(jì)方法的理解和掌握;掌握設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的基本內(nèi)容和編制方法,能夠規(guī)范繪制圖件。通過較為全面的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算與圖件繪制,為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)及從事固廢處理與資源化工作打下良好基礎(chǔ)。由于以往課程設(shè)計(jì)安排在理論教學(xué)結(jié)束之后,并要求學(xué)生在1周內(nèi)完成設(shè)計(jì)任務(wù),造成課程設(shè)計(jì)僅僅圍繞設(shè)計(jì)說明書展開,未進(jìn)行圖紙繪制。
為了培養(yǎng)學(xué)生具備工程設(shè)計(jì)的能力,對(duì)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革,主要體現(xiàn)在:(1)課程理論教學(xué)貫穿工程設(shè)計(jì),課程講授充分體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工及工程運(yùn)行等內(nèi)容。例如針對(duì)填埋場(chǎng)垃圾堆體剖面圖、滲濾液收集系統(tǒng)圖、導(dǎo)氣系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì),在課程講授時(shí)結(jié)合青島市某垃圾填埋場(chǎng)建設(shè)的運(yùn)行的相關(guān)圖片和視頻,使學(xué)生更直觀地清楚垃圾填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)。(2)課程設(shè)計(jì)過程中,建立師生溝通平臺(tái),及時(shí)解決學(xué)生在編制設(shè)計(jì)說明書和繪制圖紙遇到的問題,并提出修改意見。(3)加強(qiáng)考核環(huán)節(jié),組織學(xué)生答辯,審核學(xué)生課程設(shè)計(jì)。
2.1 教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)
團(tuán)隊(duì)實(shí)施實(shí)施“以老帶新計(jì)劃”,由老教師負(fù)責(zé)對(duì)青年教師進(jìn)行傳、幫、帶。通過定期指導(dǎo)、檢查教案、課前試講、跟班聽課、課后交流等形式,提升他們的教學(xué)能力,幫助青年教師盡快成長(zhǎng)。鼓勵(lì)教師積極申報(bào)教研項(xiàng)目、重點(diǎn)課程、精品課程項(xiàng)目,定期舉行教學(xué)交流和教學(xué)研究活動(dòng),不斷提高青年教師的教學(xué)水平和教師素質(zhì)。此外,有計(jì)劃、有步驟地安排青年教師到生產(chǎn)一線指導(dǎo)實(shí)習(xí),在結(jié)對(duì)培養(yǎng)教師的指導(dǎo)下,協(xié)助指導(dǎo)本科生的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì),有效提高青年教師的實(shí)踐能力。
2.2 教學(xué)方法的創(chuàng)新探索
傳統(tǒng)教學(xué)方法主要是“教為主、學(xué)為輔”的特點(diǎn),課堂討論比較缺乏,課后主要以作業(yè)為主,學(xué)生之間、師生之間缺乏深度的討論交流,而且由于教學(xué)手段比較單一。為了更大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,加強(qiáng)師生之間的討論交流,就固體廢物處理與資源化教學(xué)方法進(jìn)行創(chuàng)新探索,形成了課堂講授-課堂討論-課后討論-實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)一體化的方法。例如,課堂講授:教師主要介紹堆肥與厭氧發(fā)酵、焚燒、填埋等主流技術(shù),學(xué)生講解典型固體資源化利用技術(shù)與垃圾分類等。教師以介紹為輔、總結(jié)分析為主;學(xué)生以講解為輔、討論為主。課堂討論:采取設(shè)計(jì)問題→提供資料→啟發(fā)思路→得出結(jié)論;就“垃圾分類”“垃圾資源化利用”“固體廢物的管理”等問題的難點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)展開討論,激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究問題的熱情。課后指導(dǎo):利用騰訊、微信等交流工具,對(duì)當(dāng)前重要的固體廢物處理問題進(jìn)行討論和指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)教學(xué):開展固體廢物處理與資源化相關(guān)實(shí)驗(yàn),充分發(fā)揮學(xué)生的動(dòng)手能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。實(shí)踐教學(xué):參加相關(guān)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地的課題或方案討論,參加課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)科研課題討論,如“鉻污染場(chǎng)地的調(diào)查與治理”“生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)溫室氣體的產(chǎn)生特性”“垃圾焚燒飛灰的特性及處理處置”等,延伸了學(xué)生的知識(shí)體系和構(gòu)架。
2.3 教學(xué)手段的創(chuàng)新探索
在傳統(tǒng)“多媒體技術(shù)”教學(xué)手段的基礎(chǔ)上,課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)了校級(jí)《固體廢物處理與資源化》網(wǎng)絡(luò)課程,學(xué)生能夠利用網(wǎng)絡(luò)自主在線學(xué)習(xí)。同時(shí),利用網(wǎng)絡(luò)交流工具,向?qū)W生重點(diǎn)推送固體廢物處理與資源化的相關(guān)公眾號(hào),如環(huán)境評(píng)論、啟迪桑德固廢中心、固廢觀察、危廢鑒定利用、無憂固廢等,公眾號(hào)推送的文章緊密結(jié)合當(dāng)前固廢領(lǐng)域存在的問題及發(fā)展前沿,使學(xué)生對(duì)相關(guān)固廢企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)、運(yùn)行情況有所了解,更加準(zhǔn)確的把握當(dāng)前固體廢物處理與資源化領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)向,也促進(jìn)學(xué)生從政府、企業(yè)、科研單位等多層面了解我國固體廢物處理與資源化存在的問題、發(fā)展動(dòng)態(tài)及前景。
隨著我國科研水平的不斷提高,本科教學(xué)與科研的結(jié)合更為緊密。科研融入教學(xué),有助于學(xué)生深入掌握固體廢物處理與資源化的前沿成果,能夠更好的融入到課程教學(xué)實(shí)踐中,使學(xué)生對(duì)該課程的前沿及未來發(fā)展前景有更加深刻的認(rèn)識(shí)[6-7]。因此,科學(xué)研究與工程實(shí)驗(yàn)結(jié)合課程建設(shè),有助于進(jìn)一步提升課程品質(zhì)。
課程團(tuán)隊(duì)依托“青島市固體廢物污染控制與資源化工程研究中心”,針對(duì)工程中心的研究方向(如生活垃圾分類與源頭控制、固體廢物填埋過程中二次污染物產(chǎn)生與控制、固體廢物生物處理與工程化應(yīng)用、農(nóng)村廢物資源化與工程化利用、危險(xiǎn)廢物鑒別、特性分析與處置、建筑垃圾資源化與工程化利用等)進(jìn)行了工程實(shí)踐與科學(xué)研究,這些領(lǐng)域的理論和實(shí)踐研究均有助于教師能夠更好地將產(chǎn)研成果融入到課程教學(xué)實(shí)踐中,使學(xué)生深入掌握固體廢物處理與資源化的前沿成果。此外,環(huán)境工程專業(yè)的部分學(xué)生參與團(tuán)隊(duì)中教師的科研項(xiàng)目,加強(qiáng)了教學(xué)與科研的實(shí)踐融合,同時(shí)也針對(duì)科研項(xiàng)目的前沿、發(fā)展與存在的問題與學(xué)生溝通交流,使學(xué)生對(duì)該課程的知識(shí)體系有了更全面和深刻的理解與把握。
課程建立了過程考核和質(zhì)量評(píng)價(jià)機(jī)制,通過統(tǒng)計(jì)學(xué)生成績(jī)(如過程考核成績(jī)、期中和期末考試成績(jī)),賦值考核方式對(duì)課程目標(biāo)的支撐權(quán)重,計(jì)算各個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度,以分析學(xué)生整體、個(gè)體對(duì)課程的理解掌握程度;并以此反向分析講授內(nèi)容、上課方式、考核方式等環(huán)節(jié)是否存在問題,提出課程持續(xù)改進(jìn)的措施,反饋到下一級(jí)學(xué)生的課程講授中。課程建設(shè)實(shí)施方案如下圖所示,具體從優(yōu)化課程體系、創(chuàng)新教學(xué)理念和方法以及產(chǎn)學(xué)研的有機(jī)結(jié)合等方面系統(tǒng)開展,并通過課程的持續(xù)改進(jìn),加強(qiáng)學(xué)生對(duì)固體廢物處理與資源化項(xiàng)目實(shí)施中出現(xiàn)的技術(shù)問題的理解能力,分析問題和歸納總結(jié)的能力有所提升,并進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到固廢及環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域自主和終身學(xué)習(xí)的必要性。課程的建設(shè)始終秉承工程教育專業(yè)認(rèn)證理念,即“學(xué)生為中心的教育理念,成果導(dǎo)向的教育取向,持續(xù)改進(jìn)的質(zhì)量文化”,促進(jìn)了《固體廢物處理與資源化》課程的內(nèi)涵式建設(shè)。
圖 課題建設(shè)實(shí)施方案Fig. Project construction implementation plan
5.1 針對(duì)《固體廢物處理與資源化》課程教學(xué)存在的問題,通過調(diào)整課程教學(xué)內(nèi)容,明細(xì)課程大綱,增設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)優(yōu)化課程體系,課程目標(biāo)與畢業(yè)要求有機(jī)地融入課程教學(xué),全面提高教學(xué)質(zhì)量。
5.2 探討了提高學(xué)生參與度的教學(xué)方法和手段,突出課堂教學(xué)的討論、探究和學(xué)生講授,強(qiáng)調(diào)信息化教學(xué)手段的運(yùn)用,充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)探究問題的意識(shí),促進(jìn)學(xué)生整體素質(zhì)的全面提高。
5.3 加強(qiáng)教學(xué)與科研的融合,提高教師綜合素質(zhì),轉(zhuǎn)變教師教育教學(xué)觀念,培養(yǎng)教師富有創(chuàng)新和勇于實(shí)踐的教學(xué)精神,促進(jìn)教師的專業(yè)化發(fā)展。
5.4 通過課程目標(biāo)達(dá)成分析評(píng)價(jià)形成持續(xù)改進(jìn)機(jī)制,反饋課程教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生具備解決復(fù)雜環(huán)境工程問題的能力以及設(shè)計(jì)與開發(fā)解決方案能力。