基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的《環(huán)境工程原理》課程體系優(yōu)化和教學(xué)模式改革
——以應(yīng)用型本科院校仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院為例

馮茜丹，葉茂友，錢偉，李義勇，周靜，劉暉

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，廣東廣州 510225）

1 教學(xué)改革背景

1.1 工程專業(yè)認(rèn)證要求

工程教育專業(yè)認(rèn)證遵循“以學(xué)生為中心”“成果導(dǎo)向”和“持續(xù)改進”三個基本理念，是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，要求高等教育更加重視學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，對提高工程教育質(zhì)量具有重要的推動作用[1-2]。環(huán)境工程專業(yè)是一個理論性、技術(shù)性、實用性很強的工科專業(yè)，要求學(xué)生能掌握環(huán)境工程及相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，利用現(xiàn)代工程工具去解決環(huán)境領(lǐng)域的工程技術(shù)問題。仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院于2020年啟動環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證，以此評估并促進環(huán)境工程專業(yè)改革、提高環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。如何基于工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，加大工程教學(xué)內(nèi)容比重、加強實踐能力培養(yǎng)，對課程教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整和教學(xué)模式的改革提出了新的要求。

1.2 課程特點和不足

《環(huán)境工程原理》是環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)，是支撐環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心課程。課程的主要任務(wù)是系統(tǒng)闡述各種環(huán)境污染控制工程中涉及的具有共性的工程學(xué)基礎(chǔ)、基本過程以及裝置的基本原理。課程內(nèi)容包括環(huán)境工程原理基礎(chǔ)、分離過程原理和反應(yīng)過程原理三部分，三者相互聯(lián)系，具有較強的理論性和系統(tǒng)性[2]。

目前，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不滿足專業(yè)認(rèn)證需要的以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向和持續(xù)改進的工程教育理念[3]。由于受到實驗室條件的限制，驗證性實驗項目所占比重大，綜合性和設(shè)計性實驗所占比重較小，學(xué)生的綜合設(shè)計能力和分析解決問題的能力得不到很好的提升[4]。因此改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，實施以提高學(xué)生能力為中心的課堂教學(xué)方式，對于提高教學(xué)質(zhì)量和加強學(xué)生能力培養(yǎng)具有重要意義?！董h(huán)境工程原理》是理論性較強的課程，涉及的知識點多，僅僅通過課堂無法使學(xué)生融會貫通。如何通過教學(xué)模式改革，促進學(xué)生更深刻地掌握知識點，引領(lǐng)學(xué)生把理論應(yīng)用于實際，成為亟須解決的問題。

2 課程體系的優(yōu)化

2.1 精煉教學(xué)內(nèi)容

我校采用的是清華大學(xué)胡洪營編寫的《環(huán)境工程原理》（第三版）教材，該教材屬于“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，是環(huán)境工程專業(yè)的經(jīng)典教材。該教材理論系統(tǒng)地闡述了水處理工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理與處置工程、物理性污染控制工程及生態(tài)修復(fù)工程等的基本原理，對各知識點的來源、推導(dǎo)、應(yīng)用的闡述非常清楚，且有配套習(xí)題集可供學(xué)生參考。但該教材內(nèi)容偏多，包括環(huán)境工程原理基礎(chǔ)、分離過程原理和反應(yīng)工程原理3 大部分共16 章內(nèi)容。綜合考慮我校環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案學(xué)時安排、工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)社會需求以及學(xué)生的能力基礎(chǔ)等，重點選取部分章節(jié)開展教學(xué)活動，主要包括質(zhì)量衡算、熱量衡算、流體流動、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、沉降、過濾、吸收等，對環(huán)境工程專業(yè)后續(xù)課程可能涉及或環(huán)境工程領(lǐng)域涉及相對不典型的內(nèi)容進行刪減。通過教學(xué)內(nèi)容精煉優(yōu)化，把有限的講授學(xué)時用到有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量上。

2.2 豐富教學(xué)資源

盡管選取的教材在經(jīng)過兩次修訂后，增加了較多環(huán)境工程中的應(yīng)用案例，但仍然滯后于時代發(fā)展。從課程資源的開發(fā)建設(shè)入手，對課程內(nèi)容進行深度剖析，制作高質(zhì)量視頻，建設(shè)課程教學(xué)資源庫。對應(yīng)教學(xué)內(nèi)容，圍繞環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)高級應(yīng)用型人才的目標(biāo)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和校友企業(yè)資源，將本專業(yè)最新技術(shù)、虛擬仿真實驗、工程實踐案例尤其是廣東省現(xiàn)有環(huán)境問題解決的一線工程案例嵌入教學(xué)，建立拓展知識資源庫，一方面可以彌補教材內(nèi)容的不足，另一方面反映環(huán)境污染控制領(lǐng)域取得的最新進展，進一步凸顯環(huán)境工程專業(yè)特色。

2.3 強化實驗實踐

傳統(tǒng)的《環(huán)境工程原理》課程教學(xué)體系以理論教學(xué)為主、實驗為輔，理論學(xué)時較多，新的環(huán)境工程人才培養(yǎng)方案修訂強調(diào)要加強學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。環(huán)境工程原理實驗是以環(huán)境工程單元操作過程原理和設(shè)備為主要內(nèi)容，要求學(xué)生掌握有關(guān)環(huán)境工程原理、技術(shù)的基本實踐方法、手段和操作技能，加深對所學(xué)基礎(chǔ)理論的理解，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力[5-6]。在大幅度減少理論學(xué)時的情況下，本項目改革方案主要從以下方面建立有利于加強學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的課程教學(xué)體系：（1）課前發(fā)放導(dǎo)學(xué)要求，學(xué)生先自學(xué)理論知識點，課堂結(jié)合工程案例開展講授，增加小組討論環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決實際問題的能力。（2）在原有3 個現(xiàn)場實驗的基礎(chǔ)上，增加3 個仿真實驗學(xué)習(xí)，通過多接觸相關(guān)實驗促進學(xué)生對理論知識的理解，提高動手能力。（3）加設(shè)環(huán)工原理課程設(shè)計周環(huán)節(jié)，通過填料吸收塔設(shè)計實訓(xùn)，培養(yǎng)工程意識和工程設(shè)計基本能力，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下扎實基礎(chǔ)。

3 教學(xué)模式的改革

3.1 建設(shè)線上教學(xué)管理平臺

利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在超星學(xué)習(xí)通開通《環(huán)境工程原理》課程，將傳統(tǒng)第一課堂延伸到“互聯(lián)網(wǎng)+”第二課堂。采用模塊化、多元化教學(xué)方法設(shè)計課程框架，利用現(xiàn)有資源、網(wǎng)絡(luò)資源、校友企業(yè)資源，補充單元導(dǎo)學(xué)、微課視頻、學(xué)科研究進展、工程實踐案例、題庫、章節(jié)測驗、作業(yè)等，建設(shè)完善資源豐富、專業(yè)性強、內(nèi)容新穎、工程案例豐富、讀視聽全面的線上教學(xué)管理平臺。學(xué)生通過平臺完成課前預(yù)習(xí)、課中活動、課后復(fù)習(xí)、做作業(yè)、章節(jié)測驗、拓展學(xué)習(xí)等環(huán)節(jié)；教師在平臺上傳課程資料、建設(shè)資料庫、題庫、作業(yè)庫、試卷庫；發(fā)布通知、開展活動（簽到、主題討論、分組）、發(fā)布章節(jié)測驗作業(yè)、監(jiān)控任務(wù)點完成情況、統(tǒng)計作業(yè)測驗考試成績等，實現(xiàn)對整個教學(xué)過程的有效管理。平臺數(shù)據(jù)長期保存的功能，也有利于開展學(xué)情分析并及時做出相應(yīng)調(diào)整。

3.2 實行線上線下混合式教學(xué)

采取“線上平臺+線下課堂”形式，開展線上線下混合式教學(xué)，實現(xiàn)異步教學(xué)與同步教學(xué)有機結(jié)合、課前課中課后教學(xué)過程有機結(jié)合[7]；多種資源綜合運用，加強學(xué)習(xí)過程管理，有利于提高教學(xué)質(zhì)量；將啟發(fā)式、互動式和項目驅(qū)動式的多元化教學(xué)方式引入傳統(tǒng)教學(xué)課堂，實現(xiàn)多角度多形式教學(xué)互動；多措并舉激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使原來枯燥無味的封閉課堂變?yōu)樯鷦佑腥さ拈_放課堂。

（1）課前預(yù)習(xí)：教師通過線上學(xué)習(xí)管理平臺提前發(fā)布導(dǎo)學(xué)任務(wù)。學(xué)生按照導(dǎo)學(xué)任務(wù)要求提前學(xué)習(xí)相關(guān)資料、教學(xué)視頻等，將問題和思考帶到課堂。學(xué)生可以通過電腦端或手機端APP 利用碎片化時間靈活地安排學(xué)習(xí)任務(wù)。教師根據(jù)平臺數(shù)據(jù)掌握學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進度、知識掌握及學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)進行深度剖析，為課中教學(xué)內(nèi)容選擇、案例設(shè)計、課堂活動開展提供參考。

（2）課中鞏固：教師根據(jù)課前導(dǎo)學(xué)的線上平臺數(shù)據(jù)，提煉出一些共性問題和重點難點，引入啟發(fā)式、互動式、項目驅(qū)動方式開展課堂教學(xué)。以專業(yè)問題、工程案例為導(dǎo)向，啟發(fā)學(xué)生積極思考，通過解題思路分析、實驗演示等方式進行講授。學(xué)生開展分組討論、練習(xí)解決問題、整理匯報知識框架，教師反饋意見、總結(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容、鞏固知識點。

（3）課后復(fù)習(xí)：學(xué)生通過線上章節(jié)測驗復(fù)習(xí)知識點，根據(jù)自己學(xué)情進行查漏補缺，利用線上拓展資源庫延伸相關(guān)知識，開展有效的個性化學(xué)習(xí)。教師還可以通過討論區(qū)開展學(xué)習(xí)互動，密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，引導(dǎo)其探究解決問題，幫助學(xué)生對所學(xué)知識進行復(fù)習(xí)、鞏固和拓展，激發(fā)其科研思維和創(chuàng)造力。

3.3 細(xì)化考核項目，實現(xiàn)綜合評價

環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證要求打破傳統(tǒng)評價方法，對學(xué)生的考核評價體系要更加靈活多變。通過細(xì)化考核項目，包括任務(wù)點學(xué)習(xí)、簽到、課堂互動、音視頻觀看、章節(jié)測驗、訪問數(shù)、討論、提問、解答、分組任務(wù)、閱讀、實驗、考試等，對不同的環(huán)節(jié)設(shè)置不同權(quán)重，實現(xiàn)全方位、多角度的綜合評價。依托線上課程平臺記錄統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以跟蹤學(xué)生線上學(xué)習(xí)的情況。線下課堂教學(xué)過程中也可以與線上平臺配合開展課堂活動，如簽到、主題討論、隨堂練習(xí)等，通過線上平臺記錄統(tǒng)計數(shù)據(jù)。線下學(xué)習(xí)行為可通過任課教師和組長對學(xué)生課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、分組表現(xiàn)、實驗預(yù)習(xí)報告、實驗操作過程、實驗報告、考試成績等進行綜合打分，并手動錄入平臺系統(tǒng)。

在專業(yè)認(rèn)證新形勢下，對考試的題型及試題內(nèi)容也提出了更高的要求，在線上學(xué)習(xí)管理平臺上建設(shè)題庫，有助于創(chuàng)建題型多樣、難易結(jié)合、更符合學(xué)情的試卷。通過章節(jié)測驗結(jié)果，可以及時了解學(xué)生對知識點的掌握情況，對于某方面能力欠缺的學(xué)生或平時成績較低的學(xué)生，可以通過學(xué)業(yè)預(yù)警進行提醒，教師也可以在后續(xù)課程給予關(guān)注和幫助。線上學(xué)習(xí)管理平臺還可以掌握學(xué)生閱讀關(guān)注的焦點和興趣，對學(xué)生參與課外興趣小組和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等起到借鑒作用。

改革后的《環(huán)境工程原理》課程采用線上線下混合式教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動性，提升其發(fā)現(xiàn)問題并研究解決問題的能力。

4 結(jié)語

《環(huán)境工程原理》課程順應(yīng)時代發(fā)展要求，以工程教育專業(yè)認(rèn)證為契機，聯(lián)系本校實際，將“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)引入課程，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，拓展教學(xué)素材，優(yōu)化了包含理論、實驗、設(shè)計層次遞進的教學(xué)體系，建設(shè)了多功能線上教學(xué)管理平臺，實現(xiàn)了區(qū)別于傳統(tǒng)線上線下混合式教學(xué)模式的改革。課程改革堅持以學(xué)生為本、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進的工程教育理念，達(dá)到資源共享、隨時學(xué)習(xí)、促進交流、提升質(zhì)量的教學(xué)目標(biāo)。課程教學(xué)改革措施和經(jīng)驗為建設(shè)在線開放精品課程提供有力支撐，也可為相關(guān)院校提供有效參考。