基于 “卓越工程師”培養的 《水污染控制工程》教學改革研究

明銀安，張娜，余訓民，張莉，王營茹 （武漢工程大學環境與城市建設學院，湖北武漢430074）

“卓越工程師教育培養計劃”是 《國家中長期教育改革和發展規劃綱要 （2010-2020年）》中的高等教育重大計劃，是大規模工程教育改革的信號。通過校企聯合培養方式，著重培養學生的創新精神、工程素質以及工程實踐能力，為走新型工業化道路和建設創新型國家提供堅實的人才支撐和智力保證。《水污染控制工程》課程是一門集理論-實驗-工程實踐教學為一體的核心專業課程，是高等院校環境工程專業必修的一門重要技術基礎課程，也是卓越工程師教育培養計劃中不可缺少的重要課程。它也與工程實際緊密聯系，有助于培養學生科學的思維方式和分析解決環境工程實際問題的能力。因此，在新形勢下，《水污染控制工程》的教學需要更加專而精，要大力加強學生工程素質及實踐能力培養，形成能夠自我調整和更新的獨特的、面向卓越工程師培養體系的教學改革??武漢工程大學教學研究項目 （X2011013）。。

1 轉變教學理念

興趣是學習成功的秘訣，是獲取知識的開端，是求知欲望的基礎，學生的學習興趣對學習好壞有直接的影響。目前，國內大多數學校采用的是傳統的以教師為中心的教學模式，學生在上課時長期處于一種被動接受的狀態，而不是產生學習興趣主動獲取知識。為了更好的培養符合 “卓越工程師計劃”的水處理工程師，在教學過程中，應轉變傳統的理念，確立 “以學生為主體，以教師為主導”的現代教學理念，從而充分發揮學生學習的主動性。

教學不僅需要教師不辭辛勞地講授，更多的是需要教師以變化多端的形式去調動學生的積極性和主動性。教師應以職業活動為導向，以工程素質為基礎，突出能力目標，以學生為主體，以實訓為手段，必須把培養學生 “自我學習能力”放在突出的位置上。每次上課之前，都要要求學生充分預習，對教學內容進行初步了解；在授課過程中，改變過去逐一講解的做法，將需要講解的教學內容融會于各個問題之中，使學生產生疑問，渴望得到解答，從而激發起學習興趣。此外，可以要求學生在課外查閱相關資料，進一步學習課程內容以便拓展知識面。采用這種方法不僅培養了學生的學習興趣和主動學習的意識，調動了學生學習的主動性和積極性，同時也鍛煉了學生的自學能力。同時，為了消除對教師的過分依賴性，建議一般不采取有問必答的方式直接回答，而是有意識地引導他們把已有的知識與遇到的問題結合起來分析，創設 “問題情境”，得出解決辦法。授課結束前，教師要進行總結性討論，進一步提出一些綜合性和探索性的問題來引導學生的思維活動［1］。成功的教學不僅是重視學生對基礎知識的夯實，更要注重對學生創新能力的培養。所以，在教學中既要充分發揮教師在授課時的主導作用，又要調動學生在學習時的主觀能動性，體現因材施教和個性培養的教學思想。

2 改革教學內容與教學模式

環境工程專業培養的是具備城市水、氣、聲、固體廢物等污染防治和給排水工程、污染控制規劃和水資源保護等方面的知識，能在政府部門、規劃部門、經濟管理部門、環保部門、設計單位、工礦企業、科研單位、學校等從事規劃、設計、施工、管理、教育和研究開發方面工作的環境工程學科高級工程技術人才。要培養符合 “卓越工程師”要求的工程人才，必須設計適當的教學體系為載體來進行能力培養和素質教育，強化知識結構的設計與建設，使每一個模塊構成一個適當的訓練系統。只有合理區分專業共性知識要求和特色培養要求，才能滿足 “厚基礎、寬口徑、重能力、有特色”的專業人才培養要求［2］。

2.1 建設面向 “卓越工程師”培養的 《水污染控制工程》新教材

《水污染控制工程》課程的典型教材有2套，一是張自杰等主編的 《排水工程》（第4版），該教材有一定的理論深度，計算例題、常用資料圖表較齊全，使用方便，但版本較老 （2000年版）；另一套是高廷耀等主編的 《水污染控制工程》（第3版），該教材為 “十一五”國家級規劃教材，理論程度難易適中，增加較多構筑物圖片、新型工藝等，但尚缺乏某些反應器的完整計算例題及常用資料圖表等，使用起來有不便之處。擬通過整合 “三模塊”的教學內容，并加入注冊環保工程師的考試內容，建設一套難易適中，使用方便，適用性強，頗具特色的 “卓越工程師”培養 《水污染控制工程》新教材。

2.2 整合理論教學內容，形成 “三模塊”教學模式

《水污染控制工程》（上、下）內容多，特別是下冊，處理方法多，上課時間長，學了后面，忘了前面，學生的感覺是就在不停地學各種處理方法，很難做到內容的前后貫通和有機結合。應根據學生的學習特性，對理論授課內容進行整合，形成3大模塊：管網模塊、城市污水處理模塊和工業廢水處理模塊。首先，管網部分略講，掌握基本概念、排水系統組成及設計、計算方法；其次，以城市污水處理為基礎，將污水物理處理、好氧生物處理及污泥處理處置有機結合，掌握城市污水二級處理的典型流程和脫氮除磷工藝、城市污泥處理處置工藝；最后，將工業廢水處理模塊作為延伸部分，根據學校特色進行加深。通過階段性和針對性的分層整合，使教學內容由淺入深，循序漸進，達到夯實基礎、突出重點的目的。

2.3 依托學校專業優勢，體現特色，實現 “三結合”

沒有特色就沒有優勢，沒有優勢就沒有生命。依托學校以化工與環境資源為特色的學科優勢，本著服務化工與礦山企業的環境保護宗旨，緊密圍繞環境工程專業特色，實現 “環化結合”、“環礦結合”和“環資結合”。即在理論授課過程中，通過以 “化工、礦山廢水處理”及 “資源化利用”為 “案例”，貫穿于整個理論教學過程中，使學生在學習各種工業廢水處理方法的同時，重點掌握以化工、礦山和資源化利用為主的廢水處理應用技術，彰顯特色，增強核心競爭力，為化工、采礦和環保等行業培養卓越的水處理工程師。

3 實驗教學體系改革

3.1 理論授課與課程設計、畢業設計緊密結合，實行 “三步走”

理論知識的學習是枯燥的，只有在要用的時候，學習才能有成效，才能激發興趣，并能學得活起來。因此，在理論授課的過程中，要將課程設計與理論授課結合起來，每學習一種處理方法，就計算一種處理構筑物，在學習過程中，把課程設計分成多步任務，然后逐個作為課后作業布置下去。

（1）第1步：掌握單元污水處理構筑物的設計計算。要求學生將所設計計算的內容與實際應用聯系起來，學以致用。

（2）第2步：進行課程設計。對單元處理構筑物進行選型，從作業中選取計算好的處理單元進行流程組合，設計一個典型的城市污水處理流程，進行高程計算、平面布置、高程流程圖和平面布置圖的繪制。這樣既節約了課程設計計算的時間，又讓學生有更多時間進行綜合思考和繪圖，提高設計成果質量。

（3）第3步；進行畢業設計。畢業設計要求水處理方向的學生進行工業廢水處理工藝設計。

通過分 “三步走”，由淺入深，由易到難，循序漸進，使學生能確實掌握污水處理系統的設計計算、流程選擇和設計圖紙的繪制，培養學生的動手能力和應用能力，增強工程素質及實踐能力。

3.2 構建 “三層次”實驗模塊，夯實基礎，培養綜合應用與創新能力

秉承 “訓練基本技能、了解生產過程、熟悉儀器設備、增強實戰欲望”的實驗教學思想，促進學生個性發展，建立 “基礎型、綜合設計型和創新型”3層次實驗模塊。

（1）第1層次：基礎型實驗。所有學生必選，其目的在于加深和鞏固該課程的基本知識與原理，樹立工程觀點，培養學生分析問題和解決問題的能力。

（2）第2層次：綜合設計型實驗。設置適量實驗，任選其中一部分實驗項目，利用實驗室的開放機制和平臺，由學生自選實驗項目組成實驗小組，采用一體化組合實驗裝置或者單元實驗裝置的組合，在課程組教師的指導下開展實驗。學生應充分綜合水處理方法、環境微生物工程學、環境監測、固體廢物處理處置等相關課程的理論知識與實踐技能，著重培養學生綜合運用知識、獨立分析和解決問題的能力。

（3）第3層次：創新型實驗。依托學校擁有的國家級和省級實驗教學示范中心平臺，建立由大學生課外科技項目、校長基金項目、示范中心創新項目及教師科研項目等方面組成的本科生科學研究平臺，通過學生和教師之間的雙向選擇、導師指導、評估驗收等方式進行教學研究。

4 加強校企合作，建立聯合培養模式

實踐是工程的靈魂，也是工程教育的本質要求。工程教育要求高校從封閉的校內培養走向開放的校企合作培養，高校與企業一起，協同育人、合作辦學、共同指導。“卓越工程師計劃”的培養是一項新生事物，是艱辛而長期的教學改革任務，現在還處于試點階段。“卓越工程師教育培養計劃”與傳統的高等教育本科培養計劃模式相比較，其突出之處就在于四年本科培養階段，增加了企業工程實踐教育的內容，縮減了校內課堂理論的驗證型教學課程，使參加 “卓越計劃”培養的學生早一年走出 “象牙塔”，步入企業工程設計創新領域［3］。

在這一過渡時期，對于 《水污染控制工程》的教學改革也必須服從大環境。因此，應該建立校企聯合培養新機制，開創 “3.5+0.5“的人才培養新模式，即設置課內外2個實踐平臺，要求每個學生頂崗實習半年，經歷16個以上的工程項目，并且每個學生都有一名企業工程師導師指導。具體內容是，在四年學制的最后一個學期，學生完全離開學校，進入富有挑戰性的高新環保企業，參與企業的實踐工作。學生頂崗實習半年，必須經歷5個污水處理工程現場調試項目、5個污水處理工藝方案和參與5個項目的工程設計，最后完成畢業設計。在此期間，實行雙導師制，每一位學生都有2名導師指導，一名為本校教師，另一名為企業優秀工程師，雙導師的指導能讓學生有更多的機會參與到老師的科研活動和工程項目中，這為培養學生的創新意識和工程技術開發能力提供了直接的指導和項目平臺。此外，引進一線專家登上講臺——聘請企業優秀技術骨干走進課堂為學生做講座、指導實習實訓、指導畢業設計，在省內外2-3家高新環保企業建立教學基地，并注重國際交流，聘請國外客座教授給學生做講座，掌握國際學術動態，以卓越工程師培養作為工程教育提升的突破口和切入點，以 《水污染控制工程》為工程教育改革的重點，依托產學研戰略聯盟，創建具有學校特色的工程教育模式，逐漸實現卓越工程師的精細化培養。

5 結語

《水污染控制工程》理論與實踐教學改革是一項重要且艱巨的任務，要實現培養學生的創新能力以及全面完成卓越計劃規定的各項任務的目標，就需要從事人才培養工作的教師和實驗人員不斷地研究、探索和思考。在實際教學過程中，應當不斷創新，尋找最佳的教學方法。實施創新教育，需要多注重訓練學生的創新思維，特別是培養學生的自主創新能力，同時也需要不斷的推進教育改革，發揮實驗、實踐教學的作用，才能更好的培養學生的工程與創新能力，實現卓越計劃的培養目標。

［1］王華容 .大學生學習適應性及其影響因素研究 ［D］.南京：南京師范大學，2006.

［2］陳素娟，王小治 .環境科學與工程卓越工程師培養探討 ［J］.中國科教創新導刊，2012（23）：193-194.

［3］段蓉，董涌波 .“卓越工程師教育培養計劃”的認知與實踐 ［J］.宿州學院學報，2012（8）：78-80.