應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)“環(huán)境工程原理”課程教學(xué)改革和探索*

鄧天天, 馬　培

(河南工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，鄭州　451191)

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應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)“環(huán)境工程原理”課程教學(xué)改革和探索*

鄧天天, 馬培

(河南工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，鄭州451191)

結(jié)合轉(zhuǎn)型過程中應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)對(duì)《環(huán)境工程原理》教學(xué)改革的需求及自身的授課經(jīng)驗(yàn)，提出了教學(xué)過程優(yōu)化的措施和改革方式。實(shí)踐結(jié)果表明：在教學(xué)過程中確立正確指導(dǎo)思想，注重基礎(chǔ)理論講解，實(shí)行導(dǎo)向性、交融性和擴(kuò)展性相結(jié)合的教學(xué)方法，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)行靈活多樣的考核方式，都能有效提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)新形勢(shì)下的高水平工程技術(shù)類人才提供保證。

環(huán)境工程原理；教學(xué)改革；實(shí)踐改革

環(huán)境工程原理是高校環(huán)境工程類專業(yè)基礎(chǔ)課程中的核心，也是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的綜合性很強(qiáng)的課程[1]。在全國(guó)高等院校轉(zhuǎn)型的大形勢(shì)下，如何提高應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，培養(yǎng)創(chuàng)新性環(huán)境專業(yè)特色人才，從而提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)條件下的學(xué)生就業(yè)能力，是學(xué)校開展環(huán)境工程原理課程重點(diǎn)需要考慮的問題。本文結(jié)合筆者近年來的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過對(duì)以往教學(xué)過程中存在問題的剖析，提出了新形勢(shì)下應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)環(huán)境工程原理課程開設(shè)的新理念和新途徑。

1　教學(xué)指導(dǎo)思想的改革

環(huán)境工程專業(yè)是一個(gè)基于化學(xué)、生物、工程技術(shù)等為一體的綜合性專業(yè)，在涉及解決環(huán)境保護(hù)的工程問題時(shí)，需要大量的其它學(xué)科工程專業(yè)的協(xié)作支持。對(duì)于應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生而言，如何將涉及水處理、廢氣治理、噪聲控制、固廢治理等方面的技術(shù)工藝加以歸納，提煉并理解其中的技術(shù)原理，使之與專業(yè)課程中的技術(shù)應(yīng)用相互融會(huì)貫通，靈活運(yùn)用，是作為教師的我們?cè)诖_立教學(xué)指導(dǎo)思想時(shí)首要考慮的內(nèi)容。

本科教育主要側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，對(duì)于新形勢(shì)下的應(yīng)用類技術(shù)型大學(xué)環(huán)境工程本科教育而言，更應(yīng)該著力培養(yǎng)學(xué)生在今后具體的工作實(shí)踐中的工程性創(chuàng)新思維和素養(yǎng)[2]。在科技高速發(fā)展的今天，新知識(shí)、新發(fā)明、新思維層出不窮，但如果沒有牢固的理論基礎(chǔ)，很有可能設(shè)計(jì)出永動(dòng)機(jī)類型的新工藝和新方法。任何工藝都不是十全十美的，例如在廢水工藝處理的選擇上，如能分析清楚其原理，就能針對(duì)具體情況作出恰當(dāng)選擇，從而設(shè)計(jì)出新的工藝流程。

因此，在環(huán)境工程原理的教學(xué)過程中，我們應(yīng)側(cè)重把握其核心的經(jīng)典理論內(nèi)容，并依此為中心，展開應(yīng)用講解，真正做到理論指導(dǎo)實(shí)踐，切實(shí)理解各種工藝設(shè)計(jì)的核心。只有這樣，才能提高其在眾多紛繁的技術(shù)方法中，確定針對(duì)不同處理對(duì)象，更加優(yōu)化適用的技術(shù)路線能力，提高其在實(shí)際工作中運(yùn)用基本理論的能力。

2　教學(xué)方式和手段的改革

環(huán)境工程原理主要系統(tǒng)闡述環(huán)境工程中所涉及的共性技術(shù)的基本概念、基本原理，具有較強(qiáng)的基礎(chǔ)性、理論性、系統(tǒng)性、抽象性、綜合性的特點(diǎn)[3]。在筆者執(zhí)教的過程中，學(xué)生對(duì)該課程的普遍反映為：內(nèi)容抽象，難理解；概念繁多，易混淆；涉及面大，內(nèi)容廣，公式繁多，記不清。因此，若要加深學(xué)生對(duì)抽象概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)理論的學(xué)生興趣，就必須在日常的教學(xué)方式和手段上加以改革。

2.1導(dǎo)向性教學(xué)法

“學(xué)以致用”是應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)的教學(xué)核心。當(dāng)代大學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高主要源于其無法在學(xué)習(xí)過程中體會(huì)到知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值。若能以工程需求為導(dǎo)向，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，讓學(xué)生帶著思考進(jìn)行學(xué)習(xí)，則能更好地活躍課堂氣氛，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而提高教學(xué)質(zhì)量和效果。工程技術(shù)類問題主要分為設(shè)計(jì)型和操作性兩大類。以第三章“流體流動(dòng)”為例，在管路計(jì)算過程中，讓學(xué)生作為工程師的角色，拋出問題1：在給定需要輸送流體的流量，以及輸送系統(tǒng)的布置，當(dāng)允許的壓降為定值時(shí)，管路的管徑如何確定？(設(shè)計(jì)型問題)問題2：已知管路系統(tǒng)的布置、管徑及允許壓降，如何保證對(duì)流體的流速或流量操控能夠符合已有的管路系統(tǒng)？(操作型問題)。在對(duì)問題1的計(jì)算過程中，又涉及到管徑計(jì)算結(jié)果是否貼合市場(chǎng)規(guī)格的問題，如果不符合又該如何選型？如何與其它管件配套？帶著這樣的問題進(jìn)入教學(xué)過程，就能使得枯燥抽象的理論生活化，大幅度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，成功解決問題的滿足感又能進(jìn)一步帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)，過程中帶領(lǐng)學(xué)生一起查閱工程手冊(cè)、設(shè)計(jì)手冊(cè)，也有助于建立學(xué)生工程化的理念，為今后的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2交融性教學(xué)法

環(huán)境工程原理的課程具有明顯的工科特性，對(duì)管路、設(shè)備、構(gòu)筑物等的理論講解相對(duì)比較抽象，因此，若能將課程內(nèi)容與具體可見的實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)過程交替進(jìn)行，依據(jù)所授課內(nèi)容先講后做或者邊做邊講，則能起到事半功倍的效果。例如，在第三章流體流動(dòng)的內(nèi)容中，學(xué)生對(duì)于“雷諾實(shí)驗(yàn)”所提及的兩種流態(tài)并無感性的認(rèn)識(shí)，但通過隨堂實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能理解流態(tài)的具體表現(xiàn)，還能對(duì)影響流態(tài)的因素進(jìn)行控制，通過將機(jī)械化的公式轉(zhuǎn)為實(shí)際操作而理解相關(guān)概念。而在第二篇章分離過程原理篇中，則可采取先實(shí)地參觀，再理論授課的教學(xué)模式。在第六章沉降的教學(xué)過程中，前期對(duì)沉砂池、重力沉降室的直觀認(rèn)識(shí)，更有助于學(xué)生理解學(xué)習(xí)顆粒物沉降速度的意義，帶著明確的目的進(jìn)行理論知識(shí)的推導(dǎo)學(xué)習(xí)，不僅加強(qiáng)理解，也有助于建立其工程設(shè)計(jì)的概念。

2.3擴(kuò)展性教學(xué)法

教材是環(huán)境工程原理課程依托，但無法包含專業(yè)課程涉及到的所有操作過程的基本原理，因此，課堂的擴(kuò)展性授課就成為了彌補(bǔ)這種缺失的主要方法之一。例如，環(huán)境工程原理中的流體力學(xué)部分所表述的流體流過顆粒物堆積的床層Ergun方程推導(dǎo)為：

即為水力學(xué)課程中著名的Darcy定律，系數(shù)k為滲透系數(shù)，該洗漱被用于描述土壤、底層的滲透能力，在相關(guān)的固體廢棄物、危險(xiǎn)廢物填埋國(guó)家便準(zhǔn)中，對(duì)k值都有著明確的規(guī)定限定，在環(huán)境影響評(píng)價(jià)、固體廢棄物的處理與處置的課程中均有涉及。Darcy定律在經(jīng)過變換后可以得到：

這就成為了單元操作過程中過濾操作的理論基礎(chǔ)，同時(shí)也是大氣污染控制工程中袋式除塵器的單元操作的理論基礎(chǔ)。同樣的變化可以得到：

即為給排水常用的濾料床層的水頭損失的實(shí)用計(jì)算公式。經(jīng)變換后的Ergun方程的最小流化速度，該速度可用于砂濾反洗、流化床反應(yīng)和燃燒等單元操作。因此，在課程教學(xué)中對(duì)書本內(nèi)容加以適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展變換，可以舉一反三，知識(shí)點(diǎn)的融會(huì)貫通也能夠更好地促進(jìn)環(huán)境工程其它專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。

3　實(shí)踐教學(xué)的改革

作為理論課程向工程應(yīng)用課程的過渡，實(shí)驗(yàn)是重要的教學(xué)內(nèi)容之一[4]。對(duì)于應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)環(huán)境工程的學(xué)生而言，現(xiàn)有的部分仿真實(shí)驗(yàn)已無法滿足學(xué)生對(duì)于工業(yè)設(shè)備的認(rèn)識(shí)需求及動(dòng)手能力訓(xùn)練。在課程體系中，若能搭建以環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課結(jié)合，能夠反映工程問題和規(guī)律、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和初步探索實(shí)驗(yàn)的綜合實(shí)驗(yàn)室，開展與其他課程聯(lián)系較好的滲流實(shí)驗(yàn)、曝氣與充氧實(shí)驗(yàn)、氣體吸收實(shí)驗(yàn)、推流、全混和串聯(lián)全混反應(yīng)器流動(dòng)模型實(shí)驗(yàn)，再輔助以環(huán)境專業(yè)課程的過濾、傳熱等操作性實(shí)驗(yàn)，則能促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)階段專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)掌握和實(shí)際工作知識(shí)的靈活應(yīng)用，同時(shí)也為生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與工程設(shè)計(jì)手冊(cè)的連接打下基礎(chǔ)。

4　考核方式的改革

課程考核結(jié)果一定程度上反映學(xué)生是否掌握了所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，而考核方式則會(huì)在過程中影響學(xué)生的學(xué)習(xí)行為[5-6]。單一的期末考試成績(jī)作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的唯一依據(jù)，無法客觀反映學(xué)生對(duì)課程的掌握情況，也會(huì)誘發(fā)學(xué)生平時(shí)不認(rèn)真、考前突襲的不良學(xué)習(xí)行為和習(xí)慣，因此在當(dāng)今的考核中已逐漸被“7+3”的模式取代。筆者在教學(xué)過程中依舊沿用了此種考核方法，但將平時(shí)成績(jī)所占比重調(diào)整到了40%，且考察方式則更加具體和多樣化。在課程的教學(xué)中，將平時(shí)考察分分解到“課堂紀(jì)律與到課率”、“實(shí)驗(yàn)”、“作業(yè)”、以及“課堂討論”、“學(xué)生講解”等教學(xué)活動(dòng)中。通過這種改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高、主動(dòng)參與意識(shí)增強(qiáng)、語言表達(dá)和組織能力都有所進(jìn)步，且考核成績(jī)更能全面、真實(shí)地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和能力。

5　結(jié)　語

在高等院校改革發(fā)展的浪潮中，應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)課的設(shè)置需要適應(yīng)快速發(fā)展的社會(huì)需求，作為專業(yè)基礎(chǔ)課核心的環(huán)境工程原理，更應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況對(duì)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改革，是學(xué)生在本科學(xué)習(xí)階段能夠清晰地認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的重要性和必要性，激發(fā)其探索、鉆研和創(chuàng)新的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，使學(xué)生的綜合工程素質(zhì)得到全面提高。

[1]范廷,玉王順,嚴(yán)家平,等.“環(huán)境工程原理”課程教學(xué)體系與方法初探[J].教育改革,2011(7):12-13.

[2]鄧紅梅,陳永亨,宋剛,等. 案例教學(xué)法在環(huán)境化學(xué)課程中的應(yīng)用[J].廣東化工,2009,36(5):207-208.

[3]李章良.淺談環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)[J].廣東化工,2008,35(8):170-172.

[4]黃榮,種云霄.環(huán)境工程原理課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].廣州化工,2012,39(13):149-150.

[5]范廷玉,王順,嚴(yán)家平,等.“環(huán)境工程原理”課程教學(xué)體系與方法初探[J].教學(xué)改革,2011(14):12-13.

[6]廉今蘭,趙文生,田海龍,等.關(guān)于《環(huán)境工程原理》理論教學(xué)的研究與思考[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào),2011,28(12):70-72.

Course Teaching Reform and Exploration of Principles of Environmental Engineering in Applied Technology University*

DENGTian-tian,MAPei

(School of Environmental Studies, Henan University of Engineering, Henan Zhengzhou 451191, China)

Based on the consideration of Principle of Environmental Engineering teaching system and own teaching experience in the engineering technology university under transformation, the reform and optimization of content and teaching methods for Principle of Environmental Engineering course experiments were proposed. The practice result showed that establishing correct guidelines, paying more attention to the basic theory, extension type teaching, strengthening the practice teaching link, can effectively improve the quality of teaching and cultivate high level engineering technical guarantees under the new situation as well.

Principles of Environmental Engineering; teaching reform; practice reform

環(huán)境工程省級(jí)特色專業(yè)建設(shè)(No: 508206)。

鄧天天(1987-)，女，講師，主要從事環(huán)境工程專業(yè)的教學(xué)工作以及土壤地下水重金屬污染修復(fù)研究。

G4

B

1001-9677(2016)015-0168-03