從工程教育專業認證初探《固體廢物處理與處置》課程的教學改革

夏光華+廖潤華

摘 要：“固體廢物的處理與處置”課程對工程教育能力的提升具有重要作用。該文從工程教育專業認證出發，結合學校特色與學科發展特點，分析“固體廢物的處理與處置”課程教學的現狀以及存在的問題，從優化教學內容、改進教學方法，加強實踐教學、提升工程能力等方面探索本課程教學改革的方法。

關鍵詞：工程教育 實踐教學 固體廢物

中圖分類號： G424 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（c）-0182-03

Abstract： “Solid waste treatment and disposal” course plays an important role in the promotion of the engineering education ability. In this paper， “solid waste treatment and disposal” course teaching present situation and existing problems was analyzed， starting from the engineering education professional certification， combining with the characteristics of subject development and school characteristics. The course teaching reform methods was explored from the aspects of the optimization of teaching contents， improving teaching method， strengthening practical teaching and improving engineering ability.

Key Words： Engineering education； Practice teaching； Solid waste

近年來，為了推動我國高等教育在新形勢下的健康發展，許多工程類高校開展了工程教育認證，目的在于建立符合中國工程教育的教學質量管理體系，推進我國的工程教育改革，進一步提高高等學校工程教育教學質量，建立與工程師制度相應的工程教育認證體系。工程教育認證制度對大學生提出了以下幾方面的要求：掌握環境科學與工程學科的基本理論和知識，即知識方面；掌握環境保護與治理中污染物的成分特征、種類與分布、環境監測、污染控制和環境管理等方面的基本實踐技能，具有研發設計新產品、新技術的初步能力，即能力方面；接受環境科學與工程實驗技能及工程訓練、計算機應用以及工程設計方法等方面的基本訓練，即工程方面；具備人類健康與資源環境和諧發展的理念，自覺將自然生態化原則應用于環境保護、污染物控制與監測等管理環節[1-2]，即素質要求。其中，“固體廢物處理與處置”課程是我校環境工程專業工程要求中的重要專業課程。為提高這門課程的學習效果，激發學生的學習興趣，將課堂教學內容更好地運用于工程教育實踐中，該文根據工程教育認證的要求，結合理論實踐教學，對“固體廢物的處理與處置”課程的教學改革進行探討。

1 “固體廢棄物處理與處置”課程教學中存在的問題

目前，我們選擇的是寧平主編的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材作為本課程的主要教材。根據工程教育認證要求，為培養新形勢下的工程應用型人才，對現有的課程教學進行適當的完善和改革勢在必行。

1.1 教材內容滯后技術的發展，內容稍顯落伍

根據工程教育培養的目標，當前的“固體廢物的處理與處置”的教學還存在與不斷發展的環境保護新技術脫節、課程實驗實踐內容不夠、學生對工程教育建設中的實訓要求了解不多等問題。現有的教材主要基礎性的介紹了固體廢棄物的危害及污染控制、收集與清運、各種固體廢棄物的處理與處置技術、資源化綜合利用、填埋處置和危險廢棄物的處理與安全處置，對固體廢棄物處理處置、利用的經典理論和傳統技術方法有較充分的闡述和說明，難以滿足工程教育建設中對本課程的實踐教學要求[3]。

隨著當前全社會對環境問題的日益重視，固體廢棄物處置及資源化相關工藝技術的發展和新技術的不斷涌現，現有的教材對于國內外的熱點問題涉及較少，教學中如何不斷更新和完善這些新技術和新方法，培養具有分析解決問題能力和實踐工程能力的人才是關鍵，進而對課程的教學提出了更高的要求。但是基于課堂的傳統的教學方式還是現在的教學主流，雖然增加了多媒體教學，但是學生仍然是被動的接受知識，學生幾乎沒有受過項目和團隊工作的實際訓練，大多依賴老師所講的課堂知識來應付考試[4]。對于固體廢棄物處理與處置這門信息量大、內容繁雜、知識面廣的工程技術課程來說，為使學生獲得必要的理論知識與實踐技能，改革這種傳統教學內容與方法，調整對學生的評價方式，滿足工程應用型本科院校對人才培養的要求勢在必行。

1.2 強化課程的實驗/實訓教學內容

實驗/實訓教學是工程教育過程中培養學生實踐能力和創新能力的重要環節，是加強實踐教學、提升工程應用能力的重要保證。但是目前現有的教材內容側重于相關的基礎理論，未能夠及時且更好地與當前社會經濟發展中的科技新發展聯系，如隨著電子產品的更新換代周期縮短，使電子類產品“三化”問題突出。學生大多是按照老師的要求機械地重現傳統的實驗/實訓操作或設計內容，缺乏獨立思考和創新的能力。同時固廢實驗實訓教學實習場所較少，致使學生缺乏感性認識，對于一些工程技術性的知識掌握起來比較吃力，難以達到實驗/實訓教學中提出的教學目標，因此選擇一些代表性實習單位，開展“第二課堂”，提高學生的實踐創新能力和課程學習的主動性是必要的。

2 “固體廢物的處理與處置”課程的教學改革

圍繞著陶瓷大學作為陶瓷行業專業性學科極強這個特色，堅持理論與實踐并重，突出固體廢物處理與處置課程教學在陶瓷行業的工程應用專業性，從本課程的教學內容和教學方法二方面進行了一系列思索與改革。

2.1 完善課程建設，充實教學內容

本課程教學團隊老師通過學校的“重點課程教學”改革建設、“固體廢物處理與處置”CAI課件教改項目的支持，進一步完善了課程教學培養計劃，在課程內容上突出工程教育的特點。在課程的設置上，“固體廢物處理與處置”課程安排在大三這個黃金時間，此外著重介紹固廢處理與應用中的一些共性問題，強調學生舉一反三、融會貫通能力的培養。如：粉煤灰的“三化”綜合利用：作為原料生產綠色建材如“會呼吸的陶瓷海綿磚”、作為廢水凈化吸附劑，以廢治廢，以工程技術手段減少固廢粉煤灰的數量和危害。

為使學生了解和掌握已有理論和方法的基礎上，進一步弄清固體廢棄物處理技術的新發展趨勢及現實應用，有必要在教學過程中不斷更新和完善教學內容，使學生們了解該學科的發展動向和前沿技術，為他們以后進行這方面的科學研究奠定基礎。

因此，在采用傳統板書教學方式的同時，結合多媒體教學。例如在講授第四章固體廢物的分選處理技術中，選擇性運用一些動畫展示固廢分選過程常用裝置如滾動篩、振動篩、旋流器、搖床和磁選等分選設備結構及工作原理，將書本上晦澀難懂的理論內容，以生動的圖畫形式展示給學生，將工程實際應用與理論學習密切結合起來，給學生留下的印象要遠比板書和講述的印象深刻得多，相應的工程理念也就能逐步地滲入到學生的思維中去，進而培養學生獨立的工程意識。

2.2 采用現代手段，促進教學方法改革

采用多種教學方式，充分地使用現代教育技術手段促進教學活動開展，如將多媒體和傳統的板書教學方式相結合；通過多媒體教學，對固體廢棄物設備的工作原理、結構及處理工藝的內容，增加圖表和動畫演示，播放一些教學錄像，突出形象化教學，復雜問題簡單化，冗長問題明朗化，以此來提高學生的學習積極性[5]。

而對于一些重要的基本概念、重要的計算公式以板書方式進行講解。從不同角度講解、闡述基礎理論和基本概念，在每次課程講授后用少量的時間將上次課程的內容作一歸納總結，抽同學進行回答，根據回答問題情況進行總結，進一步強化課堂學習的內容；在下一次課程開始講解新內容之前，提出相關問題供學生思考，使學生能夠更加清晰學習的內容；在課程全部講授完后，根據課程主線進行串講，使學生對知識有整體的連貫性，提醒同學注意課程的重點與難點。同時結合多媒體演示性實踐教學，包括單元技術過程——破碎、分選、爐排運動、集成技術過程——多媒體認識演示課件，提高學生對相關理論實踐知識的理解與掌握，達到教學目的。

2.3 以工程應用實例為基礎的案例教學手段

依照工程教育認證要求，為培養提高大學生的工程綜合能力和工程素質，教師在課程內容中應大量引入工程實際問題和案例，促使教學內容趨向“工程化”，便于學生在抽象的知識描述與實際的工程間建立聯系，從而把書本理論知識運用于工程實踐當中。比如在學習城市生活垃圾的收集與清運內容時，鼓勵學生以校園垃圾處理為目標，可以自己設計校園生活垃圾處理箱，對校園生活垃圾進行分類收集，并利用實驗室分選、破碎設備進行預處理，同時考察校園垃圾的轉運站實際運行狀況，將理論付諸于實踐，并對案例中存在的問題進行分析，認識到垃圾的收集與清運是連接固廢產生源與處理系統的主要環節。

再比如講到垃圾焚燒產生的煙氣問題時，以建筑陶瓷行業燒成過程中產生的NOx、SOx及粉塵污染物排放為例，結合當前新實施的《建筑衛生陶瓷生產企業污染物排放標準》，讓大家對這一問題進行廣泛討論，并對同學們的建議進行點評，使同學們意識到，國家實施嚴格的排放標準，將促進行業企業實施節能減排新技術，優勝劣汰，實現建筑陶瓷行業企業的轉型升級，對陶瓷行業的節能減排、低碳發展起到積極作用，滿足環境排放的標準規定[6]。這樣極大地提高了學生將課堂知識靈活用于解決實際工程問題的能力，也起到提高教學效果的作用。

2.4 強化實驗/實踐教學，科研促進教學

教師在實驗/實踐教學過程中， 要激發學生的自主意識， 使學生自覺思考問題， 提高動手能力， 在師生互動的氣氛中獲得啟迪和創新。同時，要將教學內容與教師們的科研項目相結合，甚至學生加入到項目的研究試驗中去。本課程團隊教師的科學研究項目大都來源于學科理論研究前沿或來源于工程實際應用，具有較高的學術或技術含量。以第四章中的固體廢物的溶劑濕法浸出處理為例，在講述溶劑浸出原理、典型浸出反應及各種處理處置工藝等理論性知識的同時，結合我們老師的國家自然科學基金項目如砂質高嶺土中鐵清潔浸出反應機理及動力學研究、垃圾填埋場中有機污染物滲出及降解機制的研究等，分析在濕法冶金理論基礎上展開的科學技術研究技術思路，結合課程內容闡述實驗過程中溶劑與研究對象（物料）中的目的組分選擇性地溶解動力學過程及反應機制。這樣也為有志于繼續學習深造或從事研究工作的學生提供學習的機會，多方位指導學生，這樣有利于培養學生綜合分析問題的能力，同時對于提高學生團隊合作和創新能力都具有一定的作用。另外從工程教育的角度，也利于培養學生形成正確的科研思路，提高畢業論文教學環節學生的科學實驗研究能力。

2.5 構筑實踐教學體系，提升工程應用能力

工程教育認證重點強調的就是學生工程應用能力的培養，就是要求學生能夠把所學的理論知識應用在實踐中，解決實際問題。我們教學團隊教師以“創新創業項目”或“挑戰杯競賽”等活動為契機，激發學生的科研熱情。通過問題、案例或項目將工程實際與理論學習密切結合起來。如通過“互聯網+創新創業”競賽活動，同學們對工業尾渣資源化生產陶瓷磚項目從立項論證、方案設計、實驗研究到大數據分析、應用評價等方面進行工作，使學生綜合工程應用能力得到了提高。在課堂授課時對重要章節內容進行專題討論，以小組（3～4學生）為單位對不同的固廢破碎、分選處理技術教學多媒體演示、講解、討論，并且在實驗過程中對磁選機、搖床實際操作，取得了良好的教學效果。

另外適當安排學生的自學計劃。工程教育認證背景下的核心教育模式是培養學生的自主創新能力，以學生為主體，采用啟發式、誘導式教學，激發學生的學習興趣和熱情。學生在自學前可根據自學內容提出重點和要求， 也可以思考題的形式給出， 讓學生帶著問題學習， 以提高學生自學的效率，培養學生的自學能力。以第五章中的固體廢物的微生物浸出為例，針對水處理污泥新固廢污染源，從生物堆浸冶金技術角度，我們讓學生在課外時間查閱相關資料，提出自己關于水處理污泥的“三化”見解，并鼓勵他們按照自己的理解上臺進行專題講解， 教師再根據學生的講解情況進行補充完善與補充。這種教學方式活躍了課堂氣氛，有助于培養學生的創造性思維和獨立思考能力，鍛煉了學生的語言表達和總結歸納能力， 有利于學生對知識的理解， 還能養成整體把握知識的習慣，考查學生運用專業知識解決實際問題的思路與能力，讓他們親自去體驗、感受， 并從中品嘗艱辛， 積累經驗， 享受成功， 獲取信心，也為學生創造了一個施展才華的空間。

2.6 通過工廠實習，促進開放式教學

固體廢棄物處理與處置是一門涉及多學科的綜合性課程，它的實踐性和應用型都較強，而工程認證目標就是強化學生工程能力的培養，就是要求學生能夠把所學的理論知識應用在實踐中，解決實際問題。

所以在大四上學期，我們對畢業班學生開展（時間三周）環境工程綜合（廢水、固廢、廢氣污染控制）實驗教學，選擇幾個實習工廠，以開放式教學的形式擬定研究調查專題項目，讓學生到工作現場去感受、體驗、對比，團隊教師可以與學生互動，形成以學生為中心的實訓教學氛圍，以培養學生的創新和實際運用能力。比如講到焚燒處理時，學生在教師的帶領下來到景德鎮垃圾焚燒發電廠，現場了解城市生活垃圾的熱處理工藝過程；講到填埋處置時，首先將這部分內容作簡要的講解，弄清固體廢物的衛生土地填埋的基本原則，再去參觀景德鎮呂蒙垃圾填埋場，在景德鎮垃圾填埋場現場闡述了解場地構筑的原則、垃圾滲濾液水的產生及處理措施、氣體的產生及控制、填埋技術的運用等內容，以達理論與實踐相結合目的。采用這種開放式教學方法， 同學們普遍反映學習效果要遠遠好于僅單一的課堂授課，利于更好地的理解與掌握課本知識。

3 結語

隨著我國未來社會建設城鎮化、現代化發展，固體廢棄物處理與處置技術作為環境工程中“三廢”治理技術之一，肩負著推進工業生態化產業升級的重要使命。我們必須針對固體廢棄物處理與處置的課程特點以及在教學中遇到的問題，因地制宜開展該課程課堂教學內容和教學方式的改革與實踐，實施多元化的教學，發揮學生的主觀能動性，變被動學習為主動學習，提升學生的綜合工程應用能力。在工程教育認證制度的推動下，固體廢棄物處理與處置課程教學將會不斷地得到充實和完善。

參考文獻

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