高校《環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)》課程互動教學(xué)模式探索

余 麗，端 允，曹 昉

(太原理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024)

環(huán)保設(shè)備是環(huán)境污染治理工程中的核心之一，是環(huán)境污染治理工程重要的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)和運(yùn)行保障[1]。通過《環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)》課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備的宏觀概念，掌握廢水處理、大氣污染防治、固體廢棄物處理與處置等方面環(huán)保設(shè)備的原理與設(shè)計(jì)、運(yùn)行與管理等基本知識的能力，為學(xué)生能夠進(jìn)一步獨(dú)立分析和解決工程實(shí)踐問題奠定基礎(chǔ)，為畢業(yè)后從事環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)、工藝設(shè)備選型以及設(shè)備開發(fā)打下較好的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

環(huán)保設(shè)備是環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容之一，環(huán)保產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展必然帶動我國環(huán)保設(shè)備制造業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大[2]。環(huán)保設(shè)備涉及范圍廣，并不是短時(shí)期能夠集中掌握的。從認(rèn)識實(shí)習(xí)到課程學(xué)習(xí)，再到課程結(jié)束后的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等，在這些現(xiàn)場實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)都能看到企業(yè)或工廠采用的環(huán)保設(shè)備，但是學(xué)生的串聯(lián)式學(xué)習(xí)能力較弱。面對專業(yè)認(rèn)證的嚴(yán)格要求，工程類畢業(yè)設(shè)計(jì)類別占70%以上，遠(yuǎn)超過論文類[3]。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)污染處理工程項(xiàng)目必然會對工藝中用到的環(huán)保設(shè)備進(jìn)行選擇，而環(huán)保設(shè)備的選型也是學(xué)生的弱點(diǎn)。

因此，環(huán)境工程專業(yè)的環(huán)保設(shè)備課程的教學(xué)改革，是工程教育認(rèn)證的具體要求[4]。本文針對該課程現(xiàn)有的教學(xué)模式中存在的問題，提出了課程教學(xué)改進(jìn)方法和建議，以期提高本科生課程教學(xué)水平、培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的優(yōu)秀本科畢業(yè)生、更有效地實(shí)現(xiàn)環(huán)境工程專業(yè)本科的培養(yǎng)目標(biāo)。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀與突出問題

目前，環(huán)境工程專業(yè)的環(huán)保設(shè)備課程教學(xué)學(xué)時(shí)較少且考核要求較低，相關(guān)實(shí)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)被弱化。各大高等院校關(guān)于這門課的開設(shè)情況不盡相同，清華大學(xué)、山西大學(xué)、大連理工大學(xué)等環(huán)境工程專業(yè)沒有開設(shè)這門課程，而是將涉及到的環(huán)保設(shè)備分散到水、大氣、固廢等相關(guān)課程進(jìn)行講解。沈陽理工大學(xué)、江蘇城市職業(yè)學(xué)院等環(huán)境工程專業(yè)將環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)作為專業(yè)必修課程，復(fù)旦大學(xué)等環(huán)境工程專業(yè)將環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)作為專業(yè)選修課。太原理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)將該課程作為學(xué)科基礎(chǔ)課。

針對工程教育專業(yè)認(rèn)證12條通用標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)該課程的理論教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣，進(jìn)行課程達(dá)成度評價(jià)。雖然近三屆學(xué)生的畢業(yè)要求綜合達(dá)成度評價(jià)結(jié)果為達(dá)成，但其中還存在一些關(guān)鍵的問題，導(dǎo)致一小部分學(xué)生在根據(jù)污染特性選擇合適的工藝設(shè)備等綜合應(yīng)用和深度理解性的問題上缺乏解決思路。

1.1 課程在相關(guān)專業(yè)課之前或同時(shí)開設(shè)

在學(xué)習(xí)該課程時(shí)，學(xué)生還未具備專業(yè)課知識，導(dǎo)致學(xué)生對環(huán)保設(shè)備在工藝中的定位認(rèn)識不足，分析環(huán)境工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力欠缺。環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)課程是在第六學(xué)期進(jìn)行，僅有24學(xué)時(shí)。此時(shí)，雖然與環(huán)保設(shè)備相關(guān)的專業(yè)課水污染控制工程、大氣污染控制工程也在開設(shè)，但由于這些專業(yè)課學(xué)時(shí)長，學(xué)生還沒有學(xué)到相關(guān)工藝，只能認(rèn)識到環(huán)保設(shè)備的概念、原理和相關(guān)參數(shù)，而對這些單體設(shè)備在成套設(shè)備或生產(chǎn)線上的應(yīng)用沒有具體概念。

1.2 環(huán)保設(shè)備與工藝之間的脫節(jié)

專業(yè)課涉及的工藝相對固定，而環(huán)保設(shè)備每年都會推陳出新，導(dǎo)致環(huán)保設(shè)備開發(fā)全周期的脫節(jié)。水污染控制工程上成熟的工藝有A/O、A2/O、氧化溝、SRB等，而現(xiàn)在有一部分新型工藝已經(jīng)投入市場應(yīng)用，如太原汾東污水處理廠的納米催化電解(NCE)和膜生物反應(yīng)器(MBR)。新工藝的開發(fā)與應(yīng)用推動了新型環(huán)保設(shè)備的研發(fā)與使用。若在學(xué)生對新型工藝沒有認(rèn)識基礎(chǔ)的情況下，將新型環(huán)保設(shè)備引入課堂，會造成學(xué)生的疑惑，進(jìn)而可能導(dǎo)致學(xué)生失去捕捉新鮮事物的靈敏度和好奇感。

1.3 “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代對傳統(tǒng)教育模式的沖擊

面對“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，以理論教學(xué)為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)無法“籠絡(luò)學(xué)生的心”，學(xué)生注意力無法集中，學(xué)習(xí)興趣較低。大篇幅介紹環(huán)保設(shè)備的工作原理及結(jié)構(gòu)組成等內(nèi)容對教師和學(xué)生來說都顯得比較枯燥。單純依靠理論教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生，將會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)主動性差，遇到實(shí)際工程案例生搬硬套， 以后難以勝任環(huán)境工程領(lǐng)域設(shè)計(jì)、施工、規(guī)劃等方面的工作。“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，引起了“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的熱潮，涌現(xiàn)出慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂和混合式教學(xué)等新興教育教學(xué)模式，這勢必對傳統(tǒng)理論教學(xué)模式帶來強(qiáng)大的沖擊，進(jìn)行教學(xué)改革也是大時(shí)代發(fā)展的必然之路。

1.4 理論與實(shí)踐銜接不緊密

課堂學(xué)習(xí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)存在脫鉤現(xiàn)象。對工科教學(xué)而言，檢驗(yàn)教學(xué)效果的最好手段是實(shí)踐環(huán)節(jié)。對環(huán)保設(shè)備課程進(jìn)行實(shí)踐安排時(shí)，由于該課程涉及設(shè)備類型眾多，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)難以進(jìn)行合理的課程設(shè)計(jì)安排，對于課程所涉及的水、大氣、固廢、噪聲等設(shè)備， 教師只能選擇其中的部分內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)考查。在進(jìn)行校外實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)中，大部分環(huán)保類企業(yè)都只側(cè)重于某一種設(shè)備，或是針對某工藝應(yīng)用的專用設(shè)備。因此，環(huán)保設(shè)備相關(guān)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)安排困難，不利于學(xué)生解決實(shí)際工程問題能力的培養(yǎng)。

2 課程教學(xué)改革的探索

基于上述課程現(xiàn)狀和存在的突出問題，從實(shí)踐教育環(huán)節(jié)入手，通過將認(rèn)識實(shí)習(xí)巧妙融入課堂、將課堂內(nèi)容深入生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，探索環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)的互動教學(xué)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力，使其能夠勝任污染控制工程的設(shè)計(jì)及運(yùn)營管理等工作，具備解決環(huán)境工程領(lǐng)域中復(fù)雜工程問題的能力。

2.1 將認(rèn)識實(shí)習(xí)內(nèi)容巧妙融入課程學(xué)習(xí)

以“問題導(dǎo)入-積極參與-互為教學(xué)主角”的互動教學(xué)模式將認(rèn)識實(shí)習(xí)內(nèi)容融入課程學(xué)習(xí)。認(rèn)識實(shí)習(xí)安排在第四學(xué)期，選擇的實(shí)習(xí)地點(diǎn)分為水、氣、固廢和監(jiān)測等幾個(gè)方向，與環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)課程內(nèi)容匹配。到第六學(xué)期上環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)課程，采用“問題導(dǎo)入-積極參與-互動教學(xué)主角”的互動教學(xué)模式將認(rèn)識實(shí)習(xí)涉及到關(guān)于該課程的相關(guān)知識內(nèi)容巧妙融入課程學(xué)習(xí)。將學(xué)生分小組進(jìn)行討論，由組長發(fā)言，組員補(bǔ)充，其他組提問。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)：①讓老師更充分的掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和存在的主要問題，保證課堂教學(xué)有的放矢；②提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)好的學(xué)生帶動學(xué)習(xí)基礎(chǔ)弱的學(xué)生更好參與課堂；③以認(rèn)識實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)輔助教學(xué)，通過課程的學(xué)習(xí)加深對認(rèn)識實(shí)習(xí)內(nèi)容的理解。

2.2 課程中提前引入生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)內(nèi)容

將生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)內(nèi)容提前引入課堂中，使學(xué)生能夠有針對性地進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)，保證課程學(xué)習(xí)的延續(xù)性。學(xué)生對課堂知識的靈活應(yīng)用能力較弱，不能及時(shí)把問題反饋給老師，使得理論與實(shí)踐存在脫鉤現(xiàn)象。例如，雖然課堂上講到潛污泵的特點(diǎn)，但是學(xué)生對設(shè)備的具體安裝和維護(hù)卻缺乏認(rèn)識。第六學(xué)期上這門課時(shí)，老師已經(jīng)帶隊(duì)參與了大四學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)，能夠走入學(xué)生群體中，及時(shí)得到問題反饋，以大四學(xué)生的問題來反思和改進(jìn)對本屆學(xué)生的教學(xué)，具有十分重要的意義。通過對實(shí)習(xí)過程中遇到與課程內(nèi)容相關(guān)問題的歸納總結(jié)，在課堂中強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，提高學(xué)生對所學(xué)知識的靈活掌握，建立“課前實(shí)習(xí)—課堂學(xué)習(xí)—課后實(shí)習(xí)”的學(xué)習(xí)鏈。結(jié)合學(xué)生關(guān)心的注冊環(huán)保工程師考試和就業(yè)等方面，從實(shí)際出發(fā)將所學(xué)知識內(nèi)化。

2.3 以“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式活躍課堂氛圍

信息化技術(shù)已經(jīng)滲透到社會的各個(gè)方面。在教育領(lǐng)域中，也在進(jìn)行著信息化顛覆性變革。目前，我國鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)保設(shè)備主要有八大類，環(huán)保設(shè)備種類達(dá)到10000種之多。課堂枯燥的文本教學(xué)會導(dǎo)致學(xué)生喪失學(xué)習(xí)興趣從而應(yīng)付考試。因此，以“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式活化課堂氣氛勢在必行[5]。第一種方法是教學(xué)仿真動畫，在教授環(huán)保設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理等內(nèi)容時(shí)，可利用仿真動畫并結(jié)合生活中的實(shí)例，吸引學(xué)生的注意力。第二種方法是思維導(dǎo)圖，課堂板書盡可能采用思維導(dǎo)圖形式將知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來，以便增強(qiáng)學(xué)生記憶，并鼓勵(lì)學(xué)生用思維導(dǎo)圖做筆記，定期選取優(yōu)秀的筆記進(jìn)行展示。第三種方法是反饋練習(xí)類教學(xué)動畫，采用ppt、flash等軟件制作二維教學(xué)動畫，通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊、文本輸入等方式與動畫進(jìn)行交互，動畫反饋回答問題的對錯(cuò)情況，并給予相應(yīng)的鼓勵(lì)或懲罰，實(shí)現(xiàn)雙向互動，鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)成果。

2.4 教師提高自身工程素養(yǎng)和教學(xué)水平

教師通過交流學(xué)習(xí)、參與學(xué)生實(shí)踐教育等方式參與企業(yè)污染治理的生產(chǎn)實(shí)踐活動，不斷提高自身的工程素養(yǎng)和指導(dǎo)工程實(shí)踐的水平，及時(shí)捕捉企業(yè)中應(yīng)用的新型環(huán)保設(shè)備，并將相關(guān)內(nèi)容引入課堂中，及時(shí)填補(bǔ)課本中關(guān)于新工藝的開發(fā)與應(yīng)用所帶來的新型環(huán)保設(shè)備的研發(fā)與使用的內(nèi)容空缺；積極參加大學(xué)環(huán)境類課程報(bào)道論壇，向其他高等院校教師學(xué)習(xí)優(yōu)秀的教學(xué)改革實(shí)例；注重教育部全國高校教師網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)中心主辦的教師教學(xué)基本功大賽和網(wǎng)絡(luò)平臺上“慕課”、“金課”的在線開放課程，不斷提升自身的教學(xué)水平。

3 結(jié)語

《環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)》是環(huán)境工程專業(yè)理論性與實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程之一，與認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密。本文分析了課程教學(xué)中存在的關(guān)鍵問題，根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證提出的課程達(dá)成度評價(jià)結(jié)果，對課程進(jìn)行教學(xué)改革，提出了相應(yīng)的課程改革措施和方法。提出“問題導(dǎo)入-積極參與-互為教學(xué)主角”的互動教學(xué)模式，強(qiáng)化了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力；將不同性質(zhì)的實(shí)踐巧妙融入課程學(xué)習(xí)過程中，將理論知識與實(shí)踐過程緊密結(jié)合，構(gòu)建“課前實(shí)習(xí)-課堂學(xué)習(xí)-課后實(shí)習(xí)”的學(xué)習(xí)鏈；借助信息化技術(shù)解決傳統(tǒng)教學(xué)不利于知識內(nèi)化的難題，實(shí)現(xiàn)“課堂與實(shí)踐中學(xué)習(xí)知識，課上進(jìn)行知識內(nèi)化”。實(shí)施結(jié)果表明，學(xué)生的積極性得到很大程度的提高，主動學(xué)習(xí)的學(xué)生比例增加，對課堂討論、提交作業(yè)和期末成績的情況進(jìn)行分析，學(xué)生對環(huán)保設(shè)備選型、復(fù)雜工程問題的分析與處理能力得到明顯地提高。