雙一流背景下固廢專業(yè)課程體系改革與環(huán)境工程實踐

[摘 要]以培養(yǎng)環(huán)境工程領(lǐng)域國際化、交叉型、復合型人才為目標，對固廢專業(yè)課程體系進行了改進，同時對環(huán)境工程國際化實踐進行了介紹。

[關(guān)鍵詞]雙一流;固廢課程;環(huán)境工程;改革實踐

[作者簡介]遲子芳（1982—），女，吉林松原人，工學博士，吉林大學新能源與環(huán)境學院副教授，碩士生導師，主要從事固廢處理處置與資源化研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）32-0170-02[收稿日期] 2020-04-16

環(huán)境工程作為實踐性和應(yīng)用性較強的學科門類，在社會可持續(xù)發(fā)展過程中起著十分重要的作用。吉林大學擁有環(huán)境工程專業(yè)“本科—碩士—博士—博士后”完整的培養(yǎng)體系，也是我國較早招收環(huán)境工程本科生的高校之一。同時，環(huán)境工程也是吉林省優(yōu)勢特色重點學科。我國從2015年開始統(tǒng)籌和推進“雙一流”建設(shè)方案，并于2017年9月教育部、財政部和發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布國家“雙一流”建設(shè)名單，這為我國教育綜合實力和國際競爭力的提升奠定了堅實基礎(chǔ)和有力保障。吉林大學作為國家“雙一流”建設(shè)大學A類院校，環(huán)境工程專業(yè)所屬的新能源與環(huán)境學院又是吉林大學“雙一流”建設(shè)學院。如何加強特色發(fā)展、全面提升人才創(chuàng)新能力和培養(yǎng)體系至關(guān)重要。此外，固體廢物處理處置作為環(huán)境工程的核心課程，其進一步的改革也勢在必行。

一、固體廢物專業(yè)課程體系改革

在已有固體廢物課程改革策略的基礎(chǔ)上[1]，如：“教材—教學—科研成果”融合法、“兼容課程”整體學習法、考核模式多樣化等，進一步拓展其改革措施。

（一）加強以問題為導向的教學模式

傳統(tǒng)的老師授課教學方式以使得課程教學枯燥乏味，多媒體手段的引入在很大程度上解決了這個問題，但仍不能很好地將學生注意力充分調(diào)動起來。利用“引導—討論—啟發(fā)”的教學模式，結(jié)合提問、分組討論、集中匯報、教師解答相結(jié)合的手段，讓學生有足夠的機會參與到每個教學環(huán)節(jié)中，加強課程知識的了解和掌握，形成自我的知識結(jié)構(gòu)體系，有效拓展其學習和創(chuàng)造潛力。

（二）本科生導師制

本科階段是大學生形成獨立思維能力和創(chuàng)造能力的關(guān)鍵時期，本科生導師制的實施對于增進師生關(guān)系、對學生進行精準指導具有重要意義。老師可以根據(jù)每位學生的特點，針對性地開展一些教學實踐，讓每位學生能輕松地拓展自己知識體系。對于有出國意向的本科生，可以提前對其進行方式方法的指導，讓其少走彎路。而對于創(chuàng)新能力強的學生，可以通過大學生創(chuàng)新項目實踐來培養(yǎng)其分析問題、解決問題的能力，也有助于培養(yǎng)其團隊精神。

二、吉林大學環(huán)境工程改革實踐

為了推動國家“雙一流”建設(shè)，在吉林大學研究生院和國際合作處的大力支持下，環(huán)境學科學生組建多支交流訪學團，前赴美國、加拿大、日本等國家著名高校和企業(yè)開展學術(shù)交流活動，進一步提升了本科生和研究生培養(yǎng)的國際化水平[2]。

（一）美國短期學術(shù)交流實踐

2018年11月訪問團到美國萊斯大學Pedro Alvarez院士的研究組，讓學生體會到了世界先進水平的學術(shù)環(huán)境。先后參觀了環(huán)境工程、物理化學、電化學、微生物等實驗室，美國學生的嚴謹與條理性也給大家留下了深刻的影響。此外，實驗室安全課程培訓以及實驗方法和操作的訓練，也使學生收獲頗多，這些對學生增強專業(yè)知識和實踐技能都有較大的提高。

學生通過高分子聚合物負載納米零價鐵、C3N4- guanine的合成、膜電極制備等一系列試驗實踐環(huán)節(jié)不僅增進了對先進儀器設(shè)備的使用和實驗操作，而且也領(lǐng)略到了萊斯大學濃厚的學術(shù)氛圍、嚴謹?shù)闹螌W理念和一絲不茍的研究態(tài)度。納米零價鐵（nZVI）因具有修復費用低，環(huán)境擾動小和健康風險低等優(yōu)良特點被廣泛應(yīng)用于環(huán)境修復領(lǐng)域。但裸露的nZVI容易發(fā)生團聚，易被氧化成鈍化層，導致其在土壤中的反應(yīng)活性和遷移能力迅速降低，最后難以達到降解目標有機污染物的目的。采用polymer負載nZVI來實現(xiàn)水體中NAPL的高效穩(wěn)定去除。此外，訪問學生也了解了g-C3N4的煅燒和C3N4-guanine的合成方法。而合成膜電極是將合成的羥基金屬氧化物均勻分散在水中，然后均勻涂布在活性炭電極上。所合成的惰性膜電極具有比表面積大，電子傳輸效率高等優(yōu)點，有利于污染物吸附，同時變電場的存在能使富集在電極上的污染物得到充分的降解和去除。

（二）加拿大短期學術(shù)交流實踐

2019年4月訪問團抵達加拿大英屬哥倫比亞大學進行交流和學習。先后參觀了地球科學系和冶金工程系重點實驗室，詳細了解了其實驗儀器、原理以及實驗方法，加深了學生對實驗原理的認識。隨后，對北美地區(qū)大型金屬廢礦—大不列顛礦及其廢水處理廠進行參觀學習，拓寬了學生們的實踐經(jīng)驗。該廢水處理廠主要處理礦山酸性廢水，處理能力高達500，000立方米/每年。具體流程為：

1.首先收集礦區(qū)酸性廢水，通過管道輸送至水力渦輪發(fā)電機，利用高海拔的重力勢能進行發(fā)電，然后將發(fā)電后的酸性尾水通過特制管道輸送至廢水處理廠，使其與石灰在反應(yīng)罐中進行充分混合，發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，其反應(yīng)過程主要包括：

CaCO3+H+=Ca2++HCO3-

Ca（OH）2+2H+=Ca2++2H2O

2.將混凝沉淀形成的金屬污泥轉(zhuǎn)移至沉淀池，其中沉淀池中部分污泥被泵至反應(yīng)罐進行再次利用，底部沉淀污泥被輸送至污泥處理房進行脫水處理。

3.對酸堿中和反應(yīng)和金屬沉淀后的處理水進行pH調(diào)節(jié)，使其達到該地區(qū)海水pH（pH=9）后再排放。經(jīng)過多年環(huán)境修復，溫哥華Britannia Beach地區(qū)的生態(tài)環(huán)境已逐步恢復。讓學生們充分了解礦山污染的嚴重性和治理的艱難性，強化了其對專業(yè)知識的進一步思考。

（三）日本短期學術(shù)交流實踐

2019年8月訪問團先后到日本東京大學、筑波大學和早稻田大學進行了專業(yè)講座的學習，隨后對芝浦水再生中心、澀谷清掃工廠、外郭放水路等地進行參觀和學習，使學生深入了解了日本水處理中心、垃圾焚燒場等污水處理設(shè)施，提升了環(huán)境工程的專業(yè)實踐視野。

芝浦水再生中心于1931年開始運行，是東京歷史上第三家水再生中心。處理后的水排放至東京灣（運河）內(nèi)。部分再生水經(jīng)纖維過濾后用于清洗、冷卻中心內(nèi)的機械設(shè)備或用作洗手間的清洗用水外，大部分經(jīng)臭氧進一步凈化后提供給附近地區(qū)用作洗手間清洗用水等。水再生過程中產(chǎn)生的污泥則加壓輸送至南部污泥處理設(shè)備進行處理。處理水的水量豐富、水質(zhì)穩(wěn)定，能夠有效地用作再生水。因此，芝浦水再生中心利用過濾等設(shè)施去除水中細小雜物后，再加入次氯酸鈉消毒，可用于清洗、冷卻中心內(nèi)的設(shè)備，或用作洗手間的清洗用水等。澀谷清掃中心的垃圾焚燒發(fā)電流程工藝與國內(nèi)基本一致。在有害氣體處理方面，焚燒后產(chǎn)生的氣體在進入煙道之前，通過苛性鈉等藥劑對氮氧化物及二噁英等有害物質(zhì)進行處理，再經(jīng)過布袋（過濾式）集塵器、活性炭吸附裝置來保證氣體能夠達標排放。澀谷對周圍居民的相關(guān)宣傳教育也做得很到位。此外，完善的監(jiān)督機制、中心內(nèi)的自檢實驗室以及第三方監(jiān)測機構(gòu)輔助監(jiān)督等一系列措施，也值得我們借鑒。

（四）新加坡短期學術(shù)交流實踐

2019年10月訪問團先后到新加坡國立大學、南洋理工大學進行短期學習，并參觀了新加坡“新生水廠”。其核心工藝為：①空心膜超微過濾比較大的雜質(zhì);②半透膜反滲透去除病毒、細菌等;③紫外線消毒。經(jīng)過上述三個步驟的處理，新加坡人的生活污水華麗地變身為超凈水。此外，先后參觀了南洋理工大學的地球科學學院、土木與環(huán)境學院，以及水力學和水化學實驗室等。在新加坡國立大學參觀了土木與環(huán)境學院，了解天氣變化、水循環(huán)修復、空氣污染、廢物處理、環(huán)境友好發(fā)展、可替代能源、增強水質(zhì)等特色研究方向，拓寬了學生的國際化視野。

經(jīng)過短期的訪問學習，對新加坡的水資源和環(huán)境現(xiàn)狀有了較為系統(tǒng)的了解，特別是關(guān)于水的來源、海水淡化技術(shù)、新生水處理技術(shù)以及可持續(xù)發(fā)展的理念與實踐，完整地了解了新加坡宏觀水利工程以及生產(chǎn)生活廢水的微觀處理過程。

參考文獻

[1]遲子芳，趙勇勝，董軍，等.環(huán)境工程教學改革及固體廢物專業(yè)課程體系的探索[J].教育教學論壇，2014（25）：41-42.

[2]吉林大學新能源與環(huán)境學院.國際學術(shù)交流系列報道[DB/OL].http：//cer.jlu.edu.cn/kyyxs/xsdt.htm，2019-1-9.