面向產出導向的《環境工程原理》課程建設的研究

高常飛,楊啟霞

(煙臺大學 環境與材料工程學院,煙臺 264005)

工程教育認證的核心內涵要求,各課程需建構面向產出導向的課程體系,并持續改進。專業課程在面向產出的實踐過程中,以《環境工程原理》課程為例,在教學過程中實施質量監控,定期對畢業要求進行達成情況開展評價。建立面向產出的質量體系,即需要主要教學環節應建立與畢業要求相對應的質量控制要點[1]。聚焦評學,每個教學周期開展面向產出的課程教學合理性質量評價,而不是常規的教學檢查。

煙臺大學《環境工程原理》課程為48學時,教材采用清華大學胡洪營教授編寫的《環境工程原理》[2]。本課程是對環境工程相關領域涉及的具有共性的“單元操作”進行研究的一門學科。從技術原理上看,種類繁多的環境污染控制技術可以分為:隔離技術、分離技術、轉化技術三大類。將隔離、分離、轉化等技術原理應用于具體的污染控制工程,將涉及流體輸送、物質傳遞、熱量傳遞、分離工程和反應工程等基本原理,利用單元操作基本原理對提高污染控制設施的效率有重要意義。因此,環境工程原理的主要內容包括環境工程原理基礎、分離過程原理及反應工程原理這三部分[3]。

煙臺大學環境工程原理課程緊密結合環境工程類的專業特點,圍繞單元操作原理和應用為主題,系統介紹各單元操作的基本原理、基本計算方法及工程應用,使學生掌握各種單元操作的基本原理及典型設備的設計計算方法,提高分析和解決環境工程實際問題的能力。

一、課程改革

(一)課程教學目標設置

基于成果導向教育理念,環境科學與工程及環保設備工程專業的本課程目標必須符合畢業要求指標點。本課程設置教學目標3個,畢業要求指標點3個。如表1,本課程設置目標與畢業要求指標點對應相互支撐。

表1 課程目標與畢業要求指標點支撐關系

(二)面向產出導向教學內容設置及教學要求

1.教學重點與難點

教學重點:使學生掌握環境工程原理的基本概念、基本理論和相關計算:主要包括物料與能量衡算、流體流動、熱量傳遞和質量傳遞過程的基本概念、理論、計算;使學生掌握分離過程的原理:主要包括沉降、過濾、吸收、吸附、離子交換、萃取、膜分離等基本分離過程的原理;掌握沉降、過濾、吸收過程的工藝計算和設計型計算。

教學難點:將隔離、分離、轉化等技術原理用于具體的污染控制工程,培養學生分析問題和解決問題的能力。根據環境工程設計工藝要求和物系特性,對學生進行單元操作和設備選擇的能力培養;綜合已學知識對單元操作進行選擇、設置,對工藝進行選擇,提高對過程和科學的研究能力。

2.教學內容及教學安排

《環境工程原理》課程共計10章,本課程教學以解決實際環保領域工程問題為目的,培養學生工程意識,在工程設計過程中采用科學方法進行理論校核和系統計算,使學生具備解決復雜工程問題能力,為學生在行業發展中技術問題的研究培養工程理念。

(三)課程考核與評價方式

1.考核方式

本門課程采用平時成績和期末考試成績綜合評定的方式,其中平時成績占30%,期末考試成績占70%[4]。

平時成績(按30分)組成:課程作業占20分、出勤與課堂表現占10分。期末考試以教學大綱為依據,難度適中,題量適度,采用閉卷形式,考試時長120分鐘。課程目標達成考核與評價方式及成績評定,如表2所示。

表2 課程目標達成考核與評價方式及成績評定

2.考核評價標準

如表3所示。

表3 課程考核評價賦分標準

二、面向產出導向課程改革效果評價

(一)教學效果評價

采用定量計算法對本課程的87名學生進行畢業要求的達成度評價,先依據已經確認合理、可靠的考核成績計算出支撐畢業要求各個分解指標點的課程達成評價值[5];將課程達成評價值相加,得出該相應畢業要求指標點的評價值;以此計算出畢業要求各項指標點的達成度評價值;取其最小值,即為該畢業要求達成度評價值;最后對畢業要求達成度評價值進行分析和比較,開展教學反思與持續改進工作,從而保障各個教學環節、課程體系、教學大綱均能圍繞畢業要求達成這個核心任務來實施。教學評價達成度自評結果如表4。

表4 教學評價達成度自評結果

(二) 課程目標達成度結果分析

基于課程考核成績分析法計算數據,得到87名學生個體課程目標達成情況[6]。分析可知,課程目標1理想,是由期末測試環節支撐,大部分學生都在目標期望值之上;課程目標1和目標3比較理想,在目標期望值之上的個體數量較多,說明大多數學生對課程基本概念、計算、工程設計及數據校核的能力達到預期;課程目標2在期望值之下的個體數量明顯增多,該目標主要考核學生精度設計的應用能力,說明學生理論聯系實際的能力有待加強。由此說明,面向產出導向的課程教學總體目標達到了較好水平,課程改革及考核標準可較好反映學生對知識的掌握情況,教學評價方式合理。但課程目標2處于中等水平,說明在教學過程中需對學生部分個體進行強化知識點的理解,提高學生課前預習及課上參與度,激發學生對工程問題進行有益攻關和設計的興趣,充分調動學生學習的主動意識。

(三) 持續改進措施

針對于此次課程目標達成情況,提出的改進措施:

課程目標1:繼續加強環境工程原理基本知識概念和專業術語的教學過程,通過課堂練習互動的方式增加基礎知識的鞏固,達到強化基本原理理解的效果。課堂互動繼續強化,讓學生參與教學,熱愛發言,提出疑問,把知識點的講解深化到探討和小組討論中。

課程目標2:繼續加強環境工程原理課堂教學過程,加深學生對各種工程環節設計,計算方法的選擇合理性的案例講解;結合平時作業增加習題講解環節,提升學生應用基礎知識分析和解決問題的能力。提高學生專業知識的重視程度,把專業知識和工程案例進行有機結合,強化工程問題的解決。

課程目標3:繼續加強工程設計課堂教學和實踐教學過程,加強實踐環節,在工程實踐案例教學的過程中,使學生熟悉各種工程設備運行原理和設計方法,提升工程問題處理的能力。給學生預留思考題和設計計算題,強化課下的自學能力。對工程設計中出現的問題及時解決,提高專業技能的掌握程度。

三、結語

《環境工程原理》是環境工程專業核心課程,在面向產出導向的課程建設過程中,對教學評價方法、教學設計、教學方式進行不斷優化,使教學目標與畢業要求能夠緊密結合,實現課程育人目標。以課程建設為抓手,科學合理設置評價指標點,學生對工程設計和工程問題的解決具有堅實理論基礎,提高了畢業學生工程理念,豐富了學生工程視野,是應用型人才培養的有益嘗試。