基于 “卓越工程师”培养的 《水污染控制工程》教学改革研究

明银安，张娜，余训民，张莉，王营茹 （武汉工程大学环境与城市建设学院，湖北武汉430074）

“卓越工程师教育培养计划”是 《国家中长期教育改革和发展规划纲要 （2010-2020年）》中的高等教育重大计划，是大规模工程教育改革的信号。通过校企联合培养方式，着重培养学生的创新精神、工程素质以及工程实践能力，为走新型工业化道路和建设创新型国家提供坚实的人才支撑和智力保证。《水污染控制工程》课程是一门集理论-实验-工程实践教学为一体的核心专业课程，是高等院校环境工程专业必修的一门重要技术基础课程，也是卓越工程师教育培养计划中不可缺少的重要课程。它也与工程实际紧密联系，有助于培养学生科学的思维方式和分析解决环境工程实际问题的能力。因此，在新形势下，《水污染控制工程》的教学需要更加专而精，要大力加强学生工程素质及实践能力培养，形成能够自我调整和更新的独特的、面向卓越工程师培养体系的教学改革❶❶武汉工程大学教学研究项目 （X2011013）。。

1 转变教学理念

兴趣是学习成功的秘诀，是获取知识的开端，是求知欲望的基础，学生的学习兴趣对学习好坏有直接的影响。目前，国内大多数学校采用的是传统的以教师为中心的教学模式，学生在上课时长期处于一种被动接受的状态，而不是产生学习兴趣主动获取知识。为了更好的培养符合 “卓越工程师计划”的水处理工程师，在教学过程中，应转变传统的理念，确立 “以学生为主体，以教师为主导”的现代教学理念，从而充分发挥学生学习的主动性。

教学不仅需要教师不辞辛劳地讲授，更多的是需要教师以变化多端的形式去调动学生的积极性和主动性。教师应以职业活动为导向，以工程素质为基础，突出能力目标，以学生为主体，以实训为手段，必须把培养学生 “自我学习能力”放在突出的位置上。每次上课之前，都要要求学生充分预习，对教学内容进行初步了解；在授课过程中，改变过去逐一讲解的做法，将需要讲解的教学内容融会于各个问题之中，使学生产生疑问，渴望得到解答，从而激发起学习兴趣。此外，可以要求学生在课外查阅相关资料，进一步学习课程内容以便拓展知识面。采用这种方法不仅培养了学生的学习兴趣和主动学习的意识，调动了学生学习的主动性和积极性，同时也锻炼了学生的自学能力。同时，为了消除对教师的过分依赖性，建议一般不采取有问必答的方式直接回答，而是有意识地引导他们把已有的知识与遇到的问题结合起来分析，创设 “问题情境”，得出解决办法。授课结束前，教师要进行总结性讨论，进一步提出一些综合性和探索性的问题来引导学生的思维活动［1］。成功的教学不仅是重视学生对基础知识的夯实，更要注重对学生创新能力的培养。所以，在教学中既要充分发挥教师在授课时的主导作用，又要调动学生在学习时的主观能动性，体现因材施教和个性培养的教学思想。

2 改革教学内容与教学模式

环境工程专业培养的是具备城市水、气、声、固体废物等污染防治和给排水工程、污染控制规划和水资源保护等方面的知识，能在政府部门、规划部门、经济管理部门、环保部门、设计单位、工矿企业、科研单位、学校等从事规划、设计、施工、管理、教育和研究开发方面工作的环境工程学科高级工程技术人才。要培养符合 “卓越工程师”要求的工程人才，必须设计适当的教学体系为载体来进行能力培养和素质教育，强化知识结构的设计与建设，使每一个模块构成一个适当的训练系统。只有合理区分专业共性知识要求和特色培养要求，才能满足 “厚基础、宽口径、重能力、有特色”的专业人才培养要求［2］。

2.1 建设面向 “卓越工程师”培养的 《水污染控制工程》新教材

《水污染控制工程》课程的典型教材有2套，一是张自杰等主编的 《排水工程》（第4版），该教材有一定的理论深度，计算例题、常用资料图表较齐全，使用方便，但版本较老 （2000年版）；另一套是高廷耀等主编的 《水污染控制工程》（第3版），该教材为 “十一五”国家级规划教材，理论程度难易适中，增加较多构筑物图片、新型工艺等，但尚缺乏某些反应器的完整计算例题及常用资料图表等，使用起来有不便之处。拟通过整合 “三模块”的教学内容，并加入注册环保工程师的考试内容，建设一套难易适中，使用方便，适用性强，颇具特色的 “卓越工程师”培养 《水污染控制工程》新教材。

2.2 整合理论教学内容，形成 “三模块”教学模式

《水污染控制工程》（上、下）内容多，特别是下册，处理方法多，上课时间长，学了后面，忘了前面，学生的感觉是就在不停地学各种处理方法，很难做到内容的前后贯通和有机结合。应根据学生的学习特性，对理论授课内容进行整合，形成3大模块：管网模块、城市污水处理模块和工业废水处理模块。首先，管网部分略讲，掌握基本概念、排水系统组成及设计、计算方法；其次，以城市污水处理为基础，将污水物理处理、好氧生物处理及污泥处理处置有机结合，掌握城市污水二级处理的典型流程和脱氮除磷工艺、城市污泥处理处置工艺；最后，将工业废水处理模块作为延伸部分，根据学校特色进行加深。通过阶段性和针对性的分层整合，使教学内容由浅入深，循序渐进，达到夯实基础、突出重点的目的。

2.3 依托学校专业优势，体现特色，实现 “三结合”

没有特色就没有优势，没有优势就没有生命。依托学校以化工与环境资源为特色的学科优势，本着服务化工与矿山企业的环境保护宗旨，紧密围绕环境工程专业特色，实现 “环化结合”、“环矿结合”和“环资结合”。即在理论授课过程中，通过以 “化工、矿山废水处理”及 “资源化利用”为 “案例”，贯穿于整个理论教学过程中，使学生在学习各种工业废水处理方法的同时，重点掌握以化工、矿山和资源化利用为主的废水处理应用技术，彰显特色，增强核心竞争力，为化工、采矿和环保等行业培养卓越的水处理工程师。

3 实验教学体系改革

3.1 理论授课与课程设计、毕业设计紧密结合，实行 “三步走”

理论知识的学习是枯燥的，只有在要用的时候，学习才能有成效，才能激发兴趣，并能学得活起来。因此，在理论授课的过程中，要将课程设计与理论授课结合起来，每学习一种处理方法，就计算一种处理构筑物，在学习过程中，把课程设计分成多步任务，然后逐个作为课后作业布置下去。

（1）第1步：掌握单元污水处理构筑物的设计计算。要求学生将所设计计算的内容与实际应用联系起来，学以致用。

（2）第2步：进行课程设计。对单元处理构筑物进行选型，从作业中选取计算好的处理单元进行流程组合，设计一个典型的城市污水处理流程，进行高程计算、平面布置、高程流程图和平面布置图的绘制。这样既节约了课程设计计算的时间，又让学生有更多时间进行综合思考和绘图，提高设计成果质量。

（3）第3步；进行毕业设计。毕业设计要求水处理方向的学生进行工业废水处理工艺设计。

通过分 “三步走”，由浅入深，由易到难，循序渐进，使学生能确实掌握污水处理系统的设计计算、流程选择和设计图纸的绘制，培养学生的动手能力和应用能力，增强工程素质及实践能力。

3.2 构建 “三层次”实验模块，夯实基础，培养综合应用与创新能力

秉承 “训练基本技能、了解生产过程、熟悉仪器设备、增强实战欲望”的实验教学思想，促进学生个性发展，建立 “基础型、综合设计型和创新型”3层次实验模块。

（1）第1层次：基础型实验。所有学生必选，其目的在于加深和巩固该课程的基本知识与原理，树立工程观点，培养学生分析问题和解决问题的能力。

（2）第2层次：综合设计型实验。设置适量实验，任选其中一部分实验项目，利用实验室的开放机制和平台，由学生自选实验项目组成实验小组，采用一体化组合实验装置或者单元实验装置的组合，在课程组教师的指导下开展实验。学生应充分综合水处理方法、环境微生物工程学、环境监测、固体废物处理处置等相关课程的理论知识与实践技能，着重培养学生综合运用知识、独立分析和解决问题的能力。

（3）第3层次：创新型实验。依托学校拥有的国家级和省级实验教学示范中心平台，建立由大学生课外科技项目、校长基金项目、示范中心创新项目及教师科研项目等方面组成的本科生科学研究平台，通过学生和教师之间的双向选择、导师指导、评估验收等方式进行教学研究。

4 加强校企合作，建立联合培养模式

实践是工程的灵魂，也是工程教育的本质要求。工程教育要求高校从封闭的校内培养走向开放的校企合作培养，高校与企业一起，协同育人、合作办学、共同指导。“卓越工程师计划”的培养是一项新生事物，是艰辛而长期的教学改革任务，现在还处于试点阶段。“卓越工程师教育培养计划”与传统的高等教育本科培养计划模式相比较，其突出之处就在于四年本科培养阶段，增加了企业工程实践教育的内容，缩减了校内课堂理论的验证型教学课程，使参加 “卓越计划”培养的学生早一年走出 “象牙塔”，步入企业工程设计创新领域［3］。

在这一过渡时期，对于 《水污染控制工程》的教学改革也必须服从大环境。因此，应该建立校企联合培养新机制，开创 “3.5+0.5“的人才培养新模式，即设置课内外2个实践平台，要求每个学生顶岗实习半年，经历16个以上的工程项目，并且每个学生都有一名企业工程师导师指导。具体内容是，在四年学制的最后一个学期，学生完全离开学校，进入富有挑战性的高新环保企业，参与企业的实践工作。学生顶岗实习半年，必须经历5个污水处理工程现场调试项目、5个污水处理工艺方案和参与5个项目的工程设计，最后完成毕业设计。在此期间，实行双导师制，每一位学生都有2名导师指导，一名为本校教师，另一名为企业优秀工程师，双导师的指导能让学生有更多的机会参与到老师的科研活动和工程项目中，这为培养学生的创新意识和工程技术开发能力提供了直接的指导和项目平台。此外，引进一线专家登上讲台——聘请企业优秀技术骨干走进课堂为学生做讲座、指导实习实训、指导毕业设计，在省内外2-3家高新环保企业建立教学基地，并注重国际交流，聘请国外客座教授给学生做讲座，掌握国际学术动态，以卓越工程师培养作为工程教育提升的突破口和切入点，以 《水污染控制工程》为工程教育改革的重点，依托产学研战略联盟，创建具有学校特色的工程教育模式，逐渐实现卓越工程师的精细化培养。

5 结语

《水污染控制工程》理论与实践教学改革是一项重要且艰巨的任务，要实现培养学生的创新能力以及全面完成卓越计划规定的各项任务的目标，就需要从事人才培养工作的教师和实验人员不断地研究、探索和思考。在实际教学过程中，应当不断创新，寻找最佳的教学方法。实施创新教育，需要多注重训练学生的创新思维，特别是培养学生的自主创新能力，同时也需要不断的推进教育改革，发挥实验、实践教学的作用，才能更好的培养学生的工程与创新能力，实现卓越计划的培养目标。

［1］王华容 .大学生学习适应性及其影响因素研究 ［D］.南京：南京师范大学，2006.

［2］陈素娟，王小治 .环境科学与工程卓越工程师培养探讨 ［J］.中国科教创新导刊，2012（23）：193-194.

［3］段蓉，董涌波 .“卓越工程师教育培养计划”的认知与实践 ［J］.宿州学院学报，2012（8）：78-80.