从工程教育专业认证初探《固体废物处理与处置》课程的教学改革

夏光华+廖润华

摘 要：“固体废物的处理与处置”课程对工程教育能力的提升具有重要作用。该文从工程教育专业认证出发，结合学校特色与学科发展特点，分析“固体废物的处理与处置”课程教学的现状以及存在的问题，从优化教学内容、改进教学方法，加强实践教学、提升工程能力等方面探索本课程教学改革的方法。

关键词：工程教育 实践教学 固体废物

中图分类号： G424 文献标识码：A 文章编号：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

近年来，为了推动我国高等教育在新形势下的健康发展，许多工程类高校开展了工程教育认证，目的在于建立符合中国工程教育的教学质量管理体系，推进我国的工程教育改革，进一步提高高等学校工程教育教学质量，建立与工程师制度相应的工程教育认证体系。工程教育认证制度对大学生提出了以下几方面的要求：掌握环境科学与工程学科的基本理论和知识，即知识方面；掌握环境保护与治理中污染物的成分特征、种类与分布、环境监测、污染控制和环境管理等方面的基本实践技能，具有研发设计新产品、新技术的初步能力，即能力方面；接受環境科学与工程实验技能及工程训练、计算机应用以及工程设计方法等方面的基本训练，即工程方面；具备人类健康与资源环境和谐发展的理念，自觉将自然生态化原则应用于环境保护、污染物控制与监测等管理环节[1-2]，即素质要求。其中，“固体废物处理与处置”课程是我校环境工程专业工程要求中的重要专业课程。为提高这门课程的学习效果，激发学生的学习兴趣，将课堂教学内容更好地运用于工程教育实践中，该文根据工程教育认证的要求，结合理论实践教学，对“固体废物的处理与处置”课程的教学改革进行探讨。

1 “固体废弃物处理与处置”课程教学中存在的问题

目前，我们选择的是宁平主编的普通高等教育“十一五”国家级规划教材作为本课程的主要教材。根据工程教育认证要求，为培养新形势下的工程应用型人才，对现有的课程教学进行适当的完善和改革势在必行。

1.1 教材内容滞后技术的发展，内容稍显落伍

根据工程教育培养的目标，当前的“固体废物的处理与处置”的教学还存在与不断发展的环境保护新技术脱节、课程实验实践内容不够、学生对工程教育建设中的实训要求了解不多等问题。现有的教材主要基础性的介绍了固体废弃物的危害及污染控制、收集与清运、各种固体废弃物的处理与处置技术、资源化综合利用、填埋处置和危险废弃物的处理与安全处置，对固体废弃物处理处置、利用的经典理论和传统技术方法有较充分的阐述和说明，难以满足工程教育建设中对本课程的实践教学要求[3]。

随着当前全社会对环境问题的日益重视，固体废弃物处置及资源化相关工艺技术的发展和新技术的不断涌现，现有的教材对于国内外的热点问题涉及较少，教学中如何不断更新和完善这些新技术和新方法，培养具有分析解决问题能力和实践工程能力的人才是关键，进而对课程的教学提出了更高的要求。但是基于课堂的传统的教学方式还是现在的教学主流，虽然增加了多媒体教学，但是学生仍然是被动的接受知识，学生几乎没有受过项目和团队工作的实际训练，大多依赖老师所讲的课堂知识来应付考试[4]。对于固体废弃物处理与处置这门信息量大、内容繁杂、知识面广的工程技术课程来说，为使学生获得必要的理论知识与实践技能，改革这种传统教学内容与方法，调整对学生的评价方式，满足工程应用型本科院校对人才培养的要求势在必行。

1.2 强化课程的实验/实训教学内容

实验/实训教学是工程教育过程中培养学生实践能力和创新能力的重要环节，是加强实践教学、提升工程应用能力的重要保证。但是目前现有的教材内容侧重于相关的基础理论，未能够及时且更好地与当前社会经济发展中的科技新发展联系，如随着电子产品的更新换代周期缩短，使电子类产品“三化”问题突出。学生大多是按照老师的要求机械地重现传统的实验/实训操作或设计内容，缺乏独立思考和创新的能力。同时固废实验实训教学实习场所较少，致使学生缺乏感性认识，对于一些工程技术性的知识掌握起来比较吃力，难以达到实验/实训教学中提出的教学目标，因此选择一些代表性实习单位，开展“第二课堂”，提高学生的实践创新能力和课程学习的主动性是必要的。

2 “固体废物的处理与处置”课程的教学改革

围绕着陶瓷大学作为陶瓷行业专业性学科极强这个特色，坚持理论与实践并重，突出固体废物处理与处置课程教学在陶瓷行业的工程应用专业性，从本课程的教学内容和教学方法二方面进行了一系列思索与改革。

2.1 完善课程建设，充实教学内容

本课程教学团队老师通过学校的“重点课程教学”改革建设、“固体废物处理与处置”CAI课件教改项目的支持，进一步完善了课程教学培养计划，在课程内容上突出工程教育的特点。在课程的设置上，“固体废物处理与处置”课程安排在大三这个黄金时间，此外着重介绍固废处理与应用中的一些共性问题，强调学生举一反三、融會贯通能力的培养。如：粉煤灰的“三化”综合利用：作为原料生产绿色建材如“会呼吸的陶瓷海绵砖”、作为废水净化吸附剂，以废治废，以工程技术手段减少固废粉煤灰的数量和危害。

为使学生了解和掌握已有理论和方法的基础上，进一步弄清固体废弃物处理技术的新发展趋势及现实应用，有必要在教学过程中不断更新和完善教学内容，使学生们了解该学科的发展动向和前沿技术，为他们以后进行这方面的科学研究奠定基础。

因此，在采用传统板书教学方式的同时，结合多媒体教学。例如在讲授第四章固体废物的分选处理技术中，选择性运用一些动画展示固废分选过程常用装置如滚动筛、振动筛、旋流器、摇床和磁选等分选设备结构及工作原理，将书本上晦涩难懂的理论内容，以生动的图画形式展示给学生，将工程实际应用与理论学习密切结合起来，给学生留下的印象要远比板书和讲述的印象深刻得多，相应的工程理念也就能逐步地渗入到学生的思维中去，进而培养学生独立的工程意识。

2.2 采用现代手段，促进教学方法改革

采用多种教学方式，充分地使用现代教育技术手段促进教学活动开展，如将多媒体和传统的板书教学方式相结合；通过多媒体教学，对固体废弃物设备的工作原理、结构及处理工艺的内容，增加图表和动画演示，播放一些教学录像，突出形象化教学，复杂问题简单化，冗长问题明朗化，以此来提高学生的学习积极性[5]。

而对于一些重要的基本概念、重要的计算公式以板书方式进行讲解。从不同角度讲解、阐述基础理论和基本概念，在每次课程讲授后用少量的时间将上次课程的内容作一归纳总结，抽同学进行回答，根据回答问题情况进行总结，进一步强化课堂学习的内容；在下一次课程开始讲解新内容之前，提出相关问题供学生思考，使学生能够更加清晰学习的内容；在课程全部讲授完后，根据课程主线进行串讲，使学生对知识有整体的连贯性，提醒同学注意课程的重点与难点。同时结合多媒体演示性实践教学，包括单元技术过程——破碎、分选、炉排运动、集成技术过程——多媒体认识演示课件，提高学生对相关理论实践知识的理解与掌握，达到教学目的。

2.3 以工程应用实例为基础的案例教学手段

依照工程教育认证要求，为培养提高大学生的工程综合能力和工程素质，教师在课程内容中应大量引入工程实际问题和案例，促使教学内容趋向“工程化”，便于学生在抽象的知识描述与实际的工程间建立联系，从而把书本理论知识运用于工程实践当中。比如在学习城市生活垃圾的收集与清运内容时，鼓励学生以校园垃圾处理为目标，可以自己设计校园生活垃圾处理箱，对校园生活垃圾进行分类收集，并利用实验室分选、破碎设备进行预处理，同时考察校园垃圾的转运站实际运行状况，将理论付诸于实践，并对案例中存在的问题进行分析，认识到垃圾的收集与清运是连接固废产生源与处理系统的主要环节。

再比如讲到垃圾焚烧产生的烟气问题时，以建筑陶瓷行业烧成过程中产生的NOx、SOx及粉尘污染物排放为例，结合当前新实施的《建筑卫生陶瓷生产企业污染物排放标准》，让大家对这一问题进行广泛讨论，并对同学们的建议进行点评，使同学们意识到，国家实施严格的排放标准，将促进行业企业实施节能减排新技术，优胜劣汰，实现建筑陶瓷行业企业的转型升级，对陶瓷行业的节能减排、低碳发展起到积极作用，满足环境排放的标准规定[6]。这样极大地提高了学生将课堂知识灵活用于解决实际工程问题的能力，也起到提高教学效果的作用。

2.4 强化实验/实践教学，科研促进教学

教师在实验/实践教学过程中， 要激发学生的自主意识， 使学生自觉思考问题， 提高动手能力， 在师生互动的气氛中获得启迪和创新。同时，要将教学内容与教师们的科研项目相结合，甚至学生加入到项目的研究试验中去。本课程团队教师的科学研究项目大都来源于学科理论研究前沿或来源于工程实际应用，具有较高的学术或技术含量。以第四章中的固体废物的溶剂湿法浸出处理为例，在讲述溶剂浸出原理、典型浸出反应及各种处理处置工艺等理论性知识的同时，结合我们老师的国家自然科学基金项目如砂质高岭土中铁清洁浸出反应机理及动力学研究、垃圾填埋场中有机污染物渗出及降解机制的研究等，分析在湿法冶金理论基础上展开的科学技术研究技术思路，结合课程内容阐述实验过程中溶剂与研究对象（物料）中的目的组分选择性地溶解动力学过程及反应机制。这样也为有志于继续学习深造或从事研究工作的学生提供学习的机会，多方位指导学生，这样有利于培养学生综合分析问题的能力，同时对于提高学生团队合作和创新能力都具有一定的作用。另外从工程教育的角度，也利于培养学生形成正确的科研思路，提高毕业论文教学环节学生的科学实验研究能力。

2.5 构筑实践教学体系，提升工程应用能力

工程教育认证重点强调的就是学生工程应用能力的培养，就是要求学生能够把所学的理论知识应用在实践中，解决实际问题。我们教学团队教师以“创新创业项目”或“挑战杯竞赛”等活动为契机，激发学生的科研热情。通过问题、案例或项目将工程实际与理论学习密切结合起来。如通过“互联网+创新创业”竞赛活动，同学们对工业尾渣资源化生产陶瓷砖项目从立项论证、方案设计、实验研究到大数据分析、应用评价等方面进行工作，使学生综合工程应用能力得到了提高。在课堂授课时对重要章节内容进行专题讨论，以小组（3～4学生）为单位对不同的固废破碎、分选处理技术教学多媒体演示、讲解、讨论，并且在实验过程中对磁选机、摇床实际操作，取得了良好的教学效果。

另外适当安排学生的自学计划。工程教育认证背景下的核心教育模式是培养学生的自主创新能力，以学生为主体，采用启发式、诱导式教学，激发学生的学习兴趣和热情。学生在自学前可根据自学内容提出重点和要求， 也可以思考题的形式给出， 让学生带着问题学习， 以提高学生自学的效率，培养学生的自学能力。以第五章中的固体废物的微生物浸出为例，针对水处理污泥新固廢污染源，从生物堆浸冶金技术角度，我们让学生在课外时间查阅相关资料，提出自己关于水处理污泥的“三化”见解，并鼓励他们按照自己的理解上台进行专题讲解， 教师再根据学生的讲解情况进行补充完善与补充。这种教学方式活跃了课堂气氛，有助于培养学生的创造性思维和独立思考能力，锻炼了学生的语言表达和总结归纳能力， 有利于学生对知识的理解， 还能养成整体把握知识的习惯，考查学生运用专业知识解决实际问题的思路与能力，让他们亲自去体验、感受， 并从中品尝艰辛， 积累经验， 享受成功， 获取信心，也为学生创造了一个施展才华的空间。

2.6 通过工厂实习，促进开放式教学

固体废弃物处理与处置是一门涉及多学科的综合性课程，它的实践性和应用型都较强，而工程认证目标就是强化学生工程能力的培养，就是要求学生能够把所学的理论知识应用在实践中，解决实际问题。

所以在大四上学期，我们对毕业班学生开展（时间三周）环境工程综合（废水、固废、废气污染控制）实验教学，选择几个实习工厂，以开放式教学的形式拟定研究调查专题项目，让学生到工作现场去感受、体验、对比，团队教师可以与学生互动，形成以学生为中心的实训教学氛围，以培养学生的创新和实际运用能力。比如讲到焚烧处理时，学生在教师的带领下来到景德镇垃圾焚烧发电厂，现场了解城市生活垃圾的热处理工艺过程；讲到填埋处置时，首先将这部分内容作简要的讲解，弄清固体废物的卫生土地填埋的基本原则，再去参观景德镇吕蒙垃圾填埋场，在景德镇垃圾填埋场现场阐述了解场地构筑的原则、垃圾渗滤液水的产生及处理措施、气体的产生及控制、填埋技术的运用等内容，以达理论与实践相结合目的。采用这种开放式教学方法， 同学们普遍反映学习效果要远远好于仅单一的课堂授课，利于更好地的理解与掌握课本知识。

3 结语

随着我国未来社会建设城镇化、现代化发展，固体废弃物处理与处置技术作为环境工程中“三废”治理技术之一，肩负着推进工业生态化产业升级的重要使命。我们必须针对固体废弃物处理与处置的课程特点以及在教学中遇到的问题，因地制宜开展该课程课堂教学内容和教学方式的改革与实践，实施多元化的教学，发挥学生的主观能动性，变被动学习为主动学习，提升学生的综合工程应用能力。在工程教育认证制度的推动下，固体废弃物处理与处置课程教学将会不断地得到充实和完善。

参考文献

[1] 张艳丽.工程教育新理念CDIO对数控专业教育模式改革的几点启示[J].中国现代教育装备，2010（15）：164-166.

[2] 姜宇，姜松.基于工程教育认证的教师教学创新能力研究[J].高等教育管理，2015，9（6）：105-108.

[3] 竹涛，徐东耀，舒新前，等.固体废物的处理与处置课程教学改革思索与变革[J].中国现代教育装备，2010，105（17）：72-73.

[4] 蒋彬.“固体废物处理与处置”课程教学改革[J].中国资源综合利用，2011，29（7）：42-44.

[5] 曹燕，葛成艳.浅谈《固体废物处理与处置》课程教学体会[J].科技界，2013（28）：115.

[6] 徐熙武.环保政策变化与陶瓷行业环保标准调整的思考[J].陶瓷，2014（10）：55-58.