专业转型背景下“环境工程原理”教学改革研究

程志辉 包红旭 姜磊 沈曼莉

【摘要】“环境工程原理”作为环境工程专业重要的专业基础课，具有较强的理论性和系统性。为应对环境工程专业向应用型转变的新要求，对“环境工程原理”的课程内容、教学模式和考核方式进行了全方位的改革，充分调动了学生的积极主动性，有效提高了工科学生的实践能力和创新能力。

【关键词】环境工程原理 教学改革 专业转型

【基金项目】辽宁省本科教学改革研究项目“转型发展示范性环境工程领域人才创新培养模式建设研究与实践”；辽宁省“高等学校创新人才”支持计划项目（LR2016055）。

【中图分类号】G642.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）10-0032-02

改革开放以来，我国高等教育逐步由单一精英型教育向大众教育转变，加强对应用型人才的培养，逐步实现中国特色高等教育模式目标。2002年，教育部对人才培养目标进行了新的定位，明确指出本科院校应紧密联系地方，为区域经济发展和社会服务培养应用型人才。2015年11月，辽宁省人民政府办公厅出台了《关于推动本科高校向应用型转变的实施意见》，明确提出2015年选取100个左右专业开展专业转型；到2020年，高等教育人才培养类型结构更加优化，毕业生就业创业能力显著提高，高等教育服务辽宁经济社会发展的能力显著增强。在当前高等教育专业转型的背景下，应用型人才的培养目标要求我们在教学过程中对过去的教育理念和教学模式进行改进，由“知识输入型”向“知识输出型”转变，使学生在对专业相关知识和基本理论熟练掌握的基础上，提高发明新工艺、新方法解决问题的能力，着重培养学生的工程性创新能力和思维方式。

一、环境工程原理课程改革的必要性

近年来，环境污染问题日趋复杂，表现出了明显的时间特征及地域特征。环境问题的特点决定了当今社会亟需具有系统的环境专业理论基础和较强的解决现实复杂环境治理问题的综合能力的专业技术人员，迫切需要高等院校环境工程专业转型发展。辽宁大学环境工程专业作为辽宁省首批转型的试点专业，在新的应用型教育背景下，更应该注重环保工程师、环评工程师及环境监理工程师等各类环保人才的培养。“环境工程原理”是高等院校环境工程专业重要的专业基础课，其主要任务是系统深入地阐述水质净化与水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理处置与管理和资源化工程和物理性污染控制工程中所涉及的具有共性的工程技术原理及工程学基础，在环境工程专业课程体系中起着承前启后、由理及工的桥梁作用。课程具有较强的理论性与实践性，专业转型过程中要求学生将相关的技术原理用于指导工程实践，提高学生的专业能力和工程技能。原有的侧重原理、概念和典型设备特点讲解的课堂教学过程远远不能满足学生解决实际工程问题的需求，“环境工程原理”课程改革已迫在眉睫。

二、环境工程原理教学改革目标

随着中国工业化信息化社会建设进程的加快，环境污染问题日益恶化，为了有效地控制污染，相应的污染控制技术也在迅速发展，经过长期的研究与探索，人们已经开发出种类繁多的环境净化与污染控制技术，这些技术在不同的历史时期和地区具有不同的表现形式，形成了庞大的环境净化与污染控制技术体系。然而，任何污染处理工艺都具有其各自的适用条件，教授学生牢固掌握其理论核心，能够根据具体情况做出恰当的选择，熟练设计出合理的新工艺流程，已经成为环境工程专业本科教学的现实需要。因此，在“环境工程原理”课程教学改革过程中，应立足专业核心经典理论，加强对学生工程理念的培养，逐步引导学生建立工程意识，用工程技术观念分析、解决现实中复杂的工程问题。培养学生具有扎实的专业理论基础知识和熟练的操作实践技能，成为集工程设计、工程实践和工程创新能力于一体的复合型专业技术人才，使学生能够更好地将所学知识应用到工程实际中，更快地从工程实践中学习新的知识理论，使环境工程专业毕业生更能适应环保类企业的要求。

三、环境工程原理课程内容的设置

2003年9月，清华大学率先开设了“环境工程原理”课程；2004年8月，高等学校环境工程教学指导委员会将“环境工程原理”列为高等学校环境工程专业的核心课程。2011年9月，辽宁大学环境工程专业开设“环境工程原理”课程，主要参考胡洪营教授编写的《环境工程原理》一书，该书是普通高等教育“十五”～“十二五”国家级规划教材。“环境工程原理”包括环境工程原理基础、分离过程原理和反应工程原理三部分内容[1]。结合我校环境工程专业背景和课程体系特点，对“环境工程原理”课程的内容进行了适当调整和优化。如对流体流动部分，重点介绍流动边界层理论，以便与传热边界层、传质边界层作比较，而将量纲分析、流体流动的内摩擦力、流体流动的阻力损失及流体测量等内容做简单讲解；对反应工程原理部分，主要介绍反应动力学基础和反应动力学解析的相关内容，将均相反应器、非均相反应器及微生物反应器等章节设置为学生自学内容。

四、环境工程原理课程教学模式的改革

（一）问题导向教学法

问题导向教学法（即“以问题为基础的学习法”），由美国Barrows教授于1960s在加拿大的麦克马斯特大学首创，此方法强调以激发学生的主动思维为主[2]。“环境工程原理”课程教学过程中以真实问题为核心，从熟悉的生活实例出发，通过对真实问题的讨论，让学生充分认识到这门课是来源于生活的，是“有用的”，是为解决实际问题服务的。比如，在讲解吸附之前，先设置几个问题，如人们常常会在车里或新装修的房子里放一些活性炭小包，这样做的原因是什么，活性炭能起到什么作用，活性炭为什么能起到这样的作用之类的问题，引导学生围绕着这些问题展开讨论，自主地解决问题，教师通过对讨论结果的总结很自然地引出吸附的定義、吸附剂的特性、常用的吸附剂、影响吸附过程的因素等等知识点的讲述。随着空气污染的加剧，雾霾天出行的人们大多选择了佩戴口罩，针对这一具体现象设置问题，如雾霾天出门为什么需要佩戴口罩，口罩的作用是什么，防雾霾效果如何等等之类的问题，引出过滤的概念，过滤的类型和机理以及过滤作用在环境工程领域的应用等知识的讲述。

（二）工程案例教学法

工程案例教学法，由美国哈佛大学于1920s倡导的案例教学法延伸而来的，即结合工程应用实例，教师和学生一起分析和讨论，逐步树立起学生的工程观念，达到吸引学生主动参与教学过程、提高教学效果的目的。“环境工程原理”教学中要做到结合具体的工程实例，向学生介绍水、气及固体废弃物处理工程中涉及到的基本技术原理。比如，引导学生回忆环境工程认识实习过程中参观的污水处理工艺如格栅、沉淀池及曝气池等，进而引出对过滤、沉降及传质过程的讲解；引导学生利用课余时间去商场模拟购买家用净水器，初步了解自来水的软化过程，课堂教学中引出离子交换的概念、离子交换的过程原理及离子交换柱的再生方法等知识的介绍。通过结合工程实际的案例，让学生切实感受到“抽象”理论的用处，启发学生思考，提高利用所学理论知识解决实际问题的能力。

五、环境工程原理课程考核体系的改革

单一的期末闭卷考试的方式会造成学生平时不努力，期末突击应付考试的现象，不利于对学生综合素质及能力的考查。专业转型背景下“环境工程原理”课程教学的目的在于提高学生运用所学知识对分析和解决实际工程问题的能力，而不是对理论知识和复杂公式的简单记忆。因此，对原有的考核方式进行改革，采用期末一次性考试与平时规律性测验相结合的方法，增加课堂教师与学生的互动讨论、课后作业等环节的考查。总成绩采用“期末考试+平时测试+平时表现”的计算方式。每个学期开展3次随堂测验，考查学生对每部分内容的掌握情况，成绩占到总成绩的15%；上课出勤、参与课堂讨论及课后作业完成情况的考查成绩占总成绩的10%；期末闭卷考试成绩占到总成绩的75%。

六、结束语

“环境工程原理”课程教学的目的，主要是为培养出环境工程专业的实用性人才奠定基础，提高学生对环境工程专业相关理论知识的掌握和实践运用能力。传统教学模式培养出的学生理论知识多于实践能力，高校本科毕业生与社会及用人企业的需求脱节，造成学生就业难，企业缺乏人才的现象。在专业转型背景下，对“环境工程原理”课程实施课程内容、教学模式与考核方式的全方位教学改革，有效地弥补了传统教学的缺陷，提高了课堂教学的质量，优化了学生的知识结构。

参考文献：

[1]胡洪营，张旭，黄霞，王伟，席劲瑛.环境工程原理[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]徐磊.基于“问题一体化”教学的教学模式的研究[D].哈尔濱师范大学，2018.

作者简介：

程志辉（1980-），女，辽宁北票人，辽宁大学环境学院讲师。