双一流背景下固废专业课程体系改革与环境工程实践

[摘 要]以培养环境工程领域国际化、交叉型、复合型人才为目标，对固废专业课程体系进行了改进，同时对环境工程国际化实践进行了介绍。

[关键词]双一流;固废课程;环境工程;改革实践

[作者简介]迟子芳（1982—），女，吉林松原人，工学博士，吉林大学新能源与环境学院副教授，硕士生导师，主要从事固废处理处置与资源化研究。

[中图分类号] G642.0[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）32-0170-02[收稿日期] 2020-04-16

环境工程作为实践性和应用性较强的学科门类，在社会可持续发展过程中起着十分重要的作用。吉林大学拥有环境工程专业“本科—硕士—博士—博士后”完整的培养体系，也是我国较早招收环境工程本科生的高校之一。同时，环境工程也是吉林省优势特色重点学科。我国从2015年开始统筹和推进“双一流”建设方案，并于2017年9月教育部、财政部和发改委联合发布国家“双一流”建设名单，这为我国教育综合实力和国际竞争力的提升奠定了坚实基础和有力保障。吉林大学作为国家“双一流”建设大学A类院校，环境工程专业所属的新能源与环境学院又是吉林大学“双一流”建设学院。如何加强特色发展、全面提升人才创新能力和培养体系至关重要。此外，固体废物处理处置作为环境工程的核心课程，其进一步的改革也势在必行。

一、固体废物专业课程体系改革

在已有固体废物课程改革策略的基础上[1]，如：“教材—教学—科研成果”融合法、“兼容课程”整体学习法、考核模式多样化等，进一步拓展其改革措施。

（一）加强以问题为导向的教学模式

传统的老师授课教学方式以使得课程教学枯燥乏味，多媒体手段的引入在很大程度上解决了这个问题，但仍不能很好地将学生注意力充分调动起来。利用“引导—讨论—启发”的教学模式，结合提问、分组讨论、集中汇报、教师解答相结合的手段，让学生有足够的机会参与到每个教学环节中，加强课程知识的了解和掌握，形成自我的知识结构体系，有效拓展其学习和创造潜力。

（二）本科生导师制

本科阶段是大学生形成独立思维能力和创造能力的关键时期，本科生导师制的实施对于增进师生关系、对学生进行精准指导具有重要意义。老师可以根据每位学生的特点，针对性地开展一些教学实践，让每位学生能轻松地拓展自己知识体系。对于有出国意向的本科生，可以提前对其进行方式方法的指导，让其少走弯路。而对于创新能力强的学生，可以通过大学生创新项目实践来培养其分析问题、解决问题的能力，也有助于培养其团队精神。

二、吉林大学环境工程改革实践

为了推动国家“双一流”建设，在吉林大学研究生院和国际合作处的大力支持下，环境学科学生组建多支交流访学团，前赴美国、加拿大、日本等国家著名高校和企业开展学术交流活动，进一步提升了本科生和研究生培养的国际化水平[2]。

（一）美国短期学术交流实践

2018年11月访问团到美国莱斯大学Pedro Alvarez院士的研究组，让学生体会到了世界先进水平的学术环境。先后参观了环境工程、物理化学、电化学、微生物等实验室，美国学生的严谨与条理性也给大家留下了深刻的影响。此外，实验室安全课程培训以及实验方法和操作的训练，也使学生收获颇多，这些对学生增强专业知识和实践技能都有较大的提高。

学生通过高分子聚合物负载纳米零价铁、C3N4- guanine的合成、膜电极制备等一系列试验实践环节不仅增进了对先进仪器设备的使用和实验操作，而且也领略到了莱斯大学浓厚的学术氛围、严谨的治学理念和一丝不苟的研究态度。纳米零价铁（nZVI）因具有修复费用低，环境扰动小和健康风险低等优良特点被广泛应用于环境修复领域。但裸露的nZVI容易发生团聚，易被氧化成钝化层，导致其在土壤中的反应活性和迁移能力迅速降低，最后难以达到降解目标有机污染物的目的。采用polymer负载nZVI来实现水体中NAPL的高效稳定去除。此外，访问学生也了解了g-C3N4的煅烧和C3N4-guanine的合成方法。而合成膜电极是将合成的羟基金属氧化物均匀分散在水中，然后均匀涂布在活性炭电极上。所合成的惰性膜电极具有比表面积大，电子传输效率高等优点，有利于污染物吸附，同时变电场的存在能使富集在电极上的污染物得到充分的降解和去除。

（二）加拿大短期学术交流实践

2019年4月访问团抵达加拿大英属哥伦比亚大学进行交流和学习。先后参观了地球科学系和冶金工程系重点實验室，详细了解了其实验仪器、原理以及实验方法，加深了学生对实验原理的认识。随后，对北美地区大型金属废矿—大不列颠矿及其废水处理厂进行参观学习，拓宽了学生们的实践经验。该废水处理厂主要处理矿山酸性废水，处理能力高达500，000立方米/每年。具体流程为：

1.首先收集矿区酸性废水，通过管道输送至水力涡轮发电机，利用高海拔的重力势能进行发电，然后将发电后的酸性尾水通过特制管道输送至废水处理厂，使其与石灰在反应罐中进行充分混合，发生酸碱中和反应，其反应过程主要包括：

CaCO3+H+=Ca2++HCO3-

Ca（OH）2+2H+=Ca2++2H2O

2.将混凝沉淀形成的金属污泥转移至沉淀池，其中沉淀池中部分污泥被泵至反应罐进行再次利用，底部沉淀污泥被输送至污泥处理房进行脱水处理。

3.对酸碱中和反应和金属沉淀后的处理水进行pH调节，使其达到该地区海水pH（pH=9）后再排放。经过多年环境修复，温哥华Britannia Beach地区的生态环境已逐步恢复。让学生们充分了解矿山污染的严重性和治理的艰难性，强化了其对专业知识的进一步思考。

（三）日本短期学术交流实践

2019年8月访问团先后到日本东京大学、筑波大学和早稻田大学进行了专业讲座的学习，随后对芝浦水再生中心、涩谷清扫工厂、外郭放水路等地进行参观和学习，使学生深入了解了日本水处理中心、垃圾焚烧场等污水处理设施，提升了环境工程的专业实践视野。

芝浦水再生中心于1931年开始运行，是东京历史上第三家水再生中心。处理后的水排放至东京湾（运河）内。部分再生水经纤维过滤后用于清洗、冷却中心内的机械设备或用作洗手间的清洗用水外，大部分经臭氧进一步净化后提供给附近地区用作洗手间清洗用水等。水再生过程中产生的污泥则加压输送至南部污泥处理设备进行处理。处理水的水量丰富、水质稳定，能够有效地用作再生水。因此，芝浦水再生中心利用过滤等设施去除水中细小杂物后，再加入次氯酸钠消毒，可用于清洗、冷却中心内的设备，或用作洗手间的清洗用水等。涩谷清扫中心的垃圾焚烧发电流程工艺与国内基本一致。在有害气体处理方面，焚烧后产生的气体在进入烟道之前，通过苛性钠等药剂对氮氧化物及二噁英等有害物质进行处理，再经过布袋（过滤式）集尘器、活性炭吸附装置来保证气体能够达标排放。涩谷对周围居民的相关宣传教育也做得很到位。此外，完善的监督机制、中心内的自检实验室以及第三方监测机构辅助监督等一系列措施，也值得我们借鉴。

（四）新加坡短期学术交流实践

2019年10月访问团先后到新加坡国立大学、南洋理工大学进行短期学习，并参观了新加坡“新生水厂”。其核心工艺为：①空心膜超微过滤比较大的杂质;②半透膜反渗透去除病毒、细菌等;③紫外线消毒。经过上述三个步骤的处理，新加坡人的生活污水华丽地变身为超净水。此外，先后参观了南洋理工大学的地球科学学院、土木与环境学院，以及水力学和水化学实验室等。在新加坡国立大学参观了土木与环境学院，了解天气变化、水循环修复、空气污染、废物处理、环境友好发展、可替代能源、增强水质等特色研究方向，拓宽了学生的国际化视野。

经过短期的访问学习，对新加坡的水资源和环境现状有了较为系统的了解，特别是关于水的来源、海水淡化技術、新生水处理技术以及可持续发展的理念与实践，完整地了解了新加坡宏观水利工程以及生产生活废水的微观处理过程。

参考文献

[1]迟子芳，赵勇胜，董军，等.环境工程教学改革及固体废物专业课程体系的探索[J].教育教学论坛，2014（25）：41-42.

[2]吉林大学新能源与环境学院.国际学术交流系列报道[DB/OL].http：//cer.jlu.edu.cn/kyyxs/xsdt.htm，2019-1-9.