“工业固体废物资源化”选修课教学改革与实践

赵然 李红霞

摘 要“工业固体废物资源化”是高校环境工程专业选修课程之一，主要分析了目前高校“工业固体废物资源化”课程的特点及教学过程中存在的问题，如授课形式单一、缺乏对应的实验课等问题。本文对目前课程教学中存在的普遍问题进行了剖析，并提出了一系列教学改革，如：开设实验课、科研项目式教学和案例式教学，以促进该门课程的改革，达到教学相长的目的。

关键词 工业固体废物资源化;教学改革;环境工程

中图分类号：G424                                 文献标识码：A  DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.33.027

Teaching Reform and Practice of the Elective course of Resource

Utilization of Industrial Solid Waste

ZHAO Ran[1][2]， LI Hongxia[1]

（[1] College of Material and Metallurgy， Inner Mongolia University of Science & Technology， Baotou， Inner Mongolia 014010;

[2] State Key Laboratory of Multi-metal Resources Comprehensive Utilization， Baiyun Obo Mine， Inner Mongolia Autonomous Region， Baotou， Inner Mongolia 014010）

Abstract "Industrial solid Waste recycling" is one of the elective courses of environmental engineering major in colleges and universities. It mainly analyzes the characteristics of the course of "industrial solid waste recycling" in colleges and universities and the problems existing in the teaching process， such as the single teaching form， the lack of corresponding experimental classes and other problems. This paper analyzes the common problems existing in current course teaching， and puts forward a series of teaching reforms， such as set up laboratory classes， scientific research project teaching and case teaching， in order to promote the reform of the course and achieve the purpose of teaching and learning.

Keywords industrial solid waste resource; teaching reform; environmental engineering，

引言

“工业固体废物资源化”是高等学校环境专业一门非常重要的专业选修课，是一门理论结合实践的课程，[1]通过讲授使学生系统地了解并掌握工业固体废物处理的基本概念、基本原则、典型工艺和设备等，结合课程实验教学环节，如：实验、毕业设计、毕业论文等，培养学生判断和解决工业实际生产过程中固废污染问题的基本能力，随着科技的发展，在各种工业生产中，排放出有毒的、腐蚀性的、放射性等固体废弃物的总量巨大、种类繁多，固体废弃物堆积会严重污染大气、土壤和水源，具有长期性和隐蔽性，对环境造成不可逆的影响。[2]2018年底，国务院印发《“无废城市”建设试点工作方案》，正式启动“无废城市”建设，各部门联合开展多项治理工作，目前主要包括工业废物、生活垃圾、农业废物等，国家亟须专业型人才从事固废处理与工程设计、技术管理等工作，而这门课程就是通過学习固废资源化的理论知识，来处理实际问题。

1 工业固体废弃物资源化课程特点

该课程主要介绍了固体废物资源化的基本原理、方法和技术，在此基础上从不同行业固体废弃物的组成、性质入手，详细论述矿业固体废弃物、城市固废、农业固废、放射性固废、化学工业固体废物的资源化，阐述了固废毒物的鉴别标准和我国对固废处理的一些法律法规，学习固废的管理制度，固废的收集与运输，工业固废的一些处理技术，如：蒸馏、电解、活性炭吸附、离子交换等。最后阐述城市垃圾的填埋和废旧物品的资源化处理。该课程主要有以下特点：

1.1 多学科交叉

固体废弃物资源化这门课，具有内容复杂、抽象等特点，涉及的各种工业生产过程繁多， 是环境学、化学、生物学、经济学的交叉学科，学生需要运用不同学科的知识体系来理解所学的内容，才能真正掌握课程的精髓。

1.2 实践性较强

这门课程主要是一门与工业生产过程结合紧密的课程，需要任课教师通过让学生动手参与实验、实习和案例分析等方法，深刻理解固废处理的过程和工艺，切不可纸上谈兵式的讲解一些复杂过程，增强学生的动手能力，提高学习的主动性。

1.3 时效性强

随着科技水平的不断提高，废弃物的种类不断更新，国家的政策也随之更新，教师要及时更新知识储备，紧跟时代的步伐，课程涉及的内容和实验都需要不断更新如：处理技术、固废处理的标准以及当地环保的要求，来满足社会的需求。

2 教学中存在的不足

授课模式主要是采用多媒体和板书授课，授课形式单一，由于是专业选修课，学生并不重视学习的内容，而过于重视考试成绩，且评价方式单一，学生对于课程本身的内容无法与生产实践结合。环境专业的学生大部分毕业后会从事与环保、环境相关的专业，学生靠想象难以完全理解，但该课程并未开设相应的实验课，导致学生对授课内容理解不深刻，积极性较差，教学效果不太理想。需要掌握固体废物资源化的最新技术，具备分析和解决工作中实际问题的能力，所以该课程需要增加理论课对应的实践环节。

3 “固体废弃物处理与资源化”课程的教学改革浅析

针对本门课程特点以及存在的问题，笔者结合本校的特点提出以下改革措施：

3.1 开设实验课

开设实验课程是理工科类专业的学生参与实践的主要形式之一，实验课是将教学内容体现到现实生活中来。[3]各高校可以根据其学科和实验设备等特点，结合教材的内容，制定与课堂教学相同课时的实验课程，让学生提前学会一些必要的检测设备使用方法、检测原理，如学生做“黄金行业氰渣毒性物质浸出抑制新技术”实验前，先让学生熟悉元素分析设备—电感耦合等离子光谱的使用方法，让他们学会怎么将固废样品溶解，配制标准溶液，和标准曲线的建立，让学生自己提前查阅资料，制定自己的实验方案。在实验过程中，详细记录实验现象和实验数据，最后学会如何用软件分析数据，自己思考实验的结果，分析实验成功或者失败的原因，提出改进方案，使学生在实验过程中得到锻炼和收获。

3.2 参与科研项目

参与教师科研项目是学生提高动手能力的必要途径。为了提高自身科研水平和调动学生的积极性，需要教师提前查阅文献和调研、撰写申请书、项目实施，在课前做大量的准备工作，包括实验设备的调试、药品试剂的购买、实验方案的设计等。例如在讲授“矿业固体废物处理与资源化”这章时，可让学生进实验室学习怎么采用白云鄂博尾矿制备微晶玻璃，设计实验并了解微晶玻璃的烧结温度，还可以尝试用一些其他矿渣，如高炉渣、铬渣、粉煤灰等，自行研发配发，生产微晶玻璃，并测试其硬度、机械强度等性质。并参观实验室展出的一些微晶玻璃材料（图1），[4]内蒙古科技大学依托白云鄂博共伴生矿废弃物资源综合利用国家地方联合工程研究中心，经过多年的深入研究，以尾矿为原料制备的CMAS微晶玻璃具有良好的成玻璃体系和结晶模型，其化学计量组成可调。此外，尾矿基微晶玻璃具有良好的机械强度、良好的耐化学腐蚀性能、较高的抗热震性能和可调节的热膨胀系数，是一种很有前景的固体废弃物处理材料。因此，这种微晶玻璃被广泛应用于冶金工程、建筑工程、化工、光学、微电子、生物医药、航空航天等制造业。从尾矿中制备的玻璃形成体系和结晶模型具有可调的化学计量组成。此外，尾砂基微晶玻璃具有广阔的应用前景，了解微晶玻璃的用途以及制作过程，以加深学生对矿业固废资源化的理解。

3.3 开展互动式教学

互动式教学主要与老师进行角色互换，将一些难度较小的章节，通过让学生自己学习、查阅资料，在课堂上面用PPT讲解。具体的实施方法是：在课堂最后预留30分钟，采用分组的方式每组同学3～4人，每组选出组长讲解15分钟，然后由其余同学在听完后进行提问并且讨论15分钟，让每名同学都参与进来，最后老师给出点评意见，作为一次平时成绩。这种方式可以打破传统的填鸭式教学，增加学生学习的积极性，并且更加督促学生在课下进行思考和探索，而不是机械的参与。

3.4 开展案例教学与多媒体教学相结合

案例教学法主要是针对教材中某些难以理解的内容，选择当地的一些较成熟的固体废弃物处理资源化项目作为案例，[5]结合教材中相应的知识点进行讲解，帮助学生梳理教材中抽象的工艺过程，通过图片、录像等直观的演示出具体过程。例如笔者参与白云鄂博尾矿改性制备NH3-SCR脱硝催化剂的项目，主要制备方法是以白云鄂博尾矿为原料，采用有机泡沫浸渍法成功制备出泡沫陶瓷材料，在给学生讲解这一过程时，首先将尾矿渣制备催化剂的工艺流程画出清晰的图（图2），[6]然后在将制备过程拍照，最后将烧制成的泡沫陶瓷实物拍照（图 3），并将实验过程录制视频，在课堂上放映讲解，将实物拿到课堂上，让学生有直观的印象，同时下载一些固体废弃物处置的典型视频，选择一些优秀的作品鼓励学生参加各种相关省部级大赛，如：挑战杯、节能减排大赛等，激发学生的主动性，同时培养同学们的科研兴趣，为以后攻读研究生和工作奠定基础。

4 结语

通过近几年对“工业固体废物资源化”课程的教学改革与实践，极大地丰富了其教学的内容，选课的人数大幅度提高，学生们对这门课程非常感兴趣，积极参与到课堂讨论和对应的实验中来，还有部分学生实习和毕业论文都选择同一课题，教学改革不仅可以高质量的完成这门课程的讲解，而且提高了教师的科研水平，提高了学生的动手能力，使学生对实验过程优良更深的理解，后续我们仍希望这门课能够分配更多的学时讲解，可能会将一些知识点更深入的阐述出来，达到更好的效果。

参考文献

[1] 仲鑫，邱木清.《固体废弃物处理与资源化》课程的教学改革探析[J].绿色科技，2021，23（13）：238-242.

[2] 楊军.基于研究生综合能力培养的教学模式改革与实践——以固体废弃物处理与资源化课程为例[J].教育教学论坛，2020（27）：201-202.

[3] 毛林强，胡林潮，张文艺.固体废弃物处理与处置实验课程的思考及建议[J].科技教育，2019（36）：78-82.

[4] Hong-xia Li， Lei-bo Deng， Peng-fei Xu， et al. Evidence for non-thermal microwave effect in processing of tailing-based [J].Journal of the European Ceramic Society.2019.39（4）：1389-1396.

[5] 贾泽奇.浅谈循环经济理念下工业固体废物资源化[J].低碳世界，2021，11（06）：38-39.

[6] 赵然，田子晨，赵增武，等.稀土尾矿泡沫陶瓷用于催化低浓度甲烷燃烧[J].稀土，2021，42（4）：35-44.