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水污染控制工程是一門重要的環境工程專業課程,也是一門綜合性較高,同時融合了數理化基礎知識并且具有極高的應用性的課程,只有通過明確課程定位,優化課程體系,革新教學內容,豐富教學方法,加強實踐環節等一系列措施,才能更好地完成教學目標,提高學生在實際應用中解決問題的能力。本文就現階段水污染控制工程教學中的人才培養方案存在的問題予以提出和討論,以達到教學目的,為社會培養更加優秀的環保人才。
一、革新教學內容
環境工程專業的人才培養定位體現了工程型、應用型人才的培養目標,提高學生的綜合素質,培養合格的環境工程技術型人才。我校環境工程專業中水污染控制工程教學安排在第六學期,講授的內容包括理論講授、課程實驗、課程設計和工程實踐四部分。這種培養模式顯然不適合環境科學專業學時少的教學,因為在較少的學時內無論如何是完不成如此多的教學內容的。
因此,在課程教學上應適當增加教育課時,將課堂課程與實驗課程分開教學,同時為了增加課堂與實踐的結合,在課堂教學內容方向上做調整,一是應重視本專業相關課程的知識整合與銜接,加大理論學時,加強基礎理論學習;二是多綜合,把現代技術與先進的理論適時地傳授給學生。結合水污染控制理論和工藝技術的進步,以及我國規范、標準的改進,及時更新過時工藝技術,同時結合近年畢業設計中工藝方案選擇、構筑物計算與圖件繪制等方面存在的共性問題,有針對性地進行了城市生活污水和工業廢水工藝方案選擇的教學以及討論。
二、優化教學方法
1.強化多媒體教學
在水污染控制工程課程教學中強化采用多媒體教學,不僅給課堂教學帶來了勃勃生氣,活躍了課堂氣氛,調動學生學習的積極性,提高教學效果,還通過文本、圖像、動畫、聲音等方式,創設情景,激趣,突出重點,化靜為動,在一定程度上發展了學生的思維,培養了學生的能力,大大提高了課堂教學效率。
2.增加課堂實例,引導學生思維興趣
一個人一旦對某事物有了濃厚的興趣,就會主動去求知、去探索、去實踐,并在求知、探索、實踐中產生愉快的情緒和體驗。所以激發起學生的興趣,學生就會積極主動地學習并學得輕松而有成效。
3.組織課堂討論
教學中的課堂討論是學生在教師的指導下,就教材中的基礎理論或主要疑難問題,在獨立鉆研的基礎上,共同進行討論、辯論的教學組織形式,可以全班集體討論,也可以分組進行討論。課堂討論可以加深學生對理論知識的理解,有助于啟發學生獨立思考、相互交流意見,培養他們獨立分析問題、解決問題的能力和訓練口頭表達能力。
三、實踐課堂相結合
據我們觀察,現階段的實踐環節仍局限于傳統的教學,教學實驗多為“按部就班”的驗證性實驗,學生主動參與的積極性難以發揮;生產實習受經費限制僅僅停留在“走馬觀花”,難以深入到生產第一線;課程設計沒有完全結合工程實際,是學生被動接受的教學。主要表現在:①功能單一,實驗室基本上按課程設置安排實驗,實驗內容單一,演示型、驗證性實驗多,設計型、綜合性實驗少。②地位從屬,實驗室從屬于系部、教研室,實驗課過多依附于理論教學,沒有實現從課程實驗到實驗教學的根本轉變,實驗室獨立教學能力很弱,缺乏應有的活力。
四、結合地方產業結構需求教學
水污染控制工程教學體系應該緊密結合地區產業特色與污染特點,本著解決地方環境污染問題和經濟建設培養為目的,從認識實習、理論教學、實驗教學和設計教學等環節進行全方位的改革;例如,上海地區河流較多且分布較密集,工業生產污染物排入河流情況嚴重,在水污染工程教學中,宜適當增加河流污染控制的講解。總之,在人才培養大眾化的新形勢下,水污染控制工程課程體系教學只有根據課程特點,結合區域特色,不斷地對認識實習、理論教學、實驗教學和設計教學進行改革,才能培養出符合地方產業需求的新時代技能型、應用型環保人才。
對水污染控制工程的實踐教學體系的探討和建設是時展的需要,是身為教師的職責。我校在水污染控制工程課程方面的教學改革僅僅是一個開始,還需要不斷地探索和完善,并且要綜合考慮它的前續和后續課程以及該課程在培養專業創新人才方面的地位,從而形成改革的總體思想,達到學生能夠學以致用的目的。
參考文獻:
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[關鍵詞]環保產業 環境工程專業 水污染控制工程 課程建設 應用復合型人才
[作者簡介]吳向陽(1965-),男,江蘇丹陽人,江蘇大學環境學院院長,教授,博士生導師,研究方向為水污染控制技術、環境化學、生物資源利用;劉宏(1968-),男,江蘇江都人,江蘇大學環境學院副院長,副教授,研究方向為環境與安全管理;李潛(1972-),女,湖南隆回人,江蘇大學環境學院,副教授,研究方向為水污染控制技術。(江蘇 鎮江212013)
[中圖分類號]G642.3 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985(2012)05-0131-03
“水污染控制工程”作為環境工程專業的核心課程之一,受到各高校的高度重視。該課程以物理化學、生物、化工等理論為基礎,應用工程學的方法研究水體污染控制的途徑以及廢水處理工藝及其工程技術。該課程涉及基礎知識面寬、內容繁雜,具有復雜抽象的問題多、應用知識更新快、知識聯系性強等特點。同時,“水污染控制工程”也是一門綜合性很強的課程,不僅包括理論與實驗教學,而且還涉及課程設計以及實習實踐等環節的內容。教學研究與改革是高等教育永葆活力的源泉,是人才培養適應經濟社會發展的重要途徑,是提高人才培養質量的關鍵。因此,為進一步適應我國快速發展的環保產業對水污染控制設備及工程的人才需求,有必要進一步對“水污染控制工程”課程內容體系進行建設與改革。
一、課程建設原則
1 面向產業,突出需求。作為國家確定的七大戰略性新興產業之一的環保產業,已經成為21世紀的朝陽產業。處于環保產業鏈上游的環保設備制造業對專業技術人才的要求高、需求量大。目前,我國環保設備生產企業已逾萬家,但普遍存在規模較小、技術水平不高、缺少自主創新理念等問題,與發達國家的同行業相比存在較大差距,特別是在大型成套環保設備的研發、設計、制造能力等方面明顯不足。從人才方面來看,同樣存在工程技術人才不配套、專業人才匱乏、重點技術缺口較大等問題。現有環境工程專業人才的學歷結構、知識結構以及能力與素質遠遠不能滿足環保產業的發展需要,培養寬口徑。厚基礎、具有創新性的應用復合型環保設備工程專業人才任重道遠。水污染控制設備是環保產業的重要組成部分,這方面的人才缺口尤為突出。因此,“水污染控制工程”課程建設與改革應面向環保產業對人才的需求。
2 面向工程,強化特色。“水污染控制工程”作為環境工程專業的一門核心課程,其課程建設與改革應根據環境工程專業的人才培養目標,面向工程,加強學生的動手能力、工程實踐能力、創新能力的培養與教育,做到教學、科研和實踐的有機結合,不斷豐富實踐教學的內容、方式和途徑,以有效提高學生面向環保產業生產一線的工程素質。同時,充分利用江蘇大學機械工程、流體機械及工程的學科優勢,與水污染控制工藝設計、新技術開發緊密結合,培養以環保設備為特色,具有水污染控制方面新理論、新工藝和新設備研發能力的高級應用復合型工程技術人才。
二、教學內容改革
1 課程內容體系改革,隨著科學技術的快速發展,水污染控制新技術和新裝備也日新月異,因此,必須緊跟科技發展,積極掌握水污染控制技術及設備的最新進展,及時將新技術、新工藝和新理念融入教學內容。為適應環保產業對具有環保設備研發、設計等方面能力的人才需求,改變以往以水污染控制基本原理和控制工藝為主的內容體系,采用以水污染控制設備(裝置)原理、設計與應用為主線的“三三制”內容體系,即水污染控制技術原理、設備(裝置)設計與應用實例三部分組成的課堂教學內容體系與教學時間各占1/3,使學生既掌握基本原理,又能具有較好的實際應用技能。學生進入就業崗位以后,無須專門培訓就可直接承擔相關技術工作。此外,結合注冊環境工程師的考試要求,將相關內容整合到教學過程中,保持教學軟件與工程實際應用軟件的同步,使學生所學內容能夠和工程設計與管理實踐相接軌,從而構建理論教學、實踐教學以及注冊環境工程師培養三位一體的課程內容體系和實踐教學體系。
2 教材和輔助教學資源建設。在改革課程內容體系的同時,切實加強教材和輔助教學資源建設,進一步擴充教學參考資料。目前,我校采用由本校教師主編的《水污染控制工程》教材,該教材全面系統地介紹了我國水污染防治的有關技術政策、水污染控制技術的基本原理與方法、水污染控制設備的設計及計算,并吸收了同類國家級規劃教材的優勢。該教材在內容安排上,依據廢水中污染物性質及狀態,將廢水處理技術和操作單元歸納為物理化學處理技術和生物生態處理技術兩大體系,同時介紹了多種廢水處理新技術。目前,本課程教學團隊正在對該教材進行修訂,在新版教材中將充分體現以水污染控制設備原理、設計與應用為主線的“三三制”教學內容體系。此外,本課程教學團隊積極開展了輔助教學資源的建設,匯編習題庫與試題庫,創建多媒體教學素材庫、電子教案和多媒體課件,并建設課程網站,搭建了師生網絡交流平臺,初步實現了立體化教材建設目標。
另外,根據本課程多學科交融、知識交叉和綜合的特點,為了拓展學生的知識面,了解和把握本領域國內外的發展動向,并且培養和訓練學生主動學習的習慣,提高學生的自學能力,本課程教學團隊進一步擴充了教學參考資料,為學生提供大量的相關資料與文獻。主要包括《三廢處理工程技術手冊,廢水卷》《室外排水設計規范》《給水排水設計手冊》等工具書:Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment,《水質工程學》《當代給水與廢水處理原理》《廢水厭氧生物處理理論與技術》等本領域著名專家的著作與優秀教材;WaterScience&Technology,Water Research,《工業水處理》《水處理技術》《環境工程》《中國給水排水》《給水排水》等國內外知名期刊;其他如各種廢水處理工藝原理及流程的flas,環保設備(裝置)、生態處理系統及工藝場景的數碼圖片,廢水處理廠實況錄像,生活污水、工業廢水處NT程設計實例等教學輔助材料。
三、教學團隊優化,教學方法改進
1 優化教學團隊。教師是課程建設的關鍵,教師的能力和水平決定了人才培養的質量。為了更好地實現該精品課程的教學目標與建設目標,通過優化組合,由教學水平高、學術造詣深的學科帶頭人領銜負責,建立知識結構、年齡結構合理并能經常性地開展教學研究工作的教學團隊。“水污染控制工程”課程教
學團隊由實驗教師、講師、副教授、教授組成,以中青年骨干教師為主體,團隊成員在知識結構、學歷結構、年齡結構等方面更加優化,既有教學經驗豐富學術造詣較深的學術型教師,又有多年從事工程實踐工作經歷的“雙師型”教師。該課程教學團隊具有明確的建設目標,即通過創建“水污染控制工程”精品課程優秀教學團隊,在提高團隊成員整體素質的同時,有效促進“水污染控制工程”課程教學改革與建設,不斷提高教學效果,提升教學水平,同時注重培養年輕教師的業務能力和綜合素質,努力建成省級精品課程教學團隊。
2 靈活應用啟發式、互動式和開放式教學方法。“水污染控制工程”內容多、涉及面廣,而教學學時卻有限,因此,課堂教學難度較大。突出重點,靈活應用啟發式、互動式和開放式教學方法,既可避免“填鴨式”教學的弊端,又可解決學時有限的問題。在“水污染控制工程”教學過程中,以講重點、講方法和講實例為主,注重理論聯系實際,將理論原理與工程實例穿插講述,例如,講授城市污水深度處理與中水回用技術時,結合江蘇大學附近丁卯污水處理廠將深度處理后的水作為我校綠地澆灌用水的實例,極大地提高了學生學習的興趣,加深了學生對知識點的理解與掌握。教師在教學過程中也要善于把單向信息輸出的課堂變成師生平等進行雙向信息溝通、交流與討論的場所,通過提出、分析和解決問題,循序漸進,從而有效增強學生學習的主動性、積極性,不斷提高學生的自主學習能力、語言表達能力以及創造性思維能力。
3 廣泛采用視頻、仿真、網絡等多種現代教育技術。根據每節課的教學目的和教學重點與難點,從知識的導入到新概念的建立,直至新知識的鞏固,廣泛采用多種現代教育技術,引入視頻、仿真動畫等進行直觀演示,不斷提高課堂教學效果。如采用典型污水處理廠的運行實況錄像、各種廢水處理工藝單元圖片以及工藝、設備運行動畫,將工程實際問題短時間集中呈現給學生,既加大了課堂教學信息量,又增添了課堂教學的形象性與趣味性,有效克服了以往教師語言描述枯燥無味、學生難以理解的缺陷,有效提高了課堂教學效率與效果。同時,主講教師告知學生與課程相關的網絡資源,使學生充分利用網絡資源最大限度地獲取有關本課程的最新信息。
4 積極施行研究性教學。以科研促進教學,本課程教學團隊積極推行研究性教學,實現教學與科研的交叉融合,不斷提高教學質量。教學團隊將科研最新成果和工程實踐前沿技術應用于教學實踐,以科研帶動理論與實踐教學,并依托校企產學研合作平臺,建立了穩定的課程實踐教學基地,為學生開展科研創新性實驗和課外科技活動提供了有利條件,同時也極大地豐富了本課程的教學內容。
四、以工程素質能力為核心構建實踐教學體系
融合該課程的實驗教學、課程設計、認識實習、生產實習以及科研立項等環節構建“實驗一實習一實訓”三位一體的課程實踐教學體系,切實加強實踐教學環節,培養學生工程素質能力和創新能力。
1 實驗教學。大力開展實驗教學內容改革,增設綜合性、設計性、創新性實驗項目,同時加強實驗室建設,建立以學生為中心、滿足個性化學習的實驗教學環境與條件以及開放運行的保障機制。重點建設綜合性、創新性實驗項目,如“工業廢水可生化性分析及其處理”“污水組合控制工藝”等,實行開放式實驗教學,從而進一步開拓學生視野,啟發學生的創造性思維,提高學生動手能力和創新能力。
2 實習環節。實習環節是學生理論聯系實際的最佳途徑。教學團隊在課程教學過程中針對教學內容,充分利用學校附近城市給水處理、城市污水處理、垃圾滲濾液處理等“產、學、研”三結合的實踐教學基地,組織學生赴現場參觀,使學生能夠學習不同行業的廢水處理工藝技術,彌補校內課堂教學與實驗教學對事物直觀認識的不足,有效提高學生的工程技術水平與工程實踐能力。根據污水處理新技術、新工藝及其發展情況不斷調整參觀實習計劃,在深刻認識傳統工藝的基礎上,注重對新工藝、新技術的認識實習。在整個教學過程中結合工程實際問題,構建理論教學、工程實踐和創新能力培養為一體,產、學、研相結合的學生綜合能力培養與訓練體系,實現應用復合型人才培養目標。
3 設計環節。課程設計是培養學生工程素質能力的重要環節。通過理論與實驗教學以及實習環節的培養,學生基本掌握了廢水處理工程的基本設計規范,能夠比較熟練地進行廢水處理工藝與設備的設計計算以及圖紙繪制。設計環節以廢水處理基本原理為指導,以工程實例為背景,強調理論與實踐相結合。學生在教學團隊老師的指導下進行廢水處理工程的設計,主要內容包括廢水處理工藝的確定、廢水處理方案的編制、設備(裝置)的設計與計算以及設計圖紙的繪制,進一步鞏固和拓寬課堂所學理論知識并加以靈活運用,著重培養學生的工程意識,提高其工程實踐能力。在課程設計環節,安排學生有針對性地到相關廢水處理場進一步深入了解和學習各種水污染控制設備及其設計與運行參數,以更好地完成課程設計所規定的任務,保證課程設計的質量。
4 創新能力訓練。“水污染控制工程”是一門具有較大創新空間的課程,充分利用本校環境科學與工程一級學科博士授權點的學科優勢,讓本科生全面參與教學團隊教師的科學研究活動,積極組織學生開展課外科技活動,并指導學生積極申報江蘇省教育廳組織的“大學生實踐創新訓練計劃立項項目”、江蘇大學組織的“百項本科生創新計劃項目”、江蘇大學團委組織的“大學生課外學術科研項目”等創新訓練項目,組織指導學生開展科學研究,培養學生的科研能力、創新意識和創新能力,同時也培養了學生的團隊意識和合作精神。
五、進一步建設思路
“水污染控制工程”課程建設以應用復合型環保產業人才培養為目標,既是一項系統工程,又是一項必須與時俱進、不斷改革、不斷完善的具體工作。
1 進一步加強教學團隊建設。緊跟高等教育國際化潮流,重點加強海外留學人才引進力度,大力支持教師出國進修,訪名校、拜名師,全面提升教學團隊的教學水平和科研水平。
2 不斷完善多媒體課件。由于“水污染控制工程”內容龐雜、信息量大,非常適合采用多媒體授課,因此,必須注重課件內容的不斷更新,緊跟學科前沿,及時引入水污染控制領域的新工藝、新技術、新方法與新裝備,不斷完善多媒體課件。
關鍵詞:OBE理念;水污染控制工程;教學改革
引言
加入《華盛頓協議》代表我國正式開始了具有國際實質等效的工程教育認證工作。工程教育專業認證有三大基本理念:(1)成果導向;(2)以學生為中心;(3)持續改進[1]。這些理念能夠引導和促進專業建設與教學改革,保障和提高工程教育人才培養質量[2]。OBE(Outcomes-basededucation)教育概念自1981年提出以來,已迅速成為國際教育改革的主流概念,并且也符合工程教育認證標準。因此,用其指導我國教育理念引導工程認證改革,具有重要的現實意義[3]。目前,國內已有諸多學者將OBE教學模式應用在其課程教學中,并取得了很好的效果[1,3-5]。
1教學設計目前存在的不足之處
水污染控制工程課程是環境工程專業的核心主干課程,也是考研科目之一。本課程側重于基礎理論和基礎知識的傳授。教學目標是要求學生理解和掌握水污染控制的具體過程方法和進行實踐,培養學生能夠獨立分析水污染問題,使學生具備進行水污染控制的規劃設計和開展水污染控制科學研究的能力,達到培養理論知識扎實、實踐能力強的高層次水環境保護人才的目標。通過調研我們發現目前水污染控制工程課程的教學存在著一定問題,關于課程教學效果這一方面,目前的課堂教學更多拘泥于課本上的知識,教師按照課本的章節介紹各種工藝流程的原理及設計計算,主要采用的是被動灌輸為主的教學方法,忽略了學生的主體作用;同時教學模式單一枯燥,不能更好地調動學生的學習熱情,在持續改進方面做的也不夠。在課程評價機制方面,水污染控制工程課程的教學效果主要通過學生綜合評價分數的分布和期末試卷的分析來評價,采用將平時成績(30%)與期末考試成績(70%)相結合進行綜合評價的傳統模式。這種評價方式不能對應到具體的課程教學目標,無法準確評估學生的學習成果情況。據此提出的教學改進措施過于籠統,缺乏針對性,不能很好地持續改進[1];實驗教學方面,主要模式是教師先對實驗進行講解和演示,學生按照教師設定的實驗操作步驟,一步一步完成實驗,再以實驗報告的形式完成實驗考核,在這個過程中,學生對實驗的參與度較低,數據的可靠性也不會得到更多的關注,實驗結果的準確性也較低,甚至實驗報告普遍存在抄襲現象;至于課程設計這一部分,目前更多的是通過分組開展,小組內部的分工和監管均存在問題,小組中經常存在沒有真正參與到設計中的同學,小組和小組之間的借鑒率也很高,不能有效地提升學生的課程設計能力,滿足不了現代社會對工程類人才的迫切需求。因此,為了提高環境類專業人才的質量,亟需對水污染控制工程課程開展教學改革。
2基于OBE理念的課程教學改革思路
2.1課程改革目標
OBE教育理念強調在教學設計和實施中以學生的培養目標為指導,培養目標與畢業要求基于學生的培養來確定,在教學內容的設計過程中充分考慮學生的預期教學效果[3-4]。水污染控制工程課程是一項環境工程和科學專業的核心課程,它要求學生掌握水污染控制的基本原則和水處理技術的主要處理方法,并能夠設計工藝路線,滿足選擇設備和結構設計計算、調試及相關項目管理實際情況的需要。本課程的學習使學生掌握相關內容,為將來進入環境水處理領域打下基礎。基于OBE理念中的成果導向教育理念,首先利用調查問卷的形式針對教師、學生和用人單位開展調研工作并對結果整理分析,綜合考量目前社會對高素質人才的要求,確立環境工程專業的水污染控制工程課程的培養目標[3]。在此基礎上,優化設計教學過程,重新構建課程的目標定位,明確學生畢業要求中關于“知識、能力與素質”這些方面的達成度,并按照這門課程對環境工程類畢業生的畢業要求的對應達成效果將預期產出逐條分解為課程中需完成的能力指標點。
2.2教學內容改革
教學內容從培養目標和學生的實際需求出發。教師在預期學習目標的指導下,結合課程畢業要求的指標設計教學內容,引導學生進行有目的的學習。水污染控制工程課程教材中詳細地介紹了水中各種污染物的處理方法及原理,然而在現實中多種污染物復合存在的情況普遍存在,處理工藝和設備的選用靈活多變[6]。因此,在設計教材內容時,要對相關知識點進行梳理、集中、合理補充,例如在介紹污水生物處理這一部分知識點時,結合環境工程微生物學課程,從微生物學的角度來學習分析廢水處理中微生物的作用,進而理解廢水處理的原理。提高學生對知識點融會貫通的程度,調動學生的積極主動性,以期培養學生理解、分析和解決實際問題的能力[6]。
2.3教學方式改革
OBE教學模式改變了以往的知識導向教學模式,強調以學生為中心的教育,側重于學生學到了什么和他們能做什么。教師以學生為中心,幫助學生學習[6]。為了實現既定的學習目標,需要創造相應的機會和條件,如利用網絡微課、教學短視頻等引導學生課前預習,熟悉教學內容;將先進的研究成果融入教學,使得課程內容新穎、與時俱進;在教學過程中,通過引入與課程內容密切相關的實踐案例,激發學生積極思考,增強學生對教學內容的關注度;根據知識點,組織課堂討論、演講、學生相互評價,不僅調動了學生學習的積極性,也鍛煉了學生洞察問題、分析問題的能力;圍繞課程的核心知識點,設計、分發、分組提交開放式問題作業,鼓勵學生通過小組討論、查閱資料的方式完成作業,對課堂教學的內容進行補充。
2.4考核方式改革
在OBE教學理念中,突出了學生的學習成果的重要性,對于教師的教學評價應聚焦在學生取得的成績上,即教得好與不好,要通過學生學得好與不好來進行反饋,并且不斷地實施持續的反饋改進模式。OBE教學理念中的多元化評價模式是一種全過程、多元化、多層次、多角度的針對學生學習過程的考核,用以評估教學目標的完成度,進而根據考核結果反饋到教學內容與教學策略中,繼而對教學過程更進一步優化調整,建立一種具有“評價—反饋—改進—評價”循環特征的持續改進機制。傳統的課程考核側重以考試成績來衡量學習成果,在OBE教學模式中,合作學習也是非常重要的一點,即借助團隊協作的模式,引導每一位學生來共同實現教學目標,教學目標最終是達成性評價,而不是比較性評價。因此要對以往的閉卷考試這種考核方式進行改進,引入過程評價體系,引導和鼓勵學生自主思考,自主學習,以小組為單位引導學生多討論,多交流,以期學生能夠獲得更好的學習成效。
摘要:介紹了目前“水污染控制工程”的教學現狀,以及結合實際需要有待改進的情況。并且著重闡述了工程教學與計算機模型的耦合探索。
關鍵詞:水污染控制工程 計算機模型
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)01 (B)-0000-00
“水污染控制工程”是環境工程專業的一門重要的主干課程,涵蓋了環境工程理論體系的主要內容,同時結合工程技術,也是一門應用性很強的課程。隨著學科的發展,傳統的教學模式已經無法適應“水污染控制工程”課程的教學需要。
“水污染控制工程”特點是實踐性、工程應用性強,因為不同的廢水水質達到處理要求所采用的處理技術、處理工藝不同;即便相同的廢水水質,如果污水量不同,所采用的處理工藝也不同;一個廢水處理工程,即廢水水質、水量數據相同,也可以采用不同的處理技術和處理工藝。
1 教學改革
1.1 增加案例分析教學的廣度和深度
“水污染控制工程”課程內容廣博、繁雜,通常是按教材思路逐章學習生物法、物理法、物化法等單項的處理方法和內容,這種教學存在著理論與實際脫節、學生參與感不強和學習積極性不高等問題。因此將工程案例教學貫穿于教學中,通過對綜合型工程分析案例的講解和討論,使學生掌握有關知識、理論和專業技能。
教學過程中以案例教學的模式讓學生理解相應的理論知識,結合課程設計的工藝選擇原理進行講解,讓學生從環保設計的角度重新思考各處理單元的理論知識,使教與學的過程變得更有系統而且易于掌握。
1.2 注冊環保工程師考試專業內容融入課堂練習
在注冊環保工程師考試中,專業工程計算類的題目大多比較靈活,涉及內容更加全面,不是對單一方法的設計要求,它包括對實際污染情況的判斷、計算規范的掌握。針對這樣的情況,訓練學生注意以下幾方面的技巧和答題的規則。
(1)仔細審題,甄別題型。
(2)理清答題思路,確立相應規范。
(3)簡答題闡述要詳略得當。
(4)題目的回答有層次展開。
通過計算及案例練習,了解重要的環保規范和標準,熟悉眾多標準在行業中的應用,為今后的環保工程師的實際工作打下一定基礎。
1.3 教學與軟件的結合
“水污染控制工程”特點是實踐性、工程應用性強,因為不同的廢水水質達到處理要求所采用的處理技術、處理工藝不同;即便相同的廢水水質,如果污水量不同,所采用的處理工藝也不同;一個廢水處理工程,即廢水水質、水量數據相同,也可以采用不同的處理技術和處理工藝。水處理仿真系統的發展和數學模型的發展是相輔相成的,數學模型認知的提高可以知道仿真系統的研發方向,而仿真系統的運用和技術總結又可以為數學模型的進一步發展提供經驗與驗證。
為了讓學生了解水處理模型,在案例教學中采用自主開發的物化處理工藝模型軟件系統,該系統是在混凝、電解、芬頓法等典型物化工藝基礎上開發出來的。具有內部機理清晰明了,界面友好,應用方便等優點,特別適用于初級學生對于水處理模型計算的深入學習,將以往艱深的模型教學變得更為直觀有效,并且結合滲濾液處理案例,將大量枯燥的數據以圖標形式轉化為可預估的處理結果。
2 計算機模型軟件介紹
對滲濾液的物化處理工藝進行模型研究及仿真系統開發的目的,是為了了解污染物質在各物化處理工段(混凝、電解、電解芬頓)的降解機理,提高處理效率,降低處理費用。系統設計了初始數據輸入文件、工藝動態仿真界面、有機物處理預測分析界面、氨氮處理預測分析界面和圖表打印程序等;然后用主界面將各部分子界面用按鈕形式相連接,使系統各部分既相互獨立又相互統一。基于此思想,本系統采用了Matlab作為軟件支持環境,系統還采用了Matlab所具有的粘貼、打印等功能,使運算結果既可直接輸出,又可在Office軟件中編輯。
2.1 模型軟件結構與功能
2.2 軟件界面與主要運算結果
在Matlab軟件環境下運行主程序,即可彈出模型軟件主界。選擇左上角的工藝動態仿真按鈕,彈出工藝動態仿真界面。選擇工藝條件,分別輸入工藝參數范圍和工藝參數后,點擊“確定”鍵,可以得到動態的有機物進、出水值和處理效果以及其它工藝參數的圖形和數據顯示,如圖2所示。
軟件運行后,在運行窗口左邊彈出該輸入點與其前19個點組成的曲線變化趨勢,并表明了該點的進水COD濃度、出水COD濃度、去除效率以及進水pH值。這四張圖隨輸入數據的變化不斷在改變。右邊彈出的是實時變化的變化點的工藝運行條件和處理效果詳細資料。用戶可通過該表的觀察,較容易地了解到輸入工藝條件下的物化處理的運行效果。按“返回”鍵可以退回到物化處理主界面。
該軟件根據試驗研究得出的混凝、電解、電解芬頓的反應動力學方程和數學模型,利用MATLAB的GUI功能,建立了生活垃圾焚燒廠滲濾液的物化處理(混凝-電解/電解芬頓)動態模擬仿真系統,可進行組合工藝對有機物處理效果的動態模擬和運行費用估算、工藝單體的有機物和氨氮處理預測分析。該系統界面友好,功能較為齊全,方便用于物化處理效果的預測和仿真控制。
這套模型仿真系統界面比較友好,功能較為全面,可以在進行水污染控制工程教學時,作為示例使用,甚至可以選擇其中較為簡單的模型引導同學進行編程試驗,讓學生對于計算機建模工作有更加直觀和全面的認識。
3 總結和建議
在高等教育規模快速擴大、就業形勢日益困難的外部大環境下,如何培養具有扎實專業基礎的應用型人才、提升學生的社會競爭力是需要高校專業教師思考并不斷付諸實踐的問題。從培養環保工程師的角度,將計算機模型軟件與水污染控制工程應用相結合也十分必要。
參考文獻
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卓越工程師培養是促進高校培養適應社會和經濟發展需要人才的一項質量工程。該計劃是一種全新的人才培養理念和模式,旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的各類高質量工程技術人才,全面提高工程教育人才培養質量,促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國。
湖北工業大學是一所省屬的工科院校,于2011年10月獲批成為教育部第二批卓越工程師教育培養計劃高校,環境工程專業有幸成為其中的一份子。因此作為一名專業課老師,思考在卓越工程師的培養模式下,如何構建新的課程體系、優化課程設置、調整教學內容、創新教學方法、強化實踐教學訓練使其符合卓越工程師人才培養要求。水污染控制工程是環境工程專業的重要主干課程之一,主要講授污水處理中最常用的物理、化學、物理化學及生物的處理方法,將污水水質指標、污水處理理論、原理和工藝技術設計計算緊密結合,并對常見的處理工藝進行系統介紹,使學生對不同水質的水處理理論的方法有全面、系統的認識。水污染控制工程是一門綜合性很強的課程,涉及化學、物理、物理化學、環境工程微生物和流體力學等學科。課程的設置不僅包括理論與實驗教學,而且還涉及課程設計以及實習實踐等環節的內容。該課程作為一門實踐性較強的課程,對學生的動手能力,工程設計能力有著更高的要求,因此,如何提高學生自身的素質和競爭力,為學生今后的發展奠定了堅實的基礎,需要我們教師根據課程特點,結合社會的需求不斷改進教學方法和手段,培養出合格的人才。主要采取以下措施。
一 課程教學內容改革探索
1 調整優化教學內容,增加課程的先進性
隨著工業的迅速發展,工業排放的廢水越來越復雜,傳統的廢水處理技術已經不能滿足處理的要求。因此隨著科學技術的快速發展,水污染控制新技術和新裝備也日新月異。教師在上課時必須緊跟科技發展,積極掌握水污染控制技術及設備的最新進展,及時將新技術、新工藝和新理念融入教學內容,如高級氧化法、生物絮凝劑、復合絮凝劑、膜生物反應器等高效新型的技術納入到課程中。學生在掌握傳統技術的基礎上,掌握最新的行業技術,使他們在以后的就業和學習中,立于較高的基點。
2 面向工程,強化特色
水污染控制工程作為環境工程專業的一門核心課程,其課程建設與改革應根據環境工程專業的人才培養目標,面向工程,加強學生的動手能力、工程實踐能力、創新能力的培養與教育,做到教學、科研和實踐的有機結合,不斷豐富實踐教學的內容、方式和途徑,以有效提高學生面向環保產業生產一線的工程素質。教師在課堂上介紹一些工程實例,通過講解其工藝原理及工藝參數的選取特點,強化學生理論聯系實際意識和工程意識,同時根據我校輕工特色,增加大量的輕工行業的污水治理的實例如造紙廢水、食品廢水等。同時工程案例和項目要不斷更新,緊扣學科熱點問題,密切跟蹤企業發展急需解決的問題,真正做到企業需要什么,學校就教什么。并結合《室外排水設計規范》根據其給出的廢水工程的設計原則和設計的指導,跟蹤行業發展,樹立規范意識。
3 與職業資格考試相互結合
注重授課內容與注冊環保工程師考試的要求相適應。隨著2005年9月1日起《注冊環保工程師制度暫行規定》的施行、2007年注冊環保工程師資格考試的首次實施,中國在環保行業逐步實行執業注冊制度。水污染防治(即水污染控制工程)是注冊環保工程師資格考試的四個專業方向之一。
結合注冊環境工程師的考試要求,將相關內容整合到教學過程中,保持教學軟件與工程實際應用軟件的同步,使學生所學內容能夠和工程設計與管理實踐相接軌,從而構建理論教學、實踐教學以及注冊環境工程師培養三位一體的課程內容體系和實踐教學體系。
二 采用多種靈活的教學方法
1 多媒體與傳統板書相結合
水污染控制工程作為專業主干課,公式和工藝流程多,基本原理和工程技術應用多,針對這一特點,教學中選擇了傳統板書和多媒體課件并重的教學方式。多媒體教學可以集文字、圖像、動畫、聲音于一體,把相關的內容和圖像生動、直觀地投影到屏幕上,通過聲、光對信息的傳遞將抽象、生澀、陌生的知識直觀化、形象化,激發學生學習興趣,調動其主動學習的積極性。例如在講述構筑物結構時,既有實際構筑物的圖片,又引入AUTOCAD圖紙,使學生不僅了解構筑物的外觀形式,而且深入了解構筑物內部構造和關鍵的設計點,這有利于增加學生對構筑物構造的感性認識,加深印象,從而強化學生對相關知識點的學習和理解。又如在介紹處理工藝流程時,既可先借助流程圖的圖片介紹流程的工作原理,然后又引入實際污水處理廠的flash和DV,使學生對工藝流程的理解從感性和理性上都會得到強化。
傳統板書傳遞給學生的是一種視覺信息,是教師在課堂上利用視覺形象與學生交流信息、傳遞知識的重要教學方式。科學研究表明,在進入人腦的各種信息中視覺信息約占75%,可見板書在課堂教學中非常重要。因此將傳統板書和多媒體相結合,使學生不僅學習積極性很高而且接收的信息量大大增加。
2 討論式教學
為了避免“填鴨式”的教學,可以采用討論式教學,即教師首先提出問題,將學生分為幾個學習小組,每組分配一個問題。經過充分的查閱資料、認真討論和總結后,各小組派代表發言給出總結,教師在此基礎上進行點評,并給予優秀學習小組的肯定和獎勵。這種教學方式不僅可以激勵每位學生都熱情飽滿地參與到學習活動中,還有效避免上課思想拋錨的情況發生,通過討論可以使重要知識點明朗化,有助于學生的記憶,達到事半功倍的效果。
3 采用教學團隊進行教學
教師是課程建設的關鍵,教師的能力和水平決定了人才培養的質量。為了更好地實現該精品課程的教學目標與建設目標,改變傳統教學方式——“一個教師教一門課”,采用教學團隊進行教學,教學團隊由教授、副教授、講師組成,由工程經驗豐富、教學水平高的帶頭人領銜負責,以中青年教師為主體,建立知識、年齡、學歷結構合理的教學團隊。任課教師不僅具有豐富的理論知識,而且具有實際工程經驗。教學團隊建設的過程不僅要提高團隊成員整體素質,而且要優化組合,有效促進水污染控制工程課程教學改革與建設,不斷提高教學效果,提升教學水平。
三 加強實踐性教學環節,提高學生綜合素質
1 整合實驗內容,提高學生動手能力
在授課過程中,安排驗證性實驗,此類實驗以加深學生對水污染控制技術基本概念、基本原理、基本方法的理解,以及基本實驗技能的培養。在授課結束后,安排設計性實驗、綜合性實驗,讓學生對所學的內容進行綜合運用,充分調動學生的探索積極性,培養其獨立思考能力、綜合運用所學知識解決問題的能力以及創新能力和團隊合作精神。根據我院的特色專業——造紙、食品等專業,可選取造紙、食品生產廢水,通過水質分析、設計出自己認為最佳的處理方案,再通過實驗加以驗證。
水污染控制工程涉及的實驗內容多而廣,通常所用的時間較長,傳統的實驗課程無法滿足學生對實驗的全面了解。因此可在傳統實驗課程的基礎上,設立開放實驗室。讓學生在實驗室統一開放的時間,利用課余時間進行實驗,如氧化溝處理廢水實驗,進行實驗的設計、參數的選擇、污泥的培養、裝置的運行、處理后廢水指標的測定等過程。這樣不僅能培養學生的責任心和自我管理能力,而且能最大限度地讓實驗室資源得姬充分的利用。
2 課程設計選用實際工程案例
該課程的課程設計主要是針對完成水污染控制工程課程學習后進行的一個重要的實踐環節,也是一個總結性的教學環節。其目的是使學生在掌握了水污染控制工程的基本原理、基本理論和設計方法后有針對性地進行模擬設計,學會查閱資料、使用手冊、選用數據和公式、合理確定工藝流程、正確進行設計計算、用技術經濟的觀點評價設計結果,用AUTOCAD畫出合理的平面、高程圖。另外還要結合認識實習,將認識實習安排在水污染控制工程理論課結束后,課程設計前進行,這樣使學生已經對污水處理廠有了一個初步的認識,課程設計更加合理,符合實際。
3 開展多渠道實習形式
在傳統的認識實習、生產實習、畢業實習的基礎上,拓展更多的實習渠道,如學術講座、校企合作等。舉辦專題講座,邀請工程實踐豐富的技術人員或專家給學生做專題報告,結合工程實例講授工程設計、施工、運營過程等實際問題,啟發和引導學生去尋求解決問題的方法。
與一些污水處理廠、環保公司建立長期實習合作關系.選派學生到公司進行長期實習,參與公司污水處理廠設計、營運的整個過程。同時,結合湖北工業大學膜技術研究所的研發和工程實踐,讓學生參與多項課題的立項、研究、項目實施和項目運行。
總之,高等工科學校卓越工程師培養計劃是實現建設具有中國特色新型工業化國家、建設創新型國家、人才強國等國家發展戰略的重要教育舉措。水污染控制工程是環境工程專業重要的一門專業課,因而課程的建設應以培養學生的工程實踐能力和創新能力為目標,采用恰當的教學方法,豐富教學內容和加強實踐環節,切實提高教學質量,把學生培養成真正高素質的技術應用型人才,對于“卓越工程師”的培養有重大意義。
參考文獻
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1.課堂教學效果比較
“專升本”和普通本科教學班在教學大綱、教學計劃、課程學時、所用教材等方面都完全相同。在教學過程中,筆者發現普通本科生學習積極性高,師生互動多,課堂教學氛圍明顯優于專升本班的。學生經常帶著問題來上課,如水體富營養化為什么會形成,如何進行控制;河流為什么會發黑發臭、如何進行修復等。這些在日常生活中困擾著學生的問題會與課堂上相應的知識點產生碰撞,容易形成和諧的師生互動、生生互動,產生強烈的教學共振,提高教學效果。而“專升本”學生生源專業背景復雜,缺少環境工程的基本知識點支撐,對污水處理基本概念的理解和把握相對吃力;這導致學生在課堂中缺乏自信,師生互動少,教師在課堂中被動地以講授式教學為主,課堂氛圍相對沉悶。
2.期末考試成績比較
普通本科班和“專升本”班的期末考試試卷相同,試題類型包括名詞解釋(14%)、填空題(12%)、選擇題(20%)、簡答題(40%)和計算題(14%)。經統計分析發現,普通本科班期末考試的班級平均分為82.6±12.6(n=34),而“專升本”的班級平均分為76.4±10.8(n=39),普通本科班的期末考試成績高于“專升本”班級6分之多。
3.原因分析
學生專業背景差異大,專科階段的實踐、認識實習和先修課程的缺失以及現階段課程設置是“專升本”教學效果劣于普通本科班的主要原因,現分析如下。對于普通本科班而言,本課程設置在第五學期是合適的。此時,他們已修完大部分先修課程,并通過認識實習、暑期社會實踐、浙江省“五水共治”科普活動等實踐環節積累了一定的專業認識;此外,部分學生還通過參與大創項目、挑戰杯、教師科研課題等,對污水處理技術已有了一定深度的了解。因此,普通本科生在學習《水污染控制工程》時已有了一定的認知基礎。然而“,專升本”學制為兩年,第四個學期為畢業設計階段,因此大部分課程都要集中在前3個學期內完成。由于“專升本”學生基礎相對薄弱,專業背景復雜,很多學生對于化學、環境監測、環境工程原理、環境微生物學等這些環境工程專業課的先修課程都未學習過,更無從談起上述普通本科生經歷的各項專業實踐環節。為達到環境工程專業本科生培養目標,這些課程都補充在“專升本”培養計劃中。然而受學制制約,學生課程任務繁重,上述課程需要與《水污染控制工程》等專業課同時開展,無法達到“先修”的要求。因此,教師在授課過程中對一些基本概念的講解就要比普通本科班花費更長的時間,學生理解和把握起來也顯得十分吃力。比如,在講解污水二級生化處理時,就需要學生具有扎實的環境微生物學基礎,才能有效學習有機物、氮、磷的去除機理和處理工藝。這對于在第三學期就修完環境微生物學的普通本科生而言游刃有余,而對于“專升本”學生而言,該課程與《水污染控制工程》在第一學期同時開展,教學效果顯然不好。
二、提高“專升本”教學質量對策和建議
1.以學生為中心,豐富教學手段
《水污染控制工程》是一門工程實踐性極強的專業課程,特別是在工程教育認證和“卓越工程師”培養計劃的大背景下,理論教學必須按照國際標準、結合工程應用開展,從而提高我國工程教育質量。在“以學生為中心”的前提下,不斷豐富和創新教學手段。針對“專升本”學生專業背景迥異、專業基礎知識薄弱等問題,在教學過程中可結合啟發式教學、案例教學、演示法教學、比較教學等手段;同時結合日常生活中的所見所聞,深入淺出,引導學生對基本概念和知識點的理解與掌握。如在講化學混凝時,通過列舉“甜豆漿”和“咸豆漿”的表觀性狀的差異,加深學生對“壓縮雙電層理論”的理解,提高了課堂的趣味性。另一方面,可聘請設計院、環保公司里工程經驗豐富的專家學者來課堂授課講學,開闊學生的工程視野。
2.合理設置開課學期和先修課程
環境工程(專升本)是我校新招生的專業,因此,其培養計劃的制定也是摸著石頭過河、不斷完善的過程。之前的培養計劃中,《水污染控制工程》設置在“專升本”第一學期。而實際情況表明,大多數“專升本”學生在專科階段對前文提到的先修課程都未曾學習過。這對專業基礎知識和實踐能力本來就弱的“專升本”學生來說,《水污染控制工程》安排在第一學期欠妥。為了解決先修課程和水污染控制工程教學過程中的矛盾,我校已將其開課學期調整為第二學期,在完成先修課程的學習、夯實基礎知識后,相信“專升本”班級課堂氛圍和教學效果都會有大幅提高。此外,建議在培養計劃中補充認識實習,在第一學期末或第二學期初可組織參觀污水處理廠等實際工程項目,使學生有直觀的工程認識。
3.讓學生參與科研項目,提高實踐能力
環境工程專業普通本科生在課余時間都有參與教師科研項目的機會,或自己申報校級、省級、國家級的創新項目。因此學生對專業課的學習積極性很高,會主動查閱相關文獻資料,更容易實現“翻轉課堂”的教學理念。對于“專升本”學生而言,由于大部分學生都是外校考入我校的,與老師之間還處于陌生和熟悉階段;加上課程緊張,短時間內難以有效開展相關課題研究,實踐動手能力相對較弱。對于“專升本”學生而言,可效仿我校施行的本科生導師制,并建立相應的體制和機制,使“專升本”學生與大一新生一樣,在入學時就有專任教師進行專業指導。如此可增強“專升本”學生的認同感和自信心,提高實踐能力、培養水平和競爭力。
4.利用現代網絡平臺,提高師生和生生互動
在網絡科技高度發達的今天,人與人之間的距離也越來越近。教師也可借助QQ、微信、微博等現代網絡平臺拉近與學生間的時空距離,使學生的問題能及時得到解決。專任教師在自己的研究領域屬于專家,比如在他們的“微信朋友圈”中都會活躍著一些專業人士,或多或少會轉發一些最新的技術。教師可以將這些資料轉發至教學班班級微信群,供學生在空閑時閱讀。這樣可提高師生間的互動,學生在課后也能輕松學習專業知識,提高學習效率,彌補專業知識的欠缺。從目前反映的情況來看,這一措施極大提高了學生的學習積極性,也使師生間的關系更加融洽。
三、結論
《水污染控制工程》是環境監測與治理專業(環境工程專業)的核心課程。筆者通過多年對教學模式的探索以及對社會調研、畢業生、環保單位的反饋意見的分析,筆者認為進行《水污染控制工程》教學改革勢在必行。
一、準確的課程定位
課程服務于專業能力培養。首先,在調研、專業前景分析,對畢業生及就業單位的反饋信息進行科學分析研究的基礎上,召開專家指導會,共同制定了《水污染控制工程》的能力培養目標(準確服務于專業培養目標),通過課程系列教學,學生應具備的核心能力是:1.水污染處理構筑物的讀識圖能力;2.污水處理工藝的初步設計能力;3.污水處理廠的調試、運行管理能力。
二、基于任務驅動導向的教學改革
1.教學內容方面。教材是關系到教學效果的重要物質基礎。《水污染控制工程》課程必須選擇適用于高職教育特點的有利于學生職業能力培養的優秀教材。
需要強調的是,教材內容只是教學內容的一部分。根據校企合作共同開發的技術手冊也會作為重要的教學內容,充實到學生的教學過程。
2.教學實施方面。⑴積極轉變教育觀念,教學相長,進行興趣教學。教學活動不再是簡單的老師講,學生聽。而是應以學生為主體,讓教與學相輔相成,讓學生在完任務的行動中學習。⑵實訓教學與《水環境監測工》、《污水處理工》等職業技能鑒定相結合。依據典型的實際工作任務、工作過程和工作情景組織實踐教學課程,把知識、技能與素質融為一個整體。強調對學生專業操作技能的整體訓練,又注重對學生基本素質的培養。在國務院下發的《國務院關于大力發展職業教育的決定》中,提到了“加強職業院校學生實踐能力和職業技能的培養”,其中,著重強調“進一步推進學生獲取職業資格證書工作”。⑶學工一體、校企雙贏。高職環境類學生畢業后主要工作為污水處理系統進行運行調試、設備維護(維修)、工程設計。為了讓學生在離校前就有這些方面的技能,《水污染控制工程》教學安排學生到污水處理廠、廠礦企業污水處理站、環保企業進行頂崗實習。通過工學合作,達到學校高質量培養學生職業能力,環保企業提高工作效率、經濟效率“雙贏”的目的。⑷巧用專業論壇,讓學生與“高手”交流,增長實踐知識。互聯網上的專業論壇有:水世界網、網易給排水、筑龍網、中國水網等。經驗豐富的工程技術人員常發貼進行交流,互通有無。老師針對性的引導學生進入論壇與經驗豐富的“高手”進行交流,學生普遍反映收獲很大,激發了學習課程積極性。需要指出的是,網絡中的很多東西是良莠不齊的,因此,老師利用論壇進行輔助教學時,必須對學生進行正確的引導,以防誤導學生。
3.專業教師教育能力培養與提高方面,加強“雙師型”教師建設。教師的技術水平和理論水平直接影響教育教學的質量。專業老師必須掌握過硬的污水處理工程技能,具有豐富的實踐經驗,才有能力教好學生。根據當前高職教育發展形式,所有教師會定期下廠鍛煉,不斷提升自身的實踐技能和工程經驗。聘請一支既有實踐經驗又有較高理論水平的工程技術人員作為兼職實習指導教師。以多種方式提高教師的生產實踐水平,加強“雙師型”教師建設,以滿足實踐教學的需要。
4.授課模式方面。⑴理論授課方面。課程教學由兩個學期完成改為一個學期完成,從128學時降為96學時,每周6學時。其中,在多媒體教室完成理論教學4學時,保證“理論夠用”。利用多媒體系統,進行仿真教學,學生進行模擬體驗,不但鞏固了理論,也接觸了實踐。⑵現場授課方面。教學周剩下的2個學時在校內小型教學設備(小試)中心完進行現場教學。學生可以進行通水運行、調試管理,鍛煉動手能力。⑶實訓授課方面。在校外實訓基地完成頂崗實習,不少于180學時。實踐教學主要由外聘教師負責,校內教師輔導。
依據校企雙方制定的《水污染控制工程》課程標準及企業崗位標準規范學生實訓,完成老師安排的教學性工作任務。
三、結束語
我國從中央到地方也越來越重視高職教育的發展,無論從政策上還是經濟上都加大了力度。這是高職教育的機遇,也是環境類專業的機遇,當然,這更是高職教育發展的原動力。作為從事《水污染控制工程》課程教學的高職教師,應該積極行動,結合高職教育特點,對《水污染控制工程》課程教學的改革進行科學有效的探索與研究,從而能真正能為國家環保事業做出貢獻的懂技術、會管理、高素質、高技能、實用型人才。
教育部環境工程與科學教學指導分委會于2005年制定了《高等學校本科環境工程專業規范》要求,非常強調學生的動手能力和創先精神,環境工程專業必須加強實踐教學環節,著重培養一下能力:實驗技能、工藝操作能力、工藝設計能力、工程設計能力、科學研究能力、社會實驗能力等[1]。實踐環節對專業教學至關重要,可使學生加深基礎知識理解與掌握,鍛煉理論知識在實際中的應用能力,提高學生分析與解決實際問題的能力[2]。課程設計作為理工科高等院校專業教學的一個重要實踐環節,在教學中起著承上啟下的作用,是連接基礎知識、基本理論學習和生產實際的紐帶和橋梁,是培養學生綜合運用所學知識解決生產實際問題能力的有效手段,是培養學生創新能力和創新意識的重要環節,是培養學生工程設計能力的重要手段,是學生綜合運用本專業課程和前修課程的基礎理論,進行工程設計的嘗試,也是對前期教學效果的檢驗和評價的一種很好的形式。搞好課程設計這一實踐性教學環節,對于培養學生動手能力和提高學生綜合專業素養具有十分重要的意義。但就目前來講,我校環境工程專業課程設計存在幾個比較突出的問題。
一、環境工程專業課程設計現狀
(一)設計課程內容重復
環境工程專業課程設計是在學完本課程后的一次綜合訓練。我校環境工程專業設置了“水污染控制工程課程設計”和“環保設備-原理•設計•應用課程設計”,時間分別為1周。《水污染控制工程》(下冊)選用教材為高廷耀、顧國維、周琪主編的,筆者根據大綱要求及實際教學時數的限制,重點講解下冊第二篇污水處理部分,以水處理的物理方法—化學方法—物理化學方法—生物處理方法為主線,重點講解物理法、物理化學方法和生物處理方法;《環保設備-原理•設計•應用》選用教材為鄭銘主編的,以物理法設備—化學法設備—生化法設備—物理法設備為主線,重點講解物理法設備、物理化學法設備和生化法設備由于兩門課程分別側重水污染控制原理和水污染控制設備,在課程設計中有一部分內容是重復的。
(二)課時量少
近幾年,環境工程專業本科在校生的數量逐漸增加,而專業課課時數量逐漸減少,教師在課堂教學中沒有時間單獨對課程設計內容進行講授。而學生在進行課程設計時遇到的問題需要指導教師進行現場解答,由于指導課程設計的教師只有一個,很難及時解答所有學生提出的問題。
(三)課程設計時間短
根據環境工程專業教學計劃的安排,“水污染控制工程課程設計”和“環保設備-原理•設計•應用課程設計”的時間各1周。1周的時間設計一套比較復雜的污水處理系統是很困難的,因此課程設計題目難度不宜太高,要求也比較低,對學生實際設計能力鍛煉效果有限。例如在進行水污染控制工程課程設計時,首先需要根據給定的水質條件和出水要求選定合適的污水處理工藝流程然后再根據工藝流程進行設計計算,由于學生缺少對工程實例的認識,工藝流程選擇未必合理,可能需要重新選擇再進行設計計算;而在對設備構筑物進行計算的過程中,需要選取合適的工藝參數,進行計算后對結果進行校核,由于學生對構筑物的認識只停留在理論上,需要進行對此校核計算結果才合理,再加上繪制設計圖紙,1周的設計時間就顯得非常緊張。
(四)課程設計過于理論化
課程設計一般安排在理論課程結束后,由任課教師根據課程內容,向學生下達一個具有代表性的設計題目。設計題目一般與實際工程問題相結合較少,學生在接到設計題目后也不會安排到類似的工程現場進行參觀學習。學生缺少對工程實例的認識,只能根據課本理論查找相關的設計手冊,完成設計計算,整個過程過于理論化,與工程實際相差太遠。
二、課程設計改革方案
(一)修改教學大綱
我校環境工程專業設置了“水污染控制工程課程設計”和“環保設備-原理•設計•應用課程設計”兩門課程,由于兩門課程分別側重與水污染控制原理、方法和水污染控制設備,在課程設計中有一部分內容是重復的,所以在2010級環境工程專業的教學計劃中已經進行了修訂,將課程設計集中在第七學期“環保設備-原理•設計•應用課程設計”進行,時間為2周,精簡了課程設計內容,延長了課程設計時間。
(二)完善課程設計資料
總結近幾年課程設計的經驗和存在的問題,制訂課程設計教學大綱;編寫具體的設計指導書;收集整理各種設計參考資料、設計手冊等;制訂課程設計管理文件。
(三)重視課程設計的實踐鍛煉
課程設計別重要的是計算構筑物的尺寸,選擇設備的型號等問題。為了提高課程設計的實踐教學效果可安排學生到工程現場進行參觀學習,參觀的單位一般2~3個即可,重點是讓學生了解處理工藝和處理構筑物的規模、重要參數等,讓學生做到心中有數,結合工程實例完成設計任務。在2010級環境工程專業的教學計劃中對此已經進行了修訂,將生產實習安排在了課程設計前,即第六學期進行,豐富學生的實際經驗。
(四)改變多人做同一題目的做法
進行課程設計,最好是每個學生采用不同題目。但由于種種原因,目前學生進行課程設計,是多人同做一題,這樣就難以避免抄襲現象。為了改變這種情況,作為指導教師要盡可能地多布置不同的設計題目。但學生數量太多,做到一人一題可能性很小。這時,可以布置相對較復雜的設計題目,讓幾個學生共同完成,每人承擔各不相同的任務。這樣既可以避免抄襲現象,讓學生各自獨立完成設計題目,還可以在設計中鍛煉學生的工作協作能力,培養團隊意識,對學生今后的工作有很大好處。
(五)真題真做,環環相扣
通過生產實習,讓學生直接接觸污水處理設備,增強學生的工程概念,而且為了提高學生在生產實習時的主動性和積極性,將后續的課程設計與生產實習緊密結合在一起。在學生進行生產實習前,將所有學生進行分組并確定各組應完成的設計題目,并在生產實習前專門進行一次有關課程設計的授課,對課程設計中可能出現的問題給予提醒,同時介紹生產實習廠家的主要特點。這樣可以使學生帶著問題進行生產實習,使寫生在實地參觀實習時對其中可能對自己課程設計中具有參考意義的部分進行重點學習和討論。這樣不僅提高了學生生產實習的主動性和積極性,也提高了學生對課程設計的理解,可以在較短時間的生產實習過程中提高學生對工程實踐的認識。因此,課程設計應該最大限度地發揮學生的主體作用和主觀能動性,調動學生設計的興趣和積極性,以期取得較好的教學效果[3]。#p#分頁標題#e#
環境工程專業每隔4年修訂一次培養方案,2012版培養方案中學科基礎課程有流體力學、環境工程原理、環境工程微生物學、工程制圖與CAD基礎、工程力學、無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高等數學、線性代數、概率論與數理統計、大學物理,共13門課程53學分。專業必修課程有環境監測、大氣污染控制工程、水污染控制工程、固體廢物處理與處置、環境物理性污染與控制、環境質量評價,6門課程15.5學分。專業選修課程有排水管網、給水工程、傳熱傳質學、城市規劃等,16門課程2分。實踐教學環節有6周的認識、生產、畢業實習,環境監測、環境工程2門實驗、泵站、大氣污染控制、水污染控制、固體廢物處理、排水管網、給水工程、環評7門課程設計、畢業設計等,共17門課程45.5學分。2012版培養方案較2008版減少了30學分,總的特點是“三重”,即重基礎、重實踐、重專業方向,力爭讓學生具備大學生基本素質和自我學習能力,專業上突出按方向培養,系統深入掌握水、氣、固、環境管理規劃某一個方向知識。環境工程專業逐漸組建大氣污染控制、水污染控制、固體廢物處理和環境規劃管理4個方向的教學團隊,承擔相應方向的課程群建設,開展教學改革和科學研究。
二、教學團隊帶頭人和骨干教師遴選
教學團隊帶頭人作為團隊的“領頭羊”,引領著教學改革和科學研究方向,是教學團隊的核心和靈魂。教學團隊帶頭人除具備較高的學術造詣、創新性學術思想和良好的組織協調能力外,還應長期堅持在本科教學第一線,致力于課程建設,具備目光遠大、胸襟開闊、善于溝通、甘于奉獻等人格魅力,以學術精神、學術水平帶動和影響團隊成員參與團隊的各項建設,促進學術成果的教學轉化,吸引并帶動一批有創新能力和突出發展潛力的中青年教學骨干,組建合理的教學梯隊。教學團隊成員除年齡和職稱結構合理外,也需考慮基礎知識、專業知識、實驗設計實踐環節、科學研究和工程應用等多方面人才互補。骨干教師遴選以本專業教師為主,但需跨學科、跨專業、跨院系,甚至跨地域吸收引進核心骨干成員。團隊人員數量以8~15人為宜,其中包含3~5位校外專家顧問。團隊梯隊人員結構既注重基礎和專業結合,也注重校內、外聯合、基礎理論研究和工程應用結合。
三、開展課程群教學改革
(一)課程群建設規劃
精品課程建設在新一輪高校教學改革中具有帶動主要課程群建設與改革、推動品牌專業立項與建設、開創院校辦學特色等重要功能。教學團隊以精品課程的建設目標和要求編制課程群建設規劃,明確和制定課程群建設目標和任務,以及建設的具體措施與對策。精品課程有院級精品課程→校級精品課程→省級精品課程→國家級精品課程4級建設梯度。水污染控制工程和大氣污染控制工程已評為省級精品課程,這兩個教學團隊力爭將省級精品課程建設為國家級精品課程,同時以省級精品課程的建設目標帶動環境工程微生物、環境工程原理、環境監測等重點課程申報校級精品課程。
(二)教學內容和教材
教學團隊要理清不同課程在課程群系統中的邏輯關系,針對學生培養目標,規范基礎課程、專業骨干課程和選修課程之間的教學內容分配、銜接等,突出重點,避免內容重復,統籌考慮各課程的學時、開課時間、實踐環節內容與課時分配。抓好歸屬課程教學大綱執行與落實,規范歸屬課程講義與教案,加強課程教學課件等方面建設,將該學科最新研究成果及時補入教學內容,定期修訂與完善各門課程大綱內容、范圍和要求。同時,對每門課程教學所選用的課堂教學、實驗、課程設計、實習指導教材進行論證。教材建設是教學團隊建設的一個很好載體,教材是教師和學生之間的媒介,是聯系師生的紐帶,也是教師合理利用教學資源、整理教學思路的突破點。現在高校使用的教材或多或少存在著內容陳舊、缺乏創新等問題,應盡量選用最新的“十一五”、“十二五”國家級規劃教材和面向21世紀高校教材。對教材的選用既要考慮國內、外最新先進科技成果,又要考慮教材質量。另外,要積極組織力量主編或參編省部級以上教材,自編特色教材。總之,使教學內容緊跟科學文化以及經濟社會發展步伐,做到與時俱進。
(三)教學方法和手段
教學團隊建設中突出創新意識和團隊進取精神。教學團隊除了改革教學外,在教學模式和教學方法等方面也要進行積極改革和創新,將一些好的教學研究成果運用到本科教學,形成特色。比如,可以采用六步教學法、課堂討論法、啟發式教學法、案例教學法、直觀教學法、比較教學法等進行課堂教學的不斷嘗試與探索。也可采用多媒體教學、實驗教學、課程設計、雙語教學、仿真教學、視頻教學、網絡教學、現場實訓結合的“八結合”教學方法和手段,豐富教學內容,提升教學質量。
(四)科研和教學互補
教學團隊及科研團隊是伴隨著高校的發展而產生的,兩者密切聯系、相互包容和依存。教學團隊主要是針對本科教學提出的,是以提高教學質量、促進教學改革為主要任務,通過團隊建設促進高質量人才培養;科研團隊,側重于以項目為依托,探索新知識、開發新成果等,目的是為學科發展提供創新成果和高層次人才。在教學型院校,教團團隊應融合科研團隊的作用和功能,高校教師既是知識的傳播者,也是知識的創造者。優秀的教學團隊建設應當與科研工作緊密結合;定期討論本團隊方向的前沿科學問題,申報科研項目;搭建實驗平臺,開展科學研究,實現科研反哺教學。
(五)教學團隊管理和績效考評制度