環境工程原理教學改革與探索
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摘要工程教育專業認證對推進我國工程教育改革，提高工程教育質量，提升我國工程技術人才的國際競爭力具有重要意義。目前，傳統的教學方式已經不滿足專業認證需要的以學生為中心、成果導向（OBE）和持續改進的工程教育理念。因此改變傳統的教學模式，實施以提高學生能力為中心的課堂教學方式，對于提高教學質量和加強學生能力培養具有重要意義。
1課堂教學改革的策略探討
面對專業認證的新形勢和新背景，需要改變傳統的以課堂、老師和書本為中心的教學方式，實施新的教學模式，以學生為中心、以成果導向和持續改進為理念，對于提高教學質量和學生的學習積極性、靈活性以及學生的能力培養具有重要意義。為了實現該目標，主要從以下幾個方面入手：
1.1以問題為導向的課堂教學方式探索
結合本科生畢業能力培養目標2.2，針對復雜工程問題的關鍵環節，能夠運用環境工程基本原理及專業知識，選擇合適的方法進行分析和表達。以問題為導向，激發學生的學習興趣并引導學生學會分析和表達環境工程技術中的問題的能力。在教學過程中，需要理論聯系實際對學生進行引導。比如，在過濾這一章節，我們可以針對霧霾天氣人們出門要戴口罩進行問題設計，在該過程中引導學生進行問題分析：霧霾是什么？何種口罩能起到防霧霾作用？防霧霾的原理是什么？逐漸把過濾概念、過濾原理及相關知識引出，讓學生在思考問題過程中逐漸掌握過濾過程及基本要點，接下來再結合工程技術分析過濾問題時，學生就會感覺容易很多。[5]問題導向教學方法可以大大激發學生的學習興趣，引導學生對復雜環境工程問題的分析與思考，并通過正確的方式進行表達，復合專業認證的教學理念。
1.2課堂教學與虛擬仿真實驗教學的結合
近年來，我們學院與專業的軟件公司合作，將“環境工程原理”課程中的一些關鍵工程分離單元、運行原理和相關參數計算等進行了虛擬仿真實驗平臺的建設，通過虛擬仿真軟件，可以使學生非常直觀、身臨其境地學習流體流動、污染物在分離單元的運行軌跡以及各分離單元的運行、工作原理與相關參數選擇與計算等。例如對沉降設施時，學生可能沒有太多感性認識，結合仿真軟件，可以把污水處理廠沉淀池的實景及工作原理演示給他們看，使學生直觀地了解沉淀池中污染物的沉降情況，再結合課堂基礎理論的講解，學生對沉降的原理及相關計算的學習會事半功倍。例如，在講解板框壓濾機工作原理的時候，很多同學不了解其運行過程，即使借助多媒體動畫演示給他們看，一些同學還是不明所以。通過仿真軟件，以實物演示的形式給學生看，學生就會對其工作原理很清楚、明白。因此，結合仿真軟件演示，虛實結合，使抽象的東西具體化、實物化，使學生對抽象知識的理解變得容易，大大增加了學生對課程學習的積極性和主動性。當然通過仿真動畫的演示也有利于學生實驗課程的理解和學習。
1.3以工程案例為導向的教學方式探索
在新的教學實踐中，我們將工程案例分析引入課堂和課后設計環節，以啟發學生進行深度討論和思考，提高學生解決實際問題的能力，以滿足我們的畢業要求指標點4.1，針對復雜環境問題，提出解決的研究方案并建立合理的實驗體系。結合工程實際，在案例問題解決的同時把環境工程中涉及到的工程分離問題擺在學生面前，讓學生去分析、去解決。為了使同學更好地理解分離過程中涉及的問題，我們在分離過程原理這部分共設計了三個工程案例，分別對應沉降、過濾和吸收三個章節。通過對實際環境分離工程中相關的案例進行重新設計，制作成案例作業，讓學生通過課后環節去分析問題、發現問題和解決案例中存在問題。在案例環節進行過程中，允許學生以小組為單位去討論，去尋找這些問題的解決方案。老師如果發現學生解決思路有誤也會及時反饋給學生，使他們認識到問題所在，并及時進行改正。當然，我們教學過程中，也鼓勵讓學生發現問題、設計問題，讓同學和老師來解決，這些方法可大大提高學生的思考和解決問題的能力。當然，在該環節教學中需要注意工程實例和理論的聯系，使學生結合實際工程案例把基礎理論知識掌握，可以激發和調動學生參與課堂學習的樂趣，增強教學效果和學生主動思考和解決問題的能力。
1.4課程教學內容的整合與優化探索
環境工程原理課程內容主要包括環境工程概論、環境工程原理基礎、分離過程原理和化學與生物工程原理三大部分，內容量比較大，課時數僅有64課時。以現有的課時安排，教學時間得不到足夠的保障。如何在相對較少的時間內給學生講授教學，讓學生較好地理解好該課程的主要內容并使學生解決問題的能力得到充分鍛煉是一個值得討論的問題。為了完成這一目標需要針對環境工程專業的需求對課程的授課內容進行精煉與優化。例如，在分離過程原理部分第十章其他分離過程，主要講授離子交換、萃取、膜分離等三種新型分離過程，由于環境專業后面還有關于水污染控制、膜分離等相關的課程，因此需要對課程中離子交換僅介紹原理，膜分離過程原理在課堂中不講授，安排在后續課程中講授。此外，萃取的章節，由于在環境工程領域涉及的工程相對不典型，且萃取過程所涉及的物理化學問題比較復雜，因此，在授課過程中僅對單級萃取過程及原理進行講授，多級萃取及過程原理不進行授課。通過對課程體系優化，以提高學生的學習質量。
1.5成績評定體系的改革探索
在環境工程專業認證的新形勢下，對學生的考核體系更加靈活、多變。學生的考試成績主要由平時成績（30%）和考試成績（70%）組成。平時成績過去主要由考勤和作業成績構成，存在學生抄襲作業、不愛思考、學習主動性差等情況，改革后的平時成績30%主要包括考勤、作業成績和案例分析成績組成，且案例分析在平時成績中所占的比例為15%，改變了過去以作業成績為主的評價體系，對學生平時成績的評價更加靈活。此外，在專業認證新形勢下，對考試的試題也提出了更高的要求，考試的題目也要體現對學生能力的考核，這樣更有助于評價學生對知識點的掌握情況，對于這方面能力欠缺的學生，老師也會在后續課程上提醒和幫助他們提高這方面的能力。
2結論
“環境工程原理”課程作為環境工程專業的一門專業基礎課，需要適應新形勢下工程教育認證的特點，積極進行課堂改革，改變傳統的教學模式，增加問題導向、案例分析以及與“虛實”相結合的教學模式，以提高學生的學習的主動性、提高學生分析問題和解決問題的能力。并通過優化考核方式，體現OBE的教育理念，以體現以學生能力培養為核心的教學改革。
作者：杜春慧 單位：浙江工商大學環境科學與工程學院
