环境监测与治理技术专业《环境工程原理》项目课程建设

摘 要：在对当前本科和高职《环境工程原理》课程开设现状分析的基础上,基于环境监测与治理技术专业的培养目标,对《环境工程原理》课程教学内容进行了解构与重构,探讨了项目课程整体设计,并对有效完成《环境工程原理》课程目标需要解决的问题进行了分析,提出了相应的解决办法.

关 键 词：环境工程原理；项目课程；重构

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2013）11-0097-03

环境工程旨在解决环境污染控制与环境净化的问题.“环境工程原理”探讨水处理工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与处置工程等环境污染防治工程以及生态修复工程中涉及的具有共性的基本现象和基本过程的基本原理.环境工程原理脱胎于化工原理,课程内容以化工原理中的基本理论,如流体流动与传输、传热、传质理论为基础,结合环境工程中的具体情况来设计不同类型单元操作的设备和构筑物,具有浓厚的工程特色.2003年,清华大学首次为该校环境工程专业本科生开设《环境工程原理》课程.2004年8月,教育部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.各高职院校也根据其学校情况,陆续将环境工程原理纳入人才培养方案中.关于高职环境监测与治理技术专业《环境工程原理》课程“学什么,如何学”的问题,不同学校教师都根据自己学校的实际情况,进行了创造性的探索.我校2010年开设《化工原理》课程,2011年改为《环境工程原理》.按照高职院校培养高素质技能型专业人才的要求,根据环境监测与治理技术专业人才培养目标,我校对《环境工程原理》课程开设目的、开设内容、教学方法和教学手段进行了系统的探索.

《环境工程原理》课程“学什么,教什么”

传统的《化工原理》课程主要讲动量传递、质量传递和热量传递.胡洪营等人在传统《化工原理》课程内容的基础上,将《环境工程原理》的内容分为三大部分：环境工程原理基础（包括：质量衡算与能量衡算、流体流动、热量传递、质量传递）、分离过程原理（包括：沉降、过滤、吸收、吸附、其他分离过程）、化学与生物反应过程原理（包括：反应动力学基础、均相化学反应器、非均相化学反应器、微生物反应器、反应动力学的解析方法）,全面论述了涉及的环境工程基本问题.作为一门理论性学科课程,非常具有代表性.其他高职教材也按照该内容进行了相应的删减或增加.

我们是否应该按照本科学科体系的思路来进行高职《环境工程原理》的课程教学呢?答案是否定的.高职《环境工程原理》课程内容的开设,应根据环境监测与治理技术专业学生就业的岗位（群）,在分析工作领域、岗位工作任务和岗位对能力知识需求、学生学习特点的基础上,确定专业教学内容,然后对专业教学内容进行分解和重构,确定课程教学内容,并对其进行排序.我院环境监测与治理技术专业学生就业的主要岗位是废水处理一线技术员,约占70%左右,其他从事环保相关的岗位有：废气处理工程设计、固体废弃物处理与处置工程运行管理、土壤修复研究、环境监测、环境影响评价报告编写等.因此,废水处理工程单元操作是《环境工程原理》的主要内容,同时,也要兼顾到废气处理工程和固体废弃物处理与处置工程.另外,按照岗位需求的知识能力培养不遗漏、课程教学有利于学生知识的迁移、课程内容教学不重复和逻辑递进原则,对《环境工程原理》课程进行了重构,将吸收、吸附、萃取、精馏、离子交换、膜分离技术、化学与生物反应过程等内容,放在《水污染治理技术》和（或）《大气污染治理技术》课程里学习；将泵和风机的安装与运行维护,放在《环保设备安装与维护》课程内学习；《环境工程原理》主要集中学习流体流动与输送、沉降、过滤、传热等单元操作.流体流动与输送单元操作部分增加了明渠流的设计；沉降单元操作,将沉砂池、沉淀池、降尘室、旋风分离器、旋液分离器放在一起进行综合学习；过滤单元操作,将砂滤、板框压滤、带式过滤、布袋过滤除尘进行综合学习.在前导课程和后置课程的安排上,将《高等数学》放在《环境工程原理》之前开设,《环境工程原理》课程开设放置在《水污染治理技术》、《大气污染治理技术》和《固体废弃物处理与处置》课程的前面,作为前导课程,以便为这三门课程的开设打下基础.

《环境工程原理》课程“如何学,如何教”

“如何学,如何教”的问题,是要解决学生在《环境工程原理》课程教学中的角色、理论课程的教学深度、教学内容的组织安排、学习情境的构建、教学方法的选取、课程考核与课程评价等问题.

我院环境监测与治理技术专业的《环境工程原理》课程安排在第二学期.经过一学期的大学学习,学生经历了大学学习方法与中学学习方法不同的冲击后,开始接受并适应了大学的学习方法.大学学习是以学生为主体,专业教师起引导和辅助作用.激发学生的学习兴趣和培养学生的探索学习能力,是专业教师教学的重要任务.把大量的学习任务交给学生在课下完成,让学生成为专业学习的主体,在完成学习任务的过程中提高学生的专业能力.

高职理论课教学应坚持“必需、够用为度”原则.但是,在实施过程中如何把握“必需、够用为度”原则上,教育工作者和职教专家对此有很大争议.《环境工程原理》的理论课程内容教学,我们进行了灵活处理,在“必需、够用”的原则上做了如下安排：对流体流动中的连续性方程和伯努利方程,不作流场分析,不作能量来源推导,只告诉学生有三种能量即可.然后选取合适的断面,进行能量衡算,并结合泵站和风机房设计,培养学生工程意识；对沉降过程,应根据三种作用力,推导出自由沉降的斯托克斯公式,培养学生的逻辑推理、力场分析和计算能力；对过滤过程,偏重于过滤方程及实际工程应用；对传热过程,偏重于热传导和对流公式的应用,不强调推导过程.

在《环境工程原理》实施过程中,教师对学生进行学情分析时,还存在两种意见分歧.一种观点认为,不讲计算,因为学生计算能力太差,难以展开教学；另一种观点认为,应根据环境监测与治理技术专业就业需要,适度地增加计算,以计算内容不超过高等数学水平为度.在实际教学中,我们坚持了后者.学生由于数学功底不好,开始时很不适应,但随着教学的开展,进行由浅入深的计算训练,逐步引导,大部分学生最后都能完成计算和设计任务.教学内容的组织与安排,是关系到专业教育目标和课程教学目标实现的一个重要环节,也是调动学生学习积极性的结构性手段.《环境工程原理》可以采用项目课程模式进行改革.通过对《环境工程原理》课程教学内容的分析,拟设计4个大项目,25个课程模块（见表1）.学生通过完成课程模块的学习,使《环境工程原理》课程教学任务得以完成.

在教学组织上,可先引入真实项目,然后与学生一起探讨项目设计的原理依据,通过原理分析和项目设计中参数的选取,完成对学生设计能力的训练.对管道、阀门、水泵、风机、压缩机、旋风分离器、旋液分离器、板框压滤机、带式压滤机等的学习,应将图片展示、录像播放、实地参观等结合起来,引导学生完成设备和材料的认知与表述.对废水提升系统、废气输送系统,可借助校内废水处理系统（或自来水二次供压系统）、实验室换气和抽排系统完成项目教学,也可通过参观校外基地来完成.在时间安排上,首先由教师在课堂上完成理论讲解和计算.随着学生计算能力和设计能力的提高,教师只在课堂上讲解设计步骤,余下由学生在课下完成.最后,教师只是布置项目,学生分组讨论,然后汇报设计思路,在课下完成设计,由教师进行点评.

有效完成《环境工程原理》课程目标需要解决的问题

有效完成课程目标需要解决四个问题：（1）教师工程素质的提高.完成项目课程教学,对教师要求较高.教师不仅要懂课程的理论知识,还应有相应的设计经验.如果教师不懂环境工程设计,该课程的项目教学最终还是滑向传统教学模式.因此,教师应到环境工程公司和环境工程运营管理现场实习,尽快培养工程设计和运营管理经验,以便能胜任项目课程的教学.（2）课程教学资源库建设.若想有效完成《环境工程原理》课程目标,课程教学资源库的建设必不可少.应积累一定量的影像资料,给学生以直观的感受；应建设习题库和项目设计资源库,以便学生有更多锻炼和选择的机会；若有条件,应建立网络课程,实现课程教学的远程化和在线化,为学生提供学习的方便.（3）实习实训基地建设.校内实训条件的建设,应能展示环境工程常见的管道、阀门、水泵、风机、压缩机等,能进行现场教学,应有流量、压力测定装置,学生能测定流量和压力；若有条件,应有小型的旋风分离器、板框压滤机、带式压滤机、换热器,以供学生实训；应在校外建立稳定的参观实习基地,以方便学生参观.（4）教材的编写.教材建设应根据项目课程要求,开发项目课程教材,教材应以项目为课程主体,而不是以知识体系为主体.项目课程内容的重构至关重要,同时,要注意课程表单的设计,还要图文并茂,增加趣味性.

总之,学校特色的建设在于专业,专业建设的落脚点是课程.若能够把课程建设好,则建设一个好专业就有希望,学校特色树立就有可能.高职院校课程建设任重道远.项目课程开发是高职课程建设的主导方向,是一件复杂和艰辛的事情,但只要专业课教师静下心来,认真思考,理清思路,踏实建设,一段时间后,学生的能力将得以提升,该专业的教育应该会有一个不错的成果.