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1.环境工程专业设置环境工程微生物
学优于普通微生物学除介绍原生动物、后生动物、藻类及突出脱氮除磷与厌氧微生物等内容外,环境工程微生物学教材内容更针对环境工程治理,甚至与后续课程有互补作用,优化了教学内容。如周德庆教授主编《微生物学教程》、同济大学周群英教授等主编的《环境工程微生物学》和同济大学高庭耀教授等主编的《水污染控制工程》均为国内使用量较大的教材,《环境工程微生物学》较《微生物学教程》增加了丝状细菌形态,为后续讲解丝状菌污泥膨胀埋了伏笔。且前者的实验内容安排观察藻类、原生动物等内容也与环境工程实践更接近。《环境工程微生物学》对活性污泥膨胀与控制方法、生物脱氮除磷、厌氧发酵微生物等描述比《水污染控制工程》详细,后者可能考虑到前述课程有讲解,对应内容比较简略。环境工程微生物学的教学内容和教学案例更有针对性,为后续课程的学习打下了更好的基础,与就业后参加注册环保工程师考试打下了对应的基础,提高了人才的市场竞争力。相反,开设普通微生物学,在后续课程中要补充部分内容,如要从后生动物概念开始讲到轮虫在水处理中作用。
2.对环境工程微生物学教学内容的思考
2.1教学思想应区别于普通微生物学
环境工程微生物学不仅要掌握微生物基础知识的内容,而且要学习环境工程应用微生物,教学核心思想是理解微生物代谢的多样性及其环境工程利用,为后续水污染控制工程、固体废物处理处置和大气污染控制工程课程打下基础,因此要考虑后续课程的要求,满足后续课程的要求,不能基本只讲微生物基础知识部分。
2.2突出环境工程应用微生物重点内容
由于学时限制,不可能把整个教材讲得都很清楚。周群英教授等主编的《环境工程微生物学》教材微生物基础知识和环境工程应用微生物学内容基本对半。由于后续课程还会提到环境工程应用微生物部分的内容,因此学时安排可以以微生物基础知识部分为主,后半部内容可以不全讲,如无实质性内容超过后续教材的垃圾发酵微生物和前沿性了解内容微生物燃料电池等内容可以不讲解,但要突出脱氮、除磷、厌氧发酵等重点内容。讲解微生物基础知识的目的是为讲解环境工程应用微生物学内容做准备,后半部分内容和后续课程相连接。前半部分也不能把内容过多的展开,象普通微生物学那样,形态、结构、繁殖讲解很详细,由于时间限制,前半部分也只能以后半部分课程够用为目标。
2.3与后续课程教学内容衔接
与后续水污染控制工程、固体废物处理处置和大气污染控制工程教学内容和教学深度要衔接。环境工程微生物学教材经常受普通微生物学教材影响,病毒章节内容偏多,由于后续课程基本不涉及病毒内容,因此该章节内容可以简化。虽然后续课程可能会提到环境微生物应用的问题,但是课程之间内容有偏重,教材内容详略有差异,污染控制工程偏重于工艺及设计,因此微生物应用的内容往往比环境工程微生物学对应内容简略,如厌氧发酵原理、微生物脱氮除磷原理、活性污泥膨胀与控制、原生后生动物对污水处理深度指示作用等内容,因此合理推断以上内容应该以此课程讲授为主,在此课程讲透,可以强化教材内容,污染控制工程中带过只是内容逻辑需要,或起重点内容的简要复习作用,尤其使用同济大学两门教材之间,更体现了这种安排。然而对于处理工艺,在环境工程微生物学中可以不当重点内容,在后续污染控制工程中掌握,如脱氮除磷工艺,可以作为水污染控制工程重点掌握内容,这样课程之间内容有主次,有衔接,有逻辑。更加突出水污染控制工程进行工艺和设计教育的功能。
3.结语
关键词:项目课程;高职;环境工程原理;教学改革
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2012)04-0085-02
随着高职教育改革的日渐深入,课程开发的重要性日益凸现,能否有效地进行课程开发决定着高职教育的特色和质量。近些年,我国学者提出了项目课程开发的理论并进行了深入探讨。项目课程在本质上是一种基于工作过程的课程开发模式,通过案例化的学习单元将理论知识、实践知识与实际工作情境有机结合,旨在加强课程内容与工作内容的吻合度,提高学生职业能力培养效率的学习行动课程模式。“项目课程”是职业教育的本质体现,项目化教学已成为适应高职教育培养目标的课程模式。基于此,我们从理论与实践相结合的角度,率先提出以职业活动为核心、以工作逻辑为主线、以工作任务为导向的高职《环境工程原理》项目课程开发的观点,并对其进行研究,旨在为我国高职环保类专业课程改革提供参考。
《环境工程原理》课程实施项目化教学的缘由
《环境工程原理》是我国高职环保类专业的重要专业基础课,是高等数学、物理、物理化学的后续课程,本课程结合环境工程技术的特点,着眼于环保类专业生产、建设、管理、服务一线高级技术应用型人才的培养,比较系统、完整地介绍了环境污染治理工程中所应用的单元操作,重点阐述了“三废”污染控制技术所涉及的原理、基本概念、基本理论、典型设备、典型工艺及应用等,可为后续水污染控制技术、大气污染控制技术、噪声控制技术、固体废物处理与处置等专业课程的学习奠定基础。《环境工程原理》课程内容丰富,主要包括管路与阀门拆装、机泵设备操作、控制与维护、过滤设备操作与控制、吸收解吸塔操作与优化控制、精馏塔操作与优化控制、吸附设备操作与控制、萃取设备操作与控制、膜分离设备操作与优化控制等。由于本课程是使学生从严密的逻辑思维转向工程思维的一门课程,工程性和实用性很强,所面对的是真实、复杂的工程问题,对于初涉工程领域的学生而言,由于对过程及设备缺乏必要的感性认识,所以不易理解过程机理、复杂设备的结构、物流内部运动状态等教学内容。因此,本课程不仅使不少初学者感到很棘手,就是一些对本课程很熟悉的教师也认为《环境工程原理》不太好学。如何破解这个难题呢?一方面,项目化教学可以提高教师的教学热情,激发学生的学习兴趣,提升毕业生的就业率,极大地增强专业核心能力的培养,真正地为社会输送实用型、技能型高级人才;另一方面,《环境工程原理》课程可操作性、实践性、开发性强,项目特征明显,适合进行项目课程开发。鉴于此,我们将项目化教学理念率先引入《环境工程原理》教学中,以加快开展《环境工程原理》项目课程的改革试点工作,构建具有自身特色的技术体系。
《环境工程原理》项目课程的设计
根据项目课程开发的流程,我们首先建立了由课程专家、行业专家、一线资深教师、学校领导、企业经营管理领导、企业人力资源部门领导、企业工程技术人员等共同参加的《环境工程原理》项目课程开发指导委员会和项目课程开发团队,并依据“专业调研――工作任务与职业能力分析――课程结构分析――课程内容分析――教材编写――教学过程分析”的思路对《环境工程原理》课程进行重构,形成了基于工作任务的《环境工程原理》项目课程设计,如图1所示。
《环境工程原理》课程项目化教学的实施要点
加强“双师型”教师队伍建设 《环境工程原理》要实施项目化教学,教师必须对整个工作过程了如指掌,也就是必须打造真正的“双师型”教师队伍。我们的做法是,首先,从企业引进具备本科以上学历,又具有数年实践经验的工程师以上级别的能工巧匠,增加具有企业工作经历专业教师的比例。其次,将现有教师直接派到行业、企业(诸如环境工程公司、污水处理厂、企业污染治理部门等)进行实践锻炼,熟悉工作过程,提高专业技能。再次,直接聘请行业企业专业技术人员担任兼职教师,这些外聘教师可以在学校开展教学或实践指导,也可以在校外基地对教学实习、顶岗实习等进行指导和管理。
建设“教、学、做”一体化的专业教室 项目化教学除教学内容来源于工作任务外,为实现“在工作中学习”的理念,还要求学习环境也尽可能与实际工作环境一致。因此,建设相应的教学场所是实施项目化教学的必要条件。与企业不同的是,这一环境必须能够满足教学需要,也就是要实现“教、学、做”一体化。赵志群等人将具备上述要求的教学场所称之为“专业教室”。《环境工程原理》课程实施项目化教学应根据实际情况,做到校内、校外结合,可将部分项目的教学活动安排在校外基地进行。
运用多种教学方法 项目化教学要求改变传统的教学模式,教师的讲解和学生的实践要有机结合起来,授课方式不再是以教师为主的“一言堂”,而是以学生为主体的讨论式、应用式的教学,应综合运用模拟教学法、案例教学法、项目教学法、“任务驱动”教学法等多样化的教学方式。譬如,每讲授一个环境工程单元操作技术,先讲授环境工程单元操作的简单原理,播放动画图片,再带领学生到现场观察,让学生有个初步的认识,接着采取设计、仿真、实验等形式,给学生一个项目化的任务,让他们自己分组查阅资料、完成项目。教师在学生完成项目任务之后进行总结和分析,更深层次地强化理论知识,使理论与实践的结合更为紧密。
改革评价体系 基于工作过程的项目课程模式能很好地培养学生的职业能力。以往认为职业教育的目的在于培养学生胜任某一特定工作以满足社会的人力需求,但在当今社会中,职业教育已不再是“终结性教育”,而是伴随学生一生的终身教育。鉴于此,当代职业教育课程目标更应该注重个体关键能力的培养,如专业能力、方法能力和社会能力等。课程的考核必须能促使学生全面发展,必然要求摆脱期末纸笔测验定成绩的做法,还要突破操作技能或项目成果考核的局限,建立开放式、全程化的综合实践考核体系。在《环境工程原理》课程项目化教学中,应建立起相应的评价体系,如表1所示,既要重视技能训练,也要强化考评力度,将考评贯穿于项目教学的始终,采取过程评价与终结性评价相结合的评价方式。对于每一个学习情境的考核,应依据考核标准,由学生自评、小组互评和教师评价三个方面进行考核,根据社会实际需求和人才培养的层次水平确定各个学习情境在课程成绩中的权重占比,结合期末笔试成绩,最终得到学生本门课程的考核成绩。由于采取多元、全程化的课程考核方式,对学生平时课堂参与状况、项目完成情况的全面考核使考核不仅是检验学习效果的手段,更成为学生学习与训练的组成部分。当然,这对教师提出了更高的要求,教师必须具有良好的责任心、教学指导能力、协调组织能力及专业素质,否则难以把握好项目教学评价的信度、效度和难度,从而会导致教学质量降低。
综上所述,基于工作过程的《环境工程原理》项目化教学,打破了以知识传授为主要特征的学科课程模式,创建了一种以工作任务为中心组织课程内容和教学过程的课程模式,让学生通过完成具体项目实现职业技能的提高和相关知识的构建,教学效果比过去有很大程度的改善,可使学生将学到的知识和技能直接应用于实际工作中,真正做到学以致用,从而使学生能迅速适应岗位要求,真正实现“就业零适应期”。
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“物料与能量衡算”、“微观过程解析”和“变化速率的数学表达”三部分内容是环境工程中分析问题的基本方法,方法论教学基本上围绕这三方面进行。其中“物料与能量衡算”应是重点,因为衡算方法是环境问题分析的基本工具,方法背后所体现的衡算思维模式应该是每个环境专业技术人才必备的基本素养。在环境学科,“物料与能量衡算”方法是最基本但也是最强大的工具,是许多环境行业开展技术工作的必备方法。首先,各种污染物控制工程的设计计算中,污染物及其他相关物料的衡算通常是整个过程的第一步,如好氧生物处理工艺设计时,氧气供应与消耗的衡算等;其次,环境咨询行业:环境影响评价、清洁生产审核、节能审核中涉及的水平衡、能源平衡、有毒有害原辅材料平衡等都是“物料与能量衡算”范畴,是这些咨询评价工作非常重要的步骤与内容组成,衡算结果是给予评价结论的重要依据;而环境管理与监督中,各项生产过程中节能减排量核定及废弃物偷排的认定等,都可以依据某种关键物料的衡算进行,如燃煤电厂烟气脱硫量的核定,主要手段就是对煤中的硫进行衡算。
2方法论教学目标的明确与侧重
方法论教学可以在穿插在相应技术原理部分的教学过程中进行,但在教学时应明确:相应的思维方式培养与建立也是该部分的教学目标之一。在专业课程教学过程中,对于具体的、有形的知识点的掌握,如环境工程原理的各种方程或规律,往往成为首要的教学目标。环境工程3种方法体系中的“物料与能量衡算”部分,“质量衡算”通常被总结为输入、输出、转化和积累量之间的计算方程,及在此基础上推导出不同情况下的衡算方程式,“能量衡算”同样也有类似的计算方程模式,环境工程原理教学过程中很容易将这些方程式作为要求学生掌握的知识点,而学生对此部分内容的学习,也经常会认为掌握这些方程就够了。具体方程的掌握对于使用“物料与能量衡算”的方法解决问题固然重要,但仅仅掌握这些方程,只能解决常规的问题,如:环境影响评价中的水平衡、能量平衡等已经有使用先例的情况。对于未有过使用先例的新问题,若不能意识到可用此方法来解决,即便把所有方程都烂熟于心也没有用,而后者则需要学生建立起衡算的思维,有了衡算的思维方式,遇到相关问题时,才能够较敏捷地意识到可用其中涉及的物质或能量的衡算来解决问题。对于学生来说,理解与掌握环境工程原理课程所涉及的各种基本技术方程,需要有较好的高等数学、物理及化学的基础,已经属于学习的难点,在此基础上还要掌握其背后的方法,无疑更增加了教学和学习的难度。特别是目前专业课学时普遍被缩短形势下,要达到双重教学目标,可能需要教学能力较强的老师,及领悟能力较高的学生。这种情况下,教师通过对技术原理知识体系深入浅出的讲解,将所涉及的方法融汇其中,在潜移默化中,领悟能力强的学生既能将相关的知识点掌握,也能领会其背后的方法体系,进而形成自己的思维方法。但对于许多时候来说,并不是一个普遍的情况,因此,教学目标设定上面临一个优先序及取舍问题。环境工程原理3种方法体系中,“物料与能量衡算”,可将衡算思维方式培养作为首要教学目标,而其中涉及的各种衡算方程的掌握作为次要教学目标。只要学生能建立起衡算的思维方式,各种衡算方程也就较易被推导出来,不用刻意去掌握。涉及到“微观过程解析”和“变化速率的数学表达”2种方法的各种技术原理分析及方程,往往学习和掌握起来比较困难,教学时先侧重这些技术原理等知识掌握,思维方式的培养作为辅助目标。
3通过案例教学强化学生的思维方式
与环境工程原理知识点比较,方法论更加抽象,如何把这些抽象的东西具体化,让学生体会和领悟是达到教学目标的关键。案例教学是比较好的手段,特别是在衡算思维方式培养方面。要达到好的教学效果,案例选择是关键。首先应选择涉及的过程比较容易理解同时又可以提起同学兴趣的案例。案例因为比较贴近日常生活,很容易提起同学讨论的兴趣,还可以有更多角度提问,如:要保证甲醛不超标,排风扇换气量应设计为多少?只能允许多少人吸烟?或使用空气清新剂的话其对甲醛转化速率应达到多少等等,都是学生很感兴趣的,愿意积极思考讨论。此案例因为比较贴近日常生活,很容易提起同学讨论的兴趣,这个案例还可以有更多角度提问,如:要保证甲醛不超标,排风扇换气量应设计为多少?只能允许多少人吸烟?或使用空气清新剂的话其对甲醛转化速率应达到多少等等,都是学生很感兴趣的,愿意积极思考讨论。
4其他
环境工程原理课程中,除了上述提到的3种方法体系外,还有一些小的解决问题的技巧,教学过程中也可以为学生进行总结,如:以相同效果为衡量的等当量处理方法(利用当量长度表征管件阻力损失和当量厚度滤饼层表征过滤介质的阻力);及非充分条件下的求解使用的试错法(沉降速度计算的试差法)等。
5结语
关键词:环境工程;应用型;实践教学
教育部高等教育教学评估中心李志宏副主任和李岩指出,在教学评估工作中如何进一步加强对实践教学的考核,更好地提高实践教学水平和人才培养质量,在评估指标体系的研制和评估工作的具体实施中应当予以重点考虑。[1]即指明人才培养的道路,应用型人才实践教学环节的重点是培养学生技术开发与应用能力,培养学生动手能力和发现问题、解决问题的能力。
环境工程是目前我国很多高校都开设的一门理工科课程,环境工程专业具有综合性强、涉及面广的特点,实践教学必须寻求一种全新的模式,以适应对应用型环保人才培养的要求。这既是社会经济、科技发展的要求,也是教育发展的要求,也利于更加合理地调整高等教育的结构。北京理工大学珠海学院环境工程专业从2006年开始招生,经过了近5年的发展已初具规模,以应用型人才培养为例,探讨环境工程专业的实践教学改革。
一、实践教学环节存在的问题
1.课堂教学与实践教学未能有机结合
众所周知,环境工程专业属于理工科,其理论课程涉及面广,理论性强,且工程实践性强。对于从未接触过实际工程案例的学生来说,填鸭式的课堂理论教学过于抽象,对于污染防治技术的原理和设备学生难以具体化,难于掌握其知识的要点。可见课堂教学与工程实践结合的重要性。
我校环境工程学生在进入专业课程学习之前有一次认知实习,由于未能接触专业知识,且部分学生未给予足够的重视,造成认知实习走马观花,远未达到课堂教学与实践教学的有机结合的要求。
2.实验基本技能培养欠缺
作为理工科专业,环境工程专业要求学生具有较强的实验动手操作能力。本校开设的基础课程都基本上配备了实验教学环节,但大部分属于验证性实验;专业课程中开设了实验课的科目较多,如“水污染控制工程实验”、“大气污染控制工程实验”、“环境监测实验”、“环境微生物实验”、“固体废弃物处理处置实验”等,但课时量相对较少,而且实验室只对课堂实验教学和老师的科研开放,学生的自主实验基本技能锻炼机会少。因此,导致部分学生只懂理论,实验操作能力欠佳。
3.课程设计过于理论化
大部分的专业课程都设置了对应的课程设计实践环节,安排在相应课程的中后期进行。由主讲教师向学生下达课程设计任务,在课堂进行指导答疑;由于学生缺少对工程实例的认识,只能根据课本理论查找设计手册,在纯理论基础上完成计算和设计,导致最后的设计方案过于理论化,与工程实际相差甚远,缺乏实际可行性。
4.实习基地建设落后于实践教学需要
环境工程单位所需要的环保岗位一般由于专业性要求高,而且环境工程学生实习在某个程度上并不能给实习单位带去效益,致使实习单位愿意提供的实习岗位有限。[2]学校与大多实习单位之间的合作仅限于参观实习,缺少与实习单位建立更深入的合作框架,实习基地的建设工作推进缓慢,落后于学生对岗位实习的需求。
二、实践教学改革建议
1.完善教学计划,适当增加实践教学环节的比例
在环境工程专业教学过程中,实践性教学环节,不仅是专业教学所必须的方法和途径,也是培养学生学会学习、增强独立和协同工作能力、扩大知识面的重要保证。[3]为使学生的实践能力得到提高,2011年我校环境工程专业修订了教学计划,实践课程总学时由原来的39学分增加到46.5学分,所占比例由21.36%增加到28.01%。同时,部分学生可以参与到教师的科研课题。这些实践教学环节有效地增加了学生实践操作的机会,受到了学生的普遍欢迎。
2.构建梯级实验实践培养环节
为培养学生的实践动手能力,构建梯级实验环节,包括基础实验、专业设计性实验、综合设计性实验。[4]基础实验是培养学生实践能力的基础环节。该部分实验主要针对环境工程中的一些基本概念、基本原理性问题而进行的实验。
专业设计性实验是培养学生实践能力的强化阶段。从实验方案设计到实验准备、实验过程及实验数据的获得和整理等均要求学生独立完成,并要求学生根据实验结果,对所实验结果进行分析。在整个实验过程中,教师只是提出实验的目的和要求,介绍实验操作的要点和实验仪器使用方法,协助学生分析其实验方案的可行性和可操作性。
综合设计性实验是培养学生实践能力的有效途径。综合设计型实验教学是重点培养学生对专业理论知识综合应用与解决实际工程技术问题的能力。教师改变传统的“填鸭式”教学模式,充分尊重学生在实验教学中的主体地位,允许学生按照教学要求自行设计实验方案,充分发挥学生在实验教学中的想象力,突出学生实验能力、研究能力和创新能力的培养,使实验教学成为学生有效地掌握和运用科学技术与研究理论的方法和途径。教师主要是宏观把握和原则指导,提供良好的实验教学环境。为此,我校开设了“化工综合技能实训”实验课程。\
3.建设校外实习基地满足实践教学的需要
生产实习是本科教学计划中非常重要的实践性教学环节,而要保证生产实习的质量,首先要建立稳定的校外实习基地。通过在校外实习,能提高学生在生产实践中调查研究、观察问题、分析问题以及解决问题的能力和方法,并且也能通过现场长期学习,了解现代化生产方式,获得第一手的资料,为后续的学习以及工作奠定基础。[5-6]因此我校联系了一些企事业单位如珠海市环保局、金湾区环保局、乐通化工股份有限公司、珠海市威立雅水务公司、珠海拱北排水水质净化厂、麒麟啤酒(珠海)有限公司、珠海联邦制药股份有限公司等作为校外生产实习基地。考虑珠三角企业众多,今后将联系更多的单位,包括整个珠三角地区,以满足我校环境工程学生生产实习的需要,并建立长期的合作关系。另外,邀请实习单位技术人员现场讲解相关的知识,达到理论知识与实际工程的充分结合。如此,可促进教学、科研、生产的三结合,建立校企联盟,共建研发中心。
校外实习基地的建设也能为课程设计的开展提供坚实的保障,使得学生课程设计能结合实际工程案例有序进行,提高课程设计报告的实际可行性;同时,为了使学生所学的内容和实际相结合,环境工程专业聘请环保局、设计院、环保公司等单位的工程师入校指导学生,结合实际工程实例,使学生在方案撰写、图纸绘制等规范、深度等方面严格按照工程实际设计的标准进行。
4.提升环境工程专业教师实践性教学
培养具有实践能力的应用型环保人才,首先教师必须具有一定的实践技术能力,为此,要不断提升环境工程专业教师的实践教学能力,加大“双师型”教师队伍的引进和培养。[7]我校环境工程专业教师趋于年轻化,他们在企业实际锻炼较少,对现场不够熟悉。由此,加强年轻教师的实践技能训练显得尤为重要,为此可以规定所有专业青年教师必须下企业学习、工作甚至在合作企业担当一定岗位角色,最后由企业管理方作出评定。而在校外实习教学环节中再选派其中实践经验丰富的佼佼者去指导实习。同时,为了较快的加强专业教师的实践技能,可以直接聘请生产现场有丰富经验的技术骨干作为兼职实习指导教师,采取学校与企业联合指导实习的做法,提高实习带教水平。
5.实践教学与职业资格考试结合
职业资格考试的兴起,为环境工程本科生就业提供了新的机遇,为注册环境保护工程师、注册环境影响评价工程师奠定坚实的基础。[8]为了培养高质量的环境工程应用型人才,必须紧密地结合社会对人才规格的要求,使得环境工程学生在学校学习的实践技能在今后的职业资格考试中发挥出重要作用。我校鼓励学生在学有余力的基础上参加资格考试,如ISO14000内审员、化学检验工职业资格、食品检验工职业资格等,为学生的就业打下坚实的基础,同时也为毕业后考取注册环境保护工程师、注册环境影响评价工程师奠定实践操作基础。
三、结语
通过针对环境工程专业实践教学的改革和实施,本校环境工程学生的实践能力将得到提升,增强就业竞争力,因此就业率也能大大提高。针对环境工程专业应用型人才培养的目标,要加强环境工程专业实践教学体系改革,培养学生实践动手能力,提高学生解决实际问题的能力,充分认识实践教学在环境工程人才培养过程中的重要地位,针对专业特色和定位,切实加强实践教学环节,培养应用型人才是我们对环境工程教学的重要历史使命。体系的完善没有终点,环境工程实践教学体系需要在实际教学应用中不断发现新的问题,不断修正和完善,并保证贯彻实施。
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关键词:工程素质;环境工程专业;课程改革
工程素质是指工程专业技术人员在进行工程实践活动时所具有的潜能和适应性,它实质上是一种以正确的思维为导向的实际操作,具有很强的灵活性和创造性。工程素质包括广博的工程知识素质、良好的思维素质、工程实践操作能力、灵活运用人文知识的素质、扎实的方法论素质和工程创新素质,它具有如下特征:敏捷的思维、正确的判断和善于发现问题的能力,理论知识和实践的融会贯通,把构思变为现实的技术能力,综合运用资源、优化资源配置、保护生态环境、实现工程建设活动可持续发展的能力并使其达到预期目的的能力。
当今世界,科学技术突飞猛进,科学发现推动人们在认识世界的过程中形成科学原理,工程科技则把科学原理变成改造世界的能动力量。要想更好地参与国际竞争,就要培养更多高素质的工程技术人才。工程素质的形成并非知识的简单综合,而是一个复杂的渐进过程,是将不同学科的知识和素质要素融合在工程实践活动中,使素质要素在工程实践活动中综合化、整体化和目标化。学生工程素质的培养贯穿教育全过程,渗透在教学的每一个环节,不同的工程专业对工程素质有不同的要求,需要不同的工程环境,因而高校要因地制宜地进行综合培养,这也给高等工程教育提出了更高的要求。
一、环境工程专业的工程素质要求
根据教育部颁布的普通高等学校本科专业目录和专业介绍,环境工程专业包括原环境工程、环境监测、环境规划与管理、农业环境保护、水文地质与工程地质等专业。新的环境工程专业提出的人才培养目标是:具备城市和城镇水、气、声、渣等污染防治以及给水工程、水污染控制规划和水资源保护等方面的知识,能在政府部门、规划部门、经济管理部门、环保部门、农业生态环境污染部门、设计单位、工矿企业、科研单位、学校等从事规划、设计、施工、管理、教育和研究工作的环境工程学科高级工程技术人才。随着国家对环境保护的不断重视和执法力度的不断加大,越来越多的企业开始重视环境建设与管理,钢铁、冶金、石化、机械等污染严重的传统企业对环境工程专业学生的需求量明显增多。这就需要高校尽快培养出大批熟悉工程技术和污染治理工艺、设备,懂得法规政策,会管理,关注环保生态、民众健康和生命安全,具有创新能力的高素质的复合型和应用型人才。
培养环境工程专业学生的工程素质,要从以下四点做起。
1.使学生具备扎实的专业理论基础
要使学生掌握水、气、声、固体废物等污染防治和给排水工程、环境规划与资源保护等方面的基础理论知识。
2.使学生能够灵活运用理论知识
学生要具有进行污染控制工程的设计和运营管理的能力,制定环境规划和进行环境管理的能力,以及环境工程方面的新理论、新工艺和新设备的研究和开发的能力。
3.使学生具备工程师意识和职业迁移能力
工程师意识就是学生在承担具体的工程任务时,具有良好的责任意识、成本意识和市场意识。职业迁移能力则主要是指在职业变化越来越快的时代,接受过高等教育的工程师应该具有自我获得知识、迅速转换职业的能力。
4.使学生具备工程实践能力和与他人沟通、合作的能力
接受过工程教育的学生要具有技术决断的能力、处理多学科问题的能力、实际操作能力、动员人力资源能力和与他人协同工作的能力等。
二、对环境工程专业进行课程改革的思路和方法
1.课程体系框架的构建
课程改革要着眼于工程技术人才的培养,以自然科学、人文社会科学和工程技术三类基础课构筑平台。培养过程中要注重理论联系实际,将工程实践贯穿于教学全过程,把专业理论与解决工程的实际问题紧密结合,更好地培养学生的创新能力。实际教学中可将课程体系分为三大模块:通识教育平台课程、学科专业基础平台课程和专业(方向)课程,课程设计、专业实习、毕业设计(论文)等实践环节独立设置。
通识教育平台课程是传授自然科学、社会科学领域的基础知识、基本理论和基本技能的课程,是对学生的全面发展具有基础性、通用性和长效性作用的课程,设必修课和选修课。必修课主要包括《大学英语》《计算机基础及程序设计》《高等数学》《线性代数》《概率统计》《大学物理》《工程化学》《文献检索》《体育军事理论》等,选修课主要包括艺术类、人文科学类、科学技术类、经济管理类、身心健康类等。
学科专业基础平台课程是培养学生学科专业基础知识、基本理论和基本技能的课程,它与通识教育平台课程一起为学生知识、能力、素质协调发展奠定宽厚的基础,也设必修课和选修课。必修课主要包括《无机化学》《分析化学》《有机化学》《物理化学》《工程制图》《工程力学》《流体力学》《电工电子学》《机械设计基础》《生物化学》《环境工程原理》《环境微生物学》《环境监测》等,选修课主要包括《微机原理及应用》《环境科学基础》《化工工艺》《环境生物技术》《环境化学》《环境生态毒理学》《环境地质学》等,其中《生物化学》《环境工程原理》《环境微生物学》《环境监测》《环境生物技术》《环境化学》《环境生态毒理学》《环境地质学》等课程是环境工程专业特有的专业基础课程,而《环境工程原理》课程则替代了原来的《化工原理》课程。
2.环境工程专业方向课程的设置
专业方向课程是建立在前两个模块基础之上的、培养学生具备适应未来工作环境所必需的专业知识和技能的课程,同样也设必修课和选修课。环境工程本科专业应针对不同层次和不同特点的学生制定多样化的培养规格,以适应社会发展的多样化需要。依据环境工程专业的学科特点,在培养“通才”的基础上,建设污染防治技术课程群、环境管理课程群和专业特色课程群等专业方向课程。污染防治技术课程群由《水污染控制工程》《水污染控制工程实验》《大气污染控制工程》《固体废物处理与处置》《噪声污染控制工程》组成,环境管理课程群由《环境影响评价》《环境管理体系》《环境法规》《环境经济与资源管理》《环境规划与管理》组成,专业特色课程群由《环保设备》《绿色氧化技术》《农业环境保护》《排水工程》《水深度处理与回用技术》《突发性环境污染事故的预防与应急处置》组成。这些课程之间联系紧密、内在逻辑性强,并将近年来的新兴学科、交叉学科、边缘学科知识融入教学内容中,有效减少了课程间的重复,加强了不同学科之间的交叉和融合。课程群的构建充分体现了人才培养改革方案中对人才培养理念、人才培养目标以及优化学生的知识、能力和素质结构等方面的要求。
在进行课程改革的同时,高校还应根据自身特色加强课程内涵建设。例如:河南工程学院环境工程专业着重于矿产采、选、加工过程及纺织印染中产生的废水、废气、废渣、地面塌陷、地面挖损的治理和开发利用,在《水污染控制工程》《绿色氧化技术》等课程中融入纺织印染废水的水质特性、染料成分分析及降解机理等内容,《突发性环境污染事故的预防与应急处置》课程则结合煤矿安全工程专业的重大危险源管理理论,介绍了突发性环境污染事故的预防与应急处置技术,使得新的课程体系充分体现“提升内涵、强化特色”的战略指导思想。
3.实践环节教学改革
大多数环境工程专业学生毕业后都会走向生产企业污染治理第一线,解决生产实际问题,这种从业特征决定了环境工程专业的教育必须紧密与生产实际相结合,加强实践教学环节。
目前,环境工程专业实践教学普遍存在以下四个问题。
实验教学内容太少,教学方法呆板,不利于激发学生的学习兴趣和培养学生的创造性。
认识实习的收效甚小。环境工程专业主要涉及与水处理工程、大气污染控制工程、固体废弃物的处置工程等相关的公司或企业,认识实习时间一般为1至2周,只能安排学生一天参观一个企业,这种认识实习所起的作用非常有限。
生产实习安排不够合理,通常是将学生重复安排在认识实习单位,并且很少安排学生进行具体操作,只是让学生随意参观。
毕业设计环节需要进行科学的设置和安排。目前的毕业设计环节以实验为主,注重毕业论文的撰写,忽视了对学生实践能力的考查。
因此,实践环节的教学改革应注重以下三个方面。
(1)强化课程独立实验教学内容和工程设计内容,增加综合性、设计性、研究性实验
在实验教学过程中,教师要注重培养学生的观察能力、分析能力和科学素质,引导学生树立严谨求实、勇于探索的精神。例如:适当减少实验的约束条件,教师只给出大体的方向,让学生独立设计实验内容和实验方法,独立撰写实验报告,这样既可以激发学生的学习兴趣,又可以培养学生独立解决问题的能力和创新的能力。
(2)科学安排实习环节
实习环节包括认识实习和生产实习,二者的目的不同。认识实习是“感知”实习,生产实习则是“实践”实习。环境工程专业实习单位主要有设计院(环境影响评价和工程类设计)、水务集团、环保公司和垃圾处理公司等。学校在认识实习的安排和设置上应该起主导作用,积极寻求校企合作伙伴,在兼顾全面的同时突出重点;学生可根据自己的兴趣选择适合的岗位进行生产实习。此外,生产实习的时间也应适当延长,以便于让学生对企业的管理、运行和实际操作有较为详细深入的了解。
(3)确保毕业设计质量
毕业设计环节是学生走出校门、踏上社会前的最后一步,因此学校必须严格把关,努力提升学生的综合素质,锻炼学生适应社会的能力。在毕业设计课题的选择上,教师要充分发挥学生的主观能动性,尽量结合用人单位的实际情况选择课题。这样,一方面可以使学生的毕业设计与在用人单位的实习有机地结合起来,有利于学生较好地完成毕业设计;另一方面可以使学生尽快适应将来的工作。为提高学生的工程应用能力,设计类课题不得少于75%。此外,教师还要进一步规范毕业设计的各个环节,使毕业设计的质量得到可靠保证。
环境工程专业肩负着为国家环境保护事业培养高素质工程技术人才的使命,环境工程技术人才的培养质量决定着未来我国环境保护事业的发展速度和进步速度。为此,在大学阶段对学生进行工程素质教育,增强学生的工程实践能力,是现代高等教育的重要内容。高校一定要努力创造条件,增加学生参与工程实践的机会,从而培养更多环境保护事业所需要的高素质的复合型人才。
参考文献:
[1]朱高峰.面向21世纪的工程教育改革与发展[J].高等工程教育研究,2000,(1).