环境工程专业教学改革与实践研究

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【摘要】针对传统的环境工程专业课程建设的特点，文章分析了目前环境工程课程体系存在的问题，阐述了以项目学习为引导的环境工程专业教学改革思路，从学生综合能力培养和实践课程建设两个方面介绍教学实践内容，为环境工程专业教学改革和实践提供参考。

【关键词】项目学习；环境工程；教学改革；教学实践

作为我国传统的工科专业，环境工程专业课程有完善的课程教学大纲，各门专业课程知识自成体系而又相互关联[1]。随着2016年6月中国成为《华盛顿协议》正式会员国[2]，我国工程教育必须与国际接轨，所有工程专业必须符合国际工程教育认证要求。因此，环境工程专业课程设置必须以培养学生解决实际工程问题为向导，以向环保企业提供熟练工程人员为目标[3]。本文将项目学习理念与环境工程专业课程建设结合，提出基于项目学习的实践教学改革方案，旨在培养学生对专业课程的综合应用能力、团队协作能力、自主学习和思考能力、学术交流能力，以及面对真实工程问题提出解决方案的能力。

1当前课程体系存在的不足

首先，传统环境工程专业课程体系，涵盖化学、物理、生物、数学4门基础学科，学生难以在4年本科学习中对某一门基础学科有既深入而又系统的了解。其次，每一门课程以教师讲授为主，学生仅仅是接受知识并应对期末考试，难以将多门专业课知识联系起来。再次，环境工程专业课程涉及面非常广，学生往往没有形成自主学习、自主思考的习惯，把大部分精力放在机械地记忆教师课堂讲授内容，以应对期末考试。甚至学生为了“应付”专业课程的作业，直接在网络中搜索答案，将完成作业变成了“文字搬运”。这种现象会使任课教师产生一种困惑：学生视作业猛如虎，一到综合应用就会“哭”。针对上述问题，笔者认为环境工程专业课程设置需引入项目学习的理念，加入一门基于实际工程项目的实践课程，称为《环境工程综合创新实验》。通过学生在该门课程中自主学习，提出处理实际废水的具体工艺流程，并动手实践验证和进行效果评估，培养学生对专业课程的综合应用能力、团队协作能力、自主学习和独立能力、学术交流能力以及面对真实工程问题提出解决方案的能力。

2项目学习的特色

我国传统的听教师讲课、记笔记、写作业、期末考试的学习模式，是讲座学习（LectureBasedLearning，LBL）。项目学习（ProjectBasedLearning，PBL）则是让学生解决一个真实或拟定的问题，从解决问题入手，搜索资料，小组讨论，实践调查，最后得出解决方案并展示自己的方案[4]。PBL的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”的被动教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式[5]。PBL与LBL比较，具有以下优点：（1）学生将课本知识综合运用到解决实际问题中；（2）学生可以知道哪些课本理论最实用，在实践中让学生找到课本知识的重点；（3）学生可以练习文献查阅、团队协作、独立思考等多种能力；（4）学生可以形成适合自己的学习方式和解决实际问题的方法；（5）培养学生展现自己学术观点的能力。

3基于项目学习的教学实践

3.1教师队伍配置

项目学习要求学生综合运用多门专业课程解决真实工程问题，即从基本原理到工程实践的知识都需要学生能灵活运用。因此项目学习的教师队伍应具备扎实的专业理论教学基础，同时应还具有丰富的工程实践经验。为培养优质的教师队伍，桂林理工大学采用“理论＋实践”的“双师型”教师培养模式，利用高校、学院、社会企业的政策环境和物质环境建立“双师型”教师培育平台。在教师能正确处理好教学与科研的同时，为教师提供丰富的工程实践资源，提高教师的工程能力，使教师的认知范围从实验室和课本扩展到工程现场。教师是项目学习的引导者[6]，教师队伍具备了理论和实践的扎实基础，才可以在课程中给予学生理论与实践相结合的知识。

3.2教学场景创建

待解决的问题应该直接对应真实的工程问题，而且必须包含多门专业课程在内；还可以在实验室中进行处理工艺小试运行。因此，笔者为学生提供的项目学习真实工程问题是：处理垃圾填埋场早期渗滤液，待处理的污水直接从垃圾填埋场获取。学生可以在项目学习中真切体验到水污染和固体废物处理两大类环境工程问题。此外，专门在学院实验平台建立多套小型污水模拟处理装置，满足学生设计完处理工艺之后，可以对处理工艺的每一环节进行小型化模拟，同时检验每一环节的处理效果，有利于学生将课本中学到的每一个污水处理环节基本原理作一次综合的回顾复习，同时也对各个污水处理环节如何相互衔接有一个深刻的实践印象。更为重要的是，学习单一的处理环节基本原理时多数学生仅仅是机械地记忆某些“重点知识”，而在项目学习中，学生利用多个水处理环节构建污水处理工艺流程的时候会遇到很多问题，在解决这些疑问的时候自然就会掌握各个污水处理环节的重点知识。熟能生巧，动手实践就是最好的学习场景。真实工程问题往往是团队协作完成，故此笔者在教学实践中将学生分为若干组，每组设立组长负责组织统筹整个课程任务的完成。每一个处理工艺流程都包含若干个处理环节，学生既要熟悉单一处理环节的知识，也要知道该处理环节前置和后续的处理环节知识，以便将多个处理环节相互衔接组成完整的处理工艺，这是知识上的衔接，同样是学生之间进行协作的练习。教师是学生身处教学场景中的引路人，不再是传统讲座学习中的绝对主导人。在学生遇到问题的时候，教师应该引导学生利用资料的资料和资源自行定制解决问题的方案。在解决问题过程中，应鼓励学生多尝试、多思考，不应直接给出学生答案，促使学生形成多门专业课程知识相互联系的知识网络，不再让学生停留在对单一专业课程知识机械记忆的水平。

3.3引导学生定制解决问题的方案

真实工程问题往往没有唯一的标准解决方案，而且对于多门专业课程的综合运用，也是见仁见智。因此，应在项目教育中引导学生利用图书馆和期刊数据库的资源，搜索分析大量已有学术资料设定出学生认为合理的处理工艺。在利用多个处理环节有序地排列组成处理工艺流程的时候，需要学生熟练掌握每一个处理环节的基本原理、基本功能，同时也要对各个处理环节的具体运行工艺参数蕴含的工程原理进行深入理解。在这个基础上定制的解决方案才能真正锻炼学生解决工程问题的能力，才能使学生在综合运用课本知识的同时构建一个属于自己的专业知识网络，形成一套属于自己的工程问题解决方法。任课教师仅仅是利用自己的专业知识，对学生自制的方案进行评估，若有重大不足应提醒学生继续搜索文献进行完善。

3.4培养学生团队协作能力

整个项目学习的任务非常丰富，从处理工艺制定到小试平台搭建，最后还要完成项目报告评估处理过工艺效果，这是一位学生无法独立完成的，在每一小组内必须要对项目进行任务分工。在完成项目学习过程中，每一位学生既要认真完成自己的任务，同时还要与队友进行协作，以保证整个处理工艺能正常运行并完成项目报告。学生在项目学习中，团队协作的能力有所提升。在项目学习过程中，细致到如何检测水质指标、如何调试工艺运行参数，大到如何制定处理工艺流程，都是学生之间相互讨论的结果，能够让学生在项目学习中体验到如何与队友协作完成一个既定任务。

3.5培养学生的学术表达能力

项目学习最终要形成项目报告，对自定处理工艺进行效果评估，这需要学生在与队友协作的同时，还需具备一定的学术写作能力和学术交流能力，特别是在学生分析处理工艺某一个步骤的效果是否达标的时候，已经涉及学术论文写作能力的培养。

4总结

为满足国际工程教育认证的要求，中国高校的工程教育应该以项目学习为引导，让学生接触大量真实的工程问题，提高其动手能力，实现“学以致用”的观念，并通过项目学习，提高学生多方面的能力，让学生在毕业后能在对应的工程行业获得良好的发展前景。环境工程专业涉及面很广，培养学生在大气污染控制、固体废物处理与处置、环境影响评价等方面的综合能力，可以开始相应的项目学习为引导的实践课程。若条件允许，学校为学生提供到工程现场进行观摩实习效果会更好。

【参考文献】

[1]俞志敏,吴克,MichaelNellesb,等.可持续发展的环境工程专业应用型人才培养[J].合肥学院学报(自然科学版),2009,19(2):69-73.

[2]郭娇,王伯庆.中国工程类大学毕业生2015年度就业分析[J].高等工程教育研究,2016(4):23-33.

作者:钟溢健 李金城 刘辉利 张琴 程燕 单位:桂林理工大学环境科学与工程学院