王捷 吳云 趙學(xué)輝 張陽(yáng) 張超

摘 ?要：在新工科建設(shè)的背景下，如何加強(qiáng)專業(yè)教學(xué)以滿足社會(huì)對(duì)人才的特殊需求是我們需要解決的主要問(wèn)題。膜技術(shù)是環(huán)境工程領(lǐng)域新興方向，文章結(jié)合環(huán)保產(chǎn)業(yè)對(duì)于膜技術(shù)人才日益增加的需求，介紹了在環(huán)境工程專業(yè)新工科建設(shè)中的膜技術(shù)實(shí)踐的教學(xué)思路、教學(xué)體系和相關(guān)教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)，探討了如何將特色化的實(shí)踐課程有機(jī)結(jié)合在環(huán)境工程培養(yǎng)體系中的方法和途徑，以及在此基礎(chǔ)上開(kāi)展的實(shí)踐課程改革措施，以期為環(huán)境工程新工科的建設(shè)思路提供一些探索性的借鑒。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程專業(yè);膜法水處理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2021）S1-0116-05

Abstract： In the context of the construction of new engineering， how to strengthen professional teaching to meet the characteristics of the social demand for talents is the main problem we need to solve. Membrane technology is a new direction in the field of environmental engineering. Combining with the increasing demand for environmental protection industry in membrane technology talents， this paper introduces the new engineering construction of the membrane in environmental engineering technology practice teaching ideas， teaching system and the related the development of the teaching resources. The paper discusses how to combine the characteristic of practical courses in environmental engineering method and way of cultivation system， and on this basis to carry out the practice of curriculum reform measures. The aim of the study is to provide some exploratory reference for the construction of new engineering of environmental engineering.

Keywords： environmental engineering; membrane water treatment; experimental teaching; teaching reform

黨的十九大以來(lái)，生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)已經(jīng)全面提高到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略層面，具有豐富經(jīng)驗(yàn)的環(huán)境工程專業(yè)技術(shù)人才成為國(guó)內(nèi)就業(yè)的熱點(diǎn)和高薪行業(yè)人員，各大環(huán)保企業(yè)事業(yè)單位都在大力培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人員，為此對(duì)環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。環(huán)境工程是技術(shù)科學(xué)的主要分支學(xué)科和專業(yè)，具有典型工科的專業(yè)屬性，具有學(xué)科交叉，面向工程應(yīng)用，實(shí)際操作性強(qiáng)的特征。目前我國(guó)開(kāi)設(shè)環(huán)境工程專業(yè)的高校已超過(guò)200所，面臨社會(huì)不斷發(fā)展的人才需求，如何解決環(huán)境工程專業(yè)在培養(yǎng)環(huán)節(jié)的趨同，突出特色，增強(qiáng)人才的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力，是環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)改革的核心內(nèi)容。在高等工程教育領(lǐng)域，教育部近年提出了新工科建設(shè)的理念和要求，而環(huán)境工程近年呈現(xiàn)快速、多元化發(fā)展趨勢(shì)。環(huán)境工程專業(yè)已經(jīng)與信息科學(xué)、材料科學(xué)、控制科學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果充分交叉融合，逐步走向信息化、智能化、設(shè)備化、裝備化、儀表化，并與生態(tài)文明建設(shè)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人居環(huán)境改善、居民衛(wèi)生健康等諸多領(lǐng)域緊密聯(lián)系，這也是新工科背景下人才培養(yǎng)的方向與趨勢(shì)[1-3]。這些新的變化與發(fā)展必然使環(huán)保行業(yè)對(duì)高級(jí)專門技術(shù)人才的需求在質(zhì)量、素質(zhì)和能力等方面均產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。膜技術(shù)是環(huán)境保護(hù)行業(yè)中的新興方向，近年來(lái)已成為解決我國(guó)用水安全、水環(huán)境治理、空氣污染乃至清潔能源的關(guān)鍵技術(shù)，其具有技術(shù)迭代快，需求領(lǐng)域廣，應(yīng)用規(guī)模大的顯著特點(diǎn)。但現(xiàn)有的環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)體系并未有效地與之匹配并更新，以滿足當(dāng)前膜技術(shù)人才的社會(huì)需要。

天津工業(yè)大學(xué)膜法水處理技術(shù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)合本校在膜技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)和特色，通過(guò)近十年的積累和實(shí)踐，在環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)中形成了膜技術(shù)的專業(yè)培養(yǎng)特色。通過(guò)不同教學(xué)資源的整合，課程體系的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)發(fā)，尤其是對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的持續(xù)改進(jìn)，一方面突出了實(shí)踐教學(xué)對(duì)課堂理論教學(xué)的輔助性、認(rèn)識(shí)性、驗(yàn)證性功能，另一方面充分體現(xiàn)了科研反哺教學(xué)，將膜技術(shù)領(lǐng)域的前沿技術(shù)體現(xiàn)在學(xué)生的教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)理念，形成了一條特色實(shí)踐教學(xué)與應(yīng)用型人才培養(yǎng)結(jié)合的路線。

一、膜法水處理技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)模式的現(xiàn)狀與不足

環(huán)境工程專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生運(yùn)用工程技術(shù)和有關(guān)學(xué)科的原理和方法，保護(hù)和合理利用自然資源，防治環(huán)境污染，以改善環(huán)境質(zhì)量，因此強(qiáng)化實(shí)踐能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。為了進(jìn)一步加快我國(guó)“綠水青山”的建設(shè)，很多高校近年擴(kuò)大了環(huán)境工程專業(yè)建設(shè)和發(fā)展，但環(huán)境工程實(shí)踐教學(xué)體系存在理論與實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題，實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏特色，學(xué)生在技能方面的提升不夠明顯的一系列問(wèn)題。新工科建設(shè)思維與理念的提出，無(wú)疑為上述問(wèn)題的解決提出了全新的方向[4-5]。如何在當(dāng)前水資源與水環(huán)境保護(hù)迫切需求的社會(huì)大背景下，將具有膜這一具有巨大市場(chǎng)潛能的技術(shù)與工程實(shí)踐緊密對(duì)接，使具有專業(yè)膜系統(tǒng)理論的人才更加適應(yīng)產(chǎn)業(yè)的需求，充分體現(xiàn)新工科建設(shè)的培養(yǎng)目標(biāo)，還需要進(jìn)一步深入探索。

（一）面向社會(huì)的多元化需求，課程體系的建設(shè)還有待完善

膜技術(shù)具有典型的學(xué)科交叉特點(diǎn)，目前開(kāi)設(shè)單獨(dú)膜技術(shù)課程的高校為數(shù)還較少，尤其在環(huán)境工程專業(yè)中，往往是將其簡(jiǎn)略地介紹并納入諸如水污染控制工程、工業(yè)水處理等課程之中。但程式化的教學(xué)內(nèi)容距離用人單位在膜技術(shù)工程設(shè)計(jì)、應(yīng)用和運(yùn)行等方面的多元化要求還相差甚遠(yuǎn)，根本無(wú)法滿足企業(yè)對(duì)于專業(yè)人才的需要。加之膜技術(shù)涉及材料、環(huán)境、化工、水力等多學(xué)科內(nèi)容，如何在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中貫穿理論課程中的知識(shí)點(diǎn)，更好地實(shí)現(xiàn)理論與教學(xué)相呼應(yīng)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生綜合職業(yè)能力和素質(zhì)素養(yǎng)的培養(yǎng)，并在此基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)。這是在近年教學(xué)實(shí)踐中需要重點(diǎn)解決的工作。

（二）教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)上創(chuàng)新思維不夠，沒(méi)有做到與時(shí)俱進(jìn)

與技術(shù)前沿和工程實(shí)際相結(jié)合是新工科專業(yè)建設(shè)的重要特征。環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域是以技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展為主導(dǎo)思想的，新思維和新技術(shù)的引入是環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，而環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)理應(yīng)對(duì)新趨勢(shì)、新技術(shù)作出及時(shí)的響應(yīng)[6-7]。新工科“問(wèn)產(chǎn)業(yè)需求建專業(yè)，問(wèn)技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容”的建設(shè)理念給環(huán)境工程專業(yè)建設(shè)提出了目標(biāo)和方向，同時(shí)也對(duì)其實(shí)踐環(huán)節(jié)的構(gòu)建提出了更高的要求。但目前多數(shù)環(huán)境工程專業(yè)的課程建設(shè)并未以適應(yīng)當(dāng)前就業(yè)方向和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)為重點(diǎn)，大綱需進(jìn)行及時(shí)的更新與替換，因?yàn)榻虒W(xué)內(nèi)容很難做到與時(shí)俱進(jìn)，所以一些新興技術(shù)的課程體系和課程內(nèi)容無(wú)法很好地與社會(huì)需求相適應(yīng)。

（三）與新興技術(shù)和課程相適應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)資源還不能滿足教學(xué)目標(biāo)的需要

環(huán)境工程專業(yè)中新興技術(shù)課程的軟硬件配置普遍都不完善，這也是目前開(kāi)展環(huán)境工程實(shí)踐教學(xué)的關(guān)鍵瓶頸。環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，分組式教學(xué)往往是多名學(xué)生共享一臺(tái)儀器，限制了每個(gè)學(xué)生充分的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)間，而大型設(shè)備的學(xué)習(xí)只能是局限于認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)，無(wú)法實(shí)際操作，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)流程并不能有一個(gè)很充分的了解和深入學(xué)習(xí)。另一方面，能夠體現(xiàn)的膜技術(shù)核心概念和原理的實(shí)踐教學(xué)設(shè)備與資源非常有限，如何擺脫傳統(tǒng)、陳舊的教學(xué)模式，亟需開(kāi)發(fā)體現(xiàn)膜技術(shù)工藝內(nèi)涵和創(chuàng)新性的硬件資源。

二、膜法水處理實(shí)踐教學(xué)資源的構(gòu)建與整合

新工科的專業(yè)建設(shè)中要求專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，通過(guò)先進(jìn)知識(shí)的獲取，更新工程人才知識(shí)體系，使課程與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)，才能有效地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。膜技術(shù)課程作為新興技術(shù)類課程，需要結(jié)合課程特點(diǎn)與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，形成特色的課程體系。為此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)整合現(xiàn)有專業(yè)的優(yōu)勢(shì)資源，根據(jù)行業(yè)對(duì)人才的需求的不同維度，結(jié)合近年的教學(xué)實(shí)踐，逐步形成了課程的培養(yǎng)體系，如圖1。

在教學(xué)實(shí)踐中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在膜技術(shù)課程中逐步整合了現(xiàn)有環(huán)境工程專業(yè)課程體系中的不同維度的課程、實(shí)驗(yàn)以及特色平臺(tái)資源，按照實(shí)際工程應(yīng)用中的工藝模塊和教師專長(zhǎng)劃分教學(xué)任務(wù)，將工藝原理與工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)控有機(jī)銜接。如在課程理論內(nèi)容部分上注重與水污染控制工程、給水工程等教學(xué)內(nèi)容的銜接與差異。在課程時(shí)間分配上，一方面充分利用所在單位的工程實(shí)踐平臺(tái)，另一方面也注重與其他實(shí)驗(yàn)類課程的對(duì)接，以把工程問(wèn)題解決的思維與能力，提升實(shí)踐能力的“工匠”意識(shí)融合到課程中。上述資源的整合在具體實(shí)施上也體現(xiàn)課程之間的雙向關(guān)聯(lián)，其他的課程為新技術(shù)課程提供的可以依托的資源，而新興技術(shù)課程也促進(jìn)了其他課程的動(dòng)態(tài)更新。在具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中，我們通過(guò)自編的《膜法水處理技術(shù)實(shí)驗(yàn)》教材，將以往學(xué)過(guò)的課程知識(shí)進(jìn)行前期的梳理和引導(dǎo)，并在平臺(tái)資源和實(shí)驗(yàn)課程資源上得以應(yīng)用，通過(guò)不同形式的操作訓(xùn)練，達(dá)到資源銜接的目的，也打通了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的通道。從教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于新興技術(shù)課程的教材建設(shè)是推動(dòng)其培養(yǎng)模式實(shí)施的關(guān)鍵。

膜技術(shù)實(shí)踐類課程的重點(diǎn)是使學(xué)生如何從所學(xué)的膜技術(shù)的理論向水、氣等污染治理工程應(yīng)用實(shí)踐轉(zhuǎn)變，并在這個(gè)過(guò)程中讓學(xué)生理解掌握典型膜系統(tǒng)在給水、排水、氣體凈化等工程體系中的設(shè)計(jì)、運(yùn)行方法，在滿足污染排放要求的基礎(chǔ)上合理控制膜系統(tǒng)的運(yùn)行，達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化處理工藝、降低運(yùn)行成本的目的。使學(xué)生具備一定的典型膜工藝過(guò)程實(shí)際操作能力。為此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了涵蓋“基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)-專業(yè)類實(shí)驗(yàn)-綜合類實(shí)驗(yàn)-實(shí)習(xí)實(shí)踐”及“課外實(shí)踐”實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)框架，有針對(duì)性設(shè)計(jì)了以膜技術(shù)為特色的系列實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目。配合自編《膜法水處理實(shí)驗(yàn)》教材，形成完整的實(shí)踐教學(xué)體系。在擴(kuò)展教學(xué)資源方面，引進(jìn)微課建設(shè)、多媒體課件共享等形式，彌補(bǔ)由于課時(shí)限制部分內(nèi)容不能在課堂上展現(xiàn)的問(wèn)題。同時(shí)為了更好地滿足社會(huì)對(duì)膜技術(shù)專門人才的需求，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)團(tuán)隊(duì)近年通過(guò)組織學(xué)生加入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，建立校企合作實(shí)訓(xùn)聯(lián)盟，以賽促學(xué)的形式，提升學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)的深度和廣度，尤其是在膜技術(shù)課程的實(shí)施，近年也受到了許多行業(yè)內(nèi)知名企業(yè)的充分肯定。

三、膜法水處理課程實(shí)踐資源的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)

膜技術(shù)實(shí)踐課程實(shí)施目的就是解決與當(dāng)前環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展和工程前沿應(yīng)用相適應(yīng)的問(wèn)題。因此，如何著力提升學(xué)生的實(shí)踐能力，是課程培養(yǎng)目標(biāo)的核心內(nèi)容。課程的建設(shè)需要學(xué)生在直觀、形象地掌握知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)不同形式的實(shí)踐加深和鞏固對(duì)理論知識(shí)的理解與吸收。但由于現(xiàn)有可借鑒的軟硬件資源有限，因此教學(xué)團(tuán)隊(duì)一方面基于現(xiàn)有的平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)室資源，根據(jù)當(dāng)前在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的膜技術(shù)的工藝形式，自主開(kāi)發(fā)了系列化的膜法水處理技術(shù)教學(xué)系列設(shè)備。如圖2，課程體系中涵蓋了目前膜技術(shù)在水處理應(yīng)用的最為主流的膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)實(shí)驗(yàn)、連續(xù)膜過(guò)濾（CMF）技術(shù)實(shí)驗(yàn)和浸沒(méi)式連續(xù)膜過(guò)濾（SMF）技術(shù)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)通過(guò)理論性較強(qiáng)的截留、污染和孔徑評(píng)價(jià)等實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程中核心知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。另一方面，根據(jù)未來(lái)學(xué)生就業(yè)走向和企業(yè)需求，開(kāi)發(fā)以典型膜法水處理技術(shù)為核心的虛擬仿真平臺(tái)，突破現(xiàn)有教學(xué)手段在實(shí)踐過(guò)程中“參與度不夠，無(wú)法實(shí)操”的瓶頸。在此過(guò)程中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)總計(jì)開(kāi)發(fā)了10個(gè)膜法水處理工藝實(shí)驗(yàn)，14個(gè)膜法水處理性能參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)和4個(gè)膜制備實(shí)驗(yàn)，建設(shè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真平臺(tái)1個(gè)。

（一）膜法水處理工藝虛擬仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

結(jié)合新工科面向產(chǎn)業(yè)需求，支撐創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的建設(shè)理念，教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)當(dāng)前信息化技術(shù)在教學(xué)環(huán)節(jié)中的推廣和應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，以天津工業(yè)大學(xué)中水處理站為原型，自主開(kāi)發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的“生活污水膜生物反應(yīng)器中水回用工程”虛擬仿真平臺(tái)，以教學(xué)團(tuán)隊(duì)自主編寫的《膜法水處理技術(shù)實(shí)驗(yàn)》教材中“膜通量及截留率測(cè)定分析實(shí)驗(yàn)”和“膜生物反應(yīng)器（MBR）污水處理工藝實(shí)驗(yàn)”為藍(lán)本， 借助虛擬仿真的教學(xué)方式和手段，學(xué)生通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)可掌握13個(gè)工藝知識(shí)點(diǎn)：包括膜生物反應(yīng)器預(yù)處理、進(jìn)水、生化曝氣、膜曝氣、生化系統(tǒng)，回流系統(tǒng)、產(chǎn)水、在線反洗系統(tǒng)、離線加藥系統(tǒng)、膜離線清洗系統(tǒng)、在線加藥系統(tǒng)、膜通量測(cè)試系統(tǒng)、膜截留測(cè)試系統(tǒng)。按照操作型-綜合型-設(shè)計(jì)型-創(chuàng)新型逐漸拓展的教學(xué)路徑設(shè)計(jì)，將膜性能分析的虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K與膜工藝單元虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于自主開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了針對(duì)具有膜法水處理技術(shù)特色的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，充分將信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入到教學(xué)環(huán)節(jié)中。由于虛擬平臺(tái)的設(shè)計(jì)源于工程實(shí)際過(guò)程，可將課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容以人機(jī)交互界面的形式呈現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)各種常用膜工藝的全流程參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制。通過(guò)內(nèi)嵌的互動(dòng)反饋系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)課堂上能夠及時(shí)有效地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)于相關(guān)知識(shí)熟悉和掌握程度，以評(píng)價(jià)實(shí)訓(xùn)效果。虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)作為培養(yǎng)課程體系的關(guān)鍵一環(huán)，與課堂實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)形成了有效的互補(bǔ)與支撐。尤其對(duì)于大型膜法水處理系統(tǒng)的控制，使學(xué)生從“敢動(dòng)手、能動(dòng)手”到最終“會(huì)動(dòng)手、擅動(dòng)手”。改變了以往認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)階段中存在的“觀察難、調(diào)控難、耗時(shí)長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)高”的問(wèn)題。教學(xué)團(tuán)隊(duì)借助便捷高效的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和參與性。切實(shí)解決并突破了在環(huán)境工程領(lǐng)域?qū)嵺`環(huán)節(jié)中，大規(guī)模工程化裝置和設(shè)備學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)少，運(yùn)行操控存在風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。

從近年的教學(xué)反饋來(lái)看，虛擬仿真實(shí)踐形式在環(huán)境工程專業(yè)中的應(yīng)用，順應(yīng)了新工科人才培養(yǎng)在專業(yè)強(qiáng)化素質(zhì)能力的需求，從專業(yè)內(nèi)涵、知識(shí)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)模式等方面對(duì)新興技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)構(gòu)成了有力的支撐。

（二）膜法水處理裝置的開(kāi)發(fā)

雖然開(kāi)設(shè)環(huán)境工程專業(yè)的高校數(shù)量、規(guī)模不斷擴(kuò)大，能夠提供環(huán)境工程類教學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的供應(yīng)廠家也為數(shù)不少，但是要找到能夠適用于膜技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的教輔儀器，目前還是比較困難的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，行之有效的方法是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置開(kāi)發(fā)與自制。為此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)合多年的教學(xué)和工程經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)教輔儀器兼具科學(xué)性、技術(shù)性以及可操作性的綜合特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了系列化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)科研平臺(tái)一體化、成套化和系列化，見(jiàn)圖3。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)板書和電子課件結(jié)合的講授方式在一些抽象的結(jié)構(gòu)上的理解往往不到位，例如對(duì)膜組件的分離過(guò)程，分離中流體流動(dòng)的方式與膜微觀結(jié)構(gòu)等內(nèi)容上教學(xué)達(dá)成度不夠。因此如何將課上所學(xué)的有關(guān)膜分離理論進(jìn)一步強(qiáng)化認(rèn)識(shí)并掌握，需要通過(guò)更具有針對(duì)性的膜分離實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備開(kāi)發(fā)關(guān)鍵是需要通過(guò)對(duì)課程內(nèi)容的精準(zhǔn)把握并將其與課程目標(biāo)達(dá)成的工藝環(huán)節(jié)緊密銜接而實(shí)施的。如對(duì)膜截留分子量的測(cè)試，根據(jù)對(duì)膜分離過(guò)程中的篩分與截留理論，我們開(kāi)發(fā)了可實(shí)現(xiàn)快速更換與密封的膜評(píng)價(jià)裝置，能夠在有限的課程時(shí)間內(nèi)中完成3至4種截留分子量膜的更換，非常有助于學(xué)生對(duì)截留分子量概念的理解。而混凝-平板膜連續(xù)膜過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，則是對(duì)飲用水深度處理的“短流程”工藝的再現(xiàn)，能夠幫助學(xué)生熟悉工藝參數(shù)調(diào)整操作，以便增進(jìn)對(duì)通量設(shè)定、曝氣、反洗等關(guān)鍵工藝參數(shù)的理解?？紤]到大規(guī)模工程在可研及論證階段都會(huì)進(jìn)行前期的小試和中試環(huán)節(jié)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)裝置的開(kāi)發(fā)上也充分考慮到了這一因素，在裝置中設(shè)計(jì)的參數(shù)上做到盡量與工程實(shí)際契合。開(kāi)發(fā)的連續(xù)膜過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置能夠模擬大型連續(xù)膜過(guò)濾對(duì)工藝的操作過(guò)程，并能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)學(xué)生獨(dú)立操作和對(duì)工藝參數(shù)的調(diào)整。上述教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開(kāi)發(fā)提升了學(xué)生工程實(shí)踐能力的深度和廣度，使學(xué)生在實(shí)踐與操作過(guò)程中進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。

在實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)還借助團(tuán)隊(duì)成員承擔(dān)的科研項(xiàng)目而形成的優(yōu)勢(shì)資源，將科研成果轉(zhuǎn)化成為實(shí)踐教學(xué)的案例與成果，及時(shí)將新工藝、新技術(shù)及先進(jìn)儀器設(shè)備等融入教學(xué)內(nèi)容，做到了與時(shí)俱進(jìn)。通過(guò)上述工作的開(kāi)展，本專業(yè)學(xué)生參加各類競(jìng)賽的比例顯著增加，近年團(tuán)隊(duì)成員指導(dǎo)在校生參加專業(yè)學(xué)科競(jìng)賽并獲獎(jiǎng)14項(xiàng)，期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文19篇，申請(qǐng)發(fā)明專利3項(xiàng)，同時(shí)畢業(yè)生的實(shí)踐能力也獲得了用人單位的充分肯定。

四、新興技術(shù)課程在課程思政建設(shè)中的思考

課程思政工作是當(dāng)前高等教育中教學(xué)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵內(nèi)容，而對(duì)于新興技術(shù)課程，如何更好地與課程思政相結(jié)合則是課程建設(shè)中我們需要思考的問(wèn)題，也是體現(xiàn)建設(shè)更為全面的新工科課程需要完善的內(nèi)容之一[8-9]。為此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)主要從以下幾個(gè)方面入手來(lái)實(shí)現(xiàn)膜技術(shù)實(shí)踐課程的課程思政工作。首先是在實(shí)踐課程中融入我國(guó)目前在水資源與水環(huán)境保護(hù)、大氣污染防治等重要政策的介紹與宣講，不但能夠讓學(xué)生了解國(guó)家環(huán)保領(lǐng)域的政策和導(dǎo)向，同時(shí)也有利于學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的背景和目標(biāo)。其次，結(jié)合不同裝置的操作，穿插向?qū)W生介紹我國(guó)膜技術(shù)和膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，及國(guó)內(nèi)外最新的前沿技術(shù)，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，樹(shù)立未來(lái)服務(wù)我國(guó)環(huán)保事業(yè)的理想。再次，通過(guò)實(shí)踐平臺(tái)輔助學(xué)生參加一些環(huán)?；顒?dòng)和環(huán)保公益，發(fā)揮課程建設(shè)的外延作用。通過(guò)近年的教學(xué)探索，我們發(fā)現(xiàn)，新興技術(shù)類課程是否能夠很好地與當(dāng)前國(guó)家重要的發(fā)展戰(zhàn)略與政策對(duì)接融合，對(duì)于吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，樹(shù)立正確的職業(yè)發(fā)展規(guī)劃具有重要的作用。

五、結(jié)束語(yǔ)

在新工科建設(shè)背景下，學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力和創(chuàng)新能力的綜合提升是環(huán)境工程專業(yè)實(shí)踐類課程改革和發(fā)展的方向。在新工科教學(xué)體系建設(shè)的探索中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)緊緊抓住“問(wèn)產(chǎn)業(yè)需求建專業(yè)，問(wèn)技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，問(wèn)學(xué)生志趣變方法”的核心理念。在膜技術(shù)實(shí)踐課程中通過(guò)教學(xué)理念的創(chuàng)新、教學(xué)體系的構(gòu)建和實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)，將“特色教學(xué)”與“實(shí)訓(xùn)實(shí)踐”培養(yǎng)的模式貫穿于整個(gè)專業(yè)培養(yǎng)中。以新工科建設(shè)理念為引領(lǐng)，廣開(kāi)資源、延伸時(shí)空、拓展內(nèi)涵，為提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力創(chuàng)建了全過(guò)程、全方位的學(xué)習(xí)平臺(tái)和資源。在課程形式上充分體現(xiàn)了實(shí)踐教學(xué)緊密銜接課堂教學(xué)和工程實(shí)踐的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境工程專業(yè)新工科建設(shè)實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)模式的進(jìn)一步改革和探索。

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