唐曉旻,王星敏,王小平,譚雪梅

(重慶工商大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，重慶 400067)

1 引言

《環(huán)境工程原理實(shí)驗》是環(huán)境工程與科學(xué)類及其相近專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課程，應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)原理考察、解釋和解決環(huán)境工程領(lǐng)域?qū)嶋H問題[1]。通過組織學(xué)生開展典型傳質(zhì)、傳熱、吸收、膜過濾等實(shí)驗，對環(huán)境工程及環(huán)境工程原理相關(guān)知識進(jìn)行鞏固和應(yīng)用，幫助學(xué)生更好地理解、掌握、應(yīng)用專業(yè)知識[2]。隨著科技、工程技術(shù)、教育的發(fā)展，現(xiàn)有環(huán)境工程原理實(shí)驗已不能很好地滿足高素質(zhì)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)。在教學(xué)改革過程中，一些新的教學(xué)理念和方法被用于教學(xué)過程[3～5]。工程教育專業(yè)認(rèn)證是指通過專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)對高等教育機(jī)構(gòu)開設(shè)的工程類專業(yè)教育實(shí)施專門性認(rèn)證[6, 7]。工程教育專業(yè)認(rèn)證的目的在于通過對現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式、課程教學(xué)模式、教學(xué)資源等進(jìn)行改革、更新和補(bǔ)充，促進(jìn)高等教育事業(yè)發(fā)展，提升工程專業(yè)內(nèi)涵，保障工程教育質(zhì)量，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，并且為工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)做準(zhǔn)備[8～10]。將工程教育專業(yè)認(rèn)證的思維模式、內(nèi)涵和核心引入《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程設(shè)計和教學(xué)，其關(guān)鍵在于重構(gòu)教學(xué)大綱、更新實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容、完善考評體系、加入學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索的實(shí)驗內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生對專業(yè)知識的掌握，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。

2 《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)存在的問題

2.1 沒有突出環(huán)境工程專業(yè)特色

大多數(shù)《環(huán)境工程原理實(shí)驗》采用了《化學(xué)工程》《反應(yīng)工程》《生物工程》《流體力學(xué)》等課程中的經(jīng)典實(shí)驗內(nèi)容，其忽視了環(huán)境工程專業(yè)特色，不利于學(xué)生更加深入地認(rèn)識、應(yīng)用專業(yè)知識。例如：吸收實(shí)驗在《化學(xué)工程原理實(shí)驗》和《環(huán)境工程原理實(shí)驗》中都被廣泛開展。但吸收在化學(xué)工程領(lǐng)域主要用來凈化原材料、精制氣體和液體產(chǎn)品，而在環(huán)境工程領(lǐng)域主要用來凈化有害氣體。兩者存在明顯差異。環(huán)境工程中的吸收處理氣體量大，成份復(fù)雜，同時含有多種氣態(tài)污染物，被吸收組分濃度低。這些與化學(xué)工程中氣體的精制存在較大差別[11, 12]。因此，在設(shè)計《環(huán)境工程原理實(shí)驗》時，應(yīng)保證特定的環(huán)境工程背景，不能照搬《化學(xué)工程原理》實(shí)驗內(nèi)容和目標(biāo)。

2.2 實(shí)驗內(nèi)容缺乏創(chuàng)造性，未充分激發(fā)學(xué)生主觀能動性和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識

傳統(tǒng)的《環(huán)境工程原理實(shí)驗》內(nèi)容主要包括實(shí)驗?zāi)康?、?shí)驗原理、實(shí)驗裝置、實(shí)驗步驟、注意事項、實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄及處理等幾大部分[13]。學(xué)生僅需按部就班進(jìn)行實(shí)驗前預(yù)習(xí)、實(shí)驗中按實(shí)驗步驟和注意事項操作、試驗后按要求進(jìn)行實(shí)驗數(shù)據(jù)處理就可完成現(xiàn)有《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程要求。但在開展《環(huán)境工程原理實(shí)驗》過程中，缺乏對學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)[14]。

2.3 實(shí)驗內(nèi)容缺乏與實(shí)際工程的銜接

絕大部分現(xiàn)有《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程都是基于實(shí)驗室儀器、裝備設(shè)計的，其與實(shí)際工程裝備、應(yīng)用存在較大的差距，學(xué)生不易通過現(xiàn)有《環(huán)境工程原理實(shí)驗》明確其中涉及的實(shí)際工程原理，也就很難將所學(xué)、所完成實(shí)驗課程用于實(shí)際工程問題的解決[15]。

2.4 考評體系有待完善

目前《環(huán)境工程原理實(shí)驗》考評體系主要包括考勤、實(shí)驗預(yù)習(xí)評分環(huán)節(jié)、實(shí)驗操作評分環(huán)節(jié)和實(shí)驗數(shù)據(jù)處理評分環(huán)節(jié)幾個部分。其考評較為單一，不能完全反應(yīng)學(xué)生掌握情況，也不能完全體現(xiàn)學(xué)生多方面能力[16]。這在工程教育專業(yè)認(rèn)證中需要改進(jìn)，需進(jìn)一步強(qiáng)化過程評價，以及通過評價-改進(jìn)-再評價實(shí)現(xiàn)對學(xué)生綜合能力的考評。

3 教學(xué)改革措施及成效分析

3.1 《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)改革措施

3.1.1 根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證理念和要求，重構(gòu)《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)大綱

按照工程教育專業(yè)認(rèn)證相關(guān)要點(diǎn)，重構(gòu)《環(huán)境工程原理實(shí)驗》教學(xué)目標(biāo)，并賦予一定的權(quán)重(表1)。

表1 《環(huán)境工程原理實(shí)驗》教學(xué)目標(biāo)及權(quán)重因子

其著重教導(dǎo)學(xué)生掌握基本的實(shí)驗方法以及實(shí)驗數(shù)據(jù)處理方法，并通過實(shí)驗進(jìn)一步驗證一些猜想和理論或通過科學(xué)研究方法探究工程中實(shí)際參量變化時，實(shí)驗結(jié)果變化規(guī)律。此外，構(gòu)建《環(huán)境工程原理實(shí)驗》與畢業(yè)要求、指標(biāo)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)程度，從而更有重點(diǎn)地開展實(shí)驗教學(xué)工作，也更有利于學(xué)生完成教學(xué)目標(biāo)(表2)。

表2 《環(huán)境工程原理實(shí)驗》教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)矩陣

3.1.2 與時俱進(jìn)，更新《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)內(nèi)容

雖然《環(huán)境工程原理實(shí)驗》與《化學(xué)工程實(shí)驗》有很大的相近之處，其都涉及典型的傳質(zhì)、傳熱過程。但《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)內(nèi)容不能只停留在借用《化學(xué)工程實(shí)驗》教學(xué)內(nèi)容或進(jìn)行少量改進(jìn)等基礎(chǔ)上，而需要根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)特色，設(shè)立對學(xué)生有啟發(fā)，貼近實(shí)際環(huán)境工程的實(shí)驗內(nèi)容，例如：“利用膜分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)海水淡化實(shí)驗”“污泥脫水中恒壓過濾常數(shù)的測定實(shí)驗”等。《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)內(nèi)容需根據(jù)當(dāng)下環(huán)境工程熱點(diǎn)工藝、熱點(diǎn)問題開展，并結(jié)合目前主流工藝、設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗內(nèi)容設(shè)計和更新。

3.1.3 改進(jìn)《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)方法，完善考評體系

在《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)方法改進(jìn)過程中，需重視對學(xué)生進(jìn)行拓展研究型實(shí)驗培養(yǎng)。即在基礎(chǔ)實(shí)驗內(nèi)容上，增加近年來相關(guān)熱點(diǎn)問題的探究，組織學(xué)生進(jìn)一步開展科學(xué)研究，以進(jìn)一步提高學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用和掌握。另外，教師應(yīng)從多方面、多維度考察學(xué)生實(shí)驗成效，對實(shí)驗過程進(jìn)行考核，對不同的實(shí)驗、拓展研究難度進(jìn)行合理成效評價，并將評價、考核結(jié)果反饋給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)反饋、需改進(jìn)內(nèi)容，重新進(jìn)行實(shí)驗和研究。在《環(huán)境工程原理實(shí)驗》教改后的成績評定過程中，考勤不再是核心給分項，其所占20%分值分配到新增的開放性實(shí)驗成效考核中。學(xué)生在已有的基礎(chǔ)實(shí)驗上，開展2次及以上拓展研究型實(shí)驗。拓展研究型實(shí)驗的成敗不是給分的依據(jù)，而學(xué)生自主開展的實(shí)驗設(shè)計、實(shí)驗方案確定、實(shí)驗過程控制、實(shí)驗數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗成果總結(jié)才是重要給分項。此外，基礎(chǔ)實(shí)驗中的實(shí)驗操作、實(shí)驗數(shù)據(jù)處理與分析各占35%的分值，實(shí)驗預(yù)習(xí)成效占10%的分值(圖1)。

圖1 《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)方法

3.1.4 以賽促學(xué)，組織環(huán)境類實(shí)驗操作技能大賽

與國內(nèi)高校構(gòu)建專業(yè)聯(lián)盟，定期參加全國、地區(qū)、校級環(huán)境類實(shí)驗操作技能比賽。參賽項目與環(huán)境工程原理基礎(chǔ)實(shí)驗有較大關(guān)聯(lián)。鼓勵本校全體環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生參加校級環(huán)境類實(shí)驗操作技能比賽，并以此選拔學(xué)生參加地區(qū)、全國比賽。

3.2 成效分析

通過《環(huán)境工程原理實(shí)驗》教學(xué)改革，學(xué)生能夠更好地運(yùn)用環(huán)境工程原理專業(yè)知識表達(dá)和解決復(fù)雜環(huán)境工程問題。在建立具體實(shí)驗內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系中，更深入明確實(shí)驗每一部分重點(diǎn)教什么，學(xué)生重點(diǎn)學(xué)什么，以及學(xué)生需要通過實(shí)驗獲得、提升哪一方面的能力。在基礎(chǔ)實(shí)驗不斷總結(jié)和改進(jìn)過程中，提升學(xué)生對《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程內(nèi)容和實(shí)際工程、工藝的認(rèn)識，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生自行設(shè)計實(shí)驗、完善實(shí)驗、深入探究實(shí)驗里的科學(xué)問題。通過參加《環(huán)境工程原理實(shí)驗》操作技能比賽顯著提升了學(xué)生學(xué)習(xí)專注度和學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生全力以赴提升實(shí)驗操作技能、數(shù)據(jù)處理能力和學(xué)習(xí)效率，這也從側(cè)面進(jìn)一步鞏固了《環(huán)境工程原理實(shí)驗》教學(xué)改革成果。

在《環(huán)境工程原理實(shí)驗》教學(xué)改革實(shí)踐過程中，學(xué)生對本實(shí)驗課程的滿意度、認(rèn)可度得到明顯提升。環(huán)境工程專業(yè)1班的36位學(xué)生對本課程的評分平均分達(dá)到92.5分，而該門課程學(xué)生的考核成績基本集中在良好等級，全體學(xué)生的平均分為82.4分。由此說明，《環(huán)境工程原理實(shí)驗》教學(xué)改革已初步產(chǎn)生成效。

4 結(jié)語

在將工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念引入《環(huán)境工程原理實(shí)驗》教學(xué)改革實(shí)踐的過程中，著重重構(gòu)了《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)大綱、更新了《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)了《環(huán)境工程原理實(shí)驗》課程教學(xué)方法、完善了考評體系、開展了以賽促學(xué)活動，從而提升了學(xué)生對環(huán)境工程專業(yè)知識的認(rèn)識和掌握，更培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)以致用、獨(dú)立思考、開拓創(chuàng)新的能力。