前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的環保設備原理與設計課程教研分析，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
隨著科學技術發展和生產力的提高，化石燃料的過度開采使用，人類社會對生態環境的污染日趨嚴重，環境保護事業逐漸成為國家和社會的關注重點，環境治理需求不斷上升，環保產業也得到了迅速發展。據研究分析，環境保護行業的發展，除了制定法規、強化管理外，還需依賴于先進的科學技術和優良的專業裝備。作為環境專業（環境科學與工程、環保設備等）的一門核心課程，《環保設備原理與設計》詳細闡述了目前國內外各種主要環境污染末端治理設備的原理和設計問題，來加深學生對各種環境污染治理問題的認識與理解，滿足目前對環境污染治理工程實際對較高層次從業人才的需要。該課程主要講授的內容包括水處理設備原理與設計、大氣污染控制技術與設備和環境污染控制通用配套設備等方面。通過該課程的講授，將有助于環境專業相關學生能夠理解學習工藝與設備之間的辯證關系、促進理論與實踐的有機結合、學習掌握國內外先進的環保設備有關技術、培養起科學的工程概念和理論創新意識［1］。
一、《環保設備原理與設計》課程教學現狀及問題
從環境科學與工程領域所涉及的培養體系來看，對環保設備專門人才的培養仍處于發展的起步階段，并存在一系列的問題。例如，學生對于課程學習過分停留在書本知識的掌握，許多環境專業學生到畢業甚至沒有接觸過環保設備的實體；學生學習積極性不足，不清楚環保設備相關的具體前沿科技和應用場景，認為所學知識在將來的就業上無用武之地；高校教師對學生的專業引導不足，而將更多的精力投入到學術論文的發表和科研項目的申請上。如何通過有效的教學方法改革解決上述問題，是《環保設備原理與設計》這門課程發展亟待解決的一大關鍵問題。因此，本文將以揚州大學環境科學與工程專業學生為研究對象，設計構思一種教學、實踐、科研一體化的教學模式，以期提出一種合理可行的方法解決高等院校在《環保設備原理與設計》課程中的相關問題，有望幫助學生將所學的課堂知識進一步鞏固、促進理論學習與實際應用的結合，并培養和鍛煉繼續從事科研工作的素養與基礎［2］。
（一）理論教學方面
《環保設備原理與設計》課程共有32學時，理論內容主要有處理設備原理與設計、大氣污染控制技術與設備、環境污染控制通用及配套設備四大部分。其中大部分時間用于環保設備原理的講解，學生對于工藝原理和基本結構等知識了解較深。但在固定的學時下，學生很難僅從書本上就學習到設備的操作和運行方法。以本課程中重要的知識點離心泵為例，大多數學生能簡單說出其工作原理和操作過程中的注意事項，但是卻連動手操作甚至認識各類設備的能力都沒有。學生“被動式”“填鴨式”地接受課堂上的知識，這也進一步減弱了學生對于學習本課程的興趣。隨著國內外的環保體系的發展與進步以及對外交往的日益增強，環保設備也在不斷升級，陳舊的教材也難以滿足教學內容與時俱進的需要，相關教學內容往往只能靠課程組教師及時更新，存在一定的局限性，亟待開展有效的方法進行補充和完善。
（二）實踐教學方面
《環保設備原理與設計》課程的實踐部分目前主要是關注在課程中的設計環節，讓學生掌握環保設備中一些典型構筑物的設計步驟和基本原則等。該課程教學中主要存在以下問題：
1．設計過程中往往是在教師提供了具體參數的基礎上完成，使得學生的自主設計能力被削弱。同時，學生對于構筑物參數的了解浮于表面，“只知其然，不知其所以然”。學生們無法因地制宜，根據場地的變化對構筑物進行調整。
2．設計過程中對學生們構筑物的圖紙要求僅僅停留在手繪的二維平面圖上，缺少對于例如AutoCAD之類新型繪圖軟件的操作和培訓要求。
3．設計環節中，學生們更加注重計算環節，缺少對于參數的理解，導致學生難以理解設計的本質原理。如何使繁瑣計算之外的知識單元被學生們長期保留，是我們應該思考的問題。目前，實踐教學的具體內容僅僅關注于設計層面仍然存在很大的局限性，學生的課程設計本質上還是停留在書面工作，而缺乏對實際設備和相關工作環境的了解。
（三）科學研究方面
盡管《環保設備原理與設計》課程是一個偏重于工程方面的課程，但是課程中涉及許多重要的基本原理。例如，在基于芬頓法發展的環保設備中，相關設備均是建立在芬頓法相關的基本科學原理基礎上的，設備的更新、維護、升級更是依賴于對基礎理論的理解。然而，單一的課本教學過于抽象，學生對設備的相關設計原理和參數設置缺乏個人理解。這方面能力的提升，需要學生建立一定的科研思維和掌握一定的科研方法，相關基本科研素質的培養在課程教學中也占據了重要地位。同時，畢業升學后繼續攻讀碩士學位也已成了大量環境科學與工程專業畢業生的首選，本科階段對相關科研能力的培養可以為后續發展打下良好的基礎。課程學習中相關科研能力和思維鍛煉的不足，使得相關專業對知識的掌握仍然存在一些局限性，導致學生不能夠敏銳地發現問題也難以找出解決問題的辦法，導致現在的學生普遍存在“提不出問題也沒有問題”現象。這反映了他們科研思維的缺失，也不利于后續的個人發展。通過本科階段課程學習過程中的強化學生基本科研素養，可能是解決這方面問題的有效途徑。
二、《環保設備原理與設計》課程中教學、實踐、科研一體化教學的思路
（一）理論教學建設
理論教學是高等教學教育的基礎，是實現教學內容和知識傳播的最主要途徑，理論教學是影響整體教學質量的關鍵。本文中所提出的教學建設主要針對兩方面展開，分別是使用教材建設和軟件操作培訓。
1．使用教材建設
目前《環保設備原理與設計》使用的教材是高等普通教育“十一五”國家級規劃教材，側重講述一些典型污水處理設備的設計和原理，但是教材存在關聯性較弱、實際操作方面內容缺乏等問題。為了彌補這方面的短板，本文考慮在原有教材的基礎上，進一步選擇優質的輔助性教材對相關缺乏的內容進行補強，幫助學生更好地學習和理解相關原理和設計方法，并且能夠與時俱進學習到近年來最新技術進展。教材類的選擇主要包括中石化出版社出版的《環保設備原理與設計》（用于強化相關機械設計專業知識和補充最新技術進展）、中國建筑工業出版社出版的《水處理技術設備手冊》（用于學生查詢了解具體設備的細化操作方法和原理）等。在保持原教材思路的基礎上，在輔助性教材中選擇具有補充性、時代性和具有更細化講解的知識內容，對課程教學內容進行優化，有望強化理論教學質量［3］。
2．軟件操作培訓
通過軟件設計環保設備的任務布置強化學生設計水平和軟件操作能力。指導老師選擇幾種簡單典型的環保設備，將學生分組形成若干個團隊，指導學生對環保設備進行三維繪圖設計，并有針對性地提出一些改進方案，要求學生根據方案調整相關設備結構，并通過相關軟件繪圖及說明書附注的方式讓學生們在課堂上學習的知識能夠學有所用，與現實接軌，滿足企業對人才的需要。同時，增加三維繪圖要求，讓學生們加強對三維繪圖軟件如CAD等的了解，也進一步加深學生們對于環保設備的了解。
（二）理論實踐建設
實踐教學是在理論教學建設基礎上的重要教學內容，可以促進學生將所學習的理論知識有效轉化為實踐能力，是《環保設備原理與設計》課程教學的一個重要環節。為了強化實踐教學效果，本文主要提出補充加強重要的實踐環節，包括課程設計和環保設備公司實習等。
1．環保設備公司實習
通過生產實習環境強化學生對環保設備的具體了解。教授該課程的老師可前往江蘇省宜興市環保設備產業園進行調研與合作，發現與課本中內容相關性較高的具體環保設備和場地，并與廠家協商帶領學生到場進行為期2～3天的實地實習。在實習過程中，主要任務可以分為以下幾個方面：（1）跟隨工廠員工進行一線生產操作，做到每個學生能夠上手操作一次環保設備，將抽象的書本知識與實體設備相關聯；（2）理解環保設備運行操作過程中每一個步驟環節的原理，嘗試發現目前產業化環保設備與理論教學上的差異，并大膽提出一些改進方法；（3）將實習期間關于企業生產、設備運行、污染物處理、過程環節管理等方面的學習所得和認為存在的問題形成紙質版的實習報告，成為課程考核成績的一部分。
2．課程設計
在充分的理論學習和環保公司實習基礎上，進一步強化學生對相關知識投入到實際應用的能力。通過開設課程設計的方式，鍛煉學生在簡單的環保設備設計、參數計算和繪圖方面的能力。主要任務可以歸納為下：針對一個小型污水處理廠為例，教師提供一個簡單的環保設備初步方案，學生需要在此基礎上對設備的部件進行合理的構建組裝，計算具體反應器尺寸，設計配電、供料和進出水渠道等，繪制出相關設備的三視圖，并附注形成相關的說明書，完成相關設計。對于進一步的培養，可以在課程設計環節不提供具體參數，轉而提供具體的實際工程案例，讓學生們能因地制宜，根據不同的現實案例對于構筑物進行調整，鍛煉他們將理論設計與現實因素靈活結合的能力。
（三）科研培訓建設
對于在《環保設備原理與設計》課程中加入科研培養建設環節，主要是基于兩點考慮。第一，環保設備的設計運行的基礎是建立在基礎科學理論上的，科研思維的培養對于有效發展學生辯證思維模式，開拓視野和思路；第二，環境專業相關本科生畢業后繼續攻讀碩士學位已經成為許多學生的首選，因此在本科期間就結合課程開展相關科研培養，有利于為學生提前打好一定基礎。本課程的科研培養建設主要分為前沿文獻調研和基礎實驗操作培養兩個部分［2］。
1．前沿文獻調研能力培養
在本課程教學的過程中，一方面，課本知識的內容存在一定滯后性；另一方面，學生在學習過程中也存在自主調研科研文獻能力培養的需要。因此，教師需要教授學生相關文獻調研的能力，系統介紹文獻調研渠道，如中文數據庫的中國知網、萬方數據庫，英文數據的WebOfScience、谷歌學術等，促進學生掌握如何根據自己的需求查閱相關領域的文獻。在教授相關方法的基礎上，布置一些有關關鍵詞和環保設備，要求學生能夠對開創性的經典文獻和最新的前沿文獻進行調研、歸納和分享。相關教學的完成將有助于鍛煉學生調研前沿知識、歸納整理素材、形成知識網絡的能力。
2．基礎實驗操作能力培養
以基于芬頓法的水污染處理環保設備為例，介紹環保設備運行背后的基本科學原理及設備參數條件設置背后的優化思路。在指導老師或學院相關實驗室構建小試體系，以FeSO4為芬頓試劑、染液和抗生素為目標污染物，通過燒杯實驗模擬環保設備運行中的降解和檢測分析過程。培養學生基本的實驗操作能力，鍛煉學生對常規實驗室檢測器材的使用能力。針對復雜的水體環境，指導學生對芬頓反應過程中的實驗參數進行優化的嘗試，具體參數可包括：投料量、初始pH酸堿度、雜質離子影響、污染物濃度等。布置學生相關任務，實現學生能夠獨立完成小試的燒杯實驗的全過程，從而強化對書本知識理論的理解，規范科研實驗過程中的基本操作，拓展對相關領域研究方面的視野，提高設計研發和條件優化能力。
三、結論
在本科生的培養過程中，《環保設備原理與設計》尤為重要。然而，當前階段該課程的相關教學成果仍然難以滿足實際發展需要。通過對課程建設模式的探索，本文提出一種教學、實踐和科研一體化的課程模式改革思路，對未來的教學設計和實踐提出了一些改革規劃和展望，以期通過該模式的運行，取得教學成果的進步，有望促進學生對理論知識的理解、實踐能力的提升及科研素養的培育。同時，本文提出的課程改革思路有望對類似課程的改革提供一定的思路和參考。
參考文獻
［1］金建祥，丁成，肖波．“卓越”背景下環保設備工程專業人才培養模式探索［J］．長春理工大學學報：高教版，2013（4）：214-215．
［2］劉崇宇，李義兵．科研及教學一體化培養模式研究［J］．廣東化工，2018，45（10）：253．
［3］解清杰，吳向陽，趙如金，等．關于環保設備工程專業課程設置及教材建設的思考［J］．中國電力教育，2013（34）：103-104．
作者:宜堅堅 單位:揚州大學環境科學與工程學院
