環境工程設計基礎課程教學實踐研究

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環境工程設計基礎課程教學實踐研究

【摘要】文章針對“新工科”背景下本科高校環境工程設計基礎課程的教學改革與實踐進行探討,提出與實踐結合,及時更新教學內容;以興趣為導向,改進教學方法;以應用為重點,改革考核方式。這些教學改革方法的嘗試激發了學生學習興趣,提高了本課程的教學質量,取得了良好效果。

【關鍵詞】新工科;環境工程設計基礎;教學改革

近年來,為了使高校的人才培養能夠適應新時期產業發展和國際競爭的需要,國家開始大力推進“新工科”建設,要求高校要面向產業需求進一步深化教學內容與課程體系改革,以學科前沿、產業發展和技術進步為導向,引導教學實踐從內容陳舊和方法簡單的“水課”變成具有學習深度、難度和挑戰度的“金課”[1]。環境工程設計基礎是環境工程專業一門重要的專業基礎課程,課程內容包括污染控制工藝流程設計、工藝計算和技術經濟分析,還包括廠區及車間平面布置、環保設備選擇等相關內容。由于課程綜合性強、涉及面廣,而且與工程實際結合緊密[2-3],因此教學難度較大,學生學習不易。為了更好的符合國家“新工科”建設的需要,使得學生能夠切實的從課程學習中掌握扎實的工程設計基礎,我們針對課程特點進行了教學改革與嘗試,例如將教學內容與最新的工程實踐緊密結合,采用多種教學方法提高學生學習興趣,以應用能力為重點改革教學考核方法等,教學實踐取得了較好的效果。

1與工程實踐相結合,及時更新教學內容

環境工程設計基礎課程專業性和綜合性都較強,要求學生掌握了水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢棄物處置、環境監測、環境影響評價、工程制圖等課程內容后,進一步學習這門課程[4]。課程選用的教材主要為《環境工程設計基礎(普通高等教育十一五國家級規劃教材)》,全書共九章,分別介紹了環境工程設計的基礎知識、基本原則、設計程序、技術規范、環境工程工藝設計、環保設備設計基礎、環境工程施工圖設計、環境工程技術經濟分析等知識,能夠幫助學生初步掌握工程設計的基本概念和基礎內容。但是,由于教材成書較早,仍存在內容陳舊等問題,因此需要給學生適時補充最新的工藝技術介紹、現行的工程設計規范等內容,使學生掌握的知識能與實際工程設計要求接軌。例如在進行環境工程設計原則章節的學習時,由于近年來隨著環境管理要求的提高,國家和地方相繼出臺了很多新的法律法規和標準條文,因此應引導學生積極去查閱最新的法律法規條文作為項目工程設計的依據。以2018年為例,我國就修訂和施行了《中華人民共和國環境影響評價法》《中華人民共和國水污染防治法》《中華人民共和國土壤污染防治法》《中華人民共和國環境噪聲污染防治法》等多項法律法規,出臺了《污染源源強核算技術指南準則》《銅冶煉廢水治理工程技術規范》等多項國家標準和技術規范,這些法律法規、環境標準和工程設計規范是進行具體項目環境工程設計的基礎,因此要求學生學會主動查閱,不能僅以課本內容為設計依據。

2以興趣為導向,改進教學方法

2.1變抽象為直觀,提高學生課堂學習專注力

環境工程設計基礎課程學習內容繁雜,如果照本宣科,學生長時間僅僅接觸課本內容和文字會感覺枯燥無味,降低課堂的學習專注力,而且也很難形成對設計內容和知識的直觀感受[5],因此可以在傳統教學方式中增加多種直觀的學習形式,可以采用將工藝的流程過程或設備的工作原理制作成簡潔形象的動畫、將企業項目的現場情況錄制成視頻逐一講解、將工程設計的圖紙實物帶入課堂進行傳閱等方式,使枯燥的學習內容變得直觀有趣。學生在課堂學習過程中,加深了對于書本知識的理解,極大激發了學習興趣,課堂學習專注力有了明顯提高。例如在給學生介紹各種除塵器的結構及工作原理時,就先將各種干式和濕式除塵設備的工作原理以動畫的形式播放給學生,讓學生先了解到不同除塵工藝中的氣體走向、除塵過程以及工藝優缺點等,然后再結合企業實際項目的特點,播放企業廢氣處理工藝現場視頻,使學生進一步直觀了解如何進行工藝設計和設備選擇,取得了良好的學習效果。

2.2以項目為內涵,案例教學進行拓展

由于環境工程設計基礎課程綜合性強,如果局限于課本內容進行講解,學生會感覺千頭萬緒,難以理清知識主線。因此,在教學過程中,注重以實際工程項目的設計過程為教學內容拓展,以案例教學作為課本知識的有力補充[6]。例如在對污水處理工藝的選擇和設計進行學習時,就以某保溫杯企業新建廢水治理工程為例,從項目建議書到可行性研究報告,再到初步設計和施工圖設計階段,全流程進行了講解。在對污水處理工藝進行選擇時,先給學生介紹了企業生產產品的工藝流程,要求學生學會分析企業污水的產污節點,然后再根據污水水質特點確定企業污水處理工藝的設計思路。通過這樣的案例講解,使得學生了解到需要先將書本的知識融會貫通,然后再根據企業的實際去進行處理工藝方案的設計,不能生搬硬套。大大拓展了學生的視野和實際應用能力,提高了對工程設計的認識。

2.3“互聯網+”教學方式延伸

由于課堂時間有限,而環境工程設計基礎課程相關知識點多,因此可以采用“互聯網+”的方式有效延伸課堂學習內容,鼓勵學生通過互聯網上的精品課程網站、慕課等“互聯網+”資源進行學習。例如建立了環境工程設計基礎精品課程網站,上傳授課PPT和課后習題講解,還按照處理工藝特點的不同,提供了水、大氣和固體廢物處理各有側重的項目實際設計案例,將項目的物料平衡、污染源分析、工藝流程選擇、設計計算說明、工程概預算和CAD圖紙等完整的工程設計資料提供給學生下載學習,同時也提供類似案例要求學生進行練習。“互聯網+”教學的方式有效豐富和補充了課堂學習知識,使得教學從課堂向互聯網延伸,提高了學生對實際工程設計案例的學習能力,對課程知識有了更深刻的理解。

3以實際應用為重點,綜合考核學生課程成績

過去課程成績考核的方式往往以期末試卷考試為主,這種考核方法使得學生只會機械的記憶書本內容,考試的弊病是學生往往不能將課程學習的內容與實際應用結合起來,不利于考核學生對知識的熟練掌握程度。因此,在考核方式中突出實際應用能力,不僅考核學生對基礎知識的了解,還要考核學生如何將知識學以致用。在實踐中采用綜合考核的方式來評定學生課程學習成績,包括“課堂平時表現(30%)+課后自主學習(30%)+期末大作業(40%)”三部分。第一部分為課堂平時表現成績,占總課程成績30%。主要對學生課堂學習表現進行考核,包括學生的考勤、課堂討論、問題回答和課后作業等表現,考核重點是學生對于基礎知識的掌握程度。第二部分為課后自主學習成績,也占總課程成績的30%。這部分考核主要針對課后學生在互聯網課程網站上的學習表現,要求學生對精品課程網站上設置的習題進行回答互動,考核重點是學生對于具體項目的知識應用能力表現。第三部分為期末大作業,對課程全部學習內容的總結,占課程總評成績的40%。具體考核方式是提供某項目基礎資料,要求學生按照不同要求完成相應設計任務,最終以項目設計報告書的形式作為課程大作業進行考核,考核重點是學生的綜合應用能力。這種三部分結合的考核方式覆蓋了課程學習的全過程,注重學生實際應用能力的培養,能夠真實反映出學生對課程內容的熟練掌握程度,同時提高了課程學習的難度,使學生真正學有所獲。

4結語

綜合而言,環境工程設計基礎涉及的基礎理論知識眾多,課程特點在于與實際應用結合緊密,因此對于學生而言要想真正學好這門課程并不容易。教學改革中通過與工程實踐結合,及時更新教學內容;以興趣為導向,改進教學方法;以應用為重點,改革考核方式,激發了學生的學習興趣,提高了對課程知識的掌握程度。這些教學改革方法的摸索探討、教學經驗的歸納總結,有助于提高本門課程的教學質量,為“新工科”背景下培養具備專業素質和創新實踐能力的復合型工科人才做出貢獻。

參考文獻

[1]林健.新工科建設:強勢打造“卓越計劃”升級版[J].高等工程教育研究,2017(3):7-14.

[2]李柏林,夭開芳,李曄,等.環境工程設計基礎課程教學現狀及改革探索[J].高等教育,2017(7):135-136.

[3]馬金蓮,趙南南,鄔容偉,等.環境工程設計基礎課程教學改革探討[J].江西化工,2017(6):16-18.

[4]王勝強,王慶,于宏兵.環境工程設計課程教學改革和探索[J].廣州化工,2017,45(18):158-159.

[5]馬萬征,謝越,王艷,等.環境工程設計綜合實習教學質量監控體系構建[J].山東化工,2018(47):152-153.

[6]李素云,張華,李星科.提高應用型本科《食品工廠設計》課程設計教學效果方法[J].輕工科技,2019,35(1):154-155.

作者:劉飛 任世英 馬喜君 謝興勇 吳劍 單位:淮陰工學院化學工程學院 淮陰工學院生命科學與食品工程學院

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