基于一流本科专业建设下“环境工程原理”理论与实验相结合课程建设模式探索①

张 轶

(浙江工商大学环境科学与工程学院)

一、环境工程一流本科专业的课程建设模式探讨

(一)课程建设以学生为本

一流本科专业的建设中课程建设是其中非常重要的一环，是凸显学生能力培养的基础环节。浙江工商大学环境工程专业的课程设置以培养学生能力为本，专业课程的建设均围绕学生的能力、素质培养，为了对标环境工程一流本科专业的标准，与环境工程相关的课程建设需要进一步改革。

(二)课程建设以教师团队为核心

教师团队的建设是课程建设中必不可少的一个重要环节，可以说是课程建设的核心部分。以“环境工程原理”为例，该门课程是环境工程专业的基础大课，环境类专业的学生均需要学习，该课程的设置为后续的专业课程学习打下非常坚实的基础，因此教师团队的设置也至关重要。“环境工程原理”的教师团队成员由具有教授、副教授职称，具备环境工程、化工、化学专业相关背景，并具有10年左右教龄的资深教师组成，教学经验丰富、理论知识全面、实践操作熟练，教师团队是这门课程教学改革的核心部分。

(三)课程建设以教研组、系为辅助

如果说教师团队是课程建设的核心，那么课程所在的工程基础教研组和环境科学与工程系为课程的建设担起相应的辅助和指导工作。定期的课程分析总结、持续改进等相关工作也需要在教研组和系室讨论中进行汇报，找出不足之处，持续改进，也可以与后续课程进行知识点对接，起到承上启下的作用，同时把课堂相关的学生学习情况进行反馈，为后续课程的教师提供学生的基础学习能力资料。课程的建设并不只是一门课的建设，更是一个专业的前瞻后续的课程系统的连贯性构架，通过一门课的改革为整个环境工程专业的专业建设起到重要的承接作用。

二、“环境工程原理”理论与实验相结合教学模式

(一)课堂理论基础对实验教学的支撑作用

“环境工程原理”是一门理论和实验配套的基础性课程，理论包括流体流动、分离过程、化学反应等三个篇章，里面涉及的内容都是工程相关的基础性理论知识，因此有大量的公式计算，但又不是纯理论的计算过程，因此需要有实验课程进行理论知识的应用。实验课的操作建立在理论学习的基础上，只有全面掌握理论知识，具备复杂环境工程的基本原理分析能力，才能在实践中具备使用研究方法和研究技术进行实际操作的能力，可见实验课是理论学习的强化阶段。

1.课前预习很重要

在上课之前，教师团队会做好课前辅导工作，要求学生在课前对下节课的课本知识进行预习，特别是在开课时，对学生提出自学的要求，例如第一篇的质量衡算与能量衡算，是前期物理、化学等相关基础课程学习过的内容，因此完全可以通过自学来掌握。当然在后续课程中，教师会对用到的相关内容再进行讲解，穿插在后续课程的授课中。这大大提高了学生的自主学习能力，想要跟上课程的节奏则必须提前进行预习。

2.课堂理论打基础

课堂教学是学生能力培养的关键，因此课堂教学的质量非常重要。我们的教师团队都是具有10年以上教学经验的教师，但每期开课前仍然会认真备课，挑选、增加新的案例。为了对标环境工程专业认证的要求，教师对课堂的讲课模式改为教师与学生共同上课，将大量的实际环境工程问题抛给学生，让学生在解决实际工程问题时掌握知识。这是一个让学生从被动学习知识的过程转变为带着问题思考并培养其解决问题的能力的过程。例如第三篇反应器循环比的内容，先将污水处理过程中污泥回流的工程问题抛给学生，让学生讨论回流比在不同范围内对污水处理的影响，培养其在后续污水处理厂中回流比设计的能力。

3.课后习题要跟上

课后的作业和大型案例分析也是理论课程学习必不可少的环节，除了每章内容之后有基础作业要求之外，还有7个大型案例题涵盖了流体流动、热量传递、沉降分离、过滤分离、吸收分离、化学反应和生物反应方面的实例，让学生在学习过程中并不是枯燥地进行公式记忆和公式计算，而是将所有的公式具象化应用到工程问题上，使学生能够进行复杂环境工程问题的原理分析及关键技术问题分析。

(二)实验教学是理论知识掌握的延伸

实验教学目的是让学生能充分应用所学到的理论知识解决环境工程相关问题。通过对单元操作系统进行实训操作，寻找正确的方法进行现象分析，并能应用相关的计算公式和计算软件进行数据的分析，同时对实验结果进行结论分析，从实践的角度培养学生在分析复杂环境问题中传递、分离和反映的能力。因此，实验教学是理论学习的延伸，是学生具备灵活应用理论知识分析实验操作原理，解决实验过程中的不确定因素的能力体现。

1.实验教学目标改革

实验课的安排晚于理论课，是为了能先学习理论内容，但也有部分学生在实验课前遗忘了理论课的相关内容，因此需要学生进行课前预习。通过实物的介绍让学生直观理解理论内容，在实验中了解具体测定数据的意义，以及实验后应用理论公式进行数据分析，整个实验过程强化理论知识掌握。同样地，对标环境工程专业认证要求，实验教学也要突出学生的能力培养，对于以前靠教师手把手操作，学生只从旁边观看协助的模式，转变为学生自主动手能力的培养。例如，在气液传质解吸过程中，就采用学生自己设计实验表格、两人一组完成实验操作，并现场独立完成数据处理和问题回答等模式。

2.虚拟仿真实验辅助操作

虚拟仿真实验是实验教学的辅助手段，对于实验课程能实不虚，但对于大型设备操作、有危险性的实验操作等则可借助虚拟仿真实验来进行学习。在“环境工程原理”实验课程中，也加入了虚拟仿真实验软件，对于污水处理厂的液体流动过程、沉降过滤系统以及化学反应设备等进行虚拟仿真。这些都是大型复杂的工业化设备，无法在实验室中完全体现出来，为了达到理论学习与实践的结合，采用虚拟仿真能很好地还原现场3D环境，通过对模拟现场设备的问题解决，来培养学生分析判断并解决环境工程基本问题的能力。

(三)理论与实验相辅相成，共同促进学生能力培养

理论教学是实验操作的基石，实验教学又是理论教学的延伸，两者相辅相成，缺一不可，因此要使得课程体系完整，对于教师的要求也非常高，采用理论实验同组教师进行整体教学过程把控。由于从理论学习到实验教学都需要衔接，而同课程组教师能充分掌握学生学习的进度，回顾课堂上的薄弱环节，在实验教学中再一次进行实例解释，真正做到对学生能力的培养。因此课程组教师的连贯性是实验和理论教学的重要桥梁。通过教师作为桥梁，将学生联结到理论学习和实验操作的两端，可以自由地进行传输沟通，只有打通了理论和实践的道路，才能使得学生将知识融会贯通，理论联系实际，共促学生工科思维能力的培养。

三、“环境工程原理”课程体系突出“新工科”特点

环境工程作为一流本科专业，对标专业认证要求，突出“新工科”特点，对于课程的学习需要进行学生能力达成度的评价，只有通过达成度评价才能掌握学生能力培养的程度以及后续的持续改进方向，因此达成度的分析至关重要。在理论教学中，对于学生的能力达成度评价要通过多方位全面考察的方式进行，不但有平时作业成绩和期末成绩，还增加了案例成绩，以及弹性的学生自我评价，通过多种途径客观地评价学生的学习能力。实验课考查了学生的实验设计、数据获得与处理，以及问题分析解决的能力，真正达成“新工科”实验及动手方面的能力，因此实验课的能力达成并不单单是完成实验报告，还要有实验综合以及虚拟仿真模拟解决问题的能力测试。通过对“环境工程原理”理论及实验这两门课的教学探索，对标一流本科建设，达到“新工科”的培养目标，为环境工程培养具备实践能力、创新能力和强竞争力的实用性复合型人才做出基础支撑。