环境工程设计基础课程教学实践研究

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环境工程设计基础课程教学实践研究

【摘要】文章针对“新工科”背景下本科高校环境工程设计基础课程的教学改革与实践进行探讨,提出与实践结合,及时更新教学内容;以兴趣为导向,改进教学方法;以应用为重点,改革考核方式。这些教学改革方法的尝试激发了学生学习兴趣,提高了本课程的教学质量,取得了良好效果。

【关键词】新工科;环境工程设计基础;教学改革

近年来,为了使高校的人才培养能够适应新时期产业发展和国际竞争的需要,国家开始大力推进“新工科”建设,要求高校要面向产业需求进一步深化教学内容与课程体系改革,以学科前沿、产业发展和技术进步为导向,引导教学实践从内容陈旧和方法简单的“水课”变成具有学习深度、难度和挑战度的“金课”[1]。环境工程设计基础是环境工程专业一门重要的专业基础课程,课程内容包括污染控制工艺流程设计、工艺计算和技术经济分析,还包括厂区及车间平面布置、环保设备选择等相关内容。由于课程综合性强、涉及面广,而且与工程实际结合紧密[2-3],因此教学难度较大,学生学习不易。为了更好的符合国家“新工科”建设的需要,使得学生能够切实的从课程学习中掌握扎实的工程设计基础,我们针对课程特点进行了教学改革与尝试,例如将教学内容与最新的工程实践紧密结合,采用多种教学方法提高学生学习兴趣,以应用能力为重点改革教学考核方法等,教学实践取得了较好的效果。

1与工程实践相结合,及时更新教学内容

环境工程设计基础课程专业性和综合性都较强,要求学生掌握了水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处置、环境监测、环境影响评价、工程制图等课程内容后,进一步学习这门课程[4]。课程选用的教材主要为《环境工程设计基础(普通高等教育十一五国家级规划教材)》,全书共九章,分别介绍了环境工程设计的基础知识、基本原则、设计程序、技术规范、环境工程工艺设计、环保设备设计基础、环境工程施工图设计、环境工程技术经济分析等知识,能够帮助学生初步掌握工程设计的基本概念和基础内容。但是,由于教材成书较早,仍存在内容陈旧等问题,因此需要给学生适时补充最新的工艺技术介绍、现行的工程设计规范等内容,使学生掌握的知识能与实际工程设计要求接轨。例如在进行环境工程设计原则章节的学习时,由于近年来随着环境管理要求的提高,国家和地方相继出台了很多新的法律法规和标准条文,因此应引导学生积极去查阅最新的法律法规条文作为项目工程设计的依据。以2018年为例,我国就修订和施行了《中华人民共和国环境影响评价法》《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国土壤污染防治法》《中华人民共和国环境噪声污染防治法》等多项法律法规,出台了《污染源源强核算技术指南准则》《铜冶炼废水治理工程技术规范》等多项国家标准和技术规范,这些法律法规、环境标准和工程设计规范是进行具体项目环境工程设计的基础,因此要求学生学会主动查阅,不能仅以课本内容为设计依据。

2以兴趣为导向,改进教学方法

2.1变抽象为直观,提高学生课堂学习专注力

环境工程设计基础课程学习内容繁杂,如果照本宣科,学生长时间仅仅接触课本内容和文字会感觉枯燥无味,降低课堂的学习专注力,而且也很难形成对设计内容和知识的直观感受[5],因此可以在传统教学方式中增加多种直观的学习形式,可以采用将工艺的流程过程或设备的工作原理制作成简洁形象的动画、将企业项目的现场情况录制成视频逐一讲解、将工程设计的图纸实物带入课堂进行传阅等方式,使枯燥的学习内容变得直观有趣。学生在课堂学习过程中,加深了对于书本知识的理解,极大激发了学习兴趣,课堂学习专注力有了明显提高。例如在给学生介绍各种除尘器的结构及工作原理时,就先将各种干式和湿式除尘设备的工作原理以动画的形式播放给学生,让学生先了解到不同除尘工艺中的气体走向、除尘过程以及工艺优缺点等,然后再结合企业实际项目的特点,播放企业废气处理工艺现场视频,使学生进一步直观了解如何进行工艺设计和设备选择,取得了良好的学习效果。

2.2以项目为内涵,案例教学进行拓展

由于环境工程设计基础课程综合性强,如果局限于课本内容进行讲解,学生会感觉千头万绪,难以理清知识主线。因此,在教学过程中,注重以实际工程项目的设计过程为教学内容拓展,以案例教学作为课本知识的有力补充[6]。例如在对污水处理工艺的选择和设计进行学习时,就以某保温杯企业新建废水治理工程为例,从项目建议书到可行性研究报告,再到初步设计和施工图设计阶段,全流程进行了讲解。在对污水处理工艺进行选择时,先给学生介绍了企业生产产品的工艺流程,要求学生学会分析企业污水的产污节点,然后再根据污水水质特点确定企业污水处理工艺的设计思路。通过这样的案例讲解,使得学生了解到需要先将书本的知识融会贯通,然后再根据企业的实际去进行处理工艺方案的设计,不能生搬硬套。大大拓展了学生的视野和实际应用能力,提高了对工程设计的认识。

2.3“互联网+”教学方式延伸

由于课堂时间有限,而环境工程设计基础课程相关知识点多,因此可以采用“互联网+”的方式有效延伸课堂学习内容,鼓励学生通过互联网上的精品课程网站、慕课等“互联网+”资源进行学习。例如建立了环境工程设计基础精品课程网站,上传授课PPT和课后习题讲解,还按照处理工艺特点的不同,提供了水、大气和固体废物处理各有侧重的项目实际设计案例,将项目的物料平衡、污染源分析、工艺流程选择、设计计算说明、工程概预算和CAD图纸等完整的工程设计资料提供给学生下载学习,同时也提供类似案例要求学生进行练习。“互联网+”教学的方式有效丰富和补充了课堂学习知识,使得教学从课堂向互联网延伸,提高了学生对实际工程设计案例的学习能力,对课程知识有了更深刻的理解。

3以实际应用为重点,综合考核学生课程成绩

过去课程成绩考核的方式往往以期末试卷考试为主,这种考核方法使得学生只会机械的记忆书本内容,考试的弊病是学生往往不能将课程学习的内容与实际应用结合起来,不利于考核学生对知识的熟练掌握程度。因此,在考核方式中突出实际应用能力,不仅考核学生对基础知识的了解,还要考核学生如何将知识学以致用。在实践中采用综合考核的方式来评定学生课程学习成绩,包括“课堂平时表现(30%)+课后自主学习(30%)+期末大作业(40%)”三部分。第一部分为课堂平时表现成绩,占总课程成绩30%。主要对学生课堂学习表现进行考核,包括学生的考勤、课堂讨论、问题回答和课后作业等表现,考核重点是学生对于基础知识的掌握程度。第二部分为课后自主学习成绩,也占总课程成绩的30%。这部分考核主要针对课后学生在互联网课程网站上的学习表现,要求学生对精品课程网站上设置的习题进行回答互动,考核重点是学生对于具体项目的知识应用能力表现。第三部分为期末大作业,对课程全部学习内容的总结,占课程总评成绩的40%。具体考核方式是提供某项目基础资料,要求学生按照不同要求完成相应设计任务,最终以项目设计报告书的形式作为课程大作业进行考核,考核重点是学生的综合应用能力。这种三部分结合的考核方式覆盖了课程学习的全过程,注重学生实际应用能力的培养,能够真实反映出学生对课程内容的熟练掌握程度,同时提高了课程学习的难度,使学生真正学有所获。

4结语

综合而言,环境工程设计基础涉及的基础理论知识众多,课程特点在于与实际应用结合紧密,因此对于学生而言要想真正学好这门课程并不容易。教学改革中通过与工程实践结合,及时更新教学内容;以兴趣为导向,改进教学方法;以应用为重点,改革考核方式,激发了学生的学习兴趣,提高了对课程知识的掌握程度。这些教学改革方法的摸索探讨、教学经验的归纳总结,有助于提高本门课程的教学质量,为“新工科”背景下培养具备专业素质和创新实践能力的复合型工科人才做出贡献。

参考文献

[1]林健.新工科建设:强势打造“卓越计划”升级版[J].高等工程教育研究,2017(3):7-14.

[2]李柏林,夭开芳,李晔,等.环境工程设计基础课程教学现状及改革探索[J].高等教育,2017(7):135-136.

[3]马金莲,赵南南,邬容伟,等.环境工程设计基础课程教学改革探讨[J].江西化工,2017(6):16-18.

[4]王胜强,王庆,于宏兵.环境工程设计课程教学改革和探索[J].广州化工,2017,45(18):158-159.

[5]马万征,谢越,王艳,等.环境工程设计综合实习教学质量监控体系构建[J].山东化工,2018(47):152-153.

[6]李素云,张华,李星科.提高应用型本科《食品工厂设计》课程设计教学效果方法[J].轻工科技,2019,35(1):154-155.

作者:刘飞 任世英 马喜君 谢兴勇 吴剑 单位:淮阴工学院化学工程学院 淮阴工学院生命科学与食品工程学院