环境工程
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新工科下固体废弃物处理与处置教学改革探索

教育部提出的新工科建设要求,为我国工程教育提供了发展思路,更是以科技创新为核心,对环境工程教育的改进与发展提出了新的方向[1]。“新工科”要求我们结合行业对环境专业的需求,重新思考课程教学及实践环节设置,从而完善对环境类专业应用型人才的全方位培养[2]。在新的时代条件下,环境类各个学科的教学实践均面临着新的考验,我们需要思考如何有效开展结合实践的优质教学,如何将新兴的教学手段应用于传统的课堂教学,如何积极调动学生的积极性,从而最终提高教学质量。作为环境工程专业的核心课程,“固体废弃物处理与处置”课程更应该以学科前沿、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”[3]。本文将基于OBE教育理念,立足于本课程现状及不足,从课程的培养方式、教学模式和评价机制三方面展开,以“多方协同-多元教学-多层保障”的思路,进行“固体废弃物处理与处置”教学改革或创新。

1.环境“新工科”创新人才的需求

“新工科”教学改革方案的制定以及复合型人才的培养应建立在对企业人才供需分析基础上。因此本文对环境相关企业用人的需求进行了深入分析(如图1所示)。随着环境问题的日益严重以及人们对环境问题的日益重视,我国环境市场越来越壮大。我国环境企业主要在废旧资源回收处置、环境技术服务、污染设施运营管理、环境贸易与金融服务、环境咨询服务等方面,社会对环境领域的复合型创新人才的需求日益加剧。

新工科建设的首要任务是培养具备综合能力,同时具有丰富实践经验的复合型人才。这要求学生能够了解国内外环境技术的研究进展,掌握相关治理技术的基本原理,并具备以全局性眼光整合多领域知识进行综合的理论分析或研究。在这样的背景下,传统的以教师为中心的重理论型教育模式已无法满足新时代的要求。因此,为培养满足企业要求的复合型技术人才,可在教学过程中增加学科前沿发展理论和技术等相关内容,对现有的教学方式、教学思路等进行适当的改革。换句话说,教学过程应从传统的以教师为核心逐步转向以学生为核心,旨在培养学生解决实际问题的能力、独立思考的能力以及创新创造力[4]。

2.“固体废弃物处理与处置”教学现状分析

为了响应环境工程教育认证的目标,以“OBE”模式为基础,本课程前期已不断进行摸索和改革。例如建设线上“数字教学课程”,力求线上线下同步教学,但在实施过程中,收效甚微。总结近几年的教学经验,本课程教学仍然存在不可忽视的问题。

(1)综合性强、涉及面广,但教学学时有限

本课程作为专业核心课,是集水、气、固废污染与治理的综合性课程,因此内容繁多、综合性强。此外,随着科技的发展,环境领域技术也在更新换代,除了教材的知识外,本课程还需要延伸知识涉及面。目前,该门课程总教学42学时,其中实验教学12学时,因此理论教学仅剩30学时。课程教学中,教师只能尽量通过压缩内容、提炼精华来完成教学任务,提升了教学难度,也导致学生对于课程知识的掌握有限。

(2)实验不便开展,缺乏实践环节

图1 环境相关企业技能人才岗位情况

图2 “多方协同-多元教学-多层保障”的课程改革思路

实践能力是将课堂知识转化为实际应用的重要考核指标,是提高学生综合素质的基础,更是培养具备以全局性眼光整合多领域知识从而进行综合理论分析人才的必要过程[5]。固体废弃物的实验与大气、水处理实验相比,更为综合、复杂。一些典型的实验,例如生物堆肥、焚烧、发酵等,要么耗时较长,要么操作困难,难以在实际课程中开展,而便于开展的破碎、筛选等实验又无法提高学生的实际应用能力。校外实践则是以参观实习的方式进行,比如参观垃圾填埋场、垃圾焚烧场等,学生走马观花,无法锻炼实践能力。因此,实践一直是本课程的薄弱环节。

(3)教学模式与评价方式匹配度不够

固体废弃物处理与处置是一门综合性的学科,这种专业课需要多方面的知识累积与延伸,学生“自主”性对于本课程知识的掌握与灵活运用至关重要。本课程虽已有革新,一方面建立了“数字课程”,提倡学生“线上”与“线下”共同学习,弥补课时不足的问题;另一方面,通过布置案例任务,让学生课后查阅文献,提高学生对固废相关前沿研究的了解。但因目前考核方式仍然较为单一,重视卷面、作业评价,仍然无法评价学生综合能力,无法驱动学生“自主”学习兴趣。最终,学生还是为分数而学习,无法实现“OBE”理念“成果导向、以学生为中心”的目标[6]。