《环境工程学》课程体系及教学模式的改革探索

彭燕　王筱虹　黄晓武　张发根

摘要：《环境工程学》是广州大学环境科学专业重要的主干课程之一，根据多年教学实践，分析存在的问题，提出相应的改革措施并实施，通过对课程的基础理论知识与学生实践应用能力培养的整合，教学模式的改革与实践，提高了课程教学质量，增强了教学效果，提高了学生分析问题和解决实际问题的能力以及专业工程实践能力。

关键词：环境科学专业；环境工程学；教学模式；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）04-0129-03

《环境工程学》是运用工程技术和有关学科的原理和方法，保护和合理利用自然资源，防治环境污染，以改善环境质量的学科[1]。《环境工程学》课程是环境科学专业重要的主干课程之一，且是为数不多的涉及工程教育的课程，旨在使学生系统地掌握环境工程的基本原理、基本方法，较全面掌握水与废水处理、大气污染、固体废弃物管理、噪声污染控制的基本概念、原理和工艺特性等，课程强调理论联系实际，用理论指导实践去解决各种环境问题[2-4]。按照人才培养目标，应使环境科学专业学生通过本课程学习，了解环境工程的最新进展，培养学生独立分析和解决环境工程问题的基本素质与创新能力，为以后从事环境治理技术工作、科学研究与设计奠定良好基础。

一、环境科学专业《环境工程学》开设现状

目前全国高校的环境科学专业基本都开设了相应课程，如北京师范大学开设的《污染控制工程基础》，清华大学开设的《环境工程原理》，同济大学、广西师范大学、吉林师范大学等开设的《环境工程学》等[5-7]。据调研，大部分学校将本课程开设在第六学期，授课对象是三年级学生，其中同济大学[7]结合自身环境工程学科的特点，将环境科学专业的《环境工程学》分为环境工程学1和环境工程学2，分两个学期讲授，环境工程学1让学生系统学习水污染控制，环境工程学2则系统讲授大气、固体废物污染控制原理与技术等。

广州大学自2003年招收首批环境科学专业学生起，围绕《环境工程学》课程体系，开设了理论课、实验课、课程设计和课程实习。从2003～2011级，该课程体系的所有教学环节均安排在第七学期，其中理论课54学时，实验课36学时，课程设计和课程实习均为一周。但是经过9年的教学实践发现，学生第七学期安排了毕业实习、《环境影响评价》（54学时）以及《土壤污染的诊断与预警方法》、《环境规划》和《环境信息系统》等课程，学习任务较重；另外，由于该学期是学生复习考研的关键时间段，尤其近两年，考研学生数量不断增加，学生投入到本课程的学习精力有限，教学效果也受到一定影响。为改变这一状况，在制订2012教学计划时，课程组进行了改革，将理论课和实验课调整到第六学期开设，课程设计和课程实习仍然在第七学期，并根据前期教学实践发现学生学习了《环境学概论》等基础课程，具备了环境学的基础知识，但对工程问题接触较少，并考虑到课程内容多，而教学学时相对紧张以及工程类课程需要更加注重学生动手能力和实践能力的培养等，将理论课和实验课的学时分别增加为64和48学时。

目前广州大学《环境工程学》教学体系为：（1）理论课程（64学时），主要涵盖水质净化与水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物污染控制工程及资源化方法、噪声污染防治技术。（2）实验课程（48学时），内容包括混凝沉淀、曝气充氧、完全混合式活性污泥法处理装置的控制运行实验、SBR法计算机自动控制实验及污泥特性参数测定、活性炭静态吸附、废水处理工艺运行效率对比、粉尘物理性质的测定、工业设备噪声测量、除尘器性能测定、气态污染物净化和固体废物分离特性实验。（3）课程实习（1周），广州市某污水处理厂跟班实习。（4）课程设计（1周），污水处理厂工程初步设计或除尘系统设计。

二、教学过程中存在的问题

通过多年教学实践、查阅文献、与同行交流等，发现在《环境工程学》的教学过程中，普遍存在以下几个问题。

1.环境科学是发展中的学科，新概念、新理论、新技术和新工艺层出不穷，但教材和资料滞后现象比较严重。另外，教材内容均以水、气、固废、噪声为主线，以各工艺理论知识分别讲解，完整工程实例很少或基本没有，而在实际工程中，污染物的处理往往需要多个工艺组成，仅按教材内容教授，对学生建立起完整的工艺流程概念有一定难度[8]。

2.教学手段与方法较单一[9]。理论课教学过程中，仍是以教师教授为主，学生被动地接受知识，学生的主体地位没有得到充分发挥。

3.工程类实验课程的教学目的不够明确。《环境工程学实验》主要是帮助环境科学专业学生掌握环境工程学的实验方法、手段和技能，熟悉環境工程实验的基本程序[10，11]，培养学生在环境科学与工程领域内的分析问题和解决问题的能力[12]，应区别于《环境监测实验》中重在掌握环境中各类污染物的监测方法、原理及操作程序等教学目的。

4.课程实习内容单一。课程涉及内容广泛，与实践联系紧密，通过实践认知，学生可以清楚地了解一些污染物污染特征，污染物的处理转化过程，污染对环境、经济多方面的影响，等等，因此课程实习对于学生理论知识的转化、强化有重要作用[13，14]。但由于普遍存在联系实习单位难（学生实习期间，不但不会给单位带来直接的效益，反而会增添一些安全隐患），目前该课程实习安排均存在实习内容少，方式单一的问题。

5.理论教学、实验教学、课程设计、课程实习等由多位教师分工负责，互相之间存在联系和渗透不够，甚至有相互脱节的现象。

三、教学改革的探索与实践

根据以上对《环境工程学》教学过程中存在问题的分析，结合教学现状，基于广州大学环境科学专业2013人才培养方案中不断提高学生的实践创新能力和社会适应能力，努力培养高素质创新性应用型人才的指导思想，开展了如下内容的研究。

1.合理选择教材，精心安排教学内容。目前的《环境工程学》教材主要有《环境工程学》（郑正主编，科学出版社），《环境工程学基础》（张振家主编，化学工业出版社），《环境工程学基础》（王新主编，化学工业出版社）和《环境工程学》（蒋展鹏主编，高等教育出版社）。我校该课程一直沿用的是蒋展鹏主编的《环境工程学》，该教材系统论述了环境工程的基本理论、污染防治技术与污染控制工程及发展趋势，主要包括三篇内容，涉及四大污染控制工程，该教材从2013年3月开始已经出版到第三版，第三版在原有体系的基础上，吸收了近年来环境工程学领域在理论、工艺、技术和标准等方面的新发展和新成果，并对大气污染控制工程的个别章节作了部分调整，例如增加了机动车污染控制技术，弱化了大气污染物稀释法控制内容。总的来说，该教材满足了环境科学专业环境工程学教学要求，但是内容范而多，相对于环境工程专业水、气、声、固废四门课程共180学时的教学时数，要在64学时内完成环境科学专业《环境工程学》的课程教学，必须要在教学内容上进行适当的选择，突出重点。另外，需要为想继续深入学习以及准备考取环境工程专业研究生的学生推荐各部分污染控制工程的适当参考教材。

2.开展案例教学。《环境工程学》是一门与实践紧密结合的课程，包括水处理工程、大气污染控制、固废处理、噪声污染防治等环境污染治理各方面的学科知识，为了使学生能够接触更多知识，必须要提高学生学习的主动性。在该课程中开展互动式案例教学有利于激发学生学习热情，发挥学生的主体作用，便于深刻理解所学理论知识。

我校位于广州大学城，城内共有10所高校，面积达30平方公里，教学中从大学城范围内的一些具体环境工程案例开始，如结合学生在环境监测实验课程中获得的校园水质监测数据，学生饭堂油烟的收集与处理，大学城生活垃圾收集、转运等具体案例，运用“讨论式”教学方法，让学生通过分组的形式进行调查讨论，或结合工程实例进行水、气、声、渣的综合分析，由老师适当补充重点、难点内容，最后形成完整案例供学生参考。

3.积极采用先进教学手段。目前的教学虽辅以PPT，但仍以文字为主，在以往教学基础上，进一步完善了《环境工程学》多媒体教学课件，并通过配以工艺动画、构筑物实例详细照片、仿真软件以及工程实际问题等，加深学生对抽象理论的理解，巩固所学的知识。另外，从实际资料中选出代表性事例，经过综合加工整理给学生以实感，利用教师外出考察、实习等机会拍摄部分污染控制工程构筑物的照片、工程设备的实物照片等，增强教学的生动性、直观性和实用性，加深学生对环保治理工艺和构筑物的理解。

4.明确实验课程教学目的，完善测试手段。在《环境工程学实验》教学中，不断引导学生建立工程实验的概念，区别于监测实验中以掌握环境监测的基本理论和原理、主要的环境污染物的监测采样技术、实验室分析原理和过程的学习目的。环境监测实验中学生已经系统掌握了常规物质的监测方法，例如对化学需氧量CODcr的测定，已经有了重铬酸钾回流法测定COD的实验，而环境工程实验如完全混合式活性污泥法处理装置的控制运行实验中多次有测定COD的内容，增加COD测定仪，无需再用回流法测定。在曝气充氧试验中，对溶解氧的测定使用溶解氧仪，无需用碘量法，这样可以加强学生对有关仪器的使用和掌握，也突出了实验方向，有利于學生理论与实验过程的结合。在粉尘物理性质的测定中，通过采样，获得颗粒物质量浓度后，重在对结果的分析，例如将当天的测定结果与广州市环保局的环境空气质量日报进行比较，初步讨论污染控制对策，等等。

5.实习点的选择及结合实习开展课程设计。结合环境工程专业的实习企业及各类实习基地，在条件许可的情况下，尽可能充分利用，丰富课程实习地点，或者选择包括各污染要素综合治理的实习企业，课程设计内容与实习内容紧密结合。

6.将学生参与的挑战杯和创新实验项目引入课堂。广州大学环境科学与工程学院的定位是科研教学型，近年来，环境科学专业的教师承担了大量的科研课题，环境科学专业学生在老师指导下，紧密结合教师科研，积极参与了“挑战杯”科技学术竞赛活动和各级大学生创新训练项目，而在完成项目的过程中，学生除了参与实验外，还需完成学校组织的中期检查（逐项汇报项目进展情况、取得的阶段性研究成果、遇到的问题以及下一阶段工作计划）和结题汇报（项目实施过程中的收获与体会、取得的成果）等各环节，并进行答辩。《环境工程学》课程安排大三下学期，参与项目的同学基本都处于结题阶段，各项研究资料准备很充分，而学生的研究往往涉及到环境的方方面面，在本课程教学过程中，将学生参与的项目引入课堂，让完成较好的学生上台讲演，与同学分享研究成果、心得，并结合课程知识，探讨项目成果解决实际问题的可行性等。例如，2012级学生在课堂与同学们分享的项目包括《丁二酸改性稻草吸附钍的研究》、《榕树气生根诱导净化重金属废水的研究》以及《含铊冶炼废水微生物絮凝处理技术的研究》等。

四、结论

为了解《环境工程学》课程体系经过改革后的教学效果，课程结束时，对任课班级的同学进行了问卷调查，主要内容包括对课程感兴趣程度，课堂教学信息量大小，讲授思路条理是否清晰，重点难点掌握是否准确，有无理论联系实际，课堂展示构筑物或设备实例照片和仿真软件播放对理解相关教学内容是否有帮助，以及课堂引入同学创新训练项目，且探讨项目成果解决实际问题的可行性是否必要等问题，绝大部分同学对教学效果持肯定态度。

通过对《环境工程学》课程体系多方位的教学改革与实践，开展课程的基础理论学习与学生实践应用能力培养的整合教学模式，使学生成为课程教学的主体，激发了学生学习兴趣，提高了学习积极性，进而提高了《环境工程学》的教学质量，增强了教学效果，达到使学生系统地掌握环境工程的基本原理、基本方法，较全面掌握各环境污染物处理工艺特性，培养了学生独立分析和解决环境工程问题的基本素质与创新能力。

参考文献：

[1]蒋展鹏.环境工程学[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2]刘冰，赵承美，余国忠，等.环境工程学教学改革研究[J].考试周刊，2012，（11）：11-12.

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