环境工程专业“五位一体”实践教学体系的构建

王家宏 丁绍兰 王先宝 侯银萍

陕西科技大学环境科学与工程学院 陕西西安 710021

随着国家环保问题日益严峻，环保标准不断提升，对环保人才的要求也越来越高，要求学生在掌握扎实专业基础知识的同时，能够理论联系实际，学会用工程技术和手段来解决环境污染问题[1]。国家对从事环保专业工程设计活动的专业技术人员，从2005 年开始实行职业准入制度，纳入全国专业技术人员职业资格证书制度统一规划管理。在注册环保工程师资格考试内容中，不仅需要扎实的基础理论和专业知识，还需要较强的工程实践和设计能力[2，3]。作为环保企业来讲，希望所引进人才具有独立解决问题的能力和工程设计能力，因此实践教学在环境工程专业高等教育中具有举足轻重的作用，它不仅是理论教学环节的必要补充，也是是激励和引导学生主动学习和掌握知识的动力源泉，是培养学生的实践动手能力、工程意识和工程设计能力的必要条件，是将知识转化为学生的能力、智慧、精神的必要途径[4-6]。

环境工程专业实践内容主要包括专业实验、课程设计、生产实习、毕业实习和毕业设计等环节，重点培养学生动手能力和工程设计能力。各个实践教学环节都有自己的重点内容和侧重点，但各实践教学环节之间缺少关联，导致学生学习知识碎片化严重，从而导致学生工程设计能力和解决复杂工程问题能力不足，因此有必要对环境工程专业实践教学体系进行改革。以陕西科技大学环境工程专业为例，根据目前环境工程实践教学环节存在的问题，提出构建“五位一体”实践教学体系，将专业实验、课程设计、生产实习、毕业实习和毕业设计5个关键实践教学环节相互关联，互相验证，从而形成“理论→工程实践→再理论→再工程实践”的认知循环，让学生真正将知识化为能力和智慧，从而提升学生工程实践能力和解决复杂工程问题的能力。

1 环境工程专业实践教学存在的问题

(1)专业实验部分主要完成课程实验内容，主要让学生了解常规参数测定方法、典型工艺运行原理和运行特点，能很好地锻炼学生动手能力，加深对书本知识的掌握，但学生对实验条件下获取的工艺运行参数能否在实际中应用、对工程设计是否具有指导意义等仍没有清晰的认识。

(2)课程设计部分主要针对某一设计任务完成环保污染治理工艺设计计算、主体构筑物设计等内容，但学生对自己课程设计内容的参数选择、构筑物尺寸等在实际中是否合理、能否达到实际工程设计等方面缺乏充分认识，也无法在实际工程中得到充分验证。

(3)生产实习主要在发展相对成熟的城市污水处理厂进行实习，主要了解污水处理厂的工艺流程、主要设备、管网、分析化验以及日常管理等方面的知识，但由于学生实习期间，污水处理厂一般都处于正常运行阶段，看不到构筑物的内部结构和潜水设备等，再加上实习时间短，学生只能了解工艺流程和主要构筑物尺寸及环保设备，而对本工艺的设计过程、工艺流程设计思路、主体构筑物尺寸计算以及环保设备的选型原则等方面没有深入了解，从而导致学生实习结束后，只知道实习单位实际工程的主要工艺流程及其工作原理，而对具体设计思路还是不清楚，无法锻炼学生工程设计能力。

(4)毕业实习和毕业设计环节脱节，毕业实习内容与毕业设计内容不一致，毕业实习内容与生产实习内容出现重叠，主要了解环境污染防治工艺的基本原理和方法，无法了解工程设计思路、具体设计计算方法和参数选择等方面的内容。毕业设计过程作为独立的单元只停留在理论设计阶段，也无法在实际工程中得到验证。

由此可见，环境工程专业实验、课程设计、生产实习、毕业实习和毕业设计等是相互孤立的5个主要实践环节，学生动手能力得到一定提高，但工程设计能力提高有限，缺少工程设计意识，无法满足社会对环保工程师的基本要求。因此，有必要将专业实验、课程设计、生产实习、毕业实习和毕业设计5个实践环节结合起来，探讨实验教学、课程设计、实习和毕业设计等之间的关联，将理论教学、课程设计与实际工程结合起来，建立相互关联、相互印证的“五位一体”实践教学体系，让学生真正掌握工程设计思路和过程，从而使学生毕业后能直接进入环保工程设计部门从事工程设计方面的工作。

2 “五位一体”的实践教学体系构建

针对环境工程本科实践教学存在专业实验、专业课程设计、生产实习、毕业实习和毕业设计等主要实践环节相互脱节、无法相互印证、大大降低实践环节的效果、无法真正做到提升学生动手能力的问题，通过对环境工程专业实践教学环节中的实验教学、课程设计、生产实习、毕业实习和毕业设计等环节内容进行优化，建立相互关联、互为印证的“五位一体”的实践教学体系(如图1所示)，切实提高实践教学效果，提升学生的工程设计能力。

图1 环境工程专业“五位一体”的实践教学体系

2.1 建立课程设计和生产实习关联的专业实验内容体系

环境工程专业实验课程较多，主要包括水污染控制工程实验、大气污染控制工程实验、水力学实验、环境监测实验、环境工程微生物学实验等。但由于生产实习主要安排在城市污水处理厂实习，因此对专业课程实验中与城市污水处理相关的实验项目进行改革，构建以综合设计性实验为主的实验教学内容，模拟城市污水处理厂运行过程中的工艺过程，水质监测、微生物观察等方面的实验体系。如以生产实习单位工艺流程为基础，在水污染控制工程实验中增设相应水处理工艺实验(如氧化沟工艺、A2/O工艺实验等)，让学生在实验过程中了解该工艺的工作原理，设计方法以及运行管理等方面的知识，同时了解该工艺运行参数。在环境监测实验部分，增加城市污水处理厂常规监测项目的分析，让学生了解和掌握COD，SS，BOD，MLSS等常规项目的分析检测方法。在环境工程微生物学实验中开设城市污水处理厂污泥中微生物的观察和检测项目。通过对专业实验内容部分的改革，让学生既掌握课程实验的主要内容，同时也可在实习过程中看到理论实验是如何在实际环保工程项目中应用的，真正做到理论与实践相结合。

2.2 以专业实验和生产实习内容为依托构建课程设计内容

课程设计是环境工程专业有关工程实践能力培养的重要实践教学内容。如水污染控制工程课程设计主要根据设计任务要求完成某一单项污水处理厂的工艺设计，重点完成主要工艺流程中各构筑物的尺寸计算、设备选型、管网设计和平面图平面布置等任务。但往往课程设计内容停留在理论上，设计计算完成后，学生仍无法对设计内容做出客观的评判，不知道设计内容是否合理。因此，需要对专业课程设计的内容进行改进，如水污染控制工程课程设计任务，可以以生产实习单位环保工程(如氧化沟、A2/O等为主要工艺的城市污水处理厂)为背景，拟定设计任务，让学生根据设计任务开展课程设计内容。工艺设计参数可参考在水污染控制工程实验中获得的参数为计算依据，完成工艺设计。这样可有效地将专业实验、课程设计以及生产实习3个部分有机结合起来，可将专业实验部分内容在课程设计中进行应用，可将课程设计内容在实习过程中进行验证，同时在实验和课程设计的基础上，对生产实习单位的工艺有更深、更全面的了解，实习内容更加深入。

2.3 改革生产实习模式 在实习中验证专业实验和课程设计内容

在完成系统课程学习和训练的基础上进行生产实习。生产实习的单位以环境工程专业中典型污水处理、固废处理以及大气污染控制等相关的企事业单位为主。实习方式以集中实习为主、分散实习为辅，实习过程中工程师讲解、学生现场观测与图纸查询比对相结合，课本、网络和现场以及教师的答疑相穿插，实习结束时以实习报告、实习单位的CAD图纸和回报答辩相结合进行严格考核。为了完成图纸绘制同学在实习过程中必须认真测量、调研、记录、查询、比对图纸、完善数据和资料。这样就克服了正常工况掩盖的各种工程细节，提高学生的工程实践能力。同时，将生产实习单位环保工程项目的工艺参数、设备以及经济分析等与专业实验、课程设计等进行对比，找出专业实验、课程设计与生产实际的异同，分析其原因，从而将生产实习、专业实验和课程设计有机结合起来。

2.4 构建相互支撑的毕业实习和毕业设计环节

毕业实习和毕业设计是环境工程专业实践教学的最后一个环节。鉴于环境工程专业目前实习单位水质工艺单一等因素，环境工程专业要开展好分散实习，应突出陕西科技大学环境工程专业的设立背景，以化工行业三废污染源调查为切入点，利用生产实习机会深入了解行业三废治理现状与存在的问题，提出合理的措施与建议。在毕业实习过程中，掌握化工污染防治的特点，找出与生产实习的城市污水处理厂在运行、维护和工艺设计中存在的异同，从而有效掌握化工污染防治的工艺设计方法。本专业本科生课程设计主要以化工污染防治的工艺设计为主，将毕业设计内容和毕业实习内容有机结合起来。在开展毕业设计之前，在类似环保工程单位进行实习，掌握化工污染治理工程项目的设计方法和思路。在毕业设计过程中，充分调研类似环保工程项目设计方法，结合毕业实习单位环保工程实习经验开展毕业设计。

3 结语

陕西科技大学环境工程专业是以轻化工污染防治为主要特色的，注重学生工程实践和创新能力的培养。本专业将实验教学、课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)等关键实践环节有机结合起来，形成实验教学支撑课程设计、课程设计指导生产实习、生产实习验证实验教学和课程设计以及毕业实习和毕业设计相互支撑的“五位一体”实践教学体系。“五位一体”实践教学体系的实施增强了学生学习的积极主动性，提升了实验、课程设计、实习和毕业设计等实践环节的教学质量，实现从知识到智慧的转化，明显提高了学生工程实践、工程设计及创新能力。