“固体废物处理与处置工程”课程建设的探索与思考

陈坦 杨婷 金军

摘  要：“固体废物处理与处置工程”课程在环境科学、环境工程专业的培养方案中具有重要意义，属于专业核心课程、骨干课程。在人才竞争和工程实践双重需求的驱动下，以理论与实践紧密结合为突破口，不断设计“沉浸体验式”教学环节，是提高教学质量、激发学生兴趣的可行方式。以“新工科”建设为契机，带领学生到工程现场授课，让学生边学边看边想，更直观、更生动;课堂教学反思原理思维与知识能力的教学关系，将考核纳入学习的环节中，引导学生不断思考。后续建设中，还将配套开发实验课，不断整理工程实践案例，努力加强课程思政元素的挖掘。

关键词：固体废物处理与处置工程;课程建设;实践;持续改进;课程思政

中图分类号：X705    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2022）11-0030-04

我国正在大力推动生态文明建设，不断向可持续发展转型，需要大量具有坚实知识基础的环境科学与工程专业人才。应对现实和可能的环境问题，保障生态文明建设的落实，是当前环境保护人才培养的目标，广大民族地区对这类人才的需求尤为迫切[1-2]。环境科学与工程是交叉综合的新兴理工科专业，随着新材料、新工艺的开发和国家产业结构的调整，面对的环境问题将更加复杂，治理与管理需求将更加精细，对本专业培养的人才要在综合能力方面有更高的要求，“新工科”建设势在必行。“新工科”建设，既是教学体系的变革，需要在人才培养过程引入产业方这一人才去向终端反向参与[3]，还要从课程衔接、课程内容、教学方式、课程资源等方面探讨课程改革[4]。一方面是人才竞争的需求，对人才的定义更加多元，具备能够胜任实际工作能力的人才往往更受重视，更有竞争力;另一方面是工程实践的需求，现实中环境保护行业备受关注，环境保护的各个方向都急需大量具备胜任能力的专门人才。人才竞争和工程实践的双重需求驱动，共同促使环境科学、环境工程专业的培养方式持续变革，落实到课程中就是新教法、新观点、新知识、新模式的有机整合。就业机会的外部压力和质量提升的内在压力，共同激励高等院校自觉投入教学改革中。

固体废物的污染控制与资源化利用是环境科学与工程专业重要的研究和实践领域，资源丰富、开发较晚的民族地区对于本领域的需求更加突出[5]。“固体废物处理与处置工程”正是本专业本科生了解该领域知识和思路的入门课程，在专业人才培养体系中的专业骨干课程、核心课程。如何设计教学环节让该课程受到学生欢迎，为学生带来更多收获，让学生的能力有更长足的提升，正是环境科学与工程专业教学改革探索的根本。本文将总结近年“固体废物处理与处置工程”课程的教学情况，结合“新工科”的要求构思课程持续改进的方向和措施。

一、课程定位与现状

本课程在专业知识体系框架的搭建中具有重要作用。环境科学专业主要面向环境问题的发现、溯源和环境评价管理培养人才，工程实践是该专业知识体系中不可缺少的一条主线;环境工程专业主要培养污染控制和生态环境修复方面的工程人才，给排水工程、大气污染控制工程、固体废物全过程管理、环境模拟与评价等方面不同深度的课程逐渐开始横向建构专业知识体系。“固体废物处理与处置工程”是环境科学专业工程实践课程主线的组成课程，是环境工程专业一级专业骨干课之一，紧随“环境微生物学”“环境监测”“环境化学”和“环境工程原理”，与“水处理工程”“大气污染控制工程”等课程共同为学生搭建专业知识体系。

目前，本课程针对大三学生开授，共计2学分，每周2学时，为环境工程专业必修课、环境科学专业选修课，教材选用蒋建国编著的《固体废物处置与资源化》（化学工业出版社，第二版）。课程主要介绍固体废物的管理现状与原则、产生与特性、收运、预处理、危险废物的特殊处理方法和一般固体废物的通用处置方法，本质上是固体废物全过程管理的总论，为学生后续学习和工作中遇到固体废物问题提供解决思路。本课程目前的特点主要有：（1）固体废物的问题普遍，工程实践背景强，政策对技术的导向性突出;（2）课时短，以固体废物的客观认识和管理原则理解为主要授课目标;（3）课堂讲授内容需要配套实验课、设计课和实践实习类课程的支持。从课程的授课评价来看，学生比较欢迎，2016年秋季学期开设至今，学生对课程的评价分数分别为92.33、94.97、96.68、95.12和96.84分。

课程考核也是学习环节的一部分，由过程考核成绩（平时成绩、期中成绩）和期末考核成绩共同构成，命题具有一定的难度，侧重考查学生对知识的理解，引导学生利用学到的知识去分析和解决实际问题。期末考核为命题设置具体情境，尝试将学生角色变换为工程师和管理决策者，以“沉浸体验式”考核传导工程实践的压力和需求。同专业领域课程衔接上，硕士研究生阶段的固体废物管理课程侧重政策—技術—管理的配合和特定处理处置技术方面的讨论，本科生课程组层面，尚未开设配套实验课程，配套设计课程侧重培养学生对通用处置技术规范的了解和使用，配套实践实习受专业实习课程组织安排影响，不连续开授。

二、“新工科”建设探索

“固体废物处理与处置工程”是专业核心课程，在“新工科”建设中的改革迫切性和提升空间都较大[6]。“以学生为中心”，理工科人才培养的模式核心可能向“实践+”转变[7]。本课程的改革探索以增强实践性和实用性为出发点，由授课教师团队带领学生赴民族地区某省级危险废物和医疗废物处置中心在工程现场授课，试验“教师—工程师—学生互动”“理论+现场教学”的教学模式，学生边学、边看、边讨论、边动手，将知识体系和工程实际紧密结合。

（一）教学过程组织

现场教学活动为期八天，教师合理安排授课、实地参观、与工程师交流等环节，师生同吃同住，教师随时答疑，促进学生深入、详尽、准确了解课程所体现的本专业方向知识体系和主体工艺特点。现场教学活动的开展探索了将工程实践与课堂教学相融合的教学方式。

授课过程强调对学科基本原则的理解、基本思维方式的建立和通用工艺关键点的掌握。基于固体废物概念范围广、种类更新快、技术专一性强的特点，弱化具体特种废物的处理处置方法，着重夯实基础。补充讲解生活垃圾分类、全面禁止“洋垃圾”进口等固体废物管理领域至关重要的新举措，预测固体废物处理与资源化领域的发展趋势。强化师生互动，通过学术前沿、政策指导、重点问题的讨论激发学生兴趣，引导学生通过联想、思辨构建知识体系，将环境伦理、爱国主义等思想政治要素体现在工学课程中。

为打通理论知识与实践实际的衔接，现场教学活动安排了现场参观和工程师交流，让学生对工程实际建立直接认识，了解本专业的重要性，强化专业认同感和学习兴趣。安排选课学生参观了危险废物的焚烧、物化处理、固化/稳定化处理、安全填埋等工艺设施，使学生了解了危险废物的鉴别方法和规范流程，认识到了物联网、云智能等新理念、新技术对固体废物管理水平全面提升的作用。危险废物和医疗废物处置中心各部门的负责工程师与学生面对面交流，从工艺原理、技术特点、日常运行到职业发展、从业体会等方方面面不断沟通，学生踊跃提问，了解工程师们的工作方式和心态是工科在校生的迫切需求。

（二）经验与思考

第一，有必要提前做好工程实践思维培训。大部分学生第一次走进工程现场，一方面有学生非常兴奋，表示这就是自己想象中的职业，将来就想在这里工作，另一方面有学生会感到失望，觉得工程实践现场没有实验室、电视里那么“高大上”。教师有必要在出发前为学生做好工程实践思维培训，引导学生认识工程实践，认同自己的专业。一是介绍工程现场与实验室的不同，不仅仅是对于实验室的简单放大，而是多工序、多部门的组织协调;二是告诉学生工程实践中的工艺都是从实验室走出来的，但在实际应用中会遇到各种各样的困难，需要现场的工程技术人员创造性解决;三是养成良好的工程现场工作习惯，养成良好的安全意识。

第二，授课内容如何与其他先修课程、后续课程衔接，如何在集中授课中突出重点，如何引导学生构建全过程思维方式，值得进一步探讨。部分学生反映，授课方式虽新颖，但是授课集中，一旦分神就无法跟上，突然集中上课抓不到课程的重点，不了解为什么上这门课、这门课与其他课程有什么关系。这就为授课教师团队提出了新问题，新的授课方式要能解决部分工科课程脱离实际的问题，但也要在教学方法、教学素材筛选、教学进度安排方面深入探讨、改革。

第三，返校后继续开展教学实验、集中答疑、重点知识串讲，有利于学生进一步消化吸收知识并学以致用。按照现有的教学管理制度，集中授课后需要等待相当长时间才能开展考核，学生反映知识内容遗忘较多，集中在考前复习效果不好。本次教学试验活动采用集中授课返校后穿插教学实验、集中答疑、重点知识串讲等方式，继续促进学生思考课程知识，认识知识在实际中应用的方式。

三、授课和考核的尝试

授课过程中，是讲授具体的知识、培养必需的能力重要，还是在大学阶段了解更抽象宏观的原理、训练科学辩证思维方式更重要，一直是教师不断反思的难题。侧重前者，授课过程可能囿于具体的公式、图表;侧重后者，则有空中楼阁之嫌，不利于学生理解原理和思维都是来源于实践，还应回到实践的道理。目前的授课以前者为基础，不断加强对后者的引导。课程中注意引入设问，采用师生问答、学生辩论等方式，不断促进学生去从不同角度思考，体会工程实践中往往不是去构建“唯一解”，而是去寻找“最优解”。如结合工程实例，请学生讨论“某生活垃圾焚烧设施的烟气处理顺序为热交换回收热量→粉末炭吸附+布袋除尘→湿法脱酸”的工艺设计原因和优劣势。

本课程工程性、实践性强，要求学生在学习过程中尽量参与，投入足够多的时间和精力思考、观察，要求学生在理解知识原理的基础上，尝试学以致用，去认识和解决实际问题。基于此，本课程拟在考核方式上进一步改革：（1）课程总成绩由平时成绩、期中成绩和期末成绩构成，为强化学生进一步重视学习过程，成绩比例分别调整为25%、35%和40%。（2）期末成绩以考查方式给出，学生可在下列三项中任选其一完成：A.回答习题集，B.专题研究汇报，C.十分钟面试。考核方式A给出某城市的固体废物处理处置情况作为背景，要求学生“作为B市固体废物管理的主要技术负责人”回答开放、综合的问题，重点考查学生对知识的理解和运用，让学生带着身份有责任感地思考答案。考核方式B要求学生紧密围绕固体废物处理、处置与资源化领域选题，可涉及废物鉴别、投放收运、处理处置、资源利用、综合管理等方面的新理论、新技术、新方法、新政策，侧重考查原理的运用和设计。考核方式C以必答题和选答题结合的方式进行，考查学生对知识理解的深度和短时间解决问题的能力。

四、课程持续改进设想

第一，针对配套实习实践环节仍然薄弱的问题，加快配套实验课程开设准备，是本課程下一阶段的重点工作之一。结合学院实际条件和课程授课内容，拟开设生活垃圾的基本性质分析、含重金属危险废物的浸出毒性、生物质废物好氧堆肥与产品评价、易降解有机物的最大产甲烷潜势测定等实验，在考虑可操作性的基础上尽可能覆盖课程知识体系。实验拟采用半开放形式，由授课教师设置主题、给定主要器材，学生分组后根据自己的兴趣设计具体实验目标和方案，师生讨论确定再具体操作。以综合探索型实验为主，条件允许时以工程实际问题为背景，开设长时间开放式综合实验（如暑假开设2周的综合实验）。

第二，针对本领域技术发展快，授课内容与工程实践脱节的问题，编制工程案例集，这也是本课程改进探索的紧迫需求。工程案例集具有包容性，可随时增加新的内容，反映工程实践的最新进展，也便于其他课程师生选用和补充。内容上，不仅展现固体废物处理处置与资源化领域的工程措施与效果，还可以梳理固体废物管理方面政策、法规、指导思想的演进路径，总结本领域具有里程碑意义的公共事件和应急处置的实践经验。案例集不仅包括上述内容的文字和图像描述，还应有课程知识点载体、授课引导方式、思政元素挖掘与融入等设计。

第三，针对本领域技术发展和落地具有鲜明的政策主导性特征，但课程讲授长期以技术思路和细节为主的问题，结合课程思政建设加强政策法规的梳理和介绍，是本课程下一步改进的方向之一。重点使学生理解不同发展阶段和发展诉求对环境质量和管理措施的认识是动态变化的，由此，固体废物管理的指导思想、总体原则、法律法规、技术规范、技术经济政策等都需要逐步在授课体系中体现。尤其是党的十八大以来，生态文明建设被提上新的高度，“绿水青山就是金山银山”理念落实到社会经济发展上，近年来，碳达峰、碳中和目标正进一步倒逼产业结构和发展方式转型，固体废物管理领域的政策法规介绍日益重要。

五、结语

“固体废物处理与处置工程”课程是环境科学与工程专业培养方案中重要的专业核心课程和骨干课程，上承“环境微生物学”“环境监测”“环境化学”“环境工程原理”等专业基础课，与“水处理工程”“大气污染控制工程”等并行，开启学生对固体废物管理方向的基本认识，积累基础知识。固体废物管理领域的实践快速发展，对问题的认识也愈发深入和多样。如何建设“固体废物处理与处置工程”课程，使学生感兴趣并能学到知识、培养能力，是课程不断改革的动力和目标，理论与实践更紧密地结合是本文尝试的思路。教学全过程侧重“沉浸体验式”师生、生生互动，所有教学环节都作为引导学生思考的重要契机。融合“新工科”建设将课堂讲授安排在工程现场，将授课与参观实习相结合，教师讲解和工程师交流相结合;改革考核方式，尝试习题、专题研究、面试相结合，重在考查学生对知识的理解和应用，强调能力培养和思维方式的训练。配套建设实验课程，将工程实践案例作为课堂教学的素材和补充材料，不断深入课程思政建设，是持续提高课程建设效果的重要方向。

参考文献：

[1] 陳坦，金军，王英，等. 民族院校环境工程专业的建设特色与培养方案调整初探[J]. 教育教学论坛，2019（31）：119-123.

[2] 陈坦，金军，王佩，等. 民族院校环境工程专业学生的就业意向浅析[J]. 教育教学论坛，2020（43）：101-103.

[3] 陈坦，金军，王英，等. 民族地区环保工程新型人才培养方式改革的设想[A]//新时代高校环境教学改革与创新研讨会组委会. 新时代高校环境教学改革与创新研讨会论文集（2019）[C]. 北京：高等教育出版社，2020：317-321.

[4] 梁文俊，刘佳，李坚. 新工科视角下环境类专业学位课教学改革探索[J]. 教育教学论坛，2021（32）：47-50.

[5] 辛毅，曹斌，吴燕红. 民族地区经济发展与工业固体废弃物污染的库兹涅茨曲线分析[J]. 中国人口·资源与环境，2014（11）： 83-86.

[6] 刘彦君，王建兵，王春荣，等. 工程专业认证背景下《固体废物处理与处置工程》课程考核改革与实践[J]. 广州化工，2021（04）：131-133.

[7] 郭名静，熊鑫，曾立庆. “实践+”为核心的理工类本科人才培养模式的研究[J]. 实验室研究与探索，2021（08）：203-207+212.

基金项目：本文系2020年度中央民族大学“一流本科课程”建设项目“环境科学大类专业化学原理课程组建设”（项目编号：KC2050）;2021年度中央民族大学“一流本科课程”建设项目“理论与实践融合的环境化学课程组建设”（项目编号：KC2112）研究成果之一。

作者简介：陈坦（1986—），男，博士，中央民族大学生命与环境科学学院副教授，研究方向为环境科学与工程专业教学及科研;杨婷（1989—），女，博士，中央民族大学生命与环境科学学院副教授，研究方向为环境科学与工程专业教学及科研;金军（1971—），男，博士，中央民族大学生命与环境科学学院教授，研究方向为环境科学与工程专业教学及科研。