面向产出导向的《环境工程原理》课程建设的研究

高常飞,杨启霞

(烟台大学 环境与材料工程学院,烟台 264005)

工程教育认证的核心内涵要求,各课程需建构面向产出导向的课程体系,并持续改进。专业课程在面向产出的实践过程中,以《环境工程原理》课程为例,在教学过程中实施质量监控,定期对毕业要求进行达成情况开展评价。建立面向产出的质量体系,即需要主要教学环节应建立与毕业要求相对应的质量控制要点[1]。聚焦评学,每个教学周期开展面向产出的课程教学合理性质量评价,而不是常规的教学检查。

烟台大学《环境工程原理》课程为48学时,教材采用清华大学胡洪营教授编写的《环境工程原理》[2]。本课程是对环境工程相关领域涉及的具有共性的“单元操作”进行研究的一门学科。从技术原理上看,种类繁多的环境污染控制技术可以分为:隔离技术、分离技术、转化技术三大类。将隔离、分离、转化等技术原理应用于具体的污染控制工程,将涉及流体输送、物质传递、热量传递、分离工程和反应工程等基本原理,利用单元操作基本原理对提高污染控制设施的效率有重要意义。因此,环境工程原理的主要内容包括环境工程原理基础、分离过程原理及反应工程原理这三部分[3]。

烟台大学环境工程原理课程紧密结合环境工程类的专业特点,围绕单元操作原理和应用为主题,系统介绍各单元操作的基本原理、基本计算方法及工程应用,使学生掌握各种单元操作的基本原理及典型设备的设计计算方法,提高分析和解决环境工程实际问题的能力。

一、课程改革

(一)课程教学目标设置

基于成果导向教育理念,环境科学与工程及环保设备工程专业的本课程目标必须符合毕业要求指标点。本课程设置教学目标3个,毕业要求指标点3个。如表1,本课程设置目标与毕业要求指标点对应相互支撑。

表1 课程目标与毕业要求指标点支撑关系

(二)面向产出导向教学内容设置及教学要求

1.教学重点与难点

教学重点:使学生掌握环境工程原理的基本概念、基本理论和相关计算:主要包括物料与能量衡算、流体流动、热量传递和质量传递过程的基本概念、理论、计算;使学生掌握分离过程的原理:主要包括沉降、过滤、吸收、吸附、离子交换、萃取、膜分离等基本分离过程的原理;掌握沉降、过滤、吸收过程的工艺计算和设计型计算。

教学难点:将隔离、分离、转化等技术原理用于具体的污染控制工程,培养学生分析问题和解决问题的能力。根据环境工程设计工艺要求和物系特性,对学生进行单元操作和设备选择的能力培养;综合已学知识对单元操作进行选择、设置,对工艺进行选择,提高对过程和科学的研究能力。

2.教学内容及教学安排

《环境工程原理》课程共计10章,本课程教学以解决实际环保领域工程问题为目的,培养学生工程意识,在工程设计过程中采用科学方法进行理论校核和系统计算,使学生具备解决复杂工程问题能力,为学生在行业发展中技术问题的研究培养工程理念。

(三)课程考核与评价方式

1.考核方式

本门课程采用平时成绩和期末考试成绩综合评定的方式,其中平时成绩占30%,期末考试成绩占70%[4]。

平时成绩(按30分)组成:课程作业占20分、出勤与课堂表现占10分。期末考试以教学大纲为依据,难度适中,题量适度,采用闭卷形式,考试时长120分钟。课程目标达成考核与评价方式及成绩评定,如表2所示。

表2 课程目标达成考核与评价方式及成绩评定

2.考核评价标准

如表3所示。

表3 课程考核评价赋分标准

二、面向产出导向课程改革效果评价

(一)教学效果评价

采用定量计算法对本课程的87名学生进行毕业要求的达成度评价,先依据已经确认合理、可靠的考核成绩计算出支撑毕业要求各个分解指标点的课程达成评价值[5];将课程达成评价值相加,得出该相应毕业要求指标点的评价值;以此计算出毕业要求各项指标点的达成度评价值;取其最小值,即为该毕业要求达成度评价值;最后对毕业要求达成度评价值进行分析和比较,开展教学反思与持续改进工作,从而保障各个教学环节、课程体系、教学大纲均能围绕毕业要求达成这个核心任务来实施。教学评价达成度自评结果如表4。

表4 教学评价达成度自评结果

(二) 课程目标达成度结果分析

基于课程考核成绩分析法计算数据,得到87名学生个体课程目标达成情况[6]。分析可知,课程目标1理想,是由期末测试环节支撑,大部分学生都在目标期望值之上;课程目标1和目标3比较理想,在目标期望值之上的个体数量较多,说明大多数学生对课程基本概念、计算、工程设计及数据校核的能力达到预期;课程目标2在期望值之下的个体数量明显增多,该目标主要考核学生精度设计的应用能力,说明学生理论联系实际的能力有待加强。由此说明,面向产出导向的课程教学总体目标达到了较好水平,课程改革及考核标准可较好反映学生对知识的掌握情况,教学评价方式合理。但课程目标2处于中等水平,说明在教学过程中需对学生部分个体进行强化知识点的理解,提高学生课前预习及课上参与度,激发学生对工程问题进行有益攻关和设计的兴趣,充分调动学生学习的主动意识。

(三) 持续改进措施

针对于此次课程目标达成情况,提出的改进措施:

课程目标1:继续加强环境工程原理基本知识概念和专业术语的教学过程,通过课堂练习互动的方式增加基础知识的巩固,达到强化基本原理理解的效果。课堂互动继续强化,让学生参与教学,热爱发言,提出疑问,把知识点的讲解深化到探讨和小组讨论中。

课程目标2:继续加强环境工程原理课堂教学过程,加深学生对各种工程环节设计,计算方法的选择合理性的案例讲解;结合平时作业增加习题讲解环节,提升学生应用基础知识分析和解决问题的能力。提高学生专业知识的重视程度,把专业知识和工程案例进行有机结合,强化工程问题的解决。

课程目标3:继续加强工程设计课堂教学和实践教学过程,加强实践环节,在工程实践案例教学的过程中,使学生熟悉各种工程设备运行原理和设计方法,提升工程问题处理的能力。给学生预留思考题和设计计算题,强化课下的自学能力。对工程设计中出现的问题及时解决,提高专业技能的掌握程度。

三、结语

《环境工程原理》是环境工程专业核心课程,在面向产出导向的课程建设过程中,对教学评价方法、教学设计、教学方式进行不断优化,使教学目标与毕业要求能够紧密结合,实现课程育人目标。以课程建设为抓手,科学合理设置评价指标点,学生对工程设计和工程问题的解决具有坚实理论基础,提高了毕业学生工程理念,丰富了学生工程视野,是应用型人才培养的有益尝试。