高职《环境工程原理》课程的改革研究

郭 军

(黑龙江生态工程职业学院 资源环境系，哈尔滨 150025)

教高[2006]14号《关于实施国家示范性高等职业院校建设计划，加快高等职业教育改革与发展的意见》明确提出，根据高技能人才培养的实际需要，改革课程教学内容、教学方法、教学手段和评价方式，建成一大批体现岗位技能要求、促进学生实践操作能力培养的优质核心课程。课程建设与改革是提高教学质量的核心，也是教学改革的重点和难点。高等职业院校要积极与行业企业合作开发课程，根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求，参照相关的职业资格标准，改革课程体系和教学内容。建立突出职业能力培养的课程标准，规范课程教学的基本要求，提高课程教学质量。课程的改革既是教学改革的关键，又是教学改革的难点，不攻破这一难点，就很难办出高职特色，也很难培养出社会需要的、适用的技术应用型人才。结合近几年化工类专业创新人才培养模式、教学内容、教学方法和教学技术改革的研究与实施[1]，作为高职环境监测与治理技术专业的重要技术基础课——《环境工程原理》课程也面临着改革。

1 课程内容的改革

《环境工程原理》是一门综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化学工业生产中各种物理过程或单元操作问题的工程学科，是环境监测与治理技术专业的一门主干课。本课程担负着由理及工、由基础到专业的特殊使命，即承担着工程科学与工程技术的双重教学任务。课程强调工程观点、定量运算、实验技能及设计能力的培养，强调理论与实际的结合，以提高分析问题、解决问题的能力[2]。因此，构建合理的环境工程原理课程体系及其监督体系是课程建设改革的关键。

1.1 强调工程概念

作为环境监测与治理技术专业的技术基础课，如何在有限的教学时间内向学生最大限度地传授具有工程观点的理论知识，是这门课程教学的重点和难点。在《环境工程原理》的课堂教学中，首先给学生一个工程概念，使学生从感性上认识到这门课程在整个专业中是解决什么问题的。在对某一单元进行分析时，了解到当物系状态偏离平衡态时，物系将发生变化，平衡状态表示过程变化的极限；工程实际问题就是研究从不平衡态到平衡态的过程速率问题。那么，过程速率越快，时间就越省，设备生产能力就越大，完成同样的处理量所需的设备尺寸就越小。所以，实际生产过程都力求有较高的过程速率，要提高过程速率就应设法提高过程推动力或减小过程阻力。在学生每学完一个章节后，组织学生观看“单元操作过程仿真模拟”软件，以加强书本知识与工程实际之间的联系，培养学生的工程观点。

1.2 例题与习题是学生学习期间理论联系实际的桥梁

通过例题和习题可以使学生深化对理论知识的认识和掌握。例题与习题不能局限于“题”本身，更重要的是通过例题与习题，能够更深入一步了解例题与习题能够说明的问题，分析评价其结论，透过问题看本质，进一步完善对工程观点的理解，巩固工程观点。因此，教师在选择例题与习题时，应注意以下两项原则：第一，加强题目的思想性，使学生在解题过程中深刻理解基本概念，确定观点、掌握方法，使课堂上讲授的各种基本概念和提炼的重要观点以具体数字的形式加以再现。第二，加强题目的真实性，题成为学生在校学习期间理论联系实际的重要途径。所以，例题与习题应有一定的代表性和广度，应力求反映工作和生产中可能出现的各种丰富多彩的实际情况，学生通过例题与习题体察到生产实际的主要方面。

2 转变教学实施方式

为了改变学生的被动学习方式，激发学生的求知欲望，课堂教学实施也要相应改变，引导学生进行积极的思维，打破学科型课程主要进行灌输、学生被动接受、实践与理论两张皮的局面，形成主要进行任务实施、学生主动构建、实践与理论一体化的实施方式，使学生在求知中得到解决问题能力的训练，常采用以下教学方法。

2.1 准现场教学法

实践教学在高职教育中占有重要地位，也是高职教育区别于普通高等教育的重要特征之一。但是实验教学不可能完全复制出工程现场情境，只能在教学做一体化实验室由教师导尽力营造一种生产现场的氛围，用工程实践本身的本质、特点来组织教学活动的各个环节，进而实现实验课程教学目标的教学方法。以填料吸收实验为例，实验目的是了解填料塔吸收装置的基本结构及流程，掌握总体积传质系数的测定方法，了解气、液流量对吸收效果的影响。针对学生缺乏实践经验的现状，引入企业员工培训熟悉流程的做法—摸管子，沿着工艺管线实地踏勘，牢记流程，需提醒学生注意安全，不能真地用手去触摸管线。装置还配有电脑仿真实验，可以同步安排学生去操作。

2.2 项目教学法

“项目教学法”是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。具体包括情景设置、操作示范、独立探索、确定项目、协作学习和学习评价，通过一个个项目的进行，使所有学生能够了解和把握完成项目的每一环节的基本要求与整个过程的重点难点[3]。“项目教学法”最显著的特点是“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”的被动教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式，可以充分发掘学生的创造潜能，同时促进他们在提高动手能力和推销自己等方面努力实践，对执教老师的理论和实践教学能力要求都更强了。根据环境工程职业行动领域的典型工作任务，以职业活动为导向，把《环境工程原理》的理论内容进行了理顺，把七大基本单元操作，整合为六个相对独立的模块，即《流体流动及流体输送》、《过滤与沉降操作》、《吸收过程的选择与操作》、《吸附过程的选择与操作》、《液—液萃取分离操作》和《膜分离技术》。每个模块下设若干子项目，通过完成这些项目所包含的工作任务，来实现课程的能力目标。

2.3 案例教学法

案例教学法，即运用社会或身边发生的事例激发学生学习兴趣，说明道理，给学生的行为以启发的教学模式。操作流程为：以例激趣——以例说理——以例导行。在案例教学法中，学生是课堂的主体，教师的作用是组织课堂、引导讨论。事先向学生布置题目，要求学生阅读案例，学生在辩论和教师指导中学到知识、锻炼才干。同时教师可以通过随机点名提问，发现问题，回答问题，总结提炼必要的理论知识和基本原理，引导学生充分运用所学的理论知识对具体的典型案例进行思考、分析和讨论，去寻求解决问题途径的一种互动式教学方法[4]。案例教学法实际上是强迫学生参与到课堂学习中去。要求学生真正从实际工作的角度来思考问题，必须全力以赴。除了积极参与课堂教学外，学生还必须组成学生小组，来缓解学习的巨大压力。这种教学法重视学生的参与过程，而不是单纯地进行理论讲授。其真谛在于把学生发言也作为全体学生学习的一个方面，从而最大限度地调动学生学习的积极性。教师在开始讲授一个新单元中，通过工程案例提出需要解决的工程问题，利用问题导出新课，使学生明确所要学习的知识内容在实际生产中的应用背景，以激发学生的学习兴趣。例如在介绍“吸收”时，以生活中喝啤酒为例。往杯中倒啤酒时，有的人，把瓶子拿得很高，有点像倒大碗茶似的，让啤酒水柱冲向杯底，结果总是倒满一杯泡沫，待泡沫消失后，杯子里的啤酒却所剩无几。有的人则将杯子尽可能倾斜，将瓶口紧靠杯沿，让啤酒缓慢地沿杯壁流向杯底，随着杯子里啤酒增多，再徐徐将杯子倾角调正到竖直的位置，这样可以倒满一杯啤酒而不产生多少泡沫。人们不无诙谐地把这种倒啤酒的窍门总结为三个含谐音的成语：“歪门斜倒(邪道)，杯壁(卑鄙)下流，改斜(邪)归正。”

新鲜的啤酒，含二氧化碳愈多品质就愈高，正是往杯中倒啤酒带来麻烦的原因。二氧化碳溶解到水中的量，通常用单位体积水能溶解多少体积的二氧化碳来度量，称为溶解度，是同温度和压强有关的量。温度低时溶解度大，高时溶解度小。在高压下溶解度大，低压时溶解度小。如果在高压强条件下新鲜啤酒突然减小压强，就会分离出二氧化碳而冒泡。在密闭的容器里，冒出的气泡使容器内的压力升高后，达到高压下溶解度，气泡就不再冒了。生活中也曾看到开啤酒瓶，瓶盖飞出伤人的情况，这都是因为容器里压力较高的缘故。这样学生们就理解了加压和降温可提高气体在溶剂中的溶解度，有利于吸收操作；反之，减压和升温则有利于解吸操作。

学生通过类似的案例把所学的理论知识跟工程实际结合起来，思维活跃了，由被动学习变成主动学习。讲到过滤可以举做豆腐的例子，讲到离心泵可以举农村灌溉的例子等等。这种教学方式让学生真正感受到了课程的重要性。

2.4 单元操作过程的仿真实训

环境工程原理实验是学生接触工程实践的第一门坎，使用实验仿真可以让学生在做实验之前对实验有一个感性认识，仿真模拟实训是根据环境工程类人才所需的能力结构而规划的，是技术基础能力的训练，也是为了培养学生基础能力而开设的。因此，化工仿真模拟实训的目标就是：“培养学生的职业素质和培训学生的职业技能。”仿真实训过程在计算机机房内完成，使用“环境工程原理仿真实验”软件，学生在虚拟现实的环境下，通过键盘和鼠标的操作，进行环境工程原理各单元过程的“仿真”操作。仿真模拟训练的内容选择了生产过程中的一些典型装置，以DCS操作为主。根据实际操作需要，对一些重要的现场也进行了模拟，并根据DCS画面设计一些现场图，在此操作画面上进行部分重要的现场开关和泵的启动、停止。对DCS的模拟，以化工厂提供的DCS画面和操作规程为依据，并对重要回路和关键设备在现场图上进行了补充。每个工段都分为冷态开车、正常停车、事故处理三个部分。在每个部分都要严格按照操作规程，充分结合所学，让理论与实践相结合，在每一个阶段的操作中都要仔细认真地进行操作，避免事故的发生。为了训练学生的应急能力，人为地制造各种生产事故，学生自行采取适当的措施，解决生产中会随时出现的故障。借助仿真技术，模拟实验操作，贴近真实生产操作系统的界面很强的交互性、重复性，在仿真系统上可反复进行开车、停车训练、事故训练，学生成为了学习的主体，学生可以根据自己的能力有选择性地学习，灵活地掌握学习进度，使得个性化教学成为可能。仿真系统的智能教学功能，对学生的操作过程可进行实时跟踪测评，并指出其操作过程的对、错，提高了学生自主学习的能力。学生在仿真系统上实训不会发生人身危险、设备损坏、环境污染等经济损失和安全事故。贴近真实生产操作系统的界面，为学生毕业后尽快适应工作环境提供了良好的技术基础。

以网络和多媒体为核心的数字技术已成为拓展学生能力的创造性工具和教学资源的重要部分[5]。教师应充分利用数字技术和数字资源与教学内容的有机构建来实现课程资源的优化整合。新的教学模式标志着实验由“验证型”向“技能培训型”转变。高等职业教育肩负着神圣而又艰巨的历史使命，职业教育又是教育领域当中难题最多的领域。现在教育改革已经进入了深水区，难题很多，投入问题、体制问题、统筹问题、人才培养模式等问题解决起来都非常困难。我们只有在专业、课程教学改革上多下功夫，努力打造精品专业、课程，进一步明确新时期赋予高等职业教育新任务，抓住机遇、迎接挑战，才能推动高等职业教育事业在新时期实现科学发展。

[1]余国琮，等.化工类专业创新型人才的培养[J].化工高等教育，2006，(1).

[2]柴诚敬，陈常贵，等.环境工程原理课程学习指导[M].天津：天津大学出版社，2003.

[3]周爱鹏.行为导向教学法的理论及其实践模式[J].交通职业教育，2004，(6)：33～35.

[4]程燕，牟新利.案例教学法在《环境工程企业管理》中的应用[J].内蒙古石油环境工程，2009，(24)：118.

[5]赖万东，钟理.多媒体及网络技术在环境工程原理教学中的开发与实践[J].高教论坛，2006，(2):49～50.