將“三點(diǎn)三環(huán)節式”教學(xué)應用于環(huán)境工程學(xué)課程

摘要本文針對環(huán)境工程學(xué)教學(xué)特點(diǎn)，將“三點(diǎn)三環(huán)節式”教學(xué)方式，即以科技時(shí)事和熱點(diǎn)問(wèn)題為切入點(diǎn)，以科學(xué)技術(shù)與成果介紹為輔助點(diǎn)，以教學(xué)實(shí)驗和科研為承載點(diǎn)，抓興趣、思考、能力三個(gè)環(huán)節的教學(xué)新方法應用于該課程的教學(xué)中。

關(guān)鍵詞三點(diǎn)三環(huán)節教學(xué)改革 環(huán)境工程學(xué)

環(huán)境工程學(xué)是人類(lèi)同環(huán)境污染進(jìn)行長(cháng)期斗爭，在保護和改善生存環(huán)境的過(guò)程中形成的工程科學(xué)學(xué)科，它以工程科學(xué)知識和方法為基礎，具有學(xué)科交叉性的特點(diǎn)。自20世紀以來(lái)，隨著(zhù)全球性生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的突出，隨著(zhù)“以人為本”思想的深入人心，各學(xué)科的學(xué)者和工程技術(shù)人員都在運用自己掌握的知識和技術(shù)，在各自的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，研究和解決與環(huán)境保護有關(guān)的問(wèn)題，為環(huán)境工程學(xué)這門(mén)學(xué)科積累了廣博的內容。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)環(huán)境工程學(xué)是研究運用工程技術(shù)和有關(guān)學(xué)科的原理和方法，保護和合理利用自然資源，防治環(huán)境污染，以改善環(huán)境質(zhì)量的學(xué)科。

環(huán)境工程學(xué)是高等院校環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修專(zhuān)業(yè)課。主要研究?jì)热莅ù髿馕廴痉乐喂こ?、水污染防治工程、固體廢物的處理和利用以及噪聲控制等。除此之外，環(huán)境工程學(xué)還研究環(huán)境污染綜合防治的方法和措施，以及利用系統工程方法，從區域的整體上尋求解決環(huán)境問(wèn)題的最佳方案。因此，這是一門(mén)理論與實(shí)踐密切結合的課程。然而有限的課時(shí)、內容的繁雜、以及傳統的教學(xué)模式不僅割裂了理論與實(shí)際的關(guān)系，而且讓學(xué)生失去了學(xué)習的興趣和靈活應用的動(dòng)力，最終達不到提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的目的。

為了改變教與學(xué)、學(xué)與用、用與教的關(guān)系，我們在教學(xué)實(shí)踐中努力探索“三點(diǎn)三環(huán)節”的教學(xué)方式。即以科技時(shí)事和熱點(diǎn)問(wèn)題為切入點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的興趣和責任意識。以科學(xué)技術(shù)與成果介紹為輔助點(diǎn)，拓展學(xué)生們的視野和培養學(xué)生們的創(chuàng )新能力。以教學(xué)實(shí)驗和科研為承載點(diǎn)，提高學(xué)生靈活運用和實(shí)踐能力。抓興趣、思考、能力三個(gè)環(huán)節的教學(xué)新方法。幾年的教學(xué)實(shí)踐表明，這種興趣引導、思路拓展和能力培養式的教學(xué)嘗試在解決教與學(xué)的困擾中取得一定的成效。

一、以科技時(shí)事和熱點(diǎn)問(wèn)題為切入點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的興趣和責任意識。

環(huán)境工程學(xué)課程的學(xué)習涉及許多其它學(xué)科的知識，如化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、醫學(xué)等基礎理論。同時(shí)需運用衛生工程、給排水工程、化學(xué)工程、機械工程等技術(shù)原理和手段，解決廢氣、廢水、固體廢物、噪聲污染等問(wèn)題。因此，一味的講述只能增加課程的重復和乏味。如果在授課過(guò)程中根據學(xué)生具備一定的知識儲備和自學(xué)能力的特點(diǎn)，將一些與當前授課內容關(guān)系密切的時(shí)事和科技知識作為課程的導入，學(xué)生的學(xué)習興趣和學(xué)習熱情就能得到很好提高。如，在講授催化轉化法凈化氣態(tài)污染物時(shí)，需重點(diǎn)給學(xué)生講授催化劑主要由活性組分、助催化劑和載體組成，其中載體性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到催化效率及治理成本。此時(shí)若將 “康寧獲美國國家科技勛章”這一時(shí)事新聞介紹給學(xué)生，告訴學(xué)生康寧公司是先進(jìn)的催化轉化器載體和微粒過(guò)濾器的頂尖商，客戶(hù)涵蓋全球汽油與柴油引擎以及汽車(chē)的主要制造商?？祵幑鹃_(kāi)發(fā)出一種全新的經(jīng)濟型、高性能的蜂窩陶瓷載體，為全球汽車(chē)催化轉化效率設立了標準。自1975年迄今，車(chē)輛因裝有催化轉化器而減少的空氣污染僅在美國就超過(guò)15億噸，而全球總計則達30億噸。正是因為這種神奇材料――載體順應了催化轉化器的極端溫度和腐蝕性環(huán)境，這種材料演變成為今天先進(jìn)的排放控制系統的關(guān)鍵推動(dòng)角色。通過(guò)這一時(shí)事新聞，學(xué)生不僅聽(tīng)得興趣盎然，而且對催化劑載體的性能有了深刻認識，對催化轉化法在汽車(chē)尾氣治理方面的應用有了深刻體會(huì )，為今后汽車(chē)尾氣控制方面的學(xué)習打下了很好的基礎。同時(shí)，讓學(xué)生們了解國內在催化劑制造方面與國際水平存在的差距，強化每個(gè)學(xué)生的責任意識和職業(yè)精神，更啟發(fā)他們作為一個(gè)中國未來(lái)環(huán)保工作者應有的責任感和使命感。

二、以科學(xué)技術(shù)與成果介紹為輔助點(diǎn)，拓展學(xué)生們的視野和培養學(xué)生們的創(chuàng )新能力。

江澤民總書(shū)記指出，“創(chuàng )新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動(dòng)力”。當今社會(huì )，正逢科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展時(shí)期。面對日益嚴格的環(huán)保要求，各國政府都在制定相應的法規政策，都在努力的進(jìn)行各方面的技術(shù)革新，各種科技成果不斷涌現?，F有的教材更新較慢，已滿(mǎn)足不了現實(shí)教學(xué)的需要。因此適時(shí)的給學(xué)生們補充一些相關(guān)的科技知識與成果，有利于學(xué)生視野的拓展和創(chuàng )新能力的培養。例如：在講述固體廢棄物處理時(shí)，除給學(xué)生們講授一些傳統的塑料垃圾處理方法以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)外，還給學(xué)生介紹一些新的處理技術(shù)。如：塑料垃圾能源化技術(shù)（POET）是北京裂源環(huán)保技術(shù)設備有限公司自主開(kāi)發(fā)的一項城市塑料垃圾能源化處理技術(shù)。POET技術(shù)針對各種轉運、填埋、制肥和焚燒設施中不可回收的塑料垃圾，采用獨特的多級裂解工藝，在密閉厭氧條件下，以非直接燃燒方式進(jìn)行無(wú)害高效的連續化生產(chǎn)。以無(wú)新增能耗方式，實(shí)現大幅度垃圾體積減量，消除塑料垃圾引發(fā)的種種環(huán)保難題，獲得質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的燃油產(chǎn)品，極大增加項目的經(jīng)濟效益。POET技術(shù)對城市生活垃圾技術(shù)方案選擇無(wú)疑是雪中送炭，它以能源自給貫穿設計目的，以綜合利用創(chuàng )新環(huán)保概念，以根治污染滿(mǎn)足社會(huì )要求，以經(jīng)濟效益帶動(dòng)投資興趣，成為城市生活垃圾處理項目可以依賴(lài)的技術(shù)選擇。通過(guò)這些內容的講解，使學(xué)生們有耳目一新的感覺(jué)，因為在此之前，他們僅知道塑料垃圾大部分是通過(guò)填埋和焚燒的方式處理掉了，而沒(méi)意識到塑料垃圾是城鎮生活垃圾是最寶貴的能源資源，具有巨大的市場(chǎng)價(jià)值。很自然地，學(xué)生把POET技術(shù)和替代能源聯(lián)系起來(lái)，而且對未來(lái)能源的發(fā)展趨勢有了更進(jìn)一步的把握。無(wú)疑，這種思維方式對培養學(xué)生的創(chuàng )新能力是至關(guān)重要的，

三、以教學(xué)實(shí)驗和科研為承載點(diǎn)，提高學(xué)生靈活運用和實(shí)踐能力。

對理論知識掌握較好，但不會(huì )靈活運用所學(xué)知識解決實(shí)際問(wèn)題，這一現象在學(xué)工科的本科生中十分普遍。如何提高學(xué)生們對實(shí)際工程問(wèn)題的認識和實(shí)踐能力是我們的教學(xué)一直希望解決的問(wèn)題。近年來(lái)，我們在這個(gè)方面的探索取得了一些收獲。

我們已經(jīng)建立起一系列緊扣教學(xué)內容的實(shí)驗，給學(xué)生門(mén)安排了氣體吸收、氣體吸附、布袋除塵、靜電除塵等實(shí)驗，讓他們親自動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)題，深刻領(lǐng)會(huì )教學(xué)基本原理和內容。如：氣體吸收、吸附是氣態(tài)污染物凈化的兩大方法，其原理是大氣污染控制工程課程的主要內容。為了加深學(xué)生們的理解，同時(shí)提高他們的實(shí)踐能力，我們搭建了氣體吸收、吸附實(shí)驗平臺。這是在“211”經(jīng)費的支持下，由我們自行設計研制的一套仿實(shí)際工業(yè)用的中型裝置，從整套裝置的外觀(guān)設計到核心的工藝流程，都和具體的工業(yè)用裝置類(lèi)似。而且我們采用透明的PVC材料作為吸收塔外壁，這樣學(xué)生可以清楚地觀(guān)察到塔內的氣液流向和吸收狀況。學(xué)生們親自動(dòng)手調節氣液流量，使吸收、吸附處于穩定的操作狀態(tài)，又經(jīng)采樣口測定分析氣體濃度，最后計算出氣體吸收率、吸附率。通過(guò)吸收、吸附實(shí)驗，學(xué)生們基本掌握了溶液配制、氣速控制、采樣、分析計算等基本技能。通過(guò)這套裝置，學(xué)生們能清晰地理解要完成氣體吸收、吸附的過(guò)程，光靠一個(gè)吸附塔是不行的，還需要有風(fēng)機作為動(dòng)力，需要各種管道、管件作為氣體的流動(dòng)通道，需要煙囪作為凈化后氣體的出口。同時(shí)他們還發(fā)現在風(fēng)機的底部和后部增加了減震裝置和消音裝置，能有效地控制系統運行過(guò)程中系統產(chǎn)生的噪音。這些內容都是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生所必須掌握的。

在向學(xué)生們講解理論知識時(shí)，不能忽視工程實(shí)際應用時(shí)可能會(huì )出現與理論知識相脫節甚至是與理論知識點(diǎn)相矛盾的地方，這就涉及到理論知識在實(shí)際工程中靈活運用的問(wèn)題。在解釋這種脫節或者矛盾時(shí)，學(xué)生們往往會(huì )感到很困惑，這時(shí)需要舉出工程應用上的具體實(shí)例。例如，在教材及相關(guān)的教科書(shū)中關(guān)于氣態(tài)污染物治理流程中，風(fēng)機作為氣流動(dòng)的動(dòng)力，常常放在氣體凈化裝置的后面，這樣可以使風(fēng)機免受污染氣體的腐蝕作用，從而延長(cháng)使用壽命。然而，在工程實(shí)際應用時(shí)可能因為場(chǎng)地的限制，或者被處理的污染物濃度較低等情況下，風(fēng)機的位置可以放到凈化裝置的前面，同時(shí)因為阻力降低，能給氣體輸送提供更強的動(dòng)力。北京工業(yè)大學(xué)斥資百萬(wàn)元對環(huán)化樓樓頂改造就是這方面的實(shí)例，帶領(lǐng)學(xué)生們實(shí)地參觀(guān)一下，告訴他們理論知識的掌握固然重要，但在實(shí)際工程問(wèn)題解決時(shí)一定不能拘泥于理論，要注意理論知識的靈活運用。

“環(huán)境工程學(xué)”三點(diǎn)三環(huán)節式的教學(xué)，與傳統的教學(xué)相比，雖然在改革中初顯成效，但和其它大學(xué)課程一樣，都面臨著(zhù)從教學(xué)體系、教學(xué)內容到教學(xué)方法深入改革的艱巨任務(wù)。同時(shí)因為環(huán)境工程學(xué)是一個(gè)涉及面廣泛而且復雜的技術(shù)體系，它不僅研究防治環(huán)境污染的措施，而且研究自然資源的保護和合理利用，探討廢物資源化及其綜合利用技術(shù)，以及清潔的生產(chǎn)工藝等，以獲得最大的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，這些都成為環(huán)境工程學(xué)的重要發(fā)展研究?jì)热?。因此，在今后的教學(xué)中應不斷更新教學(xué)理念、教學(xué)內容、教學(xué)方法和教學(xué)手段，在注重社會(huì )現實(shí)、注重學(xué)科前沿、注重學(xué)生能力方面以及社會(huì )現實(shí)需求和學(xué)生能力要求方面做更深層次的探索，探索一條符合本課程教學(xué)的特有規律。