基于实践应用的环境工程专业基础课程群建设初探

罗惠莉，颜智勇，廖婵娟，黄红丽，杨 远，卢丽丽，杨 建

(湖南农业大学 资源环境学院， 湖南 长沙 410128)

随着环境问题日益严峻、多元化和复杂化，社会对环境工程专业人才的需求在知识体系和实践技能方面都发生了很大变化，这也给环境工程专业教育提出了更高的要求。工科院校的环境工程专业课程体系及教学内容，以数学、力学、材料学和工程学等专业为主[1]，主要集中于工业污染防治。而农业院校的环境工程专业主要培养能从事环境污染尤其是农业、农村污染监测和治理、工程设计、管理及规划方面的基本训练的专业人才。

如何与我国乡村振兴相结合，突出农业院校环境工程专业的特色，非常值得探讨与深入研究。尤其是使培养出的学生既掌握必需的基础工程知识和能力，又能在农业生态环境保护中发挥自身特长，提高其适应社会发展的竞争力。

1 现有专业基础课程分析

环境工程专业课程设置最早源于市政卫生工程。1996年，美国将环境工程专业教育的内涵重新定义为应用工程原理进行环境管理．以保护人类健康，保护自然生态系统，保护并改善与人类生活质量相关的环境[2]。这一定义充分强调了环境工程专业知识体系的广泛性及交叉性。而德国环境工程专业本科教学以应用型人才的培养为主，其培养重点在工程实践性和应用性[3]。

目前，国内大多院校环境工程专业基础课程包括：环境化学、环境监测、环境工程原理、环境(微)生物学、环境生态学等。专业核心课程：水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理与处置、环境规划与管理、环境评价等。专业选修课程：环保设备基础、环境工程施工技术、环境工程技术经济、环境管理与法规、清洁生产等。作为环境工程专业基础课，在学科知识体系中起着承上启下的作用，是各专业课程共同的工程理论基础，也是从公共理论课到专业核心课和选修课的连接纽带。

以目前大多数高校环境工程专业均开设的《环境工程原理》[4]为例，该课程内容主要包括环境工程原理基础(物料衡算、传热、传质等)、分离过程原理和反应工程原理三大部分，系统深入阐述环境污染控制工程中共性技术原理、工程设计计算基础。但学生修完该课程后仍不能很好对应这些单元操作的工程应用，局限于理论，普遍感觉枯燥乏味。因此可以结合主要科研特色方向，将具有本专业特色的新单元操作原理补充到理论教材中，同时又结合农业环境污染，分析不同单元操作和理论的应用实例，是培养具有专业特色，创新型环境专业人才的关键。

2 基于实践应用的课程群

目前我校环境工程专业在第3至第5学期开设的专业基础课主要有：环境化学、环境工程原理、流体力学与流体机械、 农业环境保护、环境生态学、环境监测等课程的3个教学团队8名教师。团队成员多年来从事农业面源污染控制、土壤重金属污染修复、养殖废弃物综合利用等方面研究，近年来主持完成10余项国家级、省部级课题，具有丰富的工程经验。

根据知识体系的前后衔接需求，以“环境工程原理”和“环境化学”，“环境监测”课程教学团队为主，建立课程群。对讲授内容进行(1)理论交叉内容的侧重点调整；(2)联系课程的内容衔接；(3)结合当前农业污染关注问题设置内容。根据现有理论课讲授内容进行梳理，在保证单个课程体系完整性上建立课程间的连贯性。加强工程应用实例分析，强化多媒体教学的丰富性和生动性。

通过多课程融合，以教学研讨会形式进行内部交流讨论，按知识体系递进需求和实际开课先后进行调整和补充，统一完善知识体系，形成有主次，又各有侧重的环境工程应用类课程群雏形。制定课程群教学团队定期交流协作制度，充分开展理论教学内容更新，实践环节创新讨论。加强各课程间知识体系和工程应用上的衔接。

3 自主设计引导课程群实践教学内容创新

综合创新性实验是综合性强且有一定设计内容的实验。在本次课程群课程设计教学中尝试鼓励自主学习能力强的学生组成学习小组，通过在实践课的设计中融合工程制图、CAD绘图技术、流体力学、环保设备等相关专业课程的实践环节，将理论计算、流程设计、设备选择安装、工艺运行调试有机结合起来。

环境工程专业现有化工原理实验室、水污染控制实验室、大气污染控制实验室、固体废弃物处理实验室，农药残留检测实验室等。有板框压滤机，填料吸收塔，沉降分离柱，厌氧发酵罐，恒温干燥设备等，满足开展成套实验流程的需要。可结合学生科创项目或外单位实习内容开展单个实验内容设计或课程设计主题设置。如模拟实际养殖废水处理的流程实验，将管路输送(流体力学内容)，沉降分离、吸附、离子交换和微生物处理器应用(环境工程原理内容)，污泥处置等串接起来，使学生能学以致用，提高操作技能。

4 课程群教学模式探索

环境工程专业基础课往往是理论与实际应用结合的，覆盖知识面广，较难掌握的课程。所以需要通过双向式教学方法[5]调动并激发学生的学习兴趣，采用理论阐述与工程实例相结合的教学方式，激发学生学习的能动性，强化教学效果。通过运用多媒体现代教学手段，简化公式推导过程、把握教学重点和上好习题课等措施[6]提高教学效果。突出理论教学重点、难点，采用现代化创新教学手段，采取启发式、讨论式、引导式教学方法[7]提高教学效果。

4.1 传统授课方式与多媒体教学并重

专业基础课是理论联系工程实际的课程，单元操作设备的类型和结构，工作原理等很难通过传统的授课方式讲清楚。因此偏工程应用课程，如环境工程原理，流体力学，环保设备等，将单元操作设备的结构、工作状态及应用实例做成图片或动画，再结合科研项目、实践经历等增强了学生对单元操作设备的感性认识。

而偏理论课程，如环境化学，需要合理划分理论板书与多媒体图片教学内容，可结合传统的授课方式，以讲解为主，适当地使用板书，让学生有思考接受过程。

4.2 “三层次”创造性思维讲授

在课堂教学中，适当运用创造性思维理论和方法调动学生的学习兴趣，培养学生创新意识。在“三个层次”[8]即在基础知识层次，可运用发散思维与收敛思维思考问题；而重点和难点内容可运用求同与求异思维，在应用解决问题层次，采用正向与逆向思维。如郭仁惠等[9]从理论课“三个层次”的讲授方法、授课方式、课堂上创造性思维运用三个方面分析，在课程实验和课程设计两方面的实践教学中以创新性和启发式交流为主，培养学生创新意识的教学方式。

5 结论

通过将工程应用性强、内容上紧密衔接的环境工程专业基础课程建立课程群，开展教学、实践环节的内容合理设置，教学方法创新探索。以工程应用为导向，将环境工程的专业基础课程建设与专业教学体系试点改革有机结合，提高本专业学生实践技能。使工程体系内课程更好的融合，以适应当前中国农村环境污染治理的新要求，促进农业院校环境工程专业教学科研协调发展。