時間:2023-03-30 11:40:15
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環境化學本身內容非常豐富、復雜,涉及污染物在各圈層環境介質中的化學特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法。現有的經典《環境化學》教材多分為七章或七章以上,在有限的教學課時里,不可能講完全部的教材內容,所以必須對現有教材內容進行有機整合。改革后的課程教學內容仍以“水環境化學”、“大氣環境化學”、“土壤環境化學化學”和“生物體內污染物質的運動過程及毒性”四大塊內容為主體,但把后面的“典型污染物在環境各圈層中的轉歸與效應”穿插入“水環境化學”部分,把“有害污染物及放射性固體廢物”整合入“土壤環境化學部分”。這樣的整合既以基本原理為主,又涉及領域廣泛,內容豐富,還避免了不必要的重復,形成同時兼顧系統性和前沿性,基礎性及創新性。
1.2引入“經典案例”
為了增強教學效果,將一些全球性、公害性的重大環境污染事件作為案例進行引入教學模塊。大氣環境化學部分放入“洛杉機煙霧”、“倫敦煙霧”和“多諾拉煙霧”等事件,水環境化學部分融入“水俁病”、“痛痛病”和“劇毒物污染萊茵河”等案例,土壤環境化學部分引入“切爾諾貝利核電站泄露事件”,生物體內污染物質的運動過程及毒性納入“米糠油事件”。這些著名“污染案例”的引入,使枯燥、難記的化學知識轉化為活生生的案例,增加了學生對專業知識的理解,營造出了生動而活躍的課堂氣氛。
1.3增加“熱點案例”
環境問題總是隨著科技和經濟的發展而不斷發展,社會的每個發展時期都有其特殊的熱點問題需要研究解決。比如近30年來一直是全球環境熱點問題的“南北極臭氧空洞”,“溫室效”,近20年來被廣泛研究和討論的“環境內分泌干擾物”、“持久性有機污染物”,目前冬季在我國大多數城市都會出現的“霧霾天氣”等。在學習重金屬污染時,結合2010年12月發生的安徽懷寧100多名兒童血鉛超標。學習有機物污染時,聯系2010年4月的墨西哥灣漏油事件。在講授水體富營養化時,介紹2007年6月發生的太湖藍藻事件。這些在我們的時代、我們身邊實實在在發生的事例,給學生留下了深刻的印象,極大地激發了他們的學習熱情。
1.4領略發展新動向
環境化學仍然是一門處在迅速發展之中的交叉學科,其研究領域非常廣泛,幾乎深入到環境的各個領域,如土壤、大氣、水體和生物圈,許多環境污染事件的深入研究和解決都依賴于環境化學的發展。由于新理論、新方法和新技術的不斷出現,現有的教材內容會相應的滯后。為使學生了解環境化學的最新發展動向,必須將國內外該學科領域出現的前沿知識和方法技術通過課堂介紹、討論等形式納入教學內容。
2教學方式的多元化
2.1采取互動式教學
課堂是需要教師和學生交流的場所,不應該由教師“滿堂灌”。在引入“經典案例”和“環境熱點案例”時,我們采用互動式教學模式。比如在講述2005年11月的“松花江污染事故”時,我們讓學生分析污染發生的原因、主要污染物是什么,污染物在環境介質中的形態、行為和環境效應如何,最后讓學生思考提出合理的解決方案。這個問題的分析和解答過程中,要動用大量的知識點,比如水體有機污染的分布和形態、污染物在水體中是如何遷移和轉化的,各種形態污染物對水體、土壤生態效應如何,對水生生物及人體的毒性效應如何。哪些措施可以控制污染物擴散,哪些措施可以促進污染物的較快去除。這種方式的實施明顯有助于提高學生的分析問題、解決問題的能力。
2.2建立穩定的校外實踐基地
校外實習基地是理論知識和實際應用銜接的紐帶。我們與地方環保部門、污水處理企業、垃圾填埋廠、固體廢棄物公司、研究機構、社會團體等多個組織簽訂了長期的教學實習基地協議,這些基地的建立為環境化學的實踐教學提供有力的保障,同時也很好地促進了地方與學校的通力合作、共同發展,以達到高校產業化目的的關鍵環節。將課堂枯燥的理論知識與我們身邊的實際環境問題緊緊地結合起來,使抽象的問題具體化,極大地調動起了學生的能動性與積極性,學生畢業后很受用人單位的好評。
2.3以科研帶動教學
將科研融入教學有助于培養學生創新能力,實際情況學生的確更愿意參與到科研活動中來。近幾年我校實行了“大學生科技創新訓練”計劃,在項目中我們實施了優秀學生的導師制,學生可以從低年級就直接參加到科研工作來。另外,我們還將老師新的科研成果改編成具體實驗,使學生能接觸到最前沿的知識和技能。以科研帶動教學的實施,使學生畢業時已具備很強的實踐操作能力,并初步具備了科研能力。
1增加實習基地
實習基地是開展實習工作的重要保障,實習基地少制約了畢業實習效果。為此,在教務處和學院的大力支持下,積極拓展新的實習基地,走出南充,將實習基地遍布川東北的南充、遂寧、廣安、巴中、達州和廣元六個地市。環境工程專業川東北實習基地群的建立,一方面可以彌補南充市實習基地不足;另一方面,南充市作為川東北區域中心城市和成渝經濟區北部中心城市距離其他城市較近,可以節約交通費且便于實習指導和管理。實習基地不僅覆蓋川東北,而且包含環境監測、質量檢驗、污水處理、垃圾填埋、固體廢物處理與處置等不同行業,為實現大學人才培養、科學研究、社會服務和文化傳承的四大功能奠定基礎。環境工程專業實習基地群主要是近三年建立的,主要包括環境監測和質量檢驗兩個行業,環境污染治理、環境工程設計與施工、環保設施運行和管理等行業的實習基地明顯不足。由于每名學生需要指派一名指導教師且要獨立開展實習工作,而實習基地的專業技術人員和實驗場地有限,因此各個實習基地最多接納10名學生開展畢業實習。
2加大實習經費投入
近年來國家加大了對地方院校的經費投入,使得環境工程專業畢業實習經費大幅度增加,生均畢業實習經費由300元增加到500元。這樣有更多的經費用于實習基地建設,并解決因為實習基地向南充周邊擴展導致交通費、住宿費增加的問題。
3調整實習時間
以往將環境工程專業畢業實習安排在第六學期期末,會擠占第六學期教學時間,影響了正常教學秩序。由于畢業實習安排在7~8月,而此時天氣炎熱,給畢業實習工作及其師生帶來諸多不便。實習時長只有4周,很多學生剛熟悉實習環境,還沒來得及實踐實習就結束了。為此,將實習時間改為9~10月,與學校的教育實習時間同步,適宜的氣候有利于學生畢業實習,同時方便學校和學院開展畢業實習檢查與指導。將實習時長從4周增加到8周,讓學生有更多的時間熟悉實習單位各個工作環節,學到更多的知識和技能。
4改變實習考核方式
第六學期期末告知學生畢業實習安排,畢業實習以集中實習為主,允許不超過10的學生提出分散實習,但需要提交實習單位接收函。實習前召開畢業實習動員大會,邀請學院領導講解畢業實習的重要性,畢業實習和畢業設計(論文)、就業的關系,強調實習安全和紀律,與學生簽訂《畢業實習安全承諾書》;實習領隊教師向學生介紹各個實習單位基本情況,最后進行分組和確定小組長。實習期間,由小組長對每名學生考勤,學生必須認真填寫《實習日志》,如實記錄實習內容,建立班級畢業實習QQ群,每周通過郵件提交小結并附相關照片,有事必須向實習單位指導教師和領隊教師書面請假,假條交組長保存。實習結束后,實習單位指導教師根據學生在實習期間的表現給出書面鑒定與評語。回校后,召開畢業實結大會,由各個小組匯報畢業實習收獲和體會,學生按時交《實習日志》和《實習考核手冊》,畢業實習成績由領隊教師根據學生的考勤(占10)、小組小結(占10)、小組總結(占10)、實習日志(占20)和實習單位考核(占50)評定,成績分優、良、中、及格和不及格五個等級。
5提高實習單位積極性
通過與實習單位簽訂《實習基地協議》,明確雙方的責任和權利,共同做好畢業實習工作。在協議中,為了減少實習單位對學生安全的擔憂,除了加強學生的日常教育和管理,學校為每名學生購買了意外人身傷害保險。積極協助實習單位解決工作中的實際問題,依托高校學科優勢,謀求與企業多方位合作,讓實習單位得到實惠。通過溝通和協調,部分實習單位積極參與畢業實習,為每名學生選派一名責任心強、技術過硬的指導教師,讓學生自己動手獨立開展各項工作。實習單位領導定期與畢業實習學生座談交流,關心他們的工作、學習和生活。學生不僅學到了很多實際的知識和技能,同時也感受到實習單位濃厚的文化氛圍。
(1)在給水工程實驗教學中
我們依托承擔的國家自然科學基金課題《高濁高鐵錳礦井水處理研究》,將環境工程專業傳統的混凝沉淀、地表水過濾及反沖洗實驗教學內容改為高濁度礦井水混凝沉淀、高鐵錳礦井水過濾及反沖洗實驗。在實驗教學過程中,不僅講授傳統的混凝沉淀、過濾教學原理和內容,還補充煤礦礦井水的產生、排放和水質污染特征等知識。通過教學,使學生在掌握實驗基礎知識和基本技能的同時,對工業過程、工業污染特征以及工業污染防治有了初步的認識,不僅為學生將來的工作打下了基礎,也增加了學生學習專業知識的興趣。
(2)在排水工程實驗教學中
我們結合國家高技術研究發展計劃(863計劃)《電化學氧化-生物強化A/O工藝處理焦化廢水研究》,將原來SBR工藝處理生活污水實驗教學內容改成SBR工藝處理焦化廢水實驗。這個實驗內容的改變,讓學生深刻地認識到工業廢水和生活污水在處理技術方面有較大的區別,防止了課堂教學和實際工程出現較大的偏差,特別是水力停留時間、活性污泥比增長速率、揮發性懸浮固體濃度(MLVSS)等參數選擇,為學生以后從事工業污水處理工作奠定了良好的基礎。
(3)在環境監測實驗教學中
我們結合國家自然科學基金課題《納米RuO2/ZrO2-CeO2催化臭氧氧化深度處理焦化廢水及廢水中的POPs》,將原來的COD分析教學內容中的生活污水換成煤化工廢水。這一實驗內容的改變,使得研究對象由生活污水變成了受氯離子干擾嚴重的煤化工廢水,讓學生系統深刻地體會到了消解過程中沉淀產生的原因及其對分光光度法的干擾,以及滴定法和分光光度法各自的優缺點,并引導學生從一個簡單的COD測試實驗思考到各種環境工程原理。此類教學內容的改變還有很多,比如,將礦井除塵裝置、煤化工廠VOCs催化氧化分解裝置和燃煤電廠脫硫脫硝裝置引入到大氣污染控制工程實驗教學的演示實驗中;將煤矸石簡單制磚的內容引入到固廢處理與處置實驗教學中;將頭發中汞含量的測定引入到環境化學實驗教學中;將煤化工廠受污染土壤的氣提修復裝置引入到環境土壤學實驗教學的演示實驗中。通過這些來自于科研課題的實驗,提高了學生的動手能力,培養了學生的創新思維,為他們將來開展實際的科研打下了良好的基礎。
2開展與煤礦區污染控制相關創新性實驗
我校環境工程中心積極開展與煤礦區污染控制研究項目相關的創新性實驗室,并以此為基礎,確立本科生創新項目和畢業論文設計課題,全面培養學生的創新能力,成為學生完成綜合設計性和研究型實驗的重要基地。學生從大一開始進行查文獻、寫調研報告等基礎訓練,大二和大三開展具體實驗,大四開展成果總結訓練,學習撰寫結題報告并。我們的創新實驗基本來源于科研項目,但是為了不給學生造成難度,又對科研項目進行了大量的改變,基本都是教師自己精心設計的面向本科生的創新性實驗。先根據傳統的混凝和沉淀實驗,添加礦井水污染治理的內容,設計創新實驗的第一個研究內容,即混凝沉淀處理礦井水。然后根據課堂講授的混凝沉淀水力梯度(G值)的理論知識,將混凝部分擴充為多級攪拌混凝實驗;根據淺池理論,將沉淀內容擴充為斜板沉淀池設計。最后將所有的內容合并起來,形成實驗名稱為多級攪拌+混凝+斜板沉淀處理礦井水的創新性實驗。在實驗教學過程中,學生根據下達的科研任務要求,充分發揮個人智慧,設計系統的實驗方案,并在充足的科研經費支持下,開發了用于實驗過程的多套連續裝置;獨立分析整個實驗過程所涉及的實驗參數,完成了一個復雜的工藝實驗研究,并提交系統的研究報告。這些改革既為教師和研究生完成科研任務提供了一定的參考依據和技術基礎,并充分調動了本科生學習和參加科研的積極性,培養了他們的創新素質,既促進了科研任務的順利完成,又提高了本科實驗教學的含金量。
3大力建設企業實踐基地煤炭特色
高校培養的環境工程專業學生,將來主要針對過程污染控制和“三廢”處理,因此在教學過程中首先要讓學生接觸和了解相關專業的典型生產過程污染控制,然后讓他們掌握全面的末端控制技術。這就要求本科生必須到生產第一線參加一個完整的生產管理周期,必須要到實習基地參加實習。實習基地是全面貫徹教育方針的有效途徑,同時為教師和學生理論聯系實際創造了條件;是增強學校科研活力永不枯竭的源泉;是推動科學技術轉化成現實生產力最佳途徑。因此,我們先后同潞安集團司馬礦、開灤集團、冀中能源集團、神華包頭煤化工公司、華能高碑店熱電廠、中關村環保科技園、北京市排水集團(北京高碑店污水處理廠、北京酒仙橋污水處理廠和北京清河污水處理廠)、邯鄲東污水處理廠、邯鄲西污水處理廠、首鋼焦化廠、太原焦化廠、北京燕山石化總公司煉油廠、北京市垃圾渣土管理處和北京市鷲峰森林實習場等建立起長期穩定的合作關系,為學生進行專業實習創造有利條件。在實踐基地的學習過程中,我們盡可能安排學生輪流開展相應的工業性生產實驗。如在首鋼焦化廠實習時,學生在指導教師和工程師的指導下,采集并分析焦化廢水處理構筑物中水樣和泥樣的化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、懸浮固體(SS)和MLVSS等參數,在顯微鏡下觀察活性污泥中的微生物。在工人師傅指導下,學會記錄工藝參數、維護現場運行的工藝設備,調整水處理過程的藥劑投加量、分析水處理裝置自動化控制系統。在處理現場,充分了解污染防治工藝設備和單元構造,并進一步掌握污染控制過程工藝參數的基本取值范圍和變化規律,幫助學生完成了“理論-實踐-理論”的積累過程,全面提高了學生分析現場問題、解決實際問題的能力,培養了學生的創新意識和創新精神,有助于未來成為一名優秀的環保工程師。
2環境工程與化學工程復合型人才培養的課程體系
在課程體系設計上,不能簡單地將環境工程專業與化學工程專業的課程“拼盤”。根據環境工程與化學工程復合型人才培養的特點和要求,我們在請教專家、調查學生的基礎上對環境工程專業、化學工程專業的相關課程進行了有機整合,形成了培養環境工程與化學工程復合型人才的課程體系,該課程體系由5個課程模塊組成。公共基礎和素質課程模塊。該課程模塊包括中國近現代史綱要、思想道德修養與法律基礎、基本原理、思想和中國特色社會主義理論體系概論、大學生心理健康教育、軍事訓練、大學體育、大學英語、計算機基礎、大學語文。專業基礎課程模塊。該課程模塊包括高等數學、工程制圖及CAD、無機化學及實驗、有機化學及實驗、分析化學及實驗、儀器分析及實驗、物理化學及實驗、化工原理及實驗、波譜分析。專業核心課程模塊。該課程模塊包括環境化學、管網工程、環境微生物學及實驗、環境生態學、環境監測及實驗、水污染控制工程及實驗、大氣污染控制工程及實驗、固體廢物處理工程及實驗、噪聲污染控制工程、環境影響評價。特色課程模塊。該課程模塊包括化工環境保護、化工污染控制工程、化工污染控制設備、綠色氧化技術、突發性化工環境污染事故的預防與處置等課程。實踐教學課程模塊。該課程模塊包括環境工程仿真實驗、工程設計、工程實驗設計與數據處理、PIDCAD工藝流程制圖、認識實習、生產實習、畢業論文(設計)。該課程體系在保留環境工程專業的核心課程基礎上,《無機化學》、《有機化學》、《分析化學》、《物理化學》、《儀器分析》、《化工原理》、《波譜分析》等專業基礎課程內容和學時與化學工程專業一致,在課程設置上體現出環境工程專業與化學工程專業課程的復合;特色課程模塊和實踐教學課程模塊體現出環境工程專業與化學工程專業課程的融合。
3環境工程與化學工程復合型人才培養的教學方法
對于環境工程與化學工程復合型人才,要求綜合培養學生環境工程、化學工程兩專業的知識和能力,達到綜合培養的目標,這就要求其相應的教學不能采用灌輸性的教學風格,而應采用滲透式教學、融合式教學、案例式教學和研究性教學等。(1)滲透式教學是指在上述專業基礎課程模塊中滲透環境工程專業知識的教學,在上述專業核心課程模塊滲透化學工程專業知識的教學。例如,《物理化學實驗》中動力學實驗可以讓學生動手做“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數和活化能的測定”。(2)融合式教學是指在上述特色課程模塊和實踐教學課程模塊中將環境工程和化學工程中的知識、原理、技能融成一體進行教學。例如,《化工污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“流化床化學反應器處理農藥廠廢水”的專題教學,將流化床工藝設計參數、原理、廢水排放標準等融合在一起進行教學。(3)案例式教學就是指在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學過程中結合教學內容運用工程中的實際案例進行教學。例如,《水污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“電鍍廠含鉻廢水的深度處理”的案例教學。(4)研究型教學是指在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學過程中教師結合教學內容,通過創設學習情境,促進、支持和指導學生完成研究型學習活動,來綜合培養學生能力與素質的一種教學方法。例如,在“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數和活化能的測定”實驗中,教師可引導學生自己查閱文獻資料,引導學生思考如何測定溶液中2,4-D的濃度?如何用計算機軟件繪制2,4-D濃度的標準曲線?讓學生自己確定實驗中所需要的儀器和使用的方法,引導學生思考FeSO4和H2O2使用量對2,4-D降解速率的影響,如何求算該降解過程中的速率常數K和表觀活化能Ea?
4環境工程與化學工程復合型人才培養的師資隊伍建設
良好的師資隊伍是實施環境工程與化學工程復合型人才培養的關鍵。要培養環境工程與化學工程復合型人才,首先必須有環境工程與化學工程復合型的師資。筆者認為,要改變目前環境工程與化學工程復合型的師資匱乏問題,可從如下幾個方面加強環境工程與化學工程復合型人才培養的師資隊伍建設。(1)引進、培養具有環境工程和化學工程雙專業學位的高水平的博士或碩士,他們在學士、碩士或博士學位教育期間接受過環境工程、化學工程的專業教育,具備環境工程和化學工程復合的知識結構和科研素養,是環境工程與化學工程復合型人才培養的理想師資隊伍。(2)教師交叉自學和資格認證。在學院內部要求有環境工程專業學位的教師參加化學工程的本科理論與實踐教育,要求有化學工程專業學位的教師參加環境工程的本科理論與實踐教育,教育期滿后進行考試認證,達到認證資格的教師才能評聘為環境工程與化學工程復合型人才培養的師資。(3)聘請企業有工程實踐經驗,且有良好師范素養的工程師參與環境工程與化學工程復合型人才培養的教學和科研工作。
1.1受理受理工作主要是受理相關的對環境產生的影響的評估文件、環境污染治理工程設計文件或者是驗收資料,填寫相應環境工程評估申請表。在這個過程中,需要認真受理所評估的文件資料,給出準確的評估回復。
1.2組織專家評審按照相關環境工程評估審核規定,選擇相關環境評估項目的專家組成專業的評估小組,在評審時,由專家小組討論,最終給出相關的評審意見。
1.3出具評估意見在專家小組給予相關的評審意見以后,需要按照有關的法律法規規定,進行評審意見的審核,將評審意見逐層遞交,等待審核通過。
1.4發送評估文件經過意見審批以后,收集相關的小組評審意見、相關的信息資料等作為環保主管行政部門審批的依據及時送往環保行政主管部門。
2環境工程評估開展的重要措施
2.1加強業務培訓在環境工程評估工作開展的過程中,需要相關業務部門對于參與評估工作的技術人員進行相應的業務培訓,比如定期地參加國家、省市級舉辦的評估培訓,評估參與人員不斷地提高自己的評估業務能力,加強對當地環境保護、環境污染實際情況的了解,提高評審的準確性。
2.2完善組織結構在不斷地發展過程中,需要對原有的綜合管理部門、建設項目評估部門、污染治理項目評估部門等進一步完善其財務、檔案資料體系的組織結構構建。
2.3擴大評估專家庫要想在發展過程中,不斷地擴大評估專家庫,那么就需要不斷地加強對我國相關環境保護評估工作建設事業的支持,通過對原有的評估專家人員加強再培訓和教育,同時加強對相關從業人員的擴招和管理,不斷地擴大評估專家庫。
2.4建立項目退回制度在環境工程評估工作開展過程中,需要按照國家有關的法律法規、技術指導原則等一些重要的項目做好實地考察,確保其是按照提送的項目計劃中開展相應的工作,對于不符合規定和條件的建設項目,必須嚴格進行篩選,進行項目退回。
2.5建立有效地考核制度對于環境工程項目評估的持證單位必須要建立完善的考核制度,對需要審查的環境影響評價報告表、大綱等有專家根據具體的考核制度給予評分,出具相關意見,對于不符合規定的持證單位工作內容和管理制度提出意見,進一步加強對環境工程項目評估的持證單位的考核和管理。
2.6增強服務意識在進行環境工程項目評估工作開展過程中,環境工程項目評估的持證單位作為評估單位,必須要增強和提高其服務意識,仔細地聽取被評審單位的意見和想法建議,從而在工作過程中不斷地改進自己的服務內容,確保工作的高效率開展。
2.7堅持與時俱進在環境工程評估工作開展過程中,需要不斷地突破目前的經濟體積和束縛,在評估工作開展過程中需要進行大膽地創新和改革,加強在評估過程中的創新意識,在工作過程中,不要為了評估而評估,需要結合實際情況,進行制度改革和創新,從而切實做好環境評估和保護工作。
2.8堅持客觀、公正、公平的評估原則在開展環境工程評估工作過程中,需要堅持公正、公平的評估原則。評價單位和評估小組在進行相關的建設項目評估過程中,一定要充分考慮到其對社會發展和環境保護等方面帶來的影響,對于其積極的影響和消極的影響進行充分的列示,對其項目建設的帶來了影響一定要進行綜合考察,在評估過程中,評估單位、評估小組甚至是評估個人都必須要保證客觀、公平、公正的態度,積極有效地開展環境工程評估工作。
2教學形式多樣化,調動學習積極性
教學過程中根據所授課程內容采用不同形式。對于基礎性知識的教學,以教師講解為主,適當的留出內容讓學生自己去理解或閱讀有關的參考書,培養自學能力。在講課中,教師要啟發學生積極思維,有些問題要讓學生自己去思考,去尋找答案。在此基礎上,要安排一定的時間,讓學生在課堂上對所提出問題進行討論,由學生討論解答。討論是激發學生思維與創造力的重要手段,學生必須學會在討論中學習。這樣既能加深學生對書本知識的理解,便于培養學生的表達能力、思維能力、辯論能力、分析問題和解決問題的能力。在環境工程微生物學課程中,結合N、P元素在自然界的遷移轉化,以人工濕地為具體實例,讓同學們通過查閱相關文獻,分組講解人工濕地不同處理工藝及各工藝不同反應階段中N、P元素的轉化及涉及的微生物類型。通過這種形式在教師或學生主持下在教師與學生之間或學生與學生之間通過討論、爭論、辯論來學習知識,一方面加深了同學們對相關知識的掌握,另一方面也鍛煉了同學的表達能力,調動了學習積極性。
3不斷完善多媒體,充分利用網絡資源
微生物是肉眼看不見,在顯微鏡下卻呈現出一幅非常生動而有趣的圖象。采用多媒體課件,可大大提高教學效率和效果。增加課堂教學信息量尤其在講解微生物的形態結構和污染處理工藝流程等方面具有傳統教學手段無可比擬的優勢。在授課過程中充分利用計算機網絡收集各種相關資料,如文字、圖片、照片。影像、視頻資料等,以及根據實際教學需要自行攝影、實況錄像等采集資料,以形成傳統教學方法難以實現的微生物形態結構污染代謝原理、污染物處理工藝流程、實驗操作演示等聲像豐富,直觀的多媒體課件,將微生物世界逼真地展現出來把抽象性的闡述性的教學內容轉變為生動形象的感性素材。
為學生創設多樣化的學習情境。例如以大腸桿菌T系噬菌體為例講解病毒繁殖過程、革蘭氏染色方法、培養基的制備、活性污泥中生物相觀察、污水生物處理工藝的運行等內容可采用教學錄像、動態仿真系統等現代教育技術,取得很好的教學效果。在授課過程中,講到相關微生物在環境治理的應用時,讓學生利用網絡資源查閱相關資料,以小論文的形式提交作業,這樣即發揮了學生的主觀能動性和創造性又可以使學生了解學科最新研究成果及前沿信息。科最新研究成果及前沿信息。為加深學生對專業基礎課的學習。可利用課余時間,帶領學生到污水處理廠和固體廢物生物填埋場進行參觀實習,設身處地的深入了解工藝。任課教師也要利用課余時間到垃圾填埋場,城市污水處理廠、工廠企業等了解工程應用情況,找到理論與實踐的結合點。并在教學中用生動的工程實例講述概念。例如,在講解廢水生物處理原理、固體廢棄物的生物處理時穿插大量的工程實例。說明相關理論是怎樣從實際中抽象出來的,又是怎樣回到實際中去解釋或解決問題的。只有找到了理論的應用場合,才能稱真正的理解或掌握了這個理論,培養了學生解決實際問題的能力。在授課過程中將工程實踐中的最新案例及時傳達給學生使之多了解與本專業實際工作環節相關的知識也是有效提高學生興趣性的手段之一。學生感受到所學的知識與實際相關,具有重要的應用價值,才能提高學習的積極性和主動性。
4優化實驗教學內容,培養學生創新能力
環境工程微生物學是一門實踐性很強的學科,實驗是教學的重要環節,其教學時間能否保證,實驗課程結構是否科學,是保證教學效果和質量,培養創新人才,以適應現展對人才需要的關鍵。微生物實驗教學,可培養學生的探索精神和實踐能力。在微生物實驗中要將組織實驗,強化基本技能訓練。根據環境工程微生物學特點,可將相關實驗設計為一個或幾個連續性實驗。通過綜合性實驗(如飲用水中細菌總數及景觀水體中大腸菌群的測定),使學生將學到的實驗基本技能系統地綜合應用到實驗中,并鞏固基本技能。這樣,既能提高學生對實驗的興趣,又能促使他們將所學的理論知識聯系起來,從而加深對微生物的認識,促使學生認真完成好每一個實驗步驟。在實驗過程中,許多基本操作可反復進行,能使學生熟煉掌握基本操作技巧。在講授實驗課時,重點講述實驗成功的關鍵和歷屆同學易出現的問題。另外,我們還布置了實驗設計的大作業(高效多環芳烴降解菌的篩選),培養學生獨立思考和創新能力。在實驗報告完成中,分析與討論部分是很重要的內容,通過對實驗問題和結果的分析、討論,可加強學生對理論知識的理解,大大提高學生分析問題和解決問題的能力。
2城市環境工程建設存在的問題
2.1城市地質結構發生變化
由于城市環境工程的盲目建設和城市地下空間的過度開發,致使城市地質結構發生變化,如水土流失、地表陷落、地下水污染。例如,深圳水土流失的區域主要集中在深圳大沙河流域中上游地區,該區的水土流失主要是由于地表土地開發及公路建設破環地表植被,致使雨水沖刷地表土壤,造成大面積水土流失。2013年9月12日,深圳寶安中心某小區旁的路面出現約40m2的塌方,塌陷處是正在建設的地鐵11號線,施工單位是中鐵七局,一輛建筑工的空壓機掉入坑中。
2.2環境污染嚴重
現代城市既是人口集中區,也是固體垃圾產生的主要區域。就目前來說,固體垃圾仍然采用自然分解的辦法。堆砌的固體垃圾經過雨林,其污染物必然會隨著雨水深入地表污染土壤,影響農作物的生長,一些有害毒素更會滲入地下水,威脅人畜飲水安全。另一方面,在現代城市建設中,聲、光、電污染也成為人們常見的污染源。
3城市環境工程地質研究關鍵技術的意義及發展方向
3.1注重城市的可持續發展
面對城市環境工程建設中出現的種種問題,可持續發展理念正在成為人類追求的目標,這一價值理念在城市環境工程建設中尤為重要。現代城市是人類生活活動的主要乘載體,一個缺乏可持續發展理念的城市環境工程不能為人類服務,一個缺乏可持續發展理念的城市也終會被淘汰。在現代城市環境工程建設中,要以可持續發展為目標,避免對自然地質環境的盲目性、過渡性、破壞性的開發和利用。
3.2做好城市環境工程建設質量的預測與評估
環境工程地質研究關鍵技術能夠預測與評估環境工程建設的質量,預測人類環境工程建設和經濟活動對自然環境的影響,為人類環境工程建設提供科學、合理的依據,保障人與自然環境的和諧相處。在目前人與自然環境矛盾重重的困境下,預測技術就顯得尤為重要。對于已經完成的環境工程,如水電站、核電站,則要做好系統的工程質量評估工作。但目前環境工程質量評估工作主要是從區域自然環境地殼穩定方面入手,以環境工程環境質量為中心的研究則相對較少[3]。
3.3城市環境工程地質研究關鍵技術的發展方向
城市建設與地質環境保護應該同步進行,為了促進兩者之間的和諧發展,環境工程地質研究關鍵技術有必要向建立健全環境地質研究數據庫方向努力。隨著互聯網的普及,許多城市的地質研究數據庫已經建立,尚未建立地質數據庫的城市應該加快地質數據庫的建立。該數據庫應該涵蓋環境工程地質繪圖技術,城市環境工程地質質量三維空間監測與評估技術。
2注重CAD上下游軟件的關聯性
基于AutoCAD圖形平臺,其下游軟件Skechup在設計中實現了專業化、可視化、智能化的設計理念,快速、方便、迅達地在施工設計圖上,能夠深度且同步地表現三維立體模型,該系列軟件擁有先進的結構分析軟件包,并有污水處理計算的常用方法,以及豐富和成熟的結構施工方案輔助設計功能,其在物料恒算、污水處理曝氣計算、污泥產生計算、動力消耗、熱能損失等方面形成完整體系,同時可以應用Skechup軟件和PhotoShop軟件,對作品進行三維造型設計和圖形渲染,使得作品更加生動、直觀,達到理想的教學效果。
3案例設計教學的實施過程
案例設計教學是一種有計劃、有目標的活動,通過對教學案例進行設計講解,是實現CAD課程有計劃、有步驟進行的必要手段,案例設計教學不是一種隨意、隨機的行為,在設計案例時應用與實際應用相聯系,通過一個案例-厭氧處理池基本應用設計,將厭氧處理池設備分解、分化成不同的功能單元,分組完成的不同單元結構體設計,通過單元教學使得絕大部分基本操作融匯在單元案例中,在設計過程中了解其具備的基本功能,同時掌握單元體的實際應用和操作使用方法。將厭氧處理池的獨立攪拌系統、污水輸入系統、厭氧發酵系統、沼氣收集系統壓力控制系統進行案例操作、設計與三維立體模型制作,并通過數碼成像處理技術、圖像合成技術制作形成完整控制單元,并以AutoCAD圖形平臺、Skechup建模、Photoshop可視化渲染的特效處理,實現功能化的宏觀表現,通過組合案例的設計與實踐,使用同學們在掌握大三元功能設計的同時,深刻地了解了該單元體在現實工作中應用,使得案例教學開放性、生成性得以體現,使案例設計更好地為教學服務,培養了學生的自主創新能力。
4課程設計的實踐與提高
注重課程設計實踐活動,運用單元設計的知識和設計技巧,在教師指導下獨立或小組結合的方式完成工程的綜合設計。老師應對課程設計的主要內容和實施步驟進行講解,設定課程設計題目,供同學們篩選,以小組為單位,各組員進行分工安排、制定計劃,組員明確各自的任務,同學之間互相合作共同完成設計工作。在設計的初期階段,需要同學們通過各種渠道查閱相關資料,以及已有的樣例,根據資料做了設計分析,完善工程單元設計,獨立產生各種部件如管道、閥門、水泵、攪拌機、污水進入、凈水輸出等設計,達到設計規范的技術要求,使用戶體驗更真實、流暢的目的。通過應用CAD課程設計使同學們逐步鍛煉出解決問題的能力,同時將把畢業設計的一般性內容,延伸到CAD課程設計的實踐環節中,通過多年的努力實踐取得了良好的效果。
5CAD的多元化考核評價方式
采用多元化考核方式完成對環境工程CAD課程教學效果的評價,在環境工程主要環節如格柵、沉降池、絮凝、曝氣池、厭氧處理池、污泥干燥、污泥焚燒單元操作,采用主導教師提供3-5個設計單元方案,學生根據自身特點和擅長自由選擇設計方案,最終提交自行設計的不同方向的設計作品。學生提交作品的方式,單元設計實施過程中,學生完成的設計作品能夠反映學生對環境工程CAD軟件繪圖技巧和圖像處理技術掌握水平和應用能力,能夠反映出學生對格柵、沉降池、絮凝、曝氣池等單元的創新設計能力。綜合上述因素CAD課程的評價方式采用教師評價、學生互評和小組評析的形式,其中教師評價中包含對每一位學生的所有作業進行分數計量,作為階段成績的一部分。同時過程性評價則由教師根據學生平時學習態度、出勤、作業、提問等方面綜合評定。而設計技能的評價以實訓大綱為依托,由專業任課教師對學生的實際操作能力以模塊進行考核。
2.水利工程建設對于生態環境的影響
2.1消極方面的影響
水利工程的建設對于當地的生態環境必然會產生一定的消極影響,在水庫建成后,下游河道的流量過程將會被改變,而水庫在存蓄汛期洪水的同時也存蓄了非汛期的基流,這樣則容易導致下游河道水位的降低甚至斷流。除此之外,水利工程建成后周圍將會出現很多生態環境問題,下游的天然湖泊容易面臨干涸的威脅,入海口的位置將容易形成海水倒灌的問題,尤其對于航運業以及水產養殖等都會產生較為嚴重的消極影響。在水利工程建設完成之后,庫區周圍地區在水庫蓄水后,輸水渠兩側的水分大量滲入地下后,地下水的水位同時被抬高,則庫區周圍附近的土地就會被浸沒從而導致土地的鹽堿化、沼澤化等問題。
2.2積極方面的影響
由于我國水資源匱乏,而且地理分布不均勻,因此進行水利工程的建設將會大大改善我國水資源缺乏的現狀。在水利工程建設中,跨流趙小宏綏化市水利水電勘測設計研究院黑龍江綏化152062域調水工程就是很好的例子,跨流域調水不僅在一定程度上可以緩解地區的水資源危機,也大大改善了因缺水地區經濟發展緩慢的困境。在我國水利工程的建設中,南水北調工程作出了表率,這項龐大的工程建設完成之后取得了良好的效果,有效的解決了我國南北地區水資源嚴重分布不均的問題,在緩解了北方地區缺水危機,滿足了工業生產用水需求的同時,也大大減少了水資源分布不均帶來的生態環境問題。除此之外,大型的水利工程建設有抵抗沙澇的重要意義,例如三峽這樣大規模的水利工程建設完成之后有效地解決了長江流域沙澇的問題,并且在建成后,由于庫區聚集了大量的水資源,蒸發量也隨之增多,水利工程設周邊地區的空氣濕度將會提高,這樣不僅有利于周邊植物的生長,也改善了周邊地區的環境,起到保護生態環境的積極作用。
3.實現生態環境可持續發展的措施
3.1建立健全生態環境影響
評價體系為了在水利工程建設的過程中保護生態環境的可持續發展,必須要建立健全生態環境影響體系。在進行水利工程施工之前,工程師應當認真勘察并且記錄施工地區的周邊環境,然后對于日后建設以及建成后將會產生的影響作出科學全面的評估分析。水利建設的工程師在設計環節中應當堅持保護生態環境的原則,不斷完善防治手段來減輕水利工程建成后將會帶來的消極影響。在制定科學的生態環境影響評估體系需要注重水利工程建設對經濟和生態環境這兩個方面的評估結果,力求實現經濟效益發展、生態環境保護與水利工程發展三者的協調共同發展。在建立健全生態環境影響評價體系的過程中個,工程師和相關科技人員應當充分考慮社會、環境、經濟、人民等多方面的因素,認真評估生態環境的實際價值,從而做出水利工程建設的可行性方案,不斷完善生態環境影響評價體系。
3.2注重水利工程的建設規劃與選址
在水利工程的建設設計環節中,由于河流的流域狀況將會發生很大的改變,因此在水利工程的設計環節需要對河流進行重新的規劃評估,在堅持生態環境可持續理念的前提下,保證河流流域規劃的合理性與嚴謹性。在水利工程建設的前期,尤為重要的是選址工作,盡管水利工程的建設多多少少會給周邊地區的環境以及人民的生活帶來影響,但是工程師應當盡量選擇對于生態環境影響較小的地區,并且降低移民率。這就需要工程師和相關科技人員在水利工程設施的建設初期做好水利工程的建設規劃與選址工作,并且做好合理的評估與估計,將可能造成的影響降到最小,最大程度的提升水利工程建設的積極作用。
(二)學生思想不重視。一般課程設計都是安排在學期末,學生忙于準備期末考試,臨近假期又著急回家,不能將全部精力投入到設計中,而且抱著交個材料上去就能過關的心理,對課程設計敷衍了事,得過且過。
(三)單個課程設計學時不足。環境工程專業的課程設計主要集中在第三學年,開設的有環境工程課程設計(一)泵站、(二)管道、(三)水處理構筑物、大氣污染控制工程課程設計、環境監測與儀器分析課程設計等,種類較多,但是單個學時較少,一般只有1~2周,設計深度不夠,只能淺嘗即止。
(四)題目單一陳舊。課程設計的指導老師往往由相關的理論課老師擔任,一個老師要同時指導環境工程專業兩個班的學生,而課程設計僅有1~2周,時間少,老師精力有限,基本上所有學生只能共用一個題目,題目類型由指導老師來確定。由于教師所掌握的工程資料有限,課程設計的選題往往已使用多年、比較陳舊,工程實踐性不強。
(五)設計脫離實際。現在進入高校的門檻越來越高,基本都要求有博士學位,這些年輕教師往往從學校畢業后直接到學校任教,沒有經過嚴格、系統的業務技能和專業實踐訓練。環境工程專業課程具有較強的理論性、實踐性和應用性,教師若只有理論知識,缺乏工程實踐經驗,在授課時照本宣科,不能很好地將理論與工程實際相結合,最終將導致學生感覺工程理論基礎知識枯燥、抽象、理解困難。學生在進行課程設計時也就只能依葫蘆畫瓢,設計與實際脫節,無工程實際意義。
(六)考核指標片面。課程設計的考核主要是指導老師根據學生提交的設計說明書和圖紙進行成績評定,缺乏對過程的監管,使一些學生產生偷懶心理,之前不認真查資料進行設計,臨時抱佛腳找其他同學的隨便改改交差了事。這種片面的考核方式不能客觀真實的反映學生的實際設計水平,還嚴重影響了學生的積極主動性。
二、面向卓越工程師培養的課程設計教學改革
(一)加強監管,提高教學質量。健全課程設計的監督、管理和檢查機制,從學校、學院和教師三個層面制定詳細的課程設計教學管理流程,對課程設計的質量進行有效的監控。同時加強教務處及學校督導組對課程設計教學工作的抽查監控力度,對教師指導課程設計工作、課程設計質量、成績評定等各方面進行檢查,促進課程設計教學質量的提高。
(二)強化教師的工程背景。當前學校對教師的考核存在重科研輕教學現象,使老師大量的精力投入在科研上,部分教師的教學積極性沒有發揮出來。教師忙于跑項目、寫論文、出成果,忽視了科研成果的轉化,逐漸脫離了實際應用,有工程實踐經驗的就更少了,即使有也是陳年的經驗了,而課程設計的教學需要的就是實踐經驗,因此學校要加強對教師隊伍這方面的培養,定期送教師去企業交流,使教師能接觸生產一線,掌握生產實踐的新動向。同時建立青年教師參加工程實踐的激勵機制,支持教師與企業合作承擔科研課題,開展應用型科學研究,實現學術水平與工程實踐能力的雙提升。
(三)深化校企合作。鹽城工學院“卓越計劃”試點專業實行校企聯合培養模式,培養分為校內培養和企業培養兩個部分:本科生保持4年學制不變,優化提升“3+1”模式,在校學習時間2.5~2.8年,在企業學習實踐累計1.2~1.5年。中國鹽城環保產業園和江蘇科易達環保科技有限公司作為環境工程專業主要的校外實踐基地,能為學生提供良好的企業實際工程環境和實踐教學資源。但是實踐基地這些優秀的教學資源不應該僅僅用于最后一年多的企業實踐階段,前期教學中的理論學習,如課堂的工程案例分析、課堂討論及布置的課下作業都可以結合工程實際。課程設計的題目設置也要是真刀真槍,來自于企業的項目實例,體現當前行業的技術發展水平,這樣才能真正有助于提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力。
(四)建立課程設計題庫。針對課程設計題目單一陳舊的問題,可以通過建立設計題庫的方式來解決。指導老師平時注重收集素材,每兩年更新一次,淘汰陳舊的題目,增添新的,與時俱進。題目多樣化,根據題目的類型分若干個模塊,每個模塊包含若干個主題,每個主題下設置一些題目。如環境工程課程設計水處理構筑物的設計題目可以分物理處理構筑物和生物處理構筑物兩個模塊,生物處理構筑物模塊下包含活性污泥法、生物膜法和厭氧生物處理技術三個主題。學生可以根據自己的興趣選擇題目,提高了學生的積極性,并且能有效地防止抄襲現象。學生在理論課程的學習時,看到感興趣的題目,經老師確認有可行性,符合課程設計的要求,也可以加入到題庫中。
(五)拓展課程設計教學環節。目前課程設計的指導老師基本上由相關理論課老師擔任,那么在課堂教學中要避免“滿堂灌”,可以引入工程思想、原理和方法系統,推行啟發式、研討式、案例式教學和研究性學習,使學生加深對理論知識的理解,學以致用。通過淡化理論教學與實踐教學的界限,將理論知識融入到“模擬企業、模擬項目”的情景中,培養學生工程意識,提高工程實踐能力。課程設計不應該僅僅局限于完成基本的教學任務,對于一些創新性比較強的設計,可以鼓勵學生參加各類各級環境工程專業相關的設計競賽,如國家級的全國高校環保科技創意設計大賽,校級的環保創新設計競賽等,進一步增強學生的理論功底,培養學生的工程實踐能力和自主創新精神。
(六)注重專業素養的培養。在教育部制定的“卓越工程師教育培養計劃”的通用標準中第一條就要求具有良好的職業道德及較強的社會責任感,這與我國高等工程教育一貫倡導的“以德為先、能力為重、全面發展”的人才培養理念是一致的。課程設計作為環境工程專業實踐教學的重要環節之一,應該在培養學生成為未來工程師所必需的職業道德、安全意識、環境意識等基本素質方面發揮重要的作用。在課程設計之初,可以聯系相關企業組織參觀、座談、調查研究、考察等活動,幫助學生了解本職業應具備的基本能力與素質。課程設計時,真題真做,增強學生將所學的理論知識應用于實際生產及分析問題、解決問題的能力。學生按照自愿的原則組成3~4人的團隊,一起討論設計方案,分工合作,最終完成一個綜合性的設計,不僅可以杜絕混學分現象,還培養了學生的責任感和團隊協作能力。
(七)改革考核方式。完善考核體系,嚴格考核制度,提高課程設計質量。改變原來單一的考核制度,注重全過程的考核,增加設計中期進度檢查,設計后期答辯環節。完善評分體系,對設計成果從創新性、規范性、嚴謹性、科學性等方面進行逐項打分。不合格的設計給予一次修改機會,若還不能達到合格要求,須下次重修,從而引起學生對課程設計足夠的重視。