我国的农业生物环境与能源工程学科起步于20世纪70年代末,1979年正式成立中国农业工程学会时,设立了农业生物环境工程学科,并于同年在中国农业大学(原北京农业机械化学院)设立了农业建筑与环境工程本科专业。河南农业大学于1981年设立了农村能源工程本科专业,并于同年正式招收农村能源工程专业本科学生。1982年开始,中国农业大学在农业机械化硕士学位点设立了农业生物环境工程方向,正式招收农业生物环境工程的硕士研究生;1986年经国家批准正式设立农业生物环境工程和农村能源工程的硕士学位点,并于同年在中国农业大学东校区的农业机械化博士学位点设立了农业生物环境工程的博士研究方向;1996年经国家批准,分别在中国农业大学和浙江农业大学设立农业生物环境工程的博士学位点。在1998年的全国学科调整中,将农业工程一级学科下的农业生物环境工程和农村能源工程两个二级学科合并为农业生物环境与能源工程二级学科。至此,农业生物环境与能源工程学科体系已经在我国形成,学历层次为学士、硕士、博士3个层次。目前,我国许多本科院校都开设了该专业,例如中国农业大学、浙江大学、吉林大学、西北农林科技大学、江苏大学、华南农业大学、东北农业大学、河南农业大学、沈阳农业大学、南京农业大学等。这些单位涵盖了东、中、西部和南北方不同气候条件地区,初步形成了面向我国不同区域特色的农业生物环境与能源工程学科的科学研究、人才培养和基地建设等不同层次的分布,为该学科的进一步发展和合理布局打下了重要基础。近年来,随着我国农村社会经济和能源建设事业的快速发展,引发了农业建筑环境与能源工程专业技术人才的大量需求,对农业建筑环境与能源工程专业技术人才培养提出了新的要求,农业建筑环境与能源工程教育也面临着新的挑战:(1)专业建设如何适应这种变化,从而得以生存与发展?(2)学科及专业如何重新定位自己的内涵和发展空间?(3)如何在学科结构调整、本科生及研究生层次上的专业设置、教学内容和教学方式上进行改革?面对机遇与挑战,应该与时俱进、共同努力,继续深入进行学科建设和教学改革,为现代化农业培养出更多合格的高层次专业人才[5]。
二、河南农业大学农业建筑环境与能源工程专业教学改革实践
为适应我国经济社会发展、大学生就业工作以及农业建筑环境与能源工程专业人才培养目标定位的总体要求,河南农业大学全方位推进农业建筑环境与能源工程专业的教育教学改革,坚持通识教育和特色教育相结合,进一步加强基础教育,拓宽专业口径,保持专业培养特色,合理修订符合可再生能源专业特色的培养目标,培养适应经济、社会、科技和人的全面发展需要的高素质可再生能源专业技术人才。(一)优化人才培养方案与模式1.指导思想(1)农业建筑环境与能源工程专业本科人才培养方案应以党的教育方针和邓小平理论以及“三个代表”重要思想为指导,全面落实科学发展观。以提高质量为主题,以加快转变高等教育发展方式为主线,把人才培养作为提高质量的首要工作,把内涵发展作为提高质量的核心要求,把体制机制改革作为提高质量的根本出路,把实施《关于全面提高高等教育质量的若干意见》和《高等学校创新能力提升计划》作为提高质量的有力抓手,把营造和谐稳定的发展环境作为提高质量的重要保障,推动农业建筑环境与能源工程专业本科教育教学再上新台阶,提升专业核心竞争力。(2)农业建筑环境与能源工程专业本科人才培养方案坚持育人为本,立足于现代化建设对人才的实际需要,适应就业和经济社会发展的需要;以学生为主体,满足学生发展需要;以教师为主导,因材施教;不断调整教学模式和核心课程设计,提高办学水平,培养合格毕业生。(3)农业建筑环境与能源工程专业本科人才培养方案坚持体现“六个有利于”,即有利于社会经济发展的需求,有利于专业培养目标要求,有利于知识更新和学科发展,有利于因材施教和个性化培养,有利于拓展综合素质教育,有利于强化实践教学体系。2.培养目标和模式农业建筑环境与能源工程专业坚持通识教育和特色教育相结合,坚持人才培养质量总体水平与个性化培养相结合,建立并完善因材施教和分层次教学模式,公共基础课和部分专业基础课按照专业大类设置,设立农业建筑环境与能源工程专业核心课程,并设置不同的选修课教育模块,学生可以自主选课,体现课程体系的整体优化。并根据农业建筑环境与能源工程专业培养特点安排了教学实习和毕业实习,集中和分散相结合,加强课外多环节实践教学,实行具有农业建筑环境与能源工程专业特色的多样化人才培养模式,保持农业建筑环境与能源工程专业的可再生能源方向培养特色。(二)专业教学改革思路农业建筑环境与能源工程专业教学改革的方向是规范专业核心课程,调整选修课程。在必修课的改革方面,严格修订了专业核心课程和特色优势课程,并进一步深化教学内容的改革与整合,教学方法的创新与完善。选修课主要依据创业教育、专业拓展和综合素质3个教育模块进行设置,学生根据社会和个人发展需要自由选择。在学生自主选择培养模式和课程模块之前,学生导师及班主任等要加强指导,确保能够激发学生的学习兴趣和发挥潜能。选择之后,将进行分流培养。分流培养的时间,要根据专业培养特点,合理安排,以三年级下学期或四年级为宜。农业建筑环境与能源工程专业鼓励学生积极参加各种考试、竞赛及职业资格考试,争取“一生多证”,即每个学生毕业时都要拿到多种通用证书和农村能源特有工种职业资格证书,增强社会竞争能力。学生取得的经学校认定的各种证件均可按规定获取相应的奖励学分。(三)专业主干学科与核心课程农业建筑环境与能源工程专业具有多学科交叉的特点,在长期的专业建设过程中逐渐形成了“农业建筑环境工程”和“可再生能源工程”两大专业培养方向[6],河南农业大学一直将可再生能源工程作为农业建筑环境与能源工程专业的特色和方向,在国内同行专家们的大力支持下,积累了一些专业建设经验,形成了一些专业建设优势,长期坚持将农业工程、机械工程、热能工程等作为支撑农业建筑环境与能源工程(可再生能源方向)专业的三大主干学科,并确定电工技术、电子技术、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、工程热力学、传热学、太阳能工程、生物质能工程等课程作为农业建筑环境与能源工程(可再生能源方向)专业的十大专业核心课程,进一步强化了专业教育教学工作。(四)专业实践教学环节实践育人是农业建筑环境与能源工程专业人才培养的最薄弱环节,河南农业大学依据《关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》,增加了实践教学学分学时比重,进一步强化了农业建筑环境与能源工程专业的实践教学环节,确保了专业实践教学质量[7][8]。实践教学环节有教学实习及课程实验。主要实习有工程制图实习1周、金工实习4周、太阳能工程生产实习2周、生物质能工程生产实习2周、锅炉结构实习3周、沼气应用实习2周、课程设计2周、毕业实习14周,共计30周,毕业实习写出毕业论文,课程设计写出课程论文,教学实习写出实习总结。开设实验的主要专业课程有电工技术、电子技术、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、工程热力学、传热学、太阳能工程、生物质能工程、能量有效利用、燃烧学、流体力学、风能工程、农业建筑概论、热工测试技术、环境工程等。(五)专业课程教材体系建设加大专业课程教材体系建设力度,为提高农业建筑环境与能源工程本科教学质量和人才培养质量发挥更大作用。在专业课程教材建设方面,采取自编教材和选用教材相结合的原则,自专业创办以来,本专业教师先后编写出版了具有鲜明应用特色的教材9部,形成了自编特色教材与选用国内一流教材相结合的教材使用机制。河南农业大学分别于2009年和2011年先后承办了两次全国农业建筑环境与能源工程(可再生能源方向)专业国家统编教材编写工作研讨会,联合东北农业大学、山东理工大学、云南师范大学、吉林农业大学、沈阳农业大学、中国农业大学等有关院校专家就农业建筑环境与能源工程(可再生能源方向)专业教材体系建设和可再生能源系列规划教材的编写工作进行研讨,首批农业建筑环境与能源工程(可再生能源方向)专业的10门全国统编系列教材(工程热力学、传热学、流体力学、燃烧学、能量有效利用、热工测量技术、生物质能工程、太阳能工程、风能工程、农村节能工程等)经全国农业建筑环境与能源工程专业可再生能源系列规划教材编审委员会审定后全部交由中国农业出版社出版,并列入“十二五”规划教材。
专业加试科目1加试科目2081701化学工程无机化学有机化学081702化学工艺无机化学有机化学081703生物化工环境微生物学生物化学081704应用化学无机化学有机化学081705工业催化无机化学化工原理070301无机化学无机化学化工原理070302分析化学无机化学化工原理070303有机化学无机化学化工原理070304物理化学无机化学化工原理070305高分子化学与物理无机化学化工原理083001环境科学环境微生物学环境监测083002环境工程环境微生物学环境监测080104工程力学工程力学金属工艺学080201机械制造及其自动化工程力学金属工艺学080203机械设计及理论工程力学金属工艺学080501材料物理与化学工程力学工程材料学080502材料学工程力学工程材料学080503材料加工工程工程力学工程材料学080701工程热物理锅炉原理与设备热能综合080703动力机械及工程工程力学机械设计基础080704流体机械及工程工程力学机械设计基础080705制冷及低温工程制冷原理与低温工程热能综合080706化工过程机械工程力学机械设计基础081903安全技术及工程工程力学机械设计基础080702热能工程锅炉原理与设备热能综合082001油气井工程渗流力学油层物理082002油气田开发工程工程流体力学油层物理082003油气储运工程输油管道设计与管理天然气输送设计与管理081101控制理论与控制工程过程控制工程电路分析基础081102检测技术与自动化装置过程控制工程电路分析基础081103系统工程过程控制工程电路分析基础081104模式识别与智能系统过程控制工程电路分析基础081105导航、制导与控制过程控制工程电路分析基础081201计算机系统结构离散数学数据库原理081202计算机软件与理论离散数学数据库原理081203计算机应用技术离散数学数据库原理120221会计学财务管理会计学120222企业管理财务管理技术经济学120223旅游管理旅游学概论旅游经济学120224技术经济及管理财务管理技术经济学030501马克思主义基本原理马克思主义哲学马克思主义理论综合030502马克思主义发展史马克思主义哲学马克思主义理论综合030503马克思主义中国化研究马克思主义哲学马克思主义理论综合030504国外马克思主义研究马克思主义哲学马克思主义理论综合030505思想政治教育马克思主义哲学马克思主义理论综合030506中国近现代史基本问题研究马克思主义哲学马克思主义理论综合085216化学工程(专业学位)无机化学有机化学085229环境工程(专业学位)环境微生物学环境监测085201机械工程(专业学位)工程力学金属工艺学085206动力工程(专业学位)工程力学机械设计基础085204材料工程(专业学位)工程力学工程材料学085224安全工程(专业学位)工程力学机械设计基础085219石油与天然气工程(专业学位)输油管道设计与管理输气管道设计与管理085210控制工程(专业学位)过程控制工程电路分析基础085207电气工程(专业学位)电力电子变流技术电路分析基础085211计算机技术(专业学位)离散数学数据库原理085212软件工程(专业学位)离散数学数据库原理085218矿业工程(专业学位)理论力学矿井通风与安全085239项目管理(专业学位)财务管理技术经济学
中科院生态环境研究中心学术型硕士招生专业及初试科目
专业代码专业名称研究方向初试科目077601环境科学环境化学
环境毒理学
环境生物学
环境与健康
环境水质学
大气环境
土壤和土壤污染修复
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④838环境化学
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④846普通生物学
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④851微生物学/824生物化学(乙)
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④838环境化学/824生物化学(乙)
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④838环境化学
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④838环境化学/821分析化学
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④842土壤学/851微生物学083002环境工程水质、水环境与污染控
大气污染化学与控制
固体废物处置与资源化
环境生物技术
环境材料与减排技术
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④927环境工程
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④927环境工程/825物理化学(乙)
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④818化工原理/823普通化学(乙)
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④851微生物学
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④818化工原理/819无机化学
071300生态学系统生态
城市生态学
产业生态学
景观生态学
生态风险评价
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④841生态学
101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④841生态学/840环境科学基础
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④841生态学/840环境科学基础
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)/621植物学④841生态学/835自然地理学
①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)/612生物化学与分子生物学④841生态学
070302分析化学分析化学①101思想政治理论②201英语(一)③619物理化学(甲)④821分析化学070303有机化学有机化学①101思想政治理论②201英语(一)③619物理化学(甲)④820有机化学0776Z1环境经济与环境管理环境管理学①101思想政治理论②201英语(一)③302数学(二)④928环境管理学
中科院生态环境研究中心专业硕士招生专业及初试科目
专业代码专业名称研究方向初试科目085238生物工程系统生产业生态
生态工程
环境生物技术
①101思想政治理论②204英语(二)③302数学(二)④841生态
①101思想政治理论②204英语(二)③302数学(二)④841生态学
①101思想政治理论②204英语(二)③302数学(二)④841生态学
①101思想政治理论②204英语(二)③338生物化学④851微生物学/838环境化学
085229环境工程水污染控
大气污染控制
固体废物处置与资源化
环境材料与减排技术
环境分析与监测技术
①101思想政治理论②204英语(二)③302数学(二)④927环境工
①101思想政治理论②204英语(二)③302数学(二)④927环境工程/825物理化学(乙)
①101思想政治理论②204英语(二)③302数学(二)④818化工原理/823普通化学(乙)
关键词:环境工程;专业基础课;专业课;衔接
自20世纪90年代以来,我国环境专业得到了长足发展,基本上所有的工科院校和综合性大学都开设了环境工程专业。这样的专业规模为环境工程专业的学科发展提供了有利条件,但同时也使环境工程专业教学面临挑战,特别是我国环境污染形势严峻、不断涌现出新的环境问题,这就需要高校结合国情培养专业过硬的环境人才,解决目前日益恶化的环境问题。目前,很多高校环境工程专业基础课教学还一直延续老的传统,不能和与时俱进的专业课教学有机地衔接起来,使得课程教学孤立、枯燥,造成学生学习兴趣下降,对相关知识在实践中的横向联系和综合运用不够[1]。因此环境工程专业基础课与专业课的衔接性教育问题是当前高校环境工程专业教学值得关注的一个课题。
一、环境工程专业基础课存在的问题
1.对专业基础课重要性认识不足。提到专业基础课的重要性,我们首先要明确环境工程基本理论的来源是什么,只有明确了这一点,才能让学生们建立清晰的知识模块,例如,有的学校环境工程专业开设《化工原理》课程,而且这门课被作为核心专业基础课来学习,那么有的同学就有疑问了:我们是环境工程专业,为什么要学习化学专业中的化工呢?这是因为环境工程实践中的工艺过程及反应器的设计依据都来源于化工知识,如果学生们不明确这一点,很可能将《化工原理》作为普通课来学习,那么这直接会导致学生们在学习专业课的时候,对反应器设计、计算、构造原理及特点理解困难;此外有些学校环境工程专业基础课由其他专业的老师来授课,例如《化工原理》由化学专业的老师来上课,《环境工程微生物学》由生物专业的老师来上课,由于这些老师对环境工程专业基础课重要性认识的不足,直接造成学生们“轻”专业基础课、“重”专业课学习的局面。随着环境复杂性问题的突出,对环境工程人员的理论和专业要求也更加严格。如果没有专业基础课的理论知识支撑,就无法灵活地应用专业知识,只会套用现有的技术和设计模式,这远远不能满足环境产业发展的需求。
2.专业基础课与专业课严重脱节。由于现阶段环境工程专业开设学校太多,导致环境工程人才过剩,学生就业压力很大。针对这种情况,有些学校根据本校的办学特色,对环境工程专业教学进行调整,向本校的特色方向靠拢,例如对于钢铁院校,在专业课学习过程中,就侧重钢铁和冶金废水、废气、废渣的处理和资源化。这种改变有利于环境工程专业学生学习兴趣和实践能力的提高,但是有些学校只对专业课进行了改革,却没有对专业基础课做相应的调整和改进,使得专业基础课与专业课严重脱节,没有互动和衔接。这往往容易造成上完专业基础课以后的学生直接上环境工程专业课倍感突兀与无所适从,甚至会产生基础课对专业没有作用的误解。造成以上结果的根本原因就在于专业基础课不是真正直接服务于环境专业教学的,其与环境工程专业课是各自分开的。
二、专业基础课与专业课的有机衔接
环境工程专业的基础课,顾名思义,它起到的是基础性的重要作用,这个基础为环境工程专业的其他教学创造了条件。那么,如何上好这个专业基础课呢?这就要涉及基础课与专业课的有机衔接问题,必须从以下三个方面努力。
1.合理的专业计划与课程安排。制订合理的专业计划和学期课程安排,加强专业课和专业基础理论课教师之间的联系,掌握学生知识动态,从而进行辩证施教。我在上工艺和反应器的课时,凡讲到与工艺和反应器相关的基础理论知识时,有的学生回答说没学过,有的说学过但不记得了,还有的干脆说不知道,但通过耐心启发,学生们能较为准确地回忆起相关的知识点。我认为关键问题在于:(1)学生现阶段的心理特征和分析问题的能力还达不到将专业知识和基础理论知识互相联系和综合运用的要求;(2)部分学校专业课和基础理论课排课先后顺序和课时安排不合理,专业课中提到的有关专业基础课知识学生还未接触。(3)专业基础课程有些内容较深,如流体力学,它是理论力学、材料力学和工程力学的延伸;有些课程较抽象,如环境微生物学,基本上都是微观过程。这些课程如作为独立学科来传授,因知识点多,内容枯燥,学生提不起兴趣,容易造成学生对专业基础课学得不扎实的结果,就更谈不上灵活运用了。要解决这个问题,首先应制订合理的课程计划,使基础理论课和专业课程相互呼应,同时加强基础理论课和专业课老师间的联系,摸清学生知识掌握和理解的程度,有针对性地、有重点地辩证施教[2];其次作为专业课和专业基础课教师必须全面掌握多学科尤其是交叉学科间的知识,这样上课时才能广征博引、游刃有余,既能提高学生学习的积极性,还能使学生牢固掌握所学知识并灵活运用。
关键词:案例教学;环境工程原理;教学改革
“环境工程原理”于2004年被教育部相关教学指导委员会确定为高校环境工程专业的核心课程,随后逐渐发展成为高校环境科学与工程专业一门重要的必修专业基础课。该课程分析归纳总结了环境工程专业涉及的水、气、固废、环境净化和生态修复等核心课程的技术原理,并对具有共性的基本原理、现象和过程进行系统和深入的阐述,具有较强的理论性和系统性。因此,该课程被认为是环境工程专业学生接触和深入学习环境领域技术的基石和桥梁[1]。该课程于2019年秋季在重庆文理学院首次对“新工科”环境科学与工程专业学生开设,此前,重庆文理学院用“化工原理”课程作为环境工程专业的基础课程。尽管两者涉及的某些基础原理性知识具有类似性,研究对象和体系却有着较大区别。如“化工原理”关注的是化工生产过程中较高浓度的操作条件,而“环境工程原理”关注的是环境污染净化和控制领域较低浓度的污染物,后者更符合环境专业的特色和需求。作为重庆文理学院一门新课,该课程自开设以来将在较长时间内处于不断发现问题、解决问题的探索阶段。本课题旨在阐述“环境工程原理”教学中应用案例教学法的可行性及其设计实施方法,以提高该课程的教学效率和培养具有解决实际环境问题能力的创新人才。
1案例教学法概况
案例教学法于1870年起源于美国哈佛法学院,并取得显著的教学改革成果,受到了教育界的高度关注,随后在全球各地得到快速推广与普及[2,3]。改革开放之初,成熟的案例教学模式开始扎根于我国高等教育,并在各个专业领域的实践中取得了广泛成功。所谓“案例教学”,顾名思义是一种以案例为主的教学方法[4,5],是教师根据教学目标和教学内容要求,通过引入合适的生活场景或模拟仿真场景,使学生置身于案例场景中,甚至产生身临其境的效果,并根据实际教学内容,有针对性地引导学生将理论知识和案例问题相结合,鼓励学生积极主动讨论和分析问题,并提出解决问题的策略。期间教师要注重与学生的互动,及时对学生的过程行为给予肯定或评价矫正,以培养学生理论联系实际的能力、分析问题和解决问题的能力以及创新能力。案例教学法主要有以下几个方面的特点:首先,以案例为主。案例可以是真实的生活场景,也可以是虚拟的场景,但必须和教学内容高度一致;其次,强调师生交流互动。案例教学以学生主动参与为主,教师引领为辅,师生互动交流为保障,师生互动程度越高,则教学效率越高;再次,开放性。案例教学旨在培养学生理论联系实际的能力、分析问题和解决问题的能力以及创新能力。同一案例,基于学生个体差异性和思维发散性的不同,学生可能会提出不同的解决措施;最后,启发性。案例是为教学目标和内容服务的,案例应具备引导学生深思、启迪学生思维的功能,进而达到实际联系具体理论,加深学生对理论知识的理解。
2案例教学法在“环境工程原理”教学中的必要性
“环境工程原理”作为重庆文理学院环境科学与工程专业学生深入学习环境工程领域技术的基石和桥梁,必须要符合国家和学校对该专业学生的人才培养要求。在教育部积极推进“新工科”建设背景下,重庆文理学院环境科学与工程专业人才培养的目标是培养环境污染净化和控制领域的高层次实用型人才[6-7],特别是社会紧缺的,具备系统的专业理论基础、良好素质和综合能力的环境领域专业技术人才。因此,在教学过程中,除了让学生掌握环境领域的专业知识和技能外,更重要的是使学生具备以理论知识为依据,分析解决实际环境工程问题的能力。作为一门理论性强的核心专业基础课,在“环境工程原理”教学过程中如何使学生理论联系实际,对培养应用创新型环境人才至关重要,这与案例教学法的目标相一致。因此,在“环境工程原理”教学中引入案例教学法是非常有必要的。此外,“环境工程原理”课程知识体系复杂、原理性和系统性强、内容抽象枯燥和难度大等特点,决定了该课程内容与学生的实际生活无太大联系,这进一步加大了学生对知识内容的理解难度。因此,适当引入生活案例或者简单的虚拟案例,既能激发学生的学习兴趣,强化其自主学习能力,又能使学生由浅入深、循序渐进,加深对知识的认知和理解。因此,将案例教学和“环境工程原理”教学相结合非常有必要。
3案例教学的设计和应用
在案例教学法中,案例选择是关键,案例必须与具体教学内容紧密联系,既能体现“环境工程原理”的专业知识,也能说明环境污染净化和控制技术现状和发展趋势的案例才是好案例。环境工程案例教学的设计和应用应当体现出以下4个方面的内容:3.1案例结合教学目标和教学内容。案例的优劣直接决定了案例教学的成败。在教学设计时,必须认真分析教学目标和教学内容,认真考虑哪些知识点引入案例最合适,案例如何扩展、延伸到教学内容,案例分析讨论和理论教学的学时分配,如何有的放矢地引导学生对案例的分析等,这些都是需要结合教学目标和教学内容进行考虑的。如首节绪论课的目的是使学生明白为什么学习“环境工程原理”,而“环境工程原理”是学生接触的第一门专业课,学生对专业认识和专业知识都不深。此时,在进行案例设计时可以选择学生较了解的热点环境事件,引导学生做事件应急处理人,分析污染物的来源和去向,提出解决策略,并与事件处理方案对比,不仅可以使学生明白“环境工程原理”的重要性,还能培养其思维创新能力。3.2案例新颖。教材一般滞后于工程应用,因此,案例只有与工程技术同步,才能使学生掌握与时俱进的专业知识。例如吸收章节,环境工程领域吸收法主要用于脱硫脱硝。石膏法是烟气脱硫应用最广、最成熟的技术,但其现在面临着脱硫产物处理处置的问题,导致该处理处在转型阶段。此时选择该案例作为增强吸收传质过程是不错的,但可能会导致学生与新知识、新技术脱节。3.3案例源于生活场景。“环境工程原理”涉及的知识是各种环境技术原理具有共性的基本原理知识,实际主要应用于污水处理厂、火电厂和给排水等方面,与学生实际生活契合度较小,选择这方面的案例较难激发学生的兴趣。如讲授保温层内容时,可以选择如何让学生将一杯开水尽可能维持较高温度作为案例教学。此时,大多数学生会基于生活方式给出使用密封容器或者保温杯的方法。3.4案例具有创新启发性。根据具体教学内容,教师可以选择自己的科研方向或者环境领域热点创新技术作为案例。如在吸附章节,可以从绿色化学概念出发,选择反向案例展开探讨,如污水中重金属用吸附剂是否可以完全去除?教师在和学生互动的过程中可以从自身科研或全球先进技术角度说明现状以及启迪学生改进的思路,不仅可以使学生掌握吸附知识,还可以激发其科研创新兴趣。案例教学的核心是案例的选择,但案例教学的高效实施还需要其他几个方面。首先,指导学生课前积极思考。由于“环境工程原理”的知识较深奥、难理解,教师在课堂上突然引入案例,学生可能难以提出专业性的策略。教师可以把需要引入的案例作为课前作业,给予学生充足的时间预习或参阅文献资料,教师可以有针对性地在某些方面作一些要求,以引导学生较全面地查阅。其次,根据学生个体差异性和成绩分布等,合理地安排学生进行分组交流。教师要作好小组交流考评,制定恰当的要求和制度,促使尽可能多的学生参与探讨。最后,在进行案例教学时,教师要积极和学生互动,并及时对学生讨论的结果进行指导,对好的方案给予肯定和鼓励,对错误的观点进行纠正,并选择合适的时机,使教学过程从案例分析过渡到相应的教学内容上,提高学生理论联系实践的能力。
4结语
关键词:建筑环境与能源应用工程;建筑节能;太阳能利用;课程建设
中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2014)19-0222-02
随着能源与环境问题的日益严峻,“节能减排”已经成为国家发展战略的重要组成部分。“建筑环境与能源应用工程”专业在未来社会发展与建设中肩负历史使命,即要从可持续发展的观念出发,利用能源为人类提供生存和发展所必需的建筑环境,一方面要尽可能节约不可再生能源,另一方面要积极开发利用可再生的新能源。
一、课程开设的意义
目前建筑节能是公认的最有潜力和最有效的节能途径,建筑节能的本质是指在保证和提高建筑环境舒适性的前提下,通过合理的建筑用能规划和设计,推进科学用能、提高能源利用效率、降低用能成本。而各类建筑是利用太阳能等可再生能源的良好载体,如太阳能能够为建筑提供供暖、热水、自然采光、强化通风以及空调制冷和部分电力供应等[1]。太阳能作为清洁环保的可再生能源,已经成为我国节能减排目标的主力军,也是建筑环境可持续发展的重要内容。近年来,政府部门在太阳能技术应用方面给予了大力支持,同时由于巨大的市场需求,使太阳能行业目前以30%的速度扩张,这也导致相关专业人才需求量剧增[2],而建环专业毕业学生在太阳能利用技术方面知识匮乏,已难以满足太阳能建筑规模利用的社会需求。在这样的社会背景下,建筑环境与能源应用工程专业必须肩负起历史的重任,抓住机遇,迎接挑战,引领本领域的创新。国内有多所高等院校的本科教学开设了太阳能利用技术方面的课程,如南京理工大学开设的公共选修课《太阳能的利用》,上海交通大学在热动专业和建环专业开设的《建筑节能与太阳能利用》课程,北方工业大学在建环专业开设的《太阳能利用》课程,安徽工业大学在热动专业开设的《太阳能基础与应用》课程,江苏大学在热动专业开设的《太阳能应用技术》课程,淮海工学院在新能源专业开设的《太阳能热利用技术》、《太阳能光伏发电》、《太阳能建筑一体化》等课程。上述院校中大多数是在热能与动力工程专业或新能源科学与工程专业开设的,而在建筑环境与能源应用工程专业开设的比较少,并且各个院校开设课程的内容及侧重点有较大差异。建筑环境与能源应用工程专业开设《太阳能利用与建筑节能》课程要根据专业特点,明确教学目标,优化教学内容,采用合理的教学方法。
二、课程目标
该课程教学目标遵循本专业人才培养定位原则来确定。首先,要满足社会的需求。太阳能作为近年来快速发展的行业,已经出现人才供应的严重短缺[3]。其次,适应学科发展。太阳能作为实现建筑能源结构可持续发展的重要内容,已经被多个专业关注,而且各个学科之间交叉、融合发展趋向越来越明显。最后,要具有专业特色。各院校要结合自己的地域特点及研究方向,具备自己的特色,以专业特色争取地位和影响。建筑环境与能源应用工程专业开设《太阳能利用与建筑节能》课程,目的是培养学生树立太阳能利用与建筑节能的基本思想,用正确的理论和方法处理气候、资源环境、建筑结构、用能设备以及室内环境需求要素间的关系,最终运用所学知识对特定的建筑太阳能系统进行综合设计和评价,使学生步入社会成为绿色建筑技术方面的倡导者,良好室内环境与健康生活技术的实现者,为国家可持续发展目标的实现做出应有的贡献。
三、教学内容与教学要求
《太阳能利用与建筑节能》课程针对太阳能及其在建筑中的利用方式,其教学内容主要包括三部分:第一部分,太阳能转换利用原理与方法。学生在了解太阳能利用优缺点的基础上,认识我国太阳能资源分布情况,掌握太阳能转换利用基本原理,了解太阳能转换技术途径和方法。掌握太阳辐射能、高度角、方位角等基本概念。学习太阳能光电转换和光化学转换的技术途径和常用设备,理解各类建筑是太阳能利用的良好载体,太阳能结合建筑规模化利用是实现建筑节能的重要手段。第二部分,太阳能光热利用技术。首先,“与建筑结合的太阳能热水系统”要求学生掌握太阳能集热器工作原理和常用集热循环系统方式,学习太阳能热水系统设计计算方法,了解太阳能集热系统性能监测和评估的原则。另外,“太阳能供热与空调系统”要求学生掌握利用太阳能集热器实现供热和空调过程的原理和常用太阳能供热、空调系统方式,包括主动式和被动式。学习太阳能采暖和空调评估以及设计方法,了解太阳能空调、供暖系统的具体应用实例。第三部分,建筑一体化太阳能发电与光伏光热技术。首先,要求学生掌握太阳能光伏发电常用建筑结合应用方式,学习太阳能光伏系统设计计算方法,了解太阳能光伏系统性能监测和评估的原则。另外,建筑一体化光伏光热技术(即BIPV/T)是一种具有广泛应用前景的太阳能综合利用技术与建筑节能方式。这一部分内容要求学生掌握太阳能热电联供系统的常用形式、系统设计方法,了解系统运行控制策略等。当然,太阳能在建筑中的应用还有自然采光、遮阳、通风、储能应用等技术,教学过程中可根据学时安排及学生掌握情况灵活处理。
四、教学方法
该课程采用理论教学与实践教学相结合的教学方法,教学全程加强节能减排理念的渗透与贯彻。首先,学生通过理论学习,初步掌握太阳能利用建筑系统的基本原理、一般设计方法及设备结构等知识。然后,开展实验及参观实习等实践教学环节,深入学习太阳能建筑供能系统的工作性能及运行操作等知识。另外,开设太阳能复合系统工程设计环节,使学生在实际解决工程问题过程中加强独立思考能力与实践能力。最后,鼓励学生参与国内外太阳能相关竞赛及教师所承担的科研项目,了解太阳能利用方向的科学前沿动态,勇于探索创新太阳能利用的新技术与新方法。通过上述系列教学过程及产学研相结合的方法,使学生掌握太阳能利用与建筑节能的基础知识,增强学生科学用能、提高能源利用效率、降低用能成本的节能环保意识,具备太阳能利用建筑节能系统设计、运行、维护管理的综合能力。
针对建环专业开设《太阳能利用与建筑节能》课程进行了探讨。结合专业发展简述了课程开设的意义与目标,介绍了课程教学内容与教学要求,探讨了教学方法。该课程将弥补本校建环专业在“太阳能利用与建筑节能”领域理论与实践教学的空白,也是对应用型创新人才培养体系的一个重要补充。
参考文献:
[1]仲敏波,吉恒松,宋新南.《太阳能利用》课程教学探讨[J].科技创新导报,2011,(28):171.
论文关键词:环境工程特色培养石油石化工程实践
论文摘要:本文通过分析目前环境工程专业建设中存在的问题,提出环境工程特色人才培养模式建立的重要性。然后结合中国石油大学(华东)的实际情况,从培养目标、培养方案、培养模式等方面探讨了可供参考的特色人才培养方式,强调培养方案的实施应从加强基础、优化课程设置以及实践教学等方面入手。我们也看到本校通过合理的人才培养模式培养了一大批高素质的服务于石油石化行业的特色人才,在环境工程毕业生就业方面取得了可喜的成绩。
一、引言
近几年由于我国资源能源日益短缺以及污染问题不断加剧,国家提出可持续发展战略及能源行业的发展战略,导致环境工程专业人才的旺盛需求。因此各高等院校纷纷针对各自行业优势设置了环境工程专业。中国石油大学(华东)是中石油、中石化、中海油、中国化工和教育部共建的唯一一所重点大学,半个世纪以来在石油石化行业中形成了较强的地位和行业优势,因此也形成了具有特色的环境工程专业。
二、环境工程专业教育现状
中国的环境工程教育始于20世纪70年代末,由于环境工程高等教育的师资和办学基础条件方面的不同,各高校之间存在很大的差距。环境工程专业的历史发展历程,从一定程度上也决定了专业的教学计划设置上会出现不平衡的现象。比如一些院校由于脱胎于原化工、建材等行业,在课程设置上既开设了化学工程、建筑材料类等课程,又开设水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理与处置等环境类课程,课程间的重复现象很多,实验室建设也容易出现重复建设的现象。而且要在有限的教学时间里完成这众多的专业课程,自然是任务繁重、学时紧张,难免是“学习面宽、深度一般”。进而无暇顾及学生实践能力的培养和训练,最终造成毕业生的实践技能不能满足企业的用人要求,这成为环境工程专业教学的一大困惑。各高校应尽快探索出一种适合本校的环境工程专业特色人才培养模式。
三、人才培养
(一)人才培养目标
环境工程专业从根本上讲是一个多学科交叉的新兴学科,加之各个高等院校的发展方向与原始基础的不同,从而决定了环境工程专业在各个高等院校的专业建设、人才培养模式及培养的环境人才上有较大差别,因此应根据自身特点,结合市场对人才的需求,培养特色型环境治理的技术人才。
中国石油大学(华东)充分利用自身的有利资源,坚持环境工程专业与实际生产过程紧密结合,主要培养以石油石化行业和社会环保部门为主要服务对象,具有工程实践能力和创新能力的专业人才。
(二)培养方案的制定
在不同行业环境治理人才的需求下,高校应按照“在宽口径专业内设置柔性专业方向”的原则,制定合适的培养方案,培养带有自身特色的专业技术人才。
本校根据石油石化行业对人才素质的需求,探索和优化环境工程专业人才培养方案、理论课程体系与实践课程体系,形成“重视基础、强化实践、突出特色”三大原则为基础的环境工程专业培养方案。本专业从培养能够从事环境工程有关的宽口径“复合型”高级工程技术人才的目标定位出发,针对专业方向需要,培养方案精心安排了专业选修课程。在培养方案及专业选修课的设置方面,既要面向社会环保部门,又要突出石油石化领域环境工程的行业特色。
(三)培养方案的实施
1.加强基础。学生应比较扎实地掌握环境工程学科的基础理论、基本知识和技能。了解该学科前沿及发展趋势,培养环境工程理论分析,实验研究和解决工程实际问题的初步能力。
本校环境工程专业一向重视基础教育,先后建成了《水处理工程》《环境监测》《物理化学》等校级及部级精品课程。在本科教学评估中,基础教育环节得到了评估组专家的一致好评。
2.依托优势学科,优化课程设置。课程体系在人才培养计划中占有极其重要的地位。专业课程设置既要服从专业人才培养规格的总体要求,又要考虑学校自身的优势学科,培养具有特色专业知识的人才,增强市场竞争力。
本专业依托“环境化工”学科博士点、“环境科学与工程”学科硕士点、重质油国家重点实验室、国家工科基础课程化学教学基地、中国石油天然气集团公司环境工程研究开发中心,加强学科建设,建成了一支师资力量雄厚的教学队伍,承担并完成了一批国家自然科学基金、国家863项目和中石油创新基金等省部级科研课题,形成了较强的学科优势。
在专业基础课程和专业课程的课堂教学、实验教学、课程设计、综合大实验以及在毕业设计中,教学内容涵盖了石油勘探过程、石油开发过程和石油加工过程等背景知识和对环境工程技术的需求。同时,教师及时地将科研项目中的成功案例编写进教材或讲义中、将科研成果带进课堂教学,提高了教学水平。
3.培养工程实践能力。实践和实践教学是获取新知识的源泉,是知识与能力、理论与实践、学与用相结合的关键,是训练技能、培养创新意识的重要手段,在环境工程专业教学体系中占有重要位置。
本校依托校内外各类实践、实习基地等培养工程实践能力的教学实验资源,根据本专业的培养方案,以培养德才兼备型人才为目标,以重视理论基础、强化实践能力和突出石油特色为原则,以石油石化和地方环保为背景构建产学研相结合培养模式,创造了培养工程实践能力的条件。
(1)“211工程”建设和中国石油天然气集团公司环境工程研究开发中心为培养工程实践能力提供了良好的实验资源。自启动“211工程”建设和中国石油天然气集团公司环境工程研究开发中心建设以来,充分利用学校为环境工程专业实验室累计投入近500万元的建设经费,创建了独具工程或接近工程特点的实验条件和研究场所,总面积约达1300平方米。其中最具特色的有:①水处理工程实验室,包括石油石化污水处理及回用的实验装置等,可进行油田开发、石油炼制过程中排放污水的处理及资源化利用的实验与研究;②恶臭污染控制实验室,包括多组分动态配气系统、动态嗅觉检测仪、恶臭污染评估及控制系统;③环境微生物实验室,针对油田开发过程中落地油污染土壤的问题,筛选高效石油降解菌群,构建石油污染土壤微生物修复技术;④环境监测实验室,包括炼化废水中难降解有机污染物分析监测技术、石油污染土壤中石油组分监测技术、石油炼化企业中挥发性有机污染物监测分析的实验与研究;⑤固体废物资源化利用实验室,可进行油田开发及石油炼制过程中产生的“三泥”进行控制及资源化利用的实验与研究。所有这些实验室及设备,工程实践性强,可达到与生产企业的情况接近或一致,为保障训练学生工程实践能力提供了实验平台。
(2)完整的工程实践能力培养体系。通过学校、企业、科研院所和相关部门的紧密结合,根据石油石化行业对环境工程专业人才素质的要求,创新和优化环境工程专业人才培养实践课程和环节的结构体系,做到了“工程实践四年不断线”。
一年级学生进入基础性实验室,结合无机及分析化学、有机化学等课程的学习,在公共基础实验平台开展实验技能训练;二年级学生进入专业基础实验室,开展环境化学等专业基础实验技能训练,鼓励学生参加实验技能竞赛,提高学生的实验和实践技能;三年级学生进入学科专业实验室和研究性实验室,并开展课程设计等综合实验,通过认识实习提高实践能力;四年级学生进入专业课学习,通过专业综合大实验、校外生产实习、理论联系实践的毕业设计等环节,提高学生工程实践能力。
总之,实现了四年内工程实践能力培养专业实践训练不间断、应用能力培养不断线,依托中国石油大学半个世纪以来在石油石化行业中形成的地位优势,使本专业的工程实践能力培养与石油石化企业紧密结合,形成了有效的工程实践训练的产学研链。
(3)创建了因材施教的平台,实现因材施教的教育原则。在专业教学过程中,根据学生的实际情况,创建了因材施教的平台,具体措施是:对于成绩优秀的学生,实行优异生导师制,安排硕士生导师进行指导,让学生参与科研过程,激发学习兴趣;对于动手能力强的学生,安排其进入实验室,参与实验室的建设,为学生提供培养实践动手能力的机会;对于创新能力强的学生,鼓励并引导其参加国家大学生创新试验计划等竞赛活动,指导其进行发明创新,并申请专利。对于基础较差的学生,安排专业教师在课程教学过程中,实行一帮一制度,力求做到学困生不掉队。通过上述措施,实现了因材施教的办学理念,获得了良好的教学效果。近几年来,共有55人次获得科技奖励,有十几名学生获得了社会实践方面的奖励。
(四)培养模式
根据本专业的培养方案,建立石大科技集团炼油厂、胜利油田稠油厂、胜利油田东辛采油厂、齐鲁石化公司、中国石化青岛炼化公司等认识实习和生产实习基地,并在实习过程中聘请石油石化行业专家作专题讲座。全国大学生化学实验大赛、国家大学生创新实验等成为大学生科技创新活动的重要平台,构成了有效地产、学、研相结合培养学生工程实践能力模式。
四、特色人才培养的成效
无论是过去计划分配,还是现在的自主择业,本校环境工程专业毕业生就业率达到90%以上,主要就业方向为石油、化工企业环境管理部门、环保企业以及政府事业和研究机构,有些已成为该行业的环境工程领域中高级专家和技术骨干,就业形势较为乐观。
“环境工程”作为环境科学与工程领域的一个重要本科专业,与目前我校许多石油主干专业相比,它面向石油石化行业以外的社会环保部门和研究单位就业适应的面要宽得多,尤其是随着我国可持续发展战略、节能减排战略的实施,对环境工程专业的毕业生需求量不断扩大。不仅如此,在石油石化领域,随着我国石油石化工业现代化进程的加快,尤其是随着“绿色油田”的建设与发展,大量的环境保护和节能减排技术在石油钻井、采油、油气集输、油气加工等领域获得了十分深入而广泛的应用,并且已经获得了巨大的经济效益。因此,迫切需要本专业毕业生能将环境工程方面的专业知识与石油石化行业的应用相结合,使本学科培养的毕业生在知识结构上既兼顾面向社会,又具有自己的“油味”特色。本专业的这种“双重面向”特色化建设,对于提升本学科毕业生的就业适应面和竞争力具有重要的现实意义,也是我校作为石油高等学府对于石油工业发展所肩负的责任。
五、专业需求及前景
随着中国资源与能源短缺问题的加剧,社会经济发展导致的人们对生活环境要求的提高,解决人与环境之间矛盾问题包括环境治理行业将会逐步实现快速发展,特别是国家能源战略的重大调整,如倡导节能减排、新能源开发,进一步推动了对环境工程专业领域的人才需求。
与环境工程专业密切相关联的产业是被称之为“朝阳产业”的“环保产业”。随着我国政府gdp中用于环保比例的逐渐增加以及减排目标要求的提高,国家、社会投入到环保产业的资金将逐渐增加,企业投入到污染源治理的费用也将逐步增加,因此污染治理这个行业必不可少,环保产业的发展将进入快速增长阶段。
环境工程专业10年以前就被提出是“未来人力资源短缺十大职业之一”。目前的调查结果表明,与往年相比,2010年环境工程专业毕业生的就业形势明显乐观,目前民营环保企业和国有大中型企业环保部门开始招聘环境工程专业毕业生。随着经济的发展和环保投入的增加,环境工程专业学生的需求将出现上升的势头。可以预见,在未来较长一段时间内,对环境工程专业的人才需求将会不断增加,专业发展前景广阔。
参考文献:
[1]彭永臻,曾薇.环境工程专业课程体系改革[j].中国大学教学,2007,(6):36-37.
[2]谭文轶.对地方高等院校新建专业应用型人才培养的思考——以环境工程专业为例[j].江苏科技信息,2008,(10).
[3]吴烈善.高校环境工程专业就业形式和人才培养定位浅析[j].广西大学学报(自然科学版),2007,(s1).
关键词:环境工程;应用创新;培养机制
环境工程专业是运用环境科学、工程学和其他有关学科的理论和方法,研究合理保护和利用自然资源,控制和防治环境污染,以改善环境质量,促进人类与自然协调发展的工程技术学科[1]。目前,随着全球环境问题的日益突出,我国较多高校开设了以治理环境污染为背景的环境工程专业。截至2015年,我国大约有366所大学成立了环境工程专业,且招生规模逐步扩大[2]。我国的环境工程学科是在70年代中后期才迅速发展起来的,其标志是1977年,清华大学在原给水排水专业的基础上,成立了我国第一个环境工程专业,这标志着我国环境工程专业开始了自己的发展历程。环境工程是21世纪重点发展的高新科技之一,是新型的交叉性学科,具有实践性强、综合性强和涉及领域广的特点。由于环境工程专业招生规模不断增加,导致学生培养质量和教师资源短缺等问题日益突出。现代环境本专业培养的学生要求具有扎实的环境工程理论知识、专业技术和工程设计能力,特别是在(高浓度)有机废水的生物化学处理、可持续发展的垃圾填埋处置及环境污染修复的生态工程等方面的理论和技术独具特色,因此,原有的培养机制已经远远满足不了环境工程专业发展的需要,必须寻求教一种全新的实践教学模式,以适应对创新应用型环保专业人才培养的要求。
一、环境工程专业学生培养过程中存在的问题
1.专业培养模式相对滞后,需要完善。
目前,我国大多高校制定的环境工程专业培养模式相对滞后,这主要是由于:(1)环境工程学科是一门交叉性的综合性学科,而大多高校采用的专业培养模式参考了其他学科专业培养模式,环境工程业本身的特点不够突出。在制定专业计划时,涉及物理学、化学、电工学、生物学、水力学、机械基础、力学和测量学等较多课程,涉及领域多但不精通,导致环境工程专业毕业工作后,处在一个广而不精的尴尬处境,与许多其他专业性较强的领域专业生相比,竞争优势较弱。(2)我国大多数高校,为了维持教学秩序稳定,一个完整的教学计划通常使用较长时间,不可能每一届学生都更改教学计划。但目前,我国面临环境问题复杂性越来越突出,很多新型的环保产业应运而生。因此,对于环境工程专业学生来讲,培养模式基本不变,没有与时俱进。同时也忽视了学生越来越需要的创新实践能力的培养,缺乏显著的针对性,制约了环境工程专业学生能够自身的发展,难以实现“宽专业、厚基础、强能力、高素质”的21世纪环境人才培养目标。
2.实践教学环节较薄弱,学生创新能力不足。
环境工程专业课程涉及面广,理论性和工程实践性均较强。实践教学是培养环境工程人才的重要环节,是学生将理论基础与实际相结合的重要过程[4]。通过实践教学,可以促进知识理论与实际结合,继续深化理论教学,有助于培养环境工程专业学生的工程实践和创新能力。因此,课堂教学一定要与实践教学有机结合。环境工程专业大部课程都设置了对应的实践教学环节,如实验课程、专业课程设计和参观实习等,这些实践教学大多安排在相应课程结束后进行。学生在这一过程中,由于缺乏对工程实例的认知,大多依据课本知识,参照相应的设计手册,进行理论计算和设计,使得形成的设计方案理论化,与实际工程应用相差较远,没有获得较好的实践效果。对于兰州交通大学环境工程专业的参观实习,主要包括认识实习(第4学期末)、环境综合实习(第6学期)和毕业实习(第8学期初)。但由于教育资源短缺、联系实习单位较少,实习时间较短、经费不足和学生不重视等客观条件的限制,使得学生主要参观给水厂、污水处理厂、垃圾填埋场和除尘装置等。在实习过程中,大部分学生是走马观花,缺乏兴趣,尚未真正了解掌握处理工艺的原理、方法等。此外,由于大多水厂的自动化程度高,运行程序较复杂,学生们没有机会进行实际操作,故难以获得较好的效果,远远没有达到课堂教学与实践教学的有机结合。
二、环境工程专业培养机制改革探讨
1.优化专业培养模式,树立创新应用型人才培养理念。
环境工程是一个实践性很强的综合性学科,涉及学科领域广泛。环境工程专业培养计划是不可分割的一个有机整体[5]。优化专业培养模式过程中,应根据环境工程专业的培养目标、开设课程和学分要求等方面,完善学生培养全过程,合理安排基础理论与专业知识、主干课程与相关课程、理论课程与实践教学的相关顺序,深入理解每门课程和每一教学环节之间的主、层次关系,以及他们的之间内在联系,以确定合理的时间顺序。创新应用型人才是指具备扎实的专业理论知识和较强的工程、学习及研究能力,具有较强的实际问题解决能力和研究创新能力,同时还应具有较好的人文素质和较强的思维能力[6]。对于创新应用型人才的培养,应根据专业特色优势,以培养“牢固基础,应用为主,兼顾创新”为目标,树立创新应用型人才培养理念,并将该理念贯穿整个教学过程中。因此,优化培养模式的过程中,一定协调好传授知识和培养能力养之间的关系。在传授给学生知识的基础上,注重学生学习能力、实践能力和创新能力的培养。
2.强化学生学习意识,激发主动学习兴趣。
大学生学习过程中,学习成绩的好坏主要取决于学习的意识和兴趣,而主动性和积极性是学习效率高低的关键因素。首先,大学生步入大学后,懂得我国大学生数量较多,难就业已经成为较严重的现实问题,因此,从思想上一定要明确学习目标,端正学习态度,强化完善自己,掌握较宽广的专业知识和奠定具有较好的专业基础,为未来选择奠定坚实的基础。其次,教师要经常引导和鼓励学生。强化引导,调动学生学习的主动性和积极性。通过讲解所学知识的重要性,以及未来发展的意义,使学生对专业产生较浓厚的兴趣。同时,可以结合课程的考核方法,给学生施加一定的压力,使同学既理解课程的重要性和学习意义,也明白学习成绩将按照严格的考核方法来进行。最后,教师要尽量使课堂内容丰富,并采取灵活的教学方式,增强学习主动意识,激发学习兴趣。在教学过程中,课前教师认真、充分地准备教案,在设计教学方式时,既要尊重教材,又要关注社会和学生的实际需要,为学生能力的提高提供有利条件。
3.强化实践教学环节,提高学生创新实践能力。
实践教学是强化理论教学效果的重要环节,通过理论与实践相结合,可以使教学内容的启发性更强,加深学生对所学知识的理解。首先,通过完善教学培养计划,可以增加实践教学环节的比例。为了培养和加强大学生的创新实践能力,构建针对环境工程中涉及的基本概念和基本原理的基础实验、专业实验、环境综合实验等实验环节,通过这些基础试验环节,可以培养大学生的实践能力。基础实验是培养学生的实践能力,而专业实验则可以强化学生实践能力。环境综合实验的重点要求通过对专业知识的理解和应用,来解决实际工程问题,从而达到培养学生创新实践能力的目的。其次,重视和建设校内外实习基地,丰富实践教学。对于环境工程专业的认识实习、生产实习和环境综合实习是教学培养计划中重要的实践教学环节,实习基地的建设是获得良好实习质量的重要保证。尤其是校外实习基地,可以通过与企业开展技术合作的方式,帮助企业解决技术难题,企业为学校通过实习场所,可谓双赢。
三、结语
为了培养创新应用型环境工程专业人才,需在树立创新应用型人才培养理念的前提下,不断优化环境工程专业培养模式。通过强化学生的主动学习意识,激发学习兴趣,培养学生具备较强的实践创新能力,从而提高教学质量,为社会培养“宽专业、厚基础、强能力、高素质”的21世纪环境工程专业人才。
参考文献:
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[3]布冠好,师超.当代大学生学习主动性缺乏的原因及应对措施[J].中国西部科技,29,(9):68-69.
[4]刘艳萍,邓一兵.环境工程专业生产实习的改革与实践[J].科技信息,2011,(1):21-22.
[5]谷晋川,江元霞,杨晓静,何海宾,李庆刚,刘小兵.环境工程专业培养计划优化探讨[J].高等教育研究,2007,24(3):56-58.
企业管理是为了使企业的一切经济活动(包括供、产、销、人、财、物等)能有组织、有秩序地进行,以便达到企业预定的经营目标或经营效果所开展的各种活动的总称。管理作为一种实际活动,具有如下的显著特点:具有一个或多个目标;具有确定的组织机构及其工作制度;要消耗一定的资源(包括物质资源和非物质资源)具有鲜明的时空性,即管理是存在于特定空间和具体时间下的一种活动。
企业管理与企业经营二者之间存在着不可分割的联系。在企业的经营中,包含着需要从事的各种经济活动的管理活动,即经营中存在着管理;而企业管理则是推动企业经营活动蓬勃开展的基本动力,是企业正常经营的基础。因此,从系统角度来看待企业经营与企业管理,则二者组成一个相互联系、互为统一的有机整体称为企业经营管理系统,简称企业管理系统。由于现代企业管理目标、结构、行为、环境和经营信息的复杂性、可变性和多层性,以及对国民经济和社会发展的依托性,使现代企业的组织要素(物质要素、劳动力要素、信息要素、经济要素和能源要素等)具有多样性,组成结构(包括物质结构与非物质结构)具有多层性,经营环境(包括合同环境与非合同环境、经济环境与技术环境、社会环境与人文环境等)具有复杂性,以及经营管理信息的传输性、反馈性和可控性,使现代企业管理具有显著的系统内涵。一般都把企业管理系统归属于技术经济大系统,且隶属于社会经济区系统。出于研究的方便,可以把现代企业管理系统划分三个1级子系统,即管理对象系统、管理组织系统和管理工作法系统来加以研究。企业管理系统工程则是研究企业管理对象系统、组织系统和工作法系统的一门现代管理科学技术。
2管理科学的发展及企业管理系统工程的形成
管理作为一门科学技术的兴起,是在近代才开始形成的。一般认为,管理科学的发展经历了三个阶段,即传统管理阶段,是以手工操作或作坊式的生产组织为基础,并以经验技能为主体的经验管理阶段。科学管理阶段,是以科学管理创始人泰罗出版的《科学管理原理〉一书为标志,突出地解决了企业的两个最基本问题,一是提高管理人员的工作效率和工人的劳动生产率;二是把企业的决策权、监督权、资产所有权与企业经营权相分离,明确劳资双方的责、权、利,共同为企业创造更多的剩余价值,并共同获取一定的经济利益;现代科学管理阶段,是在二战后西方各国的经济复苏及其高速发展的条件下,管理科学理论的发展欣欣向荣,犹如雨后春笋般地大量涌现出各种管理学派,如社会系统学派、决策理论学派、系统管理学派、经验主义学派、权变管理学派和科学管理学派等,从而形成了朝气蓬勃的现代管理科学的“丛林”。虽然各学派在理论体系和方法论体系方面存在着一定的差异性,但其理论与方法又具有一定的联系性和贯通性;在管理活动的实践中,各学派都具有一定的成功方面,同时也暴露出不同程度的缺陷性。
现代企业各种经济活动的相互渗透、相互影响和相互制约;经营信息加工、传输、反馈处理的快速化、自动化和集约化,以及在高度竞争的市场经济条件下,企业内部经营环境与企业外部经营环境的错综交织,促使现代企业管理的规模日益大型化;企业管理人员日益知识化;企业管理组织日益专业化;企业管理职能日益多样化;企业管理体制日益合理化;企业生产经营日益集团化;企业管理的理论与方法日益综合化,己成为现代企业管理发展的新趋势。因此,现代企业管理不再是对企业各种经济活动进行分割式的单元管理,而必须进行高度的综合性管理,其中包括企业管理对象的综合性;企业管理行为的综合性;企业管理组织的综合性;企业管理职能的综合性;考核管理效益的综合性,以及管理方法、手段、理论和思想的综合性。综合性为现代企业管理科学朝纵深发展提供了必要条件。二战后,特别近20多年来,高新科学技术的飞跃发展,各类综合技术、边缘学科、横断学科层出不穷地呈现;信息科学、近代数学、系统科学、计算机科学等方面的最新成果正在向管理领域内渗透,为现代管理科学突飞猛进的发展提供了良好的充分条件。在这些必要与充分条件下,并在汲取各管理科学学派精髓的基础上,使现代企业管理的思想、理论、方法和手段均面临着产生极大的质变与量变飞跃的发展机遇。当前,管理信息系统、决策支持系统、办公自动化、人工智能、专家系统、类神经网络及预警系统等系统科学的最新成果己经开始在现代企业管理领域内崭露锋芒。可以预见,一门新兴的现代企业管理的科学技术一企业管理系统工程,将使企业管理科学在未来世纪的信息革命的浪涛中迈入管理科学发展的新时期;同时,也将随着我国现代企业制度的建立和市场经济运行体制的完善,而成为我国现代企业管理的一门崭新的、具有显著活力的管理。
自20世纪70年代,美国阿波罗登月飞船研制和发射成功,以及以后对一系列大型复杂系统与工程的开发,都充分地显示出系统工程作为一门综合管理技术,正在广泛地应用于经济管理领域(包括宏观经济、中观经济和微观经济)工程管理领域(包括物质工程和非物质工程)、社会管理领域(包括人文社会管理。公共关系管理和灾害防治与综合治理等)形成了具有各自管理对象特色的专业化或专门化的系统工程学科、如经济系统工程、工程系统工程、社会系统工程等,使系统工程学科在现代管理科学体系中起着的核心作用己被更多的人们所共识。但是,要使系统工程学科真正成为现代管理科学体系的中坚,特别是在微观管理领域尤指企业管理中,要改变人们的传统管理意识和传统的管理技能尚需作出艰辛的努力,才有可能使企业管理系统工程这朵灿艳之花真正在我国现代企业管理实践中结出丰硕之果。
所谓企业管理系统工程(TheEnterpriseManagementSystemEngineering,EMSE)是把企业的全部经济、技术、社会和人文活动视为一种有机综合体(即系统、应用系统科学的思想、原理、方法和手段,在充分利用企业经营信息和合理利用稀缺资源的前提下,以实现企业在一定时期内的人、财、物、供、产、销的有机组合,促进企业经营决策的科学化,并以提高企业经济效益和生产效率为最终目标的一门现代企业管理技术。
企业管理系统工程有着极其丰富的科学内涵和外延。企业管理系统工程的内涵,一方面,它通过对企业内部运行机制的系统分析,以实现人流、物流、信息流、经济流和能源流的有效流通、合理组合、最佳利用。其中人流是指参与企业生产经营活动的组织者、指挥者和操作者,是企业生产经营活动的基本动力;物流是指企业生产活动中投入的各种原材料、半成品、配构件和机械设备,以及企业生产活动中产出的中间产品和最终产品,是企业生产经营活动的基础;信息流包含企业生产经营活动中的引导信息和辨识信息,引导信息是用于指导人们以正确的行为来从事其各类活动,辨识信息是用于指导人们正确识别各类事物或现象的特征、特性;经济流是企业在生产经营活动过程中对资金的需求、筹集、供应与流通,以及对各类人员的经济待遇和分配;能源流是指企业生产活动中对各类能源资源,如电力、高压空气、高压水、蒸汽和各种燃料等的供应、传送、贮备、使用。另一方面,它又有着丰富的技术方法内容,即融系统科学、信息科学、经济科学、工程技术、管理科学、近代数学和计算机科学等的最新科学技术成果于一体,综合地应用各类相关的学科知识,采用定量与定性分析相结合的技术手段,从而形成自身较为庞大的科学方法论体系,以实现对现代企业管理的系统化、规范化、信息化和经营决策的科学化、智能化。
企业管理系统工程不仅重视对企业自身经营行为的研究,而且还特别重视对企业经营环境的研究。对企业经营环境的探索,就构成了企业管理系统工程丰富的学科外延。所谓企业经营环境,是指企业外部、且与企业经营行为有关的诸种因素的集合,如市场环境、国民经济环境、政策环境、金融环境、资源环境、社会环境和自然环境等。企业管理系统工程的外延,一方面是探讨企业经营环境对其经营行为产生的各种影响及其强度;另一方面是探讨企业内部与企业外部(即环境)之间所产生的各种输入与输出关系及其效果。即是说,通过探讨企业内部与企业经营环境之间的人流、物流、信息流、经济流和能源流的有效交换,以寻求企业生存和发展的外部条件,进而确保企业经营行为的正常进行,并取得预期的经营效益。
综上所述,企业管理系统工程研究企业管理的指导思想、原则、理论、方法和手段,以及研究内容的广泛性、系统性和深刻性等方面都与传统企业管理学截然不同。企业管理系统工程是以系统哲学思想为指导,集多种学科知识于一体形成具有自身特色的管理思想体系、管理理论体系和管理方法论体系。进而从不同角度、不同方位、不同层次,全面地综合研究企业内部、经营环境及企业内部与经营环境的有效结合所产生的对企业经营行为的诸种影响及其影响程度,为企业经营决策提供可靠支持,以确保企业经营目标的最终实现。
4企业管理系统工程的学科内容
限于篇幅,本文仅就企业管理系统工程的管理思想、管理原则、基本方法和手段,以及在现代企业管理实践中潜在应用的展望作一简要介绍。
企业管理系统工程的基本思想,即系统哲学思想,归根结底,是属于辩证唯物主义哲学思想的范畴。辩证唯物主义是认识事物、揭示事物内在矛盾、寻求事物发展规律的基本武器。企业在经营活动中,存在着各种经济、技术、生产、供销、分配、消费和社会的活动。这些活动除有着自身的内在复杂规律外,还存在着相互交织与融通、矛盾与冲突、对立与统一等多种关系。企业管理系统工程在系统哲学思想的指导下,视企业经营活动为一有机整体,通过对其系统目标、结构、功能、行为和环境及其相互诸种关系的全面识别,并揭示其内在、外在及内在与外在的各种矛盾与冲突,以寻求企业经营活动的规律,制定相应的经营对策及策略,确保经营目标的最终实现。这是系统哲学思想在企业管理中的具体表现,也是企业管理系统工程的基本思想。
企业管理系统工程在系统哲学思想指导下,在研究和解决企业管理问题时,还应坚持下列基本原则,即管理的目的性原则、管理的整体性原则、管理的相关性原则、管理的分解原则、管理的动态原则、管理的统筹协调原则和管理的效果原则等。目的性原则指出,应用企业管理系统工程首先必须确定企业的经营目标,包括总目标、过程目标和各项技术经济活动目标,从而构成企业管理系统的目标树;整体性原则、相关性原则、分解原则、动态原则和统筹协调原则等表明应用企业管理系统工程在制定具体工作程序、确定具体管理模式、选择有效管理方法时应遵守的工作原则;效果原则说明了在进行企业经营管理时,不仅要注重企业经营个别行为效果,还应把企业经营的局部利益与整体利益、短期利益与长期利益、企业自身利益与企业外在效果有机地结合起来,通过对局部评价、阶段评价、过程评价、整体评价,来保持企业的最佳经营状态,保证经营目标的实现。
北京林业大学“环境工程微生物学”课程被列为环境工程专业必修课和专业基础课,总计48学时,其中理论课32学时、实验课16学时。在有限的学时内,如何使专业学生较全面地掌握环境工程微生物学的基础理论体系、核心知识内容和基本实验技术,培养学生观察和分析事物的能力、利用微生物学理论知识解决环境问题的能力和创新能力,是本课程的中心任务。基于此,笔者对该课程近几年的教学情况和成果进行了综合分析,对问题和经验进行了总结和研究。
一、课程的定位
“环境工程微生物学”在整个环境工程专业的课程体系中是一门非常重要的专业基础课。它既包括基础微生物学的知识内容(微生物的分类、形态结构、营养、代谢、生长繁殖、生态、遗传和变异等),还包括微生物在环境物质循环和环境污染控制中的作用原理(微生物在元素循环中的作用、微生物对污染物质的降解和转化等)以及微生物新技术在环境工程中的应用等方面的内容。因此,环境工程微生物学不等同于环境中的普通微生物学,也不是环境污染的生物处理工程。“环境工程微生物学”是在学生不具备微生物学的基础理论知识的背景下,通过介绍与环境科学与工程领域相关的微生物学基础知识理论和实验技术,为后续的水、空气、固体废弃物污染控制工程以及污染环境的生态修复等专业主干课程提供知识储备和理论基础。这就是“环境工程微生物学”课程学习的目的和任务。这一点对于“环境工程微生物学”课程教师的教学和学生的学习都非常重要,它决定了整个课程的逻辑结构、重点内容和教学方式。也就是说,“环境工程微生物学”的教与学,必须突出环境污染治理和生态环境保护的主题,将微生物学的知识理论和环境领域的工程实践紧密结合,才能取得良好的教学效果。
二、教学内容的设置
目前,各个学校编写了不少环境微生物学的教材。其中,周群英和王士芬编着的《环境工程微生物学(第三版)》为广大高校的环境科学与工程专业所采用,它基本可以满足一般工科类院校的教学要求。但是,在使用的同时,各学校还应根据自身的专业特色,对其中各章节的内容进行取舍,并针对各自的专业适当增加内容,比如土壤微生物、海洋微生物等,以体现学科的优势研究领域。
在“环境工程微生物学”的教学过程中,把握好基础微生物学和微生物在污染控制中的作用两部分的关系十分重要。前者是后者的理论基础,后者则是前者的工程应用,重点则是环境工程实践中的微生物学原理。如果对微生物的结构、营养、代谢等内容介绍过多,课程容易演变为细胞生物学、微生物生理学或生物化学等;而对污染控制的具体工艺过程涉及过多,又容易重复污染控制工程的课程内容。因此,在课程教学时,应合理安排这两部分的比例。另一方面,“环境工程微生物学”的教学还应处理好与其他相关课程的相互关系。北京林业大学开设的“植物学”“环境生物学”等课程与“环境工程微生物学”之间存在一定的联系,3门课程在如细胞结构、生理代谢、遗传变异等知识内容上均有一定的论述,但课程核心和重点内容各不相同。在讲解“环境工程微生物学”时,应注重强调微生物细胞、生理、遗传方面的独特性,并对这些特性在环境工程领域的应用展开详细介绍。也就是说,在教学过程中需要注意知识单元的逻辑衔接,注重课程体系的统一性,要明确课程的侧重点,避免重复。
基于当前环境科学与工程学科的飞速发展,“环境工程微生物学”的课程教学还应紧密结合当前环境污染控制和生态修复相关领域的新进展,而不能只停留在传统污染处理工艺的微生物学原理上。教师通过对最新污染控制工程理论和技术的微生物学原理进行解析,可以激发学生学习的兴趣、专业的热情,树立投身环境保护事业的志向,课程的教学效果也会随之提高。例如,在废水生物处理的微生物学原理部分,笔者介绍了这几年比较受关注的利用好氧颗粒污泥处理高负荷、强毒性有机废水的新工艺,解析了活性污泥微生物胞外聚合物在好氧颗粒污泥形成中的作用以及生物处理系统由于污泥浓度大幅增加而带来的高效性,来强调通过利用微生物的生理生化特性进行废水处理技术的革新。学生对这些新内容的反馈很活跃,也引发了很多讨论。
三、教学方法的改革和创新
随着计算机技术的迅猛发展和现代社会的快速信息化,传统的、单一的灌输式教学方法难以取得满意的教学效果,也无法满足当前创新型人才的培养要求。大学课堂的教学必须与时俱进,应借助多媒体、网络以及最新的科研成果和成功的工程实例,来丰富教学的内容和形式,提高教学效率和效果。
(一)合理使用多媒体课件
根据实验心理学的原理,对于同样的信息,图像比文字容易被信息接受者所记忆,这就是所谓的“图象优势定律”3]。在传授以叙述性为主的知识内容时,合理使用形象思维方法,可以帮助学生提高记忆力;而信息的几何形状、色彩、字符对形象思维的建立起着相当大的作用。环境工程微生物学的研究对象是肉眼看不见的微小生物,在教学中通过展现大量生动形象的微生物照片,可以使学生容易认识和区分种类繁多的微生物,印象深刻,易于激发学习兴趣。例如,在比较G+和G—细菌的结构时,通过对细胞图片的详细讲解可以清楚地说明二者的区别:G—细胞由胞外到胞内依次为外膜、细胞壁、周质空间及原生质膜,而G+则为细胞壁、原生质膜;同时,G—细菌的细胞壁上仅有一层很薄的肽聚糖,但脂肪层较厚,相反G+细菌的细胞壁含有多层肽聚糖,而脂肪却相对较少。这样,学生对G+和G—细菌细胞壁差别的认识就会十分深刻,为此后顺利开展革兰氏染色实验提供了理论基础。在介绍微生物代谢、遗传等较为抽象的知识内容时,教师可以合理采用示意图、动画等形式来进行讲解,将有效提高学生对知识的理解和掌握水平。例如,在微生物的遗传和变异一章中,笔者采用Flash动画演示了微生物遗传的经典转化实验即肺炎链双球菌感染小白鼠实验,使原本抽象难懂的概念和理论变为生动的画面,教学效果明显改善。事实上,国内外一些着名高校、环境微生物实验室的网站上和国外优秀原版微生物教材中有许多高质量的微生物图片、教学课件和研究成果,教师可以将其作为本课程的教学素材来加以使用,丰富教学内容,开阔学生视野。
(二)充分利用科研成果和工程实例
大学阶段的人才培养正日益与科学技术和社会生产的发展紧密联系,这就要求“环境工程微生物学”的教学要注重结合科学研究和工程实践,不断地加入新的科研成果和工程实例来说明课程的基本知识和基础理论。同时教师也不能脱离科学研究和工程实践而单纯地搞教学工作。只有长期参加科研实践的教师,才能使自已的教学内容更加具有前沿性、独创性和启发性,在丰富自己的教学内容的同时加深学生对知识的理解;也只有将教学与工程实践有机结合起来,才能更有效地激发学生的学习兴趣,培养学生解决实际问题的能力[4]。例如,笔者在教学过程中选取了微生物燃料电池研究中最新发现的细菌鞭毛充当“纳米导线”的现象作为背景材料,展开讨论,分析了细胞鞭毛的电子传递功能在物质转化和能量代谢中发挥的作用。这个例子在介绍微生物学知识的同时,很好地诠释了如何恰当地利用微生物的特性来解决环境问题和实现可持续发展。又如,通过介绍实际工程项目——煤气废水生物处理系统中活性污泥的驯化过程,说明了微生物遗传和变异的特性对于有毒有害工业废水处理的重要意义。
(三)改变传统教学模式
在当前大学教学中,课时的有限性与知识的增长性之间的矛盾日益突出,“环境工程微生物学”这门新兴的交叉学科尤为如此。所以,教师在授课时,应更加注重所介绍内容的质和量,将多而杂的信息进行疏理与归纳,并以更加灵活的方式传达给学生。这就要求教师在教学模式上进行变革,改变以往单一的注入式教学方法,采用多种方法有机结合的教学模式,将教师的主导作用和学生的主体地位相结合,从而在传授知识的同时提高学生的创新能力和综合素质。
研究表明,提问、引入和讨论等启发式教学方法比起传统的注入式教学模式更为吸引人,更能收到事半功倍的效果。一方面,启发式教学可以促进师生之间的互动,活跃课堂气氛,激发学生浓厚的学习兴趣;另一方面,启发式教学可以培养学生将书本知识应用于实际的思考和分析等综合能力。总体来讲,一些基础性知识的教学,可以以教师讲解为主,但讲解的内容要少而精,留一部分内容让学生自己去消化吸收。对于理解性的知识内容,教师要启发学生积极思考,有些问题要引而不发,导而不讲,让学生自己通过分析和总结来深化认识。此外,还应注意到高年级本科学生已经具有一定的自学能力,对于一些比较浅显的多门环境类课程反复涉及的章节内容或非核心知识单元,完全可以安排由学生自学来完成。例如,在讲解微生物在氮素循环中的作用时,笔者详细介绍了硝化作用、反硝化作用等生化反应过程及其影响因素,所以在讲解废水微生物的脱氮原理时,采取了“学生自学为主,教师组织讨论和总结”的教学方式。这种教学方式既节省了课时,同时又锻炼了学生的自学能力、认识能力和分析能力,为以后的科研创新打下基础。
四、实验项目和实验内容的挑选和设置
关键词环境学导论环境科学与工程实践教学特色
环境科学是一门新兴的综合性边缘学科,是研究人类环境质量及其保护和改善的科学,是在上个世纪六七十年代人们急待解决区域性环境问题的社会需要下迅速发展起来的一门多学科、跨学科的综合性新兴学科。它涉及到环境物理学、环境化学、环境生物学和环境数学等自然科学,环境伦理、环境法学、环境管理、环境经济等社会科学,清洁生产、环境污染物治理和环境监测等环境工程技术科学等等。
环境学导论作为环境科学与工程专业的专业课教学在我校已有五年的时间,通过该课程的教学,环境科学与工程的学生可以掌握环境科学的基本概念、当前世界所面临的主要环境问题、主要污染物的来源及基本的处理处置方法等,为进一步学习打下了基础。由于环境学导论涉及面较广,牵涉到自然科学、工程技术、医学和社会科学等,而且学科本身还处于初生阶段,属于尚未成熟的边际学科,虽然有些专业教材,但其主要内容侧重点不同。所以设立本课程以后,我们在授课内容上逐年进行了补充和修改,几年来该课程在华南师范大学得到了逐步推广。起先的授课对象为环境科学专业学生,从2005年起面向环境工程专业学生。
《环境学导论》不仅对环境专业的学生比较重要,任何专业都有必要学习“环境学导论”,如清华大学等高校在70年代末80年代初就在全校开设了《环境学导论》课程选修课,他们比较重视该课程的建设,每年有很多学生选修该课,学生来自各个专业,理工、文史及经管和法学院等学生都有,这与环境学的特点相吻合。一是因为从可持续发展战略看,环境生态不维护好,发展不可能持续,而环境与任何行业、专业的人才都需要懂环境保护的基本原理和方法,否则不可能做好工作;二是污染治理以前都认为“末端处理”是环境专业人员的事,现在世界潮流是“源头控制”、“清洁生产”、“绿色化学”、“污染预防”,它与全过程有关,即不仅与非环境专业的工程技术人员有关,还与管理、经济、法律等几乎所有的专业有关。所以希望该课程不仅作为环境专业的入门课,也应作为全学院高年级学生的必修或选修课,并从现在起面向华南师范大学全校开设选修课。
一、我校“环境学导论”课程的教学状况
环境科学是一个多学科的庞大体系组成的新兴学科,在现阶段,环境科学主要是运用自然科学和社会科学的有关学科的理论、技术和方法来研究环境问题,形成与其有关的学科相互渗透、交叉的许多分支学科。
随着环境问题越来越突出,环境保护与各行业之间的密切关系越来越受到重视,世界各国纷纷推行源头控制、绿色化学等清洁生产工艺。我国许多大学都设置了环保课程,而我校开设环境学导论教学课程只有五年多的时间,大大滞后于其它重点院校。
虽然近五年来我校的环境学教学得到了长足的发展,但与全国的重点高校相比显得较为滞后。如清华大学等高校在70年代末80年代初就在全校开设了《环境学导论》课程选修课。而我校的《环境学导论》课程在全校推广还没有开始。
二、本课程特色
随着社会的进一步发展,环境问题越来越突出,环保与各行业之间的密切关系越来越受到人们的重视。在开设本课程时,针对不同专业学生侧重点应有所不同。对于环境科学与工程专业的学生,由于培养目标就是将来从事环境保护工作的人才,所以相对的要求比较高,授课的内容也比较深,除介绍环境科学基本知识外,环境科学专业重点放在环境保护对策方面,环境工程专业重点放在环境污染防治技术等方面。而对于将来面向化学教育专业的学生重点阐述化学废水、废气、废渣的污染控制及资源化,并以一定的篇幅介绍绿色化学以及化学可持续发展等最新内容。对全校非环境学类专业学生将来开设的《环境学导论》,开课的主要目的是使学生学习这门课后能够全面理解环境和环境保护的基本内容,以利于提高他们的环境意识,同时可以满足他们在今后工作中所碰到的环境问题。如学法律的可能会涉及到环境法规的有关问题,学经济的可能会解决有关环境经济学的问题。更长远的目的是通过环境教育,不断提高年轻一代的环境意识,所以内容安排上要有全面系统、深入浅出的特点,针对不同的专业编写出不同的教材。转贴于
三、授课特色
环境教育既不同于专业教育,又不同于行业教育,而是对人的一种素质教育。因此,环境教育不仅是环境保护事业的重要组成部分。因此,除了环境专业教育之外,环境保护的社会教育也显得较为重要,通过学习可以提高全民族环境意识。本课程的教学主要有如下特色。
1、强调基本原理和方法,拓宽知识面。为了更好地满足“面向21世纪人才培养方案”关于培养“厚基础、宽专业、能力强、素质高”的专业人才的要求,授课中应该继续加强基本原理与方法的讲授,同时对不同的授课对象侧重点应有所不同。由于环境学的内容变化快,每年的授课中将增加较多的新内容,拓宽知识面,以适应社会的发展和变化。
2、较大篇幅地介绍该学科的新发展,体现内容的先进性。由于本课程的内容在不断变化,而且不同行业环境问题各不相同,如化学行业是环境问题出现最多的行业之一,有其特殊性,绿色化学和清洁生产工艺等及时在教材中得到反映,同时有关“三废”治理主要针对化学工艺生产中产生的“三废”,内容上比较新颖,学生学习有其必要性。
3、采取多种教学方式调动学生学习的主动性。教学过程是一种教师与学生们的互动的过程,让学生们参与到教与学的过程中,才能使他们提高学习的兴趣和乐趣。因此,除了从图书馆获得的辅助书籍和期刊作为课外补充材料外,同时在课堂上利用新闻媒介包括网络资源进行学习来普及环境保护知识,增强环境意识,逐步形成良好的环境道德风尚。因为近年来,新闻媒介进一步加强了对环境保护的宣传报道,报纸、网络资源、电台、电视台经常有大量的环境保护节目,它们还对一些污染严重的地区和单位进行了报道。因此,我们将这些新闻图片、音像资料穿插到课件中,从而使教学内容生动、丰富。此外,针对不同的教学内容,经常启发性地组织小组讨论。另外,还有组织同学们到现场参观,将学到的理论知识与实践相结合,使同学们对环境科学与工程这门学科将来要从事的工作有感性认识,如学习完大气环境、水环境和固体废物处理处置章节后,组织同学参观污水处理厂、广州本田汽车有限公司的废气、废水和固体废物处理处置工艺以及广州兴丰垃圾填埋场等,使同学们对这门学科有感性认识,并与所学的理论相结合,从而使所学的理论知识掌握得更牢靠。还就野外实践中某一方面的观感进行深入的论述,注意启发每位同学认真思考现象背后涉及的真正原因。
总之,本课程的内容比较充实丰富,但授课学时有限,而且学生的基础差异较大,不可能在较短的时间内掌握全部内容,所以授课时进行有选择地重点讲授,部分内容可以让学生自学。鼓励学生多参与课外实践活动,培养学生环境意识及提高参与环境保护能力的重要性,尽可能为学生创造更多的亲身体验的机会,引发他们对现象背后的原因进行思考;并通过社会调查实践、写专题论文及组织相关宣传活动等方式来达到本课程的教学目的。
参考文献
1.何强,井文涌.环境学导论[M].第三版.北京:清华大学出版社
2.汪大翚,徐新华.推广《环境学导论》的教学设想.化工高等教育,2000;(3):37-39
环境科学专业核心知识单元,代表环境科学各个知识领域的不同方向,知识点分核心和选修两种,核心知识单元是所有环境科学专业学生要求具有的基础知识内容。
其中,专业基础类核心知识单元包括:①环境问题,核心知识点包括水环境问题、大气环境问题、固体废物污染、全球环境问题,选修知识点包括土壤污染、物理性污染和污染物生物效应。②环境科学基本原理,核心知识点包括环境/生态基本规律、环境科学学科体系和可持续发展理念。③环境科学研究方法,核心知识点包括环境科学方法论体系、生态学方法论、环境体系解析方法论,选修知识点包括环境质量调控方法论、综合/系统分析方法论。
专业原理类核心知识单元包括:①生态过程与效应,核心知识点包括生物对环境的适应、种群及其基本特征、生态系统特征及过程分析、生态学原理的应用。②环境生物过程与效应,核心知识点包括环境污染物在生态系统中的行为、污染物的生物学效应、生物监测原理与方法、环境污染的生物净化、退化环境的生物修复。③环境化学过程与效应,核心知识点包括环境中典型化学污染物、污染物迁移、污染物转化、大气环境化学、水环境化学。④环境地学过程与效应,核心知识点包括地球环境系统的基本组成运动规律及演化过程、地球环境系统有机圈层的组成结构及其功能、各圈层的演变规律及在全球环境变化中的作用、地球环境系统中物质和能量的迁移转化及循环过程。
专业技术类核心知识单元包括:①水污染控制,核心知识点包括废污水的物理处理技术、废污水化学和物理化学处理技术、废污水生物处理技术、废污水的自然处理技术、污泥处理处置。②大气污染控制,核心知识点包括颗粒污染物控制技术原理、颗粒污染物的控制技术、气态污染物控制技术原理、典型气态污染物控制技术。③土壤污染控制,核心知识点包括土壤污染源与污染特征分析、土壤污染控制技术原理、典型土壤污染物控制技术。④固体废物污染控制,核心知识点包括固体废物分类与特征、固体废弃物无害化技术与方法、固体废弃物综合利用。⑤环境监测,核心知识点包括环境标准、水环境监测、环境空气监测、固体废物监测、土壤污染监测、物理性污染监测、环境监测质量保证。⑥环境影响评价,核心知识点包括项目环境影响评价、规划环境影响评价、战略环境影响评价。⑦环境规划,核心知识点包括环境规划的技术方法、水环境规划、大气环境规划、噪声污染控制规划、固体废物污染防治规划。
专业管理类核心知识单元包括:①环境管理,核心知识点包括环境管理学的理论基础、环境管理的制度和政策手段,选修知识点包括企业/产业环境管理实践、区域一全球环境管理实践。②环境法律,核心知识点包括环境法基本概念原则、环境法律制度及法律效力、环境污染防治法、自然资源保护法、国际环境法。
专业实践类核心知识单元包括:①专业实习,核心知识点包括认识实习、生产实习、综合实习。②科研实践,核心知识点包括观察性实验、验证性实验、设计性实验、研究性实验。③毕业论文/毕业设计,核心知识点包括文献查阅、论文开题、论文研究、论文撰写、论文答辩。
二、建立核心课程体系
围绕环境科学专业各专业类别的核心知识单元,建立核心课程体系,承载核心知识点。各门核心课程围绕核心知识点组织基本理论、研究前沿、基本方法、实践案例等内容,形成系统。同时,设置先导课,为核心课程和核心知识点学习提供必要的基础知识储备。例如,“环境化学”课程,就需要无机化学、分析化学、有机及物理化学、环境科学概论、环境监测等课程作为先导课,提供环境化学课程各知识点学习所要求的基础知识储备。
专业基础类核心知识由“环境学基础”和“生态学基础”课程为基本载体。“环境学基础”课程坚持“起点高、容量大和观点新”的教学宗旨,系统介绍环境科学的产生与发展、人口、各环境要素污染与防治、可持续发展等内容,注重学生基本知识、基本技术、基本能力的培养,课程已经建设为国家精品课程,并积极探索慕课教学形式;“生态学基础”全面介绍生态学的基本概念、基本原理和基本应用方法,以及现代生态学的最新进展,该课程已经建设成为南开大学精品课程。
专业原理类核心知识由“环境生物学”“环境化学”“地学基础”课程为基本载体。“环境生物学”介绍环境生物学领域的基本理论和基本概念,结合现实环境中污染物与生物之间的相互作用,培养学生运用环境生物学技术解决实际问题的能力;“环境化学”介绍大气、土壤、水及生物相诸介质中环境物质迁移转化的基本原理,环境中主要污染物的来源及其在环境中的归趋,环境污染控制与修复过程及绿色化学中污染减量及消除的化学原理,“环境化学”课程已经被评为国家精品课程;“地学基础”课程介绍地壳的基本物质组成特征,气象要素的基本概念和表征方法、大气稳定度和逆温等与环境有关的基本知识,城市气候的基本特征,地球上水的循环过程,各种水体的基本特征,土壤的组成特征、形态特征、形成因素和成土过程,地图的基本概念、特征、组成要素、我国基本比例尺地形图的分幅和编号的基本方法,地形图的应用,遥感的基本概念、原理、遥感解释标志和方法,要求学生掌握地学的基本概念、基本规律和形成原因,以及地学基本手段的应用,该课程被评为南开大学精品课程。专业技术类核心知识由“环境工程学”“环境监测”“环境影响评价与环境规划”课程为基本载体。“环境工程学”介绍水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与处置工程以及噪声防治与控制等的基本原理和方法,该课程被评为南开大学精品课程;“环境监测”课程全面介绍根据监测的目的进行调查研究、设计监测方案、选择监测方法、进行数据处理以及测试结果的分析评价,掌握环境样品的采集、保存、制备、预处理、测定及质量控制等方法,培养学生实际环境监测问题的分析和解决能力,该课程被评为天津市精品课程;“环境影响评价与环境规划”全面介绍环境评价和环境规划的基础知识、基础理论、基本方法以及评价与规划知识的实际应用。
专业管理类核心知识由“环境管理与环境法学”课程为基本载体,“环境管理与环境法学”课程介绍管理学基础知识和主要原理、中国环境管理的原则与政策、中国环境管理的体制与制度、中国环境法体系及内涵、中国环境法的基本原则和基本制度以及部门环境管理、区域环境管理、工业企业环境管理等。
三、围绕三条主线推动环境科学专业课程教学
1.环境问题识别和分析主线
环境科学是研究环境问题及其解决途径的综合性科学体系,其核心任务是揭示人与环境相互作用规律。环境问题的产生和解决促进了环境科学的产生、形成和发展。围绕着环境问题的识别和分析,形成环境科学基本原理、技术方法、管理工具以及具体实践科学体系。围绕具体环境问题识别和分析,组织核心知识单元、核心知识点和核心课程,课程之间科学逻辑关系紧密,便于学生认知和学习。
另一方面,在我国当前发展阶段,资源环境限制与社会经济发展矛盾空前突出,迫切需要环境科学培养专业人才,应对污染控制、生态修复与环境建设挑战。围绕我国面对的实际环境问题,针对性培养专业人才,建立起环境问题与人才培养之间的直接联系,建立以环境问题识别和分析为主线的人才培养模式,搭建对应的知识结构和课程体系,有利于为国家培养具备解决实际环境问题能力的急需人才。
2.实验与实践教学主线
坚持“注重基础训练、强化教学实习、突出创新能力、提高综合素质”实验教学理念,围绕核心知识单元和核心知识点,搭建专业基础实验教学平台,建立实践教学基地群,严格毕业论文环节,充分发挥实践教学对理论教学的有效补充作用。
(1)专业课程实验。课程实验和课堂理论教学相辅相成。围绕核心知识单元和核心课程,开设专业实验课程,包括环境监测实验、无机及分析化学实验、环境化学实验、生态学基础实验、环境生物学实验、环境微生物学实验。着重训练实验步骤、实验操作、实验安全、药品管理等基础实验技能,培养环境科学分析基本方法和技术。
(2)专业教学实习。合理安排专业教学实习时间,既能促进核心知识的理解和认知,又能为后续毕业论文/设计提供经验。围绕核心知识点搭建专业教学实习平台,建立教学实习基地体系,配合大气污染防治、水污染防治、固体废弃物污染防治、环境管理等核心知识点和核心课程,建立环境监测中心、环保卫生管理中心、科学院、环保科技公司、垃圾处理厂等实践教学基地,形成实践教学基地群,提供直观认识环境科学专业知识在实践中具体应用的机会,培养知识运用和理论联系实际的能力。
(3)毕业论文。设置毕业论文环节,通过学生参与论文选题、查阅文献、开展实验或设计、结果模拟与分析等毕业论文过程,系统锻炼学生运用理论知识、实验技能的综合能力。
3.科研创新训练主线
营造制度、平台、师资环境,建立稳定的科研创新体系。通过部级、省市级、校级、院级各级别科研立项机会,搭建“国家大学生创新计划”“省市大学生创新立项”“学校大学本科创新立项”“学院创新立项”多层次立体化环境科学专业学生创新平台,为不同水平学生提供创新立项机会,逐步提高项目研究质量,严格过程管理,保障创新立项覆盖面。通过团队协作、教师交流、项目答辩等环节,锻炼学生创新思维和创新能力,提高团队合作与交流能力,鼓励学生科研成果报奖。
四、核心课程质量保障
(1)部级特色专业建设。2010年,南开大学环境科学专业获批为国家第六批高等学校特色专业建设点。特色专业结合南开大学环境科学多年来的本科教学特色以及相关教育、教学理念,面向国际社会发展及现实中国社会大背景下的特征需求,同时考虑到学科本身的实践特征、时代特征和应用特征,推动与现阶段校内学习相补益的数个社会实践与互动教学平台建设。
(2)精品课程群建设。提出并实践“精品课程群”建设的教改思路,逐步推动各门课程精品建设,形成“精品课程群”体系,有效保障环境科学专业课程教学的高质量。
(3)部级教学团队建设。2010年,南开大学环境科学专业基础课程教学团队被评为部级教学团队。
(4)优质教材保证。作为知识的载体,教材是本科生质量的重要保障。为了提高环境科学专业人才培养的效果,自编出版环境科学专业系列优秀教材。包括1本部级精品教材《环境化学》,4本“十一五”部级规划教材《环境学基础》《生态学基础》《环境化学》《地理信息系统及其在环境科学中的应用》等。
(5)推动天津市实验教学示范中心建设。积极推动实验教学改革和实验室建设,建设天津市环境科学与工程实验教学示范中心,为专业人才培养提供实践和创新平台。提出“培养具有创新精神的环境科学与工程现代化复合型高素质人才”的实验教学理念,搭建“专业基础实验、教学实践、创新教育”的高素质人才培养实验教学平台,探索“坚守教学神圣,转变师生角色,强化开放综合,学科建设与实验教学相融合”的实验教学模式,取得了丰硕的教学改革与建设成果,学生教学效果突出。
(6)推行精细化教学管理。探索精细化教学管理模式并付诸实践,制订“教学效果的双评议制度”“主讲教师竞聘上岗制度”“教学效果的双评议制度(教学督导组评议和学生评议)”等规章机制,有效实现对教师“教”的目标导向和过程管理。
实行环境科学专业本科教学的课程小组负责制,实现了本科教学的优质师资资源配备,有效地促进了全体教师对本科教学的关注和重视。保证教授、副教授百分之百地参与本科教学,优化教师队伍年龄结构和学缘结构,提高教学效果。
实行“本科生课程主讲教师竞聘上岗”。对列入核心课程群建设的课程实行主讲教师竞聘上岗办法,结合学生评教结果,根据教学能力与教学效果优选课程主讲教师。