新工科背景下环境专业课程教学改革探讨

［摘 要］ 以工程教育认证为契机，结合新工科建设理念，介绍了新工科背景下固废处理技术对环保行业创新型、应用型专业人才培养的必要性。通过分析目前固体废弃物处理与处置在专业人才培养中的重要性及其在教学过程中面临的问题，探索“固体废弃物处理与处置”课程教学改革。通过不断完善课程体系、教材及考核评价机制，引入混合式教学方法和新的教育模式，对“固体废弃物处理与处置”课程的教学目标、教学内容及教学方法等方面进行了有益尝试和改革，提高了学生解决实际固废处理工程问题的能力，为培养适应社会需要的环保复合型专业人才奠定了基础。

［关键词］ 新工科；固体废弃物处理与处置；教学改革；SPCI“四位一体”教育模式；应用型人才

［基金项目］ 2021年江苏省自然科学基金项目“碱脲体系纤维素/热塑性淀粉复合薄膜的构建及其增塑机理与降解机理研究”（BK20210063）；2020年无锡学院人才启动经费资助项目“环境友好型热塑性淀粉基生物质复合材料的构建及其机理研究”（2021r029#）；2023年无锡学院教改研究课题“新工科背景下环境科学与工程专业课程的理论研究与实践探索”（XYJG2023042）

［作者简介］ 陈 杰（1985—），女，山东临沂人，博士，无锡学院环境工程学院讲师（通信作者），主要从事环境友好型材料研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）38-0051-04 ［收稿日期］ 2022-08-25

新工科（Emerging Engineering Education， 3E）是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的国家工程教育改革方向。以立德树人为引领，着力于培养多元化、创新型、应用型的卓越工程人才培养模式的新工科建设成为各高校专业建设、人才培养创新变革的重要工作［1］。

“固体废弃物处理与处置”是教育部高等学校环境科学与工程专业教学指导委员会明确规定的专业主干课程，也是环境科学与工程专业工程教育认证的专业核心课程。此课程不仅是该专业学生掌握知识结构和能力结构的重要部分，还是专业教学过程中必不可少的一部分［2］。党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央把生态文明建设作为统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局的重要内容，提出一系列新理念、新思想、新战略、新观点和新论断，有效应对气候变化、海洋污染、生物保护等全球性环境问题，坚持“绿水青山就是金山银山”的理念，坚定不移走生态优先、绿色发展之路［3］。作为一所地方院校，我们在围绕本专业的学科特色进行理论教学的同时，应结合当地实际情况进行实训实践。将理论知识与实践紧密结合，在完成本科教学的基础上，也为当地生态文明建设做出贡献。因此，我们将从“固体废弃物处理与处置”课程的课程体系、教学方法、教育模式等方面进行探索。

一、完善课程体系，优化教学内容，兼顾科学前沿

“固体废弃物处理与处置”中的固体废弃物是一个涵盖范围较广的概念，固体废弃物的界定和处理与处置也是需要严格遵循相关法律法规的一个过程。因此，学生学习“固体废弃物处理与处置”课程时会遇到一些困难，本文从以下三方面对“固体废弃物处理与处置”课程体系改革进行了讨论。

（一）完善课程体系

1.理论课程。理论课程是一类在实际操作前学习的专业课，主要讲授课程的基本概念、理论知识和关键技术。理论课程设置学时数为48学时，其中包括32学时的理论讲授和16学时的案例视频分析，二者相辅相成。通过案例讲解和视频分析不仅能够加深学生对理论知识的理解和识记，而且能够调动学生的学习积极性，自主讨论分析。

2.实验课程。实验课程是帮助学生加深对相关理论的理解，培养学生运用实验方法观察、了解各种固废相关的实验现象，掌握固废相关的检测手段、监测指标、处理方法、分析及讨论等，提高学生的动手和思考能力。实验课程设置学时数为32学时，根据环境工程前沿、社会热点问题及相关科研课题，设计了8个实验。实验过程主要分三个阶段：（1）预习实验项目。每堂实验课前，将本堂实验项目提前发给学生。要求学生利用图书馆图文信息中心、网络平台等工具，收集并阅读与实验项目相关的文献资料，掌握一些药品和设备的正确使用方法。（2）设计实验方案。每一组学生根据各组的特长设计不同的实验方案，得出不同的实验现象和实验结果。不仅杜绝了实验课相互抄袭的弊端，还在有限的课时内锻炼了学生的最大创造力。（3）撰写实验报告。打破传统实验报告的写法，除了实验报告规定的实验设计、实验内容、实验方法、实验结果之外，要求学生记录实验过程中的实验现象，并对其进行分析与讨论。

3.课程设计。课程设计是让学生运用所学的理论知识设计一个完整的工程，培养学生的工程设计和创新思维，提高学生设计及绘制工程图的能力。课程设计开设在第6学期，学时数为1周。结合当下课程设计采用的线上线下混合教学方式，落实以学生为中心、以教师为主导的教育理念。课前，提前将学生划分成若干小组，要求各组借助资源平台（雨课堂、慕课）、论坛等寻找学习资源，并确定本组感兴趣的研究课题，便于教师在课堂上具体指导，加快课程设计的进度，提高学生的参与度和团体合作性。课中，教师集中授课，以案例的方式讲解课程设计在实际操作中所注意的难点、各单元知识的架构及其相互联系。指导各组学生设计，检查每一组的设计进度，解答学生在课程设计中遇到的问题。在教学过程中，注重启发性引导学生，采用案例讲授、引导性提问和讨论、视频演示等多种教学方法，给学生一定的自由空间，让学生自主完成相关知识查阅，鼓励学生对所学内容列框架进行知识梳理、加工和联系，激励学生发表自己的观点，对所学内容进行批判性思考。课后，各组学生根据所选的课题自行查阅国内外文献，继续完成课程设计实验工作和报告的撰写工作。认真检查课程设计的报告，发现问题及时解决，不仅提高了课程设计的质量，也将课程设计做得更完整。

4.实践环节。通过实地考察、企业参观、实习生活垃圾焚烧厂、堆肥场等固废处理设施，加强学生对固体废物资源化、处理与处置的原理、设计、工艺、设备和方法的认识，并了解目前国内有关固废处理的政策、标准、规范等内容。目前，我院正在摸索“校企合作，共建基地；三进课堂，三进企业”的合作模式［4］。

校企合作，共建基地。鉴于学校以“技能型、精英型、国际化”人才培养为导向，聚焦一流创新应用型大学建设目标，落实立德树人根本任务，致力于培养德智体美劳全面发展的高素质应用型创新人才，服务区域经济和社会高质量发展。学院虽与多家上市企业签订了实习实践基地合作协议，但远远不能满足当前我院的教学实践需求。一方面寻求企业继续商谈合作协议，另一方面与其他高校进行实习实践基地优质特色资源的共享，互利共赢，共同建设新工科需要的实习实践基地和线上共享平台。

三进课堂，三进企业。“三进课堂”是指聘请经验丰富的企业工程师进课堂、列举实际生产案例及分析进课堂、引入先进创新创业理念进课堂，并与理论课程的毕业设计、课程设计、大学生创新创业项目等相结合，充分培养应用型工科学生的创新能力和实践能力。“三进企业”是指安排缺乏专业实践经验的实习指导教师走进企业，深入生产一线，了解具体实际项目的开展、生产工艺流程的操作等自身存在的短板，这对专业教师指导能力的提高有着重大的促进作用。

（二）优化教学内容

宁平主编的《固体废弃物处理与处置》共有9章，学生一时难以掌握课程体系和重点、难点。教学过程中以教材为依托，根据学时要求和国内外固体（农业）废物处理最新进展对教材内容进行有效精简和整合，结合工程科学前沿及社会热点问题对教学内容进行模块化讲解。

1.梳理课程内容。将“固体废弃物处理与处置”内容分成概述、预处理技术、处理技术、资源化再利用四大模块。针对专业前期开展的学科基础课程，该课程对已学内容不再进行讲解。该课程着重讲解固体废物的预处理、处理和资源化再利用三大模块。

2.讲授重点知识点。预处理技术包括固体废物的压实、破碎、机械分选、污泥的浓缩脱水、浮选、化学浸出、稳定化、解毒化处理以及固化处理；处理技术主要包括生活垃圾的安全填埋、焚烧技术、热解技术、堆肥技术；资源化再利用是指将废物直接作为原料进行利用，或者对废物进行再生利用，是循环经济的重要内容。

（三）兼顾科学前沿

随着网络信息技术的快速发展，新的技术手段不断更新，在教学过程中要基于教材高于教材，除了讲授基本工艺外，还应补充介绍国际上最新的技术手段，尤其在有机废弃物资源化、能源化等科学研究较为活跃的领域，使学生了解该领域科研及技术的发展动向和前沿技术，让学生更好地适应日新月异的社会。

二、多种教学方法相互结合，提高教学效果

随着科学技术的发展，教学模式多种多样，不同于传统的“灌输式”和“填鸭式”教学方法，现代的教学方式以学生为主、教师为辅，创建积极活跃的课堂氛围与平等的师生关系，提高教学效果。

（一）互动式教学

互动式教学要求课程教案设计从学生关注点出发，创设多边互动的教学环境，营造积极活跃的课堂氛围，在教学过程中教师和学生平等交流，促使不同观点碰撞交融，激发教学双方的主动性和探索性，是提高教学效果的一种师生平等的互动教学模式。

（二）多媒体教学

各大高校根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代多媒体，并与传统教学手段联动结合，参与教学全过程，把许多文字表达不清楚的内容形象地转化为学生容易接受和理解的图片、视频等，使课堂教学有声有色，达到更好的教学效果。

（三）探究性教学

探究式教学是指在教学过程中由教师提出具体的事例和问题，学生在教师的启迪下对教学内容的主要知识点进行自主学习，深入探究，并以小组合作交流的形式解决问题，很好地达到课程标准中关于认知目标与情感目标要求的一种教学模式。

（四）任务型教学

任务型教学是从学生的基本心理需求出发，认为学习是满足个体内部需要的过程。教师给学生分配任务，学生根据自己的兴趣爱好选择适合自己的方向，并查阅文献资料，学习相关内容，与教师进行探讨，查漏补缺。此教学法能够让学生有深深的归属感和较强的满足感，能够有效提高学生的自主学习能力。

（五）实践性教学

立足应用型本科院校的定位，学生的实践能力培养显得尤为重要，为此学校开设了多门实践课程。将“固体废弃物处理与处置”理论课程与相关实践课程相结合，教师根据不同课题、不同个体进行分类指导，学生采取学和做相互结合的方式独立完成作业，更有利于学生理解理论知识，并提高实践质量。

（六）线上线下互动教学

线上教学模式是让教师化身为“主播”，借助于各种各样的互联网平台和App软件，如学习通、腾讯会议、QQ课堂、钉钉等软件实施授课、发布课件、布置作业、解答疑问、检验测试等教学活动［5］。线下教学模式是让教师第一时间观察到学生对知识的掌握程度，可以通过学生的课堂表现和反应反复讲解知识的重点和难点，直到学生理解为止。实验课程和课程设计在线下进行时更能直接指导学生操作，及时指出问题所在，提高学生的动手能力。

三、“学践赛创（SPCI）”的“四位一体”教学模式

经济快速发展的当今社会迫切需要新型工科人才，我院作为应用型地方本科院校的工科学院，正在积极探索多样化和个性化的多元化复合型人才培养模式，培养具有创新创业能力和跨行跨界的工程科技人才［6-7］。

根据“固体废弃物处理与处置”课程的特点，“学践赛创（SPCI）”的“四位一体”教学模式如下：（1）构建以S（学）、C（赛）为核心内容的基础教育课程模式，使学生熟练掌握专业理论知识，提高学生对专业的学习兴趣。（2）构建以C（赛）、P（践）为主要内容的专业教育课程模式，培养学生的创新能力，激发学生的创作热情，促进学生专业能力的全面提升。（3）构建以P（践）、I（创）为主要目标的实践课程教育模式，锻炼学生的实践动手能力，加强学生的团队意识和协同合作精神。