工科背景下“固體廢棄物處理”教學(xué)改革

“固體廢棄物處理”課程作為環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的核心課程，其主要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生掌握固體廢棄物的處理原理及方法，了解固體廢棄物處理的相關(guān)政策法規(guī)，具有很強(qiáng)的社會(huì)性、工程性和實(shí)踐性。與此同時(shí)，固廢處置相關(guān)法律法規(guī)的不斷完善，新模式的不斷提出，新技術(shù)的快速涌現(xiàn)，也對(duì)本課程的教學(xué)提出更高的要求。2017年，為了順應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)對(duì)工程人才的需求，教育部提出并實(shí)施新工科建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略的提出為固體廢棄物處理課程的教學(xué)改革指引了方向，同時(shí)也為該課程的持續(xù)改進(jìn)提出更高要求。目前，固體廢棄物處理課程教學(xué)過(guò)程中普遍存在知識(shí)體系不全面、課時(shí)匹配性不強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)投入資源不足、教學(xué)模式單一、考核體系不科學(xué)等諸多問(wèn)題。“固體廢棄物處理”作為一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的核心課程，更應(yīng)該以學(xué)科前沿和產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，引導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容不斷豐富，結(jié)合教學(xué)方法的創(chuàng)新和考核體系的完善，有效提升教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到新工科課程建設(shè)相關(guān)要求。
1、新工科對(duì)環(huán)境領(lǐng)域人才的培養(yǎng)要求
目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)從從數(shù)量提升進(jìn)入到內(nèi)涵發(fā)展的新階段，各級(jí)政府對(duì)于環(huán)境保護(hù)更加重視，我國(guó)的環(huán)保市場(chǎng)也越來(lái)越壯大。目前環(huán)保企業(yè)主要集中在廢舊資源處置、環(huán)境技術(shù)服務(wù)、環(huán)保裝備生產(chǎn)及運(yùn)維、環(huán)保咨詢(xún)服務(wù)等領(lǐng)域，環(huán)保企業(yè)的發(fā)展迫切需要具有創(chuàng)新精神的復(fù)合型人才。“新工科”戰(zhàn)略契合時(shí)代的發(fā)展，課程改革方案的制定、人才培養(yǎng)必須以企業(yè)和社會(huì)需求為導(dǎo)向，要求培養(yǎng)實(shí)踐能力和理論素養(yǎng)兼?zhèn)涞膹?fù)合型人才。因此，這就要求學(xué)生能夠深度掌握相關(guān)技術(shù)原理及國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，具有完備的知識(shí)體系，并且可以通過(guò)不同知識(shí)體系的有效結(jié)合進(jìn)行綜合分析并解決問(wèn)題。在這樣的背景下，傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式已難以滿足新工科建設(shè)的要求。有必要在現(xiàn)有教學(xué)框架內(nèi)，積極嘗試新的教學(xué)模式和方法，拓展實(shí)踐性相關(guān)的理論和技術(shù)，最終形成以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，有效提升學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。
2、“固體廢棄物處理”課程教學(xué)現(xiàn)狀分析
總體而言，針對(duì)工程教育認(rèn)證目標(biāo)，以“OBE”模式為導(dǎo)向，教育界也開(kāi)展了大膽的探索與實(shí)踐(如“線上-線下課程”、“數(shù)字課程”等)并取得一定的成績(jī)。但是，“固體廢棄物處理”課程在開(kāi)展過(guò)程中依舊存在不少亟待解決的問(wèn)題。
2.1知識(shí)體系龐雜，課時(shí)有限
本課程作為環(huán)境專(zhuān)業(yè)核心課程，涉及到多種固體廢棄物的處置原理及方法，涉及知識(shí)面廣，知識(shí)體系龐雜。與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的飛速發(fā)展，固體廢棄物處理領(lǐng)域技術(shù)更新迭代加快，除了現(xiàn)有教材保證基本的知識(shí)儲(chǔ)備外，更需要通過(guò)多種渠道保證學(xué)生所學(xué)知識(shí)的廣度和深度。
目前，本課程總教學(xué)課時(shí)僅為32課時(shí)。在有限的時(shí)間內(nèi)，教師難完成以如此龐雜的課程教學(xué)，只能通過(guò)壓縮教學(xué)內(nèi)容完成基本教學(xué)任務(wù)，這也導(dǎo)致很多知識(shí)點(diǎn)講不全、講不透，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。
2.2實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)資源投入不足
實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)是固體廢棄物課程的重要教學(xué)內(nèi)容，可以有效鍛煉學(xué)生工程實(shí)踐能力，形成完備的知識(shí)體系，提升學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。但是，由于教學(xué)資源的限制，本課程目前尚無(wú)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，因此難以達(dá)到教學(xué)預(yù)期。
筆者與開(kāi)設(shè)固體廢棄物處理課程的兄弟院校同仁交流，普遍反應(yīng)該課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)資源投入不足。首先是固體廢棄物相關(guān)實(shí)驗(yàn)相對(duì)于水、氣處理實(shí)驗(yàn)，其復(fù)雜程度明顯提升。固廢相關(guān)典型實(shí)驗(yàn)，如發(fā)酵過(guò)程、農(nóng)林固廢處置等實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)或者對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求高，難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)既定目標(biāo)。其次，受制于新冠疫情影響，不少院校實(shí)踐環(huán)節(jié)被壓縮甚至取消，也進(jìn)一步導(dǎo)致學(xué)生工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)匱乏。上述問(wèn)題導(dǎo)致實(shí)踐環(huán)節(jié)與理論教學(xué)出現(xiàn)脫鉤，嚴(yán)重制約新工科發(fā)展。因此，基于我校固廢課程開(kāi)展現(xiàn)狀，有必要強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的資源投入。
2.3教學(xué)方法和評(píng)價(jià)模式單一
固體廢棄物處理是一門(mén)兼顧理論性和工程性的核心課程，該課程需要學(xué)生具有深厚的知識(shí)儲(chǔ)備。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度是決定該課程效果的關(guān)鍵。目前，本課程主要還是采用教師課堂教授為主的填鴨式教學(xué)，學(xué)生在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)處于被動(dòng)狀態(tài)。與此同時(shí)，目前也初步開(kāi)展了“數(shù)字課程”相關(guān)工作，通過(guò)線上教學(xué)(網(wǎng)絡(luò)課件)與線下教學(xué)相互補(bǔ)充，但總體教學(xué)效果收效甚微。與此同時(shí)，目前對(duì)于固體廢棄物課程的教學(xué)模式相對(duì)比較單一，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性尚無(wú)法調(diào)動(dòng)，嚴(yán)重制約該課程的教學(xué)效果。
此外，本課程的評(píng)價(jià)模式也亟待改進(jìn)。目前課程成績(jī)主要由卷面成績(jī)和平時(shí)成績(jī)構(gòu)成。目前對(duì)于卷面成績(jī)比重相對(duì)較高，但卷面成績(jī)主要反映學(xué)生對(duì)于相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的機(jī)械掌握。平時(shí)成績(jī)主要由簽到、平時(shí)作業(yè)等環(huán)節(jié)構(gòu)成，僅僅反饋學(xué)生是否進(jìn)入課堂，但無(wú)法考核其是否進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。因此，目前固體廢棄物課程的評(píng)價(jià)模式也存在較大提升空間，有必要進(jìn)一步優(yōu)化。
3、“固體廢棄物處理”課程改革思路
為了滿足新工科對(duì)于環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的需求，契合新時(shí)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，固體廢棄物處理課程的教學(xué)改革應(yīng)以學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，通過(guò)多項(xiàng)舉措提升學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，在夯實(shí)理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，提升學(xué)生工程實(shí)踐能力。基于目前已有的改革經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)該課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行探討，提出切實(shí)有效的改革新舉措，培養(yǎng)滿足時(shí)代發(fā)展的環(huán)境工程人才。本課程基于成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心和持續(xù)改進(jìn)的基本原則，提出如下教學(xué)改革措施。
3.1凝練知識(shí)體系
固體廢棄物處理課程知識(shí)體系相對(duì)龐雜，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，主要包括固體廢棄物的來(lái)源、收運(yùn)、分選、破碎、焚燒、生物處理、填埋、資源化等內(nèi)容。該課程呈現(xiàn)內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少，重難點(diǎn)不突出，針對(duì)性、實(shí)用性不明顯等特點(diǎn)。因此，如何科學(xué)地凝練課程知識(shí)體系，形成條例清晰、結(jié)構(gòu)緊湊的知識(shí)框架顯得尤為必要。
首先，根據(jù)學(xué)生對(duì)新知識(shí)“由淺入深，由感性到理性”的學(xué)習(xí)規(guī)律，基于固體廢棄物的生命周期將固廢處置過(guò)程分為收運(yùn)、分類(lèi)、處理、資源化、綜合處置五個(gè)模塊，使得學(xué)生對(duì)于固廢處置有一個(gè)合理的邏輯框架。其次，根據(jù)研究前沿和產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，固廢處置技術(shù)也在不斷發(fā)展；同時(shí)，新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展也會(huì)產(chǎn)生新的固廢及其處置問(wèn)題。因此，基于教學(xué)內(nèi)容的前沿性和實(shí)用性，教師應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容。例如，在“固廢資源化與綜合利用”這一章節(jié)需要補(bǔ)充“新興產(chǎn)業(yè)的固廢資源化問(wèn)題”，探討目前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)的新型固廢(如微電子固廢、城市建筑垃圾固廢等)，并進(jìn)一步分析其處置過(guò)程中的技術(shù)及管理上存在的難點(diǎn)，保證學(xué)生對(duì)于相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及前沿技術(shù)有一定了解。
3.2強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)
實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)是理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要內(nèi)容。目前，固體廢棄物處理課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要還是采用多人隨課實(shí)驗(yàn)的形式展開(kāi)，內(nèi)容相對(duì)單一；而認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)也是流于形式，僅限于對(duì)污水處理廠、垃圾焚燒發(fā)電廠等常規(guī)廠區(qū)的短期參觀，對(duì)于學(xué)生工程實(shí)踐能力的鍛煉極為有限。
新工科核心目標(biāo)是培養(yǎng)理論和實(shí)踐兼顧的復(fù)合型人才，因此，單靠學(xué)校的理論學(xué)習(xí)難以達(dá)到培養(yǎng)要求。需要積極與企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)加強(qiáng)聯(lián)系，以產(chǎn)教融合為抓手形成多方協(xié)同培養(yǎng)機(jī)制，有效提升教學(xué)質(zhì)量。首先，針對(duì)學(xué)校教師工程經(jīng)驗(yàn)缺乏的問(wèn)題，聘請(qǐng)固廢處置領(lǐng)域的大中型企業(yè)專(zhuān)家作為實(shí)訓(xùn)導(dǎo)師，重點(diǎn)支持校外實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，形成校內(nèi)導(dǎo)師-校外導(dǎo)師聯(lián)合培養(yǎng)的新模式，有效提升教學(xué)效果。與此同時(shí)，邀請(qǐng)企業(yè)、政府、行業(yè)協(xié)會(huì)專(zhuān)家兼任校外導(dǎo)師，校外導(dǎo)師每學(xué)期開(kāi)展不少于3個(gè)學(xué)時(shí)的固廢處置相關(guān)講座，保證學(xué)生能夠獲取該領(lǐng)域最新的相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)。其次，積極發(fā)揮校友資源，邀請(qǐng)已經(jīng)畢業(yè)的優(yōu)秀學(xué)生參與到學(xué)生實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中來(lái)，通過(guò)學(xué)長(zhǎng)論壇的形式向在校學(xué)生介紹固廢處置相關(guān)進(jìn)展，并進(jìn)一步提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。第三，積極借助互聯(lián)網(wǎng)資源，將網(wǎng)絡(luò)上工程實(shí)踐案例、在線學(xué)術(shù)報(bào)告通知發(fā)至群中，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)資源提升學(xué)生的實(shí)踐能力。
在理論學(xué)習(xí)之外，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、互聯(lián)網(wǎng)+、環(huán)境友好大賽等形式組織有興趣的學(xué)生參與相關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新和科研轉(zhuǎn)化；搭建政府、企業(yè)實(shí)踐平臺(tái)，有效增加學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)踐機(jī)會(huì)，進(jìn)一步強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)促產(chǎn)、以產(chǎn)促教，產(chǎn)教融合的良好氛圍，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)學(xué)校-企業(yè)-政府-行業(yè)協(xié)會(huì)多方協(xié)同，有效提升固廢處置人才培養(yǎng)水平。
3.3優(yōu)化教學(xué)方法
固體廢棄物處理課程不僅包含相關(guān)的基本理論、概念，還包含復(fù)雜的工藝流程、設(shè)備，而且相關(guān)處置工藝流程和設(shè)備更新迭代速度極快，僅僅采用傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)模式，很難保證有效的教學(xué)效果。與此同時(shí)，固體廢棄物處理的相關(guān)理論和方法大都來(lái)源于工程實(shí)踐，相對(duì)而言較為抽象。僅僅通過(guò)傳統(tǒng)的板書(shū)或者PPT教學(xué)難以幫學(xué)生梳理相關(guān)理論知識(shí)和工藝流程。
案例教學(xué)可以根據(jù)教學(xué)目的和內(nèi)容，在課堂中引入與書(shū)本知識(shí)相關(guān)的工程實(shí)踐案例，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生課程參與度，從而強(qiáng)化教學(xué)效果。例如，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中以2022年最高人民法院通報(bào)的十大固廢污染環(huán)境案例為切入點(diǎn)，根據(jù)案例的基本案情介紹、審判結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)各類(lèi)固廢處置基本原理、處置工藝、前沿技術(shù)、相關(guān)法律法規(guī)進(jìn)行深度思考，通過(guò)案例教學(xué)幫助學(xué)生建立系統(tǒng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，從而有效提升本課程的教學(xué)效果。
3.4完善考核機(jī)制
根據(jù)新工科的教學(xué)理念，固體廢棄物處理課程要構(gòu)建行程性評(píng)價(jià)機(jī)制，強(qiáng)化過(guò)程考核，并對(duì)課程考核機(jī)制進(jìn)行不斷優(yōu)化。目前，固體廢棄物處理課程的考核方式以卷面成績(jī)?yōu)橹鳎綍r(shí)成績(jī)?yōu)檩o的考核模式，學(xué)生課程參與度較低，習(xí)慣于考試前的臨時(shí)突擊應(yīng)付，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。
基于此，有必要根據(jù)以考促教、以考促學(xué)的教學(xué)理念，對(duì)該課程的考核機(jī)制進(jìn)行完善。首先，進(jìn)一步強(qiáng)化教學(xué)全過(guò)程考核，引入并強(qiáng)化行程性評(píng)價(jià)機(jī)制，保證課程考核過(guò)程化、常態(tài)化。其次，進(jìn)一步豐富考核方式，除平時(shí)作業(yè)、簽到外，將小組討論、PPT匯報(bào)、上課回答問(wèn)題等參與性元素納入考核范疇，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生課程參與度和學(xué)習(xí)積極性。
4、結(jié)論
在新工科建設(shè)的背景下，培養(yǎng)兼顧基礎(chǔ)理論知識(shí)和工程實(shí)踐能力的復(fù)合型人才成為工程教育界發(fā)展的必然方向。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，對(duì)固體廢棄物處理的要求越來(lái)越高，對(duì)于復(fù)合型人才的需求也越來(lái)越大。本文在分析新工科對(duì)環(huán)境工程人才需求的基礎(chǔ)上，討論了固體廢棄物處理課程教學(xué)現(xiàn)狀，提出該課程的教學(xué)改革方案。在夯實(shí)學(xué)生理論知識(shí)架構(gòu)基礎(chǔ)上，通過(guò)多方協(xié)同機(jī)制強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，持續(xù)對(duì)課程內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行優(yōu)化。隨著本課程教學(xué)改革的不斷深化“固體廢棄物處理”課程將不斷完善，并最終為新工科背景下培養(yǎng)具備扎實(shí)理論知識(shí)和創(chuàng)新實(shí)踐能力的復(fù)合型人才提供有力支撐。