基于工程认证的“空气污染化学”课程教学模式研究与实践

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　　【摘要】以环境工程专业“空气污染学”课程为例，分析了在工程认证背景下高校课程教学现状及不足，并针对“空气污染化学”教学内容、教学手段、考核方式等方面提出了课程改革的措施，希望研究结果能对于建立基于工程认证背景的高校专业类课程体系教学模式提供借鉴与参考。
　　【关键词】工程认证 高校课程 空气污染化学 教学模式
　　《华盛顿协议》是世界上最具影响力的国际本科工程学位互认协议，该协议是国际工程界对工科毕业生和工程师职业能力公认的权威要求。基于该协议，中国工程认证协会制订了与国际标准紧密对接的认证标准，并陆续在高校各专业开展了认证工作。探讨基于工程认证背景下以学生为中心和目标的教学模式，对于提升新形势下高等学校本科教育教学水平奠定基础。
　　《空气污染化学》以城市大气污染物的来源、存在形式、迁移过程中的化学转化、归宿及对大气质量的影响为核心内容，涵盖了污染物尤其是PM2.5化学传输模式及污染物来源解析的基本理论。通过本课程的学习，使学生掌握城市大气环境化学基本概念及大气污染形成的基础理论，使其具备處理实际大气环境污染问题的能力，掌握解决实际空气污染问题的方法和技术。本文从“空气污染化学”的课程特点出发，结合笔者在环境工程专业课堂教学实践和教学体会，对工程认证背景下“空气污染化学”课程的教学改革进行了探讨和总结。
　　一、工程认证背景下“空气污染化学”课程教学中存在的主要问题
　　1.课程体系缺乏系统性
　　《空气污染化学》原有教学体系侧重于各类大气环境问题的形成原因，如大气化学反应动力学及热力学问题，较少涉及解决实际大气污染问题的技术手段。而这些技术手段，正是当今社会改善与治理大气环境所必须的重要技能。另外，对于该课程的重点内容之一——大气颗粒物来源解析技术，仅仅介绍了各种来源解析方法的原理，缺少大气颗粒物采样、样品中各组分分析测试技术的相关内容，使学生无法从整体上掌握大气颗粒物来源解析技术。而工程认证要求培养目标多样性，以本课程为例，其支撑的毕业要求指标点为：（1）指标点1.1，能将数学、自然科学、环境工程科学的语言工具应用到对环境工程领域复杂工程问题的评价和恰当的表述中。（2）指标点2.1，能够应用数学与自然科学的相关科学原理，识别和判断环境工程领域的复杂工程问题的关键环节。而现有课程体系还不能很好的支持工程认证毕业要求指标点。
　　2.教学模式与学生工程能力培养不协调
　　课堂教学作为大学教学的基本形式，首要任务是传授科学文化知识和训练学生的技能。针对《空气污染化学》这门课程，目前主要采取单一的课堂讲授的方式，而工程认证的核心理念应是以学生为中心和目标。工程认证“空气污染化学”教学模式的改进必须和实践环节相结合，以提高学生理论联系实际的能力。然而目前“空气污染化学”课程实际教学环节没有设置实验学时，无法满足专业工程认证中学生工程能力培养的要求。
　　3.考核方式单一
　　工程认证中要求每门课程结束后，需要完成该课程的达成分析报告，详细评价对应毕业指标点的达成情况。对于毕业要求中的某些指标点，如非技术指标的达成情况，不应直接采用算分法;对于毕业要求指标点9.2，能够在团队中独立或合作开展工作，胜任团队成员的角色和责任，应采用定性方法。而目前“空气污染化学”考核方式仅采用期末结课考试的单一模式，无法满足工程认证中针对一些非技术性指标的达成情况进行分析与评价的需要。
　　二、工程认证背景下“空气污染化学”教学改革的措施与方法
　　1.完善教学体系
　　《工程教育认证标准》要求高校教学活动应以学生为本，不断为工程教育改革而持续改进。工程认证所要求的OBE教育模式，一是要求教师在教育活动之前对学生达到的发展水平有清晰的认识，要用精细的“教学大纲”控制教学开展;二是要选择与教学目标类型一致的教学方法。结合目前我国大气污染以颗粒物尤其是细颗粒物PM2.5污染为主的特点，以培养面向城市大气污染控制的应用型及管理型人才为目标，将课程的知识体系结构进行调整，精炼教学内容，避免和减少课程间的重复，删除与环境工程专业其他课程重复的“大气化学组分的源、汇与循环”“酸沉降化学”，压缩理论性较强的“大气化学反应动力学基础”，加大“气溶胶化学”中关于大气颗粒物来源解析方法的授课学时。同时，增加大气颗粒物不同组分的化学成分分析技术（离子组分分析、微量元素分析及有机物分析）、大气颗粒物的物相分析和形貌分析技术，体现课程特色，补充国内外研究新理论和新技术。
　　2.优化教学方法
　　改革教学方法和教学手段，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效率。将“启发式”和“参与式”教学模式引入课堂，打破传统的“灌输式”教学模式。同时根据“空气污染化学”教学内容，以授课教师科研项目为依托，设置相应实践环节，鼓励感兴趣的学生利用课余时间参与到和该课程内容相关的科研项目，使学生能够将课堂讲授内容融会贯通，实现理论与实际的结合，同时在动手实践过程中，开拓学生的创新性思维。另外，在课堂教学中，不定期安排课后作业，要求学生自行分组查找并分析国内外关于大气气溶胶的研究论文，分析并制作PPT进行讲解。通过科学合理的安排课后思考题，进一步巩固学生对本课程及其他课程（文献检索与利用、环境工程专业外语）知识的系统学习，同时在完成课后作业过程中，考察学生的团队合作能力及针对专业问题的语言表述能力。
　　3.改革考核方式
　　考核是检验教学效果的重要手段。为克服现行考核指标单一化弊端，实行考核指标多元化改革，将理论教学环节考核方式从单纯笔试向多元化考核方式转换，包括上课提问、平时作业、期末考试等。笔者设置“空气污染化学”课程的总成绩=平时成绩×10%+实验成绩×10%+期末考试成绩×80%。平时考核主要以课堂表现和课后作业完成情况为主，实验成绩以实验报告和学生实际动手能力为主，卷面考试题型包括填空题、名词解释、简答题和论述题等，其中考核大气环境化学基础知识题目占60%，考核应用理论知识分析和解决实际大气污染问题的能力题目占40%。课程结束提交总评成绩后，根据工程认证标准及“空气污染化学”对应的每个毕业要求指标点，分项求各指标点对应的平均分，计算“空气污染化学”对各指标点的评价值，获得本课程的达成度评价报告。另外，针对工程认证标准中非技术性指标，采用定性评价方法，通过设置合适的定性考核标准，完成对该指标点的评价。
　　4.师资队伍建设
　　提高教师的理论水平和实践教学能力，是确保教学质量的基础。鼓励《空气污染化学》任课教师以科研促进实践教学。基于实践教学中的能力要求，教师应自觉将自己的部分科研工作与专业教学需要结合起来。加强专业教师的培训和相关技能的学习，提高教师层面实践水平。有计划地安排专业教师的进修工作，定期选派优秀教师去国内985高校、环保单位、企业进行考察和交流，将教师的专业知识和企业的实际应用结合起来，提高教师运用专业知识解决实际问题的实践能力。组建一个相对稳定的教师团队。同时，采取校企合作的方式，适当聘请环保单位、企业内具有较高水平和丰富实践经验的科研人员作为《空气污染化学》这门课的兼职指导教师，进一步提高实践教学水平。
　　参考文献：
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