摘要：文章首先阐述了“固体废物处理与处置”课程教学现状，然后从运用多元化教学方法、合理应用信息技术、充分发挥“专家进课堂”的第二课堂作用等方面论述了新工科背景下“固体废物处理与处置”课程教学改革。

　　关键词:“固体废物处理与处置”课程教学,新工科,信息技术

　　新工科（Emerging Engineering Education）是我国在国内外发展新形势、立德树人新要求的基础上提出的工程教育改革方向。新工科以立德树人为引领，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，具有战略性、创新性、系统化、开放式的特征，旨在培养未来多元化、创新型卓越工程人才[1]。“固体废物处理与处置”是一门多元交叉的专业核心主干课程，它既与物理化学、无机化学等基础学科存在交叉内容，又与水污染控制工程、大气污染控制工程、环境工程微生物学、资源综合利用等课程内容有着密切联系，具有很强的实践性、工程性和综合性。因此，从新工科的内涵及人才培养要求出发，针对“固体废物处理与处置”课程进行教学改革具有重要意义，有助于培养出适应新工科背景的新型工程技术人才。

　　在新工科建设及工科专业认证理念的推动下，“固体废物处理与处置”课程改革的步伐逐渐加速：该课程被列为环境工程专业工程认证的必修核心课程之一；课程教学体系综合化，已形成“课堂—实验—课程设计—实习”四位一体的综合性教学体系；教学方法优化，增加线上学习资源，多采取“线上+线下”混合式的教学方式；评价体系综合化，多维度评价学生的综合能力；逐步完善实验室硬件条件，不断更新实验教学内容和方法。但不可忽略的是，地方高校的“固体废物处理与处置”课程教学还存在一定的问题：传统的“一对多”教学模式激发不了学生学习兴趣；学生反馈学习枯燥乏味，重点、难点和热点不突出；教学内容对学生吸引力不足；学生解决复杂工程问题的能力略显不足；现有教材无法及时更新国内外固体废物处理及资源化的最新技术；等等。因此，如何改革教学方法，让学生愿意主动学习是“固体废物处理与处置”课程教师必须思考的问题。

　　鉴于环境工程专业教学情况，在新工科背景下，教师可以打造“固体废物处理与处置”课程金课为契机，有效推进“固体废物处理与处置”课程工程认证改革，具体而言，可分别从多元化教学方法运用、信息技术合理利用、第二课堂的扬长避短、教学资源多途径优化等方面进行教学改革，促使课程方法更多样化，教学内容得到改进，教学资源多样化，激发学生的学习主动性，提高课程教学质量，进而为培养新工科人才打下坚实的基础。

　　一“、固体废物处理与处置”课程教学现状

　　“固体废物处理与处置”课程具有很强的工程性和实践性，本着“资源化、减量化、无害化”的原则，旨在让学生对固体废物的基本特性和各种处理与处置方法有全面、专业的把握。“固体废物处理与处置”课程的教学目标如下：要求学生针对实际固体废物污染问题，掌握固体废物预处理、固化与稳定化处理、生物处理、热处理和填埋处置的原理与方法，并能将其应用于解决实际生活中固体废物的复杂工程问题。其核心是让学生学会运用固体废物处理与处置的相关技术，培养分析、解决固体废物污染复杂工程问题的能力，为其今后从事固体废物处理与处置相关工作打下良好的基础。此外，“固体废物处理与处置”课程当中很多知识点都渗透着习近平总书记“绿水青山就是金山银山”的新时代生态文明建设思想，故在贯彻宣传绿色可持续发展、发展资源循环型经济等理念上具有显著的思政教学优势，通过把思政内容融入课程教学，可以增强学生保护环境的责任感和使命感。

　　“固体废物处理与处置”课程在教学过程中还存在下述三个问题。①传统的课堂教学质量不佳。学生课前预习监管不足；学生课堂内容理解情况反馈不足，课堂教学的参与度不理想；学生课后学习效果监管困难，这都导致“固体废物处理与处置”课程的教学效果有待提高。②“固体废物处理与处置”课程教学内容范围广且知识点分散，同时与其他课程存在交叉性内容，实际工程应用性强，因而其教学存在一定难度。本课程内容包含固体废物的储存与清运、各类处理技术（预处理、物化处理、生物处理、热处理）、填埋处置这几部分，教学内容充实，但常面临学时不够的问题，同时本课程属于交叉性课程，且处理技术方面涉及的设备较多，使得教学难度加大，学生容易出现畏难情绪。③学生对本课程重要性的认识不足，解决复杂工程问题的能力弱。“固体废物处理与处置”课程不仅是核心交叉型专业课程，而且是考研专业课程之一。但部分学生对本课程的认识不足，对课本知识的理解不透彻。此外，学生缺乏将专业基础知识与固体废物处理专业知识融会贯通的能力，这给“以学生为中心”的教学带来了一定的困难。

　　新工科是工程教育主动适应新经济的战略选择[2]。在新工科背景下，学生需要进一步提升主动学习能力和终身学习能力[3]，这对“固体废物处理与处置”课程提出了挑战。笔者所在的江苏理工学院是一所地方本科院校，围绕本校环境工程专业立足服务地方的定位，笔者以工程技术与应用为主线，从教学方法入手，探索出了“固体废物处理与处置”课程教学的深度改革方案。

　　二、新工科背景下“固体废物处理与处置”课程教学改革

　　（一）运用多元化教学方法

　　选择和运用合适的教学方法，可直接提高教学效果和学生学习兴趣，这是决定教学质量的关键因素之一。激发学生学习兴趣、开发学生创造性思维、引导学生发挥主观能动性是“固体废物处理与处置”课程教学改革的重点和难点。教师需要运用多元化教学方法，提升学生的学习动力，具体可采用如下方式进行教学改革。

　　1.采用项目式教学，深入理解课程内容。“固体废物处理与处置”课程可采用项目式教学，把课堂教学及拓展延伸的内容设计成7个学习项目，并在项目化教学模式的实施中，进一步分解成9个学习型任务（生物处理细分为好氧堆肥和厌氧发酵两个子任务；热处理细分为焚烧和热解两个子任务），并借助某个热点把各个学习型任务融入学生关注的各项比赛，具体可以各级“大学生创新创业项目”、各类“节能减排比赛”“互联网+项目”等为契机，通过解决实际问题，形成一个有效的闭路循环，激发学生的学习热情[4]。以固体废物的资源化与综合利用这一学习项目为例，在农业固体废物秸秆的综合利用方面，绝大部分学生选择将秸秆转化为可再生资源进行再利用，从而摒弃传统的随地堆弃或焚烧。对此，教师可抛出“农用秸秆可以怎么利用”的问题，鼓励学生课后分组查阅文献并在课堂进行讨论，具体包括从秸秆的化学组成（纤维素、木质素为主）、特质（富含有机质的生物质能源），到选择何种预处理技术提升发酵制沼气的产率，再到各个工艺参数的优化。受制于有限的课堂教学时间，对于具体的预处理技术及条件优化，教师可鼓励感兴趣的学生以项目研究的形式进行深入探索，即引导学生按照“确立项目主题—收集整理项目素材—基于项目内容对问题进行拆解，制定探究方案—自主协作，具体实施—展示成果，修正完善”这一过程落实，使学生对固体废物的资源化与综合利用有透彻的了解和掌握。在这一过程中，在教师的启发引导下，学生通过发挥主观能动性，可以深入理解课程内容，能增强学习的成就感。

　　2.采用案例式教学，构建探究式教学模式。根据教学内容，教师可在课堂中引用典型案例，将学生带入一个特定情境进行分析，让学生独立思考或集体协作，注重学生独立思考能力的培养，将枯燥知识点的学习转变为实际能力的培养[5]。优选的案例需要与使用的教材紧密联系，且能激发学生学习兴趣。选定案例后，教师还要按照“创设与案例相关的情境，并提问—组织小组讨论，学生合作探究—归纳探究成果并展示，总结提升”的步骤实施教学，以确保学生对当节课程内容有深刻的掌握。例如，在学习第二章“城市生活垃圾的收集与清运”内容时，学生难以将书本上抽象的理论知识与实际应用建立联系，无形中增加了学习的难度。对此，教师便可以引入校园垃圾处理或小区垃圾处理的案例，鼓励学生对其进行探究分析，让学生自行设计校园/小区生活垃圾的收集路线、转运站等，随后进行成果展示。然后教师借由提问引导学生将自己的设计方案与校园/小区垃圾转运站的实际运行路线作对比，找出差距并分析可能造成差距的原因，强化垃圾收集与转运的理论知识学习，加深学生对相关知识点的理解。如此，教师采用案例式教学导入实际工程案例，可提升学生的综合能力和工程素养，促使教学内核从理论教学向工程化教学转变，从而有效突破教学瓶颈。

　　3.开展环保热点的专题讨论。“固体废物处理与处置”课程由于与生活紧密联系，涉及的环保热点问题也较多。因此，教师要把环保热点与“固体废物处理与处置”课程紧密结合，以专题的形式让学生进行讨论，这样有助于加深学生对知识点的理解。教师可以鼓励学生对感兴趣的环保热点进行讨论，如“资源的回收与再利用”课堂教学中，教师可组织学生就电子废弃物的金属回收再利用专题进行分组讨论，要求各组成员分工明确（A组—电子废弃物的金属种类，B组——回收方法汇总，C组—国外再利用技术，D组—国内再利用技术），课后通过线上线下进行资料汇总，之后站上讲台同全班学生进行共享，这样有利于学生深度理解各环节内容，加深学习这门课的责任感和使命感。环保热点的专题讨论大大调动了学生的学习积极性且活跃了课堂气氛，不仅锻炼了学生的语言表达和总结归纳能力，而且有助于培养学生的创造性思维和独立思考能力，拓宽学生解决实际复杂环境问题的思路，深化学生对知识点的理解及应用。

　　（二）合理应用信息技术

　　1.构建OBE（Outcomes-based Education）理念导向的虚拟仿真教学体系。由于“固体废物处理与处置”课程具有知识点覆盖面广、工程性强的特点，传统的课堂理论教学效果不佳，不利于培养学生解决复杂工程问题的能力，亟须构建OBE理念导向的虚拟仿真教学体系，推广虚拟仿真教学项目，以虚补实，知行合一，贯通“学习—认知—实践”的流程，贯彻OBE理念，有力弥补传统理论教学的不足，培养学生解决复杂环境工程问题的能力。在理论教学方面，可借助餐厨垃圾处理3D仿真工厂、禽畜粪便厌氧处理及资源化仿真实验和有机固体废物热解厂虚拟仿真软件等虚拟仿真教学项目，使学生建立关于固体废物处理设备及其构筑物的直观印象，同时通过切换内外场景，充分了解设备或构筑物的内部构造，加深对相关知识点的理解；在实验教学方面，对于一些不具备开展条件的特殊性、高度综合性的实验内容，学生也可通过虚拟仿真教学项目参与实验过程，以弥补线下实验的不足，提高实验课堂效率[6]。因此，“固体废物处理与处置”课程可应用虚拟仿真技术，将课程内容具体化，如在热处理方面，融入焚烧3D仿真工厂的内容，使学生深度理解垃圾焚烧炉的内部结构、运行条件等知识，还要以视频的形式，结合设备的运行演示，讲述颗粒除尘、气体治理等环保设备，这有利于学生对相关知识点的融会贯通，进而进一步提升教学质量。此外，虚拟仿真教学项目还能与生产实习进行结合[7]，如垃圾焚烧3D仿真工厂不仅可以让学生身临其境地体验到垃圾焚烧的整个流程，还能深入介绍垃圾焚烧日处理量、发电量、运行费用等的关系，极大地提升学生实习效果及对工程问题的认知能力。

　　2.构建问题导向的“互联网+”线上线下混合教学模式。该混合教学模式将学习实体与虚拟学习环境有机集成，它关注学生对教学的需求及其学习主体性，采用碎片化的时间进行线上自主学习[8]。“互联网+”教学的一个主要任务是构建个性化和协作型的教学模式[9]，既注重学生个体差异，也离不开师生协作[10]。笔者借鉴翻转课堂、慕课的各自优势，重新设计了问题导向的线上线下相结合的“互联网+”教学模式，充分挖掘课程参与者（学生和教师两类群体）的潜能，最大限度地进行多层次、多维度的学习互动。线上，课前，教师完成资源整合和优化，发布网络平台视频，学生依托互联网观看网络视频，提前明确教学内容；课后，教师出题评测学生知识掌握情况或批改扩展性的作业。线下，课堂上，教师以问题为导向进行授课，学生讨论、梳理并汇总内容。以第五章的“固废生物处理”内容为例，教师构建好氧堆肥和厌氧发酵的教学任务，确定各学习任务的评价方式和内容。学生要与教师进行多方面的协作。在课前预习环节，学生可通过网络平台上的视频明确教学内容组织过程，了解厌氧发酵的工艺，对厌氧发酵的内容及应用有大致的了解，明确该部分内容的实用性。在课堂学习环节，教师抛出多个与教学相关的讨论主题，如“生物处理分为好氧和厌氧，是根据不同生物的需氧量不同而划分的吗？生物种类不同，所处理的固废对象、处理原理、影响因素、设备都会不同吗”等，并发布多媒体资源，让学生带着这些问题有目的地学习，之后引导学生进行组间讨论交流，再通过课内外知识点的梳理，厘清各自的想法，并在课堂上进行汇总。然后教师对成果进行评价，对重难点进行讲解和答疑解惑。最后教师可以直接根据学生表现评定学生成绩，也可以通过布置习题或测试评测学生知识技能掌握程度。在课后巩固环节，教师需要在线上教学平台布置任务，以拓展学生知识面、持续提升学生学习能力，如设置“你知道餐厨垃圾里的油怎么处理最环保？”等问题。基于此，进一步完善课程内容，扩宽学习思路。概言之，问题导向的“互联网+”线上线下混合教学模式的构建，旨在把学习的主要过程（课前预习、课堂学习、课后巩固）都交给学生，由教师引导学生学会有效学习，可有效提升混合教学效果。

　　（三）充分发挥“专家进课堂”的第二课堂作用

　　结合“固体废物处理与处置”课程的教学大纲和教学内容，充分利用专业和教师的社会资源，不定期聘请设计研究院的工程师、高校固体废物资源化领域的专家学者、上市公司的企业高管来校举办专题讲座，实施第二课堂教学，受到了师生的一致好评。讲座主题围绕固体废物相关技术的最新进展、设计图纸的规范绘制等内容展开，可为学生提供接触技术前沿，了解行业动态、就业方向的机会，使其增强学习“固体废物处理与处置”课程的信心。以“固体废物处理与处置”课程第五章的“厌氧消化处理”内容为例，课本仅常规性地介绍了厌氧消化的原理及其影响因素、工艺和装置，但是对于该技术的典型应用对象——餐厨垃圾的处理工艺，课本上的内容较浅显且不符合实际处理工艺情况，因此本课程邀请餐厨处理上市公司的高管进入课堂，详细地介绍了整个公司的运行原理、核心技术及主要工艺过程，不仅图文并茂地阐述了厌氧消化的实际工艺及技术，而且直观地呈现了该技术在工业行业里如何应用，如此，一方面，能引导学生找到自身与企业的差距，提升学生学习的积极性；另一方面，间接宣传了未来可能的就业途径，加深了校企合作与联系，增加了专家和学生互动的机会。从教学反馈来看，学生普遍对专家进课堂的评价较高。

　　（四）将科研成果和工程实例转化为教学资源

　　科研与教学是一种互为基础、相互促进的共生关系：教学为科研提供实践基础和人才资源，科研为更高层次的教学提供理论支持和科学依据[11]。教师团队成员承担着气体污染物治理的省部级项目，其依托省电子废弃物资源循环工程中心（发改委）、省电子废弃物资源循环利用重点实验室（教育厅）两个省级平台开展废物再利用的研究，将污染实例及相应的研究成果转化为教学资源，增加了应用实例，丰富了课程教学内容，能提高课程内容的深度和广度。比如，教材第四章的固化与稳定化部分详细列举了各类处理技术，由于处理方法多，学生学习较为费劲，教学效果不明显。对此，教师把科研成果和工程实例融入教学过程，就能改善教学效果。以电镀废水中的六价铬为例，教师先深入浅出地讲解如何将高毒性的六价铬转化为低毒性的三价铬，再引导学生将三价铬从溶液中去除以实现废水的无害化处理，使学生接受科研成果举例式的教学方式，课堂教学反馈较好。又如，“固体废物处理与处置”课程当中厌氧发酵部分并没有最新的餐厨垃圾工业化处理工艺的内容，对此，教师通过实地走访企业，结合国内外最新发展技术，确定主流的“机械预处理+生物水解+厌氧消化”处理工艺，并将工程应用中的一些细节（如厌氧发酵的温度控制、含水率的把控等方面）都理解到位，再在课堂上呈现出来，如此，学生就能身临其境地感受工业化工艺，对知识点的理解更到位。概言之，教师将科研成果和工程实例转化为教学内容引入课堂，有助于培养学生独立思考能力和创新思维能力，提升学生对科研知识的认知，符合学生全面发展的要求，能使课堂教学变得更有深度和广度。

　　三、结语

　　在新工科背景下，针对地方院校“固体废物处理与处置”课程传统教学效果不佳的现状进行教学改革探索，极为必要。实践中，教师通过实施线上线下多元化教学，提升教学效果，充分发挥学生的主观能动性，可以提升学生解决复杂环境工程问题的能力，为学生今后从事固体废物处理方面的技术开发、科研和管理等工作打下良好基础。

参考文献：

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