作者：左行濤 李振華 單位：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)

環(huán)境工程原理是環(huán)境學(xué)科的重要基礎(chǔ)課程，深入系統(tǒng)地闡述環(huán)境污染處理與控制過(guò)程中處理問(wèn)題的思路、基本原理、工程設(shè)計(jì)方法等，為后續(xù)水（大氣）污染控制工程等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)[1]。由于環(huán)境工程原理的教學(xué)在國(guó)內(nèi)一直處于摸索階段，各教學(xué)單位的教材及教學(xué)內(nèi)容都不盡相同。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)專業(yè)所學(xué)環(huán)境工程原理選用教材是高等教育規(guī)劃教材《化工原理》第四版（王志魁，劉麗英，劉偉編）。隨著化學(xué)工業(yè)和環(huán)境學(xué)科的發(fā)展，化學(xué)工程理論與其他學(xué)科的相互滲透，傳統(tǒng)化工原理教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法已不能反映和適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要[2]。在化工原理教學(xué)實(shí)踐中，筆者在教學(xué)方法總結(jié)、研討的基礎(chǔ)上，積極探索新的教學(xué)模式，嘗試教學(xué)體系的改革和優(yōu)化，提出了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量的具體措施。

一、環(huán)境工程原理教學(xué)改革目標(biāo)

環(huán)境工程原理課程教學(xué)的基本目標(biāo)是通過(guò)學(xué)習(xí)課程的基本概念、基本原理、基本計(jì)算，了解典型設(shè)備的構(gòu)造、性能和操作，尋找最佳的工藝條件，探索強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程及設(shè)備的方法與途徑，使學(xué)生具備一定的化工基礎(chǔ)知識(shí)和解決生產(chǎn)中較簡(jiǎn)單問(wèn)題的能力。環(huán)境工程原理既不同于其他基礎(chǔ)學(xué)科，又區(qū)別于具體化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。因此，環(huán)境工原理課程教學(xué)改革應(yīng)體現(xiàn)以下兩個(gè)目標(biāo)[3]：一方面強(qiáng)化動(dòng)量傳遞、熱量傳遞及質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)理論知識(shí)；另一方面突顯工程思維方法在化工原理教學(xué)中的應(yīng)用。

二、環(huán)境工程原理教學(xué)實(shí)踐與優(yōu)化措施

（一）環(huán)境工程原理課程體系改革

課程體系整體優(yōu)化主要是課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體優(yōu)化和課程內(nèi)容整體優(yōu)化。優(yōu)化環(huán)境工程原理課程體系是提高環(huán)境科學(xué)和工程專業(yè)本科生培養(yǎng)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。環(huán)境工程原理的原課程體系分為環(huán)境工程原理、環(huán)境工程原理實(shí)驗(yàn)及環(huán)境工程原理課程設(shè)計(jì)。針對(duì)目前高校教學(xué)改革的特點(diǎn)以及提高教學(xué)效率的要求，必須對(duì)課程體系進(jìn)行合理的調(diào)整，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行完善。環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)應(yīng)該以環(huán)境問(wèn)題中共性的基礎(chǔ)理論和典型工程設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)，以此培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際環(huán)境工程問(wèn)題的能力。此外，在課程教學(xué)期間，應(yīng)該增設(shè)環(huán)境工程原理認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)2—3周。通過(guò)生產(chǎn)工藝及設(shè)備的參觀實(shí)習(xí)使學(xué)生了解化工生產(chǎn)實(shí)際。另外，環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科依托華中農(nóng)業(yè)大學(xué)傳統(tǒng)的土壤與植物營(yíng)養(yǎng)等領(lǐng)域具有多個(gè)重點(diǎn)學(xué)科形成的強(qiáng)大學(xué)科優(yōu)勢(shì)群。筆者通過(guò)土壤圈的物質(zhì)循環(huán)、相互作用及對(duì)環(huán)境的影響等單元過(guò)程分析，提出將特定的污染控制處理單元過(guò)程加入到課程教學(xué)如吸附、吸收等。為了使課程與國(guó)際接軌，擬在環(huán)境工程原理課程中采用外語(yǔ)原版教材《UnitOperationsofChemicalEngi-neering》進(jìn)行授課，對(duì)環(huán)境工程原理雙語(yǔ)教學(xué)進(jìn)行全新的嘗試和探索。

（二）環(huán)境工程原理教學(xué)改革

1.理論講授教學(xué)優(yōu)化與改革。環(huán)境工程原理課程理論教學(xué)主要任務(wù)是講授流體流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)的基本原理，主要單元操作設(shè)備的結(jié)構(gòu)、操作原理、過(guò)程計(jì)算、設(shè)備選型及實(shí)驗(yàn)研究方法。在化工原理教材中每個(gè)單元操作各自獨(dú)成一章，講課時(shí)也是按照章節(jié)順序依次介紹每一個(gè)單元操作。在課堂教學(xué)中，讓學(xué)生理解和應(yīng)用各單元操作中所發(fā)生過(guò)程的內(nèi)在規(guī)律，同時(shí)分析多個(gè)單元操作的關(guān)聯(lián)性，這樣可以避免學(xué)生孤立地看待每一個(gè)獨(dú)立的單元操作。知識(shí)的傳授以授課教師為主，應(yīng)將課程理論部分的內(nèi)容分為基礎(chǔ)、重點(diǎn)、難點(diǎn)三個(gè)層次。在講解基礎(chǔ)內(nèi)容時(shí)，著重講解本單元操作所涉及的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生在理解的層面上掌握基礎(chǔ)理論。如過(guò)濾單元操作中流體如何流過(guò)濾餅床層所涉及的液體過(guò)程的傳質(zhì)方式、過(guò)濾介質(zhì)的性質(zhì)、過(guò)濾推動(dòng)力和阻力等知識(shí)點(diǎn)，把這些知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)對(duì)過(guò)濾設(shè)備進(jìn)行講解。對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容，需要深入淺出地詳細(xì)講解。如流體流動(dòng)章中的伯努利方程，需要從能量轉(zhuǎn)換和能量守恒方面推導(dǎo)伯努利方程，再結(jié)合實(shí)際說(shuō)明不同能量表示方式給設(shè)計(jì)計(jì)算帶來(lái)的方便[4]。理論部分的難點(diǎn)是將工程思維方法貫穿于單元操作過(guò)程與設(shè)備，與生產(chǎn)實(shí)際緊密聯(lián)系[5]。大多數(shù)工程問(wèn)題需要依靠理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究法和數(shù)學(xué)模型法來(lái)解決。如通過(guò)建立單相內(nèi)對(duì)流傳質(zhì)的膜模型，將流體的對(duì)流傳質(zhì)折合成有效層流膜的分子擴(kuò)散，可以得到氣相對(duì)流傳質(zhì)速率方程。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化與改革。學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)是其思維能力和實(shí)際操作能力等因素的綜合體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化工原理課程理論教學(xué)的重要補(bǔ)充。長(zhǎng)期以來(lái)，化工原理實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，即學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得以驗(yàn)證、鞏固。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)首先由實(shí)驗(yàn)教師設(shè)計(jì)好，學(xué)生按部就班地開(kāi)（關(guān)）閥門，記錄溫度、壓力和流量等。從事這樣的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有能夠開(kāi)發(fā)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力，不利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新素質(zhì)和獨(dú)立工作能力的開(kāi)拓性人才。因此，要對(duì)化工原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化與改革。自學(xué)院開(kāi)辦環(huán)境工程原理課程以來(lái)，一直非常重視實(shí)踐環(huán)節(jié)尤其是實(shí)驗(yàn)的改革、研討與建設(shè)工作。擬將化工原理實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、提高型實(shí)驗(yàn)、研究型實(shí)驗(yàn)。第一層次是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，即教學(xué)大綱所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括流體流動(dòng)阻力系數(shù)的測(cè)定、強(qiáng)制對(duì)流傳熱系數(shù)的測(cè)定等必做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。第二層次為提高型實(shí)驗(yàn)，補(bǔ)充基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中未體現(xiàn)而在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的單元操作，提高綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例。包括流化床干燥、恒壓過(guò)濾常數(shù)測(cè)定及超濾膜實(shí)驗(yàn)等選做實(shí)驗(yàn)。第三層次是研究型實(shí)驗(yàn)，包括吸附—生物降解實(shí)驗(yàn)、渾濁液三級(jí)過(guò)濾實(shí)驗(yàn)和固定床催化實(shí)驗(yàn)等。

3.認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)教學(xué)實(shí)踐與優(yōu)化?；ぴ碚n程認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是資源與環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。從2001年以來(lái)，中鹽湖南株洲化工集團(tuán)一直是我?；ぴ碚n程的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)基地，實(shí)習(xí)車間為合成氨、硫酸及精餾等。通過(guò)實(shí)習(xí)，學(xué)生了解常見(jiàn)設(shè)備如泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等，熟悉填料塔、換熱器等單元操作的結(jié)構(gòu)及工作原理，對(duì)合成氨、硫酸等生產(chǎn)原理、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備及主要技術(shù)指標(biāo)有一定的認(rèn)識(shí)。通過(guò)生產(chǎn)工藝及設(shè)備的參觀實(shí)習(xí)，學(xué)生從課堂過(guò)渡到化工生產(chǎn)實(shí)際，增加了對(duì)化工設(shè)備及生產(chǎn)工藝過(guò)程的感性認(rèn)識(shí)，從而加強(qiáng)了工程觀點(diǎn)，為學(xué)習(xí)“水污染控制工程”“、排水管道工程設(shè)計(jì)”等課程和畢業(yè)工程設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)已建成的環(huán)境工程教學(xué)實(shí)習(xí)基地，將于近期進(jìn)入調(diào)試階段并投產(chǎn)使用。該基地會(huì)給學(xué)習(xí)環(huán)境工程原理的學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)全新的實(shí)踐學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。另外，筆者擬編寫(xiě)一本《中鹽湖南株洲化工集團(tuán)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)參考書(shū)》，該書(shū)對(duì)實(shí)習(xí)中的工藝過(guò)程、原理、設(shè)備等作簡(jiǎn)單介紹并附思考題，學(xué)生在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)過(guò)程中可以帶著問(wèn)題觀察和學(xué)習(xí)。