基于OBE理念的电力行业环...程专业实践体系的构建与实施_张盼.pdf

广 东 化 工 2023 年 第 6 期 216 第 50 卷 总第 488 期 基于基于 OBE 理念的电力行业理念的电力行业 环境工程专业实践体系的构建与实施环境工程专业实践体系的构建与实施 张盼，齐立强，付东，王乐萌*(华北电力大学(保定)环境科学与工程系，河北省燃煤烟气多污染物协同控制重点实验室，河北 保定 071000)摘 要专业实践体系是教学过程中培养学生专业实践能力和自主创新能力的关键环节，对学生综合能力的提升起着至关重要的作用。针对国家“超低排放”和“双碳”目标下环境治理技术迭代加速、环境人才实践能力亟待提升的迫切需求，基于华北电力大学电力行业应用型院校的定位，结合现有实践体系的不足，以 OBE 理念为基础，以学生座谈和用人单位反馈结果、行业发展动态、国家政策为导向，构建和实施了“四位一体”的电力行业环境工程专业实践教学体系。实践表明，该体系充分调动和激发了学生的学习兴趣，有效保障了学生的课堂参与度，强化了学生的独立创新能力，为电力行业环境工程专业人才的培养提供了有力支撑。关键词环境工程；实践体系；OBE 理念；创新性；教学改革 中图分类号G642.0；TU834.6 文献标识码A 文章编号1007-1865(2023)06-0216-04 Construction and Implementation of Practice System of Environmental Engineering Major in Power Industry Based on OBE Concept Zhang Pan,Qi Liqiang,Fu Dong,Wang Lemeng*(North China Electric Power University(Baoding),Department of Environmental Science and Engineering,Hebei Key Lab of Power Plant Flue Gas Multi-Pollutants Control,Baoding 071000,China)Abstract:The professional practice system is the key to cultivating students ability of professional practice and independent innovation,and plays a vital role in the improvement of students comprehensive ability.Nowadays,it is urgent to accelerate the iteration of environmental governance technology and improve the practical ability of environmental talents under the national“ultra-low emission”and“two carbon-related”goals.In view of the positioning of North China Electric Power University as an applied college in power industry and the shortage of the existing practice system,a“four in one”practical teaching system for environmental engineering major in electric power industry is constructed and implemented,which is based on outcome-based education(OBE)and guided by the results of student discussions and employer feedback,industry development trends,and national policies.The teaching practice shows that this system has significant effect on mobilizing and stimulating students interest in learning,improving students classroom participation,and strengthening students independent innovation ability,which provides a strong support for the cultivation of environmental engineering professionals in the power industry.Keywords:environmental engineering；practice system；outcome-based education；innovation；teaching reform 1 引言引言 2020年，习近平总书记提出碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取到2060年前实现“碳中和”。碳达峰碳中和的要求对环境人才的培养提出了诸多挑战。与普通环境工程专业不同，电力行业环境工程既要坚持传统学科优势，更要积极拓展新的学科发展方向，主动适应国家能源战略调整，服务“双碳”目标。作为环境工程专业教学中的重要环节，实践教学是学生分析问题、解决问题，将理论知识应用到实践中最直接的桥梁，更是培养学生创新能力，实现专业培养目标的根本保证1-4。华北电力大学是一所具有能源电力特色的“双一流”高校。1978 年开设环境工程专业，是全国最早开设环境工程专业的高校之一，2009 年获批国家特色专业，2020 年入围首批国家级一流本科专业点建设，同年通过教育部工程教育认证。环境工程专业以服务国家战略为指导思想，针对国家“超低排放”和“双碳”目标下环境治理技术迭代加速、环境人才实践能力亟待提升的迫切需求，始终抓住以 OBE 成果产出为导向的人才培养的关键因素，本着“厚基础，宽口径，求创新”的原则，对原有实验教学体系进行了全面改革。打破了传统环境工程专业各核心专业课程单独设置实验的教学模式，在环境工程二级学科平台上构建了完整、贯通的实验课程教学和工程实践体系，实现了“一体化、多层次、开放式”的基础与专业相结合的教学新模式，体现了“基础性、综合性、实践性、创新性”。2 存在问题存在问题 2.1 新工科建设和“双碳目标”的紧迫性 新工科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我国工程教育改革方向5-6。新工科建设对高校的工科教育提出了新的要求，既要求对传统工科专业进行升级改造，又要推进新兴工科专业的建设。而环境工程的研究对象复杂、专业的交叉性特征鲜明、对学生综合素质要求高，本科培养环节必须在传统教育模式的基础上增加专业实践环节，提高学生在工科、科研方面的综合素质，以满足处理复杂问题的环境工程专业应用型人才培养需要7-8。但是，传统的环境工程专业实践体系已经无法满足新工科的需要，亟需引入如大数据、云计算、3D 仿真等智能科学与技术。碳达峰碳中和是我国主动提出的最新气候目标，需要生态文明整体布局框架下的经济社会系统性转型，关乎经济发展和民生福祉9。温室气体减排和大气污染治理协同性对于完成碳达峰碳中和的目标和推进生态文明建设方面有很大的驱动作用。同时，碳达峰碳中和目标对未来环境科技提出了诸多挑战，即要在时空协同、过程协同、区域联动、深度脱碳上优化路径，监督执行中落实监测、核算、核查等任务，而相关技术方法、仪器设备、培训模式等还相对缺乏，例如碳资产管理和低碳咨询等新兴事物在实践教学中并未体现。因此，环境工程专业实践体系改革中需要面对以上这些紧迫性问题，并提出解决的方案。2.2 教学中存在的问题 环境工程专业实践教学过程中普遍存在的问题，主要有以下几方面8,10-15：2.2.1 实验内容单一 依托电力行业的环境工程专业实践内容主要以传统的烟气中 SO2、NOX和颗粒物处理为主，而对 VOCs、CO、CO2和 O3等气态污染物的研究较少，导致学生所学知识实用性不高，与社会服务、科研、生产第一线的联系不够紧密，难以满足应用型人才的培养需求。另外，单一的实验内容和“填鸭式”的教学风格使学生对实验指导书依赖程度高，对实验器材与步收稿日期 2022-09-04 基金项目 河北省高等学校教育教学改革研究与实践项目“碳循环与碳减排概论课程体系建设与实践”(2021GJJG419)作者简介 张盼(1986-)，男，河北保定人，博士，副教授，主要研究方向为烟气污染物协同控制、碳捕集。*为通讯作者。2023 年 第 6 期 广 东 化 工 第 50 卷 总第 488 期 217 骤不熟悉，导致学习效率低下，解决实际复杂工程问题的能力较差。最后，理论教学与实践教学环节脱离，虽可通过实例教学或现场参观实习来改进，但是由于环境工程专业的涉及面广，需求的实习单位类型也多。2.2.2 教师科研成果不能充分利用 由于传统实验课程内容的限制，很难将环境工程专业教师的优秀科研成果融入到本科实验教学环节，导致优质教学资源无法得到充分利用。同时教师授课内容与科研方向出现脱节，影响到教师职业生涯发展的同时，既无法保证“科研反哺教学”，又不能满足“教学反哺科研”8。2.2.3 评价体系需要完善 传统的实验考核体系往往以学生的实验操作、实验报告撰写和试卷答题为参考，难以体现学生对于实践课程的理解，考察多基于实验态度而非综合能力，并不能完全评价学生的实验能力和创新能力。此外，传统的评价体系无法体现以成果产出为导向，难以实现定性与定量相结合，且没有任何的反馈环节，导致实验评价体系难以全方位地考察学生的团队协作能力、沟通能力，已经无法满足新时代综合型人才的培养要求。3 实践体系的构建实践体系的构建 3.1 实践体系的整体思路 遵循“认识-实践-再认识”的哲学规律，从“成果导向”理念出发，通过近五年的建设与实施，革新了电力环境工程学科实验课程和工程实践教育体系，拓展了实践教学基地、丰富了实验教学平台、更新了实验教材、建立了定量与定性结合定量为主的结果导向的评价指标体系。探索出“紧跟前沿，寓教于行”的“实践改革-专业建设-科技创新-行业融合-人才产出”的新型环境工程专业实践体系。实践体系结构如图 1 所示。图图 1 基于基于 OBE 理念的环境工程专业实践体系理念的环境工程专业实践体系 Fig.1 Practice system of environmental engineering based on OBE concept 3.2 专业内涵提升 突出能源电力特色，综合考虑现代环境工程专业的发展方向，将专业核心课程的课程实验进行分类合并，创新地设置了多门综合实验环节，搭建了独具特色的除尘器、湿法脱硫、碳捕集、脱硫废水零排放等大型中试实践平台，在“综合实验”中设计“复杂问题”引导学生“主动思考”，以“实际应用问题”启发学生“自主学习”，达到最终解决复杂“工程问题”的目的。在此基础上，环境工程专业通过了教育部工程教育认证，入选了首批国家级“双万计划”一流专业建设点，达到了实践辅助教学，理论与实践并重，学以致用，知行合一的人才培养目标。3.3 创新实践推进 开发了“烟气污染物减排与碳捕集 3D 虚拟仿真”平台；自制了“多工况粉尘介电特性测试平台”等多套实践教学设备；借助“河北省燃煤烟气多污染物协同控制重点实验室”平台，结合团队在烟气污染物超低排放技术、碳捕集与碳减排、重金属污染控制、VOCs 减排与回收利用等科技前沿领域获得的成果，指导学生获得挑战杯、互联网+等多项科技竞赛奖励，学生参与覆盖面达到 90