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目前許多院校廣泛采用主輔修方式培養復合型人才,即學生在完成主修專業課程的基礎上,再輔修第二專業的課程。輔修課程的上課時間經常與主修課程的上課時間相沖突,或者輔修課程的上課時間統一被安排在周末或晚上,這給輔修課程的學習帶來不便。環境工程與化學工程復合型人才的培養可采用特色班級方式培養,即在招生時就用固定班集體招生、統一培養。這種培養方式便于課程體系的學習,尤其是便于實踐課程的教學與管理。湖南城市學院化學與環境工程學院同時擁有化學工程和環境工程兩個專業,這使得該學院在環境工程與化學工程復合型人才的招生、教學與管理有獨特的資源優勢。
2環境工程與化學工程復合型人才培養的課程體系
在課程體系設計上,不能簡單地將環境工程專業與化學工程專業的課程“拼盤”。根據環境工程與化學工程復合型人才培養的特點和要求,我們在請教專家、調查學生的基礎上對環境工程專業、化學工程專業的相關課程進行了有機整合,形成了培養環境工程與化學工程復合型人才的課程體系,該課程體系由5個課程模塊組成。公共基礎和素質課程模塊。該課程模塊包括中國近現代史綱要、思想道德修養與法律基礎、基本原理、思想和中國特色社會主義理論體系概論、大學生心理健康教育、軍事訓練、大學體育、大學英語、計算機基礎、大學語文。專業基礎課程模塊。該課程模塊包括高等數學、工程制圖及CAD、無機化學及實驗、有機化學及實驗、分析化學及實驗、儀器分析及實驗、物理化學及實驗、化工原理及實驗、波譜分析。專業核心課程模塊。該課程模塊包括環境化學、管網工程、環境微生物學及實驗、環境生態學、環境監測及實驗、水污染控制工程及實驗、大氣污染控制工程及實驗、固體廢物處理工程及實驗、噪聲污染控制工程、環境影響評價。特色課程模塊。該課程模塊包括化工環境保護、化工污染控制工程、化工污染控制設備、綠色氧化技術、突發性化工環境污染事故的預防與處置等課程。實踐教學課程模塊。該課程模塊包括環境工程仿真實驗、工程設計、工程實驗設計與數據處理、PIDCAD工藝流程制圖、認識實習、生產實習、畢業論文(設計)。該課程體系在保留環境工程專業的核心課程基礎上,《無機化學》、《有機化學》、《分析化學》、《物理化學》、《儀器分析》、《化工原理》、《波譜分析》等專業基礎課程內容和學時與化學工程專業一致,在課程設置上體現出環境工程專業與化學工程專業課程的復合;特色課程模塊和實踐教學課程模塊體現出環境工程專業與化學工程專業課程的融合。
3環境工程與化學工程復合型人才培養的教學方法
對于環境工程與化學工程復合型人才,要求綜合培養學生環境工程、化學工程兩專業的知識和能力,達到綜合培養的目標,這就要求其相應的教學不能采用灌輸性的教學風格,而應采用滲透式教學、融合式教學、案例式教學和研究性教學等。(1)滲透式教學是指在上述專業基礎課程模塊中滲透環境工程專業知識的教學,在上述專業核心課程模塊滲透化學工程專業知識的教學。例如,《物理化學實驗》中動力學實驗可以讓學生動手做“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數和活化能的測定”。(2)融合式教學是指在上述特色課程模塊和實踐教學課程模塊中將環境工程和化學工程中的知識、原理、技能融成一體進行教學。例如,《化工污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“流化床化學反應器處理農藥廠廢水”的專題教學,將流化床工藝設計參數、原理、廢水排放標準等融合在一起進行教學。(3)案例式教學就是指在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學過程中結合教學內容運用工程中的實際案例進行教學。例如,《水污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“電鍍廠含鉻廢水的深度處理”的案例教學。(4)研究型教學是指在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學過程中教師結合教學內容,通過創設學習情境,促進、支持和指導學生完成研究型學習活動,來綜合培養學生能力與素質的一種教學方法。例如,在“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數和活化能的測定”實驗中,教師可引導學生自己查閱文獻資料,引導學生思考如何測定溶液中2,4-D的濃度?如何用計算機軟件繪制2,4-D濃度的標準曲線?讓學生自己確定實驗中所需要的儀器和使用的方法,引導學生思考FeSO4和H2O2使用量對2,4-D降解速率的影響,如何求算該降解過程中的速率常數K和表觀活化能Ea?
4環境工程與化學工程復合型人才培養的師資隊伍建設
良好的師資隊伍是實施環境工程與化學工程復合型人才培養的關鍵。要培養環境工程與化學工程復合型人才,首先必須有環境工程與化學工程復合型的師資。筆者認為,要改變目前環境工程與化學工程復合型的師資匱乏問題,可從如下幾個方面加強環境工程與化學工程復合型人才培養的師資隊伍建設。(1)引進、培養具有環境工程和化學工程雙專業學位的高水平的博士或碩士,他們在學士、碩士或博士學位教育期間接受過環境工程、化學工程的專業教育,具備環境工程和化學工程復合的知識結構和科研素養,是環境工程與化學工程復合型人才培養的理想師資隊伍。(2)教師交叉自學和資格認證。在學院內部要求有環境工程專業學位的教師參加化學工程的本科理論與實踐教育,要求有化學工程專業學位的教師參加環境工程的本科理論與實踐教育,教育期滿后進行考試認證,達到認證資格的教師才能評聘為環境工程與化學工程復合型人才培養的師資。(3)聘請企業有工程實踐經驗,且有良好師范素養的工程師參與環境工程與化學工程復合型人才培養的教學和科研工作。
5學生自主學習是環境工程與化學工程復合型人才培養的重要手段
1.1排水過程不具順暢性
對于隧道的設計施工,將新奧法原理理論作為參考依據,在設計過程中,把隧道周邊巖體滲水經過襯砌之后的倒水設備,進一步往集水溝引入,繼爾往隧道排除。如果存在某些排水設備系統不能夠正常運行,將水往隧道排出,便會基于襯砌后期形成難以解決的集水現象。在此位置的水充滿空隙的狀況下,襯砌會受到和地下水位高度相同靜水的壓力,而并不是基于設計當中的無水壓,也不是折減水壓。同時,在滲流的動水壓力的影響下,襯砌承受的壓力會在在很大程度上高于此前設計標準,進而造成襯砌涌水開裂的破損情況。因為隧道鋪地基面長期浸泡在積水當中,到列車動力的催動之下,便會引發底部吊空現象,列車經過時產生呼吸作用把碎石排空,也把砂子排空,知識行車產生限速,并且會引發斷軌等諸多情況。在排水系統不夠順暢的情況下,便會進一步造成雨季積水等不良狀況。
1.2防水設施劣質
在隧道和外部水環境之間,防水層是極其重要的部件,能夠在隧道與外部水環境分隔中發揮重要作用。基于隧道工程當中,具備兩種防水層:其一是柔性防水層;其二為剛性防水層。對于柔性防水層來說,其效果與材質及施工質量存在很大的聯系。若防水材料劣質,沒有足夠的耐久性,便非常容易在運營一段時間后,將防水能力喪失。對于剛性防水層,由于它的功能和混凝土的性能之間具備一定的聯系性,如果防水混凝土的襯砌施工質量比較差,在收縮大的作用下便會呈現孔隙及裂縫等一系列情況,進而使得防水層的防水能力大大降低。
2隧道工程影響作用分析
2.1案例分析
隧道工程在建設過程中,也會對水環境構成極大的影響。隧道工程將地下水滲流原有擁有的平衡破壞,在長期疏干的作用之下,使滲流場產生了極大的變化,進而對地下水正常循環造成了非常大的影響,最后惡化了自然生態環境。以某隧道工程作為案例,該隧道工程全長為15.365千米,洞頂埋深為100米~910米,洞中部屬于斑古坳地區,地表面植被非常茂密,年平均氣溫維持在20攝氏度,年均降雨量為1500mm。此隧道的主要問題是滲漏水現象嚴重,通過多次整治之后,問題仍舊沒有得到有效解決。在長期排水的作用下,致使地下水位呈現下降的現象,井水干涸,并且正常的農業灌溉也受到了非常大的影響。另外,因為地面沉降致使房屋產生變形及開裂情況,使當地農業及生活均無法正常開展,該地區居民只能外遷,從而損失了很大一筆經濟費用。對于此隧道工程,對地下水環境的主要影響包括兩方面的內容:一方面為疏干地下水;另一方面為滲流場變化使巖土應力發生變化。
2.2疏干地下水
造成自然環境災害最主要的原因為隧道長期排水。隧道挖掘之后,把水循環系統破壞,例如知識地下水資源被很大程度的流失。在隧道積水與匯水的作用下,使形成地下水運動的方向發生較為的改變。在長期排水的情況下,位于隧道中的地下水系統漸漸將地下水排出。將有關理論當作參考標準,地下水的補給量不能讓其排水量得到充分滿足,于是其水位便會發生持續下降的現象。在地下水位慢慢減弱的狀況下,地下水和地表水徑流間都會產生一定程度的變化,以直接的方式導致巖溶泉發生出水量極少的情況。與此同時,也可能造成地表的取水井水位下降及水井干涸等現象,進一步知識居民生活用水尤為匱乏。另外,地下水位下降會知識原農田土壤的含水量大大減退,尤其對水稻區域的影響更為嚴峻,可能引發無法繼續種植的情況,最終對農業的正常運作產生了非常大的影響。
2.3滲流場變化使巖土應力發生變化
首先,由于隧道讓許多地下水疏干,進一步讓水位產生下降情況,而飽和巖土層當中空隙的水壓力則會呈現減弱的趨勢,不飽和區域負水壓力區變大,在總應力不發生變化的狀況之下,有效的應力便會得到進一步的上升。其次,應滲流場發生明顯改變,地下水滲流的方向也會隨著發生改變,變成在新水力梯度的狀況下,便可能朝著隧道中心發生流動,此時方向為向下方向。另外,應滲流方向發生明顯變化,地下水的滲流力也會隨之發生變化,從而讓豎直向下應力加大,最終導致總應力提升。在此狀況下,巖土便會產生新的沉降,直至達到新的動態平衡狀態為止。土體沉陷則會讓隧址區的房屋產生傾斜現象,也會產生開裂現象,進而導致不能繼續應用,在土體沉陷對農田造成嚴重影響的狀況之下,便在很大程度上增加了農業耕種的難度。
3結語
實訓是高職教育中一個最重要的教學環節,實訓基地是實現人才培養目標的支撐之一。建筑與環境工程學院成立于2009年,伴隨著建筑行業迅猛發展的大好形勢,學生數量逐年大幅增加,師資隊伍不斷壯大,教學設施不斷完善。然而,因前期規劃性較弱、建設不力、投入不夠、管理不科學等原因,導致學院的實訓室建設嚴重滯后,且沒有一個清晰的建設方案或者發展規劃可以遵循,成為專業快速發展的絆腳石。經過幾年的發展,學院實訓建設得到了突飛猛進的發展,建成了工種實訓基地、工程測量實訓室、軟件實訓室、識圖繪圖實訓室等,實體檢測實訓室和建筑材料檢測實訓室也已初步建成,具體情況如下。1)工程測量實訓室。工程測量實訓室主要服務于工程測量專業、建筑工程技術專業和工程造價專業的測量相關課程的實訓教學,主體為一個存放各種測量儀器設備的庫房,建筑面積約133.1m2。目前可供教學使用的儀器有:水準儀、經緯儀、全站儀、超站儀、激光掃平儀、激光垂準儀、靜態GPS、GPS(CORS)基準站、GPS接收機等,目前已基本完備并投入使用多年。2)軟件實訓室。軟件實訓室主體為一個計算機機房,建筑面積約為225m2。目前擁有計算機100臺,軟件有autoCAD,清華斯維爾計量計價軟件、三維圖形算量軟件、鋼筋算量、安裝工程預算軟件、招標投標模擬軟件等,能夠滿足工程造價專業造價軟件的實訓教學。目前已建設完備并投入使用幾年。3)工種實訓基地。學院工種實訓基地建筑面積約為1177m2,工種類別有架子工、模板工、鋼筋工、砌筑工、抹灰工、材料檢測等。(1)鋼筋工:鋼筋彎曲機、鋼筋切斷機、調直切斷機、鋼筋壓力電渣豎焊機、鋼筋氣壓對焊機、鋼筋套筒擠壓連接機、直螺紋滾絲機、交流弧焊機等各一臺。(2)混凝土:混凝土攪拌機、立式砂漿攪拌機,水泥膠砂攪拌機、水泥凈漿攪拌機等。(3)材料檢測:電熱鼓風恒溫干燥箱、震擊式標準振篩機、電子臺秤、沸煮箱(水泥安定性)、水泥恒溫恒濕標準養護箱、水泥膠砂試體成型振實臺、水泥細度負壓篩析儀、水泥電動抗折試驗機、電子天平等。除此之外,還有模板、扣件式鋼管腳手架、砌筑工、抹灰工等多種工具。4)實體檢測實訓室。實體檢測實訓室建筑面積約為138m2,現有設備有鋼筋位置測定儀、鋼筋掃描儀、樓板測厚儀、手持測距儀、混凝土回彈儀、砂漿回彈儀、裂紋測寬儀、混凝土鉆孔取芯機等。目前部分設備還尚未投入使用,模擬實體尚未建設。5)制圖實訓室。識圖與制圖實訓室面積約為135m2,設備包括制圖桌、椅、書柜、書架、圖板、丁字尺等繪圖工具,已基本建設完備并投入使用多年。
2實訓建設存在的問題
由于學院實訓建設年限較短,基礎過于薄弱,至今實訓建設還存在許多不足和尚未建設的空白。目前在實訓建設中迫切需要解決的問題有如下幾點。1)施工工種實訓基地現能進行的實訓教學僅有砌筑抹灰工種、鋼筋綁扎工、模板工和架子工四個工種,且這些工種依托的必要設備設施不夠完備、建設不夠科學。已有設備如鋼筋套筒擠壓連接機、取芯鉆孔機、直螺紋滾絲機、交流弧焊機、鋼筋壓力電渣豎焊機和鋼筋氣壓對焊機等2年前已經購買、但種種原因卻沒有驗收安裝、閑置已久。并且,在實訓現場各種材料堆放凌亂、管理無序,造成了巨大的資源和空間浪費。接下來如何有效利用現有設備,進行工種實訓基地的功能分區建設和文化內涵建設成為需解決的重要問題。2)材料檢測實訓室和實體檢測實訓室尚未真正成立。目前學院就材料檢測實訓已經購買了沸煮箱(水泥安定性)、水泥恒溫恒濕標準養護箱、水泥膠砂試體成型振實臺、水泥細度負壓篩析儀、水泥電動抗折試驗機、電子天平、電熱鼓風恒溫干燥箱、震擊式標準振篩機等設備。實體檢測實訓室主要購買了實體檢測相關設備,如鋼筋位置測定儀、鋼筋掃描儀、樓板測厚儀、手持測距儀和回彈儀等。上述設備現均陳列于庫房內,尚未安裝使用。材料檢測實訓室和實體檢測實訓室分別建在哪里、現有設備數量上夠不夠、裝置上完備與否是在建設之前必須要解決的問題。3)需要成立力學實訓室和建筑設備實訓室。力學實訓主要用于鋼筋拉伸性能及本構關系測定、混凝土抗壓性能測定、低碳鋼拉伸、扭轉演示實驗,材料彈性模量、剪切模量的測定等。目前學院力學實訓室的建設還沒有起步,完全不能滿足教學需要,需要盡快購買相關設備建立起來并投入運行。為滿足人才培養和專業建設需要,需新建建筑設備實訓室,購買給排水、消防、電氣等方面的儀器設備,以進行給排水系統原理認識、給水系統綜合控制、排水系統綜合控制、嵌入式系統認識及操作、給排水系統故障設置及排除、消防報警單點處理操作、火災通訊系統的操作、消防緊急照明的操作等。4)已建實訓室缺乏規范管理制度,未建實訓室缺乏清晰的規劃方案。各實訓室分別設在哪里(該實訓對實訓室有無特殊要求,如有些實訓設備要求實訓室必須有堅實的地基和基礎),相互之間如何布置(既要避免互相干擾、又希望能資源共享),建設的具體順序以及如何有效應用已有設備并合理新增設備等都是在實訓建設中應該明確的問題。5)校外實訓亟待拓展。目前除有幾個造價咨詢公司提供工程造價專業畢業生頂崗實習崗位外,學院尚沒有真正意義上的“校企合作”單位,這對建筑技術專業和工程測量專業的發展極為不利。積極開拓固定合作企業,探索“訂單式”培養方式,為學院學生尋找校外實習和就業的出路,是學院必須要盡快解決的一個問題。
3解決對策
1)深度分析校內實訓建設中存在的各種問題及產生原因,包括管理較為混亂的施工工種實訓基地、只購買了部分儀器設備的建筑材料檢測實訓室和實體檢測實訓室、還完全未開展的力學實訓室、甚至建設較為完備的建筑測量實訓室等環節,思考能快速拓展校外實訓的對策,并開展詳盡的調研工作。2)針對上述問題,對實訓室建設優秀的校內院系(如機械學院、車輛工程學院等)和兄弟院校進行訪問學習,邀請行業專家開展座談會并參與實訓室建設方案的制定,從統籌規劃、資源共享的角度,制定出考慮長遠發展、空間上分布合理、時間上建設有序的校內實訓建設方案。制定方案需考慮如何有效利用有限的場地資源、如何避免實訓場地的相互干擾(如機械設備噪聲)、如何充分利用已有器械、設備等資源而不致浪費等實際問題。3)在院系大力支持的基礎上,積極尋求學校甚至市級財政支持,逐步實施建設方案,循序漸進的推進校內實訓建設。優先建設人才培養、學科發展急需的實訓室(如建筑材料檢測、實體檢測實訓室)和完善已有的實訓室(如改善現有工種實訓條件、增加工種實訓種類、加強實訓現場管理),接著新建增強專業實力的實訓室(如力學實訓室、建筑設備實訓室等)。4)在院領導的支持下,積極訪問建筑施工、造價咨詢、招投標、工程測量、工程監理等相關企業,提出雙方共贏的合作方案,尋求長期穩定的“校企合作”。
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