何品晶

摘 要：我國固體廢物學科伴隨工程實踐的需要實現(xiàn)了突破性的發(fā)展，社會對固體廢物處理與資源化專業(yè)人才的需求和培養(yǎng)質量要求也同步提高，推動了專業(yè)教學的改革和發(fā)展。本文分析了固體廢物處理與資源化學科的深度復合與交叉特點，闡明了本學科基礎知識面“廣”與專業(yè)教學容量“窄”的矛盾；探討了固體廢物處理與資源化“立體化”教學框架，為形成核心知識同質、擴增知識各有所長的固體廢物專業(yè)教學特色，提出了課程教學按知識點特征分類、按院校專業(yè)稟賦實施、實驗和設計教學按基礎與拓展分類組合的教學方法。

關鍵詞：固體廢物；專業(yè)教學；教學改革；規(guī)劃；知識點分類

一、我國固體廢物學科的發(fā)展狀況

1.固體廢物處理應用需求發(fā)展迅速

固體廢物污染控制與資源利用是環(huán)境工程的分支學科。2005—2015年，我國的固體廢物處理水平大幅度提高（見表1）。

可見，在過去的十年間，我國各類法定管理固體廢物的處理和綜合利用能力成倍提高。城市生活垃圾和危險廢物的規(guī)范處理率均已接近100%，一般工業(yè)固體廢物在產生量年均增長率9.5%的條件下，綜合利用率保持了上升

趨勢。

2.固體廢物處理技術的伴隨發(fā)展

在固體廢物處理應用水平迅速發(fā)展的同時，我國固體廢物處理技術體系也得到了相應發(fā)展。

在生活垃圾處理技術方面，主流的處理技術由衛(wèi)生填埋（2005年，處理率大于90%）向衛(wèi)生填埋和焚燒發(fā)電并重轉化（2015年，衛(wèi)生填埋處理率約60%，焚燒發(fā)電處理率約35%）；危險廢物處理的技術方法，從以粗放資源利用為主，轉為規(guī)范資源利用與處理處置協(xié)同，提高了危險廢物的處理能力和環(huán)境安全保障水平；一般工業(yè)固體廢物的資源綜合利用途徑則相對穩(wěn)定，仍以建材利用為主，這也是一般工業(yè)固體廢物綜合利用率難以再進一步提高的制約因素之一。

3.固體廢物管理要求促進處理技術進一步發(fā)展

伴隨著我國固體廢物處理能力的提高，固體廢物處理技術相應演化，使固體廢物處理的可持續(xù)化水平顯著提高（例如，生活垃圾焚燒發(fā)電逐步替代傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋）。盡管如此，與我國全面現(xiàn)代化建設的要求比較，固體廢物處理技術仍需進一步發(fā)展。其中，主要的管理側推動力來自生活垃圾分類處理和強化危險廢物規(guī)范化管理的要求。

目前，我國生活垃圾分類處理的重點是餐廚垃圾（包含飲食經營場所產生的餐飲垃圾和居民生活垃圾中的廚余垃圾部分），餐廚垃圾經分類收集后主要采用生物降解（轉化）方法處理利用。

危險廢物規(guī)范化管理的技術要求則主要是引入物化（分離）預處理技術，物化預處理的技術功能是改善危險廢物安全填埋及焚燒的原料條件、減少最終處理處置量和提高資源再利用可能性。

4.應用技術的需要促進固體廢物學科的形成與發(fā)展

我國固體廢物處理與資源化利用已形成由填埋（土地）處置、焚燒（熱）處理、生物轉化、物化分離和固結成型構成的復合型技術體系。

與傳統(tǒng)的基礎或工程學科比較，固體廢物處理與資源化利用的各項技術本身就具有學科交叉的特征。例如，生活垃圾填埋就是巖土工程和微生物降解過程的復合，由于生活垃圾降解可以導致其力學性質的顯著變化，學科復合形成了與各自傳統(tǒng)學科不同的科學問題和特有的解析方法。而作為固體廢物處理與資源化利用發(fā)展方向的復合型技術體系，其學科交叉和復合特征則更為深入和突出。我國生活垃圾主流處理技術已由直接填埋轉化為焚燒—填埋過程耦合，焚燒灰渣填埋后的轉化規(guī)律遵從流固相非催化反應過程的原理，并同樣伴隨力學性質的演化。

盡管同屬環(huán)境工程分支學科的大氣和水污染控制工程也具有學科交叉、復合的特征，但因固體廢物的濃縮態(tài)（按單位質量廢物的可轉化物質含量計）特征，固體廢物處理與資源化學科的交叉復雜性和復合深度表現(xiàn)得更為突出。

現(xiàn)代固體廢物處理技術體系依托的主要應用基礎學科如表2所示。

固體廢物處理與資源化學科是依托上述基礎學科，面向固體廢物處理的應用需要，交叉綜合形成的新型學科。因此，其學科特點是：基礎學科覆蓋面廣、跨度大，知識點和方法高度交叉。

二、面向應用的固體廢物專業(yè)教學體系

1.調整專業(yè)課程教學內容的可能途徑

基于固體廢物處理與資源化學科方向的知識交叉和復合特點，固體廢物專業(yè)教學必須面對如何擴增教學知識點容量的挑戰(zhàn)。

解決此問題可能的課程教學內容調整方法有兩類：一是自基礎教學向上，系統(tǒng)擴增教學內容。將固體廢物處理與資源化學科方向所依托而傳統(tǒng)環(huán)境工程專業(yè)教學中缺失的內容，諸如巖土、機械、材料等學科的基礎知識點納入環(huán)境工程類專業(yè)的教學內容，支撐固體廢物專業(yè)教學。顯然，這種方式要求全面調整環(huán)境工程專業(yè)基礎教學的內容，從本科教學容量看幾乎沒有可行性。二是增加專業(yè)課程教學內容。在固體廢物專業(yè)課程中納入相關的知識點，但此方法因缺乏專業(yè)基礎教學的支撐，也難以取得良好的教學效果。

2.適宜的教學方法設計

上述討論表明，單純調整課程教學內容難以解決固體廢物專業(yè)教學面臨的挑戰(zhàn)，而適宜的教學內容調整應該采用“立體化”的策略，方能見效。

一是適度擴增課程教學內容。通過教材修訂等手段，適度擴增固體廢物教學內容，重點提高學生的固體廢物專業(yè)知識和技術方法掌握水平。

二是課程向外延伸強化專業(yè)教學。通過實訓平臺（實驗/實習/設計）的建設和實施，強化固體廢物專業(yè)工程能力的培養(yǎng)，重點從技術方法方面提高學生的專業(yè)能力。

三是按專業(yè)源流優(yōu)選教學內容。固體廢物學科是高度交叉的知識體系，與此對應的是，在國內數(shù)百所開展環(huán)境工程和固體廢物專業(yè)教學的院校中，其專業(yè)源流同樣是多樣化的。既有從傳統(tǒng)的市政工程類專業(yè)發(fā)展而來，也包含化學化工類、農業(yè)類、工業(yè)微生物類、土木類、熱能類、材料類專業(yè)衍生發(fā)展而來。因此各院校的專業(yè)基礎課程設置和內容也有相當?shù)牟町?，并對應于固體廢物專業(yè)方向的不同知識點集群。依托專業(yè)基礎知識點集群的優(yōu)勢，開展各有側重的固體廢物專業(yè)教學，可以培養(yǎng)各具專長的學生，滿足社會對人才的差異化需求。

為此，各院校應發(fā)揮不同的專業(yè)背景優(yōu)勢，培養(yǎng)核心知識同質、而擴增知識各有所長的固體廢物處理與資源化專業(yè)人才，為應用單位提供全面的人才選擇。

三、固體廢物專業(yè)教學改革的實施方案

1.系統(tǒng)規(guī)劃專業(yè)教學體系框架

專業(yè)教學體系的規(guī)劃是實現(xiàn)教學內容調整的綱要，綜合固體廢物處理與資源化專業(yè)方向國內教學需求和國外教學實踐，遵循前述的固體廢物專業(yè)教學調整策略，提出適宜的“固體廢物處理與資源化專業(yè)教學體系規(guī)劃架構”，如下圖所示。

該教學體系架構的特點是，將原來以課堂教學為主的固體廢物處理與資源化專業(yè)教學，轉化為由設計和實驗教學配套的多元化教學體系，并配置由多種教材構成的系統(tǒng)教學支持體系，滿足固體廢物處理與資源化“三位一體”（課程、實驗、設計）專業(yè)教學發(fā)展的需要。

2.設計專業(yè)課程教學提綱

實施固體廢物處理與資源化專業(yè)教學體系規(guī)劃課程建設的主要任務，是將該專業(yè)教學中“固體廢物處理與資源化技術”和“固體廢物管理”兩方面內容予以剝離，以期教學內容更為凝聚。通過將固體廢物處理與資源化專業(yè)教學知識點劃分為“公共”“技術”和“管理”3個集合（見表3），可以為按知識點集群劃分課程內容提供依據(jù)。

其中，“技術”和“管理”分別納入“固體廢物處理與資源化技術”和“固體廢物管理”2門課程中講授；“公共”類知識點在兩門課程中均有涉及，但側重點需與課程主體知識點相一致。

課程教學提綱的確定解決了專業(yè)課程教學體系的基本問題，為專業(yè)課程教學的發(fā)展奠定了基礎。

3.課程知識點群分析和教學方法優(yōu)化

固體廢物處理與資源化專業(yè)教學方法優(yōu)化聚焦于課程多媒體課件編制。課件編制從知識點群分析入手，以優(yōu)化各類知識點的教學時數(shù)配置為目標。

經過對固體廢物處理與資源化專業(yè)課程知識點群教學必要性的鑒別分類，根據(jù)知識點篩選與分類的結果，針對不同類別的知識點群應用不同的教學方法，并編配詳略不同的課件

內容。

a類知識點群：為固體廢物專業(yè)方向的基本概念。其中，僅固體廢物“性質鑒別”部分涉及方法性知識（例如，取樣、樣品預處理方法等），教學應以描述和討論為主，其中的性質鑒別方法可采用實驗方法予以強化和鞏固。

b類知識點群：為固體廢物專業(yè)方向的專有技術。即焚燒、填埋、生物處理等，是本課程的重點。知識類型包括方法機理、工藝類型、典型設備（設施）及相應的設計和操作方法，應綜合采用課堂講述、課程設計和課程實驗等方法開展教學，而教學內容的側重點可結合相關院校的專業(yè)傳統(tǒng)予以選擇（例如，有能源工程傳統(tǒng)的學校可著重焚燒過程的爐內相關知識教學，環(huán)境工程傳統(tǒng)的學?？芍胤贌^程的二次污染控制），以期取得更好的教學效果。

c類知識點群：為固體廢物專業(yè)方向的兼用技術。例如，固體廢物收集運輸、機械預處理、穩(wěn)定化等，這類技術并非固體廢物專業(yè)方向的專有技術，但應用于固體廢物處理與資源化時具有特定的方法特征，考慮到這類知識點群與相關學科的技術原理相似，或在固體廢物專業(yè)方向的適用面有較大的局限，其教學內容應以工藝類型、典型設備為主干，設計和操作方法可相應簡化，教學方法以課堂講授為主。

d類知識點群：為適用于固體廢物專業(yè)方向的其他通用技術。例如，固體廢物建材利用等，其應用于固體廢物處理與資源化時，技術原理與方法沒有獨特性，或僅涉及十分有限的方法調整，其教學方式同樣以課堂講授為主，知識類型以典型工藝的基本知識為主。

上述知識點教學方法分類分析，為固體廢物專業(yè)課程——“固體廢物處理與資源化技術”和“固體廢物管理”的課程教學設計提供了依據(jù)，并可具體反映于多媒體課件內容編制，形成包括主要知識點闡述、工藝計算示例、過程方法演示等內容的授課教學體系。

4.教學實驗體系建設

“固體廢物處理與資源化技術”屬工程技術類課程，實驗是其“立體化”教學體系的必要組成部分。為拓展實驗教學容量，應采用多元化的教學實驗體系，教學實驗由課程實驗和創(chuàng)新實驗兩部分組成。課程實驗應覆蓋固體廢物處理與資源化技術課程的核心：基本特性和典型處理單元技術。例如，同濟大學設計的課程教學實驗包括：固體廢物預處理和熱值測定、固體廢物耗氧穩(wěn)定性實驗、固體廢物產甲烷潛力實驗、固體廢物浸出毒性評價，上述實驗內容分別對應于固體廢物的主流處理技術，即焚燒、生物處理和填埋處置的關鍵知識點。而固體廢物處理與資源化技術創(chuàng)新實驗，則以拓展學生的知識面和技術方法掌握深度為目標，內容可與課程教學適當脫鉤，一般應定期編制指導書（實驗任務書）為指南實施。

“課程實驗”面向所有學生，以課程教學為基礎，強調基礎知識與技術方法的深化，以及基本動手能力的培養(yǎng)；“創(chuàng)新實驗”則面向提高，不以課程教學知識點為限，以學生專業(yè)思維與基礎科研能力的培養(yǎng)為主要宗旨。

5.建立系列的設計教學體系

設計教學同樣是“固體廢物處理與資源化技術”課程立體化教學體系的重要組成部分。與實驗教學的分類相似，設計教學應由課程設計和畢業(yè)設計兩部分構成。課程設計面向所有學生，應編制課程設計指導書規(guī)范化實施，通過課堂輔導，傳授固體廢物處理與資源化技術的工程設計和建設程序，以及主體工藝設計計算方法，由學生自主完成達到“工程可行性”深度的固體廢物處理單元技術過程設計。

畢業(yè)設計只針對自主或雙向選擇的特定學生，其技術方向或任務內容應依托教學團隊的工程實踐，體現(xiàn)所在院校的專業(yè)特長。教學的目標重在拓展學生的工程設計能力，實施過程中學生參加設計組（可由教師和有帶教經驗的設計院工程師組成），獨立完成指導教師分配的設計任務，設計內容應達到擴大初步設計以上的深度，設計圖紙包含工程平面和立面總圖、主要設備設施的單體圖和大樣圖，也應包含工程概預算等內容，使學生的專業(yè)技術知識應用能力得到全面的鍛煉。

固體廢物處理與資源化專業(yè)方向是環(huán)境工程專業(yè)教學的重要組成部分。我國固體廢物處理與資源化工程應用的迅速發(fā)展對人才的迫切需求，正在倒逼固體廢物專業(yè)教學的改革。在考慮專業(yè)教學的需要和各種制約因素的前提下，本文依據(jù)教學實踐經驗提出，固體廢物教學應以教學內容和方法規(guī)劃為先導，結合各院校的科研積累和專業(yè)稟賦，選用或自編教材和課件，優(yōu)化專業(yè)課程教學內容和方法，建設實訓教學體系（實驗和設計）資料庫和平臺。通過持續(xù)的教學實踐探索和師資能力培養(yǎng)，可望突破既有環(huán)境工程專業(yè)教學框架對固體廢物專業(yè)教學內容和水平的限制，探索我國固體廢物專業(yè)教學發(fā)展的新途徑。

[責任編輯：余大品]