依托膜技术特色的环境工程新工科人才培养改革与实践

Reform and Practice of Environmental Engineering New Engineering Talent Training Based on Membrane Technology Characteristics

摘要

随着新时代对高素质工程人才需求的不断提升，天津工业大学环境科学与工程学院围绕“新工科”建设目标，依托学校纺织科学与工程“双一流”学科优势，以膜技术为特色，开展了环境工程专业人才培养的系统性改革。本文从人才培养理念创新、课程体系重构、实践平台建设、产教融合等方面，系统阐述了以膜技术为特色的环境工程新工科人才培养路径，总结了在教学质量、学生创新能力和就业质量等方面的显著成效。

Abstract

With the continuous increase in demand for high-quality engineering talents in the new era, the School of Environmental Science and Engineering at Tianjin University of Technology has carried out a systematic reform of environmental engineering professional talent cultivation around the goal of "new engineering" construction, relying on the advantages of the school's "double first-class" discipline in textile science and engineering, and featuring membrane technology. This article systematically elaborates on the talent cultivation path of environmental engineering new engineering with membrane technology as its characteristic, from the aspects of innovative talent cultivation concepts, curriculum system reconstruction, practical platform construction, and industry education integration. It summarizes the significant achievements in teaching quality, student innovation ability, and employment quality.

Key words

膜技术 / 新工科 / 人才培养模式 / 环境工程

1. 学校及专业发展基础

天津工业大学始建于1912年，是我国纺织高等教育的开创者之一。2017年入选“双一流”世界一流学科建设高校、2022年入选“双一流”建设高校，2018年获批国防科工局与天津市共建高校，是我国最早开展纺织高等教育的学府之一，现已发展成为一所以工为主，工、理、文、管、经、法、艺、医协调发展的多科性综合大学。

环境工程专业始建于2000年，依托学校纺织科学与工程学科的优势，先进膜材料国家重点实验室的平台支撑，形成了“面向国家需求、服务地方建设、膜技术牵引、多学科融合”的学科建设思路。专业始终坚持“教研相长、学能并进”的办学理念，坚持以学生为中心，产出导向和持续改进，深化教育教学改革，完善以理念创新、学科交叉、教学改革、平台依托、校企合作、科研反哺、以赛促学，数字智慧化赋能的环境工程专业一流本科人才培养体系，培养具有创新能力的环境科学与工程人才。

2011年环境工程专业入选国家级“卓越工程师培养计划”，2012年成为天津市品牌专业，2013年获批天津市优势特色专业，2019年获批国家级一流专业建设点，2020年通过工程教育认证，2024年入选天津市新工科重点建设专业。此外，专业还拥有环境科学与工程一级学科硕士点，并于2023年实现“环境与生态”领域进入ESI全球前1%的突破。

2. 新工科人才培养的理念创新与体系构建

2.1 理念创新：从“教师中心”到“学生中心”的范式转变

专业深入贯彻“以学生为中心、产出导向、持续改进”的工程教育理念[1]，推动教学体系从传统的“教什么、怎么教、教得如何”向“学什么、怎么学、学得如何”转变。通过建立持续改进机制，每年定期开展人才培养方案的修订工作。近三年来，共走访企业30家，组织师生座谈会23次，跟踪调研毕业生53人，并引入第三方评价机构对毕业生质量进行评估，确保人才培养与社会需求的动态契合。

2.2 目标定位：突出膜技术特色的卓越工程师培养

基于新工科建设要求[2]，专业确立了以膜技术为特色，培养具备扎实工程基础、突出实践能力和创新精神的高素质人才目标。2024版培养方案进一步深化了绿色可持续发展理念、数字化素养及跨学科能力，旨在培育具备全球视野、系统思维，并能自主学习、积极适应生态环保产业新发展的复合型人才。

3. 多维融合的课程体系与教学模式改革

3.1 “膜法水处理技术”特色课程群

基于毕业要求指标点，构建了贯穿“培养目标—毕业要求—课程体系—课程目标”的闭环系统。在课程体系中，特别设置了凸显膜技术特色的课程群，包括“理论-实验-设计”三个层次的递进课程与实践，核心课程包括“膜法水处理技术”、“膜法水处理实验”和“膜法水处理课程设计”。

3.2 项目制课程教学

项目制课程是培养学生工程实践能力与创新思维的核心环节[3]。专业新工科人才培养模式的改革中，也在不断探索并推行“现代环境分析”“水污染控制工程”“膜法水处理技术”“综合开放实验”“水污染控制工程课程设计”“膜法水处理课程设计”贯通式项目制课程群，教学内容围绕“课题制实验项目，跨学科综合性项目，企业真实工程项目”进行更新和升级，依托项目制课程培养学生“设计-系统”思维模式。项目制课程的建设也特别注重与膜分离技术特色的结合，设计了一系列具有特色的膜技术相关综合项目。设计如“基于高机械强度、高通量及抗污染性正渗透膜制备及其藻水分离研究”、“微电场强化AnMBR产甲烷工艺及膜污染调控研究”等跨学科交叉创新项目，培养学生综合运用环境工程、材料科学和信息技术等多学科知识解决问题。产业实战项目直接来源于企业的实际需求，如“污水厂智能加药系统优化”、“垃圾资源回收堆肥技术研究：交叉机电与自动化的环境工程本科毕设探索”等，由企业导师和学校教师共同指导，学生组成项目团队，完成从需求分析、方案设计到实施评价的全过程。毕业设计强调“真题真做”，近三届毕业论文（设计）中涉及膜材料与膜技术工程的选题比例达28%。

3.3 数字化赋能的教学创新

依托超星泛雅、雨课堂、中国大学慕课等平台，专业相继建设了27门SPOC课程，涵盖了全部专业核心课程，以推动混合式教学的开展。其中“水污染控制工程”2023年获评国家级线上线下混合式一流课程。同时，开发以校内中水站为蓝本的国家级“膜生物反应器水处理工艺及动态分析虚拟仿真实验”，依托学院大型仪器分析实验平台开发“土壤中持久性有机污染物监测分析3D虚拟仿真实验”等市级虚拟仿真实验，提升学生的工程实践与信息化应用能力。

4. 平台支撑与产教融合协同育人

4.1 校内实训平台建设

依托学科优势和生态校园建设，建成包括4万m³景观湖生态净化、300m³/d MBR生活污水回用、20m³/d化学实验室废水处理等校内实训示范工程，形成“教学—科研—工程”一体化的实训体系。自主开发了膜法水处理实验装置、可视化数字控制反应器等教学设备，推动科研成果向教学资源转化。

4.2 校外实践基地与产业学院共建

与中海油天津化工研究设计院、天津创业环保集团、津膜科技等14家企业共建实习基地，承担生产实习、毕业设计等任务。近年来聘请企业导师14人，参与“环境工程导论”“膜法水处理技术”等课程教学。此外，依托沧州研究院膜产业化基地，开展支撑中空纤维膜、纳滤膜制备及工程应用等中试实训，实现人才培养与产业创新的无缝对接。

4.3 教材建设与教学资源开发

出版《膜法水处理技术》《膜法水处理实验》等6部教材，其中2部入选部委级规划教材。《膜法水处理技术》入选天津市级精品教材建设项目，系统介绍膜分离原理、组件设计及实际工程案例，成为专业特色教学的重要载体。

5 改革成效与人才培养质量

5.1 教学成果与师资建设

近五年获省部级以上教学成果奖6项，包括纺织工业联合会教学成果奖一等奖1项、二等奖3项、天津市教学成果奖二等奖1项。专业现有专任教师38人，其中高级职称占比74%，拥有国家级人才2人，天津市特聘教授2人、高校学科领军人才2人，形成了一支结构合理、专兼结合的教学团队。

5.2 学生创新能力显著提升

近三年本科生发表研究论文57篇，获授权专利8项，提交专利申请64项；113人次在“互联网+”“挑战杯”等省部级以上竞赛中获奖；承担国家级和天津市级大学生创新创业计划项目10项。学生参与教师科研项目的比例超过30%。

5.3 就业质量与社会认可

近四年本科毕业生初次就业落实率保持在86.7%以上，2024届升学率达40.7%，多名学生进入清华大学、同济大学等高校深造。毕业生在膜法水处理、环保工程设计等领域受到用人单位高度评价，形成良好的社会声誉。

6 结语

天津工业大学环境工程专业以国家战略与产业需求为导向，以膜技术为特色，通过理念创新、体系重构、平台建设与机制融合，构建了特色鲜明的新工科人才培养模式。这一改革实践不仅显著提升了人才培养质量，也为我国环境工程教育改革提供了可复制、可推广的范式。未来，专业将继续深化产教融合、科教融汇，推动人才培养体系持续优化与创新。

参考文献

[1] 吴 岩．新工科：高等工程教育的未来—对高等教育未来的战略思考[J]．高等工程教育研究，2018(6)：1-3．

[2] 吴 爱华，杨 秋波，郝 杰．以“新工科”建设引领高等教育创新变革[J]．高等工程教育研究，2019(1)：1-7．

[3] 徐 利梅，谢 晓梅，陈 彦，等．新工科专业课程体系重构：从新生项目课程到高峰体验项目课程[J]．高等工程教育研究，2019(04)：33-39．