依托膜技术特色的环境工程新工科人才培养改革与实践

Abstract

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。

Graphical abstract

Keywords

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。

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。

References

[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．