關于提高《水質工程學》教學質量的教學模式探討

摘要：《水質工程學》是環境工程專業和給水排水工程專業重要的學科必修課程。針對其理論性強、知識點多、涉及學科面廣、實踐要求高等特點，在課堂教學中采用板書和現代教學手段相結合的方法，開展師生互動的教學方式，激發和培養學生的創新能力；并結合水質工程學的發展現狀和學科發展前景，構建具有操作性（設計性、驗證性、綜合性）和演示性的實驗體系，利用課程設計和學生實習等實踐方式，將基礎理論和工程實踐相結，極大限度地發揮基礎理論與專業實踐之間的互補關系，建立科學有效的教學體系，在傳授基礎理論的同時，培養學生的工程素質，提高教學質量。

關鍵詞：水質工程學；教學質量；教學模式；教學實驗；教學實踐

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）39-0096-02

水質工程學是環境工程專業和給水排水工程專業的主要專業課之一。本課程以物理化學處理知識和生物化學處理知識為主要授課內容，對水質概念、水質標準、水體污染的危害與自凈、水處理原理等基本概念和理論進行了系統講解，探討水處理新技術和新工藝及其未來發展前景。這些學習內容是水處理環保工作者必須學習的，對培養環保水處理技術人才和環保水處理技術發展都有重大的意義。因此，如何能將水質工程學與高等技術人才培養緊密結合起來，是目前環境工程和給排水工程專業教育工作的重中之重。目前全國高校都在積極探索和積累教學與教研經驗，并取得了大量有價值的教學成果。筆者在此基礎之上，根據自身所在院校的師資、設備及教學條件，積極探索運用實驗、實習和課程設計等多手段結合的聯合教學模式輔助充實課堂教學，以提高水質工程學課程的教學質量和教學效果。

一、水質工程學特點及筆者的研究環境

水質工程學主要講授的內容包括水質與水處理概論、混凝、沉淀、過濾、吸附、氧化還原與消毒、離子交換、膜濾技術、活性污泥法、生物膜法、脫氮除磷技術、厭氧生物處理技術、污泥處理等凈化作用[1]。與以往的水處理課程不同，水質工程學在整個過程中是以處理原理為主線，進一步加強了對水處理原理和機理的深入闡述[2]。因此，該課程需要大量的學科基礎課做鋪墊，才能更好地理解和掌握本課程。在學習本課程前，需要掌握化學、水力學、水處理微生物學、水分析化學等基礎課程，這就對授課雙方均提出較高要求。筆者所就職的院校為河北工業大學，其作為國內工科性大學之一，是我國培養工業技術人才的地方高等院校。本學校給水排水專業以培養工程技術型和科學研究型人才為教學目的，在教學過程中不斷做好夯實基礎理論教學，加強對學生工程實踐、工程意識、工程能力的培養，使學生不僅理解水處理基礎理論，而且能熟練掌握水處理的設計、計算和科學研究的基本方法，為將來從事環保工程和給排水工程設計、科研及運行管理工作奠定必要的理論和應用基礎。

二、水質工程學課堂教學措施

課堂教學是本科教學的主要途徑，做好扎實的課堂教學是本科教學的基礎所在，通過課堂授課將大量知識點和內容傳授給學生也是強化水質工程學學習的必要條件。但水質工程學本身具有很強的工程性和理論性，單純依靠教師的筆寫口授，很難讓學生理解和掌握。因此在課堂授課過程中，筆者不僅僅依靠傳統教學方式，更需要采用多種教學手段，完善教學內容，在進行基礎內容灌輸的同時，培養學生的創造性思維、提高他們的創新能力，激發他們的學習興趣，提高教課質量。

1.在傳統教學方式的基礎上，結合現代化教學手段。傳統教學方式中，以教師為主導，采用板書形式，對學生給予引導。對水質工程學中的大量基礎原理與反應機理，使用傳統方式教學能收到很好的教學效果。如公式推導、機理闡述等部分，需要一步一步對學生進行教授，而板書具有直觀的連續性。老師還可以通過教學過程觀察學生的反應，判斷學生的接受和理解程度，適時增加分析步驟，幫助學生理解和掌握所學知識。同時，板書教學方式對教師的教學邏輯性也有很好的鍛煉作用，能更加有效地提高教師的教學水平和能力。水質工程學本身又是工程性很強的課程，大量的機理和原理均是為水處理工程構筑物的運行而服務的。沒有見到實際工程設施時，學生需要很強的空間想象能力才能理解構筑物的外觀、結構和運行過程。而這種想象力對剛開始接觸水處理工程的學生是困難的。使用多媒體課件能很好地解決這個問題。教師通過收集構筑物相關內容的圖片、視頻、仿真模型等各種資料，在課堂上提供給學生，讓學生對所學內容有直觀的認識，激發他們對所學知識的學習興趣。

2.課堂討論與課后作業結合，啟發式教學。采用傳統與多媒體課程教學方式，也要避免教師“填鴨式”的教學方式。教師在教學過程中，單純講述概念、公式、構筑物結構形式、運行特點等基本知識點，學生機械接受知識，學習僅僅只是為了應付學校考試，沒有對水處理的實際運行和未來發展進行思考，這些對學生和給排水專業的發展、進步是極為不利的。教師應將水處理工藝與工程實際相結合，對現實生活中與水處理的相關內容進行適當解釋，并課堂中提出問題，引發學生討論，提高學生能動性，激發學生學習興趣。如，在講授水質與水污染部分時，應引入當前發生的污染事件，分析事發原因和解決問題的方法。在介紹膜處理工藝中，介紹海水淡化處理中前期藻類存在對工藝的影響、可采用的解決方法，以及所采用的方式是否對后續處理工藝造成不良影響等，促使學生對所學過的水處理方式進行分析，活躍課堂氣氛。在課堂的教學內容中，不能完全按照課本的模式，要根據現代水處理的發展進程，將給排水注冊和環保注冊工程師考試的內容引入教學內容，使學生能夠緊跟專業發展方向。同時，課后留一定量的作業，讓學生對所學內容進行適當復習；教師則可根據作業情況，了解學生對知識點的理解和掌握程度，并以此為據，改進教學方法，提高教學效果。

三、實驗教學方式

水質工程學是給排水專業的必修專業課，其要求是在掌握基礎理論前提下，理論解釋實際，培養學生將理論應用于實踐的能力，因此實驗教學是不可或缺的環節。水處理是一個復雜的過程，其涉及到有機化學、無機化學和微生物等領域。隨著科學技術的發展，水處理中應用的新技術、新工藝、新理論越來越多。這就要求水質工程學在教學、實驗中不能故步自封，需要緊跟科技發展形勢，使學生不僅僅在學習過程中掌握實驗技術和基礎原理，更是為了讓學生適應社會和科學發展，成為有用的水處理工作者。因此，在建立水質工程學的實驗教學內容時，要從水處理的基礎理論、工程應用性和新技術發展等方面綜合考慮，保留原有的基本原理類實驗，增添新的綜合性實驗、設計性實驗和演示性實驗。根據水質工程學內容要求和目前水處理發展趨勢，結合本校現有實驗室的設備，將水質工程學的實驗學時由8學時調整為20學時，設置操作性和演示性實驗。操作實驗主要包括：自由沉淀實驗（驗證性實驗）、混凝沉淀（驗證性實驗）、純水制備實驗（包括活性炭吸附-離子交換-反滲透膜過濾）（綜合性實驗）、Fenton試劑實驗（設計性實驗）和充氧實驗（驗證性實驗）。操作性實驗能訓練學生的動手能力，驗證性實驗可加深學生對基礎理論的理解，綜合性實驗將部分新技術添加入學生實驗中，使實驗教學貼合當前水行業新發展，激發學生對實驗探索的主動性和積極性，使得教學效果事半功倍。針對印染廢水，設計采用Fenton試劑方式對有機污染物進行處理，對廢水的pH、COD、色度等指標進行檢測，使學生對這種物理化學處理方式的運行、原理和檢測有全面深刻的了解，使學生能積極主動地提出問題、解決問題，最終自主完善實驗。演示性實驗包括：機械攪拌澄清池、普通快濾池、V型濾池、氣浮池、生物轉盤反應池、氧化溝、生物接觸氧化反應池等。學生直觀地面對微縮構筑物，再由教師講解構筑物的結構組成以及運行方式，能加深對構筑物的理解，增強教學效果。

四、補充實踐教學

給排水專業的教學不僅僅是讓學生了解和掌握水處理的基礎理論和反應機理，而是要將學生培養成為合格的水處理工程和研究人員，讓學生進入社會后，能更好地由課堂過渡到社會實踐中。因此，需要對學生進行課程設計和課程實習的實踐教學。水質工程學教材的重點是水處理的基礎理論，設計計算部分涉及較少。很多學生也是鑒于對課程的考試或未來考研的要求，將學習重點放在教材中的基礎理論上，而對工程中的設計手冊、設計規范等工程材料關注較少。這樣就導致學生在就業后面臨著難以進入到工程實際中的狀況，甚至有些已經畢業的學生識圖能力極低，這對學生的今后發展是極為不利的。在另一方面，學生僅從書本上對基礎理論進行學習，卻不知學習這些理論的意義和作用，這樣的學習也會大大降低學生的學習積極性。因此，嘗試將課程設計的設計計算提前在課堂中講解，并在理論教學中引入設計手冊等設計資料，逐步培養學生查閱資料、自主學習的能力，提高學生的設計興趣，并在后續的課程設計中完成整個水廠的工藝設計和各個構筑物的設計計算，讓學生通過自主地查閱資料和完成設計，使他們更深刻地理解水質工程學的學習意義和目的。此外，在認識實習和課程實習中帶領學生參觀多個水處理工藝，也給予他們直觀的教學印象，他們能在實際處理的流程中，將課堂的基礎理論與工程實踐結合，提高學習熱情和對實際工程的理解能力。這些都有利于提高水質工程學的教學效果和教學質量。

五、結語

水質工程學作為工程學科，與理論學科不同，它的教學方式方法應有自己的獨特性。為提高水質工程學教學質量，需要對其的教學方法、組成乃至整個教學模式進行深入的研究和探討。本文從課堂教學方式、實驗教學內容和實踐教學模塊幾個部分分別闡述，水質工程學應結合基礎理論、學科發展現狀和學校現有資源，不斷地改革和完善教學模式，從多方面提高學生的學習積極性和創造性，在培養學生自學能力的基礎上，增強他們發現問題、解決問題的工程實踐能力，將他們培養成為全面發展的專業型人才，為我國社會建設和經濟發展貢獻力量。

參考文獻：

[1]李圭白，張杰.水質工程學[M].北京：中國建工出版社，2004.

[2]謝德華，任伯幟.關于提高《水質工程學》教學質量的思考[J].湘潭師范學院學報（社會科學版），2007，5（29）.

基金項目：河北省建設科技研究項目（項目編號：2010-111）