案例教學在“水處理高級氧化技術”課程中的研究與實踐

張潔　何士龍　張傳義　田立江

摘要：本論文探討了案例教學在“水處理高級氧化技術”研究生課程中的研究與實踐。論文以案例庫的建立為基礎，提出了案例的選擇原則與來源；以“案例教學的研究與實踐”為重點，對案例教學實施的基本過程和案例教學過程中教師和學生的角色任務進行了詳細闡述。通過本課題的研究和實施，強化了學生理論學習與工程實踐能力培養的有機結合，開闊了學生專業學術視野，提高了學生的工程實踐能力，實現了理論教學與實踐教學的協同提升。

關鍵詞：案例教學；高級氧化；理論教學；實踐教學

隨著我國經濟的發展和化工合成能力的提高，含復雜結構有機物質廢水的排放量日益增加，因此具有降解更復雜有機物質能力的高級氧化技術應運而生，受到了國內外學者的廣泛關注。目前，國內很多院校都在環境工程專業研究生培養方案中設置了《水處理高級氧化技術》課程，但是在授課內容上主要講述Fenton、臭氧、濕式催化氧化、光催化、電化學氧化以及超臨界氧化等高級氧化技術的原理，而對各類高級氧化技術在實踐工程中如何設計、運行調控關注較少。其次，針對我國專業學位教育學術型與職業性緊密結合，強化實踐工程能力的突出特點，如何利用好課堂，提高專業型碩士研究生的工程實踐能力，是目前亟待解決的問題。案例教學應運而生，它是將理論與實踐兩者置于一個特定的教學情景之中，同時給予研討和辯證地運用，是啟發式教學指導思想在教學過程中的具體運用。

鑒于此，本論文探討以案例庫的建立為基礎，以“案例教學的研究與實踐”為重點，可切實搭起工程理論與工程實際之間的橋梁，實現理論教學與實踐教學的協同提升。

一、 建立融合發展前沿與教師最新科研成果的案例庫，切實搭起工程理論與工程實際之間的橋梁，促進學生對工程知識的理解和掌握，實現高級氧化知識的有效建構

工程案例的選擇要與教學內容和培養目標相一致，具有一定的典型性、啟發性和開放性：典型性能夠反映相關知識的內容和形式，通過對典型案例的分析，使學生掌握基本理論、方法等；啟發性和開放性有助于激發學生的創造性和主動性，使學生認識到工程實例的復雜性，提高學生解決復雜工程案例的能力。通過工程案例的引入，可搭建起教學內容與工程實際之間的橋梁，促進學生對工程知識的理解和掌握，實現高級氧化知識的有效建構。

1. 案例選擇原則

案例內容應與講授理論知識吻合。以工程案例引導學生對教材內容的學習，所選案例應緊扣教學目標，將案例內容與所需講授的理論知識有機融合，潛移默化地使學生完成對知識點的掌握并運用所學知識對案例展開批判分析以及深入研究。

案例應具有典型性。案例的典型性要求緊密圍繞所要傳授的核心內容和基本理論，選編真正具有代表性的案例，以達到通過案例教學使教師加深理解基本理論的目的。以臭氧及催化臭氧化為例，該案例的選擇應反映臭氧對難降解有機物的去除效能與機制、各種可能影響因素以及工況的優化選擇，緊扣臭氧及催化臭氧化的教學理論，凸顯其對難降解有機物去除這一教學主題。

案例應具有啟發性與開放性。所選案例應能夠引發思考，具備理論探討的價值；能夠包含和促進多種觀點的形成，為研究和深入探討展開廣闊的空間，激發學生探索的熱情，有效培養學生的學習能力和研究能力；同時應具有借鑒作用，可有效實現教學理論與教學實踐的協同提升。

2. 案例的來源

第一，實際工程案例。該類型的案例主要來源于兩個途徑：學術刊物上發表的實際工程案例和通過實際調研獲取的案例。而通過實際調研獲取第一手素材基礎上加工編寫的教學案例，可增強案例本身的真實性、可讀性以及感染力，有助于進行更加深入和細致的分析，具有更重要的價值。

第二，相關公開發表的論文成果。針對不同高級氧化技術，在查閱大量科研論文、博碩論文以及各種專利成果的基礎上，對素材進行有機地整合，形成相應的教學案例。

第三，教師科研成果。將案例教學與案例研究結合起來，依托課題組任課教師的相關科研項目和已有的科研成果，編撰形成相關案例。

二、 建立研究生專業課程的典型案例教學模式，將案例教學貫穿于教育教學的全過程之中，切實溝通和有效地整合理論教學與實踐教學，實現理論教學與實踐教學協同提升

1. 案例教學實施的基本過程

以實際案例引發思考，將學生引入一個特定環境工程問題中，在分析問題、解決問題、理論知識引申以及案例對比與評價過程中，教師和學生依次主導課堂，建立師生、生生之間的雙向和多向互動，開展平等對話和研討，以理論與實踐有機整合為宗旨，切實溝通和有效地整合理論教學與實踐教學活動。案例教學實施的基本過程如圖1所示。

首先，由教師提供案例并介紹背景知識，將學生引入一個特定的環境工程問題中，以臭氧氧化技術在某難降解有機廢水中的應用為例，此舉可以啟發學生獨立思考，讓學生通過案例的形式明確科學理論在工程實際中應用方式，同時對將要涉及的有關理論知識有一個感性的認知。

其次，以分組形式以學生為主體對案例進行充分地討論分析，找出水質特點探討臭氧氧化技術在工藝中可能的應用環節，再由教師梳理關鍵問題，結合案例和解決方案對相關知識點進行串講，引入臭氧氧化技術與理論加以解決，并以此為切入點系統介紹臭氧氧化的特點與機理、影響因素、對典型難降解有機物的去除效能、臭氧與其他協同技術的應用理論以及催化臭氧化技術的相關理論。該部分是整個過程的核心，討論中要引導學生以事實為依據，討論可采取個人發言、小組討論以及集體辯論等方式，讓學生充分發表看法，暢所欲言，討論時應緊緊扣住案例展開，盡量做到學生參與的廣泛性，發言的代表性。

最后，根據實際情況對案例作適當拓展，針對該目標廢水，基于臭氧氧化技術，小組討論后綜合意見提出優化方案，并在教師的指導下對其進行對比分析，指出討論中錯誤的地方及其產生錯誤的原因，對不完整、不準確的地方給予補充和更正，針對學生在案例教學中的積極表現，適時地給予肯定，以激發學生的求知欲望。endprint

2. 案例教學過程中教師和學生的角色任務

在案例教學的過程中，教師和學生在不同階段輪流作為主體主導課堂。教師作為教學活動的組織者和引導者，指導學生學會收集并篩選案例中的重要信息，促使學生的思維不斷深化，導向學生認知結構的正遷移。學生是案例教學的核心對象，作為參與者，變被動學習為主動學習；作為挑戰者，能針對課堂上討論的觀點，適時地提出關鍵性問題或疑問，讓平淡的討論產生起伏，引發對案例的批判性思考。在具體的案例教學實施過程中，教師和學生各自面臨不同而又相互耦合的任務。

3. 實現理論教學與實踐教學協同提升

將所需掌握的知識點以案例的形式引入，并將其以一個又一個問題的形式啟發思考，通過教師與學生之間的相互分析，探索解決這些問題的方式方法，從中得出經驗和教訓，解決案例中的問題，從而使學生更深切地理解理論的真諦，訓練學生分析、解決問題的實際能力，從而加深他們對基本原理和概念的理解，由此完成了由實踐到理論的深化；通過教師對理論知識的引申，學生在系統全面地掌握相關基礎理論和技術的基礎上，對原有工藝及運行條件進行優化，服務于工程實踐，完成教學理論到教學實踐的升華。

教學實踐需要教學理論的引領和指導，教學理論需要教學實踐的豐富和發展，案例教學就是通過實踐-理論-實踐的方式，將兩者有機結合，實現教學理論和教學實踐的有效溝通，達到既提升理論，又改進實踐的目標。

三、 結束語

通過該項目的研究和實施，建立了專業學位研究生課程教學的案例庫并在實際教學過程中加以應用，實現了理論學習與工程實踐能力培養的有機結合，開闊了學生的專業學術視野，提高了學生的工程實踐能力，使培養出來的專業學位研究生質量更高，適應面更寬，實踐與創新能力更強，案例庫建設與案例教學對任課教師和學生均具有重要的實踐意義。

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作者簡介：

張潔，何士龍，張傳義，田立江，江蘇省徐州市，中國礦業大學環境與測繪學院。endprint