基于工程教育專業認證的水處理工程課程建設與改革實踐

王學剛 郭亞丹 王光輝 李鵬 湯丹丹 李澤兵

摘要：水處理工程是環境工程專業課程體系的核心之一。文章結合專業特色和工程教育專業認證要求，對教學內容及教學資源、實踐教學、教學方法與手段等三個方面進行了初步改革探索與實踐，從而提高學生運用水處理理論知識解決復雜環境問題的能力和加強創新思維的培養，促成培養目標的達成。課程建設成果已經應用于教學實踐，取得了較好的效果。

關鍵詞：專業認證;水處理工程;課程建設;改革與實踐

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）40-0069-03

水處理工程是環境類專業的主干專業課程之一，2001年該課程被列為東華理工大學校級重點建設課程，2011年為江西省精品課程，2012年為江西省精品資源共享課程。近年來，課程組密切結合地方經濟社會發展的實際情況和工程教育專業認證等相關要求，以學生為中心、以能力培養為導向，對水處理工程課程進行了系列改革，取得了良好的效果。

一、教學內容及教學資源

（一）課程內容整合

隨著水處理工程技術的發展，為適應教學需要，需要及時修訂教學大綱和更新相關教學內容。結合本專業人才培養方案、工程教育專業認證及面向注冊環保工程師的相關教學內容要求[1，2]，修訂和完善了課程教學大綱、課程培養目標及教學內容，整合廢水物理化學與生物處理技術的相關內容，并面向學生提出學習目標。加強學生對水處理工程相關工藝流程設計、工程設計和運行管理等內容的掌握，在教學中增加有關水處理工程實例的講解和討論，結合理論與實踐進行教學。

（二）教材建設改革

在總結多年教學經驗和課程講稿的基礎上，補充了國內外水處理技術的最新發展動態內容，注重課程、實驗、實習和設計四個環節的協調、銜接。課程組編寫了《水處理工程（上冊）》、《水處理工程（下冊）》、《水處理工程例題與習題集》、《水處理工程實驗》、《水處理工程設計指南及案例》等系列教材（如圖1），使課程教學內容與教材更加匹配，為提高教學效果和學生的實踐能力提供了保障。

（三）建立課程教學網站

利用學校爾雅課程建設與服務平臺，建立課程教學網站。將課程教學大綱、微課視頻、教學課件等教學資源上傳到網站上，增加網上自測、在線答疑等欄目。學生也可以方便地在學習通手機客戶端登錄學習、測試與答疑，討論學習中存在的問題，積極地同教師請教學習中的難點問題。如圖2所示。

（四）建立教學資源庫

建立了課程拓展資源庫，主要內容包括：

1.開發課程多媒體課件資源，增加大量仿真動畫、工程實物圖片、工程圖紙等，增強教學內容的實感性，在上課過程中演示，使學生對水處理工程有更直觀的認識，激發了學習興趣，讓學生掌握了工程圖紙的內容和繪制方法。課程教學過程中精選一些水處理技術進展專題介紹，使學生了解了一些課程的前沿知識內容。

2.建立水處理工藝素材庫，可以讓學生更好地理解水處理過程中所涉及的構筑物和設備的工作原理和運行情況，廣泛使用于課程教學過程，明顯改善了教學效果。

3.研制水處理工程試題庫，理論課期末考試均由試題庫命題，較好地實現了教考分離，對學生有較大的促進作用，同時能夠比較客觀地考核學生的知識水平和掌握程度。

4.建立了水處理工程輔助設計系統，該系統具備水處理工程典型工藝和構筑物設備的設計計算功能，能較好地配合學生進行水處理工程課程設計和畢業設計，通過使用，設計效率得到了明顯提高。

二、實踐教學改革與建設

（一）實驗教學

1.實驗教學注重基礎知識、基礎理論、專業知識等在實踐中的體現和應用。根據課程特點，對實驗題目進行重新整合與規劃，增設了設計性、綜合性、選修實驗項目和仿真演示實驗教學，使學生加深對污水處理技術方面的基本原理的理解，訓練學生的基本動手操作能力。

2.在實驗課程指導過程中，及時引入學科前沿知識及科研、教研成果，例如增加了光催化氧化處理含鈾廢水實驗、染料廢水臭氧-紫外光化學氧化實驗、生物吸附法去除重金屬等綜合設計性實驗內容，拓寬了學生的知識面，培養了學生的研究興趣。

（二）課程設計

在課程設計中，增加文獻查閱、計算機繪圖等內容，使學生的綜合能力得到了進一步的提高。組織編寫了《水處理工程設計指南及案例》，增加了設計題目及案例，尤其增加了一些對特種工業廢水的處理設計，實現了理論與實踐相結合。為了進一步提升課程教學效果，強化了案例的導入和分析，包括典型的給水處理案例、城市生活污水處理案例、特種工業廢水處理案例。

（三）實驗實習

建立了“中水處理示范工程”等校內實踐教學平臺和校外實習基地，如“江西金達萊環保有限公司”、“南昌水業集團環保能源公司”、“中核撫州金安鈾業有限公司”等產學研基地10余個，與英國PRIMA（普律瑪）共建水處理實驗室，為教學實踐提供了有力的保障。在校外實習過程中，邀請企業技術人員介紹企業現行的水處理工藝系統、設備單元，結合水處理工程課程的相關內容進行了講解，并現場參觀了相關設備。使學生對水處理工藝流程以及單元操作均有了更進一步的認識。通過對工程設施進行實地學習，可增強學生的實際工作能力，提高教學效果。

三、教學方法和手段改革

（一）教學方法改革

將理論教學和多種實踐教學（課程設計、實驗、實習、科研實踐、學術活動及社會實踐等）緊密結合，有層次、分階段地實施[3，4]。

1.互動式與案例教學相結合：在教學方式上將大作業作為重要的教學環節。在理論課教學中，結合教學進度和內容，學生分組進行有關水處理技術的相關熱點問題、技術理論難點、前沿進展等進行文獻查閱，并采取PPT匯報交流。在實驗課中，引入綜合性設計性實驗，并進行PPT匯報交流，提升學生的創新思維、表達能力和寫作水平。課程設計則更加需要大作業形式（包括設計說明書和設計圖紙）來實現對工程概念和技能的訓練，同時結合實習過程，開展匯報交流形式，使學生的綜合素質得到極大提高。增加案例式教學方法，加強理論與實踐的結合教學，強化學生對污水處理工藝選擇及設計的理解，能夠利用所學知識，識別和分析實際生活中的水污染和控制問題，并在此基礎上提出解決水污染治理的解決方案。

2.理論學習與實踐創新試驗相結合：本課程是實踐性很強的課目，課程教學中注重理論學習與創新（綜合）試驗相結合。學生在課堂上領會理論知識后，通過課程的創新（綜合）試驗，在試驗中進行消化掌握。創新試驗過程中學生在指導教師幫助下能夠自己選題，制定試驗方案，準備試驗材料，試驗運行，最終提交試驗成果報告。通過開展創新（綜合）試驗，鞏固了學生所學的知識，培養了其分析問題和解決問題的能力，明顯增強了動手能力和創新意識。

3.課堂教學與現場實踐教學相結合：在安排課堂教學的同時，能走出課堂，結合工程實際進行工程內容的講解和學習，能在工程實踐的施工、調試、運行的不同階段進行現場學習。安排與課程內容緊密相關的課程設計，使學生通過課程設計提高工程實踐能力。

（二）教學手段改革

本課程在教學過程中，不斷革新教學手段，從最早的板書、投影逐步發展到現在采用微課視頻、多媒體課件、錄像、動畫、圖片展示等信息技術顯示方式，把實際工程中的諸多問題短時間集中呈現在同學面前，集中展示國內外的工程實際情況，加大課程信息量，大幅度提高了教學的時效性和教學效果。教學過程中還增加了爾雅課程手機客戶端APP，學生可以方便地在手機客戶端登錄學習課程視頻、測試與答疑。

（三）考核方式改進

采取多形式、多時段的過程考核措施，改變學生期末突擊的不良習慣，同時能夠減輕期末考試壓力，有利于端正學生的學習態度。具體改進措施如下：

1.理論課程由平時成績（20%，考勤、作業、學習總結）、大作業（10%）、分組交流PPT匯報（10%）和期末考試（60%，閉卷筆試）綜合構成，強化學生過程學習的動力和興趣，減輕了學生期末考試的壓力，避免了突擊考試的不良習慣。

2.加大學生對復雜環境問題的分析和解決能力的考核比例，如通過布置學生查閱文獻，根據水質等參數進行工藝比選、工藝設計等作業，進而提高學生解決實際問題的能力。

3.實驗課更加注重過程考核環節，過程考核增加PPT匯報考核環節，提高學生對待實驗的態度，同時鍛煉學生的表達能力，交流學生的實驗心得。實驗過程考核包括考勤、預習、實驗操作、實驗報告和PPT匯報考核五個部分，分別按照10%、10%、30%、40%和10%進行成績評定，避免了僅以實驗報告為衡量的標準。

四、結論

為適應工程教育專業認證標準，通過整合優化教學內容與教學資源、實踐教學改革、教學方法與手段的改進等措施來組織和持續改進課程教學，激發了學生的學習興趣，增強了學生的動手能力，培養了學生的創新意識和創新思維，提高了學生運用所學理論知識解決實際環境工程問題的能力。課程建設成果已應用到環境工程2014級和2015級學生的教學與實踐中，獲得了較好的教學效果。近年來學生獲得國家創新實驗室項目二等獎2項、省級創新技能競賽獎6項，獲實用新型專利2項，考研率達30%左右。同時課程組也非常重視教學交流，在全國環境類課程教學系列報告會中報告了本課程的教學模式改革和建設與實踐，交流教學改革和課程建設經驗，對課程建設起到了借鑒和推動作用。

參考文獻：

[1]姜理英，陳浚.工程教育專業認證背景下環境工程專業教學改革探析[J].浙江工業大學學報（社會科學版），2014，（03）：256-260.

[2]張潔，李燕，田立江，何士龍.工程專業認證背景下的水污染控制工程課程體系研究與實踐[J].教育教學論壇，2018，（33）：183-184.

[3]劉艷娟，沈麗，張志眾.水污染控制工程課程教學改革與實踐[J].教育與職業，2011，（23）：126-127.

[4]吳向陽，劉宏，李潛.環境工程專業“水污染控制工程”課程建設[J].教育與職業，2012，（05）：131-133.