“水污染控制工程”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

郭美霞 周艷梅 苗仁輝

[摘 要] “水污染控制工程”是高等院校環(huán)境類專業(yè)的一門主干專業(yè)必修課和學(xué)位課程，對該課程進(jìn)行教學(xué)改革有利于學(xué)生加深對理論知識的掌握和理解，對提高學(xué)生的專業(yè)技能和創(chuàng)新能力也有著重要的意義。結(jié)合“水污染控制工程”課程的特點(diǎn)，以河南大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)為例，從教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法等方面，分析了該課程教學(xué)改革以及實(shí)踐的新思路，以求取得更好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 教學(xué)改革;仿真模擬;專業(yè)技能

[基金項(xiàng)目] 2018年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“季節(jié)性增溫增水對溫帶草原植物群落結(jié)構(gòu)的影響機(jī)制”（31800399）

[作者簡介] 郭美霞（1985—），女，山東濟(jì)寧人，理學(xué)博士，河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院講師，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事環(huán)境污染修復(fù)方法與機(jī)理的研究;周艷梅（1970—），女，河南開封人，理學(xué)博士，河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事環(huán)境功能材料的研發(fā)及應(yīng)用方面的研究;苗仁輝（1985—），男，河北邢臺人，理學(xué)博士，河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院講師，碩士研究生導(dǎo)師（通信作者），主要從事生態(tài)環(huán)境修復(fù)的研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0131-02 ? ?[收稿日期] 2019-09-18

一、引言

隨著中國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，人們對環(huán)境問題越來越關(guān)注，保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的理念深入人心，水污染控制的重要性也越來越明顯。高等院校是環(huán)境保護(hù)引導(dǎo)、教育、宣傳的一個(gè)重要窗口，因此眾多高等院校紛紛開設(shè)“水污染控制工程”專業(yè)必修課。這是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，它的許多重要概念、理論、原理、規(guī)律以及實(shí)驗(yàn)手段、方法等對環(huán)境及其相關(guān)學(xué)科具有重要的指導(dǎo)和借鑒作用。為此，對“水污染控制工程”課程進(jìn)行教學(xué)改革有著一定的實(shí)際意義。怎么改善教學(xué)效果是每一個(gè)專業(yè)教師亟須解決的問題。本文從教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法兩方面對本課程教學(xué)改革與實(shí)踐進(jìn)行了初步探討。

二、教學(xué)內(nèi)容

“水污染控制工程”是研究水污染的基本原理和水污染治理技術(shù)的工程類課程，運(yùn)用工程學(xué)的原理解決水污染的相關(guān)問題。課程具有多學(xué)科交叉性、實(shí)踐性、時(shí)代性和前沿性，涉及知識面寬泛，兼具理科和工科的特點(diǎn)。本院選用的教材是高等教育出版社出版的《水污染控制工程》下冊，（高廷耀、顧國維、周琪主編，2014年5月第4版），該教材在各高校中被廣泛采用。由于該教材章節(jié)偏多，本院根據(jù)教學(xué)大綱要求，按照城市污水處理的典型流程（污水預(yù)處理、一級處理、二級處理及深度處理）選擇了污水的物理、生物、化學(xué)與物理化學(xué)處理、污泥的處理與處置、污水處理廠的設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)講解，將知識點(diǎn)進(jìn)行歸納，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有一條清晰的主線，抓住處理流程這一主線，從污水處理的原理及技術(shù)到各處理單元的工藝計(jì)算設(shè)計(jì)詳細(xì)講解，由淺入深，先易后難，環(huán)環(huán)相扣，理論聯(lián)系實(shí)際，從而提高教學(xué)效率，便于學(xué)生掌握相關(guān)的理論知識，課程內(nèi)容更加明朗。其他的內(nèi)容如污水出路、城市污水回用及工業(yè)廢水處理等進(jìn)行簡要介紹，讓學(xué)生對這些知識有所了解。另外，充實(shí)和更新現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，通過查閱資料講解文獻(xiàn)等方式給學(xué)生適當(dāng)補(bǔ)充國內(nèi)外研發(fā)的污水處理新工藝，讓學(xué)生把握最新的發(fā)展動態(tài)，與時(shí)代前沿接軌。

與此同時(shí)，理論知識與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相結(jié)合，本課程共設(shè)置五個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別是混凝沉淀實(shí)驗(yàn)、顆粒自由沉降實(shí)驗(yàn)、三溝式卡魯塞爾氧化溝的安裝實(shí)驗(yàn)、MF-UF凈化水體實(shí)驗(yàn)、厭氧—好氧—膜生物反應(yīng)器連用處理生活污水實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解。如通過混凝沉淀實(shí)驗(yàn)，觀察混凝現(xiàn)象，加深對混凝劑去除水體中膠體顆粒的認(rèn)識，了解影響混凝條件的相關(guān)因素。

在授課過程中根據(jù)章節(jié)內(nèi)容給學(xué)生布置相應(yīng)工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算題，如格柵、沉砂池、沉淀池、曝氣池的設(shè)計(jì)及計(jì)算、UASB工藝，生物接觸氧化法的設(shè)計(jì)計(jì)算等。全部內(nèi)容講完后，給大家一道綜合設(shè)計(jì)題，如“某污水處理廠的處理規(guī)模為XXXX t·d-1，污水中的BOD濃度為XX mg·L-1，處理要求達(dá)到出水XX mg·L-1，請?zhí)峁┮粋€(gè)合理的污水處理廠的設(shè)計(jì)方案，包括具體的設(shè)計(jì)參數(shù)和以后運(yùn)行的控制參數(shù)”，通過類似的設(shè)計(jì)題，串聯(lián)各章節(jié)內(nèi)容，讓學(xué)生鞏固所學(xué)知識，融會貫通，學(xué)以致用。

三、教學(xué)方法

1.利用多媒體教學(xué)。本課程主要以多媒體教學(xué)為主。多媒體教學(xué)能形象直觀地展現(xiàn)知識重點(diǎn)，增加教學(xué)的內(nèi)容，且教學(xué)內(nèi)容可以隨時(shí)更新與補(bǔ)充[1]。備課過程中可以下載相關(guān)視頻動畫使學(xué)生直觀地了解水污染處理的工藝、構(gòu)造及過程。例如講解活性污泥法這一章時(shí)，通過SBR污水處理廠動態(tài)顯示、R-MBR膜系統(tǒng)介紹、城市的過濾器—氧化溝，污水處理廠施工及運(yùn)行動畫模擬等小視頻的演示，使學(xué)生如同身臨其境，清晰地掌握SBR工藝、R-MBR工藝、氧化溝工藝的污水處理原理、過程及優(yōu)點(diǎn)等。同時(shí)PPT上可以插入網(wǎng)站搜索的工藝構(gòu)造圖片，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，克服了傳統(tǒng)教學(xué)中的只依據(jù)教材講解的枯燥和無味。總之，充分利用多媒體教學(xué)能夠使教學(xué)內(nèi)容直觀、形象、豐富且容易理解。

2.組織仿真模擬教學(xué)及現(xiàn)場教學(xué)。水污染控制工程是一門偏工程類的學(xué)科，僅僅依靠課本內(nèi)容的學(xué)習(xí)達(dá)不到提高學(xué)生專業(yè)技能的要求。本院以科學(xué)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地為依托，對學(xué)生進(jìn)行了水污染控制的仿真模擬教學(xué)。學(xué)生通過自己調(diào)控污水進(jìn)水泵、格柵、沉淀池、調(diào)節(jié)池、生化池、污泥處理裝置等模塊，快速掌握了城市污水處理的典型流程及各流程的原理及作用，既鞏固了課堂學(xué)習(xí)的知識，又能鍛煉動手操作的能力。此外，本院還組織本專業(yè)學(xué)生去污水處理廠進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，通過現(xiàn)場教學(xué)的手段，理論和實(shí)際相結(jié)合，使學(xué)生融會貫通，全面掌握水污染控制工程這門課程的精髓。

3.采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)及互動式教學(xué)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是將信息技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)當(dāng)中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。學(xué)生通過看課程內(nèi)容的視頻講座、聽播客、閱讀電子書，查閱相關(guān)材料等方式在課前完成自主學(xué)習(xí)[2]。教師則可以在課上對這些技能知識進(jìn)行加深拓展，使學(xué)生達(dá)到對知識、技能等方面的更深層次的理解，從而提高教學(xué)效率。在本課程的教學(xué)中，學(xué)生通過課下自學(xué)課本內(nèi)容、觀看課程內(nèi)容講解視頻、生活污水—濕地的處理技術(shù)、積極探索鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理新路—人工濕地項(xiàng)目等小視頻，網(wǎng)上查閱我國人工濕地的分布及規(guī)模的方式，完成了第十四章第三節(jié)人工濕地處理的學(xué)習(xí)，教師課上引導(dǎo)學(xué)生討論人工濕地處理污水的機(jī)理、優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用前景等，加深了學(xué)生對知識的理解，課堂氣氛活躍，學(xué)生普遍反映良好。互動式教學(xué)有利于提高學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，提升學(xué)生自身學(xué)習(xí)水平。課堂中采用提問、作業(yè)、答疑、討論等形式的互動式教學(xué)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，引導(dǎo)他們積極思考。教師可以提出一些學(xué)生感興趣的問題，讓學(xué)生廣泛討論，大膽發(fā)言，通過師生之間、同學(xué)之間的討論交流，起到鞏固書本知識、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的作用[3]。例如我們在教學(xué)中設(shè)計(jì)了污水處理中物理、生物、化學(xué)處理的主要代表方法及適用范圍的討論題，學(xué)生積極踴躍，在共同思考探討中鞏固了所學(xué)的知識，加深了物理方法主要用于預(yù)處理，生物法用于二級處理等知識的理解，課堂氣氛活躍。這兩種教學(xué)方式效果都非常明顯，鍛煉了學(xué)生的語言組織能力和膽量，豐富了他們的知識，極大地激發(fā)了他們的求知欲，教學(xué)效果顯著。

四、結(jié)語

目前，環(huán)境問題日益突出，人們對綠色經(jīng)濟(jì)和環(huán)境質(zhì)量的需求不斷提高，社會對環(huán)境工程專業(yè)的人才要求也越來越嚴(yán)格。因此對“水污染控制工程”這門課程進(jìn)行教學(xué)改革有著重要的實(shí)踐和指導(dǎo)意義。教學(xué)工作者要緊密結(jié)合水環(huán)境污染的現(xiàn)狀、相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展和社會對人才培養(yǎng)的要求，不斷對教學(xué)內(nèi)容以及方法進(jìn)行改革和創(chuàng)新，建立以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力為中心的教學(xué)體系，培養(yǎng)綜合性的創(chuàng)新人才，使學(xué)生能夠以水污染控制原理、方法等基礎(chǔ)知識來提高在實(shí)踐過程中分析問題及解決問題的能力，學(xué)以致用，具有從事初步的科學(xué)研究和開發(fā)的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]馬麗，荀禹.多媒體教學(xué)模式在數(shù)字化學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2019（32）：178-179.

[2]許大勇，李長生.翻轉(zhuǎn)課堂優(yōu)化技工院校課堂教學(xué)探析[J].農(nóng)家參謀，2019（15）：204.

[3]王裴.對高校課堂中互動式教學(xué)方法的探索與實(shí)踐[J].才智，2019（10）：31.