思政元素在水質工程學教學中的設計與實踐

劉正乾 孫士權 陸謝娟 謝鵬超 崔玉虹

摘 要：專業課程在大學生畢業要求滿足的總學分中占比最高，因而將思政元素有機地融入專業課程學習中，對培養學生形成正確的三觀具有非常重要的意義。水質工程學中，氧化還原與消毒技術一直在不斷發展，而且其實際應用與經濟發展水平密切相關。因此，文章以氧化還原與消毒的單元教學為例，從常規飲用水處理工藝的產生及其對人類生存的貢獻、消毒方法及其技術發展史與飲用水安全保障、我國的飲用水處理面臨的實際問題及其解決方案三個方面深入發掘專業內容中的思政元素，在環境類專業核心課程水質工程學的教學中大力踐行思政教育，努力提高學生對專業的使命感、成就感和責任感。以期通過潤物細無聲的課程思政融合教學，實現“立德樹人”的良好成效。

關鍵詞：新工科;課程思政;立德樹人;水質工程學;教學設計

中圖分類號：G640 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）S1-0092-04

Abstract： Professional courses account for the highest proportion of the total credits required by college students for graduation. Therefore， integrating ideological and political elements into professional courses learning is of great significance for cultivating students to establish positive values. In the course of Water Quality Engineering， redox and disinfection technology has been continuously developed， and its practical application is closely related to the level of economic development. Taking the unit teaching of REDOX and disinfection as an example， this paper explores ideological and political elements in the professional content of the course from the following aspect： the emergence of conventional drinking water treatment process and its contribution to human survival; disinfection method and its technological development history， and the guarantee of drinking water safety， as well as the practical problems faced by drinking water treatment in China and their solutions. Ideological and political education is practiced vigorously during the teaching of water quality engineering， the core course of environmental majors， and then significantly improve students' sense of mission， accomplishment and responsibility for the major of water supply and sewerage science and engineering. It is hope to realize the excellent effect of foster virtue through education through integrating ideological and political elements into professional courses learning in a way of moisten things silently.

Keywords： emerging engineering education; ideological and political education in courses; foster virtue through education; Water Quality Engineering; instructional design

在2016年12月7日、8日召開的全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記強調“高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。[1]”教育部在2020年5月28日印發了《高等學校課程思政建設指導綱要》，開始全面部署推動高校的課程思政建設工作。教育部高等教育司吳巖司長在2021年11月24日至26日召開的高校教師課程思政教學能力培訓會上的講座，用四個80%來分析必須要在專業教學中進行課程思政建設的原因，指出“高校教師的80%以上是專業教師;高校課程的80%是專業課程;學生學習時間的80%以上是專業學習;80%的大學生認為，對自己成長影響最深的是專業課和專業課教師[2]”。以作者所在高校華中科技大學的給排水科學與工程專業2021級的培養計劃為例，學生畢業需修滿168個學分，素質教育通識課程占比21.5%，其中專門的思政課程占比僅約為10%，其余的專業基礎課程、專業課程以及實踐教學則占據了約80%的學時。由此可見，專業課教師在專業課程教學中融入思政元素，對高校的立德樹人將起著至關重要的作用。

一、課程的設計思想

水質工程學是給排水科學與工程專業最重要的核心課程之一，包括給水處理與排水處理兩部分，通常在課程上可分為水質工程學（一）和水質工程學（二）。在水質工程學（一）中，介紹了飲用水的常規處理工藝，通常包括混凝-沉淀-過濾-消毒四個單元。

雖然混凝、沉淀和過濾三個單元的內容在水質工程學（一）中的占比達到了1/3，但是這三個單元的科學理論與技術進展比較緩慢，與社會中實際發生的案例關聯度較小，因此在其中發掘和融入思政元素的難度也相對較大。而對于氧化還原與消毒這個單元來說，它在水質工程學（一）的11個章節中占據了1章的內容，占比雖不大，但是該單元內容所涉及的科學理論近年來不斷更新，技術研究的發展也非常迅速。更重要的是，它與社會中的實際案例，尤其是涉及到飲用水衛生與健康方面的案例關系密切。因此，氧化還原與消毒這部分內容蘊含著大量的思政素材（表1），通過深入發掘，在其中融入思政元素不會顯得突兀生硬，能夠更有效地達到潤物細無聲的課程思政教學效果。

二、以案例方式探討思政元素的發掘和融入

（一）以常規飲用水處理工藝的產生為切入點引入思政元素

作者最近幾年連續參加了華中科技大學的高考招生宣傳工作，不僅感受到計算機和醫學類專業的火爆，也深切感受到了所謂的生化環材“四大天坑”專業在考生中的知名度和冷遇。考生即使由于主觀或客觀原因選擇了這四類專業，進校后也大多會通過各種機會轉專業;很多學生即使最終未能成功轉專業，可能依然還是“人在曹營心在漢”。作者所在的給排水科學與工程專業隸屬于環境科學與工程學院，同樣面臨著學生對本專業認同度不高的問題。

為了提高學生對本專業的認同感，體會到本專業在人類社會發展過程中的重要性，作者在氧化還原與消毒這個單元的開篇，講授“飲用水為什么要消毒？”的問題時，舉了一個與飲用水相關的傳染病的統計學案例，即傷寒。傷寒這種傳染病在1890年時的致死率為80～100人/10萬人，當在飲用水處理中引入過濾技術后，傷寒的致死率降為32.1人/10萬人;而消毒技術的應用，更進一步地將傷寒的致死率顯著降低到7人/10萬人。隨后，結合從古至今人類平均壽命的變化數據，從1800年到2019年的兩百多年間，無論是歐洲還是中國的人口預期壽命都從20～30歲顯著提高到75歲以上，并引用張文宏醫生說的“人類社會上最大的衛生貢獻，第一個是疫苗，第二個是清潔的飲用水，這兩個貢獻是使人類壽命大幅度提高的主要原因，別的什么都不是[3]”。正因如此，“供水和配水系統”在美國工程院評選的20項20世紀最偉大的工程技術成就中，高居第4位[4]。通過這樣的案例分析，可以有效地激發學生對給排水科學與工程專業的認同感與自豪感。與此同時，繼續列舉20世紀50年代至今因為飲用水消毒出現問題而導致的死亡和生病案例，讓學生深切體會到飲用水消毒出現問題對人類健康所帶來的巨大危害，從而增強學生的專業責任感以及使命感。

（二）以消毒方法及其技術發展史為切入點導入思政元素

在講授物理消毒方法時，首先講授的方法是煮沸。作者向學生展示了三種煮沸的方式：農村灶臺加熱水壺燒開水、天然氣加熱水壺燒開水以及學生常用的電水壺燒開水。盡管三種加熱燒開水所用的方式不同，但其目的一樣，都是通過煮沸的方式殺死致病菌進行消毒。而通過這三種方式的對比，融入的是潛在的思政內容——近些年來，我國人民生活水平的顯著改善和提高，極大地提高了生活的便利性。

接下來講授的方法是日光照射消毒法，該方法是將裝滿水的透明容器（通常是玻璃瓶或塑料瓶）放置于陽光可以直射的地方（例如屋頂），經過至少6小時日光照射后即可安全飲用。由于其消毒成本明顯低于氯消毒，每天采用該消毒方法的發展中國家有50個，受益人口超過450萬，這其中也包括中國[5]。此時，可自然而然地引出我國于2016年開始的“十三五”農村飲水安全鞏固提升工程，通過整個國家多個部門的全力推進與實施，到2020年底，2.7億農村人口供水安全保障水平得到了有效的提升鞏固，其中1710萬貧困人口的飲水安全問題得到了有效的解決[6]。

為了充分提高本專業課程建設的高階性、創新性與挑戰度[7]，作者向學生講授了各種消毒方法的發明史以及消毒技術應用的發展史。結合不同歷史時期人類遇到的飲用水問題，進行各種消毒方法優缺點的對比分析，使學生深入領悟消毒技術的應用和發展背后的歷史原因與推動力，進而讓學生領會到各種消毒技術都有其優勢和不足之處，只有充分發揮各種方法的優勢，并盡可能地避免其劣勢，才能充分滿足人民對飲用水安全與健康所提出來的越來越高的要求，并建立起消毒技術與系統存在著多樣性的觀點。在此過程中，可以使學生充分了解水處理研究者和工程師們為了保障人民的飲用水安全所做出的艱辛努力，增強學生的專業責任感。同時，為了提供更加健康安全的飲用水，我們在未來需要不斷努力、不斷創新，消毒工藝技術的改進將永遠在路上，要有追求、有目標，以此提高學生的專業使命感。

此外，在介紹液氯消毒工藝的原理等內容之后，作者也會向同學們介紹，雖然液氯消毒的成本最低，但是液氯的使用對水廠附近居民的人身安全是個巨大的隱患。為此，近幾年來，中國的飲用水廠均逐漸采用購買或者是原位電化學氧化產生次氯酸鈉的方式，來代替液氯進行消毒。盡管采用次氯酸鈉消毒的成本比液氯消毒要高幾倍，但為了最大程度地保障居民的人身安全，我國仍然堅定不移地在全國推廣采用次氯酸鈉進行消毒，這充分說明了我們國家始終把人民的生命安全放在首位。

（三）以實際社會中的案例為切入點融入思政元素

飲用水與居民的日常生活關系密切，社會上也時常會有一些與飲用水污染相關的新聞報道，將其與氧化還原等知識的講授相結合，容易讓學生產生身臨其境的感覺，對相關內容的理解也將會更加透徹。

近些年來，我國與水相關的突發應急污染事件頻發[8]，作者選取其中的典型案例在課堂上給學生進行分析。

作者以親身經歷的2005年松花江硝基苯污染導致的哈爾濱停水事件，向學生講述停水所帶來的各種不便、引起的各種不必要恐慌以及造成的各種損失;并結合部分同學親身經歷過的，2012年的武漢白沙洲水廠由于上游污水排放引起的水質異味事件，進行進一步的闡述，讓學生深切感受到飲用水在日常生活中的重要性。此外，向學生介紹了松花江水污染事件導致哈爾濱投資50多億元建設了磨盤山水庫，以取代松花江作為哈爾濱市的飲用水水源。從松花江硝基苯污染及其帶來的后續影響、最終給人民的財產造成的巨大損失，讓學生深切體會到充分保障飲用水安全的現實意義。

2007年太湖藍藻爆發導致無錫多個水廠停水，影響了200萬人的工作生活。由于該市的給水廠普遍采用的是常規處理工藝，對突發的藻類污染束手無策，只能采用停水這種無奈之舉。無錫停水事件過后，當地政府和水廠痛定思痛，對給水廠工藝進行升級改造，在常規處理工藝的基礎上，添加了預氧化處理和臭氧-生物活性炭深度處理，還進一步加裝了高錳酸鉀和粉末活性炭應急投加系統。該飲用水處理工藝經過系統改造后，不僅平時可以向居民提供更加優質的飲用水，而且即使再次爆發藍藻污染問題也可以從容應對。通過該案例的介紹和分析，讓學生充分領悟到飲用水的預處理工藝和深度處理工藝在保障飲用水安全方面所具有的重要意義，以及我國目前對常規處理工藝進行深度處理升級的必要性和緊迫性。

接下來作者繼續介紹飲用水深度處理工藝，順勢引出清華大學王占生教授在臭氧-生物活性炭深度處理領域所做出的杰出貢獻。為解決水源水污染嚴重的地區出廠水化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）容易超標的問題，王教授帶領研究團隊將生物活性炭工藝從常見的下向流改為上向流，在工程中可將COD的去除率提高5%～10%[9];另一方面，王教授的研究團隊致力于推動臭氧-生物活性炭深度處理工藝在我國飲用水領域的應用，為提升我國的飲用水水質做了大量卓有成效的工作[10]。作為未來水處理行業的科技工作者，應該像王教授一樣創新報國，不斷創新工藝以解決實際問題，引領我國水處理技術的發展。

作者向學生展示了江蘇省在2014年時，即提出全省力爭在5年內全面完成飲用水的深度處理改造，提出“全面推進自來水深度處理工藝建設改造。各地、各有關部門要加大深度處理工作力度，加快改造步伐，變‘深度’處理為‘常規’處理，提高安全供水能力，努力實現從供‘合格水’向供‘優質水’的轉變[11]”。雖然全省經濟發展很不均衡，但為了解決“人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾”，向全省居民提供優質的飲用水而花費了巨大的經濟成本。這說明各地政府部門在實際工作中全力貫徹“人民的生命和健康高于一切”的理念。

為了解決冬季氣溫低導致生物處理脫氮效果不好，飲用水出水中氨氮容易超標的問題，嘉興市創新性地建設了我國當時最大的城市飲用水源處理濕地系統，不僅可以有效地去除水源水中的氨氮，充分保障石臼漾水廠的水質安全[12]，而且還可以作為開放性公園供附近的居民休閑娛樂，改善了周圍的人居環境。說明廣大水處理工作者只要勇于創新、大膽實踐、敢作敢為，完全可以實現經濟高效地治理水污染與美化生態環境雙贏的目標。

三、結束語

高校要堅持把立德樹人作為根本任務，必須大力推進在專業課程教學中引入思想政治教育工作，而且思政元素必須是高質量而又巧妙地融入，所引入的思政元素也必須要與專業課程內容的講授息息相關，才能實現為黨育人、為國育才的目標。

為了在專業課程講授過程中更好地落實思政目標，作者在氧化還原與消毒的單元教學中，從常規飲用水處理工藝的產生、消毒方法及其技術發展史以及實際社會中發生的案例三個方面深入發掘水質工程學專業教學內容中的思政元素。從常規飲用水處理工藝的產生引出飲用水處理對人類的生存與發展所做出的巨大貢獻，從而激發學生對給排水科學與工程專業的認同感、成就感和責任感;從消毒方法及其技術發展史引出在保障飲用水安全方面研究者和工程師們所付出的艱辛努力，以及我國為了充分保障全國人民的飲用水安全和生命安全所做的卓有成效的工作，增強學生的專業責任感和愛國情懷;從實際社會中發生的與飲用水相關的典型案例引出飲用水污染所帶來的嚴重后果，以及很多專家學者為了解決飲用水污染問題做出的很多創新性工作，激發學生的創新意識以及為人民生產更優質飲用水的專業使命感。

參考文獻：

[1]習近平在全國高校思想政治工作會議上強調：把思想政治工作貫穿教育教學全過程 開創我國高等教育事業發展新局面[N].人民日報，2016-12-9（1）.

[2]吳巖.高校課程思政建設政策解讀[C].高校教師課程思政教學能力培訓，2021-11-24.

[3]張文宏.讓流感病毒不再肆虐，你必須知道的真相[Z].人民慕課，2020-2-7.

[4]20世紀最偉大的工程技術成就[M].常平，白玉良，譯.廣州：暨南大學出版社，2002.

[5]McGuigan， K. G.， Conroy R. M.， Mosler H. J.， et al. Solar water disinfection （SODIS）： a review from bench-top to roof-top[J]. Journal of Hazardous Materials，2012，235-236：29-46.

[6]水利部. 關于政協十三屆全國委員會第三次會議第1513號（農業水利類170號）提案答復的函（水農辦字[2020]第39號）[EB/OL]. （2020-9-23）. http：//www.mwr.gov.cn/zwgk/gknr/202012/t20201215_1486338.html.

[7]梁恒，李偉光，馬軍，等.新工科背景下《水質工程學》課程建設思考[J].給水排水，2020，46（11）：143-146.

[8]陳思莉，黃大偉，張政科，等.流域突發水污染事件應急處置工程削污技術[J].環境工程學報，2021，15（7）：2233-2238.

[9]韓立能，劉文君，王占生，等.上/下向流生物活性炭處理效果比較[J].清華大學學報（自然科學版），2012，52（5）：677-681.

[10]劉文君，王占生.積極推動我國給水深度處理技術的研究和應用[J].給水排水，2009，35（3）：1-3.

[11]江蘇省人民政府辦公廳. 江蘇省政府辦公廳關于切實加強城市供水安全保障工作的通知（蘇政辦發[2014]55號）[EB/OL].（2014-7-6）.http：//www.js.gov.cn/art/2014/7/6/art_46676_2582797.html.

[12]陳慶華，俞新峰，王為東.石臼漾水源生態濕地工程的水質改善效果[J].中國給水排水，2013，29（1）：43-48.