水質(zhì)工程學(xué)研究型案例型教學(xué)模式改革研究

姚 宏 李德生 于曉華 于海琴 王 錦 陳 蕊

北京交通大學(xué) 北京 100044

水質(zhì)工程學(xué)研究型案例型教學(xué)模式改革研究

姚 宏 李德生 于曉華 于海琴 王 錦 陳 蕊

北京交通大學(xué) 北京 100044

將傳統(tǒng)理論課程、設(shè)計課程、教學(xué)與前沿科學(xué)動態(tài)研究、實踐工程案例分析等手段進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，提出了課上采用多媒體教學(xué)、研究型課題討論、案例型分析設(shè)計、團(tuán)隊學(xué)習(xí)等創(chuàng)新型教學(xué)新思路及新模式，取得了滿意的效果。

水質(zhì)工程學(xué)；研究型；案例型；創(chuàng)新教學(xué)模式

1 教學(xué)改革思路與指導(dǎo)思想

水質(zhì)工程學(xué)作為環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)主干課，一直是各個高校改革的課程之一，多位教授和專家撰寫了教改論文，提出了從教學(xué)內(nèi)容、模式、手段、師資隊伍建設(shè)等多方面改革方式和方法[1-5]。我校在水質(zhì)工程學(xué)改革和建設(shè)方面做了大量工作，自2003年以來，已經(jīng)在理論課程教學(xué)體系、實驗教學(xué)體系、課程與畢業(yè)設(shè)計教學(xué)體系、實習(xí)教學(xué)體系進(jìn)行了系列改革。為了進(jìn)一步提高水質(zhì)工程學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，提高學(xué)生的社會競爭力，北京交通大學(xué)教務(wù)處于2009年針對本科生專業(yè)主干課程水質(zhì)工程學(xué)開展研究型案例型教學(xué)模式的改革試點工作。該課題被列為北京交通大學(xué)2009年基金項目。課題組提出針對水質(zhì)工程學(xué)進(jìn)行研究型案例型教學(xué)模式的改革構(gòu)想，使該課程內(nèi)容緊跟當(dāng)代水質(zhì)工程學(xué)新理論、新技術(shù)、新工程的發(fā)展，通過教師在課堂上對基本理論知識的講解、創(chuàng)新研究組的前沿科研動態(tài)報告、實踐課程組的課程設(shè)計案例分析，以團(tuán)隊學(xué)習(xí)為重要方式，實現(xiàn)理論—前沿—實踐有機(jī)結(jié)合的研究型案例型教學(xué)模式。通過實際改革經(jīng)驗表明，這種以教師為向?qū)А⒁詫W(xué)生團(tuán)隊為學(xué)習(xí)主體的教學(xué)模式，不但可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生之間協(xié)調(diào)配合的意識，同時也大大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了他們解決實際問題的能力，為社會和國家培養(yǎng)創(chuàng)新型和實踐型人才提供了一條新的探索模式。

2 基本教學(xué)內(nèi)容與教材的改革

在調(diào)研全國環(huán)境工程專業(yè)教材使用情況的基礎(chǔ)上，選擇適合我校特色的理論教材。經(jīng)過課題組研究，集體選定李圭白院士等人主編的《水質(zhì)工程學(xué)》作為授課主要教材，該教材是普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材[6]。以本書講解的內(nèi)容作為本門課程的基本內(nèi)容，同時選擇英文原版的《廢水處理與回用》作為輔助教材，進(jìn)行中英文雙語講解。另外，開列參考書目清單，供學(xué)生自主閱讀。

3 深化教學(xué)方法與手段改革

目前，大部分高校均采用Powerpoint和板書相結(jié)合的教學(xué)模式，本課題組在此基礎(chǔ)上增加了水處理過程多媒體教學(xué)短片、單元操作過程仿真教學(xué)、實際工程設(shè)計與施工案例教學(xué)、前沿知識檢索、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與討論等諸多內(nèi)容。另外，在傳統(tǒng)基礎(chǔ)實驗、專業(yè)基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上，與大學(xué)生創(chuàng)新科研體系實驗進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，充實了多元化的教學(xué)模式。

4 研究型教學(xué)模式改革方案與實施方式

4.1 方案

根據(jù)課堂實際講解的理論課教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生特別是對科研感興趣的學(xué)生，利用學(xué)校圖書館中外文學(xué)術(shù)期刊庫、國內(nèi)外環(huán)保專業(yè)網(wǎng)站、各種搜索引擎、軟件等信息和手段，查找近幾年發(fā)表的與課堂講授內(nèi)容相關(guān)、自己感興趣的學(xué)術(shù)期刊、學(xué)術(shù)報道、國內(nèi)國際會議論文、實際工程案例等，結(jié)合課本知識，與搜索材料進(jìn)行對比分析，培養(yǎng)學(xué)生資料查閱、文獻(xiàn)整理和總結(jié)的能力，鍛煉和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識，為學(xué)生將來讀研和就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。

4.2 教學(xué)方式與考核

4.2.1 文獻(xiàn)檢索研究型教學(xué)模式

按照研究課題需要，將學(xué)生分成3～5人一組，按兩個班共60人12組設(shè)計，以教師課堂教學(xué)中的理論課程講授為重點，安排2～3組學(xué)生對同一章節(jié)講授的內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)檢索，參考文獻(xiàn)為近3～5年發(fā)表的，數(shù)量10～20篇，國外高水平雜志發(fā)表的文獻(xiàn)3～6篇。然后，每人自擬作業(yè)題目，撰寫一份文獻(xiàn)檢索報告，要求報告具有中英文題目、中英文摘要，主體思路清晰，字?jǐn)?shù)不限。期末抽取30%～50%學(xué)生課堂做PPT匯報，時間5～8分鐘，匯報后上交紙制版報告1份。通過學(xué)生講演匯報，教師和學(xué)生進(jìn)行集中質(zhì)疑，根據(jù)課堂匯報表現(xiàn)、整組作業(yè)質(zhì)量和參與學(xué)生的個人表現(xiàn)，教師給出綜合成績，作為文獻(xiàn)檢索研究型教學(xué)環(huán)節(jié)的平時成績，一般占平時綜合成績的40%，計入期末總成績，一學(xué)期內(nèi)每位學(xué)生都至少完成一次文獻(xiàn)檢索研究型綜合作業(yè)，感興趣的學(xué)生可以參與2次，根據(jù)學(xué)生撰寫報告質(zhì)量，每次報告可在期末綜合成績上加1分進(jìn)行鼓勵。

4.2.2 創(chuàng)新實驗研究型教學(xué)模式

為鼓勵學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生參與科研實驗的興趣，授課教師除了完成常規(guī)的實驗教學(xué)內(nèi)容外，引導(dǎo)學(xué)生參加與水質(zhì)工程學(xué)課程內(nèi)容相關(guān)的國家級、北京市級、校級大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目，根據(jù)一學(xué)期內(nèi)投入的時間、總結(jié)報告的質(zhì)量，在創(chuàng)新實驗指導(dǎo)教師給出評語和學(xué)院結(jié)題時所確定的等級基礎(chǔ)上，授課教師綜合考慮后，在學(xué)生期末綜合成績上加1～3分(結(jié)題等級分別為校級、北京市級、國家級)進(jìn)行鼓勵，提高大學(xué)生參與創(chuàng)新實驗的積極性和主動性。

5 案例型教學(xué)模式改革思路與實施方式

5.1 教學(xué)實施方案

為了調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)他們實際工程設(shè)計觀念和能力，課程組提出“邊上理論課邊進(jìn)行課程設(shè)計”的案例型教學(xué)指導(dǎo)思路，在基本理論課程教學(xué)基礎(chǔ)上，授課教師根據(jù)水質(zhì)工程學(xué)課程設(shè)計教學(xué)內(nèi)容要求，將學(xué)生按照學(xué)生家鄉(xiāng)所在水系的流域進(jìn)行分組，這樣，可以大大提高學(xué)生對自己家鄉(xiāng)環(huán)境的關(guān)注度和研究興趣。我國現(xiàn)有長江、黃河、珠江、遼河、海河、淮河、松花江七大水系，按照30人一班，通常將學(xué)生分為4～5組，以組為單位進(jìn)行分頭調(diào)研，根據(jù)初期資料調(diào)研結(jié)果，總結(jié)出選擇組內(nèi)某市建設(shè)水處理廠的理由，然后模仿設(shè)計院設(shè)計的實際工程項目科研模板依次進(jìn)行撰寫，其中設(shè)計水量根據(jù)對地方的實際調(diào)研確定，設(shè)計水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)要根據(jù)國家環(huán)保局年、月、周等公告數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，并參考國家和地方水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)報道材料進(jìn)行總結(jié)，對工藝流程比選、單元處理構(gòu)筑物參數(shù)選擇、管道系統(tǒng)布置方式等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)撰寫。教師可以在課堂理論課講授過程中同步設(shè)計答疑，及時解決學(xué)生設(shè)計過程中遇到的問題。與傳統(tǒng)的集中1～2周課程設(shè)計相比，具有教師指導(dǎo)次數(shù)多、學(xué)生設(shè)計時間充裕、可系統(tǒng)地收集和查閱大量的文獻(xiàn)資料，有多人參與討論比選過程，同時也能進(jìn)一步加大理論與課程設(shè)計緊密結(jié)合的程度，提高了學(xué)生對實際問題的分析和解決能力，同時也讓學(xué)生更真實地了解實際工程科研報告的編寫過程，鍛煉了學(xué)生的文獻(xiàn)查閱、整理、工程設(shè)計計算的能力，也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊學(xué)習(xí)的精神。一般占平時綜合成績的60%。

5.2 教學(xué)方式與考核

案例型教學(xué)方式，以組為單位，組長負(fù)責(zé)調(diào)研、撰寫報告、設(shè)計計算、繪圖、匯報等多項工作的分配、協(xié)調(diào)，組員根據(jù)具體分得的任務(wù)開展相關(guān)工作，定期討論，撰寫討論記錄。教師在參考組長對組員貢獻(xiàn)大小排序基礎(chǔ)上，根據(jù)每組匯報和上交的報告、圖紙質(zhì)量及組員在集中答辯中的表現(xiàn)給出小組綜合評分，作為本門課的課程設(shè)計評分。

6 團(tuán)隊學(xué)習(xí)方式

前面所述的研究型案例型教學(xué)模式，都是以團(tuán)隊學(xué)習(xí)方式為載體而進(jìn)行的，教師結(jié)合課程進(jìn)度下達(dá)的研究型案例型題目，已不再是枯燥的作業(yè)，而是真正意義上的工作任務(wù)，無論從時間要求上還是從知識面的深度、廣度和動手能力上，均已非個人輕易所及，它要求一個團(tuán)隊來完成。從團(tuán)隊建立，領(lǐng)受任務(wù)，團(tuán)隊學(xué)習(xí)討論，組員分工，工作進(jìn)度把握，出現(xiàn)問題的解決，一直到成果整理總結(jié)匯報，都是團(tuán)隊每一位成員努力的結(jié)果。團(tuán)隊成員各自發(fā)揮所長，密切配合，良好的組織管理是完成任務(wù)的關(guān)鍵。而學(xué)生在不同團(tuán)隊中角色的轉(zhuǎn)換，使得人人都得到多方面的鍛煉。雖然課題緊緊圍繞教學(xué)大綱，但完成任務(wù)卻需要多方面甚至多學(xué)科的知識，學(xué)生是在不斷地學(xué)習(xí)和創(chuàng)造中完成課題任務(wù)的。真正的團(tuán)隊學(xué)習(xí)，不是教師把任務(wù)簡單地交給學(xué)生，而是要及時、有針對性的給予指導(dǎo)，答疑解惑，檢查和督促。教師在評分時也十分重視團(tuán)隊成績，最終成績包括團(tuán)隊綜合成績和個人成績兩部分。團(tuán)隊綜合成績根據(jù)團(tuán)隊完成任務(wù)的質(zhì)量、時間、團(tuán)隊精神、團(tuán)隊效率、匯報講演、質(zhì)疑等是否超出期望值或是否完成基本任務(wù)要求來考核；而個人成績根據(jù)個人對團(tuán)隊的貢獻(xiàn)、任務(wù)完成質(zhì)量，以及個人的工作態(tài)度、學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、合作精神等給出。

7 研究型案例型教學(xué)模式改革效果

經(jīng)過一段時間的實踐，課題組針對課程的改革模式、學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)、整體效果、調(diào)動積極性、評分公正性方面進(jìn)行集中問卷調(diào)研，發(fā)出問卷52張，其中46人認(rèn)為改革模式新穎、有創(chuàng)意，45人認(rèn)為此種改革模式對學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力培養(yǎng)有很好的促進(jìn)作用，43人認(rèn)為評分公平公正，還有25人以上建議按照此種模式進(jìn)行環(huán)境專業(yè)其他主干課和必修課，如大氣污染控制工程、固體廢棄物污染與控制工程等課程的改革。綜合滿意度評分高達(dá)95分，得到了學(xué)生的一致肯定。同時水質(zhì)工程學(xué)研究型案例型教學(xué)模式改革項目在學(xué)校教學(xué)模式改革評比中被評為“優(yōu)秀”。

8 結(jié)論與建議

研究型案例型教學(xué)模式改革剛剛實行3年，模式改革提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高了學(xué)生獨力思考問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生理論聯(lián)系實際的綜合能力和素質(zhì)，但還有一些方面需要進(jìn)一步完善：

(1)結(jié)合改革過程中學(xué)生和教師的需要，應(yīng)建立設(shè)計案例庫、工程施工及運營等多方面的圖片庫，并及時更新。使學(xué)生能夠更加真實地認(rèn)識理論、設(shè)計、實踐的緊密結(jié)合，認(rèn)識到工程設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)性、實用性和科學(xué)性。

(2)為了更好地推進(jìn)和完善研究型案例型教學(xué)模式，應(yīng)加大對教師在前沿理論科學(xué)知識和實際工程設(shè)計、施工等多方面的培訓(xùn)力度，以便進(jìn)一步提高教師在改革過程中的引導(dǎo)作用。

(3)進(jìn)一步建立和完善研究型案例型教學(xué)模式，推進(jìn)網(wǎng)站建設(shè)，建立以課程介紹、教學(xué)大綱、作業(yè)與答疑、試題庫、案例分析、前沿動態(tài)、工程實例、國內(nèi)國際水業(yè)咨詢等多個平臺界面，使學(xué)生和教師能夠通過網(wǎng)站及時溝通，達(dá)到資源共享、師生共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步的目的。

總之，為了進(jìn)一步促進(jìn)水質(zhì)工程學(xué)的研究型案例型模式改革，在改革過程中，課題組還要不斷地實踐，不斷摸索，進(jìn)一步解決改革過程中存在的問題，為提高水質(zhì)工程學(xué)教學(xué)質(zhì)量并為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型、實踐型、復(fù)合型人才而不懈努力。

[1] 彭永臻,馬勇,王淑瑩,等.精品課程水質(zhì)工程學(xué)的建設(shè)與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2008,7:72-75.

[2] 謝德華,任伯幟.關(guān)于提高水質(zhì)工程學(xué)教學(xué)質(zhì)量的思考[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版),2007,29(5):212-213.

[3] 武漢,游映玖,胡春華.淺談水質(zhì)工程學(xué)課程的改革[J].環(huán)境導(dǎo)報,2003,9:16-20.

[4] 向平,蔣紹階.水質(zhì)工程學(xué)實驗教學(xué)體系改革探討[J].高等建筑教育,2009,18:126-128.

[5] 郭永福,徐樂.提高水質(zhì)工程學(xué)教學(xué)質(zhì)量的研究與實踐[J].學(xué)術(shù)理論現(xiàn)代.2009,10:201-201.

[6] 李圭白,張杰,彭永臻,等.水質(zhì)工程學(xué)[M].北京:中國建筑工程出版社,2005.

Reform of research-type and case-type teaching mode on water quality engineering

Yao Hong, Li Desheng, Yu Xiaohua, Yu Haiqin, Wang Jin, Chen Rui
Beijing jiaotong university, Beijing, 100044, China

Put forward the innovative new teaching ideas and mode like adopting of multi-media teaching, discussion of reseachful task, case analysis and design, group study by combining the means such as traditional theory course, project curriculum, teaching and frontier science dynamic research and practice engineering case analysis, and good results were achieved.

water quality engineering; research; case; innovative pedagogical models

2012-01-11

姚宏，博士，副教授，副主任。

北京交通大學(xué)2009年“《水質(zhì)工程學(xué)》研究型及案例型創(chuàng)新教學(xué)模式改革與研究”(編號：2009TJ-09)。