環(huán)境科學(xué)專業(yè)水污染控制工程課程教學(xué)改革

肖繼波 崔靈周 李軍

摘 要：該文針對環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生前期學(xué)習(xí)過環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論，具有一定的水污染控制理論基礎(chǔ)，以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)平臺構(gòu)建、理論教學(xué)模式深化、“課堂-實(shí)驗(yàn)-設(shè)計(jì)-實(shí)習(xí)”四位一體的實(shí)踐教學(xué)模式的建立及考核方式等5個(gè)方面進(jìn)行了水污染控制工程課程的教學(xué)改革和實(shí)踐，取得了較好效果。

關(guān)鍵詞：水污染控制工程；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)模式

中圖分類號 G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）23-120-03

Teaching Reform of Water Pollution Control Engineering Course in Environmental Science Specialty

Xiao Jibo et al.

（College of Life and Evironmental Science，Wenzhou University，Wenzhou 325000，China）

Abstract：Students specialized in environmental science had a certain theoretical basis for water pollution control，based on the courses of environmental science introduction in the early stage. As water pollution control engineering and environmental science introduction course focus is not the same，the students' practical engineering foundation is poor. Aimed on cultivating highly level person with the ability of application，the teaching reform and practice of water pollution control engineering course has been made in five aspects：teaching content design，practice teaching platform construction，theoretical teaching model，the teaching model of quaternity on classroom，experiment，design and practice. The result of the reform and practice is good.

Key words：Water pollution control engineering；Teaching reformation；Teaching content；Teaching model

自20世紀(jì)90年代以來，我國200多所高校開設(shè)了環(huán)境科學(xué)專業(yè)。然而偏重基礎(chǔ)、知識面相對較寬、實(shí)踐性課程或環(huán)節(jié)相對較少的環(huán)境科學(xué)專業(yè)，與當(dāng)前的社會需求之間存在一定的脫節(jié)。學(xué)生專業(yè)理論知識豐富，但專業(yè)技能較差，社會適應(yīng)性差，難以滿足社會對“理論與能力并重，畢業(yè)即能上崗”的專業(yè)人才需求，就業(yè)率普遍較低。為了適應(yīng)就業(yè)市場的需要，提高環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力和社會適用性，大部分高校借鑒環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)模式，將環(huán)境科學(xué)專業(yè)由理科轉(zhuǎn)向理工科結(jié)合發(fā)展。

水污染控制工程是溫州大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)模式改革過程中增設(shè)的一門專業(yè)選修課程。課程內(nèi)容豐富、抽象，且工程應(yīng)用性強(qiáng)。其中部分內(nèi)容與專業(yè)主干課程《環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論》“水處理”部分重疊，若按照傳統(tǒng)模式開展教學(xué)，將導(dǎo)致部分內(nèi)容重復(fù)教學(xué)，學(xué)生對課程缺乏新鮮感，不利于調(diào)動學(xué)生的積極性，同時(shí)也達(dá)不到提高學(xué)生工程素養(yǎng)的目的。因此，對該課程教學(xué)模式進(jìn)行改革，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的，顯得尤為必要和重要。

課程組以社會人才需求為導(dǎo)向，基于學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)和課程實(shí)際特點(diǎn)，融合CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作）工程教育理念，對課程開展教學(xué)改革，提出構(gòu)建“課堂-實(shí)驗(yàn)-設(shè)計(jì)-實(shí)習(xí)”四位一體的實(shí)踐教學(xué)模式設(shè)想，將實(shí)踐教學(xué)貫穿于整個(gè)課程教學(xué)過程中，豐富課程教學(xué)的內(nèi)涵。

1 課程的教學(xué)內(nèi)容及特點(diǎn)

傳統(tǒng)的水污染控制工程課程教學(xué)包括理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)3個(gè)部分。理論教學(xué)包括污水水質(zhì)和污水出路、物化處理、生物處理、土地處理、污泥處理處置以及污水處理廠設(shè)計(jì)共10章內(nèi)容，涵蓋基本概念、技術(shù)基礎(chǔ)、原理、工藝、設(shè)備、設(shè)計(jì)計(jì)算等；實(shí)驗(yàn)包括充氧、沉淀、混凝、過濾、吸附等單元實(shí)驗(yàn)及廢水處理綜合實(shí)驗(yàn)；課程設(shè)計(jì)是為期1周的污水處理工程設(shè)計(jì)，要求提交設(shè)計(jì)說明書、平面布置圖及工藝流程圖。課程多學(xué)科交叉性、實(shí)踐性、時(shí)代性突出，涉及知識面較寬，需要物理、化學(xué)、機(jī)械、電子、微生物等基礎(chǔ)；部分內(nèi)容抽象難懂，如數(shù)學(xué)模型、工藝原理、構(gòu)筑物、設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造等；工程背景強(qiáng)，設(shè)計(jì)方案、圖紙需要結(jié)合實(shí)際水質(zhì)、水量、排放標(biāo)準(zhǔn)、車間布置、預(yù)留用地等情況，設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇需要一定的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)及查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊與標(biāo)準(zhǔn)。

2 課程教學(xué)改革方法和舉措

2.1 精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容 鑒于學(xué)生已具備一定的水污染控制基本概念、技術(shù)、原理、工藝基礎(chǔ)，若按傳統(tǒng)的水污染控制工程教學(xué)內(nèi)容開展教學(xué)，則勢必導(dǎo)致部分內(nèi)容重復(fù)教學(xué)。因此，以提高學(xué)生實(shí)踐能力為抓手，對教學(xué)內(nèi)容、側(cè)重點(diǎn)作一些調(diào)整。改變教材先理論后設(shè)計(jì)計(jì)算的傳統(tǒng)，以實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)備或構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算為導(dǎo)引，輔以對基礎(chǔ)理論知識的講解。如在講解格柵一節(jié)時(shí)，首先以餐具清洗消毒廢水處理為例，說明該廢水具有渣量大的特點(diǎn)，再引出人工格柵和機(jī)械格柵的適用性，介紹該工程項(xiàng)目中機(jī)械格柵的使用效果及格柵的工程設(shè)計(jì)，同時(shí)講解設(shè)計(jì)過程中的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識。

2.2 深化理論教學(xué)模式 課程組曾嘗試以不同類型的廢水為對象作專題介紹，然而成效并不顯著。深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，主要原因在于學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，尚不能綜合地運(yùn)用各種處理技術(shù)，學(xué)生普遍反映難度較大，跟不上課堂節(jié)奏。為此，仍然采用水污染控制工程教材的編排順序，適當(dāng)做出調(diào)整，但以實(shí)際工程項(xiàng)目為導(dǎo)向，逐步啟發(fā)，深入引導(dǎo)，提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力和工程能力。

充分利用多媒體教學(xué)手段，加強(qiáng)動態(tài)多媒體課件的制作，開發(fā)仿真動畫模型，配套錄像、并輔以大量圖片，將污水處理工藝流程，構(gòu)筑物及設(shè)備構(gòu)造、安裝、調(diào)試運(yùn)行以更加生動、直觀的形式呈現(xiàn)出來，化抽象為具體，化平面為立體。開辟第二課堂，針對復(fù)雜的較難理解的工藝單元，可將課堂教學(xué)遷到工程現(xiàn)場，從整體到細(xì)節(jié)，邊帶學(xué)生參觀邊講解，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，同時(shí)利于學(xué)生在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，并最終解決問題。

增加課堂討論教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的課堂參與率和主觀能動性。采用2種形式，一種就某單元工藝開展討論，加深學(xué)生對工藝的理解。如廢紙?jiān)旒垙U水懸浮物濃度高，可就懸浮物的處理工藝、每種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性展開討論，最后以實(shí)際工程為例，說明理論分析與實(shí)際工程的差距所在。另一種以典型工程項(xiàng)目為背景，學(xué)生自由組隊(duì)、設(shè)計(jì)，并繪制工程圖紙。成果以ppt的形式進(jìn)行匯報(bào)。這個(gè)過程需要學(xué)生查閱設(shè)計(jì)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備等大量資料，對各種技術(shù)的可行性進(jìn)行綜合比對，或者到相關(guān)工程現(xiàn)場進(jìn)行考察。通過這種鍛煉，利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和組織能力，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生對理論知識的理解和靈活應(yīng)用能力，增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

2.3 構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)平臺 在現(xiàn)有專業(yè)實(shí)踐教學(xué)基地的基礎(chǔ)上，積極拓展校企合作，建立了以“氧化溝、厭氧-缺氧-好氧（A2/O）、序批式活性污泥法（SBR）、曝氣生物濾池（BAF）、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC反應(yīng)器）+深井曝氣、人工濕地”等典型工藝為代表的10余家穩(wěn)定的頂崗實(shí)習(xí)基地，如溫州東片污水處理廠、溫州西片污水處理廠、溫州中心片污水處理廠、溫州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠、溫州雙鹿啤酒廠等；建立了由環(huán)保管理部門、設(shè)計(jì)院所、企業(yè)等單位從事管理、設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的30余名技術(shù)人員組成的校外導(dǎo)師庫，為學(xué)生營造良好的校外工程實(shí)踐環(huán)境，提供豐富的校外實(shí)踐教學(xué)資源。

同時(shí)依托溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室水污染控制硬件設(shè)施建設(shè)。建設(shè)出一套日處理能力為15噸的城鎮(zhèn)污水處理中試裝置，為學(xué)生提供污水處理調(diào)試、運(yùn)行、管理的校內(nèi)工程實(shí)踐教學(xué)平臺。

2.4 建立“課堂-實(shí)驗(yàn)-設(shè)計(jì)-實(shí)習(xí)”四位一體的實(shí)踐教學(xué)模式 傳統(tǒng)為期1周的課程設(shè)計(jì)，大部分學(xué)生的設(shè)計(jì)成果存在方案可行性、經(jīng)濟(jì)性、圖紙細(xì)節(jié)不規(guī)范等多個(gè)問題。因時(shí)間較緊，對圖紙的要求上相對較松，如只要求提供平面布置圖和高程圖，與實(shí)際工程存在一定的差距。借鑒DICO工程教育的理念，將課程設(shè)計(jì)貫穿到整個(gè)教學(xué)過程中，按照實(shí)際工程的標(biāo)準(zhǔn)，即學(xué)生的成果可以直接進(jìn)行工程應(yīng)用。

構(gòu)建設(shè)計(jì)項(xiàng)目-理論分析-實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)-工程設(shè)計(jì)-實(shí)習(xí)驗(yàn)證的實(shí)踐教學(xué)模式。在課程教學(xué)中期，根據(jù)課程組實(shí)施完成的實(shí)際工程項(xiàng)目下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書，將學(xué)生劃分成3～5人1組，要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)3～4套試驗(yàn)方案，并對每一套方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，從而確定最佳處理工藝，編制設(shè)計(jì)方案與計(jì)算說明書，繪制全套施工圖，最后安排學(xué)生到相應(yīng)的工程現(xiàn)場進(jìn)行為期5～7d的頂崗實(shí)習(xí)，找出理論設(shè)計(jì)與實(shí)際工程項(xiàng)目之間的差異及存在的問題，并與現(xiàn)場工程師進(jìn)行交流探討，從而對設(shè)計(jì)方案、計(jì)算說明書及施工圖等進(jìn)行優(yōu)化，形成課程設(shè)計(jì)的最終成果。

2.5 改變課程考核方式 改變傳統(tǒng)的注重考試、不重視過程的考核方式，提高平時(shí)成績的占比，調(diào)動學(xué)生參與教學(xué)過程的積極性，以更好地引導(dǎo)學(xué)生對專業(yè)技能的訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。如制圖和平時(shí)作業(yè)占20%、課堂討論占20%、實(shí)驗(yàn)占20%、期末考試占40%。

3 結(jié)語

水污染控制工程是一門知識面寬，信息量大，部分內(nèi)容抽象難懂，工程背景強(qiáng)的課程。環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生在先修環(huán)境工程科學(xué)導(dǎo)論的情況下，對水污染控制基本概念、工藝、原理已有了初步的認(rèn)識，不適宜采用該課程傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式。為此，以市場需求為導(dǎo)向，以提高學(xué)生能力和工程素養(yǎng)為目標(biāo)，通過現(xiàn)場教學(xué)，課堂討論，結(jié)合仿真動畫、錄像、圖片等多媒體技術(shù)，構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)平臺，建立“課堂-實(shí)驗(yàn)-設(shè)計(jì)-實(shí)習(xí)”四位一體的實(shí)踐教學(xué)模式等方面，實(shí)施課程教學(xué)改革。已逐步在溫州大學(xué)2011、2012、2013級環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生水污染控制工程課程教學(xué)上加以應(yīng)用，收到了一定的成效。改革中涉及的實(shí)踐教學(xué)平臺的建立和完善，需要相關(guān)部門的協(xié)調(diào)、配合；改革的有效開展依賴于工程素養(yǎng)較高的師資隊(duì)伍，這些有待于進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)

[1]周富春.高校環(huán)境科學(xué)專業(yè)理工結(jié)合型人才培養(yǎng)模式探索[J].中國校外教育，2009（8）：31-32.

[2]王碩旺，洪成文.CDIO：美國麻省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式—基于對CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教研究，2009，28（4）：116-119.

[3]褚淑祎，肖繼波，駱林平，等.環(huán)境工程專業(yè)工程類課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，18（19）：205-206.

[4]吳向陽，劉宏，李潛.環(huán)境工程專業(yè)“水污染控制工程”課程建設(shè)[J].教育與職業(yè)，2012，（5）：131-133. （責(zé)編：徐煥斗）