案例教學(xué)法在《水處理控制工程》課程教學(xué)中的應(yīng)用探討

武建英,閆榮榮

(太原工業(yè)學(xué)院 環(huán)境與安全工程系, 山西 太原 030008)

水處理控制工程是高等院校環(huán)境工程專業(yè)一門重要的專業(yè)核心課程之一。課程內(nèi)容主要講授水體的污染與自凈，污水的物理處理、生物處理、化學(xué)處理及污泥處理等技術(shù)，是一門理論性、工程實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解水污染控制的途徑，掌握污水處理技術(shù)的基本理論和工藝設(shè)計(jì)原理，具備正確選擇合適的污水處理工藝及工藝設(shè)計(jì)的能力[1-2]。

當(dāng)前，恰逢我校正積極向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型，這門課程的指導(dǎo)思想是培養(yǎng)扎實(shí)基礎(chǔ)的環(huán)境工程專業(yè)應(yīng)用性人才，教學(xué)更強(qiáng)調(diào)知識(shí)的應(yīng)用性，注重學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)。但是，目前《水處理控制工程教學(xué)》組織方式仍以傳統(tǒng)教學(xué)方式為主，這種教學(xué)方式是以"教師"為中心的填鴨式、滿堂灌的教育模式，不能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性與創(chuàng)新性，理論與實(shí)踐容易脫節(jié)，師生之間缺乏有效的互動(dòng)交流，這種被動(dòng)的教學(xué)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力比較低，不能適應(yīng)應(yīng)用性人才培養(yǎng)的需要[3-4]。在我院水處理課題組討論的基礎(chǔ)上，我們決定改變這種以課堂講授為主的教學(xué)方式，引入案例教學(xué)。

案例教學(xué)法是通過模擬(或重現(xiàn))實(shí)際生活(或?qū)嵺`過程)中的某些場景，讓學(xué)生自身納入到實(shí)際場景中去，通過談?wù)?或研討)來進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種教學(xué)方式[5]。教學(xué)過程強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)，教學(xué)模式為開放式，注重學(xué)生積極參與，自主探究和合作學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合。

1 案例教學(xué)法在水處理控制工程課程中的實(shí)踐

1.1 案例的選擇

案例教學(xué)法以案例作為教學(xué)媒介，因此選擇合適的案例是實(shí)施案例教學(xué)的基礎(chǔ)和前提條件。案例教學(xué)的內(nèi)容要體現(xiàn)應(yīng)用性關(guān)鍵在于案例的選擇。案例既要體現(xiàn)理論教學(xué)的內(nèi)容，又要理論聯(lián)系實(shí)際。

案例可以來源于實(shí)際調(diào)研，也可以是學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表的實(shí)際工程案例。當(dāng)然實(shí)際調(diào)研獲取的案例，案例的真實(shí)性更強(qiáng)，有助于更深入細(xì)致的分析，具有更重要的教學(xué)價(jià)值。案例還可以是學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中見到的污水處理工藝或者是教師的科研成果，主要是依托課題組相關(guān)教師的科研項(xiàng)目或已有的科研成果形成教學(xué)案例。

1.2 教學(xué)案例的設(shè)計(jì)

1.2.1 案例教學(xué)的實(shí)施過程

總體來講，案例教學(xué)的實(shí)施過程依次為：案例編寫-課前準(zhǔn)備-成果匯報(bào)及課堂討論-教師講解與總結(jié)。具體實(shí)施過程如下：

(1)由教師將所收集到的素材根據(jù)課堂教學(xué)目的進(jìn)行精心加工，形成該章節(jié)教學(xué)案例。

(2)教師在課前一周將案例中設(shè)計(jì)的情節(jié)及要講授的內(nèi)容，事先布置給學(xué)生，讓學(xué)生查閱相關(guān)資料進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。

(3)在課堂上，教師將案例及背景在幻燈片上顯示，以實(shí)際案例引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入角色，根據(jù)劃分好的小組進(jìn)行案例討論，各小組選出代表完成案例分析，找出處理問題的難點(diǎn)和重點(diǎn)(討論也可以采取個(gè)人發(fā)言、集體辯論等形式進(jìn)行)。這部分以學(xué)生為主，是整個(gè)過程的核心部分。再由教師梳理關(guān)鍵問題，結(jié)合案例和解決方案對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行串講，然后再系統(tǒng)介紹課程知識(shí)點(diǎn)。

(4)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)案例進(jìn)行適當(dāng)拓展。針對(duì)解決問題途徑提出優(yōu)化方案，并進(jìn)行對(duì)比分析，完成教學(xué)理論向?qū)嵺`的升華。最后，要進(jìn)行總結(jié)，針對(duì)學(xué)生在案例教學(xué)中的積極表現(xiàn)，適時(shí)地給予肯定，以激發(fā)學(xué)生的求知欲望，另外在課程的考核中應(yīng)該增加課堂表現(xiàn)考核作為平時(shí)成績，激發(fā)學(xué)生參與討論的積極性。

1.2.2 案例教學(xué)法在水處理控制工程教學(xué)中的實(shí)施

案例法的應(yīng)用有兩種方法：(1)案例主線式，以案例做為主線開展教學(xué)，在分析案例材料中引出教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)。(2)課后作業(yè)式。這種方法受學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)能力限制[6]。一般教學(xué)過程中，我們采用開篇引入案例的主線式教學(xué)方式?，F(xiàn)就水處理控制工程課程教學(xué)案例舉幾個(gè)實(shí)例。

例1：在講授隔油池及氣浮池章節(jié)時(shí)，教師先講授隔油和氣浮處理方法原理。然后引入焦化廢水中油污染案例，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)提出處理方法供大家課堂討論，教師再提供焦化廢水處理的工程案例1～2項(xiàng)，讓學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)廢水的特征分析案例中處理方法的不足，并提出自己的改進(jìn)意見。通過這樣講授，學(xué)生不僅對(duì)隔油和氣浮兩種方法有了對(duì)比性的深入理解，而且在對(duì)問題的挖掘中學(xué)習(xí)兩種處理方法的工程應(yīng)用，學(xué)生分析解決問題的能力進(jìn)一步得到提高。

例2：在講授氣體傳遞原理和曝氣設(shè)備一節(jié)中，先引用某城鎮(zhèn)污水處理廠傳統(tǒng)活性污泥處理工藝流程為案例，介紹工藝背景知識(shí)，然后引導(dǎo)學(xué)生討論分析以下問題：

(1)構(gòu)成活性污泥法的基本要素；

(2)曝氣系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及機(jī)理；

(3)曝氣系統(tǒng)的分類及鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的構(gòu)成。

回答完成以上問題后，根據(jù)項(xiàng)目提出第一步任務(wù)，如何選擇鼓風(fēng)機(jī)？關(guān)鍵是要解決風(fēng)量和風(fēng)壓。風(fēng)量的計(jì)算是關(guān)鍵，從而引出課程內(nèi)容，由教師梳理分析影響氧傳遞速率的主要因素，進(jìn)一步講授風(fēng)量的計(jì)算。這種教學(xué)也可以稱為任務(wù)驅(qū)動(dòng)式案例教學(xué)法[7]。

例3：在講授污水的脫氮、除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計(jì)一節(jié)前，課前給學(xué)生提供素材預(yù)習(xí)要講授的相關(guān)知識(shí)。在課堂上先提供幾張水體富營養(yǎng)化的圖片，并引導(dǎo)學(xué)生分析水體營養(yǎng)化的原因及危害。然后給出污水排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)中氨氮及磷越來越嚴(yán)格的變化，提出以下要解決的問題：

(1)污水中氮、磷污染物有哪些去除方法？各種方法的特點(diǎn)有哪些？

(2)假如你是一名設(shè)計(jì)師，從污水的生物處理原理出發(fā)，如何給新建污水處理廠設(shè)計(jì)一個(gè)污水脫氮除磷工藝流程？

(3)一個(gè)傳統(tǒng)活性污泥法污水處理廠要進(jìn)行提標(biāo)改造，為滿足污水的脫氮除磷要求，設(shè)計(jì)改造后的污水處理流程。

學(xué)生通過討論，分析案例。在掌握幾種常見的污水脫氮除磷工藝流程的基礎(chǔ)上，了解各種類型工藝流程的特點(diǎn)。另外，講授中結(jié)合近年來在污水生物脫氮、除磷方面的新技術(shù)、新方法，把厭氧氨氧化脫氮處理作為一個(gè)典型案例引入教學(xué)，在案例分析中引入相應(yīng)的前沿內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)案例教學(xué)與新技術(shù)相結(jié)合，可以拓寬學(xué)生的眼界與專業(yè)思路。

例4：在講授氧化鉤技術(shù)時(shí)，與我們的實(shí)踐基地結(jié)合起來。西安創(chuàng)業(yè)水務(wù)有限公司與太原市排水管理處污水凈化二廠分別是我們建立的實(shí)習(xí)實(shí)踐基地。兩基地的污水處理工藝分別是三溝式氧化溝和奧貝爾氧化溝工藝，作為城鎮(zhèn)污水處理工藝具有一定的代表性。在課前先將兩基地的工藝短片作為案例提供給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)短片查閱資料對(duì)氧化溝工藝進(jìn)行自學(xué)，課堂上進(jìn)行案例分析，學(xué)習(xí)氧化溝工藝技術(shù)、分類及特點(diǎn)，從而對(duì)氧化溝工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。

2 小結(jié)

案例教學(xué)通過改變單一講授式教學(xué)方式，采用教師講授理論知識(shí)、案例分析、課堂討論、評(píng)述總結(jié)等多樣化的教學(xué)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生積極思考，主動(dòng)參與課堂學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。