《水污染控制工程》課程教學(xué)改進(jìn)與評(píng)價(jià)研究

閆金霞,宋剛福,成慶利,郭宇杰,李 威,付艷峰

(1.華北水利水電大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院，河南 鄭州 450046；2.河南華北水利水電勘察設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州 450011)

《水污染控制工程》是環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課。本課程系統(tǒng)地介紹了國家有關(guān)水污染防治的技術(shù)政策、污染控制技術(shù)的原理和方法、污染控制設(shè)備的設(shè)計(jì)和計(jì)算等。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握城鎮(zhèn)污水處理的基本原理、工藝和方法；能夠根據(jù)污水的水質(zhì)指標(biāo)以及排放標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)實(shí)際的處理需要設(shè)計(jì)工藝流程、進(jìn)行設(shè)備選型以及構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算，為后續(xù)工程技術(shù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和今后從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。作者基于對(duì)《水污染控制工程》課程十余年的教學(xué)研究實(shí)踐，針對(duì)該課程目前現(xiàn)狀和存在問題，提出了課程教學(xué)改進(jìn)方法和建議，探討了課程教學(xué)評(píng)價(jià)方式，以期為提高本科生課程教學(xué)水平、培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的優(yōu)秀本科畢業(yè)生提供參考與借鑒。

1 《水污染控制工程》相關(guān)課程概述

華北水利水電大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院《水污染控制工程》課程主要包含課堂講授和課程設(shè)計(jì)兩部分，其他相關(guān)的課程有實(shí)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。實(shí)驗(yàn)部分由環(huán)境實(shí)驗(yàn)中心承擔(dān)，內(nèi)容包括顆粒自由沉淀、曝氣充氧、污泥性質(zhì)測定、容器壓力氣浮、混凝及城市污水處理模擬實(shí)驗(yàn)等，共30學(xué)時(shí)。認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)安排在第四學(xué)期，為期2周，地點(diǎn)為城鎮(zhèn)污水處理廠。本文重點(diǎn)探討該課程課堂講授和課程設(shè)計(jì)兩部分。

2 《水污染控制工程》課程講授現(xiàn)狀及存在問題

2.1 《水污染控制工程》課堂講授現(xiàn)狀

我校《水污染控制工程》課程所用教材為張自杰主編《排水工程》(下)第五版。該教材系統(tǒng)介紹了城市污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)、水體自凈的基本規(guī)律、城鎮(zhèn)污水的物理、生物處理與深度處理工藝、污泥的處理與處置等內(nèi)容。水處理技術(shù)發(fā)展日新月異，而教材的更新相對(duì)較慢。這就需要教師不斷調(diào)研資料，補(bǔ)充最新理論和技術(shù)，提高學(xué)生對(duì)新方法、新技術(shù)的認(rèn)知[1]。如傳統(tǒng)的脫氮工藝，采用硝化反硝化工藝，最新的技術(shù)如厭氧氨氧化、短程亞硝酸鹽氧化等理論工藝，在講解時(shí)加以補(bǔ)充，學(xué)生對(duì)這些新的知識(shí)點(diǎn)好奇心很強(qiáng)，很容易掌握。

課程授課方式為課堂講授，采用黑板板書與PPT相結(jié)合。該課程污水處理構(gòu)筑物和工程設(shè)備較多，多媒體輔助教學(xué)能取得較好效果。在開始介紹構(gòu)筑物及其類型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，通過動(dòng)畫與仿真視頻展示其運(yùn)行方式，配以水流方向示意；然后采用大量細(xì)節(jié)圖片，展示如進(jìn)出水管、出水堰、溢流槽、排泥裝置等。例如講解曝氣沉砂池時(shí)，采用動(dòng)畫方式講解曝氣沉砂池工作流程，學(xué)生可以很直觀的看到曝氣沉砂池的水砂分離、排砂過程。對(duì)曝氣沉砂池的具體構(gòu)造，也有清晰的認(rèn)知。

但對(duì)一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)筑物或設(shè)備，這種直觀的講解方式仍然 效果不佳，因?yàn)檫@需要較強(qiáng)的抽象思維和空間思維才能理解[2]，學(xué)生掌握仍有難度。另外，個(gè)別學(xué)生上課時(shí)玩手機(jī)，對(duì)旁邊的學(xué)生造成干擾，影響其他學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

2.2 課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及存在問題

課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)的重要一環(huán)，它是連接基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)際的橋梁和紐帶[3]。課程設(shè)計(jì)開始前幾周，老師會(huì)將課程設(shè)計(jì)任務(wù)書發(fā)給學(xué)生，附有設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)內(nèi)容等。設(shè)計(jì)周第一天，設(shè)計(jì)老師講解具體設(shè)計(jì)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)說明書編寫、設(shè)計(jì)圖紙繪制等內(nèi)容。此后每天進(jìn)行答疑，指導(dǎo)學(xué)生利用相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，查閱工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，網(wǎng)上檢索相關(guān)圖書、電子資料，完成課程設(shè)計(jì)。在此過程中，學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立完成城鎮(zhèn)污水處理廠工藝流程的選擇，主體構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算、相關(guān)設(shè)施設(shè)計(jì)及選型、水力計(jì)算、污水處理廠平面布置和高程布置等內(nèi)容。因此，通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)生能夠綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，解決實(shí)際問題；熟悉環(huán)境工程工程設(shè)計(jì)的基本程序和設(shè)計(jì)方法，并提高使用各種規(guī)范及設(shè)計(jì)資料的能力，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算及繪圖能力。

但在課程設(shè)計(jì)過程中，存在如下問題：(1)個(gè)別學(xué)生不認(rèn)真做，也不請(qǐng)教同學(xué)和老師，抄襲別人的成果，有時(shí)甚至錯(cuò)別字都一樣。(2)盡管課設(shè)期間每天答疑一上午，還是有部分學(xué)生的設(shè)計(jì)成果錯(cuò)誤較多，學(xué)生意識(shí)不到自己錯(cuò)誤在哪里，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)接著犯同樣的錯(cuò)誤。

3 《水污染控制工程》課程改進(jìn)方法

3.1 《水污染控制工程》課堂講授改進(jìn)方法

盡管課堂上采用板書結(jié)合PPT對(duì)構(gòu)筑物進(jìn)行講解，但對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)筑物或設(shè)備，學(xué)生掌握仍有難度。為了提高教學(xué)效果，學(xué)院購置了一批構(gòu)筑物模型，模擬構(gòu)筑物工藝流程，如A2O水處理模擬裝置，離子交換除鹽裝置，壓力容器氣浮裝置等。在課堂上先講解主要構(gòu)筑物的構(gòu)造，然后帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)體模型，加深學(xué)生對(duì)構(gòu)筑物的理解，從而達(dá)到真正掌握。另外，為了讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐，編制《水污染控制工程》實(shí)踐案例，與教材同步，講解構(gòu)筑物時(shí)讓學(xué)生參照實(shí)踐案例，了解主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)，主要附屬設(shè)施的型號(hào)、臺(tái)數(shù)等情況，對(duì)構(gòu)筑物整體有全面的認(rèn)知。第三，多采用互動(dòng)式教學(xué)。在課堂講解時(shí)，觀察學(xué)生是否跟上老師講解，調(diào)整講課速度。采用提問方式檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握情況，促使學(xué)生復(fù)習(xí)，提高上課專注度。采用播放構(gòu)筑物流程動(dòng)畫、適時(shí)插入幽默語言等方式活躍課堂氣氛，提高上課效果。

3.2 課程設(shè)計(jì)改進(jìn)方法

為了達(dá)到較好課程設(shè)計(jì)效果，課程第一天詳細(xì)講解課程設(shè)計(jì)的步驟、需要完成的任務(wù)、設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書的編寫、設(shè)計(jì)圖紙繪制等事項(xiàng)，然后每天固定時(shí)間到設(shè)計(jì)教室答疑，并點(diǎn)名查看設(shè)計(jì)進(jìn)展情況，對(duì)一些不到設(shè)計(jì)教室、不主動(dòng)提問的學(xué)生，重點(diǎn)查看其設(shè)計(jì)計(jì)算情況，督促學(xué)生認(rèn)真完成課程設(shè)計(jì)。為了防范學(xué)生之間相互抄襲，制定題目時(shí)，每小組一題，設(shè)計(jì)的水量和水質(zhì)參數(shù)不同，并且每一組在選擇工藝時(shí)，盡量不要重復(fù)。修改設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，盡管在答疑時(shí)一再強(qiáng)調(diào)，一些同學(xué)仍然犯錯(cuò)誤，如平面布置圖中，生活區(qū)設(shè)置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向；廠區(qū)沒有設(shè)置道路，或者道路過于寬闊；構(gòu)筑物之間的布置過于松散，不緊湊；沒有標(biāo)注比例尺；高程圖整體布局不合理等。這些問題沒有及時(shí)反饋給學(xué)生，導(dǎo)致在后續(xù)做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，錯(cuò)誤再現(xiàn)。建議學(xué)生課設(shè)成果完成后，組織幾個(gè)本專業(yè)教師，讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)成果現(xiàn)場答辯，及時(shí)全面的將出現(xiàn)的錯(cuò)誤告訴學(xué)生，修改后的設(shè)計(jì)成果再統(tǒng)一提交。

4 《水污染控制工程》課程評(píng)價(jià)方法

目前課程按照平時(shí)成績+考試成績的方式進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，其中平時(shí)成績占20%，考試為閉卷考試，卷面成績占80%。平時(shí)成績主要依據(jù)平時(shí)作業(yè)的完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，每次作業(yè)全部批改，依據(jù)答案評(píng)判優(yōu)良中差，綜合幾次作業(yè)的情況，計(jì)算平均分得出最終平時(shí)成績。在批改學(xué)生作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)個(gè)別學(xué)生為了應(yīng)付作業(yè)，在上課期間補(bǔ)寫作業(yè)，甚至抄襲別人作業(yè)，竟連錯(cuò)誤的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)都一樣，僅憑單向的有限信息對(duì)學(xué)生所做的教學(xué)評(píng)價(jià)是比較片面的。另外，課堂授課規(guī)模為50～60人，教師無法全面對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行有效連續(xù)評(píng)價(jià)[4]，如何采取措施調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，促使學(xué)生認(rèn)真聽講，提高課堂教學(xué)效果，需要進(jìn)一步思量。

課程設(shè)計(jì)目前主要按照設(shè)計(jì)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)成果主要為設(shè)計(jì)計(jì)算書、設(shè)計(jì)說明書、平面布置圖和高程圖，其中設(shè)計(jì)計(jì)算書和說明書各占30%，平面布置圖和高程圖各占20%。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，要求學(xué)生每天到設(shè)計(jì)教室，教師每天在固定時(shí)間進(jìn)行答疑，除此之外，學(xué)生之間往往互相借鑒和交流，有的甚至是抄襲，這使僅僅通過提交的設(shè)計(jì)成果評(píng)價(jià)學(xué)生的結(jié)果令人質(zhì)疑，也容易挫傷認(rèn)真做設(shè)計(jì)學(xué)生的積極性。單一的評(píng)價(jià)方式不適合實(shí)踐類教學(xué)評(píng)價(jià)，也不利于對(duì)創(chuàng)新型學(xué)生的培養(yǎng)。

5 《水污染控制工程》課程評(píng)價(jià)改進(jìn)方法

為了激發(fā)學(xué)生上課興趣，把學(xué)生上課期間表現(xiàn)納入評(píng)價(jià)體系，并提高平時(shí)成績比例，如平時(shí)成績占30%，卷面成績占70%。平時(shí)成績由課堂考勤、平時(shí)作業(yè)、學(xué)習(xí)態(tài)度(包括課堂提問、回答問題、是否注意聽講等)三部分組成。每次或隔周課間點(diǎn)到，缺勤扣分，扣完為止。課前進(jìn)行課程回顧，隨機(jī)點(diǎn)名找學(xué)生回答問題，檢查學(xué)生知識(shí)掌握程度，課堂認(rèn)真聽講、積極回答老師問題等酌情加分，上課講話、玩手機(jī)酌情減分。作業(yè)根據(jù)上交次數(shù)和質(zhì)量確定得分。

課程設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)加入了平時(shí)成績，包含每天考勤、設(shè)計(jì)每天進(jìn)展情況、學(xué)習(xí)態(tài)度等，占20%，設(shè)計(jì)計(jì)算書和說明書各占20%，平面布置圖和高程圖各占20%。對(duì)設(shè)計(jì)抄襲零容忍，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

這兩種方式均考慮了學(xué)習(xí)過程的有效性，將學(xué)習(xí)過程與結(jié)果同時(shí)納入評(píng)價(jià)體系，使評(píng)價(jià)結(jié)果更為全面。

6 實(shí)施效果與體會(huì)

改進(jìn)的授課方法及評(píng)價(jià)方法已在環(huán)境工程2015級(jí)使用，效果良好。很多同學(xué)反映，學(xué)習(xí)了構(gòu)筑物的構(gòu)造，對(duì)構(gòu)筑物認(rèn)知較為模糊，但看完P(guān)PT動(dòng)畫及實(shí)體模型后，對(duì)水處理構(gòu)筑物的構(gòu)造及工藝流程有著清晰的認(rèn)知?！端廴究刂乒こ獭穼?shí)踐案例的同步使用，讓學(xué)生了解實(shí)際的工程設(shè)計(jì)案例情況，對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠工藝流程有著更為全面和深刻的理解。平時(shí)課堂表現(xiàn)納入評(píng)價(jià)體系后，學(xué)生上課的積極性提高了，課前復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容的習(xí)慣得以加強(qiáng)，課程知識(shí)掌握的更牢固。尤其是課程設(shè)計(jì)，每天在設(shè)計(jì)教室，學(xué)生之間討論的積極性很高，討論不出結(jié)果時(shí)，再問老師，從學(xué)生提問的問題大致可以判斷學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和深入程度。對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行答辯，當(dāng)面指出錯(cuò)誤，學(xué)生能及時(shí)修改錯(cuò)誤地方，加深記憶，后續(xù)做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)不會(huì)再犯同樣的錯(cuò)誤?？傊?，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)效果明顯提升，但該課程仍需要在以下幾方面予以完善。

(1)水處理技術(shù)發(fā)展迅速，需不斷更新完善課程及實(shí)踐案例內(nèi)容，進(jìn)一步提高課程教學(xué)實(shí)用性。

(2)建立學(xué)生自測系統(tǒng)，在課后練習(xí)，復(fù)習(xí)檢測每單元知識(shí)的掌握程度。

(3)完善課程評(píng)價(jià)體系，改變過度注重結(jié)果，忽視過程的評(píng)價(jià)體系，使評(píng)價(jià)結(jié)果更全面合理。