基于《水污染控制工程》課程教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的探索

許 暉

(江蘇大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

作為環(huán)境工程專業(yè)的一門(mén)核心課程，《水污染控制工程》詳細(xì)闡述了水污染控制技術(shù)的基本概念、理論與方法、水污染控制設(shè)備的設(shè)計(jì)和計(jì)算[1]。該課程主要內(nèi)容包括污水的來(lái)源、性質(zhì)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)生活的后續(xù)影響與危害、預(yù)防措施和策略；本課程的主要內(nèi)容包括廢水的來(lái)源、性質(zhì)、對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)、生活活動(dòng)的影響和危害，防治水污染的方針、策略及技術(shù)；全面系統(tǒng)地介紹了水污染控制各項(xiàng)技術(shù)的定義、原理、過(guò)程動(dòng)力學(xué)及影響因數(shù)；生物處理過(guò)程的數(shù)學(xué)模型；處理工藝流程、工藝參數(shù)、設(shè)備和裝置；國(guó)內(nèi)外研究和發(fā)展的新成果和趨勢(shì)；工程設(shè)計(jì)程序，內(nèi)容及方法；工藝調(diào)試和運(yùn)行控制方法；并列舉了一些設(shè)計(jì)、應(yīng)用實(shí)例。通過(guò)對(duì)具體城鎮(zhèn)污水處理案例分析，使學(xué)生掌握污水處理的基本原理及工藝。通過(guò)對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生得以了解污水水質(zhì)指標(biāo)及排放標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)處理工藝流程、設(shè)備選取及設(shè)計(jì)計(jì)算提供基礎(chǔ)。本課程教學(xué)內(nèi)容豐富，理論與實(shí)踐同等重要。因此，如何協(xié)調(diào)老師教學(xué)與學(xué)生的收獲知識(shí)的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)以及認(rèn)知能力，是該課程在教學(xué)中面臨的巨大挑戰(zhàn)。

1 現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

《水污染控制工程》這門(mén)課程在人才培養(yǎng)中占據(jù)十分重要的地位，課程體系具有邏輯性強(qiáng)、條理性多、知識(shí)點(diǎn)多以及連貫性強(qiáng)等特點(diǎn)，各知識(shí)點(diǎn)緊密聯(lián)系，相互交叉且相對(duì)獨(dú)立[3]。現(xiàn)有課程體系包括理論講授(48學(xué)時(shí))、課程實(shí)驗(yàn)(16學(xué)時(shí))、課程設(shè)計(jì)(2周)以及工程實(shí)踐(2周)四部分組成。其中理論講授包括物理控制法、化學(xué)控制法、物化控制法和生化控制法。其中物理控制法包括：沉淀法、均化法、攔截法、過(guò)濾法、離心分離法等；化學(xué)控制法包括：混凝法、中和法、化學(xué)沉淀法、氧化還原法以及電化學(xué)法等；物化控制法包括：吸附法、離子交換法、氣浮法、蒸發(fā)與結(jié)晶、萃取法、膜分離法、磁分離法、吹膜法等；生化控制法：好氧生化法以及厭氧生化法。主要講述各種物化處理單元以及各種生物處理單元。然而，在傳統(tǒng)講授過(guò)程中，存在講授模式單一等問(wèn)題。即授課多采用老舊模式，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力方面有所欠缺。學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收較低，并且會(huì)降低學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。課程實(shí)驗(yàn)主要包括：廢水混凝沉淀實(shí)驗(yàn)、氣浮實(shí)驗(yàn)、膜分離試驗(yàn)、廢水生化實(shí)驗(yàn)、自由沉降試驗(yàn)等。課程設(shè)計(jì)主要是：通過(guò)完成上述課程，針對(duì)某一實(shí)驗(yàn)要求完成所需工藝選擇設(shè)計(jì)以及工程制圖。工程實(shí)踐包括：認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)。

該課程教學(xué)中存在以下問(wèn)題：(1)課堂教學(xué)過(guò)多依賴多媒體。授課多采用PPT和老師講述為主，很少有板書(shū)的現(xiàn)象，這樣會(huì)使師生間缺乏互動(dòng)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，影響老師教學(xué)質(zhì)量；(2)授課老師缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。大量剛從高校畢業(yè)的年輕老師講授本課程，盡管其科研能力出眾，但是實(shí)際操作能力欠缺，導(dǎo)致教出來(lái)的學(xué)生難以適應(yīng)現(xiàn)實(shí)社會(huì)需求；(3)實(shí)習(xí)形式化且單一。該課程因其學(xué)時(shí)短、實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)少且不穩(wěn)定，這很大程度上使學(xué)生自主設(shè)計(jì)能力得到了削弱；四，大班級(jí)教課，實(shí)驗(yàn)走過(guò)場(chǎng)。

2 改革目標(biāo)及探索

《水污染控制工程》作為環(huán)境工程專業(yè)的一門(mén)必修課，全面系統(tǒng)地介紹了水污染控制的基本概念、理論和方法，是環(huán)境工程專業(yè)課程體系的核心組成。該課程的主要改革目標(biāo)分為三部分：專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì)。

專業(yè)知識(shí)目標(biāo)：了解我國(guó)水污染現(xiàn)狀，了解污水處理系統(tǒng)的功能及組成，熟悉各組成部分的特點(diǎn)與功能。理解污水處理系統(tǒng)重要概念，了解污水處理系統(tǒng)的原理，掌握主要處理系統(tǒng)的特點(diǎn)，了解污水中雜質(zhì)種類(lèi)與性質(zhì)，了解水污染與自凈以及污水排放標(biāo)準(zhǔn)；掌握污水的物理、化學(xué)處理理論基礎(chǔ)，了解沉淀的基礎(chǔ)理論。熟悉格柵、沉砂池、沉淀池、隔油池以及氣浮池的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法，了解中和法、化學(xué)混凝法、化學(xué)沉淀法、氧化和還原法、吸附法、離子交換法、萃取法、膜析法以及超臨界處理等水處理的基本原理及主要工藝、相關(guān)設(shè)備及其在水處理中的應(yīng)用；掌握污水的生物處理方法，了解好氧與厭氧生物處理的理論基礎(chǔ)，掌握活性污泥法、生物膜法、穩(wěn)定塘及土地處理法原理、特點(diǎn)，掌握上述污水處理系統(tǒng)的代表性工藝，掌握氧化溝、SBR、AB法處理系統(tǒng)的工作原理及特征，了解并掌握A/O、A2/O工藝等的新發(fā)展以及工藝特征，掌握各種污水處理工藝的運(yùn)行及脫氮除磷原理，了解其工藝設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理；了解污泥的處理、處置與利用的一般方法及工藝流程，掌握污泥濃縮、調(diào)理、穩(wěn)定、干化等各污泥處理的特點(diǎn)及主要設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算；了解污水處理廠設(shè)計(jì)原則、步驟以及工藝流程的選擇，熟悉平面布置與高程設(shè)計(jì)的方法，了解污水處理廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析內(nèi)容以及污水處理廠運(yùn)行和控制。

專業(yè)技能目標(biāo)：運(yùn)用物理、化學(xué)等污水處理知識(shí)，能夠結(jié)合污水的特點(diǎn)選取合適的處理工藝，并進(jìn)行主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算；運(yùn)用污水的生物處理知識(shí)，能夠合理選擇好氧、厭氧、活性污染法、生物膜法、穩(wěn)定塘、土地處理等污水處理技術(shù)，進(jìn)而確定其具體的處理工藝，并對(duì)該工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；運(yùn)用所學(xué)的污泥處理知識(shí)，能夠根據(jù)污泥特點(diǎn)合適選擇處理工藝，并對(duì)所選取的工藝進(jìn)行主要構(gòu)筑物或設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算；運(yùn)用所學(xué)的污水處理廠設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生能夠掌握污水處理廠的設(shè)計(jì)思路、步驟、方法，能夠進(jìn)行污水處理廠的工藝選取、技術(shù)計(jì)算與工程制圖等工作，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。

專業(yè)素質(zhì)目標(biāo)：具有基本的查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)的能力；具備良好的水污染控制工程邏輯思維能力，能夠?qū)λ廴締?wèn)題進(jìn)行分析并解決相關(guān)問(wèn)題；具備基本的從事水污染控制相關(guān)科學(xué)研究的專業(yè)素質(zhì)和技能。

改革目標(biāo)如下：通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握污水處理的基本原理及工藝；了解污水水質(zhì)指標(biāo)及排放標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)處理工藝流程、設(shè)備選取及設(shè)計(jì)計(jì)算提供基礎(chǔ)。為學(xué)生具有解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題的能力。成為迎接未來(lái)挑戰(zhàn)的新型水處理工程師與技術(shù)管理者提供基礎(chǔ)[3]。

同時(shí)，課程目標(biāo)以培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)工程師培養(yǎng)計(jì)劃及專業(yè)定位為導(dǎo)向，通過(guò)理論與設(shè)計(jì)結(jié)合，調(diào)整水污染控制工程實(shí)踐課程教學(xué)模式，使該課程能更好地滿足環(huán)境工程專業(yè)新的實(shí)踐教學(xué)體系[4]。

3 改革思路、內(nèi)容與實(shí)施方案

根據(jù)以上問(wèn)題以及改革目標(biāo)，提出以下改革思路及內(nèi)容[5]。

(1)完善教學(xué)課程內(nèi)容，理論與實(shí)際相結(jié)合。通過(guò)對(duì)工程實(shí)例的分析舉例，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解以及理論聯(lián)系實(shí)際的分析能力；(2)培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。通過(guò)前期對(duì)理論知識(shí)以及案例實(shí)際的講解，后期通過(guò)學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，提出存在的問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)查找資料進(jìn)行分析并給出自己的解決方案；(3)加強(qiáng)教師板書(shū)和多媒體教學(xué)相結(jié)合。通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)視頻的播放，易于學(xué)生理解，增加學(xué)生對(duì)工藝和流程的立體化認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。除此之外，我們應(yīng)該采取啟發(fā)式的教學(xué)方式，對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)性教育。前提是以學(xué)生為主體，通過(guò)結(jié)合學(xué)生的問(wèn)題來(lái)誘發(fā)他們對(duì)著門(mén)課程的興趣。而且，結(jié)合同學(xué)自身周?chē)膶?shí)際問(wèn)題，有針對(duì)性地探討對(duì)水環(huán)境的認(rèn)識(shí)，使其對(duì)問(wèn)題研究分析更透徹。

具體實(shí)施方案可分為多種形式。首先：可以進(jìn)行項(xiàng)目分組制，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作能力。在項(xiàng)目中學(xué)生可以熟悉CAD制圖以及掌握?qǐng)F(tuán)隊(duì)協(xié)助的一些基本經(jīng)驗(yàn)。然后，通過(guò)和外企合作，推進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合。引進(jìn)企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行課堂講授，讓學(xué)生知道所學(xué)可以所用。通過(guò)和這種穩(wěn)定的教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地提供長(zhǎng)期合作，各取所需，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；其次，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)要選用實(shí)際工程案例，解決實(shí)際問(wèn)題，有助于培養(yǎng)學(xué)生舉一反三，提前適應(yīng)環(huán)境。然后，通過(guò)和相關(guān)企業(yè)合作，派學(xué)生到污水處理廠長(zhǎng)期實(shí)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和處理問(wèn)題能力。最后，通過(guò)小組分配解決社會(huì)企業(yè)存在的實(shí)際問(wèn)題，給出自己的解決方案，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

4 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)改革內(nèi)容和目標(biāo)進(jìn)行探索出更適合現(xiàn)代本科生的教授方式及方法。結(jié)合存在的這些問(wèn)題提出合理的改革思路、內(nèi)容以及實(shí)施方案。對(duì)于以工程應(yīng)用為前提的課程學(xué)習(xí)主要在教學(xué)上結(jié)合最新的水污染工程實(shí)例，剖析水污染控制工程的原理，強(qiáng)化理論知識(shí)；在教學(xué)方法上，主要考慮實(shí)際任務(wù)分解和進(jìn)入企業(yè)調(diào)研相結(jié)合的方法。該課程作為一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力，工程設(shè)計(jì)能力有著更高的要求。因此，如何提高學(xué)生自身的素質(zhì)和和競(jìng)爭(zhēng)力，為學(xué)生今后的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，需要教師根據(jù)課程特點(diǎn)，結(jié)合社會(huì)的需求不斷改進(jìn)教學(xué)方法和手段，理論聯(lián)系實(shí)際培養(yǎng)出合格的人才[6-7]。