給水與廢水處理（雙語）課程教學的改革與實踐

孫偉民 孫昕

[摘要]為適應國際化對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新要求，結合西北工業(yè)大學環(huán)境科學專業(yè)的教學實際，從教學內容、教學手段、實踐教學和考核模式四個方面對給水與廢水處理（雙語）課程改革進行了探索課程改革充分調動了學生的積極性和主動性，不斷提高教學質量，取得了良好的教學效果，為培養(yǎng)科學研究與工程實踐復合型人才，發(fā)揮了積極的作用。

[關鍵詞]給水與廢水處理;教學改革;雙語教學

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437（ 2020 ）02-0098-03

給水與廢水處理（雙語）課程的前身是水污染控制工程，該課程是西北工業(yè)大學（以下簡稱“我校”）環(huán)境科學專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，同時也是一門涉及物理、化學、化工、生物（主要是微生物）等學科交叉、工程應用性很強的課程。給水與廢水處理（雙語）課程的建設目標，是培養(yǎng)面向21世紀、具有國際化視野和扎實寬廣專業(yè)基礎的科學研究與工程應用相結合的水處理專業(yè)人才。該門課程經(jīng)過十多年的教學，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為雙語課程。為了更好地服務于教學實踐，我們對該課程從教學內容、教學手段、實踐教學和考核模式四個方面進衙了改革和探索，收到了良好的效果。

一、理順課程體系、優(yōu)化教學內容

給水與廢水處理（雙語）是一門教學內容廣、科學性和工程性都很強的專業(yè)必修課程。在實際教學過程中，給水與廢水處理（雙語）課程的教學不是由一門課程獨立完成的，也不可能由一門課程全部承擔。根據(jù)我校環(huán)境科學專業(yè)的辦學思路，我們以深基礎、寬口徑的培養(yǎng)方向為前提，以培養(yǎng)學生科學研究和工.程素質并重為目的，從課程體系建設人手，將原有的單門課程教學整合為課群體系建設。建立了以給水與廢水處理（雙語）為核心，環(huán)境化學、環(huán)境工程微生物學、化-r原理、化學化工軟件技術（ Au工oCAD）等前導課程，水處理新技術（雙語）、水資源利用與保護、環(huán)境生態(tài)學等后續(xù)拓展課程，水處理基礎實驗、水污染控制工程實驗、水處理創(chuàng)新實驗、水污染控制r程課程設計、認識實習和生產實習等實踐教學環(huán)節(jié)構成的前后貫通、首尾呼應的課群體系。根據(jù)建設要求，我們對課群體系中的相關知識點進行細致分析并重新分配到各門課程中，修改教學大綱。這種課群體系的建設有效地避免了以往多門課程在教學內容上存在交叉、在講授中Jm現(xiàn)遺漏或者銜接不暢等問題，極大地提高了教學效率果。

給水與廢水處理（雙語）作為水赴理課群體系的核心，它具有知識面寬、信息量大，部分內容抽象難懂，工程背景強的特點。這門課程的教與學，對教師和學生來說都是挑戰(zhàn)。為此，教師可以利用各種機會收集污水處理工藝、設備的相關圖片、視頻，通過和企業(yè)的合作加強工程案例的搜集，消化吸收后生動形象地傳遞給學生。通過對水與廢水的物理處理、化學處理、物理化學處理、生化處理、污泥的處理與處置、污水深度處理與資源化利用等板塊的基本原理、基本工藝、設計步驟、設備選型，以及污水處理廠的平面布置和高程布置讓學生對課程有個總體了解，為其將來從事水環(huán)境科學研究或水污染治理工程設計、施工或運行實踐應用打下堅實的理論基礎。水質指標在環(huán)境監(jiān)測里面出現(xiàn)較多，在本課程中刪除，不再詳細介紹。而近些年新出現(xiàn)的水處理納米技術、高級氧化技術、納米材料與技術等放到后續(xù)課程水處理新技術（雙語）課程中進行討論;將水處理生態(tài)技術部分放在環(huán)境生態(tài)學課程中進行講授;將水資源與水循環(huán)、地下水污染與控制部分放在水資源利用保護課程中講授。

二、采用先進的教學方法和手段，提高教學質量

（一）大力推廣雙語教學，提高教學質量

雙語教學是指除了母語教學以外，同時用一門外語作為課堂教學語言以提高專業(yè)知識和披能為主要目標的教學。英語作為一種國際合作交流最常用的語言在我國雙語教學中經(jīng)常被使用。雙語教學的目的是借鑒國外先進的教學理念，使學生能夠熟悉專業(yè)名詞的英語表達方式，掌握用英語描述專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學生使用英語進行思考和交流的習慣，為日益國際化的科學研究與工程實踐奠定堅實的基礎[2l。我們采用雙語教學，將美國麥克希爾教育集團最新m版的《廢水工程》（第五版）作為教材，該書號稱污水處理界的“圣經(jīng)”，在 國際上享有很高的聲譽。與第四版相比，第五版教材容量更大，已經(jīng)超過2000頁，其中的新工藝、新理論都增加了不少。而我們的理論教學課時只有56課時，面面俱到地講解教材內容是不可能的，所以很有必要對教材進行“瘦身”。我們以此教材為參考，進行講義的編寫，在教學中試用，根據(jù)學生的反饋情況再進行修改。同時選取國內同行公認的經(jīng)典教材及新近出版的教材作為參考，比如哈爾濱工業(yè)大學李圭白、張杰院士主編的《水質T程學》（第二版，中國建筑工業(yè)JHJ版社出版）等，供學生課下參考使用，通過英漢對比，強化學習效果。采用浸入式教學法[3]，在課堂上盡量采用英語講課，重點地方用漢語再進行強調。在專業(yè)詞匯表述和一般表述上與國際接軌，使學生在專業(yè)知識的學習和外語的學習兩方面都取得滿意的成績。根據(jù)學生的接受與反饋情況，逐漸升級到純英語教學。

（二）整合現(xiàn)代教育技術和傳統(tǒng)教學手段，進行多樣化、綜合性教學

給水與廢水處理（雙語）是一門理論性和應用性都很強的課程，該課程以提高學生的科研能力和工程素養(yǎng)并重為目標，通過課堂教學使學生通過理論課程的學習，全面、深入地掌握給水與廢水處理中的知識要點。課堂教學時需要介紹工藝、構筑物及設備選型等內容，傳統(tǒng)的教學方法難以充分合理地表達，盡管教師費盡口舌，學生還是似懂非懂，教學效果不盡如人意。運用多媒體課件可以很好地展示工程現(xiàn)場構筑物、設備、圖紙等，為課堂教學提供豐富的教學媒介。除運用多媒體授課外，教師還應綜合運用多種教學方式，將理論講授、課堂討論、課堂提問、工程實例、觀看相關視頻、大作業(yè)、網(wǎng)上互動交流與課后答疑等靈活多樣的教學方法相結合，把教學重點和難點多次以提問的形式引出，讓學生回答，促進師生互動交流，以培養(yǎng)學生主動學習、研究學習的良好習慣[4]。同時，根據(jù)教學的進度，指導學生進行對比、分析、歸納和總結。比如，一個單元學習結束后，指導學生對本單元的知識點進行總結：學完好氧生物處理后，讓學生對活性污泥和生物膜進行對比;學完厭氧生物處理后，讓學生把好氧和厭氧進行對;學完消毒后，對幾種常用的消毒方法進行對比等。

（三）充分利用新媒體技術，促進學生自主學習和互動學習

我們在實施多年網(wǎng)絡輔助教學的基礎上，優(yōu)化網(wǎng)站設計，整合網(wǎng)絡教育資源，為不同層次的學生提供更多的選擇空間[5]。我們設立的本專業(yè)的教學網(wǎng)站——綠色家園，該網(wǎng)站以環(huán)境專業(yè)的教學為主，設立了教育教學、教學研究、學習就業(yè)、環(huán)境科學，環(huán)境工程、環(huán)境材料等板塊，在教育教學欄目下按課程名稱劃分了子版塊;同時兼顧非環(huán)境專業(yè)學生的環(huán)保理念教育，設立了綠色國際、綠色國家、綠色省市、綠水青山、綠色生活、綠色文苑、綠色互聯(lián)等板塊。同時，充分利用新媒體技術，通過00群、微信等建立資源共享平臺，通過微信公眾號為學生推送國內外最新的技術咨詢和信息交流。這不僅是對課堂教學內容的補充，而且大大豐富了學生課后拓展的知識內容，為學有余力的學生提供了必要的信息咨詢和技術幫助，能鼓勵學生進行研究性學習、自主學習和互動學習，學生也可以將相關資料與大家共享。通過搭建師生共享的信息資源平臺，提高了學生的參與度，讓師生的交流和互動制度化、常態(tài)化，最終實現(xiàn)教學相長的目的[6]。同時，這個信息共享平臺也為教師備課提供了豐富的素材，可謂一舉多得。

三、構建“實驗一設計一實習”三位一體的實踐教學模式

在學校和學院的支持下，我們加大師資引進的工作力度，加強學科建設和實驗室建設。教師均具有博士學位，部分教師具有海外博士學位或海外交流學習經(jīng)歷。強化實踐教學環(huán)節(jié)，進一步加大實驗課程開設的力度，構建“實驗一設計一實習”三位一體的實踐教學模式，從整體上走理論與實踐相結合的道路.從大二開始，開設水處理基礎實驗，讓學生對水力學等水處理相關的基礎理論有一個感性的認識。為了實現(xiàn)理論教學工作同步，在大三下學期我們開設了水污染控制工程實驗（16學時）實驗課程。此外，還有水處理創(chuàng)新實驗，這個主要是由學生白由組團，學生根據(jù)白己的興趣愛好在教師的指導下申請大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目。我們實行本科生導師制，無論學生有無創(chuàng)新實驗項目，都可以在導師的指導下進入實驗室，開展創(chuàng)新實驗研究。在此基礎上申請省級或國家大學生創(chuàng)新實驗訓練項目，走可持續(xù)發(fā)展的科研創(chuàng)新之路。水污染控制工程課程設計與理論教學有密切的關系，以前安排在大三期末進行為期兩周的課程設計，由于時間緊而且臨近期末，大部分學生的設計成果存在方案可行性、經(jīng)濟性、圖紙細節(jié)不規(guī)范等多個問題，與實際工程存在一定的差距。我們在課程設計教學過程中，引入PBL（ problem-based learning）教學模式。PBL教學模式以問題為焦點組織學習者進行調查和探究，從而讓學習者了解問題解決的思路與過程，靈活掌握相關概念和知識，進一步培養(yǎng)學習者理解問題、分析問題和解決問題的能力，讓學習者從中獲得解決現(xiàn)實問題的經(jīng)驗，最終形成白主學習的意識和能力[7].改革后，我們將課程設計貫穿到整個學期的理論教學過程中構建“方案設計-工藝計算一圖紙繪制一技術經(jīng)濟一答辯”五合一模塊化的課程設計教學模式。在學期初，公布課程設計任務書，讓學生要求根據(jù)自己的愛好興趣選擇，學生每人選一個課題，互不相同。教師給出，全程的指導性計劃，具體進度由學生白己掌握，每個階段經(jīng)過驗收以后才能進行以下一階段的設計。學生選定題目后，自己查找資料，提出設計方案，畫出工藝流程圖，經(jīng)教師驗收后進行工藝設計計算，之后是圖紙的繪制、技術經(jīng)濟分析，最后進行課程設計答辯，讓學生對自己的設計全過程進行總結。課程設計的成績也是由方案、計算、圖紙、技術經(jīng)濟、答辯等分段給出，最后計算總分。暑假進行的生產實習，是對課程設計的驗證，也是對現(xiàn)場的工藝設計進行評價，對其優(yōu)缺點進行分析。實習能讓學生找出自己的設計與實際工程項目之間的差異及存在的問題，并與現(xiàn)場工程師進行交流探討，這過程能加深學生對工藝設計的理解。生產實習期間，我們住在西安市第三污水處理廠，以該廠為實例進行剖析，對現(xiàn)代化大型污水處理廠的污水、污泥、化驗、機電、中水等單元進行跟班實習，了解現(xiàn)代化大型城市污水處理廠的運行管理;同時以第三污水廠為基礎，選擇了西安市污水處理有限公司下轄的第四、第五、第十污水廠、紡織城污水廠、垃圾滲濾液處理廠和污水公司的分析化驗中心進行參觀學習、探討，了解各廠的亮點，進行研究性學習。分析測試中心擁有一批高尖端的大型儀器設備，學習這些儀器設備的使用方法和操作規(guī)程，能為學生將來從事水污染治理與水環(huán)境保護的科學研究和工程設計、施工和運行管理奠定堅實的基礎，培養(yǎng)學生終身學習的技能、行動技能和社會技能，滿足社會發(fā)展對人才的要求[8]。

四、逐步實施分階段定性定量的考核模式

課程考核不只是檢測學生學習成績的方法，更是學校辦學理念及課程建設水平的集中體現(xiàn)?？己俗鳛槎酱賹W生學習的指揮棒，只是手段，而不是目的。國際化背景下，環(huán)境科學與工程復合型人才在知識、能力及素養(yǎng)培養(yǎng)的全過程都要加強對學生積極性、主動性的培養(yǎng)，讓學生具有提出與解決問題的能力，從而適應社會發(fā)展的要求。為全面實現(xiàn)復合型人才培養(yǎng)的目標，我們對給水與廢水處理（雙語）課程考核模式進行改革，更新考核理念、改革考核方式，摒棄過去以考試為主的考核方式，改變傳統(tǒng)的注重考試、不重視過程的考核方式，提高平時成績的占比，調動學生參與教學過程的積極性，以增強學生的工程實踐能力，實現(xiàn)定量考試與定性考核有機結合，達到既教書育人，義不給學生增加太多負擔的目的[9]。

在和學生溝通的基礎上，課程考核采取如下考核模式：期末成績占70%，平時成績占30%。其中平時成績包括duty report（值日報告，10%），presentantion（課堂匯報，10%），作業(yè)（lO%）。duty report（值日報告），這是每次上課前學生輪流做的，值日報告不限定內容，主要和水處理、環(huán)保關聯(lián)即可。presentamion（課堂匯報），這個匯報是將課程中最重要的知識點梳理出來，讓學生自己總結，上臺演講，然后同學進行討論、打分。這個學生非常重視，他們通過查閱資料，進行總結，做出非常精美的PPT，然后上臺做展示匯報。presentation（值日報告）有效地檢驗了“參與式教學”在這門課程中使用的成果[10]，是學生受益最大的地方，也是最成功的嘗試，學生反映效果非常好，建議以后繼續(xù)堅持。作業(yè)主要是將每個單元的要點進行總結，從而對課程中的重點進行對比、分析、歸納和總結。綜合考慮到學生的承受能力，這次我們沒有進行階段考試或期中考試，以后會逐漸增加單元測試，進一步削弱期末考試的比例。筆者在美國北卡州立大學訪問期間，有幸旁聽了他們的給水與廢水系統(tǒng)課程，他們課程階段考試有3次，學習成績是幾次階段測試成績、平時作業(yè)、課堂成績、課下討論等的最終加權成績，學生要拿到一門課程的學分非常不容易。

五、結論

給水與廢水處理（雙語）課程是國際化背景下學生科學素養(yǎng)與工程素養(yǎng)綜合訓練的課程。這門課程具有容量大、時間緊、綜合性強等特點。我們對教學內容、教學手段、實踐教學和課程考核等方面進行了一些探索，取得了較好的效果。但和國內外同類優(yōu)質課程相比，還有較大差距。這需要在實踐中不斷探索、改進，以適應新形勢下課程教學的要求，為社會培養(yǎng)具有國際化素養(yǎng)的綜合性創(chuàng)新型科學研究與工程技術復合型人才。

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[責任編輯：陳明]

[收稿時間]2019-03-07

[基金項目]西北工業(yè)大學2016年教學與考核模式改革課程項目（給水與廢水處理（雙語））。

[作者簡介]孫偉民（1972-），男，河南洛陽人，研究生學歷，博士，講師，研究方向：污水處理與資源化利用。