案例教學(xué)法在“環(huán)境工程原理”課程中的應(yīng)用

何克杰 賀小龍 劉紅盼 陳泉洲

摘 ? 要：“環(huán)境工程原理”是環(huán)境科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)理論性和系統(tǒng)性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，在教學(xué)過(guò)程中引入案例教學(xué)法，有利于培養(yǎng)社會(huì)緊缺的，具備系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)、良好素質(zhì)和綜合能力以及理論聯(lián)系實(shí)踐能力的環(huán)境領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué);環(huán)境工程原理;教學(xué)改革

“環(huán)境工程原理”于2004年被教育部相關(guān)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)確定為高校環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的核心課程，隨后逐漸發(fā)展成為高校環(huán)境科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的必修專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。該課程分析歸納總結(jié)了環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)涉及的水、氣、固廢、環(huán)境凈化和生態(tài)修復(fù)等核心課程的技術(shù)原理，并對(duì)具有共性的基本原理、現(xiàn)象和過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)和深入的闡述，具有較強(qiáng)的理論性和系統(tǒng)性。因此，該課程被認(rèn)為是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生接觸和深入學(xué)習(xí)環(huán)境領(lǐng)域技術(shù)的基石和橋梁[1]。

該課程于2019年秋季在重慶文理學(xué)院首次對(duì)“新工科”環(huán)境科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)，此前，重慶文理學(xué)院用“化工原理”課程作為環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程。盡管兩者涉及的某些基礎(chǔ)原理性知識(shí)具有類(lèi)似性，研究對(duì)象和體系卻有著較大區(qū)別。如“化工原理”關(guān)注的是化工生產(chǎn)過(guò)程中較高濃度的操作條件，而“環(huán)境工程原理”關(guān)注的是環(huán)境污染凈化和控制領(lǐng)域較低濃度的污染物，后者更符合環(huán)境專(zhuān)業(yè)的特色和需求。作為重慶文理學(xué)院一門(mén)新課，該課程自開(kāi)設(shè)以來(lái)將在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的探索階段。本課題旨在闡述“環(huán)境工程原理”教學(xué)中應(yīng)用案例教學(xué)法的可行性及其設(shè)計(jì)實(shí)施方法，以提高該課程的教學(xué)效率和培養(yǎng)具有解決實(shí)際環(huán)境問(wèn)題能力的創(chuàng)新人才。

1 ? ?案例教學(xué)法概況

案例教學(xué)法于1870年起源于美國(guó)哈佛法學(xué)院，并取得顯著的教學(xué)改革成果，受到了教育界的高度關(guān)注，隨后在全球各地得到快速推廣與普及[2，3]。改革開(kāi)放之初，成熟的案例教學(xué)模式開(kāi)始扎根于我國(guó)高等教育，并在各個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的實(shí)踐中取得了廣泛成功。所謂“案例教學(xué)”，顧名思義是一種以案例為主的教學(xué)方法[4，5]，是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容要求，通過(guò)引入合適的生活場(chǎng)景或模擬仿真場(chǎng)景，使學(xué)生置身于案例場(chǎng)景中，甚至產(chǎn)生身臨其境的效果，并根據(jù)實(shí)際教學(xué)內(nèi)容，有針對(duì)性地引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)和案例問(wèn)題相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)討論和分析問(wèn)題，并提出解決問(wèn)題的策略。期間教師要注重與學(xué)生的互動(dòng)，及時(shí)對(duì)學(xué)生的過(guò)程行為給予肯定或評(píng)價(jià)矯正，以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新能力。

案例教學(xué)法主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：首先，以案例為主。案例可以是真實(shí)的生活場(chǎng)景，也可以是虛擬的場(chǎng)景，但必須和教學(xué)內(nèi)容高度一致;其次，強(qiáng)調(diào)師生交流互動(dòng)。案例教學(xué)以學(xué)生主動(dòng)參與為主，教師引領(lǐng)為輔，師生互動(dòng)交流為保障，師生互動(dòng)程度越高，則教學(xué)效率越高;再次，開(kāi)放性。案例教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新能力。同一案例，基于學(xué)生個(gè)體差異性和思維發(fā)散性的不同，學(xué)生可能會(huì)提出不同的解決措施;最后，啟發(fā)性。案例是為教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容服務(wù)的，案例應(yīng)具備引導(dǎo)學(xué)生深思、啟迪學(xué)生思維的功能，進(jìn)而達(dá)到實(shí)際聯(lián)系具體理論，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。

2 ? ?案例教學(xué)法在“環(huán)境工程原理”教學(xué)中的必要性

“環(huán)境工程原理”作為重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生深入學(xué)習(xí)環(huán)境工程領(lǐng)域技術(shù)的基石和橋梁，必須要符合國(guó)家和學(xué)校對(duì)該專(zhuān)業(yè)學(xué)生的人才培養(yǎng)要求。在教育部積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)背景下，重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)是培養(yǎng)環(huán)境污染凈化和控制領(lǐng)域的高層次實(shí)用型人才[6-7]，特別是社會(huì)緊缺的，具備系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)、良好素質(zhì)和綜合能力的環(huán)境領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才。因此，在教學(xué)過(guò)程中，除了讓學(xué)生掌握環(huán)境領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能外，更重要的是使學(xué)生具備以理論知識(shí)為依據(jù)，分析解決實(shí)際環(huán)境工程問(wèn)題的能力。作為一門(mén)理論性強(qiáng)的核心專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，在“環(huán)境工程原理”教學(xué)過(guò)程中如何使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型環(huán)境人才至關(guān)重要，這與案例教學(xué)法的目標(biāo)相一致。因此，在“環(huán)境工程原理”教學(xué)中引入案例教學(xué)法是非常有必要的。

此外，“環(huán)境工程原理”課程知識(shí)體系復(fù)雜、原理性和系統(tǒng)性強(qiáng)、內(nèi)容抽象枯燥和難度大等特點(diǎn)，決定了該課程內(nèi)容與學(xué)生的實(shí)際生活無(wú)太大聯(lián)系，這進(jìn)一步加大了學(xué)生對(duì)知識(shí)內(nèi)容的理解難度。因此，適當(dāng)引入生活案例或者簡(jiǎn)單的虛擬案例，既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化其自主學(xué)習(xí)能力，又能使學(xué)生由淺入深、循序漸進(jìn)，加深對(duì)知識(shí)的認(rèn)知和理解。因此，將案例教學(xué)和“環(huán)境工程原理”教學(xué)相結(jié)合非常有必要。

3 ? ?案例教學(xué)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

在案例教學(xué)法中，案例選擇是關(guān)鍵，案例必須與具體教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系，既能體現(xiàn)“環(huán)境工程原理”的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也能說(shuō)明環(huán)境污染凈化和控制技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的案例才是好案例。環(huán)境工程案例教學(xué)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)出以下4個(gè)方面的內(nèi)容：

3.1 ?案例結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容

案例的優(yōu)劣直接決定了案例教學(xué)的成敗。在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，必須認(rèn)真分析教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，認(rèn)真考慮哪些知識(shí)點(diǎn)引入案例最合適，案例如何擴(kuò)展、延伸到教學(xué)內(nèi)容，案例分析討論和理論教學(xué)的學(xué)時(shí)分配，如何有的放矢地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)案例的分析等，這些都是需要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行考慮的。如首節(jié)緒論課的目的是使學(xué)生明白為什么學(xué)習(xí)“環(huán)境工程原理”，而“環(huán)境工程原理”是學(xué)生接觸的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)都不深。此時(shí)，在進(jìn)行案例設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇學(xué)生較了解的熱點(diǎn)環(huán)境事件，引導(dǎo)學(xué)生做事件應(yīng)急處理人，分析污染物的來(lái)源和去向，提出解決策略，并與事件處理方案對(duì)比，不僅可以使學(xué)生明白“環(huán)境工程原理”的重要性，還能培養(yǎng)其思維創(chuàng)新能力。

3.2 ?案例新穎

教材一般滯后于工程應(yīng)用，因此，案例只有與工程技術(shù)同步，才能使學(xué)生掌握與時(shí)俱進(jìn)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。例如吸收章節(jié)，環(huán)境工程領(lǐng)域吸收法主要用于脫硫脫硝。石膏法是煙氣脫硫應(yīng)用最廣、最成熟的技術(shù)，但其現(xiàn)在面臨著脫硫產(chǎn)物處理處置的問(wèn)題，導(dǎo)致該處理處在轉(zhuǎn)型階段。此時(shí)選擇該案例作為增強(qiáng)吸收傳質(zhì)過(guò)程是不錯(cuò)的，但可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生與新知識(shí)、新技術(shù)脫節(jié)。

3.3 ?案例源于生活場(chǎng)景

“環(huán)境工程原理”涉及的知識(shí)是各種環(huán)境技術(shù)原理具有共性的基本原理知識(shí)，實(shí)際主要應(yīng)用于污水處理廠(chǎng)、火電廠(chǎng)和給排水等方面，與學(xué)生實(shí)際生活契合度較小，選擇這方面的案例較難激發(fā)學(xué)生的興趣。如講授保溫層內(nèi)容時(shí)，可以選擇如何讓學(xué)生將一杯開(kāi)水盡可能維持較高溫度作為案例教學(xué)。此時(shí)，大多數(shù)學(xué)生會(huì)基于生活方式給出使用密封容器或者保溫杯的方法。

3.4 ?案例具有創(chuàng)新啟發(fā)性

根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容，教師可以選擇自己的科研方向或者環(huán)境領(lǐng)域熱點(diǎn)創(chuàng)新技術(shù)作為案例。如在吸附章節(jié)，可以從綠色化學(xué)概念出發(fā)，選擇反向案例展開(kāi)探討，如污水中重金屬用吸附劑是否可以完全去除？教師在和學(xué)生互動(dòng)的過(guò)程中可以從自身科研或全球先進(jìn)技術(shù)角度說(shuō)明現(xiàn)狀以及啟迪學(xué)生改進(jìn)的思路，不僅可以使學(xué)生掌握吸附知識(shí)，還可以激發(fā)其科研創(chuàng)新興趣。

案例教學(xué)的核心是案例的選擇，但案例教學(xué)的高效實(shí)施還需要其他幾個(gè)方面。首先，指導(dǎo)學(xué)生課前積極思考。由于“環(huán)境工程原理”的知識(shí)較深?yuàn)W、難理解，教師在課堂上突然引入案例，學(xué)生可能難以提出專(zhuān)業(yè)性的策略。教師可以把需要引入的案例作為課前作業(yè)，給予學(xué)生充足的時(shí)間預(yù)習(xí)或參閱文獻(xiàn)資料，教師可以有針對(duì)性地在某些方面作一些要求，以引導(dǎo)學(xué)生較全面地查閱。其次，根據(jù)學(xué)生個(gè)體差異性和成績(jī)分布等，合理地安排學(xué)生進(jìn)行分組交流。教師要作好小組交流考評(píng)，制定恰當(dāng)?shù)囊蠛椭贫?，促使盡可能多的學(xué)生參與探討。最后，在進(jìn)行案例教學(xué)時(shí)，教師要積極和學(xué)生互動(dòng)，并及時(shí)對(duì)學(xué)生討論的結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)好的方案給予肯定和鼓勵(lì)，對(duì)錯(cuò)誤的觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行糾正，并選擇合適的時(shí)機(jī)，使教學(xué)過(guò)程從案例分析過(guò)渡到相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容上，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

將案例教學(xué)法應(yīng)用到“環(huán)境工程原理”教學(xué)中，有利于培養(yǎng)具備系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)、良好素質(zhì)和綜合能力的環(huán)境領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)應(yīng)用型人才。選擇合適的案例，以教師為引領(lǐng)，以學(xué)生主動(dòng)參與為主導(dǎo)，以師生互動(dòng)交流為保障，案例教學(xué)法才能取得真正顯著的教學(xué)成效。

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