基于CDIO理論的“污水的物理處理”教學(xué)策略

劉飛 范慧玲

摘? ? 要：傳統(tǒng)教學(xué)模式存在著理論與實(shí)踐能力之間脫節(jié)的現(xiàn)狀，CDIO教學(xué)理論可以改變這種現(xiàn)狀，且有利于提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。文章以“水污染控制工程”的章節(jié)“污水的物理處理”為教學(xué)案例，基于CDIO理論，從構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作等方面，提出“污水的物理處理”的教學(xué)實(shí)施策略。

關(guān)鍵詞：CDIO理論;水污染控制工程;污水的物理處理

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1002-4107（2020）10-0003-03

“水污染控制工程”是環(huán)境工程專業(yè)一門多學(xué)科交叉融合、工程應(yīng)用性極強(qiáng)的專業(yè)主干課程，主要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與綜合素質(zhì)[1-2]。而CDIO教學(xué)模式與“水污染控制工程”的宗旨相同，CDIO工程教育模式作為中國(guó)高等工程教育界重要的教育模式之一，其最大的特點(diǎn)就是以能力培養(yǎng)為本位，注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中實(shí)踐能力的培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的提升，能夠有效地解決當(dāng)前本科工程教育中存在的兩種日益增長(zhǎng)的需求之間的矛盾，即學(xué)生必須掌握更多的技能知識(shí)與必須擁有廣泛的個(gè)人、人際和系統(tǒng)構(gòu)建知識(shí)和技能之間的矛盾[3]。但是目前CDIO理論在“水污染控制工程”教學(xué)方面的研究較少，與課程內(nèi)容相匹配的教學(xué)案例較為缺乏，這嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。因此，基于CDIO理論以“污水的物理處理”作為案例進(jìn)行教學(xué)探討，一方面，對(duì)于教師教學(xué)方法和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變提供一種新的思路;另一方面，在一定程度上改善CDIO在“水污染控制工程”教學(xué)方面的研究較少的現(xiàn)狀，有益于提高環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的工程素質(zhì)。

傳統(tǒng)教學(xué)方式與教學(xué)手段，桎梏了學(xué)生素質(zhì)的發(fā)展。傳統(tǒng)的課堂中，教師傾向于對(duì)學(xué)生單方面地輸入知識(shí)，而忽視了知識(shí)在學(xué)生內(nèi)部的轉(zhuǎn)化。在實(shí)踐教學(xué)過程中更多是學(xué)生機(jī)械地跟著教師完成對(duì)已知結(jié)果的重復(fù)驗(yàn)證，單調(diào)的教學(xué)手段導(dǎo)致學(xué)生很少會(huì)獨(dú)立思考，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這種教學(xué)模式表面上達(dá)到了教學(xué)要求，實(shí)際在培養(yǎng)工程專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維等方面，存在較為明顯的局限性。學(xué)生自主能動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣低，直接影響到對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)的效果和技能的掌握程度，還間接影響到畢業(yè)生的繼續(xù)深造和就業(yè)前景[4]?！八廴究刂乒こ獭钡膬?nèi)容較為復(fù)雜，所學(xué)知識(shí)與實(shí)際案例之間的聯(lián)系不是很緊密，學(xué)生很難將抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體的項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃;加上受教學(xué)模式等因素的影響導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣，自我學(xué)習(xí)的能力也較欠缺，所以學(xué)生的實(shí)踐能力和專業(yè)素質(zhì)不強(qiáng)[5]。

因此，為適應(yīng)社會(huì)對(duì)新型工程人才的要求，改善當(dāng)前教學(xué)中理論知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力之間發(fā)展不平衡的現(xiàn)狀，可以運(yùn)用CDIO的教學(xué)模式，通過實(shí)際項(xiàng)目的完成讓學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，有效提高個(gè)人的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，以及在社會(huì)和企業(yè)環(huán)境中對(duì)產(chǎn)品、系統(tǒng)的創(chuàng)建能力等工程素養(yǎng)。

一、水污染控制工程課程分析

（一）課程性質(zhì)與特點(diǎn)

“污水的物理處理”既是“水污染控制工程”的核心內(nèi)容又是研究方向之一。本章內(nèi)容介紹了在污水處理初級(jí)階段通過物理處理分離污水中的懸浮污染物所采用的方法和工藝流程。在知識(shí)結(jié)構(gòu)安排上充分考慮了學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，依次介紹了格柵、調(diào)節(jié)池、沉砂池、沉淀池這四種主要的物理處理方法以及相對(duì)應(yīng)的污水處理器械的種類與特點(diǎn)，體現(xiàn)出層層遞進(jìn)的特點(diǎn)。但是其教學(xué)內(nèi)容相對(duì)枯燥，缺乏趣味性，且具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。

（二）基于CDIO的教學(xué)目標(biāo)分析

CDIO理念在我國(guó)的研究?jī)?nèi)容和趨勢(shì)，已經(jīng)由教育模式、教學(xué)改革等較為宏觀的主題逐漸滲透到具體學(xué)科的指導(dǎo)中，基于CDIO的教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)著眼于CDIO教學(xué)大綱及12條標(biāo)準(zhǔn)[6]。CDIO教學(xué)大綱包括技術(shù)知識(shí)和推理能力、個(gè)人職業(yè)技能和職業(yè)道德、人際交往技能：團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流、構(gòu)思，設(shè)計(jì)，實(shí)施和運(yùn)行（CDIO）系統(tǒng)等四部分;12條標(biāo)準(zhǔn)：以CDIO為基本環(huán)境、學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定、一體化教學(xué)計(jì)劃、工程導(dǎo)論、設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)、工程實(shí)踐場(chǎng)所、綜合性學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、主動(dòng)學(xué)習(xí)、教師能力的提升、教師教學(xué)能力的提高、學(xué)生考核、專業(yè)評(píng)估等。CDIO教學(xué)大綱將工程師必須具備的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和整個(gè)CDIO全過程能力以逐級(jí)細(xì)化的方式表達(dá)出來，使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統(tǒng)性。CDIO的12條標(biāo)準(zhǔn)對(duì)整個(gè)模式的實(shí)施和檢驗(yàn)進(jìn)行了系統(tǒng)的、全面的指引，使得工程教育改革具體化、可操作、可測(cè)量。所以在CDIO的理論指導(dǎo)下以及本章知識(shí)特點(diǎn)，確定以下教學(xué)目標(biāo)。

1.掌握污水的物理處理相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和工藝流程;2.獨(dú)立收集和整理除教材以外的參考書籍，

了解污水的物理處理前沿技術(shù)的研究方向;3.能參與并完成項(xiàng)目的“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作”整個(gè)過程;4.理解污水的物理處理相關(guān)研究與技術(shù)對(duì)社會(huì)及生態(tài)環(huán)境的重要性。

（三）“污水的物理處理”重難點(diǎn)分析

重點(diǎn)：沉淀的基本理論、氣浮原理、沉砂池和沉淀池特點(diǎn)及工藝流程。

難點(diǎn)：理想沉淀池的構(gòu)建、氣浮原理。

二、CDIO理論下“污水的物理處理”教學(xué)實(shí)施策略

在污水的物理處理課程中實(shí)施 CDIO教學(xué)模式，教學(xué)過程分為兩大板塊，其一為理論教學(xué)板塊，其二是實(shí)踐教學(xué)探究。CDIO教學(xué)模式更加注重實(shí)踐操作以及項(xiàng)目的實(shí)施，所以對(duì)于基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)方法介紹較為簡(jiǎn)略，本節(jié)著重介紹第二板塊，學(xué)生在掌握污水的物理處理方法以及基本過程的基礎(chǔ)上，能夠增強(qiáng)相應(yīng)的操作技能。

（一）基礎(chǔ)知識(shí)與理論教學(xué)

根據(jù)理論課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，著重選擇主要的知識(shí)進(jìn)行介紹，對(duì)于部分教學(xué)內(nèi)容可以采用教學(xué)模型進(jìn)行邊演示邊講解，有利于學(xué)生注意力的集中，比如在學(xué)習(xí)格柵時(shí)，可以采用小型的格柵模型，教學(xué)過程中讓學(xué)生相互傳遞進(jìn)行觀察。在基礎(chǔ)教學(xué)時(shí)也可以采用VR、多媒體等教學(xué)資源輔助教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不能只是被動(dòng)地掌握知識(shí)，而要舉一反三。

四、結(jié)論

基于CDIO理念組織的課程教學(xué)，更加注重學(xué)生對(duì)課程環(huán)節(jié)的參與，在培養(yǎng)工程人才能力方面起到明顯的效果。學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中主動(dòng)構(gòu)建新知，使得實(shí)踐操作不再停留在以往的模仿層次。學(xué)生在獨(dú)立或組內(nèi)交流完成課堂任務(wù)的環(huán)境中，學(xué)習(xí)能動(dòng)性以及人際交流能力能夠有效提高?；贑DIO理念的教學(xué)模式逐漸滲透于各學(xué)科教學(xué)中，但也不是萬能的，在實(shí)踐過程中，針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容需要選擇合適的教學(xué)手段。

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[責(zé)任編輯? 包玉紅]