環(huán)境工程專業(yè)水污染控制工程“金課”建設(shè)

楊偉華 賈文林 趙爽

摘 ?要：在教育部明確提出“淘汰水課、打造金課”的背景下，深入思考“金課”的“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，從授課內(nèi)容、授課方式、考評方式三個方面探討了水污染控制工程課程的“金課”建設(shè)，以期為環(huán)境工程專業(yè)課的教學(xué)改革提供有益參考。

關(guān)鍵詞：水污染控制工程;金課;建設(shè);教學(xué)改革

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）33-0069-04

Abstract： Under the background that the Ministry of education clearly put forward "eliminating water course and creating golden course"， the "advanced， innovation and challenge" criteria of "golden course" was deeply considered. Combined with the talent training goal of environmental engineering technology major， the construction of "golden course" of "Water Pollution Control Engineering" was discussed from three aspects of teaching content， teaching method and evaluation method. All these will provide useful reference for the teaching reform of environmental engineering specialized course.

Keywords： Water Pollution Control Engineering; golden course; construction; teaching reform

隨著人類物質(zhì)文明的高度發(fā)展，國家、社會和個人對環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的要求達(dá)到了前所未有的程度。中共十九大報告指出，必須樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)理念。實現(xiàn)藍(lán)天碧水凈土更是環(huán)境工程專業(yè)的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。水資源是人類賴以生存的生命之源，我國水資源人均占有量少，而生活污水和生產(chǎn)廢水導(dǎo)致的水污染對人類生存構(gòu)成重大威脅。水污染控制工程是環(huán)境工程專業(yè)的核心課程，目標(biāo)是使學(xué)生理解和掌握水污染控制的具體工藝方法和實際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生水污染治理能力和開展水污染控制科學(xué)研究能力。傳統(tǒng)專業(yè)課教學(xué)中，學(xué)生的專業(yè)課成績一般都比較高，但用人單位反饋，畢業(yè)生的實踐能力比較弱，在解決污水處理的實際問題時，表現(xiàn)為無從下手、難以實施。究其原因，當(dāng)前人才培養(yǎng)中存在一定程度的重知識、輕應(yīng)用、少實踐、缺創(chuàng)新，忽視實踐能力培養(yǎng)的問題，致使與工程應(yīng)用的社會需求脫節(jié)[1]。另外畢業(yè)生的敬業(yè)精神、責(zé)任感和心理承受能力等素質(zhì)也不能滿足社會需求[2]。新的時代要求環(huán)境工程專業(yè)課教學(xué)必須改革，真正實現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)三位一體的人才培養(yǎng)目標(biāo)。提升高階性、突出創(chuàng)新性、增加挑戰(zhàn)度是新時代本科課程建設(shè)的基本原則，這也正是“金課”的“兩性一度”[3]。按照“金課”的“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)，本文從授課內(nèi)容、授課方式、考評方式三方面探討水污染控制工程課程的“金課”建設(shè)措施，以期為環(huán)境工程專業(yè)課的教學(xué)改革提供有益參考。

一、內(nèi)容建設(shè)——擴(kuò)充實踐性、前沿性與思政內(nèi)容

污水處理的實時性、發(fā)展性較強，因此在教學(xué)中除了傳授本門課程的核心內(nèi)容外，還需動態(tài)更新教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)充實踐案例及前沿研究內(nèi)容，使之能夠反映污水處理的時代性和前沿性。同時融入思政內(nèi)容，落實立德樹人根本任務(wù)，滿足知識、能力、素質(zhì)三位一體協(xié)調(diào)發(fā)展的人才培養(yǎng)要求。

（一）擴(kuò)充實踐性內(nèi)容，提升應(yīng)用能力

學(xué)以致用是專業(yè)課教學(xué)的重要目標(biāo)。擴(kuò)充實踐性內(nèi)容，學(xué)以致用，提升能力。在水污染控制工程課程傳統(tǒng)教學(xué)中，更多的是污水處理理論、方法和經(jīng)典工藝的講解，關(guān)注的是學(xué)生的理解和記憶，較少涉及污水處理實際案例的分析討論，導(dǎo)致理論與實踐脫節(jié)。因此，在水污染控制工程“金課”建設(shè)中，教師要不斷搜集整理污水處理的時代典型案例，建立“污水處理工程案例集”。在教學(xué)過程中要適時引入案例，例如：在污水物理處理內(nèi)容的教授中，提供沉淀池、隔油池、氣浮池的工程案例。在講授污水的化學(xué)與物理化學(xué)處理內(nèi)容時，提供鳥糞石沉淀法脫氮除磷在世界最大污水處理廠的應(yīng)用、混凝沉淀及膜處理法在電廠污水處理中的應(yīng)用等案例。在污水生物處理內(nèi)容教學(xué)中，提供一些生物同步脫氮除磷工程案例，氧化溝脫氮工藝的低成本改造案例，曝氣氧化塘、人工濕地在農(nóng)村污水處理中的應(yīng)用案例等，讓學(xué)生分析各案例中處理應(yīng)用存在的問題及解決方法。在學(xué)習(xí)污泥處理內(nèi)容時，提供污泥堆肥的工程案例，避免二次污染等。在污水處理課程設(shè)計中，提供一些實際設(shè)計案例，如同時滿足高脫氮要求和用地緊張的集約污水處理廠設(shè)計案例，服務(wù)長江大保護(hù)戰(zhàn)略的超大型污水處理廠設(shè)計案例，以及特大型污水處理廠運行維護(hù)的案例，加強學(xué)生知識的綜合應(yīng)用能力?？傊?，通過分析、思考、討論、總結(jié)案例，提高學(xué)生知識應(yīng)用能力，使所學(xué)知識“活”起來。

（二）擴(kuò)充前沿性內(nèi)容，提升創(chuàng)新能力

在“金課”教學(xué)中還需將水污染控制方面的學(xué)術(shù)研究、科技發(fā)展前沿成果引入課程，讓學(xué)生了解專業(yè)最新動向，拓寬專業(yè)視野，開拓思維，激發(fā)探索創(chuàng)新。例如：在學(xué)習(xí)污水生物處理內(nèi)容時，提供具有節(jié)能降耗和環(huán)境友好獨特優(yōu)點的厭氧氨氧化生物脫氮技術(shù)的前沿研究成果，具體如不同的厭氧氨氧化工藝研究;碳氮比、溫度等因素影響厭氧氨氧化的研究;厭氧氨氧化菌的生理學(xué)、微生物組學(xué)、微生物群落相互作用、微生物生態(tài)學(xué)的研究;厭氧氨氧化顆粒污泥中胞外多聚物的成分、結(jié)構(gòu)、作用及控制策略等的前沿研究;節(jié)能降耗強化脫氮工藝的氧化溝改造研究;基于保氮保磷理念下人工濕地的運用研究等等。在污水化學(xué)處理方法學(xué)習(xí)中，引入國內(nèi)外學(xué)者針對抗生素、消毒副產(chǎn)物等內(nèi)分泌干擾物，采用真空紫外/過氧化氫工藝高級氧化技術(shù)降解新型難降解有機(jī)污染物的最新研究進(jìn)展。在污水物理化學(xué)處理方法學(xué)習(xí)中，帶領(lǐng)學(xué)生了解膜分離技術(shù)應(yīng)用過程中膜制備、膜分離等當(dāng)今水處理前沿技術(shù)難題。通過補充學(xué)習(xí)前沿應(yīng)用內(nèi)容，讓學(xué)生感受到專業(yè)課知識并不是僅限書本的簡單易懂理論，從理論到應(yīng)用需要許多科研攻關(guān)，激發(fā)學(xué)生要不斷探索、不囿于書本內(nèi)容、不做“井底之蛙”的精神。隨著時代的發(fā)展，學(xué)生意向讀研的比例越來越高，通過對污水處理前沿成果的了解，有助于他們選擇讀研方向。在“金課”建設(shè)中，教師要及時更新“污水處理前沿成果集”，使學(xué)生所學(xué)知識“新”起來。

（三）融入思政內(nèi)容，提升素質(zhì)

立德樹人是教育的根本任務(wù)[4]。在專業(yè)課教學(xué)中，通過鮮活的例子，教導(dǎo)學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)工程技術(shù)人員和科研人員的成果，還要學(xué)習(xí)他們的愛崗敬業(yè)、腳踏實地、勇于擔(dān)當(dāng)?shù)绕焚|(zhì)，喚醒學(xué)生的責(zé)任感和使命感，從而自覺提升自身能動性，以“潤物細(xì)無聲”的方式實現(xiàn)對學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)更是事半功倍。例如，在介紹生物脫氮除磷、水環(huán)境治理新材料、膜技術(shù)等領(lǐng)域在我國所取得的輝煌成績案例時，強調(diào)我國科學(xué)家堅持不懈、百折不撓、銳意進(jìn)取的精神，從而提升道路自信、理論自信、制度自信和文化自信，激勵學(xué)生為“美麗中國”而不斷努力。在學(xué)習(xí)“污水排放標(biāo)準(zhǔn)”時，強調(diào)“達(dá)標(biāo)排放”，剖析“偷排”現(xiàn)象，使學(xué)生深刻領(lǐng)悟社會主義核心價值觀中的“法治”及“誠信”。傳統(tǒng)教學(xué)中也會插入思政內(nèi)容，但往往都是臨場發(fā)揮。課程思政要求在教學(xué)設(shè)計階段就構(gòu)思好什么樣的思政元素可以融入到自己的課堂中，在什么位置融入最為妥當(dāng)，而不是完全依靠課堂的臨場發(fā)揮。需要教師在備課階段就要準(zhǔn)備好相關(guān)資料以及思考如何做好語言表達(dá)，做到有備而來，使得學(xué)生在上課過程中積極參與并感受到其中蘊含的政治思想與哲理。

二、課堂建設(shè)——線上線下混合

為實現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)三位一體協(xié)調(diào)發(fā)展的人才培養(yǎng)要求，上文對水污染控制工程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了擴(kuò)充，但在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下是無法完成上述內(nèi)容的，畢竟教學(xué)課時有限，并且地方本科院校教學(xué)中，普遍存在學(xué)生上課缺乏興趣、學(xué)習(xí)不積極主動，課堂缺乏有效互動等現(xiàn)象，因此改革傳統(tǒng)教學(xué)模式勢在必行。

美國當(dāng)代著名心理學(xué)家、教育家布盧姆將教學(xué)活動的整體目標(biāo)分為認(rèn)知、情感、心理活動三大領(lǐng)域。其中認(rèn)知領(lǐng)域又分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造六個層次目標(biāo)[5]，記憶和理解屬于低級認(rèn)知層次;分析、評價和創(chuàng)造屬于較高認(rèn)知層次。

布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域教學(xué)目標(biāo)的六個層次，不僅強調(diào)了對基礎(chǔ)和基本概念的理解和應(yīng)用，更重要的是注重對學(xué)生分析問題、解決問題能力及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式主要完成的是記憶、理解及部分應(yīng)用學(xué)習(xí)能力。借助現(xiàn)代信息化技術(shù)，采用線上線下混合教學(xué)模式，有助于改善傳統(tǒng)課堂教學(xué)中分析、評價和創(chuàng)新能力培養(yǎng)欠缺的情況，建設(shè)學(xué)生用心學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、完整學(xué)習(xí)的“金課”課堂。

（一）線上課堂，完成淺層認(rèn)知

線上教學(xué)利用先進(jìn)信息技術(shù)和手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，獲取知識方便，適用于不同學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)程度的學(xué)生。SPOC（小規(guī)模在線課程）是通過設(shè)計和利用優(yōu)質(zhì)的MOOC（大規(guī)模在線課程）資源，建立的適合本校學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容和模式[6]。目前我們開設(shè)的水污染控制工程課程在線開放課程已在大學(xué)MOOC平臺開設(shè)五期，選課總?cè)藬?shù)超過了一萬八千余人，課程具有重內(nèi)容、精制作、廣討論等特點，受到學(xué)習(xí)者廣泛好評?；谒廴究刂乒こ淘诰€開放課程開展線上SPOC教學(xué)活動，同時也將同課程其他優(yōu)秀視頻資源選擇性融入我們的SPOC教學(xué)中。

水污染控制工程課程線上SPOC教學(xué)包含視頻、文檔、隨堂測驗、單元測驗、單元作業(yè)、討論等內(nèi)容。視頻內(nèi)容除了教師出鏡的微課視頻外，還有大量展示污水處理構(gòu)件結(jié)構(gòu)與原理的動畫視頻，這些都利于學(xué)生對基礎(chǔ)知識的記憶、理解與掌握。學(xué)生學(xué)習(xí)視頻后，通過線上測驗及作業(yè)檢測學(xué)習(xí)效果。同時，線上SPOC還設(shè)有討論區(qū)專欄，教師、學(xué)生均可在討論區(qū)進(jìn)行提問和解答，實現(xiàn)師生、生生之間的互動。傳統(tǒng)課堂授課，受課堂時間、內(nèi)容的限制，給予學(xué)生提問的機(jī)會很少，故學(xué)生在教師講解過程中出現(xiàn)的一些不理解問題得不到充分解決。而線上討論區(qū)能及時滿足學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的交流期望和需求，提高學(xué)習(xí)效果。另外，線上學(xué)習(xí)具有移動化、可反復(fù)等優(yōu)勢，學(xué)生可根據(jù)自身理解的程度反復(fù)學(xué)習(xí)，不受時空限制，滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求。線上SPOC教學(xué)能較好地完成基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，這樣節(jié)省出線下課堂時間，給線下課堂進(jìn)行交流討論等深度學(xué)習(xí)提供了時間可行性?？傊\用SPOC模式可對學(xué)習(xí)績效和學(xué)生情感態(tài)度產(chǎn)生積極影響，大大提高了教與學(xué)的質(zhì)量和效果[7]。

（二）線下課堂，實現(xiàn)高層認(rèn)知

線下實體課堂有面對面優(yōu)勢，可實現(xiàn)教師主導(dǎo)下的學(xué)生自主式、參與式、探究式、合作式學(xué)習(xí)。水污染控制工程線下課堂教學(xué)主要開展重難點講解、工程案例及科技前沿成果的分析討論交流等教學(xué)活動。對于重難點問題的掌握情況，教師可通過慕課堂練習(xí)獲取信息，講解時就會有的放矢。通過慕課堂練習(xí)，學(xué)生也了解了自己未掌握的內(nèi)容，這樣在老師講解時就會更加投入。對案例分析及前沿內(nèi)容，主要以小組形式進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。為高效利用線下課堂時間，可以把相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容及問題提前布置給學(xué)生，學(xué)生課前思考，完成解答。課堂上各小組匯總各成員解答，辨析整理，形成小組解決方案，以小組為單位進(jìn)行匯報，小組間進(jìn)行研討交流，教師反饋。這些教學(xué)活動從真實的案例出發(fā)，生動有趣地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，使得學(xué)習(xí)者不再一味被動地接受枯燥的知識，而是在真實的情景中主動去尋找問題的解決辦法，從而增強學(xué)習(xí)者與課程內(nèi)容的互動性，提高學(xué)習(xí)效果，而且討論交流也會激發(fā)學(xué)生廣泛思考，提高學(xué)生解決問題的能力。線下課堂教學(xué)有利于學(xué)生應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造等能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)深層次學(xué)習(xí)。

為保證線上線下混合式教學(xué)的開課質(zhì)量，教師需對每個知識點進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行線上線下的有機(jī)融合。以生物同步脫氮除磷工藝課程知識點為例，介紹教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)評價與反思的設(shè)計，見表1。

三、考評建設(shè)——加大過程性評價

對大部分學(xué)生來說，課程的成績評定對學(xué)習(xí)起到激勵作用。環(huán)境工程專業(yè)課程傳統(tǒng)的成績評定是按平時占10%，期中考試占20%，期末考試占70%進(jìn)行的?？荚噷φn程成績起了決定性作用，而環(huán)境工程專業(yè)課的考試主要考察的是學(xué)生對知識點的記憶和理解，因此多數(shù)同學(xué)都能取得較好的分?jǐn)?shù)，特別是有些平時不怎么努力學(xué)習(xí)的同學(xué)，靠考前突擊強記也能輕松過關(guān)。這種傳統(tǒng)的評價方式使學(xué)生感到學(xué)與不學(xué)對最后的成績影響不大，導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高，這與“金課”倡導(dǎo)的合理提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度大相徑庭。

為增強學(xué)習(xí)積極性、提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度，考核評價方式必須進(jìn)行改革，不能僅以最后的考試成績來說明學(xué)生學(xué)習(xí)的成效，應(yīng)加大過程性評價，可將平時成績權(quán)重提高至50%。傳統(tǒng)考試中平時成績主要由課堂表現(xiàn)與書面作業(yè)決定，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是慕課堂智慧教學(xué)工具的發(fā)展與完善，使得參與平時成績評定的內(nèi)容更加豐富，數(shù)據(jù)更加可靠，獲得更加便捷，能夠有效支持老師進(jìn)行混合式教學(xué)。慕課堂不僅可以使線上學(xué)習(xí)情況（如視頻學(xué)習(xí)、線上測驗、線上作業(yè)）一目了然，還可以通過教師在慕課堂創(chuàng)建的備課及課外任務(wù)詳細(xì)記錄下線下課堂活動數(shù)據(jù)。慕課堂使得每一次課堂、課外教學(xué)全過程記錄可視化，數(shù)字化體現(xiàn)教學(xué)準(zhǔn)備與互動成果。教師只需設(shè)置線上線下教學(xué)內(nèi)容成績比例，系統(tǒng)自動匯總就會獲得平時成績。這樣獲得的平時成績更加客觀公正，使學(xué)生信服。

課程成績考評中另外的50%由期末考試成績決定，與以前期末試卷不同，現(xiàn)在的期末試卷應(yīng)增加考試的難度系數(shù)，如加大設(shè)計計算題、案例分析題占比，從而提升課程的挑戰(zhàn)度。

總之，學(xué)生學(xué)習(xí)成績的評價是否合理，關(guān)系到“金課”建設(shè)的成敗，例如，如果線上線下課堂討論不參與成績評定，學(xué)生就會敷衍了事，不深入思考學(xué)習(xí);而合理的評價會激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，“金課”建設(shè)才會順利進(jìn)行。

四、結(jié)束語

“金課”內(nèi)容建設(shè)中擴(kuò)充課程實踐性、前沿性內(nèi)容，有機(jī)融入課程思政內(nèi)容，實現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合，提升課程高階性?！敖鹫n”課堂建設(shè)中采用線上線下混合式教學(xué)模式，符合教學(xué)形式要體現(xiàn)先進(jìn)性和互動性的創(chuàng)新性要求?！敖鹫n”考評建設(shè)中增大過程性評價、加大期末考試難度，增加了學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)度。對教師來說，從授課內(nèi)容更新、授課方式更新，再到考評方式更新，教師投入的時間和精力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)教學(xué)，大大增加了教師教學(xué)的挑戰(zhàn)度?？傊诮虒W(xué)中堅持 “以學(xué)生為本”、學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位，通過啟發(fā)和誘導(dǎo)，提升學(xué)生的能力和素質(zhì)，實現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)三位一體的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

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