“水質工程學”課程理論與實踐融合教學質量提升改革

裴炎炎，汪巖渠，蔣柱武

（福建工程學院，福建 福州 350118）

給排水科學與工程（以下簡稱給排水）專業(yè)人才肩負著保障人們生產生活用水安全、踐行生態(tài)文明建設、實現(xiàn)水的良性社會循環(huán)的初心使命。隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，給排水行業(yè)引發(fā)了一場由“以水量為主”到“水質水量并重，以水質為核心”的變革[1]。作為給排水專業(yè)的核心課程，“水質工程學”是一門與水分析化學、普通化學和水處理微生物學等有著密切聯(lián)系的交叉學科，對其進行持續(xù)改革，是給排水專業(yè)建設的重要內容[2]。因此，全面掌握并系統(tǒng)應用“水質工程學”課程的知識及其技術是促進水的良性循環(huán)的重要一環(huán)，也有利于實現(xiàn)應用型本科院校的培養(yǎng)目標。

一、國內外“水質工程學”課程的教學情況

目前，各高校按照給排水科學與工程專業(yè)指導委員會提出的加強基礎、拓寬專業(yè)、重構專業(yè)平臺，以及與市場、國際接軌的改革思路，整合了原來給水工程、排水工程的教學內容，開設了“水質工程學I”和“水質工程學II”課程，分別完成給水處理和污水處理兩方面的教學內容。部分高校“水質工程學”課程的教學安排要求教師在兩個學期內完成教學內容，但由于師資力量的不足，一般只有兩位教師授課，每學期在課堂講授完“水質工程學”（給水處理、污水處理）基礎知識后，還要安排兩周左右的課程進行設計作業(yè)。縱觀各高?！八|工程學”的教學安排，該課程一般只有56學時，而且工業(yè)污水可生化性等水處理技術實驗學時不足，只能按部就班進行實驗，缺少創(chuàng)新意識，導致學生動手、創(chuàng)新能力不足。

在國外，高校很少單獨開設“水質工程學”這樣一門涵蓋如此多教學內容的課程。美國高校一般將“水質工程學”的內容分散在“廢水處理和回用”“飲用水處理”“水的物理化學處理”等課程中，并在上述的課程講授過程中穿插幾次實地參觀實習。在德國高等院校中，給排水工程一般是在水利學科或者土木工程專業(yè)中設置的一個方向，并且還會聘請實際工程經(jīng)驗豐富的人才兼職講解“水處理”“水資源保護”“環(huán)境法”“水工程經(jīng)濟”等課程，充分利用社會力量，同時注重培養(yǎng)學生獨立工作能力，安排學生到實際生產第一線實習，實習的內容和要求也有明確的規(guī)定。

二、“水質工程學”應用型本科課程教學改革

近年來，水污染問題得到了國家和社會的廣泛重視，國家對環(huán)境標準提出了更嚴格的要求，出臺了《水污染防治行動計劃》，各地區(qū)都以此為基礎制定了環(huán)境保護法案[3]。福建工程學院給排水專業(yè)作為省內辦學歷史最悠久、從業(yè)校友最多的專業(yè)點，是福建省給排水行業(yè)人才的主要培養(yǎng)基地。近年來，其在開展“水質工程學”課程理論與實踐融合的教學質量提升改革方面的主要工作如下。

（一）貫徹成果導向理念，制定教學目標

2003年，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部啟動全國給排水專業(yè)評估；2016年，我國正式加入《華盛頓協(xié)議》；2017年，給排水專業(yè)由評估改為評估認證，其中主要強調“以成果為導向”“以學生為中心”“持續(xù)改進”的OBE理念是評估認證工作的核心思想[4]。給排水專業(yè)人才培養(yǎng)方案的頂層設計，必須依據(jù)培養(yǎng)目標制定畢業(yè)要求、設計課程體系，在每門課程中制定科學的教學目標，通過每門課程教學目標的實現(xiàn)，達成該門課程支撐的畢業(yè)要求。在已經(jīng)制定的符合工程教育評估認證要求的教學大綱中，“水質工程學”課程目標及其形成過程如圖1所示。

圖1 “水質工程學”課程目標及其形成過程

（二）理論與實踐結合，建設應用型特色教材

培養(yǎng)高素質的給排水工程應用型人才，進一步發(fā)展水處理技術，已成為我國高等教育給排水工程學科教育教學改革的重任[5]。根據(jù)應用型本科院校人才培養(yǎng)定位，“水質工程學”課程教學目標要求本科畢業(yè)生掌握污水處理工藝設計計算和運行管理的理論與方法，課程的重點教學任務是使學生全面、系統(tǒng)地了解污水的性質和特征，為將來的工作提供知識和能力儲備。

為了達到培養(yǎng)應用型人才的目標，建設理實結合的應用型特色教材是課程建設的重要環(huán)節(jié)。目前，高?！八|工程學”課程的教學團隊來自高等院校、設計院所和工程單位的一線人員，其結合各自的實際工程經(jīng)驗，引用最新的設計規(guī)范和標準，將水處理工程的設計、建設和管理領域的知識融為一體，通過例題、設計題目、工程案例和課后習題，將理論與工程實際緊密結合，不僅注重理論基礎，更強調實踐應用。例如，對于CASS工藝、AAO工藝等常規(guī)污水處理工藝，普通教材只是簡單地闡述其優(yōu)缺點和適用范圍，并沒有實際的設計計算，學生僅停留在理論階段，無法根據(jù)實際選出最佳的污水處理方法。而福建工程學院使用的應用型特色“水質工程學”教材在第九章中，在原有的基礎上增加了相關的實際運用，對各個池子的水力停留時間、容積和所需供氣量進行詳細計算，并且對污泥膨脹、污泥解體和成團氣泡上升等實際中常見的問題進行介紹并提出相對應的解決辦法，讓學生了解實際運行和理論的差別，促進學生自主學習和思考，使其對污水處理有更深的理解。

（三）理論和實踐教學相互融合、穿插促進

實踐教學環(huán)節(jié)對培養(yǎng)工科學生的工程實踐能力、綜合素質和創(chuàng)新意識具有重要作用，有助于學生從課堂到社會的順利過渡[6]。在“水質工程學”課程開始教學之前，學生會在教師的帶領下，到給水廠和污水廠進行參觀實習，完成實習報告。學生對各種水處理構筑物和水處理工藝流程獲得直觀的認識，促進了理論學習和實踐教學的融合。

在“水質工程學”課程教學中，為了讓學生更好地掌握理論知識，教師必須將實驗教學放在重要位置。目前，實驗課堂主要是以“教師講授、學生依照實驗指導書的步驟動手操作”為主，仍存在內容乏味無聊、教學模式呆板等問題，很難調動學生學習積極性，不利于學生動手能力的培養(yǎng)[7]。目前，高校開展“水質工程學”課程教學實驗主要有活性炭吸附、曝氣充氧、活性污泥去除有機物污染物設計參數(shù)的測定等項目，然而這些項目都是驗證實驗，存在操作簡單、枯燥無味等問題。因此，為了提高學生的實驗動手能力和加深對知識的理解，高校應開展實驗改革和創(chuàng)新，多做創(chuàng)新性、開放性實驗。例如，高校應要求學生自主設計混凝實驗，讓學生自主選擇混凝劑和相關的混凝條件，如PH和投藥量，通過對照實驗來獲得最佳的混凝劑和混凝條件，這樣的實驗方式可以全面考核學生分析問題和解決問題的能力，同時可以為其進一步的深造打下堅實的理論基礎。

（四）科學評價教學質量，持續(xù)改進教學方法

“水質工程學”課程的教學質量提升改革，重點需要改革教學評價體系：以教師評議為重點，以學生評價為核心，加強督導與社會反饋[8]?！八|工程學”課程在教學目標的制定、理論教學內容的設計、實踐教學環(huán)節(jié)的構建、考核方式方法的優(yōu)化等方面，應堅守教學傳統(tǒng)，注重學生學習成果的過程管理和形成性評價。該課程基于學生學習成果，評價、診斷和改進課程教學質量，采用多環(huán)節(jié)累加積分式考試方法，使考試評判標準不局限于教材基礎理論知識的掌握程度，不只依賴于卷面考試和考勤成績。

福建工程學院在“水質工程學”課程評價中，主要從教師主體責任和學生掌握及應用課程知識的能力兩個角度，構建學習成果舉證、在校生評教、教學督導評價、畢業(yè)生調查反饋“四維”評價網(wǎng)絡，形成相互證明的評價數(shù)據(jù)，確保評價客觀、公正、有效。每學期開始，專業(yè)課教師對上學期的課程開展自評和自我舉證，主要包括課程大綱、學生學習成果、教學資源建設和學習指導等。同時，通過問卷調查開展學生評教和校友反饋，以評價教師主體責任深耕課程教學的成效。另外，通過校院兩級督導，對教學大綱的執(zhí)行情況、考核方式的合理性開展評價。

三、“水質工程學”課程教學質量提升改革的成效

（一）教學質量調查分析報告

采用問卷調查的方式，對福建工程學院給排水專業(yè)的學生進行教學質量評價。問卷調查分為學習成效評價和課程目標評價兩部分內容。

（1）學習成效評價。如圖2所示，大部分學生選擇了“好”和“一般”，表明學生能夠對照課程學習目標和要求，掌握課程知識，并且可以根據(jù)學習內容分析、解決課程及專業(yè)相關問題。學生在學習完“水質工程學”課程后，具備了相關污水處理的能力，為后續(xù)污水廠課程設計提供了一定的知識儲備，達到了預期的學習效果。

圖2

（2）課程目標評價。如圖3（a）所示，超過一半的學生對“水質工程學”課程目標感到滿意，知曉課程學習要求，明確學習內容，系統(tǒng)掌握污水處理的原理和流程，為以后的就業(yè)打下了堅實的基礎。圖3（b）表明，近年來給排水專業(yè)的教學滿意度逐年提升，2017級滿意度高達94%。根據(jù)“水質工程學”課程大綱關于課程目標對畢業(yè)要求二級指標點的支撐矩陣、課程檔案記錄，以及2014級、2015級、2016級的考核成績等，對課程目標及其支撐的畢業(yè)要求和二級指標點的達成情況進行統(tǒng)計分析，結果表明，“水質工程學”課程對畢業(yè)要求的支撐程度逐年遞增，分別為0.67、0.71、0.73。這表明，隨著給排水專業(yè)的教學改革，教學質量不斷提升，學生對課程的滿意度越來越高，實踐能力也在不斷加強。

圖3

（二）畢業(yè)生就業(yè)和職業(yè)發(fā)展情況

畢業(yè)生就業(yè)和職業(yè)發(fā)展情況是檢驗教學效果的終極手段，是工程教育“成果導向”理念的核心內涵。根據(jù)麥可思發(fā)布的“中國大學生就業(yè)報告”，面對福建省實現(xiàn)經(jīng)濟社會跨越式趕超發(fā)展，而需要大量高水平人才的現(xiàn)狀，福建工程學院應用型給排水專業(yè)的畢業(yè)生供不應求。對畢業(yè)生和用人單位的跟蹤調查分析表明，經(jīng)過5年左右的發(fā)展，大部分給排水專業(yè)畢業(yè)生可成長為工程一線的技術骨干和管理骨干，40.8%的畢業(yè)生晉升至中級職稱；用人單位對畢業(yè)生培養(yǎng)目標達成情況“非常滿意”的比例為44.9%～55.1%，“基本滿意”的比例為40.8%～53.1%，“一般滿意”的比例為3.0%～8.2%。給排水專業(yè)學生畢業(yè)5年左右在社會與專業(yè)領域取得的成就與培養(yǎng)預期相符合。

課程是人才培養(yǎng)的核心要素，教學改革改到深處是課程。對應用型本科院校而言，應瞄準人才培養(yǎng)定位，將理論和實踐相結合，貫徹現(xiàn)代工程教育“成果導向”的先進理念，聚焦學生學習成果，持續(xù)提升學生學識、素養(yǎng)和能力水平，持續(xù)開展“水質工程學”課程教學質量提升改革，帶領專業(yè)課程開展全方位的質量提升實踐，助力教師解決普遍性的短板、瓶頸問題，打通“以學生發(fā)展為中心”理念的“最后一公里”，這樣才能源源不斷地輸送高質量的給排水專業(yè)人才，實現(xiàn)應用型人才的培養(yǎng)目標。