水污染控制工程課程教學(xué)改革方法和舉措論文
自 20 世紀 90 年代以來(lái)，我國 200 多所高校開(kāi)設了環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)。然而偏重基礎、知識面相對較寬、實(shí)踐性課程或環(huán)節相對較少的環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)，與當前的社會(huì )需求之間存在一定的脫節。學(xué)生專(zhuān)業(yè)理論知識豐富，但專(zhuān)業(yè)技能較差，社會(huì )適應性差，難以滿(mǎn)足社會(huì )對“理論與能力并重，畢業(yè)即能上崗”的專(zhuān)業(yè)人才需求，就業(yè)率普遍較低。為了適應就業(yè)市場(chǎng)的需要，提高環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力和社會(huì )適用性，大部分高校借鑒環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的培養模式，將環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)由理科轉向理工科結合發(fā)展。
水污染控制工程是溫州大學(xué)環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)培養模式改革過(guò)程中增設的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課程。課程內容豐富、抽象，且工程應用性強。其中部分內容與專(zhuān)業(yè)主干課程《環(huán)境科學(xué)導論》“水處理”部分重疊，若按照傳統模式開(kāi)展教學(xué)，將導致部分內容重復教學(xué)，學(xué)生對課程缺乏新鮮感，不利于調動(dòng)學(xué)生的積極性，同時(shí)也達不到提高學(xué)生工程素養的目的。因此，對該課程教學(xué)模式進(jìn)行改革，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，實(shí)現培養高素質(zhì)工程應用型人才培養的目的，顯得尤為必要和重要。
課程組以社會(huì )人才需求為導向，基于學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎和課程實(shí)際特點(diǎn)，融合 CDIO（構思、設計、實(shí)現和運作）工程教育理念，對課程開(kāi)展教學(xué)改革，提出構建“課堂-實(shí)驗-設計-實(shí)習”四位一體的實(shí)踐教學(xué)模式設想，將實(shí)踐教學(xué)貫穿于整個(gè)課程教學(xué)過(guò)程中，豐富課程教學(xué)的內涵。
1 課程的教學(xué)內容及特點(diǎn)。
傳統的水污染控制工程課程教學(xué)包括理論教學(xué)，實(shí)驗教學(xué)和課程設計 3 個(gè)部分。理論教學(xué)包括污水水質(zhì)和污水出路、物化處理、生物處理、土地處理、污泥處理處置以及污水處理廠(chǎng)設計共 10 章內容，涵蓋基本概念、技術(shù)基礎、原理、工藝、設備、設計計算等；實(shí)驗包括充氧、沉淀、混凝、過(guò)濾、吸附等單元實(shí)驗及廢水處理綜合實(shí)驗；課程設計是為期 1 周的污水處理工程設計，要求提交設計說(shuō)明書(shū)、平面布置圖及工藝流程圖。課程多學(xué)科交叉性、實(shí)踐性、時(shí)代性突出，涉及知識面較寬，需要物理、化學(xué)、機械、電子、微生物等基礎；部分內容抽象難懂，如數學(xué)模型、工藝原理、構筑物、設備的內部構造等；工程背景強，設計方案、圖紙需要結合實(shí)際水質(zhì)、水量、排放標準、車(chē)間布置、預留用地等情況，設計參數的選擇需要一定的實(shí)際工程經(jīng)驗及查閱相關(guān)設計手冊與標準。
2 課程教學(xué)改革方法和舉措。
2.1 精心設計教學(xué)內容 鑒于學(xué)生已具備一定的水污染控制基本概念、技術(shù)、原理、工藝基礎，若按傳統的水污染控制工程教學(xué)內容開(kāi)展教學(xué)，則勢必導致部分內容重復教學(xué)。因此，以提高學(xué)生實(shí)踐能力為抓手，對教學(xué)內容、側重點(diǎn)作一些調整。改變教材先理論后設計計算的傳統，以實(shí)際工程項目設備或構筑物的設計計算為導引，輔以對基礎理論知識的講解。如在講解格柵一節時(shí)，首先以餐具清洗消毒廢水處理為例，說(shuō)明該廢水具有渣量大的特點(diǎn)，再引出人工格柵和機械格柵的適用性，介紹該工程項目中機械格柵的使用效果及格柵的工程設計，同時(shí)講解設計過(guò)程中的相關(guān)基礎理論知識。
2.2 深化理論教學(xué)模式 課程組曾嘗試以不同類(lèi)型的廢水為對象作專(zhuān)題介紹，然而成效并不顯著(zhù)。深入調查發(fā)現，主要原因在于學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎不夠扎實(shí)，尚不能綜合地運用各種處理技術(shù)，學(xué)生普遍反映難度較大，跟不上課堂節奏。為此，仍然采用水污染控制工程教材的編排順序，適當做出調整，但以實(shí)際工程項目為導向，逐步啟發(fā)，深入引導，提高學(xué)生的知識應用能力和工程能力。
充分利用多媒體教學(xué)手段，加強動(dòng)態(tài)多媒體課件的制作，開(kāi)發(fā)仿真動(dòng)畫(huà)模型，配套錄像、并輔以大量圖片，將污水處理工藝流程，構筑物及設備構造、安裝、調試運行以更加生動(dòng)、直觀(guān)的形式呈現出來(lái)，化抽象為具體，化平面為立體。開(kāi)辟第二課堂，針對復雜的較難理解的工藝單元，可將課堂教學(xué)遷到工程現場(chǎng)，從整體到細節，邊帶學(xué)生參觀(guān)邊講解，增強學(xué)生的感性認識，同時(shí)利于學(xué)生在實(shí)際中發(fā)現問(wèn)題，分析問(wèn)題，并最終解決問(wèn)題。
增加課堂討論教學(xué)環(huán)節，提高學(xué)生的課堂參與率和主觀(guān)能動(dòng)性。采用 2 種形式，一種就某單元工藝開(kāi)展討論，加深學(xué)生對工藝的理解。如廢紙造紙廢水懸浮物濃度高，可就懸浮物的處理工藝、每種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性展開(kāi)討論，最后以實(shí)際工程為例，說(shuō)明理論分析與實(shí)際工程的差距所在。另一種以典型工程項目為背景，學(xué)生自由組隊、設計，并繪制工程圖紙。成果以 ppt 的形式進(jìn)行匯報。這個(gè)過(guò)程需要學(xué)生查閱設計手冊、標準、設備等大量資料，對各種技術(shù)的可行性進(jìn)行綜合比對，或者到相關(guān)工程現場(chǎng)進(jìn)行考察。通過(guò)這種鍛煉，利于培養學(xué)生的團隊協(xié)作精神和組織能力，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生對理論知識的理解和靈活應用能力，增強學(xué)生的工程實(shí)踐能力。
2.3 構建實(shí)踐教學(xué)平臺 在現有專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)基地的基礎上，積極拓展校企合作，建立了以“氧化溝、厭氧-缺氧-好氧（A2/O）、序批式活性污泥法（SBR）、曝氣生物濾池（BAF）、內循環(huán)厭氧反應器（IC 反應器）+深井曝氣、人工濕地”等典型工藝為代表的 10 余家穩定的頂崗實(shí)習基地，如溫州東片污水處理廠(chǎng)、溫州西片污水處理廠(chǎng)、溫州中心片污水處理廠(chǎng)、溫州經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區污水處理廠(chǎng)、溫州雙鹿啤酒廠(chǎng)等；建立了由環(huán)保管理部門(mén)、設計院所、企業(yè)等單位從事管理、設計、安裝、調試的 30 余名技術(shù)人員組成的校外導師庫，為學(xué)生營(yíng)造良好的校外工程實(shí)踐環(huán)境，提供豐富的校外實(shí)踐教學(xué)資源。
同時(shí)依托溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)省級實(shí)驗教學(xué)示范中心，加強實(shí)驗室水污染控制硬件設施建設。建設出一套日處理能力為 15 噸的城鎮污水處理中試裝置，為學(xué)生提供污水處理調試、運行、管理的校內工程實(shí)踐教學(xué)平臺。
2.4 建立“課堂-實(shí)驗-設計-實(shí)習”四位一體的實(shí)踐教學(xué)模式 傳統為期 1 周的課程設計，大部分學(xué)生的設計成果存在方案可行性、經(jīng)濟性、圖紙細節不規范等多個(gè)問(wèn)題。因時(shí)間較緊，對圖紙的要求上相對較松，如只要求提供平面布置圖和高程圖，與實(shí)際工程存在一定的差距。
借鑒 DICO 工程教育的理念，將課程設計貫穿到整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，按照實(shí)際工程的標準，即學(xué)生的成果可以直接進(jìn)行工程應用。構建設計項目-理論分析-實(shí)驗設計-工程設計-實(shí)習驗證的實(shí)踐教學(xué)模式。在課程教學(xué)中期，根據課程組實(shí)施完成的實(shí)際工程項目下達設計任務(wù)書(shū)，將學(xué)生劃分成 3~5 人 1 組，要求學(xué)生自主設計 3~4 套試驗方案，并對每一套方案進(jìn)行實(shí)驗室驗證，從而確定最佳處理工藝，編制設計方案與計算說(shuō)明書(shū)，繪制全套施工圖，最后安排學(xué)生到相應的工程現場(chǎng)進(jìn)行為期 5~7d 的頂崗實(shí)習，找出理論設計與實(shí)際工程項目之間的差異及存在的問(wèn)題，并與現場(chǎng)工程師進(jìn)行交流探討，從而對設計方案、計算說(shuō)明書(shū)及施工圖等進(jìn)行優(yōu)化，形成課程設計的最終成果。
2.5 改變課程考核方式 改變傳統的注重考試、不重視過(guò)程的考核方式，提高平時(shí)成績(jì)的占比，調動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)過(guò)程的積極性，以更好地引導學(xué)生對專(zhuān)業(yè)技能的訓練，增強學(xué)生的工程實(shí)踐能力。如制圖和平時(shí)作業(yè)占 20%、課堂討論占 20%、實(shí)驗占 20%、期末考試占 40%.
3 結語(yǔ)。
水污染控制工程是一門(mén)知識面寬，信息量大，部分內容抽象難懂，工程背景強的課程。環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在先修環(huán)境工程科學(xué)導論的情況下，對水污染控制基本概念、工藝、原理已有了初步的認識，不適宜采用該課程傳統的教學(xué)內容和教學(xué)模式。為此，以市場(chǎng)需求為導向，以提高學(xué)生能力和工程素養為目標，通過(guò)現場(chǎng)教學(xué)，課堂討論，結合仿真動(dòng)畫(huà)、錄像、圖片等多媒體技術(shù)，構建實(shí)踐教學(xué)平臺，建立“課堂-實(shí)驗-設計-實(shí)習”四位一體的實(shí)踐教學(xué)模式等方面，實(shí)施課程教學(xué)改革。已逐步在溫州大學(xué)2011、2012、2013 級環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生水污染控制工程課程教學(xué)上加以應用，收到了一定的成效。改革中涉及的實(shí)踐教學(xué)平臺的建立和完善，需要相關(guān)部門(mén)的協(xié)調、配合；改革的有效開(kāi)展依賴(lài)于工程素養較高的師資隊伍，這些有待于進(jìn)一步完善。
參考文獻。
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