環境科學專業水污染控制工程課程教學改革

肖繼波 崔靈周 李軍

摘 要：該文針對環境科學專業學生前期學習過環境科學導論，具有一定的水污染控制理論基礎，以培養高素質應用型人才為目標，從教學內容設計、實踐教學平臺構建、理論教學模式深化、“課堂-實驗-設計-實習”四位一體的實踐教學模式的建立及考核方式等5個方面進行了水污染控制工程課程的教學改革和實踐，取得了較好效果。

關鍵詞：水污染控制工程；教學改革；教學內容；教學模式

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）23-120-03

Teaching Reform of Water Pollution Control Engineering Course in Environmental Science Specialty

Xiao Jibo et al.

（College of Life and Evironmental Science，Wenzhou University，Wenzhou 325000，China）

Abstract：Students specialized in environmental science had a certain theoretical basis for water pollution control，based on the courses of environmental science introduction in the early stage. As water pollution control engineering and environmental science introduction course focus is not the same，the students' practical engineering foundation is poor. Aimed on cultivating highly level person with the ability of application，the teaching reform and practice of water pollution control engineering course has been made in five aspects：teaching content design，practice teaching platform construction，theoretical teaching model，the teaching model of quaternity on classroom，experiment，design and practice. The result of the reform and practice is good.

Key words：Water pollution control engineering；Teaching reformation；Teaching content；Teaching model

自20世紀90年代以來，我國200多所高校開設了環境科學專業。然而偏重基礎、知識面相對較寬、實踐性課程或環節相對較少的環境科學專業，與當前的社會需求之間存在一定的脫節。學生專業理論知識豐富，但專業技能較差，社會適應性差，難以滿足社會對“理論與能力并重，畢業即能上崗”的專業人才需求，就業率普遍較低。為了適應就業市場的需要，提高環境科學專業學生的實踐能力和社會適用性，大部分高校借鑒環境工程專業的培養模式，將環境科學專業由理科轉向理工科結合發展。

水污染控制工程是溫州大學環境科學專業培養模式改革過程中增設的一門專業選修課程。課程內容豐富、抽象，且工程應用性強。其中部分內容與專業主干課程《環境科學導論》“水處理”部分重疊，若按照傳統模式開展教學，將導致部分內容重復教學，學生對課程缺乏新鮮感，不利于調動學生的積極性，同時也達不到提高學生工程素養的目的。因此，對該課程教學模式進行改革，提高學生的實踐能力，實現培養高素質工程應用型人才培養的目的，顯得尤為必要和重要。

課程組以社會人才需求為導向，基于學生的專業基礎和課程實際特點，融合CDIO（構思、設計、實現和運作）工程教育理念，對課程開展教學改革，提出構建“課堂-實驗-設計-實習”四位一體的實踐教學模式設想，將實踐教學貫穿于整個課程教學過程中，豐富課程教學的內涵。

1 課程的教學內容及特點

傳統的水污染控制工程課程教學包括理論教學，實驗教學和課程設計3個部分。理論教學包括污水水質和污水出路、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設計共10章內容，涵蓋基本概念、技術基礎、原理、工藝、設備、設計計算等；實驗包括充氧、沉淀、混凝、過濾、吸附等單元實驗及廢水處理綜合實驗；課程設計是為期1周的污水處理工程設計，要求提交設計說明書、平面布置圖及工藝流程圖。課程多學科交叉性、實踐性、時代性突出，涉及知識面較寬，需要物理、化學、機械、電子、微生物等基礎；部分內容抽象難懂，如數學模型、工藝原理、構筑物、設備的內部構造等；工程背景強，設計方案、圖紙需要結合實際水質、水量、排放標準、車間布置、預留用地等情況，設計參數的選擇需要一定的實際工程經驗及查閱相關設計手冊與標準。

2 課程教學改革方法和舉措

2.1 精心設計教學內容 鑒于學生已具備一定的水污染控制基本概念、技術、原理、工藝基礎，若按傳統的水污染控制工程教學內容開展教學，則勢必導致部分內容重復教學。因此，以提高學生實踐能力為抓手，對教學內容、側重點作一些調整。改變教材先理論后設計計算的傳統，以實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，首先以餐具清洗消毒廢水處理為例，說明該廢水具有渣量大的特點，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，同時講解設計過程中的相關基礎理論知識。

2.2 深化理論教學模式 課程組曾嘗試以不同類型的廢水為對象作專題介紹，然而成效并不顯著。深入調查發現，主要原因在于學生的專業基礎不夠扎實，尚不能綜合地運用各種處理技術，學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，但以實際工程項目為導向，逐步啟發，深入引導，提高學生的知識應用能力和工程能力。

充分利用多媒體教學手段，加強動態多媒體課件的制作，開發仿真動畫模型，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、直觀的形式呈現出來，化抽象為具體，化平面為立體。開辟第二課堂，針對復雜的較難理解的工藝單元，可將課堂教學遷到工程現場，從整體到細節，邊帶學生參觀邊講解，增強學生的感性認識，同時利于學生在實際中發現問題，分析問題，并最終解決問題。

增加課堂討論教學環節，提高學生的課堂參與率和主觀能動性。采用2種形式，一種就某單元工藝開展討論，加深學生對工藝的理解。如廢紙造紙廢水懸浮物濃度高，可就懸浮物的處理工藝、每種工藝的優缺點及適用性展開討論，最后以實際工程為例，說明理論分析與實際工程的差距所在。另一種以典型工程項目為背景，學生自由組隊、設計，并繪制工程圖紙。成果以ppt的形式進行匯報。這個過程需要學生查閱設計手冊、標準、設備等大量資料，對各種技術的可行性進行綜合比對，或者到相關工程現場進行考察。通過這種鍛煉，利于培養學生的團隊協作精神和組織能力，激發學生的興趣，提高學生對理論知識的理解和靈活應用能力，增強學生的工程實踐能力。

2.3 構建實踐教學平臺 在現有專業實踐教學基地的基礎上，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余家穩定的頂崗實習基地，如溫州東片污水處理廠、溫州西片污水處理廠、溫州中心片污水處理廠、溫州經濟技術開發區污水處理廠、溫州雙鹿啤酒廠等；建立了由環保管理部門、設計院所、企業等單位從事管理、設計、安裝、調試的30余名技術人員組成的校外導師庫，為學生營造良好的校外工程實踐環境，提供豐富的校外實踐教學資源。

同時依托溫州大學生命與環境科學省級實驗教學示范中心，加強實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，為學生提供污水處理調試、運行、管理的校內工程實踐教學平臺。

2.4 建立“課堂-實驗-設計-實習”四位一體的實踐教學模式 傳統為期1周的課程設計，大部分學生的設計成果存在方案可行性、經濟性、圖紙細節不規范等多個問題。因時間較緊，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教學過程中，按照實際工程的標準，即學生的成果可以直接進行工程應用。

構建設計項目-理論分析-實驗設計-工程設計-實習驗證的實踐教學模式。在課程教學中期，根據課程組實施完成的實際工程項目下達設計任務書，將學生劃分成3～5人1組，要求學生自主設計3～4套試驗方案，并對每一套方案進行實驗室驗證，從而確定最佳處理工藝，編制設計方案與計算說明書，繪制全套施工圖，最后安排學生到相應的工程現場進行為期5～7d的頂崗實習，找出理論設計與實際工程項目之間的差異及存在的問題，并與現場工程師進行交流探討，從而對設計方案、計算說明書及施工圖等進行優化，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、不重視過程的考核方式，提高平時成績的占比，調動學生參與教學過程的積極性，以更好地引導學生對專業技能的訓練，增強學生的工程實踐能力。如制圖和平時作業占20%、課堂討論占20%、實驗占20%、期末考試占40%。

3 結語

水污染控制工程是一門知識面寬，信息量大，部分內容抽象難懂，工程背景強的課程。環境科學專業學生在先修環境工程科學導論的情況下，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內容和教學模式。為此，以市場需求為導向，以提高學生能力和工程素養為目標，通過現場教學，課堂討論，結合仿真動畫、錄像、圖片等多媒體技術，構建實踐教學平臺，建立“課堂-實驗-設計-實習”四位一體的實踐教學模式等方面，實施課程教學改革。已逐步在溫州大學2011、2012、2013級環境科學專業學生水污染控制工程課程教學上加以應用，收到了一定的成效。改革中涉及的實踐教學平臺的建立和完善，需要相關部門的協調、配合；改革的有效開展依賴于工程素養較高的師資隊伍，這些有待于進一步完善。

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