水污染控制工程案例在物理化學教學中的應用

牟新利， 桑 桐， 舒 鑫， 蘇巧巧， 唐 利

(重慶三峽學院環境與化學工程學院， 重慶 404100)

水污染控制工程案例在物理化學教學中的應用

牟新利， 桑 桐， 舒 鑫， 蘇巧巧， 唐 利

(重慶三峽學院環境與化學工程學院， 重慶 404100)

環境類專業的水污染控制工程課程需要前期大量的物理化學基礎，但是現有的物理化學課程教學模式、教學內容、教材體系與后續的水污染控制工程直接存在一定的脫節，結合授課教師的環境類專業背景不強，提出了積極研讀水污染控制工程的優秀教材，從中找出與物理化學緊密關聯部分，進一步采用案例教學法拓展物理化學教學的范圍，結果表明案例教學可以促進環境類專業的學生有效學習物理化學，為后續水污染控制工程課程的學習提供有效的支持。

物理化學；環境；水污染控制工程；案例教學

1 水污染控制工程在環境類專業中的重要性

隨著我國工業的迅猛發展和人民生活水平的提高，在工業生產和人民生活中產生的廢氣、固體廢棄物、廢水等"三廢"逐年呈現增加的趨勢，并危害到了未來人類的生存和發展，亟需進行無害化處理。廢水主要是居民生活污水和不同工業企業生產廢水，此外一些工業廢渣及生活垃圾在野外暴露，經過降雨淋洗會通過地表徑流匯入各級水體造成污染[1]。居民生活污水主要是通過污水處理廠進行處理，工業企業生產廢水由于高濃度高污染的原因不可以直接進入市政管網，并且每個企業的工業廢水成份不同，因此需要有針對性的工藝，采用合適的物理、化學、生物的方法進行廢水處理。

為了使環境類專業的學生掌握生活污水和工業廢水的原理和工藝，一般在環境類專業課程體系中開設水污染控制工程的課程，這門課程需要用到大量的物理、化學、生物專業知識基礎，只有夯實前期的基礎才能更好的學習水污染控制工程中的有關理論和方法。其中，物理化學是屬于化學類的一門重要基礎課程，又稱為理論化學，具有較強的理論性，要求學生的邏輯推理和計算技巧較高[2]，因此環境類專業的學生通過物理化學的學習可以對后續的水污染控制工程課程起到有益的幫助。

2 環境類專業物理化學教學中的問題

雖然物理化學在環境類專業的課程體系中占有重要的一席，但是學生仍舊感覺到公式多、原理復雜、計算困難，造成這樣的結果是多方面因素引起的[3]。首先，學生的厭學心理是導致教學環節難度較大的重要因素。作為大學生，很多時候都存在著高中學習累，大學可以放松放松的心理，在學業上沒有緊迫感，往往想通過期末突擊復習，但是物理化學課程需要大量的積累，因此期末成績往往不理想。第二，現有的物理化學教材基本為面向化學化工類專業，市面上的各個版本其教材章節的順序以及內容、例題、習題的選取基本是偏向化學化工類專業，雖然有少學時的版本， 也基本上是在面向化學化工類版本的刪減，沒有緊密結合環境專業類的教材與習題冊。第三，在高校，物理化學一般是由化學專業背景的教師授課，環境專業的物理化學課程也是如此。化學專業科班出身的教師可以保證物理化學教學內容上的深度，但是由于學科的差異，一般無法對環境專業類物理化學課程的廣度進行把握。在備課的環節缺乏通盤考慮，沒有考慮到環境類專業物理化學的學習對水污染控制工程等后續課程的知識需求和影響。為了解決這些問題，一方面要對學生進行正確的引導，同時授課教師需要積極去了解學習環境類專業的后續課程，通過完善教案去彌補自身專業上的不足和教材的局限性，促進教學效果。

3 案例教學法在物理化學中的可行性

案例教學是一種將教學案例作為授課基礎，通過課堂上對案例進行梳理分析，在時間較為短暫的條件下，訓練學生的批判性思維技巧和能力，從而提升學生在理論上的造詣和在實踐中解決問題的能力[4]。案例教學法在大學中的應用，最早是在1870年左右的哈佛大學法學院，由于這種方法的有點頗多，進一步推廣到其他學科，例如法律、醫學、工商管理，并從傳統的人文社會科學到了理工科。現在物理化學教學中也逐漸采用這一形式[5]。

在案例教學中，授課需要涉及大量的資料，一方面是文字性的資料，另外一方面是教師本人參與過的一些實踐，教師將個人實踐經驗運用到案例教學可以更加有效的對學生產生說服力。因此在環境專業類的物理化學案例教學中，授課教師最好能有污水處理廠的工作經歷，這樣才能將找出哪些物理化學基本理論是在后續課程中進一步需要使用的，進一步通過合理的水污染控制工程篩選案例完善提高物理化學的教學效果。

4 水污染控制工程案例篩選

基于上述的分析，為了找到環境類專業物理化學課程與后續專業課程水污染控制工程的交叉點，需要先初步了解水污染控制工程教材中哪些章節內容上有物理化學部分的知識，才能進一步去制作整理案例教學的教案。現有水污染控制工程主流教材為高廷耀等主編，高等教育出版社出版的《水污染控制工程》[6]。這套教材分為上下兩冊，上冊為污水溝道部分，下冊為污水處理部分，因此在物理化學課程選取案例方面需要從下冊中選取，經過篩選，發現有5章的內容是聯系緊密的，分別是第十章污水的物理處理、第十一章污水生物處理的基本概念和生化反應動力學基礎、第十二章活性污泥法、第十四章穩定塘和污水的土地處理、第十六章污水的化學與物理化學處理，具體情況如表1所示。

表1 水污染控制工程教材中有關物理化學原理的部分章節

以表1中的§16.9超臨界處理技術為例，可以如下進行案例教學整理。首先是將物理化學課本有關相圖相律內容的基本概念、基本公式進行整理，讓學生理解和掌握學習的目的。第二步是案例素材的選擇，以超臨界二氧化碳萃取為例，分析其在芴丁酯、甜菜寧、甲草胺等除草劑生產廢水投資費用、操作費用方面、以及實際凈化廢水能力的優勢，提出相圖相律學習的重要性。具體的案例制作過程中，以模塊化進行設計，模塊中包含四個基本環節，分別是先提出案例事件，再點明事件中物理化學的要點，進一步對物理化學知識點提煉和講解，最后可以在總結的基礎上提出延伸和進一步應用的思考[7]。當然在現有的環境類專業物理化學課程課時較少的背景下，可以通過“翻轉課堂”等在線課堂的模式讓學生在課下完成前面的了解步驟，把課下無法理解的難點代入課堂，由授課教師點評、整理和歸納出知識點，這樣可以充分利用現在網絡平臺的優勢，促進學生全方位立體學習的能力，從而促進對物理化學基礎知識基本能力的學習，同時也便于后續水污染控制工程課程的銜接學習。

5 結論

通過授課教師積極準備后續水污染控制工程案例方面的教案，給學生積極提供直觀易懂的專業背景教學情景，可以促進環境類專業的學生有效學習物理化學，為后續水污染控制工程課程的學習提供有效的支持。

[1] 程金楠.“三廢”處理與環境保護[J].安慶師范學院學報(自然科學版),2000, (3):101-102.

[2] 艾 兵，周子彥，劉卉春等. 少學時物理化學課程教學改革與實踐[J]. 山東化工, 2016, 45(3):108-109.

[3] 牟新利，張 丹，胡 曉,等. 環境科學專業應用型物理化學教學模式研究[J].廣州化工, 2016,44(19):209-211.

[4] 郭忠興. 案例教學過程優化研究[J]. 中國大學教學, 2010(1):59-61.

[5] 唐海燕.冶金物理化學教學中相圖的應用案例[J].中國冶金教育, 2012 (1):27-31.

[6] 高廷耀，顧國維，周 琪.水污染控制工程(下冊)[M].北京：高等教育出版社，1991:57-347.

[7] 李學峰，趙艷茹.案例法在物理化學教學中的應用[J].大學化學, 2012, 27(5):14-16.

(本文文獻格式：牟新利， 桑 桐， 舒 鑫，等.水污染控制工程案例在物理化學教學中的應用[J].山東化工，2017，46(10)：164-165.)

Application of Water Pollution Control Project Case in Physical Chemistry Teaching

MouXinli,SangTong,ShuXin,SuQiaoqiao,TangLi

(Chongqing Three Gorges University, School of Environmental and Chemical Engineering, Chongqing 404100，China)

Environmental major's water pollution control engineering courses require a large number of Physical chemistry basis, but the existing physical chemistry curriculum teaching mode, teaching content, teaching materials and follow-up water pollution control engineering courses there is a certain disconnect. Combined with the teacher's environmental professional background is not strong, put forward the active study of water pollution control engineering courses excellent teaching materials, from which to find out closely related with the physical chemistry, and further use of case teaching method to expand the physical chemistry scope teaching. The results show that case teaching can promote the effective learning of physical chemistry course in environmental major's students and provide effective support for the follow - up water pollution control engineering course.

physical chemistry ；environment ；water pollution control project；case teaching

2017-03-25

重慶三峽學院第七批教育教學改革研究項目(編號：JG150708)

牟新利(1979—)，湖北利川人，副教授，碩導，從事化學、環境方面的教學和科研。

G642.0

B

1008-021X(2017)10-0164-02