案例教學法在《水處理控制工程》課程教學中的應用探討

武建英,閆榮榮

(太原工業學院 環境與安全工程系, 山西 太原 030008)

水處理控制工程是高等院校環境工程專業一門重要的專業核心課程之一。課程內容主要講授水體的污染與自凈，污水的物理處理、生物處理、化學處理及污泥處理等技術，是一門理論性、工程實踐性很強的課程。通過本課程的學習，要求學生了解水污染控制的途徑，掌握污水處理技術的基本理論和工藝設計原理，具備正確選擇合適的污水處理工藝及工藝設計的能力[1-2]。

當前，恰逢我校正積極向應用型大學轉型，這門課程的指導思想是培養扎實基礎的環境工程專業應用性人才，教學更強調知識的應用性，注重學生分析問題和解決問題能力的培養。但是，目前《水處理控制工程教學》組織方式仍以傳統教學方式為主，這種教學方式是以"教師"為中心的填鴨式、滿堂灌的教育模式，不能夠充分調動學生的學習積極性、主動性與創新性，理論與實踐容易脫節，師生之間缺乏有效的互動交流，這種被動的教學學生對知識的理解和應用能力比較低，不能適應應用性人才培養的需要[3-4]。在我院水處理課題組討論的基礎上，我們決定改變這種以課堂講授為主的教學方式，引入案例教學。

案例教學法是通過模擬(或重現)實際生活(或實踐過程)中的某些場景，讓學生自身納入到實際場景中去，通過談論(或研討)來進行學習的一種教學方式[5]。教學過程強調以學生為中心，教師為主導，教學模式為開放式，注重學生積極參與，自主探究和合作學習，真正實現了理論與實踐教學的結合。

1 案例教學法在水處理控制工程課程中的實踐

1.1 案例的選擇

案例教學法以案例作為教學媒介，因此選擇合適的案例是實施案例教學的基礎和前提條件。案例教學的內容要體現應用性關鍵在于案例的選擇。案例既要體現理論教學的內容，又要理論聯系實際。

案例可以來源于實際調研，也可以是學術刊物上發表的實際工程案例。當然實際調研獲取的案例，案例的真實性更強，有助于更深入細致的分析，具有更重要的教學價值。案例還可以是學生在生產實習中見到的污水處理工藝或者是教師的科研成果，主要是依托課題組相關教師的科研項目或已有的科研成果形成教學案例。

1.2 教學案例的設計

1.2.1 案例教學的實施過程

總體來講，案例教學的實施過程依次為：案例編寫-課前準備-成果匯報及課堂討論-教師講解與總結。具體實施過程如下：

(1)由教師將所收集到的素材根據課堂教學目的進行精心加工，形成該章節教學案例。

(2)教師在課前一周將案例中設計的情節及要講授的內容，事先布置給學生，讓學生查閱相關資料進行課前預習。

(3)在課堂上，教師將案例及背景在幻燈片上顯示，以實際案例引導學生進入角色，根據劃分好的小組進行案例討論，各小組選出代表完成案例分析，找出處理問題的難點和重點(討論也可以采取個人發言、集體辯論等形式進行)。這部分以學生為主，是整個過程的核心部分。再由教師梳理關鍵問題，結合案例和解決方案對相關知識點進行串講，然后再系統介紹課程知識點。

(4)根據實際情況對案例進行適當拓展。針對解決問題途徑提出優化方案，并進行對比分析，完成教學理論向實踐的升華。最后，要進行總結，針對學生在案例教學中的積極表現，適時地給予肯定，以激發學生的求知欲望，另外在課程的考核中應該增加課堂表現考核作為平時成績，激發學生參與討論的積極性。

1.2.2 案例教學法在水處理控制工程教學中的實施

案例法的應用有兩種方法：(1)案例主線式，以案例做為主線開展教學，在分析案例材料中引出教學內容和知識點。(2)課后作業式。這種方法受學生課后自主學習能力限制[6]。一般教學過程中，我們采用開篇引入案例的主線式教學方式。現就水處理控制工程課程教學案例舉幾個實例。

例1：在講授隔油池及氣浮池章節時，教師先講授隔油和氣浮處理方法原理。然后引入焦化廢水中油污染案例，讓學生根據所學知識提出處理方法供大家課堂討論，教師再提供焦化廢水處理的工程案例1～2項，讓學生進行評價，根據廢水的特征分析案例中處理方法的不足，并提出自己的改進意見。通過這樣講授，學生不僅對隔油和氣浮兩種方法有了對比性的深入理解，而且在對問題的挖掘中學習兩種處理方法的工程應用，學生分析解決問題的能力進一步得到提高。

例2：在講授氣體傳遞原理和曝氣設備一節中，先引用某城鎮污水處理廠傳統活性污泥處理工藝流程為案例，介紹工藝背景知識，然后引導學生討論分析以下問題：

(1)構成活性污泥法的基本要素；

(2)曝氣系統的實現及機理；

(3)曝氣系統的分類及鼓風曝氣系統的構成。

回答完成以上問題后，根據項目提出第一步任務，如何選擇鼓風機？關鍵是要解決風量和風壓。風量的計算是關鍵，從而引出課程內容，由教師梳理分析影響氧傳遞速率的主要因素，進一步講授風量的計算。這種教學也可以稱為任務驅動式案例教學法[7]。

例3：在講授污水的脫氮、除磷活性污泥法工藝及其設計一節前，課前給學生提供素材預習要講授的相關知識。在課堂上先提供幾張水體富營養化的圖片，并引導學生分析水體營養化的原因及危害。然后給出污水排放標準，對比標準中氨氮及磷越來越嚴格的變化，提出以下要解決的問題：

(1)污水中氮、磷污染物有哪些去除方法？各種方法的特點有哪些？

(2)假如你是一名設計師，從污水的生物處理原理出發，如何給新建污水處理廠設計一個污水脫氮除磷工藝流程？

(3)一個傳統活性污泥法污水處理廠要進行提標改造，為滿足污水的脫氮除磷要求，設計改造后的污水處理流程。

學生通過討論，分析案例。在掌握幾種常見的污水脫氮除磷工藝流程的基礎上，了解各種類型工藝流程的特點。另外，講授中結合近年來在污水生物脫氮、除磷方面的新技術、新方法，把厭氧氨氧化脫氮處理作為一個典型案例引入教學，在案例分析中引入相應的前沿內容，實現案例教學與新技術相結合，可以拓寬學生的眼界與專業思路。

例4：在講授氧化鉤技術時，與我們的實踐基地結合起來。西安創業水務有限公司與太原市排水管理處污水凈化二廠分別是我們建立的實習實踐基地。兩基地的污水處理工藝分別是三溝式氧化溝和奧貝爾氧化溝工藝，作為城鎮污水處理工藝具有一定的代表性。在課前先將兩基地的工藝短片作為案例提供給學生，讓學生根據短片查閱資料對氧化溝工藝進行自學，課堂上進行案例分析，學習氧化溝工藝技術、分類及特點，從而對氧化溝工藝的優缺點及應用有一個全面的認識。

2 小結

案例教學通過改變單一講授式教學方式，采用教師講授理論知識、案例分析、課堂討論、評述總結等多樣化的教學方式，調動學生學習的積極性，激發學生積極思考，主動參與課堂學習，可以培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，有助于學生創新思維的培養，同時也培養了學生團隊協作精神，提高了學生的綜合素質。