《水處理工程》課程教學改革初探

張鳳榮，韓丹丹，汪 濤，武利順

(菏澤學院 化學化工學院，山東 菏澤 274015)

《水處理工程》是高等學校環境科學與工程專業的一門主干必修專業課，是一門應用性和實踐性很強的課程。它的許多重要概念、理論、規律以及許多重要的實驗手段對環境學科及相關學科具有重要的指導作用。本課程涉及知識面較寬，具有多學科交叉性、實踐性、時代性和前沿性，兼具理科和工科的特點。

本課程的目的是讓學生學習水污染控制工程的基本理論，水污染控制的基本知識和基本方法，工程設備和結構。培養學生從工程角度分析和處理實際問題的能力。通過本課程，學生將為未來污水處理工程的設計，運行，管理和科研工作奠定堅實的基礎。通過本課程，學生將掌握污水的物理，化學和生物特性及其表達方法；掌握物理處理方法，化學處理方法和生物處理方法的原理，特點和適用范圍；掌握污水處理廠各種水污染控制技術設備計算，系統布局，工藝設計和運行管理的知識。培養學生從不斷變化的實際問題中把握事物本質的能力，掌握解決問題的思路和方法。在近幾年《水處理工程》教學過程中，筆者參考了相關改革經驗[1-3]，努力探索課程教學改革和實踐，并結合學校的專業優勢，在教學內容和教學方式上進行改革，從而使課程體系更好地適應環境科學與工程專業的發展，收效顯著。

1 教學內容

1.1 教材的選定

課堂教學選自同濟大學高廷耀教授主編的《水污染控制工程》(第四版)，該書是“十二五”國家級規劃教材，其第三版是“十一五”國家級規劃教材，第二版是面向21世紀課程教材。本書是在第三版的基礎上，根據近年來水污染控制在理論、技術等方面的進展，對內容做了較為全面的修訂和補充。另外，為了使學生更好地理解教科書的內容，筆者選擇了中國建筑工業出版社張自杰主編的《排水工程 下冊》(第四版)和中國環境科學出版社出版的《注冊環保工程師專業考試復習教材》(第三版)，作為參考資料。除此之外，本課程還將國家質量標準、污染物排放標準和一些相關的行業標準作為參考資料。

內容包括污水水質和污水出路、污水的物理處理、污水生物處理的基本概念和生化反應動力學基礎、活性污泥法、生物膜法、穩定塘和污水的土地處理、污水的厭氧生物處理、污水的化學與物理化學處理、城市污水回用、污泥的處理與處置、污水處理廠設計等。

根據后續課程、可持續發展的需要、在實際中的應用以及現有學生基礎，確定授課內容；應用“相似性”原理，將本課程的主要教學內容劃為四個教學模塊，即“物理法”、“化學法”、“物理化學法”、“生化法”。課程總學時為64學時，分為理論教學(48學時)和實驗教學(16學時)。

1.2 課程重點難點

《水處理工程》教學內容涉及廣泛的知識，包括物理學、四大化學和環境生物學，以及許多基礎課程和專業基礎課程。本課程的重點是讓學生從他們學到的專業知識轉變為水污染控制工程應用，并在此過程中，讓學生了解掌握水污染控制的工程方法。將污水水質指標、污水處理理論、原理和工藝技術設計與計算的知識點緊密結合，使學生對不同水質的水水質理論有一個全面系統的認識，提高其工程應用能力。

本課程的難點在于如何培養學生的動手能力和創新精神，提高理論與實踐的聯系，解決實際工程問題的能力。根據廢水的水質特征，學生可以將各種廢水處理單元操作和他們學到的單元過程結合起來，形成適合處理不同水質廢水的處理系統。同時，也很難培養學生順應國際學術發展的潮流，了解學科的前沿發展，掌握新的理論和新技術。因此，在教學中如何解決好這些問題至關重要。

更新知識體系是解決上述問題最為直接的辦法。課程教學內容基于該領域的科學技術發展，優化課程教學內容和體系，并丟棄一些舊的教學內容。將新的技術、流程和新思想融入教學內容，拓寬學生知識的應用范圍。

應用“相似性”原理，主要教學內容劃為四個教學模塊，即“物理法”、“化學法”、“物理化學法”、“生化法”。在講授課程時，適當調整教學內容的順序，并將相似的內容安排到同一教學模塊中集中教學，起到了“溫故知新”的成效。模塊教學實現了多種知識的“集約化”，便于學生總結學習，取得了良好的教學效果。

當今是知識爆炸的時代。時刻跟蹤學科前沿的發展動態，及時將新知識新技術引入教學中，如一種新型高效脫色劑的發現，一種新型的污水處理設備的發明等，這些都會把學生的求知欲激發起來，進而拓寬其知識面。

2 課程教學改革

取得良好教學效果的關鍵環節是采用正確的教學方法。作為一門實踐性較強的課程，《水處理工程》課程內容相對繁瑣，學生學起來有一定的難度。傳統的授課方式—教師講授，學生聽課做筆記，由于形式過于單一，學生的主動性和創造性難以發揮。因此新的授課方式的采用，學生學習熱情的調動，課堂教學質量的提升變得尤為重要。

2.1 課堂教學方法的改進

根據課程內容和學生特點，靈活應用啟發引導(理論部分的基礎知識)、小組討論(提高學生的學習積極性和參與意識)、案例分析(給出污染實例，引導學生討論)、模型演示和現場教學等教學方法，引導學生積極思考、樂于實踐，提高教學效果。

以問題引導教學法為例，河流為什么沒有污染？在回答這個問題的時候，讓學生回憶《環境學概論》[4]中提到的水體自凈是通過哪些作用完成的(物理作用、化學作用、生物凈化)？進而聯想到《環境工程原理》[5]中涉及到的污染物是如何擴散的，存在幾個階段(豎向混合階段、橫向混合階段、斷面充分混合階)？

對于困難較大、較復雜的能力訓練項目，采用“小組討論”法開展協作學習，并注意學生的強弱搭配。每小組6人，并指定一個小組組長，協調確保討論有序進行。各組根據老師布置的任務，展開討論，并定期進行角色互換，使每位同學都能夠充分利用教學條件進行技能訓練。最后由各組小組長分別匯報，教師總結。如此就提高了學生的學習積極性和參與意識，學習的難度也會降低，從而培養了學生的合作精神和團隊意識。

2.2 多媒體教學手段的采用

我們改變了傳統的教學模式—傳授式，建立了課堂教學“1+n”模式—多媒體和板書相結合。該教學模式主要是充分發揮多媒體課件直觀、生動的信息優勢；輔以“啟發式”、“討論式”等靈活生動的教學方法，如典型工程案例分析，典型構筑物、設備工程圖片、Flash動畫、CAD工程圖紙鏈接、工程設計思考題等。多樣化的教學內容表達方法達到了知識點的多層次分析

和3維及多維滲透的效果。

2.3 實驗教學與實踐教學的強化

本課程涵蓋16學時的實驗教學，包括專業基礎實驗(自由沉淀、化學混凝、曝氣充氧、厭氧消化、離子交換軟化、過濾)和綜合設計性實驗(氧化溝、SBR、成層沉淀、臭氧脫色、活性污泥特性、活性炭吸附)。為了培養學生解決實際問題的能力，我們將同時開展實驗內容和實踐教學。帶領學生實地參觀污水處理廠和自來水公司，通過工程師的現場解說，結合課堂上的理論講解，使學生對污水的各級凈化裝置及具體污染指標的測定方法等內容弄懂吃透。在此基礎上，展開相關的專業基礎實驗和綜合設計性實驗，達到了事半功倍的效果。另外，本教學環節涉及到的實驗報告和實踐教學總結均要求學生獨立完成。

2.4 成績評價體系的革新

目前高校里大多數課程的考核仍以期末考試成績和考勤為主，試題以課本例題和課后習題為主，這使部分學生養成了背題、記題、不善思考的壞習慣。結合本課程的一些特點和課程教學改革需要，我們將實驗與實踐教學環節的成績納入到總成績考核，全面評價學生的綜合能力。同時將期末考試試卷命題嚴格按照教學大綱要求，兼顧學生對基礎理論、基本技能、知識歸納和運用能力，主觀題和客觀題分值相當的原則，做到教與學的統一。

3 結語

培養創新應用型人才是當前高校教育的目標。為實現這一目標，《水處理工程》作為高等院校環境專業的一門重要的專業基礎課，旨在培養學生在課堂教學中獲取知識，培養其工程意識和解決實際問題的能力。在今后的教學中，筆者仍將繼續對教學內容和授課方式進行革新，以培養出創新應用型能力強的環境專業人才。