《水質工程學》課程體系構建及教學改革研究

班福忱　李亞峰

摘要：針對國家對給排水專業培養方案最新要求，開展了《水質工程學》課程教學改革的深入研究，分析了課程的重點、難點及解決辦法，提出了基于課程群理念，科研促進教學，強化理論與實際的結合、改進實驗教學，加強信息化手段利用等方面的教學改革措施，有效帶動了《水質工程學》課程體系全面發展。

關鍵詞：水質工程學;課程體系;教學改革

1、引言

近年來，國家住建部高等學校給排水科學與工程專業指導委員會根據我國水工業發展情況，對給排水科學與工程專業學科體系進行了新的構建，同時對傳統給排水科學與工程專業的培養方案也多次進行修訂與重組，提出了給水排水工程專業培養方案的原則性指導意見，并將專業原給水工程、排水工程兩門課程中關于水處理部分章節重組為《水質工程學》課程。重組后的《水質工程學》課程在專業體系建設中越來越重要，可以稱之為給排水科學與工程學科最為重要的專業課，通過該課程的學習，能夠使學生熟知水處理工程理論與實踐的相關知識，為日后從事水處理方面的相關工作奠定基礎。因此，對重組后的《水質工程學》課程體系的進一步整合、教學內容進行進一步優化是《水質工程學》課程建設的基本內涵之一。為了加強給排水科學工程專業的專業教學，夯實學科基礎，培養專業技能，不斷提高教學質量，《水質工程學》課程必須進一步加強教學改革，扎實做好課程建設工作，積極開展課堂教學研究，改進教學手段，提高教學質量，帶動課程建設工作的全面發展[1-3]。

2、課程的重點、難點及解決辦法

《水質工程學》課程重點為給水處理單元、污水處理單元的技術原理、工藝選擇、工程設計以及各環節處理設施的管理、運行調度的基本理論和方法。課程教學難點體現在單元處理技術原理的掌握及如何在工程中進行設計計算。為解決此難點，在教學過程中使學生有效的掌握其要領，在教學中努力做到理論聯系實際，將理論知識總結精練，并通過實際工程的實例進行設計計算，做到深入淺出，使學生易于掌握設計的要點。采取的具體措施如下。

（1）合理選擇給水及污水教學內容，精心安排教學內容，注重給水處理和污水處理的區別與理論，精講基本單元處理理論，使學生能夠系統地掌握和理解基本概念、基本理論和基本計算方法。

（2）引導學生夯實理論基礎知識，并強化水處理基本知識拓展，不斷拓展單元技術應用、工藝選擇、設計計算方法和優化設計內容，增加水處理新工藝、新技術專題內容，結合工程設計內容講解，提高學生發現問題、解決問題的能力。

（3）按照學生不同專業發展方向要求，進行多層次區分教學，在實踐教學和日常教學中尊重學生專業方向選擇，配合專業培養方案，加強學生在創新性意識、工程設計、技術經濟分析等方面的訓練和培養。

（4）《水質工程學》課程在教學中根據給水處理與污水處理的統一性和差異性，使學生學習和掌握給水處理、污水處理課程中涉及的統一性的基礎知識，因為整體學時調整，所以，給水處理任課教師與污水處理任課教師將根據其差異性，分別闡述給水處理和污水處理的相關原理、特征參數及各主要構筑物的設計計算和選擇方法。

3、課程教學改革研究

3.1基于課程群理念，構筑學生知識結構網絡

以“建設給排水科學與工程專業優質課程群建設”為背景，在緒論課中為學生詳細描述“水質工程學”（上、下）課程在專業課中的地位、作用，課程間知識點的相互關聯，并進行課程間教學內容的協調，讓學生充分理解“水質工程學”在給水排水工程專業課程體系中的重要性，引導學生加強對該門課程的重視程度，進而自發形成對該門課程的興趣，使學習和實踐更具有針對性。

3.2科研促進教學，培養學生科技創新能力

在《水質工程學》教學過程中，課程組教師采取課程教學、科研助教學、課外科技活動相結合的方式，有效提高了教學質量，在課程教學中，重點講解理論與應用，在科研助教學環節，引申關于水處理理論方面的新工藝、新方法及行業發展新動態，此舉有效拓寬了學生的知識面和專業視野。在課外活動科技活動過程中，教師以科研課題，實際工程為背景，讓本科生充分參與進來，有效發揮科技活動第二課堂的作用[4]。學生的創新意識和創新能力不斷增強。同時任課教師依托學科優勢，結合與教學內容相關的國內外研究進展及專業發展方向和動態構建了全新的《水質工程學》教學內容體系。新的教學內容體系融入了最新的科研成果、先進的技術理論。例如課程組在污水好氧法與厭氧法處理污水方面進行了深入的研究，好氧顆粒污泥和厭氧顆粒污泥在污水處理領域近年來成為污水處理領域研究的熱點，因此在講解活性污泥法和厭氧生物處理法處理污水時，適當引入該部分內容，以拓展學生思維，針對重點教學內容，課程組教師都要適當介紹和該知識點相關的最新研究成果以及新理論在水處理中的應用等內容，通過這種科研促教學的改革措施，引起了學生的極大興趣，學習熱情空前提高，尤其是對一些準備考研的同學，影響更為深遠。

3.3結合課程特點，強化理論與實際的結合

課堂內通過對課程內容的有機整合、優化調整，任課教師明確并講透教學重點。例如關于水及廢水處理的基礎理論，以點帶面，切實做到少而精，概念和原理融會貫通，給水處理理論重點關注混凝、沉淀、過濾、消毒，污水處理理論重點關注、物理處理法、生物處理法（活性污泥法、生物膜法）、污泥處理。在講課過程中通過引用最新科研成果和實際工程案例，展開有針對性的討論，鼓勵學生積極發言，加強師生互動環節的時間。例如現代《水質工程學》的新技術、新工藝的運用;通過多方案比較解決問題，提高創新能力。在課外通過科研式訓練+作業綜合化對學生的課外學習提出要求，在每個章節學習完成之后，向學生提出課程之外需要自學的內容，同時要求學生結合自學內容開展擴展性思考，并能夠根據實際所學提出自己的觀點和看法。對于實踐性較強的教學內容，要求學生根據所學內容撰寫專題小論文，自主設計大學生科研訓練計劃、為參加大學生創新創業計劃奠定良好基礎。

3.4改進實驗教學，強化動手能力

基礎實驗包括學生預習實驗報告，教師集中講解、學生操作等環節組成。學生的實驗在教師指導下開展，同時，我們依據學生有問必答的原則，采用以按2-3人一組為單位，確保學生在有問題需要解答時實驗指導教師和理論課教師都在場。實驗過程中，要求每組學生都要獨自或合作完成實驗內容。指課程指導教師引導學生利用所學理論知識和基礎實驗操作技能順利完成實驗的操作過程。開放性實驗由學生自主設計，自選實驗的方式進行，每組按照4-6人進行編排，同時采取預約方式，實驗在指導教師的輔助下，由學生自主或合作完成。同時，根據給排水科學與工程專業實驗教學改革需要，依據“驗證性實驗弱化，綜合性實驗強化原則，利用實驗室現有資源，對原有實驗教學體系進行改革完善，在滿足國家專業指導委員會對于實驗要求的前提下，開展一些綜合性、創新性、設計性等較強的實驗，構建了驗證實驗—綜合性實驗—創新性實驗—設計性實驗—開放性實驗等多層次實驗教學平臺[5]。通過上述實驗教學的改進，有效培養了學生的動手能力和理論聯系實際的能力。使學生學習完《水質工程學》課程的理論教學和實驗教學后，能夠有效掌握關于城市給水處理廠、污水處理廠的運行維護及日常管理等相關知識，為日后從事與水處理理論與技術的相關工作奠定理論與實踐基礎。

3.5 加強信息化手段利用，豐富教學內容

利用現代信息化手段諸如多媒體教學、仿真模擬技術、視頻技術、網絡技術等[6]。結合《水質工程學》開發水處理系統的多個仿真模擬的工藝處理流程和單體構筑物的模擬，同時，在課程內容優化過程中致力于將以下內容視改進及視頻化處理。現有城市給水處理廠、污水處理廠設計、運行、管理;給水、污水處理單元施工過程過程模擬;給水、污水處理新工藝展示。仿真軟件及視頻系統可以充分發揮其交互性特點，讓學生更容易理解，同時根據教學需要由學生自主實踐，使學生對給水處理、污水處理中涉及到的重點知識點的認識更加生動化、具體化和完整化。讓學生感受到“如同走進了現代化的水處理廠”，有一種身臨其境的感覺，采用多媒體、模型演示等多種教學信息化手段，同時綜合運用互動式、啟發性、主動性教學方式，不斷拓展學生的創新思維方式與知識運用能力，顯著提高了教學效果。

4、結論

《水質工程學》作為給排水科學與工程專業重要的專業課之一，理論性和實踐性較強，《水質工程學》課程體系構建及教學改革研究結合該門課程的重點和難點問題，通過對課程內容的優化整合，課程理論體系更為系統完整。夯實了學科基礎。基于課程群理念，提出科研促進教學，強化理論與實際的結合、改進實驗教學，加強信息化手段利用等方面的教學改革措施，有效帶動了《水質工程學》課程體系全面發展。

參考文獻：

[1]班福忱，李亞峰.高等學校給水排水工程專業實習的探索與實踐[J].中國現代教育裝備，2015（6）：38-40.

[2]班福忱，李亞峰.高等學校給水排水工程專業應用型人才培養模式研究[J].中國現代教育裝備，2010（13）：140-144.

[3]班福忱，李亞峰.建筑類院校產學研協同創新模式的研究與實踐——以聯合培養工作站建設為例[J].教育現代化，2018，5（36）：6-7，23.

[4]殷震育，李衛平，于玲紅，等.提高水質工程學教學質量的實踐 [J].教育現代化，2016，6：82-83.

[5]張小燕，馬瑞娜，王剛，等.以提高實踐能力為導向的“水質工程學”課程改革與實踐[J].河北農業大學學報（農林教育版），2016，18（5）：71-75.

[6]張彥平，王榮霞，李靜，等.水質工程學多元化教學模式探討[J].教育教學論壇，2015，4：106-107.

基金項目：

2018年度遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目;遼寧省教育評價協會第二屆教學改革與教育質量評價研究項目重點課題;（PJHYZD17014）。遼寧省教育科學“十二五”規劃課題;（JG13DB025）。

作者簡介：

班福忱，博士，教授，主要從事給排水科學與工程專業教學與科研工作。