基于CDIO理論的“污水的物理處理”教學策略

劉飛 范慧玲

摘? ? 要：傳統教學模式存在著理論與實踐能力之間脫節的現狀，CDIO教學理論可以改變這種現狀，且有利于提升學生的綜合素質。文章以“水污染控制工程”的章節“污水的物理處理”為教學案例，基于CDIO理論，從構思—設計—實現—運作等方面，提出“污水的物理處理”的教學實施策略。

關鍵詞：CDIO理論;水污染控制工程;污水的物理處理

中圖分類號：G642.0? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2020）10-0003-03

“水污染控制工程”是環境工程專業一門多學科交叉融合、工程應用性極強的專業主干課程，主要培養學生的實踐能力與綜合素質[1-2]。而CDIO教學模式與“水污染控制工程”的宗旨相同，CDIO工程教育模式作為中國高等工程教育界重要的教育模式之一，其最大的特點就是以能力培養為本位，注重學生在學習過程中實踐能力的培養和綜合素質的提升，能夠有效地解決當前本科工程教育中存在的兩種日益增長的需求之間的矛盾，即學生必須掌握更多的技能知識與必須擁有廣泛的個人、人際和系統構建知識和技能之間的矛盾[3]。但是目前CDIO理論在“水污染控制工程”教學方面的研究較少，與課程內容相匹配的教學案例較為缺乏，這嚴重影響了教學效果。因此，基于CDIO理論以“污水的物理處理”作為案例進行教學探討，一方面，對于教師教學方法和學生學習方式的轉變提供一種新的思路;另一方面，在一定程度上改善CDIO在“水污染控制工程”教學方面的研究較少的現狀，有益于提高環境工程專業學生的工程素質。

傳統教學方式與教學手段，桎梏了學生素質的發展。傳統的課堂中，教師傾向于對學生單方面地輸入知識，而忽視了知識在學生內部的轉化。在實踐教學過程中更多是學生機械地跟著教師完成對已知結果的重復驗證，單調的教學手段導致學生很少會獨立思考，很難調動學生的學習興趣。這種教學模式表面上達到了教學要求，實際在培養工程專業學生的綜合素質和創新思維等方面，存在較為明顯的局限性。學生自主能動性和學習興趣低，直接影響到對知識學習的效果和技能的掌握程度，還間接影響到畢業生的繼續深造和就業前景[4]。“水污染控制工程”的內容較為復雜，所學知識與實際案例之間的聯系不是很緊密，學生很難將抽象的知識轉化為具體的項目實施計劃;加上受教學模式等因素的影響導致學生失去學習的興趣，自我學習的能力也較欠缺，所以學生的實踐能力和專業素質不強[5]。

因此，為適應社會對新型工程人才的要求，改善當前教學中理論知識學習與實踐能力之間發展不平衡的現狀，可以運用CDIO的教學模式，通過實際項目的完成讓學生在掌握基礎知識的同時，有效提高個人的自主學習能力、團隊合作能力，以及在社會和企業環境中對產品、系統的創建能力等工程素養。

一、水污染控制工程課程分析

（一）課程性質與特點

“污水的物理處理”既是“水污染控制工程”的核心內容又是研究方向之一。本章內容介紹了在污水處理初級階段通過物理處理分離污水中的懸浮污染物所采用的方法和工藝流程。在知識結構安排上充分考慮了學生的認知發展規律，依次介紹了格柵、調節池、沉砂池、沉淀池這四種主要的物理處理方法以及相對應的污水處理器械的種類與特點，體現出層層遞進的特點。但是其教學內容相對枯燥，缺乏趣味性，且具有很強的實踐性。

（二）基于CDIO的教學目標分析

CDIO理念在我國的研究內容和趨勢，已經由教育模式、教學改革等較為宏觀的主題逐漸滲透到具體學科的指導中，基于CDIO的教學目標，應著眼于CDIO教學大綱及12條標準[6]。CDIO教學大綱包括技術知識和推理能力、個人職業技能和職業道德、人際交往技能：團隊協作和交流、構思，設計，實施和運行（CDIO）系統等四部分;12條標準：以CDIO為基本環境、學習目標的制定、一體化教學計劃、工程導論、設計—實現經驗、工程實踐場所、綜合性學習經驗、主動學習、教師能力的提升、教師教學能力的提高、學生考核、專業評估等。CDIO教學大綱將工程師必須具備的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和整個CDIO全過程能力以逐級細化的方式表達出來，使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統性。CDIO的12條標準對整個模式的實施和檢驗進行了系統的、全面的指引，使得工程教育改革具體化、可操作、可測量。所以在CDIO的理論指導下以及本章知識特點，確定以下教學目標。

1.掌握污水的物理處理相關基礎知識、基本原理和工藝流程;2.獨立收集和整理除教材以外的參考書籍，

了解污水的物理處理前沿技術的研究方向;3.能參與并完成項目的“構思—設計—實現—運作”整個過程;4.理解污水的物理處理相關研究與技術對社會及生態環境的重要性。

（三）“污水的物理處理”重難點分析

重點：沉淀的基本理論、氣浮原理、沉砂池和沉淀池特點及工藝流程。

難點：理想沉淀池的構建、氣浮原理。

二、CDIO理論下“污水的物理處理”教學實施策略

在污水的物理處理課程中實施 CDIO教學模式，教學過程分為兩大板塊，其一為理論教學板塊，其二是實踐教學探究。CDIO教學模式更加注重實踐操作以及項目的實施，所以對于基礎理論知識的學習方法介紹較為簡略，本節著重介紹第二板塊，學生在掌握污水的物理處理方法以及基本過程的基礎上，能夠增強相應的操作技能。

（一）基礎知識與理論教學

根據理論課學習的內容，著重選擇主要的知識進行介紹，對于部分教學內容可以采用教學模型進行邊演示邊講解，有利于學生注意力的集中，比如在學習格柵時，可以采用小型的格柵模型，教學過程中讓學生相互傳遞進行觀察。在基礎教學時也可以采用VR、多媒體等教學資源輔助教學，學生在學習過程中不能只是被動地掌握知識，而要舉一反三。

四、結論

基于CDIO理念組織的課程教學，更加注重學生對課程環節的參與，在培養工程人才能力方面起到明顯的效果。學生在完成項目的過程中主動構建新知，使得實踐操作不再停留在以往的模仿層次。學生在獨立或組內交流完成課堂任務的環境中，學習能動性以及人際交流能力能夠有效提高。基于CDIO理念的教學模式逐漸滲透于各學科教學中，但也不是萬能的，在實踐過程中，針對不同的教學內容需要選擇合適的教學手段。

參考文獻：

[1]閆立龍，任源，張穎，等.水污染控制工程課程改革與實踐[J].中國現代教育裝備，2012，（15）.

[2]周笑綠，胡晨燕.《水污染控制工程》課程教學方法探討[J].教育教學壇，2014，（13）.

[3]顧佩華，胡文龍，陸小華，等.從CDIO在中國到中國的CDIO：發展路徑、產生的影響及其原因研究[J].高等工程教育研究，2017，（1）.

[4]陳雪松，郝飛麟，梅瑜.基于就業為導向的地方院校“水污染控制工程”課程教學改革[J].廣東化工，2015，（12）.

[5]張莉，祝啟坤，畢亞凡，等.PBL應用于水污染控制工程實踐教學的探索[J].化工高等教育，2010，（2）.

[6]顧佩華，包能勝，康全禮，等.CDIO在中國：下[J].高等工程教育研究，2012，（5）.

[7]孟凡健.基于CDIO的教學案例設計[D].石家莊：石家莊鐵道大學，2013.

[8]馮成軍，蔣嵐嵐，梁汀，等.污水處理廠格柵設備綜述[J].環境工程，2015，（S1）.

[9]莫雷.教育心理學：第1版[M].北京：教育科學出版社，2005：1-66.

[10]劉忠闖，李月涵，肖紅艷，等.基于任務型理念的“水污染控制工程”教學[J].山東化工，2018，（4）.

[11]劉彪.“水污染控制工程”課程教學方法改革探討[J].山東化工，2015，（23）.

[12]毛艷萍，方琳，楊波，等.加強《水污染控制工程》課程設計和實踐內容的探討[J].廣東化工，2017，（18）.

[13]聶麗君，陳梅芹.建設水污染控制工程多元化教學體系[J].化工高等教育，2010，（3）.

[責任編輯? 包玉紅]