環境工程專業水污染控制工程“金課”建設

楊偉華 賈文林 趙爽

摘 ?要：在教育部明確提出“淘汰水課、打造金課”的背景下，深入思考“金課”的“高階性、創新性、挑戰度”標準，結合環境工程專業的人才培養目標，從授課內容、授課方式、考評方式三個方面探討了水污染控制工程課程的“金課”建設，以期為環境工程專業課的教學改革提供有益參考。

關鍵詞：水污染控制工程;金課;建設;教學改革

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）33-0069-04

Abstract： Under the background that the Ministry of education clearly put forward "eliminating water course and creating golden course"， the "advanced， innovation and challenge" criteria of "golden course" was deeply considered. Combined with the talent training goal of environmental engineering technology major， the construction of "golden course" of "Water Pollution Control Engineering" was discussed from three aspects of teaching content， teaching method and evaluation method. All these will provide useful reference for the teaching reform of environmental engineering specialized course.

Keywords： Water Pollution Control Engineering; golden course; construction; teaching reform

隨著人類物質文明的高度發展，國家、社會和個人對環境保護和經濟協調發展的要求達到了前所未有的程度。中共十九大報告指出，必須樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的生態理念。實現藍天碧水凈土更是環境工程專業的責任和擔當。水資源是人類賴以生存的生命之源，我國水資源人均占有量少，而生活污水和生產廢水導致的水污染對人類生存構成重大威脅。水污染控制工程是環境工程專業的核心課程，目標是使學生理解和掌握水污染控制的具體工藝方法和實際應用，培養學生水污染治理能力和開展水污染控制科學研究能力。傳統專業課教學中，學生的專業課成績一般都比較高，但用人單位反饋，畢業生的實踐能力比較弱，在解決污水處理的實際問題時，表現為無從下手、難以實施。究其原因，當前人才培養中存在一定程度的重知識、輕應用、少實踐、缺創新，忽視實踐能力培養的問題，致使與工程應用的社會需求脫節[1]。另外畢業生的敬業精神、責任感和心理承受能力等素質也不能滿足社會需求[2]。新的時代要求環境工程專業課教學必須改革，真正實現知識、能力、素質三位一體的人才培養目標。提升高階性、突出創新性、增加挑戰度是新時代本科課程建設的基本原則，這也正是“金課”的“兩性一度”[3]。按照“金課”的“兩性一度”標準，本文從授課內容、授課方式、考評方式三方面探討水污染控制工程課程的“金課”建設措施，以期為環境工程專業課的教學改革提供有益參考。

一、內容建設——擴充實踐性、前沿性與思政內容

污水處理的實時性、發展性較強，因此在教學中除了傳授本門課程的核心內容外，還需動態更新教學內容，擴充實踐案例及前沿研究內容，使之能夠反映污水處理的時代性和前沿性。同時融入思政內容，落實立德樹人根本任務，滿足知識、能力、素質三位一體協調發展的人才培養要求。

（一）擴充實踐性內容，提升應用能力

學以致用是專業課教學的重要目標。擴充實踐性內容，學以致用，提升能力。在水污染控制工程課程傳統教學中，更多的是污水處理理論、方法和經典工藝的講解，關注的是學生的理解和記憶，較少涉及污水處理實際案例的分析討論，導致理論與實踐脫節。因此，在水污染控制工程“金課”建設中，教師要不斷搜集整理污水處理的時代典型案例，建立“污水處理工程案例集”。在教學過程中要適時引入案例，例如：在污水物理處理內容的教授中，提供沉淀池、隔油池、氣浮池的工程案例。在講授污水的化學與物理化學處理內容時，提供鳥糞石沉淀法脫氮除磷在世界最大污水處理廠的應用、混凝沉淀及膜處理法在電廠污水處理中的應用等案例。在污水生物處理內容教學中，提供一些生物同步脫氮除磷工程案例，氧化溝脫氮工藝的低成本改造案例，曝氣氧化塘、人工濕地在農村污水處理中的應用案例等，讓學生分析各案例中處理應用存在的問題及解決方法。在學習污泥處理內容時，提供污泥堆肥的工程案例，避免二次污染等。在污水處理課程設計中，提供一些實際設計案例，如同時滿足高脫氮要求和用地緊張的集約污水處理廠設計案例，服務長江大保護戰略的超大型污水處理廠設計案例，以及特大型污水處理廠運行維護的案例，加強學生知識的綜合應用能力。總之，通過分析、思考、討論、總結案例，提高學生知識應用能力，使所學知識“活”起來。

（二）擴充前沿性內容，提升創新能力

在“金課”教學中還需將水污染控制方面的學術研究、科技發展前沿成果引入課程，讓學生了解專業最新動向，拓寬專業視野，開拓思維，激發探索創新。例如：在學習污水生物處理內容時，提供具有節能降耗和環境友好獨特優點的厭氧氨氧化生物脫氮技術的前沿研究成果，具體如不同的厭氧氨氧化工藝研究;碳氮比、溫度等因素影響厭氧氨氧化的研究;厭氧氨氧化菌的生理學、微生物組學、微生物群落相互作用、微生物生態學的研究;厭氧氨氧化顆粒污泥中胞外多聚物的成分、結構、作用及控制策略等的前沿研究;節能降耗強化脫氮工藝的氧化溝改造研究;基于保氮保磷理念下人工濕地的運用研究等等。在污水化學處理方法學習中，引入國內外學者針對抗生素、消毒副產物等內分泌干擾物，采用真空紫外/過氧化氫工藝高級氧化技術降解新型難降解有機污染物的最新研究進展。在污水物理化學處理方法學習中，帶領學生了解膜分離技術應用過程中膜制備、膜分離等當今水處理前沿技術難題。通過補充學習前沿應用內容，讓學生感受到專業課知識并不是僅限書本的簡單易懂理論，從理論到應用需要許多科研攻關，激發學生要不斷探索、不囿于書本內容、不做“井底之蛙”的精神。隨著時代的發展，學生意向讀研的比例越來越高，通過對污水處理前沿成果的了解，有助于他們選擇讀研方向。在“金課”建設中，教師要及時更新“污水處理前沿成果集”，使學生所學知識“新”起來。

（三）融入思政內容，提升素質

立德樹人是教育的根本任務[4]。在專業課教學中，通過鮮活的例子，教導學生不僅要學習工程技術人員和科研人員的成果，還要學習他們的愛崗敬業、腳踏實地、勇于擔當等品質，喚醒學生的責任感和使命感，從而自覺提升自身能動性，以“潤物細無聲”的方式實現對學生的素質培養更是事半功倍。例如，在介紹生物脫氮除磷、水環境治理新材料、膜技術等領域在我國所取得的輝煌成績案例時，強調我國科學家堅持不懈、百折不撓、銳意進取的精神，從而提升道路自信、理論自信、制度自信和文化自信，激勵學生為“美麗中國”而不斷努力。在學習“污水排放標準”時，強調“達標排放”，剖析“偷排”現象，使學生深刻領悟社會主義核心價值觀中的“法治”及“誠信”。傳統教學中也會插入思政內容，但往往都是臨場發揮。課程思政要求在教學設計階段就構思好什么樣的思政元素可以融入到自己的課堂中，在什么位置融入最為妥當，而不是完全依靠課堂的臨場發揮。需要教師在備課階段就要準備好相關資料以及思考如何做好語言表達，做到有備而來，使得學生在上課過程中積極參與并感受到其中蘊含的政治思想與哲理。

二、課堂建設——線上線下混合

為實現知識、能力、素質三位一體協調發展的人才培養要求，上文對水污染控制工程教學內容進行了擴充，但在傳統的教學模式下是無法完成上述內容的，畢竟教學課時有限，并且地方本科院校教學中，普遍存在學生上課缺乏興趣、學習不積極主動，課堂缺乏有效互動等現象，因此改革傳統教學模式勢在必行。

美國當代著名心理學家、教育家布盧姆將教學活動的整體目標分為認知、情感、心理活動三大領域。其中認知領域又分為記憶、理解、應用、分析、評價和創造六個層次目標[5]，記憶和理解屬于低級認知層次;分析、評價和創造屬于較高認知層次。

布盧姆認知領域教學目標的六個層次，不僅強調了對基礎和基本概念的理解和應用，更重要的是注重對學生分析問題、解決問題能力及創新精神的培養。傳統課堂教學模式主要完成的是記憶、理解及部分應用學習能力。借助現代信息化技術，采用線上線下混合教學模式，有助于改善傳統課堂教學中分析、評價和創新能力培養欠缺的情況，建設學生用心學習、深度學習、完整學習的“金課”課堂。

（一）線上課堂，完成淺層認知

線上教學利用先進信息技術和手段，激發學生學習興趣，獲取知識方便，適用于不同學習風格和學習程度的學生。SPOC（小規模在線課程）是通過設計和利用優質的MOOC（大規模在線課程）資源，建立的適合本校學生的教學內容和模式[6]。目前我們開設的水污染控制工程課程在線開放課程已在大學MOOC平臺開設五期，選課總人數超過了一萬八千余人，課程具有重內容、精制作、廣討論等特點，受到學習者廣泛好評。基于水污染控制工程在線開放課程開展線上SPOC教學活動，同時也將同課程其他優秀視頻資源選擇性融入我們的SPOC教學中。

水污染控制工程課程線上SPOC教學包含視頻、文檔、隨堂測驗、單元測驗、單元作業、討論等內容。視頻內容除了教師出鏡的微課視頻外，還有大量展示污水處理構件結構與原理的動畫視頻，這些都利于學生對基礎知識的記憶、理解與掌握。學生學習視頻后，通過線上測驗及作業檢測學習效果。同時，線上SPOC還設有討論區專欄，教師、學生均可在討論區進行提問和解答，實現師生、生生之間的互動。傳統課堂授課，受課堂時間、內容的限制，給予學生提問的機會很少，故學生在教師講解過程中出現的一些不理解問題得不到充分解決。而線上討論區能及時滿足學生在學習過程中的交流期望和需求，提高學習效果。另外，線上學習具有移動化、可反復等優勢，學生可根據自身理解的程度反復學習，不受時空限制，滿足學生的個性化學習需求。線上SPOC教學能較好地完成基礎知識的學習，這樣節省出線下課堂時間，給線下課堂進行交流討論等深度學習提供了時間可行性。總之，運用SPOC模式可對學習績效和學生情感態度產生積極影響，大大提高了教與學的質量和效果[7]。

（二）線下課堂，實現高層認知

線下實體課堂有面對面優勢，可實現教師主導下的學生自主式、參與式、探究式、合作式學習。水污染控制工程線下課堂教學主要開展重難點講解、工程案例及科技前沿成果的分析討論交流等教學活動。對于重難點問題的掌握情況，教師可通過慕課堂練習獲取信息，講解時就會有的放矢。通過慕課堂練習，學生也了解了自己未掌握的內容，這樣在老師講解時就會更加投入。對案例分析及前沿內容，主要以小組形式進行深度學習。為高效利用線下課堂時間，可以把相關學習內容及問題提前布置給學生，學生課前思考，完成解答。課堂上各小組匯總各成員解答，辨析整理，形成小組解決方案，以小組為單位進行匯報，小組間進行研討交流，教師反饋。這些教學活動從真實的案例出發，生動有趣地呈現教學內容，使得學習者不再一味被動地接受枯燥的知識，而是在真實的情景中主動去尋找問題的解決辦法，從而增強學習者與課程內容的互動性，提高學習效果，而且討論交流也會激發學生廣泛思考，提高學生解決問題的能力。線下課堂教學有利于學生應用、分析、評價、創造等能力的培養，實現深層次學習。

為保證線上線下混合式教學的開課質量，教師需對每個知識點進行教學設計，將教學內容進行線上線下的有機融合。以生物同步脫氮除磷工藝課程知識點為例，介紹教學內容、教學方式、教學評價與反思的設計，見表1。

三、考評建設——加大過程性評價

對大部分學生來說，課程的成績評定對學習起到激勵作用。環境工程專業課程傳統的成績評定是按平時占10%，期中考試占20%，期末考試占70%進行的。考試對課程成績起了決定性作用，而環境工程專業課的考試主要考察的是學生對知識點的記憶和理解，因此多數同學都能取得較好的分數，特別是有些平時不怎么努力學習的同學，靠考前突擊強記也能輕松過關。這種傳統的評價方式使學生感到學與不學對最后的成績影響不大，導致學習積極性不高，這與“金課”倡導的合理提升學業挑戰度大相徑庭。

為增強學習積極性、提升學業挑戰度，考核評價方式必須進行改革，不能僅以最后的考試成績來說明學生學習的成效，應加大過程性評價，可將平時成績權重提高至50%。傳統考試中平時成績主要由課堂表現與書面作業決定，隨著信息技術的不斷發展，特別是慕課堂智慧教學工具的發展與完善，使得參與平時成績評定的內容更加豐富，數據更加可靠，獲得更加便捷，能夠有效支持老師進行混合式教學。慕課堂不僅可以使線上學習情況（如視頻學習、線上測驗、線上作業）一目了然，還可以通過教師在慕課堂創建的備課及課外任務詳細記錄下線下課堂活動數據。慕課堂使得每一次課堂、課外教學全過程記錄可視化，數字化體現教學準備與互動成果。教師只需設置線上線下教學內容成績比例，系統自動匯總就會獲得平時成績。這樣獲得的平時成績更加客觀公正，使學生信服。

課程成績考評中另外的50%由期末考試成績決定，與以前期末試卷不同，現在的期末試卷應增加考試的難度系數，如加大設計計算題、案例分析題占比，從而提升課程的挑戰度。

總之，學生學習成績的評價是否合理，關系到“金課”建設的成敗，例如，如果線上線下課堂討論不參與成績評定，學生就會敷衍了事，不深入思考學習;而合理的評價會激起學生學習興趣，“金課”建設才會順利進行。

四、結束語

“金課”內容建設中擴充課程實踐性、前沿性內容，有機融入課程思政內容，實現知識、能力、素質的有機融合，提升課程高階性。“金課”課堂建設中采用線上線下混合式教學模式，符合教學形式要體現先進性和互動性的創新性要求。“金課”考評建設中增大過程性評價、加大期末考試難度，增加了學習的挑戰度。對教師來說，從授課內容更新、授課方式更新，再到考評方式更新，教師投入的時間和精力都遠遠大于傳統教學，大大增加了教師教學的挑戰度。總之，在教學中堅持 “以學生為本”、學生在教學過程中的主體地位，通過啟發和誘導，提升學生的能力和素質，實現知識、能力、素質三位一體的人才培養目標。

參考文獻：

[1]趙光，曲玄，王志華，等.環境工程專業應用型人才培養模式改革[J].遼寧工業大學學報（社會科學版），2019，21（3）：117-119.

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[4]韓筠.“互聯網+”時代教與學的新發展[J].中國大學教學，2019（12）：4-7.

[5]董銀麗，任翠萍，薛盼.基于OBE和布盧姆法則的混合式教學設計[J].高教學刊，2021（18）：111-114.

[6]田媛，席玉婷.高校混合課堂教學模式的應用研究[J].中國大學教學，2020（8）：78-86.

[7]徐小風，王祖源，張睿.基于SPOC的大學物理課程實踐效果研究——以同濟大學的物理課程為例[J].現代教育技術，2016，26（3）：87-93.