水污染控制工程課程多維一體教學改革與實踐

趙長偉 黃俊亮

摘? 要：水污染控制工程作為環境科學與工程專業的主干課程，理論和實踐并重，具有知識面廣、應用性強、綜合性強等特點。該文在傳統課堂基礎上合理地融入案例教學和思政元素，提出“課堂講授-案例教學-思政引領-實驗教學”的多維一體教學模式。通過思政引領，強化思政元素在農業院校理工科教學中的價值引領作用。通過典型工程案例引導學生代入式思考，提高學生理論聯系實際的能力和工程理念。通過設計多層次實驗內容，培養學生的科研、創新思維和能力。結合高效、合理、學科交叉的教學團隊建設，打造圖文并茂、理論聯系實際、可視性可感性強的教學內容，提高教學效果。為全面提升學生理論聯系實際、實踐與創新能力提供一種新的教學模式。

關鍵詞：水污染控制工程；教學改革；案例教學；思政引領；農業院校

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2023）32-0125-04

Abstract： Water Pollution Control Engineering is a main course of environmental science and technology with wide range of knowledge， strong application and comprehensiveness， which attaches an importance to theory and practice equally. This paper reasonably integrates teaching cases and elements of ideology and politic on the basis of traditional class. Therefore， we proposes a multidimensional integrated teaching model of "class-case-ideology-experiment". Here are some conceptions. Firstly， ideological and political guidance could strengthen the value of ideological and political elements as a leading role in science and engineering teach in agricultural colleges and universities. Secondly， typical engineering cases would lead students to substituent thinking， improving the initiative to combine theory with practices and engineering concepts. Thirdly， with the design of multi-level experiment content， innovative thinking and ability of students should be cultivated in scientific research. Besides， better teaching effect would be achieved with some improvement. Among these are strong visibility and combination with efficient， reasonable and interdisciplinary teaching team construction， as well as teaching content that combines pictures， theory and practice. It provides a new teaching mode for comprehensively improving students' ability of linking theory with practice， as well as practice with innovation.

Keywords： Water Pollution Control Engineering; teaching reform; case teaching; ideological and political guidance; agricultural college

基金項目：國家自然科學基金“全氟辛酸/重金屬復合污染物的納濾去除效能及微觀作用機制研究”（21878323）

第一作者簡介：趙長偉（1976-），女，漢族，遼寧朝陽人，博士，教授。研究方向為水處理技術。

水污染是我國面臨的主要環境問題之一，水污染控制工程主要講述給水處理、廢水處理技術原理及應用兩大部分。在講述不同水體污染的水質特征，污染物在水中的遷移轉化和降解行為與影響因素的基礎上，重點探討如何運用各種物理、化學、生物等不同處理方法和技術控制和消除污染，使學生具備針對不同污染水體選擇合適的處理技術，掌握不同技術的原理、效果、條件及現存問題，培養學生發現、分析、解決問題的能力，使課程學習成為培養學生創新思維和能力的重要環節，實踐要求高。而在整個教學過程中，如何發揮思政元素在農業院校工科教學中的引領作用，同時將課堂講授與案例教學、實驗教學等有機結合起來，更好地做到理論和實踐有機結合，豐富教學內容，提高教學效果，促進環境科學與工程專業創新人才的培養，是目前急需解決的問題[1]。

一? 課程教學改革背景

（一）? 課程的定位與內容

水污染控制工程課程（以下簡稱“本課程”）緊密圍繞經濟建設和社會發展中供水安全和水污染治理等問題，在飲用水安全保障技術，污水、廢水處理及資源化利用技術等方面開展理論教學與應用研究。不僅側重于給水、污水、廢水處理技術知識體系的傳授，更側重于對學生工程應用和科學技能的培養。其中，給水處理主要包括水質標準與給水處理技術概述、常規處理技術與工程應用、深度處理技術與工程應用以及健康飲用水處理技術與工程應用；污水處理主要包括污染指標與污水處理技術概述、城市污水處理技術與工程應用、農村污水處理技術與工程應用；廢水處理主要包括廢水水質特征與廢水處理技術概述、典型工業廢水處理技術與工程應用。通過本課程的學習，讓學生了解我國水環境的現狀，掌握給水、污水、廢水處理技術的基本原理、方法、思路及發展方向，確立基本的工程理念，建立實事求是、理論聯系實際解決工程問題的思路。

（二）? 課程目前存在的問題

傳統水污染控制工程課程教學主要存在以下問題：一是以課堂講授為主，教師在課堂中為主要角色，學生被動接受知識，是典型的填鴨式教育，教與學相對割裂，不能做到教學相長[2]；二是學生的學習興趣不高，學習目標不清晰，重視理論知識的積累而輕視知識的靈活運用，不能做到學以致用，課堂學習效率不高；三是教學內容老舊，實驗教學內容較少，且多為驗證性實驗，對激發學生的創新思維和能力作用有限，且缺乏具體工程案例等實踐教學，學生理論結合實踐能力不強；四是缺乏思政引領，特別是對于農業院校理工科專業，長期以來在思政教育方面重視程度不高，不能發揮思政教育在教學中的引領作用；五是考核方式單一，傳統的考核方式多為出勤考核和最后閉卷的考試，不易體現出學習過程好壞，對學生的綜合能力提高效果不明顯[3]。

二? 教學改革的目標與特色

（一）? 教學改革的目標

針對傳統教學中存在的上述問題，本課程結合新形勢下的教學需求，開展教學模式的改革和探討，提出了“課堂講授-案例教學-思政引領-實驗教學”的多維一體教學模式。相比于傳統課堂，在課堂講授中更加注重課程間知識的邏輯關系以及課程間的銜接性，注重學生綜合創新能力和工程實踐能力的培養[4]。在教學內容上，無論是對教材的處理，還是教學過程的設計，通過引入更多的工程案例，都充分體現了學生是學習的主體，學生自主探究的教學理念。在思想引領上，強化思政教育在課程教學中的價值引領功能，增強對專業的認識、認知、認同。在實驗等實踐教學中，注重在老師的帶動引導下，鼓勵學生多動手，勤思考，自主發現，分析、解決問題，激發學生自主學習和探究性學習的興趣。通過這種多維一體的教學模式，引導學生獨立思考、提問、討論，繼而追問，實現師生互動的研討型教學，給了學生更多的思維發散空間，使學生在探討中認識水的自然和社會屬性、水環境現狀、給水和廢水處理技術，以及水與人類社會、水與環境之間千絲萬縷的聯系，讓學生真正成為課堂的主人，提高自主學習和終身學習的意識。

（二）? 教學改革的特色

水污染控制工程課程教學改革特色主要體現在素質提升、創新思維和價值引領三個方面。通過本課程的學習使學生初步具備應用水污染控制工程的理論知識解決不同水污染問題的能力，鍛煉學生的創新思維能力和工作能力，提高學生的綜合素質，并在推進教學改革的授課過程中根據課堂內容對學生進行積極引導，發揮思政教育在教學中的價值引領功能，培養學生保護、改善水環境的責任感和使命感[5]。教學改革特色如圖1所示。

在素質提升方面，本課程從我國水環境污染現狀和治理需求出發，結合國內外典型水污染控制和治理案例，使學生了解給水和污水的性質與污染指標，掌握各種處理方法或工藝的原理、處理效果、適用條件和優缺點，具備針對不同污染水體選擇合適處理技術的能力，培養學生理論聯系實際，初步具備應用水污染控制工程的理論知識解決實際水污染問題的能力，力求體現以注重基礎、追求創新、突出能力和發展個性為特色的素質教育，提升學生的綜合素質。在創新思維方面，本課程結合國內外頂級期刊和具有影響力的相關科研團隊的最新研究成果，使學生了解國內外最新研究進展，掌握相關領域前沿動態。并通過實際工程案例和實驗教學將理論教學和實踐教學融會貫通，使學生理解科技創新在水污染控制和治理中的引領作用，豐富學生思維方式，培養學生的創新思維和創新能力。在價值引領方面，通過本課程的學習，使學生了解我國水環境污染現狀和治理需求，思考環境與經濟發展的關系，發揮思政教育在農業院校理工科專業中的價值引領功能，從思想上對水環境保護產生共鳴，培養學生保護環境的責任感，提高專業認同感。行為上引導學生樹立嚴謹求實、堅持真理、鍥而不舍的科學態度和積極向上的價值觀，激發學生的學習熱情和愛國情懷，為未來的學習、工作和生活奠定良好的基礎。

三? 教學改革與實踐

（一）? 改革教學過程與教學方法

水污染控制工程課程教學改革的主要思路是以線上線下混合型、研討型課程建設為抓手，以綜合理論素養、應用能力、創新能力和工程理念提升為核心，建立靈活、多樣、針對性強的課堂講授方式，合理增加工程案例的探討，建設理論聯系實際、緊密貼合工程實際的案例教學思路，結合高效、合理、學科交叉的教學團隊建設，加強思政教育在農業院校理工科專業教學中的思想引領作用[6]，加強基礎性、綜合性和創新性實驗內容的設置等，探索“課堂講授-案例教學-思政引領-實驗教學”多維一體的教學模式在農業院校理工科專業教學中的可行性。

1? 建立靈活、多樣、針對性強的課堂講授方式

在教學內容上，重新整合原有知識點，針對不同難易程度的教學內容，采取不同的講授方式，突出課程重點和難點。對于重點、核心內容，結合最新的多媒體表現方式，幫助學生理解抽象內容，準確掌握不同處理技術的原理、效果，并設置隨堂討論，培養學生獨立思考問題的能力，引導學生拓展思路，加深對理論知識的認知和理解。對于技術背景知識和細節內容，不再進行課堂講授，壓縮課堂教學學時，通過設置拓展閱讀的方式，延展學生知識儲備的深度和廣度。在教學手段上，采用線上線下結合的教學方式，將課堂教學、專題討論、多媒體手段、水處理模型和動畫有機結合，將學生線上學習基礎理論知識、基本實驗操作，與線下教師指導、討論、分析、總結和實踐操作相結合，讓師生在線上、線下充分交流、互動，形成以學生自主學習、自發實踐、相互討論為主體，教師指導、提升為輔助的課堂講授方式，提高學習效率和質量。

2? 建立理論聯系實際、緊密貼合工程實際的案例教學思路

在講授給水處理、污水處理、廢水處理理論的同時，結合國內外典型的水污染控制和治理工程案例，將專業理論知識用實際工程的方式展現。同時廣泛儲備相關視頻、技術綜述和高級別的工程案例，在現有講義的基礎上，進一步豐富、完善，增加給水、污水、廢水處理相關實際工程案例內容。通過案例引導學生代入式思考，找出解決工程問題的難點和重點，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，加深學生對水污染處理技術原理和工程應用的理解，啟發學生的開放性思維，加深學生對工程實踐環節的認識和實踐能力的培養[7]。使學生能初步應用理論知識分析，解決工程實際問題，了解水污染控制工程的設計、施工、運行、維護與管理，培養學生理論聯系實際、解決實際水污染問題的基本能力、創新思維和創新能力，建立以學生為中心的案例教學模式，提高教學水平和效果。

3? 組建高效、合理、學科交叉型教學團隊

根據課程知識面廣、應用性強、綜合性強等特點，選擇教學經驗豐富、工程實踐能力強的教師負責。通過強化師資隊伍建設，引進高層次人才，提高教師整體素質，鼓勵教師參加科研和工程實踐，提高教師學術水平。采用課長制辦法重新組織課程教學團隊，課長為課程的負責人，負責課程的總體教學目標、教學內容的規劃，是整個教學團隊的核心與關鍵。團隊成員為給水處理工程、污水處理工程、廢水處理工程及環境學等專業教師，分別負責相應模塊的設計與教學工作。構建具有農業院校典型特色、學科交叉、互補型的教學團隊，采用集體討論、集體備課、課長督導等方法提升教學、教研水平。

4? 整體規劃思政資源、加強思政引領

通過思政引領，強化頂層設計，在課程教學中融入我國水污染控制和治理典型案例，肯定我國在水污染治理方面的成就，同時通過對世界上其他國家水污染控制和治理的發展現狀與趨勢的介紹，尋找與發達國家的差距，培養學生的家國情懷和使命擔當，樹立專業認同感和社會責任感。在期末考試中，結合課程內容，設置融合思政元素的題目，實現對專業知識和思政的雙重考核目標，加強思政教育在農業院校理工科專業教學中的思想引領作用[8]。

5? 建設基礎性、綜合性、創新性實驗

水污染控制工程實驗是課程學習過程中的一個重要實踐環節，對于學生鞏固理論知識，掌握實驗技術技能，培養動手能力，提高綜合素質起著關鍵作用，是連接基礎知識、基本理論學習和實際應用的橋梁和紐帶。為了強化課程實驗環節的效果，可以將實驗內容貫穿在課程學習過程中，方便學生及時解決在實驗中遇到的問題。本課程注重給水、污水、廢水處理實驗內容建設，根據實驗的難易程度設置基礎驗證性實驗、綜合性實驗、開放性實驗三種不同層次的實驗內容，突出實驗內容的基礎性、綜合性、創新性。基礎性實驗注重培養學生基本的實驗技能、測試方法、實驗數據記錄分析、實驗結果處理和實驗報告撰寫的能力。綜合性實驗注重體現水處理工藝的系統性，鍛煉學生在動態、連續實驗中的操作技能，培養學生將分散的知識點串聯起來，由點及線，由線到面，綜合理解水處理工藝過程。開放性實驗主要是在教師的指導下，由學生自己制定實驗目標、實驗方案、實驗步驟，并進行實驗操作分析，由被動學習變為主動學習探索，培養學生獨立分析、解決問題的綜合能力和創新能力，調動學生的積極性、創造性，激發學生對知識和科學的探索[9]。

（二）? 多維一體教學改革評價體系

創新評價考核形式，激發學生的學習熱情。采用“平時+課程匯報+實驗+考試”多元化考核方式，見表1，在過程考核方面，將平時課堂、課后作業、小組討論和小組匯報等有機結合，不拘泥于課堂內容，布置兼具綜合性與開放性的作業，調動學生利用課余時間查閱資料，組織小組匯報，在課堂中分組展示學習成果，在搜集材料過程中培養團結合作能力，在組織匯報過程中鍛煉邏輯思維能力和語言表達能力，增設學生互評，激發學生課堂參與的主動性[10]。

（三）? 多維一體教學改革實踐

水污染控制工程課程提出“課堂講授-案例教學-思政引領-實驗教學”的多維一體教學模式在教學實踐中得到了大多數師生的認可，無論是課程選課人數、課堂出勤率、課堂學生活躍度和學習氛圍，還是課程教學效果、教學評價都在研究生課程中名列前茅。一方面，通過該課程的學習，顯著提高了學生的專業知識、工程理念、理論聯系實踐能力、動手能力、創新能力和思維。另一方面，在多維一體教學模式下組建的高效、合理、學科交叉型教學團隊的教學能力顯著提升，在教師教學評估考核中表現優異。

四? 結束語

本文通過分析水污染控制工程課程傳統教學中存在的問題，在傳統教學模式中融入案例教學和思政元素，提出了“課堂講授-案例教學-思政引領-實驗教學”的多維一體教學模式。通過建立靈活多樣針對性強的課堂講授方式、建立理論聯系實際緊密貼合工程實際的案例教學思路、組建高效合理學科交叉型教學團隊、整體規劃思政資源加強思政引領、建設基礎性綜合性創新性實驗，改革教學過程與教學方法。結合多維一體教學模式更新教學評價體系，并將提出的多維一體教學模式用于實踐教學，取得了較好的教學效果，實現了學生理論聯系實際、實踐與創新能力的同步提升，為農業院校理工科專業教學提供了一種新的教學模式。

參考文獻：

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