《水污染控制工程》教學方法研究

萬紅+崔海容+熊薇

摘 ?要：武昌理工學院踐行成功素質(zhì)教育理念，創(chuàng)立了開發(fā)內(nèi)化教學模式。教師應該根據(jù)課程目標、內(nèi)容、特點和學生實際，靈活采用多種教學方法來強化開發(fā)內(nèi)化教學模式。本文以《水污染控制工程》為例，重點介紹了任務(wù)驅(qū)動式、討論式、工程實例式等教學方法的應用，旨在通過科學有效的教學方法研究，提升課程教學效果，促成學生對教學內(nèi)容的內(nèi)化。

關(guān)鍵詞：教學方法;任務(wù)驅(qū)動式;工程實例;水污染控制工程

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

本文結(jié)合開發(fā)內(nèi)化教學模式，以《水污染控制工程》為例，重點介紹了任務(wù)驅(qū)動式、討論式、工程實例式等教學方法的應用。旨在通過科學有效的教學方法研究，提升課程學習效果，促成學生對教學內(nèi)容的內(nèi)化。

一、引言

“水污染控制工程” 是環(huán)境工程本科專業(yè)重要的專業(yè)核心課之一，同時又是工程應用性極強的專業(yè)課程。該門課程主要是利用物理、化學、生物處理或物理化學處理技術(shù)與方法使廢水經(jīng)過一定的凈化處理，去除其中的污染物質(zhì)，達到一定的水質(zhì)指標后排放到具有一定環(huán)境容量的水體中，從而達到消除或減輕水污染的目的。該課程的教學目標是掌握生活污水的物理處理、化學處理、生化處理、物理化學處理和污水廠污泥處理的基本原理和基本技術(shù)，污水處理工藝中常用設(shè)備及構(gòu)筑物的構(gòu)造和工作原理;具備水污染控制工藝和設(shè)施的設(shè)計、技術(shù)分析、生產(chǎn)組織管理及研發(fā)能力，正確識讀與熟練繪制環(huán)境工程施工圖的能力;熟悉污水處理工藝中相關(guān)設(shè)備的選型和應用;了解水污染控制的前沿動態(tài)（新概念、新工藝、新技術(shù)）和相關(guān)政策法規(guī)。

武昌理工學院踐行成功素質(zhì)教育理念，創(chuàng)立了開發(fā)內(nèi)化教學模式——將教學內(nèi)容（觀念、品格、知識、能力、方法五大體系）充分內(nèi)化為學生素質(zhì)的教學模式。開發(fā)內(nèi)化教學模式與課程教學方法應該是相輔相成、相得益彰。教師應該根據(jù)課程目標、內(nèi)容、特點和學生實際，采用任務(wù)驅(qū)動、項目載體、頭腦風暴、現(xiàn)場法、案例法、問題式、討論式、互動式等多種教學方法實施和強化開發(fā)內(nèi)化教學模式。環(huán)境工程學科包含的水、氣、聲、固等污染控制工程類課程、具有很強的應用性、實踐性、綜合性和動態(tài)性。為了培養(yǎng)其解決實際工程問題的能力，突出創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)，本文結(jié)合開發(fā)內(nèi)化教學模式，以《水污染控制工程》為例，探索環(huán)境工程應用型課程的教學方法。旨在通過科學有效的教學方法研究，提升課程學習效果，促成學生對教學內(nèi)容的內(nèi)化，實現(xiàn)由專業(yè)知識教育向?qū)I(yè)素質(zhì)教育的根本轉(zhuǎn)變，為環(huán)境工程應用性課程的教學設(shè)計研究提供重要的理論基礎(chǔ)。

二、工程項目和任務(wù)驅(qū)動式教學方法

環(huán)境工程學科大多數(shù)課程是污染控制工程類課程，研究以工程項目和任務(wù)驅(qū)動的思想組織教學內(nèi)容，以工程模塊的方式設(shè)計教學單元項目，將每個教學項目分解為多個子任務(wù)，精選和設(shè)計子任務(wù)對應的教學案例和實訓案例;同時以項目教學單元任務(wù)為主線，以典型案例為載體實施教學，將課程單元知識點融合到案例和實訓練習中。這樣能夠促進學生變被動學習為主動探究式學習，提高學生解決實際問題的能力，促成學生將課程內(nèi)容內(nèi)化為素質(zhì)。以《水污染控制工程》（第三版，下冊，高教出版社）教材為例，通過設(shè)計合理的主體項目，將第九章（污水水質(zhì)和污水出路）、第十章（污水的物理處理）、十二章（活性污泥法、第十八（污泥的處理與處置）和第十九章（污泥的處理與處置）的教學內(nèi)容通過主體項目的子任務(wù)串聯(lián)在一起，從而將這五大章的知識要點以任務(wù)驅(qū)動式的方法融合到主體項目這條主線中。主體項目的子任務(wù)如表1所示，主體項目設(shè)計如下：

已知某城鎮(zhèn)生活污水處理廠進水水質(zhì)為：動植物油=100mg/L，COD=400mg/L， BOD5=250 mg/L， NH3-N=38 mg/L，TP=10 mg/L，SS=200mg/L，污水中含有一定量的漂浮物和砂子、煤渣等無機顆粒，進水流量為7萬噸/天。項目要求：（1）通過工藝比選分析后設(shè)計出合理的工藝流程，并對主要構(gòu)筑物或設(shè)備進行設(shè)計計算和選型，使處理后的污水能夠達到《污水處理廠排放標準》的一級B標準。（2）該城鎮(zhèn)在北邊有一塊長200米、寬150米的平地可作為污水處理廠廠址，最低地面標高為3.5米，地下水位標高為0.5米，地基承載能力為15噸/m2，污水收集管網(wǎng)總出口標高為1.5米。年平均氣溫15℃，年降水量800mm，夏、冬季計算氣溫分別為30℃和5 ℃;夏、冬季主導風向分別為東南風和西北風。畫出污水處理廠平面布置和高程圖。

表1 主體項目的子任務(wù)和相應章節(jié)的知識要點

教學章節(jié) 子任務(wù) 知識要點

第九章（污水水質(zhì)和污水出路） 1.主體項目的污染指標有哪些？各指標的含義是什么？

2.排放污水要求的水質(zhì)指標限值是多少？各指標的處理程度是多少？ 污水的性質(zhì)與污染指標;污水的排放標準

第十章（污水的物理處理） 1.概括污水物理處理的主要方法、涉及的相關(guān)理論或定律和物理處理設(shè)備。

2.確定主體項目中污水物理處理工藝的流程，說明物理處理的原理和相關(guān)技術(shù)。

3.對物理處理的相關(guān)構(gòu)筑物或設(shè)備進行合理的選型及設(shè)計計算。 沉淀的基礎(chǔ)理論、斯托克斯定律和淺池理論;格柵、沉砂池、沉淀池、隔油池、氣浮池等構(gòu)筑物或設(shè)備的功能、種類、構(gòu)造、工作原理、選型和設(shè)計計算

十二章（活性污泥法 1.查閱資料，總結(jié)活性污泥基本工藝及演變工藝（至少15種）的工藝原理、工藝特征和適用范圍;總結(jié)污水同步脫氮除磷工藝（至少5種）的工藝特征和適用范）。（此任務(wù)以分組討論的形式進行）

2.分析并確定主體項目中污水二級生化處理的工藝流程，說明生化處理的原理和相關(guān)技術(shù)。

3.設(shè)計二級生化處理工藝（包括生化池、曝氣系統(tǒng)、二沉池） 活性污泥法和污水生物脫氮除磷的原理及技術(shù);去除有機物及脫氮除磷的活性污泥法工藝過程設(shè)計方法;曝氣設(shè)備的選型和設(shè)計方法;二沉池的選型和設(shè)計計算方法

第十八章（污泥的處理與處置） 1.選擇并確定主體項目中污泥處理工藝，說明污泥處理的原理和使用的技術(shù)。

2.設(shè)計污泥處理工藝（包括濃縮池、消化池、脫水設(shè)備） 污泥的處理處置方法;剩余污泥的計算;濃縮池和消化池的設(shè)計計算方法;脫水設(shè)備的選型和計算

第十九章（污泥的處理與處置） 1.畫出污水處理廠平面布置圖（包括主要構(gòu)筑物、泵站、附屬構(gòu)筑物、生活建筑、道路、廠區(qū)界限，各種連接管渠、閥門計量設(shè)備等）。

2.畫出污水廠高程布置圖。 污水廠平面布置和高程布置原則;沿程水力計算方法;工程繪圖方法和規(guī)范

三、討論式教學方法設(shè)計

討論式教學方法是指在教師組織學生就教材中的基礎(chǔ)理論、主要重難疑點或某一主題在獨立鉆研的基礎(chǔ)上共同進行討論或辯論的教學組織形式。討論的形式可以是全班集體討論或分組討論。筆者認為課堂內(nèi)的小討論宜采取全班討論，而對比較大型的主題宜采取全班分組討論形式。例如，由于《水污染控制工程》這門課的主要內(nèi)容以生活污水處理技術(shù)及工藝為主，考慮到工業(yè)廢水和生活污水處理技術(shù)的相通性，確定了主題是“某種工業(yè)廢水的典型處理工藝及工程實例分析”。將全班同學分為四組，四組的討論主題分別是：啤酒廢水、石油化工廢水、電鍍廢水和印染廢水。討論課是按照以下四個環(huán)節(jié)進行：①小組代表用ppt展示討論主題內(nèi)容（15分鐘）;②學生和老師對討論小組主題相關(guān)內(nèi)容自由提問，由該討論小組的成員負責解答;③老師和學生代表點評小組討論效果;④討論小組成績評定：老師和其他三組共同評分。四個小組按照這幾個過程有序展開。工程實例分析時，學生能夠圍繞處理水質(zhì)的特點、出水要求、處理水量、工藝流程、典型設(shè)備進行了比較詳細的分析，還有些學生根據(jù)實際情況對工程實例提出了改進和建議。最精彩的部分是“自由提問”階段，用學生的話說，提了很多意料之外的不太好回答的問題，整個提問和回答問題的環(huán)節(jié)充滿了質(zhì)疑和爭論，場面非常熱烈。通過討論課既可以讓學生進一步鞏固水處理工藝和技術(shù)，又能夠促進學生拓展專業(yè)視野，掌握幾種典型工業(yè)廢水的處理技術(shù)及工藝;同時也能夠提升學生文獻查閱、分析和總結(jié)的能力。

四、案例式教學法

案例教學法是在教師的指導下，根據(jù)教學目標的要求，利用案例引導教學活動，組織學生進行學習、研討和探究的一種教學方法。案例教學法可以開闊學生思路、彌補單純灌輸理論知識、有效地調(diào)動學生的學習積極性，促進理論和實踐緊密結(jié)合。在活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理、物理化學處理等教學內(nèi)容中，采用案例法教學非常合適。教師可以自己精選典型案例，根據(jù)案例和教學重難點設(shè)計合理的思考題;也可以組織學生在查閱資料的基礎(chǔ)上搜索工程實例，結(jié)合實際工程案例有針對性地講解工藝流程、工藝技術(shù)參數(shù)、各處理構(gòu)筑物的選型和工藝特點。通過案例教學，培養(yǎng)了學生的實際工程應用能力。

五、現(xiàn)場式教學法

開展現(xiàn)場實踐式教學。例如在學習沉淀池，氣浮池、曝氣池等構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)和工作原理時，由于實驗室有現(xiàn)成設(shè)備，直接在實驗室開展相關(guān)教學，觀察構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)和運行，使學生更直觀的面對實物設(shè)備，增加學習興趣和效果。學習序批式活性污泥工藝時，讓學生提前在校污水處理站了解和記錄序批式活性污泥工藝的運行工序，各工序的運行時間，測定各工況的運行參數(shù)（BOD5、COD、氨氮、TP、PH值、有機負荷等），課堂檢驗表明學生對序批式活性污泥工藝的原理和運行工序過程掌握效果非常好。

教學有法，但無定法，教學的真諦不在于傳授、仿效，而在于通過教師開發(fā)促成學生將教學內(nèi)容內(nèi)化為自身的素質(zhì)，教學確實需要我們每位教師真正用“心”去研究和創(chuàng)新教學方法。只要我們做到忠誠教育，大愛學生，志存高遠，不懈追求，就一定能夠培養(yǎng)和造就創(chuàng)新型人才。

參考文獻：

[1] 成官文.水污染控制工程國家精品課程教育方法和手段的改革與實踐[J].理工高等教育， 2008 （5）.

[2] 吳小寧，馮晉陽，劉增超.水污染控制工程課程教學方法研究[J].教學研究，2012（5）.

（本文審稿 劉向明）