基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的水處理工程課程建設(shè)與改革實(shí)踐

王學(xué)剛 郭亞丹 王光輝 李鵬 湯丹丹 李澤兵

摘要：水處理工程是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)課程體系的核心之一。文章結(jié)合專(zhuān)業(yè)特色和工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求，對(duì)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)資源、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)方法與手段等三個(gè)方面進(jìn)行了初步改革探索與實(shí)踐，從而提高學(xué)生運(yùn)用水處理理論知識(shí)解決復(fù)雜環(huán)境問(wèn)題的能力和加強(qiáng)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，促成培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。課程建設(shè)成果已經(jīng)應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：專(zhuān)業(yè)認(rèn)證;水處理工程;課程建設(shè);改革與實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）40-0069-03

水處理工程是環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主干專(zhuān)業(yè)課程之一，2001年該課程被列為東華理工大學(xué)校級(jí)重點(diǎn)建設(shè)課程，2011年為江西省精品課程，2012年為江西省精品資源共享課程。近年來(lái)，課程組密切結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的實(shí)際情況和工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證等相關(guān)要求，以學(xué)生為中心、以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，對(duì)水處理工程課程進(jìn)行了系列改革，取得了良好的效果。

一、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)資源

（一）課程內(nèi)容整合

隨著水處理工程技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)教學(xué)需要，需要及時(shí)修訂教學(xué)大綱和更新相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合本專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案、工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證及面向注冊(cè)環(huán)保工程師的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容要求[1，2]，修訂和完善了課程教學(xué)大綱、課程培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，整合廢水物理化學(xué)與生物處理技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，并面向?qū)W生提出學(xué)習(xí)目標(biāo)。加強(qiáng)學(xué)生對(duì)水處理工程相關(guān)工藝流程設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理等內(nèi)容的掌握，在教學(xué)中增加有關(guān)水處理工程實(shí)例的講解和討論，結(jié)合理論與實(shí)踐進(jìn)行教學(xué)。

（二）教材建設(shè)改革

在總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和課程講稿的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了國(guó)內(nèi)外水處理技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)內(nèi)容，注重課程、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和設(shè)計(jì)四個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)、銜接。課程組編寫(xiě)了《水處理工程（上冊(cè)）》、《水處理工程（下冊(cè)）》、《水處理工程例題與習(xí)題集》、《水處理工程實(shí)驗(yàn)》、《水處理工程設(shè)計(jì)指南及案例》等系列教材（如圖1），使課程教學(xué)內(nèi)容與教材更加匹配，為提高教學(xué)效果和學(xué)生的實(shí)踐能力提供了保障。

（三）建立課程教學(xué)網(wǎng)站

利用學(xué)校爾雅課程建設(shè)與服務(wù)平臺(tái)，建立課程教學(xué)網(wǎng)站。將課程教學(xué)大綱、微課視頻、教學(xué)課件等教學(xué)資源上傳到網(wǎng)站上，增加網(wǎng)上自測(cè)、在線(xiàn)答疑等欄目。學(xué)生也可以方便地在學(xué)習(xí)通手機(jī)客戶(hù)端登錄學(xué)習(xí)、測(cè)試與答疑，討論學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，積極地同教師請(qǐng)教學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)問(wèn)題。如圖2所示。

（四）建立教學(xué)資源庫(kù)

建立了課程拓展資源庫(kù)，主要內(nèi)容包括：

1.開(kāi)發(fā)課程多媒體課件資源，增加大量仿真動(dòng)畫(huà)、工程實(shí)物圖片、工程圖紙等，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)感性，在上課過(guò)程中演示，使學(xué)生對(duì)水處理工程有更直觀(guān)的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生掌握了工程圖紙的內(nèi)容和繪制方法。課程教學(xué)過(guò)程中精選一些水處理技術(shù)進(jìn)展專(zhuān)題介紹，使學(xué)生了解了一些課程的前沿知識(shí)內(nèi)容。

2.建立水處理工藝素材庫(kù)，可以讓學(xué)生更好地理解水處理過(guò)程中所涉及的構(gòu)筑物和設(shè)備的工作原理和運(yùn)行情況，廣泛使用于課程教學(xué)過(guò)程，明顯改善了教學(xué)效果。

3.研制水處理工程試題庫(kù)，理論課期末考試均由試題庫(kù)命題，較好地實(shí)現(xiàn)了教考分離，對(duì)學(xué)生有較大的促進(jìn)作用，同時(shí)能夠比較客觀(guān)地考核學(xué)生的知識(shí)水平和掌握程度。

4.建立了水處理工程輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備水處理工程典型工藝和構(gòu)筑物設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算功能，能較好地配合學(xué)生進(jìn)行水處理工程課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過(guò)使用，設(shè)計(jì)效率得到了明顯提高。

二、實(shí)踐教學(xué)改革與建設(shè)

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)等在實(shí)踐中的體現(xiàn)和應(yīng)用。根據(jù)課程特點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行重新整合與規(guī)劃，增設(shè)了設(shè)計(jì)性、綜合性、選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和仿真演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生加深對(duì)污水處理技術(shù)方面的基本原理的理解，訓(xùn)練學(xué)生的基本動(dòng)手操作能力。

2.在實(shí)驗(yàn)課程指導(dǎo)過(guò)程中，及時(shí)引入學(xué)科前沿知識(shí)及科研、教研成果，例如增加了光催化氧化處理含鈾廢水實(shí)驗(yàn)、染料廢水臭氧-紫外光化學(xué)氧化實(shí)驗(yàn)、生物吸附法去除重金屬等綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)了學(xué)生的研究興趣。

（二）課程設(shè)計(jì)

在課程設(shè)計(jì)中，增加文獻(xiàn)查閱、計(jì)算機(jī)繪圖等內(nèi)容，使學(xué)生的綜合能力得到了進(jìn)一步的提高。組織編寫(xiě)了《水處理工程設(shè)計(jì)指南及案例》，增加了設(shè)計(jì)題目及案例，尤其增加了一些對(duì)特種工業(yè)廢水的處理設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合。為了進(jìn)一步提升課程教學(xué)效果，強(qiáng)化了案例的導(dǎo)入和分析，包括典型的給水處理案例、城市生活污水處理案例、特種工業(yè)廢水處理案例。

（三）實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)

建立了“中水處理示范工程”等校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)和校外實(shí)習(xí)基地，如“江西金達(dá)萊環(huán)保有限公司”、“南昌水業(yè)集團(tuán)環(huán)保能源公司”、“中核撫州金安鈾業(yè)有限公司”等產(chǎn)學(xué)研基地10余個(gè)，與英國(guó)PRIMA（普律瑪）共建水處理實(shí)驗(yàn)室，為教學(xué)實(shí)踐提供了有力的保障。在校外實(shí)習(xí)過(guò)程中，邀請(qǐng)企業(yè)技術(shù)人員介紹企業(yè)現(xiàn)行的水處理工藝系統(tǒng)、設(shè)備單元，結(jié)合水處理工程課程的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了講解，并現(xiàn)場(chǎng)參觀(guān)了相關(guān)設(shè)備。使學(xué)生對(duì)水處理工藝流程以及單元操作均有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)工程設(shè)施進(jìn)行實(shí)地學(xué)習(xí)，可增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際工作能力，提高教學(xué)效果。

三、教學(xué)方法和手段改革

（一）教學(xué)方法改革

將理論教學(xué)和多種實(shí)踐教學(xué)（課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、科研實(shí)踐、學(xué)術(shù)活動(dòng)及社會(huì)實(shí)踐等）緊密結(jié)合，有層次、分階段地實(shí)施[3，4]。

1.互動(dòng)式與案例教學(xué)相結(jié)合：在教學(xué)方式上將大作業(yè)作為重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。在理論課教學(xué)中，結(jié)合教學(xué)進(jìn)度和內(nèi)容，學(xué)生分組進(jìn)行有關(guān)水處理技術(shù)的相關(guān)熱點(diǎn)問(wèn)題、技術(shù)理論難點(diǎn)、前沿進(jìn)展等進(jìn)行文獻(xiàn)查閱，并采取PPT匯報(bào)交流。在實(shí)驗(yàn)課中，引入綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行PPT匯報(bào)交流，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維、表達(dá)能力和寫(xiě)作水平。課程設(shè)計(jì)則更加需要大作業(yè)形式（包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工程概念和技能的訓(xùn)練，同時(shí)結(jié)合實(shí)習(xí)過(guò)程，開(kāi)展匯報(bào)交流形式，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到極大提高。增加案例式教學(xué)方法，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)污水處理工藝選擇及設(shè)計(jì)的理解，能夠利用所學(xué)知識(shí)，識(shí)別和分析實(shí)際生活中的水污染和控制問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上提出解決水污染治理的解決方案。

2.理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新試驗(yàn)相結(jié)合：本課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課目，課程教學(xué)中注重理論學(xué)習(xí)與創(chuàng)新（綜合）試驗(yàn)相結(jié)合。學(xué)生在課堂上領(lǐng)會(huì)理論知識(shí)后，通過(guò)課程的創(chuàng)新（綜合）試驗(yàn)，在試驗(yàn)中進(jìn)行消化掌握。創(chuàng)新試驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生在指導(dǎo)教師幫助下能夠自己選題，制定試驗(yàn)方案，準(zhǔn)備試驗(yàn)材料，試驗(yàn)運(yùn)行，最終提交試驗(yàn)成果報(bào)告。通過(guò)開(kāi)展創(chuàng)新（綜合）試驗(yàn)，鞏固了學(xué)生所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)了其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，明顯增強(qiáng)了動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。

3.課堂教學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合：在安排課堂教學(xué)的同時(shí)，能走出課堂，結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行工程內(nèi)容的講解和學(xué)習(xí)，能在工程實(shí)踐的施工、調(diào)試、運(yùn)行的不同階段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)。安排與課程內(nèi)容緊密相關(guān)的課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)提高工程實(shí)踐能力。

（二）教學(xué)手段改革

本課程在教學(xué)過(guò)程中，不斷革新教學(xué)手段，從最早的板書(shū)、投影逐步發(fā)展到現(xiàn)在采用微課視頻、多媒體課件、錄像、動(dòng)畫(huà)、圖片展示等信息技術(shù)顯示方式，把實(shí)際工程中的諸多問(wèn)題短時(shí)間集中呈現(xiàn)在同學(xué)面前，集中展示國(guó)內(nèi)外的工程實(shí)際情況，加大課程信息量，大幅度提高了教學(xué)的時(shí)效性和教學(xué)效果。教學(xué)過(guò)程中還增加了爾雅課程手機(jī)客戶(hù)端APP，學(xué)生可以方便地在手機(jī)客戶(hù)端登錄學(xué)習(xí)課程視頻、測(cè)試與答疑。

（三）考核方式改進(jìn)

采取多形式、多時(shí)段的過(guò)程考核措施，改變學(xué)生期末突擊的不良習(xí)慣，同時(shí)能夠減輕期末考試壓力，有利于端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。具體改進(jìn)措施如下：

1.理論課程由平時(shí)成績(jī)（20%，考勤、作業(yè)、學(xué)習(xí)總結(jié)）、大作業(yè)（10%）、分組交流PPT匯報(bào)（10%）和期末考試（60%，閉卷筆試）綜合構(gòu)成，強(qiáng)化學(xué)生過(guò)程學(xué)習(xí)的動(dòng)力和興趣，減輕了學(xué)生期末考試的壓力，避免了突擊考試的不良習(xí)慣。

2.加大學(xué)生對(duì)復(fù)雜環(huán)境問(wèn)題的分析和解決能力的考核比例，如通過(guò)布置學(xué)生查閱文獻(xiàn)，根據(jù)水質(zhì)等參數(shù)進(jìn)行工藝比選、工藝設(shè)計(jì)等作業(yè)，進(jìn)而提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.實(shí)驗(yàn)課更加注重過(guò)程考核環(huán)節(jié)，過(guò)程考核增加PPT匯報(bào)考核環(huán)節(jié)，提高學(xué)生對(duì)待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度，同時(shí)鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，交流學(xué)生的實(shí)驗(yàn)心得。實(shí)驗(yàn)過(guò)程考核包括考勤、預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和PPT匯報(bào)考核五個(gè)部分，分別按照10%、10%、30%、40%和10%進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定，避免了僅以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為衡量的標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)論

為適應(yīng)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)資源、實(shí)踐教學(xué)改革、教學(xué)方法與手段的改進(jìn)等措施來(lái)組織和持續(xù)改進(jìn)課程教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維，提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際環(huán)境工程問(wèn)題的能力。課程建設(shè)成果已應(yīng)用到環(huán)境工程2014級(jí)和2015級(jí)學(xué)生的教學(xué)與實(shí)踐中，獲得了較好的教學(xué)效果。近年來(lái)學(xué)生獲得國(guó)家創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省級(jí)創(chuàng)新技能競(jìng)賽獎(jiǎng)6項(xiàng)，獲實(shí)用新型專(zhuān)利2項(xiàng)，考研率達(dá)30%左右。同時(shí)課程組也非常重視教學(xué)交流，在全國(guó)環(huán)境類(lèi)課程教學(xué)系列報(bào)告會(huì)中報(bào)告了本課程的教學(xué)模式改革和建設(shè)與實(shí)踐，交流教學(xué)改革和課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)課程建設(shè)起到了借鑒和推動(dòng)作用。

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