《水污染控制工程》遠(yuǎn)程授課中學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)

王淑勤，周巧云

(華北電力大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程系，河北 保定 071003)

為貫徹落實(shí)教育部和學(xué)校關(guān)于疫情防控期間“停課不停教、停課不停學(xué)”的要求[1]，華北電力大學(xué)環(huán)境工程系領(lǐng)導(dǎo)高度重視，教師密切配合，積極做好線上教學(xué)的組織保障，最大限度實(shí)現(xiàn)教學(xué)計(jì)劃不縮水、教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)不降低、學(xué)生自學(xué)能力和綜合素質(zhì)重強(qiáng)化的理念，有序推進(jìn)線上遠(yuǎn)程教學(xué)。近來年，線上與線下的融合教學(xué)方式在我國得到了迅速的發(fā)展[2-3]。線上教學(xué)可充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，使教師更注重對(duì)學(xué)生的啟發(fā)，同時(shí)學(xué)生的主體作用也得以體現(xiàn)，學(xué)生可主動(dòng)地與老師交流互動(dòng)并不斷反思自己的學(xué)習(xí)狀況[4-5]。因此專業(yè)教研室打破固化的傳統(tǒng)教學(xué)思路，積極探索形式多樣的線上教學(xué)模式，精心設(shè)計(jì)線上教學(xué)環(huán)節(jié)，不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，有效保障遠(yuǎn)程教學(xué)效果。在滿足學(xué)?？傮w要求的基礎(chǔ)上做到“因課制宜”，不拘泥于形式，尤其重視核心課程教學(xué)效果。在新冠病毒肺炎疫情背景下，線上教學(xué)效果如何，在一定程度上可以反映一個(gè)學(xué)校的教育信息化水平[4]，我們要利用好這個(gè)機(jī)會(huì)，把挑戰(zhàn)轉(zhuǎn)變成提升教師教學(xué)水平和增強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)的契機(jī)，因此如何高效利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，保證高校基層教學(xué)的正常運(yùn)行和質(zhì)量監(jiān)控，已成為一個(gè)亟待解決的命題[6-7]。對(duì)此我院教師進(jìn)行了積極的探索，并取得了不錯(cuò)的效果。有的教師采用“微課模式”細(xì)化知識(shí)點(diǎn)、充分利用學(xué)生的零碎時(shí)間推進(jìn)學(xué)習(xí)進(jìn)程；有的教師采用問題導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)，針對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)，提出理論聯(lián)系實(shí)際的問題，引導(dǎo)學(xué)生分工合作解決問題，從而提高教學(xué)效果。

1 在線教學(xué)體系的構(gòu)建

本人講授的《水污染控制工程》是第六周開課的環(huán)境工程專業(yè)的必修課、核心課、專業(yè)認(rèn)證的示范課，共兩個(gè)班分兩個(gè)課堂：中文課堂和雙語課堂，如何設(shè)計(jì)線上教學(xué)環(huán)節(jié)，豐富教學(xué)內(nèi)容，有效保障遠(yuǎn)程教學(xué)效果，化解雙語教學(xué)的難度？為此我們課程組多次微信溝通、交流，早在第二周就做好了課堂派遠(yuǎn)程教學(xué)預(yù)案，在開課前一周又給學(xué)生建好了微信學(xué)習(xí)群，要求班長進(jìn)行自由分組、每組選出組長1名。由于英文專業(yè)教材少、難度不一，更不容易找到免費(fèi)的電子版英文原版教材，我們?cè)缭?019年春季就申請(qǐng)自編《水污染控制工程及案例分析》校內(nèi)雙語教材，這學(xué)期加快了編寫進(jìn)度，適時(shí)發(fā)給學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，有效緩解了英文學(xué)習(xí)的壓力。為了保持住環(huán)境工程專業(yè)已經(jīng)通過的工程專業(yè)認(rèn)證成果，我們又嘗試了問題教學(xué)、案例分享、翻轉(zhuǎn)課堂、交流互動(dòng)、教學(xué)相長等多種教學(xué)手段持續(xù)改進(jìn)和提高教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生綜合能力。主要做法和體會(huì)如下：

1.1 多種線上教學(xué)平臺(tái)組合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)提高教學(xué)效果

由于受網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、網(wǎng)速等影響，剛開始用課堂派的直播、錄播功能時(shí)總會(huì)出現(xiàn)卡頓、課件打不開，部分學(xué)生進(jìn)不去，或者出來后又進(jìn)不去等情況，我們及時(shí)轉(zhuǎn)用騰訊會(huì)議進(jìn)行直播，效果很好，配合課堂派考勤、發(fā)布學(xué)習(xí)資料、動(dòng)畫視頻播放等功能，還為各個(gè)小組組建了微信群進(jìn)行群內(nèi)討論，交流學(xué)習(xí)體會(huì)，效果不錯(cuò)。

1.2 問題教學(xué)+案例教學(xué)+翻轉(zhuǎn)課堂[8]等多手段的教學(xué)設(shè)計(jì)

《水污染控制工程》涉及知識(shí)面廣、名詞術(shù)語豐富、治理工藝多變、設(shè)備組成復(fù)雜、計(jì)算模型不統(tǒng)一[9]，學(xué)生自學(xué)、預(yù)習(xí)時(shí)抓不住重點(diǎn)，理解不了難點(diǎn)，因此我圍繞各章的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，認(rèn)準(zhǔn)找準(zhǔn)核心內(nèi)容、畫出核心知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)，提出理論聯(lián)系實(shí)際的核心問題，引導(dǎo)學(xué)生思考的同時(shí)，要求學(xué)生分工合作解決問題，從而提高學(xué)生的分析問題能力；為了讓學(xué)生掌握治理工藝、設(shè)備組成特點(diǎn)，除了課件中講解時(shí)結(jié)合實(shí)際案例外，還要求學(xué)生課下收集工程案例，分析案例的工藝特點(diǎn)、設(shè)備性能，提高學(xué)生的工程意識(shí)；及時(shí)聽取學(xué)生的意見、建議，改進(jìn)和調(diào)整講課進(jìn)度、順序，加深學(xué)生對(duì)難點(diǎn)問題的理解和記憶。

例如講到生物膜法處理廢水工藝時(shí)，要求學(xué)生分組查閱資料對(duì)比分析不同填料的優(yōu)勢(shì)、使用條件、價(jià)格費(fèi)用等，提高學(xué)生歸納總結(jié)能力的同時(shí)為后續(xù)課程設(shè)計(jì)選取填料奠定基礎(chǔ)。有的組根據(jù)查閱的資料進(jìn)行了列表匯總，如表1所示。

表1 各類填料優(yōu)勢(shì)比較

有的組采用圖文結(jié)合的方式對(duì)比分析，如圖1所示。半軟性填料呈“雪花片”形狀，在水流或氣流的沖擊下能保持本身的形狀，有一定的變形能力；彈性立體材料將絲條穿插固著在耐腐、高強(qiáng)度的中心繩上，絲條呈立體均勻排列輻射狀態(tài)，能保證立體全方位均勻舒展?jié)M布，生物膜不僅能均勻地著床在每一根絲條上，保持良好的活性和空隙可變性，而且能在運(yùn)行過程中獲得愈來愈大的比表面積；軟性纖維填料具有比表面積大、利用率高、空隙可變不堵塞、適用范圍廣、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，并且，目前的軟性填料形式多樣，克服了早先中心繩易斷、纖維束中間結(jié)團(tuán)等缺陷。

圖1 半軟性填料、彈性立體填料、軟性纖維填料(從左至右)

在講到活性污泥法處理廢水工藝時(shí)，要求學(xué)生分組查閱資料對(duì)比不同曝氣設(shè)備的優(yōu)勢(shì)、使用條件、價(jià)格費(fèi)用等，為后續(xù)課程設(shè)計(jì)選取設(shè)備奠定基礎(chǔ)。有的學(xué)生將設(shè)備分類、實(shí)物照片、原理及價(jià)格匯總到一起，直觀生動(dòng)便于加深理解。

在進(jìn)行英文課件講解時(shí)，開始采用的方法是先安排學(xué)生進(jìn)行中文課件的預(yù)習(xí)，再進(jìn)行英文講解，幾次課后學(xué)生反映聽不懂，難度大；隨后改成先講解中文后講英文，大大提高了學(xué)生的理解程度，并要求學(xué)生記筆記，畫出重點(diǎn)和難點(diǎn)，沒想到學(xué)生積極性很高，從一開始的中英互譯到采用思維導(dǎo)圖的方式理順?biāo)悸?，將中英文?nèi)容進(jìn)行了對(duì)比分析和知識(shí)關(guān)聯(lián)。開始時(shí)學(xué)生只知道進(jìn)行簡(jiǎn)單的英漢互譯，如圖2所示。

圖2 知識(shí)點(diǎn)的英漢互譯

后來啟發(fā)學(xué)生改用思維導(dǎo)圖的方式將各章內(nèi)容進(jìn)行分類匯總，對(duì)中英文內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比分析和知識(shí)關(guān)聯(lián)，有效幫助學(xué)生理清了思路，化解了難點(diǎn)。

在課程學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生根據(jù)自身的理解將第一章的知識(shí)點(diǎn)圍繞“污水水質(zhì)和污水出路”進(jìn)行了梳理，將其分成了六部分內(nèi)容：廢水中需要被處理的成分、廢水指標(biāo)的分類、對(duì)BOD，COD，TOC，TOD的理解、市政廢水、市政廢水的預(yù)處理、減少廢水產(chǎn)生的措施。其中，廢水指標(biāo)的分類進(jìn)行了英文注釋，有助于學(xué)生掌握部分專業(yè)英文詞匯和該章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，一定程度上達(dá)到了雙語教學(xué)的目的。

圖3 利用思維導(dǎo)圖增強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系

1.3 分組作業(yè)+直播展示+陳述講解提高學(xué)生的表達(dá)能力

根據(jù)選課人數(shù)，由4～5人自由結(jié)合分組、每組選出組長，每次作業(yè)由組長進(jìn)行分工、匯總、組織討論，最后提交小組作業(yè)，形成“學(xué)生教學(xué)生，先進(jìn)幫后進(jìn)”的良好氛圍，增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，也提高了作業(yè)質(zhì)量，最后要求各組直播展示并陳述講解作業(yè)過程。對(duì)于回答不確切的問題，由其他小組補(bǔ)充講解和討論，大幅提高了學(xué)生的口頭表達(dá)能力和問題分析能力。學(xué)生做作業(yè)的積極性也提高了，主動(dòng)交作業(yè)，并開發(fā)出很多網(wǎng)絡(luò)資源、收集到很多設(shè)備實(shí)物照片、運(yùn)行圖片、仿真視頻，為后續(xù)的線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

例如在講到活性污泥法處理廢水工藝時(shí)，教材和課件上大多只講傳統(tǒng)工藝的設(shè)備特點(diǎn)、正常運(yùn)行工況，學(xué)生對(duì)設(shè)備異常時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象不清楚、沒有感性認(rèn)識(shí)，我們又開不出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，因此我要求學(xué)生分組查閱資料并總結(jié)出絲狀菌、非絲狀菌膨脹的現(xiàn)象特點(diǎn)、實(shí)物照片，如圖4，并要求學(xué)生直播講述，講解不確切的及時(shí)糾正。

圖4 非絲狀菌(左)與絲狀菌(右)的膨脹

非絲狀菌膨脹：活性污泥呈現(xiàn)凝膠狀，表現(xiàn)為粘性膨脹，它具有糊狀或果凍樣的外觀，泡沫大小不一，大氣泡形狀一般被拉伸成橢圓狀，而氣泡不破，堆積性很好，最高可達(dá)一米以上，而且很輕，風(fēng)大時(shí)會(huì)將其刮出池子，產(chǎn)生的氣泡顏色較為暗淡。

絲狀菌膨脹：微生物大都呈絲狀或枝狀,易形成網(wǎng),能捕掃微粒和氣泡等，并浮到水面。被絲網(wǎng)包圍的氣泡,增加了其表面的張力，使氣泡不易破碎，而引起成片污泥上浮。

有的組講解和展示了新的活性污泥工藝和新的曝氣設(shè)備，拓展和豐富了教學(xué)內(nèi)容，做到了教學(xué)相長。

圖5 水柱噴泉曝氣機(jī)(左)和懸掛鏈曝氣池(右)

水柱噴泉曝氣機(jī)主要采用曝氣增氧技術(shù)，配置高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳對(duì)污水進(jìn)行充分的攪拌。主要具有高溶解氧、零噪音污染、成本低、處理效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，目前在污水處理、景觀水處理中被廣泛采用。懸掛鏈曝氣池采用懸掛鏈?zhǔn)狡貧馄鳎瑧覓戽準(zhǔn)狡貧馄魇且环N新型移動(dòng)式懸掛鏈曝氣裝置。其充氧效率較普通微孔爆氣設(shè)備有所提高，具有成本低、維修方便、適用范圍廣等特點(diǎn)。

2 結(jié)語與展望

總之通過精心的教學(xué)設(shè)計(jì)、多手段的教學(xué)改革，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性、發(fā)揮了互聯(lián)網(wǎng)+的作用，不僅提高了教學(xué)效果，還增強(qiáng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)。在后續(xù)教學(xué)過程中還要繼續(xù)探索，進(jìn)一步完善實(shí)踐環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程教學(xué)資源和教學(xué)效果。