水污染控制工程II一流課程教學(xué)設(shè)計(jì)與思考

付志敏，劉崎峰，王利平(內(nèi)蒙古大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021)

0 引言

環(huán)境污染問題已成為人類社會(huì)面臨的重大安全與發(fā)展挑戰(zhàn)，嚴(yán)重影響著全球人類社會(huì)的可持續(xù)性發(fā)展。內(nèi)蒙古地處祖國北疆，是中國北方的重要生態(tài)安全屏障，具有綜合職業(yè)素質(zhì)的環(huán)保人才已經(jīng)成為自治區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的急需人才。

內(nèi)蒙古大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)以適應(yīng)自治區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)具有扎實(shí)基礎(chǔ)理論知識(shí)、良好科學(xué)素質(zhì)和環(huán)境意識(shí)、較強(qiáng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力的專業(yè)人才，為地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供應(yīng)用型人才。人才培養(yǎng)質(zhì)量與所在區(qū)域社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量。

水污染控制工程是環(huán)境工程專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，在全國高校的環(huán)境工程專業(yè)中是專業(yè)必修課程和專業(yè)核心課。雖然這門課程已經(jīng)經(jīng)過10年的發(fā)展，但是隨著環(huán)境保護(hù)需求的變化以及新興環(huán)保技術(shù)的出現(xiàn)，還需持續(xù)改進(jìn)和完善，適應(yīng)復(fù)合型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求。

1 課程思政

習(xí)近平總書記在2018年全國教育大會(huì)上指出：“培養(yǎng)什么人，是教育的首要問題。我們黨立志于中華民族千秋偉業(yè)，必須培養(yǎng)一代又一代擁護(hù)中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)和中國社會(huì)主義制度、立志為中國特色社會(huì)主義事業(yè)奮斗終身的有用人才”[1]。專業(yè)課對(duì)大學(xué)生三觀的形成具有一定的影響，因此，有必要在課程中融入思政元素，在講授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，潛移默化地進(jìn)行思想政治教育。因此，任課教師積極挖掘?qū)I(yè)課程思政元素，將愛國、敬業(yè)、誠信、生態(tài)文明等元素融入教學(xué)內(nèi)容中，如：適時(shí)穿插介紹一些中國環(huán)保領(lǐng)域?qū)＜业氖论E，如：郝曉地教授放棄國外優(yōu)渥的科研環(huán)境和條件，回國任教為中國水處理領(lǐng)域帶來前沿的理論與技術(shù)，推動(dòng)中國環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)術(shù)研究水平快速與國際接軌[2]。使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中樹立學(xué)習(xí)楷模，建立專業(yè)信心，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力。

“學(xué)高為師，身正為范”，育人先育己，任課教師保持對(duì)專業(yè)知識(shí)及政治理論積極學(xué)習(xí)的態(tài)度，介紹環(huán)保領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)展，適時(shí)展現(xiàn)最新的思政元素，與時(shí)俱進(jìn)，確保課程內(nèi)容具有鮮活的生命力，如：中國政府提出爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，體現(xiàn)大國責(zé)任和大國擔(dān)當(dāng)。教師良好的專業(yè)素養(yǎng)和道德修養(yǎng)可以影響學(xué)生，因此，教師必須以身作則，愛崗敬業(yè)，提前進(jìn)入教室進(jìn)行課前準(zhǔn)備，不遲到早退。引導(dǎo)學(xué)生正確分析一些不良社會(huì)現(xiàn)象，如：工廠企業(yè)偷排引起的急性飲用水污染事故的原因、解決方案；引導(dǎo)學(xué)生正面思考對(duì)自己要求要嚴(yán)格，從事環(huán)境相關(guān)的職業(yè)，遵守相關(guān)法律法規(guī)。

2 教學(xué)環(huán)節(jié)

水污染控制工程以《水污染控制工程》(下冊(cè))為教材，課本涵蓋內(nèi)容較多，其展開體系是以城市生活污水處理的典型工藝流程(預(yù)處理—一級(jí)處理—二級(jí)處理—深度處理—污水回用)為知識(shí)主線，將物理—生物—土地—物化等不同水處理方法串連起來，另外，還包括污泥處理、工業(yè)廢水處理以及污水處理廠設(shè)計(jì)等內(nèi)容[3]。這些內(nèi)容對(duì)于從未接觸過污水處理廠實(shí)際運(yùn)行的學(xué)生來講非常陌生。因此，為了幫助學(xué)生深入理解課程內(nèi)容，建立水處理工藝流程概念，在開課前，開設(shè)認(rèn)知實(shí)習(xí)課程，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入市政污水和工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)污水處理廠、處理工藝、處理構(gòu)筑物(初沉池、二沉池、曝氣池)、處理設(shè)備(格柵、風(fēng)機(jī)、泵)，在此過程中引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注水質(zhì)變化。

授課過程中，增加緒論部分，講述世界及中國水資源分布、中國水環(huán)境質(zhì)量以及水污染問題以及水污染控制方法3部分內(nèi)容，使學(xué)生了解課程的重要性及意義，同時(shí)對(duì)課程內(nèi)容建立整體概念。

水污染控制課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)課是本課程必須環(huán)節(jié)，為保證學(xué)生掌握課本知識(shí)，同時(shí)開發(fā)學(xué)生動(dòng)手和探索能力，在實(shí)驗(yàn)課程中設(shè)計(jì)三大類別實(shí)驗(yàn)，分別是：實(shí)操類、演示類及綜合創(chuàng)新類，實(shí)操類是學(xué)生必須動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)，如：混凝、沉淀、吸附、離子交換、污泥沉降脫水性質(zhì)等，提高學(xué)生動(dòng)手能力，同時(shí)掌握基本實(shí)驗(yàn)操作技能，深入理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)；演示類主要為水處理反應(yīng)裝置(上流式活性污泥反應(yīng)器，內(nèi)循環(huán)厭氧污泥反應(yīng)器，電滲析裝置)和工藝流程(活性污泥法，序批示活性污泥法、膜生物反應(yīng)器)，讓學(xué)生理解反應(yīng)器內(nèi)部的構(gòu)造、作用，以及處理流程構(gòu)筑物組成、作用以及分析監(jiān)測進(jìn)出水水質(zhì)變化，補(bǔ)足實(shí)習(xí)中不能觀察反映其內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)，同時(shí)也彌補(bǔ)視頻資源不能監(jiān)測的不足；綜合創(chuàng)新類是學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)興趣，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目和內(nèi)容，提高學(xué)生活學(xué)活用綜合創(chuàng)新能力，鍛煉發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、總結(jié)問題的能力。任課教師鼓勵(lì)學(xué)生積極參與拓展實(shí)踐活動(dòng)，以申報(bào)國家級(jí)、校級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目的形式，開展課題研究，充分利用實(shí)驗(yàn)室的資源進(jìn)行實(shí)踐探索。

水污染控制課程涉及到水處理設(shè)備選型以及構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)，在課程最后兩到三周開設(shè)水污染控制工程課程設(shè)計(jì)，在此環(huán)節(jié)，任課教師給出污水廠設(shè)計(jì)的一些基礎(chǔ)資料，學(xué)生分組分工依據(jù)資料，進(jìn)行污水廠工藝、廠址設(shè)計(jì)，任課教師定期解答學(xué)生設(shè)計(jì)遇到的疑問。為鞏固課程教學(xué)知識(shí)，授課結(jié)束開展綜合實(shí)習(xí)，帶領(lǐng)學(xué)生駐廠實(shí)習(xí)，了解工藝運(yùn)行管理及設(shè)備的日常運(yùn)行管理等。

目前，在水污染控制工程II中建立了認(rèn)知實(shí)習(xí)—理論教學(xué)—實(shí)驗(yàn)操作—工藝設(shè)計(jì)—工程運(yùn)行調(diào)控(綜合實(shí)習(xí))5個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，5個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)貫通，提高課程的質(zhì)量，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)

對(duì)于不同章節(jié)內(nèi)容，講授中引入?yún)^(qū)域特色，如：煤化工廢水，烏梁素海水質(zhì)等。水污染控制課程中核心內(nèi)容是水污染處理方法，其根據(jù)作用原理分為物理、生物、化學(xué)、物理化學(xué)4種，對(duì)于處理方法中單元技術(shù)的講授，遵循現(xiàn)象—理論—設(shè)計(jì)—應(yīng)用4個(gè)步驟，首先從現(xiàn)象出發(fā)，引出單元技術(shù)名稱、概念、處理對(duì)象即水質(zhì)指標(biāo)；其次，著重講解涉及到的理論知識(shí)；再后，根據(jù)理論講述單元技術(shù)構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)或者設(shè)備選型核心參數(shù)；最后講述單元工藝應(yīng)用或者運(yùn)行管理要點(diǎn)。以沉淀為例，首先以視頻或圖片給出沉淀處理過程；理論部分講述沉淀類型、自由沉淀沉淀速度公式，影響沉淀的因素；構(gòu)筑物設(shè)計(jì)：沉砂池及沉淀池分類及設(shè)計(jì)步驟；最后，沉淀應(yīng)用，沉砂池去除沙礫等比重大的無機(jī)顆粒，沉淀池去除部分細(xì)微懸浮固體，二沉池用于活性污泥與水的分離；有邏輯的講授課程，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解以及掌握。

課堂理論知識(shí)講述是最有效的知識(shí)傳遞方式，如何提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)積極性，是教師必須思考的問題。在授課過程中，每節(jié)課都包括前節(jié)內(nèi)容復(fù)習(xí)—本節(jié)內(nèi)容引入—本節(jié)內(nèi)容講述3個(gè)環(huán)節(jié)，課堂上采用靈活的方式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，具體方式如下：第一，課堂提問，適當(dāng)課堂提問可以集中學(xué)生精神；如：為什么市政污水與園區(qū)污水處理流程不同？溶于水的物質(zhì)(如：陰陽離子，農(nóng)藥或白糖)可通過什么方法去除？第二，對(duì)于水環(huán)境污染熱點(diǎn)問題設(shè)置小組討論，鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)想法和觀點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考；如：污水處理與碳中和的關(guān)聯(lián)？污水排放標(biāo)準(zhǔn)提升有何意義？第三，鼓勵(lì)學(xué)生參與習(xí)題庫與試題庫建設(shè)，針對(duì)課程內(nèi)容，讓學(xué)生自己出試卷，有助于歸納總結(jié)知識(shí)脈絡(luò)；第四，隨機(jī)分組，進(jìn)行問答游戲。靈活多樣的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，極大提升了學(xué)生課堂參與度。

4 課程評(píng)價(jià)方式

完善評(píng)價(jià)考核方法，建立全過程評(píng)價(jià)體系。對(duì)于課堂授課和實(shí)習(xí)實(shí)踐等環(huán)節(jié)，均建立多元化考核體系，引入過程評(píng)價(jià)[4]。針對(duì)課堂理論授課環(huán)節(jié)采用出勤、討論及問答參與，課后習(xí)題、期中期末試卷等多方面的考核；針對(duì)不同類型實(shí)驗(yàn)采用實(shí)際操作考試、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告、研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和報(bào)告等考核方式。

5 結(jié)語

“水污染控制工程II”全面系統(tǒng)闡述水污染控制的基本原理及應(yīng)用，是環(huán)境工程專業(yè)的核心課程，結(jié)合內(nèi)蒙古自治區(qū)水體生態(tài)環(huán)境污染控制需求，深入思考課程思政、教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)設(shè)計(jì)及課程評(píng)價(jià)方法改革，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，有助于提升專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。