开放式水污染控制工程课堂教学论文

１引言

《水污染控制工程》为环境工程专业的主干课程，其涉及的基础知识繁杂，同时工程应用性极强．该课程重点探讨如何运用各种物理、化学和生物的方法控制和消除水污染，强调控制污染的各种技术手段，实践技能要求高．在整个教学过程中，如何将课堂教学与实验教学有机地结合在一起，更好地贯彻理论与实践相结合的宗旨，提高学生分析问题、解决实际问题的能力，促进环境工程创新人才的培养，是目前环境工程专业教学急需解决的问题，也是当前国内外大多数高校进行教学改革的主要方向［１，２］．然而，现今普遍采用的教学方式主要存在以下问题：课堂教学与实验教学联系不紧密，实验教学内容缺乏系统性和解决实际问题能力的培养，实验教学内容与学科前沿结合不紧密等问题．因此，在水污染控制工程教学中采用将课堂教学与实验教学相结合，并将水污染控制工程领域的前沿内容充实进来的手段，不仅可以达到在教学过程中激发学生的学习热情和学习效率的目的，还培养了学生的批判性思维和严谨、实事求是的研究习惯，锻炼了学生解决实际问题的能力，达到课堂教学、实验教学以及学科前沿领域探讨三者相互协调，实现教学效果最大化．

２教学内容改革

为了更好地将水污染控制工程的理论教学和实验教学相结合，将课堂教学与实验教学在教学内容上彼此渗透，并将水污染控制工程领域的前沿研究内容充实进来，使学生能够及时了解学科发展动态和趋势，掌握新技术和新方法．具体体现在以下几个方面．

１）课堂教学与实验教学相结合．根据水污染控制工程课堂教学内容将实验内容分为与之相对应的５个模块，具体包括污水的物理处理实验、污水的化学处理实验、污水的物理化学处理实验、污水的生物处理实验和污泥的处理与处置实验．

２）教学内容及时更新．进入２１世纪后，人们对环境的探索和认识不断向新的深度和广度延伸和拓展，水污染控制工程领域的研究也取得了显著成绩．水污染控制工程的研究内容、研究方法和研究手段也在不断地发生改变，教学内容也应及时进行更新和变化，将该领域的前沿内容充实到实验教学内容中去，使学生能够及时了解环境工程学科发展动态和趋势，掌握新技术和新方法．比如富营养化水体和受污染的地下水的修复技术属于水污染控制的前沿领域，本着面向应用的目的，将富营养化水体的修复技术和受污染的地下水的修复技术实验引入到课程中，如“沉水植物菹草对富营养化水体的修复实验”、“浮水植物浮萍对富营养化水体的修复实验”和“可反应渗透墙对受污染的地下水的修复实验”．实验内容选择以地方企业的生产污水（如印染废水、遮阳材料废水）做为混凝、气浮等基础单元实验用水水源，在巩固学生基本理论知识的同时，为解决地方水环境污染问题出谋划策，培养其为地方经济服务的意识．除完成必需的实验过程，还要求学生了解实验中运用的各种处理单元的技术经济指标、工艺运行控制条件等内容，强化学生的实验操作技能、工程实践能力等方面的培养．

３）增加设计性实验．现行通用的实验教材中所涉及的实验项目，多侧重于理论的验证性实验，综合性、设计性、研究性的实验较少，这极大地限制了学生独立思考能力和创新能力的培养．因此，在选用传统实验教材的同时，大量补充了综合性、设计性实验（如光电催化降解有机物实验、ＵＶ／Ｈ２Ｏ２联合处理染料废水实验、活性污泥性质测定和氧化沟实验等）的讲义材料．学生根据教师提供的原水（人工配水、工业废水或生活污水）和实验处理单元，通过查阅资料提出完整的处理方案、工艺流程，对工艺的运行控制参数进行合理设定，并制定对工艺运行效果的监测方案．方案中学生必须明确所采用工艺、主要去除对象和性能评价指标．例如在污水生物处理实验中，学生要独立完成空气量、回流比、泥龄等工艺主要控制参数的设定，制定实验步骤和监测指标；在完成活性污泥的驯化后进行活性污泥形态和生物相的观察，并对工艺运行参数如污泥浓度以及污泥沉降性能进行测定；最后根据所提出的组合工艺实验运行中的监测数据进行工艺评价与分析．该实验内容的设计较全面地涵盖了水污染控制工程、环境监测、环境微生物学等相关课程的核心内容，克服了验证型实验对原理或某一操作技术的单一训练缺陷，把环境工程专业多门课程的基本理论、操作技能、工艺设计和运行管理等内容有机地结合在一起，使学生的专业技能和工艺实践能力能得到全面的综合训练提升．

３教学方法改革

教学过程中把教学重点和难点以问题提问的形式引出，让学生分组讨论或协作学习，鼓励师生互动交流，培养学生主动学习，激活学生思维．如在水体自净一节中，结合气、液界面大气复氧与微生物呼吸、有机污染物降解好氧过程中氧的供需平衡关系进行提问、分析、讨论，引导出水体自净速度慢除了受水体中微生物数量或浓度的影响外，还受水体大气复氧、氧的供给、传质的影响．因此，为加快污水处理或净化速度，降低污水处理构筑物规模，减少建设投资，污水生物处理必须接种微生物或回流污泥，进行人工强制曝气．通过问题引出、师生共同讨论、老师的启迪和总结，促进学生归纳、利用所学知识分析、解决问题，从而激活学生思维，并把水污染控制与工程有机结合起来，为后面污水生物处理的污泥回流、曝气充氧设备与充氧能力的教学打下了良好的基础．在污水处理工艺流程选择与设计教学中，采用资料分析、案例讲解、观看ＤＶ教学录像及构筑物和机械设备图片，把工程计算、图纸、构筑物、设备有机结合起来，引导学生合理选择工艺流程和工艺参数、认真进行设计计算，按照规范、标准绘制图纸等等，同时给学生灌输行业标准规范、工艺技术实用性以及技术经济性等工程理念，提升学生工程设计能力．为促进理论与实践相结合，在教学过程中把科研成果引入教学中，同时布置大作业，并在教学过程后期参观城市污水处理厂和工业废水处理站，改变了传统的教师课堂讲学模式，实行讲授—参观—实践这一师生共同参与的教学模式，使学生通过同步大作业计算，思考、消化所学的理论知识，深入生产第一线了解水处理构筑物、设备、图纸、工艺流程、工艺技术参数以及运行管理和技术积极性等，真正理解“工程”的深刻涵义，激励学生重视并积极参与学习的全过程，把能力培养、知识学习和素质教育融为一体，从而明显提高学生的学习积极性，培养了学生的工程实践能力．开展开放性实验教学．环境工程专业设在化学化工学院内，学院的化学、化工和材料专业基础雄厚，具备很多与这三个专业相关的大型科研仪器．在指导学生完成验证性实验和综合性实验后探索开放性实验，如在学生已做过活性碳吸附实验的基础上开设“改性活性碳对染料废水中有机物的吸附处理研究”开放性实验．让学生通过化学的方法对活性碳进行改性，探讨改性条件对材料吸附处理效果的影响，让学生找出最佳的制备条件；将制备出的改性活性碳进行表征，测定改性前后活性碳的吸附性能；学生在选题并查阅相关文献的.基础上拟定改性活性碳制备的方案及处理废水方案；在方案确定后，学生自己准备药品、自己学会实验仪器的使用，自己安排时间进行实验，指导教师只在适当的时候到实验室解答学生的问题．这样，可以弥补学生实验时间有限而无法深入探讨的不足，也在一定程度上提高了实验室的利用率，有利于学生综合能力的提高．

４考核方法改革

严格的考核是正确引导、激励学生学习积极性，监督、检查学生学习效果，提高实验教学质量的有效手段．传统的实验考核成绩只是根据平时实验报告成绩和期末考试成绩来评定，这样不能全面反映学生的学习态度、实验能力以及创新能力．现在将实验考核成绩分为平时成绩、设计实验和期末考核三部分．平时成绩包括出勤情况、实验操作、实验报告，占总成绩的４０％：出勤情况（占１０％）主要检查学生实验课是否迟到、早退；实验操作（占１５％）包括学生的动手能力、仪器使用等；实验报告（占１５％）包括实验结果的真实性、合理性、可靠性，以及实验结果分析的合理性、科学性、全面性，是学生综合素质的具体体现．设计实验占３０％，由老师根据水污染控制工程大纲的核心内容给出设计性实验题目，学生独立完成资料收集、设计、准备和实验的全过程．期末考核占３０％，包括理论考核（占１５％）和实验技能考核（占１５％）．这种综合考核形式的考核重心向实验操作能力和结果分析能力倾斜，避免了教学质量监控体系中掺入太多的人为因素和随意性，促使学生积极参与实验操作和结果分析，最终达到提高教学质量的目的．

５结语

为了提高水污染控制工程课堂教学与实验教学的整体效果，提高教学质量，培养创新型、应用型人才，该课程有必要进行改革．通过建立开放式课堂教学与实验教学一体化平台，激发了学生的学习积极性，培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力．教学改革是一项长期的系统工程，需要在教学内容、教学模式和学生考核等方面进行不断地探索，才能逐步摆脱落后、僵化的教学体系，形成科学、合理、有效的教学新模式，以促进我国高等学校教学水平的提高。