水污染控制工程课程体系的构建与实践

王晓 王虹 （青海大学化工学院，青海 西宁 810016）

目前全国各高校非常重视重点课程的建设，通过有针对性地实施课程建设，教学质量有了显著提高。课程的理论教学与属于同类相关联的实践环节和技能培养的课程存在连贯、递进关系，形成课程体系。课程体系的建设是有效促进高校教育教学改革，提高教学质量，是培养适应社会发展人才的重要途径[1]。水污染控制工程是环境工程专业的实践性极强核心专业课程之一，课程涉及的范围广、内容多，同时需要理论结合实际，强化工程教育和实践训练，培养学生实际工程能力。在西部经济相对落后地区的地方院校，学生生源的学习能力差异较大，要根据社会变化与需求合理构建课程体系，强调课程内容的现实性、实践性与发展性[2]，达到培养实践能力强并具有创新能力的高级应用型人才的培养目标，更好地服务于地方经济建设。

1 围绕人才培养目标的课程体系构建

研究水污染控制工程课程的理论教学内容与紧密关联课程的教学内容，将理论教学与实践认知教学、实验能力训练、内容拓展教学、实践能力教学和创新能力培养密切关联，构建理论教学、技能培养和实践环节三模块的课程体系，如图1。理论教学模块由课程教学和环境工程前沿讲座组成；技能培养立足于环境工程专业实验，拓展到研究探索性试验；实践环节包括认识实习、生产实习、毕业实习与课程设计、毕业论文（设计）相结合。课程体系中设有理论教学48学时；环境工程专业实验水方面的实验教学25学时；课程设计1周；认识实习1周、生产实习4周、毕业实习2周；毕业论文（设计）12周组成。

图1 水污染控制工程课程体系

1.1 优化理论教学内容

课程体系构建取决于课程内容的选择，在保持课程内容的基础理论、主要工艺技术的基础上，梳理课程内容，减少重复授课，突出重点。通过理论课程学习，要求学生掌握水污染控制工程中的各种治理技术的基本原理和基本工艺，过程动力学及影响因素；主要构筑物或设备的结构特点；设计方法，运用参数；处理效果，初步掌握工程设计能力。为适应社会对人才培养的需求和环境工程技术的进步，及时对课程内容进行优化，逐步摒弃陈旧的教学内容，补充相关领域的新技术、新理论。如针对城镇污水处理现状，学习提标改造的新工艺；结合开发区的建设，讲授再生水的循环利用技术；就污泥处理、处置问题，讨论目前采用的新方法等。

1.2 培养实验技能

实验教学是理论联系实际的桥梁，对于巩固理论知识、掌握实验技术技能、培养学生动手能力、提高学生综合素质起着关键作用[3]。在原实验课程教学安排中是与理论课程学习同时进行的，主要以验证型实验为主，不利于培养学生的综合能力和创新能力。针对这种情况，对专业实验教学进行了调整，在完成基础化学实验、环境微生物实验、环境监测实验教学的基础上，将水、气、固、声的专业实验整合为一门环境工程专业实验，共48学时，集中在第七学期末的两周内进行，其中水方面专业实验25学时。实验技能的培养使学生不仅巩固了理论知识，训练分析、判断、综合逻辑思维能力和独立解决问题的能力，还初步培养开发学生的创新能力。

1.3 实践教学环节

由于学生在学习过程中存在理论和实践脱节的现象，同时用人单位往往更青睐有一定环境工程设计经验即实践操作能力的学生，因此在教学过程中必须加强专业实验、课程设计、实习和毕业论文（设计）等教学环节训练。实践教学环节中，把所学的理论知识应用的实践中，培养学生的工程设计能力；通过认识实习、生产实习和毕业实习的实践教学，培养学生实践操作能力，增强学生运用专业知识和系统解决实际问题的能力。由课程实验、课程实习和课程设计形成了“三环节”实践教学新体系，使学生在工程设计和科研创新能力方面都得到了较系统的训练和全方位的提高。

2 采用多样教学方法和手段

2.1 平面教学与立体教学相结合

充分利用图片、工程实例，把抽象的单元处理概念、流程、构筑物内部构造及运行过程转化为直观、生动、形象的多媒体信息，使复杂内容简单化、静态内容动态化，并强化学生的工程理念。为提高学生分析问题、解决问题的能力，部分课堂教学由单纯的讲授逐步向启发式、讨论式转变。启发学生结合实习过的实际工程相应的单元处理技术融会贯通，加深理解，鼓励学生把实际问题带到课堂或结合课外科技活动开展专题讨论，通过师生互动交流，激发学生思维，培养学生主动学习和探索研究的兴趣。利用大作业的形式，提高学生查阅资料、自主学习、文字处理、前沿知识学习等能力。激活学生思维，培养主动学习的习惯。

2.2 理论教学与实践教学相结合

水污染控制工程理论课程主要内容包括给排水管网部分和污废水处理部分，为了使学生能够清楚掌握知识的主线，将这两部分内容分为两门课程开设，即给排水管道工程和水污染控制工程两门课程，水污染控制工程课程只讲授污废水处理部分。水污染控制工程课程是实践性很强的课程，理论教学与实践教学组成了课程体系。理论教学是实践教学的基础，而实践教学有是理论教学的应用和目标[4]。因此，在教学中各环节相互协调，有机结合，避免出现脱节和重复。培养学生以不同的思维视角观察问题与解决问题，在坚实的基础知识积淀基础上，较好的解决实践中各类问题。在理论教学的过程中注重与前期认识实习、后期课程设计、专业实验、生产实习、毕业设计联系起来，针对认识实习中不明白的问题进行总结提问，带着问题进行学习；对于课程设计和毕业设计中容易出现的问题进行重点讲解，如设计中构筑物的尺寸不能只按照设计手册或课本中计算完成就好，需要校核和设计时选用的配套设备尺寸进行调整；在高程设计中需要根据地形的差异（充分利用地形设计扬程和减少土方量等）、和地区的差异（管道的埋深和水的保温、设备和构筑物的防冻、紫外线对微生物的影响因素等）进行充分的考虑等。

2.3 基础知识教学与学科前沿讲座相结合

在进行课程基础理论知识教学时，涉及的内容采用模块分类教学，即分为水质及控制基础、物理处理技术、化学处理技术、生化处理技术和设计概论五个模块，旨在培养学生解决水污染防治的综合能力和创新能力。为使学生掌握本课程的最新发展动态，课堂教学中紧密结合目前学科前沿动态和教师承担的科研项目，进行学科前沿进展介绍；例如在进行高级氧化技术学习中引入针对高浓度、难降解废水的处理方法采用的湿式氧化方法、超临界水氧化技术、光氧化水处理技术和超声水处理技术的学习；在混凝技术的学习基础上，拓展水处理剂材料（包括纳米材料、混凝剂、阻垢剂、缓蚀剂和杀虫剂等）的知识，讨论如何减少和避免由于材料设计的缺陷导致的二次污染，引入绿色化学原料知识，通过改性注重水处理剂的无毒、无害、易生物降解及原子经济性等，发展绿色水处理剂满足生态可持续发展的战略需求。近年来，废水处理的新工艺开发十分迅速、活跃，不可能在课程教学中进行全面详尽的讲述，为激发学生对科学研究和专业知识的兴趣与求知欲望，组织学生参加校内外专家学者的各种相关的讲座，使学生受到更多科学研究的熏陶，了解专业领域的发展动态及科研成果，增长更多的学术知识，开阔视野。

3 强化实践性教学环节

针对社会对环境工程专业人才培养的要求，实验教学在验证性实验的基础上，建立演示验证（必修）、综合设计（必修）、研究探索（选修）的“三层次”实验教学内容体系。实践性教学坚持以“科研创新与工程设计两个能力”培养目标为中心，在实践教学中形成课程设计、课程实验、课程实习的“三环节”的实践教学体系，强化实践性环节教学效果。

3.1 实验教学

3.1.1 强化演示验证的实验内容。专业实验中演示验证实验内容是不可缺少的，相关的实验内容能加深学生对理论知识的认识和理解，加强了动手能力和思维能力。演示验证实验中设置了水中常见阴离子的测定；颗粒自由沉降实验；离子交换实验等内容，同时注意专业实验内容与环境监测实验内容不重复设置。

3.1.2 突出以学生为主的原则，开设综合设计型实验。综合设计型实验以学生为主，教师为辅的形式进行实验。设置了混凝+过滤（吸附）实验、含重金属酸性废水处理实验。学生根据实验的基本原理，自主设计实验方案、准备实验所需药品、进行实验研究、分析实验现象和讨论实验结果。在整个实验过程中，教师对关键设备进行讲解和回答学生提出的问题。通过训练，学生对文献查阅、实验方法、分析仪器使用等方面知识的运用，提高了他们的知识综合运用能力、观察能力和动手能力。

3.1.3 培养学生的科学研究能力，开设研究探索型实验。在研究探索型实验中开设了生物转盘处理生活污水的动态实验和结合大学生科技创新项目、教师科研的研究型实验。在生物转盘处理生活污水的动态实验中要求学生自主设计实验内容和实验路线，设计诸多影响因素对生物转盘生化处理生活污水的各指标的去除效率，自行选择1-2个影响因素和1-2个指标的去除效率完成实验。掌握实验原理，完成实验数据处理，得出结论。在实验中学生巩固了理论知识和水质指标的测定方法，进行了文献阅读训练，迫使学生进行深层次的思考，如比较和分析实验结果合理性，分析生物转盘后续四个生化池溶解氧，回流比等对去除效率的影响。在大学生科技创新项目、教师科研的研究实验中是鼓励学生积极申请每年的大学生科技创新项目，鼓励教师结合自己的课题研究，引导学生参与部分研究工作。通过科研经历养成学生严谨的科研态度，学会搜集资料、查阅文献、设计实验思路，培养学生的科学素养和创新能力。

3.2 工程实践训练

工程实践训练包括课程设计、认识实习、生产实习、毕业实习和毕业论文（设计）。课程设计，时间为一周，每2-3人一组，在理论教学内容完成后进行。要求学生完成一个设定进、出水水质工艺方案的设计，在教师的指导下进行水平衡计算、工艺设计计算，绘制图纸、完成设计说明书的编写，得到工程设计能力的训练与提高，为了在相对较短时间内掌握污水处理厂初步设计阶段的内容，在理论课程教学进行时提前给出课程设计任务书，使学生能够充分理解设计内容和查阅相关资料，掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识，为毕业设计打下基础。

生产实习与理论教学相衔接，结合实习基地的具体情况，熟悉典型水污染控制工程处理工艺、单元处理技术与设备、处理效率，加深和巩固对专业知识的理解。认识实习培养学生的专业思想，包括对企业生产和典型工艺的感知、对职业的成就感。生产实习选择企业运行稳定的生活污水处理厂，进行各工段跟班生产，掌握企业概况，工艺技术和运行参数，主要构筑物和设备的原理、结构和运行指标，自动控制和能源状况。

毕业实习和毕业论文（设计）在第七学期末根据学生自主选择进行毕业设计和毕业论文，严格做到一人一题，指导老师下达任务书。第八学期开学提交开题报告进行答辩。进行毕业设计的同学到相关企业再次进行实习，依据任务书内容完成资料收集；选择毕业论文的同学按照任务内容要求进行大型仪器的操作学习、主要实验手段和方法的学习、完成实验材料设备的准备工作，为毕业论文顺利完成打下基础。毕业论文（设计）的质量规范执行贯穿于整个过程，从指导教师的选配、论文（设计）题目的征集和选题、任务布置、开题报告、过程指导、论文的评审与答辩、成绩的评定、工作总结等都提出明确具体的要求。通过工程实践训练，使学生增强工程实践能力与应用能力，突出综合性、整体性和系统性思维的训练。

4 结语

随着高等教育改革的不断深入，探索和实践课程建设体系越来越重要，教学质量代表着大学的培养水平。在水污染控制工程课程建设中过程中，在全国高校同专业的压力下，只有办出自己的特色，才有发展的出路。课程体系构建突出学生工程实践与科研创新“两个能力”培养，形成了“三层次”实验教学和“三环节”工程实践训练，强化学生工程意识，使得学生综合素质全面提高。在实践中发现任然存在诸多不足之处，如目前需建设仿真实验室，进一步加强实践环节的训练，达到培养适合区域经济建设的环境工程专业高级应用型人才的目标。

[1]张兰河,贾艳萍,张瑛洁等.《水污染控制工程》课程的教学改革与实践[J].东北电力大学学报，2013.33(4):82-84.

[2]谭萍.以人才培养为中心的地方高校课程体系改革研究[J].湖南工程学院学报，2014.24（3）：107-110.

[3]曾丽娟,杜敏,马云阔.大工程观理念下高等工程教育改革探索[J].教育探索，2014.9:35-36.

[4]郝桂珍,杨国丽.浅谈水污染控制工程课程教学模式的改革[J].教学研究，2014.37（4）:41-43.