《水污染控制工程》教学方法研究

万红+崔海容+熊薇

摘  要：武昌理工学院践行成功素质教育理念，创立了开发内化教学模式。教师应该根据课程目标、内容、特点和学生实际，灵活采用多种教学方法来强化开发内化教学模式。本文以《水污染控制工程》为例，重点介绍了任务驱动式、讨论式、工程实例式等教学方法的应用，旨在通过科学有效的教学方法研究，提升课程教学效果，促成学生对教学内容的内化。

关键词：教学方法;任务驱动式;工程实例;水污染控制工程

中图分类号：G642 文献标识码：A

本文结合开发内化教学模式，以《水污染控制工程》为例，重点介绍了任务驱动式、讨论式、工程实例式等教学方法的应用。旨在通过科学有效的教学方法研究，提升课程学习效果，促成学生对教学内容的内化。

一、引言

“水污染控制工程” 是环境工程本科专业重要的专业核心课之一，同时又是工程应用性极强的专业课程。该门课程主要是利用物理、化学、生物处理或物理化学处理技术与方法使废水经过一定的净化处理，去除其中的污染物质，达到一定的水质指标后排放到具有一定环境容量的水体中，从而达到消除或减轻水污染的目的。该课程的教学目标是掌握生活污水的物理处理、化学处理、生化处理、物理化学处理和污水厂污泥处理的基本原理和基本技术，污水处理工艺中常用设备及构筑物的构造和工作原理;具备水污染控制工艺和设施的设计、技术分析、生产组织管理及研发能力，正确识读与熟练绘制环境工程施工图的能力;熟悉污水处理工艺中相关设备的选型和应用;了解水污染控制的前沿动态（新概念、新工艺、新技术）和相关政策法规。

武昌理工学院践行成功素质教育理念，创立了开发内化教学模式——将教学内容（观念、品格、知识、能力、方法五大体系）充分内化为学生素质的教学模式。开发内化教学模式与课程教学方法应该是相辅相成、相得益彰。教师应该根据课程目标、内容、特点和学生实际，采用任务驱动、项目载体、头脑风暴、现场法、案例法、问题式、讨论式、互动式等多种教学方法实施和强化开发内化教学模式。环境工程学科包含的水、气、声、固等污染控制工程类课程、具有很强的应用性、实践性、综合性和动态性。为了培养其解决实际工程问题的能力，突出创新素质培养，本文结合开发内化教学模式，以《水污染控制工程》为例，探索环境工程应用型课程的教学方法。旨在通过科学有效的教学方法研究，提升课程学习效果，促成学生对教学内容的内化，实现由专业知识教育向专业素质教育的根本转变，为环境工程应用性课程的教学设计研究提供重要的理论基础。

二、工程项目和任务驱动式教学方法

环境工程学科大多数课程是污染控制工程类课程，研究以工程项目和任务驱动的思想组织教学内容，以工程模块的方式设计教学单元项目，将每个教学项目分解为多个子任务，精选和设计子任务对应的教学案例和实训案例;同时以项目教学单元任务为主线，以典型案例为载体实施教学，将课程单元知识点融合到案例和实训练习中。这样能够促进学生变被动学习为主动探究式学习，提高学生解决实际问题的能力，促成学生将课程内容内化为素质。以《水污染控制工程》（第三版，下册，高教出版社）教材为例，通过设计合理的主体项目，将第九章（污水水质和污水出路）、第十章（污水的物理处理）、十二章（活性污泥法、第十八（污泥的处理与处置）和第十九章（污泥的处理与处置）的教学内容通过主体项目的子任务串联在一起，从而将这五大章的知识要点以任务驱动式的方法融合到主体项目这条主线中。主体项目的子任务如表1所示，主体项目设计如下：

已知某城镇生活污水处理厂进水水质为：动植物油=100mg/L，COD=400mg/L， BOD5=250 mg/L， NH3-N=38 mg/L，TP=10 mg/L，SS=200mg/L，污水中含有一定量的漂浮物和砂子、煤渣等无机颗粒，进水流量为7万吨/天。项目要求：（1）通过工艺比选分析后设计出合理的工艺流程，并对主要构筑物或设备进行设计计算和选型，使处理后的污水能够达到《污水处理厂排放标准》的一级B标准。（2）该城镇在北边有一块长200米、宽150米的平地可作为污水处理厂厂址，最低地面标高为3.5米，地下水位标高为0.5米，地基承载能力为15吨/m2，污水收集管网总出口标高为1.5米。年平均气温15℃，年降水量800mm，夏、冬季计算气温分别为30℃和5 ℃;夏、冬季主导风向分别为东南风和西北风。画出污水处理厂平面布置和高程图。

表1 主体项目的子任务和相应章节的知识要点

教学章节 子任务 知识要点

第九章（污水水质和污水出路） 1.主体项目的污染指标有哪些？各指标的含义是什么？

2.排放污水要求的水质指标限值是多少？各指标的处理程度是多少？ 污水的性质与污染指标;污水的排放标准

第十章（污水的物理处理） 1.概括污水物理处理的主要方法、涉及的相关理论或定律和物理处理设备。

2.确定主体项目中污水物理处理工艺的流程，说明物理处理的原理和相关技术。

3.对物理处理的相关构筑物或设备进行合理的选型及设计计算。 沉淀的基础理论、斯托克斯定律和浅池理论;格栅、沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池等构筑物或设备的功能、种类、构造、工作原理、选型和设计计算

十二章（活性污泥法 1.查阅资料，总结活性污泥基本工艺及演变工艺（至少15种）的工艺原理、工艺特征和适用范围;总结污水同步脱氮除磷工艺（至少5种）的工艺特征和适用范）。（此任务以分组讨论的形式进行）

2.分析并确定主体项目中污水二级生化处理的工艺流程，说明生化处理的原理和相关技术。

3.设计二级生化处理工艺（包括生化池、曝气系统、二沉池） 活性污泥法和污水生物脱氮除磷的原理及技术;去除有机物及脱氮除磷的活性污泥法工艺过程设计方法;曝气设备的选型和设计方法;二沉池的选型和设计计算方法

第十八章（污泥的处理与处置） 1.选择并确定主体项目中污泥处理工艺，说明污泥处理的原理和使用的技术。

2.设计污泥处理工艺（包括浓缩池、消化池、脱水设备） 污泥的处理处置方法;剩余污泥的计算;浓缩池和消化池的设计计算方法;脱水设备的选型和计算

第十九章（污泥的处理与处置） 1.画出污水处理厂平面布置图（包括主要构筑物、泵站、附属构筑物、生活建筑、道路、厂区界限，各种连接管渠、阀门计量设备等）。

2.画出污水厂高程布置图。 污水厂平面布置和高程布置原则;沿程水力计算方法;工程绘图方法和规范

三、讨论式教学方法设计

讨论式教学方法是指在教师组织学生就教材中的基础理论、主要重难疑点或某一主题在独立钻研的基础上共同进行讨论或辩论的教学组织形式。讨论的形式可以是全班集体讨论或分组讨论。笔者认为课堂内的小讨论宜采取全班讨论，而对比较大型的主题宜采取全班分组讨论形式。例如，由于《水污染控制工程》这门课的主要内容以生活污水处理技术及工艺为主，考虑到工业废水和生活污水处理技术的相通性，确定了主题是“某种工业废水的典型处理工艺及工程实例分析”。将全班同学分为四组，四组的讨论主题分别是：啤酒废水、石油化工废水、电镀废水和印染废水。讨论课是按照以下四个环节进行：①小组代表用ppt展示讨论主题内容（15分钟）;②学生和老师对讨论小组主题相关内容自由提问，由该讨论小组的成员负责解答;③老师和学生代表点评小组讨论效果;④讨论小组成绩评定：老师和其他三组共同评分。四个小组按照这几个过程有序展开。工程实例分析时，学生能够围绕处理水质的特点、出水要求、处理水量、工艺流程、典型设备进行了比较详细的分析，还有些学生根据实际情况对工程实例提出了改进和建议。最精彩的部分是“自由提问”阶段，用学生的话说，提了很多意料之外的不太好回答的问题，整个提问和回答问题的环节充满了质疑和争论，场面非常热烈。通过讨论课既可以让学生进一步巩固水处理工艺和技术，又能够促进学生拓展专业视野，掌握几种典型工业废水的处理技术及工艺;同时也能够提升学生文献查阅、分析和总结的能力。

四、案例式教学法

案例教学法是在教师的指导下，根据教学目标的要求，利用案例引导教学活动，组织学生进行学习、研讨和探究的一种教学方法。案例教学法可以开阔学生思路、弥补单纯灌输理论知识、有效地调动学生的学习积极性，促进理论和实践紧密结合。在活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理、物理化学处理等教学内容中，采用案例法教学非常合适。教师可以自己精选典型案例，根据案例和教学重难点设计合理的思考题;也可以组织学生在查阅资料的基础上搜索工程实例，结合实际工程案例有针对性地讲解工艺流程、工艺技术参数、各处理构筑物的选型和工艺特点。通过案例教学，培养了学生的实际工程应用能力。

五、现场式教学法

开展现场实践式教学。例如在学习沉淀池，气浮池、曝气池等构筑物的结构和工作原理时，由于实验室有现成设备，直接在实验室开展相关教学，观察构筑物的结构和运行，使学生更直观的面对实物设备，增加学习兴趣和效果。学习序批式活性污泥工艺时，让学生提前在校污水处理站了解和记录序批式活性污泥工艺的运行工序，各工序的运行时间，测定各工况的运行参数（BOD5、COD、氨氮、TP、PH值、有机负荷等），课堂检验表明学生对序批式活性污泥工艺的原理和运行工序过程掌握效果非常好。

教学有法，但无定法，教学的真谛不在于传授、仿效，而在于通过教师开发促成学生将教学内容内化为自身的素质，教学确实需要我们每位教师真正用“心”去研究和创新教学方法。只要我们做到忠诚教育，大爱学生，志存高远，不懈追求，就一定能够培养和造就创新型人才。

参考文献：

[1] 成官文.水污染控制工程国家精品课程教育方法和手段的改革与实践[J].理工高等教育， 2008 （5）.

[2] 吴小宁，冯晋阳，刘增超.水污染控制工程课程教学方法研究[J].教学研究，2012（5）.

（本文审稿 刘向明）