案例教学在“水处理高级氧化技术”课程中的研究与实践

张洁　何士龙　张传义　田立江

摘要：本論文探讨了案例教学在“水处理高级氧化技术”研究生课程中的研究与实践。论文以案例库的建立为基础，提出了案例的选择原则与来源；以“案例教学的研究与实践”为重点，对案例教学实施的基本过程和案例教学过程中教师和学生的角色任务进行了详细阐述。通过本课题的研究和实施，强化了学生理论学习与工程实践能力培养的有机结合，开阔了学生专业学术视野，提高了学生的工程实践能力，实现了理论教学与实践教学的协同提升。

关键词：案例教学；高级氧化；理论教学；实践教学

随着我国经济的发展和化工合成能力的提高，含复杂结构有机物质废水的排放量日益增加，因此具有降解更复杂有机物质能力的高级氧化技术应运而生，受到了国内外学者的广泛关注。目前，国内很多院校都在环境工程专业研究生培养方案中设置了《水处理高级氧化技术》课程，但是在授课内容上主要讲述Fenton、臭氧、湿式催化氧化、光催化、电化学氧化以及超临界氧化等高级氧化技术的原理，而对各类高级氧化技术在实践工程中如何设计、运行调控关注较少。其次，针对我国专业学位教育学术型与职业性紧密结合，强化实践工程能力的突出特点，如何利用好课堂，提高专业型硕士研究生的工程实践能力，是目前亟待解决的问题。案例教学应运而生，它是将理论与实践两者置于一个特定的教学情景之中，同时给予研讨和辩证地运用，是启发式教学指导思想在教学过程中的具体运用。

鉴于此，本论文探讨以案例库的建立为基础，以“案例教学的研究与实践”为重点，可切实搭起工程理论与工程实际之间的桥梁，实现理论教学与实践教学的协同提升。

一、 建立融合发展前沿与教师最新科研成果的案例库，切实搭起工程理论与工程实际之间的桥梁，促进学生对工程知识的理解和掌握，实现高级氧化知识的有效建构

工程案例的选择要与教学内容和培养目标相一致，具有一定的典型性、启发性和开放性：典型性能够反映相关知识的内容和形式，通过对典型案例的分析，使学生掌握基本理论、方法等；启发性和开放性有助于激发学生的创造性和主动性，使学生认识到工程实例的复杂性，提高学生解决复杂工程案例的能力。通过工程案例的引入，可搭建起教学内容与工程实际之间的桥梁，促进学生对工程知识的理解和掌握，实现高级氧化知识的有效建构。

1. 案例选择原则

案例内容应与讲授理论知识吻合。以工程案例引导学生对教材内容的学习，所选案例应紧扣教学目标，将案例内容与所需讲授的理论知识有机融合，潜移默化地使学生完成对知识点的掌握并运用所学知识对案例展开批判分析以及深入研究。

案例应具有典型性。案例的典型性要求紧密围绕所要传授的核心内容和基本理论，选编真正具有代表性的案例，以达到通过案例教学使教师加深理解基本理论的目的。以臭氧及催化臭氧化为例，该案例的选择应反映臭氧对难降解有机物的去除效能与机制、各种可能影响因素以及工况的优化选择，紧扣臭氧及催化臭氧化的教学理论，凸显其对难降解有机物去除这一教学主题。

案例应具有启发性与开放性。所选案例应能够引发思考，具备理论探讨的价值；能够包含和促进多种观点的形成，为研究和深入探讨展开广阔的空间，激发学生探索的热情，有效培养学生的学习能力和研究能力；同时应具有借鉴作用，可有效实现教学理论与教学实践的协同提升。

2. 案例的来源

第一，实际工程案例。该类型的案例主要来源于两个途径：学术刊物上发表的实际工程案例和通过实际调研获取的案例。而通过实际调研获取第一手素材基础上加工编写的教学案例，可增强案例本身的真实性、可读性以及感染力，有助于进行更加深入和细致的分析，具有更重要的价值。

第二，相关公开发表的论文成果。针对不同高级氧化技术，在查阅大量科研论文、博硕论文以及各种专利成果的基础上，对素材进行有机地整合，形成相应的教学案例。

第三，教师科研成果。将案例教学与案例研究结合起来，依托课题组任课教师的相关科研项目和已有的科研成果，编撰形成相关案例。

二、 建立研究生专业课程的典型案例教学模式，将案例教学贯穿于教育教学的全过程之中，切实沟通和有效地整合理论教学与实践教学，实现理论教学与实践教学协同提升

1. 案例教学实施的基本过程

以实际案例引发思考，将学生引入一个特定环境工程问题中，在分析问题、解决问题、理论知识引申以及案例对比与评价过程中，教师和学生依次主导课堂，建立师生、生生之间的双向和多向互动，开展平等对话和研讨，以理论与实践有机整合为宗旨，切实沟通和有效地整合理论教学与实践教学活动。案例教学实施的基本过程如图1所示。

首先，由教师提供案例并介绍背景知识，将学生引入一个特定的环境工程问题中，以臭氧氧化技术在某难降解有机废水中的应用为例，此举可以启发学生独立思考，让学生通过案例的形式明确科学理论在工程实际中应用方式，同时对将要涉及的有关理论知识有一个感性的认知。

其次，以分组形式以学生为主体对案例进行充分地讨论分析，找出水质特点探讨臭氧氧化技术在工艺中可能的应用环节，再由教师梳理关键问题，结合案例和解决方案对相关知识点进行串讲，引入臭氧氧化技术与理论加以解决，并以此为切入点系统介绍臭氧氧化的特点与机理、影响因素、对典型难降解有机物的去除效能、臭氧与其他协同技术的应用理论以及催化臭氧化技术的相关理论。该部分是整个过程的核心，讨论中要引导学生以事实为依据，讨论可采取个人发言、小组讨论以及集体辩论等方式，让学生充分发表看法，畅所欲言，讨论时应紧紧扣住案例展开，尽量做到学生参与的广泛性，发言的代表性。

最后，根据实际情况对案例作适当拓展，针对该目标废水，基于臭氧氧化技术，小组讨论后综合意见提出优化方案，并在教师的指导下对其进行对比分析，指出讨论中错误的地方及其产生错误的原因，对不完整、不准确的地方给予补充和更正，针对学生在案例教学中的积极表现，适时地给予肯定，以激发学生的求知欲望。endprint

2. 案例教学过程中教师和学生的角色任务

在案例教学的过程中，教师和学生在不同阶段轮流作为主体主导课堂。教师作为教学活动的组织者和引导者，指导学生学会收集并筛选案例中的重要信息，促使学生的思维不断深化，导向学生认知结构的正迁移。学生是案例教学的核心对象，作为参与者，变被动学习为主动学习；作为挑战者，能针对课堂上讨论的观点，适时地提出关键性问题或疑问，让平淡的讨论产生起伏，引发对案例的批判性思考。在具体的案例教学实施过程中，教师和学生各自面临不同而又相互耦合的任务。

3. 实现理论教学与实践教学协同提升

将所需掌握的知识点以案例的形式引入，并将其以一个又一个问题的形式启发思考，通过教师与学生之间的相互分析，探索解决这些问题的方式方法，从中得出经验和教训，解决案例中的问题，从而使学生更深切地理解理论的真谛，训练学生分析、解决问题的实际能力，从而加深他们对基本原理和概念的理解，由此完成了由实践到理论的深化；通过教师对理论知识的引申，学生在系统全面地掌握相关基础理论和技术的基础上，对原有工艺及运行条件进行优化，服务于工程实践，完成教学理论到教学实践的升华。

教学实践需要教学理论的引领和指导，教学理论需要教学实践的丰富和发展，案例教学就是通过实践-理论-实践的方式，将两者有机结合，实现教学理论和教学实践的有效沟通，达到既提升理论，又改进实践的目标。

三、 结束语

通过该项目的研究和实施，建立了专业学位研究生课程教学的案例库并在实际教学过程中加以应用，实现了理论学习与工程实践能力培养的有机结合，开阔了学生的专业学术视野，提高了学生的工程实践能力，使培养出来的专业学位研究生质量更高，适应面更宽，实践与创新能力更强，案例库建设与案例教学对任课教师和学生均具有重要的实践意义。

参考文献：

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作者简介：

张洁，何士龙，张传义，田立江，江苏省徐州市，中国矿业大学环境与测绘学院。endprint