系统性思维在水质工程学教学中的应用★

关庆庆 徐 进 康晓荣

(南京工程学院，江苏 南京 211167)

1 概述

由于客观事物是多方面相互联系、发展变化的有机整体。系统思维就是人们运用系统观点，把对象的互相联系的各个方面及其结构和功能进行系统认识的一种思维方法。系统性思维是分析问题和解决问题的有效途径，培养具有系统性思维的大学生是当代高等教育的重要目标。

《水质工程学》是水质科学与技术专业的一门主干专业课，通过本课程的学习，使学生全面系统地了解水的性质、水质特征与水质指标等概念，较扎实地掌握各种给水处理技术的基本概念、基本原理、技术规范及基本应用与发展，为将来从事本专业的工程设计、科学研究及运行管理工作等奠定必要的理论和应用基础。在《水质工程学》课程中贯彻实施具有系统性思维特点的教学方法，对于提高教学效果、培养学生分析问题和解决问题方面具有重要的意义。

2 系统性思维在《水质工程学》课程教学中的应用

2.1 课程结构

《水质工程学》的课程任务是用不同的方法与装置改变原水的主要质量指标以满足用户的要求，提高水的质量，解决原水不能满足用户要求的矛盾。课程共分为混凝、沉淀和澄清、过滤、消毒以及水厂设计等六个章节，在课程介绍中就让学生回忆给水厂认识实习的流程来建立本课程的框架结构。首先，绪论是认识课程主要内容。其次，如图1所示，给水厂的常规工艺是由：混凝—沉淀—过滤—消毒组成，因此课程的主要章节即为这四个工艺过程，同时通过介绍每个流程的主要作用来学习不同工艺过程之间的相互关系，最后一个章节水厂设计就是将上述四个流程给合理的整合起来。通过这些内容就让学生建立了全书的知识结构，学生也会学着建立起不同章节之间的联系。

2.2 章节结构

在学生掌握了每个章节之间的相互关系以后，在讲解每一章内容和每一个小节内容时也会建立不同章节内部的逻辑关系。例如，第一章绪论共分为以下四个小节：水源水质、水质标准、给水处理方法概述和反应器。讲解时笔者将这四小节分成三个部分：处理对象(对应水源水质这一节)、处理目标(对应水质标准这一节)和处理方法(对应给水处理方法概述和反应器这两节)。这样，学生既可迅速掌握本章节的内容组成，也能够掌握本章节内部之间的关系。在介绍每个小节的内容时，同样沿用这样的思路。此外，在完成每个章节的教学后，笔者都会绘制本章知识的思维导图，加深学生的印象。如图2所示，课程第一章的所有重要知识点都展示在该图当中。通过这样的讲解方式，课程中的每个知识点都不再是孤立的，每一章与其他章的内容产生了联系，每一个小节、每一个小的知识点都会产生联系，这也就实现了知识网络的形成。

3 系统性思维应用的教学意义

3.1 提高教学效果

在系统性思维的教学方法应用过程中，可有效提高教学效果。这是因为通过这样的教学方式，课程当中的每一个知识点都会与其他的部分产生联系，通过把握和分析不同章节、不同知识点之间的联系，学生将具备自己认清知识重难点的能力，也就能够针对性的做出相应的努力。同时，由于是通过理解的方式建立了不同知识点的联系，这比通过死记硬背要牢固得多，即使忘却了某部分的存在，那么通过简单的逻辑推理就可以想起这部分的知识点，因此，在课堂教学中应用系统性思维将有效提升教学效果。

3.2 提高学生分析问题、解决问题的能力

高等教育的目标在于“人才”的培养。人才主要涉及两方面的培养，即“人”与“才”。“人”主要涉及三观：世界观、人生观和价值观。“才”主要涉及三力：分析解决问题能力、创造创新能力和领导力。其中，分析解决问题能力是创造创新能力的基础和关键，也是工科教学中培养的一个重要内容[1]。工科是利用科学的原理来解决现实生活中的各类问题，课程内容涉及了大量的科学原理，也涉及通过相关工程措施将科学原理应用于实际，实现相关工程目标。工程措施往往涉及多个科学原理，并且在遇到问题时往往单独的某个知识点无法实现问题的解决，必须通过知识和资源的整合、处理方能实现问题解决的目标。知识的整合处理以及合理利用是一种能力，学生在学习的过程中就需要养成知识整合的习惯并培养系统性的思维方式，因为只有通过整体才能建立所有知识点的联系。通过在教学中应用系统性思维的方法，那么学生在掌握知识时就已经建立了不同知识之间的联系，在运用知识的过程中将能够从不同的角度去分析问题，在涉及某个知识点时能够立即想起与之相关的其他知识点，因此更容易实现问题的解决。通过系统性思维方式的应用，将能够培养学生逐步养成系统性思维方式，对提高学生分析问题、解决问题的能力具有重要的作用。