环境工程原理课程教学方法探讨

李昂 刘加强

摘  要 从环境工程原理的课程特点及课程内容设置出发，提出板书与多媒体教学、启发式教学与案例教学、传统讲授式教学与翻转课堂教学相结合的教学方法，并适当利用慕课资源等教学条件辅助教学，以提高课堂教学质量。

关键词 环境工程原理;启发式教学;案例教学法;翻转课堂;慕课

中图分类号：G642.3    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）12-0104-02

1 引言

从发展现状来看，环境工程学基本内容主要包括大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废物的处理和利用、环境污染综合防治、环境系统工程等几个方面。2003年，清华大学在国内率先开设环境工程原理课程，并作为环境工程专业主干课程。该课程在化工原理基础上，结合环境治理工程中涉及的单元操作等内容编写而成[1]，主要讲述水处理工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理处置工程等环境污染防治以及生态修复工程中涉及的基本理论、共性的基本现象和原理以及高效、快速去除污染物的思路、手段及方法[2]，具有原理抽象、公式多、工程实践性强、学科交叉等特点，学生学习难度较大。本文结合教学实际，从课程内容设置、教学方法以及教学效果等方面提出几点改革措施，旨在全面提高环境工程原理课程的教学质量。

2 课程内容的设置

环境工程原理课程理论知识覆盖广，工程反应原理难度大。如何在有限的教学课时内让学生掌握必要的理论知识及工程设计计算方法，并结合实际教学案例，提高学生分析问题、解决问题的能力，从而把理论知识运用到实践当中，成为教学中需要解决的问题。因此，在课程内容选择和重难点的把握上需加以重视。一方面，结合该课程与“水污染控制工程”“大气污染控制工程”等其他专业课程间的共同点以及专业自身特点，将最具课程特色的内容列为重点教学内容，避免由于重复而造成的学时资源浪费;另一方面，结合环境工程中废水、废气、固废的污染特点、常用的处理工艺等，将教材内容中的相关内容进行梳理，合理确定重难点，如重点讲解分离过程原理中沉降、过滤、吸收、吸附等章节，便于学生更好地运用理论知识解决废水、废气等污染控制工程中的实际问题。

3 教学方法

多媒体与传统板书有效结合  板书是一种传统的教学手段[3]，是教学内容的导读图，主要显示课堂的层次和结构。课堂上，随着粉笔的舞动，教师带动学生的思绪共同思考。然而传统教学方法存在诸多不足，如学习效率低下，讲课进度缓慢，提供信息局限，甚至仅局限于教材内容，学生往往认为内容都可以在书上自学，上课不爱听而课后又不能自觉学习，造成教学失败。因而，在教室中配备多媒体计算机，利用大量形象逼真的图片以及栩栩如生的视频活跃课堂气氛，丰富教学内容，从而取得良好的教学效果[4]。

然而，运用多媒体教学时，学生的注意力又容易被色彩鲜艳的图片及丰富的动画所吸引，而对教学内容缺乏思考，与教师之间缺少互动，大家把注意力都集中在大屏幕上，一堂课下来，学生似懂非懂，云里雾里，很难抓住讲课重点[3]。对于环境工程原理这门理论性很强、不易理解的课程，教学中过于依赖多媒体教学，容易造成学生学习蜻蜓点水的结果。

在这种情况下，可以将多媒体教学和板书这种传统教学手段相结合。如对于原理的讲解，特别是公式的推导及习题的演算，宜多采用传统板书的方式，每一步的推导和演算过程，都能够带动学生的思绪，便于让学生跟上教师的思路，同时带动学生共同思考;而对于一些实际工程设备的演示，则可以借助多媒体图片和视频进行教学，以便使教学内容更为形象化，让学生可以更为具体地应用基本理论。

启发式教学与案例教学相结合  我国古代大教育家孔子很重视启发式教学[5]，曾曰：“不愤不启，不悱不发。”对教师来讲，应该通过自己的外因作用，调动起学生内在的积极性。

案例教学法[6]由美国哈佛商学院所倡导，是一种以案例为基础的教学法。案例本质上是提出一种教育的两难情境，没有特定的解决之道，而教师于教学中扮演设计者和激励者的角色，鼓励学生积极参与讨论。不像是传统的教学方法，教师是一位很有学问的人，扮演传授知识的角色。

作为专业基础课，环境工程原理涵盖的原理知识很多，如果采取填鸭式、满堂灌的做法，单纯地将现成的答案灌输给学生，学生往往只知其然，不知其所以然，更加会缺乏灵活运用和独立思考的能力[3]。因此，建议尽量采取启发式教学方法，让学生积极思考，在此基础上再对他们进行启发、开导，这才符合教学规律。今天的教学过程仍需加以借鉴。另一方面，环境工程原理课程内容涉及较多的污染控制技术，如果简单地照本宣科，显然收不到良好的教学效果。如果采用案例教学法，将现实中的所见所闻带入课堂，培养学生的想象力，加之现场教学，将收到事半功倍的效果。

如在重力沉降章节教学过程中，可以通过提问引导、现场举例、联想实际等教学方法进行讲解。首先，通过手中粉笔的受力为例，分析颗粒物在重力场中的受力情况;其次，通过分析沉降速率方程，引导学生思考沉降速率的影响因素以及沉降速率方程的应用;再次，通过介绍摩擦数群法中沉降速率的求解方法，引导学生思考如何运用摩擦数群关系曲线求解颗粒粒径;第四，以讲台区域为例，假设为一封闭箱体，自己带着粉笔走动，讲解降尘室工作原理;最后，通过带领学生去污水处理厂现场教学，讲解重力沉降在废水处理过程中的应用。整个过程下来，不仅容易集中学生的思想，也能启发学生的思维，举一反三、触类旁通。

传统讲授式教学与翻转课堂教学相结合  学校产生前，教学主要是口耳相传、示范模仿。17世纪捷克教学家夸美纽斯首创班级授课制[7]，创造了“观察—记忆—理解—练习”的教学模式。苏联教学家凯洛夫最终完善了这一理论，创设的“复习旧课—导入新课—讲解新课—巩固新课—布置作业”模式被沿用至今。教师通过口头语言向学生传授知识、培养能力、进行思想教育，可以大规模地向全体学生进行教学，扩大了单位教师的教學能量，有助于提高教学效率。

然而，班级授课制也存在一些局限性且日益突出。首先，教学活动多由教师做主，学生学习的主动性和独立性受到一定程度的限制，使得学生主要接受现成的知识成果，其探索性、创造性不易发挥;其次，学生动手机会较少，教学的实践性不强，不利于培养学生的实际操作能力;再次，它的时间、内容和进程都固定化、形式化，不能够容纳和适应更多的教学内容和方法;最后，班级授课制强调的是统一、齐步走，难以照顾学生的个别差异，不利于因材施教。

为了弥补班级授课制的不足，可以将班级小型化，即把一个班暂分为若干个小组，由教师规定共同的学习任务并由学生分组学习。在這个过程中可以引入翻转课堂[8]教学模式，将“信息的传递”和“知识的同化吸收”进行翻转。一方面，教师为学生提供教学视频、在线辅导以及相互交流的平台，学生分组学习，完成“信息的传递”;另一方面，学生根据学习的情况在课堂上为其他同学讲解，教师为学生解决疑惑，提供学生相互交流的机会，加深学生对知识的理解和内化，达到“知识的同化吸收”的目的，从而促进学生学习的自觉性。因此，翻转课堂作为一种新兴的教学手段，亦会为学生进行自主学习提供更为便利的条件。

慕课等新式教学手段的应用  慕课（MOOC）是近些年涌现出来的一种在线课程开发模式，是为了增强知识传播而由具有分享和协作精神的个人组织发布的、散布于互联网上的开放课程。这一大规模在线课程掀起的风暴始于2011年秋天，被誉为“印刷术发明以来教育最大的革新”，呈现“未来教育”的曙光。2012年，美国的顶尖大学陆续设立网络学习平台，在网上提供免费课程，给更多学生提供了系统学习的可能。

鉴于环境工程原理课程的特点，其超越课本要拓展的知识比较多，因此，单纯按照传统的教学模式是没有足够的课时来进行拓展的。慕课教学资源则可以扮演这一角色，不仅可以突破传统课程时间、空间的限制，而且有助于激发学生学习的热情。首先，可以安排优秀的教师来录制课程，从而保证了课程的质量，而且在课程的时间上相对没有限制，可以保证课程的广度和深度。其次，微课[9]作为短视频的形式与精装的内容，短而精炼，有利于学生更快地掌握重点，符合大多数学生的心理，如果应用到环境工程原理教学中，应该会取得较好的效果。

4 结语

当今社会科技迅猛发展，为了培养出的学生适应当代社会的需要，必须改变传统的教学模式。环境工程原理课程原理抽象、公式多、工程实践性强、学科交叉的特点，导致课程学习理解难度大。通过采用将板书与多媒体教学相结合、启发式教学与案例教学相结合、传统讲授式教学与翻转课堂教学相结合的教学方法，并适当利用MOOC、微课等新兴教学方式，辅助此门课程教学，有助于学生对知识的理解，提高学生的学习兴趣，激发学生的学习积极性，增强教学效果。

参考文献

[1]赵国峥，李长波.关于《环境工程原理》课程教学方法的探讨[J].广州化工，2015，43（19）：186-188.

[2]胡洪营，张旭，黄霞，等.环境工程原理[M].北京：高等教育出版社，2011：1-17.

[3]黄魁.“环境工程原理”课程教学改革探讨[J].广州化工，2012（6）：156-157.

[4]张霞，李双群.浅谈多媒体技术在“环境工程原理”课程中的应用[J].内江科技，2009（12）：51.

[5]皮德宁，杨伟农.试论孔子的启发式教学[J].南昌教育学院学报，2000，15（1）：36-39.

[6]王青梅，赵革.国内外案例教学法研究综述[J].宁波大学学报：教育科学版，2009，31（3）：7-11.

[7]朱春华.班级授课制的产生与发展综述[J].辽宁师专学报：社会科学版，2015（5）：68-69.

[8]张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012（4）：46-51.

[9]胡铁生，黄明燕，李民.我国微课发展的三个阶段及其启示[J].远程教育杂志，2013（4）：36-42.