“水污染控制工程”课程教学改革与实践

郭美霞 周艳梅 苗仁辉

[摘 要] “水污染控制工程”是高等院校环境类专业的一门主干专业必修课和学位课程，对该课程进行教学改革有利于学生加深对理论知识的掌握和理解，对提高学生的专业技能和创新能力也有着重要的意义。结合“水污染控制工程”课程的特点，以河南大学环境工程专业为例，从教学内容及教学方法等方面，分析了该课程教学改革以及实践的新思路，以求取得更好的教学效果。

[关键词] 教学改革;仿真模拟;专业技能

[基金项目] 2018年度国家自然科学基金项目“季节性增温增水对温带草原植物群落结构的影响机制”（31800399）

[作者简介] 郭美霞（1985—），女，山东济宁人，理学博士，河南大学化学化工学院讲师，硕士研究生导师，主要从事环境污染修复方法与机理的研究;周艳梅（1970—），女，河南开封人，理学博士，河南大学化学化工学院教授，博士研究生导师，主要从事环境功能材料的研发及应用方面的研究;苗仁辉（1985—），男，河北邢台人，理学博士，河南大学生命科学学院讲师，硕士研究生导师（通信作者），主要从事生态环境修复的研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）29-0131-02    [收稿日期] 2019-09-18

一、引言

随着中国社会主义现代化建设的不断发展，人们对环境问题越来越关注，保护环境和可持续发展的理念深入人心，水污染控制的重要性也越来越明显。高等院校是环境保护引导、教育、宣传的一个重要窗口，因此众多高等院校纷纷开设“水污染控制工程”专业必修课。这是一门应用性和实践性很强的课程，它的许多重要概念、理论、原理、规律以及实验手段、方法等对环境及其相关学科具有重要的指导和借鉴作用。为此，对“水污染控制工程”课程进行教学改革有着一定的实际意义。怎么改善教学效果是每一个专业教师亟须解决的问题。本文从教学内容及教学方法两方面对本课程教学改革与实践进行了初步探讨。

二、教学内容

“水污染控制工程”是研究水污染的基本原理和水污染治理技术的工程类课程，运用工程学的原理解决水污染的相关问题。课程具有多学科交叉性、实践性、时代性和前沿性，涉及知识面宽泛，兼具理科和工科的特点。本院选用的教材是高等教育出版社出版的《水污染控制工程》下册，（高廷耀、顾国维、周琪主编，2014年5月第4版），该教材在各高校中被廣泛采用。由于该教材章节偏多，本院根据教学大纲要求，按照城市污水处理的典型流程（污水预处理、一级处理、二级处理及深度处理）选择了污水的物理、生物、化学与物理化学处理、污泥的处理与处置、污水处理厂的设计等内容进行重点讲解，将知识点进行归纳，让学生在学习过程中有一条清晰的主线，抓住处理流程这一主线，从污水处理的原理及技术到各处理单元的工艺计算设计详细讲解，由浅入深，先易后难，环环相扣，理论联系实际，从而提高教学效率，便于学生掌握相关的理论知识，课程内容更加明朗。其他的内容如污水出路、城市污水回用及工业废水处理等进行简要介绍，让学生对这些知识有所了解。另外，充实和更新现有教学内容，通过查阅资料讲解文献等方式给学生适当补充国内外研发的污水处理新工艺，让学生把握最新的发展动态，与时代前沿接轨。

与此同时，理论知识与实验内容相结合，本课程共设置五个实验，分别是混凝沉淀实验、颗粒自由沉降实验、三沟式卡鲁塞尔氧化沟的安装实验、MF-UF净化水体实验、厌氧—好氧—膜生物反应器连用处理生活污水实验。通过实验加深学生对基础知识的理解。如通过混凝沉淀实验，观察混凝现象，加深对混凝剂去除水体中胶体颗粒的认识，了解影响混凝条件的相关因素。

在授课过程中根据章节内容给学生布置相应工艺的设计计算题，如格栅、沉砂池、沉淀池、曝气池的设计及计算、UASB工艺，生物接触氧化法的设计计算等。全部内容讲完后，给大家一道综合设计题，如“某污水处理厂的处理规模为XXXX t·d-1，污水中的BOD浓度为XX mg·L-1，处理要求达到出水XX mg·L-1，请提供一个合理的污水处理厂的设计方案，包括具体的设计参数和以后运行的控制参数”，通过类似的设计题，串联各章节内容，让学生巩固所学知识，融会贯通，学以致用。

三、教学方法

1.利用多媒体教学。本课程主要以多媒体教学为主。多媒体教学能形象直观地展现知识重点，增加教学的内容，且教学内容可以随时更新与补充[1]。备课过程中可以下载相关视频动画使学生直观地了解水污染处理的工艺、构造及过程。例如讲解活性污泥法这一章时，通过SBR污水处理厂动态显示、R-MBR膜系统介绍、城市的过滤器—氧化沟，污水处理厂施工及运行动画模拟等小视频的演示，使学生如同身临其境，清晰地掌握SBR工艺、R-MBR工艺、氧化沟工艺的污水处理原理、过程及优点等。同时PPT上可以插入网站搜索的工艺构造图片，激发学生学习的兴趣，克服了传统教学中的只依据教材讲解的枯燥和无味。总之，充分利用多媒体教学能够使教学内容直观、形象、丰富且容易理解。

2.组织仿真模拟教学及现场教学。水污染控制工程是一门偏工程类的学科，仅仅依靠课本内容的学习达不到提高学生专业技能的要求。本院以科学的虚拟仿真实训基地为依托，对学生进行了水污染控制的仿真模拟教学。学生通过自己调控污水进水泵、格栅、沉淀池、调节池、生化池、污泥处理装置等模块，快速掌握了城市污水处理的典型流程及各流程的原理及作用，既巩固了课堂学习的知识，又能锻炼动手操作的能力。此外，本院还组织本专业学生去污水处理厂进行参观实习，通过现场教学的手段，理论和实际相结合，使学生融会贯通，全面掌握水污染控制工程这门课程的精髓。

3.采用翻转课堂教学及互动式教学。翻转课堂教学是将信息技术应用在教学当中，引导学生进行自主学习。学生通过看课程内容的视频讲座、听播客、阅读电子书，查阅相关材料等方式在课前完成自主学习[2]。教师则可以在课上对这些技能知识进行加深拓展，使学生达到对知识、技能等方面的更深层次的理解，从而提高教学效率。在本课程的教学中，学生通过课下自学课本内容、观看课程内容讲解视频、生活污水—湿地的处理技术、积极探索乡镇污水处理新路—人工湿地项目等小视频，网上查阅我国人工湿地的分布及规模的方式，完成了第十四章第三节人工湿地处理的学习，教师课上引导学生讨论人工湿地处理污水的机理、优点及应用前景等，加深了学生对知识的理解，课堂气氛活跃，学生普遍反映良好。互动式教学有利于提高学生参与课堂教学的积极性，提升学生自身学习水平。课堂中采用提问、作业、答疑、讨论等形式的互动式教学，调动学生学习的主观能动性，引导他们积极思考。教师可以提出一些学生感兴趣的问题，让学生广泛讨论，大胆发言，通过师生之间、同学之间的讨论交流，起到巩固书本知识、培养学生创新意识的作用[3]。例如我们在教学中设计了污水处理中物理、生物、化学处理的主要代表方法及适用范围的讨论题，学生积极踊跃，在共同思考探讨中巩固了所学的知识，加深了物理方法主要用于预处理，生物法用于二级处理等知识的理解，课堂气氛活跃。这两种教学方式效果都非常明显，锻炼了学生的语言组织能力和胆量，丰富了他们的知识，极大地激发了他们的求知欲，教学效果显著。

四、结语

目前，环境问题日益突出，人们对绿色经济和环境质量的需求不断提高，社会对环境工程专业的人才要求也越来越严格。因此对“水污染控制工程”这门课程进行教学改革有着重要的实践和指导意义。教学工作者要紧密结合水环境污染的现状、相关领域技术的发展和社会对人才培养的要求，不断对教学内容以及方法进行改革和创新，建立以培养学生职业能力为中心的教学体系，培养综合性的创新人才，使学生能够以水污染控制原理、方法等基础知识来提高在实践过程中分析问题及解决问题的能力，学以致用，具有从事初步的科学研究和开发的能力。

参考文献

[1]马丽，荀禹.多媒体教学模式在数字化学习资源设计中的实践应用[J].教育教学论坛，2019（32）：178-179.

[2]许大勇，李长生.翻转课堂优化技工院校课堂教学探析[J].农家参谋，2019（15）：204.

[3]王裴.对高校课堂中互动式教学方法的探索与实践[J].才智，2019（10）：31.