《水污染控制工程》远程授课中学生综合能力的培养

王淑勤，周巧云

(华北电力大学 环境科学与工程系，河北 保定 071003)

为贯彻落实教育部和学校关于疫情防控期间“停课不停教、停课不停学”的要求[1]，华北电力大学环境工程系领导高度重视，教师密切配合，积极做好线上教学的组织保障，最大限度实现教学计划不缩水、教学标准不降低、学生自学能力和综合素质重强化的理念，有序推进线上远程教学。近来年，线上与线下的融合教学方式在我国得到了迅速的发展[2-3]。线上教学可充分发挥教师的主导作用，使教师更注重对学生的启发，同时学生的主体作用也得以体现，学生可主动地与老师交流互动并不断反思自己的学习状况[4-5]。因此专业教研室打破固化的传统教学思路，积极探索形式多样的线上教学模式，精心设计线上教学环节，不断丰富教学内容，有效保障远程教学效果。在满足学校总体要求的基础上做到“因课制宜”，不拘泥于形式，尤其重视核心课程教学效果。在新冠病毒肺炎疫情背景下，线上教学效果如何，在一定程度上可以反映一个学校的教育信息化水平[4]，我们要利用好这个机会，把挑战转变成提升教师教学水平和增强学生综合素质的契机，因此如何高效利用“互联网+”技术，保证高校基层教学的正常运行和质量监控，已成为一个亟待解决的命题[6-7]。对此我院教师进行了积极的探索，并取得了不错的效果。有的教师采用“微课模式”细化知识点、充分利用学生的零碎时间推进学习进程；有的教师采用问题导向的教学设计，针对核心知识点，提出理论联系实际的问题，引导学生分工合作解决问题，从而提高教学效果。

1 在线教学体系的构建

本人讲授的《水污染控制工程》是第六周开课的环境工程专业的必修课、核心课、专业认证的示范课，共两个班分两个课堂：中文课堂和双语课堂，如何设计线上教学环节，丰富教学内容，有效保障远程教学效果，化解双语教学的难度？为此我们课程组多次微信沟通、交流，早在第二周就做好了课堂派远程教学预案，在开课前一周又给学生建好了微信学习群，要求班长进行自由分组、每组选出组长1名。由于英文专业教材少、难度不一，更不容易找到免费的电子版英文原版教材，我们早在2019年春季就申请自编《水污染控制工程及案例分析》校内双语教材，这学期加快了编写进度，适时发给学生进行预习和课后复习，有效缓解了英文学习的压力。为了保持住环境工程专业已经通过的工程专业认证成果，我们又尝试了问题教学、案例分享、翻转课堂、交流互动、教学相长等多种教学手段持续改进和提高教学效果，增强学生综合能力。主要做法和体会如下：

1.1 多种线上教学平台组合、优势互补提高教学效果

由于受网络稳定性、网速等影响，刚开始用课堂派的直播、录播功能时总会出现卡顿、课件打不开，部分学生进不去，或者出来后又进不去等情况，我们及时转用腾讯会议进行直播，效果很好，配合课堂派考勤、发布学习资料、动画视频播放等功能，还为各个小组组建了微信群进行群内讨论，交流学习体会，效果不错。

1.2 问题教学+案例教学+翻转课堂[8]等多手段的教学设计

《水污染控制工程》涉及知识面广、名词术语丰富、治理工艺多变、设备组成复杂、计算模型不统一[9]，学生自学、预习时抓不住重点，理解不了难点，因此我围绕各章的重点、难点内容，认准找准核心内容、画出核心知识点，针对核心知识点，提出理论联系实际的核心问题，引导学生思考的同时，要求学生分工合作解决问题，从而提高学生的分析问题能力；为了让学生掌握治理工艺、设备组成特点，除了课件中讲解时结合实际案例外，还要求学生课下收集工程案例，分析案例的工艺特点、设备性能，提高学生的工程意识；及时听取学生的意见、建议，改进和调整讲课进度、顺序，加深学生对难点问题的理解和记忆。

例如讲到生物膜法处理废水工艺时，要求学生分组查阅资料对比分析不同填料的优势、使用条件、价格费用等，提高学生归纳总结能力的同时为后续课程设计选取填料奠定基础。有的组根据查阅的资料进行了列表汇总，如表1所示。

表1 各类填料优势比较

有的组采用图文结合的方式对比分析，如图1所示。半软性填料呈“雪花片”形状，在水流或气流的冲击下能保持本身的形状，有一定的变形能力；弹性立体材料将丝条穿插固着在耐腐、高强度的中心绳上，丝条呈立体均匀排列辐射状态，能保证立体全方位均匀舒展满布，生物膜不仅能均匀地着床在每一根丝条上，保持良好的活性和空隙可变性，而且能在运行过程中获得愈来愈大的比表面积；软性纤维填料具有比表面积大、利用率高、空隙可变不堵塞、适用范围广、造价低等优点，并且，目前的软性填料形式多样，克服了早先中心绳易断、纤维束中间结团等缺陷。

图1 半软性填料、弹性立体填料、软性纤维填料(从左至右)

在讲到活性污泥法处理废水工艺时，要求学生分组查阅资料对比不同曝气设备的优势、使用条件、价格费用等，为后续课程设计选取设备奠定基础。有的学生将设备分类、实物照片、原理及价格汇总到一起，直观生动便于加深理解。

在进行英文课件讲解时，开始采用的方法是先安排学生进行中文课件的预习，再进行英文讲解，几次课后学生反映听不懂，难度大；随后改成先讲解中文后讲英文，大大提高了学生的理解程度，并要求学生记笔记，画出重点和难点，没想到学生积极性很高，从一开始的中英互译到采用思维导图的方式理顺思路，将中英文内容进行了对比分析和知识关联。开始时学生只知道进行简单的英汉互译，如图2所示。

图2 知识点的英汉互译

后来启发学生改用思维导图的方式将各章内容进行分类汇总，对中英文内容进行对比分析和知识关联，有效帮助学生理清了思路，化解了难点。

在课程学习过程中，学生根据自身的理解将第一章的知识点围绕“污水水质和污水出路”进行了梳理，将其分成了六部分内容：废水中需要被处理的成分、废水指标的分类、对BOD，COD，TOC，TOD的理解、市政废水、市政废水的预处理、减少废水产生的措施。其中，废水指标的分类进行了英文注释，有助于学生掌握部分专业英文词汇和该章节知识点，一定程度上达到了双语教学的目的。

图3 利用思维导图增强知识点间的联系

1.3 分组作业+直播展示+陈述讲解提高学生的表达能力

根据选课人数，由4～5人自由结合分组、每组选出组长，每次作业由组长进行分工、汇总、组织讨论，最后提交小组作业，形成“学生教学生，先进帮后进”的良好氛围，增强了学生的团队精神，也提高了作业质量，最后要求各组直播展示并陈述讲解作业过程。对于回答不确切的问题，由其他小组补充讲解和讨论，大幅提高了学生的口头表达能力和问题分析能力。学生做作业的积极性也提高了，主动交作业，并开发出很多网络资源、收集到很多设备实物照片、运行图片、仿真视频，为后续的线上实验教学奠定了基础。

例如在讲到活性污泥法处理废水工艺时，教材和课件上大多只讲传统工艺的设备特点、正常运行工况，学生对设备异常时出现的现象不清楚、没有感性认识，我们又开不出相应的实验，因此我要求学生分组查阅资料并总结出丝状菌、非丝状菌膨胀的现象特点、实物照片，如图4，并要求学生直播讲述，讲解不确切的及时纠正。

图4 非丝状菌(左)与丝状菌(右)的膨胀

非丝状菌膨胀：活性污泥呈现凝胶状，表现为粘性膨胀，它具有糊状或果冻样的外观，泡沫大小不一，大气泡形状一般被拉伸成椭圆状，而气泡不破，堆积性很好，最高可达一米以上，而且很轻，风大时会将其刮出池子，产生的气泡颜色较为暗淡。

丝状菌膨胀：微生物大都呈丝状或枝状,易形成网,能捕扫微粒和气泡等，并浮到水面。被丝网包围的气泡,增加了其表面的张力，使气泡不易破碎，而引起成片污泥上浮。

有的组讲解和展示了新的活性污泥工艺和新的曝气设备，拓展和丰富了教学内容，做到了教学相长。

图5 水柱喷泉曝气机(左)和悬挂链曝气池(右)

水柱喷泉曝气机主要采用曝气增氧技术，配置高速旋转的螺旋桨对污水进行充分的搅拌。主要具有高溶解氧、零噪音污染、成本低、处理效率高、操作简便等优点，目前在污水处理、景观水处理中被广泛采用。悬挂链曝气池采用悬挂链式曝气器，悬挂链式曝气器是一种新型移动式悬挂链曝气装置。其充氧效率较普通微孔爆气设备有所提高，具有成本低、维修方便、适用范围广等特点。

2 结语与展望

总之通过精心的教学设计、多手段的教学改革，充分调动了学生积极性、发挥了互联网+的作用，不仅提高了教学效果，还增强了学生的综合素质。在后续教学过程中还要继续探索，进一步完善实践环节的远程教学资源和教学效果。