王曉 王虹 (青海大學(xué)化工學(xué)院,青海 西寧 810016)
目前全國各高校非常重視重點(diǎn)課程的建設(shè),通過有針對(duì)性地實(shí)施課程建設(shè),教學(xué)質(zhì)量有了顯著提高。課程的理論教學(xué)與屬于同類相關(guān)聯(lián)的實(shí)踐環(huán)節(jié)和技能培養(yǎng)的課程存在連貫、遞進(jìn)關(guān)系,形成課程體系。課程體系的建設(shè)是有效促進(jìn)高校教育教學(xué)改革,提高教學(xué)質(zhì)量,是培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展人才的重要途徑[1]。水污染控制工程是環(huán)境工程專業(yè)的實(shí)踐性極強(qiáng)核心專業(yè)課程之一,課程涉及的范圍廣、內(nèi)容多,同時(shí)需要理論結(jié)合實(shí)際,強(qiáng)化工程教育和實(shí)踐訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工程能力。在西部經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后地區(qū)的地方院校,學(xué)生生源的學(xué)習(xí)能力差異較大,要根據(jù)社會(huì)變化與需求合理構(gòu)建課程體系,強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容的現(xiàn)實(shí)性、實(shí)踐性與發(fā)展性[2],達(dá)到培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)并具有創(chuàng)新能力的高級(jí)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo),更好地服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)。
研究水污染控制工程課程的理論教學(xué)內(nèi)容與緊密關(guān)聯(lián)課程的教學(xué)內(nèi)容,將理論教學(xué)與實(shí)踐認(rèn)知教學(xué)、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ?xùn)練、內(nèi)容拓展教學(xué)、實(shí)踐能力教學(xué)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)密切關(guān)聯(lián),構(gòu)建理論教學(xué)、技能培養(yǎng)和實(shí)踐環(huán)節(jié)三模塊的課程體系,如圖1。理論教學(xué)模塊由課程教學(xué)和環(huán)境工程前沿講座組成;技能培養(yǎng)立足于環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn),拓展到研究探索性試驗(yàn);實(shí)踐環(huán)節(jié)包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)與課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))相結(jié)合。課程體系中設(shè)有理論教學(xué)48學(xué)時(shí);環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)水方面的實(shí)驗(yàn)教學(xué)25學(xué)時(shí);課程設(shè)計(jì)1周;認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)1周、生產(chǎn)實(shí)習(xí)4周、畢業(yè)實(shí)習(xí)2周;畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))12周組成。
圖1 水污染控制工程課程體系
課程體系構(gòu)建取決于課程內(nèi)容的選擇,在保持課程內(nèi)容的基礎(chǔ)理論、主要工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上,梳理課程內(nèi)容,減少重復(fù)授課,突出重點(diǎn)。通過理論課程學(xué)習(xí),要求學(xué)生掌握水污染控制工程中的各種治理技術(shù)的基本原理和基本工藝,過程動(dòng)力學(xué)及影響因素;主要構(gòu)筑物或設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);設(shè)計(jì)方法,運(yùn)用參數(shù);處理效果,初步掌握工程設(shè)計(jì)能力。為適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需求和環(huán)境工程技術(shù)的進(jìn)步,及時(shí)對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化,逐步摒棄陳舊的教學(xué)內(nèi)容,補(bǔ)充相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)、新理論。如針對(duì)城鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀,學(xué)習(xí)提標(biāo)改造的新工藝;結(jié)合開發(fā)區(qū)的建設(shè),講授再生水的循環(huán)利用技術(shù);就污泥處理、處置問題,討論目前采用的新方法等。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁,對(duì)于鞏固理論知識(shí)、掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)技能、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)起著關(guān)鍵作用[3]。在原實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)安排中是與理論課程學(xué)習(xí)同時(shí)進(jìn)行的,主要以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主,不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。針對(duì)這種情況,對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了調(diào)整,在完成基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上,將水、氣、固、聲的專業(yè)實(shí)驗(yàn)整合為一門環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn),共48學(xué)時(shí),集中在第七學(xué)期末的兩周內(nèi)進(jìn)行,其中水方面專業(yè)實(shí)驗(yàn)25學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)使學(xué)生不僅鞏固了理論知識(shí),訓(xùn)練分析、判斷、綜合邏輯思維能力和獨(dú)立解決問題的能力,還初步培養(yǎng)開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
由于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在理論和實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象,同時(shí)用人單位往往更青睞有一定環(huán)境工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)即實(shí)踐操作能力的學(xué)生,因此在教學(xué)過程中必須加強(qiáng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))等教學(xué)環(huán)節(jié)訓(xùn)練。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,把所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用的實(shí)踐中,培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力;通過認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)的實(shí)踐教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力,增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和系統(tǒng)解決實(shí)際問題的能力。由課程實(shí)驗(yàn)、課程實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)形成了“三環(huán)節(jié)”實(shí)踐教學(xué)新體系,使學(xué)生在工程設(shè)計(jì)和科研創(chuàng)新能力方面都得到了較系統(tǒng)的訓(xùn)練和全方位的提高。
充分利用圖片、工程實(shí)例,把抽象的單元處理概念、流程、構(gòu)筑物內(nèi)部構(gòu)造及運(yùn)行過程轉(zhuǎn)化為直觀、生動(dòng)、形象的多媒體信息,使復(fù)雜內(nèi)容簡單化、靜態(tài)內(nèi)容動(dòng)態(tài)化,并強(qiáng)化學(xué)生的工程理念。為提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力,部分課堂教學(xué)由單純的講授逐步向啟發(fā)式、討論式轉(zhuǎn)變。啟發(fā)學(xué)生結(jié)合實(shí)習(xí)過的實(shí)際工程相應(yīng)的單元處理技術(shù)融會(huì)貫通,加深理解,鼓勵(lì)學(xué)生把實(shí)際問題帶到課堂或結(jié)合課外科技活動(dòng)開展專題討論,通過師生互動(dòng)交流,激發(fā)學(xué)生思維,培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索研究的興趣。利用大作業(yè)的形式,提高學(xué)生查閱資料、自主學(xué)習(xí)、文字處理、前沿知識(shí)學(xué)習(xí)等能力。激活學(xué)生思維,培養(yǎng)主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。
水污染控制工程理論課程主要內(nèi)容包括給排水管網(wǎng)部分和污廢水處理部分,為了使學(xué)生能夠清楚掌握知識(shí)的主線,將這兩部分內(nèi)容分為兩門課程開設(shè),即給排水管道工程和水污染控制工程兩門課程,水污染控制工程課程只講授污廢水處理部分。水污染控制工程課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)組成了課程體系。理論教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ),而實(shí)踐教學(xué)有是理論教學(xué)的應(yīng)用和目標(biāo)[4]。因此,在教學(xué)中各環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào),有機(jī)結(jié)合,避免出現(xiàn)脫節(jié)和重復(fù)。培養(yǎng)學(xué)生以不同的思維視角觀察問題與解決問題,在堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)積淀基礎(chǔ)上,較好的解決實(shí)踐中各類問題。在理論教學(xué)的過程中注重與前期認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、后期課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)聯(lián)系起來,針對(duì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)中不明白的問題進(jìn)行總結(jié)提問,帶著問題進(jìn)行學(xué)習(xí);對(duì)于課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行重點(diǎn)講解,如設(shè)計(jì)中構(gòu)筑物的尺寸不能只按照設(shè)計(jì)手冊或課本中計(jì)算完成就好,需要校核和設(shè)計(jì)時(shí)選用的配套設(shè)備尺寸進(jìn)行調(diào)整;在高程設(shè)計(jì)中需要根據(jù)地形的差異(充分利用地形設(shè)計(jì)揚(yáng)程和減少土方量等)、和地區(qū)的差異(管道的埋深和水的保溫、設(shè)備和構(gòu)筑物的防凍、紫外線對(duì)微生物的影響因素等)進(jìn)行充分的考慮等。
在進(jìn)行課程基礎(chǔ)理論知識(shí)教學(xué)時(shí),涉及的內(nèi)容采用模塊分類教學(xué),即分為水質(zhì)及控制基礎(chǔ)、物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)、生化處理技術(shù)和設(shè)計(jì)概論五個(gè)模塊,旨在培養(yǎng)學(xué)生解決水污染防治的綜合能力和創(chuàng)新能力。為使學(xué)生掌握本課程的最新發(fā)展動(dòng)態(tài),課堂教學(xué)中緊密結(jié)合目前學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)和教師承擔(dān)的科研項(xiàng)目,進(jìn)行學(xué)科前沿進(jìn)展介紹;例如在進(jìn)行高級(jí)氧化技術(shù)學(xué)習(xí)中引入針對(duì)高濃度、難降解廢水的處理方法采用的濕式氧化方法、超臨界水氧化技術(shù)、光氧化水處理技術(shù)和超聲水處理技術(shù)的學(xué)習(xí);在混凝技術(shù)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上,拓展水處理劑材料(包括納米材料、混凝劑、阻垢劑、緩蝕劑和殺蟲劑等)的知識(shí),討論如何減少和避免由于材料設(shè)計(jì)的缺陷導(dǎo)致的二次污染,引入綠色化學(xué)原料知識(shí),通過改性注重水處理劑的無毒、無害、易生物降解及原子經(jīng)濟(jì)性等,發(fā)展綠色水處理劑滿足生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求。近年來,廢水處理的新工藝開發(fā)十分迅速、活躍,不可能在課程教學(xué)中進(jìn)行全面詳盡的講述,為激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究和專業(yè)知識(shí)的興趣與求知欲望,組織學(xué)生參加校內(nèi)外專家學(xué)者的各種相關(guān)的講座,使學(xué)生受到更多科學(xué)研究的熏陶,了解專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)及科研成果,增長更多的學(xué)術(shù)知識(shí),開闊視野。
針對(duì)社會(huì)對(duì)環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)的要求,實(shí)驗(yàn)教學(xué)在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,建立演示驗(yàn)證(必修)、綜合設(shè)計(jì)(必修)、研究探索(選修)的“三層次”實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系。實(shí)踐性教學(xué)堅(jiān)持以“科研創(chuàng)新與工程設(shè)計(jì)兩個(gè)能力”培養(yǎng)目標(biāo)為中心,在實(shí)踐教學(xué)中形成課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)驗(yàn)、課程實(shí)習(xí)的“三環(huán)節(jié)”的實(shí)踐教學(xué)體系,強(qiáng)化實(shí)踐性環(huán)節(jié)教學(xué)效果。
3.1.1 強(qiáng)化演示驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。專業(yè)實(shí)驗(yàn)中演示驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是不可缺少的,相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容能加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解,加強(qiáng)了動(dòng)手能力和思維能力。演示驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中設(shè)置了水中常見陰離子的測定;顆粒自由沉降實(shí)驗(yàn);離子交換實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容,同時(shí)注意專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不重復(fù)設(shè)置。
3.1.2 突出以學(xué)生為主的原則,開設(shè)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主,教師為輔的形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。設(shè)置了混凝+過濾(吸附)實(shí)驗(yàn)、含重金屬酸性廢水處理實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本原理,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需藥品、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,教師對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行講解和回答學(xué)生提出的問題。通過訓(xùn)練,學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)方法、分析儀器使用等方面知識(shí)的運(yùn)用,提高了他們的知識(shí)綜合運(yùn)用能力、觀察能力和動(dòng)手能力。
3.1.3 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力,開設(shè)研究探索型實(shí)驗(yàn)。在研究探索型實(shí)驗(yàn)中開設(shè)了生物轉(zhuǎn)盤處理生活污水的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)和結(jié)合大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目、教師科研的研究型實(shí)驗(yàn)。在生物轉(zhuǎn)盤處理生活污水的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)路線,設(shè)計(jì)諸多影響因素對(duì)生物轉(zhuǎn)盤生化處理生活污水的各指標(biāo)的去除效率,自行選擇1-2個(gè)影響因素和1-2個(gè)指標(biāo)的去除效率完成實(shí)驗(yàn)。掌握實(shí)驗(yàn)原理,完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,得出結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生鞏固了理論知識(shí)和水質(zhì)指標(biāo)的測定方法,進(jìn)行了文獻(xiàn)閱讀訓(xùn)練,迫使學(xué)生進(jìn)行深層次的思考,如比較和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果合理性,分析生物轉(zhuǎn)盤后續(xù)四個(gè)生化池溶解氧,回流比等對(duì)去除效率的影響。在大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目、教師科研的研究實(shí)驗(yàn)中是鼓勵(lì)學(xué)生積極申請每年的大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目,鼓勵(lì)教師結(jié)合自己的課題研究,引導(dǎo)學(xué)生參與部分研究工作。通過科研經(jīng)歷養(yǎng)成學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度,學(xué)會(huì)搜集資料、查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。
工程實(shí)踐訓(xùn)練包括課程設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))。課程設(shè)計(jì),時(shí)間為一周,每2-3人一組,在理論教學(xué)內(nèi)容完成后進(jìn)行。要求學(xué)生完成一個(gè)設(shè)定進(jìn)、出水水質(zhì)工藝方案的設(shè)計(jì),在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行水平衡計(jì)算、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算,繪制圖紙、完成設(shè)計(jì)說明書的編寫,得到工程設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練與提高,為了在相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)掌握污水處理廠初步設(shè)計(jì)階段的內(nèi)容,在理論課程教學(xué)進(jìn)行時(shí)提前給出課程設(shè)計(jì)任務(wù)書,使學(xué)生能夠充分理解設(shè)計(jì)內(nèi)容和查閱相關(guān)資料,掌握解決實(shí)際工程問題的能力,并進(jìn)一步鞏固和提高理論知識(shí),為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
生產(chǎn)實(shí)習(xí)與理論教學(xué)相銜接,結(jié)合實(shí)習(xí)基地的具體情況,熟悉典型水污染控制工程處理工藝、單元處理技術(shù)與設(shè)備、處理效率,加深和鞏固對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解。認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)思想,包括對(duì)企業(yè)生產(chǎn)和典型工藝的感知、對(duì)職業(yè)的成就感。生產(chǎn)實(shí)習(xí)選擇企業(yè)運(yùn)行穩(wěn)定的生活污水處理廠,進(jìn)行各工段跟班生產(chǎn),掌握企業(yè)概況,工藝技術(shù)和運(yùn)行參數(shù),主要構(gòu)筑物和設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行指標(biāo),自動(dòng)控制和能源狀況。
畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))在第七學(xué)期末根據(jù)學(xué)生自主選擇進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文,嚴(yán)格做到一人一題,指導(dǎo)老師下達(dá)任務(wù)書。第八學(xué)期開學(xué)提交開題報(bào)告進(jìn)行答辯。進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)到相關(guān)企業(yè)再次進(jìn)行實(shí)習(xí),依據(jù)任務(wù)書內(nèi)容完成資料收集;選擇畢業(yè)論文的同學(xué)按照任務(wù)內(nèi)容要求進(jìn)行大型儀器的操作學(xué)習(xí)、主要實(shí)驗(yàn)手段和方法的學(xué)習(xí)、完成實(shí)驗(yàn)材料設(shè)備的準(zhǔn)備工作,為畢業(yè)論文順利完成打下基礎(chǔ)。畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的質(zhì)量規(guī)范執(zhí)行貫穿于整個(gè)過程,從指導(dǎo)教師的選配、論文(設(shè)計(jì))題目的征集和選題、任務(wù)布置、開題報(bào)告、過程指導(dǎo)、論文的評(píng)審與答辯、成績的評(píng)定、工作總結(jié)等都提出明確具體的要求。通過工程實(shí)踐訓(xùn)練,使學(xué)生增強(qiáng)工程實(shí)踐能力與應(yīng)用能力,突出綜合性、整體性和系統(tǒng)性思維的訓(xùn)練。
隨著高等教育改革的不斷深入,探索和實(shí)踐課程建設(shè)體系越來越重要,教學(xué)質(zhì)量代表著大學(xué)的培養(yǎng)水平。在水污染控制工程課程建設(shè)中過程中,在全國高校同專業(yè)的壓力下,只有辦出自己的特色,才有發(fā)展的出路。課程體系構(gòu)建突出學(xué)生工程實(shí)踐與科研創(chuàng)新“兩個(gè)能力”培養(yǎng),形成了“三層次”實(shí)驗(yàn)教學(xué)和“三環(huán)節(jié)”工程實(shí)踐訓(xùn)練,強(qiáng)化學(xué)生工程意識(shí),使得學(xué)生綜合素質(zhì)全面提高。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)任然存在諸多不足之處,如目前需建設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練,達(dá)到培養(yǎng)適合區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)的環(huán)境工程專業(yè)高級(jí)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。
[1]張?zhí)m河,賈艷萍,張瑛潔等.《水污染控制工程》課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào),2013.33(4):82-84.
[2]譚萍.以人才培養(yǎng)為中心的地方高校課程體系改革研究[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào),2014.24(3):107-110.
[3]曾麗娟,杜敏,馬云闊.大工程觀理念下高等工程教育改革探索[J].教育探索,2014.9:35-36.
[4]郝桂珍,楊國麗.淺談水污染控制工程課程教學(xué)模式的改革[J].教學(xué)研究,2014.37(4):41-43.