目前全國各高校非常重視重點課程的建設, 通過有針對性地實施課程建設, 教學質量有了顯著提高。課程的理論教學與屬于同類相關聯的實踐環節和技能培養的課程存在連貫、遞進關系, 形成課程體系。課程體系的建設是有效促進高校教育教學改革, 提高教學質量, 是培養適應社會發展人才的重要途徑[1]。水污染控制工程是環境工程專業的實踐性極強核心專業課程之一, 課程涉及的范圍廣、內容多, 同時需要理論結合實際, 強化工程教育和實踐訓練, 培養學生實際工程能力。在西部經濟相對落后地區的地方院校, 學生生源的學習能力差異較大, 要根據社會變化與需求合理構建課程體系, 強調課程內容的現實性、實踐性與發展性[2], 達到培養實踐能力強并具有創新能力的高級應用型人才的培養目標, 更好地服務于地方經濟建設。
1 圍繞人才培養目標的課程體系構建
研究水污染控制工程課程的理論教學內容與緊密關聯課程的教學內容, 將理論教學與實踐認知教學、實驗能力訓練、內容拓展教學、實踐能力教學和創新能力培養密切關聯, 構建理論教學、技能培養和實踐環節三模塊的課程體系, 如圖1。理論教學模塊由課程教學和環境工程前沿講座組成;技能培養立足于環境工程專業實驗, 拓展到研究探索性試驗;實踐環節包括認識實習、生產實習、畢業實習與課程設計、畢業論文 (設計) 相結合。課程體系中設有理論教學48學時;環境工程專業實驗水方面的實驗教學25學時;課程設計1周;認識實習1周、生產實習4周、畢業實習2周;畢業論文 (設計) 12周組成。
1.1 優化理論教學內容
課程體系構建取決于課程內容的選擇, 在保持課程內容的基礎理論、主要工藝技術的基礎上, 梳理課程內容, 減少重復授課, 突出重點。通過理論課程學習, 要求學生掌握水污染控制工程中的各種治理技術的基本原理和基本工藝, 過程動力學及影響因素;主要構筑物或設備的結構特點;設計方法, 運用參數;處理效果, 初步掌握工程設計能力。為適應社會對人才培養的需求和環境工程技術的進步, 及時對課程內容進行優化, 逐步摒棄陳舊的教學內容, 補充相關領域的新技術、新理論。如針對城鎮污水處理現狀, 學習提標改造的新工藝;結合開發區的建設, 講授再生水的循環利用技術;就污泥處理、處置問題, 討論目前采用的新方法等。
1.2 培養實驗技能
實驗教學是理論聯系實際的橋梁, 對于鞏固理論知識、掌握實驗技術技能、培養學生動手能力、提高學生綜合素質起著關鍵作用[3]。在原實驗課程教學安排中是與理論課程學習同時進行的, 主要以驗證型實驗為主, 不利于培養學生的綜合能力和創新能力。針對這種情況, 對專業實驗教學進行了調整, 在完成基礎化學實驗、環境微生物實驗、環境監測實驗教學的基礎上, 將水、氣、固、聲的專業實驗整合為一門環境工程專業實驗, 共48學時, 集中在第七學期末的兩周內進行, 其中水方面專業實驗25學時。實驗技能的培養使學生不僅鞏固了理論知識, 訓練分析、判斷、綜合邏輯思維能力和獨立解決問題的能力, 還初步培養開發學生的創新能力。
1.3 實踐教學環節
由于學生在學習過程中存在理論和實踐脫節的現象, 同時用人單位往往更青睞有一定環境工程設計經驗即實踐操作能力的學生, 因此在教學過程中必須加強專業實驗、課程設計、實習和畢業論文 (設計) 等教學環節訓練。實踐教學環節中, 把所學的理論知識應用的實踐中, 培養學生的工程設計能力;通過認識實習、生產實習和畢業實習的實踐教學, 培養學生實踐操作能力, 增強學生運用專業知識和系統解決實際問題的能力。由課程實驗、課程實習和課程設計形成了“三環節”實踐教學新體系, 使學生在工程設計和科研創新能力方面都得到了較系統的訓練和全方位的提高。
2 采用多樣教學方法和手段
2.1 平面教學與立體教學相結合
充分利用圖片、工程實例, 把抽象的單元處理概念、流程、構筑物內部構造及運行過程轉化為直觀、生動、形象的多媒體信息, 使復雜內容簡單化、靜態內容動態化, 并強化學生的工程理念。為提高學生分析問題、解決問題的能力, 部分課堂教學由單純的講授逐步向啟發式、討論式轉變。啟發學生結合實習過的實際工程相應的單元處理技術融會貫通, 加深理解, 鼓勵學生把實際問題帶到課堂或結合課外科技活動開展專題討論, 通過師生互動交流, 激發學生思維, 培養學生主動學習和探索研究的興趣。利用大作業的形式, 提高學生查閱資料、自主學習、文字處理、前沿知識學習等能力。激活學生思維, 培養主動學習的習慣。
2.2 理論教學與實踐教學相結合
水污染控制工程理論課程主要內容包括給排水管網部分和污廢水處理部分, 為了使學生能夠清楚掌握知識的主線, 將這兩部分內容分為兩門課程開設, 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踐性很強的課程, 理論教學與實踐教學組成了課程體系。理論教學是實踐教學的基礎, 而實踐教學有是理論教學的應用和目標[4]。因此, 在教學中各環節相互協調, 有機結合, 避免出現脫節和重復。培養學生以不同的思維視角觀察問題與解決問題, 在堅實的基礎知識積淀基礎上, 較好的解決實踐中各類問題。在理論教學的過程中注重與前期認識實習、后期課程設計、專業實驗、生產實習、畢業設計聯系起來, 針對認識實習中不明白的問題進行總結提問, 帶著問題進行學習;對于課程設計和畢業設計中容易出現的問題進行重點講解, 如設計中構筑物的尺寸不能只按照設計手冊或課本中計算完成就好, 需要校核和設計時選用的配套設備尺寸進行調整;在高程設計中需要根據地形的差異 (充分利用地形設計揚程和減少土方量等) 、和地區的差異 (管道的埋深和水的保溫、設備和構筑物的防凍、紫外線對微生物的影響因素等) 進行充分的考慮等。
2.3 基礎知識教學與學科前沿講座相結合
在進行課程基礎理論知識教學時, 涉及的內容采用模塊分類教學, 即分為水質及控制基礎、物理處理技術、化學處理技術、生化處理技術和設計概論五個模塊, 旨在培養學生解決水污染防治的綜合能力和創新能力。為使學生掌握本課程的最新發展動態, 課堂教學中緊密結合目前學科前沿動態和教師承擔的科研項目, 進行學科前沿進展介紹;例如在進行高級氧化技術學習中引入針對高濃度、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、光氧化水處理技術和超聲水處理技術的學習;在混凝技術的學習基礎上, 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, 討論如何減少和避免由于材料設計的缺陷導致的二次污染, 引入綠色化學原料知識, 通過改性注重水處理劑的無毒、無害、易生物降解及原子經濟性等, 發展綠色水處理劑滿足生態可持續發展的戰略需求。近年來, 廢水處理的新工藝開發十分迅速、活躍, 不可能在課程教學中進行全面詳盡的講述, 為激發學生對科學研究和專業知識的興趣與求知欲望, 組織學生參加校內外專家學者的各種相關的講座, 使學生受到更多科學研究的熏陶, 了解專業領域的發展動態及科研成果, 增長更多的學術知識, 開闊視野。
3 強化實踐性教學環節
針對社會對環境工程專業人才培養的要求, 實驗教學在驗證性實驗的基礎上, 建立演示驗證 (必修) 、綜合設計 (必修) 、研究探索 (選修) 的“三層次”實驗教學內容體系。實踐性教學堅持以“科研創新與工程設計兩個能力”培養目標為中心, 在實踐教學中形成課程設計、課程實驗、課程實習的“三環節”的實踐教學體系, 強化實踐性環節教學效果。
3.1 實驗教學
3.1.1 強化演示驗證的實驗內容。
專業實驗中演示驗證實驗內容是不可缺少的, 相關的實驗內容能加深學生對理論知識的認識和理解, 加強了動手能力和思維能力。演示驗證實驗中設置了水中常見陰離子的測定;顆粒自由沉降實驗;離子交換實驗等內容, 同時注意專業實驗內容與環境監測實驗內容不重復設置。
3.1.2 突出以學生為主的原則, 開設綜合設計型實驗。
綜合設計型實驗以學生為主, 教師為輔的形式進行實驗。設置了混凝+過濾 (吸附) 實驗、含重金屬酸性廢水處理實驗。學生根據實驗的基本原理, 自主設計實驗方案、準備實驗所需藥品、進行實驗研究、分析實驗現象和討論實驗結果。在整個實驗過程中, 教師對關鍵設備進行講解和回答學生提出的問題。通過訓練, 學生對文獻查閱、實驗方法、分析儀器使用等方面知識的運用, 提高了他們的知識綜合運用能力、觀察能力和動手能力。
3.1.3 培養學生的科學研究能力, 開設研究探索型實驗。
在研究探索型實驗中開設了生物轉盤處理生活污水的動態實驗和結合大學生科技創新項目、教師科研的研究型實驗。在生物轉盤處理生活污水的動態實驗中要求學生自主設計實驗內容和實驗路線, 設計諸多影響因素對生物轉盤生化處理生活污水的各指標的去除效率, 自行選擇1-2個影響因素和1-2個指標的去除效率完成實驗。掌握實驗原理, 完成實驗數據處理, 得出結論。在實驗中學生鞏固了理論知識和水質指標的測定方法, 進行了文獻閱讀訓練, 迫使學生進行深層次的思考, 如比較和分析實驗結果合理性, 分析生物轉盤后續四個生化池溶解氧, 回流比等對去除效率的影響。在大學生科技創新項目、教師科研的研究實驗中是鼓勵學生積極申請每年的大學生科技創新項目, 鼓勵教師結合自己的課題研究, 引導學生參與部分研究工作。通過科研經歷養成學生嚴謹的科研態度, 學會搜集資料、查閱文獻、設計實驗思路, 培養學生的科學素養和創新能力。
3.2 工程實踐訓練
工程實踐訓練包括課程設計、認識實習、生產實習、畢業實習和畢業論文 (設計) 。課程設計, 時間為一周, 每2-3人一組, 在理論教學內容完成后進行。要求學生完成一個設定進、出水水質工藝方案的設計, 在教師的指導下進行水平衡計算、工藝設計計算, 繪制圖紙、完成設計說明書的編寫, 得到工程設計能力的訓練與提高, 為了在相對較短時間內掌握污水處理廠初步設計階段的內容, 在理論課程教學進行時提前給出課程設計任務書, 使學生能夠充分理解設計內容和查閱相關資料, 掌握解決實際工程問題的能力, 并進一步鞏固和提高理論知識, 為畢業設計打下基礎。
生產實習與理論教學相銜接, 結合實習基地的具體情況, 熟悉典型水污染控制工程處理工藝、單元處理技術與設備、處理效率, 加深和鞏固對專業知識的理解。認識實習培養學生的專業思想, 包括對企業生產和典型工藝的感知、對職業的成就感。生產實習選擇企業運行穩定的生活污水處理廠, 進行各工段跟班生產, 掌握企業概況, 工藝技術和運行參數, 主要構筑物和設備的原理、結構和運行指標, 自動控制和能源狀況。
畢業實習和畢業論文 (設計) 在第七學期末根據學生自主選擇進行畢業設計和畢業論文, 嚴格做到一人一題, 指導老師下達任務書。第八學期開學提交開題報告進行答辯。進行畢業設計的同學到相關企業再次進行實習, 依據任務書內容完成資料收集;選擇畢業論文的同學按照任務內容要求進行大型儀器的操作學習、主要實驗手段和方法的學習、完成實驗材料設備的準備工作, 為畢業論文順利完成打下基礎。畢業論文 (設計) 的質量規范執行貫穿于整個過程, 從指導教師的選配、論文 (設計) 題目的征集和選題、任務布置、開題報告、過程指導、論文的評審與答辯、成績的評定、工作總結等都提出明確具體的要求。通過工程實踐訓練, 使學生增強工程實踐能力與應用能力, 突出綜合性、整體性和系統性思維的訓練。
4 結語
隨著高等教育改革的不斷深入, 探索和實踐課程建設體系越來越重要, 教學質量代表著大學的培養水平。在水污染控制工程課程建設中過程中, 在全國高校同專業的壓力下, 只有辦出自己的特色, 才有發展的出路。課程體系構建突出學生工程實踐與科研創新“兩個能力”培養, 形成了“三層次”實驗教學和“三環節”工程實踐訓練, 強化學生工程意識, 使得學生綜合素質全面提高。在實踐中發現任然存在諸多不足之處, 如目前需建設仿真實驗室, 進一步加強實踐環節的訓練, 達到培養適合區域經濟建設的環境工程專業高級應用型人才的目標。
摘要：在水污染控制工程課程建設中, 構建理論教學、技能培養和實踐環節三模塊的課程體系, 形成“三層次”實驗教學和“三環節”實踐教學。優化理論教學內容, 改進教學方法和教學手段, 強化實踐教學環節, 達到提高教學質量的目標。
關鍵詞：水污染控制工程,課程體系,教學方法和教學手段,實踐教學
參考文獻
[1] 張蘭河, 賈艷萍, 張瑛潔等.《水污染控制工程》課程的教學改革與實踐[J].東北電力大學學報, 2013.33 (4) :82-84.
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[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模式的改革[J].教學研究, 2014.37 (4) :41-43.