許 暉
(江蘇大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013)
作為環(huán)境工程專業(yè)的一門核心課程,《水污染控制工程》詳細(xì)闡述了水污染控制技術(shù)的基本概念、理論與方法、水污染控制設(shè)備的設(shè)計和計算[1]。該課程主要內(nèi)容包括污水的來源、性質(zhì)、國家標(biāo)準(zhǔn)、對人類生產(chǎn)生活的后續(xù)影響與危害、預(yù)防措施和策略;本課程的主要內(nèi)容包括廢水的來源、性質(zhì)、對人類生產(chǎn)、生活活動的影響和危害,防治水污染的方針、策略及技術(shù);全面系統(tǒng)地介紹了水污染控制各項技術(shù)的定義、原理、過程動力學(xué)及影響因數(shù);生物處理過程的數(shù)學(xué)模型;處理工藝流程、工藝參數(shù)、設(shè)備和裝置;國內(nèi)外研究和發(fā)展的新成果和趨勢;工程設(shè)計程序,內(nèi)容及方法;工藝調(diào)試和運行控制方法;并列舉了一些設(shè)計、應(yīng)用實例。通過對具體城鎮(zhèn)污水處理案例分析,使學(xué)生掌握污水處理的基本原理及工藝。通過對國際標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí),學(xué)生得以了解污水水質(zhì)指標(biāo)及排放標(biāo)準(zhǔn),為后續(xù)處理工藝流程、設(shè)備選取及設(shè)計計算提供基礎(chǔ)。本課程教學(xué)內(nèi)容豐富,理論與實踐同等重要。因此,如何協(xié)調(diào)老師教學(xué)與學(xué)生的收獲知識的關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)以及認(rèn)知能力,是該課程在教學(xué)中面臨的巨大挑戰(zhàn)。
《水污染控制工程》這門課程在人才培養(yǎng)中占據(jù)十分重要的地位,課程體系具有邏輯性強(qiáng)、條理性多、知識點多以及連貫性強(qiáng)等特點,各知識點緊密聯(lián)系,相互交叉且相對獨立[3]。現(xiàn)有課程體系包括理論講授(48學(xué)時)、課程實驗(16學(xué)時)、課程設(shè)計(2周)以及工程實踐(2周)四部分組成。其中理論講授包括物理控制法、化學(xué)控制法、物化控制法和生化控制法。其中物理控制法包括:沉淀法、均化法、攔截法、過濾法、離心分離法等;化學(xué)控制法包括:混凝法、中和法、化學(xué)沉淀法、氧化還原法以及電化學(xué)法等;物化控制法包括:吸附法、離子交換法、氣浮法、蒸發(fā)與結(jié)晶、萃取法、膜分離法、磁分離法、吹膜法等;生化控制法:好氧生化法以及厭氧生化法。主要講述各種物化處理單元以及各種生物處理單元。然而,在傳統(tǒng)講授過程中,存在講授模式單一等問題。即授課多采用老舊模式,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。在培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力方面有所欠缺。學(xué)生對知識的吸收較低,并且會降低學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。課程實驗主要包括:廢水混凝沉淀實驗、氣浮實驗、膜分離試驗、廢水生化實驗、自由沉降試驗等。課程設(shè)計主要是:通過完成上述課程,針對某一實驗要求完成所需工藝選擇設(shè)計以及工程制圖。工程實踐包括:認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)。
該課程教學(xué)中存在以下問題:(1)課堂教學(xué)過多依賴多媒體。授課多采用PPT和老師講述為主,很少有板書的現(xiàn)象,這樣會使師生間缺乏互動,降低學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,影響老師教學(xué)質(zhì)量;(2)授課老師缺乏實踐經(jīng)驗。大量剛從高校畢業(yè)的年輕老師講授本課程,盡管其科研能力出眾,但是實際操作能力欠缺,導(dǎo)致教出來的學(xué)生難以適應(yīng)現(xiàn)實社會需求;(3)實習(xí)形式化且單一。該課程因其學(xué)時短、實習(xí)機(jī)會少且不穩(wěn)定,這很大程度上使學(xué)生自主設(shè)計能力得到了削弱;四,大班級教課,實驗走過場。
《水污染控制工程》作為環(huán)境工程專業(yè)的一門必修課,全面系統(tǒng)地介紹了水污染控制的基本概念、理論和方法,是環(huán)境工程專業(yè)課程體系的核心組成。該課程的主要改革目標(biāo)分為三部分:專業(yè)知識、專業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì)。
專業(yè)知識目標(biāo):了解我國水污染現(xiàn)狀,了解污水處理系統(tǒng)的功能及組成,熟悉各組成部分的特點與功能。理解污水處理系統(tǒng)重要概念,了解污水處理系統(tǒng)的原理,掌握主要處理系統(tǒng)的特點,了解污水中雜質(zhì)種類與性質(zhì),了解水污染與自凈以及污水排放標(biāo)準(zhǔn);掌握污水的物理、化學(xué)處理理論基礎(chǔ),了解沉淀的基礎(chǔ)理論。熟悉格柵、沉砂池、沉淀池、隔油池以及氣浮池的特點及設(shè)計方法,了解中和法、化學(xué)混凝法、化學(xué)沉淀法、氧化和還原法、吸附法、離子交換法、萃取法、膜析法以及超臨界處理等水處理的基本原理及主要工藝、相關(guān)設(shè)備及其在水處理中的應(yīng)用;掌握污水的生物處理方法,了解好氧與厭氧生物處理的理論基礎(chǔ),掌握活性污泥法、生物膜法、穩(wěn)定塘及土地處理法原理、特點,掌握上述污水處理系統(tǒng)的代表性工藝,掌握氧化溝、SBR、AB法處理系統(tǒng)的工作原理及特征,了解并掌握A/O、A2/O工藝等的新發(fā)展以及工藝特征,掌握各種污水處理工藝的運行及脫氮除磷原理,了解其工藝設(shè)計與運行管理;了解污泥的處理、處置與利用的一般方法及工藝流程,掌握污泥濃縮、調(diào)理、穩(wěn)定、干化等各污泥處理的特點及主要設(shè)備的設(shè)計與計算;了解污水處理廠設(shè)計原則、步驟以及工藝流程的選擇,熟悉平面布置與高程設(shè)計的方法,了解污水處理廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析內(nèi)容以及污水處理廠運行和控制。
專業(yè)技能目標(biāo):運用物理、化學(xué)等污水處理知識,能夠結(jié)合污水的特點選取合適的處理工藝,并進(jìn)行主要構(gòu)筑物的設(shè)計計算;運用污水的生物處理知識,能夠合理選擇好氧、厭氧、活性污染法、生物膜法、穩(wěn)定塘、土地處理等污水處理技術(shù),進(jìn)而確定其具體的處理工藝,并對該工藝進(jìn)行設(shè)計計算;運用所學(xué)的污泥處理知識,能夠根據(jù)污泥特點合適選擇處理工藝,并對所選取的工藝進(jìn)行主要構(gòu)筑物或設(shè)備的設(shè)計計算;運用所學(xué)的污水處理廠設(shè)計相關(guān)知識,使學(xué)生能夠掌握污水處理廠的設(shè)計思路、步驟、方法,能夠進(jìn)行污水處理廠的工藝選取、技術(shù)計算與工程制圖等工作,培養(yǎng)學(xué)生的獨立設(shè)計能力。
專業(yè)素質(zhì)目標(biāo):具有基本的查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)庫的能力;具備良好的水污染控制工程邏輯思維能力,能夠?qū)λ廴締栴}進(jìn)行分析并解決相關(guān)問題;具備基本的從事水污染控制相關(guān)科學(xué)研究的專業(yè)素質(zhì)和技能。
改革目標(biāo)如下:通過對本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握污水處理的基本原理及工藝;了解污水水質(zhì)指標(biāo)及排放標(biāo)準(zhǔn),為后續(xù)處理工藝流程、設(shè)備選取及設(shè)計計算提供基礎(chǔ)。為學(xué)生具有解決實際技術(shù)問題的能力。成為迎接未來挑戰(zhàn)的新型水處理工程師與技術(shù)管理者提供基礎(chǔ)[3]。
同時,課程目標(biāo)以培養(yǎng)適應(yīng)未來工程師培養(yǎng)計劃及專業(yè)定位為導(dǎo)向,通過理論與設(shè)計結(jié)合,調(diào)整水污染控制工程實踐課程教學(xué)模式,使該課程能更好地滿足環(huán)境工程專業(yè)新的實踐教學(xué)體系[4]。
根據(jù)以上問題以及改革目標(biāo),提出以下改革思路及內(nèi)容[5]。
(1)完善教學(xué)課程內(nèi)容,理論與實際相結(jié)合。通過對工程實例的分析舉例,加強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解以及理論聯(lián)系實際的分析能力;(2)培養(yǎng)學(xué)生理論與實際相結(jié)合,提高學(xué)生創(chuàng)新能力。通過前期對理論知識以及案例實際的講解,后期通過學(xué)生的現(xiàn)場實習(xí),提出存在的問題,讓學(xué)生通過查找資料進(jìn)行分析并給出自己的解決方案;(3)加強(qiáng)教師板書和多媒體教學(xué)相結(jié)合。通過多媒體動畫視頻的播放,易于學(xué)生理解,增加學(xué)生對工藝和流程的立體化認(rèn)知,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。除此之外,我們應(yīng)該采取啟發(fā)式的教學(xué)方式,對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)性教育。前提是以學(xué)生為主體,通過結(jié)合學(xué)生的問題來誘發(fā)他們對著門課程的興趣。而且,結(jié)合同學(xué)自身周圍的實際問題,有針對性地探討對水環(huán)境的認(rèn)識,使其對問題研究分析更透徹。
具體實施方案可分為多種形式。首先:可以進(jìn)行項目分組制,激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊合作能力。在項目中學(xué)生可以熟悉CAD制圖以及掌握團(tuán)隊協(xié)助的一些基本經(jīng)驗。然后,通過和外企合作,推進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)與實踐相結(jié)合。引進(jìn)企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行課堂講授,讓學(xué)生知道所學(xué)可以所用。通過和這種穩(wěn)定的教學(xué)實驗基地提供長期合作,各取所需,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力;其次,學(xué)生畢業(yè)設(shè)計要選用實際工程案例,解決實際問題,有助于培養(yǎng)學(xué)生舉一反三,提前適應(yīng)環(huán)境。然后,通過和相關(guān)企業(yè)合作,派學(xué)生到污水處理廠長期實習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的實踐和處理問題能力。最后,通過小組分配解決社會企業(yè)存在的實際問題,給出自己的解決方案,再通過實驗加以驗證。
根據(jù)改革內(nèi)容和目標(biāo)進(jìn)行探索出更適合現(xiàn)代本科生的教授方式及方法。結(jié)合存在的這些問題提出合理的改革思路、內(nèi)容以及實施方案。對于以工程應(yīng)用為前提的課程學(xué)習(xí)主要在教學(xué)上結(jié)合最新的水污染工程實例,剖析水污染控制工程的原理,強(qiáng)化理論知識;在教學(xué)方法上,主要考慮實際任務(wù)分解和進(jìn)入企業(yè)調(diào)研相結(jié)合的方法。該課程作為一門實踐性較強(qiáng)的課程,對學(xué)生的動手能力,工程設(shè)計能力有著更高的要求。因此,如何提高學(xué)生自身的素質(zhì)和和競爭力,為學(xué)生今后的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ),需要教師根據(jù)課程特點,結(jié)合社會的需求不斷改進(jìn)教學(xué)方法和手段,理論聯(lián)系實際培養(yǎng)出合格的人才[6-7]。