《水质工程学》课程体系构建及教学改革研究

班福忱　李亚峰

摘要：针对国家对给排水专业培养方案最新要求，开展了《水质工程学》课程教学改革的深入研究，分析了课程的重点、难点及解决办法，提出了基于课程群理念，科研促进教学，强化理论與实际的结合、改进实验教学，加强信息化手段利用等方面的教学改革措施，有效带动了《水质工程学》课程体系全面发展。

关键词：水质工程学;课程体系;教学改革

1、引言

近年来，国家住建部高等学校给排水科学与工程专业指导委员会根据我国水工业发展情况，对给排水科学与工程专业学科体系进行了新的构建，同时对传统给排水科学与工程专业的培养方案也多次进行修订与重组，提出了给水排水工程专业培养方案的原则性指导意见，并将专业原给水工程、排水工程两门课程中关于水处理部分章节重组为《水质工程学》课程。重组后的《水质工程学》课程在专业体系建设中越来越重要，可以称之为给排水科学与工程学科最为重要的专业课，通过该课程的学习，能够使学生熟知水处理工程理论与实践的相关知识，为日后从事水处理方面的相关工作奠定基础。因此，对重组后的《水质工程学》课程体系的进一步整合、教学内容进行进一步优化是《水质工程学》课程建设的基本内涵之一。为了加强给排水科学工程专业的专业教学，夯实学科基础，培养专业技能，不断提高教学质量，《水质工程学》课程必须进一步加强教学改革，扎实做好课程建设工作，积极开展课堂教学研究，改进教学手段，提高教学质量，带动课程建设工作的全面发展[1-3]。

2、课程的重点、难点及解决办法

《水质工程学》课程重点为给水处理单元、污水处理单元的技术原理、工艺选择、工程设计以及各环节处理设施的管理、运行调度的基本理论和方法。课程教学难点体现在单元处理技术原理的掌握及如何在工程中进行设计计算。为解决此难点，在教学过程中使学生有效的掌握其要领，在教学中努力做到理论联系实际，将理论知识总结精练，并通过实际工程的实例进行设计计算，做到深入浅出，使学生易于掌握设计的要点。采取的具体措施如下。

（1）合理选择给水及污水教学内容，精心安排教学内容，注重给水处理和污水处理的区别与理论，精讲基本单元处理理论，使学生能够系统地掌握和理解基本概念、基本理论和基本计算方法。

（2）引导学生夯实理论基础知识，并强化水处理基本知识拓展，不断拓展单元技术应用、工艺选择、设计计算方法和优化设计内容，增加水处理新工艺、新技术专题内容，结合工程设计内容讲解，提高学生发现问题、解决问题的能力。

（3）按照学生不同专业发展方向要求，进行多层次区分教学，在实践教学和日常教学中尊重学生专业方向选择，配合专业培养方案，加强学生在创新性意识、工程设计、技术经济分析等方面的训练和培养。

（4）《水质工程学》课程在教学中根据给水处理与污水处理的统一性和差异性，使学生学习和掌握给水处理、污水处理课程中涉及的统一性的基础知识，因为整体学时调整，所以，给水处理任课教师与污水处理任课教师将根据其差异性，分别阐述给水处理和污水处理的相关原理、特征参数及各主要构筑物的设计计算和选择方法。

3、课程教学改革研究

3.1基于课程群理念，构筑学生知识结构网络

以“建设给排水科学与工程专业优质课程群建设”为背景，在绪论课中为学生详细描述“水质工程学”（上、下）课程在专业课中的地位、作用，课程间知识点的相互关联，并进行课程间教学内容的协调，让学生充分理解“水质工程学”在给水排水工程专业课程体系中的重要性，引导学生加强对该门课程的重视程度，进而自发形成对该门课程的兴趣，使学习和实践更具有针对性。

3.2科研促进教学，培养学生科技创新能力

在《水质工程学》教学过程中，课程组教师采取课程教学、科研助教学、课外科技活动相结合的方式，有效提高了教学质量，在课程教学中，重点讲解理论与应用，在科研助教学环节，引申关于水处理理论方面的新工艺、新方法及行业发展新动态，此举有效拓宽了学生的知识面和专业视野。在课外活动科技活动过程中，教师以科研课题，实际工程为背景，让本科生充分参与进来，有效发挥科技活动第二课堂的作用[4]。学生的创新意识和创新能力不断增强。同时任课教师依托学科优势，结合与教学内容相关的国内外研究进展及专业发展方向和动态构建了全新的《水质工程学》教学内容体系。新的教学内容体系融入了最新的科研成果、先进的技术理论。例如课程组在污水好氧法与厌氧法处理污水方面进行了深入的研究，好氧颗粒污泥和厌氧颗粒污泥在污水处理领域近年来成为污水处理领域研究的热点，因此在讲解活性污泥法和厌氧生物处理法处理污水时，适当引入该部分内容，以拓展学生思维，针对重点教学内容，课程组教师都要适当介绍和该知识点相关的最新研究成果以及新理论在水处理中的应用等内容，通过这种科研促教学的改革措施，引起了学生的极大兴趣，学习热情空前提高，尤其是对一些准备考研的同学，影响更为深远。

3.3结合课程特点，强化理论与实际的结合

课堂内通过对课程内容的有机整合、优化调整，任课教师明确并讲透教学重点。例如关于水及废水处理的基础理论，以点带面，切实做到少而精，概念和原理融会贯通，给水处理理论重点关注混凝、沉淀、过滤、消毒，污水处理理论重点关注、物理处理法、生物处理法（活性污泥法、生物膜法）、污泥处理。在讲课过程中通过引用最新科研成果和实际工程案例，展开有针对性的讨论，鼓励学生积极发言，加强师生互动环节的时间。例如现代《水质工程学》的新技术、新工艺的运用;通过多方案比较解决问题，提高创新能力。在课外通过科研式训练+作业综合化对学生的课外学习提出要求，在每个章节学习完成之后，向学生提出课程之外需要自学的内容，同时要求学生结合自学内容开展扩展性思考，并能够根据实际所学提出自己的观点和看法。对于实践性较强的教学内容，要求学生根据所学内容撰写专题小论文，自主设计大学生科研训练计划、为参加大学生创新创业计划奠定良好基础。

3.4改进实验教学，强化动手能力

基础实验包括学生预习实验报告，教师集中讲解、学生操作等环节组成。学生的实验在教师指导下开展，同时，我们依据学生有问必答的原则，采用以按2-3人一组为单位，确保学生在有问题需要解答时实验指导教师和理论课教师都在场。实验过程中，要求每组学生都要独自或合作完成实验内容。指课程指导教师引导学生利用所学理论知识和基础实验操作技能顺利完成实验的操作过程。开放性实验由学生自主设计，自选实验的方式进行，每组按照4-6人进行编排，同时采取预约方式，实验在指导教师的辅助下，由学生自主或合作完成。同时，根据给排水科学与工程专业实验教学改革需要，依据“验证性实验弱化，综合性实验强化原则，利用实验室现有资源，对原有实验教学体系进行改革完善，在满足国家专业指导委员会对于实验要求的前提下，开展一些综合性、创新性、设计性等较强的实验，构建了验证实验—综合性实验—创新性实验—设计性实验—开放性实验等多层次实验教学平台[5]。通过上述实验教学的改进，有效培养了学生的动手能力和理论联系实际的能力。使学生学习完《水质工程学》课程的理论教学和实验教学后，能够有效掌握关于城市给水处理厂、污水处理厂的运行维护及日常管理等相关知识，为日后从事与水处理理论与技术的相关工作奠定理论与实践基础。

3.5 加强信息化手段利用，丰富教学内容

利用现代信息化手段诸如多媒体教学、仿真模拟技术、视频技术、网络技术等[6]。结合《水质工程学》开发水处理系统的多个仿真模拟的工艺处理流程和单体构筑物的模拟，同时，在课程内容优化过程中致力于将以下内容视改进及视频化处理。現有城市给水处理厂、污水处理厂设计、运行、管理;给水、污水处理单元施工过程过程模拟;给水、污水处理新工艺展示。仿真软件及视频系统可以充分发挥其交互性特点，让学生更容易理解，同时根据教学需要由学生自主实践，使学生对给水处理、污水处理中涉及到的重点知识点的认识更加生动化、具体化和完整化。让学生感受到“如同走进了现代化的水处理厂”，有一种身临其境的感觉，采用多媒体、模型演示等多种教学信息化手段，同时综合运用互动式、启发性、主动性教学方式，不断拓展学生的创新思维方式与知识运用能力，显著提高了教学效果。

4、结论

《水质工程学》作为给排水科学与工程专业重要的专业课之一，理论性和实践性较强，《水质工程学》课程体系构建及教学改革研究结合该门课程的重点和难点问题，通过对课程内容的优化整合，课程理论体系更为系统完整。夯实了学科基础。基于课程群理念，提出科研促进教学，强化理论与实际的结合、改进实验教学，加强信息化手段利用等方面的教学改革措施，有效带动了《水质工程学》课程体系全面发展。

参考文献：

[1]班福忱，李亚峰.高等学校给水排水工程专业实习的探索与实践[J].中国现代教育装备，2015（6）：38-40.

[2]班福忱，李亚峰.高等学校给水排水工程专业应用型人才培养模式研究[J].中国现代教育装备，2010（13）：140-144.

[3]班福忱，李亚峰.建筑类院校产学研协同创新模式的研究与实践——以联合培养工作站建设为例[J].教育现代化，2018，5（36）：6-7，23.

[4]殷震育，李卫平，于玲红，等.提高水质工程学教学质量的实践 [J].教育现代化，2016，6：82-83.

[5]张小燕，马瑞娜，王刚，等.以提高实践能力为导向的“水质工程学”课程改革与实践[J].河北农业大学学报（农林教育版），2016，18（5）：71-75.

[6]张彦平，王荣霞，李静，等.水质工程学多元化教学模式探讨[J].教育教学论坛，2015，4：106-107.

基金项目：

2018年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目;辽宁省教育评价协会第二届教学改革与教育质量评价研究项目重点课题;（PJHYZD17014）。辽宁省教育科学“十二五”规划课题;（JG13DB025）。

作者简介：

班福忱，博士，教授，主要从事给排水科学与工程专业教学与科研工作。