水污染控制工程II一流课程教学设计与思考

2021-01-09付志敏刘崎峰王利平内蒙古大学生态与环境学院内蒙古呼和浩特010021

化工管理 2021年35期

付志敏，刘崎峰，王利平(内蒙古大学生态与环境学院，内蒙古呼和浩特 010021)

0 引言

环境污染问题已成为人类社会面临的重大安全与发展挑战，严重影响着全球人类社会的可持续性发展。内蒙古地处祖国北疆，是中国北方的重要生态安全屏障，具有综合职业素质的环保人才已经成为自治区生态环境保护的急需人才。

内蒙古大学环境工程专业以适应自治区生态环境保护战略需求为导向，培养具有扎实基础理论知识、良好科学素质和环境意识、较强创新和实践能力的专业人才，为地区生态环境保护提供应用型人才。人才培养质量与所在区域社会和经济发展密切相关。课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量。

水污染控制工程是环境工程专业的主干专业课程之一，在全国高校的环境工程专业中是专业必修课程和专业核心课。虽然这门课程已经经过10年的发展，但是随着环境保护需求的变化以及新兴环保技术的出现，还需持续改进和完善，适应复合型、应用型人才培养需求。

1 课程思政

习近平总书记在2018年全国教育大会上指出：“培养什么人，是教育的首要问题。我们党立志于中华民族千秋伟业，必须培养一代又一代拥护中国共产党领导和中国社会主义制度、立志为中国特色社会主义事业奋斗终身的有用人才”[1]。专业课对大学生三观的形成具有一定的影响，因此，有必要在课程中融入思政元素，在讲授专业知识的同时，潜移默化地进行思想政治教育。因此，任课教师积极挖掘专业课程思政元素，将爱国、敬业、诚信、生态文明等元素融入教学内容中，如：适时穿插介绍一些中国环保领域专家的事迹，如：郝晓地教授放弃国外优渥的科研环境和条件，回国任教为中国水处理领域带来前沿的理论与技术，推动中国环境科学与工程学术研究水平快速与国际接轨[2]。使学生在学习的过程中树立学习楷模，建立专业信心，激发学习动力。

“学高为师，身正为范”，育人先育己，任课教师保持对专业知识及政治理论积极学习的态度，介绍环保领域的研发进展，适时展现最新的思政元素，与时俱进，确保课程内容具有鲜活的生命力，如：中国政府提出争取2060年前实现碳中和目标，体现大国责任和大国担当。教师良好的专业素养和道德修养可以影响学生，因此，教师必须以身作则，爱岗敬业，提前进入教室进行课前准备，不迟到早退。引导学生正确分析一些不良社会现象，如：工厂企业偷排引起的急性饮用水污染事故的原因、解决方案；引导学生正面思考对自己要求要严格，从事环境相关的职业，遵守相关法律法规。

2 教学环节

水污染控制工程以《水污染控制工程》(下册)为教材，课本涵盖内容较多，其展开体系是以城市生活污水处理的典型工艺流程(预处理—一级处理—二级处理—深度处理—污水回用)为知识主线，将物理—生物—土地—物化等不同水处理方法串连起来，另外，还包括污泥处理、工业废水处理以及污水处理厂设计等内容[3]。这些内容对于从未接触过污水处理厂实际运行的学生来讲非常陌生。因此，为了帮助学生深入理解课程内容，建立水处理工艺流程概念，在开课前，开设认知实习课程，带领学生进入市政污水和工业园区污水处理厂进行参观实习，使学生初步认识污水处理厂、处理工艺、处理构筑物(初沉池、二沉池、曝气池)、处理设备(格栅、风机、泵)，在此过程中引导学生关注水质变化。

授课过程中，增加绪论部分，讲述世界及中国水资源分布、中国水环境质量以及水污染问题以及水污染控制方法3部分内容，使学生了解课程的重要性及意义，同时对课程内容建立整体概念。

水污染控制课程是一门实践性很强的课程，实验课是本课程必须环节，为保证学生掌握课本知识，同时开发学生动手和探索能力，在实验课程中设计三大类别实验，分别是：实操类、演示类及综合创新类，实操类是学生必须动手操作的实验，如：混凝、沉淀、吸附、离子交换、污泥沉降脱水性质等，提高学生动手能力，同时掌握基本实验操作技能，深入理解相关知识点；演示类主要为水处理反应装置(上流式活性污泥反应器，内循环厌氧污泥反应器，电渗析装置)和工艺流程(活性污泥法，序批示活性污泥法、膜生物反应器)，让学生理解反应器内部的构造、作用，以及处理流程构筑物组成、作用以及分析监测进出水水质变化，补足实习中不能观察反映其内部结构缺点，同时也弥补视频资源不能监测的不足；综合创新类是学生依据实验兴趣，自己设计实验题目和内容，提高学生活学活用综合创新能力，锻炼发现问题、解决问题、总结问题的能力。任课教师鼓励学生积极参与拓展实践活动，以申报国家级、校级创新项目的形式，开展课题研究，充分利用实验室的资源进行实践探索。

水污染控制课程涉及到水处理设备选型以及构筑物的设计，在课程最后两到三周开设水污染控制工程课程设计，在此环节，任课教师给出污水厂设计的一些基础资料，学生分组分工依据资料，进行污水厂工艺、厂址设计，任课教师定期解答学生设计遇到的疑问。为巩固课程教学知识，授课结束开展综合实习，带领学生驻厂实习，了解工艺运行管理及设备的日常运行管理等。

目前，在水污染控制工程II中建立了认知实习—理论教学—实验操作—工艺设计—工程运行调控(综合实习)5个教学环节，5个环节有机贯通，提高课程的质量，提升学生学习兴趣。

3 教学设计

对于不同章节内容，讲授中引入区域特色，如：煤化工废水，乌梁素海水质等。水污染控制课程中核心内容是水污染处理方法，其根据作用原理分为物理、生物、化学、物理化学4种，对于处理方法中单元技术的讲授，遵循现象—理论—设计—应用4个步骤，首先从现象出发，引出单元技术名称、概念、处理对象即水质指标；其次，着重讲解涉及到的理论知识；再后，根据理论讲述单元技术构筑物的设计或者设备选型核心参数；最后讲述单元工艺应用或者运行管理要点。以沉淀为例，首先以视频或图片给出沉淀处理过程；理论部分讲述沉淀类型、自由沉淀沉淀速度公式，影响沉淀的因素；构筑物设计：沉砂池及沉淀池分类及设计步骤；最后，沉淀应用，沉砂池去除沙砾等比重大的无机颗粒，沉淀池去除部分细微悬浮固体，二沉池用于活性污泥与水的分离；有逻辑的讲授课程，提高学生对知识点的理解以及掌握。

课堂理论知识讲述是最有效的知识传递方式，如何提高学生课堂学习积极性，是教师必须思考的问题。在授课过程中，每节课都包括前节内容复习—本节内容引入—本节内容讲述3个环节，课堂上采用灵活的方式提高学生的学习兴趣，具体方式如下：第一，课堂提问，适当课堂提问可以集中学生精神；如：为什么市政污水与园区污水处理流程不同？溶于水的物质(如：阴阳离子，农药或白糖)可通过什么方法去除？第二，对于水环境污染热点问题设置小组讨论，鼓励学生表达想法和观点，引导学生深入思考；如：污水处理与碳中和的关联？污水排放标准提升有何意义？第三，鼓励学生参与习题库与试题库建设，针对课程内容，让学生自己出试卷，有助于归纳总结知识脉络；第四，随机分组，进行问答游戏。灵活多样的课堂教学设计，极大提升了学生课堂参与度。