思政元素在水质工程学教学中的设计与实践

刘正乾 孙士权 陆谢娟 谢鹏超 崔玉虹

摘 要：专业课程在大学生毕业要求满足的总学分中占比最高，因而将思政元素有机地融入专业课程学习中，对培养学生形成正确的三观具有非常重要的意义。水质工程学中，氧化还原与消毒技术一直在不断发展，而且其实际应用与经济发展水平密切相关。因此，文章以氧化还原与消毒的单元教学为例，从常规饮用水处理工艺的产生及其对人类生存的贡献、消毒方法及其技术发展史与饮用水安全保障、我国的饮用水处理面临的实际问题及其解决方案三个方面深入发掘专业内容中的思政元素，在环境类专业核心课程水质工程学的教学中大力践行思政教育，努力提高学生对专业的使命感、成就感和责任感。以期通过润物细无声的课程思政融合教学，实现“立德树人”的良好成效。

关键词：新工科;课程思政;立德树人;水质工程学;教学设计

中图分类号：G640       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）S1-0092-04

Abstract： Professional courses account for the highest proportion of the total credits required by college students for graduation. Therefore， integrating ideological and political elements into professional courses learning is of great significance for cultivating students to establish positive values. In the course of Water Quality Engineering， redox and disinfection technology has been continuously developed， and its practical application is closely related to the level of economic development. Taking the unit teaching of REDOX and disinfection as an example， this paper explores ideological and political elements in the professional content of the course from the following aspect： the emergence of conventional drinking water treatment process and its contribution to human survival; disinfection method and its technological development history， and the guarantee of drinking water safety， as well as the practical problems faced by drinking water treatment in China and their solutions. Ideological and political education is practiced vigorously during the teaching of water quality engineering， the core course of environmental majors， and then significantly improve students' sense of mission， accomplishment and responsibility for the major of water supply and sewerage science and engineering. It is hope to realize the excellent effect of foster virtue through education through integrating ideological and political elements into professional courses learning in a way of moisten things silently.

Keywords： emerging engineering education; ideological and political education in courses; foster virtue through education; Water Quality Engineering; instructional design

在2016年12月7日、8日召开的全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记强调“高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。[1]”教育部在2020年5月28日印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》，开始全面部署推动高校的课程思政建设工作。教育部高等教育司吴岩司長在2021年11月24日至26日召开的高校教师课程思政教学能力培训会上的讲座，用四个80%来分析必须要在专业教学中进行课程思政建设的原因，指出“高校教师的80%以上是专业教师;高校课程的80%是专业课程;学生学习时间的80%以上是专业学习;80%的大学生认为，对自己成长影响最深的是专业课和专业课教师[2]”。以作者所在高校华中科技大学的给排水科学与工程专业2021级的培养计划为例，学生毕业需修满168个学分，素质教育通识课程占比21.5%，其中专门的思政课程占比仅约为10%，其余的专业基础课程、专业课程以及实践教学则占据了约80%的学时。由此可见，专业课教师在专业课程教学中融入思政元素，对高校的立德树人将起着至关重要的作用。

一、课程的设计思想

水质工程学是给排水科学与工程专业最重要的核心课程之一，包括给水处理与排水处理两部分，通常在课程上可分为水质工程学（一）和水质工程学（二）。在水质工程学（一）中，介绍了饮用水的常规处理工艺，通常包括混凝-沉淀-过滤-消毒四个单元。

虽然混凝、沉淀和过滤三个单元的内容在水质工程学（一）中的占比达到了1/3，但是这三个单元的科学理论与技术进展比较缓慢，与社会中实际发生的案例关联度较小，因此在其中发掘和融入思政元素的难度也相对较大。而对于氧化还原与消毒这个单元来说，它在水质工程学（一）的11个章节中占据了1章的内容，占比虽不大，但是该单元内容所涉及的科学理论近年来不断更新，技术研究的发展也非常迅速。更重要的是，它与社会中的实际案例，尤其是涉及到饮用水卫生与健康方面的案例关系密切。因此，氧化还原与消毒这部分内容蕴含着大量的思政素材（表1），通过深入发掘，在其中融入思政元素不会显得突兀生硬，能够更有效地达到润物细无声的课程思政教学效果。

二、以案例方式探讨思政元素的发掘和融入

（一）以常规饮用水处理工艺的产生为切入点引入思政元素

作者最近几年连续参加了华中科技大学的高考招生宣传工作，不仅感受到计算机和医学类专业的火爆，也深切感受到了所谓的生化环材“四大天坑”专业在考生中的知名度和冷遇。考生即使由于主观或客觀原因选择了这四类专业，进校后也大多会通过各种机会转专业;很多学生即使最终未能成功转专业，可能依然还是“人在曹营心在汉”。作者所在的给排水科学与工程专业隶属于环境科学与工程学院，同样面临着学生对本专业认同度不高的问题。

为了提高学生对本专业的认同感，体会到本专业在人类社会发展过程中的重要性，作者在氧化还原与消毒这个单元的开篇，讲授“饮用水为什么要消毒？”的问题时，举了一个与饮用水相关的传染病的统计学案例，即伤寒。伤寒这种传染病在1890年时的致死率为80～100人/10万人，当在饮用水处理中引入过滤技术后，伤寒的致死率降为32.1人/10万人;而消毒技术的应用，更进一步地将伤寒的致死率显著降低到7人/10万人。随后，结合从古至今人类平均寿命的变化数据，从1800年到2019年的两百多年间，无论是欧洲还是中国的人口预期寿命都从20～30岁显著提高到75岁以上，并引用张文宏医生说的“人类社会上最大的卫生贡献，第一个是疫苗，第二个是清洁的饮用水，这两个贡献是使人类寿命大幅度提高的主要原因，别的什么都不是[3]”。正因如此，“供水和配水系统”在美国工程院评选的20项20世纪最伟大的工程技术成就中，高居第4位[4]。通过这样的案例分析，可以有效地激发学生对给排水科学与工程专业的认同感与自豪感。与此同时，继续列举20世纪50年代至今因为饮用水消毒出现问题而导致的死亡和生病案例，让学生深切体会到饮用水消毒出现问题对人类健康所带来的巨大危害，从而增强学生的专业责任感以及使命感。

（二）以消毒方法及其技术发展史为切入点导入思政元素

在讲授物理消毒方法时，首先讲授的方法是煮沸。作者向学生展示了三种煮沸的方式：农村灶台加热水壶烧开水、天然气加热水壶烧开水以及学生常用的电水壶烧开水。尽管三种加热烧开水所用的方式不同，但其目的一样，都是通过煮沸的方式杀死致病菌进行消毒。而通过这三种方式的对比，融入的是潜在的思政内容——近些年来，我国人民生活水平的显著改善和提高，极大地提高了生活的便利性。

接下来讲授的方法是日光照射消毒法，该方法是将装满水的透明容器（通常是玻璃瓶或塑料瓶）放置于阳光可以直射的地方（例如屋顶），经过至少6小时日光照射后即可安全饮用。由于其消毒成本明显低于氯消毒，每天采用该消毒方法的发展中国家有50个，受益人口超过450万，这其中也包括中国[5]。此时，可自然而然地引出我国于2016年开始的“十三五”农村饮水安全巩固提升工程，通过整个国家多个部门的全力推进与实施，到2020年底，2.7亿农村人口供水安全保障水平得到了有效的提升巩固，其中1710万贫困人口的饮水安全问题得到了有效的解决[6]。

为了充分提高本专业课程建设的高阶性、创新性与挑战度[7]，作者向学生讲授了各种消毒方法的发明史以及消毒技术应用的发展史。结合不同历史时期人类遇到的饮用水问题，进行各种消毒方法优缺点的对比分析，使学生深入领悟消毒技术的应用和发展背后的历史原因与推动力，进而让学生领会到各种消毒技术都有其优势和不足之处，只有充分发挥各种方法的优势，并尽可能地避免其劣势，才能充分满足人民对饮用水安全与健康所提出来的越来越高的要求，并建立起消毒技术与系统存在着多样性的观点。在此过程中，可以使学生充分了解水处理研究者和工程师们为了保障人民的饮用水安全所做出的艰辛努力，增强学生的专业责任感。同时，为了提供更加健康安全的饮用水，我们在未来需要不断努力、不断创新，消毒工艺技术的改进将永远在路上，要有追求、有目标，以此提高学生的专业使命感。

此外，在介绍液氯消毒工艺的原理等内容之后，作者也会向同学们介绍，虽然液氯消毒的成本最低，但是液氯的使用对水厂附近居民的人身安全是个巨大的隐患。为此，近几年来，中国的饮用水厂均逐渐采用购买或者是原位电化学氧化产生次氯酸钠的方式，来代替液氯进行消毒。尽管采用次氯酸钠消毒的成本比液氯消毒要高几倍，但为了最大程度地保障居民的人身安全，我国仍然坚定不移地在全国推广采用次氯酸钠进行消毒，这充分说明了我们国家始终把人民的生命安全放在首位。

（三）以实际社会中的案例为切入点融入思政元素

饮用水与居民的日常生活关系密切，社会上也时常会有一些与饮用水污染相关的新闻报道，将其与氧化还原等知识的讲授相结合，容易让学生产生身临其境的感觉，对相关内容的理解也将会更加透彻。

近些年来，我国与水相关的突发应急污染事件频发[8]，作者选取其中的典型案例在课堂上给学生进行分析。

作者以亲身经历的2005年松花江硝基苯污染导致的哈尔滨停水事件，向学生讲述停水所带来的各种不便、引起的各种不必要恐慌以及造成的各种损失;并结合部分同学亲身经历过的，2012年的武汉白沙洲水厂由于上游污水排放引起的水质异味事件，进行进一步的阐述，让学生深切感受到饮用水在日常生活中的重要性。此外，向学生介绍了松花江水污染事件导致哈尔滨投资50多亿元建设了磨盘山水库，以取代松花江作为哈尔滨市的饮用水水源。从松花江硝基苯污染及其带来的后续影响、最终给人民的财产造成的巨大损失，让学生深切体会到充分保障饮用水安全的现实意义。

2007年太湖蓝藻爆发导致无锡多个水厂停水，影响了200万人的工作生活。由于该市的给水厂普遍采用的是常规处理工艺，对突发的藻类污染束手无策，只能采用停水这种无奈之举。无锡停水事件过后，当地政府和水厂痛定思痛，对给水厂工艺进行升级改造，在常规处理工艺的基础上，添加了预氧化处理和臭氧-生物活性炭深度处理，还进一步加装了高锰酸钾和粉末活性炭应急投加系统。该饮用水处理工艺经过系统改造后，不仅平时可以向居民提供更加优质的饮用水，而且即使再次爆发蓝藻污染问题也可以从容应对。通过该案例的介绍和分析，让学生充分领悟到饮用水的预处理工艺和深度处理工艺在保障饮用水安全方面所具有的重要意义，以及我国目前对常规处理工艺进行深度处理升级的必要性和紧迫性。

接下来作者继续介绍饮用水深度处理工艺，顺势引出清华大学王占生教授在臭氧-生物活性炭深度处理领域所做出的杰出贡献。为解决水源水污染严重的地区出厂水化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）容易超标的问题，王教授帶领研究团队将生物活性炭工艺从常见的下向流改为上向流，在工程中可将COD的去除率提高5%～10%[9];另一方面，王教授的研究团队致力于推动臭氧-生物活性炭深度处理工艺在我国饮用水领域的应用，为提升我国的饮用水水质做了大量卓有成效的工作[10]。作为未来水处理行业的科技工作者，应该像王教授一样创新报国，不断创新工艺以解决实际问题，引领我国水处理技术的发展。

作者向学生展示了江苏省在2014年时，即提出全省力争在5年内全面完成饮用水的深度处理改造，提出“全面推进自来水深度处理工艺建设改造。各地、各有关部门要加大深度处理工作力度，加快改造步伐，变‘深度’处理为‘常规’处理，提高安全供水能力，努力实现从供‘合格水’向供‘优质水’的转变[11]”。虽然全省经济发展很不均衡，但为了解决“人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾”，向全省居民提供优质的饮用水而花费了巨大的经济成本。这说明各地政府部门在实际工作中全力贯彻“人民的生命和健康高于一切”的理念。

为了解决冬季气温低导致生物处理脱氮效果不好，饮用水出水中氨氮容易超标的问题，嘉兴市创新性地建设了我国当时最大的城市饮用水源处理湿地系统，不仅可以有效地去除水源水中的氨氮，充分保障石臼漾水厂的水质安全[12]，而且还可以作为开放性公园供附近的居民休闲娱乐，改善了周围的人居环境。说明广大水处理工作者只要勇于创新、大胆实践、敢作敢为，完全可以实现经济高效地治理水污染与美化生态环境双赢的目标。

三、结束语

高校要坚持把立德树人作为根本任务，必须大力推进在专业课程教学中引入思想政治教育工作，而且思政元素必须是高质量而又巧妙地融入，所引入的思政元素也必须要与专业课程内容的讲授息息相关，才能实现为党育人、为国育才的目标。

为了在专业课程讲授过程中更好地落实思政目标，作者在氧化还原与消毒的单元教学中，从常规饮用水处理工艺的产生、消毒方法及其技术发展史以及实际社会中发生的案例三个方面深入发掘水质工程学专业教学内容中的思政元素。从常规饮用水处理工艺的产生引出饮用水处理对人类的生存与发展所做出的巨大贡献，从而激发学生对给排水科学与工程专业的认同感、成就感和责任感;从消毒方法及其技术发展史引出在保障饮用水安全方面研究者和工程师们所付出的艰辛努力，以及我国为了充分保障全国人民的饮用水安全和生命安全所做的卓有成效的工作，增强学生的专业责任感和爱国情怀;从实际社会中发生的与饮用水相关的典型案例引出饮用水污染所带来的严重后果，以及很多专家学者为了解决饮用水污染问题做出的很多创新性工作，激发学生的创新意识以及为人民生产更优质饮用水的专业使命感。

参考文献：

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[12]陈庆华，俞新峰，王为东.石臼漾水源生态湿地工程的水质改善效果[J].中国给水排水，2013，29（1）：43-48.