案例导入法在短学时“化工环保”课程教学中的应用——以“化工废水处理”为例

安良，邹琳玲，吴宇琼，晋梅

（江汉大学光电材料与技术学院，湖北 武汉 430056）

目前，在多数大学本科专业课程的授课中，使用最广泛的教学方法仍然是讲授法。采用该方法授课时，教师主要运用口头语言完成教学内容的呈现、讲解和分析[1]。讲授法适用于教授概念、原理、原则等比较抽象且理论性较强的内容，且采用该方法授课时，教学过程较为紧凑，因此特别适合课时紧张的课程。但同时，采用讲授法授课时，不易调动学生的积极性，甚至容易造成“满堂灌”“填鸭式”的情况[2]。与讲授法不同，案例教学法具有启发思维、真实情景、深度参与的特点。通过教师的适当引导，使学生发挥自身的主动性，化身为课堂的主角。学生在对案例的分析、讨论甚至激辩中，不仅可以深刻理解案例蕴含的基本理论，还可以有效提高分析和解决问题的能力和水平[3]。采用案例教学法进行教学时，由于需要在课堂上完成学生的思考、分析、讨论环节，往往占用课堂授课时间较长，因此更加适合课时充足的课程[4]。

“化工环保”课程是化学工程与工艺本科专业（以下简称“化工专业”）的一门专业课程，在本专业课程体系中占有不可或缺的地位。目前我校化工专业开设的“化工环保”课程综合了“化工环保”和“化工清洁生产”两部分内容，课程总学时为24学时，属于典型的短学时课程。为了尽可能调动学生的积极性，提升教学效果，本课程教学团队在传统讲授法的基础上，引入案例教学法的理念，整合形成独特的案例导入教学方法，并将其应用于短学时“化工环保”课程中“化工废水处理”部分的授课。本文对教学方法和课程概况进行了介绍，结合授课内容展示了案例设计和教学实施过程，并对教学效果进行了分析。

1 教学方法简介

案例导入法是在课程教学之初，通过案例的预先导入，促使学生预习课程内容，思考案例问题，并通过授课教师对基础理论知识的讲授和案例的分析，解决案例中的问题，使学生最终掌握知识内容的一种教学方法[5-7]。案例导入法与案例教学法联系紧密，但并不完全相同。案例教学法是一种与传统讲授教学法截然不同的新方法，它将课堂交给了学生，教师只起引导和辅助作用。而案例导入法则可以被认为是传统讲授法与案例教学法交叉融合后形成的一种方法。采用案例导入法教学时，教师首先展示案例并提出问题，然后结合案例讲解基础理论知识，最后学生在教师的引导下利用所学知识解决案例中的综合性问题。

2 课程简介

“化工环保”课程是化工专业课程体系中的一门重要专业课程。该课程系统地介绍了化工环境保护的基本概念、基本理论和化工生产过程中产生“三废”的基本处理方法，并介绍了环境保护相关法律法规、环境保护意识和可持续发展思想。通过对本课程的学习，化工专业毕业生不仅可以强化环境保护意识，了解国内环境保护相关的法律法规，还可以掌握化工生产过程中污染的基本防治手段，为今后在化工相关领域的研发、设计、生产管理等岗位上防治化工污染打好基础。

3 案例设计

在我校“化工环保”课程的授课章节中，“第二章 化工废水处理”部分内容最多，也最具代表性。本章主要知识内容包括：①化工废水的来源、特性、分类及处理原则；②化工废水处理领域的法律、法规、标准；③化工废水处理中使用的常规方法（物理法、化学法、生物法、物理化学法）；④典型化工废水处理工艺；⑤化工废水的综合利用理念。

显然，“化工废水处理”部分涉及的知识内容繁杂，所需教学时长较多。但在实际教学过程中，受课程总学时的限制，本章仅分配6学时。若是采用传统讲授法授课，6学时的授课时间是足够的，但是教学过程过于死板，难以充分激发学生的主观能动性，也难以充分发挥学生的自主学习能力。若是完全采用案例教学法，虽然可以避免传统讲授法带来的“满堂灌”或“填鸭式”问题，但授课时间略显不足。在这样的背景下，本课程教学团队综合传统讲授法和案例教学法的优点，选择采用案例导入法进行教学，并对化工废水处理部分的教学案例进行精心的选择和设计。

化工生产需要大量用水，当然也会产生大量废水。由于化学工业是一个多行业、多品种的产业，其内部分类复杂，因此化工废水种类繁多。显然，在“化工废水处理”部分的教学中，不可能将每种废水都一一加以讲解和分析。同时考虑到学时紧张，教学案例的数量也应当控制，因此需要在繁多的种类中挑选出一种化工废水并应用于教学中。为了挑选出合适的化工废水案例，课程教学团队对教学目标、知识内容、授课时长等因素进行了充分分析和讨论，总结出以下具体要求：①案例涉及的知识内容应当全面；②案例引出的问题难度应当合适；③案例应当具有足够的代表性。根据以上三条要求，课程教学团队对多种代表性化工废水进行筛选，最终确定以焦化废水作为教学案例。

焦化废水是煤焦化工业生产过程中产生的废水，是一种典型的有毒难降解有机废水[8]。焦化废水主要由以下几种废水组成：①煤气中冷的直接冷却水；②粗苯加工的直接蒸汽冷凝分离水、精苯加工工艺的直接蒸汽冷凝水；③焦油精制加工过程的直接蒸汽冷凝分离水；④洗涤水、车间地坪或设备清洗水；⑤煤中所含水形成的剩余氨水[9]。焦化废水产生量大，且组成非常复杂，研究表明，焦化废水含有大量芳香族、杂环类等难降解有机物以及氨氮、氰化物、硫化物等无机污染物，对水环境安全构成严重威胁。此外，焦化废水还具有污染物浓度高，处理难度大等特点[10]。

4 教学实施过程

本章内容的授课时长为6学时，计划分为介绍案例、提出问题、讲授理论和方法、讨论方案、本章总结5个阶段完成教学。

4.1 展示案例

在本章的开篇，授课教师首先简要介绍本章的教学目标、主要内容、重点和难点，然后采用播放视频和讲解课件结合的方式完成案例的展示。教学视频的资源是中央电视台新闻频道《新闻直播间》栏目播出的山东省某焦化企业违规排放焦化废水的新闻报道，播放时长约为5分钟。由于学生对视频更容易产生新鲜感，因此首先播放视频可以激发学生的学习兴趣。案例课件中包括煤焦化、焦炭、焦化厂的简要背景知识，以及焦化废水的来源、特征和危害等较详细内容。案例课件图文并茂，避免学生感到枯燥，讲解案例课件的时间控制在10分钟以内。

4.2 提出问题

在利用视频和课件完成焦化废水案例的展示之后，授课教师结合案例提出问题，供学生思考。授课老师提出的问题如下：①结合案例，总结化工废水的来源；②结合案例，总结化工废水的特征；③视频中的企业是否违法或违规，违反的具体法律法规有哪些？④焦化废水中有哪些污染物，这些污染物又有哪些衡量指标？⑤焦化废水的处理标准具体有哪些？⑥针对焦化废水中的各种污染物，分别应当采用什么方法进行处理？⑦请提出一套焦化废水的初步处理方案，要求绘制工艺流程简图。以上问题提出后并不要求学生现场回答，仅要求学生做好记录，并告知在后续授课过程中会挑选学生回答问题。

4.3 讲授理论和方法

本章涉及的主要理论和方法包括：①化工废水来源、特性、分类及处理原则；②化工废水处理领域的法律法规标准；③化工废水处理中使用的常规方法；④化工废水的综合利用理念。在以上内容的教学过程中，以讲授法为主，同时穿插使用案例，例如：在讲授化工废水的特点时，先请2～3位同学回忆并总结案例中焦化废水的特点。在学生总结完毕后，授课教师再补充其他化工废水的特点，并将两部分内容整合，形成完整的化工废水的特点。采用以上方式可以较好地调动学生的积极性，避免了教师单方面的灌输。

此外，在讲授化工废水的具体处理方法时，也可以采用以上模式，例如：在讲解化工废水的物理处理法时，可以针对焦化废水中焦油类污染物的处理展开教学。焦化废水中的焦油类污染物主要以浮油、分散油、乳化油、溶解油、油固体物等5种物理状态存在，其中浮油和油固体物的密度比水大，而分散油的密度比水小，在静置后可以利用重力将他们从废水中分离出来，由此可以形象讲解化工废水物理处理方法中的重力法。采用以上以讲授法为主，同时穿插使用案例的教学方式不仅可以充分利用案例的优势，避免单方面的灌输式教学，而且还可以避免在教学中不断介绍新案例，节约授课时间。

4.4 讨论方案

在完成本章所涉及的理论和方法的讲授之后，除最后一个问题之外，之前给学生提出的前6个问题都已得到解答。此时可以针对最后一个问题展开讨论，即完成“请提出一套焦化废水的初步处理方案，要求绘制工艺流程简图”。在课堂上鼓励学生以小组为单位，完成分析和讨论，并确定初步方案。待学生讨论完成之后，教师抽取3个小组，请各小组轮流展示方案，授课老师进行点评。最后教师展示工业生产过程中焦化废水的处理方案，并完成简要讲解和分析。

4.5 本章总结

在本章教学的最后阶段，授课教师可以利用板书或者思维导图，带领学生对知识内容进行总结。此外，授课教师还可以提供补充案例，并配套思考题目，供学生在课外进行分析和讨论，以起到补充知识和巩固学习成果的作用。

5 教学效果分析

在最近一个学期学完本章课程之后，随机抽取15名学生进行谈话，收集学生对以上教学模式的意见。学生普遍反映：采用案例导入法教学不仅可以使课堂变得更加活跃，也可以使教学过程更加紧凑。同时由于案例中布置了思考题目，学生在上课过程中始终带着任务，会保持紧迫感，因此注意力更容易集中。此外，焦化废水案例在理论知识讲授过程中不断穿插出现，有助于加深理论知识的理解。除了采用谈话方式收集学生的意见之外，授课教师还分析了本章课后习题的完成情况和期末考试中相关内容的得分情况。其中课后习题的完成率为100%，答题正确率为90.5%；期末考试中化工废水处理相关试题的得分率达到82.5%，整体情况较好。

综合分析学生的反馈意见和考核结果可知，在短学时“化工环保”课程的教学过程中，采用案例导入法不仅可以保证授课时间的高效利用，避免授课教师单方面的“填鸭式”教学，获得较好的教学效果，受到学生的欢迎。因此案例导入法适用于短学时“化工环保”课程的教学。

6 结束语

案例导入法是传统讲授法与案例教学法交叉融合后形成的一种教学方法，目前已在我校短学时“化工环保”课程的教学中得到应用，并取得较好的效果。采用该方法授课时，学生拥有一定的自由度和自主学习空间，减轻了“满堂灌”或“填鸭式”的被动学习，受到学生的欢迎。同时由于教师讲授的比重较高，可以保持较快的授课节奏，因此需要的课程授课时间较少。可见，案例导入法适用于以短学时“化工环保”课程为代表的学时较短、授课时间比较紧张的课程的教学。在采用案例导入法教学时，还应当注意以下问题：①案例的挑选和设计非常重要，一般情况下可以从案例的全面性、难度和代表性三个角度考虑；②展示案例时，可以尝试采用视频、动画、图片等教学资源，尽量避免枯燥的简单讲述；③案例应当穿插出现在授课过程中，与课程内容形成有机整体，不能仅出现在课程开始阶段。