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2.1实验教学内容和手段的改革
2.1.1改革实验课教学,可以调动学生主动学习的积极性水污染控制实验教学一般设置在大学三年级,学生已经对相关专业课程的学习有了一定的基础,因此应避免任课老师过多的对实验进行讲解,教师应该要求本班学生多做探索实验,让学生根据学过内容提出建议,教师主要起引导作用.
2.1.2采用现代的多媒体实验教学技术可以融声、形、像、文字、动画于一体的多媒体教学技术,具有直观、形象、生动、信息量大等特点,已成为现代教学手段的潮流.运用该技术进行实验教学,可以增大实验教学的信息量,由于实验经费有限,大型的仪器没有购置,采用模拟仿真的方式教学能够有效地增加课程的信息量[6].
2.1.3实验学时增加和实验内容调整目前其他高校该课程的实验学时数为26-40学时,我们应当增加水污染控制工程实验学时,同时增加实验项目,尤其生物处理部分的实验,如生物滤池、生物转盘,UASB厌氧反应器实验等,同时增加综合性实验项目,让学生系统全面地对理论知识进行掌握.
2.1.4实验技能考核方法改革目前莆田学院水污染控制工程课程学生成绩的总评中实验成绩占10%,其中预习报告占10%,平时成绩占20%,考核成绩占30%,实验报告占40%,但是具体课程的实验考核方式比较混乱,没有统一标准.
2.2重视学生能力的培养
2.2.1强化预习实验在预习环节学生只是将实验内容摘抄一遍,甚至个别学生由于缺乏自觉性没有课前预习,这就会影响实验课的教学效果.
2.2.2学生实验操作能力的强化主要采取引导和启发的教学模式指导学生,遇见问题,让学生独立解决,同时还要拓展学生的思维方式,鼓励学生大胆操作,积极思考.避免学生仅仅会按照老师的指导进行操作,由此为培养应用性人才打下基础.
中图分类号:G642.0 文献标识码:A
“水污染控制工程” 是环境工程本科专业的专业核心课之一,同时又是工程应用性极强的课程,其教学目的在于使学生系统地了解和掌握各种水污染控制技术的原理及应用,培养学生运用理论知识和方法解决实际污水处理问题的能力。如何搞好这门课程的教学,以适应培养环境工程应用型高级工程技术人才的需要,笔者对本课程教学改革进行了一定的探索和实践。
一、课堂教学内容设置改革
现行各种教材采用的编写体系,是按照废水或污水中污染物的不同存在状态,分别介绍各种分离和转化处理方法的理论及有关单元操作。这种编写方式能较系统地介绍水污染控制过程中的各种单元操作技术,有利于学生掌握有关的基本理论和原理。但对于培养学生综合运用知识解决实际问题的能力存在不足。因为实际生产中,我们所接触的工业废水多按产生废水的工业部门来命名,如冶金工业废水、纺织工业废水、制药工业废水、造纸工业废水等。上述每种废水往往都含有多种形态的污染物,针对这些实际废水,学生在选择具体的处理工艺方面,常常感到束手无策。为了培养学生综合处理废水的能力,在教学内容上我们作了一定的优化和调整,基本上按照原理――计算――工程应用――案例分析来进行教学。案例分析是以上述各种实际废水的处理为中心,以激发学生的学习兴趣,提高教学效果,培养学生综合运用知识的能力。
水污染控制工程技术发展十分迅速,新的工艺方法和技术的开发应用日新月异,因而在课程教学过程中,应不断更新和充实课程教学内容。课堂教学中应紧密结合与本课程相关的各项研究成果,进行污水处理前沿进展方面的介绍,使学生掌握本课程的最新发展动态。
二、课堂教学手段与方法改革
水污染控制工程的教学内容含有许多工艺流程图、构筑物结构图以及一些原理示意图等,知识架构复杂,内容丰富。在教学过程中,为体现该课程“过程工程”的基本思想,使该课程的知识架构体现出更强的逻辑性,知识内容的诠释更形象生动。教研组不断改进和完善多媒体课件,以形象、逻辑的ppt、录像、图片、动画等多媒体课件来强化水污染控制工程教学,增加课堂教学的趣味性和直观性。
强调教与学的互动。采用了在学生对教学内容预习的基础上,由学生对规定内容进行分析介绍和教师点评总结的教学方式,充分激发学生学习的主动性和积极性,由被动地接受知识变为参与和主动的学习过程,加强了学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。在课堂教学过程中,实施了“实践式”和“提问式”教学方法。前者在要求学生提前预习课程内容的基础上,利用一定的时间由学生“讲课”,然后由教师总结分析,提出知识要点。后者是教师在课堂上经常以提问的方式,引出问题,由师生共同讨论。这两种教学方法,促进了师生的充分互动,抓住了学生的注意力,也有效地活跃了课堂气氛,提高了教学效果。
开展现场实践式教学。例如在学习气浮池、曝气池等构筑物的结构和工作原理时,由于实验室有现成设备,直接在实验室开展相关教学,使学生真实的面对实物设备,增加学习兴趣和效果。
结合在课程教学中增设课程大作业,通过学生的读书报告、课外实践等方式,使学生深入理解水污染控制的发展与研究现状,提高学生查阅文献、写作以及口头表达等能力,培养获取知识的技能、技巧。为加强学生对专业词汇的掌握量和提高学生的英语应用能力,多媒体课件多采用中英文对照,讲课以中文为主,英文为辅,将《水污染控制工程》和《专业英语》紧密的结合在一起。
三、实践教学改革
本课程采用了多种形式的实践教学,包括课程实验、综合实验、课程设计、认识实习、生产实习、科研训练和社会实践等,理论与实践教学环节达到1:1,使学生在实践中提高实践能力和综合素质。
(一)实验教学内容及考核方法改革
《水污染控制工程实验》主要有验证性、综合性和设计性实验三种。我们在开好验证性基础实验课的基础上,加大了开放式的综合性和设计性实验的比重,在综合性和设计性实验的教学方法上也作了较大的改革。如《活性污泥的培养及完全混合式曝气池处理城市污水运行效果实验》内容多,培养活性污泥耗时长,无法只利用课堂时间进行实验。因此,我们把实验内容和任务布置下去后,让学生先查找资料自行设计实验步骤,再集中讨论实验方案的可行性之后,学生先利用课余时间进行活性污泥培养驯化,等活性污泥成熟后,再集中时间对城市污水进行处理和水质指标的监测,分析各组的处理结果并讨论原因。《污水的采样、监测及处理》实验,把《环境监测》和《水污染控制工程》课程内容结合起来开设的综合实验,从原水的采集、主要污染指标的监测至污水处理方法的选择,使学生了解到水污染治理的整个过程。
综合性、设计性实验是把《水污染控制工程》的理论知识和多种实验技能和实验方法加以综合、相互渗透的实验形式,带有一定的研究性、探索性和创新性,在一定程度上弥补了传统验证性实验的缺点和不足[1]。它不仅需要综合的实验技能、独立的设计能力,还能培养团队协同合作的精神,对贯彻我校成功素质教育,满足学生全面发展也有重要意义。
以前的实验成绩重在考核实验结果和实验报告,现在我们把实验评价结果侧重于实验过程之中,对学生的整个实验过程进行总体评价,考核的内容和范围为:课前预习、创新能力、操作技能、实验态度、实验结果和分析报告等。改进考核方法,调动了学生实验的积极性和创造性,而且还提高了实验的正确性,促进实验整体水平的发展。
(二)课程设计内容和考核方法的改革
《水污染控制工程课程设计》的教学目标,是使学生在系统地掌握有关水污染控制工程基本原理和方法的基础上,初步具有分析和解决水污染控制方面实际问题的能力[2]。因此,在本学期课课程设计中,我们在设计任务中一改过去只设计生活污水的二级处理,而是给出不同来源的污水如制药污水、印染污水、医院污水、生活污水等,让学生分组选题进行设计,一方面增加学生综合应用知识解决实际问题的能力,另一方面也防止了“千人一面” 的现象。教学过程中,鼓励学生在现有技术经济条件下,突破传统工艺,利用自己所学知识,通过努力设计出技术更先进、工艺流程更合理、投资更少和运行费用更低廉的新型水处理系统。
课程设计结束后,除了要求学生提交设计报告和设计图件外,结合设计过程中出现的问题和报告、图件完成情况及时总结讲评、开展讨论。在考核上采用评优答辩的形式,由老师组织全班学生参加评优学生的答辩,学生介绍其设计思路、特点。对于优秀报告和设计图纸大家可以进行传阅,在此基础上指导教师进行详细的讲评。经过总结讲评和讨论,学生能够真正掌握设计过程中应注意的一些问题,掌握设计参数的正确选取方法以及设计方案的编写和图纸的绘制方法,从而达到课程设计的教学要求。
参考文献
二、教材及辅助教材建设
教材是教学内容的基本框架和落实课程教学目标的依据。教材的内涵除了包含学科概念知识,还包含了编者对学科的理解与认识及对教学和学习方式的选择。所以,教材具有多元的内涵,这就要求选用者对教材进行深入研究。对于环保设备工程专业,系统掌握水污染控制工程相关的科学原理和结论,了解该领域的发展方向和规律,明晰环保设备在水处理系统中的地位和作用,就是编写或选用教材时须考虑的因素。就目前而言,水污染控制工程可选教材较多,但多侧重理论,因此教材建设或选用应遵循“适度性、先进性、特色性、经典性”等几个原则。我校水污染控制工程教材建设包括了两个方面:一是使用教材建设,二是辅助教材建设。
1.使用教材建设
在过去的几年中,本课程选择的是已有教材,通过对目前国内几所院校通用的几本水污染控制工程教材进行比较,我们选择了由西安建筑科技大学彭党聪主编的国家级规划教材《水污染控制工程》(第三版,冶金工业出版社)。该书编排新颖,理论适中,知识性强,概念严谨,内容包括:不溶态污染物分离技术、生物转化技术、化学转化技术、溶解态污染物物理化学分离技术、废水再生利用与排放、污泥处理与处置和污水处理厂设计。但是,随着科技的发展,水污染控制工程所涉及的工艺和技术也在不断进步,知识更新日新月异,教材滞后于新技术新工艺的情况无法避免。为了弥补这一不足,我们在其他方面,诸如辅助教材、课程教学等方面加以修正。
2.辅助教材建设
教科书不是唯一的教材,发展和完善教材是每一个教师的责任,而辅助教材就是对教材不足的一个很好的补充和完善。同时,它也能拓展学生的知识面,让学生了解最新的技术和动态。本课程组选用和正在编写的辅助教材:教材类,有高廷耀主编的《水污染控制工程》、许保久主编的《当代给水与废水处理原理》、胡纪萃主编的《废水厌氧生物处理理论与技术》等;工具书类,有《给水排水设计手册》《三废处理工程技术手册•废水卷》等;期刊类,主要有《工业水处理》《环境工程》《给水排水》Water Research等国内外知名期刊;自编类,有教师编写的操作指导、水污染控制技术前沿、新型水处理设备知识等。此外,我们还购进了北京东方仿真公司的素材软件库,为学生提供了各种废水处理工艺原理及流程的直观的flas,并从网上搜集了废水处理厂实况录像,生活污水、工业废水处理工程设计实例等教学辅助材料。
三、实践教学建设
实践教学是巩固理论知识的有效途径,是培养具有创新意识的高素质工程技术人员的重要环节。它通过理论联系实际,培养学生掌握科学的方法,提高动手能力。与本课程相关的实践教学环节包括:参观实习、实验、实训、学生参与教师科研等。
1.参观实习
在大一、大二时,我们安排认识实习和参观实习,主要目的是让刚进入大学的新生了解企业概况,初步熟悉污水处理过程、了解水处理工艺和设备,使学生对现场有一个直观的了解,为专业基础课和专业课程的学习做准备。安排参观实习的企业主要是城市污水处理厂、工业废水处理站、水处理设施和环保设备企业,包括:上海东区污水处理厂、白龙港污水处理厂、新金桥工业废弃物处理公司、上海绿环机械有限公司等。为了弥补理论课程期间无实践环节的不足,我们还计划组织学生参加每年一次的中国上海国际环保工业展览会,让学生们从展会上学习知识。
2.实验教学
目前开设的实验项目有活性炭吸附实验、混凝澄清实验、化学氧化法处理有机废水、污水可生化性能测定、离子交换软化和除盐实验、颗粒自由沉降实验等。由于场地的限制,实验分多批次进行;实验过程中要求学生认真严谨,重视细节,发挥积极性、主动性,以提高分析和解决问题的能力。今后建设的方向是增加综合性、设计性、创新性实验项目,满足不同学生的需求。如开设高浓度难降解废水组合工艺实验、周边河道污染综合治理实验等。
3.实训教学
实训环节是理论课结束后,学生分散到企业实训的教学环节。由于不统一安排,学生进入企业是由学校提供企业岗位信息,或由学生自主联系,经学院审核同意后进入企业岗位实习。为了保证实习效果,制订统一的实习要求,学生由班导师负责管理,学生表现由企业鉴定,鉴定评语写在统一的“企业评价鉴定表”中。同时,学生的实习表现与学生的毕业设计环节挂钩,这既能让学生实实在在实习,又保证了实习质量和效果。
4.学生“参与教师科研”
学生参与教师科研是实际加入到教师的科研团队中去,在教师的指导下,利用课余时间到实验室做实验,教师随时跟进。我们还将符合毕业课题要求的“学生参与课题”转化为毕设课题,学生可以提早进入毕业课题的准备,这也极大激发了学生的活力。经过几年的实践,参与教师科研的学生越来越多,有力促进了教学的良性发展。通过参观实习、认识实习、专业实验、实训环节和学生参与教师科研等一系列实践环节,学生不仅认识和掌握了废水处理的有关实验知识,逐步巩固了操作技能,也加深了对所学理论知识的理解,更重要的是调动了积极性,形成了“我要学”的良好学习氛围。
四、课程团队建设
教师是课程建设的关键,教师的能力和水平决定了人才培养的质量。因而团队建设是课程建设的重要任务之一。优秀的课程团队需要教师们目标一致,互信互助,团结一致,在课程建设中有意识地努力参与,有效合作,从而形成良好的、能创造出业绩的工作氛围,为教师的成长成才和学生的培养奠定坚实的基础。随着时代的发展,培养既懂理论又有技能的“双师型”教师队伍已是当务之急。本课程教学团队建设主要有以下几个方面。
1.积累企业经验
一方面,根据学校的要求,任课教师需到企业实习实践一年,并接受学校考核。课程组现有教师均参加了学校组织的“下企业”项目,并通过了学校的考评;另一方面,我们也不定期地到合作企业参加实践活动,聘请企业、公司优秀工程技术和管理人员到学校传授经验,从各方面增加教师现场经验和实践技能。
2.完善培养制度
课程团队从加强教育教学训练,增强教学能力方面入手,进行队伍建设。通过定期组织随堂听课、课程研讨、师生评教等方式寻找授课中存在的不足,使教师有的放矢地开展教学研究和提高自身的教学能力。水污染控制工程目前采用主讲教师AB角制,教师轮流主讲理论课和实验课程。此外,我们还将探索新的授课模式,诸如根据教师的研究专长,负责不同章节的授课任务,以便将课程内容做精做细。
3.合理人员分工
根据团队确立的创建精品课程优秀团队,提高团队成员整体素质,促进课程教学改革与创新的建设目标,团队教师进行了分工,包括:资料收集、教材完善、创新性实验方案制订、网站建设等相关内容。
五、课程教学与方法
水污染控制工程涉及面广、内容多、学时少,因此,课堂教学难度较大。课程组在授课过程中突出重点,灵活应用各种教学方法,结合PPT、Flash、图片、视频等教学新手段,将课程中涉及的构筑物、工艺流程、设备结构等用动画、图片、视频等方式直观呈现在学生面前,激发学生的学习兴趣,这既可避免“填鸭式”的教学弊端,又可解决学时有限的问题。但在使用过程中,我们也发现,个别教师依赖于新技术、新手段,板书很少使用,学生反映速度快、跟不上。为此,我们也要求在授课中,对一些需要推导的公式、概念、原理等须采用板书方式授课,不能用PPT一带而过。在教学中,我们采用或探索的教学方法主要有以下几种:讲授法、案例教学法、课堂讨论法、启发式教学法、直观教学法、比较教学法、模拟教学法等。
关键词:水污染控制工程;专业课程;双语教学;本科教学
中图分类号:G20;TU82 文献标志码:A 文章编号:
10052909(2013)04009704
作为培养复合型人才的有效途径之一,采用双语教学的方法和模式进行专业知识学习,符合中国加入WTO后教育发展的总趋势,也是中国大学国际化、步入世界知名大学行列的一项重要手段[1-3]。随着科技、经济、文化全球化趋势的日益显著,专业技术性国际交流活动愈发频繁,培养掌握特定专业知识和技能,并能熟练使用外语在国际市场施展拳脚的高层次人才已是大势所趋[3]。环境工程专业是大学本科开设的重点学科方向之一,推行双语教学也成为众多高校环境工程本科教学改革的一项重要内容。但是,专业课程教学学时有限,教学组织模式复杂,学生英语水平参差不齐,以及在师资配置方面的局限等因素,严重制约了专业类课程双语教学在本科阶段的实质性开展[4]。水污染控制工程作为大学本科环境工程专业的一门主干课程,基础理论复杂、工程应用性极强,是一门与国际研究现状与发展成果紧密结合的前沿性课程,开展该课程的双语教学实践对培养厚基础、宽视野、强技术的复合型人才大有裨益。目前,许多高校都已将该课程列为不同级别的精品课程进行持续性建设,包括课程内容提升整合、教学组织方式深度优化、实验与课程设计的综合实践等。
结合重庆大学环境工程专业水污染控制工程校级精品课程的建设过程,笔者在实践教学中进行了辅双语教学活动的尝试和总结,在不增加现阶段课堂教学学时的前提下,探索最大限度地发挥课堂教学效率、促进专业类课程双语教学实施的途径与模式,以期为环境工程本科专业类课程的双语教学改革提供有益参考。
一、专业课双语教学现状分析
就全国双语教学开展现状而言,除十余所国内一流高校外,大多数高校专业类课程双语教学的开展尚处于规划和建设初期,尤其是针对工科类专业课程的双语教学活动更是有待进一步推进与加强[5]。从专业类课程双语教学的开设类别看,相对金融、贸易、管理等学科,中国各高校在环境工程专业学科领域开设双语教学活动的数量仍相当有限;从教学内容看,环境工程专业已开设的双语课程主要针对环境工程概述性原理和泛化性技术基础的课程教学,如环境工程概论,环境工程与科学导论、环境经济管理概论等,而核心、主干专业课程,如水污染控制工程,固体废弃物处理与处置、大气污染控制工程、环境工程原理等,由于这些课程的专业性和综合性较强,教学难度较大,开展该类课程双语教学的现有实践经验甚少。水污染控制工程作为工程应用性极强的精品课程之一,其课程建设本身是一个与时俱进的长期过程,从进一步促进学生对专业知识的吸收和认知,多视角拓展学生的国际视野、潜移默化地增强学生对英语文献的识读及理解能力等角度,将双语教学的理念与模式适时、适当地融入到教学实践中,符合高校专业类课程教学改革进程的发展方向。
二、专业课辅双语教学方法分析
(一)课堂教学组织方式
学院辅双语教学实践尝试结合水污染控制工程精品课程建设同步进行,实际教学活动中未增加课堂教学学时,坚持以专业性工程型人才培养为目标,兼顾提高学生专业外语的应用能力,包括专业英文词汇的积累、专业英文文献句段的习惯表达、外文科技文献的核心内涵理解。教学组织总体上持续关注学生的兴趣与授课反馈,充分利用并合理配搭英文教学资源,循序渐进,适当、适量、适时地将英文教学贯穿在课堂授课过程之中。
首先,强化针对性预习环节。各教学单元任务开始前,安排5分钟左右的课堂时间,教师发放预习提纲,包括下一教学单元的重难点、双语辅教学内容及其相关的英文科技文献或教辅材料的梗概性选编、教师要求的预习方法与完成方式等,要求学生课后按要求认真完成。例如,若采用双语教学的知识点为基本概念或原理,则需按预习提纲简明扼要注明其基本要点与内涵实质的英文释义;若为某一典型水处理技术方法,则应批注其单元操作控制步骤的英文关键词。教师随堂对预习情况进行抽查,计分重点考察学生对待预习任务的态度和关注程度,按15%比例计入期末综合成绩。针对性预习方式不仅避免了教师盲目编写双语教学讲义,而且较好地激发了学生的主动性和独立思维,使学生双语课堂教学的适应能力大大增强。针对性预习方式在强化双语教学的同时,提高了课堂效率,有效解决了双语教学流于形式的问题。
其次,在课程辅双语教学实践中,不过多分析专业术语英文语法成分,重在逐渐培育和形成仅把英语作为不同于母语的一个载体,培养学生对英文科技文献的熟悉关注度,潜移默化地提高学生的英语应用能力,为学生能持之以恒地涉猎专业领域外文文献,并水到渠成地达到一定水平奠定良好基础。
最后,彰显辅双语教学在授课方式上的灵活性,最大限度地利用包括英文网站资源、英文原版资料片等在内的优质信息资源,减少学生对外语授课的恐惧。一方面教师需花费大量时间和精力对涉及双语授课知识点的材料进行筛选、剪辑、编排,对板书—课件—口头的教学方式合理优化,以科学利用有限的课堂时间,达到“授之以渔”的教学效果。如:在污水处理工艺流程章节双语授课时,各处理单元专业词汇相对简单,因此可通过全英文flash课件,配合学生图片达到理论联系实际的效果。另一方面,笔者认为辅助双语教学中英文授课比例也不应拘泥于特定的任务性指标,而应根据学生的接受能力灵活调整。众所周知,课堂提问能有效提升教学效果、活跃课堂气氛,但该课程受到学时与开班人数的限制,提问互动未能深入展开。为避免出现“满堂灌”,课堂上应适当采取开放提问,鼓励大家广泛参与,或者通过教师自问自答的过程启发推理,引导学生集中注意力、认真思考。
(二)课外教辅互动
水污染控制工程作为一门专业主干课,多年来课外答疑指导环节已成为该课程教学体系中必不可少的环节。为有效提升双语课堂教学效果,适当调整和强化了课外教辅互动,以缓解学生在双语授课环节的紧张和压力,持续激发学生对专业课学习的浓厚兴趣。一方面增加了采用英语表述的课后作业考查,比如:结合文献查阅简单归纳某污水处理技术的发展沿革,对水处理单元技术进行典型影响因素讨论,或者完成某特定污水水质处理的流程分析等。利用集中答疑时间,师生共同讨论、交流作业内容,在各抒己见中,活跃学生思维,锻炼科技英语表达,培养学生应用英语分析专业问题的能力。另一方面,较之于单纯的中文教学,学生对双语教学的接受认可度更为重要,因此,在教学活动中鼓励学生课后借助邮件提问,鼓励学生采用英文邮件形式交流,教师每周集中一个上午的时间进行整理和选择性回复,并就典型问题课堂集中解答,作业与课后讨论按15%的比例计入期末综合成绩。
为增强双语教学的趣味性,增加学生对知识点应用的理解,拓宽学生知识面,笔者尝试将双语辅教学实践探索融入实验环节,实验报告册中实验所用仪器、设备以及试剂等采用双语注释,实验结果讨论中要求学生至少对一条结论用英文展开分析,让学生尝试简单的科技英文书面表达,最大限度地发挥实验教学环节对双语教学的促进作用。
(三)课件内容与形式优化
作为精品课程建设的重要环节之一,水污染控制工程教学课件的不断完善是其建设过程的重要环节。根据课程辅双语教学模式的需要,对课件内容和形式进行了优化。
首先,对适合进行辅助双语教学的内容进行精心选择,按原理性、技术性、应用性、前沿性等几个基本层次,优化辅助双语课件编制方式进行,营造良好的课堂氛围。原理性教学内容(需氧有机污染氧垂曲线、吸附理论基础等)科学性较强,包含的基本概念和术语相对较多,课件中主要以关键词的双语表达显示;技术性教学内容(污水处理工艺单元等)规范性较强,知识构成专业性、典型性强,课件中采用双语概括关键句,简述案例,并辅以原版英文资料;应用性教学内容(膜技术、离心机等)成套设备较多,与实际应用结合紧密,双语更多地体现在图片信息、国外应用性录像短片等方面;前沿性的教学点(如难降解有机物高级氧化与吸附处理等)多为目前国内外研究热点,英文科技文献与网络学术交流相对丰富,双语课件的相关内容则采用权威研究成果列表归类的形式,培养学生归纳文献成果的能力,激发学生对科学问题探究的浓厚兴趣。
其次,课程双语教学课件的内容编排并非面面俱到,取舍原则主要基于学生对采用双语教学知识点的接受程度,并兼顾课时与大纲进度。教师应根据专业知识难易程度、学生英
语理解平均水平因材施教。就该课程而言,在水污染控制基本原理部分采用双语辅助教学,学生具有环境工程概论的基础,易于在授课初提高学生的接纳度和参与程度,让学生有一个逐渐适应的过程。同时,选择比较典型的,目前在水处理领域应用相对较多的技术性方法,如沉淀、吸附、混凝、好氧活性污泥处理法等内容适度进行辅双语教学,重点突出而又有拓展空间。课件内容编制应注意考虑知识点在国内外教学体系中的差异,比如,国外一些原版教材一般笼统考虑水处理过程,沉淀、过滤、混凝等主要针对给水处理,而该课程重点针对污水处理与污染物控制,因此在注重对原版英文教材、英文文献取舍的同时,应按教学大纲认真选编课件内容。
此外,从专业词汇的认知与知识讲授的角度,需充分考虑词汇的前后衔接、循序渐进,逐渐接触、逐步积累。辅助双语课件制作的主线也应从易到难、从单个词汇标注到句,具体内容上可以根据难易程度作局部调整。基本原则是尽可能减小课程在辅助双语教学中师生的交流。难度较大相对复杂的内容以中文为主,配以章节、小标题或提纲,重要专业词汇和术语用英文表达;而易于理解的部分,采用全英文课件形式。
三、结语
开展理工科本科专业类课程的双语教学是中国本科教学改革发展的重要方向,也是培养具有一定国际视野和掌握国际通用语言的专业性人才的必然趋势。确保良好的双语教学质量,需要教育政策的引导,需要各级教育工作者共同思索,客观认识大学本科专业类课程双语教学的实质性内涵及其教学功能,以学生为本,探索具有针对性与学科特色的专业课双语教学模式,全面推动专业类课程双语教学体系的完善和发展,推进高校本科教学质量工程再上新台阶。
参考文献:
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Bilingual teaching of water pollution control course
XU Xiaoyi, HU Bibo, YANG Chun
(College of Urban Construction and Environmental Engineering, Chongqing University, Chongqing 400030, P. R. China)
2传统教学模式存在的问题
在传统教学模式下,水污染控制工程部分的课程教学主要着重于介绍水处理的各种技术方法和工艺,学生的感觉就是在学习知识然而,经过课程学习后,学生存在的疑惑是不知道在哪些工作岗位上能够使用这些技术,也不知道今后如何为就业方向做准备也就是说,传统的教学模式并不能发挥课程的实践作用,所以,针对性的教学改革是有必要开展的。
3将“岗位指向教学法”引入教学过程
环境工程学是一门具有很强应用性的课程,课程内容中涉及很多可能的就业岗位方向岗位指向教学法,即在教学过程中将相关的理论、方法、工艺与实际生产实践中的工作岗位紧密地联系在一起,使学生能够直观地体会课程学习对今后相关工作的起到的作用,从而实现更好的教学效果,同时调动学生的学习兴趣和积极性水污染控制工程部分的课程教学中,岗位指向教学法的应用点比较多在介绍水质标准时,可以将我国现行的各项水质标准进行比较,使学生了解到环境科学专业的学生可以考虑在各个地区的环保部门从事水环境管理工作,依据的规范就是各个行业相关的水质标准在格栅、沉砂池、沉淀池、污水泵站等污水处理构筑物的教学过程中,指出这些构筑物的位置关系及污水处理厂的厂址选择原则,使学生对污水处理过程有直观的认识,了解到污水处理设计可以在各个市政设计院或有设计资质的环保公司开展,也就是说,环境科学专业的学生可以将污水处理厂水泵站、市政设计院和环保公司作为就业岗位,在大学期间为某个岗位方向做准备,积累经验在沉淀理论的教学过程中,通过沉淀规律和理想沉淀池分析,鼓励有兴趣的学生钻研专业理论知识,为将来在研发部门研制更高效的水处理沉淀池打基础在混凝净水的教学过程中,分析各种无机盐类混凝剂和有机高分子类混凝剂的优缺点,引导学生选择和判断混凝剂的适用条件及在实际水处理中存在的不足,指出研制新型高效混凝剂的必要性和现实意义,鼓励有读研志向的学生积极准备报考水处理相关专业研究生,将来为我国的净水事业贡献力量在吸附和膜分离技术的教学过程中,指出目前市售的瓶装饮用水主要是通过活性炭吸附和反渗透膜过滤进行的处理,也就是说,瓶装水和各种饮料的生产主要是水处理的过程,环境科学专业的学生可以考虑将这些制水企业也作为就业的目标在活性污泥法和生物膜法净水工艺的教学过程中,指出哪些工艺适用于大型污水处理厂哪些工艺适用于工业废水处理生产单位的生产废水必须进行污水处理,达标才允许排放,否则将缴纳排污费或被勒令停产整顿污水处理工艺的设计和运行管理对于大部分生产单位都有重要的意义,很多企业都设置有环保部门,所以,这为环境科学专业的学生提供了大量的工作岗位在水处理构筑物结构组成的教学过程中,采用CAD工艺图和构筑物仿真图进行展示,帮助学生直观的理解水处理构筑物的结构特点,同时,引导学生锻炼CAD制图能力,鼓励有兴趣或者数学方面有特长的学生深人钻研数学建模仿真方法,为将来在相关领域的发展打基础在水污染控制原理和相关概念的教学过程中,对于重要的专业名词给出其英文单词,鼓励有意向报考研究生学生认真学习专业英语,查阅专业领域前沿的英文文献,为将来时的科学研究打基础。
【中图分类号】G640
基金项目:江苏省"十二五"高等学校重点建设专业资助项目
《水污染控制工程》课程是环境工程专业的主干课程,其教学效果和教学改革直接关系到环境工程专业学生的理论知识水平和工程技能。在环境工程专业人才培养方案与教学计划中,一直将《水污染控制工程》列为环境工程专业的主干课程。毫无疑问,《水污染控制工程》课程教学内容与教学体系是否合理,教学水平与教学质量如何,对环境工程学生的专业素养以及在就业市场的竞争起着至关重要的作用。我校环境工程专业是一个较新的专业,专业积淀较薄,课程的建设与教学改革起步较晚。通过几年的教学实践以及教师们的共同努力,我们在课程的体系、教学内容、课堂教学、教学方法等方面进行了一些研究探索与实践,有了一些新的认识。
一、课程教学的现状及问题
目前,我专业《水污染控制工程》课程体系包括三个部分:理论教学、课程实验及课程设计。各部分的主要内容如下:①课程理论教学:污水的物理处理、污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础、活性污泥法理论与设计、生物膜法基本理论与设计计算、稳定塘污水的土地处理、污水的厌氧生物处理、污水的化学与物理化学处理、城市污水回用基本理论与技术方法、污泥的处理与处置技术、污水处理厂的设计等。②课程实验:混凝沉淀实验、活性污泥性质的测定实验。③课程设计:在理论教学与实验教学结束后,课程设计用两周时间进行,具体内容为根据不同企业排放废水的水质和水量等诸多参数,要求学生确定废水处理的工艺,进而进行物化处理或生物处理某单元的设计与计算。这其中包括单元构筑物设计的内容、方法及步骤、污染控制系统的设计方案、设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书。以上环节旨在使学生掌握水污染控制的基本理论、各种控制方法的过程分析及典型废水处理的工艺单元设计计算,培养学生分析和解决水污染控制工程问题的能力,为学生进行水污染控制工程设计、科研及技术管理打下必要的基础。
要完成本课程的教学任务,培养水污染控制方面的合格人才,从目前的教学来看,还存在诸多问题。主要问题在于:现有教改对教学理念、内容、手段、方法和模式等的"改革"不够彻底,是在不触动原有体系的基础上的"改良",未能对其实施"大手术"。主要表现在:
1.教学理念:重视知识的传授,重视智力的培养而轻视能力、情感的培养。
2.教学内容:各类教材大同小异,没能超出既定模式,无法体现我校的特色。
3.教学手段:仅仅是用课件代替以前的教案,用一块白幕代替了一块黑板,没有从根本上改进教学手段。
4.教学模式:目前仍保持典型的以教师为中心的教学模式,虽然也曾尝试进行改革,但形式的多样化不够,学生学习的主动性未得到充分的调动。
5.存在理论教学与实践教学脱节的现象,例如现有的实验设备台套少,种类不多,仅具备完成最基本几个验证实验。课程设计仅停留在理论计算上,缺乏实际应用性。
二、明确课程建设与改革目标
《水污染控制工程》课程内容多,学科综合性强,涵盖物理学、物理化学、生物化学等学科,既有理论性很强的生化反应动力学,以及物理化学吸收、吸附、净化动力学内容,又有工程实践性要求很高的各类处理装置结构、特点与技术。因此,教学要求高,有待于教学研究与改革的内容和领域很多,需要我们进行深入探讨与研究,认真做好课程教学规划工作。
我专业《水污染控制工程》课程教学组在充分分析本课程特点和学科地位的基础上,制定本课程的改革与建设的目标。
1.能系统完整地学习和掌握污水处理、工程设计和运行管理的基础理论和方法;
2.掌握污水物理处理的设计、计算及运行管理方面的基本技能;
3.掌握污水生物厌氧、好氧处理的基本原理、设计、计算及运行管理方面的基本技能;
4.培养学生对污水处理工程基础理论的理解,掌握分析问题,解决问题的能力,初步具备进行各类污水处理工艺设计计算的能力;
5.通过课程设计,培养学生独立进行城市污水和工业废水处理厂的工艺方案优选和设计计算,同时编制工程设计文件和绘制CAD图。
三、课程教学改革的主要方法和措施
1.改革教学方法
传统意义上的教学是教师讲、学生听的单向信息传递,是以教师为中心的教学模式。教学设计是教师围绕如何"教"而展开,很少涉及学生如何"学",学生能否开发智力,是否培养了主动学习能力等等问题往往被忽略了。教改过程中,课程组将"启发式"课堂教学模式运用于教学。"启发式"教学注重和强调学生是学习的主体,教学的根本目的是促进学生由被动接受到主动思考的转变。教师作为教学活动的组织者、指导者、参与者和研究者,不只是让学生被动地接受知识,而是在以学生为中心,以学生发展为本的原则下研究如何教,让学生通过独立学习、独立思考,接受知识、消化和理解知识。师生在教学互动中达成默契,共同发展。
培养和唤醒学生的学习主体意识,可以从以下几方面入手
(1)在课程教学开始之初,要着重向学生强调该课程的应用性和实践性特征,唤醒学生的学习主体意识,通过工程实例介绍,提醒他们水污染控制工程就存在于现代社会每个人(包括学生自身)的日常生活中,并对人们的生活质量高低有直接的影响,如此可消除学生对知识的陌生感,提高学习兴趣。
(2)在课程实践教学实施过程中,通过工程现场参观、现场图纸讲解,迅速缩短学生的学习生活与工程实践之间的距离;注意引导学生结合课程内容、进度和个人兴趣,利用计算机网络等现代信息手段搜索和查阅有关技术信息和工程资料,加深对课堂知识的理解,鼓励学生就教材外的相关知识进行相互探讨,及时肯定他们就技术问题提出的积极想法,帮助他们理清思路,解决学习中的困难。
(3)在考核学习效果时,在注重考察学生对基础知识的整体把握水平的同时,应结合创新型人才培养目标,精心设置一部分开放型作业和考试试题,引导和鼓励学生提出多种可行的工程设计或施工方案,提出多种解决工程技术问题的思路。
总之,教师应将先进的"双向互动"的教育理念自始至终贯穿于教学的每一个具体环节中,将现有的"全程教导型"教学模式转变为"全程引导型",充分调动学生的学习热情,使学生的学习能力、实践能力和创新能力获得逐步的提高。
2.优化课程内容和课程体系。我专业现用的《水污染控制工程》教材为1989年出版的,适用120学时左右。目前高校环境工程专业该课程学时数下调,如我校已调整为64学时,尽管水污染控制工程统编教材的基本内容尚能满足教学要求,但该教材存在着明显缺陷:
(1)内容庞杂、教材体系不尽合理;
(2)理论阐述过多,而工程设计和实践应用方面内容介绍不够。教材在理论联系实际,培养学生实际工程设计及管理能力上存在欠缺;
(3)本教材未能也不可能反映新的国内外研究、开发的水污染控制新技术、新成果。
为此,我们在教学中对教材内容做了较大幅度的凋整:根据培养方案课程体系的安排删去与本专业其他课程重复的"污水的化学与物理化学处理"和"污水的物理处理"两章中部分节次;压缩"污水生物处理"和"稳定塘和污水的土地处理"内容;将"沉砂池、沉淀池、气浮池的设计"、"活性污泥法"、"生物膜法"、"污水厌氧生物处理"及"污泥的处理与处置"内容作为主讲内容,增讲"新技术专题讲座",突出反映国内外污水处理的新理论和新技术。教学体系上将按照污染物的处理流程--控制技术为主线。克服现有教材体系繁、杂、全等编排上的欠缺,使课程内容在体系上更为合理,结构上更紧密。
3.重视实验教学。教学中将实验教学放在应有的位置,为满足基本实验教学需要,将主要实验单独列出一门实践性课程,在两周内完成。例如,"活性污泥性质的测定"设计为综合性实验。不仅要求学生掌握几项污泥性质指标的测定方法,同时要求学生通过实验加深对活性污泥性能的理解。故提前两周让学生自己到污水处理厂采集活性污泥样本,在实验室亲手培养污泥和观察活性污泥生物相、掌握污泥的生长过程,提前直观"亲近"和了解活性污泥。在实验课程设计安排中首先完成计划开出必开实验项目,再逐步开设选开实验项目,不断完善实验设施并提高实验水平。由于新建专业实验室底子薄,基础弱,待逐步完善。目前已完成第一步计划建设,开设出综合性实验、设计性实验。我们将根据实际情况,力争开出更多,更适合应用型人才培养的实验。
4.提高学生工程设计能力。课程设计是课程教学的重要组成部分,是培养学生工程设计能力和创新能力的实践教学重要环节。水污染控制工程是一门工程技术课程,加强学生的工程训练是十分必要的。在污水处理工艺流程选择与设计教学中,采用资料分析、案例讲解、观看DV教学录像及构筑物和机械设备图片,把工程计算、图纸、构筑物、设备有机结合起来,引导学生合理选择工程流程和工艺参数、认真进行设计计算、按标准规范绘制图纸、使用标准化环保设备等,给学生灌输行业标准规范、工艺技术实用性以及技术经济性等工程理念,提升学生工程设计能力。为促进理论与实践相结合,在教学过程中注意把本学术梯队的科研成果、设计的优质工程以及教学研究的最新成果引入教学中,同时布置大作业,并在教学过程后期参观城市污水处理厂和工业废水处理站,改变传统的教师课堂讲学模式,实行讲授-参观-实践这一师生共同参与的教学模式,使学生通过课程设计、同步大作业计算,思考、消化并充分利用所学的知识,这些措施较好地解决了以前课程设计内容简单,联系实际不紧密,假题假作现象。
5.完善学生成绩评价体系。考试是检验教学效果的重要手段,在目前重理论轻能力的教育体制下,学生更多地把注意力放在期末考试突击上,不利于主动学习和对学习全过程的积极参与,难于体现教改的精神。对此,我们在学生成绩考核中强化了平时各个教学环节,降低期末考试成绩比例的措施(平时测验占10%,作业和实践环节占20%,小组讨论和课堂回答问题占10%,期末考试60%),激励学生重视和积极参与学习的全过程,将能力培养、知识传授和素质教育融为一体,调动学生主动学习的积极性;同时,积极组织人力进行试题库建设,严格执行教考分离;考试方式上推行半开卷模式,使学生对知识的掌握重在理解和应用。而不是一味死记硬背。为公正,全面,真实地检验教学双方的情况,试卷命题严格按照大纲的要求,并兼顾基础理论、基本技能、知识归纳能力和知识应用能力,达到教与学的统一。
四、结束语
当前,我国高等教育改革已步人深化教学改革,提高教学质量的新阶段。提高高等教育教学质量既不是一蹴而就的事情,也并非望而难攀的工作,关键要找准突破口。我们还将不断地吸取国内外的同行的教学经验与成果,从教学中的各个细小环节人手,不断改善我们的教学方法,提高我们的教学水平,培养出适应社会不断发展需要的高水平的创新人才。
参考文献:
[1]董志峰.互动式教学:高校课堂教学改革的突破口[J].甘肃政法学院学报,2002,(61):88-91,
[2]王丽萍等.水污染控制工程课程教学内容改革及其实践[J].煤炭高等教育,1999,(3):91-92.
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2016)01-108-02
Exploration on Teaching Reform of Water Pollution Control Engineering
Yan Hongyuan et al.
(School of Resources and Environment,Anqing Teachers College,Anqing246011,China)
Abstract:In order to adapt the new requirements of social development for talents,ways of teaching reform that were scientific development of syllabus,renewing and optimizing the content of the training,improving the teaching means and methods and reinforcing practical teaching was explored,so as to fully mobilize the enthusiasm and initiative of students and to improve overall teaching quality and to achieve the good teaching effect.
Key words:Water pollution control project;Teaching reform;Practical teaching
《水污染控制工程》是环境工程专业一门重要的专业基础课,也是环境科学专业的一门选修课,以及很多高校研究生入学考试的课程。该课程的教学目的是使学生系统了解和掌握各种污水处理的原理及工程技术理论,培养学生运用水污染控制理论知识解决生产和生活中废水处理的能力[1],为其从事科学研究、教学工作或独立担负专门技术工作的能力打下良好的基础。本文结合笔者多年来担任安庆师范学院环境科学与环境工程专业《水污染控制工程》课程的教学工作经验,进行了该门课程的教学改革和探索,以期不断提高教学质量,培养学生的实践和创新能力,以适应社会发展的新要求。
1 科学制定教学大纲
教学大纲是根据学科内容及其体系和教学计划的要求编写的教学指导文件,是介绍教学内容和实践环节,评估教育目标和教师职责的客观评估依据,对课程学习具有指导意义[2]。教学大纲要进行不断的调整和修订,调整学时分配和教学目标,以适应不同时期高等教育教学发展的要求。
我校采用的《水污染控制工程》课程教材是由高廷耀主编的“十一五”国家级规划教材[3],分为上、下2册。上册主要介绍排水管渠系统基础知识,下册介绍各种污水处理技术理论及工艺设备。据调查,很多开设此课程的学校包括我校在内,只讲授下册。事实上,上册很多基础内容如“排水系统基础知识”的学习,有助于学生更好地理解污水从哪里来,如何收集和输送,同时因其新颖且贴近生活实际,使得学生爱学、好学。此外,在进行实践环节课程设计时,诸如排水体制的选择、污水总量变化系数及污水量的计算等知识点都需具备上册的相关知识。鉴于此,在修订2010版教学大纲时,笔者将原来68个理论学时中的17个学时用于上册内容的讲授,同时对下册中比较简单的知识点进行了压缩和删除,从而使整个课程知识体系更加连贯完整,在进行教学时起到了事半功倍的效果。
2 更新优化教学内容
水污染治理技术的发展日新月异,而教材的更新又没那么快,这就要求教师要不断地更新自己的教学内容,通过多种渠道查阅资料,了解学科最新发展前沿与动态,把一些新方法、新工艺、新技术和新成果有选择地补充到教学内容中,扩展学生的知识面[4]。例如,间歇式循环延时曝气工艺(ICEAS)和改良型SBR,是新型的集约化程度较高的污水处理工艺,以及亚硝化脱氮工艺(SHARON),全程自养脱氮工艺(CANON),限制自养硝化反硝化工艺(OLAND)等,是近年来出现的新的生物脱氮工艺,可以把这些新工艺的原理和应用向学生作简要介绍,使教学内容能够不断更新、与时俱进。
水污染控制工程课程的特点是多学科交叉,内容繁杂,有相当多的教学内容涉及实际应用中的工程和设备知识,由于篇幅原因,教材中并未全部详细介绍。为了便于学生理解,强化学生理论和实践结合,有必要引入一些常用工程和设备知识。例如,在介绍格栅时,列出格栅设备多种型号,解释格栅命名的含义,在真正选择格栅时做到有的放矢;在讲授辐流式沉淀池时,辅助设备刮泥机的类型及结构原理应给予讲授,并补充单边、双边出水堰的作用和结构等内容,帮助学生看懂实际水厂沉淀池的出水结构;在曝气生物滤池中具有广泛应用的长柄滤头的作用和结构也要加以补充。通过实践发现,学生对这些书本中没有介绍的知识点好奇心很强,学习速度很快,教学效果很好。
3 革新教学手段与方法
正所谓“兴趣是最好的老师”,每个老师都希望能调动学生的学习积极性和主动性,培养他们的学习兴趣。课堂上,教师自身的语言运用、人格魅力当然重要,灵活多变的教学方法和教学手段也是制胜法宝[5]。首先,改变只采用板书讲解的传统教学方式,利用多媒体教学。虽然教师制作多媒体课件非常耗时,但生动、直观、形象的内容能充分调动学生的求知欲望和学习兴趣。教材中很多设备图都是平面图形,学生反映看不懂,可采用立体的剖面图、内部构造图和实际工艺图向学生展示。例如对于教材上册的顶管施工法,播放一张施工图片就能说明全部问题。其次,水污染控制工程课程设计的构筑物计算公式较多,还有一些公式对于学生来说理解很困难,比如旋转布水器、生物转盘、氧化塘的设计计算等。老师在讲授过程中,要将公式的推理过程给学生讲清楚,要让学生明白公式的来龙去脉,从而能够帮助他们理解、记忆和应用这些公式。再次,多采用互动式教学。高等教育的目的之一是培养学生良好的思考和学习能力[6],课堂讨论能促进学生思考问题和解决问题,课堂提问则能督促学生认真听讲。总之,多种教学手段与方法并不是一成不变,不断革新改进是为了在课堂上吸引学生的注意力,保证良好的教学效果。
4 加强实践教学环节
水污染控制工程是一门实践性要求较高的课程,必须加强实践环节[7],通过实践将课堂所学的理论知识与实际结合起来,才能学为所用,促使学生真正掌握水处理的工艺和技术。该门课程的实践教学环节包括认识实习和课程设计2个部分。
4.1 重视实习 认识实习是带领学生走出课堂,走进水厂。我们选择安庆市首创污水处理厂和安庆市自来水公司第三水厂作为主要的实习基地。在污水处理厂,改进A2/O工艺、二沉池、污泥浓缩池等构筑物实际的布置形式开拓了学生的眼界和思路;同时,我们还拓展了安庆石化污水处理厂、安庆市菱湖涂料污水处理厂等具有代表性的工业废水处理厂作为实习地点,使学生的注意力不局限于生活污水。在实习现场工程师与指导教师分别介绍污水处理厂主要构筑物结构、参数、运行情况、可能遇到的问题及解决措施等,学生对不理解的部分进行现场咨询以此提高认识实习的效率。此外,我们还邀请环保公司和设计院的优秀工程师给同学们做讲座,在演讲过程中,这些工程师们深厚的专业知识和丰富的实践经验不仅拓展了学生的工程视角,而且极大地促进了学生的专业兴趣和认同感,起到了极好的实习效果。
4.2 课程设计 课程设计是实践教学的重要一环,它是连接基础知识、基本理论学习和生产实际的纽带和桥梁,是解决环境工程专业学生动手能力的有效途径[8]。在课程设计中,教师布置多个题目,学生可以自由选择,每个学生根据学号不同处理的水量也不相同,避免了抄袭现象。在课程设计之初,指导学生学习污水处理的相关设计规范,查阅工程设计手册[9];并利用网络、图书馆、图书等多种渠道系统地查找资料,通过独立思考,学生最后能独立完成污水处理厂主要处理构筑物的设计布置、工艺选择、设备选型、技术参数等。在此过程中,理论课程与实际相结合,学生将所学知识串联应用到设计中,锻炼了学生的工程实践能力。
5 结语
随着社会经济和水处理技术的发展,《水污染控制工程》这门课程无论是在理论上还是技术上、方法上都在不断进步与发展,高校要培养出更多复合型、实用型、开拓创新型的人才,就必须进行提升教学效果方面的探索。在课程教学过程中,通过科学制定教学大纲,及时更新教学内容,改革教学手段与方法,同时在实践教学环节加强学生的实践技能训练,注重与理论课紧密结合,积极创新教学,显著提高教学效果,为提高环境专业的学生综合素质、增强适应社会市场经济和解决实际问题的能力奠定基础。
参考文献
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[2]张兰河,贾艳萍,张瑛洁,等.水污染控制工程课程的教学改革与实践[J].东北电力大学学报,2013,33(4):82-84.
[3]高廷耀,顾国维,周琪.水污染控制工程(上、下册)[M].3版.北京:高等教育出版社,2007.
[4]梁淑轩,秦哲,李占臣.可持续发展背景下地方性大学环境工程专业人才培养之思考[J].大学教育,2012,1(7):6-7.
[5]冯景伟,陈慧,袁守军,等.给水排水工程专业工业给水与废水处理课程教学改革初探[J].宿州学院学报,2011,26(8):118-120.
[6]于常武,冯世红,单凤君,等.环境专业人才工程能力培养体系探索与构建[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2015,17(3):102-104.
2.“水污染控制工程的教学”思路一
将“水污染控制工程”教学内容顺序适当调整,从基础理论到工艺流程再到实际应用,环环相扣,使学生从专业知识薄弱到专业知识丰满,直至理论与实际融会贯通。
在教学中,原本是根据书的目录从前至后,按部就班的讲解。但随着教学工作的深入,开始打破顺序的界限,按照知识的顺序讲解,教师本身的思路更流畅,学生的理解更深入,课堂听讲也更加专注了。专注的原因在于知识的环环相扣、环环相通,每个知识之间没有空档。例如,在“活性污泥法”的章节中,如果按照目录的顺序讲也是合理的,但要让学生像听故事一样有兴致听下去的话,教师本人至少也要入境才可,所以课程的内容的连贯性至关重要,也可以说要像故事情节一样自然发展,这样的课堂,才会出现学生自愿竖起耳朵、全神贯注的听课。因此,首先讲解什么是活性污泥,活性污泥的基本流程,在整个水处理工艺中所处的位置,活性污泥降解有机物的过程与机理,这样,让学生有了一个点与面、基础与实际的认识,然后明确在活性污泥这一方法中只要涉及的问题有三:一是活性污泥的主要物质是微生物,此处结合“污染”控制微生物学加以强调;二是处理对象――有机废水,三是活性污泥法工艺必备的条件――曝气设备。然后给学生详细介绍各种曝气设备特点、功率、适用于哪类污水处理厂,并配以插图介绍,使学生在感官上增加认识。于是,学生的思路更清晰了,有的放矢,重点突出。“活性污泥法”的基本知识的介绍还在延续,介绍活性污泥法的曝气反应池以及各种形式的活性污泥法工艺,再配以处理厂实例照片,以弥补流程图所带来的缺乏空间感,然后再向学生讲解活性污泥法工艺所涉及的相关参数以及除去有机污染物的工艺设计,很多学生面对计算题手足无措,不知从何下手,那么,应该为学生清晰的说明工艺设计中涉及的所有计算要求,均来自工艺正常运转时的参数指标,也就是说,工艺的设计要为工艺运行服务。很多学生对运行参数不重视,甚至觉得只是参考值,但这些数值恰恰是为工艺设计提供理论基础,每每遇到此,都要向学生强调其重要性。至此,活性污泥的大部分内容都已讲授,那么与它密切相关的还有生物脱氮除磷、膜生物反应器以及二沉池,这几块内容二沉池要在活性污泥法后面紧接着讲述,要让学生知道,二沉池是活性污泥法的一部分,有些学生认为二沉池无关紧要,是个可有可无的工艺。最后向学生讲解生物脱氮除磷、膜生物反应器的内容,这一内容是当前水处理最为热点的内容,在这一内容里,把基础理论研究的部分介绍后,将前沿知识传授给学生,教师需要查阅大量相关资料以补充书本滞后的不足。所以,“活性污泥法”这一章节讲授结束后,要让学生有像看完电影一样的欣赏感觉,那么,这样的教学方式才能学生喜欢,才能有对专业知识进一步加深的愿望。
3.“水污染控制工程的教学”思路二
前面叙述的是一个章节内容,下面分析一下“水污染控制工程”整体的教学。
在整体教学中,首先讲解污水水质和污水出路,然后介绍污水的物理处理,紧接着介绍污水的化学与物理化学处理,接下来讲解污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础,基本理论都介绍结束后开始讲解主要方法:活性污泥法、生物膜法、氧化塘、污水厌氧生物处理,在这阶段后,给学生理顺思路,总结前期知识。最后讲解污水回用与污泥处理与处置,在课程结束时讲解污水厂的设计,把前面的知识在这一部分重新利用编辑,增加教学的实用性与趣味性,提高学生的运用能力。另外在课程讲授中应着重对工业废水处理方面给以适当的补充[3],重点介绍典型行业的工业废水的来源、污染物的产生与排放。讲授过程中充分结合基础性知识、相关学科的知识,启发学生思维,培养学生综合运用知识分析问题、解决问题的能力。
4.“水污染控制工程的教学”思路三
增加提高师生互动情节,提出一个小问题,让学生到讲台上为学生讲解,可以一问一答,消除了老师提问的紧张感,使课堂学习气氛活跃。教师从中发现学生难以解决的问题后,开始以教师为讲授主体,采取突出重中之重的重点和一般重点的教学方法来完成教学环节[4],将涉及的章节内容精练的讲解,并着重讲解课程的主要内容,再针对大家提出的问题有的放矢的分析,于是,学生的疑问解开了,课堂的内容学生都理解了,教学在轻松的环境中进行,知识在轻松的环境中掌握,即培养了学生的表达能力,也提高了学生的学习效率[5]。
5.教学内容的提炼与延伸
二、教学方法及手段改革
2.1采用启发式教学,提高学生学习兴趣
为了增强课堂上学生与老师的互动性,充分调动学生的积极性,我们采用了启发式教学。例如,在讲授新的工艺理论知识之前,先给学生看一些水污染的照片(选自网络新闻热点污染问题图片),启发学生可以想出什么办法达到处理目的又能保护环境,学生们兴致勃勃提出各种各样方法,如何确定出最佳方法呢,学生在思考的同时,抛砖引玉出本堂课的授课内容。通过引出实例问题,引起学生的兴趣,学生容易接受,也不易遗忘。
2.2走出课堂,走进现场教学
以往,水污染控制工程课程的理论教学与实践教学是分开进行的,学生在学习该门课程前先进行认识实习,课程结束后组织学生进行生产实习,大三第二学期进行几个月的毕业大实习。这几种形式的实习与课堂教学之间时间相隔较长,学生所见所学很容易遗忘,在实习中不能很好的用理论知识去解释和解决实际具体问题,从而降低了课程学习效果。现在,我们与周边和当地的企业、环保公司建立了稳定的实习基地,采取随时需要,随时实习,事先做好实习计划,将课堂搬进污水处理现场,并聘请他们的工程师进行现场实地教学。这种身临其境的教学方法,让学生感到晦涩难懂的知识点,到现场后变得容易理解了,而且印象深刻,达到了事半功倍的效果。
2.3传统教学与现代信息技术教学相结合
传统教学方式,教师在讲台上一边讲授,一边书写板书,学生在下面记笔记,遇到图形时,板书不能反映出图形的空间结构,学生很难想象。此外,该门课程涉及的基本原理、基本方法较多,一味的讲授,内容枯燥,学生易疲倦,出现注意力不集中,导致教学效果不佳。随着现代信息技术的发展,多媒体教学越来越多地应用于课堂教学中。多媒体教学可以集文字、图像、动画、声音于一体,把相关的内容和图像生动、直观地投影到屏幕上,通过声、光对信息的传递触及学生的多种感官,使整个教学活动在生动、直观、形象中进行,这样就有利于提高学生的求知欲望和学习兴趣。然而,全程进行多媒体的播放与讲授,老师与学生之间缺乏有效互动,而且学生长时间面对高亮度的投影屏幕,易造成视觉疲劳,从而降低学生学习的兴趣,影响教学质量。因此,我们将传统教学与多媒体教学相结合,对于公式推导及工艺设计、计算部分,采用传统的板书;对于工艺流程、基本原理、构筑物、技术方法应用等采用多媒体教学。通过对学生发放问卷调查,发现学生对改革后的教学方法较满意,既提高了课堂教学的生动性、直观性,又便于理解和记忆。
三、课程考核评价方式改革
水污染控制工程是一门应用性、实践性很强的专业课程。为了突出学生的应用能力,分析解决问题能力,我们对该门课程的考核评价方式进行了改革,平时成绩占10%(包括课堂提问、考勤、学习态度),课程设计作业占20%,实验成绩占30%(包括实验操作和实验报告单),期末考试成绩占40%。通过考核评价方式的改革,增强了学生学习的积极性,提高了学生的操作和设计技能,学生的综合素质提高了。
我国的高等学校依据人才培养类型的不同可分为三种基本类型,即综合性研究型大学、专业性应用型多科性或单科性大学或学院、职业性技能型高等院校[1]。其中,第二类高校主要目标是培养应用型人才,这类高校构成了我国高等教育体系的主体部分。21世纪初以来,应用型人才已经成为了我国普通高校人才培养的核心任务[2]。随着我国“科教兴国”和“创新型国家”战略的深入推广和实施,进一步要求作为发展核心驱动力的高校更必须将应用型人才,尤其是应用型创新人才培养,作为本科人才培养的首要目标和主要价值取向。国发(2014)19号文《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》中明确指出,采用试点推动、示范引领等方式,引导一批普通本科高等学校向应用技术类型高等学校转型,重点举办本科职业教育,招生、投入等政策措施向应用技术类型高等学校倾斜[3]。由此可见,基于应用型创新人才培养目标的本科教育是当前高校教学改革的重点和必由之路,也是第二类非研究型本科高校发展的重要机遇与挑战。应用型创新人才培养目标在高等院校中的实施具体到不同的学科或专业就需要结合专业自身的特点来进行布局或安排,不可能采用统一的模式。环境工程类专业是我国很多高校的主干专业,截止2017年全国开设环境工程专业的高校数量为330所,大多数工、理、农科高校都设有该专业,其中不少高校还将其作为重点专业[4]。在环境工程专业中,水污染控制工程课程属于专业核心课程,对培养学生专业能力和素养具有举足轻重的作用。因此,结合环境工程专业自身的特点,探讨基于应用型创新人才培养目标的水污染控制工程课程教学内容和方式的改革具有重要的实际意义,它对环境工程专业课程体系教学改革具有重要的指导作用。
1专业及课程特点分析
水污染控制工程是环境工程专业的一门专业核心课程,是一门工程应用性非常强的学科,同时也是一门涉及数学、物理、力学、化学、生物等学科交叉的课程[5-6]。本课程主要内容包括废水的物理处理、物化处理及生物处理等方法的基本理论、工作原理及设计计算。课程重视环境工程设计的实践性,提高学生分析和解决问题的能力。随着2015年《水污染防治行动计划》及一系列配套政策文件先后出台,水污染防治成为我国环保领域的重大政策举措。国家对高素质环保人才的需求日益迫切,如何使学生在扎实掌握水处理理论知识的基础上,进一步提高学生的实践能力,使学生做到“能处理、会设计”,这将是水污染控制工程教学的重要任务。
2课程教学改革探讨
2.1理论教学改革
目前大多课程教材是针对废水中污染物不同的存在状态,分别介绍其去除的原理及设计计算。这种教材编写形式系统的介绍了污水处理过程中各操作单元技术,有助于学生良好的掌握污水处理的基本理论知识,但是学生解决实际问题的综合能力得不到锻炼。实际上废水里面的污染物的形态多种多样,学生面对这些废水选择相应的处理工艺时,感觉难以入手。学生对于知识的结构成“块状”,不能系统的串联起来。为了避免上述问题,提高教学效果,适当地压缩污水生物处理原理等在《环境工程微生物学》课程中涉及到的知识,在讲授污水处理原则的基础上,增加许多不同类型废水的工程计算实例,使学生在解决问题、分析问题的过程中提高工程能力,让学生做到“能处理、会设计”。《水污染控制工程》教学内容信息量大,由于课时限制,老师讲授进度较快,学生在课堂上没有足够的时间进行理解、消化和吸收。为了解决这个问题,我们对多媒体课件上的文字进行精简,突出重点内容,对于难理解的如氧化沟工艺、UASB工艺等的基本结构和流体运动状态,采用flash的手段进行教学,使学生能够直观形象的了解此部分内容。老师授课时,遇到较难或者信息量较多的部分,有意识的放慢讲解速度,让学生有充分的时间理解和做笔记。其次,每周设有固定的答疑时间,课后帮助学生解答学习中遇到的各种问题。
2.2实践环节改革
(1)强化设计能力培养。通过设置的《水污染控制工程设计》课程设计,以工程应用为背景,培养学生工程意识,训练学生的工程设计能力。课程设计以小组为单位,根据老师给出的设计任务书,在老师的指导下进行废水处理工程设计,包括选择废水处理工艺,编制废水处理设计计算书,绘制废水处理构筑物及工艺设计图纸,通过这些练习可以增强学生对所学理论知识的掌握和灵活运用的能力。(2)加强综合性和设计性实验教学。在传统的水处理实验教学中,都是将水处理的各个实验分开进行验证性实验,用以加深学生对污水处理技术基本概念、基本原理和基本方法的理解[7],但是却缺乏系统性和连贯性,为此我们开设了《环境工程综合实验》课程,让学生根据自己在《水污染控制工程设计》课程上设计的污水处理流程,做小试实验,验证设计的合理性。虽然这门课程的开设使专业需要负担的教学经费较多,但是却取得了非常好的效果。学生可以根据实验结果,直观看到自己设计中存在的问题,加以改正,对学生知识的巩固起到了非常好的效果,赢得了学生的高度评价。(3)增加多元化的现场教学。除了让学生进行综合设计性实验以外,我们还为尽可能的为学生安排现场参观实习,就近安排学生到生活污水处理厂、工业废水处理站等现场实地了解和学习各种污水处理工艺流程、处理设施的工艺参数和运行参数。(4)开展专题报告会。邀请水务企业总工、技术总监等实践经验丰富的高级工程师为学生介绍他们所在环保领域的发展动向、普遍存在的技术问题及解决措施等,让学生更好地理解课程专业知识是如何与实际应用相结合的,通过与专家的互动提升学生的专业热情和对专业发展动态的理解。(5)组织参加行业会展。2016年广州环博会期间,我们组织学生进行了现场观展,取得了较好的效果。学生普遍反映,在参观的过程中,通过现场近距离参观、交流的方式,极大的促进了他们对现代水处理理论与技术的理解,现场的各种展览模型也引起了他们的极大兴趣,大部分学生都通过观展确定了自己感兴趣的专业方向,激发了主观学习动力。(6)广泛联系企业开展生产实习。以学生就业为导向,广泛联系企业开展与实际岗位操作相结合的生产和毕业实习,加强工程训练,这也有助于学生在毕业进入工作岗位后,大大缩短实习时间,尽快进入工作状态。
3结语
水环境保护事关人民群众切身利益,事关全面建成小康社会,事关实现中华民族伟大复兴中国梦。当前,我国一些地区水环境质量差、水生态受损重、环境隐患多等问题十分突出,影响和损害群众健康,不利于经济社会持续发展,这就需要有更多的合格污水处理人才。高校作为培养此类人才的机构,应当积极探索改革教学方式和方法,激发学生学习的兴趣和积极性,努力提高学生的能力,有利于为社会培养高素质的环境工程技术人才。
参考文献
[1]潘懋元,石慧霞.应用型人才培养的历史探源[J].江苏高教,2009(1):7-10.
[2]刘建国,黄顺年.应用型创新人才培养:问题,原因及对策[J].当代教育理论与实践,2013,5(3):39-42.
[3]中华人民共和国国务院新闻办公室.国务院关于加快发展现代职业教育的决定[OL].
[4]张焕祯,匡颖,王智丽,等.环境工程本科人才需求与教育教学改革研究[J].环境工程,2013(s1):685-687.
[5]孔惠,陈家庆,周翠红,等.水污染控制工程课程教学与专业人才培养模式探讨[J].化工高等教育,2009,26(2):34-37.
1前言
在环境工程众多核心课程中,“水污染控制工程”是一门重要的专业必修课,具有很强的实践性和应用性。随着社会对工程应用型人才需求的不断调整,传统的“教-学-考”评价体系已不能适应新型人才培养模式的要求,如何提高教学质量及如何客观有效的评价课程的教学效果,使学生做到“学有所获、获有所用,用有所成”,已成为必须高度重视的问题。
2OBE评价体系的内涵
基于学习产出的教育模式(Outcomes-basedEducation)是一种于20世纪80年代在北美发展起来的有较强影响力的教学理念。OBE评价体系是以学习产出驱动整个课程活动的系统,它有着包罗万象的方式和灵活性,可以被设定成很多形式以满足不同地域教育的需要。评估学习产出是OBE教育模式十分重要的环节,而这恰恰是国内高校较为薄弱的一环。OBE教学评价体系通过明确培养目标、构建培养体系、确定教学活动以及实施各种教学评估策略等,使学生在完成学习后能真正掌握所学专业相关知识和技能。
3OBE与传统评价体系的对比
评价不仅是把关教学质量的重要环节,同时也是教学内容的延续。与传统评价体系相比,OBE评价体系将重点从投入转为成效;从教师教转为学生学,而其关键点是明确标准。
4OBE评价体系在“水污染控制工程”教学中的具体应用
本课题组将OBE评价体系引入到“水污染控制工程”教学中,从“学生评教、教师评学、检查评估、社会评价”四大模块开展综合评价,并分别设定权重为25%、40%、10%、25%,最后进行综合评分,从而建立一种“以学生为中心,以成果为导向”的良性循环评价体系。
4.1学生评教
学生在课程进行中,对任课教师的讲授、辅导、作业批改、讲评、实践指导等各项教学活动作出综合评价,并从客观角度以定性或定量的评价方式将结果反馈教师或相关管理人员,作为教师及时改进教学方法和管理部门考核教师的重要依据。“水污染控制工程”是一门运用性极强的专业课,因此,其评价标准就是从学生角度出发,自我评估对教师所开展的各项教学活动是否能理解、掌握、运用及其程度。例如,能否根据所学知识,对实际生活中某一类废水提出切实可行的治理方案,并进行工艺设计。
4.2教师评学
(1)多角度综合评学。教师从课堂、实践、实验、素质等多角度综合评学。课堂评估由出勤、师生专题讨论、《案例分析》大作业、个人课堂表达等构成。实践主要包括污水处理工程认识实习、排水管网课程设计、污水处理课程设计等,其评估由实践效果、操作技能水平、设计成果的质量和合作任务的表现等构成。实验主要包括污水处理基本实验、综合性开放性实验、创新性实验等,其评估由专业知识的掌握、实验操作、使用设备和仪器、分析和解决实际问题、实验设计和科研、创新思维、团队合作、数据处理和结果分析等能力构成。素质评估由环境科技创新实验能力、课外实践基地考察、名师座谈交流活动、创新成果、科研论文、科研总结报告、参与各级大学生创新性实训项目、节能减排大赛、环保创意大赛等构成。(2)多时段综合评学。教师从课前(预习、查阅污水处理文献和设计规范及标准等)、课中(出勤、师生专题讨论、个人课堂表达和课内互动表现等)、课后(大作业、实践、实验、素质等)、期中(阶段性考核、大作业等)、期末(考试、课程设计等)等多时段综合评学。
4.3检查评估
严格按工程教育专业认证与华盛顿协议的相关标准开展评估。工程教育认证标准主要包括通用标准和专业补充标准,根据其标准体系设置相关教学活动,并以培养各类工程师(如:环保工程师、给排水工程师等)为根本出发点,做到“以评促教,教评结合”。
5结语
OBE评价体系是以“学习产出”驱动整个课程活动的系统。将OBE评价体系运用于“水污染控制工程”教学中,是一次大胆的尝试和创新,能够有效调动学生的积极性与创造力。虽然具体做法各有不同,更需要在实践中逐渐反馈调整和优化完善,但只有不断尝试与创新,才能让教师与学生形成良好的互动循环,教学质量才能有一个螺旋式的上升。改革不是“缝缝补补、遮遮掩掩”,而是“大刀阔斧、勇于创新.
参考文献:
一、课程设计
1.课程设计思路
通过对大庆市区附近石化企业调研,确定污水处理工工作岗位职责;根据岗位“应知应会”水平选取典型工作任务;将典型工作任务与理论知识相融合,设计若干学习任务单元;以学习任务为驱动实施课程教学。新构建的课程内容,是按照工作任务来序化知识,将理论知识与实践技能融合,形成“以工作任务为驱动”的课程体系。
2.教学内容的重组
教学内容设计成3个模块,每个模块有若干学习任务单元,每个学习单元作为一个项目,由若干的工作任务来完成。通过完成相应的工作任务实现实践技能和理论知识的融合。
理论教学内容的选取,加强各处理技术单元的基本原理、处理设备操作和运行管理知识的讲授;实践教学内容的选取,注重对学生综合应用能力的训练和创新意识的培养。重点是污水处理工艺调整和操作,解决工艺设备的基本维护和故障判断及排除问题,同时要求学生能够看懂图纸,掌握在线仪表相关操作知识等。
本课程设计倡导“过程导向、任务驱动、内容序化、技能延伸”理念,将典型的污水治理项目引入课堂,将水污染控制的常用技术贯穿到相应项目中,同时将技能学习延伸到校外实习基地、工作现场、实现教学做一体化。
二、课程教学实施
教学程序依据典型工作任务完成过程中,所经历的“资讯、计划、决策、实施、检查、评价”6个步骤进行,符合学生循序渐进的认知心理顺序。如“活性污泥运行参数控制”的教学设计:
三、课程改革体会
1.理实一体化校本教材的开发
教材编写应围绕课程设计的工作任务开展,注重实用性和可操作性,理论知识应服从实践教学的需要,理论应浅显易懂,简洁明了。
2.教学过程的有效设计
“理实一体化”教学的关键在于理论与实践的穿行,在教学实施中,其教学尺度很难把握,过多操作,又类似于实验课。在教学过程中如何适时的穿插录像、动画、挂图、板书,教师的备课工作量很大且必须较为周密的计划与时间安排,否则教学尺度一旦把握不准,就难以达到一体教学的要求。
3.学生主观能动性的开发
“理实一体化”教学模式,使学生获得分析、思考、和解决问题以及团队协作能力,这些能力是学生未来的工作和生活中真正需要的。
4.教师技能水平的提高
“理实一体化”这种教学模式的开展,需要教师获得更多的现场实践经验,教师要逐渐形成“一专多能”的知识结构才能胜任新形势下的教学要求。
5.评价体系的建立
本课程在“理实一体化”教学效果考核中,强调基本技能的培养。通过实操,学生是否获得初步的、准确的操作技能;理论知识考核,通过汇报和测试掌握学生基础知识水平。
“理实一体化”作为一种教学模式,对教学质量、教学效果的提高起到了很大的作用,但在课程改革过程中也存在着教材编写水平有限,设备配置不完善、评价体系不全面等诸多困难,这些都有待于我们在深化教学改革过程中,不断探索、不断克服、不断完善。
参考文献:
[1]姜大源.世界职业教育课程改革的基本走势及其启示――职业教育课程开发漫谈[J].中国职业技术教育,2008,(27):7-13.