水污染控制工程课程案例式教学方法的设计与实践

水污染控制工程课程案例式教学方法的设计与实践

郭茂新^[1]　孙培德^[2]　楼菊青^[3]

（浙江工商大学环境科学与工程学院）

摘　要：大学专业课程的教学，是一种有计划、有目的、讲求实效的师生双边活动。传统的教师讲、学生听，填鸭式、满堂灌，忽视了学生的参与和能力训练。这种教师单向授课的教学方法，难以激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性、主动性。本文对水污染控制工程课程案例式教学方法的创新和改革进行了探索。案例式教学是一种内化教学目标、倡导师生互动、培养学生学习能力、提高教学效果的好方法。

关键词：水污染控制工程；案例教学；理论联系实际

提高教学质量和效率是课堂教学追求的永恒的主题。大学课堂教学，尤其是专业课程的课堂教学，应该是一种有计划、有目的、有针对性、讲求实效的师生双边活动。但传统的课堂教学方法是教师讲、学生听，填鸭式、满堂灌，忽视了学生的参与和能力训练。这种教师单向授课的教学方法，难以激发学生的学习兴趣，无法充分调动学生的积极性、主动性和创造性。因此，积极探索新的教学方法，优化课堂教学，提高教学的针对性和有效性，提高课堂教学水平，已成为教师面临的首要任务。我们水污染控制工程课程组结合多年的本课程教学经验，进行了“水污染控制工程课程案例式教学方法的设计与实践”方面的创新与探索，力求让学生掌握水污染控制基本理论、基本知识，接触废水处理工程设计的技术核心，提高工程设计和工艺创新的能力。

一、精心设计课堂教学活动，内化教学目标

水污染控制工程是环境工程专业的核心课程，以物理、化学、微生物学、化工原理等课程为理论基础，用工程学的方法研究控制水体污染的途径以及废水处理的工艺和工程技术，是一门理论性、工程实践性很强的课程。通过该课程的教学，要求学生了解水污染控制途径，熟悉废水处理工艺及原理，掌握废水处理工程设计方法，了解本学科领域发展的前沿，具有从事水污染控制领域的科学研究和工程设计的能力。同时，该课程又是多门学科相关的交叉科学，涉及的知识面广，概念繁多，综合性强，应用广泛。学生普遍反映本课程内容宽泛、难理解，抓不住重点，因此，如何通过课堂教学，使学生掌握教学内容，实现本课程的教学目标，需要我们在教学过程中不断进行教学方法的创新。

教学方法是为实现教学目标服务的，受教学内容的制约，需要教师根据具体的教学目标和特定的教学内容来选择。因此，教师在课前必须明确本课程的教学目标，分析应采取什么教学方法才能够最有效地达到目标，并以此组织课堂教学。最有效的教学方法应该能够在课堂上充分调动学生的注意力和积极性，发挥学生的主观能动性，使学生全面参与到教学活动中来，实现教师与学生的双向交流。这不仅可提高学生学习的效率和质量，对老师思维的开拓也具有积极的作用，真正实现教学相长。

水污染控制工程具有很强的知识性、技术性、综合性和实践性等特性。课程内容主要包括：排水系统及管道的设计、废水处理单元操作技术、废水处理厂的设计等三个方面。因此，讲授这门课程首先要对三个不同的部分进行肢解，分析不同章节的重点、难点和主要框架，然后有针对性地理论联系实际组织教学，这样就可以提高学生的学习兴趣，达到预期的效果。我们在水污染控制工程课程教学计划中，提出如下教学指导框架：

课程内容与目标—三个教学单元—教学单元问题设计—学生自学、思考问题—课堂问答、讨论—知识点讲解—案例剖析—提出工程问题—讨论设计思路—形成设计方案—总结设计方法。

明确课程内容与目标，划分教学单元，是在教学过程中首先给学生一个清晰的轮廓，对课程的教学大纲、教学内容进行分析说明，让学生了解课程学习的知识体系和教学目标。然后通过自习、思考、讨论，使学生掌握一般理论性内容和专业知识，培养学生自学习惯，提高自学能力。通过案例剖析，培养学生综合分析问题和解决问题的能力。教学过程灵活应用多种教学方法和手段，讲授与自学、讨论与交流、现场参观与案例剖析相结合。在教学过程中结合生活环境中遇到的实际水污染问题，与同学们共同探讨切合我国实际的水环境治理的方法，激发学生学习本课程的兴趣。同时将水处理基础理论贯穿在互动的教学过程中，使教学过程既有理论分析，又有实际问题探讨，把学习变成充满乐趣的探究，内化了课程教学目标。

二、培养学生的自学习惯，提高自学能力

爱因斯坦曾指出：“再没有什么比那种毫无想象力的灌输式、经院式教学更令人窒息和毫无价值了”。我们从切身的教学实践中深切体会到：教学过程实际上是教师有目的地向学生传递教学内容，培养学习能力的过程。在课程教学中，不顾具体内容，千篇一律地用同一种教学方法，会使学生对教学产生厌倦，甚至感到索然无味，挫伤其求知欲、主动性、积极性，进而严重影响教学效果。目前的课堂教学，往往以教师为中心，教师主体设计教学内容、准备教案，讲解教案内容，学生则只是在课堂上被动听讲，机械接受。这不仅无法产生学习的兴趣，掌握所学的专业知识，而且不利于科学思维的培养、自学习惯的养成，效果较差。教师在对课堂教学内容进行提问时，常常出现这种情况：老师一提问，先是一片寂静，接着是刷刷的翻书声，老师的提问往往得不到很好的回应。这种尴尬局面的出现，与现行的课堂教学方法极有关系。

我国正处在新型工业化道路上，面对日新月异的经济社会发展，只有构建一个学习型社会，才能应对变革。所以，大学毕业生必须具备继续学习和发展的能力，掌握自学方法，养成自学的习惯。我们在开展案例式教学过程中，将培养学生的自学能力，养成自学的习惯，作为重要的环节。

水污染控制工程案例式教学过程，突出了学生学习方式的变革。倡导学生自主学习、主动参与、乐于探究和勤于思考，培养他们主动获取新知识的能力。因此，案例教学活动可以让学生在轻松的环境中，更加深入地思考问题；让学生掌握知识的同时，体会过程与方法的重要性，培养分析问题和解决问题的能力。具体方法是根据课程的知识体系，将课程内容设置成三个单元，每个单元设计出一系列的问题，课前布置学生做好预习，要求学生在预习中思考预先设定的问题。这些问题主要是根据教学内容提出的一般理论性问题，带有普遍性特点的知识。在课堂上通过这些问题抛砖引玉，鼓励学生提出问题，深入讨论，营造教学互动的气氛；同时鼓励学生课下到图书馆等查阅资料，总结提高。这样大大减少了教师讲解一般性内容所花费的时间，使他们可以在重点问题上得到重点的讲解，利于学生全面了解水污染控制技术的知识体系，掌握课程内容，接受自学方法的训练和熏陶。在水污染控制工程课程的教学中，大部分学生做了课程笔记，其中有自学思考内容、讨论内容、总结内容等，说明学生开始养成记笔记的好习惯。

大三的学生已经具备了较强的公共基础理论和知识，在案例教学实践探索中，设定的课程教学内容、教学目的，学生可以通过教师的适当指导，通过自行学习和互动式讨论来实现。这是一个养成自学习惯、培养学习能力的学习过程，它弥补了教师单向讲授的不足，学生真正成了学习的主体，教师只是一个指导者。通过这种教学方法的实施过程，各个目标得以分步落实，有利于学生养成自学的习惯，促进他们主动获取新知识的能力和创新意识。

三、理论联系实际，倡导师生互动

通过水污染控制工程精品课程的建设以及多年的教学实践，我们认识到运用理论联系实际的教学方法来阐释教学内容非常必要，在课堂上理论联系实际，才能发挥最佳教学效果。现在由于大多数高校专业教师缺乏实践经验或实际部门工作经历，他们常常感到在讲课时无法理论联系实际。同时，由于社会能够接纳大学生参加社会实践的机会非常有限，学生在认知实习和生产实习的教学过程中往往只能局限于现场的参观考察，难以进入实际的生产岗位，实习课程的实际效果受到很大程度的影响。这直接影响学生学习的兴趣和专业理论课程的教学质量。如何在教学中恰当地处理好理论知识与实际的紧密结合的问题，需要认真研究，积极探索。实现理论联系实际，努力为学生创造良好的学习环境，给予学生更多的思考及参与机会，可提高学生对课程的兴趣，提高学习效果和质量。

案例教学法通过对工程实际案例进行剖析来组织教学，注重联系国内外水污染控制技术发展的实际，以工程设计材料和录像等资料组织直观教学，深入浅出，同时在课堂上结合学生认知实习参观过的实际工程，融入老师自己的工程经验和研究取得的成果，学生可具体地认识工程实际情况。

俗话说，“百闻不如一见”。案例教学可以将课程教学现场和参观有机结合。将参观内容与课程案例教学紧密联系，可以避免专业理论课程的教学与认知实习、生产实习的分离和脱节。在课程教学期间，组织对污水处理厂的参观实践活动，可以增强学习的直观性，最大限度地调动学生的求知欲，有利于他们将课程基本知识与工程实际情况联系起来。尽管由于经费等条件限制，我们不能组织学生到远离城市的污水处理厂进行实践，但就近考察几个典型的、不同类型的污水处理站还是可行的。现场参观使教学内容更形象、生动，在这种真实的情景中进行教学训练，有助于提高学生对教学内容的理解和记忆，调动学习的积极性，发挥了学生的想象力和主体作用。教师不仅可以现场回答学生提问，还可以在课堂组织讨论，通过认识现象发现问题，分析工程设计的成功经验以及存在的不足和解决办法。

案例教学是一个互动的过程，可以使学生参与到教学活动中来，激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性、主动性，促进学生掌握知识和提高能力，发展创新性思维。在课堂时间的控制上，认真划分讨论、授新与总结的时间比例，并且细化讲授、板书和其他的教学活动的时间安排，结合所学内容，有计划、有针对性、有目的地进行实例教学，把知识点讲清楚、讲透彻。例如，在讲“混凝处理”内容时，以实际废水处理的案例演示展开，事先准备含铬电镀废水水样及处理废水用的化学药剂和器材，课堂上现场操作实验，让学生直接观察实验现象。同时设计了诸如实验效果的影响因素有哪些，主要因素是什么，如何控制等一系列问题，引发学生的思考与讨论，并进一步引导学生去探究混凝过程的机理，深化理论知识。教学过程中，同学们表现非常活跃，甚至还向老师提出了一些新问题，收到了很好的教学效果。

四、有利于知识的综合掌握和能力的培养

水污染控制工程课程教授关于废水输送与单元处理技术，如何将这些知识转化为解决工程实际问题的能力是本课程教学中需要解决的课题。为了保证案例教学的有效性，案例的选题应遵循相关性、普遍性、系统性的原则。

相关性就是所选择的设计案例必须是与本课程教学内容密切相关的，且是实际工程的设计课题。选择的实际工程设计案例，同时要体现出专业基础与专业理论知识的综合应用，这样可使学生进一步去温习、掌握专业理论知识。案例的分析讨论过程，就像一个设计项目组在工作，教师是项目组长，全体学生是项目组成员，师生都全身心地投入。通过案例教学，学生们很好地掌握了水污染控制工程的基本理论、基本知识，弄清了各种单元技术的不同特点和内在联系，训练了判断各种控制方法优劣的能力，获得了进行水污染控制工程方案设计的能力。

普遍性就是以典型引路，说明工程设计的普遍性原理。案例涉及不同行业的废水处理技术，根据不同的废水特性，需要运用不同的处理技术，包含物理处理技术、化学处理技术、物理化学处理技术以及生物处理技术等。例如，电镀废水处理以化学法为主，但废水中不同的污染物质要用不同的化学方法来处理。说明根据设计对象的具体特性和要求来确定处理工艺，是工程设计需要遵循的原则。

系统性就是指案例教学的内容是一个完整的工作任务，包括选题、方案制定、流程设计、构筑物计算、设备选型到设计说明书撰写的全过程。在案例教学中，首先由学生来分析设计依据、设计思路，提出多种处理工艺，进行方案比较。启发学生自主应用系统分析的方法分析问题，自觉地将书本知识进行转化，用理论知识寻找解决问题的方法。在综合学生发言的基础上，讲解案例的设计内容和方法等，将教师丰富的教学经验、多年实践阅历和学生的现场认知、积极向上的探索精神有机地结合起来，对培养学生实际工程能力有着非常积极的作用。学生能通过工程的产污环节和水污染源分析，合理确定设计的水量和水质；根据排放标准要求，提出合理的处理工艺；提出两个以上的解决方案进行充分的方案比较和论证，得出最佳处理工艺方案。案例教学，使学生得到多方面实际锻炼和方案设计全过程的训练，同时还接触到了工程项目的技术核心。

案例教学还可以培养学生有“自己的观点”，鼓励学生进行创新性思维。对实际工程问题和客观信息加以综合分析，形成自己的观点，并在大家面前讲述出来，这种能力是作为工程技术人员所必备的。我们在水污染控制工程课程的教学中，结合案例教学，安排了较多的时间进行训练，效果很好。在案例教学的讨论过程中，学生还会提出一些很有分量的问题和较有创意的构想，这些都促使他们独立思考，变“要我学”为“我要学”。

在案例教学过程中，不能只传授一些立即有用的具体知识和技能，更重要的是要提高学生“内化”知识的能力，使他们具有广博的知识，扎实的专业基础、工程能力和人文底蕴。不是仅仅就事论事地对待一项工程设计，而是能够把一个工程或一项技术放到更加广阔的背景上，达到人与环境的和谐。

参考文献

［1］袁振国．当代教育学［M］．北京：教育科学出版社，2004．

［2］陈琦，刘儒德．当代教育心理学［M］．北京：北京师范大学出版社，2007．

［3］罗明东．教育学——当代教育一般性问题概论［M］．昆明：云南大学出版社，2007．

［4］许晓毅，吉方英，罗固源，等．高素质环境工程本科人才的培养与成长问题探讨［J］．高等建筑教育，2004（6）：11—13．

【注释】

[1]郭茂新，教授级高工，环境工程系主任，研究方向为水污染控制技术。

[2]孙培德，教授，研究方向为水污染控制技术。

[3]楼菊青，副教授，研究方向为水污染控制技术。