给水与废水处理（双语）课程教学的改革与实践

孙伟民 孙昕

[摘要]为适应国际化对创新人才培养的新要求，结合西北工业大学环境科学专业的教学实际，从教学内容、教学手段、实践教学和考核模式四个方面对给水与废水处理（双语）课程改革进行了探索课程改革充分调动了学生的积极性和主动性，不断提高教学质量，取得了良好的教学效果，为培养科学研究与工程实践复合型人才，发挥了积极的作用。

[关键词]给水与废水处理;教学改革;双语教学

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（ 2020 ）02-0098-03

给水与废水处理（双语）课程的前身是水污染控制工程，该课程是西北工业大学（以下简称“我校”）环境科学专业的主干专业课程之一，同时也是一门涉及物理、化学、化工、生物（主要是微生物）等学科交叉、工程应用性很强的课程。给水与废水处理（双语）课程的建设目标，是培养面向21世纪、具有国际化视野和扎实宽广专业基础的科学研究与工程应用相结合的水处理专业人才。该门课程经过十多年的教学，现在已经发展成为双语课程。为了更好地服务于教学实践，我们对该课程从教学内容、教学手段、实践教学和考核模式四个方面进衙了改革和探索，收到了良好的效果。

一、理顺课程体系、优化教学内容

给水与废水处理（双语）是一门教学内容广、科学性和工程性都很强的专业必修课程。在实际教学过程中，给水与废水处理（双语）课程的教学不是由一门课程独立完成的，也不可能由一门课程全部承担。根据我校环境科学专业的办学思路，我们以深基础、宽口径的培养方向为前提，以培养学生科学研究和工.程素质并重为目的，从课程体系建设人手，将原有的单门课程教学整合为课群体系建设。建立了以给水与废水处理（双语）为核心，环境化学、环境工程微生物学、化-r原理、化学化工软件技术（ Au工oCAD）等前导课程，水处理新技术（双语）、水资源利用与保护、环境生态学等后续拓展课程，水处理基础实验、水污染控制工程实验、水处理创新实验、水污染控制r程课程设计、认识实习和生产实习等实践教学环节构成的前后贯通、首尾呼应的课群体系。根据建设要求，我们对课群体系中的相关知识点进行细致分析并重新分配到各门课程中，修改教学大纲。这種课群体系的建设有效地避免了以往多门课程在教学内容上存在交叉、在讲授中Jm现遗漏或者衔接不畅等问题，极大地提高了教学效率果。

给水与废水处理（双语）作为水赴理课群体系的核心，它具有知识面宽、信息量大，部分内容抽象难懂，工程背景强的特点。这门课程的教与学，对教师和学生来说都是挑战。为此，教师可以利用各种机会收集污水处理工艺、设备的相关图片、视频，通过和企业的合作加强工程案例的搜集，消化吸收后生动形象地传递给学生。通过对水与废水的物理处理、化学处理、物理化学处理、生化处理、污泥的处理与处置、污水深度处理与资源化利用等板块的基本原理、基本工艺、设计步骤、设备选型，以及污水处理厂的平面布置和高程布置让学生对课程有个总体了解，为其将来从事水环境科学研究或水污染治理工程设计、施工或运行实践应用打下坚实的理论基础。水质指标在环境监测里面出现较多，在本课程中删除，不再详细介绍。而近些年新出现的水处理纳米技术、高级氧化技术、纳米材料与技术等放到后续课程水处理新技术（双语）课程中进行讨论;将水处理生态技术部分放在环境生态学课程中进行讲授;将水资源与水循环、地下水污染与控制部分放在水资源利用保护课程中讲授。

二、采用先进的教学方法和手段，提高教学质量

（一）大力推广双语教学，提高教学质量

双语教学是指除了母语教学以外，同时用一门外语作为课堂教学语言以提高专业知识和披能为主要目标的教学。英语作为一种国际合作交流最常用的语言在我国双语教学中经常被使用。双语教学的目的是借鉴国外先进的教学理念，使学生能够熟悉专业名词的英语表达方式，掌握用英语描述专业知识的能力，培养学生使用英语进行思考和交流的习惯，为日益国际化的科学研究与工程实践奠定坚实的基础[2l。我们采用双语教学，将美国麦克希尔教育集团最新m版的《废水工程》（第五版）作为教材，该书号称污水处理界的“圣经”，在 国际上享有很高的声誉。与第四版相比，第五版教材容量更大，已经超过2000页，其中的新工艺、新理论都增加了不少。而我们的理论教学课时只有56课时，面面俱到地讲解教材内容是不可能的，所以很有必要对教材进行“瘦身”。我们以此教材为参考，进行讲义的编写，在教学中试用，根据学生的反馈情况再进行修改。同时选取国内同行公认的经典教材及新近出版的教材作为参考，比如哈尔滨工业大学李圭白、张杰院士主编的《水质T程学》（第二版，中国建筑工业JHJ版社出版）等，供学生课下参考使用，通过英汉对比，强化学习效果。采用浸入式教学法[3]，在课堂上尽量采用英语讲课，重点地方用汉语再进行强调。在专业词汇表述和一般表述上与国际接轨，使学生在专业知识的学习和外语的学习两方面都取得满意的成绩。根据学生的接受与反馈情况，逐渐升级到纯英语教学。

（二）整合现代教育技术和传统教学手段，进行多样化、综合性教学

给水与废水处理（双语）是一门理论性和应用性都很强的课程，该课程以提高学生的科研能力和工程素养并重为目标，通过课堂教学使学生通过理论课程的学习，全面、深入地掌握给水与废水处理中的知识要点。课堂教学时需要介绍工艺、构筑物及设备选型等内容，传统的教学方法难以充分合理地表达，尽管教师费尽口舌，学生还是似懂非懂，教学效果不尽如人意。运用多媒体课件可以很好地展示工程现场构筑物、设备、图纸等，为课堂教学提供丰富的教学媒介。除运用多媒体授课外，教师还应综合运用多种教学方式，将理论讲授、课堂讨论、课堂提问、工程实例、观看相关视频、大作业、网上互动交流与课后答疑等灵活多样的教学方法相结合，把教学重点和难点多次以提问的形式引出，让学生回答，促进师生互动交流，以培养学生主动学习、研究学习的良好习惯[4]。同时，根据教学的进度，指导学生进行对比、分析、归纳和总结。比如，一个单元学习结束后，指导学生对本单元的知识点进行总结：学完好氧生物处理后，让学生对活性污泥和生物膜进行对比;学完厌氧生物处理后，让学生把好氧和厌氧进行对;学完消毒后，对几种常用的消毒方法进行对比等。

（三）充分利用新媒体技术，促进学生自主学习和互动学习

我们在实施多年网络辅助教学的基础上，优化网站设计，整合网络教育资源，为不同层次的学生提供更多的选择空间[5]。我们设立的本专业的教学网站——绿色家园，该网站以环境专业的教学为主，设立了教育教学、教学研究、学习就业、环境科学，环境工程、环境材料等板块，在教育教学栏目下按课程名称划分了子版块;同时兼顾非环境专业学生的环保理念教育，设立了绿色国际、绿色国家、绿色省市、绿水青山、绿色生活、绿色文苑、绿色互联等板块。同时，充分利用新媒体技术，通过00群、微信等建立资源共享平台，通过微信公众号为学生推送国内外最新的技术咨询和信息交流。这不仅是对课堂教学内容的补充，而且大大丰富了学生课后拓展的知识内容，为学有余力的学生提供了必要的信息咨询和技术帮助，能鼓励学生进行研究性学习、自主学习和互动学习，学生也可以将相关资料与大家共享。通过搭建师生共享的信息资源平台，提高了学生的参与度，让师生的交流和互动制度化、常态化，最终实现教学相长的目的[6]。同时，这个信息共享平台也为教师备课提供了丰富的素材，可谓一举多得。

三、构建“实验一设计一实习”三位一体的实践教学模式

在学校和学院的支持下，我们加大师资引进的工作力度，加强学科建设和实验室建设。教师均具有博士学位，部分教师具有海外博士学位或海外交流学习经历。强化实践教学环节，进一步加大实验课程开设的力度，构建“实验一设计一实习”三位一体的实践教学模式，从整体上走理论与实践相结合的道路.从大二开始，开设水处理基础实验，让学生对水力学等水处理相关的基础理论有一个感性的认识。为了实现理论教学工作同步，在大三下学期我们开设了水污染控制工程实验（16学时）实验课程。此外，还有水处理创新实验，这个主要是由学生白由组团，学生根据白己的兴趣爱好在教师的指导下申请大学生创新创业计划项目。我们实行本科生导师制，无论学生有无创新实验项目，都可以在导师的指导下进入实验室，开展创新实验研究。在此基础上申请省级或国家大学生创新实验训练项目，走可持续发展的科研创新之路。水污染控制工程课程设计与理论教学有密切的关系，以前安排在大三期末进行为期两周的课程设计，由于时间紧而且临近期末，大部分学生的设计成果存在方案可行性、经济性、图纸细节不规范等多个问题，与实际工程存在一定的差距。我们在课程设计教学过程中，引入PBL（ problem-based learning）教学模式。PBL教学模式以问题为焦点组织学习者进行调查和探究，从而让学习者了解问题解决的思路与过程，灵活掌握相关概念和知识，进一步培养学习者理解问题、分析问题和解决问题的能力，让学习者从中获得解决现实问题的经验，最终形成白主学习的意识和能力[7].改革后，我们将课程设计贯穿到整个学期的理论教学过程中构建“方案设计-工艺计算一图纸绘制一技术经济一答辩”五合一模块化的课程设计教学模式。在学期初，公布课程设计任务书，让学生要求根据自己的爱好兴趣选择，学生每人选一个课题，互不相同。教师给出，全程的指导性计划，具体进度由学生白己掌握，每个阶段经过验收以后才能进行以下一阶段的设计。学生选定题目后，自己查找资料，提出设计方案，画出工艺流程图，经教师验收后进行工艺设计计算，之后是图纸的绘制、技术经济分析，最后进行课程设计答辩，让学生对自己的设计全过程进行总结。课程设计的成绩也是由方案、计算、图纸、技术经济、答辩等分段给出，最后计算总分。暑假进行的生产实习，是对课程设计的验证，也是对现场的工艺设计进行评价，对其优缺点进行分析。实习能让学生找出自己的设计与实际工程项目之间的差异及存在的问题，并与现场工程师进行交流探讨，这过程能加深学生对工艺设计的理解。生产实习期间，我们住在西安市第三污水处理厂，以该厂为实例进行剖析，对现代化大型污水处理厂的污水、污泥、化验、机电、中水等单元进行跟班实习，了解现代化大型城市污水处理厂的运行管理;同时以第三污水厂为基础，选择了西安市污水处理有限公司下辖的第四、第五、第十污水厂、纺织城污水厂、垃圾渗滤液处理厂和污水公司的分析化验中心进行参观学习、探讨，了解各厂的亮点，进行研究性学习。分析测试中心拥有一批高尖端的大型仪器设备，学习这些仪器设备的使用方法和操作规程，能为学生将来从事水污染治理与水环境保护的科学研究和工程设计、施工和运行管理奠定坚实的基础，培养学生终身学习的技能、行动技能和社会技能，满足社会发展对人才的要求[8]。

四、逐步实施分阶段定性定量的考核模式

课程考核不只是检测学生学习成绩的方法，更是学校办学理念及课程建设水平的集中体现。考核作为督促学生学习的指挥棒，只是手段，而不是目的。国际化背景下，环境科学与工程复合型人才在知识、能力及素養培养的全过程都要加强对学生积极性、主动性的培养，让学生具有提出与解决问题的能力，从而适应社会发展的要求。为全面实现复合型人才培养的目标，我们对给水与废水处理（双语）课程考核模式进行改革，更新考核理念、改革考核方式，摒弃过去以考试为主的考核方式，改变传统的注重考试、不重视过程的考核方式，提高平时成绩的占比，调动学生参与教学过程的积极性，以增强学生的工程实践能力，实现定量考试与定性考核有机结合，达到既教书育人，义不给学生增加太多负担的目的[9]。

在和学生沟通的基础上，课程考核采取如下考核模式：期末成绩占70%，平时成绩占30%。其中平时成绩包括duty report（值日报告，10%），presentantion（课堂汇报，10%），作业（lO%）。duty report（值日报告），这是每次上课前学生轮流做的，值日报告不限定内容，主要和水处理、环保关联即可。presentamion（课堂汇报），这个汇报是将课程中最重要的知识点梳理出来，让学生自己总结，上台演讲，然后同学进行讨论、打分。这个学生非常重视，他们通过查阅资料，进行总结，做出非常精美的PPT，然后上台做展示汇报。presentation（值日报告）有效地检验了“参与式教学”在这门课程中使用的成果[10]，是学生受益最大的地方，也是最成功的尝试，学生反映效果非常好，建议以后继续坚持。作业主要是将每个单元的要点进行总结，从而对课程中的重点进行对比、分析、归纳和总结。综合考虑到学生的承受能力，这次我们没有进行阶段考试或期中考试，以后会逐渐增加单元测试，进一步削弱期末考试的比例。笔者在美国北卡州立大学访问期间，有幸旁听了他们的给水与废水系统课程，他们课程阶段考试有3次，学习成绩是几次阶段测试成绩、平时作业、课堂成绩、课下讨论等的最终加权成绩，学生要拿到一门课程的学分非常不容易。

五、结论

给水与废水处理（双语）课程是国际化背景下学生科学素养与工程素养综合训练的课程。这门课程具有容量大、时间紧、综合性强等特点。我们对教学内容、教学手段、实践教学和课程考核等方面进行了一些探索，取得了较好的效果。但和国内外同类优质课程相比，还有较大差距。这需要在实践中不断探索、改进，以适应新形势下课程教学的要求，为社会培养具有国际化素养的综合性创新型科学研究与工程技术复合型人才。

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[7]张莉，祝启坤，毕亚凡，等.PBL应用于水污染控制工程实 践教学的探索[J].化工高等教育，2010（2）：90-94.

[8]刘少雪，余天佐.工程教育的哪些学习成果更重要：基于 工业界的调查研究[J].高等工程教育研究，2017（3）：137-143.

[9]鄒海明，詹秋文，于群英.《水污染控制工程》课程教学改

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[10]周建波，邹帅，崔小莹，等.“参与式”教学模式在药学有机化学实验中的应用[J].化学教育，2017（8）：56-59.

[责任编辑：陈明]

[收稿时间]2019-03-07

[基金项目]西北工业大学2016年教学与考核模式改革课程项目（给水与废水处理（双语））。

[作者简介]孙伟民（1972-），男，河南洛阳人，研究生学历，博士，讲师，研究方向：污水处理与资源化利用。