水污染控制工程课程多维一体教学改革与实践

摘  要：水污染控制工程作为环境科学与工程专业的主干课程，理论和实践并重，具有知识面广、应用性强、综合性强等特点。该文在传统课堂基础上合理地融入案例教学和思政元素，提出“课堂讲授-案例教学-思政引领-实验教学”的多维一体教学模式。通过思政引领，强化思政元素在农业院校理工科教学中的价值引领作用。通过典型工程案例引导学生代入式思考，提高学生理论联系实际的能力和工程理念。通过设计多层次实验内容，培养学生的科研、创新思维和能力。结合高效、合理、学科交叉的教学团队建设，打造图文并茂、理论联系实际、可视性可感性强的教学内容，提高教学效果。为全面提升学生理论联系实际、实践与创新能力提供一种新的教学模式。

关键词：水污染控制工程；教学改革；案例教学；思政引领；农业院校

中图分类号：G642      文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2023）32-0125-04

Abstract： Water Pollution Control Engineering is a main course of environmental science and technology with wide range of knowledge， strong application and comprehensiveness， which attaches an importance to theory and practice equally. This paper reasonably integrates teaching cases and elements of ideology and politic on the basis of traditional class. Therefore， we proposes a multidimensional integrated teaching model of "class-case-ideology-experiment". Here are some conceptions. Firstly， ideological and political guidance could strengthen the value of ideological and political elements as a leading role in science and engineering teach in agricultural colleges and universities. Secondly， typical engineering cases would lead students to substituent thinking， improving the initiative to combine theory with practices and engineering concepts. Thirdly， with the design of multi-level experiment content， innovative thinking and ability of students should be cultivated in scientific research. Besides， better teaching effect would be achieved with some improvement. Among these are strong visibility and combination with efficient， reasonable and interdisciplinary teaching team construction， as well as teaching content that combines pictures， theory and practice. It provides a new teaching mode for comprehensively improving students' ability of linking theory with practice， as well as practice with innovation.

Keywords： Water Pollution Control Engineering; teaching reform; case teaching; ideological and political guidance; agricultural college

基金项目：国家自然科学基金“全氟辛酸/重金属复合污染物的纳滤去除效能及微观作用机制研究”（21878323）

第一作者简介：赵长伟（1976-），女，汉族，辽宁朝阳人，博士，教授。研究方向为水处理技术。

水污染是我国面临的主要环境问题之一，水污染控制工程主要讲述给水处理、废水处理技术原理及应用两大部分。在讲述不同水体污染的水质特征，污染物在水中的迁移转化和降解行为与影响因素的基础上，重点探讨如何运用各种物理、化学、生物等不同处理方法和技术控制和消除污染，使学生具备针对不同污染水体选择合适的处理技术，掌握不同技术的原理、效果、条件及现存问题，培养学生发现、分析、解决问题的能力，使课程学习成为培养学生创新思维和能力的重要环节，实践要求高。而在整个教学过程中，如何发挥思政元素在农业院校工科教学中的引领作用，同时将课堂讲授与案例教学、实验教学等有机结合起来，更好地做到理论和实践有机结合，丰富教学内容，提高教学效果，促进环境科学与工程专业创新人才的培养，是目前急需解决的问题[1]。

一  课程教学改革背景

（一）  课程的定位与内容

水污染控制工程课程（以下简称“本课程”）紧密围绕经济建设和社会发展中供水安全和水污染治理等问题，在饮用水安全保障技术，污水、废水处理及资源化利用技术等方面开展理论教学与应用研究。不仅侧重于给水、污水、废水处理技术知识体系的传授，更侧重于对学生工程应用和科学技能的培养。其中，给水处理主要包括水质标准与给水处理技术概述、常规处理技术与工程应用、深度处理技术与工程应用以及健康饮用水处理技术与工程应用；污水处理主要包括污染指标与污水处理技术概述、城市污水处理技术与工程应用、农村污水处理技术与工程应用；废水处理主要包括废水水质特征与废水处理技术概述、典型工业废水处理技术与工程应用。通过本课程的学习，让学生了解我国水环境的现状，掌握给水、污水、废水处理技术的基本原理、方法、思路及发展方向，确立基本的工程理念，建立实事求是、理论联系实际解决工程问题的思路。

（二）  课程目前存在的问题

传统水污染控制工程课程教学主要存在以下问题：一是以课堂讲授为主，教师在课堂中为主要角色，学生被动接受知识，是典型的填鸭式教育，教与学相对割裂，不能做到教学相长[2]；二是学生的学习兴趣不高，学习目标不清晰，重视理论知识的积累而轻视知识的灵活运用，不能做到学以致用，课堂学习效率不高；三是教学内容老旧，实验教学内容较少，且多为验证性实验，对激发学生的创新思维和能力作用有限，且缺乏具体工程案例等实践教学，学生理论结合实践能力不强；四是缺乏思政引领，特别是对于农业院校理工科专业，长期以来在思政教育方面重视程度不高，不能发挥思政教育在教学中的引领作用；五是考核方式单一，传统的考核方式多为出勤考核和最后闭卷的考试，不易体现出学习过程好坏，对学生的综合能力提高效果不明显[3]。

二  教学改革的目标与特色

（一）  教学改革的目标

针对传统教学中存在的上述问题，本课程结合新形势下的教学需求，开展教学模式的改革和探讨，提出了“课堂讲授-案例教学-思政引领-实验教学”的多维一体教学模式。相比于传统课堂，在课堂讲授中更加注重课程间知识的逻辑关系以及课程间的衔接性，注重学生综合创新能力和工程实践能力的培养[4]。在教学内容上，无论是对教材的处理，还是教学过程的设计，通过引入更多的工程案例，都充分体现了学生是学习的主体，学生自主探究的教学理念。在思想引领上，强化思政教育在课程教学中的价值引领功能，增强对专业的认识、认知、认同。在实验等实践教学中，注重在老师的带动引导下，鼓励学生多动手，勤思考，自主发现，分析、解决问题，激发学生自主学习和探究性学习的兴趣。通过这种多维一体的教学模式，引导学生独立思考、提问、讨论，继而追问，实现师生互动的研讨型教学，给了学生更多的思维发散空间，使学生在探讨中认识水的自然和社会属性、水环境现状、给水和废水处理技术，以及水与人类社会、水与环境之间千丝万缕的联系，让学生真正成为课堂的主人，提高自主学习和终身学习的意识。

（二）  教学改革的特色

水污染控制工程课程教学改革特色主要体现在素质提升、创新思维和价值引领三个方面。通过本课程的学习使学生初步具备应用水污染控制工程的理论知识解决不同水污染问题的能力，锻炼学生的创新思维能力和工作能力，提高学生的综合素质，并在推进教学改革的授课过程中根据课堂内容对学生进行积极引导，发挥思政教育在教学中的价值引领功能，培养学生保护、改善水环境的责任感和使命感[5]。教学改革特色如图1所示。

在素质提升方面，本课程从我国水环境污染现状和治理需求出发，结合国内外典型水污染控制和治理案例，使学生了解给水和污水的性质与污染指标，掌握各种处理方法或工艺的原理、处理效果、适用条件和优缺点，具备针对不同污染水体选择合适处理技术的能力，培养学生理论联系实际，初步具备应用水污染控制工程的理论知识解决实际水污染问题的能力，力求体现以注重基础、追求创新、突出能力和发展个性为特色的素质教育，提升学生的综合素质。在创新思维方面，本课程结合国内外顶级期刊和具有影响力的相关科研团队的最新研究成果，使学生了解国内外最新研究进展，掌握相关领域前沿动态。并通过实际工程案例和实验教学将理论教学和实践教学融会贯通，使学生理解科技创新在水污染控制和治理中的引领作用，丰富学生思维方式，培养学生的创新思维和创新能力。在价值引领方面，通过本课程的学习，使学生了解我国水环境污染现状和治理需求，思考环境与经济发展的关系，发挥思政教育在农业院校理工科专业中的价值引领功能，从思想上对水环境保护产生共鸣，培养学生保护环境的责任感，提高专业认同感。行为上引导学生树立严谨求实、坚持真理、锲而不舍的科学态度和积极向上的价值观，激发学生的学习热情和爱国情怀，为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础。

三  教学改革与实践

（一）  改革教学过程与教学方法

水污染控制工程课程教学改革的主要思路是以线上线下混合型、研讨型课程建设为抓手，以综合理论素养、应用能力、创新能力和工程理念提升为核心，建立灵活、多样、针对性强的课堂讲授方式，合理增加工程案例的探讨，建设理论联系实际、紧密贴合工程实际的案例教学思路，结合高效、合理、学科交叉的教学团队建设，加强思政教育在农业院校理工科专业教学中的思想引领作用[6]，加强基础性、综合性和创新性实验内容的设置等，探索“课堂讲授-案例教学-思政引领-实验教学”多维一体的教学模式在农业院校理工科专业教学中的可行性。

1  建立灵活、多样、针对性强的课堂讲授方式

在教学内容上，重新整合原有知识点，针对不同难易程度的教学内容，采取不同的讲授方式，突出课程重点和难点。对于重点、核心内容，结合最新的多媒体表现方式，帮助学生理解抽象内容，准确掌握不同处理技术的原理、效果，并设置随堂讨论，培养学生独立思考问题的能力，引导学生拓展思路，加深对理论知识的认知和理解。对于技术背景知识和细节内容，不再进行课堂讲授，压缩课堂教学学时，通过设置拓展阅读的方式，延展学生知识储备的深度和广度。在教学手段上，采用线上线下结合的教学方式，将课堂教学、专题讨论、多媒体手段、水处理模型和动画有机结合，将学生线上学习基础理论知识、基本实验操作，与线下教师指导、讨论、分析、总结和实践操作相结合，让师生在线上、线下充分交流、互动，形成以学生自主学习、自发实践、相互讨论为主体，教师指导、提升为辅助的课堂讲授方式，提高学习效率和质量。